学科素养提升

1、学科素养提升科学思维1三个自由点电荷的平衡问题1. 条件：每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反。2规律“三点共线”三个点电何分布在同一直线上。“两同夹异”-正负电荷相互间隔。“两大夹小”中间电何的电何量取小。“近小远大”-中间电荷靠近电荷量较小的电荷三个点电荷的电荷量满足 .qiq3= qiq2+ . q2q3。例1在真空中有两个相距r的点电荷A和B,带电荷量分别为qi = 一 q, q2= 4q。(1) 若A、B固定，在什么位置放入第三个点电荷 q3,可使之处于平衡状态？平衡 条件中对q3的电荷量及正负有无要求？(2) 若以上三个点电荷皆可自由移动，要使它们都处于平衡状态，对q3

2、的电荷量及电性有何要求？解析(1)q3受力平衡，必须和q1、q2在同一条直线上，因为q1、q2带异号电荷，所以q3不可能在它们中间。再根据库仑定律，库仑力和距离的平方成反比，可 推知q3应该在q1、q2的连线上，q1的外侧(离带电荷量少的电荷近一点的地方)，如图所示设q3离q1的距离是X，根据库仑定律和平衡条件列式q3q2(x+ r)将q1、q2的已知量代入得x= r，对q3的电性和电荷量均没有要求。(2)要使三个电荷都处于平衡状态，就对q3的电性和电荷量都有要求，首先q3不能是一个负电荷，若是负电荷，qi、q2都不能平衡，也不能处在它们中间或 q2的外侧，设q3离qi的距离是X。根据库仑定律

3、和平衡条件列式如下:对q3：q3q2(x+ r,qiq3qiq2对 qi: kx = 0解上述两方程得 q3 = 4q，x= r。答案(1)在qi的外侧距离为r处，对q3的电性和电荷量均没有要求(2)电荷量为4q带正电方法归纳三个电荷均处于平衡状态，每个电荷所受另外两个电荷的静电力等大反向， 相互 抵消；三个电荷一定处在同一条直线上， 且必定是两同一异，异种电荷的电荷量 最小且位于中间，距离两同种电荷中较小的电荷较近。科学思维2巧用“对称法”解电场的叠加问题1技巧：对称法求电场强度时常利用中心对称、轴对称等。2方法(1) 确定对称性是电荷对称，还是相对电荷对称。(2) 确定某对称点的电场强度

4、一一常利用公式E= k胃来确定电场强度大小。(3) 确定对称点的合电场强度根据对称性确定两电荷在对称点的合场强，或者某电荷在另一对称点的场强，再利用矢量合成的方法求合场强。1例2下列选项中的各4圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀 分布，各1圆环间彼此绝缘。坐标原点 0处电场强度最大的是()AKCD1解析 设带电荷量为q的4圆环在0点处产生的场强大小分别为Eo,根据对称性可得四种情况下，0点处的场强大小分别为 Ea= EO, Eb= J2E0, EC= Eo, Ed = 0,选项B正确。答案 B科学思维3静电及静电屏蔽在科技生活中的应用1. 命题素材静电现象及静电屏蔽在科技及日常生

5、活中有着广泛的应用，如静电喷雾、静电除尘和一些精密的电表或电子设备外面所套的金属罩、通信电缆外面包的一层铅 皮，都是用来防止外界电磁场的干扰的。2. 信息提取信息定位：处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。这样，导体壳就可以保护它所包围的区域，使这个区域不受外部电场的影响，这种现象叫作静 电屏蔽。(2)物理模型131屮E吉 任意形状的导体空腔，腔体内场强不受腔外电荷的影响，如图甲。 接地的导体空腔，外部电场不受腔内电荷的影响，如图乙。物理知识：静电感应、电场的叠加、静电平衡。(4) 结果讨论：在静电平衡状态下，不论是空心导体还是实心导体，不论导体本 身带电多少，或者导体是否处于外电场中，其内部场强为零。例3 侈选)如图所示为静电除尘示意图，在M、N两点间加高压电 源时，金属管内的空气电离，电离出的电子在静电力的作用下运动， 遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电荷，因而煤粉被吸附到管壁上，排 出的烟就清洁了。就此示意图，下列说法正确的是 ()A. N接电源的正极B. M接电源的正极C. 电场强度Eb EaD. 电场强度Ebv Ea解析 电子附着在煤粉上，使煤粉带上负电荷，煤粉若能吸附在管壁上，说明管壁带正电荷，因此可知 N接电源正极。金属棒与