物理 必修 第三册 配人教版 解析电场中某点的电场强度由电场本身的性质决定，与 (C,D是关于A、B对称的两点)。下列关于粒子运动的 放入该点的试探电荷及其所受电场力无关，选项A、B错 -t图像可能正确的是() 误：试探电荷在该点受到的电场力F=Eq,F正比于q,选 项C错误，D正确。 5,四种电场中均有a、b两点，两点的电场强度相同的是 ++++++ 答案AC 解析假设带电粒子在如图所示的电场中由静止释放，由 于只有电场力的作用，带电粒子一定是先做加速运动，后 A.甲图：与点电荷等距的a、b两点 做减速运动。但带电粒子的释放位置不确定，粒子从C B.乙图：等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的α、b 点到D点的过程中，如果从靠近电荷处释放，电场强度先 两点 变小后变大，则带电粒子先做加速度（图线斜率）逐渐减小 C.丙图：等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b 的加速运动，到达中点时加速度为0，过中点后做加速度 两点 逐渐增大的减速运动，选项A正确：如果从较远位置释 D.丁图：匀强电场中的a、b两点 放，电场强度先变大再变小，过中点后先变大再变小，则带 答案BD 电粒子运动的加速度按变大、变小、变大、变小的规律变 6.光滑绝缘的水平桌面上，固定着电荷量为十Q、一Q的小 化，选项C正确。 球P、P2,电荷量为十q、一q的小球M、N用绝缘细杆相 连，下列哪些图中的放置方法能使M、N静止（细杆中点 均与PP2连线中点重合)( ) b88…6 挑战·创新 6 P 用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球质量为1.0× M 10-2kg,所带电荷量为十2.0×10-8C。现加一水平方向 的匀强电场，平衡时绝缘绳与竖直线成30°角，绳长= 0.2m。g取10N/kg。 答案BD 解析选项A中M电荷受到的电场力方向向右，N电荷 受到的电场力方向向左，故不能平衡，会转动，故选项A 错误；选项B中M电荷受到的电场力方向向右，N电荷受 到的电场力方向向左，可以平衡，故选项B正确：选项C 中M电荷受到的电场力方向向右，N电荷受到的电场力 方向向左，故不能平衡，会转动，故选项C错误：选项D中 (1)求这个匀强电场的电场强度大小。 M电荷受到的电场力方向向右，N电荷受到的电场力方 (2)剪断轻绳，小球做什么运动？加速度大小和方向如何？ 向向左，可以平衡，故选项D正确。 7.如图甲所示，两个等量同种点电荷分别固定于光滑绝缘水 答案1) 6X102N/C 平面上A、B两点。一个带电粒子在同一平面内由静止释 放，仅受电场力作用，沿着AB中垂线从C点运动到D点！ (2)匀加速直线运动 205 3 m/s2,与绳子拉力方向 26
物 理 必修 第三册 配人教版 解析 电场中某点的电场强度由电场本身的性质决定,与 放入该点的试探电荷及其所受电场力无关,选项 A、B错 误;试探电荷在该点受到的电场力F=Eq,F 正比于q,选 项C错误,D正确。 5.四种电场中均有a、b两点,两点的电场强度相同的是 ( ) A.甲图:与点电荷等距的a、b两点 B.乙图:等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b 两点 C.丙图:等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b 两点 D.丁图:匀强电场中的a、b两点 答案 BD 6.光滑绝缘的水平桌面上,固定着电荷量为+Q、-Q 的小 球P1、P2,电荷量为+q、-q 的小球 M、N 用绝缘细杆相 连,下列哪些图中的放置方法能使 M、N 静止(细杆中点 均与P1P2 连线中点重合)( ) 答案 BD 解析 选项 A中 M 电荷受到的电场力方向向右,N 电荷 受到的电场力方向向左,故不能平衡,会转动,故选项 A 错误;选项B中 M 电荷受到的电场力方向向右,N电荷受 到的电场力方向向左,可以平衡,故选项 B正确;选项 C 中 M 电荷受到的电场力方向向右,N 电荷受到的电场力 方向向左,故不能平衡,会转动,故选项C错误;选项 D中 M 电荷受到的电场力方向向右,N 电荷受到的电场力方 向向左,可以平衡,故选项D正确。 7.如图甲所示,两个等量同种点电荷分别固定于光滑绝缘水 平面上A、B 两点。一个带电粒子在同一平面内由静止释 放,仅受电场力作用,沿着AB 中垂线从C 点运动到D 点 (C、D 是关于A、B 对称的两点)。下列关于粒子运动的 v t图像可能正确的是( ) 甲 乙 答案 AC 解析 假设带电粒子在如图所示的电场中由静止释放,由 于只有电场力的作用,带电粒子一定是先做加速运动,后 做减速运动。但带电粒子的释放位置不确定,粒子从C 点到D 点的过程中,如果从靠近电荷处释放,电场强度先 变小后变大,则带电粒子先做加速度(图线斜率)逐渐减小 的加速运动,到达中点时加速度为0,过中点后做加速度 逐渐增大的减速运动,选项 A 正确;如果从较远位置释 放,电场强度先变大再变小,过中点后先变大再变小,则带 电粒子运动的加速度按变大、变小、变大、变小的规律变 化,选项C正确。 挑战 创新 用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球,小球质量为1.0× 10-2kg,所带电荷量为+2.0×10-8 C。现加一水平方向 的匀强电场,平衡时绝缘绳与竖直线成30°角,绳长l= 0.2m。g 取10N/kg。 (1)求这个匀强电场的电场强度大小。 (2)剪断轻绳,小球做什么运动? 加速度大小和方向如何? 答案 (1) 3 6 ×107 N/C (2)匀加速直线运动 203 3 m/s2,与绳子拉力方向 26
第九章 静电场及其应用 相反 (2)剪断轻绳，小球受重力和电场力，初速度为零，做 解析(1)根据共点力平衡得 匀加速直线运动。 qE=mg tan 30 F◆=mg 解得E= c0s300=a 6 ×10N/C。 a=203 3 m/s? 加速度方向与绳子拉力方向相反。 4 静电的防止与利用 素养·目标定位 目标素养 知识概览 导体中包括表面)没有电荷 定义定向移动的现象 静电平衡导体内部电场强度处处 静电平衡 为零 特点 外表面电场方向与表面垂直 1.通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨 内部没有电荷，电荷只分布在外表 论，了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导 面；越尖锐的位置电荷密度越大 体的特征。 电的防 定义带电体从尖端失去电荷的现象 2.理解尖端放电和静电屏蔽现象，关注静电吸附等 尖端放电 应用避雷针 在生活生产中的经典现象。 用 定义 导体内部不受外电场的影响 静电屏蔽 应用 电子仪器及电子设备外置金属网罩 定义 在电场中带电粒子受到静电力的作 静电吸附 用被吸附在电极上的现象 应用 静电除尘、静电喷漆、静电复印 课前·基础认知 一、静电平衡 大小相等、方向相反，即感应电荷的电场线与，点电荷十Q的 1.定义：放在电场强度为E。的电场中的导体，E。与导体 电场线重合，但方向相反，如图所示。 两端的感应电荷形成的电场E叠加，使导体内部各点的电场 强度E=0,导体内的自由电子不再发生定向移动，这时我 们说导体达到静电平衡。 2.静电平衡状态导体：内部的电场强度处处为0。 二、尖端放电 1.电离：导体尖端的电荷密度很大，附近的电场强度很 微训练如图所示，一个方形的金属盒原来不带电， 大，空气中的带电粒子剧烈运动，从而使空气分子被撞“散” 现将一个电荷量为十Q的点电荷放在盒左边附近，达到静电 而使空气分子中的正、负电荷分离的现象。 平衡后，请你大致描绘出盒上的感应电荷在盒内部产生的电 2.尖端放电：导体尖端的强电场使附近的空气电离，电 场分布情况。 离后的异种带电离子与尖端的电荷中和，相当于导体从尖 端失去电荷的现象。 3.尖端放电的应用与防止。 (1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种 提示由于金属盒内部处于静电平衡状态，所以内部每 设施。 (2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑，减少电能 点的合电场强度都为0，即金属盒内的感应电荷产生的电场 的损失。 的电场强度都与，点电荷十Q在那点产生的电场的电场强度 27
第九章 静电场及其应用 相反 解析 (1)根据共点力平衡得 qE=mgtan30° 解得E= 3 6 ×107 N/C。 (2)剪断轻绳,小球受重力和电场力,初速度为零,做 匀加速直线运动。 F合 = mg cos30° =ma a= 203 3 m/s2 加速度方向与绳子拉力方向相反。 4 静电的防止与利用 素养·目标定位 目 标 素 养 知 识 概 览 1.通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨 论,了解静电平衡的概念,知道处于静电平衡的导 体的特征。 2.理解尖端放电和静电屏蔽现象,关注静电吸附等 在生活生产中的经典现象。 课前·基础认知 一、静电平衡 1.定义:放在电场强度为E0 的电场中的导体,E0 与导体 两端的感应电荷形成的电场E'叠加,使导体内部各点的电场 强度E=0,导体内的自由电子不再发生 定向 移动,这时我 们说导体达到静电平衡。 2.静电平衡状态导体:内部的电场强度 处处为0 。 微训练 如图所示,一个方形的金属盒原来不带电, 现将一个电荷量为+Q 的点电荷放在盒左边附近,达到静电 平衡后,请你大致描绘出盒上的感应电荷在盒内部产生的电 场分布情况。 提示 由于金属盒内部处于静电平衡状态,所以内部每 点的合电场强度都为0,即金属盒内的感应电荷产生的电场 的电场强度都与点电荷+Q 在那点产生的电场的电场强度 大小相等、方向相反,即感应电荷的电场线与点电荷+Q 的 电场线重合,但方向相反,如图所示。 二、尖端放电 1.电离:导体尖端的电荷密度很大,附近的电场强度很 大,空气中的带电粒子剧烈运动,从而使空气分子被撞“散” 而使空气分子中的正、负电荷 分离 的现象。 2.尖端放电:导体尖端的强电场使附近的空气电离,电 离后的异种带电离子与尖端的电荷 中和 ,相当于导体从尖 端失去电荷的现象。 3.尖端放电的应用与防止。 (1)应用: 避雷针 是利用尖端放电避免雷击的一种 设施。 (2)防止:高压设备中导体的表面尽量 光滑 ,减少电能 的损失。 27
物理 必修 第三册 配人教版 三、静电屏蔽 (1)充电：通过电源使有机光导体鼓带上正电。 1.静电屏蔽：静电平衡时，导体壳内空腔里的电场处处 (2)曝光：利用光学系统将原稿上字迹的像成在有机光 为零，外电场对壳内不会产生影响。 导体鼓上，有字迹的地方保留正电荷。 2.静电屏蔽的应用。 (3)显影：带负电的墨粉被吸附在字迹成像处，显示出墨 (1)把电学仪器放在封闭的金属壳里。 粉组成的字迹。 (2)户外三条输电线上方架设两条导线，与大地相连，把 (4)转印：带正电的转印电极使白纸带上正电，带正电的 输电线屏蔽起来。 白纸与有机光导体鼓表面墨粉组成的字迹接触，将带负电的 微思考①把一只小鸟放入一个用金属网制成的鸟 墨粉吸附在白纸上。 笼中，再把鸟笼放入高压电场中，为什么小鸟依然会“歌唱”？ (5)放电：使有机光导体放电，除去表面的残余电荷。 徽恩考2如图所示，在玻璃管中心轴上安装一根直 导线，玻璃管外绕有线圈，直导线的一端和线圈的一端分别 跟感应圈的两放电柱相连。开始，感应圈未接通电源，点燃 蚊香，让烟通过玻璃管冒出。当感应圈电源接通时，玻璃管 中的导线和管外线圈间就会加上高电压，立即可以看到不再 有烟从玻璃管中冒出来了。过一会儿还可以看到管壁吸附 了一层烟尘，请你说明其原理。 提示由于金属鸟笼的静电屏蔽作用，使金属鸟笼内部 电场强度处处为零。 四、静电吸附 1.静电除尘：设法使空气中的尘埃带电，在静电力作 用下，尘埃到达电极被收集起来。 2.静电喷漆：接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带 负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运 提示烟尘在高压电场作用下带上了负电，带负电的 动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。 烟尘吸附在线圈上，因此看不到有烟冒出。 3.静电复印的工作过程。 课堂·重难突破 静电平衡状态下的导体 (4)静电平衡的导体表面电场线分布：尖端电荷集中，电 荷电场线密集，如图丙所示 重难归纳 1.对静电平衡的理解。 (1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静 电平衡时，自由电荷不再发生定向移动。 (2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。 丙 (3)导体达到静电平衡后内部电场强度处处为零是指外 电场E与导体两端的感应电荷产生的附加电场E的合电场 ?情境体验 强度为零，E=一E。 导体放在电场中，导体内电子发生定向移动的原因是什 2.处于静电平衡时的导体上的电荷分布特点。 么？导体达到静电平衡后导体内电子为什么不再发生定向 (1)净电荷只分布在导体表面，内部没有净电荷。 移动？ (2)感应电荷分布于导体两端，电性相反，电荷量相等， 提示导体放在电场中，导体内电子受到静电力的作 近异远同，如图甲所示。 用，从而发生定向移动。导体达到静电平衡后导体内电场强 (3)净电荷在导体表面的分布不均匀，一般越是尖锐的 度为零，导体内电子不再受到静电力的作用，故不再发生定 地方电荷的分布越密集，如图乙所示。 向移动。 典例剖析 如图所示，金属球壳A带有正电，其上方有一小孔a,静 电计B的金属球b用导线与金属小球c相连，以下操作所发 生的现象正确的是( 28
物 理 必修 第三册 配人教版 三、静电屏蔽 1.静电屏蔽:静电平衡时,导体壳内空腔里的电场 处处 为零 ,外电场对壳内不会产生影响。 2.静电屏蔽的应用。 (1)把电学仪器放在封闭的金属壳里。 (2)户外三条输电线上方架设两条导线,与大地相连,把 输电线屏蔽起来。 微思考 1 把一只小鸟放入一个用金属网制成的鸟 笼中,再把鸟笼放入高压电场中,为什么小鸟依然会“歌唱”? 提示 由于金属鸟笼的静电屏蔽作用,使金属鸟笼内部 电场强度处处为零。 四、静电吸附 1.静电除尘:设法使空气中的尘埃带电,在 静电力 作 用下,尘埃到达电极被收集起来。 2.静电喷漆:接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带 负电,在 静电力 作用下,这些微粒向着作为正极的工件运 动,并沉积在工件的表面,完成喷漆工作。 3.静电复印的工作过程。 (1)充电:通过电源使有机光导体鼓带上 正电 。 (2)曝光:利用光学系统将原稿上字迹的像成在有机光 导体鼓上,有字迹的地方保留 正电 荷。 (3)显影:带负电的墨粉被吸附在字迹成像处,显示出墨 粉组成的字迹。 (4)转印:带正电的转印电极使白纸带上正电,带正电的 白纸与有机光导体鼓表面墨粉组成的字迹接触,将带负电的 墨粉吸附在白纸上。 (5)放电:使有机光导体放电,除去表面的残余电荷。 微思考 2 如图所示,在玻璃管中心轴上安装一根直 导线,玻璃管外绕有线圈,直导线的一端和线圈的一端分别 跟感应圈的两放电柱相连。开始,感应圈未接通电源,点燃 蚊香,让烟通过玻璃管冒出。当感应圈电源接通时,玻璃管 中的导线和管外线圈间就会加上高电压,立即可以看到不再 有烟从玻璃管中冒出来了。过一会儿还可以看到管壁吸附 了一层烟尘,请你说明其原理。 提示 烟尘在高压电场作用下带上了负电,带负电的 烟尘吸附在线圈上,因此看不到有烟冒出。 课堂·重难突破 一 静电平衡状态下的导体 重难归纳 1.对静电平衡的理解。 (1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果,达到静 电平衡时,自由电荷不再发生定向移动。 (2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。 (3)导体达到静电平衡后内部电场强度处处为零是指外 电场E 与导体两端的感应电荷产生的附加电场E'的合电场 强度为零,E'=-E。 2.处于静电平衡时的导体上的电荷分布特点。 (1)净电荷只分布在导体表面,内部没有净电荷。 (2)感应电荷分布于导体两端,电性相反,电荷量相等, 近异远同,如图甲所示。 (3)净电荷在导体表面的分布不均匀,一般越是尖锐的 地方电荷的分布越密集,如图乙所示。 甲 乙 (4)静电平衡的导体表面电场线分布:尖端电荷集中,电 荷电场线密集,如图丙所示。 丙 导体放在电场中,导体内电子发生定向移动的原因是什 么? 导体达到静电平衡后导体内电子为什么不再发生定向 移动? 提示 导体放在电场中,导体内电子受到静电力的作 用,从而发生定向移动。导体达到静电平衡后导体内电场强 度为零,导体内电子不再受到静电力的作用,故不再发生定 向移动。 典例剖析 如图所示,金属球壳 A带有正电,其上方有一小孔a,静 电计B的金属球b用导线与金属小球c相连,以下操作所发 生的现象正确的是( ) 28
第九章静电场及其应用 ,点产生的附加电场强度也较大，选项C错误。开关S闭合 时，电子从大地沿导线向导体定向移动，以中和枕形导体上 的正电荷，最后使它显示负电性，选项D正确。 二静电屏蔽 A.将c移近A,但不与A接触，B会张开一定角度 B.将c与A外表面接触后移开A,B不会张开一定角度 重难归纳 C.将c与A内表面接触时，B不会张开角度 D.将ε从导线上解下，然后用绝缘细绳吊着从A中小 1.静电屏蔽的实质。 孔置入A内，并与其内壁接触，再提出空腔，与b接触，B会 静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内感 张开一定角度 应电荷的电场和外加电场的电场强度矢量和为零，好像是金 答案A 属壳将外电场“挡”在外面。即所谓的屏蔽作用，其实是壳内 两种电场并存，电场强度矢量和为零。 解析把c逐渐从远处向A靠近过程中，由于静电感 2.静电屏蔽的两种情况。 应，静电计B的指针带上了正电荷，B的指针张开，故选项A 正确；当把C与A的外表面接触，则c带正电，导致B的指针 导体外部电场不影响导体接地导体内部的电场不 种类 张开，故选项B错误；把c与A的内表面接触，静电平衡后， 内部 影响导体外部 电荷只分布在外表面，但静电计处于外表面，B的指针带正 电，B指针会张开，故选项C错误：C与A内壁接触时，由于 静电屏藏，小球c不带电，故再与b接触时，B不会张开角 图示 度，故选项D错误。 规律总结 静电平衡状态中的“远近观”及“整体观” (1)“远近观”是指：处于静电平衡状态的导体，离场 因场源电荷产生的电场与 源电荷较近和较远的两端感应出等量的异种电荷，而导 导体球壳表面上感应电荷 当空腔外部接地时，外表 体的中间部分因感应电荷较少，可认为无感应电荷产生。 面的感应电荷因接地将 实现在空腔内产生的电场的合 (2)“整体观”是指：当两个或多个原来彼此绝缘的导 传给地球，外部电场消 过程电场强度为零，球壳的空腔 体接触或用导线连接时，就可把它们看作是一个大导体， 失，起到屏蔽内电场的 内达到静电平衡状态，起到 再用“远近观”判断它们的带电情况，如有些问题所提到 作用 屏蔽外电场的作用 的“用手触摸某导体”其实就是导体通过人体与大地构成 一个大导体。 最终导体内空腔不受外界电荷接地导体空腔外部不受 不要认为导体内部设有电荷，用导线连接带电体内 结论影响 内部电荷影响 部时，小球就不带电。其实连接后它们就已成为一个整 体，故小球通过导线得到了电荷。 静电感应与静电平衡，做静电屏蔽的材料只能是导 本质 体，不能是绝缘体 学以致用 ?循境体验 (多选)如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放 某同学在学习了电学知识后对电工穿的高压作业服进 在正电荷形成的电场中，导体处于静电平衡时，下列说法正 行了研究，发现高压作业服是用铜丝编织的，你能告诉他其 确的是( 中的原理吗？ ⑧ AA、B两点电场强度相等，且都为零 B.A、B两点的电场强度不相等 提示电工被铜丝编织的衣服所包襄，铜丝编织的衣服 C.感应电荷产生的附加电场强度大小是|EA|<|E 内电场强度保持为零，对电工起保护作用。 D.当开关S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动 答案AD 典例剖析 解析枕形导体处于静电平衡状态，其内部的A、B两 如图所示，把原来不带电的金属壳B的外表面接地，将 点电场强度都为零，选项A正确，B错误。由于A离正电荷 一带正电的小球A从小孔中放入金属壳内，但不与B接触， 较近，正电荷在A点产生的电场强度较大，故感应电荷在A! 达到静电平衡状态后，则() 29
第九章 静电场及其应用 A.将c移近A,但不与A接触,B会张开一定角度 B.将c与A外表面接触后移开A,B不会张开一定角度 C.将c与 A内表面接触时,B不会张开角度 D.将c从导线上解下,然后用绝缘细绳吊着从 A 中小 孔置入 A内,并与其内壁接触,再提出空腔,与b接触,B会 张开一定角度 答案 A 解析 把c逐渐从远处向 A 靠近过程中,由于静电感 应,静电计B的指针带上了正电荷,B的指针张开,故选项 A 正确;当把c与A的外表面接触,则c带正电,导致B的指针 张开,故选项B错误;把c与 A的内表面接触,静电平衡后, 电荷只分布在外表面,但静电计处于外表面,B的指针带正 电,B指针会张开,故选项C错误;c与 A 内壁接触时,由于 静电屏蔽,小球c不带电,故再与b接触时,B不会张开角 度,故选项D错误。 静电平衡状态中的“远近观”及“整体观” (1)“远近观”是指:处于静电平衡状态的导体,离场 源电荷较近和较远的两端感应出等量的异种电荷,而导 体的中间部分因感应电荷较少,可认为无感应电荷产生。 (2)“整体观”是指:当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,如有些问题所提到 的“用手触摸某导体”其实就是导体通过人体与大地构成 一个大导体。 不要认为导体内部没有电荷,用导线连接带电体内 部时,小球就不带电。其实连接后它们就已成为一个整 体,故小球通过导线得到了电荷。 学以致用 (多选)如图所示,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 两点电场强度相等,且都为零 B.A、B 两点的电场强度不相等 C.感应电荷产生的附加电场强度大小是|EA|<|EB| D.当开关S闭合时,电子从大地沿导线向导体移动 答案 AD 解析 枕形导体处于静电平衡状态,其内部的A、B 两 点电场强度都为零,选项 A正确,B错误。由于A 离正电荷 较近,正电荷在A 点产生的电场强度较大,故感应电荷在A 点产生的附加电场强度也较大,选项 C错误。开关S闭合 时,电子从大地沿导线向导体定向移动,以中和枕形导体上 的正电荷,最后使它显示负电性,选项D正确。 二 静电屏蔽 重难归纳 1.静电屏蔽的实质。 静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象,使金属壳内感 应电荷的电场和外加电场的电场强度矢量和为零,好像是金 属壳将外电场“挡”在外面。即所谓的屏蔽作用,其实是壳内 两种电场并存,电场强度矢量和为零。 2.静电屏蔽的两种情况。 种类 导体外部电场不影响导体 内部 接地导体内部的电场不 影响导体外部 图示 实现 过程 因场源电荷产生的电场与 导体球壳表面上感应电荷 在空腔内产生的电场的合 电场强度为零,球壳的空腔 内达到静电平衡状态,起到 屏蔽外电场的作用 当空腔外部接地时,外表 面的感应电荷因接地将 传给 地 球,外 部 电 场 消 失,起 到 屏 蔽 内 电 场 的 作用 最终 结论 导体内空腔不受外界电荷 影响 接地导体空腔外部不受 内部电荷影响 本质 静电感应与静电平衡,做静电屏蔽的材料只能是导 体,不能是绝缘体 某同学在学习了电学知识后对电工穿的高压作业服进 行了研究,发现高压作业服是用铜丝编织的,你能告诉他其 中的原理吗? 提示 电工被铜丝编织的衣服所包裹,铜丝编织的衣服 内电场强度保持为零,对电工起保护作用。 典例剖析 如图所示,把原来不带电的金属壳B的外表面接地,将 一带正电的小球 A从小孔中放入金属壳内,但不与B接触, 达到静电平衡状态后,则( ) 29
物理 必修第三册 配人教版 学以致用 如图所示，较厚的空腔球形导体壳中有一个正点电荷， 则图中a、b、c、d各点的电场强度大小关系为( A.B的空腔内电场强度为零 B.B不带电 C.B的外表面带正电 A.E.>E>E>E D.B的内表面带负电 B.E>E=E>E 答案D C.E.>E>E>E D.E.<E<E.=E 解析因为金属壳的外表面接地，所以外表面无感应电 答案C 荷，只有内表面有感应电荷分布，且由于A带正电，则B的 解析当静电平衡时，空腔球形导体壳内壁感应出负电 内表面带负电，选项B、C错误，D正确：B的空腔内有带正电 荷，外壁感应出正电荷，感应电荷形成的电场与点电荷形成 的小球A产生的电场和金属壳内表面感应电荷产生的电 的电场叠加，导致空腔球形导体壳中电场强度为零。画出电 场，由电场叠加知，电场线的方向由A指向B,所以空腔内电 场线的大致分布如图所示。由于a处电场线较密，c处电场 场强度不为零，选项A错误。 线较疏，d处电场线最疏，b处电场强度为零，则E,>E> 方法总结 E>E。,选项C正确。 静电屏蔽有两种类型，当外壳不接地时，可 以屏藏外电场对壳内的影响，但不能屏蔽壳内电荷电场 对壳外的影响。当外壳接地时，能屏蔽壳内电荷电场对 壳外的影响。 随堂训练 1.导体处于静电平衡，下列说法正确的是( D.防疫期间不法分子为了牟取暴利，制造销售假冒医用 A.导体内部没有电场 一次性驻极口罩，除了从专业技术上鉴定外，还可以用 B.导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面 口罩能否吸附轻小纸屑来判断真假 C.导体内部没有电荷的运动 答案BD D.以上说法均不正确 解析根据题中信息可知医用一次性口罩上熔喷无纺布 答案D 上加入静电荷。利用电荷的静电力作用捕集尘粒，当进行 解析导体处于静电平衡，导体内部不是没有电场，而是 高温蒸汽消毒、清洗等行为都会使上面的静电消失，静电 外电场与感应电荷产生的电场的合电场强度为零，但两电 能吸附轻小物体，可以判断口罩真伪，故选项D正确，A、C 场仍然存在，选项A错误：不能说导体内部没有电荷，自 错误：医用一次性口罩可防止携带感冒病毒的唾液的侵 由电子和正电荷仍存在，只是显中性，净电荷只分布在外 入，故选项B正确 表面上，选项B错误：导体内部的电荷（电子与正电荷）的 3.(多选)如图所示，P是一个带电体，N是一个不带电的金 热运动始终存在，选项C错误；综上，选项D正确。 属空腔，放在绝缘板上的小纸屑S不会被吸引的是( 2.（多选)新型冠状病毒防疫期间，医用一次性口罩是必备的 PO PO 呼吸防护用品，口罩的核心材料是中间一层熔喷无纺布。 PO 为了提高过滤效果必须在熔喷无纺布上进行重要的驻极 处理，就是在熔喷无纺布上加入静电荷。利用电荷的静电 力作用捕集尘粒，称为静电吸引沉积，静电吸附效果直接 影响者口罩的使用寿命。根据这些信息，下列说法正确的 0 是() 答案AC A.医用一次性口罩可以进行高温蒸汽消毒再使用效果会 解析当负电荷放在金属壳外时，使金属壳上端带正电 更好 荷，下端带负电荷，两端出现电压，导致感应电场与外电场 B.医用一次性口罩可以防止携带感冒病毒的唾液的侵入 相叠加，所以内部电场强度为零。因此绝缘板上的小纸屑 C,在防控期间口罩出现严重紧缺，为了节约资源刚用完 (图中S)不会被吸引，故选项A正确：当负电荷放在金属 的医用一次性口罩可以及时清洗晒干后使用 壳内时，使金属壳内部带正电荷，外部带负电荷，导致出现 30
物 理 必修 第三册 配人教版 A.B的空腔内电场强度为零 B.B不带电 C.B的外表面带正电 D.B的内表面带负电 答案 D 解析 因为金属壳的外表面接地,所以外表面无感应电 荷,只有内表面有感应电荷分布,且由于 A 带正电,则B的 内表面带负电,选项B、C错误,D正确;B的空腔内有带正电 的小球 A产生的电场和金属壳内表面感应电荷产生的电 场,由电场叠加知,电场线的方向由A指向B,所以空腔内电 场强度不为零,选项 A错误。 静电屏蔽有两种类型,当外壳不接地时,可 以屏蔽外电场对壳内的影响,但不能屏蔽壳内电荷电场 对壳外的影响。当外壳接地时,能屏蔽壳内电荷电场对 壳外的影响。 学以致用 如图所示,较厚的空腔球形导体壳中有一个正点电荷, 则图中a、b、c、d 各点的电场强度大小关系为( ) A.Ea>Eb>Ec>Ed B.Ea>Ec=Ed>Eb C.Ea>Ec>Ed>Eb D.Ea<Eb<Ec=Ed 答案 C 解析 当静电平衡时,空腔球形导体壳内壁感应出负电 荷,外壁感应出正电荷,感应电荷形成的电场与点电荷形成 的电场叠加,导致空腔球形导体壳中电场强度为零。画出电 场线的大致分布如图所示。由于a处电场线较密,c处电场 线较疏,d 处电场线最疏,b处电场强度为零,则Ea>Ec> Ed>Eb,选项C正确。 随堂训练 1.导体处于静电平衡,下列说法正确的是( ) A.导体内部没有电场 B.导体内部没有电荷,电荷只分布在导体的外表面 C.导体内部没有电荷的运动 D.以上说法均不正确 答案 D 解析 导体处于静电平衡,导体内部不是没有电场,而是 外电场与感应电荷产生的电场的合电场强度为零,但两电 场仍然存在,选项 A 错误;不能说导体内部没有电荷,自 由电子和正电荷仍存在,只是显中性,净电荷只分布在外 表面上,选项B错误;导体内部的电荷(电子与正电荷)的 热运动始终存在,选项C错误;综上,选项D正确。 2.(多选)新型冠状病毒防疫期间,医用一次性口罩是必备的 呼吸防护用品,口罩的核心材料是中间一层熔喷无纺布。 为了提高过滤效果必须在熔喷无纺布上进行重要的驻极 处理,就是在熔喷无纺布上加入静电荷。利用电荷的静电 力作用捕集尘粒,称为静电吸引沉积,静电吸附效果直接 影响着口罩的使用寿命。根据这些信息,下列说法正确的 是( ) A.医用一次性口罩可以进行高温蒸汽消毒再使用效果会 更好 B.医用一次性口罩可以防止携带感冒病毒的唾液的侵入 C.在防控期间口罩出现严重紧缺,为了节约资源刚用完 的医用一次性口罩可以及时清洗晒干后使用 D.防疫期间不法分子为了牟取暴利,制造销售假冒医用 一次性驻极口罩,除了从专业技术上鉴定外,还可以用 口罩能否吸附轻小纸屑来判断真假 答案 BD 解析 根据题中信息可知医用一次性口罩上熔喷无纺布 上加入静电荷。利用电荷的静电力作用捕集尘粒,当进行 高温蒸汽消毒、清洗等行为都会使上面的静电消失,静电 能吸附轻小物体,可以判断口罩真伪,故选项D正确,A、C 错误;医用一次性口罩可防止携带感冒病毒的唾液的侵 入,故选项B正确。 3.(多选)如图所示,P是一个带电体,N 是一个不带电的金 属空腔,放在绝缘板上的小纸屑S不会被吸引的是( ) 答案 AC 解析 当负电荷放在金属壳外时,使金属壳上端带正电 荷,下端带负电荷,两端出现电压,导致感应电场与外电场 相叠加,所以内部电场强度为零。因此绝缘板上的小纸屑 (图中S)不会被吸引,故选项 A正确;当负电荷放在金属 壳内时,使金属壳内部带正电荷,外部带负电荷,导致出现 30