第一章静电场第7节静电现象的应用.docx
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1、第一章静电场第7节静电现象的应用第7节 静电现象的应用 1静电平衡状态 (1)概念:导体内的自由电子不发生定向移动时,导体就达到了静电平衡状态 (2)静电平衡状态导体的特征 处于静电平衡状态的导体,内部场强处处为零 处于静电平衡状态的导体,其外部表面附近任一点场强方向与该点的所在表面垂直 静电平衡状态下的导体是个等势体 处于静电平衡状态的导体内部没有净电荷,净电荷只能分布在导体外表面上 2尖端放电 (1)达到静电平衡时,导体表面越尖的地方,电荷分布的密集度越大 (2)尖端放电:导体尖端的电荷密度很大,附近的电场很强,使周围中性空气分子电离成正负离子,那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子被
2、吸引到尖端,与尖端上的电荷中和,这相当于导体从尖端失去电荷,这种现象叫做尖端放电 (3)应用与防止 应用举例:避雷针;防止举例:高压输电设备的表面尽量做得光滑,避免放电 3对于处在静电平衡状态的导体,以下说法中正确的是( ) A导体内部既无正电荷,又无负电荷 B导体内部和外表面处的电场均为零 C导体处于静电平衡时,导体表面的电荷代数和为零 D导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果 答案 D 解析 导体处于静电平衡状态时,其内部无净电荷,即其正、负电荷总量相等,电荷量为零.其表面处有净电荷,以至于该处电场不为零 4一个带电金属球,当它带的电荷量增加后(稳定),其内部场强( )
3、A一定增加 B一定减弱 C可能增加也可能减弱 D. 不变 答案 D 知识点一 感应电荷产生的场强的计算 1. 如图1所示,长为l的导体棒水平放置,原来不带电,现将一带电荷量为q的点电荷放在距离棒左端R处,当棒达到静电平衡后,棒上感应电荷在棒的中点处产生的场强等于多少?方向如何? 图1 l答案 kq/(R)2 方向水平向左 2解析 导体棒在点电荷q的电场中发生静电感应,左端出现负电荷,右端出现正电荷,棒中任一点都有两个电场,即外电场q在该点形成的电场E,感应电场棒上感应电荷在该点形成的电场E,达到静电平衡时EE.题中所求的即为E,于是我们转化kq为求E.棒的中点距离q为rRl/2,于是EE,E和
4、E方向相反,水平向l2(R)2左 2. 如图2所示,点电荷A和B带电荷量分别为3.0108 C和2.4108 C,彼此相距6 cm.若在两点电荷连线中点O处放一个半径为1 cm 的金属球壳,求球壳感应电荷在该中点处产生的电场强度 图2 答案 5.4105 N/C 方向由O指向A q1解析 q1在O点的场强大小为E1k3105 N/C,方向由O指向B;q2在Od()22q2点的场强大小为E2k2.4105 N/C,方向由O指向B;设感应电荷在O点的场强为d()22E3,由静电平衡条件知E3E1E25.4105 N/C,方向由O指向A. 点评 处于静电平衡状态的导体,其内部场强为零,即外加电场与感
5、应电荷的电场场强大小相等,方向相反,因此只需求出外加电场的场强,便可求得感应电荷产生的场强 知识点二 静电平衡状态电势特点与电荷分布规律 3. 如图3所示,水平放置的金属板正上方放有一固定的正点电荷Q,一表面绝缘的带正电小球(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3 A小球做匀速直线运动 B小球先做减速运动,后做加速运动 C小球的电势能保持不变 D静电力对小球所做的功为零 答案 ACD 解析 由于金属板处于点电荷Q形成的电场中,达到静电平衡后,金属板的上表面是一个等势面,表面上电场线是垂直向下的,所以小球受到重力、支持
6、力、向下的电场力,合力为零,故小球做匀速直线运动电场力对小球不做功选A、C、D. 点评 静电平衡状态下的导体是一个等势体,其外表面是一个等势面,因而在其表面上电场线与表面垂直 4如图4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( ) 图4 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 答案 BCD 解析 在A选项中先和B的内壁接触后,由于B的内壁本身没有电荷,所以再接触A时
7、验电器箔片不张开;而B项中可以使C球带电,从而使A球带电;C项中用绝缘导线实际上将验电器和B连成了一个导体,A球因接触而带电;D项中是感应起电所以B、C、D项正确 点评 处于静电平衡状态的导体,其电荷只能分布在导体的外表面上因为导体内部的场强处处为零,导体内部就不可能有未被抵消的电荷假如内部某处有静电荷,在它附近的场强就不可能为零 知识点三 静电屏蔽 5下列实验中,验电器的金属箔会张开的图是( ) 答案 B 解析 A中不会张开,金属网可以屏蔽外电场B中会张开,因为金属网未接地,网内的带电体可以对外界产生影响C中不会张开,因为金属网已接地,网内的带电体对网外无影响,网外的带电体对网内也无影响 6
8、. 如图5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( ) 图5 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 答案 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外表面无感应电荷,球壳外也没有静电场,这就是接地导体壳的静电屏蔽作用故A、C选项正确若将接地线断开再移去壳内正电荷时,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D选项正确 一、
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