第9章 静电场及其应用 知识梳理+单元测试卷（原卷版+解析版）-人教版物理必修第三册

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第九章 静电场及其应用知识梳理内容预览三种起电方式的比较知识点一电荷守恒定律 元电荷知识点二1.“中性”与“中和”的理解:(1)中性:物体内有电荷存在,但正、负电荷的绝对值相等,对外不显电性。(2)中和:两个带有等量异种电荷的带电体相遇达到电中性的过程。2.两金属导体接触后电荷量的分配规律:(1)当两个带同种电荷导体,材料、形状不同时,接触后再分开,只能使两者均带电,但无法确定电荷量的多少。(2)若使两个完全相同的金属球带电荷量大小分别为q1、q2,则有3．元电荷(1)元电荷是最小的电荷量，而不是实物粒子，元电荷无正、负之分。对库仑定律的理解(2)虽然质子、电子的电荷量等于元电荷，但不能说质子、电子是元电荷。知识点三1.库仑力的确定方法:(1)大小计算:利用库仑定律计算静电力大小时,不必将表示电性的正、负号代入公式,只代入q1、q2的绝对值即可。(2)方向判断:利用同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引来判断。2.两个点电荷间的库仑力:(1)真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两个电荷的电荷量及间距有关,跟它们的周围是否存在其他电荷无关。(2)两个电荷之间的库仑力同样遵守牛顿第三定律,与两个电荷的性质、带电多少均无关,即作用力与反作用力总是等大反向。3.两个带电球体间的库仑力:(1)两个规则的均匀带电球体,相距比较远时,可以看成点电荷,也适用库仑定律,球心间的距离就是二者的距离。(2)两个规则的带电球体相距比较近时,不能被看作点电荷,此时两带电球体之间的作用距离会随所带电荷量的改变而改变,即电荷的分布会发生改变。若带同种电荷时,如图(a),由于排斥而距离变大,此时Fk。电场强度的含义和表达式提醒:两个电荷间的距离r→0时,两电荷已失去了点电荷的前提条件,所以违背了库仑定律的适用条件,不能再运用库仑定律计算两电荷间的相互作用力,因此不能认为F→∞。知识点四1.公式E=与E=的区别:提醒:(1)由E=知,离某点电荷越远的地方电场强度越小。以点电荷为圆心,半径为r的球面上,各点的电场强度大小相等,方向不同。(2)正点电荷的电场方向由正电荷指向无穷远,负点电荷的电场方向由无穷远指向负电荷。电场线的性质2.电场强度的叠加:电场强度是矢量,合成时遵循矢量运算法则(平行四边形定则或三角形定则),常用的方法有图解法、解析法、正交分解法等;对于同一直线上电场强度的合成,可先规定正方向,进而把矢量运算转化成代数运算。知识点五1.点电荷的电场线:(1)点电荷的电场线呈辐射状,正电荷的电场线向外至无限远,负电荷则相反。(2)以点电荷为球心的球面上,电场线疏密相同,但方向不同,说明电场强度大小相等,但方向不同。(3)同一条电场线上,电场强度方向相同,但大小不等。实际上,点电荷形成的电场中,任意两点的电场强度都不同。2.两个等量点电荷的电场特征:静电平衡的特点和应用知识点六静电平衡的特点和应用1.静电平衡的实质:(1)在达到静电平衡的过程中,外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷,感应电荷的电场和外电场方向相反,使合场强减小,随着感应电荷的继续增加,合场强逐渐减小,直至合场强为零,自由电荷的定向移动停止。(2)静电平衡的状态:导体内部的合场强为零,即E合=0。2.静电平衡状态的特点:(1)处于静电平衡状态下的导体的特点。①导体内部某处感应电荷产生的场强E′与周围原电场场强E大小相等,方向相反,两者相互抵消,导体内部处处合场强E合为零,但导体表面的电场强度不为零。②电场线与导体表面垂直,如果不垂直,该点场强应有沿表面的切向分量,会使导体表面电荷发生移动,与静电平衡状态矛盾。(2)静电平衡状态下的导体的电荷分布特点。①净电荷都分布在导体的外表面,导体内部没有净电荷。②感应电荷分布于导体两端,电性相反,电荷量相等,远同近异,如图甲所示。尖端放电和静电屏蔽的应用③净电荷在导体表面分布不均匀,导体表面尖锐处电荷分布密集,平滑处电荷分布稀疏,凹陷处几乎没有电荷,如图乙所示。知识点七静电屏蔽的两种情况提醒:金属材料的物体才能作静电屏蔽器,静电屏蔽的原理是静电平衡,只有金属导体才能处于静电平衡状态。摩擦起电接触起电感应起电产生条件两种不同物质构成的绝缘体摩擦导体与带电体接触带电体靠近导体实验毛皮摩擦橡胶棒带电体接触验电器带电体靠近验电器现象两物体带上等量异种电荷验电器带上与带电体相同电性的电荷验电器两端出现等量异种电荷,且电性与原带电体“近异远同”起电原因不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同而发生电子的得失电荷之间的相互作用导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)带电体起电实质均为电荷在物体之间或物体内部的转移公式E=E=本质区别定义式决定式意义及用途给出了一种量度电场强弱的方法指明了点电荷场强大小的决定因素适用范围一切电场真空中点电荷的电场Q或q的意义q表示引入电场的试探电荷的电荷量Q表示产生电场的点电荷的电荷量关系理解E用F与q的比值来表示,但E的大小与F、q大小无关E不仅用Q、r来表示,且E∝Q,E∝比较项目等量异种点电荷等量同种点电荷电场线分布图连线上中点O处的电场强度最小但不为零,指向负电荷一侧为零连线上的电场强度大小(从左到右)先变小,再变大先变小,再变大沿中垂线由O点向外的电场强度大小O点最大,向外逐渐减小O点最小,向外先变大后变小类别导体外部电场不影响导体内部接地导体内部的电场不影响导体外部图示实现过程因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零,达到静电平衡状态,起到屏蔽外电场的作用当空腔外部接地时,外表面的感应电荷因接地将传给地球,外部电场消失,起到屏蔽内电场的作用最终结论导体内空腔不受外界电荷影响接地导体空腔外部不受内部电荷影响本质静电感应与静电平衡,所以作静电屏蔽的材料只能是导体,不能是绝缘体