2025年人教版高中物理精讲精练必修3第03讲：静电的防止与利用 原卷版

第03讲：静电的防止与利用

【考点归纳】

考点一：静电平衡的内外电场及其电荷分布

考点二：静电的防止与利用

考点三：导体上电荷的分布与尖端放电

考点四：金属壳内部的电场屏蔽问题

考点五：静电屏蔽

【考点梳理】

知识点一：静电感应现象

1.把导体放入电场，导体内的自由电荷在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现等量异种电荷的现象．

2．静电平衡状态：导体在电场中发生静电感应现象，感应电荷的电场与原电场叠加，使导体内部各点的合电

场等于零，导体内的自由电子不再发生移动的状态．

3．静电平衡状态的特征

(1)处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零．

(2)处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直．

(3)处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体的表面为等势面．

4．静电平衡导体上的电荷分布

带电的导体内部没有电荷，电荷分布在导体的外表面．且在导体表面越尖锐的位置，电荷的密度越大，凹陷的

位置几乎没有电荷．

知识点二：尖端放电与静电屏蔽

尖端放电静电屏蔽

当金属外壳达到静电平衡时，内

导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种部没有电场，因而金属的外壳会

原理离子与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去电对其内部起保护作用，使它内部

荷.

不受外部电场的影响．

应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施．应用：电学仪器外面有金属壳，

应用或防

防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的野外高压线上方还有两条导线

止

损失.与大地相连.

技巧总结：对静电平衡的理解

1．静电平衡的实质：金属导体放到场强为E0的电场中，金属中的自由电荷在电场力作用下定向移动导致导体

一侧聚集负电荷，而另一侧聚集正电荷，感应电荷在导体内部产生与原电场方向相反的电场，导致合场强减小．当

感应电荷继续增加，合场强逐渐减小，合场强为零时，自由电荷的定向移动停止．

2．对静电平衡的三点理解

(1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动．

(2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的．

(3)导体达到静电平衡后内部场强处处为零是指外电场E与导体两端的感应电荷产生的附加电场E′的合场强

为零，E′＝－E.

3．静电平衡状态下的导体的电荷分布特点

(1)净电荷都分布在导体的表面，导体内部没有净电荷．

(2)感应电荷分布于导体两端，电性相反，电量相等，远同近异．

【题型归纳】

题型一：静电平衡的内外电场及其电荷分布

1．（23-24高二上·河南新乡·期末）长为L的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为+q的点电荷放在距棒左端R处，

如图所示。静电力常量为k，当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点Р处产生的电场的电场强度大小是（）

4kq2kq4kq2kq

A．B．C．D．

(2RL)2(2RL)22RL2RL

2．（23-24高二上·江苏连云港·期中）如图所示，带电体+Q靠近一个原来不带电的接地空腔导体，在达到静电平衡

后，导体腔（）

A．带正电B．内表面的电荷量为0

C．外表面的电荷量为0D．内、外表面带异种电荷

3．（23-24高二上·四川绵阳·期中）如图所示，原来不带电的金属球壳内壁接地，将一带正电的小球放入其中，但不

与球壳接触，则（）

A．球壳内壁带正电B．球壳外壁带正电

C．球壳外壁不带电D．若将接地线去掉再移去正电荷，球壳外壁不带电

题型二：静电的防止与利用

4．（23-24高二上·贵州毕节·期末）下列说法不属于静电现象应用的是（）

A．静电除尘可用于回收水泥粉尘

B．复印机应用静电吸附，实现复印工作

C．带负电的油漆微粒沉积在作为正极的工件表面，完成喷漆工作

D．印刷厂里纸张之间因摩擦带电面吸附在一起，给印刷带来麻烦

5．（23-24高二上·安徽蚌埠·期末）下列对各图所涉及物理知识的说法中错误的是（）

A．图甲中，油罐车车尾下方拖着一根落地的软铁条是利用铁的导电性将运输中产生的静电导走

B．图乙中，用铜丝编织的管线包裹话筒线是利用静电吸收信号

C．图丙中，高压输电线上方的两根接地导线具有避雷保护线路的作用

D．图丁中，燃气灶中针尖形点火器是利用高压尖端放电原理进行点火的

6．（22-23高二上·上海浦东新·期末）下列实例中属于利用静电的是（）

A．通过复印机把文件、资料等快速复印下来

B．机械设备要良好地接地

C．建筑物上安装避雷针

D．保持印染车间的空气有一定的湿度

题型三：导体上电荷的分布与尖端放电

7．（23-24高一下·湖南·期末）下列应用与尖端放电现象无关的是（）

A．家用煤气灶和燃气热水器上安装的点火装置

B．高压设备中的导体表面尽量光滑，以减少高压设备上电能的损失

C．超高压输电线上带电作业的电力工人穿着含有金属丝织物的衣服

D．在高大建筑物屋顶安装一根尖锐的金属棒，用粗导线与接地装置连接以防止建筑物被雷击

8．（23-24高二上·浙江·阶段练习）当带电云层接近地面时，地面上的物体受其影响会感应出异种电荷，为了避免遭

受雷击，在高大的建筑物上安装尖端导体—避雷针。图为带电云层和避雷针之间电场线的分布示意图，有一个带电

粒子（不计重力）从A点运动到B点，则以下说法正确的是（）

A．粒子带正电B．电场强度EAEB

C．粒子的动能EkAEkBD．当带电云层靠近地面的过程中，避雷针会有自下而上的电流

9．（23-24高二上·安徽芜湖·期中）夏天，受强对流天气影响，经常有雷电发生。为避免雷电造成的损害，某建筑顶

部装有避雷针。如图所示为某次闪电前瞬间避雷针周围电场的等势面分布情况。在等势面中有A、B、C三点，其

中A、B两点位置关于避雷针对称。下列说法正确的是（）

A．A、B两点的场强相同

B．此次闪电前瞬间避雷针尖端一定带负电

C．从云层沿直线向避雷针尖端运动的电荷受到的电场力可能越来越小

D．某正电荷从C点移动到B点，电场力对该电荷做负功

题型四：金属壳内部的电场屏蔽问题

10．（20-21高二上·福建泉州·期中）如图所示，将悬挂在细线上的带负电的小球A放在不带电的金属空心球壳C内

（不和球壁接触），另有一悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，则（）

A．A往左偏离竖直方向，B往右偏离竖直方向B．A往左偏离竖直方向，B的位置不变

C．A的位置不变，B往左偏离竖直方向D．A和B的位置不变

11．（23-24高二上·北京西城·阶段练习）如图所示，用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器。则以

下关于验电器箔片的说法正确的是（）

A．验电器箔片会张开，因为带电金属球的电场会存在于整个空间的

B．验电器箔片可能会张开，只要带电金属球所带电量足够大就可以

C．验电器箔片不会张开，因为金属网罩把电荷都导到地球上去了

D．验电器箔片不会张开，因为金属网罩会出现感应电荷抵消掉带电金属球在网罩内的电场

12．（22-23高二上·北京西城·期末）如图用金属网把验电器罩起来，使带电金属球靠近验电器，下列有关此实验现

象的描述或解释正确的是（）

A．验电器的金属球因静电感应而带负电荷B．验电器的金属箔片会因排斥而张开

C．整个金属网会因为静电感应而带负电荷D．箔片不张开因为金属网内场强为0

题型五：静电屏蔽的应用

13．（23-24高二上·广东东莞·阶段练习）某研究性学习小组学习电学知识后对电工穿的高压作业服进行研究，发现

高压作业服是用铜丝编织的，下列各同学的理由正确的是（）

A．甲认为铜丝编织的衣服不易拉破，所以用铜丝编织

B．乙认为电工被铜丝编织的衣服所包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用

C．丙认为电工被铜丝编织的衣服所包裹，使体内电场强度不为零，对人体起保护作用

D．丁认为铜丝必须达到一定的厚度，才能对人体起到保护作用

14．（23-24高二上·安徽·阶段练习）下列现象中不属于静电屏蔽的是（）

A．超高压带电作业的工人穿戴含金属丝织物的工作服

B．野外高压输电线上方两根导线与大地相连

C．优质话筒线外面有金属网将导线包围

D．建筑物的顶端要安装避雷针

15．（23-24高二上·浙江·阶段练习）关于静电屏蔽，下列说法不正确的是（）

A．图甲是静电释放器，给汽车加油前用手触摸一下，其目的是导走加油枪上的静电

B．图乙中建筑物顶端的避雷针必须通过导线与大地保持良好接触

C．图丙中三条高压输电线上方的两条导线与大地相连，可把高压线屏蔽起来，免遭雷击

D．图丁为静电喷漆的示意图，静电喷漆时利用异种电荷相互吸引，使油漆与金属表面在静电引力作用下喷涂

更均匀

【高分演练】

一、单选题

16．（24-25高二上·全国）如图是静电喷涂原理的示意图。喷枪喷嘴与被涂工件之间有强电场，喷嘴喷出的带电涂

料微粒在强电场的作用下会向工件高速运动，最后被吸附到工件表面。则可知（）

A．微粒一定带正电B．微粒可能带正电，也可能带负电

C．微粒运动过程中，速度越来越小D．微粒运动过程中，速度越来越大

17．（24-25高二上·全国·课后作业）用学过的电学知识，判断下列说法正确的是（）

A．电工穿绝缘衣比穿金属衣（包含金属丝的织物制成）安全

B．高压起电机的带电导体做成球形，是为了使导体获得更高的电荷量

C．燃气灶点火器的放电电极做成了针形，是防止出现尖端放电现象

D．USB数据线线芯的外层包裹着一层铜丝网，是为了增强线缆的机械强度

18．（23-24高一下·山西长治·期末）静电现象在自然界普遍存在，在生产生活中也时常会发生静电现象。人们可让

静电服务于生产生活，但也需对其进行防护，做到趋利避害。下列关于静电现象的说法正确的是（）

A．静电除尘的原理是静电屏蔽

B．印刷车间的空气应保证适当潮湿，以便导走纸页间相互摩擦产生的静电

C．避雷针利用了带电导体凸起尖锐的地方电荷稀疏、附近空间电场较弱的特点

D．干燥天气里脱毛衣时会产生火花，是因为摩擦过程中凭空创造出了电荷

19．（23-24高二上·河南驻马店·期末）2023年8月15号，一群游客在新疆吐鲁番某沙漠景区自驾游。兴致正浓时

天色突变，眼见雷雨将至，随后沙丘高处的几名游客头发直立如同刺猬一般，如图所示。此时为了保障人身安全，

下列避险方式最为有效合理的是（）

A．躲进汽车里B．往沙漠高处跑

C．用水将头发淋湿D．蹲下并用手触摸地面

20．（23-24高二上·重庆·期末）如图所示，一长为2l且粗细均匀的导体棒原来不带电，现将一电荷量为q的点电

荷放在其中轴线上距其左端l处，静电力常量为k，当该导体棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内中心处产生

的场强大小为（）

kqkq

A．0B．C．D．

4l2l2

21．（23-24高二上·江苏·阶段练习）如图为静电除尘器除尘原理的示意图。尘埃在电场中通过某种机制带电，在静

电力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘的目的。下列表述正确的是（）

A．电场方向由放电极指向集尘极B．到达集尘极的尘埃带正电荷

C．带电尘埃所受静电力的方向与电场方向相同D．带电尘埃受静电力作用做加速运动

22．（23-24高二上·陕西西安·期中）在如图所示的实验中，验电器的金属箔片会张开的是（）

A．B．

C．D．

23．（23-24高二上·河北保定·期中）下列关于教科书上的四副插图，说法正确的是（）

A．图甲为静电除尘装置的示意图，带负电的尘埃被收集在线状电离器B上

B．图乙为给汽车加油前要触摸一下的静电释放器，其目的是导走加油枪上的静电

C．图丙中摇动起电机，烟雾缭绕的塑料瓶顿时清澈透明，其工作原理为静电吸附

D．图丁的燃气灶中安装了电子点火器，点火应用了焦耳定律

24．（23-24高二上·陕西渭南·期中）如图所示，一个方形的金属盒原来不带电，现将一个带电荷量为＋Q的点电荷

放在盒子左边附近，达到静电平衡后，盒子内部电场处处为零。则盒上的感应电荷在盒子内部产生的电场分布情况

正确的是（）

A．B．

C．D．

25．（23-24高二上·山西运城·期中）下列关于四幅图像的说法正确的是（）

A．用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒上的部分电子会转移到毛皮上，从而使橡胶棒带正电

B．处于静电平衡状态的导体腔，内表面有电荷，导体壳壁W内电场强度不为0，导体壳内空腔C电场强度为

0

C．通过奎宁结晶在两点电荷的电场中的分布情况，可分析判断两点电荷是等量异种点电荷

D．避雷针其实不“避雷”，反而是“接雷”，只不过是化弱为强，避免强雷电的破坏

二、多选题

26．（24-25高二上·全国·课后作业）滚筒式静电分选器由料斗A、导板B、导体滚筒C、刮板D、料槽E、F和放电

针G等部件组成，C与G分别接于直流高压电源的正、负极上，并令C接地。如图所示，电源电压很高，足以使

放电针G附近的空气发生电离而产生大量离子，现有导电性能不同的两种物质粉粒a、b的混合物从料斗A下落，

沿导板B到达转动的滚筒C上，粉粒a具有良好的导电性，粉粒b具有良好的绝缘性。下列说法正确的是（）

A．粉粒a落入料槽F，粉粒b落入料槽E

B．粉粒b落入料槽F，粉粒a落入料槽E

C．若滚筒C不接地而放电针G接地，从工作原理上看，这是不允许的

D．若滚筒C不接地而放电针G接地，从工作实用角度看，这是不允许的

27．（23-24高二上·广东深圳·期末）如图是滚筒式静电分选器的原理图，导体滚筒C和放电针G分别接于直流电源

的正、负板，并令C接地。放电针G与滚筒C间施加高压并电离空气，颗粒a、b经过电离空气后都带上电荷。b颗

粒直接掉落在F盘，a颗粒被刮板D刮落到E盘。下列说法正确的是（）

A．a、b两种颗粒都具有良好的导电性B．a、b两种颗粒都具有良好的绝缘性

C．在分选过程中，a、b两种颗粒都带负电D．对调G、C间的极性，分离器仍能正常工作

28．（23-24高二上·北京西城·期中）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

29．（23-24高二上·新疆伊犁·阶段练习）如图所示，一个验电器用金属网罩罩住，当加上水平向右的、场强大小为

E的匀强电场时，下列说法正确的是（）

A．验电器的箔片不张开

B．金属网罩内部空间存在向右的匀强电场

C．金属网罩上的感应电荷在金属网罩内部空间产生的电场方向为水平向左

D．金属网罩内外表面都存在感应电荷

30．（23-24高二上·北京怀柔·阶段练习）在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”：如图，一个没有底的空

塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，把它们分别跟静电起电机的两极相连。在塑料瓶里放一盘点

燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾

缭绕。以下分析正确的（）

A．因为静电平衡的导体，尖端电荷更密集，所以锯条附近电场强度最大

B．空气被电离后形成的自由电子吸附到烟尘上，使烟尘带正电

C．烟尘受到静电力的作用，最终运动到接正极的金属片上

D．烟尘受到静电力的作用，最终运动到接负极的金属片上

31．（23-24高二上·广东深圳·阶段练习）如图所示，不带电的金属棒AB长为L，O为AB的中点，在距离A点为R

的C点处放一带电量为Q的正点电荷，C与AB在一条直线上，如图所示，设无穷远处电势为零。下列说法正确的

是（）

A．金属棒上A点的电势高于B点的电势

B．O点的电场强度为零，电势也为零

Q

k

C．金属棒上感应电荷在