《10-11学年高中物理第一章第7-8节静电现象的应用电容器(精)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《10-11学年高中物理第一章第7-8节静电现象的应用电容器(精)（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第7节静电现象的应用要点归纳 要点一 处理静电平衡的“观点”1 远近观“远近观”是指处于静电平衡状态的导体，离场电荷较近和较远的两端将感应出等量的 异种电荷，而导体的中间部分可认为无感应电荷产生.2. 整体观“整体观”是指把两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连接时，就可把它们看 作是一个大导体，再用“远近观”判断它们的带电情况.要点二静电平衡两种情况的实现方法和其本质是什么？1 两种情况(1) 导体内空腔不受外界影响，如图1-7 2甲所示.(2) 接地导体空腔外部不受内部电荷影响，如图乙所示.#图1-7-22. 实现过程(1) 如图甲，因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内
2、的合场强为零, 达到静电平衡状态，对内实现了屏蔽.(2) 如图乙，当空腔外部接地时，外表面的感应电荷将因接地传给地球，外部电场消失, 对外起到屏蔽作用.3 本质：静电感应与静电平衡 .疑难解答为什么可以把导体的带电情况看成“面分布”？我们知道导体达到静电平衡后，电荷是分布在它的表面的，下面我们通过一个带电金属 球的案例计算，说明把金属导体看成“面分布”的理由.设金属球的半径为R,从手册上查得空气的击穿场强为Em= 3X 106 V/m,空气中该金属球所能带的最大电荷量为Q,可以从公式Em= kRm来计算，这样 Q= En- R金属球表面每单位面积带电荷量o=吕=4nmk，把数据代入得6c3X1
3、0Q=94n X 9X 109C/m25 2=2.65 X 10 C/m .原子直径d约为2X 10-10 m, 个原子在金属球表面所占的面积为.2 10 2n d n X (2 X 10)2- 202=m = 3.14 X 10 m44一个表面原子的带电荷量为=2.65 X 105X 3.14 X 1020 C = 8.3 X 10 -25 C一个电子电荷量 e= 1.6 X 10 19 C,当金属球带电荷量最多时(此时球外表面场强为空气击穿场强），与表面一个原子相关大小面积所带电荷量只有8.3 X 10 一25 C,连一个电子电荷量都不到，由此我们有充分理由把金属导体带电看成“面分布”.H
4、典例剖析Yf1、静电平衡下的导体【例1】如图1 7- 3所示,图 1 73一导体球 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，根据场强叠加原理， P点的场强大小应为（ ）A. EbB.吕+ 曰C. I E EbID.以上说法都不对答案 D解析 当带电导体球周围无其他导体或带电体存在时，导体球上的电荷将均匀分布在导体球表面.根据题意，均匀分布在导体球上的电荷在P点产生的场强为 E,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
5、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点产生的场强 EC不等于EA.由于点电荷不涉及电荷如何分布的问题，它在P点产生的场强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点的场强应由Ex与Eb叠加而成，而不是由Ea与Eb叠加， 这样就能立即断定 A B C三个选项都是不对的.二、静电平衡【例2】将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内（不和球壁接触），另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图1 7 4所示，说法正确的有（）A. A往左偏离竖直方向，B往右偏离竖直方向B. A的位置不变，B往右偏离竖直方向C
6、. A往左偏离竖直方向， B的位置不变D. A和B的位置都不变答案 B解析 带正电的小球 A放在不带电的空心球 C内，通过静电感应，空心球外壳带正电， 内壁带负电因此，金属空心球 C和带电小球B带异种电荷，所以 B受C球的吸引往右偏离 竖直方向而由于空心球 C能屏蔽小球B所产生的外部电场，使小球 A不受外电场的作用， 所以A的位置不变.效果自测Yf1. 下列措施中，属于防止静电危害的是（）A. 油罐车后有一条拖在地上的铁链条B. 小汽车上有一根露在车面上的小天线C. 在印染厂中保持适当的湿度D. 在地毯上夹杂 0.050.07 mm的不锈钢丝导电纤维答案 ACD解析 B选项属于防止静电平衡.2
7、.下图中P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在哪些情况下，放在绝缘板上 的小纸屑（图中S）不会被吸引（）答案 AD3. 如图1 7 5所示,在球壳内部球心放置带电荷量+ 点，则下列说法正确的是 （）图 1 75Q的点电荷，球壳内有A点，壳壁中有B点，壳外有CA. A、B两点场强均为零B. EAEbEcC. 如果A C和球心在一条直线上，则 A、C两点的场强方向相同D. B点场强方向指向球心答案 C解析 + Q放在球壳内，由于静电感应，内壁感应出负电荷，外壁感应出等量的正电荷. 如 下图所示，是+ Q与感应电荷产生的电场线形状，球壳壁内部场强为零，其他地方的场强与 仅存在点电荷+ Q时产生
8、的场强相同，故 HEcEB;如果A、C和球心在一条直线上，则 A C 两点场强方向相同.4. 处于静电平衡状态的导体的特点是什么？ 答案（1）处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零（2）导体表面任一点的场强方向与该处的表面垂直（3）净电荷只能分布在导体的外表面上，电荷在导体的外表面上的分布往往是不均匀的, 越尖的地方，电荷分布的密度越大，附近的电场也越强.对一孤立的带电导体，可视为导体处于自己所带电荷的电场中，达到静电平衡时，也有 以上特点讲练洋案郡分题型探究题型一静电现象的应用WMiBS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（）A
9、. 用取电棒（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思维步步高】空腔导体的特点是什么？空腔导体的外壁和内壁的带电情况如何？使验电 器金属箔片张开的方法有几种？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时验电器箔片不张开.答案 BCD拓展探究】在一个导体球壳内放一个电荷量为+Q的点电荷，用 Ep表示球壳外任一点的场强，则（）A. 当+ Q在球壳中央时，巳=0B. 不论+ Q在球壳内何处，Ep 一定为零C.
10、只有当+ Q在球心且球壳接地时，Ep= 0D. 只要球壳接地，不论+ Q在球壳内何处，Ep 一定为零 答案 D解析 如果球壳不接地，球壳内部放入的电荷会产生电场，这个电场周围的导体会感应 出电荷，形成新的电场.方法总结带电球壳的特点是：所有电荷都分布在球外表面上，球壳内部没有净电荷.球壳内 场强为零如果在球壳内部放入电荷，则电场线在球壳上中断题型二静电平衡一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场分布是下图中的哪一个（）思维步步高】在金属球内部的电场分布情况如何？球壳起到什么作用？在球壳外还有没 有电场存在？如果有，电场指向什么方向？解析 在球壳内、外表面之间不会有电场存在，球壳
11、的内表面上应该分布的是负电荷， 外表面上应该分布的是正电荷，所以B选项正确.答案 B【拓展探究丨如果把该电荷移到球壳外，请叙述一下电场的分布情况.答案 当电荷移动到球壳以外之后，球壳对电场产生屏蔽，球壳内部没有电场线.方法总结导电体放在导体内部，导体内壁感应出电荷，根据电荷守恒定律，外壁和内壁所带电荷 性质相反；当电荷放在导体外部，靠近导体处感应出异种电荷，根据电荷守恒定律，远离导 体处感应出同种电荷一、选择题1人们在晚上脱衣服时，有时会看到火花四溅，并伴有“劈啪”声，这是因为A. 衣服由于摩擦而产生了静电B. 人体本身是带电体C. 空气带电，在衣服上放电所致D. 以上说法均不正确答案 A解析
12、 若我们身穿含有化纤成分的衣服，且始终在运动，使衣服与衣服之间、衣服和皮 肤之间不停地摩擦，在摩擦中会使衣服上带有异种电荷.在脱衣服时正电荷和负电荷碰到一 起就产生放电现象，于是我们听到“劈啪”的放电声音，若是晚上还可以看见火花四溅的现 象.2. 一金属球，原来不带电,现沿球直径的延长线放置一点电荷，如图别为E、E）、EC，三者相比（）A. Ea最大B. Eb最大C. Ec 最大D. Ea= Eb = Ec答案 D1所示.球内直径上a、b、c三点场强大小分3. 如图2所示,+ +图2把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中.导体处于静电平衡时，下 列说法正确的是（）A. A、B两点
13、场强相等，且都为零B. A、B两点场强不相等C. 感应电荷产生的附加电场 EAEbD.当电键S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动答案 AD解析 处于静电平衡状态的导体内部合场强为零，所以A选项正确.当电键闭合，导体和大地是一个整体，导体处于这个整体的尖端，把负电荷从地球上吸引过来，所以D选项正确.4 .如图3所示，金属球壳原来带电， 而验电器原来不带电， 现将金属球壳内表面与验电器的金属小球相连.验电器的金属箔将A.不会张开B.一定会张开C.先张开，后闭合 D .可能张开答案 A5. 如图4所示，两个相同的空心金属球 M和N, M带一Q电荷，N不带电（M N相距很远,互不影响），旁边各放一个不
14、带电的金属球P和R当将带正电Q的小球分别放入M和N的空腔中时（）A. P、R上均出现感应电荷B. P、R上均没有感应电荷C. P上有，而R上没有感应电荷D. P上没有，而 R上有感应电荷答案 D解析 当将带正电Q的小球放入 M的空腔中时，对M产生静电感应使 M的内表面带负电， 而外表面带正电，其电荷量为Q,它与原来金属球 M外表面所带的-Q正好中和，使外表面不 带电，实际上是 M所带一Q被吸引至内表面，所以金属球 M外部不存在电场，不能对 P产生 静电感应，P上没有感应电荷.当将带正电 Q的小球放入原来不带电的 N的空腔中时，对 N 产生静电感应，使N内表面带负电荷，N外表面带正电荷，N外部有电场，对R产生静电感应， 使左端带负电，右端带正电.选项D正确.6. 使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开. 下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是 （）ABCD答案 B解析 带负（正）电的金属球靠近不带电的验电器时，在验电器上感应出异种电荷，验电 器的顶端带上了正（负）电荷，金属箔片带上了负（正）电.7. 如图5所示，A C D BC30图5A、B为两个带等量异号电荷的金属球，将两根不带电的金属棒C、D放在两球之间，则下列叙述正确的是（）A. C棒的电势-D棒的电势B. 若用导线将 C棒的x端与D棒的y端连接起来的瞬间，将
