第九章 静电场及其应用 章末素养提升(Word教参)-【步步高】2024-2025学年高一物理必修第三册学习笔记（人教版）

该高中物理单元复习讲义以表格形式系统整合物理观念（电荷概念、定律、电场强度）与科学思维方法（理想化模型、控制变量法等），构建清晰知识框架，凸显核心概念与规律的内在联系及重难点。 讲义亮点在于例题设计，覆盖电场线分布判断、空腔导体电场分析、库仑力与运动结合等情境，培养科学思维（模型建构、科学推理）与科学探究能力。不同例题适配分层需求，助力学生巩固基础或提升综合应用，教师可精准实施复习教学。

章末素养提升 物理观念 与电荷有关的概念 1.点电荷：带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时 2.场源电荷：激发电场的带电体所带的电荷 3.试探电荷：放入后不影响要研究的电场及用来研究电场各点的性质的电荷 4.元电荷：最小的电荷量，即电子所带电荷量的大小 5.比荷：带电体的电荷量与质量的比值 两个定律 1.电荷守恒定律：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变 2.库仑定律：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。这个规律叫作库仑定律。这种电荷之间的相互作用力叫作静电力或库仑力 电场强度 1.定义式：E＝(适用于一切电场) 决定式：E＝k(适用于点电荷) 2.电场线：电场中画出假想的曲线，每点的切线方向表示该点的电场强度方向，疏密表示电场的强弱，特点是不闭合、不相交 科学思维 理想化模型 点电荷 控制变量法 库仑定律的探究 微小量放大法 库仑扭秤实验 比值定义法 E＝ 形象描述 电场线 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.通过实验模拟和定量分析的方法，探究描述电场强弱的物理量，获得探究体验 科学态度与责任 1.会从微观的角度认识物体带电的本质 2.通过实验观察静电现象，培养严谨细致的科学态度 3.通过库仑扭秤实验的巧妙设计，体会科学思想和方法 4.通过了解生活中关于静电的利用和防护，能对利用和防护静电的一些行为发表自己的观点，有进行科学普及的兴趣和责任感 例1　如图为真空中两点电荷A、B形成的电场中的电场线，该电场线关于虚线对称，O点为A、B点电荷连线的中点，a、b为其连线的中垂线上对称的两点，则下列说法正确的是(　　) A．A、B可能带等量异种电荷 B．A、B可能带不等量的正电荷 C．同一试探电荷在a、b两点处所受静电力大小相等，方向相反 D．a、b两点处无电场线，故其电场强度为零 答案　C 解析　由于电场线关于虚线对称，O点为A、B点电荷连线的中点，结合等量异种与等量同种点电荷电场线的分布特征，可知A、B带等量正电荷，故A、B错误；a、b为其连线的中垂线上对称的两点，根据等量同种点电荷电场线的分布特征，可知a、b两点位置的电场强度大小相等，方向相反，则同一试探电荷在a、b两点处所受静电力大小相等，方向相反，故C正确；电场线是为了形象描述看不见、摸不着的电场而人为假想的，其分布的疏密程度表示电场的强弱，a、b两点处虽然无电场线，但其电场强度不为零，故D错误。 例2　(2024·黑龙江省哈尔滨市第一中学高二质检)如图所示，较厚的空腔球形导体壳中有一个正点电荷，则图中a、b、c、d各点的电场强度大小关系为(　　) A．Ea>Eb>Ec>Ed B．Ea>Ec＝Ed>Eb C．Ea>Ec>Ed>Eb D．Ea<Eb<Ec＝Ed 答案　C 解析　当静电平衡时，空腔球形导体壳内壁感应出负电荷，外壁感应出正电荷，感应电荷形成的电场与点电荷形成的电场叠加，导致空腔球形导体壳中电场强度为零。画出电场线的大致分布如图所示。由于a处电场线较密，c处电场线较疏，d处电场线最疏，b处电场强度为零，则Ea>Ec>Ed>Eb，故选C。 例3　如图所示为两个固定在同一水平面上的点电荷，距离为d，电荷量分别为＋Q和－Q，在它们连线的竖直中垂线上固定一根长为L、内壁光滑的绝缘细管，有一电荷量为＋q的小球(直径略比细管小)以初速度v0从上端管口射入，重力加速度为g，静电力常量为k，则小球(　　) A．受到的库仑力先做正功后做负功 B．下落过程中加速度始终为g C．速度先增大后减小，射出时速度仍为v0 D．管壁对小球的弹力的最大值为2k 答案　B 解析　根据电场线分布可知带电小球受到水平向右的库仑力，电荷量为＋q的小球以初速度v0从管口射入的过程，因库仑力与速度相垂直，所以库仑力不做功，故A错误；小球在竖直方向上只受重力作用，所以下落过程中加速度始终为g，小球做匀加速运动，故B正确，C错误；小球受到的库仑力的合力水平向右，与管壁对小球的弹力大小相等，方向相反，所以当库仑力的合力最大时，弹力也就达到最大，在两个电荷连线的中垂线的中点，库仑力的合力最大，单个电荷在此点产生的库仑力大小为F1＝F2＝4k，根据矢量的合成法则，则库仑力的合力的最大值为F＝2F1＝8k，故D错误。 例4　(2024·南阳市六校高二期中)如图所示，半径为R的带电荷量为＋Q的绝缘圆环，圆心为O，电荷量均匀分布。A、B、C为圆环的三等分点，OD＝2R。现将A、B两处长为Δl的电荷取走，D点放置一电荷量为q的点电荷，O处电场强度恰好为零，则(　　) A．D处的点电荷一定带正电 B．C点电场强度为零 C．q的绝对值为Q D．A、B两点电场强度相同 答案　C 解析　圆环上的电荷在O点产生的电场强度为零，取走A、B两处电荷后，A、B两点关于O点对称的两点分别为A′、B′，产生的合电场强度水平向右，大小为k，与D点处的点电荷产生的电场的电场强度叠加后，O点电场强度为零，所以D点点电荷一定为负电荷，由k＝k，解得|q|＝Q，A错误，C正确；C点电场强度一定向左，B错误； A、B两点电场强度方向不同，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $