第一章 静电力与电场强度 章末综合提升-【优化探究】2025-2026学年新教材高中物理必修第三册同步导学案配套PPT课件（鲁科版）

第1章　章末综合提升 章末检测 内容索引 核心素养构建 物理观念:电荷量、元电荷、点电荷、库仑定律、电场、电场强度、电场线、点电荷的电场、匀强电场、电场的叠加 科学思维:通过对原子结构模型的学习使学生明确物体带电的本质,知道三种带电方式的实质是相同的;知道电荷间作用力与电荷量及电荷间距离的定性关系;通过抽象概括建立点电荷这种理想化模型;能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式,并能进行有关的计算;在进行场强叠加等计算时培养学生综合分析能力和知识的迁移能力 科学探究:探究库仑力与电荷量及电荷间距离的关系 规律总结归纳 一、静电的产生及其微观解释 静电的产生及其微观解释 二、静电力的性质 1.库仑定律 规律总结归纳 2.电场与电场强度、点电荷的电场及匀强电场 电场强度 电场线 规律总结归纳 三、静电的利用与防护 1.静电的利用 2.静电的防护 章末检测(一)　静电力与电场强度 (满分:100分) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1.(2024·新疆乌鲁木齐期中)生活中早起梳头是大多数人的生活习惯,假设某天早上某人梳头后,梳子和头发它们互相摩擦后头发带正电荷且所带电荷量为1.6×10-10 C。下列说法正确的是(　　) A.摩擦的过程中电子从梳子转移到头发上 B.梳子在摩擦后一定带负电荷且所带电荷量为1.6×10-10 C C.头发在摩擦过程中失去1.6×10-10个电子 D.元电荷就是电子,元电荷数值是由美国物理学家密立根测得的 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 摩擦后头发带正电荷,可知摩擦的过程中电子从头发转移到梳子上,故A错误;摩擦后头发带正电荷且所带电荷量为1.6×10-10 C,则梳子一定带负电荷且所带电荷量为1.6×10-10 C,故B正确;头发在摩擦过程中失去的电子数为n==1.0×109(个),故C错误;元电荷数值是由美国物理学家密立根测得的,元电荷等于电子的电荷量大小,但元电荷不是电子,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 2.(2024·重庆九龙坡期末)如图所示,光滑绝缘的水平桌面的同一直线上,放置三个可视为点电荷的小球M、N和P,其中M和N固定,带电荷量分别为-q1和+q2。若小球P能保持静止,则(　　) A.P一定带正电,q1=q2 B.P一定带负电,q1=q2 C.P可能带正电,q1>q2 D.P可能带负电,q1<q2 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 根据题意可知,若小球P能保持静止,则小球M、N对P的作用力等大反向,由于小球M、N带异种电荷,由同种电荷相互吸引,异种电荷相互排斥可知,无论P带何种电荷,小球M、N对P的作用力方向都相反,设小球P的带电荷量为q,由库仑定律可得=,可得q1>q2,故选C。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 3.(2024·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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 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 答案:B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 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,选项A正确;图乙中,用铜丝编织的管线包裹话筒线是为了防止外部信号干扰,选项B错误;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,选项C正确;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,选项D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 4.下列四幅图中M、N两点电场强度相同的是(　　) C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 M、N两点电场强度方向不相同,A错误;M、N两点电场强度大小不相同,B错误;M、N两点电场强度的大小和方向都相同,C正确;M、N两点电场强度的大小和方向都不相同,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 5.(2024·北京朝阳期中)三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上。a和c带正电,b带负电,a所带电荷量比b的小。已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示,它应是(　　) A.F1　　　　　　　　 B.F2 C.F3 D.F4 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 根据库仑定律可得F=k,由于a、b到c的距离相等,而a的带电荷量小于b的带电荷量,所以a对c的排斥力小于b对c的吸引力,则c的受力如图所示, 根据矢量合成的平行四边形定则可知,合力F的方向与题干中F2的方向相近,故选B。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 6.(2024·浙江杭州期中)静电除尘器的除尘原理如图所示,带负电的尘埃在电场力的作用下向收尘极迁移并沉积,以达到除尘目的。下列说法正确的是(　　) A.电晕极和收尘极间的电场是典型的匀强电场 B.尘埃所受电场力的方向总与所处位置的电场 强度方向相同 C.尘埃所带的电荷量可能为-8.0×10-17 C D.在同一位置,该点电场强度的大小与尘埃受到的电场力成正比 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 由题图可知,电晕极和收尘极间的电场不是匀强电场,靠近电晕极的电场较强,A错误;尘埃带负电,所受电场力的方向与电场方向相反,B错误;根据n===500可知尘埃所带电荷量是元电荷的整数倍,C正确;电场中某位置的电场强度与电荷量和电场力的大小无关,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 7.如图所示,一对用绝缘柱支撑的金属导体A和B,使它们彼此接触。起初它们不带电,贴在下部的两金属箔是闭合的。现将一个带正电的导体球C靠近导体A,如图所示。下列说法正确的是(　　) A.导体A下面的金属箔张开,导体B下面的金属箔仍闭合 B.导体A的部分正电荷转移到导体B上,导体A带负电 C.导体A带正电,导体B带负电 D.将导体A、B分开后,再移走C,则A带负电 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 将一个带正电的导体球C靠近导体A,由于静电感应,导体A带负电,导体B带正电,故导体A、B下面的金属箔均张开,故A、C错误;金属导体中电子可以自由移动,导体B的部分负电荷转移到导体A上,导体A带负电,故B错误;将导体A、B分开后,再移走C,此时导体A、B不接触,电荷不发生转移,则A带负电,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 8.(2024·江苏苏州期中)某电场在直角坐标系中的电场线分布情况如图所示,O、P、M、N为电场中的四个点,其中P和M在一条电场线上, 则下列说法正确的是(　　) A.M点的电场强度大于N点的电场强度 B.坐标原点附近未画电场线的区域场强均为0 C.将一正电荷由P点静止释放,仅在电场力作用下,可沿PM电场线运动到M点 D.将一负电荷由O点静止释放,可能沿图中虚线移到M点 A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 电场线密的地方电场强度大,由题图可知M点处的电场线比N点处的密,所以M点的电场强度大于N点的电场强度,故A正确;电场线只是大体形象描述电场,不画电场线的区域也有电场,故B错误;一正点电荷从P点由静止释放,该电荷所受的电场力是变力,方向与电场线相切,根据曲线运动的条件知该电荷并不能沿电场线运动到M点,故C错误;在第一象限区域,电场中不可能存在一条沿OM方向的直线电场线, 则将一负电荷由O点静止释放,不可能沿图中虚线运动 到M点,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。 9.(2024·甘肃定西期末)如图为某静电场的一部分电场线的分布,下列说法正确的是(　　) A.这个电场可能是负点电荷形成的 B.C点处的电场强度不为零 C.点电荷q在A点受到的静电力比在B点受到的静电力大 D.负电荷在B点受到的静电力的方向与电场强度的方向相同 BC 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 负点电荷形成的电场的电场线为辐射状的直线,故A错误;并不是没有画电场线的地方就一定没有电场,C点没画电场线,但这里仍有电场,电场强度不为零,故B正确;因为电场线越密的地方电场强度越大,所以EA>EB,又根据F=Eq可知,点电荷q在A点所受的静电力比在B点所受的静电力大,故C正确;负电荷在B点受到的静电力的方向与电场强度的方向相反,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 10.(2024·广东广州期中)如图所示是滚筒式静电分选器,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和G分别接于直流高压电源的正、负极,并令C接地。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,下落时经过电离空气都会带上负电荷,沿导板B到达转动着的滚筒C,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(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 A.粉粒a与导体滚筒C接触后会先中和再带上正电 B.粉粒b会落入F料槽中 C.粉粒a会落入F料槽中 D.刮板D的作用是把吸附在导体滚筒C上的粉粒刮下来 答案:ACD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 电极G电离空气产生大量离子,使得粉粒a、b都带负电荷,粉粒a导电性能良好,粉粒a上的负电荷与滚筒C上的正电荷相互吸引,与导体滚筒C接触后会先中和再带上正电,与滚筒C上电荷相排斥,会落入料槽F中,故A、C正确;粉粒b具有良好的绝缘性,下落时经过电离 空气会带上负电荷,与导体滚筒C接触中和后不再带电 被吸附在滚筒C上,故粉粒b最后被刮板D刮落入料槽E中, 故B错误,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 11.(2024·安徽六安期中)如图所示,正方形ABDC的边长为L,在它的四个顶点各放置一个电荷量均为Q、电性未知的点电荷,已知静电力常量为k,则正方形中心O点电场强度的大小可能是(　　) A.0 B.2 C.4 D.2 AC 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 因为四个点电荷距O点的距离均相同,由几何关系可得r=L,根据点电荷电场强度的表达式E=可得四个点电荷在O点处产生的场强大小均为E==,根据点电荷场强的方向和电场叠加原理可知,若A、D两处放置的电荷电性相同,B、C两处放置的电荷电性也相同,则O处的场强E1=0,若A、D两处放置的电荷电性相同,B、C两处放置的电荷电性相反,或者A、D两处放置的电荷电性相反,B、C两处放置的电荷电性相同,则O处的场强E2=2E=,若A、D两处放置的电荷 电性相反,B、C两处放置的电荷电性也相反,则O处的场强E3= ×2E=,所以A、C正确,B、D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 12.(2024·浙江温州期中)如图为两个质量分别为2m、m,电荷量大小均为q0的小球A和B置于倾角为θ的固定光滑绝缘斜面上,其中A球通过一根劲度系数为k0的绝缘轻质弹簧与斜面顶端的挡板连接,两小球均处于静止状态。已知静电力常量为k,重力加速度为g,小球间距离远大于小球的半径,则(　　) A.两小球带异种电荷 B.相邻两小球间距为q0 C.B球受到的库仑力大小为2mgsin θ D.弹簧压缩量为 AB 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 两小球之间一定是吸引力,则两球带异种电荷,选项A正确;对球B受力分析可知B球受到的库仑力大小为F库=mgsin θ mgsin θ=k 解得相邻两小球间距为r=q0 选项B正确,C错误;对A、B整体分析可知k0x=3mgsin θ 弹簧伸长量为x= 选项D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 三、非选择题:本题共6小题,共60分。 13.(6分)(2024·四川成都期中)如图所示为探究影响电荷间相互作用力的因素实验。 O是一个带正电的物体,把系在丝线上的带正电的小球先后挂在图中P1、P2、P3等位置,比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小。使小球处于同一位置,增大(或减小)小球所带的电荷量,比较小球所受的静电力的大小。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 (1)图中实验采用的方法是　　　　。  A.理想实验法 B.等效替代法 C.微小量放大法 D.控制变量法 (1)图中实验采用的方法是控制变量法,故选D。 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 (2)图中实验可依据下列选项中反映小球受带电体的作用力大小的是　　　　。  A.电荷间的距离 B.丝线偏离竖直方向的角度 C.带正电物体的电荷量 D.小球的电荷量 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 (2)由图中实验可知电场力F=mgtan θ,则可依据丝线偏离竖直方向的角度θ来反映小球受带电体的作用力大小,故选B。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 (3)实验表明:两电荷之间的相互作用力,随其距离的　　　　而增大,随其所带电荷量的　　　　而增大。(均选填“增大”或“减小”)  (3)实验表明:两电荷之间的相互作用力,随其距离的减小而增大,随其所带电荷量的增大而增大。 减小 增大 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 14.(8分)如图所示,在干燥的环境中,高精度电子秤上有两块金属圆片A、B固定在两个轻质绝缘支架上,下支架放在电子秤检测台面上,上支架等距贴上红色纸圈,再穿过固定支架的小孔。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 (1)下支架放在电子秤检测台面上,为了方便直观地知道静电力大小,实验前要将电子秤的示数　　　　。  (1)为了方便知道静电力大小,实验前可以将电子秤的示数归零。 归零 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 (2)将A、B 两块金属圆片正对距离调为d,然后用起电机让两金属片带上相同的电荷量,通过读出此时电子秤的示数m,便可得到B对A的静电力大小F=　　　　(已知当地重力速度为g)。  (2)电子秤的单位是kg,当读出的值是m时,需要乘以g得到力的大小,可得B对A的静电力大小F=mg。 mg 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 (3)保持电荷量不变,把A、B两块金属圆片的距离定量增大,通过读取电子秤示数,便可得到B对A的静电力大小,把所得数据记录分析。 (4)保持A、B两块金属圆片的距离为d,逐次用另一相同且不带电的金属圆片C与A接触,使A的电荷量依次减半,通过读取电子秤的示数,便可得到B每次对A的静电力大小,把所得数据记录分析。 (5)保持两块金属圆片A、B的距离为d,逐次用另一相同且不带电的金属圆片D与B接触,使B的电荷量依次减半,通过读取电子秤的示数,便可得到B每次对A的静电力大小,把所得数据记录分析。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 (6)通过实验数据研究得到在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,其大小与它们电荷量的乘积成　　　 　(选填“正比”或“反比”),与它们之间距离的二次方成　　　　 (选填“正比”或“反比”),这个规律称为库仑定律。  (6)通过实验数据研究得到在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,其大小与它们的电荷量Q1、Q2的乘积成正比,与它们之间距离r的二次方成反比。 正比 反比 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 15.(8分)(2024·广东汕头期末)两个完全相同的质量都为m、带等量电荷的小球A、B分别用等长的绝缘细线悬挂在同一水平面上相距为2l的M、N两点,平衡时小球A、B的位置如图甲所示,已知小球B带负电,此时两球相距为l,细线与竖直方向夹角均为θ=45°,若外加水平向左的匀强电场,两小球平衡时位置如图乙所示,细线刚好沿竖直方向,已知静电力常量为k,重力加速度为g,求: 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 (1)A球的电性及所带的电荷量Q; 答案:(1)正电　　 (1)已知小球B带负电,由甲图可知,A球带正电,对A球受力分析,由平衡条件可得mgtan 45°= 解得A球所带的电荷量为Q=。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 (2)外加匀强电场的场强E的大小。 答案: (2) (2)加电场后对A球受力分析,由平衡条件可得QE= 解得E=。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 16.(12分)在一个点电荷Q的电场中,Ox坐标轴与它的一条电场线重合,坐标轴上A、B两点的坐标分别为2.0 m和5.0 m。放在A、B两点的、均带负电的试探电荷受到的电场力方向都跟x轴的正方向相同,电场力的大小跟试探电荷所带电荷量的关系图像如图乙中直线a、b所示。求: 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 (1)A点的电场强度的大小和方向; 答案:(1)40 N/C　沿x轴负方向　 (1)由题图乙可知,A点的电场强度为EA==40 N/C 方向沿x轴负方向。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 (2)点电荷Q的位置坐标。 答案: (2)1 m 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 (2)同理可得EB=2.5 N/C,方向沿x轴负方向。 由于A、B两点电场强度方向均沿x轴负方向,且EA>EB,故点电荷Q应位于A左侧;设点电荷Q的坐标为x,由点电荷的电场强度公式E=k可得== 解得x=1 m。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 17.(12分)地面上方存在水平向右的匀强电场,一质量为m、带电荷量为q的小球用绝缘丝线悬挂在电场中,当小球静止时丝线与竖直方向的夹角为θ,此时小球到地面的高度为h。求: (1)小球的电性; 答案:(1)正电　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 (1)小球受力情况如图所示, 故小球带正电。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 (2)匀强电场的场强; 答案: (2)　 (2)对小球受力分析可得qE=mgtan θ 解得E=。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 (3)若丝线突然断掉,小球经过多长时间落地。 答案: (3) (3)丝线断裂后,小球在竖直方向自由落体运动,有 h=gt2 解得t=。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 18.(14分)如图所示,在一倾角为30°的光滑固定绝缘斜面上方,有平行于斜面向上的匀强电场,虚线MN为电场的上边界,电场强度大小E=2×103 N/C,MN上方有一长为L=0.6 m的轻质绝缘杆,杆的上、下两端分别固定小球A、B(可看作质点),质量均为m=0.01 kg,A不带电,B所带电荷量q2=-5×10-5 C,B到MN的距离d=0.4 m。现将A、B两小球由静止释放(g取10 m/s2),求: 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 (1)小球B在匀强电场中而A还未进入电场时,两小球的加速度大小; 答案:见解析 (1)以两小球为研究对象,沿斜面方向根据牛顿第二定律有2mgsin 30°+|q2|E=2ma 解得a=10 m/s2 两小球加速度大小相等,均为10 m/s2。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 (2)从开始运动到A刚要进入匀强电场过程的时间。 答案:见解析 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 (2)从静止释放到B球刚要进入电场的过程,系统加速度为a1== 5 m/s2 由运动学公式得d=a1 解得t1= = s=0.4 s B刚要进入电场时的速度为 v=a1t1=5×0.4 m/s=2 m/s 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 17 18 从B刚进入匀强电场到A刚要进入匀强电场的过程,有 L=vt2+a 解得t2=0.2 s(另一解-0.6 s舍去) 则总时间为t=t1+t2=0.6 s。 $$