（2021新人教版）高中物理必修第三册第9章 章末综合提升复习讲义.doc

1、巩固层巩固层知识整合知识整合 提升层提升层能力强化能力强化 库仑力与库仑力作用下的平衡问题库仑力与库仑力作用下的平衡问题 1.库仑定律：库仑定律：Fkq1q2 r2 。适用于真空中两个点电荷。当。适用于真空中两个点电荷。当 r0 时，公式不再适用。时，公式不再适用。 2库仑力作用下的平衡问题库仑力作用下的平衡问题 (1)特点：特点：F合 合 0。 (2)分析方法：分析方法： 同一直线上三个自由电荷的平衡：同一直线上三个自由电荷的平衡： a平衡的条件：每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零或每个点电荷处于另平衡的条件：每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零或每个点电荷处于另 外两个点电荷产生的合

2、电场强度为零的位置。外两个点电荷产生的合电场强度为零的位置。 b平衡的规律：平衡的规律： 不共线力作用下的平衡：不共线力作用下的平衡： 用共点力平衡的知识分析，常用的方法有正交分解法、合成法等。用共点力平衡的知识分析，常用的方法有正交分解法、合成法等。 【例【例 1】如图所示，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球如图所示，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球 a、b 和和 c 分别位于边分别位于边 长为长为 l 的正三角形的三个顶点上。的正三角形的三个顶点上。a、b 带正电，电荷量均为带正电，电荷量均为 q，c 带负电。整个系统置带负电。整个系统置 于方向水平的匀强电场中于方向水平的匀强电场中。已知静

3、电力常量为已知静电力常量为 k。若三个小球均处于静止状态若三个小球均处于静止状态，则匀强则匀强 电场电场强度的大小为电场电场强度的大小为() A 3kq 3l2 B 3kq l2 C3kq l2 D2 3kq l2 B设小设小球球c带电荷量带电荷量为为Q， 由库仑定律可知小由库仑定律可知小球球a对小对小球球c的库仑引力的库仑引力为为FkqQ l2 ， 小球小球 b 对小球对小球 c 的库仑引力为的库仑引力为 FkqQ l2 ，两个力的合力为两个力的合力为 2Fcos 30。设水平匀强电场的设水平匀强电场的 电场强度的大小为电场强度的大小为 E，对小球，对小球 c，由平衡条件可得，由平衡条件可得

4、 QE2Fcos 30，解得，解得 E 3kq l2 ，选，选 项项 B 正确。正确。 一语通关一语通关 分析库仑力作用下的平衡问题时分析库仑力作用下的平衡问题时，要先受力分析要先受力分析，再利用平衡条件列方程求解再利用平衡条件列方程求解，与与 力学部分的唯一区别是多考虑库仑力的作用。力学部分的唯一区别是多考虑库仑力的作用。 电场强度及其叠加电场强度及其叠加 1.场强的公式场强的公式 EF q 适用于任何电场适用于任何电场 q 为试探电荷的电荷量为试探电荷的电荷量 EkQ r2 适用于点电荷产生的电场适用于点电荷产生的电场 Q 为场源电荷的电荷量为场源电荷的电荷量 2电场的叠加电场的叠加 (1

5、)电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷单独在该处所产生的电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷单独在该处所产生的 电场强度的矢量和。电场强度的矢量和。 (2)运算法则：平行四边形定则。运算法则：平行四边形定则。 (3)注意事项：注意事项： 弄清场源电荷是正电荷还是负电荷。弄清场源电荷是正电荷还是负电荷。 弄清求哪一点的场强，各场源电荷在该点产生场强的大小和方向。弄清求哪一点的场强，各场源电荷在该点产生场强的大小和方向。 明确场强是矢量，矢量的合成满足平行四边形定则。明确场强是矢量，矢量的合成满足平行四边形定则。 【例【例 2】如图所示如图所示，一个绝缘圆环一个绝缘圆环

6、，当它的当它的1 4均匀带电且电荷量为 均匀带电且电荷量为q 时时，圆心圆心 O 处的电场强度大小为处的电场强度大小为 E， 现使半圆现使半圆 ABC 均匀带电均匀带电2q， 而另一半圆而另一半圆 ADC 均匀带电均匀带电2q， 则圆心则圆心 O 处电场强度的大小和方向为处电场强度的大小和方向为() A2 2E，方向由，方向由 O 指向指向 D B4E，方向由，方向由 O 指向指向 D C2 2E，方向由，方向由 O 指向指向 B D0 A当圆环的当圆环的1 4均匀带电 均匀带电，电荷量为电荷量为q 时时，圆心圆心 O 处的处的电场电场 强度大小为强度大小为 E， 当半圆当半圆 ABC 均匀带

7、电均匀带电2q 时时， 由如图所示的由如图所示的矢量矢量 合成可得合成可得， 在圆心处的电场强度大小为在圆心处的电场强度大小为2E， 方向由方向由 O 到到 D；当另当另 一半圆一半圆 ADC 均匀带电均匀带电2q 时，同理，在圆心处的电场强度时，同理，在圆心处的电场强度大小大小 为为2E，方向由方向由 O 到到 D；根据矢量的合成法则根据矢量的合成法则，圆心圆心 O 处的处的电强电强 度的大小为度的大小为 2 2E，方向由，方向由 O 到到 D，选项，选项 A 正确，正确，B、C、D 错误。错误。 一语通关一语通关 (1)场源电荷不是点电荷时不能应用场源电荷不是点电荷时不能应用 EkQ r2

8、 直接求电场强度。直接求电场强度。 (2)电场强度叠加时要先确定各分电场强度的大小和方向。电场强度叠加时要先确定各分电场强度的大小和方向。 电场线及其应用电场线及其应用 1.电场线的应用电场线的应用 (1)判断电场强度的大小：判断电场强度的大小： 电场线越密的地方电场强度越大，电场线越疏的地方电场强度越小。电场线越密的地方电场强度越大，电场线越疏的地方电场强度越小。 (2)判断电场力的方向：判断电场力的方向： 电场线上某点的切线方向为电场强度的方向电场线上某点的切线方向为电场强度的方向。 正电荷所受的电场力方向与电场强度正电荷所受的电场力方向与电场强度 方向相同，负电荷所受的电场力方向与电场强

9、度方向相反。方向相同，负电荷所受的电场力方向与电场强度方向相反。 2电场线与电荷运动的轨迹电场线与电荷运动的轨迹 (1)电荷运动的轨迹与电场线一般不重合。若电荷只受电场力的作用，在以下条件电荷运动的轨迹与电场线一般不重合。若电荷只受电场力的作用，在以下条件 均满足的情况下两者重合：均满足的情况下两者重合： 电场线是直线。电场线是直线。 电荷由静止释放或有初速度，且初速度方向与电场线方向平行。电荷由静止释放或有初速度，且初速度方向与电场线方向平行。 (2)由粒子运动轨迹判断粒子运动情况：由粒子运动轨迹判断粒子运动情况： 粒子受力方向指向曲线的内侧，且与电场线相切。粒子受力方向指向曲线的内侧，且与

10、电场线相切。 由电场线的疏密判断加速度大小。由电场线的疏密判断加速度大小。 由电场力做功的正负判断粒子动能的变化。由电场力做功的正负判断粒子动能的变化。 【例【例 3】(多选多选)图中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带正电粒子图中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带正电粒子 的运动轨迹，粒子先经过的运动轨迹，粒子先经过 M 点，再经过点，再经过 N 点，下列说法正确的是点，下列说法正确的是() A粒子在粒子在 M 点受到的电场力大于在点受到的电场力大于在 N 点受到的电场力点受到的电场力 B粒子在粒子在 M 点的加速度小于在点的加速度小于在 N 点的加速度点的加速度 C粒子在

11、粒子在 M 点的速度小于在点的速度小于在 N 点的速度点的速度 D粒子从粒子从 M 点到点到 N 点做的是变加速运动点做的是变加速运动 BCD从题图中可以看出从题图中可以看出，M 点处的电场线较疏点处的电场线较疏，而而 N 点处的电场线较密点处的电场线较密，所以所以 粒子在粒子在 M 点所受的电场力要小于在点所受的电场力要小于在 N 点所受的电场力点所受的电场力， 则粒子在则粒子在 M 点的加速度小于点的加速度小于在在 N 点的加速度点的加速度，A 错误错误，B 正确正确；因粒子只受电场力作用因粒子只受电场力作用，由题图可以看出由题图可以看出，电场力对电场力对 其做正功其做正功，所以粒子的动能

12、增加所以粒子的动能增加，速度增大速度增大，C 正确正确；由于粒子在运动过程中受到的电由于粒子在运动过程中受到的电 场力是个变力，所以粒子所做的运动是变加速运动，场力是个变力，所以粒子所做的运动是变加速运动，D 正确。正确。 一语通关一语通关 可根据电场线分布的疏密程度判断粒子电场力和加速度的变化情况可根据电场线分布的疏密程度判断粒子电场力和加速度的变化情况， 根据电场力做根据电场力做 功正负，判断速度变化情况，如电场线方向已知，也可判断粒子的带电性。功正负，判断速度变化情况，如电场线方向已知，也可判断粒子的带电性。 培养层培养层素养升华素养升华 滚筒式静电分选器滚筒式静电分选器 如图所示，滚筒

13、式静电分选器由料斗如图所示，滚筒式静电分选器由料斗 A、导板、导板 B、导体滚筒、导体滚筒 C、刮板、刮板 D、料槽、料槽 E、 F 和放电针和放电针 G 等部件组成等部件组成，C 与与 G 分别接于直流高压电源的正分别接于直流高压电源的正、负极上负极上，并令并令 C 接地接地。 电源电压很高，足以使放电针电源电压很高，足以使放电针 G 附近的空气发生电离而产生大量离子，现有导电性能附近的空气发生电离而产生大量离子，现有导电性能 不同的两种物质粉粒不同的两种物质粉粒 a、b 的混合物从料斗的混合物从料斗 A 下落下落，沿导板沿导板 B 到达转动的滚筒到达转动的滚筒 C 上上，粉粉 粒粒 a 具

14、有良好的导电性，粉粒具有良好的导电性，粉粒 b 具有良好的绝缘性。具有良好的绝缘性。 设问探究设问探究 1两种物质粉粒经过放电针两种物质粉粒经过放电针 G 时是否都带上电荷？带上什么电荷？时是否都带上电荷？带上什么电荷？ 2粉粒粉粒 a 和粉粒和粉粒 b 分别落入哪个料槽中？分别落入哪个料槽中？ 3为避免发生触电事故，应将滚筒为避免发生触电事故，应将滚筒 C 接地，还是将放电针接地，还是将放电针 G 接地？接地？ 提示提示： 1.在放电针在放电针 G 附近空气电离后附近空气电离后， 电子在电场力作用下向滚筒电子在电场力作用下向滚筒 C 运动过程中附运动过程中附 着在两种物质粉粒上，且都带负电。

15、着在两种物质粉粒上，且都带负电。 2粉粒粉粒 a 具有良好的导电性，到达滚筒具有良好的导电性，到达滚筒 C 与正电荷中和，在重力作用下，落入料与正电荷中和，在重力作用下，落入料 槽槽 F 中，而粉粒中，而粉粒 b 具有良好的绝缘性，一直吸附在滚筒具有良好的绝缘性，一直吸附在滚筒 C 上，到刮板上，到刮板 D 处被刮落到料处被刮落到料 槽槽 E 中。中。 3为避免触电事故，应将电源的正极接地，即应将滚筒为避免触电事故，应将电源的正极接地，即应将滚筒 C 接地。接地。 深度思考深度思考 1(多选多选)如图所示是某种静电矿料分选器的原理示意图，带电矿粉经漏斗落入水如图所示是某种静电矿料分选器的原理示

16、意图，带电矿粉经漏斗落入水 平匀强电场后，分别落在收集板中央的两侧，对矿粉分离的过程，下列表述正确的是平匀强电场后，分别落在收集板中央的两侧，对矿粉分离的过程，下列表述正确的是 () A带正电的矿粉落在右侧带正电的矿粉落在右侧 B电场力对带正电的矿粉做正功电场力对带正电的矿粉做正功 C带负电的矿粉落在右侧带负电的矿粉落在右侧 D电场力对带负电的矿粉做负功电场力对带负电的矿粉做负功 BC带正电的矿粉因受到水平向左的电场力作用向左偏转带正电的矿粉因受到水平向左的电场力作用向左偏转，电场力做正功电场力做正功，落在落在 左侧左侧，选项选项 A 错误错误，B 正确正确；带负电的矿粉因受到水平向右的电场力

17、作用向右偏转带负电的矿粉因受到水平向右的电场力作用向右偏转，电电 场力做正功，落在右侧，选项场力做正功，落在右侧，选项 C 正确，正确，D 错误。错误。 2(多选多选)对静电现象的认识，下列说法正确的是对静电现象的认识，下列说法正确的是() A高压带电作业工人的衣服里的金属丝，是为了增加衣服强度高压带电作业工人的衣服里的金属丝，是为了增加衣服强度 B夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕，这是尖端放电现象夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕，这是尖端放电现象 C三条高压输电线上方的两条接地导线，起到静电屏蔽作用三条高压输电线上方的两条接地导线，起到静电屏蔽作用 D油罐车车尾拖在地上的铁链，它的作

18、用是避免静电造成的危害油罐车车尾拖在地上的铁链，它的作用是避免静电造成的危害 BCD高压带电作业的工人所穿衣服的织物中掺入金属丝不是为了增加衣服的强高压带电作业的工人所穿衣服的织物中掺入金属丝不是为了增加衣服的强 度度，而是为了起到一定的静电屏蔽作用而是为了起到一定的静电屏蔽作用，A 错误错误；夜间高压线周围出现的绿色光晕夜间高压线周围出现的绿色光晕，由由 于电压高于电压高， 是一种微弱的尖端放电现象是一种微弱的尖端放电现象， B 正确正确； 三条高压输电线上方的两条接地导线三条高压输电线上方的两条接地导线， 是防止雷电直接击到输电线上是防止雷电直接击到输电线上，起到静电屏蔽作用起到静电屏蔽作

19、用，这两条线一般与铁塔相连这两条线一般与铁塔相连，将电流将电流 引入大地引入大地，C 正确正确；油罐车车尾拖在地上的铁链油罐车车尾拖在地上的铁链，它的作用是避免静电造成的危害它的作用是避免静电造成的危害，D 正确。正确。 素养点评素养点评 静电现象在实际生产静电现象在实际生产、 生活中的应用方面的考题生活中的应用方面的考题， 难度一般不大难度一般不大， 题型多为选择题题型多为选择题。 不仅能考查学生分析问题不仅能考查学生分析问题，解决问题的能力解决问题的能力，也能检验学生核心素养的高低也能检验学生核心素养的高低。考生必须考生必须 掌握静电感应掌握静电感应、静电平衡静电平衡、尖端放电尖端放电、静电屏蔽等概念静电屏蔽等概念，同时对试题所描述的问题进行同时对试题所描述的问题进行 分析，抽象出合理的物理模型，最后应用相应的物理知识做出正确的判断。分析，抽象出合理的物理模型，最后应用相应的物理知识做出正确的判断。