第九章 静电场及其应用 单元测试-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 高中物理第九章静电场单元卷，涵盖单选、多选、实验题，注重基础巩固与科学探究能力考查，适配单元复习，全面覆盖静电感应、库仑定律、电场强度等核心知识点。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7题|静电感应、库仑定律、电场强度、静电平衡|结合情境考查物理观念，如第6题区分静电利用与防止| |多选题|3题|电场叠加、库仑力平衡、静电分选|科学推理与模型建构，如第10题正三角形电荷电场叠加| |实验题|4题|库仑定律探究、控制变量法|科学探究能力，如11题通过悬线偏角分析静电力影响因素|

第九章 静电场及其应用 单元测试 一、单选题 1．如图，将不带电的长方体导体靠近带正电荷的导体球。虚线1通过长方体的中心，虚线2到长方体左侧和中心的距离相等。若沿虚线将导体分成左右两部分，两部分所带电荷量大小、的比值关系正确的是（    ） A．若沿虚线1分开，比值为 B．若沿虚线1分开，比值为 C．若沿虚线2分开，比值为 D．若沿虚线2分开，比值为 2．如图，带电小球、的电荷分别为、，都用长的绝缘丝线悬挂在点，静止时、相距为。若仅将小球的质量增大到原来的8倍，其他条件不变，则平衡时、间的距离变为（     ） A． B． C． D． 3．如图所示，利用库仑扭秤实验装置测得A、B两个带电金属小球间作用力为F，现使A球所带电量减半，并保持两球间距离不变。则两球间作用力为（　　） A． B． C． D． 4．如图所示的导体棒原来不带电，为其两端，为中心，在端左侧的中心轴线上有一带电量为的点电荷，点位于中间，当棒达到静电平衡后（     ） A．导体棒上电子持续由端向端移动 B．导体棒上端的电势高于端的电势 C．感应电荷在点的电场强度方向向右 D．点的电场强度大于点的电场强度 5．如图所示，固定在A、B两点的点电荷带电量均为+Q，OP为A、B连线的中垂线。则（　　） A．O点的电场强度最大 B．OP段电场强度方向向下 C．AO段和OB段电场强度方向相同 D．从O到P点电场强度可能先变大后变小 6．在实际生活中静电现象非常常见，静电现象有利有弊，有时可以利用静电现象，有时需要防止静电带来的危害。下列四种实例中不同于其他三种的是（     ） A．图甲为静电除尘器的内部原理图 B．图乙为加油员在加油前用手触摸静电释放器 C．图丙中优质话筒线外面包裹金属网 D．图丁中高压输电线上方的两根导线接地 7．如图各电场中，、两点场强相同的是（     ） A． B． C． D． 二、多选题 8．如图甲是某种静电矿料分选器的原理示意图，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分落在收集板中央的两侧。如图乙是喷涂原理示意图，静电喷涂利用了电荷之间的相互作用。下列表述正确的有（　　） A．图甲中，对矿粉分离的过程，带正电的矿粉落在左侧，静电力对矿粉做正功 B．图甲中，对矿粉分离的过程，带正电的矿粉落在右侧，静电力对矿粉做负功 C．图乙中，涂料微粒一定带正电，喷嘴与工件之间的电场为匀强电场 D．图乙中，涂料微粒一定带负电，喷嘴与工件之间的电场为非匀强电场 9．在竖直平面内固定一半径为的金属细圆环，质量为的金属小球（视为质点）通过长为的绝缘细线悬挂在圆环的最高点。当圆环、小球都带有相同的电荷量（未知）时，发现小球在垂直圆环平面的对称轴上处于平衡状态，如图所示。已知静电力常量为。则下列说法中正确的是（     ） A．电荷量 B．电荷量 C．绳对小球的拉力 D．绳对小球的拉力 10．如图所示，在xOy平面内有一以O点为中心的正三角形，顶点到O点的距离均为R。在正三角形的顶点上顺时针方向依次固定电荷量为q、2q、3q的正点电荷，且电荷量为2q的点电荷在y轴正半轴上。静电力常量为k，则O点处的电场强度（　　 ） A．方向沿轴负方向 B．大小为 C．方向与轴负方向成斜向上 D．大小为 三、实验题 11．某物理兴趣小组在“探究影响电荷之间静电力大小的因素”实验中，设计了如图所示的实验装置。该小组选用完全相同的均带正电荷的小球A和B，且小球A的电荷量大于小球B的电荷量，小球A固定在可移动的绝缘座上，小球B用绝缘丝线悬挂于C点。实验时采用控制变量法，先保持两小球距离不变，改变小球A所带的电荷量，观察小球B悬线偏角的变化情况；再保持两小球电荷量不变，改变小球A与小球B的距离，观察小球B悬线偏角的变化情况。 (1)在实验中发现小球B悬线的偏角减小，可能进行的实验操作是 。 A．小球A的电荷量增大 B．小球A的电荷量减小 C．小球A与小球B的距离增大 D．小球A与小球B的距离减小 (2)如果将小球A与小球B接触后放回原处，则小球B悬线的偏角将___________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 (3)如果A、B两小球的球心在同一水平线上，小球A、B的质量分别为mA和mB，小球B静止时悬线的偏角为，当地重力加速度大小为g，则两小球之间的静电力F=_________。（用题中涉及的物理量符号表示） 12．某研究小组用如图所示装置探究等量同种电荷间库仑力与距离的关系。器材有：专用支架、相同的导体小球和、刻度尺、丝线、米尺、天平、绝缘底座。 (1)下列实验中与本实验采用相同实验方法的是______。 A．探究两个互成角度的力的合成规律 B．探究加速度与力、质量的关系 C．探究平抛运动的特点 (2)缓慢移动绝缘底座，得到五组、数据，根据库仑定律，拟合的库仑力与距离的关系图像可能正确的是______。 A． B． C． 13．某物理兴趣小组利用下图装置来探究影响电荷间静电力的因素。图中A是一个带正电的小球，系在绝缘丝线上带正电的小球B会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。 (1)他们分别进行了以下操作。 ①把系在丝线上的带电小球B先后挂在如图中横杆上的P1、P2、P3等位置，小球B平衡后丝线偏离竖直方向的夹角β依次减小，由此可得，两小球所带电量不变时，距离增大，两小球间静电力_____。（填“增大”“减小”或“不变”） ②系在丝线上的带电小球B挂在横杆上的P1位置，仅增大小球A所带的电荷量，两小球距离保持不变。小球B平衡时丝线偏离竖直方向的夹角θ增大，由此可得，两小球距离不变时，电荷量增大，两小球间静电力_____。（填“增大”“减小”或“不变”） (2)以上实验采用的方法是（　　） A．等效替代法 B．理想实验法 C．控制变量法 D．微小量放大法 (3)在阅读教材后，该同学知道了库仑定律的表达式，并知道了均匀分布的带电球体可以等效为电荷量全部集中在球心处的一个点电荷。它将两个半径为R的金属小球分别带上了q1和q2的正电，并使其球心相距3R，应用库仑定律，计算了两球之间的库仑力，则该同学的计算结果_____（选填“偏大”“偏小”或“正确”）。 14．如图甲所示是定性探究电荷间相互作用力与两电荷的电荷量，以及两电荷之间的距离关系的实验装置。 (1)该实验用到的研究方法是__________（填正确选项前的字母，单选）。 A．理想实验法 B．等效替代法 C．微小量放大法 D．控制变量法 (2)如图乙所示，当小球B静止时，两球球心恰好在同一水平面上，细线与竖直方向的夹角为，若小球B的质量为，重力加速度为，则库仑力与夹角之间的关系式__________。 (3)在阅读教材后，该同学知道了库仑定律的表达式，并知道了均匀分布的带电球体可以等效为电荷量全部集中在球心处的一个点电荷。他将两个半径为的金属小球分别带上了和的正电，并使其球心相距，应用库仑定律，计算了两球之间的库仑力，则该同学的计算结果__________（填“偏大”“偏小”或“正确”）。 (4)如图乙所示，接着该同学增大（或减少）小球A所带的电荷量，并在竖直方向上缓慢移动小球A的位置，保持A球在悬点的正下方并与B在同一水平线上，悬挂在点的不可伸长的绝缘细线下端的小球B的带电量不变，比较小球B所受库仑力大小的变化。在两次实验中，B处于受力平衡时，细线偏离竖直方向的角度分别为30°和60°，两次实验中A的电荷量分别为和，则__________。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C C B C D A C AD AC AB 1．C 【详解】根据静电感应可知导体近端感应出负电荷，远端感应出正电荷。导体原来不带电，根据电荷守恒定律可知近端和远端的电荷数相同，故不论沿哪条虚线分开，左右两部分所带电荷量大小均相等。 故选C。 2．C 【详解】如图所示，小球受重力、丝线的拉力及库仑力 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 库仑力 联立解得 当，设平衡时、间距为，则 故选C。 3．B 【详解】设初始时两个小球的带电量为、，两个小球之间的距离为R。两个小球之间的作用力为 现使A球所带电量减半，并保持两球间距离不变，则有 故选B。 4．C 【详解】A．达到静电平衡后，导体内部电场强度处处为零，电荷不再发生定向移动，故A错误； B．处于静电平衡状态的导体是等势体，导体棒上端的电势等于端的电势，故B错误； C．静电平衡时导体内部合场强为零，点电荷在点产生的电场强度方向向左，则感应电荷在点的电场强度方向向右，故C正确； D．静电平衡时导体内部合场强处处为零，点的电场强度等于点的电场强度，均为零，故D错误。 故选C。 5．D 【详解】A．根据点电荷场强公式及矢量叠加原理，在O点，两电荷产生的场强大小相等、方向相反，合场强为零，即EO=0，为最小值，故A错误； B．在OP段任取一点，两电荷在该点产生的场强在水平方向分量抵消，竖直方向分量均向上，根据矢量合成法则，合场强方向沿OP向上，故B错误； C．在AO段，A电荷产生的场强向右，B电荷产生的场强向左，因距离A更近，故EA>EB，合场强方向向右；在OB段，同理可知EB>EA，合场强方向向左，两段场强方向相反，故C错误； D．O点场强为零，无穷远处场强也为零，而OP连线上其他点场强不为零。从O点沿中垂线向无穷远处移动，场强大小先增大后减小。若P点位于场强最大值点的外侧，则从O到P电场强度先变大后变小，故D正确。 故选D。 6．A 【详解】图甲中静电除尘器原理是静电令尘埃带电后通过电场力收集，属于利用静电。 图乙中加油员工在加油前触摸静电释放器是为了避免静电产生电火花引起火灾或爆炸的危险，属于防止静电带来的危害。 图丙中话筒线包裹金属网，利用金属网的静电屏蔽作用，防止外部电场干扰信号传输，属于防止静电（或电磁）干扰。 图丁中高压输电线上方的两根导线是避雷线，通过接地将雷电引入大地，保护输电线免受雷击，属于防止静电（雷电）危害。 题目要求选出不同于其他实例的选项，其中不同于其他实例的显然只有图甲。 故选A。 7．C 【详解】A．电场线的疏密程度可以反映电场强度的大小，电场强度方向为电场线该点的切线方向，图中A、B两点场强大小相等，方向不同，故A错误； B．图中A、B两个点分布在以点电荷为圆心的圆周上，故场强大小相等，方向不同，故B错误； C．匀强电场的电场强度大小相等，方向相同，故C正确； D．过A、B两点的电场线是一条直线，A点附近的电场线比B点附近的电场线密，故A、B两点场强大小不相等，方向相同，故D错误。 故选C 。 8．AD 【详解】AB．图甲中，对矿粉分离的过程，因匀强电场水平向左，可知带正电的矿粉受到向左的电场力落在左侧，静电力对矿粉做正功，A正确，B错误； CD．图乙中，因工件带正电，涂料微粒在电场力作用下向工件运动，则涂料微粒一定带负电，喷嘴与工件之间的电场线大多为曲线，则为非匀强电场，C错误，D正确。 故选AD。 9．AC 【详解】AB．根据题意分析可知，圆环、小球都带有相同的电荷量，取圆环顶端长为的一小段，其带电量为 对金属球的库仑力为 同理，圆环最底端长为d的一小段，对金属球的库仑力也为，且两力的竖直分力平衡，设绳子与竖直方向夹角为，则在水平方向的分力为： 故整个圆环对小球的合力方向水平向右，大小为 小球受重力、拉力和电场力而平衡，由相似三角形关系可得 解得，故A正确，B错误； CD．根据题意分析可知，小球受重力、拉力和电场力而平衡，由相似三角形关系可得 解得，故C正确，D错误。 故选AC。 10．AB 【详解】三个点电荷在点的电场强度大小分别为，， 方向如图所示 方向 方向 可得（方向沿轴负方向）， 根据矢量的合成可知O点处的电场强度大小为，沿轴负方向。 故选AB。 11．(1)BC (2)增大 (3) 【详解】（1）实验中发现小球B悬线的偏角减小，说明两个小球之间的库仑力减小，可能是小球所带电荷量减小或两小球间距增大导致的，故选BC。 （2）由于A、B两小球均带正电荷且QA大于QB，则小球A与小球B接触后，两小球所带电荷量相等为 由数学知识知（QA大于QB，不能取等号） 接触前库仑力大小为 接触后放回原处库仑力大小为 故，则小球B悬线的偏角将增大。 （3）根据题意，对小球B受力分析，由力的平衡条件可得静电力 12．(1)B (2)C 【详解】（1）本实验采用实验方法是控制变量法。 A. 探究两个互成角度的力的合成规律所用的实验方法是等效法，A错误； B. 探究加速度与力、质量的关系所用的实验方法是控制变量法，B正确； C. 探究平抛运动的特点运用了运动的合成与分解方法，C错误。 故选B。 （2）根据 则是过原点倾斜的直线。 故选C。 13．(1) 减小 增大 (2)C (3)偏大 【详解】（1）[1]设小球B的质量为m，对其受力分析如图 由共点力的平衡条件可得，静电力的大小 则丝线偏离竖直方向的夹角越大，静电力越大，丝线偏离竖直方向的夹角越小，静电力越小；把系在丝线上的带电小球B先后挂在图中横杆上的P1、P2、P3等位置，小球B平衡后丝线偏离竖直方向的夹角依次减小，由此可得，两小球所带电量不变时，距离增大，两小球间静电力减小； [2]使小球B处于同一位置，增大小球A所带的电荷量，小球B平衡时丝线偏离竖直方向的夹角增大，由以上分析可知，小球所受静电力增大，两小球距离不变时，电荷量增大，两小球间静电力增大。 （2）图中先保持带电小球的电荷量不变，把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置，改变两个小球之间的距离，比静电力的大小；后来保持小球之间的距离不变，改变小球所带的电荷量大小，分析小球之间的静电力，所以实验采用的方法是控制变量法。 故选C。 （3）该同学的计算结果偏大，理由如下：由库仑定律的内容可知，其适用条件是真空中的静止点电荷，两球心相距为3R时，两球不能看成点电荷，因带同种电荷，导致电荷间等效的实际间距大于3R，根据库仑定律可知，它们实际的相互作用的库仑力大小 即该同学的计算结果偏大。 14．(1)D (2) (3)偏大 (4) 【详解】（1）在研究电荷之间作用力大小与两小球的电荷量和以及距离L的关系时，采用控制变量的方法进行，根据小球的摆角变化可以看出小球所受作用力随电量或距离变化情况。 故选D。 （2）根据小球B受力平衡，由几何关系可得 （3）由电荷间的相互作用可知，同种电荷相互排斥，故实验中两个带正电小球在排斥力作用下，正电荷分别集中在球的两外侧，故实际电荷间距，则计算结果偏大。 （4）对小球B受力分析，根据库仑定律结合平衡条件有 解得 可得两次实验中A的电量之比为 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $