第一章 静电场 章末素养提升（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二物理必修第三册学习笔记（教科版）

本讲义聚焦高中物理静电场核心知识点，系统梳理静电场力的性质（库仑定律、电场强度、电场线）、能的性质（电场力做功与电势能变化、电势、电势差、等势面、匀强电场U=Ed）、电容器（定义式、决定式）及带电粒子偏转运动（运动分解、速度夹角、偏移量），构建完整知识脉络作为学习支架。 该资料以“素养再现+高考真题训练”为特色，通过2024湖北卷电荷守恒题、新课标卷受力平衡题等真题，强化科学思维中的模型建构与科学推理，结合库仑扭秤实验思想渗透科学态度。课中辅助教师结合考点教学，课后学生可借真题巩固知识，查漏补缺，提升解决实际问题能力。

章末素养提升 素养再现 物 理 观 念 静电场中力的性质 1.库仑定律：真空中两个静止点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线 2.电场强度：定义式：E=(适用于一切电场)；决定式：E=k(适用于点电荷) 3.电场线：电场中画出的有方向的曲线，曲线上每点的切线方向与该点的电场强度方向一致。电场线的疏密表示电场的强弱，特点是不闭合，不相交 静电场中能的性质 1.电场力做功与电势能变化之间的关系：电场力做正功，即WAB>0，电势能减少，电场力做负功，即WAB<0，电势能增加 2.电势：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比。公式：φ= 3.电势差：电场中两点之间电势的差值，也叫电压。电场力做功与电势差的关系WAB=qUAB或UAB= 4.等势面：电场中电势相同的各点构成的面 5.匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点间沿电场方向的距离的乘积，关系式UAB=Ed 电容器 1.定义式：C=(比值定义法) 2.平行板电容器电容的决定式：C= 带电粒子在电场中的偏转运动 初速度方向：粒子做匀速直线运动，通过电场的时间t= 离开电场时垂直于板方向的分速度vy=at= 速度方向与初速度方向夹角的正切值tan θ== 离开电场时沿电场力方向的偏移量y=at2= 科学思维 1.能在熟悉情境中运用点电荷、检验电荷、电场线、等势线等模型分析静电问题，体会物理模型的重要作用 2.能体会用物理量之比定义新物理量的方法，如电场强度、电势、电势差等，能体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法 3.了解类比推理的方法，能综合运用力学和电学知识分析解决静电问题 4.能用与电场力、电场强度、电势能、电势差相关的知识解释常见的静电现象 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.通过探究电场力做功来认识与此相关的电势能 4.能针对电容器充、放电过程中的电压、电流等物理量的变化提出相关的问题或猜想。会根据实验数据画出I-t图像，推断电荷量的变化情况 科学态度 与责任 1.通过静电现象的观察和研究初步认识静电现象的本质。通过实验的操作，形成严谨细致、实事求是的科学态度 2.通过库仑扭秤实验的巧妙设计，体会科学思想和方法 3.通过电势能与重力势能的对比，体会类比与创新在物理学研究中的重要性 4.通过静电场中的能量分析，培养能量意识和社会发展的责任意识 5.通过静电的利用与防护、电容器等知识的学习，体会科学、技术、社会、环境之间的密切联系，逐渐形成探索自然的内在动力 提能训练 例1　(多选)(2024·湖北卷)关于电荷和静电场，下列说法正确的是(　　) A.一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变 B.电场线与等势面垂直，且由电势低的等势面指向电势高的等势面 C.点电荷仅在电场力作用下从静止释放，该点电荷的电势能将减小 D.点电荷仅在电场力作用下从静止释放，将从高电势的地方向低电势的地方运动 答案　AC 解析　根据电荷守恒定律可知一个与外界没有电荷交换的系统，这个系统的电荷的代数和是不变的，故A正确； 根据电场线和等势面的关系可知电场线与等势面垂直，且由电势高的等势面指向电势低的等势面，故B错误； 点电荷仅在电场力作用下从静止释放，电场力做正功，电势能减小，根据φ=，可知正电荷将从电势高的地方向电势低的地方运动，负电荷将从电势低的地方向电势高的地方运动，故C正确，D错误。 例2　(2024·新课标卷)如图，两根不可伸长的等长绝缘细绳的上端均系在天花板的O点上，下端分别系有均带正电荷的小球P、Q；小球处在某一方向水平向右的匀强电场中，平衡时两细绳与竖直方向的夹角大小相等。则(　　) A.两绳中的张力大小一定相等 B.P的质量一定大于Q的质量 C.P的电荷量一定小于Q的电荷量 D.P的电荷量一定大于Q的电荷量 答案　B 解析　设Q和P两球之间的库仑力为F，绳子的拉力分别为T1、T2，Q和P的质量分别为m1、m2，细绳与竖直方向的夹角为θ，对两小球受力分析，如图所示，对于小球Q有 q1E+T1sin θ=F ① T1cos θ=m1g ② 对于小球P有 q2E+F=T2sin θ ③ T2cos θ=m2g ④ 由①知，T1sin θ=F-q1E ⑤ 对比③⑤可得T2>T1 由②④可得= 可知m2>m1；两小球的电荷量则无法判断。故选B。 例3　一带电粒子仅在静电力作用下从A点开始以-v0做直线运动，其v-t图像如图所示。粒子在t0时刻运动到B点，3t0时刻运动到C点，下列判断正确的是(　　) A.A、B、C三点的电势关系为φB>φA>φC B.A、B、C三点的电场强度大小关系为EC>EB>EA C.粒子从A点经B点运动到C点，电势能先增加后减少 D.粒子从A点经B点运动到C点，静电力先做正功后做负功 答案　C 解析　由题图可知，带电粒子在0~t0时间内做减速运动，静电力做负功，电势能增加，在t0~3t0时间内反方向做加速运动，静电力做正功，电势能减少，故选项C正确，D错误；由于不知道带电粒子的电性，故无法判断电势的高低，选项A错误；图线的斜率表示粒子的加速度，即a==，又由题图可知aB>aA>aC，则A、B、C三点的电场强度大小关系为EB>EA>EC，故选项B错误。 例4　(多选)(2021·全国甲卷)某电场的等势面如图所示，图中a、b、c、d、e为电场中的5个点，则(　　) A.一正电荷从b点运动到e点，电场力做正功 B.一电子从a点运动到d点，电场力做功为4 eV C.b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向右 D.a、b、c、d四个点中，b点的电场强度大小最大 答案　BD 解析　由题图可知φb=φe，则正电荷从b点运动到e点，电场力不做功，A错误；由题图可知φa=3 V，φd=7 V，根据电场力做功与电势能的变化关系有Wad=Epa-Epd=(φa-φd)·(-e)=4 eV，B正确；沿电场线方向电势逐渐降低，则b点处的场强方向向左，C错误；等差等势面越密的地方电场强度越大，由题图可看出a、b、c、d四个点中，b处的等势面最密集，则b点处的电场强度大小最大，D正确。 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　(多选)(2024·山东卷)如图所示，带电量为+q的小球被绝缘棒固定在O点，右侧有固定在水平面上、倾角为30°的光滑绝缘斜面。质量为m、带电量为+q的小滑块从斜面上A点由静止释放，滑到与小球等高的B点时加速度为零，滑到C点时速度为零。已知AC间的距离为s，重力加速度大小为g，静电力常量为k，下列说法正确的是(　　) A.OB的距离l= B.OB的距离l= C.从A到C，静电力对小滑块做功W=-mgs D.AC之间的电势差UAC=- 答案　AD 解析　由题意知小滑块在B点处的加速度为零，则根据受力分析有沿斜面方向 mgsin 30°=cos 30° 解得l= A正确，B错误； 设小滑块从A到C的过程，静电力对小滑块做的功为W，因为滑到C点时速度为零， 根据动能定理有W+mgssin 30°=0 解得W=- 故C错误； 根据电势差与静电力做功的关系可知AC之间的电势差UAC==- 故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $