高二物理必修三第九章《静电场及其应用》素养形成性达标训练卷（含解析）

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第九章 静电场及其应用--素养形成性达标训练卷
(考试时间：75分钟 满分：100分)
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回
第Ⅰ卷 选择题
一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。）
1．（24-25高一下·江西宜春·期末）2025年4月9日，深圳国际洁净室技术及防静电展览会召开，旨在促进洁净室工程行业新产品、新技术、新材料、新工艺及新装备的推广应用与经贸交流。关于静电的防止与利用，下列说法正确的是（　　）
A．常见的静电防止有静电除尘、静电喷涂等
B．优质话筒线的外层包裹着金属编织层，利用了静电屏蔽的原理
C．高大建筑物顶端装上避雷针阻碍电荷导入大地，从而避免建筑物被雷电击坏
D．复印机是一种进行文字复印的设备，其工作原理和静电现象无关
2．（24-25高二上·全国·单元测试）如图所示，某同学用毛皮摩擦过的橡胶管靠近一细水流，发现细水流向靠近橡胶管的方向偏转，下列说法正确的是（ ）
A．摩擦可以创造更多电荷
B．橡胶管所带的电荷量一定是元电荷e的整数倍
C．下雨天，实验效果会更明显
D．用丝绸摩擦过的玻璃棒代替本实验的橡胶管，细水流会向远离玻璃棒的方向偏转
3．（24-25高一下·江苏常州·期末）库仑扭秤是库仑用以研究电荷间作用力的实验装置，实验过程中采用倍分法避开电量的直接测量。当代学者在复制该实验时，采用了类似装置，如图（部分），一次实验中，实验者测得A、B两个带电金属小球间斥力为F，通过接触起电使得A、B两球电量均减半，同时保持两球间距离不变，则斥力变为（　　）
A． B． C．2F D．4F
4．（22-23高二上·河南·阶段练习）下列四幅图中，M、N两点电场强度相同的是（　　）
A． B．
C． D．
5．（25-26高二上·黑龙江大庆·开学考试）如图所示，A、B、C三点为一直角三角形的三个顶点，∠B=30°。现在A、B两点放置两个点电荷，A点放置的点电荷电荷量绝对值为q，AC两点间距离为L，静电力常量为k，测得C点场强方向与AB平行且水平向左，则（　　）
A．A点放置正电荷，
B．B点放置负电荷
C．C点电场强度的大小
D．B点放置的点电荷的电荷量4q
6．（24-25高二上·广东湛江·期末）如图所示，电荷量为q的带电小球A用长为l的绝缘细线悬挂于O点，带有电荷量为的小球B固定在O点正下方绝缘柱上，之间距离为，小球A平衡时与小球B位于同一竖直平面内，此时悬线与竖直方向夹角，已知带电小球A、B均可视为点电荷，静电力常量为k，重力加速度为g，则（　　）
A．细线拉力大小为
B．小球A的质量为
C．剪断细线瞬间，小球A的加速度大小为g
D．剪断细线，小球A做匀加速运动
7．（24-25高二上·浙江温州·期中）某同学采用如图装置做静电感应的实验：在绝缘支架上的金属导体M和金属导体N按图中方向接触放置，原先M、N都不带电，先让开关S1、S2均断开，现在将一个带正电小球P放置在M左侧，则下列说法正确的是（　　）
A．若开关S1、S2均断开，导体M左端带正电，导体N右端带负电
B．若开关S1、S2均闭合，则导体M和导体N均不带电
C．若只闭合开关S1，接着将MN分开，再移走带电小球，则导体N不带电
D．若只闭合开关S2，接着移走带电小球，最后将MN分开，则导体M带负电
8．（24-25高一下·山东泰安·期中）用电场线能直观、方便地比较电场中各点场强的强弱。图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图乙是该电场中的一些点：O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称。则（ ）
A．B、C两点场强大小相等，方向相反
B． A、D两点场强大小相等，方向相同
C．E、O、F三点比较，O点场强最强
D．B、O、F三点比较，B点场强最强
9．（24-25高一下·安徽·期末）如图所示，绝缘水平面上固定着三个完全相同的金属小球（可视为质点）。其中A、B两小球带电荷量分别为+Q、-4Q，C球不带电，三小球彼此相距均为r，此时A小球所受静电力为F，若将C与B接触后再将C球放回原位，则（ ）
A．B、C接触后，A、B两球相互作用的静电力大小为F
B．B、C接触后，A、B两球相互作用的静电力大小为
C．C球放回原处后，B、C两球相互作用的静电力大小为F
D．C球放回原处后，B、C两球相互作用的静电力大小为
10．（24-25高一下·陕西咸阳·阶段练习）如图所示，水平天花板上的P、Q两点各固定一个光滑定滑轮，两根绝缘细绳穿过定滑轮分别连接A、B、C三个带电绝缘小球，三个小球保持静止状态且处于同一高度，定滑轮与小球在同一竖直面内。已知A、C球的质量均为m，B球的质量为M，△PAB、△QBC均为正三角形，重力加速度为g。则（　　）
A．A、B、C可能带同种电荷 B．B球的电荷量最小
C．M=2m D．A、B球之间库仑力大小为
第Ⅱ卷 非选择题
二、非选择题
11．（6分）（24-25高二上·广东湛江·阶段练习）如图所示，法国科学家库仑曾设计了一个十分精妙的扭秤实验，来探究电荷之间的作用力与哪些物理量有关的问题。
(1)A、C两球完全相同，开始时A球不带电，C球带电量恒定，将A球与C球接触后分开，改变其距离r，发现A、C之间的静电力大小与 （填“r”“”或“”）成正比，A球所受的静电力使A球 （填“顺时针”或“逆时针”）转动（俯视）；
(2)改变C球带电量Q，重复（1）过程，保持其距离不变，发现A、C间的静电力大小与 （填“Q”“”或“”）成正比；
(3)上述实验过程采用的物理方法是（　　）（填字母）。
A．控制变量法 B．放大法 C．理想化模型法
12．（9分）（24-25高二上·广东广州·阶段练习）美国物理学家密立根利用如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验。如图，两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，板间油滴P由于带负电悬浮在两板间保持静止。
(1)若要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有（ ）
A．油滴质量 B．两板间的电压
C．两板间的距离 D．两板的长度
(2)用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量 （已知重力加速度为。
(3)在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都有一定规律，并定义了元电荷，关于元电荷下列说法正确的是（ ）
A．油滴的电荷量可能是 B．油滴的电荷量可能是
C．元电荷就是电子 D．任何带电体所带电荷量可取任意值
13．（8分）（24-25高一下·江西·期末）如图，带等量同种正电荷的小球a、b通过绝缘细线悬挂于天花板上的O点，平衡时，小球a、b处于同一水平线上且相距L，细线与竖直方向的夹角分别为已知小球a的质量为m，重力加速度大小为g，静电力常量为k，不计小球a、b的大小。
(1)求小球b的质量 及所带的电荷量q；
(2)若仅在虚线的左侧空间布置一个匀强电场，平衡时连接小球a的细线上的拉力为0，小球a的位置始终没变，求匀强电场的电场强度E。

14．（15分）（24-25高二上·安徽·期中）如图所示，真空中一水平地面上固定有两个光滑斜面，倾角分别为60°、30°，A、B两带电小球，电荷量分别为+q、+9q，质量分别记为m1和m2，同时静止在两个斜面上，且A、B两球处于同一水平线上，其中A球到斜面底端的距离为L，带电小球均可视为点电荷，静电力常量为k。求：
(1)A、B间的库仑力大小；
(2)A、B两球的质量m1和m2之比；
(3)AB连线与斜面底端所在竖直线交点D处的电场强度。
15.（16分）（24-25高一下·山东潍坊·期末）球心为O、半径为R的半球形光滑绝缘碗固定于水平地面上，带电量分别为+2q和+q的均匀带电小球甲、乙刚好静止于碗内壁A、B两点，过O、A、B的截面如图所示，O、B在同一水平线上，A、B两点间距离为，重力加速度大小为g，静电力常量为k。求：
(1)乙球的质量；
(2)球心O处的电场强度E。
答案和解析
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B B A D C B C BCD BC AC
1．B
【详解】A．静电除尘、静电喷涂等属于静电利用，选项A错误；
B．优质话筒线的外层包裹着金属编织层，是利用静电屏蔽原理屏蔽外部干扰，实现保真信号传输，选项B正确；
C．下雨时，一般会有雷电，如果在高大建筑物顶端装上避雷针，通过避雷针与大地相连，就能及时把电荷导入大地，从而避免建筑物被雷电击坏，如果没有安装会有危险，选项C错误；
D．复印机是一种利用静电技术进行文字复印的设备，是利用异种电荷间的吸引力来工作的，属于静电的利用，选项D错误。
故选B。
2．B
【详解】A．摩擦只能转移电荷，不能创造电荷，故A错误；
B．所有带电体所带电荷量一定为元电荷e的整数倍，故B正确；
C．下雨天，空气潮湿，毛皮摩擦过的橡胶管所带的电荷会被导走一部分，对细水流的偏转会有着一定的影响，实验效果会不明显，故C错误；
D．用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，毛皮摩擦过的橡胶管带负电，虽然二者带电种类不同，但根据带电体能够吸引轻小物体的特点，可知细水流依旧会向靠近玻璃棒的方向偏转，故D错误。
故选B。
3．A
【详解】设接触前两个小球的带电量都等于Q，两个小球之间的距离为R。
接触前两个小球之间的斥力为
接触后两个小球之间的斥力为
解得
故选A。
4．D
【详解】A．图中M、N两点电场强度方向相反，故A错误；
B．图中M、N两点电场强度大小不相等，方向不同，故B错误；
C．图中M、N两点电场强度方向相反，故C错误；
D．图中M、N两点电场强度大小相等，方向相同，故D正确。
故选D。
5．C
【详解】AB．由于C点的场强方向为水平向左，根据电场的叠加原理可知，因此A点为负电荷，B点为正电荷，故AB错误；
C．如图所示，A点的点电荷在C点的场强
由几何知识可得
解得，故C正确；
D．根据上述分析可知，B点的点电荷在C点的场强
又因为
联立解得，故D错误。
故选C。
6．B
【详解】AB．以小球A为研究对象，受力情况如图所示
由几何关系可知AB连线与竖直方向夹角为30°；由库仑定律得
由共点力平衡条件得FTcos30°+Fcos30°=mg
联立解得，
故A错误，B正确；
C．剪断细线瞬间小球A受的合外力为FT，可知加速度
故C错误；
D．剪断细线之后，小球A受不变的竖直向下的重力和不断变化的库仑力，合外力不断变化，可知加速度不断变化，小球A做非匀加速运动，故D错误。
故选B。
7．C
【详解】A．若开关S1、S2均断开，由静电感应，导体M左端（近端）带负电，导体N右端（远端）带正电，A错误；
B．、均闭合时，导体M端（近端）会感应异种电荷，带负电；N端通过接地线使金属导体右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和，所以金属导体左端带负电，右端不再带有电荷。B错误；
C．开关闭合，断开，由于静电感应的作用，金属导体右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和，接着将MN分开，再移走带电小球，金属导体M带的负电荷流向大地，故MN不再带有电荷，C正确；
D．当闭合开关，由于静电感应的作用，金属导体N右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和，所以导体N右端不再带有电荷，接着移走带电小球，M端的负电荷被中和不带电，最后将MN分开，则M和N均不带电，D错误。
故选C。
8．BCD
【详解】AB．根据等量异种电荷的电场分布结合对称性可知，B、C两点场强大小相等，方向相同，A、D两点场强大小相等，方向相同，选项A错误，B正确；
C．E、O、F三点比较，O点电场线最密集，场强最强，选项C正确；
D．B、O、F三点比较，B点电场线较O点密集，则B点场强大于O点；O点场强大于F点，可知B点场强最强，选项D正确。
故选BCD。
9．BC
【详解】AB．B、C接触前A、B间库仑力为
B、C接触后，二者带电均为-2Q，A、B之间的库仑力大小为
解得 ，A错误，B正确；
CD．C球放回原处后，B、C之间的库仑力大小为，C正确，D错误。
故选BC。
10．AC
【详解】A．若A、B、C带同种电荷，相互之间都为斥力，受力如图所示
由于电荷量大小未知，三个小球在水平方向上受力可能平衡，A正确；
B．由题意可知细绳对B球在水平方向上拉力和为0，可知B球受到A、C球的静电力大小相等、方向相反，则A、C球带同种电荷且电荷量相等；若B球与A、C球带异种电荷，由A球水平方向上受力平衡可知引力小于斥力，B球电荷量较小；若B球与A、C球带同种电荷，B球的电荷量大小无法确定，B错误；
C．由于细绳拉力相等，则对A球和B球在竖直方向上分别有
联立解得
C正确；
D．由图可知若A、B、C带同种电荷，对A在水平方向上有
可知A、B球之间库仑力大小不可能为，D错误。
故选AC。
11．(1) 逆时针
(2)
(3)A
【详解】（1）若A球不带电，C球带电量为Q，其距离为r，将A球与C球接触后分开，则A，C之间的静电力大小
同种电荷之间的库仑力为排斥力，则A球所受的静电力与成正比，俯视A球将沿逆时针方向转动。
（2）由（1）问分析知
A球所受的静电力与成正比。
（3）该实验所用方法为控制变量法。
12．(1)ABC
(2)
(3)B
【详解】（1）平行金属板板间存在匀强电场，液滴恰好处于静止状态，电场力与重力平衡，则有
可得
所以要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有油滴质量m，两板间的电压U，两板间的距离d。
故选ABC。
（2）根据第一问可知该油滴的电荷量
（3）A.油滴的电荷量只能是元电荷的整数倍，根据
故A错误；
B.同理
故B正确；
C.元电荷是带电体的最小带电量，不是电子，故C错误；
D.任何带电体所带电荷量都只能是元电荷的整数倍，故D错误。
故选B。
13．(1)，
(2)，方向斜向右上方
【详解】（1）对球a，有，
即
对球b，有，
即
联立，解得，
（2）由题意，小球a所受重力和库伦斥力的合力为，方向斜向左下方
则其所受匀强电场的电场力与平衡，即
解得，方向斜向右上方。
14．(1)
(2)1：3
(3)0
【详解】（1）A球到斜面底端的距离为L，所以两球间距
A、B间的库仑力大小
（2）根据受力分析，两球都受到重力，库仑力及斜面对球的弹力，合力为零，对A球
F=m1gtan60°
对B球
F=m2gtan30°
解得
m1:m2=1:3
（3）两个带电小球在D点产生的场强大小分别是
方向相反，因此D点的合场强为零。
15．(1)
(2)，方向竖直向上
【详解】（1）对乙球受力分析如图所示
由几何关系，得
解得
（2）如图所示
甲球在点产生的电场强度大小为
方向沿方向
由几何关系得，方向与竖直方向夹角为
乙球在点产生的电场强度大小为
方向沿方向
水平方向合场强为
竖直方向合场强为
即点电场强度大小为
方向竖直向上。
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