《静电屏蔽》静电屏蔽

1单选题

某研究性学习小组学习电学知识后进行对电工穿的高压作业服进行研究，发现高压作业服是掺入了铜丝编织的，下列各同学的理由正确的是（　　）

甲认为铜丝编织的衣服不易拉破，所以用铜丝编织

乙认为电工被铜丝编织的衣服所包裹，使体内电势保持为零，对人体起保护作用

丙认为电工被铜丝编织的衣服所包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用

丁认为必须穿上密闭的金属衣服才能对人体静电屏蔽，网状的金属衣服不能起到保护作用

题目答案

答案解析

分析：

处在高压电场中的人体，会有危险电流流过，危及人身安全，因而所有进入高电场的工作人员，都应穿全套屏蔽服．带电作业屏蔽服又叫等电位均压服，是采用均匀的导体材料和纤维材料制成的服装．其作用是在穿用后，使处于高压电场中的人体外表面各部位形成一个等电位屏蔽面，从而防护人体免受高压电场及电磁波的危害．成套的屏蔽服装应包括上衣、裤子、帽子、袜子、手套、鞋及其相应的连接线和连接头．

解答：

解：屏蔽服作用是在穿用后，使处于高压电场中的人体外表面各部位形成一个等电位屏蔽面，从而防护人体免受高压电场及电磁波的危害．等电位说明电势相等而不是等于0，等电势时电势差为0，电场强度为0．所以C正确，ABD错误故选C．

点评：

本题考查了屏蔽服的作用，要求同学们能用物理知识解释生活中的现象，难度不大，属于基础题．

2单选题

如图所示，一个原来不带电的金属球壳内，在其球心放一个负点电荷，那么关于A、B、C三点的电势ϕ_A、ϕ_B、ϕ_C的关系正确的是(　　)

ϕ_A＞ϕ_B＞ϕ_C

ϕ_A＜ϕ_B＜ϕ_C

ϕ_A=ϕ_B=ϕ_C

ϕ_B＜ϕ_A＜ϕ_C

题目答案

答案解析

分析：

负电荷的电场线呈汇聚状，指向负电荷，沿着电场线方向电势降低，金属球壳对球内部和球外部的电势无影响．

解答：

解：负电荷的电场线呈汇聚状，指向负电荷，则电场线由A指向C，金属球壳对球内部和球外部的电势无影响，球壳是一个等势体，其电势与不放球壳时B点电势相同，而沿着电场线方向电势降低，则ϕ_A＞ϕ_B＞ϕ_C，故A正确．

故选：A

点评：

本题主要考查了负电荷电场线分布的特点，知道沿着电场线方向电势降低，金属球壳对球内部和球外部的电势无影响，难度不大，属于基础题．

3单选题

把一个带正电的小球A，放入带绝缘支架不带电的空心球壳B内，但不与B的内壁接触，如图所示，达到静电平衡后，下列说法正确的是(　　)

球壳B内空腔处的场强为零

球壳外部空间的场强为零

球壳B的内表面上无感应电荷

若将球壳B接地则B带负电

题目答案

答案解析

分析：

静电平衡后，由于静电感应，金属球壳B内壁感应出负电荷，外表面接地，不带电．B的空腔内电场强度不为零．金属球壳B是一个等势体．

解答：

解：A、由于静电感应，金属球壳B内壁感应出负电荷，A带正电，则B的空腔内电场强度不为零．故AC错误．

B、因金属球壳B内壁感应出负电荷，则外表面带等量的正电荷，故外部空间的电场强度不为零，故B错误；

D、金属球壳B外表面接地，大地中电子跑到球壳B上将正电荷中和，所以B带负电．故D正确．

故选：D．

点评：

本题考查对于感应起电的理解能力．抓住静电平衡导体的特点，就能正确解答．

4多选题

(多选)如图所示，带电体Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷，在静电平衡后，下列物理量中等于零的是(　　)

导体腔内任意点的场强

导体腔内任意点的电势

导体外表面的电荷量

导体腔内表面的电荷量

题目答案

ABD

答案解析

分析：

处于静电平衡状态的导体，电荷只分布在导体的外表面上．如果这个导体是中空的，当它达到静电平衡时，内部也将没有电场．这样，导体的外壳就会对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响，这种现象称为静电屏蔽．

解答：

解：A、由于静电屏蔽作用，导体的外壳就会对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响．所以导体腔内任意点的场强为零．所以A正确．

B、导体的外壳接地，整个导体腔是大地的远端，可以看作无穷远处，电势为0，而这是个等势体．于是导体腔内任意点的电势都为零．所以B正确．

C、+Q将大地的负电荷吸引到外表面，因为球壳上的电荷相互排斥，所以只能外表面有电荷．所以C错，D正确．

故选ABD．

点评：

解决本题的关键知道静电平衡时：导体内部场强为零、电荷只分布在导体的外表面、导体是等势体，外表面是一个等势面．

5多选题

(多选)如图所示，把原来不带电的金属球壳B的外表面接地，将一个带正电的小球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(　　)

球壳B的空腔中场强处处为零

球壳B不带电

球壳B的内、外表面电势相等

球壳B的电势为零

题目答案

答案解析

分析：

静电平衡后，由于静电感应，金属球壳B内壁感应出负电荷，外表面接地，不带电．B的空腔内电场强度不为零．金属球壳B是一个等势体．

解答：

解：A、由于静电感应，金属球壳B内壁感应出负电荷，A带正电，则B的空腔内电场强度不为零．故A错误．

B、金属球壳B外表面接地，大地中电子跑到球壳B上将正电荷中和，所以B带负电．故B错误．

C、D、静电平衡后，金属球壳B是一个等势体，金属球壳B的内表面电势等于外表面电势；由于接地，球壳B的电势为零．故CD正确．

故选：CD

点评：

本题考查对于感应起电的理解能力．抓住静电平衡导体的特点，就能正确解答．

6单选题

一个带-Q电量的金属小球与一个不带电的实心球形导体的相互位置如图所示，在静电平衡时，感应电荷在C点产生的场强大小是(　　)

零

$\frac {KQ}{(l+R)}$

$\frac {KQ}{(l+$\frac {3}{2}$R)}$

不能确定

题目答案

答案解析

分析：

静电平衡时，感应电荷在C点产生的场强大小和金属小球在C点产生的场强大小相等，方向相反．求出金属小球在C点产生的场强，即可知道感应电荷在C点产生的场强．

解答：

解：金属小球在C点产生的场强E$_1$=k$\frac {Q}{(l+$\frac {3}{2}$R)}$，所以感应电荷在C点产生的场强E$_2$=E$_1$=k$\frac {Q}{(l+$\frac {3}{2}$R)}$．故C正确，A、B、D错误．

故选C．

点评：

解决本题的关键知道静电平衡时，C点的场强为零，感应电荷在C点产生的场强大小和金属小球在C点产生的场强大小相等，方向相反．

7多选题

(多选)如图所示，金属壳放在光滑的绝缘水平垫上，能起到屏蔽外电场或内电场作用的是（　　）

题目答案

ABD

答案解析

分析：

屏蔽作用是金属材料制成的壳体或网罩，当存在电场时，金属壳被感应带电，导致电荷重新分布，出现感应电场，从而与原来电场相叠加．出现合电场强度为零．起到屏蔽的作用．

解答：

解：A、当正电荷放在金属壳外时，使金属壳左端带负电荷，右端带正电荷，两端出现电压，导致感应电场与外电场相叠加，所以内部电场强度为零．起到屏蔽的作用，故A正确；

B、当正电荷放在金属壳外时，使金属壳左端带负电荷，由于右端接地，则不带电，两端仍出现电压，导致感应电场与外电场相叠加，所以内部电场强度为零．起到屏蔽的作用，故B正确；

C、当正电荷放在金属壳内时，使金属内壳带负电荷，外壳带正电荷，出现电场，导致出现感应电场没起到屏蔽的作用，故C错误；

D、当正电荷放在金属壳内时，由于接地，则使金属壳外不带电，内部左端带负电荷，右端带正电荷，而外部没有电场，从而起到屏蔽的作用，故D正确；

故选：ABD

点评：

电磁波无法通过金属体，故金属材料制成的壳体或网罩，对电磁波有屏蔽作用．

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