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2020-2021学年高中物理 第九章 静电场及其应用 4 静电的防止与利用课时检测新人教版必修3

2020-2021学年高中物理 第九章 静电场及其应用 4 静电的防止与利用课时检测新人教版必修3

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姓名：

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静电的防止与利用
(15分钟　30分)
一、选择题(本题共4小题,每小题5分,共20分)
1.下列说法正确的是 (　　)
A.处于静电平衡的导体,由于导体内的电场强度为零,所以导体内的电势也为零
B.处于外电场中的静电平衡的导体,由于附加电场的出现,导体内的原电场变为零
C.处于外电场中的静电平衡的导体,由于附加电场和原电场相互抵消,导体内的电场变为零,但导体表面的电场不为零,且与表面垂直
D.处于静电平衡的导体,导体表面的电势一定与导体内部的电势不相等
【解析】选C。处于静电平衡的导体内部电场强度处处为零,整个导体是一个等势体,导体内部与表面电势相等,但电势不一定等于零,故A、D错;处于外电场中的静电平衡的导体,其内部某点由于静电感应产生的附加电场的场强与原场强等大、反向,相互抵消,合场强为零,原场强不变,故B错;由于净电荷或感应电荷都分布在等势体的表面,故导体表面的电场强度不为零,导体表面是等势面,电场方向垂直导体表面,故C对。
2.图中接地金属球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。该点电荷的电场在球心的场强等于 (　　)

A.k-k　　　　　　 B.k+k
C.0 D.k
【解析】选D。本题求解的是点电荷Q在球心处的场强,不是合场强。根据点电荷场强公式求得E=,故D对。
3.生活、科技上处处存在静电现象,有些是静电的应用,有些是要防止静电;下列关于静电防止与应用的说法正确的是 (　　)
A.印刷厂应保持空气干燥,避免静电积累带来的潜在危害
B.静电复印机的工作过程实际上和静电完全无关
C.在地毯中夹杂0.05～0.07 mm的不锈钢丝导电纤维,是防止静电危害
D.小汽车的顶部露出一根小金属杆类似避雷针,是防止静电危害
【解析】选C。印刷车间中,纸张间摩擦产生大量静电,所以印刷车间中保持适当的湿度,及时把静电导走,避免静电造成的危害,故A错误;静电复印机是利用静电工作的,与静电有关,故B错误;地毯中不锈钢丝导电纤维的作用是把鞋底与地毯摩擦产生的电荷传到大地上,以免发生静电危害,属于防止静电危害,故C正确;小汽车的顶部露出的一根小金属杆是天线,接收无线电信号,不属于防止静电危害,故D错误。
4.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,下列物理量中不为零的是 (　　)

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
【解析】选C。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,故选项A、D不正确;由于导体接地,故整个导体的电势为零,故选项B不正确;导体外表面受带电体Q的影响,所带电荷量不为零,故选项C正确。
二、非选择题(10分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
5.如图所示,在相距r、带电荷量分别为+Q和-Q的两个点电荷的连线中点放一半径为R的金属球,求球上感应电荷在球心O处的场强大小和方向。

【解析】由于处于静电平衡状态的导体内部场强为零,即+Q、-Q和感应电荷在球心处的合场强为零,因此只需计算+Q、-Q分别在球心处产生的场强。有E1=k,方向由O指向-Q、E2=k,方向由O指向-Q,所以感应电荷在球心O处的场强大小为:E感=E1+E2=2k=,方向由O指向+Q。
答案:　方向由O指向+Q
(10分钟　20分)
6.(6分)如图所示,空心导体上方有一靠近的带有正电的带电体。当一个重力不计的正电荷以速度v水平飞入空心导体内时,电荷将做 (　　)

A.向上偏转的类平抛运动
B.向下偏转的类平抛运动
C.匀速直线运动
D.变速直线运动
【解析】选C。根据静电屏蔽原理可知导体空腔中没有电场,故C正确。
7.(14分)如图所示,两个点电荷A和B,电荷量分别为q1=-9.0×10-9 C、q2=2.7×10-8 C,彼此相距r=6 cm,在其连线中点处放一半径为1 cm的金属球壳,求球壳上感应电荷在球心O处产生的电场强度。

【解析】由于球壳达到静电平衡后各点的场强为零,故感应电荷在球心O处产生的场强与-q1和+q2在O处场强的矢量和等大反向,设由O指向B方向为场强正方向,即:
|E感|=|E1|+|E2|=+=3.6×105 N/C,方向由O指向B。
答案:3.6×105 N/C　方向由O指向B
　【补偿训练】如图所示,带电导体A处于静电平衡状态,电势为φ=200 V。M、N是A表面上的两点,电场强度EM=4EN。今把一电量为q=5×10-8 C的正电荷分别由M点、N点移到无限远处,求电场力做的功。

【解析】由静电平衡导体的特点得:
φM=φN=φ=200 V
移到无限远处电场力做功:
WM=WN=qU=q(φ-0)=5×10-8×200 J
=1.0×10-5 J。
答案:均为1.0×10-5 J