第九章 静电场及其应用 情境题专项&感知高考-【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）

N 高中物理必修第三册（人教版） 情境是 1.有关静电的利用和防范，下列说法不正确 的是() A.在印染车间要保持空气干燥以防止产 品受潮 B.高大建筑物顶上安放避雷针是为了防 止静电 C.油罐车拖一条与地面接触的铁链是为 了防止静电 D.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 2.如图所示，某同学利用验电器做静电感应 实验。他先将包装用的气泡膜和PVC管 摩擦，使PVC管因为失去电子而带电。 右手拿带电的PVC管靠近（但不接触）》 验电器，发现验电器的金属箔片张开，然 后用左手指接触验电器上端的金属圆板， 发现箔片闭合。以下对此实验的说法正确 的是( 第2题图 A.发现验电器箔片张开，是因为此时箔 片带负电，但验电器整体仍是电中性的 B.如果松开左手，再撤去PVC管，验电 器的箔片又会张开，验电器整体仍是 电中性的 C.如果松开左手，再撤去PVC管，验电 (14)练 题专项 器的箔片又会张开，验电器整体带负电 D.如果松开左手，再撤去PVC管，验电 器的箔片依然闭合 3.静电喷漆是利用静电吸附现象制造的，其 喷涂原理如图所示，则以下说法正确的是 工件 涂料微粒 第3题图 A.涂料微粒向工件运动时不受电场力 B.涂料微粒一定带正电 C.涂料微粒一定带负电 D.涂料微粒可能带正电，也可能带负电 4.如图所示是模拟避雷针作用的实验装置。 金属板M接高压电源的正极，金属板N 接负极。金属板N上有两个等高的金属 柱A、B,A为尖头，B为圆头，逐渐升 高电源电压，当电压达到一定数值时，可 以看到放电现象。A、B两个金属柱，哪 个容易放电？（实验时注意身体要远离带 电体，以防触电)》 M 第4题图 第九章静电场及其应用。 感知高考 1.(2023·海南卷)如图所示，一光滑绝缘 C.Q=-q,Q2=V2q,Q3=-9 轨道水平放置，直径上有A、B两点， AO=2cm,OB=4cm,在A、B两点固定 D.0=9,04yg,0=4y 两个带电量分别为Q1、Q2的正电荷，现：3.(2024·江苏卷)在静电场中有a、b两点， 有一个带正电小球静置于轨道内侧P点 试探电荷在两点的静电力F与电荷量q (小球可视为点电荷)，已知AP:BP=n: 满足如图所示的关系，则a、b两点的场 1,则Q:Q2是() 强大小关系是() 第3题图 第1题图 A.E=E。 B.E=2E A.2n2:1 B.4n2:1 C.E<E。 D.E>E C.2n3:1 D.4n3:1 4.(2022·山东卷)半径为R的绝缘细圆环 2.(2023·湖南卷)如图，真空中有三个点电 固定在图示位置，圆心位于O点，环上 荷固定在同一直线上，电荷量分别为Q、 均匀分布着电量为Q的正电荷。点A、 Q2和Q3,P点和三个点电荷的连线与点 B、C将圆环三等分，取走A、B处两段 电荷所在直线的夹角分别为90°、60°和 弧长均为△L的小圆弧上的电荷。将一点 30°。若P点处的电场强度为零，q>0,则 电荷g置于OC延长线上距O点为2R的 三个点电荷的电荷量可能为() D点，O点的电场强度刚好为0。圆环上 剩余电荷分布不变，9为（) h60° 30 Q- 第2题图 第4题图 A.Qi=g,Q2=V2 q,Q3=q B0=.04yg,0s=4 A.正电荷，g= TR B.正电荷，g=V30△L TR 练 15 N 高中物理必修第三册（人教版） C.负电荷，g=22AL πR D.负电荷，g=2V3Q△L TR 5.(2024·新课标卷)如图，两根不可伸长的 等长绝缘细绳的上端均系在天花板的O 点上，下端分别系有均带正电荷的小球 P、Q。小球处在某一方向水平向右的匀 强电场中，平衡时两细绳与竖直方向的 夹角大小相等。则( 第5题图 A.两绳中的张力大小一定相等 B.P的质量一定大于Q的质量 C.P的电荷量一定小于Q的电荷量 D.P的电荷量一定大于Q的电荷量 6.(多选)(2021·全国乙卷)四个带电粒子 的电荷量和质量分别(+9，m)、(+q, 2m)、(+3q,3m)、(-q,m),它们先后 以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向 射入一匀强电场中，电场方向与y轴平 行，不计重力，下列描绘这四个粒子运 动轨迹的图像中，可能正确的是( (16)练 D 7.(2021·浙江卷)如图，在(a,0)位置放 置电荷量为g的正点电荷，在(0，a)位 置放置电荷量为q的负点电荷，在距P(a, a)为V2a的某点处放置正点电荷Q, 使得P点的电场强度为0。则Q的位置 及电荷量分别为() ---P(a,a) a 2a 第7题图 A.(0,2a),V2q B.(0,2a),2V29 C.(2a,0),V2q D.(2a,0),2V2g 8.(2024河北卷)如图，真空中有两个电荷 量均为q(9>0)的点电荷，分别固定在 正三角形ABC的顶点B、C。M为三角形 ABC的中心，沿AM的中垂线对称放置 一根与三角形共面的均匀带电细杆，电 荷量为号。已知正三角形ABC的边长为 a,M点的电场强度为0，静电力常量为 k。顶点A处的电场强度大小为() (3)小球过0 B④ 第8题图 A.2V3 hg a B.hg(6+V3) C.(V3+) D.(33) 9.(2022·辽宁卷)如图所示，光滑水平面 AB和竖直面内的光滑4圆弧导轨在点B 平滑连接，导轨半径为R。质量为m的 带正电小球将轻质弹簧压缩至点A后由 静止释放，脱离弹簧后经过点B时的速度 大小为VgR,之后沿轨道BO运动。以 0为坐标原点建立直角坐标系xOy,在 x≥-R区域有方向与x轴夹角为0=45°的 匀强电场，进入电场后小球受到的电场力 大小为V2mg。小球在运动过程中电荷 量保持不变，重力加速度为g。求： (1)弹簧压缩至A点时的弹性势能 (2)小球经过O点时的速度大小。 第九章 静电场及其应用 点后运动的轨迹方程。 R R 第9题图 练 172.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 高中物理必修第三册（人教版） 4.A金属柱容易放电 【解析】如题图所示，A为尖头、B为圆头。当金属 板M、N接在高压电源上，因末端越尖越容易放电，故 A金属柱容易放电。 >n感知高考 1.C【解析】对小球受力分析 如图所示，由正弦定理有，F sin ZCPH= sin2Hp，其中∠CPH=∠OPB, ∠CHP-∠HPD=∠APO,其中△APO 中 AP AO sin(-ZPOB)=sinZAPO 第1题答图 sn2o丽m22m其中R-器，f=-器 理有 BP BO BP 联立有Q1:Q=2n3:1,故选C。 2.D【解析】由题可知，若P点处的电场强度为零， 则根据电场强度的矢量叠加法则可知，Q1和Q3电性必 相同且与O2电性相反，选项A、B的电荷均为正和均为 负，则A、B错误；C选项中设P、Q间的距离为r,则 根据矢量三角形与数学知识可知，Q、Q在P点产生的 合场强大小为cos120°= +0- 2B7 -,解得E= 4r4 V2T9,而Q,产生的场强大小为E=3V3k9,则p 4r2 4r2 点的场强不可能为零，C错误；D选项中设P、Q间的 距离为r,则根据矢量三角形与数学知识可知，Q、Q在 P放产生的合场强大小为010.学学世 242 4r4 解得E=V34,而Q,产生的场强大小为E=Y了 2 则P点的场强可能为O,D正确。故选D。 3.D【解析】根据E=E可知F-g图像斜率表示电 场强度，由图可知E>E,根据题意无法得出E和E,的 数量关系。故选D。 4.C【解析】取走A、B处两段弧长均为△L的小圆 弧上的电荷，根据对称性可知，圆环在O点产生的电场 强度为与A在同一直径上的A,和与B在同一直径上的 B,产生的电场强度的矢量和，如图所示，因为两段弧长 Q△L 非常小，故可看成点电荷，则有E,=k2πB=k△L R2 2TR30 48 由图可知，两场强的夹角为120°，则两者的合场强为E= B学90，根据0点的合扬强为0，则放在D点的点电 荷带负电，大小为E=E=6兴，根据E=品，联 立解得9=2兴，放连C 第4题答图 5.B【解析】由题意可知，设Q和P两球之间的库 仑力为F,绳子的拉力分别为T、T2,质量分别为m、 m2;与竖直方向夹角为0，对于小球Q有gE+T sin 0=F, Tcos0mg。 对于小球P有qE+F=Tsin6,Tcos&=mgo 联立有qE=F-Tsin0>0,qE=Tsin0-F0。 所以可得T>T。 又因为I=m T2 m2 可知m2>m,即P的质量一定大于Q的质量；两小 球的电荷量则无法判断。故选B。 6.AC【解析】带电粒子在匀强电场中做类平抛运 动，加速度为E,由类平抛运动规律可知，带电粒 m 子的在电场中运动时间为仁L,离开电场时，带电粒子 to 的偏转角的正切为an=丛=4=gE。因为四个带电 Vx vo mvi 粒子的初速度相同，电场强度相同，极板长度相同，所 以偏转角只与比荷有关，前面三个带电粒子带正电，一 个带电粒子带负电，所以一个粒子与另外三个粒子的偏 转方向不同；(+9，m)粒子与(+3g,3m)粒子的比 荷相同，所以偏转角相同，轨迹相同，且与(-q,m) 粒子的比荷也相同，所以(+q,m)、(+3g,3m)、(-9, m)三个粒子偏转角相同，但(-g,m)粒子与前两个 粒子的偏转方向相反；(+9,2m)粒子的比荷比(+q, m)、(+3g,3m)粒子的比荷小，所以(+g,2m)粒子 比(+q,m)、(+3g,3m)粒子的偏转角小，但都带正 电，偏转方向相同。 7.B【解析】根据点电荷场强公式E=k号，两点电 荷在P点的场强大小为E。g,方向如图所示，两点电 荷在P点的合场强为E,=VTE-V工经，方向与+？点 电荷与-g点电荷的连线平行，如图所示，Q点电荷在P 点的场程大小为E时名。景。三点电行的合场 强为0，则E2方向如图所示，大小有E=E2,解得Q= 2V2q,由几何关系可知Q的坐标为(0,2a),故B正确。 YA 0 2a 第7题答图 8.D【解析】B、C点的电荷在M的场强的合场强 为E=2,9一c0s60°=3张g,因M点的合场强为零， a 3 因此带电细杆在M点的场强E=E,由对称性可知带电 细杆在A点的场强为E=E=E,方向竖直向上，因此A 第十章 静日 >"1.电势能和电势 1.增加-2.5×10【解析】将电荷从电场中的A点 移到B点，静电力做负功，其电势能增加；A点的电势 能为E=qU4,B点的电势能为Ep=qUB,静电力做功等 于电势能变化量的相反数，即W=E4-E=-2.5×108J。 2.AD【解析】由点电荷产生的电场的特点可知，M 点的电势高，N点的电势低，所以正电荷从M点到N点， 静电力做正功，电势能减少，故A正确，B错误；负电 荷由M点到N点，克服静电力做功，电势能增加，故C 错误；静电力做功与路径无关，负点电荷又回到M点， 则整个过程中静电力不做功，电势能不变，故D正确。 3.D【解析】电荷的电势能与电场强度无直接关系， A、B错误；如果电荷的初速度为0，电荷只在静电力的 作用下做加速运动，电荷的电势能转化为动能，电势能 减少，但如果电荷的初速度不为0，电荷可能在静电力的 作用下先做减速运动，这样静电力对电荷做负功，电荷 的动能转化为电势能，电势能增加，所以C错误，D正确。 4.BC【解析】电场线的疏密程度表示电场的强弱， 参考答案与解析。 点合扬强为E=E,+2终0s30-兰(V了+3)，故选D。 9.(1)E,=mgR (2)v=V3gR (3)y2=6Rx 【解析】(1)设弹簧在A点的弹性势能为E。,由能 量守恒定律可知：，子m=子mgR。 (2)设小球经过O点时的速度为v,由动能定理知： jmv-jmri-VZmgVZR-mgR-mgR. 解得v=V3gR。 (3)经过0点后，小球只受重力和电场力两个恒力 的作用，将小球的运动分解为水平和竖直两个方向上的 直线运动，其中水平方向的初速度为0，竖直方向的初 速度为=V3gR,于是有： 水平方向(x方向)：F=Fcos45°=mg=ma,解得a,= g,表明小球在水平方向做匀加速直线运动；由匀变速 直线运动规律可得=子a,竖直方向：F=n45 mgO,表明小球在竖直方向做匀速直线运动；由匀速直 线运动规律知：y=t,联立两个方向位移表达式消去时 间t后得到小球的轨迹方程为y2=6R。 电场中的能量 故E4<EB,故A错误；沿电场线的方向电势降低，所以 P>g,B正确；正电荷从A到B电势能减小，电场力 做正功，C正确；对负电荷，PA>Pg,所以它在B点的电 势能大，D错误。 5.AD【解析】电荷初速度为0，在运动过程中可能 一直加速运动，此时有E>E>Ec,可能先加速后减速， 但是并未减速到O,此时有E>E>EB,也可能先加速然后 减速为O,此时有EA=E>EB,故A、D正确，B、C错误。 6.A【解析】若该离子在M点速度为0，则点M、 N应在一条电场线上，因为沿电场线方向电势降低，带 正电荷的离子在M点的电势能大于在V点的电势能。 7.D【解析】由点电荷场强公式E=k确定各点的 场强大小，由点电荷的等势线是以点电荷为球心的球面 和沿电场线方向电势逐渐降低确定各点的电势的高低。 由点电荷的场强公式E=k号可知，a、b两点到场源电荷 的距离相等，所以a、b两点的电场强度大小相等，故 A错误；由于c点到场源电荷的距离比b点的大，所以 b点的场强大小比c点的大，故B错误；由于点电荷的 49