高中物理人教版 (新课标)选修37 静电现象的应用精品达标测试

第7节 静电现象的应用

1．电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，下列说法正确的是(　　)

A．铜丝纺织的衣服不易拉破

B．电工被铜丝的衣服所包裹，使体内电势为零

C．电工被铜丝的衣服所包裹，使体内电场强度为零

D．铜丝电阻小，能对人体起到保护作用

C　解析   电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，这样可以起静电屏蔽作用，使处于高压工作的中电工处于电场为零的工作环境中，并不是不易拉破或是电阻小起保护作用，选项C正确，A、D错误；人体中的电场为零，但不表示电势为零，选项B错误．

2．(多选)请用学过的电学知识判断下列说法正确的是(　　)

A．电工穿绝缘衣比穿金属衣安全

B．制作汽油桶的材料用金属比用塑料好

C．小鸟停在单根高压输电线上会被电死

D．打雷时，待在汽车里比待在木屋里要安全

BD　解析  电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作用，使人安全作业，选项A错误；因为塑料和油容易摩擦起电，产生的静电荷不易导走，形成静电积累，会造成爆炸和火灾事故，选项B正确；小鸟的两爪之间的距离很小，故小鸟的两爪之间的电压也很小，故不会对小鸟造成危害，选项C错误；一辆金属车身的汽车是最好的“避雷所”，一旦汽车被雷击中，它的金属构架会将闪电电流导入地下，选项D正确．

3．如图所示，把带正电的金属球A支于绝缘支座上，其附近另有一绝缘支座上放有一个不带电的导体B.设无穷远处的电势为零，由于静电感应，导体B上的自由电子将重新分布，则达到静电平衡后，导体B上各点的电势情况是(　　)

A．各点电势都等于零

B．各点电势都高于零

C．各点电势都低于零

D．其左端电势低于零，右端电势高于零

B　解析   把一个在绝缘支架上不带电的枕形导体放在带正电的导体A附近，达到静电平衡后，枕形导体是个等势体，带正电的导体产生的是发散的电场，产生的电场的电场线如图所示，由于沿着电场线电势降低，以无穷远处的电势为零，那么电场中的所有电势都是正值，选项A、C、D错误，B正确．

4．如图所示，在两组静电实验中，A组实验中能使左边的验电器的箔片张开，但是B组实验中未能使左边的验电器的箔片张开，通过现象对比得到处于静电平衡的导体的特点是(　　)

A．导体内部场强处处为零

B．整个导体是个等势体

C．在导体外表面，越尖锐的位置，电荷密度越大

D．导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面

D　解析  本实验得到处于静电平衡状态下的导体所带的电荷都分布在导体的外表面，故选项D正确．

5．如图所示，Q带负电荷，导体P在a处接地，下列说法正确的是(　　)

A．Q在导体P左侧时，导体P的a端带正电荷，b端不带电荷

B．Q在导体P左侧时，导体P的a端不带电荷，b端带负电荷

C．Q在导体P右侧时，导体P的a端带正电荷，b端带负电荷

D．Q在导体P右侧时，导体P的a端带负电荷，b端带正电荷

A　解析  Q在导体左侧时，金属导体P接地时与大地组成一个新的导体，a为新导体的靠近Q的一端，而大地是远离Q的一端，由于静电感应的作用，靠近Q的一端会带上与Q相反的电荷，即带上正电荷，接地的过程应是b端感应出来的负电荷被导到大地上，所以b端不带电，选项A正确，B错误；同理分析Q在右侧时，导体P的b端带正电荷，a端不带电，选项C、D错误．

6．一金属球，原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图所示．金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比，则(　　)

A．Ea最大　　 B．Eb最大

C．Ec最大　　 D．Ea＝Eb＝Ec

C　解析  金属球发生静电感应现象，静电平衡后，金属球内各处的场强为零，它是MN上的电荷产生的场强跟球上感应电荷产生的场强的矢量和，感应电荷在a、b、c三点产生的场强大小等于带电体MN在a、b、c三点产生的场强，二者方向相反，a、b、c三点中，c点离MN最近，a点离MN最远，在MN产生的电场中c点场强最大，a点场强最小，感应电荷在c点的场强也最大，选项C正确．

7．(多选)如图所示，原来不带电的金属球壳内壁接地，将一带正电的小球放入其中，但不与球壳接触，则(　　)

A．球壳内壁带负电

B．球壳外壁带正电

C．球壳外壁不带电

D．若将接地线去掉再移出正电荷，壳外壁带负电

ACD　解析  球壳内正电荷产生电场，使球壳处于静电平衡状态，在球壳的内表面出现等量异种电荷，球壳的外表面出现等量同种电荷，当球壳接地时，不论内表面接地还是球壳外表面接地，待稳定后球壳的电势必定为零，球壳的内表面仍带异种电荷，球壳的外表面无感应电荷，球壳外也没有静电场，这就是接地导体球壳的静电屏蔽作用，故选项A、C正确，B错误．若将接地线断开再移去球壳内正电荷时，球壳内表面的负电荷就会分布到球壳的外表面上，内壁不再带电，故选项D正确．

8．(多选)如图所示，当在真空中把一导体AB向带负电的小球P缓慢地靠近(不接触，且未发生放电现象)时，下列说法正确的是(　　)

A．B端的感应电荷越来越多

B．导体内部场强越来越大

C．导体上的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的场强

D．导体上的感应电荷在M、N两点产生的场强相等

AC　解析  导体AB缓慢移动，导体AB内部可以认为始终处于静电平衡状态，导体内部场强始终为零，选项B错误；由于AB距P越来越近，A、B两端积累的电荷会越来越多，选项A正确；M点距小球P的距离比N点要近，带负电小球P在M点产生的场强大于在N点产生的场强，而导体内部的合场强处处为零，那么导体上的感应电荷在M点产生的场强就大于在N点产生的场强，选项C正确，D错误．

[能力提升]

9．(多选)如图所示，带负电的点电荷旁有一接地大金属板，A为金属板内的一点，B为金属板左侧外表面上的一点，下列关于金属板上感应电荷在A点和B点产生的场强方向判断正确的是(　　)

A．感应电荷在A点产生的场强沿E1方向

B．感应电荷在A点产生的场强沿E2方向

C．感应电荷在B点产生的场强可能沿E3方向

D．感应电荷在B点产生的场强可能沿E4方向

BC　解析  金属板内部场强为零，点电荷在A点产生的场强方向为E1，感应电荷产生的场强为E2，二者叠加后才能为零，故选项A错误，B正确．B点为金属板左侧外表面上的一点，B点的合场强方向应垂直金属板表面向左，而点电荷引起的分场强指向负电荷，将合场强分解，一个方向指向负电荷，一个方向可能为题目所给的E3方向，故选项C正确，D错误．

10．(多选)如图所示，带电体Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷．在静电平衡后，下列物理量中等于零的是(　　)

A．导体腔内任意点的电场强度

B．导体腔内任意点的电势

C．导体外表面的电荷量

D．导体空腔内表面的电荷量

ABD　解析  静电平衡状态下的导体内部电场强度处处为零，且内表面不带电，选项A、D正确；由于导体接地，故整个导体的电势为零，选项B正确；导体外表面受带电体Q的影响，靠近Q的一端带负电荷，故所带电荷量不为零，选项C错误．

11．如图所示，一导体AB放在一负电荷的电场中，导体AB与大地是绝缘的，当导体处于静电平衡时：

(1)比较A端和B端电势的高低；

(2)比较A点和B点场强大小；

(3)比较A、B端外表面场强大小；

(4)若A端接地，AB导体带什么电荷？

(5)若把A端和B端用导线连接，A、B端电荷会中和吗？

解析  (1)AB导体处于静电平衡状态，是等势体，φA＝φB.

(2)A点和B点场强均为零，EA＝EB＝0.

(3)利用电场线分布可知A端分布密，E′A>E′B.

(4)导体AB处于负电荷的电场中，其电势低于大地的零电势，负电荷要从导体AB流向大地，导体AB带正电，与A、B哪端接地无关．

(5)A端和B端等势，电荷不沿导体移动，电荷不会中和．

答案  见解析 

12．如图所示，在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为－Q和＋2Q，它们之间的距离为L，如果在两个点电荷连线的中点O处有一个半径为r(2r<L)的空心金属球，且球心位于O点，则球壳上的感应电荷在O点处产生的场强大小为多少？方向如何？

解析   两个点电荷和金属球上的感应电荷在O点处产生的场强的矢量和为零，故球壳上的感应电荷在O点处的场强与两点电荷在O点产生的合场强大小相等、方向相反．

E＝＋＝，方向沿AB连线指向B.

答案  　沿AB连线指向B