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** 本同步练习采用“基础+提升”分层设计，基础题覆盖静电平衡等4个核心知识点，以选择辨析巩固物理观念，提升题通过综合计算深化科学思维，适配新授课知识巩固与能力进阶需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |夯实基础题组|静电平衡、尖端放电、静电屏蔽、静电吸附4个单一知识点|以情境化选择（如避雷针工作原理、静电除尘装置）辨析概念，通过多选（如第9题）整合跨知识点应用| |能力提升题组|综合静电平衡与库仑力分析|通过导体棒与点电荷平衡模型（第12题），考查受力分析与电场叠加的科学推理能力|

高中物理必修三第九章《静电场及其应用》 班级 姓名 学号 第4节：静电的防止与利用 第一部分：夯实基础题组 知识点1：静电平衡 1．如图所示，取一对用绝缘柱支持的导体A和B，使它们彼此接触，起初它们不带电，贴在下部的金属箔是闭合的。C和D是原来都不带电的物体，它们互相摩擦后C带的正电荷。把C移近导体A，下列有关说法正确的是（ ） A．C在摩擦后一定失去了个电子 B．A侧金属箔张开，B侧金属箔闭合 C．A侧导体带正电，B侧导体带负电 D．静电平衡后，C上的电荷在导体A、B内部的产生的场强为零 2．一个带电金属球,当它带的电荷量增加后(稳定)，其内部场强（ ） A．一定增加 B．一定减弱 C．可能增加，也可能减弱 D．不变 3．如图所示，一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放置一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷到金属球表面的最近距离为2r.达到静电平衡后， 下列说法中正确的是( ) A．金属球整体感应出等量的负电荷 B．空心金属球的球心处电场强度大小为 C．感应电荷在球心处产生的电场方向水平向右 D．用接地导线另一端接触空心金属球右侧，会有电子流向大地 知识点2：尖端放电 4．为了研究空腔导体内外表面的电荷分布情况，取两个验电器A和B，在B上 装一个几乎封闭的空心金属球C（仅在上端开有小孔），D是带有绝缘柄的 金属小球，如图所示。实验前他们都不带电，实验时首先将带正电的玻璃 棒（图中未画出）与C接触使C带电。以下说法正确的是（ ） A．若将带正电的玻璃棒接触C内表面，则B的箔片会带电 B．若将带正电的玻璃棒接触C外表面，则B的箔片不会带电 C．使D接触C的内表面，然后接触A，操作若干次，观察到A的箔片张角变大 D．使D接触C的外表面，然后接触A，操作若干次，观察到A的箔片张角变大 5．中国古代建筑中，常有“悬山顶”式设计（如图），为防雷击，屋脊两端安装金属制“鸱吻”（龙形饰物），并通过铁索与大地相连。某次雷雨天气，带负电的云层正在接近 屋顶，下列说法正确的是（　　） A．云层靠近时，鸱吻尖端感应出正电荷，铁索中自由电子向下移动 B．云层靠近时，鸱吻尖端感应出正电荷，铁索中自由电子向上移动 C．云层靠近时，鸱吻尖端感应出负电荷，铁索中自由电子向下移动 D．云层靠近时，鸱吻尖端感应出负电荷，铁索中自由电子向上移动 6．如图所示，在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔，高塔的功能最有可能的（ ） A．探测发射台周围风力的大小 B．发射与航天器联系的电磁波 C．预防雷电击中待发射的火箭 D．测量火箭发射过程的速度和加速度 7．煤气灶的电子点火装置如图所示，其点火针为白色陶瓷包裹的金属尖端，工作时能在针尖附近产生电火花点燃燃气。下列关于该装置的说法错误的是（ ） A．该点火装置的工作原理与避雷针相同 B．陶瓷包裹层的作用是绝缘，防止电荷在点火针的非尖端部位放电 C．点火针尖端附近的电场强度大于该点火装置其他位置的电场强度 D．若将点火针的尖端磨钝，一定能在原电压下正常产生电火花 知识点3：静电屏蔽 8．如图所示，某同学把一不带电的验电器用金属网罩起来，用带正电的金属小球靠近金属球但不与网接触，则（     ） A．验电器的金属球带负电 B．金属网罩内部电场强度的方向与带电金属球产生的电场强度反向 C．拿走金属网，验电器箔片带正电 D．拿走金属网，验电器箔片不带电 9．（多选）下列有关电学知识的运用叙述正确的是（ ） A．避雷针和燃气灶的点火器都是利用尖端放电原理的一种设施 B．一般在高压输电线上方还有两条细一点的导线，将它们与大地相连可以把高压线屏蔽起来 C．工作人员在超高压带电作业时，要穿绝缘橡胶服以保证安全 D．优质话筒线外面包裹着的是金属编织的网 知识点4：静电吸附 10．从生活走向物理，从物理走向社会，物理和生活息息相关。下列有关电学知识的相关说法错误的是 A．甲图中工作人员在超高压带电作业时，身穿用金属丝编制的工作服是应用了静电屏蔽现象 B．乙图中的避雷针是应用尖端放电避免雷击的一种设施 C．丙图为给汽车加油前要触摸一下的静电释放器，是应用了感应起电现象 D．丁图为静电喷漆的示意图，静电喷漆时使被吸的金属件与油漆雾滴带异种电荷 11．（多选）简易静电除尘装置如图所示。去除底部的矿泉水瓶侧壁贴有铝片，铜丝穿过瓶盖伸入瓶内。高压电源两极分别与铝片和铜丝相接。将点燃的艾柱置于瓶底，闭 合开关S，可观察到烟尘颗粒被吸附到铝片上。则（　　） A．矿泉水瓶内，越靠近铜丝的位置电场强度越大 B．铜丝与高压电源的正极相接 C．矿泉水瓶内的空气被电离，使烟尘颗粒带负电 D．在烟尘颗粒向铝片运动的过程中，其加速度逐渐变小 第二部分：能力提升题组 12．如图所示，长为l的导体棒原来不带电，水平固定在绝缘支架上，其中心轴线中点为P。将电荷量为+q、质量为m的小球（可看作点电荷）用绝缘细线悬挂，棒达到静电平衡后，小球静止于棒中心轴线上且到棒左端距离为r、绝缘细线与竖直方向夹角为θ。已知重力加速度大小为g、静电力常量为k，求： (1)小球受到的库仑力大小； (2)棒上感应电荷在P点产生的电场强度的大小和方向。 答案解析 1. 答案：A 解析： C带正电，说明失去电子。电子数 个，A正确。 C移近A，静电感应使A端带负电、B端带正电，两侧金属箔都张开，B、C错。 静电平衡后，导体内部合场强为零，是C的电场与感应电荷的电场叠加的结果，C上的电荷在导体内部产生的场强不为零，D错。 2. 答案：D 解析： 带电金属球处于静电平衡状态时，内部场强始终为零。增加电荷量后重新达到静电平衡，内部场强仍为零，不变。选D。 3. 答案：C 解析：金属球原来不带电，静电感应后右侧带负电、左侧带正电，整体仍不带电（感应起电，电荷重新分布），A错。静电平衡后金属球内部（包括球心）合场强为零，B错。感应电荷的电场与点电荷的电场等大反向。在球心处场强方向向右（正电荷场强向外），大小 。 故感应电荷在球心处场强大小也为，方向水平向右，所以C正确。D选项：接地导线接触金属球右侧，电子从大地流向金属球（因为右侧感应负电荷，接地后大地的电子会被吸引过来？不对，金属球整体不带电，右侧带负电左侧带正电。接地后，左侧正电荷会被大地来的电子中和。所以电子是从大地流向金属球，不是流向大地。D错。 4. 答案：D 解析： 静电平衡时，净电荷只分布在导体外表面。 带正电的玻璃棒接触C（内表面或外表面），净电荷都分布在C的外表面，B的金属箔与C外表面连通，都会带电张开，A、B错。 D接触C内表面，D不会带上电荷（内表面无净电荷），多次操作A箔片不变，C错。 D接触C外表面，D带上电荷，转移到A上，多次操作A箔片张角变大，D正确。 5. 答案：A 带负电的云层靠近时，导体中自由电子被排斥向下方（流向大地），鸱吻尖端剩余正电荷。铁索中自由电子向下移动。选A。 6. 答案：C 解析： 钢铁高塔顶端尖锐，通过金属结构接入地下，起到避雷针的作用，预防雷电击中待发射的火箭。选C。 7. 【答案】D 【详解】A．该点火装置利用尖端放电原理产生电火花，避雷针的工作原理也是尖端放电，二者工作原理相同，故A正确；B．陶瓷是绝缘材料，包裹非尖端的金属部分，可以起到绝缘作用，避免电荷在非尖端部位提前放电，保证放电只发生在针尖，故B正确；C．根据尖端放电规律，点火针尖端曲率更大、电荷密度更大，因此尖端附近电场强度大于装置其他位置，故C正确；D．若尖端磨钝，曲率减小，相同电压下尖端电场强度降低，无法达到击穿空气所需的场强，不能在原电压下正常产生电火花，故D错误。 故选D。 8. 答案：C 解析： 金属网罩静电屏蔽，内部场强为零，验电器不带电，A错。网罩内部合场强为零，但不是金属网罩内部电场与外电场反向（应该是感应电荷电场与外电场反向叠加为零），B表述不准确。拿走金属网，带正电小球靠近验电器，静电感应使金属球带负电，箔片带正电，箔片张开，C对D错。 9. 答案：BD 解析： 避雷针利用尖端放电，燃气灶点火器也是尖端放电，但“都是一种设施”的说法不严谨，且燃气灶点火器不是“设施”，A错。 高压输电线的上方两条导线是避雷线，接地起到静电屏蔽作用，B正确。 超高压带电作业穿的是金属丝工作服（静电屏蔽），不是绝缘橡胶服，C错。 话筒线外的金属编织网是静电屏蔽，防止外界电磁干扰，D正确。 知识点4：静电吸附 10. 答案：C 解析： 超高压带电作业穿金属丝工作服，利用静电屏蔽，A正确。 避雷针利用尖端放电，B正确。 静电释放器是人体接触后，人体上的电荷通过释放器导入大地，是接触起电/传导，不是感应起电，C错。 静电喷漆使工件和油漆雾滴带异种电荷，相互吸引，D正确。 11. 答案：AD 解析：烟尘颗粒被吸附到铝片（外壁），说明铝片带正电，铜丝带负电。空气被电离，负离子向铝片运动，途中附着烟尘颗粒，使颗粒带负电，被铝片（正极）吸附。 所以铜丝接负极，B错。 烟尘颗粒带负电，C错（题目C说“使烟尘颗粒带负电”是对的？）。 空气被电离后产生正负离子，负离子被铝片吸引过程中附着烟尘，颗粒带负电，C对。 颗粒向铝片运动时，越靠近铝片电场越弱（非均匀电场），电场力变小，加速度也变小，D对。 第二部分：能力提升题组 12.【答案】(1) (2) ，方向水平向左 【详解】（1）对小球进行受力分析，小球受到重力、细线拉力和导体棒的库仑力作用，小球处于平衡状态，根据平衡条件有 （2）由于导体棒处于静电平衡状态，导体内部场强处处为零，即棒上感应电荷在点产生的电场强度与点电荷在点产生的电场强度等大反向，点电荷与点之间的距离为，根据点电荷的电场强度公式可知点电荷在点产生的电场强度大小为， 解得棒上感应电荷在点产生的电场强度大小为， 由于带正电的点电荷在点产生的电场方向水平向右，可知棒上感应电荷在点产生的电场方向为水平向左。 必修3第九章《静电场及其应用》 第2页 学科网（北京）股份有限公司 $