第九章 静电场及其应用 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（人教版）

本讲义聚焦静电场章末核心知识，系统梳理电荷相关概念（点电荷、场源电荷等）、电荷守恒定律与库仑定律、电场强度定义式及决定式和电场线等内容，构建从概念到规律再到应用的学习支架。 资料以核心素养为统领，整合物理观念与科学思维，通过库仑定律探究等实例渗透控制变量法等科学方法，结合电场强度计算等例题培养模型建构能力。课中辅助教师高效授课，课后助力学生巩固知识，查漏补缺。

章末素养提升 素养再现 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 提能训练 例1　(2024·广东部分名校高二期末联考)如图所示，A、B是两个电荷量分别为+Q、-2Q的点电荷，距离为L，其连线中点为O，静电力常量为k。O点处的电场强度大小为(　　) A.12k B.8k C.4k D.k 答案　A 解析　根据点电荷产生的电场强度公式及矢量的叠加可知E=+=12k，故选A。 例2　(多选)(2025·天津市第一中学高二期中)如图所示，用两段长度相等的绝缘细绳顺次连接质量相等的A、B两小球，悬挂于天花板的O点。现在让A、B两小球分别带上电荷，电性和电荷量均未知，并且加上一水平向左的匀强电场。不考虑两小球之间的相互作用，装置平衡时A、B两小球的位置如图所示，B球刚好在O点的正下方，则下列说法中正确的是(　　) A.小球A、B所带电性一定是相反的 B.小球A与小球B的电荷量之比一定是2∶1(不考虑电性的正负号) C.细绳OA的拉力大小是细绳AB的拉力大小的2倍 D.若只增加小球A的带电荷量，装置平衡后小球B仍能位于O点正下方 答案　AC 解析　小球A、B所带电性如果相同，则受力方向一致，B球不可能在O点正下方，故A正确； B带负电，受到的静电力水平向右，A带正电，受到的静电力水平向左。设绳子OA与竖直方向的夹角为α，则细绳AB与竖直方向的夹角也为α，对A、B整体受力分析，则tan α= 对B受力分析tan α=，则可知qA=3qB 小球A与小球B的电荷量之比一定是3∶1，故B错误； 细绳OA的拉力F1= 细绳AB的拉力F2= 所以细绳OA的拉力大小是细绳AB的拉力大小的2倍，故C正确； 若只增加小球A的带电荷量，A球受到的静电力变大，根据以上分析可知，细绳OA与竖直方向的夹角变大，细绳AB与竖直方向的夹角不变，则装置平衡后小球B不可能位于O点正下方，故D错误。 静电力与平衡知识的综合应用 1.同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。静电力与重力、弹力一样，在解题中要注意力学规律的应用及受力分析。 2.带电体在电场中的平衡问题，实际上属于力学平衡问题，仅多了一个静电力而已。求解时，需应用有关力学的平衡知识，在正确的受力分析基础上，应用共点力作用下物体的平衡条件，灵活选用合适的方法(如合成法、分解法、矢量图解法、相似三角形法、整体法与隔离法等)求解。 例3　(2024·安徽省岳西中学高二月考)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。在它们的中垂线上水平固定一根内壁光滑的绝缘细管，一电荷量为+q的小球(忽略重力)缓慢经过细管，则(　　) A.小球的加速度先减小后增大 B.小球的速度先减小后增大 C.小球受到的库仑力最大值为 D.管壁对小球的弹力最大值为 答案　C 解析　根据等量异种点电荷电场线分布特点可知，带电小球运动过程中一直受到水平向右的静电力，静电力与细管对其水平弹力平衡，小球的合力为零，加速度为零，小球做匀速直线运动，速度保持不变，故A、B错误；等量异种点电荷连线的中垂线上，连线中点处电场强度最大，小球在该处受到的库仑力最大，则有Fmax=k+k=，故C正确；根据C选项分析可知，在等量异种点电荷连线中点处，管壁对小球的水平弹力与库仑力平衡，则此时管壁对小球的水平弹力最大，大小为，故D错误。 带电体在电场中的运动问题 1.问题综述 带电体在电场中运动是一类综合性很强的问题，解决这类问题时，常把带电体看作点电荷，应用牛顿运动定律、动能定理等求解。电场分为匀强电场和非匀强电场两种类型。 2.解题思路 例4　(2024·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各点处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厚壁中电场强度为零。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5　(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，圆环上剩余电荷在O点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不为零，B错误；A、B两点电场强度大小相等，方向不同，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $