第九章 4 静电的防止与利用-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理必修第三册练习手册（人教版）

第九章静电场及其应用 4.静电的防止与利用 基础练)匀 知识点I静电感应平衡 A.A、B两点场强相等，且都为O 1.(多选)用金属箔做成一个不带电的圆 B.A、B两点场强不相等 环，放在干燥的绝缘桌面上。某同学用 C.感应电荷产生的附加电场E4<E。 绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套 D.当开关S闭合时，电子从大地沿导线 自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为 向导体移动 0.5c时，圆环被吸引到笔套上，如图3.如图所示，在孤立点电荷+Q形成的电场 所示。对上述现象的判断与分析，下列 中，金属圆盘A处于静电平衡状态。若金 说法正确的是（) 属圆盘平面与点电荷在同一平面内，试在 圆盘内作出由盘上感应电荷形成的附加电 场的三条电场线。（用实线表示，要求严 格作图) 第1题图 A.摩擦使笔套带电 第3题图 B.笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应 出异号电荷 知识点2尖端放电 C.圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所 4.(多选)下列措施中，属于防止静电危害 受静电力的合力大于圆环的重力 的是() D.笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立 A.油罐车后有一条拖在地上的铁链条 刻被全部中和 B.小汽车上有一根露在车面上的小天线 2.(多选)如图所示，把一个架在绝缘支架 C.在印染厂中保持适当的湿度 上的枕形导体放在正电荷形成的电场中。： D.在地毯上夹杂0.05~0.07mm的不锈钢 导体处于静电平衡时，下列说法正确的 丝导电纤维 是() B 知识点3静电屏蔽 5.将悬挂在细线上的带正电的小球A放在 % 第2题图 不带电的金属空心球C内（不和球壁接 练 11 N 高中物理必修第三册（人教版） 触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的 尘埃在电场中通过某种机制带电，在电 小球B向C靠近，如图所示，下列说法 场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达 正确的有() 到除尘目的，下列表述正确的是() 放电极集尘极 带电尘埃 直流高压电源 第5题图 第6题图 A.A往左偏离竖直方向，B往右偏离竖直 方向 A.到达集尘极的尘埃带正电荷 B.A的位置不变，B往右偏离竖直方向 B.电场方向由集尘极指向放电极 C.A往左偏离竖直方向，B的位置不变 C.带电尘埃所受电场力的方向与电场方 D.A和B的位置都不变 向相同 D.同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场 知识点4静电吸附 力越大 6.(多选)静电除尘器除尘机理如图所示。 提升 练 7.如图所示，在球壳内部球心放置带电荷8.静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除 量+Q的点电荷，球壳内有A点，壳壁中 尘器。某除尘器模型的收尘板是很长的条 有B点，壳外有C点，则下列说法正确 形金属板，图中直线ab为该收尘板的横 的是()》 截面。工作时收尘板带正电，其左侧的电 场线分布如图所示；粉尘带负电，在电场 力作用下向收尘板运动，最后落在收尘板 上。若用粗黑曲线表示原来静止于P点的 带电粉尘颗粒的运动轨迹，则下列4幅图 第7题图 中可能正确的是（忽略重力和空气阻力） () A.A、B两点场强均为0 B.EA>ER>Ec C.如果A、C和球心在一条直线上，则 A、C两点的场强方向相同 第8题图 D.B点场强方向指向球心 12)练 第九章静电场及其应用 预过离子 脏空气 滤网发生器 集尘盘 洁净空气 第10题图 A.离子发生器的作用是在空气经过时使 其中的粉尘带上负电 B.集尘盘负极吸附大量粉尘的原因是粉 尘带上了正电 C.若预过滤网破裂，不影响除尘器的除 9.如图所示，两个相同的空心金属球M和 尘效果 N,M带-Q电荷，N不带电(M、N相距 D.该除尘器能有效去除空气中的有毒气体 很远，互不影响)，旁边各放一个不带电： 11.利用静电除尘器可以消除 的金属球P和R,当将带正电Q的小球分 空气中的粉尘。静电除尘 别放入M和N的空腔中时() 器由金属管A和悬在管中 的金属丝B组成，A和B 分别接到高压电源正极和 负极，其装置示意图如图 所示。A、B之间有很强的 第11题图 第9题图 电场，距B越近，场强 (填 A.P、R上均出现感应电荷 “越大”或“越小”)。B附近的气体分子 B.P、R上均没有感应电荷 被电离成为电子和正离子，粉尘吸附电 C.P上有，而R上没有感应电荷 子后被吸附到 (填“A”或 D.P上没有，而R上有感应电荷 “B”)上，最后在重力作用下落入下面 10.如图所示为某静电除尘器的工作原理 的漏斗中。 图，根据此图请判断以下说法正确的是 练 13N 高中物理必修第三册（人教版） >"专题训练电场力的应用 1.C【解析】带电小球在电场中 受到重力和电场力，从0点自由释 重力 放，其运动轨迹为直线，小球所受 mg 电场力F 的合力方向沿此直线方向，运用三 角形定则分析什么情况下场强大小 合力 最小，再求出最小值。 第1题答图 2.A【解析】设斜面的倾角为0。滑块没有进入电 场时，根据平衡条件得mgsin0-fN=mgcos0,又fuN得 到mgsin0=umgcos0,即有sin0cos0。当滑块进人电 场时，设滑块受到的电场力大小为F。根据正交分解得 到滑块受到的沿斜面向下的力为(mg+F)sinO,沿斜面向 上的力为u(mg+F)cos0,而sin 0-ucos0,故(mg+F):sinA u(mg+F)cos6,即受力仍平衡，所以滑块仍做匀速运动。 故选A。 3.BC【解析】对A球受力分析如图所示，A球受 到重力mg、支持力F和库仑力F,在B球向C移动 的过程中，库仑力的方向在改变，即答图中：角变小， 由矢量三角形可知库仑力在变小，根据库仑定律F,号 可知L变大，即A、B之间的距离变大，C正确，D错 误；对B球受力分析如图所示，B球受到重力mg、支 持力F、库仑力F和推力F,根据平衡条件可知F= F,cosB,在B球向C移动的过程中，B在变大，则cosB 变小，库仑力也在减小，故推力F变小，即F>F,A 错误，B正确。 -P F mg 第3题答图 4.mgtan0【解析】小球受重力mg、棒拉力F,还 Q 应受到水平向右的静电力F,故Q为正电荷，由平衡条件： Fsin6-F=0,Fcos0=mg,所以F=mgtan6。又由F=QE, 得E-ngtan0 Q 5V竖 【解析】对A小球和B小球分别进行 46 受力分折得，对A:E40--m, ① 对B:~40-EQ=ma, ② 0-2得V贸。 6()子mg2)子mg 【解析】珠子只能沿光滑绝缘圆环做圆周运动，运 动过程中除受圆环的弹力外，还受竖直向下的重力和 水平向右的静电力，一定从A点开始沿逆时针方向做 圆周运动，重力做负功，静电力做正功。当两个力做 的总功最多时，动能最大，同时在这点所受圆环的支持 力也最大。 珠子在运动过程中，受重力和静电力的大小、方向 都不发生变化，则重力和静电力的合力大小、方向也不 变，这样就可以用合力来代替重力和静电力，当珠子沿 合力方向位移最大时，合力做功最多，动能最大。 (0)由gE子g,设qE、mg的合方F,与竖直方向 的夹角为0，则有am0=子，解得=37°，设珠子 到达B点时动能最大，则珠子由 A点静止释放后从A到B过程中 0 做加速运动，如图所示，B点动 B 能最大，由动能定理得qErsin0- mg mg(1-cos0)=Ek,解得B点动能 第6题答图 即最大动能E=4mg。 (2)设珠子在B点受圆环弹力R,有R-F。=-心 即R-Pa+r-Vmg+(qET+分g各ag+分g 5 子吸。由牛顿第三定徐得，珠子对圆环的最大压力为 子g m4.静电的防止与利用 1.ABC【解析】笔套与头发摩擦，笔套带电，故A 正确；带电的笔套靠近金属箔做成的圆环，由于静电感 应，在圆环的上、下部感应出异种电荷，故B正确；圆 环被吸引到笔套上的过程中，圆环有向上的加速度，静 电力大于圆环的重力，故C正确；笔套碰到圆环后，笔 套上的电荷有一部分转移到圆环，不会立刻被全部中 和，故D错误。 2.AD【解析】处于静电平衡状态的导体内部合场 强为0，所以A正确；当开关闭合，导体和大地是一个 整体，导体处于这个整体的尖端，把负电荷从地球上吸 引过来，所以D正确。 3.见解析图【解析】画出感应电荷形成的附加电场 在圆盘内的三条电场线（实线），如图所示。圆盘A处 于静电平衡状态，因此内部每点的合场强都为0，即圆 盘A内的每一点，感应电荷产生的电场强度都与点电荷 O在那点产生的电场强度大小相等、方向相反，即感应 电荷产生的电场线与点电荷Q产生的电场线重合，且方 向相反。（注意图中的虚线是为了确定A内的实线而画 出的，它并不表示A外部的电场线) 第3题答图 4.ACD【解析】油罐车在运输过程中，油和罐之间 不断摩擦，从而产生大量的静电，通过后面装一条拖地 的铁链，及时导走，这是防止静电危害，故A正确；小 汽车上有一根露在车面上的小天线是为了更好地接收无 线电信号，不符合题意，故B错误；印刷车间中，纸张 间摩擦产生大量静电，所以印刷车间中保持适当的湿 度，及时把静电导走，避免静电造成的危害，故C正 确；不锈钢丝的作用是把鞋底与地毯摩擦产生的电荷传 到大地上，以免发生静电危害，故D正确。 5.B【解析】带正电的小球A放在不带电的空心球 C内，通过静电感应，空心球外壳带正电，内壁带负 电。因此，金属空心球C和带电小球B带异种电荷，所 以B受C球的吸引往右编离竖直方向。而由于空心球C 能屏蔽小球B所产生的外部电场，使小球A不受外电 场的作用，所以A的位置不变。 6.BD【解析】集尘极接直流高压电源正极，带正 电荷，放电极接电源负极，带负电荷，故电场方向由集 尘极指向放电极，B正确：尘埃在电场力作用下向集尘 极运动，受力方向与电场方向相反，故尘埃带负电荷， A、C错误；由F=qE可知，当电场强度E不变时，F与 q成正比，故D正确。 7.C【解析】+Q放在球壳内， 由于静电感应，内壁感应出负电 荷，外壁感应出等量的正电荷。 如图所示是+Q与感应电荷产生的 电场线形状，球壳壁内部场强为 0,其他地方的场强与仅存在点电 第7题答图 参考答案与解析。 荷+Q时产生的场强相同，故E>E>E;如果A、C和球 心在一条直线上，则A、C两点场强方向相同。 8.A【解析】粉尘受力方向应该是电场线的切线方 向，从静止开始运动时，只能是A图的情况，不可能出 现B、C、D图的情况。 9.D【解析】当将带正电Q的小球放入M的空腔中 时，对M产生静电感应使M的内表面带负电，而外表 面带正电，其电荷量为Q,它与原来金属球M外表面所 带的-Q正好中和，使外表面不带电，实际上是M所 带-Q被吸引至内表面，所以金属球M外部不存在电场， 不能对P产生静电感应，P上没有感应电荷。当将带正 电Q的小球放人原来不带电的N的空腔中时，对N产 生静电感应，使N内表面带负电荷，N外表面带正电 荷，N外部有电场，对R产生静电感应，使左端带负 电，右端带正电。故D正确。 10.B【解析】通过集尘盘能收集粉尘可知，粉尘带 正电，A错误，B正确；过滤网的作用是滤去质量较大 的颗粒，细小颗粒更易被收集，C错误：该装置无法去 除空气中的有毒气体，D错误。 11.越大A【解析】电极截面 如图所示，由电场线可判断越靠近 B场强越大；粉尘吸附电子后带负 电，因此向正极A运动。 第11题答图 >"情境题专项 1.A【解析】若在印染车间保持空气干燥会导致静 电积累而造成危害，应保持潮湿，故A错误，符合题 意；高大建筑物顶上安放避雷针是为了防止静电危害， 故B正确，不符合题意：油罐车拖一条与地面接触的铁 链是为了将摩擦产生的静电及时导走，防止静电危害， 故C正确，不符合题意：电脑、电视机工作时，荧光 屏表面因为带静电而容易吸附灰尘，故D正确，不符合 题意。 2.C【解析】因为PVC管失去电子而带正电，靠近 (但不接触)验电器时，发现验电器箔片张开，是因为 此时感应带电，让箔片带上正电荷，但验电器整体仍是 电中性的，故A错误；如果松开左手，再撤去PVC管， 验电器的箔片又会张开，验电器整体带负电，故B、D 错误，C正确。 3.C【解析】工作时，涂料微粒会向带正电的被喷 涂工件高速运动，是由于喷枪喷嘴与被涂工件之间形成 了强电场，受电场力。由正电荷对涂料微粒的吸引作用 可得出涂料微粒带负电荷。 47