高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-1第一章 静电场7 静电现象的应用巩固练习

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-1第一章 静电场7 静电现象的应用巩固练习，共5页。
(满分50分 时间30分钟)
一、选择题(本大题共8个小题，每小题4分，共计32分。每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)
1.如图1所示为空腔球形导体(不带电)，现将一个带正电的小金属球放入腔内，静电平衡时，图中A、B、C三点的电场强度E和电势φ的关系是( )
图 1
A.EA>EB>EC，φA>φB>φC
B.EA＝EB>EC，φA＝φB>φC
C.EA＝EB＝EC，φA＝φB>φC
D.EA>EB>EC，φA>φC>φB
解析：画出系统静电平衡后，空腔导体上感应电荷与导体内外的电场线的分布图如图所示，从图中可以看出：EA>EB>EC(C点在导体内部合电场强度为零)，又因从无限远处移一正的试探电荷到B点电场力做负功，电势能增加，所以φB高于无限远处的电势；从B点到金属表面电场力继续做负功，空腔导体表面电势高于φB，因空腔导体是等势体，即φC>φB且等于空腔导体内表面的电势，从空腔导体内表面再移动正电荷到A点，电场力又做负功，电势能增加，即A点电势高于导体空腔内表面，所以有φA>φC>φB。
答案：D
2.避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是( )
A.云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地
B.避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷
C.云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地
D.以上说法都不对
解析：带电荷的云层靠近避雷针时，在避雷针尖端感应出与云层相反的静电，达到一定程度就向空中放电，中和云层中的电荷，更主要的是云层中的大量电荷可以通过避雷针引入地下，从而避免遭受雷击，所以A、B正确。
答案：AB
3.如图2所示，一导体球A带有正电荷，当只有它存在时，它在空间P点产生的电场强度的大小为EA。在A球球心与P点连线上有一带负电的点电荷B，当只有它存在时，它在空间P点产生的电场强度大小为EB。当A、B同时存在时，根据电场强度叠加原理，P点的电场强度大小应为( )
图 2
A.EB B.EA＋EB
C.|EA－EB| D.以上说法都不对
解析：当把点电荷放在B点后，虽然导体球所带的总电荷量未变，但因静电感应，导体球上的电荷将重新分布，直到达到静电平衡。这时，导体球上的电荷在P点产生的电场强度EA′不等于EA。由于点电荷不涉及电荷如何分布的问题，它在P点产生的电场强度与周围是否存在其他电荷无关，所以仍为EB，当点电荷与导体球A同时存在时， P点的电场强度应由EA′与EB叠加而成，而不是由EA与EB叠加。这样对电场强度叠加原理的理解准确了，就能立即断定A、B、C三个选项都是不对的。答案为D。
答案：D
4.图3中接地金属球A的半径为R，球外点电荷的电荷量为Q，到球心的距离为r。该点电荷在金属球上产生的感应电荷的电场在球心的电场强度大小等于( )
图 3
A.eq \f(kQ,r2)－eq \f(kQ,R2) B.eq \f(kQ,r2)＋eq \f(kQ,R2)
C. 0 D.eq \f(kQ,r2)
解析：球内合场强为0，感应电荷在O点的电场强度与点电荷Q在O点的电场强度等大反向，点电荷Q在球心O处产生的电场强度不变，为eq \f(kQ,r2)，D项正确。
答案：D
5.如图4所示，A为空心金属球，B为金属球，将另一带正电的小球C从A球开口处放入A球中央，不接触A球，然后用手摸一下A球，再用手接触一下B球，再移走C球，则( )
图 4
A.A球带负电，B球带正电
B.A球带负电，B球不带电
C.A、B两球都带负电
D.A、B两球都带正电
解析：首先带正电的小球C从A球开口处放入A球中央，根据静电感应现象可知，A球内表面感应带负电荷，外表面感应带正电荷，手接触A相当于A接地，由地面上来的电子与A球表面正电荷中和，使A球外表面不带电，手接触B球时，无电荷移动，所以B球不带电。当带正电的C球从A球内移走后，A球内表面所带的负电荷移至外表面，所以A球带负电。故正确答案为B。
答案：B
6.如图5所示，B是带有绝缘支架的空腔带电金属球壳，A是验电器，A、B相距较远，导线C的一端接验电器的金属球，下列现象正确的是( )
图 5
A.将C的另一端与B的外壳接触，验电器的金属箔张开
B.将C的另一端与B的内表面接触，验电器的金属箔张开
C.将C的另一端与B的外壳接触，验电器的金属箔不张开
D.将C的另一端与B的内表面接触，验电器的金属箔不张开
解析：假设B带正电，则正电荷应分布在球壳B的外表面上，不管C接B的外壳还是内表面，验电器的金属球导电杆和金属箔通过导线C与B就构成一个整体，因平衡状态下带电体电荷只分布在外表面上，由于验电器在B的外部，也就成了这个整体的外表面的一部分。因此，无论C的另一端与B什么地方接触，验电器一定带电，故选项A、B正确。
答案：AB
7.如图6所示，水平放置的金属板正上方有一固定的正点电荷Q，一表面绝缘的带电的小球(可视为质点且不影响Q的电场)，从左端以初速度v0滑上金属板，沿光滑的上表面向右运动到右端，在该运动过程中( )
图 6
A.小球做匀速直线运动
B.小球做先减速，后加速的运动
C.小球的电势能保持不变
D.电场力对小球所做的功为零
解析：水平放置的金属板处于点电荷Q的电场中而达到静电平衡状态，是一个等势体，其表面电场线处处与表面垂直，所以小球运动时只在竖直方向上受力的作用，在水平方向上不受力的作用，故带电小球(表面绝缘，电荷量不变)在导体表面滑动时，电场力不做功，故小球做匀速直线运动，所以A、C、D选项正确。
答案：ACD
8.(2012·苏州高二检测)如图7所示，把一个不带电的枕形导体靠近带正电的小球，由于静电感应，在a、b端分别出现负、正电荷，则以下说法正确的是( )
图 7
A.闭合开关S1，有电子从枕形导体流向地
B.闭合开关S2，有电子从枕形导体流向地
C.闭合开关S1，有电子从地流向枕形导体
D.闭合开关S2，没有电子通过S2
解析：在S1、S2都闭合前，对于枕形导体，它的电荷是守恒的，a、b端出现的负、正电荷等量。当闭合开关S1、S2中的任何一个以后，便把导体与大地连通，使大地也参与了电荷转移。因此，导体本身的电荷不再守恒，而是导体与大地构成的系统中电荷守恒。由于静电感应，a端仍为负电荷，大地远处感应出等量正电荷，因此无论闭合S1还是S2，都是有电子从大地流向导体。
答案：C
二、非选择题(本题共2小题，共18分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)
9. (9分)电业工人创造了具有世界先进水平的超高压带电作业法。利用“绝缘梯”使输电线间的电势差逐渐变小，直到最后使人体的电势与输电线电势相等。试问：
(1)人与输电线电势相等时，为什么没有危险？
(2)超高压输电线周围存在强电场，人靠近输电线时，人体会有什么现象发生？
(3)工人带电作业时穿着由金属丝和棉纱织成的均压服，有什么作用？
解析：(1)人与输电线电势相等时，即任意两点间的电势差U＝0，电荷不会发生定向移动，不会产生电流，因此无危险。
(2)人体靠近超高压输电线周围的强电场时，由于静电感应，人体中的自由电荷重新分布，瞬时间负电荷向E的反方向移动，如图那样形成了瞬时电流。
(3)由金属丝和绵纱织成的均压服有静电屏蔽的作用。
答案：见解析