2025年高中物理新教材同步 必修第三冊 第9章　章末素養(yǎng)提升

章末素養(yǎng)提升物理觀念與電荷有關(guān)的概念1.點電荷：帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對它們之間的作用力的影響可以忽略時2.場源電荷：激發(fā)電場的帶電體所帶的電荷3.試探電荷：放入后不影響要研究的電場及用來研究電場各點的性質(zhì)的電荷4.元電荷：最小的電荷量，即電子所帶電荷量的大小5.比荷：帶電體的電荷量與質(zhì)量的比值兩個定律1.電荷守恒定律：電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變2.庫侖定律：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。這個規(guī)律叫作庫侖定律。這種電荷之間的相互作用力叫作靜電力或庫侖力電場強度1.定義式：E＝eq\f(F,q)(適用于一切電場)決定式：E＝keq\f(Q,r2)(適用于點電荷)2.電場線：電場中畫出假想的曲線，每點的切線方向表示該點的電場強度方向，疏密表示電場的強弱，特點是不閉合、不相交科學(xué)思維理想化模型點電荷控制變量法庫侖定律的探究微小量放大法庫侖扭秤實驗比值定義法E＝eq\f(F,q)形象描述電場線科學(xué)探究1.通過實驗觀察，了解靜電現(xiàn)象，探究物體帶電的本質(zhì)2.通過探究如何得出庫侖定律，體會庫侖扭秤實驗的科學(xué)思想和方法3.通過實驗?zāi)M和定量分析的方法，探究描述電場強弱的物理量，獲得探究體驗科學(xué)態(tài)度與責(zé)任1.會從微觀的角度認(rèn)識物體帶電的本質(zhì)2.通過實驗觀察靜電現(xiàn)象，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度3.通過庫侖扭秤實驗的巧妙設(shè)計，體會科學(xué)思想和方法4.通過了解生活中關(guān)于靜電的利用和防護，能對利用和防護靜電的一些行為發(fā)表自己的觀點，有進行科學(xué)普及的興趣和責(zé)任感例1如圖為真空中兩點電荷A、B形成的電場中的電場線，該電場線關(guān)于虛線對稱，O點為A、B點電荷連線的中點，a、b為其連線的中垂線上對稱的兩點，則下列說法正確的是()A．A、B可能帶等量異種電荷B．A、B可能帶不等量的正電荷C．同一試探電荷在a、b兩點處所受靜電力大小相等，方向相反D．a(chǎn)、b兩點處無電場線，故其電場強度為零答案C解析由于電場線關(guān)于虛線對稱，O點為A、B點電荷連線的中點，結(jié)合等量異種與等量同種點電荷電場線的分布特征，可知A、B帶等量正電荷，故A、B錯誤；a、b為其連線的中垂線上對稱的兩點，根據(jù)等量同種點電荷電場線的分布特征，可知a、b兩點位置的電場強度大小相等，方向相反，則同一試探電荷在a、b兩點處所受靜電力大小相等，方向相反，故C正確；電場線是為了形象描述看不見、摸不著的電場而人為假想的，其分布的疏密程度表示電場的強弱，a、b兩點處雖然無電場線，但其電場強度不為零，故D錯誤。例2(2024·黑龍江省哈爾濱市第一中學(xué)高二質(zhì)檢)如圖所示，較厚的空腔球形導(dǎo)體殼中有一個正點電荷，則圖中a、b、c、d各點的電場強度大小關(guān)系為()A．Ea>Eb>Ec>Ed B．Ea>Ec＝Ed>EbC．Ea>Ec>Ed>Eb D．Ea<Eb<Ec＝Ed答案C解析當(dāng)靜電平衡時，空腔球形導(dǎo)體殼內(nèi)壁感應(yīng)出負(fù)電荷，外壁感應(yīng)出正電荷，感應(yīng)電荷形成的電場與點電荷形成的電場疊加，導(dǎo)致空腔球形導(dǎo)體殼中電場強度為零。畫出電場線的大致分布如圖所示。由于a處電場線較密，c處電場線較疏，d處電場線最疏，b處電場強度為零，則Ea>Ec>Ed>Eb，故選C。例3如圖所示為兩個固定在同一水平面上的點電荷，距離為d，電荷量分別為＋Q和－Q，在它們連線的豎直中垂線上固定一根長為L、內(nèi)壁光滑的絕緣細(xì)管，有一電荷量為＋q的小球(直徑略比細(xì)管小)以初速度v0從上端管口射入，重力加速度為g，靜電力常量為k，則小球()A．受到的庫侖力先做正功后做負(fù)功B．下落過程中加速度始終為gC．速度先增大后減小，射出時速度仍為v0D．管壁對小球的彈力的最大值為2keq\f(qQ,d2)答案B解析根據(jù)電場線分布可知帶電小球受到水平向右的庫侖力，電荷量為＋q的小球以初速度v0從管口射入的過程，因庫侖力與速度相垂直，所以庫侖力不做功，故A錯誤；小球在豎直方向上只受重力作用，所以下落過程中加速度始終為g，小球做勻加速運動，故B正確，C錯誤；小球受到的庫侖力的合力水平向右，與管壁對小球的彈力大小相等，方向相反，所以當(dāng)庫侖力的合力最大時，彈力也就達到最大，在兩個電荷連線的中垂線的中點，庫侖力的合力最大，單個電荷在此點產(chǎn)生的庫侖力大小為F1＝F2＝4keq\f(Qq,d2)，根據(jù)矢量的合成法則，則庫侖力的合力的最大值為F＝2F1＝8keq\f(Qq,d2)，故D錯誤。例4(2024·南陽市六校高二期中)如圖所示，半徑為R的帶電荷量為＋Q的絕緣圓環(huán)，圓心為O，電荷量均勻分布。A、B、C為圓環(huán)的三等分點，OD＝2R。現(xiàn)將A、B兩處長為Δl的電荷取走，D點放置一電荷量為q的點電荷，O處電場強度恰好為零，則()A．D處的點電荷一定帶正電B．C點電場強度為零C．q的絕對值為eq\f(2Δl,πR)QD．A、B兩點電場強度相同答案C解析圓環(huán)上的電荷在O點產(chǎn)生的電場強度為零，取走A、B兩處電荷后，A、B兩點關(guān)于O點對稱的兩點分別為A′、B′，產(chǎn)生的合電場強度水平向右，大小為keq\f(QΔl,2πR3)，與D點處的點電荷產(chǎn)生的電場的電場強度疊加后，O點電