第二章 静电场的应用 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（粤教版）

本高中物理讲义聚焦电场相关核心知识点，系统梳理电容器的定义式与决定式，带电粒子在电场中的加速与偏转规律，以及静电的利用与防护实例，构建从概念到应用的完整学习支架。 资料以核心素养为导向，通过“素养再现”整合物理观念，“提能训练”中静电除尘、多级加速器等例题培养科学思维的模型建构与推理能力，实验探究环节强化科学探究方法，课中助力教学，课后便于学生查漏补缺。

章末素养提升 素养再现 物理观念 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运动 1.带电粒子在电场中的加速：v= 2.带电粒子在电场中的偏转 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== 离开电场时沿静电力方向的偏移量y=at2= 静电的利用与防护 1.静电现象的应用：静电喷涂、静电除尘、静电复印、静电植绒 2.尖端放电应用：避雷针 科学思维 1.运用类比法分析带电粒子在匀强电场中的偏转问题，建构类平抛运动的物理模型 2.通过分析和求解带电粒子在电场中的运动问题，培养分析推理能力 科学探究 1.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 2.通过探究影响平行板电容器电容的因素，体会应用控制变量法研究物理问题的科学方法 3.通过对示波器的观察和演示，体会物理知识对科学技术的重要作用 科学态度 与责任 1.能通过实验的操作，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　(2025·深圳市实验学校高二期中)静电除尘原理是设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来。如图所示，静电除尘器由板状收集器A和线状电离器B组成，A、B间接有高压电源，它们之间形成很强的电场，能使空气中的气体分子电离，进而使通过除尘器的尘埃带电，最后被吸附到与正极相连的收集器A上。下列选项正确的是(　　) A.收集器A吸附大量尘埃的原因是尘埃带上了正电 B.收集器A吸附大量尘埃的原因是尘埃带上了负电 C.粉尘靠近收集器A的过程中，加速度保持不变 D.静电除尘过程是机械能向电场能转化的过程 答案　B 解析　A、B间接高压电后A、B间产生很强的电场，气体分子被电离为电子和正离子，电子被尘埃吸附，尘埃带负电被接高压正极的收集器A吸附，故A错误，B正确；越靠近线装电离器B电场强度越大，收集器A和电离器B之间形成的是非匀强电场，所以粉尘靠近收集器A的过程中，加速度发生变化，故C错误；带负电的粉尘在电场力的作用下加速运动，电场力做正功，电势能减小，机械能增加，所以静电除尘过程是电场能向机械能转化的过程，故D错误。 例2　(2025·汕头市潮阳区高二月考)如图所示，水平放置的平行板电容器与直流电源连接。下极板接地，一带电质点恰好静止于电容器中的P点。现将平行板电容器的下极板向上移动一小段距离，则以下说法错误的是(　　) A.电容器的电容将增大，极板所带电荷量将增大 B.带电质点将沿竖直方向向上运动 C.P点的电势将降低 D.若将带电质点固定，则其电势能不变 答案　D 解析　下极板向上移动时，板间距减小，根据C=，可知电容将增大，因U不变，由Q=CU可知，极板所带电荷量将增大，故A正确； 开始时电场力与重力平衡，合力为零；下极板上移时，因U不变，根据E=，可知电场强度增大，电场力增大，带电质点将向上运动，故B正确；场强E增大，而P点与上极板间的距离不变，则由公式U=Ed，分析可知，P点与上极板间电势差将增大，上极板的电势等于电源的电动势，保持不变，则知P点的电势将降低，故C正确；电场力向上，故带电质点一定带负电，P点的电势降低，则其电势能将增大，故D错误。 例3　(多选)(2024·深圳市校联盟高二期中)多级加速器原理如图甲所示，多个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，圆筒的长度依照一定的规律依次增加，圆筒和交变电源两极交替相连，交变电压变化规律如图乙所示。在t=0时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值，此时位于序号为0的金属圆板中央的一个电子，在电场中由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒。若已知电子的质量为m、电荷量为e，电压的绝对值为U0，周期为T，电子通过圆筒间隙的时间忽略不计，为使其能不断加速，下列说法正确的是(　　) A.金属圆筒内部场强处处为零，电子在圆筒内做匀速运动 B.t=3T时，电子刚从7号圆筒中心出来 C.电子离开第8个圆筒的速度为 D.第n个圆筒的长度正比于 答案　AD 解析　因一个筒只接一个电极，所以金属圆筒内部场强处处为0，电子在圆筒内做匀速运动，A正确；因为筒长是按一定的规律增加的，那么电子在每个筒内运动的时间必须为交流电周期的一半，所以当t=0时，电子进入1号筒，当t=时，电子从1号筒中心飞出，以此类推，当t=3T时，电子刚从6号圆筒中心出来，B错误；设电子进入第n个筒时的速度为vn，由动能定理可得neU0=m-0，解得vn=，故电子离开第8个圆筒的速度为，第n个筒的长度为Ln=vnt=×，可以发现Ln∝，C错误，D正确。 例4　如图，平行板电容器两极板的间距为d，极板与水平面成45°角，上极板带正电。一电荷量为q(q>0)的粒子在电容器中靠近下极板处，以初动能Ek0竖直向上射出。不计重力，极板尺寸足够大。若粒子能打到上极板，则两极板间电场强度的最大值为(　　) A. B. C. D. 答案　B 解析　当电场足够大时，粒子打到上极板的极限情况为：粒子到达上极板处时速度恰好与上极板平行，粒子的运动为类平抛运动的逆运动。将粒子初速度v0分解为垂直极板的vy和平行极板的vx，根据运动的合成与分解，当粒子垂直于极板方向的速度vy'=0时，根据运动学公式有=2d，vy=v0cos 45°，Ek0=m，联立得E=，故B正确。 例5　(2024·惠州市高二期末)如图所示，有一光滑绝缘轨道竖直放置，斜轨道与圆轨道的最底端平滑相接，所在竖直面内有一匀强电场，场强大小为E，方向竖直向下。现将一个带正电的小球从轨道上的A点由静止释放，小球沿轨道滑下，已知小球的质量为m、电荷量为q，圆轨道半径为R，取重力加速度为g。 (1)若A点距圆轨道最低点的高度为h0=3R，求小球到达圆轨道最低点时对轨道的压力大小； (2)若使小球能通过圆轨道顶端的B点，求A点距圆轨道最低点的竖直高度h1至少为多大。 答案　(1)7(Eq+mg)　(2)2.5R 解析　(1)设小球到最低点的速度大小为v0，从A点到最低点过程，由动能定理得 (mg+qE)3R=m-0 设到最低点时轨道对小球的支持力大小为F，在圆轨道的最低点，由牛顿第二定律得F-(Eq+mg)=m 得F=7(Eq+mg) 根据牛顿第三定律，最低点时小球对轨道的压力大小F'=F=7(Eq+mg) (2)小球恰能过B点，轨道对小球的压力为0，由牛顿第二定律得mg+qE=m 由动能定理，从A点到B点过程，则有(mg+qE)(h1-2R)=m-0 联立解得h1=2.5R。 学科网（北京）股份有限公司 $