【期中知识点归纳】（人教版2019）2023-2024学年高二上学期物理 必修3 第一单元 静电场及其应用 试卷.zip

第一单元 静电场及其应用

必背知识清单01  电荷守恒定律

1．两种电荷

毛皮摩擦过的橡胶棒带   电，丝绸摩擦过的玻璃棒带   电。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，带电的物体能吸引轻小物体。

2．元电荷

最小的电荷量，其值为e＝        。

其他带电体的电荷量皆为元电荷的   倍。

注意：元电荷不是带电体，也不是点电荷。

3．电荷守恒定律

(1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体   到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移的过程中，电荷的总量        。

(2)起电方式：       、      、感应起电。

(3)带电实质：物体带电的实质是         。

必背知识清单02  库仑定律

1．点电荷

是一种理想化的物理模型，当带电体本身的    和    对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷。

2．库仑定律

注意：均匀带电的绝缘球可以视为点电荷，而距离较近的带电金属球不能视为点电荷，因为金属球相互靠近时，表面所带电荷要重新分布。

必背知识清单03  电场强度及电场线

1．电场

基本性质：对放入其中的电荷产生   的作用。

2．电场强度

(1)定义式：E＝  ，适用于      ，是矢量。单位：N/C或   。

(2)点电荷的电场强度：E＝   ，适用于计算   中的点电荷产生的电场。

(3)方向：规定    在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度方向。

(4)电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的     。

3．电场线

(1)电场线是为了形象地描述电场而引入的，是假想的、客观不存在的，它有以下特点：

①电场线从      或无限远处出发，终止于无限远处或     ；

②电场线在电场中不相交；

③在同一电场里，电场线    的地方电场强度越大；

④电场线上某点的切线方向表示该点的       ；

⑤沿电场线方向电势逐渐    ；

⑥电场线和等势面在相交处        。

(2)几种典型电场的电场线

必背知识清单04  点电荷的电场　匀强电场

1.计算公式：E＝k(Q为场源电荷的电荷量)。

2.方向：当Q为正电荷时，E的方向沿Q与该点的连线    ，背离Q，当Q为负电荷时，E的方向沿Q与该点的连线    ，指向Q。

3.点电荷的电场

(1)E＝k是真空中点电荷场强的决定式，E∝Q，E∝。Q为产生电场的场源电荷所带电荷量，r为电场中某点与场源电荷间的距离。

(2)如果以Q为中心、r为半径作一球面，则球面上各点的电场强度大小相等。当Q为正电荷时，场强E的方向沿半径向外，如图甲所示；当Q为负电荷时，场强E的方向沿半径向内，如图乙所示。

(3)此式只适用于真空中的点电荷。

4.公式E＝与E＝的对比理解

5.匀强电场

1.定义：电场强度的    和   处处相同的电场。

2.电场线是      的平行直线。

等量异种点电荷　等量同种正点电荷

匀强电场的表示

必背知识清单05  场强叠加原理

1.如果有多个电荷同时存在，电场中任一点的电场强度等于这些点电荷各自在该点产生电场强度的     ，这个结论称为场强叠加原理。

2.若已知电荷分布，就可以求出电场中某点电场强度矢量叠加后的      。

注意：(1)由于场强是矢量，故欲求出各个电荷在某点产生的场强的矢量和需用平行四边形定则。

(2)各个电荷产生的电场是独立的、互不影响的。

(3)对于计算不能视为点电荷的带电体的电场强度，可以把带电体分成很多小块，每块可以看成点电荷，用点电荷的电场叠加的方法计算。

必背知识清单06  静电的利用与防护

1.静电的利用依据的物理原理几乎都是让带电的物质微粒在     的作用下，奔向并吸附到    上。

2.有时利用静电产生的      从而使水净化，有时利用高电压低电流治疗疾病等。

3.静电的利用实例—静电复印

复印机用的感光鼓材料是感光型半导体：即在暗态时(不受光)为绝缘体；而在亮态(受光)时为导体。如图所示。

感应型半导体充电后工作示意图

复印机的工作原理是利用光导体的电位特性，在光导体没有受光照的状态下进行充电，使其表面带上均匀的电荷，然后通过光学成像原理，使原稿图像成像在光导体上。有图像部分因没有受到光照(相当于暗态)，所以光导体表面仍带有电荷，而无图像区域则受到光照(相当于亮态)，所以光导体表面的电荷通过基体的接地，使表面的电荷消失，从而形成了静电潜像。再后是通过静电原理，使用带有极性相反电荷的墨粉，使光导体表面的静电潜像转化成为光导体表面的墨粉图像。最后，仍然通过静电原理，将光导体表面的墨粉图像转印到复印纸表面，完成复印的基本过程。

4.静电的危害

(1)静电吸附尘埃会对印刷、制药、合成纤维等工业生产带来危害。

(2)静电对高密仪器有干扰甚至毁坏作用。

(3)静电最大的危害是静电火花点燃某些易燃物质而引起爆炸。

5.静电的防护

(1)抑制    的产生。

(2)    静电的泄漏。

(3)进行      。

常用的防护措施有：①接地；②搭接；③屏蔽；④对几乎不能泄漏静电的绝缘体用抗静电剂以增大电导率，使静电易于泄漏；⑤采用喷雾、洒水等方法提高环境湿度，抑制静电的产生；⑥使用静电消除器，进行静电中和。

静电场及其应用常考易错陷阱分析

陷阱一：对物理概念理解不透彻

【例1】对电场强度的定义式的理解，下列说法错误的是（　　）

A．E和F成正比，E和q成反比

B．q为试探电荷的电荷量

C．如果q为正电荷，则E和F的方向相同

D．E是电场本身的属性，和F、q无关

【例2】下列对于库仑定律的理解错误的是（　　）

A．库仑定律适用于真空中的点电荷

B．当半径为的两带电小球相距为时，可用库仑定律计算它们间的静电力

C．在干燥空气中的两个点电荷间的静电力可用库仑定律计算

D．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们各自所受的库仑力大小一定相等

【例3】关于元电荷的理解，下列说法不正确的是（　　）

A．实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量，质子的电荷量与电子的电荷量等值

B．元电荷就是一个原子

C．物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍

D．电子的电荷量与电子的质量之比叫电子的比荷

【例4】物理学上很多地方出现“+”号与“－”号，下列对“－”号理解错误的是（　　）

A．某力F做的功，其“－”号不是表示大小，而表示力做功的性质，即表示该力为阻力

B．物体的重力势能，其“－”号表示重力势能方向竖直向下

C．某过程物体的动能变化量，其“－”号表示物体动能减少

D．电场强度，其“－”号表示电场强度的方向与规定的正方向相反

【例5】对电场的理解正确的是（  ）

A．电场只是一个理想模型，实际上并不存在

B．电场线是客观存在的

C．电场是由较小和较轻的原子组成，既看不见，也摸不到

D．电场对放入其中的电荷一定有力的作用

陷阱二：挖掘隐含条件、临界条件不够

【例1】如图所示，一蜘蛛将网织成两个正方形ABCD、abcd，其边长分别为2L、L，现在a、b、c、B四个位置分别放置一个点电荷，发现b处的点电荷所受电场力恰好为零，若仅将b处的点电荷Q沿bd方向移至d处，则（　　）

A．a、c两处点电荷对点电荷Q的合力先增大后减小

B．a、c两处点电荷对点电荷Q的合力先减小后增大

C．a、c两处点电荷对点电荷Q的合力一定先做正功，后做负功

D．a、c两处点电荷对点电荷Q的合力一定先做负功，后做正功

【例2】金属球原来不带电，现沿球直径的延长线放置一均匀带电细杆，如图所示。金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上、、三点的电场强度大小分别为、、。下列判断正确的是（　　）

A． B． C． D．

【例3】如图，M、N、P、Q是位于竖直面内光滑绝缘细环的四等分点，且连线水平，现：有两个质量均为m的带电小球（可看作点电荷）穿在环上M、N、P、Q中的某两点静止不动，下面表述正确的是（　　）

A．如果两球处于M、N两点，则它们一定带同种电荷

B．如果两球处于P、Q两点，则它们一定带异种电荷

C．两球所带的电荷量一定相等

D．两球间的库仑力一定等于

【例4】在x轴上固定两个不等量异种点电荷，其中正电荷标记为M，负电荷标记为N。x轴上某一段电场强度E随x变化的关系图像如图所示，令x轴正方向为电场强度的正方向，其中x1到x2、x2到x3段图像与x轴所围的面积相等。下列说法正确的是（　　）

A．M在N的右侧，且M带电荷量的绝对值大于N的

B．M在N的左侧，且M带电荷量的绝对值小于N的

C．一电子从x1处静止释放，运动到x3处时速度为0

D．x1、x2、x3三个位置中，同一带电粒子在x2处加速度最大

【例5】如图所示，竖直平面内固定一光滑圆形绝缘轨道，A、B分别为轨道上的最高点和最低点，圆心O处固定一负点电荷，带正电的小球沿轨道外做完整的圆周运动，则（　　）

A．球在A点时受到的弹力方向指向圆心 B．球在B点时受到的弹力大于库仑力

C．球从A运动到B过程动能不变 D．球从A运动到B过程机械能守恒