第九章 4 静电的防止与利用-【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。 变式训练1A 例2D【解析】由于A带正电， 所以金属球壳发生静电感应时，球壳的 内壁带负电，球壳的外壁由于和大地连 接，所以不带电。这样电场线从正电荷 B A出发，到内壁的负电荷处终止，其他 例2题答图 处无电场线，如图所示，A、C错误；金属球壳B整体 带负电，所以B错误。 说明：本题中的金属球B的外壳若不接地，则外壳 感应出正电荷，电场线从这些正电荷出发，终止于无穷 远，所以金属球外也有电场。 变式训练2B 第十章 静 >m1.电势能和电势 知识梳理 知识点1 初末位置电荷经过的路径 知识点2 2.正负 知识点3 1.电势能2.标量4.大小 要点突破 例1 EQLcos0 EQLcos0 EQLcos0静电力做的 功只与始末位置有关，与路径无关【解析】该电荷从A 点到B点，静电力做功与所经过的具体路径无关，只决 定于沿静电力方向上的位移。 变式训练1(1)-0.02(2)-0.01(3)0 例2B【解析】异种电荷之间是引力，距离增大 时，引力做负功，电势能增加。 变式训练2BD 例3P>p>pr【解析】首 N M P 先画一条电场线，如图所示。 例3题答图 在中间位置附近画一点作为M 点。因为由M一→W静电力做正功，而负电荷所受静电力 与场强方向相反，则可确定N点在M点左侧。由N→P 静电力做负功，即沿着电场线移动，又因1.0×103J> 6.0x104J,所以肯定移过了M点，即P点位于M点右 侧。这样，M、N、P三点电势的高低关系是P>P>P 变式训练3A 例4BC【解析】等量异种点电荷连线的中垂线是 参考答案与解析。 情境拓展 C【解析】金属小球和防护服在防护服内产生的合 场强为0，金属小球产生的场强不为0，故A错误；由 金属小球到O点的场强方向向右，连线中点处场强为 金属小球在中点的场强E=0与感应电场在中点的 /r12 2 场强E2的矢量和，故B错误；感应电荷在距离r位置 处产生的场强E=?,故C正确；防护服接地，由静 电感应原理可以知道，防护服左侧外表面带负电，防 护服右侧内表面不带电，故D错误。故选C。 电场中的能量 电势为0的等势面，该线上除无穷远处各点场强方向水 平向右，O点电场强度最大，O点上下两侧电场强度逐 渐减小，故A错误；等量异种点电荷连线，电势沿着电 场线逐渐降低，则p>po=0,a点电势能E=qP,因为 q>0,P>0,所以E>0,a点电场强度方向向右，电荷 带正电，所以静电力方向向右，故B正确；p<p,所 以U<0,Wa=qU<0,静电力做负功，所以移动电荷必 须克服静电力做功，故C正确；q>0,Ua=Ua,Wa=Wa, 静电力做功相同，所以电势能变化相同，故D错误。 变式训练4C 情境拓展 C【解析】根据对称性可知，a点场强等于c点场 强，A错误；由于沿着电场线，电势降低，因此a点电 势比c点电势高，B错误；根据对称性可知，b、d两点 的场强大小相等，方向相同，C正确；正的试探电荷从 b点到d点电场力做功为0，电势能不变，D错误。故 选C。 >m2.电势差 知识梳理 知识点1 1.电压2.P4-p4.两点间电势高低 知识点3 2.（2)垂直 要点突破 例1-100VC点的电势较高【解析】负电荷从A 移至B的过程，电荷克服静电力做功，可见负电荷从电势高 处移至电势低处，即PP0 31D.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 高中物理必修第三册（人教版） 球的直径上a、b、c三点的场强大小分别为 Ea、E.、E,三者相比( A.En最大B.E最小C.E最大D.E=E=E 思路点拨 一定要辨析是导体内部场强，还是 外电场的场强，或是感应电荷的场强。 B变式训练① 在真空中把一绝缘导 M 体向带负电荷的小球P缓 慢靠近（不相碰），下列 变式训练1题图 说法正确的是(） A.M端感应电荷越来越多 B.导体内场强越来越大 C.导体上N点的场强恒大于M点的场强 D.导体上的感应电荷在M、N两点产生的 场强相等 川要点2对静电屏蔽的理解 静电屏蔽分为外屏蔽和全屏蔽。空腔导 体在外电场中处于静电平衡，其内部的场强 总等于0。因此外电场不可能对其内部空间 产生任何影响。 例2如图所示，将一带正电的 小球A从小孔中放入金属球壳 B内，但不与金属球壳发生接 触，把原来不带电的金属球壳 B的外表面接地，达到静电平 例2题图 衡后，下列说法正确的是（) A.金属球壳B的空腔内电场强度为0 B.金属球壳B不带电 C.金属球壳B的外表面带正电 D.金属球壳B的内表面带负电 10)学 思路点拨 首先要明确不是任何情况下金属球 壳内的场强都为0，此种情况下金属球壳 内的场强并不为0，电场的实际情况应该 从静电感应现象中电荷的分布入手。 P变式训练② 如图所示，放在绝缘台 上的金属网罩B内放有一 个不带电的验电器C,，若把 一个带有正电荷的绝缘体A 变式训练2题图 移近金属罩B,则() A.金属罩B的内表面带正电荷 B.金属罩B的右侧外表面带正电荷 C.验电器C的金属箔片将张开 D.金属罩B左、右两侧电荷电性相同 情境拓展 如图所示，内置金属网的 高压静电防护服接地，O为防 护服内的一点，把一带电量为 Q的金属小球移动到距离O点的 情境拓展题图 r处。金属小球可视为点电荷 静电力常量为k,下列说法正确的是() A.金属小球在防护服内产生的电场为0 B.金属小球与O点连线中点P处的电场强 度为9 C.感应电荷在O点处产生的场强大小等于 华 D.防护服内金属网左侧外表面带负电，右 侧内表面带正电