课时分层检测(5)静电的防止与利用-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理必修第三册同步辅导与测试(人教版)

班级 姓名 课时分层检测（五） …0 基础达标练0。 1.如图所示，空心金属球壳上 所带电荷量为十Q,关于O、 M两点电场强度EO、EM的 M.O 说法中正确的是( A.E0≠0EM=0 B.Eo=0EM≠0 C.Eo=0 EM=0 D.Eo≠0EM≠0 2.在绕地球做匀速圆周运动的航天器中，物体 处于完全失重状态，可以形成一种“重力屏 蔽状态”，在航天器中建立电学实验室，可以 有效消除常态下重力的影响.空腔导体内部 可以实现静电屏蔽，在空腔导体内部建立物 理实验室，可以有效消除外电场的干扰.下 列说法正确的是 () A.电场是一种人为假设的物质，实际是不存 在的 B.航天器中的“重力屏蔽状态”指的是航天 器中不存在重力 C.外电场在空腔导体的内部产生的场强为 0,所以外电场被屏蔽 D.在外电场作用下处于静电平衡的空腔导 体，其内部的总电场强度为0 3.如图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，可看到放电现象.先产生放 电现象的是 ( M A B 避雷针模拟实验 A.A金属柱 B.B金属柱 C.A、B金属柱同时 D.可能是A金属柱，也可能是B金属柱 1 得分 静电的防止与利用 4.如图所示，一个方形的金属盒原来不带电，现 将一个带电荷量为十Q的点电荷放在盒左边 附近，达到静电平衡后，盒上的感应电荷在盒 内部产生的电场分布情况正确的是 5.把一个带负电的球放在一块接地的金属板 附近，对于球和金属板之间形成电场的电场 线，在图中描绘正确的是 渊渊䵴激 B 6.如图所示，接地金属球A R 的半径为R,球外点电荷 的电荷量为Q,到球心的 距离为.金属球上的感 应电荷在球心处产生的感应电场的大小为 多少？ 3 班级 姓名 …0 能力提升练 0… 7.请用学过的电学知识判断下列说法正确： 的是 ( A.电工穿绝缘衣比穿金属衣安全 B.用几万伏的高压电电击在金属笼里的鸟， 鸟会被电死 C.制作汽油桶的材料用金属比用塑料好 D.打雷时待在汽车里比待在木屋里要危险 8.如图所示，A为空心金 属球，B为金属球，A、B 原来不带电，将另一带 正电荷的小球C从A球开口处放入A球中 央，不接触A球，然后用手接触一下A球，再 用手接触一下B球，再移走C球，则( A.A球带负电荷，B球带正电荷 B.A球带负电荷，B球不带电 C.A、B两球都带负电荷 D.A、B两球都带正电荷 9.如图所示，较厚的空腔球形导 体壳中心处有一个正点电荷， 则图中a、b、c、d各点的电场 强度大小关系为 A.E>E>E>E B.E>E=E>E C.E>E>E>E D.Ea<Eb<E。=Ea 10.以煤作燃料的电站，每天排出 的烟气带走大量的煤粉，不仅 浪费燃料，而且严重污染环 境，利用静电除尘可以除去烟 气中的煤粉.如图所示是静电 除尘器的原理示意图，除尘器 的 由金属管A和悬在管中的金 属丝B组成，在A、B上各引电极a、b接直 流高压电源.假定煤粉只会吸附电子，而且： 距金属丝B越近场强越大， (1)试判断所接高压电源的极性 (2)试定性说明静电除尘器的工作原理， 144 得分 (3)设金属管A的内径r=3m,长L=50m, 该除尘器吸附煤粉的能力D=3.5×104 kg/(s·m2),则其工作一天能回收煤粉多 少吨？（最后结果取三位有效数字） …0情景创新练0… 1.复印机的核心部件是有机光导体鼓，它是 在一个金属圆柱表面涂盖一层有机光导体 OPC(没有光照时OP℃是绝缘体，受到光照 时变成导体)而制成的.复印机的基本工作 过程是：(1)在暗处的有机光导体鼓和一个 金属丝电极之间加上高电压，金属丝附近 空气发生电离，使转动鼓体均匀带上正电 荷；(2)文件反射的强光通过光学系统在鼓 上成像，鼓上形成“静电潜像”；(3)鼓体转 动经过墨粉盒，潜像将带相反电荷的墨粉 吸引到鼓体带电部位；(4)鼓体继续转动经 过复印纸，带电复印纸又将墨粉吸引到复 印纸上.以下说法正确的是 墨粉 (1) (2) (3) (4) A.步骤(1)中发生了静电感应现象 B.步骤(2)中发生了局部导电现象 C.步骤(3)中发生了静电平衡现象 D.步骤(4)中发生了静电屏蔽现象5,A[根据“两同夹异，两大夹小”知，B、D错误：由于三个电荷均处 于平衡状态，所以对g1有：k=k99 112 (十12)，对92有： 9193 k91q2h49,对9有：k+)=,又2=2 112 22 122 联立解得q1|:q2:|9=9:4:36,由于q1、9g是同种电荷， 91,9距是异种电荷，即q1:92:9=(-9):4:(-36),故A正 确，C错误，] 6.B[取小球a、b整体作为研究对象，则整体受重力 2mg、细线2拉力FT和静电力F作用处于平衡状 态，此三力满足如图所示的三角形关系，由图知F 的最小值为2 mgsin30°=mg,由F=qE知A、C,D 错，B对.门 2mg 7,B[点电荷的电场强度的特点是高场源电荷距离越小，场强越大 粒子受到的静电力越大，带电粒子的加速度越大，所以a>a>a: 根据轨迹弯曲方向判断出，粒子在运动的过程中，一直受静电斥 力作用，离电荷越近的位置，粒子的速度越小，所以。>>6·综 上所述，B正确，A、C、D错误.1 8.BD[如图所示，B受重力、丝线的拉力及A、B间的 库仑力，将拉力及库仑力合成，其合力应与重力大小 相等、方向相反，由几何关系可知m坚=。 L ,而库仑 L F kQAQB d 力FQQ,即g= d d L 于=2md d =QQL.要使d变为号，可以使B球质量增大到原来的8倍而保 证上式成立，故A错误，B正确：将小球A、B的电荷量都减小到原来 的一半，同时将小球B的质量增加到原来的2倍，也可保证等式成 立，故C错误，D正确.] 9.C「根据库仑定律，两球之间的库仑力大小 F ↑FN g时· 为F-经选项A正确：当子-√ A 明有号宁，对小球A安力分新，如 B 图甲所示， 根据夫量的合成法则可知F、和FT的合力 为？mg,由三角形知识可知，斜面对小球A mg 的支持力为Fy=m,细线上的拉力下 4 学，选项B正确，C错误：当小球B移到斜面底面左瑞C点时，对 小球A受力分折，如图乙所示，当子-2√受时，F== mg,mg、F、FT三个力的合力为零，致使Fy=0,小球恰要离开斜 面，选项D正确.门 10.解析(1)A球受到B球的库仑斥力和C球的库仑力作用后，产 生水平向右的加速度，所以C球对A球的库仑力为引力，C球带 负电.对A球，有kg=k号.sin30°，所以Q=2g r (2)对A球，根据牛颅第二定律，有k9吗.cos30°=ma,将A,B、 C作为整体，则F=3ma=3Bk x2 答案(1)负电2g(2)35如 r2 11.解析(1)对B球受力分析如图甲所示.B 球受力平衡，则拉力与库仑力的合力大小 f6060e>F 等于重力，方向与重力方向相反，由几何知 识可知F=mg=Frm 根据库仑定律得 F=k先=mg mg 甲 代入数据解得g=号×101C 2 (2)对A球受力分析如图乙所示， A球受力平衡，所以 Fv=Fsin60°=mgsin60°=y FTA 2 10-3N F 由牛顿第三定律可知，墙受到小球的 A F 压力大小为×103N,方向水平 2 向左， (3)A球受力平衡，则有 FTA=mg+Fcos 60=1.5X10-3 N 由(1)分析知Frm=mg=1×10-3N. 答案(1)3×107C （2)5×10N,方向水平向左 2 (3)1.5×10-N1X10-3N 12.解析(1)由题图可知，前2s物块做匀加速直线运动，由牛领第 二定律有qE1一mg=ma, 25后物块做匀速直线运动，由力的平衡条件有 gE2=umg, 联立解得g(E1一E2)=ma, 由题图可得E1=3×103N/C,E2=2×101N/C,a=1m/s2, 代入数据可得m=1kg. (24=gE=1X10CX2X101NyC=0.2. mg 1 kgX10 N/kg 答案(1)1kg(2)0.2 课时分层检测（五） 1.C[静电平衡状态中的导体内部电场强度处处为零.故C正确.] 2,D[电场是看不见、摸不着，但是实际存在的，A错误；航天器中 的“重力屏蔽状态”指的是航天器中物体间没有相互作用力，但仍 存在重力，B锆误：外电场在空腔导体的内部产生的场强，与感应 电荷在内部的电场强度相互座加，达到静电平衡时，其内部的总 电场强度为0，C错误，D正确.] 3.A[根据导体表面电荷分布与尖锐程度有关可知，A金属柱尖端 电荷密集，容易发生尖端放电现象，故选项A正确，] 4.C[由于金属盒内部处于静电平衡状态，所以内部每点的合电场 强度都为0，即金属盒内的感应电荷产生的电场的电场强度都与 点电荷十Q在该点产生的电场的电场强度大小相等、方向相反， 即感应电荷的电场线与，点电荷十Q的电场线重合，但方向相反， 故选项C正确. 5.B[静电平衡状态下，金腐板附近电场线与金属板表面垂直，选项 A、D错误：金腐板接地，金属板只带有正电荷，且分布在金属板的左 表面，所以金属板右表面没有电场存在，选项B正确，C错误.门 6,解析球外点电荷在球心处产生的场强大小E=:9,球心处合 场强为零，故感应电场的场强E=E=k马 答案k? 7,C「电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手 套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作用，使人安全作业，A错误：金 属笼起到静电屏蔽的作用，所以不会对小鸟造成危害，B错误：因 为塑料桶和汽油容易摩擦起电，产生的静电不易泄漏，形成静电 积累，造成爆炸和火灾事故，而金属桶能将静电导出，避免事故发 生，C正确：一辆金腐车身的汽车也是最好的“避雷所”，一旦汽车 被雷击中，它的金属构架会将闪电电流导入地下，D错误.] 8.B[首先带正电荷的小球C从A球开口处放入A球中央，根据 静电感应现象可知，A球内表面带负电荷，外表面带正电荷，用手 接触A球相当于把A球接地，由大地传导过来的电子与A球外 表面正电荷中和，使A球外表面不带电，A球外表面电势为零，此 时A球对内起静电屏蔽作用，A球内的电场不影响外部，用手接 触B时，无电荷移动，B球不带电，当带正电荷的C球从A球内移 走后，A球内表面所带的负电荷移至外表面，所以此时A球带负 电荷，由上述可知，选项B正确，] 9.C[当静电平衡时，空腔球形导体壳内壁感应 出负电荷，外壁感应出正电荷，感应电荷形成的 电场与点电荷形成的电场叠加，亭致空腔球形 导体壳中电场强度为零.画出电场线的大致分 布如图所示，由于a处电场线较密，c处电场线 较疏，d处电场线最疏，b处场强为零，则E。>E>E>E, C正确.] 10.解析(1)a接正极，b接负极. (2)金腐管与金属丝之间形成电场，由于煤粉吸附电子带电，故 在静电力作用下向电极运动，并吸附在电极上. (3)设一天回收煤粉的质量为m,管内表面积S=2πrL, 则m D5·4-3.5×101×2X3.14×3X50×86400428.5L 1000 1000 答案(1)a接正极，b接负极(2)见解析 (3)28.5t 11,B[在暗处的有机光导体鼓和一个金属丝电极之间加上高电 压，金腐丝附近空气发生电离，这是将空气电离的现象，A错误： 文件反射的强光使鼓体上部分()P℃变成导体，将电荷导走，有字 的部分则仍是绝缘体，保留电荷，这是局部导电现象，B正确；鼓 体转动经过墨粉盒，潜像将带相反电荷的墨粉吸引到鼓体带电 部位，这是异种电荷相互吸引现象，C错误：鼓体继续转动经过复 印纸，带电复印纸又将墨粉吸引到复印纸上，这是异种电荷相互 吸引现象，D错误，] 课时分层检测（六） 1.C[静电力做功只与起始和终止位置有关，与路径无关，因此选 项C正确.] 2.B[静电力做功与路径无关，只和始、末位置有关，从B点到C点 静电力不做功，故静电力做功为W=gE×4d=4gEd,选项B 正确，门 3.A[由正电荷周围电场线的特点可知E1>E2,由沿电场线方向 电势逐渐降低可知9>，选项A正确.门 4.D[电场线的疏密反映电场强度的大小，B,点的电场线较A点密 集，则E4<EB,沿着电场线的方向电势逐渐降低，可知B点电势 高于A点，电子带负电，负电荷在电势高处的电势能较小，则 E4>EB,故选D.] 5.C[十g绕过)点垂直于杆的轴线转过180°，静电力水平向右， 静电力做正功，静电力做的功为W1=gE,一q绕过O点垂直于杆 的轴线转过180°，静电力水平向左，静电力做正功，静电力做的功 为W2=qE1,在此转动过程中静电力做的功为W=W1十Wg =2gE1.」 6.解析因无穷远处电势为零，故E4=2.0×10-8J PA E4=-2V 又Ep4-EpB=1.0X10-8J 故E=1.0X10J,9%-E型=-1V. 答案-2V-1V 7,AC[电子受到点电荷的静电力，当电子由M点向P点运动时， 二者距离减小，静电力做正功，故电势能减小，又由动能定理，知 动能增大，即速率增大：当电子由P点向N,点运动时，电势能增 大，动能减小，速率减小，故A、C正确，B、D错误.] 8.BCD[由分析可知，负电荷从A至B做减速运动，则负电荷所受 静电力的方向为B→A,电场E的方向应为A→B,所以PA>B, E4<EpB,选项B、C正确；由于只有一条电场线，不知道电场的具 体分布，所以无法判断A、B两，点电场强度的大小，选项A错误： 负电荷再回到A点时，其电势能不变，动能也不变，所以？与”。 大小相等，选项D正确.] 9.BD[由题意知，O点的场强E。=0,则知在两点电荷连线上O点 左侧的电场方向向右，)点右侧的电场方向向左，可以判定，、( 点电势高于)点，因O点与b点间的电场强度斜向上，所以O点 电势高于b点，则b点电势低于c点，A错误，B正确；由以上分析 知，a点的电势高于b点，试探电荷（带负电）在a点的电势能比在 b点的小，C错误：同理可知，c点电势高于d点，试探电荷（带负 电)在c点的电势能小于在d点的电势能，D正确.] 10.A[根据给出的E-x图像可知，在a处的点电荷为正电荷，在b 处的点电荷为负电荷，根据点电荷产生的电场强度E=及电 场的叠加可知，c、d两处场强相同，电场方向由c指向d,故c,点 电势高，故A正确，B、C、D错误.] 1.ABD[根据静电力微功可知一W=q(0一阳)，解得阳= 9 选项A正确：B、C两，点到A点的距高相等，这两点电势相等，Q 从C点移到B点的过程中，静电力做功为0，选项B正确：根据对 称和电势叠加可知，A、B两点固定电荷量均为十g的电荷后，C 点电势为90=2ga=2Y,带电荷量为-2g的点电荷Q2在C 点的电势能为Ec=(一2q)X2=一4W,选项D正确：Q2从无 穷远处移到C点的过程中，静电力做的功为0一E=4W,选项 C错误.] 21 12.解析(1)开始时A、B均处于静止状态，以A、B整体为研究对 象，根据共，点力平衡条件可得 mug十mAg=k99c 72 代入数据可得l=2m. (2)当撒去A后，B在库仑力和重力的作用下向上做加速运动， 当库仑力和重力相等时，速度最大，此时有 k uge 解得此时B、C间的距离1'=3m. (3)从B开始运动到速度景大的过程中，对B,运用动能定理可得 W年一mEg(L'-1)=2mm 代入教据可得库仑力做功W=3.36J,静电力做正功，电势能 减少，故系统电势能的变化量 △E,=-W=-3.36J,即减小了3.36J. 答案(1)2m(2)3m(3)-3.36J 课时分层检测（七） 1.B[根据电势差的定义，电场中两点间的电势差等于将单位正电 荷从一，点移到另一点时静电力所做的功，仅由电场及两点的位置 决定，与移动电荷的电荷量及做功的多少无关，故B正确，] 2,A。[依题意，一9的试探电荷从电场的无限远处被移到电场中的 A点时，静电力做的功为W,则电荷的电势能减少W,无限远处电 荷的电势能为零，则电荷在A点的电势能为E4=一W,A到无限 远的电势差为UA=一UA= W=W,故A正确.] q 3.B[UAD=9A-p=-40V-(-10)V=-30V,所以WAD= qUD=1.6×10-×(-30)J=-4.8×10-8J,故B正确.] 4,C[电场强度的方向与电子运动路径无关，A错误：U= W 5 eV =一5V,B错误：静电力做5eV的正功，电子的电势能减少 5eV,C正确，D错误.] 5.D[在c、d、e、f四点中，f点所处的等差等势面最密集，所以电 场线也密集，则f点的电场强度最大，故A错误；f点电势最低， 若将某电子由c移到f,其电势能将增大，故B错误：电场方向由c 等势面指向f等势面，则将某电子在d点由静止释放，它会向c,点 所在等势面运动，故C错误：因B供电线的电势高于A供电线的 电势，故在c、d,f四点中c点的电势最高，故D正确.] 6.BC[该点电荷形成的电场过M、N 两点的等势面如图所示，距P越近， 电场强度越大，沿MN边，从M点到 N点，与P点的距离先变小后变大， 电场强度先增大后减小，A错误：沿电 场线方向电势降低，沿MN边，从M 点到N点，电势先升高后降低，B正 确：M点电势高于N点电势，根据E =qp知，正电荷在M点的电势能大 于在N点的电势能，C正确：将正电荷从M点移动到N点，即从 高电势移动到低电势，静电力所做的总功为正，D错误.] 7,B[根据等量异种点电荷周围的电场特点，可知(OC所在的直线 为等势线，E点电势高于D点电势.故可知UE<U加，两次移动 点电荷的过程中，静电力都做正功.根据W=gU,可知W1>W2, 故选项B正确.] 8.D[a处电场线较b处密集，a处的电场强度大于b处的电场强 度，故A错误：a、b两点在同一等势面上，c、b两点间的电势差等 于c,a两点间的电势差，故B错误；电子在c处具有的电势能为 20eV,故C错误：电子在d处由静止释放，运动至c点对应等 势线时，电场力做功2eV,电子的电势能减少2eV,动能增加 2eV,故D正确. 9.解析(1)正电荷从a移到b,静电力做正功，由W1=gU可得 W U= 代入数据得U=6V 由W2=gUk代入数据得U=一10V. 若b点的电势为零，由Uk=P%一g得 9=10V 电荷在c点的电势能为Ex=g9=2×101J. (2)a,c之间的电势差 U=U+U:=6 V+(-10 V)=-4V 故Wm=gU=-1×10-8X(-4)J=4X10-8J. 答案(1)10V2×10-?J(2)4×108J 8