2025年高中物理新教材同步 必修第三册 第9章　章末素养提升

章末素养提升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＝eq\f(F,q)(适用于一切电场)决定式：E＝keq\f(Q,r2)(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＝eq\f(F,q)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.通过库仑扭秤实验的巧妙设计，体会科学思想和方法4.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例1如图为真空中两点电荷A、B形成的电场中的电场线，该电场线关于虚线对称，O点为A、B点电荷连线的中点，a、b为其连线的中垂线上对称的两点，则下列说法正确的是()A．A、B可能带等量异种电荷B．A、B可能带不等量的正电荷C．同一试探电荷在a、b两点处所受静电力大小相等，方向相反D．a、b两点处无电场线，故其电场强度为零答案C解析由于电场线关于虚线对称，O点为A、B点电荷连线的中点，结合等量异种与等量同种点电荷电场线的分布特征，可知A、B带等量正电荷，故A、B错误；a、b为其连线的中垂线上对称的两点，根据等量同种点电荷电场线的分布特征，可知a、b两点位置的电场强度大小相等，方向相反，则同一试探电荷在a、b两点处所受静电力大小相等，方向相反，故C正确；电场线是为了形象描述看不见、摸不着的电场而人为假想的，其分布的疏密程度表示电场的强弱，a、b两点处虽然无电场线，但其电场强度不为零，故D错误。例2(2024·黑龙江省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各点的电场强度大小关系为()A．Ea>Eb>Ec>Ed B．Ea>Ec＝Ed>EbC．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3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，在它们连线的竖直中垂线上固定一根长为L、内壁光滑的绝缘细管，有一电荷量为＋q的小球(直径略比细管小)以初速度v0从上端管口射入，重力加速度为g，静电力常量为k，则小球()A．受到的库仑力先做正功后做负功B．下落过程中加速度始终为gC．速度先增大后减小，射出时速度仍为v0D．管壁对小球的弹力的最大值为2keq\f(qQ,d2)答案B解析根据电场线分布可知带电小球受到水平向右的库仑力，电荷量为＋q的小球以初速度v0从管口射入的过程，因库仑力与速度相垂直，所以库仑力不做功，故A错误；小球在竖直方向上只受重力作用，所以下落过程中加速度始终为g，小球做匀加速运动，故B正确，C错误；小球受到的库仑力的合力水平向右，与管壁对小球的弹力大小相等，方向相反，所以当库仑力的合力最大时，弹力也就达到最大，在两个电荷连线的中垂线的中点，库仑力的合力最大，单个电荷在此点产生的库仑力大小为F1＝F2＝4keq\f(Qq,d2)，根据矢量的合成法则，则库仑力的合力的最大值为F＝2F1＝8keq\f(Qq,d2)，故D错误。例4(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eq\f(2Δl,πR)QD．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，A、B两点关于O点对称的两点分别为A′、B′，产生的合电场强度水平向右，大小为keq\f(QΔl,2πR3)，与D点处的点电荷产生的电场的电场强度叠加后，O点电