第九章 3 电场 电场强度-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理必修第三册学习手册（人教版）

高中物理必修第三册（人教版） y轴：Tcosa,=mg,② 由①②得an&=F生，同理tan=E mg' ago 由于c=Q,F=,所以m=m2,C正确。 变式训练3B 情境拓展 B【解析】设小球a的电荷量为Q,小球b与小球a 充分接触后，两小球带同种电荷，电荷量分别为号，再 移至小球a正上方L处，故b对a有向下的库仑力，设 为P,则有F》交张，此时电子行份示数为 F=F+F>F;使小球b再次不带电，后将该不带电的小 球b与a球再次充分接触后，两小球带同种电荷，电荷 量分别为？，重新移至a球正上方L处，故b对a有向 4 2x2 下的库仑办，设为，则有P6产产品，此时 电子秤的示数为F=F+FF。因为F>F,故F>F,故选B。 >"3.电场电场强度 知识梳理 知识点2 2.E 一切3.相同相反4.无5.点电荷 9 知识点4 2.疏密各点切线方向 要点突破 例1BD【解标】电场强度E的定义式仁号运 用比值法定义，适用于任何电场，故A错误；上式中 F是放人电场中的检验电荷q所受的静电力，不是产生 电场的电荷所受的静电力，故B正确；电场中某点的场 强仅由电场本身决定，与试探电荷无关，C错误；库仑 定律的表达式F=92中将q2看成场源电荷，则可以说 2 成是点电荷q2产生的电场在点电荷：处的库仑力大小， 而也能说是点电荷g:产生的电场在点电荷q2处的场 强，故D正确。 变式训练1B 例2OL【解析】设想将圆环等分为n个 V(R+L 小段，当相当大时，每一小段都可以看作点电荷，其 30 所带电荷量为g=?，由点电荷场强公式可求得每一点 n 产n(R忆码，由对称性可知， 电荷在P处的场强为E=-9 各小段带电环在P处的场强E与垂直于轴向的分量E, 相互抵消，而E与轴向分量E之和即为带电环在P处 的场强E,故E。=nE=n2·L=。又广 n(R2+L2)r (R2+L2)r (R+L)立，P点的场强为QL V(R+) R 0 0 E 例2题答图 说明：本题还可以由对称性，将环视为对等量同 种点电荷叠加的场，先求出一对电荷产生的场强，再将 n对等量同种点电荷电场累和（矢量和）。对称性也是场 的叠加中常见的解决问题方法。 变式训练2C 例3CD【解析】正点电荷q由静止释放，如果电 场线为直线，电荷将沿电场线运动，但如果电场线是曲 线，电荷一定不沿电场线运动（因为如果沿电场线运 动，其速度方向与受力方向重合，不符合曲线运动的条 件)，故A不正确；由于点电荷做曲线运动时，其速度 方向与静电力方向不再一致（初始时刻除外），故B不 正确；而点电荷的加速度方向，即电荷所受静电力方向 必与该点场强方向一致，即与所在点的电场线的切线方 向一致，故C、D正确。 变式训练3C 情境拓展 B【解析】电场线越密集，电场强度越大，在M、 N、P、Q四点中，电场强度最大的是N点。故选B。 。m4.静电的防止与利用 知识梳理 知识点1 2.E03.(1)净剩的外表面(2)形状越大 知识点3 2.它包围的 要点突破 例1C【解析】导体处于静电感应平衡时，内部 场强为0。E越=-E外。由于E外在c处场强最大，a处最 小，故感应电荷在c处也最大，C正确。高中物理必修第三册（人教版）》 一带电小球a,稳定后电子秤示数为F。现 将另一固定于绝缘手柄一端的不带电小球b 与a球充分接触后，再移至小球a正上方L 处，待系统稳定后，电子秤示数为F。把小 球b移走使其恢复到不带电的状态，然后再 3.电场 知识梳理 川知识点1电场 1.电荷周围存在的一种特殊物质，静止的电 荷产生的电场叫作静电场。 2.电场的明显特征之一是对置入其中的电荷 有力的作用。 川知识点2电场强度 1.定义：放入电场中某点的电荷所受的电场 力跟其电量的比值叫作该点的电场强度。 2.表达式：E= ,单位：N/C。适用 条件： 电场。 3.方向：电场中某点的电场强度的方向跟正 电荷在该点所受的静电力方向一；跟 负电荷在该点所受的静电力方向 4.说明：电场强度是反映电场的力的性质的 物理量，与试探电荷 (填“有” 或“无”)关。 5.点电荷的电场强度：E=k号。适用条件： 真空中静止的 川知识点3电场强度的叠加 场强的叠加原理：平行四边形法则。 6 学 将小球b与小球a充分接触并重新移至a球 正上方L处，电子秤示数为F,若两小球完 全相同，则下列结论正确的是() A.F<F2 B.F>F C.F=F D.F、F均小于F 电场强度 川知识点4电场线 1.定义：画在电场中的一条条有方向的曲 线，使曲线上各点的切线方向都跟该点的 场强方向一致，这样的曲线就是电场线。 2.物理意义： 表示电场强弱， 表示电场方向。 3.特点。 (1)静电场的电场线不闭合，始于正电荷 (或来自无穷远)而止于负电荷（或伸向 无穷远)，不会在没有电荷的地方中断。 (2)假想线。 (3)不相交。 4.典型电场的分布。 (1)等量、同种电荷叠加形成的电场。如图 甲所示。 米米 甲 (2)等量、异种电荷叠加形成的电场。如图 乙所示。 (3)匀强电场。 场强的大小和方向处处相同的电场。它 的电场线是平行且等间距的直线。 要点突破 川要点1对场强的理解 1.E=F，电场强度是采用比值定义法定义 的。q为放入电场中某点的试探电荷的电 荷量，F为电场对试探电荷的静电力。用 比值法定义物理量是物理学中常用的方法， 如速度、加速度、角速度、功率、电阻等。 反映某点电场的性质，适用于一切电场。 2.E=k9,由E=F和库仑定律导出，在E= k中，Q是场源电荷，它与，都是电场 的决定因素，是真空中点电荷场强的决定 式，只适用于真空中的点电荷。 (1)0时，E→∞是错误的，因为已失去 了“点电荷”这一前提。 (2)在以Q为中心，以r为半径的球面上， 各点的场强大小相等，但方向不同， 在点电荷Q的电场中不存在场强相等 的两点。 例1（多选）电场强度E的定义式为E=F 下面说法中正确的是() A.该定义只适用于点电荷产生的电场 B.上式中，F是放入电场中的点电荷所受的 静电力，g是放入电场中的点电荷的电荷量 C.电场中某点场强的方向与试探电荷的正 负有关 D.库仑定律的表达式P92可以说是点电 荷q2产生的电场在点电荷q1处的库仑力 大小：而q可以说是点电荷g,产生的电 第九章静电场及其应用。 场在点电荷q2处的场强大小 思路点拨 对公式E=和E=号的理解。明确 0 区分“场源电荷”和“试探电荷”。在E= 中，q是试探电荷，本式是测量或计 q 算场强的一种方法。在E=k中，Q是 场源电荷。 变式训练① 如图，一个原来不带电 8 的半径为r的空心金属球放 在绝缘支架上，右侧放置一 个电荷量为+Q的点电荷，点 变式训练1题图 电荷到金属球表面的最近距离为2r。下列说 法正确的是() A.金属球在静电平衡后左侧带负电，右侧 带正电 B.感应电荷在球心激发的电场强度大小等 于？ 9r2 C.感应电荷在球心激发的电场强度大小等 于0 D.如果用导线的一端接触球的左侧，另一 端接触球的右侧，导线会将球两侧的电 荷中和 川要点2电场的叠加 1.原理：两个或两个以上的点电荷在真空中 同时存在时，空间某点的场强E,等于各 点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢 高中物理必修第三册（人教版） 量和。 2.电场强度叠加问题的求解思路。 (1)确定分析计算的空间位置。 (2)分析该处有几个分电场，先计算出各个 分电场在该点的电场强度的大小和方向。 (3)依次利用平行四边形定则求出矢量和。 3.求解方法。 微元法、补偿法、对称法。 例2如图所示，均匀带 电圆环所带电荷量为Q, 半径为R,圆心为O,P 为垂直于圆环平面的对 例2题图 称轴上的一点，OP=L,试求P点的场强。 思路点拨 如图所示，将带电圆环分成若干段， 每一小段看作一个点电荷，再根据点电 荷场强公式E=?,求出每个点电荷在P 处产生的场强大小，最后结合场强的叠 加及对称性，即可求解。微元法是场的 叠加中常见的解决问题的方法。 B变式训练2 如图所示，N个小球（可 看作质点)均匀分布在半径 、0 OP 为R的圆周上，圆周上P点 的一个小球所带电荷量为 变式训练2题图 -2q,其余小球带电量为+q,圆心处的电场 强度大小为E,若仅撤去P点的带电小球， 8)学 则圆心处的电场强度大小为() A.E B号 c号 D. E 要点3电场线与带电粒子的运动轨迹 关系 电场线的切线方向表示该点的场强（带正 电粒子在该点受力)方向。曲线运动的轨迹切 线，表示该点的运动方向。二者没有必然联系。 例3（多选）将质量为m的正点电荷g在 电场中从静止释放，在它运动过程中，如果 不计重力，下列表述正确的是() A.点电荷运动轨迹必与电场线重合 B.点电荷的速度方向必定和所在点的电场 线的切线方向一致 C.点电荷的加速度方向必与所在点的电场 线的切线方向一致 D.点电荷的受力方向必与所在点的电场线 的切线方向一致 思路点拨 带电粒子的运动轨迹由其初速度和 所受电场力两个因素决定，电场线对应 的只是带电粒子在该点的受力情况。两 者重合时是初速度与电场线共线。 P变式训练3 某电场的电场线分 布如图所示，下列说法 正确的是（ 变式训练3题图 A.该电场线是由负点电荷形成的 B.若将一试探电荷+g由a点静止释放，它 将沿电场线运动到b点 C.c点的电场强度小于b点的电场强度 D.a点和b点电场强度方向相同 情境拓展 我国古人最早发 现了尖端放电现象， 并将其用于生产生活， 避雷针就利用了尖端 放电现象。避雷针上 情境拓展题图 4.静电的阮 知识梳理 川知识点1静电平衡 1.现象：导体内的自由电子不再发生定向 移动。 2.条件： 3.特点。 (1)导体内部没有 电荷，电荷只分 布在导体的 (2)外表面电荷的分布与导体的 关，且越尖锐的位置，电荷密度 川知识点2尖端放电 1.产生：尖端处高密度的电荷产生强大的 电场，使空气分子电离。电离出大量的异 种电荷奔向导体尖端，与导体尖端的电荷 中和，使导体尖端失去电荷。这种现象叫 作尖端放电。 2.应用：安装避雷针进行尖端放电，防止 建筑物遭雷电击毁。 第九章静电场及其应用。 方有雷雨云时，避雷针附近的电场线分布如 图所示，图中央的竖直黑线AB表示避雷 针，CD为水平地面。在M、N、P、Q四点 中，电场强度最大的是() A.M点 B.N点 C.P点 D.Q点 止与利用 川知识点3静电屏蔽 1.原理：处于静电平衡状态的导体，导体内 部的场强处处为0（包括内部的空腔处）。 2.作用：导体壳能保护 区域， 使这个区域不受外电场的影响。 川知识点4静电吸附的应用 1.静电除尘。 2.静电喷漆。 3.静电复印。 要点突破 要点1对静电感应平衡中的平衡条件 的理解 E内=0，其中E内是合场强，是E外与E感的 叠加，即E内=E外+E感，E感=E内一E外。 例1一金属球，原来 不带电，现沿球的直 MN 径的延长线放置一均 匀带电的细杆N, 例1题图 如图所示，金属球上感应电荷产生的电场在