高三物理靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體特點與應(yīng)用

1、難點8 靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體特點與應(yīng)用以靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體為命題點的考題時現(xiàn)于高考卷面，充分表明當(dāng)今高考已無熱點，然而該類命題以其背景的抽象性、知識的綜合性，始終是考生應(yīng)考的難點。難點磁場圖8-11.一金屬球，原來不帶電，現(xiàn)沿球的直徑的延長線放置一均勻帶電細(xì)桿MN，如圖8-1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,三者相比圖82A.Ea最大 B.Eb最大 C.Ec最大 D.Ea=Eb=EcM、N，由于靜電感應(yīng)發(fā)生了如圖8-2的電荷分布，當(dāng)用導(dǎo)線將a b兩點聯(lián)接起來時，導(dǎo)線中是否有電流流過，如果有電流，電流的方向是怎樣的？圖8-33.如圖8-3

2、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(fù)電圖8-4案例探究例1如圖8-4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A.小球做勻速直線運動 B.小球做先減速，后

3、加速運動命題意圖：考查對靜電平衡導(dǎo)體特點的理解與應(yīng)用能力.B級要求.錯解分析：由于受思維定勢的影響，誤選B，沒有充分考慮到導(dǎo)體的放入.由于靜電感應(yīng)而導(dǎo)致空間電場的變化因素，思維片面化.解題方法與技巧：水平放置的金屬板處于點電荷Q的電場中而達(dá)到靜電平衡狀態(tài)，是一個等勢體，其表面處電場線處處與表面垂直，故帶電小球（表面絕緣，電量不變）在導(dǎo)體表面滑動時，電場力不做功，故小球做勻速直線運動，所以A、C、D選項正確.圖8-5例2如圖8-5所示，絕緣導(dǎo)體A帶正電，導(dǎo)體不帶電，由于靜電感應(yīng)，使導(dǎo)體B的M端帶上負(fù)電，而N端則帶等量的正電荷.（1）用導(dǎo)線連接M、N，導(dǎo)線中有無電流流過？（2）若將M、N分別用導(dǎo)線

4、與大地相連，導(dǎo)線中有無電流流過？方向如何？命題意圖：考查對靜電平衡特點及電流產(chǎn)生條件的理解能力.B級要求.錯解分析：對電流形成的條件理解不深刻，誤認(rèn)為將M、N兩點相連會進(jìn)行電中和現(xiàn)象，有電流通過.解題方法與技巧：A為帶正電的場源電荷，由正電荷即形成的電場的電勢分布可知：UAUBU地M=UN=UB.當(dāng)用導(dǎo)線在不同位置間連接時，電流定由高電勢流向低電勢，而在電勢相等的兩點間連接時，則導(dǎo)線中無電流通過.所以：（1）因為UM=UN，故導(dǎo)線中無電流.（2）因為UM=UN=UBU地，所以無論用導(dǎo)線將M還是N與大地相連，電流均由導(dǎo)體B流向大地.錦囊妙計高考對靜電平衡內(nèi)容的命題考查主要集中于對導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡

5、的動態(tài)過程的分析以及對靜電平衡導(dǎo)體特點的把握與運用.命題綜合性強，背景抽象，常以填空與選擇題型呈現(xiàn)于卷面，能考查學(xué)生的抽象思維能力及嚴(yán)密的邏輯推理能力，有較高的區(qū)分度.預(yù)計在"3+X"的理綜測試中仍有可能再現(xiàn).一、靜電平衡導(dǎo)體的特點孤立的帶電導(dǎo)體和處于感應(yīng)電場中的感應(yīng)導(dǎo)體，當(dāng)達(dá)到靜電平衡時，具有以下特點： 1.導(dǎo)體內(nèi)部的場強處處為零，E內(nèi)=0.沒有電場線.2.整個導(dǎo)體是等勢體，導(dǎo)體表面是等勢面,但導(dǎo)體表面的場強并不一定相同.3. 導(dǎo)體外部電場線與導(dǎo)體表面垂直，表面場強不一定為零.4.對孤立導(dǎo)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

6、、用導(dǎo)線連接不同靜電平衡導(dǎo)體或同一導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體是場源電荷，哪個導(dǎo)體是電場中的導(dǎo)體.其次，判明兩不同導(dǎo)體或同一導(dǎo)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.殲滅難點訓(xùn)練圖8-7圖8-61.如圖8-6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(dāng)B不存在而只有A存在且達(dá)到靜電平衡狀態(tài)時，電荷Q在球心OB也同時存在并達(dá)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)

7、生的場強的大小等于_.2.如圖8-7所示，A、B為兩個大小不等的導(dǎo)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(jìn)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8-8（2）球殼B與A接觸一下后，將B球殼放進(jìn)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8-8所示，將一不帶電的空腔導(dǎo)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(dǎo)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未接觸時指針不張開，接觸時變大C.B與A未接觸時指針不張開，接觸時變小D.B與A靠近時指針張開，接觸時張角最大圖8

8、-94.如圖8-9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(yuǎn)，互不影響），當(dāng)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8-105.如圖8-10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(dǎo)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球接地后，B球不帶電C球接地后，A球殼空腔內(nèi)的場強為零圖8-116.如圖8-11所示，一導(dǎo)體球A帶有正電荷，當(dāng)只有它存在時，它在空間P點產(chǎn)生的電場強度的大小為EA，在A球球心與P點連線上有一帶負(fù)電的點電荷B，當(dāng)只有它存在時，它在