新版必修3第09章静电场及其应用练习及应用解析版.docx
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新版必修3第09章静电场及其应用练习及应用解析版
第09章静电场及其应用练习与应用（解析版）
-2019版新教科书《物理》选修第三册
第1节电荷练习与应用（教科书第5页）
1.在天气干燥的季节，脱掉外衣后再去摸金属门把手时，常常会被电一下。
这是为什么？
【解析】脱掉外衣后，由于摩擦起电，手带电，再去摸金属门把手时，手和门把手之间放电，常常会被电一下。
2.在图9.1-3所示的实验中，导体分开后，A带上了一LOxlO-sC的电荷。
实验过程中，是电子由A转移到B还是由B转移到A?
A、B得到或失去的电子数各是多少？
用9.1-3,电器应
【解析】是电子由A转移到B.A得到或B失去的电子数是N=幺="）"1°：
=6.25x班°,
e1.6X10-19
3.如图9.1-5,将带正电荷。
的导体球C靠近不带电的导体。
若沿虚线1将导体分成A、B两部分，这两部分所带电荷量分别为Qa、Qb：
若沿虚线2将导体分成两部分，这两部分所带电荷量分别为Qa和5%
（1）请分别说出以上四个部分电荷量的正负，并简述理由。
（2）请列出以上四个部分电荷量（绝对值）之间存在的一些等量关系，并简述理由。
图9J-5
【解析】
（1）0A为正、仍为负，为正、0B为负。
（2）0A=0B=0B%
4.关于电荷，小明有以下认识：
A,电荷量很小的电荷就是元电荷：
B.物体所带的电荷量可以是任意的。
你认为他的看法正确吗？
请简述你的理由。
【解析】A错次.元电荷是电子所带电荷量6=1.6x1079。
B错误，物体所带的电荷量只可以是元电荷的整数倍。
第2节库仑定律练习与应用（教科书第10页）
3
1.有三个完全相同的金属球，球乂带的电荷量为g,球5和球C均不带电。
现要使球5带的电荷量为二q,
8
应该怎么操作？
【解析】先把球3。
球a接触,开,则球8芾电量为g,再把球Lj球H接触后分开，则球a或球。
2
带电信吗，然后再把球B与球d或球C接触后分开，则球3带电量为|q.
Q2
2.半径为7,的两个金属球，其球心相距3厂，现使两球带上等量的同种电荷Q,两球之间的静电力/9厂
吗？
说明道理。
Q2
【解析】不是，因为同种电荷相，吸引，所以电荷之间的F/1、是3,,.所以两球之间的静电力不是F=kJ
9广
3.真空中两个相同的带等量异种电荷的金属小球A和B（均可看作点电荷），分别固定在两处，两球之间的静电力为尸。
现用一个不带电的同样的金属小球C先与A接触，再与B接触，然后移开C,此时A、
B之间的静电力变为多少？
若再使A、B之间距离增大为原来的2倍，则它们之间的静电力又为多少?
【解析】根据库仑定律尸=笄，现用一个不带电的同样的金属小球C先与A接触，则A和C带电量皆
里+q.
为幺，C再叮B接触，然后移开C,则B的带电量为2—=二或此时a、B之间的静「224
2K=3/若M使A、B之间距离增大为原来的2倍，则它们之间的静电力又为8r28
4.在边长为。
的正方形的每个顶点都放置一个电荷量为q的同种点电荷。
如果保持它们的位置不变，每个电
荷受到其他三个电荷的静电力的合力是多少？
【解析】
受力如图:
5.两个分别用长13cm的绝缘细线悬挂于同一点的相同小球（可看作质点），带有同种等量电荷，由于静电力尸的作用，它们之间的距离为10cm（图9.2-3）。
已测得每个小球的质量是0.6g,求它们所带的电荷量。
g取10m/s2o
IOcm
图9.2-3
【解析】库仑力尸=驾，根据力三角形与边三角形相似，有二=2,代入数据得4=53x10^。
0.Tmg12
第3节电场电场强度练习与应用（教科书第16/17页）
L关于电场强度，小明有以下认识：
A.若在电场中的P点不放试探电荷，则P点的电场强度为0：
B.点电荷的电场强度公式后=攵2表明，点电荷周围某点电场强度的大小，与该点到场源电荷距离,•的二厂
次方成反比，在，•减半的位置上，电场强度变为原来的4倍•：
C.电场强度公式E=£表明，电场强度的大小与试探电荷的电荷量g成反比，若°减半，则该处的电场强
q
度变为原来的2倍；
D.匀强电场中电场强度处处相同，所以任何电荷在其中受力都相同。
你认为他的看法正确吗？
清简述你的理由。
【解析】A错误。
P点的电场强度与是否放试探电荷无关。
此式是定义式。
B正确。
此式是决定式。
C错误。
电场强度与试探电荷电量无关。
此式是定义式。
D错误。
根据产=七夕，电场力还与电荷量q有关。
2.把试探电荷q放到电场中的乂点，测得它所受的静电力为尸：
再把它放到3点，测得它所受的静电力为
，4点和8点的电场强度之比邑是多少？
再把另一个电荷量为的试探电荷放到另一点C,测得它所
Eb
受的静电力也是尸.乂点和。
点的电场强度之比孝是多少？
%
【解析［根据E=£一点和8点的电i工之比”=n.X点和C点的电场强度之比&=m
Q勺Ec
3.场是物理学中的重要概念，除了电场和磁场，还有重力场。
地球附近的物体就处在地球产生的重力场中。
仿照电场强度的定义，你认为应该怎样定义重力场强度的大小和方向？
【解析】石=誓=g，方向竖直向口
in
4.有同学说，电场线一定是带电粒子在电场中运动的轨迹。
这种说法对吗？
试举例说明。
【解析】不对。
带电粒子在电场中运动的轨迹除与受力有关，还和初速度有关。
例如：
垂直于匀强电场进
入的带电粒子的运动轨迹是抛物线，而电场线是直线。
5.某一区域的电场线分布如图9.3-11所示。
A、B、C是电场中的三个点。
（1）哪一点的电场强度最强？
哪一点的电场强度最弱？
（2）画出各点电场强度的方向。
（3）把负的点电荷分别放在这三个点，画出它所受静电力的方向。
【解析】
（1）B点的电场强度最强，C点的电场强度最弱.
（2）各点电场强度的方向是切线方向如图。
（3）把负的点电荷分别放在这三个点，它所受静电力的方向与电场强度方向相反，如图。
6.用一条绝缘轻绳悬挂一个带正电小球，小球质量为1.0xi0-3kg,所带电荷量为2.0xl（y8Cc现加水平方向的匀强电场，平衡时绝缘绳与竖直方向夹角为30。
（图9.3-12）。
求匀强电场的电场强度。
【解析】mgtan30。
=Eq
解得tan-、。
代入数据得e=2.9x1（）5n/C.q
7如图9.3-13,真空中有两个点电荷，01为4610"、02为-1610",分别固定在x轴的坐标为。
和
6cm的位置上。
（1）x轴上哪个位置的电场强度为0?
（2）x轴上哪些位置的电场强度的方向是沿X轴的正方向的？
图9.3-13
【解析】
（1）X轴上电场强度为。
的X轴上Q?
以右，设其坐标为X,则有理=—退",解得
x（X-0.06）-
x=0.l2/n=l2cm•
（2）在01以力?
电场强度的方向是沿x轴的正方向的o
为了说明此结果，用电脑Excel作数据表和图象如下：
从数据表和图象可以清楚地看到：
在012cm电场强度的方向是沿X轴的正方向的，在6E
0#DIV/O!
0.013636000
0.02956250
0.03500000
0.04450000
0.051044000
0.06#DIV/0!
0.07-826531
0.08-168750
0.09-55555.6
0.1-20250
0.11-6247.93
0.120
0.132934.428
0.144304.847
0.154888.889
0.165062.5
0.175018.731
0.184861.111
0.194646.855
0.24408.163
0.214163.265
0.223922.392
0.233691.106
0.243472.222
0.253266.925
0.263075.444
0.272897.455
0.282732.333
0.292579.295
0.32437.5
6000
第4节静电的防止与利用练习与应用（教科书第22页）
L静电给人们带来很多方便，但有时也带来很多麻烦，甚至造成危害。
例如：
印刷厂里，纸张之间摩擦带电，会使纸张吸附在一起，给印刷带来麻烦：
印染厂里染织物上带静电，会吸附空气中的尘埃，使印染质量下降；制药生产中，由于静电吸引尘埃，使药品达不到预定纯度。
要采取措施防止以上事例中静电的影响，你会怎么做？
【解析】将导线接地，把静电导走。
2.在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”：
如图9.4-10,一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，把它们分别跟静电起电机的两极相连。
在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。
当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。
起电机摇动时，塑料瓶内哪里电场强度最大？
是锯条附近还是金属片附近？
若锯条接电源负极，金属片接正极，这些烟尘最终到哪里去了？
图9.4-10
【解析】因为静电平衡的导体，尖端电荷更密集，所以锯条附近电场强度最大。
3.超高压带电作业的工人穿戴的工作服（图9.4-11）,为什么要用包含金属丝的织物制成?
【解析】用包含金属丝的织物制成的工作服可以形成金属网罩，具有静电屏蔽的作用，使超高压输电线周围的电场被工作服屏蔽起来，工人可以安全工作。
4.在燃气灶和燃气热水器中，常常安装电子点火器，接通电子线路时产生高电压，通过高压放电的电火花来点燃气体。
点火器的放电电极是钉尖形（图9412）。
这是为什么？
与此相反，验电器的金属杆上端却固定一个金属球而不做成针尖状，这又是为什么？
图94-12
【解析】点火器的放电电极是钉尖形，是因为尖端电场强度很强，容易尖端放电。
验电器的金属杆上端却固定一个金属球，金属球表面附近电场分布均匀，电场强度弱，不容易放电。
5.当我们使用有线话筒扩音时，有些由于周围环境中的静电现象或其他原因产生的电信号会通过话筒线混入功率放大器中进行放大，影响扩音的效果。
因此，很多优质的话筒线在构造上都采取了防备措施。
请观察图9.4-13的话筒线，你知道它采用了什么方法防止干扰信号从话筒线上侵入吗？
图9.4-13
【解析】给话筒线套上金属外衣，起到静电屏蔽作用，防止干扰信号从话筒线侵入。
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