人教版高中物理必修第三册第九章静电场及其应用章末小结与素养评价课件

这是一份人教版高中物理必修第三册第九章静电场及其应用章末小结与素养评价课件，共28页。
主干知识成体系模型构建探本质一、两等量点电荷周围的电场1．等量同种点电荷的电场(以正电荷为例)(1)两点电荷连线上，中点O处电场强度为零，向两侧电场强度逐渐增大。(2)两点电荷连线的中垂线上由中点O到无限远，电场强度先变大后变小。(3)关于中心点O点对称的点，电场强度等大反向。2．等量异种点电荷的电场(1)两点电荷连线上，沿电场线方向电场强度先变小再变大，中点处电场强度最小。(2)两点电荷连线的中垂线上电场强度方向都相同，总与中垂线垂直且指向负点电荷一侧。沿中垂线从中点到无限远处，电场强度一直减小，中点处电场强度最大。(3)关于中心点对称的点，电场强度等大同向。[解析]　根据电场强度叠加原理，由等量异种点电荷连线及中垂线上的电场线分布可知，d、c、e三点电场强度方向都是水平向右，正点电荷在各点受电场力方向与电场强度方向相同，故A正确，B错误；两点电荷连线上电场强度由a到b先减小后增大，中垂线上由c到无穷远处逐渐减小，因此c点电场强度是连线上最小的(但不为0)，是中垂线上最大的，故Fd>Fc>Fe，故C、D错误。[答案]　A二、求解电场强度的思维方法1．等效法：在保证效果相同的前提下，将复杂的电场情景变换为简单的或熟悉的电场情景。例如：一个点电荷＋q与一个无限大薄金属板形成的电场，等效为两个异种点电荷连线的中垂面正电荷一侧形成的电场，如图甲、图乙所示。3．填补法：将有缺口的带电圆环补全为圆环，或将半球面补全为球面，从而化难为易、事半功倍。4．微元法：将带电体分成许多元电荷，每个元电荷看成点电荷，先根据库仑定律求出每个元电荷的场强，再结合对称性和场强叠加原理求出合场强。创新应用提素养一、在生产生活中的应用1．在气候干燥的秋冬季节，人们常常会碰到这些现象：晚上脱衣时，常会听到噼啪的声响；早上起来梳头时，头发常会“飘”起来，这就是发生在我们日常生活中的静电现象。有一次，小明的手指靠近金属门把手时，突然有一种被电击的感觉。这是因为运动摩擦使身体带电，当手指靠近门把手时，二者之间形成的放电现象。若放电前，小明的手指带负电。有关金属门把手的两端被感应带电的情况，图中标示正确的是 (　　)解析：人的手指带负电，则由于静电感应，门把手中离手指较近的一端感应出正电，离手指较远的一端感应出负电，则图A是正确的。答案：A　2．对于静电场及其应用，下列说法正确的是 (　　)A．图甲为静电喷涂机原理图，由图可判断微粒带正电荷B．图乙为金属球放入匀强电场后电场线分布图，A点电场强度大于B点C．图丙为模拟避雷针作用的实验装置，A、B金属柱等高，随电压升高，A先产生放电现象D．元电荷实质上是指电子和质子本身解析：静电喷涂机接高压电源的负极，所以喷出的涂料微粒带负电荷，故A错误；由题图9­-10乙可知，B点电场线较A点密集，可知A点电场强度小于B点，选项B错误；如题图9-­10丙中所示，A为尖头、B为圆头，当金属板M、N接在高压电源上，因末端越尖越容易放电，故A金属柱容易放电，选项C正确；元电荷是指最小的电荷量，不是指电子和质子本身，选项D错误。答案：C　3．有趣的“雅各布天梯”实验装置如图甲所示，金属放电杆穿过绝缘板后与高压电源相接。通电后，高电压在金属杆间将空气击穿，形成弧光。弧光沿着“天梯”向上“爬”，直到上移的弧光消失，天梯底部将再次产生弧光放电，如此周而复始。图乙所示是金属放电杆，其中b、b′是间距最小处。在弧光周而复始过程中，下列说法正确的是 (　　)A．每次弧光上“爬”的起点位置是a、a′处B．每次弧光上“爬”的起点位置是b、b′处C．弧光消失瞬间，两杆间b、b′处电压最大D．弧光消失瞬间，两杆间c、c′处电场强度最大解析：两根金属放电杆与高压电源相接，在两放电杆最近处电场强度最大，空气首先被击穿，每次弧光上“爬”的起点位置是b、b′处，在c、c′处距离最远，电场强度最小，则最终弧光在c、c′处消失。故B正确。答案：B　二、在科技中的应用4. (多选)如图所示为当今医学上对某些肿瘤采用质子疗法进行治疗的场景，该疗法用一定能量的质子束照射肿瘤杀死癌细胞。现用一直线加速器来加速质子，使其从静止开始被加速到1.0×107 m/s。已知加速电场的场强为1.3×105 N/C，质子的质量为1.67×10－27 kg，电荷量为1.6×10－19 C，则下列说法正确的是 (　　) A．加速过程中质子动能增加B．质子所受到的电场力约为2×10－15 NC．质子加速需要的时间约为8×10－6 sD．加速器加速的直线长度约为4 m5.(2022·四川达州期末)如图所示，中国科技馆中有一实验项目，一实验员站在绝缘地板上，用手摸已经起电的范德格拉夫起电机的金属球，随着金属球对地电压升高，她的头发会竖起来。关于以上现象，下列说法正确的是 (　　)A．实验员头发竖起来是她头发带同种电荷排斥所致B．实验员头发竖立起来是她受到惊吓所致C．起电机起电的过程就是创生电荷的过程D．绝缘地板是起防滑作用的解析：实验员头发竖起来是因为她头发带同种电荷，而同种电荷间相互排斥，故A正确，B错误；起电机起电的过程是电荷转移的过程，故C错误；绝缘地板是防止积累在实验员身上的电荷被导入大地，故D错误。答案：A　6.在化学工业和食品工业生产中，液体和粉末通过管道传输时，由于与管壁摩擦而产生静电，它们长时间地保存着大量的电荷，与管壁间的电压可高达几万伏，如果突然发生放电，就会产生电火花而引发火灾。我们用如图所示的模拟装置对上述过程进行研究。在该装置中，用聚苯乙烯小球模拟管道中流动粉末上的电荷积累的情况。本装置还可用来研究小球上电荷积累的影响因素,例如小球的速度，管道的长度，在贮存筒中搅动小球，把导电的添加剂与小球混合等。(1)简述该装置的工作原理。(2)设计一个方案，研究小球上电荷的积累与小球速度的定性关系。(3)在实际生产中，为减少管道传输中由于静电积累而引起火花的危险，你有什么建议吗？(4)实际传输时，由于金属导管深入金属贮存筒内，导管与筒、带电的粉末和液体与筒之间也会有因高电压而产生电火花的危险，这个问题如何解决？解析：(1)聚苯乙烯是不良导体，用它做成的小球在沿导管下落时由于摩擦而带电，小球进入金属贮存筒使筒也带上电荷，静电计指针就张开，可以从指针张开的角度来了解小球积累电荷的多少。(2)保证其他条件不变的情况下，控制小球用不同的速度通过金属导管进入金属贮存筒内，分别观察记录速度不同时静电计指针张开的角度，通过比较速度和指针张开角度的大小来确定关系。(3)①在保证完成生产任务的前提下尽量减小小球的流动速度。②在保证将小球输送到金属贮存筒的前提下尽量缩短金属导管的长度。③减少搅拌次数。④将导电添加剂与小球混合并搅拌均匀。(4)把导管与贮存筒用金属导线连接起来，并把贮存筒接地。