《對(duì)尖端放電、靜電屏蔽的理解和應(yīng)用》教案[問(wèn)題驅(qū)動(dòng)]請(qǐng)觀察建筑物上的避雷針(如圖9.4-5)，看它們是如何巧妙設(shè)計(jì)的，分析它們?nèi)绾文馨踩姳芾?，它們的造型與建筑物是否協(xié)調(diào)，并與同學(xué)討論交流。圖9.4-5提示：在古建筑物的屋頂、屋角設(shè)置各種造型的動(dòng)物，避雷針一端以動(dòng)物頭上的角須形式或巨獸的舌頭向上探出的形式巧妙安裝，另一端引入大地，從而起到避雷效果。【重難釋解】1．導(dǎo)體內(nèi)部不受外部電場(chǎng)影響的情況(1)現(xiàn)象：由于靜電感應(yīng)，驗(yàn)電器箔片張開(kāi)，如圖9.4-6甲所示。將驗(yàn)電器放入導(dǎo)體網(wǎng)罩內(nèi)部后驗(yàn)電器箔片不張開(kāi)，如圖9.4-6乙所示，即外部電場(chǎng)影響不到導(dǎo)體內(nèi)部。圖9.4-6(2)本質(zhì)：是靜電感應(yīng)，導(dǎo)體外表面感應(yīng)電荷與外電場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)部任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加結(jié)果為零。2．接地導(dǎo)體殼內(nèi)部電場(chǎng)對(duì)殼外空間無(wú)影響的情況(1)現(xiàn)象①如圖9.4-7甲所示，導(dǎo)體殼沒(méi)有接地時(shí)，處于內(nèi)部電場(chǎng)中，達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)體殼內(nèi)外表面出現(xiàn)等量異種電荷，殼內(nèi)外表面之間場(chǎng)強(qiáng)處處為零，殼外場(chǎng)強(qiáng)不為零。圖9.4-7②導(dǎo)體殼接地后，如圖9.4-7乙所示，導(dǎo)體殼外的正電荷被大地負(fù)電荷中和，正電荷出現(xiàn)在地球的另一端無(wú)窮遠(yuǎn)處，導(dǎo)體殼內(nèi)外表面之間及導(dǎo)體殼外部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，導(dǎo)體殼外部空間不受內(nèi)部影響。(2)本質(zhì)：仍然是靜電感應(yīng)，使導(dǎo)體殼內(nèi)表面感應(yīng)電荷與殼內(nèi)電荷在導(dǎo)體殼內(nèi)表面以外空間疊加結(jié)果為零。eq\a\vs4\al(典例2)將懸掛在細(xì)線上的帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內(nèi)(不和球壁接觸)，另有一個(gè)懸掛在細(xì)線上的帶負(fù)電的小球B向C靠近，如圖9.4-8所示。下列說(shuō)法正確的是()A．球A往左偏離豎直方向，球B往右偏離豎直方向圖9.4-8B．球A的位置不變，球B往右偏離豎直方向C．球A往左偏離豎直方向，球B的位置不變D．球A和球B的位置都不變[解析]C對(duì)外界電場(chǎng)有靜電屏蔽作用，使處于C內(nèi)部的A不受外界電場(chǎng)影響，所以A的位置不變；但A在C的外表面感應(yīng)出正電荷，所以B將向右偏，選項(xiàng)B正確。[答案]B靜電屏蔽問(wèn)題的三點(diǎn)注意(1)空腔可以屏蔽外界電場(chǎng)，接地的空腔可以屏蔽內(nèi)部的電場(chǎng)作用，其本質(zhì)都是因?yàn)榧ぐl(fā)電場(chǎng)與感應(yīng)電場(chǎng)疊加的結(jié)果，分析中應(yīng)特別注意分清是哪一部分的電場(chǎng)作用。(2)對(duì)靜電感應(yīng)，要掌握導(dǎo)體內(nèi)部的自由電荷是如何移動(dòng)的，是如何建立起附加電場(chǎng)的，何處會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電荷。(3)對(duì)靜電平衡，要理解導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)所具有的特點(diǎn)。【素養(yǎng)訓(xùn)練】3.如圖9.4-9所示，把原來(lái)不帶電的金屬殼B的外表面接地，將一帶正電的小球A從小孔中放入金屬殼內(nèi)，但不與B接觸，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)后，則()A．金屬殼B的空腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度為零B．金屬殼B不帶電C．金屬殼B的外表面帶正電荷圖9.4-9D．金屬殼B的內(nèi)表面帶負(fù)電荷解析：選D因?yàn)榻饘贇さ耐獗砻娼拥?，所以外表面無(wú)感應(yīng)電荷，只有內(nèi)表面有感應(yīng)電荷分布，且由于A帶正電荷，則B的內(nèi)表面帶負(fù)電荷，選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；B的空腔內(nèi)有帶正電荷的小球A產(chǎn)生的電場(chǎng)和金屬殼內(nèi)表面感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，由電場(chǎng)疊加知，電場(chǎng)線的方向由A指向B，所以空腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。4.如圖9.4-10所示，A為空心金屬球，B為實(shí)心金屬球，A、B兩球原來(lái)不帶電，將另一帶正電荷的小球C從A球開(kāi)口處放入A球中央，不接觸A球，然后用手接觸一下A球，再用手接觸一下B球，再移走C球，則()圖9.4-10A．A球帶負(fù)電荷，B球帶正電荷B．A球帶負(fù)電荷，B球不帶電C．A、B兩球都帶負(fù)電荷D．A、B兩球都帶正電荷解析：選B首先帶正電荷的小球C從A球開(kāi)口處放入A球中央。根據(jù)靜電感應(yīng)現(xiàn)象可知，A球內(nèi)表面帶負(fù)電荷，外表面帶正電荷。用手接觸A球相當(dāng)于把A球接地，由大地傳導(dǎo)過(guò)來(lái)的電子與A球外表面正電荷中和，使A球外表面不帶電，此時(shí)A球?qū)ν馄痨o電屏蔽作用，A球內(nèi)的電場(chǎng)不影響外部。用手接觸B時(shí)，無(wú)電荷移動(dòng)，B球不帶電。當(dāng)帶正電荷的C球從A球內(nèi)移走后，A球內(nèi)表面所帶的負(fù)電荷移至外表面，所以此時(shí)A球帶負(fù)電荷。由上述可知，選項(xiàng)B正確。一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維1．低碳環(huán)保是我們追求的生活方式。如圖9.4-11所示，是一個(gè)用來(lái)研究靜電除塵的實(shí)驗(yàn)裝置，處于強(qiáng)電場(chǎng)中的空氣分子會(huì)被電離為電子和正離子，當(dāng)鋁板與手搖起電機(jī)的正極相連，縫被針與手搖起電機(jī)的負(fù)極相連，在鋁板和縫被針中間放置點(diǎn)燃的蚊香。轉(zhuǎn)動(dòng)手搖起電機(jī)，蚊香產(chǎn)生的煙塵會(huì)被電極吸附，停止轉(zhuǎn)動(dòng)手搖起電機(jī)，蚊香的煙塵又會(huì)裊裊上升。關(guān)于這個(gè)現(xiàn)象，下列說(shuō)法中正確的是()圖9.4-11A．煙塵因?yàn)閹д姸晃降娇p被針上B．同一煙塵顆粒在被吸附過(guò)程中離鋁板越近速度越大C．同一煙塵顆粒在被吸附過(guò)程中離鋁板越近速度越小D．同一煙塵顆粒在被吸附過(guò)程中如果帶電荷量不變，離鋁板越近則加速度越大解析：選B中性空氣分子在強(qiáng)電場(chǎng)中被電離成電子和帶正電的離子，煙塵顆粒吸附電子后帶上負(fù)電，在電場(chǎng)力作用下向鋁板做加速運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；因鋁板與縫被針間的電場(chǎng)線形狀相當(dāng)于橫向放置的錐形體，離鋁板越近，電場(chǎng)線越稀疏，電場(chǎng)強(qiáng)度越小，煙塵顆粒受電場(chǎng)力越小，加速度越小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。二、注重學(xué)以致用和思維建模2．下列應(yīng)用與防護(hù)和尖端放電現(xiàn)象無(wú)關(guān)的是()A．一般高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面應(yīng)該盡量光滑B．一般馬路表面建造的很平滑C．夜間高壓線周圍會(huì)出現(xiàn)一層綠色光暈D．一般高樓大廈頂部裝有避雷針解析：選B馬路表面建造的很平滑與靜電無(wú)關(guān)，A、C、D項(xiàng)與尖端放電現(xiàn)象有關(guān)，故選B。3.(多選)靜電除塵器除塵原理如圖9.4-12所示。塵埃在電場(chǎng)中通過(guò)某種機(jī)制帶電，在電場(chǎng)力的作用下向收塵極遷移并沉積，以達(dá)到除塵目的。下列表述正確的是()圖9.4-12A．帶電塵埃帶正電荷B．電場(chǎng)方向由收塵極指向電暈極C．帶電塵埃所受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相同D．在同一位置，帶電荷量越多的塵埃所受電場(chǎng)力越大解析：選BD由題圖可知，電暈極為負(fù)極，收塵極為正極，帶電塵埃必帶負(fù)電荷，電場(chǎng)方向指向電暈極，帶電塵埃受到的電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)方向相反，A、C錯(cuò)誤，B正確；在同一位置上，電場(chǎng)強(qiáng)度大小相同，帶電荷量越多的塵埃所受電場(chǎng)力越大，故D正確。[課時(shí)跟蹤檢測(cè)]eq\a\vs4\al(A)組—重基礎(chǔ)·體現(xiàn)綜合1．請(qǐng)用學(xué)過(guò)的電學(xué)知識(shí)判斷下列說(shuō)法正確的是()A．電工穿絕緣衣比穿金屬衣安全B．制作汽油桶的材料用金屬比用塑料好C．小鳥(niǎo)停在單根高壓輸電線上會(huì)被電死D．打雷時(shí)，待在汽車?yán)锉却谀疚堇镆ｋU(xiǎn)解析：選B電工穿絕緣衣容易產(chǎn)生大量的靜電，反而比較危險(xiǎn)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。塑料油桶會(huì)因摩擦而帶電，因?yàn)樗芰鲜墙^緣材料，不能把電荷導(dǎo)走，所以塑料油桶內(nèi)易產(chǎn)生火花導(dǎo)致塑料油桶爆炸，選項(xiàng)B正確。小鳥(niǎo)停在單根高壓輸電線上時(shí)，加在小鳥(niǎo)兩腳間的電壓非常小，小鳥(niǎo)不會(huì)被電死，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。打雷時(shí)，待在汽車?yán)?，汽車的金屬外殼起到靜電屏蔽的作用，而木屋沒(méi)有靜電屏蔽作用，所以待在汽車?yán)锉却谀疚堇镆踩?，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2．在燃?xì)庠钌铣０惭b電子點(diǎn)火器，電子點(diǎn)火器的放電電極應(yīng)該做成()A．圓頭狀 B．針尖狀C．方形 D．橢球形解析：選B導(dǎo)體越尖銳電荷越容易聚集，點(diǎn)火器需要瞬間高壓放電，自然要高電荷密集區(qū)，故安裝的電子點(diǎn)火器往往把放電電極做成針形，形成尖端放電，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。3.如圖1所示，一個(gè)帶負(fù)電荷的金屬球放在絕緣的支架上，處于靜電平衡狀態(tài)，金屬球內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1，若減少金屬球的帶電荷量，再次處于靜電平衡狀態(tài)后，金屬球內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E2，則()A．E2<E1 B．E2>E1C．E2＝E1 D．無(wú)法確定圖1解析：選C處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零，選項(xiàng)C符合題意。4．(多選)每到夏季，各地紛紛進(jìn)入雨季，雷雨等強(qiáng)對(duì)流天氣頻繁發(fā)生。當(dāng)我們遇到雷雨天氣時(shí)，一定要注意避防雷電。下列說(shuō)法正確的是()A．不宜使用無(wú)防雷措施或防雷措施不足的電器及水龍頭B．不要接觸天線、金屬門窗、建筑物外墻，遠(yuǎn)離帶電設(shè)備C．固定電話和手提電話均可正常使用D．在曠野，應(yīng)遠(yuǎn)離樹(shù)木和電線桿解析：選ABD表面具有突出尖端的導(dǎo)體，在尖端處的電荷分布密度很大，使得其周圍電場(chǎng)很強(qiáng)，就可能使其周圍的空氣發(fā)生電離而引發(fā)尖端放電。固定電話和手提電話的天線處有尖端，易引發(fā)尖端放電造成人體傷害，故不能使用，選項(xiàng)A、B、D正確，C錯(cuò)誤。5．如圖2所示，一塊光滑鐵板水平放置，在鐵板上方高為h處依次有電荷量為＋Q和電荷量為－Q的兩個(gè)點(diǎn)電荷，一個(gè)電荷量為＋q的絕緣小球從鐵板的左端以初速度v0向右運(yùn)動(dòng)，并一直沿著鐵板表面到達(dá)鐵板的右端，則在小球通過(guò)鐵板的過(guò)程中()圖2A．先減速運(yùn)動(dòng)，后加速運(yùn)動(dòng)B．先加速運(yùn)動(dòng)，后減速運(yùn)動(dòng)C．先減速運(yùn)動(dòng)，后加速運(yùn)動(dòng)，再減速運(yùn)動(dòng)D．一直勻速運(yùn)動(dòng)解析：選D因?yàn)殍F板處于靜電平衡狀態(tài)，因此鐵板表面附近的電場(chǎng)強(qiáng)度與鐵板處處垂直，小球在水平方向上不受力，因此一直以速度v0做勻速運(yùn)動(dòng)。選項(xiàng)D正確。6.如圖3所示，一導(dǎo)體球A帶有正電荷，當(dāng)只有它存在時(shí)，它在空間P點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為EA。在A球球心與P點(diǎn)連線上有一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷B，當(dāng)只有點(diǎn)電荷B存在時(shí)，它在空間P點(diǎn)產(chǎn)生的電圖3場(chǎng)強(qiáng)度大小為EB。當(dāng)A、B同時(shí)存在時(shí)，根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)疊加原理，P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小應(yīng)為()A．EB B．EA＋EBC．|EA－EB| D．以上說(shuō)法都不對(duì)解析：選D當(dāng)帶電導(dǎo)體球周圍無(wú)其他導(dǎo)體或帶電體存在時(shí)，導(dǎo)體球上的電荷將均勻分布在導(dǎo)體球表面。根據(jù)題意，均勻分布在導(dǎo)體球上的電荷在P點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為EA。當(dāng)把點(diǎn)電荷B放在A球球心與P點(diǎn)的連線上后，雖然導(dǎo)體球所帶的總電荷量未變，但因靜電感應(yīng)，導(dǎo)體球上的電荷將重新分布，直到再次達(dá)到靜電平衡。這時(shí)，導(dǎo)體球上的電荷在P點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)EA′不等于EA。由于點(diǎn)電荷不涉及電荷如何分布的問(wèn)題，點(diǎn)電荷B在P點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)與周圍是否存在其他電荷無(wú)關(guān)，所以仍為EB。當(dāng)點(diǎn)電荷B與導(dǎo)體球A同時(shí)存在時(shí)，P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)由EA′與EB疊加而成，而不是由EA與EB疊加，故D符合題意。7．復(fù)印機(jī)的核心部件是有機(jī)光導(dǎo)體鼓，它是在一個(gè)金屬圓柱表面涂蓋一層有機(jī)光導(dǎo)體OPC(沒(méi)有光照時(shí)，OPC是絕緣體，受到光照時(shí)變成導(dǎo)體)而制成的。復(fù)印機(jī)的基本工作過(guò)程(如圖4)是：(1)在暗處的有機(jī)光導(dǎo)體鼓和一個(gè)金屬絲電極之間加上高電壓，金屬絲附近空氣發(fā)生電離，使轉(zhuǎn)動(dòng)鼓體均勻帶上正電荷；(2)文件反射的強(qiáng)光通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)在鼓上成像，鼓上形成“靜電潛像”；(3)鼓體轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)墨粉盒，潛像將帶相反電荷的墨粉吸引到鼓體帶電部位；(4)鼓體繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)復(fù)印紙，帶電復(fù)印紙又將墨粉吸引到復(fù)印紙上。以下說(shuō)法正確的是()圖4A．步驟(1)中發(fā)生了靜電感應(yīng)現(xiàn)象B．步驟(2)中發(fā)生了局部導(dǎo)電現(xiàn)象C．步驟(3)中發(fā)生了靜電平衡現(xiàn)象D．步驟(4)中發(fā)生了靜電屏蔽現(xiàn)象解析：選B在暗處的有機(jī)光導(dǎo)體鼓和一個(gè)金屬絲電極之間加上高電壓，金屬絲附近空氣發(fā)生電離，這是將空氣電離的現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；文件反射的強(qiáng)光使鼓體上部分OPC變成導(dǎo)體，將電荷導(dǎo)走，有字的部分則仍是絕緣體，保留電荷，這是局部導(dǎo)電現(xiàn)象，B正確；鼓體轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)墨粉盒，潛像將帶相反電荷的墨粉吸引到鼓體帶電部位，這是異種電荷相互吸引現(xiàn)象，C錯(cuò)誤；鼓體繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)復(fù)印紙，帶電復(fù)印紙又將墨粉吸引到復(fù)印紙上，這是異種電荷相互吸引現(xiàn)象，D錯(cuò)誤。eq\a\vs4\al(B)組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新8．(多選)如圖5所示，四組靜電實(shí)驗(yàn)中，能使左邊的驗(yàn)電器的箔片張開(kāi)的是()圖5解析：選AC處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體所帶的電荷都分布在導(dǎo)體的外表面，用導(dǎo)線連接之后，左邊的金箔也是外表面，故選項(xiàng)A、C正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；D選項(xiàng)中由于靜電屏蔽的作用，驗(yàn)電器不受外電場(chǎng)的影響，故金箔是閉合的。9.(多選)如圖6所示，金屬球殼A帶有正電，其上方有一小孔a，靜電計(jì)B的金屬球b用導(dǎo)線與金屬球c相連，以下操作所發(fā)生的現(xiàn)象中，正確的是()圖6A．將c移近A，但不與A接觸，B會(huì)張開(kāi)一定角度B．將c與A外表面接觸后移走，B會(huì)張開(kāi)一定角度C．將c與A內(nèi)表面接觸時(shí)，B不會(huì)張開(kāi)角度D．將c置于A空腔內(nèi)，但不與A接觸，B不會(huì)張開(kāi)角度解析：選ABD將c移近A時(shí)，因發(fā)生靜電感應(yīng)，使B的指針帶正電從而張開(kāi)一定角度，故A正確；不論將c與A的內(nèi)表面還是外表面接觸，因?yàn)榻佑|帶電，指針都帶正電，從而張開(kāi)一定角度，故B正確，C錯(cuò)誤；將c置于A空腔內(nèi)不會(huì)發(fā)生靜電感應(yīng)，不會(huì)張開(kāi)角度，故D正確。10.(多選)如圖7所示為靜電除塵示意圖，在M、N兩點(diǎn)間加高壓電源時(shí)，金屬管內(nèi)的空氣電離，電離出的電子在靜電力的作用下運(yùn)動(dòng)，遇到煙氣中的煤粉，使煤粉帶負(fù)電荷，因而煤粉被吸附到管壁上，排出的煙就清潔了。就此示意圖，下列說(shuō)法正確的是()A．N接電源的正極B．M接電源的正極圖7C．電場(chǎng)強(qiáng)度EB>EAD．電場(chǎng)強(qiáng)度EB<EA解析：選AC電子附在煤粉上，使煤粉帶上負(fù)電荷，煤粉若能吸附在管壁上，說(shuō)明管壁帶正電荷，N接電源正極，則其內(nèi)部電場(chǎng)線分布情況如圖所示。由圖可知金屬棒附近的B點(diǎn)處電場(chǎng)線較密，而靠近金屬管壁的A點(diǎn)處電場(chǎng)線較疏，故B處的電場(chǎng)強(qiáng)度比A處的電場(chǎng)強(qiáng)度大，即EB>EA，選項(xiàng)A、C正確。11.(多選)滾筒式靜電分選器由料斗A，導(dǎo)體板B，導(dǎo)體滾筒C，刮板D，料槽E、F和放電針G等部件組成。C與G分別接直流高壓電源的正、負(fù)極，并令C接地，如圖8所示。電源電壓很高，足以使放電針G附近的空氣發(fā)生電離而產(chǎn)生大量離子。現(xiàn)有導(dǎo)電性能相同而質(zhì)量不同的兩種物質(zhì)顆粒a、b的混合物從料斗A下落，沿導(dǎo)體板B到達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)著的滾筒C，已知顆粒a的質(zhì)量較大，顆粒b的質(zhì)量很小。下列說(shuō)法正確的是()圖8A．因?yàn)轭w粒a、b的導(dǎo)電性能相同，所以都一定落入料槽EB．因?yàn)轭w粒a、b的導(dǎo)電性能相同，所以都一定落入料槽FC．因?yàn)轭w粒a的質(zhì)量較大，所以a可能落入料槽FD．因?yàn)轭w粒b的質(zhì)量較小，所以b可能落入料槽E解析：選CD通過(guò)分析可知放電針G附近的空氣發(fā)生電離產(chǎn)生大量離子從而使顆粒a、b帶電，但由于顆粒a的質(zhì)量較大，滾筒C吸附力可能小于重力而直接落入料槽F，顆粒b的質(zhì)量很小，滾筒C吸附力可能大于重力而被滾筒C吸附著一起轉(zhuǎn)動(dòng)到刮板D被刮入料槽E中，所以選項(xiàng)C、D正確。12．長(zhǎng)為l的導(dǎo)體棒原來(lái)不帶電，現(xiàn)將一帶電荷量為＋q的點(diǎn)電荷放在距棒左端R處，如圖9所示。當(dāng)棒達(dá)到靜電平衡后，棒上的感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)P處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小等于________，方向?yàn)開(kāi)_______。圖9解析：導(dǎo)體棒在點(diǎn)電荷＋q的電場(chǎng)中發(fā)生靜電感應(yīng)，左端出現(xiàn)負(fù)電荷，右端出現(xiàn)正電荷，棒中任何一點(diǎn)都有兩個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度，即＋q在該點(diǎn)形成的電場(chǎng)強(qiáng)度E0，棒上感應(yīng)電荷在該點(diǎn)形成的電場(chǎng)強(qiáng)度E′，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)時(shí)E′＝E0＝eq\f(kq,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R＋\f(l,2)))2)，E′和E0方向相反，方向向左。答案：eq\f(kq,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R＋\f(l,2)))2)向左13.如圖10所示，點(diǎn)電荷A和B帶電荷量分別為＋3.0×10－8C和－2.4×10－8C，彼此相距6cm。若在兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處放一個(gè)半徑為1cm的金屬球殼，求球殼上感應(yīng)電荷在O點(diǎn)處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度。(靜圖10電力常量k＝9×109N·m2/C2)解析：＋q1在O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1＝keq\f(q1,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2)＝3×105N/C，方向由O指向B；－q2在O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E2＝keq\f(q2,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2)＝2.4×105N/C，方向由O指向B；設(shè)感應(yīng)電荷在O點(diǎn)處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E3，由靜電平衡條件知E3＝E1＋E2＝5.4×105N/C，方向由O指向A。答案：5.4×105N/C，方向由O指向A達(dá)標(biāo)檢測(cè)卷一、選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．1．下列關(guān)于電場(chǎng)線的說(shuō)法中，正確的是()A．電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的切線方向都跟電荷在該點(diǎn)的受力方向相同B．沿電場(chǎng)線方向，電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越小C．電場(chǎng)線越密的地方，同一試探電荷所受靜電力就越大D．在電場(chǎng)中，順著電場(chǎng)線方向移動(dòng)電荷，電荷受到的靜電力大小恒定【答案】C【解析】電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向，和正電荷受力方向相同，和負(fù)電荷受力方向相反，故A錯(cuò)誤；電場(chǎng)強(qiáng)度的大小用電場(chǎng)線的疏密表示，與電場(chǎng)線的方向無(wú)關(guān)，故B、D錯(cuò)誤，C正確．2．關(guān)于庫(kù)侖定律公式F＝keq\f(q1q2,r2)，下列說(shuō)法正確的是()A．該公式對(duì)任何情況都適用B．當(dāng)真空中的兩個(gè)電荷間的距離r→0時(shí)，它們之間的靜電力F→∞C．當(dāng)真空中的兩個(gè)電荷之間的距離r→∞時(shí)，庫(kù)侖定律就不適用了D．當(dāng)真空中的兩個(gè)電荷之間的距離r→0時(shí)，兩電荷就不能看成是點(diǎn)電荷，庫(kù)侖定律的公式就不適用了【答案】D【解析】庫(kù)侖定律適用于真空中點(diǎn)電荷，當(dāng)真空中兩電荷間的距離r→0時(shí)，兩電荷不能看成點(diǎn)電荷，公式不適用，故D正確．3．帶正電的點(diǎn)電荷周圍的電場(chǎng)線分布如圖所示，M、N為同一電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)，則M、N兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度()A．方向不同，大小相等 B．方向不同，大小不相等C．方向相同，大小相等 D．方向相同，大小不相等【答案】D【解析】點(diǎn)電荷周圍電場(chǎng)強(qiáng)度E＝keq\f(Q,r2)，故M的電場(chǎng)強(qiáng)度大于N，場(chǎng)強(qiáng)方向相同，故D正確．4．A、B、C三點(diǎn)在同一直線上，AB∶BC＝1∶2，B點(diǎn)位于A、C之間，在B處固定一電荷量為Q的點(diǎn)電荷．當(dāng)在A處放一電荷量為＋q的點(diǎn)電荷時(shí)，它所受到的靜電力為F；移去A處電荷，在C處放一電荷量為－2q的點(diǎn)電荷，其所受靜電力為()A．－eq\f(F,2) B．eq\f(F,2)C．－F D．F【答案】B【解析】設(shè)A處電場(chǎng)強(qiáng)度為E，則F＝qE.由點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式E＝eq\f(kQ,r2)可知，C處的電場(chǎng)強(qiáng)度為－eq\f(E,4)，在C處放電荷量為－2q的點(diǎn)電荷，其所受靜電力為F′＝－2q·eq\f(－E,4)＝eq\f(F,2)，故B正確．5.取一個(gè)銅質(zhì)小球置于圓形玻璃器皿中心，將蓖麻油和頭發(fā)碎屑置于玻璃器皿內(nèi)拌勻．用起電機(jī)使銅球帶電時(shí)，銅球周圍的頭發(fā)碎屑會(huì)呈現(xiàn)如圖所示的發(fā)散狀圖樣．下列說(shuō)法正確的是()A．電場(chǎng)線是真實(shí)存在的B．發(fā)散狀的黑線是電場(chǎng)線C．帶電銅球周圍存在著電場(chǎng)D．只在發(fā)散狀的黑線處存在著電場(chǎng)【答案】C【解析】電場(chǎng)可以用電場(chǎng)線來(lái)描述，電場(chǎng)線是人為設(shè)想出來(lái)的，其實(shí)并不存在，故A、B錯(cuò)誤．電場(chǎng)是電荷或變化磁場(chǎng)周圍空間里存在的一種特殊物質(zhì)，只要有電荷，就一定有電場(chǎng)，故C正確．發(fā)散狀的黑線，能描述出電場(chǎng)的分布，沒(méi)有黑線處，也存在電場(chǎng)的，故D錯(cuò)誤．6．如圖所示，在兩個(gè)等量異號(hào)的點(diǎn)電荷連線的中垂線上有與連線中點(diǎn)O等距離的a、b兩點(diǎn)，在連線上有距中點(diǎn)O等距離的c、d兩點(diǎn)，則下列場(chǎng)強(qiáng)大小關(guān)系式正確的是()A．Ea＝Eb B．Ea＝EO＝EbC．EO＝Ec＝Ed D．Ec>EO>Ed【答案】A【解析】因?yàn)槭堑攘慨惙N電荷的靜電場(chǎng)，根據(jù)電場(chǎng)線的疏密分布特點(diǎn)可知，在連線上從c到d，電場(chǎng)強(qiáng)度先變小再變大，根據(jù)對(duì)稱性知Ec＝Ed>EO，C、D錯(cuò)誤；在中垂線上，根據(jù)對(duì)稱性可知Ea＝Eb<EO，A正確，B錯(cuò)誤．7．下列關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的兩個(gè)表達(dá)式E＝eq\f(F,q)和E＝eq\f(kQ,r2)的敘述，正確的是()A．E＝eq\f(F,q)是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，F(xiàn)是放入電場(chǎng)中的電荷所受的力，q是產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷的電荷量B．E＝eq\f(F,q)是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，F(xiàn)是放入電場(chǎng)中的電荷所受的靜電力，q是放入電場(chǎng)中的電荷的電荷量，它只適用于點(diǎn)電荷的電場(chǎng)C．E＝eq\f(kQ,r2)是點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算式，Q是產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷的帶電量，它不適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)D．分析庫(kù)侖定律的表達(dá)式F＝keq\f(q1q2,r2)，式中eq\f(kq2,r2)是點(diǎn)電荷q1產(chǎn)生的電場(chǎng)在點(diǎn)電荷q2處的電場(chǎng)強(qiáng)度【答案】C【解析】公式E＝eq\f(E,q)是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，適用任何電場(chǎng)．E＝eq\f(kQ,r2)是點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算公式，只適用于點(diǎn)電荷電場(chǎng)，庫(kù)侖定律公式F＝keq\f(q1q2,r2)中的eq\f(kq1,r2)可以看成q1在q2處的電場(chǎng)．故A、B、D錯(cuò)誤，C正確．二、多項(xiàng)選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分．8．如圖所示中帶箭頭的直線是某電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，在該直線上有a、b兩點(diǎn)，用Ea、Eb分別表示a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小，則()A．a(chǎn)、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同B．電場(chǎng)線從a指向b，所以Ea>EbC．電場(chǎng)線是直線，所以Ea＝EbD．不知a、b附近的電場(chǎng)線分布，Ea、Eb大小不能確定【答案】AD【解析】由于電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的切線方向跟該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向一致，而該電場(chǎng)線是直線，A正確．電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，只有一條電場(chǎng)線時(shí)，無(wú)法確定電場(chǎng)線的疏密，Ea和Eb的關(guān)系不能確定，B、C錯(cuò)誤，D正確．9．用電場(chǎng)線能很直觀、很方便地比較電場(chǎng)中各點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度的大?。鐖D甲所示是等量異種點(diǎn)電荷形成電場(chǎng)的電場(chǎng)線，圖乙是場(chǎng)中的一些點(diǎn)：O是電荷連線的中點(diǎn)，E、F是連線中垂線上關(guān)于O對(duì)稱的兩點(diǎn)，B、C和A、D也關(guān)于O對(duì)稱．則()A．B、C兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向都相同B．A、D兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，方向相反C．E、O、F三點(diǎn)比較，O的電場(chǎng)強(qiáng)度最強(qiáng)D．B、O、C三點(diǎn)比較，O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最弱【答案】ACD【解析】由對(duì)稱性可知，B、C兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向均相同，A正確；A、D兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相同，方向也相同，B錯(cuò)誤；在兩電荷連線的中垂線上，O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最強(qiáng)，在兩點(diǎn)電荷連線上，O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最弱，C、D正確．10．圖甲為某一點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，A、B為電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)，一電子以某一速度沿電場(chǎng)線由A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，其速度—時(shí)間圖像如圖乙所示，則下列敘述正確的是()A．電場(chǎng)線方向由B指向AB．電場(chǎng)強(qiáng)度大小EA>EBC．Q可能為負(fù)電荷，也可能為正電荷D．Q在A的左側(cè)且為負(fù)電荷【答案】ABD【解析】根據(jù)速度—時(shí)間圖像分析，電荷做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，所以靜電力向右，電場(chǎng)線方向向左，A正確；加速度減小，靜電力減小，電場(chǎng)強(qiáng)度減小，B正確；根據(jù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)特點(diǎn)，Q只能在A的左側(cè)且為負(fù)電荷，D正確．三、非選擇題：本題共4小題，共54分．11.(12分)在探究“兩電荷間相互作用力的大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，一同學(xué)猜想可能與兩電荷的距離和電荷量有關(guān)．他選用帶正電的小球A和B，A球放在可移動(dòng)的絕緣座上，B球用絕緣絲線懸掛于玻璃棒C點(diǎn)，如圖所示．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先保持兩球電荷量不變，使A球從遠(yuǎn)處逐漸向B球靠近，觀察到兩球距離越小，B球懸線的偏角越大；再保持兩球的距離不變，改變小球所帶的電荷量，觀察到電荷量越大，B球懸線的偏角越大．實(shí)驗(yàn)表明：兩電荷之間的相互作用力，隨其距離的________而增大，隨其所帶電荷量的______而增大.此同學(xué)在探究中應(yīng)用的科學(xué)方法是______________(填“累積法”“等效替代法”“控制變量法”或“演繹法”).【答案】減小增大控制變量法【解析】由題意知，懸線夾角越大，說(shuō)明受力越大，故兩電荷之間的相互作用力，隨其距離的減小而增大，隨其所帶電荷量的增大而增大．此同學(xué)在探究中應(yīng)用的科學(xué)方法是控制變量法．12．(12分)如圖所示，真空中有A、B、C三個(gè)點(diǎn)組成的一個(gè)等邊三角形，邊長(zhǎng)r＝0.1m，把兩個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷放在B、C兩點(diǎn)，它們帶電量相等，且Q＝3.0×10－8C.(1)B、C上兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的庫(kù)侖力是多大？(2)求A點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)大?。?3)若在A點(diǎn)放置一個(gè)電量q＝－1×10－6C的點(diǎn)電荷，則它受到的電場(chǎng)力是多大？【答案】(1)8.1×10－4N(2)4.7×104N/C(3)4.7×10－2N【解析】(1)由庫(kù)侖定律得B、C上兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的庫(kù)侖力大小為F＝keq\f(Q2,r2)＝9.0×109×eq\f(3.0×10－82,0.12)N＝8.1×10