【全程学习方略】版高中物理 1.4电场中的导体课件 鲁科版选修31.ppt

1 真空中 有两个等量异种电荷 电荷量均为q 相距为r 两点电荷连线中点处的电场强度大小为 a 0b c d 解析 选d 两点电荷在连线中点处的场强大小相等 方向相同 都等于e 故中点处的合场强e合 2e 选d 2 使一个绝缘导体所带电荷量增加一些 则导体内部的场强将 a 一定增强b 一定减弱c 可能增强也可能减弱d 保持不变 解析 选d 孤立带电体是处于静电平衡状态的导体 内部场强处处为零 不随电荷量的变化而变化 故选d 3 导体处于静电平衡时 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 导体内部场强为零d 导体上的场强不一定处处为零 解析 选c d 导体内部有电场 分别是场源电荷产生的电场和感应电荷产生的电场 但两个场强的矢量和为零 a错c对 导体内部有自由电荷 但没有净电荷 b错 导体表面场强可以不为零 d对 4 在一个等边三角形abc顶点b c处各放一个点电荷 测得a处的电场强度大小为e 方向与bc边平行 且指向右 如图所示 现拿去c处的点电荷后 a处的电场强度 a 大小仍为e 方向从a指向bb 大小仍为e 方向从b指向ac 大小变为 方向不变d 不能确定 解析 选b 由点电荷场强性质知 b c处点电荷在a点场强方向分别沿ba ac连线 根据矢量的分解与合成知 b c处电荷在a点产生的场强均为e 方向分别为由b指向a 由a指向c 拿走c处的点电荷后 只剩下b处点电荷的电场 故b正确 典例1 如图所示 一个电子沿等量异种电荷连线的中垂线由a o b匀速飞过 电子的重力不计 电子除受电场力以外 受到的另一个力的大小和方向的变化情况为 a 先变大后变小 方向水平向左b 先变大后变小 方向水平向右c 先变小后变大 方向水平向左d 先变小后变大 方向水平向右 思路点拨 解答本题时应把握以下两点 标准解答 选b 由等量异种电荷连线的中垂线的电场线疏密分布规律可知 由a o b 电场线先密后疏 故场强先变大后变小 且方向水平向右 所以电子受到的电场力先变大后变小 又因为电子处于受力平衡状态 故另一个力也应是先变大后变小 方向水平向右 故选b 互动探究 若电子沿等量同种电荷连线的中垂线运动 其他条件不变 则由o a 另一个力的大小如何变化 由o b 另一个力的大小如何变化 解析 由等量同种电荷连线的中垂线的电场线疏密分布规律可知 由o a或o b 电场线先密后疏 故场强先变大后变小 所以电子受到的电场力先变大后变小 又因为电子处于受力平衡状态 故另一个力也应是先变大后变小 典例2 如图所示 金属球壳的内外表面分别用c d表示 b球与金属球壳内表面紧密接触 金属小球a原来带正电 金属球壳与金属小球b原来不带电 当用一根导线将a b两球连接时 以下判断中正确的是a a与b带正电 c带负电 d带正电b d带正电 a带正电 b与c不带电c 只有a带正电 其他均不带电d a带正电 d带负电 b与c不带电 思路点拨 解答本题时应把握以下两点 自主解答 选b a与b用导线连接后 a b两球以及球壳成为一个大导体 a球表面及球壳的外表面d相当于大导体的外表面 b球表面及球壳内表面相当于大导体的内表面 因为静电平衡导体的电荷只分布在外表面上 故b正确 a c d错误 变式训练 如图所示 b是带有绝缘支架的空腔带电金属球壳 a是验电器 a b相距较远 导线c的一端接验电器的金属球 下列现象正确的是 a 将c的另一端与b的外壳接触 验电器的金属箔张开b 将c的另一端与b的内表面接触 验电器的金属箔张开c 将c的另一端与b的外壳接触 验电器的金属箔不张开d 将c的另一端与b的内表面接触 验电器的金属箔不张开 解析 选a b 假设b带正电 则正电荷应分布在b的外表面上 不管c接b的外壳还是内表面 验电器的金属球导电杆和金属箔通过导线c与b就构成一个整体 因平衡状态下带电体电荷只分布在外表面上 由于验电器在b的外部 也就成了这个整体的外表面的一部分 因此 无论c的另一端与b什么地方接触 验电器一定带电 故a b正确 典例3 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 如图所示 以下说法正确的是 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 a往左偏离竖直方向 b的位置不变d a b的位置都不变 思路点拨 解答本题应把握以下三点 标准解答 选b 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 故它的位置不变 变式训练 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从小孔中放入球壳内 但不与b发生接触 达到静电平衡后 则 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 解析 选d 因为金属壳的外表面接地 所以外表面没有感应电荷 只有内表面有感应电荷分布 且由于a带正电 b的内表面带负电 d对 b c错 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 所以空腔内电场强度不为零 a错 典例4 如图所示 在倾角为 的很大的光滑绝缘斜面上 有一质量为m的小球 所带电荷量为 q 初速度v0方向与斜面底边ab平行 欲使小球在斜面上沿初速度方向做匀速直线运动 需加一个匀强电场 场强的最小值为 方向为 思路点拨 使小球在斜面上做匀速直线运动 小球受的合力为零 三力应满足三角形定则 标准解答 如图所示 带电小球在斜面上受三个力作用而平衡 即重力 支持力和电场力 三个力的合力为零 所以mg与n eq构成矢量三角形opq 因mg不变 故oq的大小 方向不变 又n的方向不变 由q点向op线作垂线 当qp op时 qe为最小 所以当eq mgsin 时 e有最小值 可解得e mgsin q 方向沿斜面向上 答案 mgsin q沿斜面向上 1 2010 淄博高二检测 如图所示 两个相同的空心金属球m和n m带 q电荷 n不带电 旁边各放一个不带电的金属球p和r m n相距很远 互不影响 当将带正电q的小球q分别放入m和n的空腔时 a p r上均出现感应电荷b p r上均没有感应电荷c p上有感应电荷 而r上没有感应电荷d p上没有感应电荷 而r上有感应电荷 解析 选d 球q和m带等量异种电荷 在m球外侧形成的合场强为0 故p上没有感应电荷 由于静电感应 n的内侧与外侧带等量的异种电荷 它们和球q上的电荷在n外侧形成的合场强不为0 故r上有感应电荷 故选d 2 2010 济南高二检测 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两点场强相等 且都为零b a b两点的场强不相等c 感应电荷产生的附加场强大小是 ea eb d 当电键k闭合时 电子从大地沿导线向导体移动 解析 选a d 处于静电平衡中的导体内部场强处处为零 故a正确 b错误 在导体内部任意一点 感应电荷产生的场强大小等于点电荷在该点产生的场强大小 因为点电荷产生的场强 ea eb 所以感应电荷产生的场强 ea eb 故c错误 当电键k闭合时 由静电感应可知 枕形导体带负电 故电子从大地沿导线向导体移动 d正确 3 2010 南京高二检测 在真空中有两个点电荷a和b 电荷量分别为 q和 2q 相距为2l 如果在两个点电荷连线的中点o处有一个半径为r r l 的空心金属球 且球心位于o点 如图所示 则球壳上的感应电荷在o处的场强大小与方向为 a 向左b 向右c 向左d 向右 解析 选b 根据静电平衡的特点知 o点的合场强为零 q和 2q在o点产生的场强e ea eb 方向向左 则感应电荷在o点产生的场强e e 方向向右 故选b 4 2010 厦门高二检测 电工穿的高压作业服是用铜丝编织的 下列说法正确的是 a 铜丝编织的衣服不易拉破b 铜丝编织的衣服美观c 电工被铜丝衣服所包裹 使体内场强为零d 铜丝电阻小 能对人体起到保护作用 解析 选c 电工穿的高压作业服能起到静电屏蔽的作用 使体内场强为零 选c 1 5分 家用电视机外壳一般不是由金属制成的 其主要原因是 a 减轻电视机的重量 以便搬动b 以防电视机外壳生锈 有利于美观c 以防静电 造成伤人事故d 以防静电屏蔽 有利于电磁波的接收 使图像清晰 解析 选d 家用电视机要接收电磁波 如果用金属制成容易发生静电屏蔽 不利于接收电磁波 故选d 2 5分 在具有一定厚度的空心金属球壳的球心位置处放一正电荷 下列四幅图画出了其空间点的电场线情况 符合实际情况的是 解析 选d 静电平衡状态的导体内部 实体部分 场强处处为零 静电感应的结果使球壳上的电荷分布如图所示 故选d 3 5分 两个质量分别是m1 m2的小球 各用丝线悬挂在同一点 当两球分别带同种电荷 且电荷量分别为q1 q2时 两丝线张开一定的角度 1 2 两球位于同一水平线上 如图所示 则下列说法正确的是 a 若m1 m2 则 1 2b 若m1 m2 则 1 2c 若m1 2d 若q1 q2 则 1 2 解析 选b c m1 m2受力如图所示 由平衡条件可知 m1g fcot 1 m2g f cot 2 因为f f 则 所以选b c 4 2009 上海高考 5分 两带电量分别为q和 q的点电荷放在x轴上 相距为l 能正确反映两电荷连线上场强大小e与x关系的图是 解析 选a 由等量异种点电荷的电场强度的关系可知 在两电荷连线中点处电场强度最小 但不是零 从两点电荷向中点电场强度逐渐减小 因此a正确 5 5分 一个不带电的空心金属球 在球内放一点电荷 q 如图所示 当电荷在球内空间移动时 只要电荷不与内壁接触 就有 a 球外各点电场变化 球内各点电场不变b 球外各点电场不变 球内各点电场变化c 球内外各点电场均不变d 球内外各点电场均变化 解析 选b 点电荷不与球内壁接触 由于静电感应 空心金属球内壁带负电荷 外壁感应出等量的正电荷 由于电场线与金属球表面垂直 故q移动时 球上感应电荷不变 则球外电场不变 球内的电场是由q与球内壁上感应电荷的电场叠加而成 故q移动时 球内电场变化 因此b正确 a c d错 6 5分 如图所示 在x轴上有两个点电荷a b 带电荷量分别为 q1与 q2 且q1 2 q2 用e1和e2分别表示两个点电荷所产生的场强的大小 则在x轴上应有 a e1 e2的点只有一处 该处合场强为零b e1 e2的点共有两处 一处合场强为零 另一处合场强为2e2 c e1 e2的点共有三处 其中两处合场强为零 另一处合场强为2e2d e1 e2的点共有三处 其中一处合场强为零 另两处合场强为2e2 解析 选b 由题图可知 在a b之间的x轴上 a b两电荷的场强方向相同 不存在合场强为零的点 但合场强为2e2可能存在 只有一处 在a点左侧的x轴上 可以判断得知 也不存在合场强为零的点 因这一区间内 距a近 而距b远 但a点处的电荷量大于b点处的电荷量 故不可能出现e1 e2的位置 自然也就没有合场强为零的点 这样符合合场强为零的位置只有在b点右侧的x轴上 且是惟一确定的位置 设a b相距为r 合场强为零的点在b点右侧距b为x远处 则x 1 r 同理e1 e2 且合场强为2e2的位置在a b之间的x轴上 并有惟一确定值 即在b点左侧距b为x 1 r处 故选b 7 10分 在真空中有两个点电荷q1和q2 分别位于a和b a b相距20cm 如图所示 q1为4 10 8c q2为 8 10 8c 则 1 在ab连线上a的外侧离a20cm处的d点场强大小 方向如何 2 能否在d点处引入一个带负电荷的q 通过求出q在d处受的电场力 然后根据e 求出d处的场强大小和方向 解析 1 q1在d点产生的场强e1 9 109 n c 9 103n c 方向向左 q2在d点产生的场强e2 9 109 n c 4 5 103n c 方向向右 d点的合场强e e1 e2 4 5 103n c 方向向左 2 可以 因为电场中某点的场强由电场本身决定 与放入的电荷无关 不论放入电荷的电量是多少 也不论放入电荷的电性如何 该点的场强大小 方向是确定的 8 10分 如图所示 长为l的金属杆原来不带电 在距其右端d处放一个电荷量为 q的点电荷 1 金属杆中点处的电场强度为多少 2 金属杆的感应电荷在杆中点处产生的电场强度为多大 解析 1 金属杆处于静电平衡状态 其内部场强处处为零 因此 金属杆中点处的电场强度为0 2 点电荷q在金属杆中点处产生的场强e点 方向水平向左 由于杆中点处的场强为零 所以感应电荷在杆中点处产生的场强与点电荷在该处产生的场强大小相等 方向相反 所以 感应电荷在杆中点处产生的场强e感 e点 答案 1 0 2 1 在点电荷 q的电场中 一金属圆盘处于静电平衡状态 若圆盘与点电荷在同一平面内 则盘上感应电荷在盘中a点所激发的附加场强e 的方向在下图中正确的是 解析 选a 由静电平衡特点知 a处的合场强为零 即 q在a点产生的场强与盘上感应电荷在a点产生的场强大小相等 方向相反 故选a 2 一金属球 原来不带电