专题09 静电场及其应用（知识梳理+4大考点精讲精练+实战训练）-【学考必备】2025年高中物理学业水平合格性考试总复习（全国通用）

专题09 静电场及其应用 目 录 第一部分 明晰学考要求·精准复习 第二部分 基础知识梳理·全面提升 第三部分 考点精讲精练·对点突破 考点一：电荷 考点二：库仑定律 考点三：电场 电场强度 考点四：静电的防止与利用 第四部分 实战能力训练·满分必刷 知识点 考点要求 1.电荷 1.知道自然界中的两种电荷及它们之间相互作用的规律，知道电荷量的概念及电荷量的单位。 2.理解摩擦起电和感应起电。 3.掌握电荷守恒定律。 4.知道元电荷的概念，掌握元电荷的值。 2.库仑定律 1.知道点电荷的概念。 2.理解库仑定律的内容、公式及适用条件。 3.理解静电力的概念，会用库仑定律进行有关计算。 3.电场 电场强度 1.知道电场的概念及电场的基本性质。 2.理解电场强度及其定义式，并能用该公式进行有关计算，掌握点电荷的电场和电场强度的叠加。 3.知道什么是电场线并掌握电场线的特点。 4.知道孤立正负点电荷、等量同种（异种）点电荷电场线的分布特点。掌握两个等量同种（异种）点电荷连线及中垂线上的电场变化规律。 5.知道什么是匀强电场及其特点。 4.静电的防止与利用 1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡状态下的导体特点。 2.知道导体上电荷的分布特征，了解尖端放电、静电屏蔽现象及其成因。 3.了解静电除尘、静电喷漆、静电复印的工作原理。 知识点一：电荷 一．带电体及起点方法 1.带电体的性质 判断物体是否带电的依据 物体具有了吸引轻小物体的性质，我们就说它带了电，或有了电荷 电性 ①用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷；②用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷 电荷间的作用 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引 2．三种起电方法 摩擦起电 如图，摩擦过后的两物体带上等量的异种电荷，这种使物体带电的方式叫摩擦起电。 接触起电 如图，带电的物体接触不带电的物体使不带电的物体带上与带电体电性相同的电荷，这种使物体带电的方式叫接触起电。 感应起电 如图，一个带电体靠近导体时，导体近端感应出异种电荷，远端感应出同种电荷，这种使物体带电的方式叫感应起电。 注意 三种起电方式的本质都是因为电荷发生了转移 二．电荷守恒定律 1．电荷量 定义 物体所带电荷的多少叫做电荷量 单位 库仑，简称库，符号C 元电荷 任何带电体的电荷量都是e＝1.60×10－19C的整数倍。因此，电荷量e被称为元电荷 比荷 电荷量与质量的比值叫比荷。电子的比荷为 2．电荷守恒定律 内容 电荷既不能创造，也不能消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一个部分转移到另一部分。在转移的过程中，电荷的代数和不变 适用范围 电荷守恒定律不仅在一切宏观物理过程中成立，而且也是一切微观物理过程所普遍遵守的规律 知识点二：库仑定律 一．电荷之间的作用力 实验探究 （1）带电小球由于受到带电体对其的作用力而使丝线偏离竖直方向θ角。 （2）在电荷量不变的情况下，小球离带电体越近，角度θ越大，离带电体越远，角度θ越小。 （3）在距离不变的情况下，带电体电荷量越大，角度θ越大，电荷量越小，角度θ越小。 结论 影响两电荷之间相互作用力的因素：距离、电荷量。电荷间的相互作用力随带电体间距离的减小而增大，随带电体所带电荷量的增加而增大 二．库仑定律 内容 在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，其大小与它们的电量q1、q2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上 公式 F＝k，其中k叫静电力常量，数值k＝9.0×109 N·m2/C2。r指的是两个点电荷之间的距离。 适用条件 真空中的点电荷（库仑定律适用于真空环境，干燥空气中也基本适用;适用于静止的点电荷，低速运动的点电荷也基本适用） 注意事项 ①对于两个均匀带电绝缘球体，可以将其视为电荷集中于球心的点电荷，r为两球心之间的距离． ②对于两个半径较大的带电金属球，要考虑其表面电荷的分布状况. 例如两球球心间距离为 3r，不是远远大于 r，不能把两球当成点电荷处理． ③不能根据公式错误地推论：当r→0时，F→∞.其实，在这样的条件下，两个带电体已经不能再看成点电荷了． ④在用库仑定律公式进行计算时，无论是正电荷还是负电荷，均代入电量的绝对值计算库仑力的大小． ⑤两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律，大小相等、方向相反 三．点电荷 1．点电荷是理想化的物理模型，只有电荷量，没有大小、形状，类似于力学中的质点，实际不存在。 2．理想化模型：当研究对象受多个因素影响时，在一定条件下人们可以抓住主要因素，忽略次要因素，将研究对象抽象为理想模型，从而使问题的处理大为简化。 四．静电力计算 1．两个点电荷间的作用力不会因第三个点电荷的存在而有所改变。 2．两个或者两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。 知识点三：电场 电场强度 一．电场 1．电场及其性质 电荷的周围存在着由它产生的电场，电荷之间的作用是通过电场发生的。电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。 2．电荷间的相互作用：电荷之间是通过电场发生相互作用的。 3．电场和磁场统称为电磁场，电磁场是一种客观存在的特殊物质，也有能量、动量。 4．静电场：静止的电荷产生的电场。 二．电场强度 1．试探电荷：为研究电场的性质而引入的电荷量和体积都很小的点电荷。 2．场源电荷：激发电场的电荷。 3．电场强度 定义 放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫作该点的电场强度 定义式 单位 牛/库（N/C） 方向 电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同 物理意义 电场强度是描述电场的力的性质的物理量，与试探电荷受到的静电力大小无关 4．匀强电场：电场中各点的电场强度的大小和方向都相同的电场。 5．点电荷的电场 公式 含义 点电荷Q的电场中任意点的电场强度的大小，与点电荷的电荷量成正比，与该点到点电荷距离的平方成反比 6．电场的叠加原理：若空间同时存在多个点电荷，在空间某点的场强等于各个点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。 三．电场线 定义 用来形象直观地描述电场的曲线，曲线上每一点的切线方向都和该处的场强方向一致 特点 （1）电场线是为了形象描述电场而假想的线，实际并不存在。 （2）任意两条电场线不相交。 （3）电场线的疏密反映了电场的强弱。 （4）电场线从正电荷或无穷远出发，延伸到无穷远或到负电荷终止。 （5）匀强电场的电场线是间隔距离相等的平行直线。 知识点四：静电的防止与利用 一．静电平衡 静电感应现象 放入电场中的导体，由于静电感应，在导体的两侧出现感应电荷的现象 静电平衡状态 导体内的自由电荷不再发生定向移动的状态 导体内部电场强度特点 内部电场强度处处为0 二．尖端放电 净电荷分布特点 净电荷在导体表面的分布不均匀，一般越是尖锐的地方电荷的分布越密集，如图乙所示。静电平衡的导体尖端电荷集中，电荷电场线密集 电离 导体尖端的电荷密度很大，附近的电场强度很大，空气中的带电粒子剧烈运动，从而使空气分子被撞“散”而使空气分子中的正、负电荷分离的现象 尖端放电 导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种离子与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象 尖端放电的应用与防止 （1）应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 （2）防止：高压设备中导体的表面尽量光滑，减少电能的损失 三．静电屏蔽 静电屏蔽 静电平衡时，导体壳内空腔里的电场处处为零，外电场对壳内不会产生影响 （1）导体内部不受外部电场的影响 不管金属罩接不接地，外部的带电体对导体内部均不产生影响 （2）接地的封闭导体壳内部电场对壳外空间没有影响 内部带电体对不接地的空腔外部产生影响，对接地的空腔外部不产生影响 静电屏蔽的应用 （1）把电学仪器放在封闭的金属壳里。 （2）野外三条输电线上方架设两条导线，与大地相连，把输电线屏蔽起来 四．静电吸附 静电除尘 设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极被收集起来 静电喷漆 接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作 静电复印的工作过程 （1）充电：通过电源使有机光导体鼓带上正电。 （2）曝光：利用光学系统将原稿上字迹的像成在有机光导体鼓上，有字迹的地方保留正电荷。 （3）显影：带负电的墨粉被吸附在字迹成像处，显示出墨粉组成的字迹。 （4）转印：带正电的转印电极使白纸带上正电，带正电的白纸与有机光导体鼓表面墨粉组成的字迹接触，将带负电的墨粉吸附在白纸上。 （5）放电：使有机光导体放电，除去表面的残余电荷。 练 考点一：电荷 【典型例题1】（2024高二上·四川·学业考试）一带电体与带正电的玻璃棒相互排斥，则该带电体的带电情况是（        ） A．不带电 B．带负电 C．带正电 D．不能确定 【典型例题2】（2022高二下·河北·学业考试）如图所示，将带正电的导体球P靠近不带电的绝缘导体后，若沿虚线将导体分成M、N两部分，则M、N两部分（　　） A．均带正电 B．均带负电 C．带等量异种电荷 D．均不带电 【典型例题3】（2022高二下·福建·学业考试）两个完全相同的金属球A、B，其中A带正电，电荷量为q，B不带电。现将B与A接触后再分开，则B所带电荷量为（　　） A．q B． C． D．0 1．（2023高二上·广西·学业考试）原来电中性的塑料梳子与头发摩擦后能够吸引轻小纸屑，原因是此时梳子（　　） A．有磁性 B．无磁性 C．带电 D．不带电 2．（2023高二上·黑龙江·学业考试）下列关于电荷的描述正确的是（　　） A．电荷之间不存在相互作用力 B．同种电荷相互吸引 C．异种电荷相互排斥 D．可以用摩擦的方法使物体带电 3．（2023高二上·江苏·学业考试）如图所示，梳过头发的梳子，常能吸引轻小物体，这属于摩擦起电。关于摩擦起电现象，下列说法正确的是（　　） A．摩擦起电现象使本来没有电荷的物体中产生了电荷 B．头发和梳子互相摩擦后，带上了等量异种电荷 C．如果梳子带正电，是因为摩擦导致头发上的正电荷转移到梳子上而形成的 D．头发和梳子互相摩擦后带的电量可以是任意数 4．（2023高二下·河北·学业考试）不带电的金属导体P与带正电的金属导体N接触后带正电，是因为在接触过程中（　　） A．有正电荷由P转移到N B．有正电荷由N转移到P C．有电子由P转移到N D．有电子由N转移到P 5．（2022高二上·福建·学业考试）如图，在干燥、无风的环境中，将一段塑料细撕成许多细条，用一只手提起这些细条。另一只手快速重复捋细条，观察到细条散开了。下列关于细条散开的原因分析正确的是（　　） A．细条间的弹力使细条散开 B．重力减小使细条自然散开 C．摩擦起电使细条带上同种电荷相互排斥而散开 D．感应起电使细条带上同种电荷相互排斥而散开 考点二：库仑定律 【典型例题1】（2024高二下·广东·学业考试）图为库仑扭秤实验装置，可视为点电荷的两个带电小球之间距离是r，电荷量分别是和，库仑据此装置发现真空中两个点电荷之间的静电力F的规律，下列比例关系式正确的是（　　） A． B． C． D． 【典型例题2】（2024高二下·湖南·学业考试）真空中带电荷量分别为和的两个点电荷，它们的距离为时，两点电荷间静电力的大小为，若它们的距离变为，则两点电荷间静电力的大小变为（　　） A． B． C． D． 【典型例题3】（2023高二上·浙江·学业考试）如图所示，有两个质量均为 m、带等量异号电荷的小球M和N，带电量为Q，通过两根长度均为L的绝缘轻绳悬挂在电场中O点，两个小球处在一水平向右匀强电场中，平衡后两轻绳与竖直方向的夹角均为 。已知静电力常量为k，重力加速度大小为g， 则球M带 电荷（填“正”或“负”）， M与N之间的相互作用力大小为 ，匀强电场的电场强度为 。 1．（2024高二下·湖南·学业考试）由库仑定律可知，真空中两个静止点电荷之间的相互作用力。如图，可视为点电荷的带电小球A和B处在同一水平线上，所带电荷量分别为。相距为时，A、B间的库仑力大小为，若要使库仑力大小加倍，则只需（　　） A．加倍 B．减半 C．加倍 D．减半 2．（2023高二上·山东·学业考试）真空中两个静止的点电荷，相距为r时库仑力大小为F，若保持r不变，使电荷量均变为原来的2倍，则库仑力大小变为（　　） A． B． C．4F D．16F 3．（2023高二下·福建·学业考试）真空中两个固定的带电金属小球A和B，可视为点电荷，两小球之间的静电力大小为F。现使A和B的电荷量都增大到原来的2倍，则它们之间的静电力大小变为（　　） A．F B．4F C．8F D．16F 4．（2023高二下·广东·学业考试）两个由绝缘支架支撑的相同金属小球，分别带有和的电量。现将两金属小球接触后再放回原处。若带电小球均可视为点电荷，则接触后的两小球之间的库仑力将（　　） A．变小 B．变大 C．不变 5．（2024高二下·北京·学业考试）某学习小组通过实验用共点力平衡的方法来测量带电体之间静电力的大小，实验装置示意图如图所示。一个质量为m带正电的小球B用绝缘细丝线悬挂于C点，O点在C点正下方h处，以O点为坐标原点，沿水平方向建立一维坐标系。将另一个带正电的小球D靠近B，B受到静电力F作用而发生偏移。调整D的位置，使B、D球心在同一高度，且始终与坐标轴在同一竖直平面内，记录小球B静止时细丝线与坐标轴交点A的坐标x。已知重力加速度为g。 （1）画出小球B的受力示意图。 （2）推导静电力F与坐标x的关系式。 （3）定义单位静电力变化引起的坐标x变化为测量的灵敏度，即，请说明提高灵敏度的办法。  考点三：电场 电场强度 【典型例题1】（2024高二上·湖北·学业考试）下列电场线分布正确的是（　　） A．正点电荷 B．负点电荷 C．等量同种点电荷 D．等量异种点电荷 【典型例题2】（多选）（2023高二上·河北·学业考试）将一带正电的检查电荷q放在电场中P点，该电荷所受静电力大小为F，方向水平向右，如图所示。下列说法对的的是（    ） A．P点的电场强度大小为，方向水平向右 B．P点的电场强度大小为，方向水平向左 C．若将检查电荷移走，P点的电场强度变为0 D．若将检查电荷移走，P点的电场强度不变 【典型例题3】（2023高二下·辽宁·学业考试）如图所示，用绝缘轻绳悬挂一带正电的小球，其质量为。所带电荷量为。小球受到其左端点电荷Q水平向右的静电力，平衡时轻绳与竖直方向夹角为45°，g取10m/s2。求： （1）小球受到的静电力大小； （2）小球所在位置的电场强度大小。 1．（2024高二下·广东·学业考试）下列选项分别为负点电荷、正点电荷、等量异种点电荷和等量同种点电荷的四种情况下的电场线分布，其中正确的是（　　） A． B． C． D． 2．（2024高二上·四川·学业考试）如图所示是一个正点电荷产生的电场，A、B两点在以点电荷为圆心的圆周上。关于 A、B两点的电场强度，下列判断正确的是（         ） A．大小相等，方向相同 B．大小相等，方向不同 C．大小不等，方向相同 D．大小不等，方向不同 3．（2023高二上·广西·学业考试）如图所示，在带负电的点电荷电场中，P点的电场强度方向是（    ） A．方向1 B．方向2 C．方向3 D．方向4 4．（2024高二上·北京·学业考试）如图所示，匀强电场的电场强度大小，将电荷量的试探电荷放在电场中的点。 (1)画出该电荷在点受到的静电力的示意图； (2)求该电荷在点受到的静电力的大小。 5．（2024高二下·北京·学业考试）如图所示，将电荷量的试探电荷放在电场中的A点，该试探电荷受到静电力。 （1）求A点的电场强度大小E。 （2）若把该试探电荷取走，A点的电场强度是否发生变化？请说明理由。 考点四：静电的防止与利用 【典型例题1】（2024高二下·湖南·学业考试）在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后会被吸附在电极上，这一原理叫做静电吸附，它在生产技术上被广泛应用。下列设备应用这一原理工作的是（　　） A．静电复印机 B．电视机 C．手机 D．洗衣机 【典型例题2】（2023高二下·广东·学业考试）下列过程利用了离心现象的是（　　） A．静电除尘 B．洗衣机脱水甩干衣物 C．拍掉衣服表面的灰尘 【典型例题3】（2022高二上·甘肃·学业考试）下列对电现象的认识，正确的是（    ） A．摩擦起电说明了电荷可以创生 B．丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，是因为正电荷从丝绸转移到了玻璃棒 C．当带电体靠近导体时，会使导体靠近带电体的一端带上同种电荷 D．油罐车后面拖地的金属链条的作用是将静电荷导入大地 1．（2023高二上·广西·学业考试）下列仪器或设备用于防止静电危害的是（　　） A．指南针 B．日晷 C．地动仪 D．避雷针 2．（2023高二下·河北·学业考试）下列措施中属于静电利用的是（      ） A．油罐车采用导电轮胎 B．烟囱底部安装静电除尘设备 C．印染车间中保持适当的湿度 D．地毯中织入部分导电纤维 3．（2023高二下·广东·学业考试）静电消除器能将物件表面的静电消除。某种针式静电消除器的工作原理如图所示，在静电消除器的指针上加上高电压，指针周围产生正离子和电子，就可消除物件表面的静电。若物件表面的负电荷被中和，其原因是（　　） A．指针周围的电子被吸引到物件表面 B．指针周围的正离子被吸引到物件表面 C．指针周围的电子和正离子都被吸引到物件表面 4．（2023高二上·黑龙江·学业考试）下列说法符合安全常识的是（　　） A．雷雨天可以在大树下避雨 B．在加油站给车加油时不需要防止静电 C．带电作业的工人需要穿戴用包含金属丝的织物制成的工作服 D．高大建筑物顶端不需要安装避雷针 5．（2023高二下·广东·学业考试）如图所示，口罩中间层的熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布，它能阻隔几微米的粉尘、飞沫等，这种阻隔作用是利用了（　　） A．静电吸附 B．尖端放电 C．静电屏蔽 D．电磁感应 一、单选题 1．如图所示各图中，A、B两点电场强度相同的是（　　） A． B． C． D． 2．两个相同的金属小球带有同种电性，电荷量分别为Q和3Q，两金属球可看做点电荷，它们之间的库仑力大小为F。把它们接触后再分开，分别放回原来的位置，则它们之间的库仑力变为（　　） A． B． C．F D． 3．玻璃棒与丝绸摩擦后，玻璃棒带上了正电荷，电荷量为＋Q，则（　　） A．丝绸带负龟，且电荷量绝对值大于Q B．丝绸带负电，且电荷量绝对值小于Q C．玻璃棒上有些电子转移到了丝绸上 D．丝绸上有些电子转移到了玻璃棒上 4．静电现象在自然界中普遍存在．下列做法中属于利用静电的是（    ） A．在高大的建筑物顶端安装避雷针 B．用静电除尘器收集空气中的尘埃和烟雾 C．在加油站给车加油前，要用手触摸一下静电释放器 D．在充满易燃气体或粉尘的环境中不要穿、脱化纤衣服 5．下列做法中，为了预防静电危害的是（　　） A．汽车制造车间里进行静电喷漆 B．车间里安装静电除尘器 C．高楼顶层安装避雷针 D．燃气灶上的电子点火器的电极做成针尖状 6．静电除尘装置如图所示，它由金属管A和管中金属丝B组成，A接高压电源的负极，B接高压电源的正极，关于静电除尘的原理，下列说法正确的是（　　） A．煤粉等烟尘在靠近B时被电离成正、负离子 B．因为金属外壳接地，所以B的电势比A的电势高 C．煤粉等烟尘吸附电子后被吸在B上 D．煤粉等烟尘吸附电子后被吸在A上，最后由于重力的作用掉落在装置底部 7．如图所示，静电喷涂时，喷枪喷出的涂料微粒带负电，被喷工件带正电，微粒只在静电力作用下向工件运动， 最后吸附在其表面。关于静电喷涂，下列说法正确的是（　　）    A．是静电的利用 B．是静电的防止 C．既是静电的利用，又是静电的防止 D．既非静电的利用，也非静电的防止 8．物理和生活息息相关，下列有关静电的防止与利用，说法正确的是（　　） A．甲图中，女生接触带电的金属球时与带电的金属球带有异种电荷 B．乙图中，静电除尘装置将带负电的尘埃收集在中间的线状电离器B上 C．丙图中，燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电现象 D．丁图中，两条优质的话筒线外面包裹着金属外衣增强了导电能力 9．如图所示，各电场中A、B两点电场强度相同的是（　　） A． B． C． D． 10．某区域电场线分布如图所示，a、b两点场强大小为、，将同一电荷先后置于a、b两点，电荷所受电场力大小分别为和，则（    ） A． B． C． D． 11．如图，在直角三角形中，，在A、B处各有一点电荷，且电荷量分别为、，某负点电荷在C处所受静电力方向平行于向左，则下列说法正确的是（　　）    A．A处点电荷带正电， B．A处点电荷带负电， C．A处点电荷带正电， D．A处点电荷带负电， 12．真空中有两个静止的点电荷、，若它们之间的距离变为原来的，电荷量都变为原来的2倍，则两电荷间的库仑力将变为原来的（    ） A．1倍 B．4倍 C．8倍 D．16倍 13．太空探测器配备的离子发动机能将原子电离，并使离子向后喷射，从而获得推力。若一个氮原子在离子发动机中电离成一个氮离子和一个电子，则该氮离子与该电子所带电荷（　　） A．等量异种 B．不等量异种 C．等量同种 D．不等量同种 14．用与丝绸摩擦过的玻璃棒接触不带电的验电器的金属球后，验电器的金属箔片张开，则下列说法正确的是（　　） A．金属箔片不带电 B．金属箔片带负电荷 C．部分电子由金属球转移到玻璃棒上 D．部分电子由玻璃棒转移到金属球上 15．关于电场强度和电场线，下列说法正确的是（　　） A．在电场中某点放一试探电荷后，该点的电场强度会发生改变 B．电场线越密集的地方，电场强度越大 C．由电场强度的定义式可知，E与q成反比、与F成正比 D．沿着电场线方向，电场强度越来越小 二、多选题 16．已知元电荷e的值是，，那么一带电体的电荷量可能为（　　） A． B． C． D． 17．将带正电荷Q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、；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和。下列判断正确的是（　　）    A．沿虚线1切割时，A带正电，B带负电， B．沿虚线1切割时，A带正电，B带负电， C．沿虚线2切割时，A带正电，B带负电， D．沿虚线2切割时，A带负电，B带正电， 三、实验题 18．如图所示，O为带正电的导体球，用绝缘丝线将一个带电小球分别悬挂在A、B、C三个位置，调节丝线长度，使带电小球与导体球O的球心保持在同一水平线上，小球静止时的状态如图所示。可推断：小球带 （选填“正”或“负”）电荷；悬挂在 （选填“A”“B”或“C”）位置时小球受到的电场力最小。 四、解答题 19．在真空中A点有一正点电荷，把负检验电荷置于B点，它们相距r=2m，如图所示。已知静电力常数，求： （1）q受到的电场力大小； （2）q所在点的电场强度大小。    20．如图所示，一电荷量的带正电小球A用轻质绝缘细线悬挂于O点，另一带电量的小球B固定在O点正下方绝缘柱上（A、B均可视为点电荷）。当小球A平衡时，恰好与B处在同一水平线上，且相距，已知静电力常量，求： （1）小球B带何种电荷； （2）小球B给小球A的库仑力方向； （3）A、B两球之间库仑力的大小。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题09 静电场及其应用 目 录 第一部分 明晰学考要求·精准复习 第二部分 基础知识梳理·全面提升 第三部分 考点精讲精练·对点突破 考点一：电荷 考点二：库仑定律 考点三：电场 电场强度 考点四：静电的防止与利用 第四部分 实战能力训练·满分必刷 知识点 考点要求 1.电荷 1.知道自然界中的两种电荷及它们之间相互作用的规律，知道电荷量的概念及电荷量的单位。 2.理解摩擦起电和感应起电。 3.掌握电荷守恒定律。 4.知道元电荷的概念，掌握元电荷的值。 2.库仑定律 1.知道点电荷的概念。 2.理解库仑定律的内容、公式及适用条件。 3.理解静电力的概念，会用库仑定律进行有关计算。 3.电场 电场强度 1.知道电场的概念及电场的基本性质。 2.理解电场强度及其定义式，并能用该公式进行有关计算，掌握点电荷的电场和电场强度的叠加。 3.知道什么是电场线并掌握电场线的特点。 4.知道孤立正负点电荷、等量同种（异种）点电荷电场线的分布特点。掌握两个等量同种（异种）点电荷连线及中垂线上的电场变化规律。 5.知道什么是匀强电场及其特点。 4.静电的防止与利用 1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡状态下的导体特点。 2.知道导体上电荷的分布特征，了解尖端放电、静电屏蔽现象及其成因。 3.了解静电除尘、静电喷漆、静电复印的工作原理。 知识点一：电荷 一．带电体及起点方法 1.带电体的性质 判断物体是否带电的依据 物体具有了吸引轻小物体的性质，我们就说它带了电，或有了电荷 电性 ①用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷；②用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷 电荷间的作用 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引 2．三种起电方法 摩擦起电 如图，摩擦过后的两物体带上等量的异种电荷，这种使物体带电的方式叫摩擦起电。 接触起电 如图，带电的物体接触不带电的物体使不带电的物体带上与带电体电性相同的电荷，这种使物体带电的方式叫接触起电。 感应起电 如图，一个带电体靠近导体时，导体近端感应出异种电荷，远端感应出同种电荷，这种使物体带电的方式叫感应起电。 注意 三种起电方式的本质都是因为电荷发生了转移 二．电荷守恒定律 1．电荷量 定义 物体所带电荷的多少叫做电荷量 单位 库仑，简称库，符号C 元电荷 任何带电体的电荷量都是e＝1.60×10－19C的整数倍。因此，电荷量e被称为元电荷 比荷 电荷量与质量的比值叫比荷。电子的比荷为 2．电荷守恒定律 内容 电荷既不能创造，也不能消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一个部分转移到另一部分。在转移的过程中，电荷的代数和不变 适用范围 电荷守恒定律不仅在一切宏观物理过程中成立，而且也是一切微观物理过程所普遍遵守的规律 知识点二：库仑定律 一．电荷之间的作用力 实验探究 （1）带电小球由于受到带电体对其的作用力而使丝线偏离竖直方向θ角。 （2）在电荷量不变的情况下，小球离带电体越近，角度θ越大，离带电体越远，角度θ越小。 （3）在距离不变的情况下，带电体电荷量越大，角度θ越大，电荷量越小，角度θ越小。 结论 影响两电荷之间相互作用力的因素：距离、电荷量。电荷间的相互作用力随带电体间距离的减小而增大，随带电体所带电荷量的增加而增大 二．库仑定律 内容 在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，其大小与它们的电量q1、q2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上 公式 F＝k，其中k叫静电力常量，数值k＝9.0×109 N·m2/C2。r指的是两个点电荷之间的距离。 适用条件 真空中的点电荷（库仑定律适用于真空环境，干燥空气中也基本适用;适用于静止的点电荷，低速运动的点电荷也基本适用） 注意事项 ①对于两个均匀带电绝缘球体，可以将其视为电荷集中于球心的点电荷，r为两球心之间的距离． ②对于两个半径较大的带电金属球，要考虑其表面电荷的分布状况. 例如两球球心间距离为 3r，不是远远大于 r，不能把两球当成点电荷处理． ③不能根据公式错误地推论：当r→0时，F→∞.其实，在这样的条件下，两个带电体已经不能再看成点电荷了． ④在用库仑定律公式进行计算时，无论是正电荷还是负电荷，均代入电量的绝对值计算库仑力的大小． ⑤两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律，大小相等、方向相反 三．点电荷 1．点电荷是理想化的物理模型，只有电荷量，没有大小、形状，类似于力学中的质点，实际不存在。 2．理想化模型：当研究对象受多个因素影响时，在一定条件下人们可以抓住主要因素，忽略次要因素，将研究对象抽象为理想模型，从而使问题的处理大为简化。 四．静电力计算 1．两个点电荷间的作用力不会因第三个点电荷的存在而有所改变。 2．两个或者两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。 知识点三：电场 电场强度 一．电场 1．电场及其性质 电荷的周围存在着由它产生的电场，电荷之间的作用是通过电场发生的。电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。 2．电荷间的相互作用：电荷之间是通过电场发生相互作用的。 3．电场和磁场统称为电磁场，电磁场是一种客观存在的特殊物质，也有能量、动量。 4．静电场：静止的电荷产生的电场。 二．电场强度 1．试探电荷：为研究电场的性质而引入的电荷量和体积都很小的点电荷。 2．场源电荷：激发电场的电荷。 3．电场强度 定义 放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫作该点的电场强度 定义式 单位 牛/库（N/C） 方向 电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同 物理意义 电场强度是描述电场的力的性质的物理量，与试探电荷受到的静电力大小无关 4．匀强电场：电场中各点的电场强度的大小和方向都相同的电场。 5．点电荷的电场 公式 含义 点电荷Q的电场中任意点的电场强度的大小，与点电荷的电荷量成正比，与该点到点电荷距离的平方成反比 6．电场的叠加原理：若空间同时存在多个点电荷，在空间某点的场强等于各个点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。 三．电场线 定义 用来形象直观地描述电场的曲线，曲线上每一点的切线方向都和该处的场强方向一致 特点 （1）电场线是为了形象描述电场而假想的线，实际并不存在。 （2）任意两条电场线不相交。 （3）电场线的疏密反映了电场的强弱。 （4）电场线从正电荷或无穷远出发，延伸到无穷远或到负电荷终止。 （5）匀强电场的电场线是间隔距离相等的平行直线。 知识点四：静电的防止与利用 一．静电平衡 静电感应现象 放入电场中的导体，由于静电感应，在导体的两侧出现感应电荷的现象 静电平衡状态 导体内的自由电荷不再发生定向移动的状态 导体内部电场强度特点 内部电场强度处处为0 二．尖端放电 净电荷分布特点 净电荷在导体表面的分布不均匀，一般越是尖锐的地方电荷的分布越密集，如图乙所示。静电平衡的导体尖端电荷集中，电荷电场线密集 电离 导体尖端的电荷密度很大，附近的电场强度很大，空气中的带电粒子剧烈运动，从而使空气分子被撞“散”而使空气分子中的正、负电荷分离的现象 尖端放电 导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种离子与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象 尖端放电的应用与防止 （1）应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 （2）防止：高压设备中导体的表面尽量光滑，减少电能的损失 三．静电屏蔽 静电屏蔽 静电平衡时，导体壳内空腔里的电场处处为零，外电场对壳内不会产生影响 （1）导体内部不受外部电场的影响 不管金属罩接不接地，外部的带电体对导体内部均不产生影响 （2）接地的封闭导体壳内部电场对壳外空间没有影响 内部带电体对不接地的空腔外部产生影响，对接地的空腔外部不产生影响 静电屏蔽的应用 （1）把电学仪器放在封闭的金属壳里。 （2）野外三条输电线上方架设两条导线，与大地相连，把输电线屏蔽起来 四．静电吸附 静电除尘 设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极被收集起来 静电喷漆 接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作 静电复印的工作过程 （1）充电：通过电源使有机光导体鼓带上正电。 （2）曝光：利用光学系统将原稿上字迹的像成在有机光导体鼓上，有字迹的地方保留正电荷。 （3）显影：带负电的墨粉被吸附在字迹成像处，显示出墨粉组成的字迹。 （4）转印：带正电的转印电极使白纸带上正电，带正电的白纸与有机光导体鼓表面墨粉组成的字迹接触，将带负电的墨粉吸附在白纸上。 （5）放电：使有机光导体放电，除去表面的残余电荷。 练 考点一：电荷 【典型例题1】（2024高二上·四川·学业考试）一带电体与带正电的玻璃棒相互排斥，则该带电体的带电情况是（        ） A．不带电 B．带负电 C．带正电 D．不能确定 【答案】C 【详解】一带电体与带正电的玻璃棒相互排斥，可知该带电体与玻璃棒带同种电荷，则该带电体带正电。 故选C。 【典型例题2】（2022高二下·河北·学业考试）如图所示，将带正电的导体球P靠近不带电的绝缘导体后，若沿虚线将导体分成M、N两部分，则M、N两部分（　　） A．均带正电 B．均带负电 C．带等量异种电荷 D．均不带电 【答案】C 【详解】将带正电的导体球P靠近不带电的绝缘导体后，根据静电感应原理可知，导体M部分带正电，导体N部分带负电，即M、N两部分带等量异种电荷。 故选C。 【典型例题3】（2022高二下·福建·学业考试）两个完全相同的金属球A、B，其中A带正电，电荷量为q，B不带电。现将B与A接触后再分开，则B所带电荷量为（　　） A．q B． C． D．0 【答案】B 【详解】根据电荷守恒定律，两个完全相同的金属小球接触后所带电荷先中和再均分，故B与A接触后再分开，则B所带电荷量为 故选B。 1．（2023高二上·广西·学业考试）原来电中性的塑料梳子与头发摩擦后能够吸引轻小纸屑，原因是此时梳子（　　） A．有磁性 B．无磁性 C．带电 D．不带电 【答案】C 【详解】塑料梳子和头发摩擦后，一部分电子从头发转移到塑料梳子上面，头发失去电子，所以带正电，塑料梳子得到电子，所以带负电。该现象为摩擦起电。 故选C。 2．（2023高二上·黑龙江·学业考试）下列关于电荷的描述正确的是（　　） A．电荷之间不存在相互作用力 B．同种电荷相互吸引 C．异种电荷相互排斥 D．可以用摩擦的方法使物体带电 【答案】D 【详解】A．电荷之间存在相互作用力，故A错误； BC．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，故BC错误； D．可以用摩擦的方法使物体带电，故D正确。 故选D。 3．（2023高二上·江苏·学业考试）如图所示，梳过头发的梳子，常能吸引轻小物体，这属于摩擦起电。关于摩擦起电现象，下列说法正确的是（　　） A．摩擦起电现象使本来没有电荷的物体中产生了电荷 B．头发和梳子互相摩擦后，带上了等量异种电荷 C．如果梳子带正电，是因为摩擦导致头发上的正电荷转移到梳子上而形成的 D．头发和梳子互相摩擦后带的电量可以是任意数 【答案】B 【详解】ABC．摩擦起电现象的本质是使一个物体上的自由电子转移到另一个物体上，从而使两物体分别带上等量的异种电荷，故AC错误，B正确； D．头发和梳子互相摩擦后带的电量只能是元电荷的整数倍，故D错误。 故选B。 4．（2023高二下·河北·学业考试）不带电的金属导体P与带正电的金属导体N接触后带正电，是因为在接触过程中（　　） A．有正电荷由P转移到N B．有正电荷由N转移到P C．有电子由P转移到N D．有电子由N转移到P 【答案】C 【详解】原来金属导体P不带电，对外显电中性，金属导体P与带正电的金属导体N接触时，带正电导体N夺得电子的本领大于不带电的金属导体P，带正电的金属导体N夺得电子，金属导体P失去电子带正电，所以有电子由P转移到N。 故选C。 5．（2022高二上·福建·学业考试）如图，在干燥、无风的环境中，将一段塑料细撕成许多细条，用一只手提起这些细条。另一只手快速重复捋细条，观察到细条散开了。下列关于细条散开的原因分析正确的是（　　） A．细条间的弹力使细条散开 B．重力减小使细条自然散开 C．摩擦起电使细条带上同种电荷相互排斥而散开 D．感应起电使细条带上同种电荷相互排斥而散开 【答案】C 【详解】塑料细条与手摩擦起电，塑料细条上带的是同种电荷，同种电荷间相互排斥，所以散开。 故选C。 考点二：库仑定律 【典型例题1】（2024高二下·广东·学业考试）图为库仑扭秤实验装置，可视为点电荷的两个带电小球之间距离是r，电荷量分别是和，库仑据此装置发现真空中两个点电荷之间的静电力F的规律，下列比例关系式正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据库仑定律，两个点电荷之间的静电力为 故选B。 【典型例题2】（2024高二下·湖南·学业考试）真空中带电荷量分别为和的两个点电荷，它们的距离为时，两点电荷间静电力的大小为，若它们的距离变为，则两点电荷间静电力的大小变为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据库仑定律可得 若它们的距离变为，则两点电荷间静电力的大小变为 故选A。 【典型例题3】（2023高二上·浙江·学业考试）如图所示，有两个质量均为 m、带等量异号电荷的小球M和N，带电量为Q，通过两根长度均为L的绝缘轻绳悬挂在电场中O点，两个小球处在一水平向右匀强电场中，平衡后两轻绳与竖直方向的夹角均为 。已知静电力常量为k，重力加速度大小为g， 则球M带 电荷（填“正”或“负”）， M与N之间的相互作用力大小为 ，匀强电场的电场强度为 。 【答案】 负 k 【详解】[1]对小球M受力分析，如图 可知所受匀强电场的电场力方向为水平向左，即受力方向与场强方向相反，带负电荷。 [2] 由库仑定律，可得M与N之间的相互作用力大小为 由几何关系，可知 联立，解得 [3]由平衡条件，可得 ， 又 联立，解得 1．（2024高二下·湖南·学业考试）由库仑定律可知，真空中两个静止点电荷之间的相互作用力。如图，可视为点电荷的带电小球A和B处在同一水平线上，所带电荷量分别为。相距为时，A、B间的库仑力大小为，若要使库仑力大小加倍，则只需（　　） A．加倍 B．减半 C．加倍 D．减半 【答案】A 【详解】A．相距为时，A、B间的库仑力大小为 加倍时A、B间的库仑力大小为 故A正确； B．减半时A、B间的库仑力大小为 故B错误； C．加倍时A、B间的库仑力大小为 故C错误； D．减半时A、B间的库仑力大小为 故D错误。 故选A。 2．（2023高二上·山东·学业考试）真空中两个静止的点电荷，相距为r时库仑力大小为F，若保持r不变，使电荷量均变为原来的2倍，则库仑力大小变为（　　） A． B． C．4F D．16F 【答案】C 【详解】根据库仑定律，有 则 故选C。 3．（2023高二下·福建·学业考试）真空中两个固定的带电金属小球A和B，可视为点电荷，两小球之间的静电力大小为F。现使A和B的电荷量都增大到原来的2倍，则它们之间的静电力大小变为（　　） A．F B．4F C．8F D．16F 【答案】B 【详解】根据库仑定律可得 A和B的电荷量都增大到原来的2倍，则 B正确。 故选B。 4．（2023高二下·广东·学业考试）两个由绝缘支架支撑的相同金属小球，分别带有和的电量。现将两金属小球接触后再放回原处。若带电小球均可视为点电荷，则接触后的两小球之间的库仑力将（　　） A．变小 B．变大 C．不变 【答案】B 【详解】接触前，由库仑定律可得 接触后，小球的电荷量均变为 库仑力变为 故选B。 5．（2024高二下·北京·学业考试）某学习小组通过实验用共点力平衡的方法来测量带电体之间静电力的大小，实验装置示意图如图所示。一个质量为m带正电的小球B用绝缘细丝线悬挂于C点，O点在C点正下方h处，以O点为坐标原点，沿水平方向建立一维坐标系。将另一个带正电的小球D靠近B，B受到静电力F作用而发生偏移。调整D的位置，使B、D球心在同一高度，且始终与坐标轴在同一竖直平面内，记录小球B静止时细丝线与坐标轴交点A的坐标x。已知重力加速度为g。 （1）画出小球B的受力示意图。 （2）推导静电力F与坐标x的关系式。 （3）定义单位静电力变化引起的坐标x变化为测量的灵敏度，即，请说明提高灵敏度的办法。 【答案】（1）；（2）；（3）增大，减小 【详解】（1）小球B的受力示意如图 （2）沿水平和竖直方向建立直角坐标系，如图所示 正交分解力，小球B静止，由平衡条件，水平方向有 竖直方向有 由几何关系 联立解得 （3）由（2）的结论得 由此可知，提高灵敏度的办法：增大，减小。  考点三：电场 电场强度 【典型例题1】（2024高二上·湖北·学业考试）下列电场线分布正确的是（　　） A．正点电荷 B．负点电荷 C．等量同种点电荷 D．等量异种点电荷 【答案】A 【详解】AB．电场线是从正电荷出发，终至于负电荷．所以正点电荷的电场线是以电荷为中心向四周发散，而负点电荷是向中心会聚，呈球体分布，故A正确，B错误； C．等量同种电荷是相互排斥的，它们产生的电场线是沿电荷的连线对称的，并且电场线都是从正电荷发出，到负电荷终止的，故C错误； D．真空中两个等量异种电荷是相互吸引的，它们产生的电场线是沿电荷的连线对称的，并且电场线都是从正电荷发出，到负电荷终止的，故D错误； 故选A。 【典型例题2】（多选）（2023高二上·河北·学业考试）将一带正电的检查电荷q放在电场中P点，该电荷所受静电力大小为F，方向水平向右，如图所示。下列说法对的的是（    ） A．P点的电场强度大小为，方向水平向右 B．P点的电场强度大小为，方向水平向左 C．若将检查电荷移走，P点的电场强度变为0 D．若将检查电荷移走，P点的电场强度不变 【答案】AD 【详解】将一带正电的检查电荷q放在电场中P点，该电荷所受静电力大小为F，方向水平向右，可知P点的电场强度大小为 方向水平向右；电场强度只由电场自身决定，试探电荷无关，所以将检查电荷移走，P点的电场强度不变。 故选AD。 【典型例题3】（2023高二下·辽宁·学业考试）如图所示，用绝缘轻绳悬挂一带正电的小球，其质量为。所带电荷量为。小球受到其左端点电荷Q水平向右的静电力，平衡时轻绳与竖直方向夹角为45°，g取10m/s2。求： （1）小球受到的静电力大小； （2）小球所在位置的电场强度大小。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）对小球受力分析如图，有 得，小球受到静电力大小 （2）由 得，电场强度大小 1．（2024高二下·广东·学业考试）下列选项分别为负点电荷、正点电荷、等量异种点电荷和等量同种点电荷的四种情况下的电场线分布，其中正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．负点电荷的电场线由无穷远指向负点电荷，故A错误； B．正点电荷的电场线由正点电荷出发指向无穷远，故B错误； C．等量异种电荷的电场线由正点电指向负点电荷，故C正确； D．等量同种负点电荷的电场线由无穷远指向负点电荷，故D错误。 故选C。 2．（2024高二上·四川·学业考试）如图所示是一个正点电荷产生的电场，A、B两点在以点电荷为圆心的圆周上。关于 A、B两点的电场强度，下列判断正确的是（         ） A．大小相等，方向相同 B．大小相等，方向不同 C．大小不等，方向相同 D．大小不等，方向不同 【答案】B 【详解】根据点电荷场强公式 可知A、B两点的电场强度大小相等，方向不同。 故选B。 3．（2023高二上·广西·学业考试）如图所示，在带负电的点电荷电场中，P点的电场强度方向是（    ） A．方向1 B．方向2 C．方向3 D．方向4 【答案】A 【详解】负点电荷的电场强度方向在电荷与点的连线上，指向负电荷，故P点的电场强度方向是方向1。 故选A。 4．（2024高二上·北京·学业考试）如图所示，匀强电场的电场强度大小，将电荷量的试探电荷放在电场中的点。 (1)画出该电荷在点受到的静电力的示意图； (2)求该电荷在点受到的静电力的大小。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）正电荷在电场中的受力方向与电场方向相同，其受电场力情况如图所示 （2）根据电场力表达式 解得 5．（2024高二下·北京·学业考试）如图所示，将电荷量的试探电荷放在电场中的A点，该试探电荷受到静电力。 （1）求A点的电场强度大小E。 （2）若把该试探电荷取走，A点的电场强度是否发生变化？请说明理由。 【答案】（1）；（2）不变，见解析 【详解】（1）根据电场强度的比值定义式 （2）若把试探电荷取走，电场强度不变。电场强度由电场本身性质决定，与试探电荷无关。 考点四：静电的防止与利用 【典型例题1】（2024高二下·湖南·学业考试）在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后会被吸附在电极上，这一原理叫做静电吸附，它在生产技术上被广泛应用。下列设备应用这一原理工作的是（　　） A．静电复印机 B．电视机 C．手机 D．洗衣机 【答案】A 【详解】静电复印是利用静电将墨吸附在纸张上的，属于静电吸附在生产技术中应用，电视机、手机、洗衣机均与此原理无关。 故选A。 【典型例题2】（2023高二下·广东·学业考试）下列过程利用了离心现象的是（　　） A．静电除尘 B．洗衣机脱水甩干衣物 C．拍掉衣服表面的灰尘 【答案】B 【详解】A．静电除尘是静电的利用，故A错误； B．洗衣机利用离心现象脱水，故B正确； C．拍掉衣服表面的灰尘，这是由于惯性的作用，不是离心现象，故C错误。 故选B。 【典型例题3】（2022高二上·甘肃·学业考试）下列对电现象的认识，正确的是（    ） A．摩擦起电说明了电荷可以创生 B．丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，是因为正电荷从丝绸转移到了玻璃棒 C．当带电体靠近导体时，会使导体靠近带电体的一端带上同种电荷 D．油罐车后面拖地的金属链条的作用是将静电荷导入大地 【答案】D 【详解】A．电荷不可以创生，摩擦起电只是将电子从一个物体转移到另一个物体上，故A错误； B．丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，是因为负电荷从玻璃棒转移到了丝绸上，故B错误； C．当带电体靠近导体时，会使导体靠近带电体的一端带上异种电荷，故C错误； D．油罐车后面拖地的金属链条的作用是将静电荷导入大地，故D正确。 故选D。 1．（2023高二上·广西·学业考试）下列仪器或设备用于防止静电危害的是（　　） A．指南针 B．日晷 C．地动仪 D．避雷针 【答案】D 【详解】A．指南针是利用地磁场对磁体的作用来工作的，不符合题意。A错误； B．日晷是观测日影计时的仪器，是我国古代较为普遍使用的计时仪器，不符合题意。B错误； C．地动仪是对地震实施观测和研究仪器，不符合题意。C错误； D．避雷针是为了把产生的静电导走，属于静电的防止，符合题意。D正确； 故选D。 2．（2023高二下·河北·学业考试）下列措施中属于静电利用的是（      ） A．油罐车采用导电轮胎 B．烟囱底部安装静电除尘设备 C．印染车间中保持适当的湿度 D．地毯中织入部分导电纤维 【答案】B 【详解】A．油罐车采用导电轮胎是防止静电，选项A错误； B．烟囱底部安装静电除尘设备是利用静电，选项B正确； C．印染车间中保持适当的湿度是防止静电，选项C错误； D．地毯中织入部分导电纤维是防止静电，选项D错误。 故选B。 3．（2023高二下·广东·学业考试）静电消除器能将物件表面的静电消除。某种针式静电消除器的工作原理如图所示，在静电消除器的指针上加上高电压，指针周围产生正离子和电子，就可消除物件表面的静电。若物件表面的负电荷被中和，其原因是（　　） A．指针周围的电子被吸引到物件表面 B．指针周围的正离子被吸引到物件表面 C．指针周围的电子和正离子都被吸引到物件表面 【答案】B 【详解】“中和”是指正负电荷互相接触，从而使带电体变成不带电的物体。若物件表面的负电荷被中和，其原因是指针周围的正离子被吸引到物件表面。 故选B。 4．（2023高二上·黑龙江·学业考试）下列说法符合安全常识的是（　　） A．雷雨天可以在大树下避雨 B．在加油站给车加油时不需要防止静电 C．带电作业的工人需要穿戴用包含金属丝的织物制成的工作服 D．高大建筑物顶端不需要安装避雷针 【答案】C 【详解】A．大树是有尖角的，而且一般会比周围的物体高，容易积聚电荷，雷雨天在大树下避雨容易发生雷击事故，故A错误； B．加油站的空气中含有汽油分子，在加油站给车加油时需要防止静电，以免引起爆炸，故B错误； C．带电作业的工人需要穿戴用包含金属丝的织物制成的工作服，可以及时将电荷导入大地，故C正确； D．高大建筑物需要安装避雷针，可以及时将电荷导入大地，故D错误。 故选C。 5．（2023高二下·广东·学业考试）如图所示，口罩中间层的熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布，它能阻隔几微米的粉尘、飞沫等，这种阻隔作用是利用了（　　） A．静电吸附 B．尖端放电 C．静电屏蔽 D．电磁感应 【答案】A 【详解】由题意可知，熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布，所以当几微米的病毒靠近时，由于静电感应而带电，从而被熔喷布吸附，可知，其原理为静电感应和静电吸附。故A正确；BCD错误。 故选A。 一、单选题 1．如图所示各图中，A、B两点电场强度相同的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．A、B是离点电荷相同距离的圆上的两点，场强大小相等，但方向不同，则电场强度不同，A错误； B．A、B场强大小不等，但方向相同，则电场强度不同，B错误； C．A、B是匀强电场中的两点，电场强度相同，C正确； D．电场线的疏密表示场强的大小，所以A、B场强不等，D错误。 故选C。 2．两个相同的金属小球带有同种电性，电荷量分别为Q和3Q，两金属球可看做点电荷，它们之间的库仑力大小为F。把它们接触后再分开，分别放回原来的位置，则它们之间的库仑力变为（　　） A． B． C．F D． 【答案】D 【详解】设两电荷之间距离为，根据库仑定律可知两点电荷之间的库仑力 把它们接触后再分开则各自带电量均变为 再放回原来的位置，它们之间的库仑力变为 故选D。 3．玻璃棒与丝绸摩擦后，玻璃棒带上了正电荷，电荷量为＋Q，则（　　） A．丝绸带负龟，且电荷量绝对值大于Q B．丝绸带负电，且电荷量绝对值小于Q C．玻璃棒上有些电子转移到了丝绸上 D．丝绸上有些电子转移到了玻璃棒上 【答案】C 【详解】用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，是玻璃棒上的原子核束缚电子的能力弱，使一部分电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因失去电子而带正电。因此丝绸带负龟，且电荷量绝对值等于Q，C正确。 故选C。 4．静电现象在自然界中普遍存在．下列做法中属于利用静电的是（    ） A．在高大的建筑物顶端安装避雷针 B．用静电除尘器收集空气中的尘埃和烟雾 C．在加油站给车加油前，要用手触摸一下静电释放器 D．在充满易燃气体或粉尘的环境中不要穿、脱化纤衣服 【答案】B 【详解】AC．在高大的建筑物顶端安装避雷针和在加油站给车加油前，要用手触摸一下静电释放器，是为了把产生的静电导走，属于静电的防止，故AC错误； B．用静电除尘器收集空气中的尘埃和烟雾，属于静电的利用，故B正确； D．在充满易燃气体或粉尘的环境中不要穿、脱化纤衣服，以防产生的静电导致发生火灾，即属于静电的防止，故D错误。 故选B。 5．下列做法中，为了预防静电危害的是（　　） A．汽车制造车间里进行静电喷漆 B．车间里安装静电除尘器 C．高楼顶层安装避雷针 D．燃气灶上的电子点火器的电极做成针尖状 【答案】C 【详解】ABD．汽车制造车间里进行静电喷漆、车间里安装静电除尘器、燃气灶上的电子点火器的电极做成针尖状都是利用静电，而非预防静电危害，故ABD错误； C．高楼顶层安装避雷针是为了防止静电产生的危害，故C正确。 故选C。 6．静电除尘装置如图所示，它由金属管A和管中金属丝B组成，A接高压电源的负极，B接高压电源的正极，关于静电除尘的原理，下列说法正确的是（　　） A．煤粉等烟尘在靠近B时被电离成正、负离子 B．因为金属外壳接地，所以B的电势比A的电势高 C．煤粉等烟尘吸附电子后被吸在B上 D．煤粉等烟尘吸附电子后被吸在A上，最后由于重力的作用掉落在装置底部 【答案】B 【详解】A．由题意可知靠近B的空气被电离，煤粉等烟尘吸附正离子后带正电，A错误； B．A接高压电源的负极，B接高压电源的正极，所以B的电势比A的电势高，B正确； C．因为A接高压电源的负极，煤粉等烟尘吸附正离子后被吸在A上，C错误； D．煤粉等烟尘吸附正离子后被吸在A上，最后由于重力的作用掉落在装置底部，D错误。 故选B。 7．如图所示，静电喷涂时，喷枪喷出的涂料微粒带负电，被喷工件带正电，微粒只在静电力作用下向工件运动， 最后吸附在其表面。关于静电喷涂，下列说法正确的是（　　）    A．是静电的利用 B．是静电的防止 C．既是静电的利用，又是静电的防止 D．既非静电的利用，也非静电的防止 【答案】A 【详解】被喷工件带正电，微粒只在静电力作用下向工件运动， 最后吸附在其表面，是静电的利用。 故选A。 8．物理和生活息息相关，下列有关静电的防止与利用，说法正确的是（　　） A．甲图中，女生接触带电的金属球时与带电的金属球带有异种电荷 B．乙图中，静电除尘装置将带负电的尘埃收集在中间的线状电离器B上 C．丙图中，燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电现象 D．丁图中，两条优质的话筒线外面包裹着金属外衣增强了导电能力 【答案】C 【详解】A．甲图中，女生接触带电的金属球时与带电的金属球带有同种电荷，故A错误； B．乙图中，线状电离器B带负电，板状物体A带正电，静电除尘装置将带负电的尘埃收集在板状物体A上，故B错误； C．丙图中，燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电现象，故C正确； D．优质的话筒线外面包裹着金属外衣应用了静电屏蔽的原理，以防止外部信号对电缆内部电信号的干扰，没有增强其导电能力，故D错误。 故选C。 9．如图所示，各电场中A、B两点电场强度相同的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．图中A、B两点的场强大小相等，但方向不同，故A错误； B．根据电场线的疏密程度表示场强大小，可知图中A、B两点的场强方向相同，但大小不相等，故B错误； C．图中为匀强电场，A、B两点的场强大小相等，方向相同，故C正确； D．根据电场线的疏密程度表示场强大小，可知图中A、B两点的场强大小不相等，且场强方向不相同，故D错误。 故选C。 10．某区域电场线分布如图所示，a、b两点场强大小为、，将同一电荷先后置于a、b两点，电荷所受电场力大小分别为和，则（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】因a点的电场线较b点密集，可知a点场强较大，即 根据F=Eq可知电荷所受电场力 故选B。 11．如图，在直角三角形中，，在A、B处各有一点电荷，且电荷量分别为、，某负点电荷在C处所受静电力方向平行于向左，则下列说法正确的是（　　）    A．A处点电荷带正电， B．A处点电荷带负电， C．A处点电荷带正电， D．A处点电荷带负电， 【答案】C 【详解】A、B处两处点电荷对C处负点电荷的静电力如图所示    可知A处点电荷带正电，B处点电荷带负电；根据图中几何关系可得 又 ，， 联立可得 故选C。 12．真空中有两个静止的点电荷、，若它们之间的距离变为原来的，电荷量都变为原来的2倍，则两电荷间的库仑力将变为原来的（    ） A．1倍 B．4倍 C．8倍 D．16倍 【答案】D 【详解】根据库伦公式可得开始时的库仑力为 它们之间的距离变为原来的，电荷量都变为原来的2倍，则两电荷间的库仑力为 故选D。 13．太空探测器配备的离子发动机能将原子电离，并使离子向后喷射，从而获得推力。若一个氮原子在离子发动机中电离成一个氮离子和一个电子，则该氮离子与该电子所带电荷（　　） A．等量异种 B．不等量异种 C．等量同种 D．不等量同种 【答案】A 【详解】一个氮原子在离子发动机中电离成一个氮离子和一个电子，根据电荷守恒定律，则该氮离子与该电子所带电荷是等量异种电荷。 故选A。 14．用与丝绸摩擦过的玻璃棒接触不带电的验电器的金属球后，验电器的金属箔片张开，则下列说法正确的是（　　） A．金属箔片不带电 B．金属箔片带负电荷 C．部分电子由金属球转移到玻璃棒上 D．部分电子由玻璃棒转移到金属球上 【答案】C 【详解】与丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，接触不带电的验电器的金属球后，金属球上的部分负电荷移动到玻璃棒上，则金属箔片都带正电荷而张开，故C正确，ABD错误。 故选C． 15．关于电场强度和电场线，下列说法正确的是（　　） A．在电场中某点放一试探电荷后，该点的电场强度会发生改变 B．电场线越密集的地方，电场强度越大 C．由电场强度的定义式可知，E与q成反比、与F成正比 D．沿着电场线方向，电场强度越来越小 【答案】B 【详解】A．由于试探电荷体积小，带电荷量少，所以在电场中某点放一试探电荷后，该点的电场强度不会发生改变，故A错误； B．电场线的疏密反映电场强度的大小，电场线越密集的地方，电场强度越大，故B正确； C．该式为电场强度的定义式，采用比值定义法，所以E与q不成反比、与F不成正比，故C错误； D．沿着电场线方向，电势降低，但电场强度不一定减小，故D错误。 故选B。 二、多选题 16．已知元电荷e的值是，，那么一带电体的电荷量可能为（　　） A． B． C． D． 【答案】ABD 【详解】元电荷是指最小的电荷量，任何物体的带电量都是元电荷或是元电荷的整数倍。 A．，物体的带电量与元电荷之比为整数，故A正确； B．，物体的带电量与元电荷之比为整数，故B正确； C．，物体的带电量与元电荷之比为不是整数，故C错误； D．，物体的带电量与元电荷之比为整数，故D正确。 故选ABD。 17．将带正电荷Q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、；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和。下列判断正确的是（　　）    A．沿虚线1切割时，A带正电，B带负电， B．沿虚线1切割时，A带正电，B带负电， C．沿虚线2切割时，A带正电，B带负电， D．沿虚线2切割时，A带负电，B带正电， 【答案】AC 【详解】将带正电荷Q的导体球C靠近不带电的导体时，由于静电感应，导体内部的电子将向B端移动、聚集，使导体B端因电子的聚集而带上负电，同时因导体A端失去电子而带上正电，但由于导体起初不带电，则可知导体内部正负电荷相等，因此，在因静电感应电荷重新分布后，无论沿着虚线1切割还是沿着虚线2切割时，A、B两部分导体所带正负电荷量必然相等。 故选AC。 三、实验题 18．如图所示，O为带正电的导体球，用绝缘丝线将一个带电小球分别悬挂在A、B、C三个位置，调节丝线长度，使带电小球与导体球O的球心保持在同一水平线上，小球静止时的状态如图所示。可推断：小球带 （选填“正”或“负”）电荷；悬挂在 （选填“A”“B”或“C”）位置时小球受到的电场力最小。 【答案】 正 C 【详解】[1][2] 小球与O相互排斥，可知它们带同种电荷，O为带正电的导体球，小球也带正电；根据 可知，悬挂在C位置时小球受到的电场力最小。 四、解答题 19．在真空中A点有一正点电荷，把负检验电荷置于B点，它们相距r=2m，如图所示。已知静电力常数，求： （1）q受到的电场力大小； （2）q所在点的电场强度大小。    【答案】（1）9N；（2）4.5×105N/C 【详解】（1）根据库仑定律，q受到的电场力大小为 （2）根据电场强度的定义，q所在点的电场强度大小为 20．如图所示，一电荷量的带正电小球A用轻质绝缘细线悬挂于O点，另一带电量的小球B固定在O点正下方绝缘柱上（A、B均可视为点电荷）。当小球A平衡时，恰好与B处在同一水平线上，且相距，已知静电力常量，求： （1）小球B带何种电荷； （2）小球B给小球A的库仑力方向； （3）A、B两球之间库仑力的大小。 【答案】（1）正电；（2）水平向右；（3） 【详解】（1）对小球A进行受力分析，由受力平衡可知，A、B之间为库仑斥力，则A、B带同种电荷，由于小球A带正电，则小球B带正电。 （2）对小球A进行受力分析，由受力平衡可知，小球B给小球A的库仑力方向水平向右。 （3）根据库仑定律可得A、B两球之间库仑力的大小为 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$