高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 静电的防止与利用一课一练

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9.4　静电的防止与利用 课中练一、静电平衡【课堂引入】1. 如图所示，不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动，使导体两端出现等量异种电荷．请思考下列问题：（1）自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？（2）自由电子能否一直定向移动？为什么？【例题】2. 长为l的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示。当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点P处产生的电场强度大小等于________，方向为________。【课堂练习】3. 如图所示，在真空中把一原来不带电的绝缘导体向带负电的小球P缓缓靠近（不相碰），下列说法正确的是（　　）A. B端的感应电荷越来越多B. 导体内电场强度越来越大C. 导体的感应电荷在M点产生的电场强度恒大于在N点产生的电场强度D. 导体的感应电荷在M、N两点产生的电场强度相等4. 一金属球，原来不带电，现在沿球直径的延长线上放置一根均匀带电的细杆MN，如图所示。金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上、、三点的场强大小分别为、、，三者相比，则（　　）A. 最大 B. 最大C. 最大 D. 【例题】5. 一带有绝缘座的空心球壳A带有4×10－8C的正电荷，带绝缘柄的金属小球B带有2×10－8C的负电荷，使B球与A的内壁接触，如图所示，则A、B的带电量分别为（　　）A. QA=1×10－8C　QB=1×10－8C B. QA=2×10－8C　QB=0C. QA=0　QB=2×10－8C D. QA=4×10－8C　QB=－2×10－8C【课堂练习】6. 如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B。下列实验方法中能使验电器箔片张开的是 (　　)A. 用取电棒C(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触B. 用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再跟A接触C. 用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触D. 使验电器A靠近B二、尖端放电　静电屏蔽【课堂引入】7. （1）避雷针是利用尖端放电保护建筑物的一种设施，其原理是什么？（2）处于静电平衡状态的导体，其内部场强处处为零，若导体是空心的，则空心部分的场强怎样？静电屏蔽是怎样起到屏蔽作用的？【例题】8. 如图所示是模拟避雷针作用的实验装置．金属板M接高压电源的正极，金属板N接高压电源的负极．金属板N上有两个等高的金属柱A、B，A为尖头，B为圆头．逐渐升高电源电压，当电压达到一定数值时，可看到放电现象．先产生放电现象的是(　　 )A. A金属柱 B. B金属柱C. A、B金属柱同时 D. 可能是A金属柱，也可能是B金属柱9. 如图所示，放在绝缘台上的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C，若把一带有正电荷的绝缘体A移近金属罩B，则（　　）A. 金属罩B的内表面带正电荷 B. 金属罩B的右侧外表面带正电荷C. 验电器C的金属箔片将张开 D. 金属罩B左、右两侧电荷电性相同【课堂练习】10. 如图所示，把原来不带电的金属壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放入金属壳内，但不与B发生接触，达到静电平衡状态后，则(　　)A. B的空腔内电场强度为零 B. B不带电C. B的外表面带正电 D. B的内表面带负电参考答案1. 【答案】（1）见解析；见解析；（2）不能；见解析【详解】（1）自由电子受外加电场的静电力作用而定向移动，向着与电场相反的方向定向移动．（2）不能．感应电荷产生的电场与外加电场反向，阻碍电子的定向移动，当这两个电场大小相等时，电子的定向移动终止．2.【答案】；向左【详解】棒处于点电荷+q的电场中处于静电平衡状态，则棒内各点的合场强为零，即棒上的感应电荷在棒内中点P处产生的电场强度与+q在P点的场强等大反向，则棒上的感应电荷在棒内中点P处产生的电场强度大小等于因+q在P点的场强向右，则棒上的感应电荷在棒内中点P处产生的电场强度方向向左。3. AC【详解】A．在绝缘导体向带电小球移动过程中，导体中自由电荷受到外电场的作用力变大，使自由电荷不断定向移动，B端的感应电荷越来越多，故A项正确；B．由于导体缓慢移动，所以移动过程中导体可视为总是处于静电平衡状态，其内部电场强度应等于零，故B项错误；CD．导体内合电场强度等于零，则感应电荷在M、N两端的电场强度应与带电小球P在M、N两端产生的电场强度大小相等、方向相反，由可知C项正确，D项错误。故选AC。4. C【详解】金属球上感应电荷产生的附加电场与带电的细杆MN产生的场强大小相等，方向相反，相互抵消。c点离带电的细杆MN最近，带电的细杆MN在c点处产生的场强最大，则金属球上感应电荷在c点处产生的场强最大；而a点离带电杆最远，则金属球上感应电荷在a点处产生的场强最小，所以Ec>Eb>Ea。故选C。5. B【详解】将B与A的内表面接触后，正、负电荷中和后，金属小球B不带电，剩余的电荷分布在球壳A的外表面，带电量为故选B。6. BCD【详解】A．手持一个带绝缘柄的金属小球C，把C接触B的内壁，由于净电荷只分布在外表面上，所以不能使小球C带上电荷，所以，再移出C与A的金属小球接触，无论操作多少次，都不能使A带电，故A错误；B．用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再跟A接触，由于净电荷只分布在外表面上，所以能使小球C带上电荷，C与A接触时A能带电，使金属箔张开，故B正确；C．用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触后三者组成新的等势体，电荷将传递到A，使金属箔张开，故C正确；D．使验电器A靠近B，A将由于静电感应，金属球处带上负电荷，而金属箔处带上正电荷，使金属箔张开，故D正确．7.【答案】（1）当带电的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属棒出现与云层相反的电荷．通过尖端放电，这些电荷不断向大气释放，中和空气中的电荷，使建筑物避免雷击．（2）空心部分场强为零，静电屏蔽是利用“处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零”，即使内部有自由电子，受到的电场力也为零，自由电子不发生定向移动。8. A【详解】根据导体表面电荷分布与尖锐程度有关可知，A金属柱尖端电荷密集，容易发生尖端放电现象，故选项A正确．故选A.9. B【详解】A．金属罩B处于静电平衡状态，电荷分布在其外表面上，所以A错误；BD．由于静电感应，使金属罩B在左侧外表面感应出负电荷，所以金属罩B的右侧外表面感应出正电荷，B正确，D错误；C．由于静电屏蔽，金属网罩内电场强度为零，故验电器C上无感应电荷，验电器C的金属箔片不会张开，C错误。故选B。10. D【详解】由于静电感应，金属球壳B内壁感应出负电荷，A带正电，则B的空腔内电场强度不为零．金属球壳B外表面接地，大地中电子跑到球壳B上将正电荷中和，所以B带负电．静电平衡后，金属球壳B是一个等势体．D正确，