靜電現象的應用
1．請用學過的電學知識判斷下列說法正確的是( )
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．小鳥停在單根高壓輸電線上會被電死
D．打雷時，呆在汽車里比呆在木屋里要危險
【解析】 由靜電屏蔽的知識可知，A、D選項均錯；金屬可以消除多余的靜電，B項正確；單根高壓輸電線上相距較近的兩點之間電阻很小，因而電壓較小，小鳥不會被電死，C選項錯誤．
【答案】 B
2．對處于靜電平衡狀態的導體，以下說法中正確的是( )
A．導體內部既無正電荷，又無負電荷
B．導體內部和外表面處的電場均為零
C．導體處于靜電平衡時，導體表面的電荷代數和為零
D．導體內部電場為零是外加電場與感應電荷產生的電場疊加的結果
【解析】 導體處于靜電平衡狀態時，其內部無凈電荷，即其正、負電荷總量相等，電荷量為零．其表面處有凈電荷，以至于該處電場不為零．
【答案】 D
3．在醫療手術中，為防止麻醉劑乙醚爆炸，地磚要用導電材料制成，醫生護士要穿由導電材料制成的鞋子和棉布外套，一切設備要良好接地，甚至病人身體也要良好接地，這樣做是為了( )
A．消除靜電 B．除菌消毒
C．應用靜電 D．防止靜電
【解析】 穿棉布外套是為了防止摩擦起電，摩擦產生的靜電積累多了會產生電火花，而乙醚為易揮發物品，遇到火花或熱源便會爆炸．所以穿導電材料制成的鞋子且設備接地良好，即及時導走產生的電荷，消除靜電．
【答案】 A
4．(多選)如圖所示，原來不帶電的金屬球殼內壁接地，將一帶正電的小球放入其中，但不與球殼接觸，則( )
A．球殼內壁帶負電
B．球殼外壁帶正電
C．球殼外壁不帶電
D．若將接地線去掉再移出正電荷，殼外壁帶負電
【解析】 球殼內正電荷產生電場，使球殼處于靜電平衡狀態，在球殼的內表面出現等量異種電荷，球殼的外表面出現等量同種電荷，當球殼接地時，不論內表面接地還是球殼外表面接地，待穩定后球殼的電勢必定為零．球殼的外表面無感應電荷，球殼外也沒有靜電場，這就是接地導體殼的靜電屏蔽作用．故A、C選項正確．若將接地線斷開再移去殼內正電荷時，殼內表面的負電荷就會分布到球殼的外表面上，內壁不再帶電．故D選項正確．
【答案】 ACD
5．(多選)如圖所示，接地的金屬板右側有固定的點電荷＋Q，a、b點是金屬板右側表面上的兩點，其中a到＋Q的距離較小，下列說法正確的是( )
A．由于靜電感應，金屬板右側表面帶負電，左側表面帶正電
B．由于靜電感應，金屬板右側表面帶負電，左側表面不帶電
C．整個導體，包括表面上的a、b點，是一個等勢體，且電勢等于零
D．a、b兩點的電場強度不為零，且a，b兩點場強方向相同，但a點場強比b點場強要大一些
【解析】 金屬板若不接地，右側表面將有感應的負電荷，左側表面將有感應的正電荷，現金屬板左側接地，金屬板與地球形成了一個大導體，金屬板相當于近端，而地球相當于遠端，故A選項錯誤，B選項正確；由處于靜電平衡狀態導體的特點可知，a、b等勢，接地后電勢等于零，故C選項正確；金屬板是一個等勢體，電場線垂直于導體表面，所以a、b兩端的場強方向相同．由于a距＋Q較近，b距＋Q較遠，a處的電場線較密集，故a處的場強比b處的場強要大些，D選項正確．
【答案】 BCD
6．使一個絕緣導體的帶電荷量增加一些，則導體內部的場強將( )
A．一定增強
B．一定減弱
C．可能增強也可能減弱
D．保持不變
【解析】 絕緣導體帶電荷量增加一些，最終仍處于靜電平衡狀態，故內部場強保持不變．答案為D.
【答案】 D
7.
圖中接地金屬球A的半徑為R，球外點電荷的電荷量為Q，到球心的距離為r.金屬球上的感應電荷在球心處產生的感應電場的場強大小等于( )
A．k－k B．k＋k
C．0 D．k
【解析】 處于靜電平衡狀態的導體內部場強處處為零，即感應電荷在O點產生的電場與點電荷Q在O點產生的電場大小相等、方向相反，E＝k.
【答案】 D
8.
如圖所示，在孤立點電荷＋Q的電場中，金屬圓盤A處于靜電平衡狀態．若金屬圓盤平面與點電荷在同一平面內，試在圓盤A內作出由盤上感應電荷形成的附加電場的三條電場線(用實線表示，要求嚴格作圖)．
【解析】
畫出感應電荷形成的附加電場在A圓盤內的三條電場線(實線)，如圖所示，導體A處于靜電平衡狀態，因此內部每點的合場強都為零，即導體A內的每一點，感應電荷產生的電場強度都與點電荷＋Q在那點的電場強度大小相等、方向相反，即感應電荷的電場線與點電荷＋Q的電場線重合，且方向相反．
【答案】 見解析圖
能力提升
1.
如圖所示，將帶絕緣底座的不帶電導體BC置于帶正電的金屬球A附近，當導體BC達到靜電平衡后，則下列說法正確的有( )
A．用導線連接B、C兩端，導線中有瞬時電流通過
B．用手摸一下導體B端可使導體帶正電
C．導體C端電勢高于B端電勢
D．B和C端感應電荷在導體內部產生的場強沿BC方向逐漸減小
【解析】 靜電平衡后，BC內部場強處處為零，整個導體是個等勢體，故A、C都錯．根據導體附近的電場線分布，可判定導體BC的電勢比無窮遠處(大地)的電勢要高，故把導體B端或C端接地時，將有電子從大地流向導體，導體將帶負電，故B錯．導體處于靜電平衡時帶電金屬球A在導體內部的電場跟感應電場相平衡，因此可以根據A的電場在導體內部的分布情況來確定感應電荷電場在導體內部的分布情況．
【答案】 D
2.
如圖所示，把一個不帶電的枕型導體靠近帶正電的小球，由于靜電感應，在a、b端分別出現負、正電荷，則以下說法正確的是( )
A．閉合開關S1，有電子從枕型導體流向大地
B．閉合開關S2，有電子從枕型導體流向大地
C．閉合開關S1，有電子從大地流向枕型導體
D．閉合開關S2，沒有電子通過開關S2
【解析】 在S1、S2都斷開時，對于枕型導體，它的電荷是守恒的，a、b出現的負、正電荷等量．當閉合開關S1、S2中的任何一個以后，便把導體與大地連通，使大地也參與了電荷轉移．因此，導體本身的電荷不再守恒，而是導體與大地構成的系統電荷守恒．由于靜電感應，a端仍為負電荷，大地遠處感應出等量正電荷，因此無論閉合開關S1還是開關S2，
都有電子從大地流向導體，故選項C正確．
【答案】 C
3．如圖所示，水平放置的金屬板正上方有一固定的正點電荷Q，一表面絕緣的帶電的小球(可視為質點且不影響Q的電場)，從左端以初速度v0滑上金屬板，沿光滑的上表面向右運動到右端，在該運動過程中，下列說法錯誤的是( )
A．小球做勻速直線運動
B．小球做先減速，后加速運動
C．小球的電勢能保持不變
D．電場力對小球所做的功為零
【解析】 水平放置的金屬板處于點電荷Q的電場中而達到靜電平衡，是一個等勢體，其
表面處電場線處處與表面垂直，電場力不做功，小球勻速直線運動，所以A、C、D正確．B錯誤．
【答案】 B
4．如圖所示，A、B為兩個帶等量異號電荷的金屬球，將兩根不帶電的金屬棒C、D放在兩球之間，則下列敘述錯誤的是( )
