第一章 静电场 章末素养提升-（配套课件）2023-2024学年高一新教材物理必修第三册 【步步高】学习笔记（教科版）

DIYIZHANG 第一章 章末素养提升 再现素养 知识 物理观念 静电场中力的性质 1.库仑定律：真空中两个静止点电荷之间的作用力与这两个电荷所带 成正比，与它们之间 成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线 2.电场强度：定义式：E＝ (适用于 电场)；决定式：E＝ (适用于 ) 3.电场线：电场中画出的有方向的曲线，曲线上每点的_______ 与该点的 方向一致，疏密表示电场的 ，特点是 ，不相交 电荷量的乘积 距离的平方 一切 点电荷 切线 方向 电场强度 强弱 不闭合 物理观念 静电场中能的性质 1.电场力做功与电势能变化之间的关系：电场力做正功，即WAB>0，电势能 ，电场力做负功，即WAB<0，电势能_____ 2.电势：电荷在电场中某一点的 与它的 之比。 公式：φ＝ 3.电势差：电场中两点之间 的差值，也叫 。电场力 做功与电势差的关系WAB＝ 或UAB＝ 4.等势面：电场中 的各点构成的面 5.匀强电场中两点间的电势差等于 与这两点间沿 的距离的乘积，关系式UAB＝____ 减少 增加 电势能 电荷量 电势 电压 qUAB 电势相同 电场强度 电场方向 Ed 物理观念 电容器 1.定义式： (比值定义法) 2.平行板电容器电容的决定式：__________ 带电粒子在电场中的运动 带电粒子在电场中的偏转 初速度方向：粒子做匀速直线运动，通过电场的时间t＝____ 离开电场时垂直于板方向的分速度vy＝at＝_______ 速度方向与初速度方向夹角的正切值tan θ＝ ＝________ 离开电场时沿电场力方向的偏移量y＝ at2＝________ 科学思维 1.能在熟悉情境中运用点电荷、试探电荷、电场线、等势线等模型分析静电问题，体会物理模型的重要作用 2.能体会用物理量之比定义新物理量的方法，如电场强度、电势、电势差等，能体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法 3.了解类比推理的方法，能综合运用力学和电学知识分析解决静电问题 4.能用与电场力、电场强度、电势能、电势差相关的知识解释常见的静电现象 科学探究 1.通过实验观察、了解静电现象，探究物体带电的本质 2.通过探究如何得出库仑定律，体会库仑扭秤实验的科学思想和方法 3.通过探究电场力做功来认识与此相关的电势能 4.能针对电容器充、放电过程中的电压、电流等物理量的变化提出相关的问题或猜想。会根据实验数据画出I－t图像，推断电荷量的变化情况 科学态度与责任 1.通过静电现象的观察和研究；初步认识静电现象的本质。通过实验的操作，形成严谨细致、实事求是的科学态度 2.通过库仑扭秤实验的巧妙设计，体会科学思想和方法 3.通过电势能与重力势能的对比，体会类比与创新在物理学研究中的重要性 4.通过静电场中的能量分析，培养能量意识和社会发展的责任意识 5.通过静电的利用与防护、电容器等知识的学习，体会科学、技术、社会、环境之间的密切联系，逐渐形成探索自然的内在动力 　(2023·内蒙古北师大乌兰察布集宁附中高二月考)下列是某同学对电场中的概念、公式的理解，其中正确的是 例1 √ 提能综合 训练 电场强度取决于电场本身，与有无试探电荷无关，电场强度的定义式，只是为了研究电场的性质方便而定义的，A错误； 电容器的电容是描述电容器容纳电荷多少的物理量，电容大小取决于电容器的本身，不能理解成电容器的电容与所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比，B错误； 电场中某点电场强度是由场源电荷决定的，所以由真空中点电荷电场强度公式，可知电场中某点电场强度与场源电荷的电荷量成正比，与该点到场源电荷的距离的平方成反比，C正确； 　(2023·四川成都外国语学校高二阶段练习)如图所示，在倾角为30°的光滑绝缘斜面上固定一个挡板，在挡板上连接一根劲度系数为k0的绝缘轻质弹簧，弹簧另一端与A球连接。A、B两小球的质量均为m，A球的电荷量qA＝q>0，A、B两小球的间距为L，系统处于静止状态。已知静电力常量为k，重力加速度为g，A、B两小球均可视为点电荷，则 例2 C.A球受到的库仑力大小为mg D.若增大B球的电荷量，系统再次平衡后，弹簧伸长量会增加 √ 若增大B球的电荷量，A、B两球组成的系统再次平衡后，对A、B两球整体分析可知弹簧的弹力只与两球的质量有关，两球的质量不变，弹簧伸长量不变，弹簧伸长量不会增加，D错误。 　一带电粒子仅在电场力作用下从A点开始以－v0做直线运动，其v－t图像如图所示。粒子在t0时刻运动到B点，3t0时刻运动到C点，下列判断正确的是 A.A、B、C三点的电势关系为φB>φA>φC B.A、B、C三点的场强大小关系为EC>EB>EA C.粒子从A点经B点运动到C点，电势能先增 加后减少 D.粒子从A点经B点运动到C点，电场力先做正功后做负功 例3 √ 由题图可知，带电粒子在0～t0时间内做减速运动，电场力做负功，电势能增加，在t0～3t0时间内反方向做加速运动，电场力做正功，电势能减少，故选项C正确，D错误； 由于不知道带电粒子的电性，故无法判断电势的高低，选项A错误； 　(2022·山东卷)半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置，圆心位于O点，环上均匀分布着电量为Q的正电荷。点A、B、C将圆环三等分，取走A、B处两段弧长均为ΔL的小圆弧上的电荷。将一点电荷q置于OC延长线上距O点为2R的D点，O点的电场强度刚好为零。圆环上剩余电荷分布不变，q为 例4 √ 取走A、B处两段弧长均为ΔL的小圆弧上的电荷，根据对称性可知，圆环在O点产生的电场强度为与A在同一直径上的A1和与B在同一直径上的B1产生的电场强度的矢量和，如图所示， 因为两段弧长非常小，故可看成点电荷， 根据O点的合电场强度为0，则放在D点的点电荷带负电， 　(多选)(2021·湖南卷)如图，圆心为O的圆处于匀强电场中，电场方向与圆平面平行，ab和cd为该圆直径。将电荷量为q(q>0)的粒子从a点移动到b点，电场力做功为2W(W>0)；若将该粒子从c点移动到d点，电场力做功为W。下列说法正确的是 A.该匀强电场的电场强度方向与ab平行 B.将该粒子从d点移动到b点，电场力做功为0.5W C.a点电势低于c点电势 D.若只受电场力，从d点射入圆形电场区域的所有带电粒子都做曲线运动 例5 √ √ 沿电场线方向电势逐渐降低，则a点电势高于c点电势，C错误； 若粒子从d点射入圆形电场区域的速度方向与ab平行，则粒子做匀变速直线运动，D错误。 (2022·湖南汉寿县第一中学高二阶段练习)如图在真空中存在着竖直向下的匀强电场，电场强度为E。一根绝缘细线长为L，一端固定在图中的O点，另一端固定有一个质量为m、带电荷量为＋q、可视为点电荷的小球，O点距离地面的高度为H，将小球拉至与O点等高的位置A处从静止释放，重力加速度为g。 (1)求小球运动到O点正下方B点时的速度大小； 例6 (2)求小球在B点时细线对小球的拉力大小； 答案　3(mg＋qE) (3)若小球通过B点时，细线恰好断开，求小球落地点与O点的水平位移x。 小球在细线断开后做类平抛运动 由牛顿第二定律有qE＋mg＝ma 水平方向上有：x＝vt， BENKEJIESHU 本课结束 更多精彩内容请登录：www.xinjiaoyu.com    k         C＝ C＝ A.根据电场强度的定义式E＝，电场中某点的电场强度与试探电荷的电荷量成反比 B.根据电容的定义式C＝，电容器的电容与所带电荷量成正比，与两极板间的电压成 反比 C.根据真空中点电荷电场强度公式E＝，电场中某点电场强度与场源电荷的电荷量 成正比 D.根据公式UAB＝，带电荷量为1 C的正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功 为1 J，则A、B两点的电势差为1 V 带电荷量为1 C的正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功为1 J， 即电场力做功是－1 J，则有UAB＝＝ V＝－1 V，则A、B两点 的电势差为－1 V，D错误。 A.弹簧伸长量为 B.B球的电荷量qB＝－ 以A、B两球为整体，由平衡条件可得k0Δx＝(m＋m)gsin 30°，解得Δx＝，A错误； 因A球带正电，A、B两球之间的库仑力为引力， 对B球，由平衡条件可得－k＝mgsin 30°，解得qB＝－＝ －，由牛顿第三定律可知，A球受到B球库仑力大小为mg，B 正确，C错误； 图线的斜率表示粒子的加速度，即a＝＝，又由题图可知aB>aC>aA， 则A、B、C三点的场强大小关系为EB>EC>EA，故选项B错误。 A.正电荷，q＝ B.正电荷，q＝ C.负电荷，q＝ D.负电荷，q＝ 则有E1＝k＝k， 由题意可知，两电场强度方向的夹角为120°，由几何关系得两者的合电场强度大小为E＝E1＝k， 在O点产生的电场强度大小为E′＝E＝k， 又E′＝k， 联立解得q＝，故选C。 沿cd方向建立x轴，垂直于cd方向建立y轴，如 图所示。从c到d有W＝Exq·2R，从a到b有2W ＝Eyq·R＋ExqR，可得Ex＝，Ey＝，则E ＝＝，tan θ＝＝，由于电场方向与水平方向成60°， 则电场强度方向与ab平行，且由a指向b，A正确； 将该粒子从d点移动到b点，电场力做的功为W′＝Eq＝0.5W，B 正确； 答案　 从A到B过程，由动能定理得mgL＋qEL＝mv2－0 小球到达B点时的速度为v＝ 在B点，由牛顿第二定律得T－mg－qE＝m，解得T＝3(mg＋qE)； 答案　2 竖直方向上有：H－L＝at2 联立以上三式解得x＝2。 $$