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靜電平衡狀態(tài)下導體特點與應(yīng)用圖11-1一、遭遇難點1.()一金屬球,原來不帶電,現(xiàn)沿球的直徑的延長線放置一均勻帶電細桿MN ,如圖111所示,金屬球上感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場在球內(nèi)直徑上a ,b ,c三點的場強大小分別為Ea ,Eb ,Ec ,三者相比:A、Ea最大 B、Eb最大 C、Ec最大 D、Ea = Eb = Ec圖1122.()在正電荷附近有兩個絕緣導體M 、N ,由于靜電感應(yīng)發(fā)生了如圖112的電荷分布,當用導線將a 、b兩點聯(lián)接起來時,導線中是否有電流流過,如果有電流,電流的方向是怎樣的?圖11-33.()如圖113所示,面積足夠大的、板間距離為d的兩平行金屬板豎直放置,與直流電壓為U的電源連接,板間放一半徑為R(2Rd)的絕緣金屬球殼,C 、D是球殼水平直徑上的兩點,則以下說法正確的是:A、由于靜電感應(yīng),球殼上C 、D兩點電勢差為B、由于靜電感應(yīng),球殼中心O點場強為零C、用手摸一下球殼,再拿去平行金屬板,球殼帶正電D、用手摸一下球殼,再拿去平行金屬板,球殼帶負電二、案例探究例1()如圖114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(zhì)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:圖11-4A、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圖11-5例2()如圖115所示,絕緣導體A帶正電,導體不帶電,由于靜電感應(yīng),使導體B的M端帶上負電,而N端則帶等量的正電荷。(1)用導線連接M 、N ,導線中有無電流流過?(2)若將M 、N分別用導線與大地相連,導線中有無電流流過?方向如何?三、思路一、靜電平衡導體的特點孤立的帶電導體和處于感應(yīng)電場中的感應(yīng)導體,當達到靜電平衡時,具有以下特點: 1.導體內(nèi)部的場強處處為零,E內(nèi) = 0 。沒有電場線。2.整個導體是等勢體,導體表面是等勢面,但導體表面的場強并不一定相同。3.導體外部電場線與導體表面垂直,表面場強不一定為零。4.對孤立導體,凈電荷分布在外表面上,并且電荷的分布與表面的曲率有關(guān),曲率大的地方電荷分布密。二、用導線連接不同靜電平衡導體或同一導體不同部位時,判斷電流方向的方法1.判斷有無電流要看導線兩連接點有無電勢差,判斷電流流向要看兩點電勢高低(電流總是由高電勢點流向低電勢點)。2.一般思路:首先要明確哪個導體是場源電荷,哪個導體是電場中的導體。其次,判明兩不同導體或同一導體不同部位的兩點間電勢的高低,最后確定有無電流產(chǎn)生及電流的流向。四、殲滅難點圖11-61.()如圖116中,實心金屬球A半徑為R ,帶電量為Q ,點電荷B帶電量為q 。B與A球間的距離為r 。 當B不存在而只有A存在且達到靜電平衡狀態(tài)時,電荷Q在球心O處的電場強度等于_。當點電荷B也同時存在并達到靜電平衡時,球心O處的電場強度等于_,金屬球上的電荷在球心O處產(chǎn)生的場強的大小等于_。圖11-72.()如圖117所示,A 、B為兩個大小不等的導體球殼(RARB),分別有正電荷q與2q 。(1)球殼B與A接觸一下后,將B放進A球殼內(nèi)與內(nèi)表面接觸,則A的帶電情況是_,B的帶電情況是_。圖11-8(2)球殼B與A接觸一下后,將B球殼放進A球殼內(nèi),使A瞬間接地,再將B與A的內(nèi)表面接觸,則A的帶電情況是_;B球帶電情況是_。3.()如圖118所示,將一不帶電的空腔導體A的內(nèi)壁與一外殼接地的靜電計相連,又將另一個帶正電的導體B向A移動,最后B與A接觸,此過程中靜電計指針將會A、B與A未接觸時指針不張開,接觸時變大B、指針一直不張開C、B與A未接觸時指針不張開,接觸時變小圖11-9D、B與A靠近時指針張開,接觸時張角最大4.()如圖119所示,兩個相同的空心金屬球M和N,M帶Q電荷,N不帶電,旁邊各放一個不帶電的金屬球P和R(M 、N相距很遠,互不影響),當將帶正電Q的小球分別放入M和N的空腔時A、P 、R上均出現(xiàn)感應(yīng)電荷B、P 、R上均沒有感應(yīng)電荷C、P上有感應(yīng)電荷,而R上沒有感應(yīng)電荷D、P上沒有感應(yīng)電荷,而R上有感應(yīng)電荷圖11-105.()如圖1110所示,一個帶正電的絕緣金屬球殼A,頂部開一小孔,有兩只帶正電的金屬球B 、C ,用金屬導線連接,讓B球置于球殼A內(nèi)的空腔中,與內(nèi)表面接觸后又提起,C球放置在A球殼外,待靜電平衡后正確的判斷是:A、B 、C兩球都不帶電B、B球不帶電,C球帶電C、讓C球接地后,B球不帶電D、讓
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