高中 | 静电感应现象 题目答案及解析

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选修3-1

第一章 静电场

1.7 静电现象的应用

静电感应现象

如图所示,一固定的不带电金属球壳接地,其半径为$R$,球心为$A$,将一带电量为$+q$的点电荷固定在离球心为$2R$$B$点,$D$$E$是直线$AB$上的两点,$BD=BE$$BC$与球壳相切于$C$点,球壳静电平衡时,$C$点的电场强度大小$E_{C}=\dfrac{\sqrt{3}kq}{3R^{2}}$$k$为静电力常量,下列说法正确的是$(\qquad)$

["

$C$点的电势低于$A$点的电势

","

$D$点的电势等于$E$点的电势

","

$A$点的电场强度大小$E_{A}=\\dfrac{kq}{4R^{2}}$

","

球上的感应电荷在$C$处的电场强度大小$E_{感}=\\dfrac{2kq}{3R^{2}}$

"]
[["D"]]

$\rm A$.静电平衡状态的导体是等势体,所以$C$$A$电势相等,故$\rm A$错误;

$\rm B$$+q$$DE$两点电势相等,感应电荷再金属球左侧分布为负电荷右侧正电荷,在$D$点的电势比$E$点低,所以$D$点电势低于$E$点,故$\rm B$错误;

$\rm C$.静电平衡状态的导体内部的场强处处为$0$,故$\rm C$错误;

$\rm D$.金属球壳处于静电平衡,球壳表面场强和金属球壳垂直,因此$C$点场强指向$A$点,$+q$$C$两点的场强沿$BC$向外,大小为$E=\dfrac{kq}{3R^{2}}$

由矢量合成可知$E_{感}=\sqrt{E_{C}^{2}+E^{2}}=\dfrac{2kq}{3R^{2}}$

$\rm D$正确。

故选:$\rm D$

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