专题01 静电场及其应用 专项训练-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 聚焦静电场核心概念与规律，通过概念辨析、场强计算、平衡问题及实际应用题型，构建从基础到综合的知识逻辑链，渗透物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |概念辨析|2题|电荷守恒、库仑定律适用条件判断|从电荷本质到规律适用范围，夯实物理观念| |场强计算与叠加|4题|点电荷、球体场强计算及叠加|基于库仑定律推导场强公式，强化模型建构与科学推理| |库仑力与平衡|7题|带电体静态平衡、多体平衡分析|结合力学平衡条件，体现运动与相互作用观念| |实际应用与实验|5题|静电除尘、空气净化等原理及实验探究|联系生活实际，培养科学态度与社会责任|

专题01 静电场及其应用——专项训练 1．关于电荷守恒定律、库仑定律，下列说法正确的是（　　） A．电荷守恒定律只适用于接触带电，不适用于摩擦起电和感应起电现象 B．静电感应使验电器带了电荷，金属箔张开，违背了电荷守恒定律 C．库仑定律只适用于体积很小的带电球体 D．库仑定律是一条实验定律，既描述了库仑力的大小，又涉及库仑力的方向 2．下列有关静电现象的四幅图像，说法正确的是（    ） A．甲图中，毛皮摩擦过的橡胶棒带负电的原因是橡胶棒上的正电荷转移到毛皮上 B．乙图中，用带正电的物体接触验电器的金属球后金属片带负电 C．丙图中，的左端、的右端均带负电 D．丁图中，工人进行超高压带电作业，工作服是由含金属丝的织物制成的，起静电屏蔽的作用 3．在x轴上，电荷量为q的正点电荷位于原点O，电荷量为q的负点电荷位于x=a处。静电力常量为k。在x=2a处的电场强度大小为（　　） A． B． C． D． 4．已知静止的均匀带电球壳在其内部空腔中产生的电场强度处处为零，在其外部空间产生的电场强度与位于球心处等电荷量的点电荷产生的电场强度相同。如图所示，现将一内部均匀分布电荷的实心球体固定于真空中，其所带电荷量为，半径为R，静电力常量为k。下列说法正确的是（　　） A．若某点到球心距离为r且，该点处的电场强度为 B．若某点到球心距离为r且，该点处的电场强度为 C．若某点到球心距离为r且，该点处的电场强度为 D．若某点到球心距离为r且，该点处的电场强度为 5．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点的加速度小于在点的加速度 C．M点和点的电场强度相同 D．金属板附近的空气中的气体分子更容易被电离 6．在绝缘水平地面上固定甲、乙两个完全相同的带电金属小球（可视为质点），甲所带的电荷量，乙所带的电荷量，两带电小球的间距，已知静电常量。下列说法正确的是（   ） A．若将两个金属小球相互接触后再放回原处，则它们之间的库仑力大小为8.1N B．若将两个金属小球相互接触后再放回原处，则它们之间的库仑力大小为 C．若在绝缘地面上再放一带电小球丙，要使三个小球受到的电场力均为0，则丙球带电量为 D．若在绝缘地面上再放一带电小球丙，要使三个小球受到的电场力均为0，则丙球带电量为 7．如图所示，质量分别为mA和mB的两个带电小球，电荷量分别为qA和qB，用绝缘细线悬挂在天花板上。平衡时，两小球恰处于同一水平位置，细线与竖直方向间夹角分别为θ1与θ2（θ1>θ2），A、B两球对细线的拉力分别为TA和TB。则（　　） A．两小球带异种电性 B．qA∶qB=1∶1 C．mA∶mB=tanθ1∶tanθ2 D．TA∶TB=sinθ2∶sinθ1 8．如图所示，实线为正点电荷周围的部分电场线，虚线为以点电荷为圆心的圆弧。、、、为圆弧与电场线的交点，下列说法正确的是（　　） A．、两点的场强相同 B．、两点的场强相同 C．点的场强大于点的场强 D．点的场强大于点的场强 9．如图所示，在绝缘水平面上静置两个质量均为m，电荷量均为＋Q的物体A和B（A、B均可视为质点），它们间的距离为r，与水平面间的动摩擦因数为μ，则物体A受到的摩擦力（　　）（重力加速度为g） A．大小为μmg，方向水平向左 B．大小为0 C．大小为，方向水平向右 D．大小为，方向水平向左 10．如图所示是空气净化器内部结构的简化图，其中的负极针组件产生电晕，释放出大量电子，电子被空气中的氧分子捕捉，从而生成空气负离子。负离子能使空气中烟尘、病菌等微粒带电，进而使其吸附到带电的集尘栅板上，达到净化空气的作用。下列说法中不正确的是（　　） A．负极针组件产生电晕，利用了尖端放电的原理 B．为了更有效地吸附尘埃，集尘栅板应带正电 C．负极针组件附近的电场强度小于集尘栅板附近的电场强度 D．带电烟尘向集尘栅板靠近的过程中，动能增大 11．如图所示，一个带电球体M放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球N先后挂在横杆上的、和处，通过调整丝线长度使M、N在同一高度，当小球N静止时，观察丝线与竖直方向的夹角。通过观察发现：当小球N挂在时，丝线与竖直方向的夹角最大；当小球N挂在时，丝线与竖直方向的夹角最小。根据三次实验结果的对比，下列说法正确的是（　　） A．小球N与M间的作用力与它们的电荷量的乘积成正比 B．小球N与M间的作用力与它们距离的平方成反比 C．M电荷量越大，绝缘丝线对小球N的作用力越大 D．距离M越远，绝缘丝线对小球N的作用力越小 12．如图所示，a、b是两个带有同种电荷的小球（可视为质点），用绝缘细线悬挂于同一点，两球静止时处于同一水平高度且间距为L，细线与竖直方向的夹角分别为。若小球a质量为m、所带电荷量为q，重力加速度为g，静电力常量为k。则小球b（    ） A．质量为 B．质量为 C．所带电荷量为 D．所带电荷量为 13．如图所示为某点电荷电场中的一条电场线，一个带电粒子在电场线上A点由静止释放，粒子仅在电场力作用下运动到B点，此过程粒子运动的时间为t，到达B点时的速度大小为v，则下列说法正确的是（　　） A．带电粒子带正电 B．场源电荷带负电 C．粒子运动的加速度越来越大 D．A、B间的距离可能大于 14．如图，在真空中两点分别固定电荷量均为的点电荷，是中垂线上的一点，。若在点放置一个电荷量为的点电荷，已知静电力常量为，则处点电荷受到两处点电荷的库仑力的合力大小为（　　） A． B． C． D． 15．如图所示，倾角为θ的斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，通过绝缘细绳跨过光滑的定滑轮与带正电小球M连接，定滑轮左侧连接物块的一段细绳与斜面平行，带负电的小球N用绝缘细线悬挂于P点。设两带电小球在缓慢漏电的过程中，两球心始终处于同一水平面上，并且b、c都处于静止状态，下列说法中正确的是（　　） A．地面对c的支持力不变 B．b对斜面的摩擦力可能变大 C．绝缘细绳对M的拉力变小 D．地面对c的摩擦力一定变大 16．如图所示，所带电荷量分别为4q和-q（q>0）的小球A、B固定在水平放置的光滑绝缘细杆上，相距为d，若在杆上再套一带电小环C而处于平衡，已知带电体A、B和C均可视为点电荷，则下列说法正确的是（   ） A．小环C一定位于A、B间距小球A处 B．小环C一定位于小球B右侧d处 C．小环C一定带正电且电荷量一定满足q≤Q≤4q D．若将小环C拉离平衡位置一微小位移后由静止释放，则小环C可能会回到平衡位置 17．如图所示，一质量m=2×10－4 kg，电荷量q=3×10－9 C的带正电小球A用长为10 cm的轻质绝缘细线悬挂于O点，另一带电量未知的小球B固定在O点正下方绝缘柱上（A、B均可视为点电荷）。当小球A平衡时，恰好与B处在同一水平线上，此时细线与竖直方向的夹角θ=37°。已知重力加速度g=10 m/s2，静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，求： (1)小球A受到的静电力大小； (2)小球A所在位置的场强大小和方向； 18．如图所示，纸面内a、b、c三点构成的三角形，ab与ac互相垂直，ac=L，∠c=60°。电荷量分别为-q、+4q的点电荷分别固定放置在a、b两点，d点在a、b两点的连线上，且两个点电荷分别在d点产生的电场强度大小相等，e点在b、c两点连线上，且ae与be互相垂直，静电力常量为k，求∶ (1)e点电场强度的大小； (2)c点电场强度的大小和方向； (3)a、d两点的间距。 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 《专题01 静电场及其应用——专项训练》参考答案： 1．D 【详解】A．电荷守恒定律适用于所有起电过程（包括接触、摩擦、感应起电），总电荷量保持不变，故A错误； B．静电感应中电荷重新分布，总电荷量未变，符合电荷守恒定律，故B错误； C．库仑定律适用于点电荷（体积远小于距离的带电体），与形状无关，故C错误； D．库仑定律通过实验总结，公式包含力的大小，方向由电荷电性决定（同性相斥、异性相吸），故D正确。 故选D。 2．D 【详解】A．物体中，可自由移动的是负电荷，根据摩擦起电，甲图中，毛皮摩擦过的橡胶棒带负电的原因是毛皮上的负电荷转移到橡胶棒上，A错误； B．根据接触起电，乙图中，用带正电的物体接触验电器的金属球后金属片带正电，B错误； C．丙图中，导体、中的电子，在小球C的电场的作用下移动，使导体、达到静电平衡，则靠近小球C的导体的左端带负电，导体的右端带正电，C错误； D．丁图中，工人进行超高压带电作业，工作服是由含金属丝的织物制成的，可以起到静电屏蔽的作用，D正确。 故选D。 3．B 【详解】在x=2a处，电场强度由两个点电荷的场强矢量叠加而成。原点O处的正电荷q在距原点距离为2a处的场强大小为，方向向右（正方向）。 x=a处的负电荷q距x=2a的距离为a，场强大小为，方向向左（负方向）。 向右为正方向，总场强为 负号表示方向向左，大小为。 故选B。 4．BD 【详解】AB．若某点到球心距离为r且，球心距离为r的球体电荷量为 设该点处有试探电荷，该点处的电场强度为，故A错误，B正确； CD．若某点到球心距离为r且，设该点处有试探电荷，根据题意，该点处的电场强度为，故C错误，D正确； 故选BD。 5．B 【详解】A．尘埃带电后带负电，受与场强方向相反的电场力，将向集尘板运动，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，其它方向的带电尘埃由于受到电场力方向时刻变化，与速度方向不同，因此尘埃不会沿电场线运动到达集尘板，故A错误； B．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点的加速度小于在点的加速度，故B正确； C．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； D．由图可知金属针附近的空气中的气体分子更容易被电离，故D错误。 故选B。 6．A 【详解】AB．两相同金属球接触后电荷均分。均分后每球所带电荷为量 库仑力大小，故A正确，B错误； CD．要使三个小球受到的电场力均为0，放入的小球必须带负电，并且甲球必须在两个带负电的小球之间，设丙电荷为，距离甲为，则对甲分析，根据平衡条件有 对乙分析，根据平衡条件有 代入数据解得，故CD错误。 故选A。 7．D 【详解】 A．如图分析A球受力及平衡条件可知两球是相斥的，所以两球带同种电荷，故A错； B．两个小球间的库仑力是相互作用力，总是大小相等，与两小球带电量大小无关，因此无法求出两球间电量的关系，故B错误； CD．A球受到库仑力、绳子拉力和重力而处于平衡状态，由平衡条件得库仑力大小为， 同理B受到的库仑力为, 两球间的库仑力大小相等、方向相反，因此，故C错误，D正确； 故选 D。 8．D 【详解】A．根据点电荷场强公式 可知点场强大于点的场强，故A错误； B．由图中电场线方向可知，、两点的场强方向不同，但是大小相同，场强是矢量，故二者场强不同，故B错误； C．根据点电荷场强公式 可知点的场强小于点的场强，故C错误； D．根据点电荷场强公式 可知点的场强大于点的场强，故D正确。 故选D。 9．C 【详解】对A进行受力分析，水平方向受到的摩擦力与B的库仑力平衡，有 方向水平向右。 故选C。 【点睛】 10．C 【详解】A．负极针组件产生电晕，释放出大量电子，利用了尖端放电的原理，故A正确，不符合题意； B．负离子能使空气中烟尘、病菌等微粒带负电，为了更有效地吸附尘埃，故集尘栅板应带正电，故B正确，不符合题意； C．负极针组件附近电荷密度大，电场线比较密集，电场强度大于集尘栅板附近的电场强度，故C错误，符合题意； D．带电烟尘向集尘栅板靠近的过程中，电场力做正功，动能增大，故D正确，不符合题意。 故选C。 11．D 【详解】A．本实验中，没有改变小球M和N的电荷量，所以不能得出小球N与M间的作用力与它们的电荷量的乘积成正比的结论，故A错误； B．设丝线与竖直方向夹角为，对N，由平衡条件可得小球之间的作用力 图像可知距离球体M越远的位置，越小，可知F越小，但不能得出小球N与M间的作用力与它们距离的平方成反比，故B错误； C．本实验中，没有改变小球M和N的电荷量，无法得出M电荷量越大，绝缘丝线对小球N的作用力越大的结论，故C错误； D．由B选项分析，可知绝缘丝线对小球N的作用力 图像可知距离球体M越远的位置，越小，可知T越小，故D正确。 故选D。 12．B 【详解】A．设b小球质量为，所带电荷量为，ab球分别受到绳子拉力、自身重力、库仑力而平衡，如图 对a球，由平衡条件得 对b球，由平衡条件得 又因为 联立以上解得， 故选B。 13．AD 【详解】A．粒子仅在电场力作用下从A运动到B，说明电场力向右，粒子带正电，A项正确； BC．场源电荷的电性不能确定，粒子运动的加速度大小也不能确定，B、C项错误； D．若场源电荷带正电，粒子运动的加速度越来越小，由v-t图像面积可知，此时A、B间的距离大于，D项正确。 故选AD。 14．A 【详解】根据力的矢量合成可知 故选A。 15．BC 【详解】BC．当两带电小球在缓慢漏电的过程中，依据库仑定律，两小球受到的库仑力都减小，细线与竖直方向的夹角减小，结合平衡条件可知 绳子对M的拉力减小，因此绳子对b的拉力也减小，若b相对c有上滑的趋势，那么其受到摩擦力会减小，若b相对c有下滑的趋势，那么其受到摩擦力会增大，由牛顿第三定律可知，b对斜面的摩擦力可能变大，故BC正确； AD．对bc整体，因绳子对整体的拉力减小，依据平衡条件，则地面对整体的支持力增大，而地面对整体向左的静摩擦力会减小，故AD错误； 故选BC。 16．BD 【详解】ABC．小环C不能在AB间处于平衡，因为在AB间所受库仑力指向同一个方向，也不能处于A的左侧，因为在A的左侧受到的库仑力大于B对它的库仑力，不能平衡，所以小环C处于B球的右侧。根据平衡有 解得 由于AB固定，C球可能带正电也可能带负电，故AC错误，B正确； D．若小环C带正电，将小环C拉离平衡位置一微小位移后由静止释放，则小球受合力方向与位移方向相同，则继续同向运动，所以不能回到平衡位置；若小环C带负电，将小环C拉离平衡位置一微小位移后由静止释放，则小球受合力方向与位移方向相反，则能回到平衡位置，故D正确。 故选BD。 17．(1)1.5×10－3 N (2)5×105 N/C，方向水平向右 【详解】（1）小球A受重力、细线的拉力和B球的斥力，根据小球A受力平衡可知，A球受到水平向右的静电力大小为F＝mgtan θ＝1.5×10－3 N （2）根据电场强度的定义式可知，小球A所在位置的电场强度大小为E＝＝5×105 N/C 方向水平向右 18．(1) (2)，与ca边的夹角为，斜向左下方 (3) 【详解】（1）由几何关系得 在e点产生的电场强度分别为 互相垂直，由矢量的合成，e点的电场强度 联立，解得 （2）由几何关系得 在c点产生的电场强度分别为 的夹角为，由矢量的合成，c点的电场强度 与ca边的夹角为，斜向左下方。 （3）设a、d两点间的距离为x，则b、d两点间的距离为，-q在d点产生的电场强度为 在d点产生的电场强度为 由可得 解得‍ 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 $