第1章 静电力与电场强度 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（鲁科版）

该高中物理单元复习讲义以“章末素养提升”为核心，通过知识框架图和表格系统梳理静电场知识体系，将物理观念中的电荷概念、定律公式、电场强度等要点，与科学思维中的理想化模型、控制变量法等方法工具整合，清晰呈现重难点分布及内在逻辑联系。 讲义亮点在于“素养导向”的分层练习设计，精选7道典型例题，涵盖单选、多选、计算题，如通过库仑定律应用（例4）培养科学推理能力，借助静电平衡分析（例3）强化模型建构素养。基础题巩固概念，综合题提升能力，助力不同层次学生自主复习，也为教师精准教学提供系统资源支持。

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、大小及电荷分布等因素对它与其他带电体之间相互作用的影响可以忽略时。 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：电荷既不能被创造，也不能被消灭，只能从物体的一部分，转移到另一部分或者从一个物体转移到另一个物体；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F，与它们的电荷量Q1、Q2的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比；作用力的方向沿着它们的连线，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。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.通过了解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，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则(　　) A．P和Q都带正电荷 B．P和Q都带负电荷 C．P带正电荷，Q带负电荷 D．P带负电荷，Q带正电荷 答案　D 解析　对P、Q整体进行受力分析可知，在水平方向上整体所受静电力为零，所以P、Q必带等量异种电荷，选项A、B错误；对P进行受力分析可知，Q对P的库仑力水平向右，则匀强电场对P的静电力应水平向左，所以P带负电荷，Q带正电荷，选项C错误，D正确。 例2　(多选)(2023·云南省弥勒四中高二月考)如图所示为一对不等量异种点电荷A、B的电场线，从C点到D点的虚线为不计重力的带电粒子运动轨迹，下列说法正确的是(　　) A．A电荷的电荷量大于B电荷的电荷量 B．电场中各点的电场强度方向就是正试探电荷所受静电力方向 C．图中没有电场线的空白区域没有电场 D．带电粒子带负电 答案　AB 解析　根据电场线的分布可知，A电荷的电荷量大于B电荷的电荷量，故A正确；电场中正试探电荷受到的静电力方向与该点的电场方向相同，故B正确；电场线是假想的，题图中没有电场线的空白区域也有电场，故C错误；带电粒子仅在静电力作用下从C点运动到D点的轨迹如题图所示，由所受静电力指向弯曲一侧，且静电力方向与电场方向在同一直线上，可知带电粒子受到的静电力方向与电场方向相同，粒子带正电，故D错误。 例3　(多选)如图所示，在M点有电荷量为Q的负点电荷，在距离点电荷为r处放入厚度为d的平行金属板，N为金属板内距表面为的点，MN连线与金属板表面垂直，静电力常量为k。当金属板处于静电平衡时，下列说法正确的是(　　) A．金属板的左侧面感应出正电荷 B．金属板的左侧面感应出负电荷 C．感应电荷在N点产生的电场强度大小为E＝，方向沿MN连线向右 D．感应电荷在N点产生的电场强度大小为E＝，方向沿MN连线向右 答案　AD 解析　M点处的点电荷带负电，故在金属板的左侧面感应出正电荷，A正确，B错误；由静电平衡可知，金属板内部合电场强度为零，故感应电荷在N点产生的电场强度与点电荷在N点产生的电场强度等大反向，根据E＝k可得，感应电荷在N点产生的电场强度大小为E＝，方向沿MN连线向右，C错误，D正确。 例4　(2023·重庆卷)真空中固定有两个点电荷，负电荷Q1位于坐标原点处，正电荷Q2位于x轴上，Q2的电荷量大小为Q1的8倍。若这两点电荷在x轴正半轴的x＝x0处产生的合电场强度为0，则Q1、Q2相距(　　) A.x0 B．(2－1)x0 C．2x0 D．(2＋1)x0 答案　B 解析　依题意，两点电荷电性相反，且Q2的电荷量较大，所以Q2应位于x轴的负半轴，设两点电荷相距L，根据电场强度叠加原理可得＝，又Q2＝8Q1，解得L＝(2－1)x0，故选B。 例5　(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(　　) A．正电荷，q＝ B．正电荷，q＝ C．负电荷，q＝ D．负电荷，q＝ 答案　C 解析　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，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，根据O点的合电场强度为0，则放在D点的点电荷带负电，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。 例6　(2023·广东茂名市高二期中)空间中三点A、B和C是直角三角形的三个顶点，且AB＝4 cm，∠CAB＝37°，现将点电荷QA和QB分别放在A、B两点，测得C点的电场强度大小为EC＝8 N/C，方向如图所示，(静电力常量k＝9×109 N·m2/C2，sin 37°＝0.6)求： (1)QA产生的电场在C点的电场强度大小和方向； (2)QA电荷量大小； (3)若在C点放一个q＝－2×10－8 C的试探电荷，这个试探电荷受到的静电力大小和方向。 答案　(1)10 N/C　由C指向A　(2)2.8×10－12 C　(3)1.6×10－7 N　由A指向B 解析　(1)如图所示，根据矢量叠加法则可知QA在C点产生的电场强度方向一定由C指向A，而QB在C点产生的电场强度方向一定由B指向C，所以有EC＝EAcos 37° 解得EA＝10 N/C(2分) (2)根据前面分析可知QA带负电，根据几何关系可得AC＝＝5 cm(1分) 根据点电荷电场强度公式有EA＝k(2分) 解得QA≈2.8×10－12 C(1分) (3)试探电荷受到的静电力大小为F＝|q|EC＝1.6×10－7 N(3分) 由于试探电荷带负电，所以F的方向与EC的方向相反，为由A指向B。(3分) 例7　(2024·长沙市同升湖高级中学高二月考)如图所示，带电小球A和B(可视为点电荷)放在倾角为30°的光滑固定绝缘斜面上，已知A球的质量为m，所带电荷量为＋q，B球的质量为2m，所带电荷量为－q。沿斜面向上的恒力F作用于A球，可使A、B保持间距r不变且沿斜面向上做匀加速直线运动，已知重力加速度为g，静电力常量为k，求： (1)加速度a的大小； (2)F的大小。 答案　(1)－　(2) 解析　(1)根据库仑定律，两球相互吸引的库仑力F库＝k＝k A球和B球的加速度相同，隔离B球，由牛顿第二定律有F库－2mgsin 30°＝2ma 所以a＝－。 (2)把A球和B球看成整体，A、B间的库仑力为系统内力，由牛顿第二定律有 F－3mgsin 30°＝3ma 解得F＝。 学科网（北京）股份有限公司 $