第9章静电场及其应用 章末综合提升-2023-2024学年高二物理素养提升学案（人教版2019必修第三册）

高中物理必修三素养提升学案 第九章 静电场及其应用 章末综合提升 【知识整合】 【题型探究】 主题1　求解电场强度的特殊方法 电场强度一般可用定义式E＝求解；对真空中点电荷产生的电场，还可用E＝求解；若已知某点的几个分场强，可利用矢量叠加法求解该点的合场强。此外，在高中阶段，往往需要运用一些特殊的思维方法求解场强。 1．对称法 在保证效果相同的前提下，将复杂的电场情境变换为简单的或熟悉的电场情境进行分析求解。 【典例1】　如图所示，xOy平面是无穷大导体的表面，该导体充满z<0的空间，z>0的空间为真空。将电荷量为q的点电荷置于z轴上z＝h处，则在xOy平面上会产生感应电荷。空间任意一点处的电场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激发的。已知静电平衡时导体内部场强处处为零，则在z轴上z＝处的场强大小为(k为静电力常量)(　　) A．k　　B．k C．k D．k 2．补偿法 有时由题给条件建立的模型不是一个完整的模型，这时需要给原来的问题补充一些条件，组成一个完整的新模型。这样，求解原模型的问题就变为求解新模型与补充条件的差值问题。如采用补偿法将有缺口的带电圆环补全为圆环，或将半球面补全为球面，从而将问题化难为易。 【典例2】　如图所示，正电荷q均匀分布在半球面ACB上，球面半径为R，CD为通过半球面顶点C和球心O的轴线。P、M为轴线上的两点，距球心O的距离均为。在M右侧轴线上O′点固定一带正电的点电荷Q，O′、M点间的距离为R，已知P点的场强为零，若均匀带电的封闭球壳内部电场强度处处为零，则M点的场强为(　　) A．0 B． C． D．－ 3．极限思维法 把某个物理量推向极端，即极大或极小、极左或极右，并依此作出科学的推理分析，从而给出判断或推导出一般结论。 【典例3】　如图甲所示，半径为R的均匀带电圆形平板，单位面积带电荷量为q，其轴线上距离圆心为x的任意一点A的电场强度E＝2πkq，方向沿x轴方向(其中k为静电力常量)。如图乙所示，现有一块单位面积带电荷量为q0的无限大均匀带电平板，其周围电场可以看作是匀强电场，若从平板的中间挖去一半径为r的圆板，则圆孔轴线上距离圆心为x的B点的电场强度为(　　) 甲　　　　 　　　乙 A．2πkq0 B．2πkq0 C．2πkq0 D．2πkq0 4．微元法 当一个带电体的体积较大，不能视为点电荷时，求这个带电体产生的电场在某处的电场强度时，可用微元法的思想把带电体分成很多小块，只要每块足够小，就可以看成点电荷，用点电荷电场叠加的方法计算。 【典例4】　如图所示，均匀带电圆环带电荷量为Q，半径为R，圆心为O，P为过圆心且垂直于圆环平面的直线上的一点，OP＝l，求P点的场强大小和方向。 主题2　静电力与力学知识的综合应用 1．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，库仑力的实质是电场力，与重力、弹力一样，它也是一种基本力，因此，带电粒子在电场中的平衡问题，实际上属于力学问题，其中仅多了一个电场力。 2．求解平衡类问题时，需应用有关力的平衡的知识，在正确进行受力分析的基础上，运用平行四边形定则、矢量三角形定则或建立平面直角坐标系，根据共点力作用下物体的平衡条件列方程组求解。解题时常用隔离法、整体法，也可两种方法结合使用。 【典例5】　如图所示，甲、乙两带电小球的质量均为m，所带电荷量分别为＋q和－q，两球间用绝缘细线连接，甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在空间有方向向右的匀强电场，电场强度为E，平衡时细线被拉紧。则当两小球均处于平衡时的可能位置是下图中的(　　) A　　　　　　　　B C　　　　　　　D 　 【方法归纳】 解决静电力作用下的动力学问题的一般思路 【迁移应用】 1．（2022新高考海南卷）某带电体周围的电场线和等势面如图所示，设A点的电场强度为EA，电势为φA，B点的电场强度为EB，电势为φB，则有 A. EA＞EB， B. EA＜EB C.，φA＞φB D. φA＜φB 2．. （2022新高考江苏卷）如图所示，正方形ABCD四个顶点各固定一个带正电的点电荷，电荷量相等，O是正方形的中心。现将A点的电荷沿OA的延长线向无穷远处移动，则（　　） A. 在移动过程中，O点电场强度变小 B. 在移动过程中，C点的电荷所受静电力变大 C. 在移动过程中，移动的电荷所受静电力做负功 D. 当其移动到无穷远处时，O点的电势高于A点 3. （2022高考上海物理学科水平测试）水平面上有一带电量为Q的均匀带电圆环，圆心为O，其中央轴线上距离O点为d的位置处也有带电量为q的点电荷。若点电荷受到的电场力为F，则F k（k为静电力恒量）(选填：“＞”、“＜”或“＝”)。静电力恒量k的单位为 （用“SI单位制”中