9.4 静电的防止与利用 同步练习 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 高中物理静电的防止与利用同步练，聚焦基础过关，通过题组分层实现从概念理解到实际应用的知识巩固，培养物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础过关练|静电平衡、尖端放电、静电屏蔽、静电吸附|12道选择（含3道多选），题组对应核心知识点；结合北京顺义期末等真实测评情境，从基础判断（如避雷针原理）到综合分析（如静电除尘机理），梯度衔接自然|

第4节 静电的防止与利用 同步练习 基础过关练 一、选择题: 题组一　静电平衡 1.(2026北京顺义期末)一个不带电的空腔导体放入匀强电场E0中,达到静电平衡后,导体外部电场线分布如图所示。W为导体壳壁,A、B为空腔内两点。下列说法正确的是(　　) A.感应电荷在A、B两点的场强相等 B.导体内表面存在净电荷 C.导体发生感应起电,右端外表面的感应电荷为负,左端外表面的感应电荷为正 D.导体处于静电平衡时,导体内部的电场强度与静电场E0大小相等、方向相反 2.(2026江苏南通中学月考)如图所示,原来不带电、长为l的导体棒水平放置,现将一个电荷量为+q(q>0)的点电荷放在棒的中心轴线上距离棒的左端R处,A、B分别为导体棒左右两端的一点,静电力常量为k。当棒达到静电平衡后,下列说法正确的是(　　) A.棒的两端都感应出负电荷 B.棒上感应电荷在棒的中心轴线上距棒的右端处产生的电场强度大小为E= C.棒上感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度方向水平向右 D.若将A端接地,导体棒将带上正电荷 3.(2025安徽芜湖期中)如图所示,xOy平面是无穷大导体的表面,该导体充满z<0的空间,z>0的空间为真空。将带电荷量为+q的点电荷置于z轴上z=h处,则在xOy平面上会产生感应电荷。空间任意一点处的电场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激发的。已知静电平衡时导体内部场强处处为零,则在z轴上z=处的场强大小为(k为静电力常量)(　　) A. k　　 B.k　　 C.k　　 D.k 题组二　尖端放电 4.下列说法错误的是(　　) A.高大建筑上的避雷针是利用尖端放电的原理 B.路上行驶的油罐车后方有一条拖地的铁链，作用是向外界散热 C.在高压环境下工作的电工都要穿静电防护服，是利用了静电屏蔽的原理 D.站在一根高压电线上的鸟不会触电，是因为两脚间电压太小，流过鸟身体的电流几乎为零 5.湖北武当山的主峰天柱峰屹立着一座光耀百里的金殿,全部为铜铸鎏金。雷雨交加时,金殿的屋顶常会出现盆大的火球,来回滚动。雨过天晴时,大殿金光灿灿,像被重新炼洗过一般,这就是人们所说的“雷火炼殿”奇观。已知电场强度超过3×106 N/C时,空气将被击穿发生放电。关于“雷火炼殿”,下列说法错误的是(　　) A.带电乌云移到金殿上空时,金殿上表面会感应出与乌云电性相反的电荷 B.雷雨天气时,游客躲在殿内可以降低被雷电击中的可能性 C.雷雨天气时,金殿屋顶上曲率半径越大的地方,空气越容易被击穿 D.近年来金殿安装了避雷针,“雷火炼殿”的奇观消失了 6.(多选)(2026广东深圳宝安中学期中)避雷针是利用尖端放电的原理保护建筑物避免雷击的一种设施。某次雷雨天气,避雷针上方有带电雷雨云,在雷雨云的感应下,地面及避雷针附近的电场线分布如图所示,AB表示避雷针,CD为水平地面。以下说法正确的是(　　) A.雷雨云中积累有带负电的电荷 B.M点的电场强度大于N点的电场强度 C.尖端放电时,避雷针的尖端B源源不断向外释放正电荷 D.电子仅在电场力作用下从P点向Q点运动时将加速 题组三　静电屏蔽 7.(2026河北沧州献县一中月考)关于静电屏蔽,下列说法不正确的是(　　) A.法拉第曾经做了一个法拉第笼实验,该实验说明静电屏蔽可以使金属壳内部不受外部电场的影响 B.避雷针利用静电屏蔽实现了避免建筑物遭到雷击 C.要实现静电屏蔽不一定要用封闭的金属容器 D.三条高压输电线上方的两条接地导线起到静电屏蔽作用 8.(2025湖北十堰期中)将悬挂在绝缘细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不和球壁接触),另有一个悬挂在绝缘细线上的带负电的小球B向C靠近,如图所示。下列说法正确的是(　　) A.A往左偏离竖直方向,B往右偏离竖直方向 B.A的位置不变,B往右偏离竖直方向 C.A往左偏离竖直方向,B的位置不变 D.A和B的位置都不变 9.(多选)(2026浙江宁波北仑中学期中)如图所示,在绝缘板上放有一个不带电的验电器A和一个带正电荷的空腔导体B,下列实验方法中能使验电器金属箔片张开的是(　　) A.用取电棒C(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触 B.用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连,再把取电棒与B的内壁接触 C.使验电器A靠近B,再用金属网罩罩住B D.使验电器A靠近B,再用金属网罩罩住A 题组四　静电吸附 10.(2026安徽名校联考)研究静电除尘的实验装置如图所示,金属板和金属针分别与电源的正极、负极相连,带负电的尘埃会向金属板运动并吸附到金属板上。图中的实线为电场线,下列说法正确的是(　　) A.带电尘埃一定沿着电场线运动 B.同一带电尘埃在M点的加速度小于在P点的加速度 C.M点和N点的电场强度相同 D.金属板附近的空气中的气体分子更容易被电离 11.在一次科学晚会上,一位老师表演了一个“魔术”:如图甲所示,两端开口的空塑料瓶中固定着一根铁锯条和一块金属片,把它们分别跟静电起电机的两极相连。图乙为塑料瓶俯视图。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香,很快就看见塑料瓶内烟雾缭绕。摇动起电机,顿时塑料瓶清澈透明,停止摇动,又是烟雾缭绕。当摇动起电机时,下列说法正确的是(　　) 　 A.室内的空气湿度越大,实验效果越好 B.若锯条接起电机负极,金属片接正极,则这些烟尘附着在金属片上面 C.摇动起电机前,需先让烟尘颗粒带上电荷才能做成功 D.锯条附近的电场强度小于金属片附近的电场强度 12.如图，为静电除尘器除尘机理的示意图。尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的，下列表述正确的是(　　) A.到达集尘极的尘埃带正电荷 B.电场方向由放电极指向集尘极 C.带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同 D.同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大 参考答案： 1.A　根据静电平衡下导体内部特征,导体内部被静电屏蔽,导体内部的电场强度为0,此时导体内部的感应电荷产生的电场强度与静电场电场强度大小相等、方向相反,故感应电荷在A、B两点的场强相等,故A正确,D错误;导体放在静电场中会发生感应起电,左端外表面的感应电荷为负,右端外表面的感应电荷为正,导体内部没有净电荷,故B、C错误。 2.B　由静电感应原理可知,棒左端感应出负电荷,右端感应出正电荷,A错误;点电荷q在棒中心O处产生的电场方向向右,根据静电平衡原理可知,棒上感应电荷在棒中心O处产生的电场方向向左,C错误;同理可知,棒上感应电荷在棒的中心轴线上距棒的右端处产生的电场强度大小为E=,故B正确;若将A端接地,大地上的电子跑到导体棒将正电荷中和,所以导体棒将带上负电荷,D错误。 3.C　在z轴上z=-处(记为M点,下同),合场强为零,该点场强为点电荷和导体上感应电荷产生电场的场强矢量和,点电荷在M点产生的场强大小为E1=k=,方向向下;由于导体无穷大,远端离M点无穷远,故导体上感应电荷在M点产生的场强等于导体近端的感应电荷(点拨:即导体上表面的感应电荷)在此处产生的场强,则导体近端的感应电荷在M点产生的场强大小E2=E1=,方向向上;根据对称性,导体近端的感应电荷在z轴上z=处产生的场强大小也为E2=,方向向下(破题关键);点电荷在z轴上z=处产生的场强大小为E3=k=,方向向下,则在z轴上z=处的场强大小为E=E2+E3=,故选C。 4.答案　B解析　高大建筑上的避雷针就是利用尖端放电的原理，中和建筑物上的电荷，A正确；油罐车后方拖地的铁链是为了释放行驶过程中积累的电荷，不是向外界散热，B错误；在高压环境下工作的电工所穿的静电防护服，是利用了静电屏蔽的原理，从而防护人体免受高压电场及电磁波的危害，C正确；鸟落在单根导线上，因为两脚间距离很小，鸟两脚间的电压几乎为0，几乎没有电流流过身体，所以鸟是安全的，D正确。 5.C　带电乌云移到金殿上空时,由于静电感应,金殿上表面会感应出与乌云电性相反的电荷,A说法正确;雷雨天气时,金殿处于电场中会达到静电平衡状态,金殿内部场强为零,所以游客躲在殿内可以降低被雷电击中的可能性,B说法正确;处于静电平衡的导体外表面越尖锐的地方电荷的密度(单位面积的电荷量)越大,雷雨天气时,金殿屋顶上曲率半径越大的地方表面越平整,电荷的密度越小,因此空气不容易被击穿,C说法错误;近年来金殿安装了避雷针,带电的积雨云接近金殿时,由于静电感应,避雷针带上与云层电性相反的电荷,通过尖端放电,中和空气中的电荷,达到避免雷击的目的,因此“雷火炼殿”的奇观消失了,D说法正确。故选C。 6.AD　根据电场线方向可知,雷雨云中积累有带负电的电荷,A正确;根据电场线的疏密表示电场的强弱,可得N点的电场强度大于M点的电场强度,故B错误;尖端放电时,空气中的电荷被电离,负电荷源源不断奔向尖端,正电荷背离尖端运动,尖端没有向外释放正电荷,C错误;根据电子所受电场力方向与电场方向相反,可知电子仅在电场力作用下从P点向Q点运动时将加速,D正确。 7.B　当带电云层靠近建筑物时,由于越尖锐的地方,电场强度越大,避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电,逐渐中和云层中的电荷,使建筑物免遭雷击,其原理为尖端放电,不是静电屏蔽,故B说法错误,符合题意。 8.B　C对外界电场有静电屏蔽作用,使处于C内部的A不受外界电场影响,所以A的位置不变;但A使C的外表面感应出正电荷,所以B将向右偏,B正确。 9.BC　空腔导体B的电荷分布在外表面上,用取电棒C跟B的内壁接触,由于空腔导体内壁不带电,所以C不带电,不会使验电器A的金属箔片张开,故A不合题意。用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连,再把取电棒与B的内壁接触,验电器、取电棒C、导体B相当于一个新的导体,电荷分布在外表面,故验电器会带上正电荷,因此验电器的金属箔片会张开,故B符合题意。使验电器A靠近B,再用金属网罩罩住B,在金属网罩内表面感应出负电荷,外表面感应出正电荷,在金属网罩外仍有电场,由于静电感应,验电器金属球带负电荷,金属箔片带正电荷,金属箔片会张开;如果用金属网罩罩住A,由于静电屏蔽,A不会有感应电荷,金属箔片不会张开,因此C符合题意,D不合题意。 10.B　尘埃带负电,受到与场强方向相反的电场力,除沿着竖直电场线方向运动的带电尘埃受到的电场力与速度方向相同,而沿电场线运动外,其他方向的带电尘埃由于受到电场力的方向时刻变化,与速度方向不同,因此尘埃不会沿电场线运动到达金属板,故A错误;由图可知,P点电场线比M点密集,因此P点电场强度比M点的大,所以同一带电尘埃在M点的加速度小于在P点的加速度,故B正确;由图可知,M点电场线比N点密集,因此M点电场强度比N点的大,而且M点与N点的切线方向不同,即两点的电场强度方向不同,故C错误;由图可知金属针附近的电场强度更大,空气中的气体分子更容易被电离,故D错误。 11.B　加大空气湿度,由于潮湿的空气易于导电,则起电机产生的静电不容易在铁锯条和金属片上积累,该实验不易成功,A错误;若锯条接起电机负极,金属片接正极,而俘获电子的烟尘带负电,这些烟尘将附着在金属片上面,B正确;锯条和金属片周围的电场将空气电离,电离产生的电子让烟尘颗粒带电,不需先让烟尘颗粒带上电荷,C错误;根据电场的分布特点,尖端物体附近的电场线密集,所以瓶内存在的是辐射形的电场,不是匀强电场,锯条附近的电场强度大于金属片附近的电场强度,故D错误。 12.答案　D解析　集尘极接电源的正极，尘埃在电场力作用下向集尘极迁移并沉积，说明尘埃带负电，A错误；由于集尘极与电池的正极连接，电场方向由集尘极指向放电极，B错误；负电荷在电场中受电场力的方向与电场方向相反，C错误；根据F＝qE可得，同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $