2020春新教材高中物理 第9章 静电场及其应用学科素养提升课件 新人教版必修第三册

学科素养提升 科学思维1三个自由点电荷的平衡问题1 条件 每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等 方向相反 2 规律 三点共线 三个点电荷分布在同一直线上 两同夹异 正负电荷相互间隔 两大夹小 中间电荷的电荷量最小 近小远大 中间电荷靠近电荷量较小的电荷 例1 在真空中有两个相距r的点电荷a和b 带电荷量分别为q1 q q2 4q 1 若a b固定 在什么位置放入第三个点电荷q3 可使之处于平衡状态 平衡条件中对q3的电荷量及正负有无要求 2 若以上三个点电荷皆可自由移动 要使它们都处于平衡状态 对q3的电荷量及电性有何要求 解析 1 q3受力平衡 必须和q1 q2在同一条直线上 因为q1 q2带异号电荷 所以q3不可能在它们中间 再根据库仑定律 库仑力和距离的平方成反比 可推知q3应该在q1 q2的连线上 q1的外侧 离带电荷量少的电荷近一点的地方 如图所示 设q3离q1的距离是x 根据库仑定律和平衡条件列式 将q1 q2的已知量代入得x r 对q3的电性和电荷量均没有要求 2 要使三个电荷都处于平衡状态 就对q3的电性和电荷量都有要求 首先q3不能是一个负电荷 若是负电荷 q1 q2都不能平衡 也不能处在它们中间或q2的外侧 设q3离q1的距离是x 根据库仑定律和平衡条件列式如下 解上述两方程得q3 4q x r 答案 1 在q1的外侧距离为r处 对q3的电性和电荷量均没有要求 2 电荷量为4q带正电 方法归纳三个电荷均处于平衡状态 每个电荷所受另外两个电荷的静电力等大反向 相互抵消 三个电荷一定处在同一条直线上 且必定是两同一异 异种电荷的电荷量最小且位于中间 距离两同种电荷中较小的电荷较近 科学思维2巧用 对称法 解电场的叠加问题1 技巧 对称法求电场强度时常利用中心对称 轴对称等 2 方法 答案b 科学思维3静电及静电屏蔽在科技生活中的应用1 命题素材静电现象及静电屏蔽在科技及日常生活中有着广泛的应用 如静电喷雾 静电除尘和一些精密的电表或电子设备外面所套的金属罩 通信电缆外面包的一层铅皮 都是用来防止外界电磁场的干扰的 2 信息提取 1 信息定位 处于静电平衡状态的导体 内部的场强处处为零 这样 导体壳就可以保护它所包围的区域 使这个区域不受外部电场的影响 这种现象叫作静电屏蔽 2 物理模型 任意形状的导体空腔 腔体内场强不受腔外电荷的影响 如图甲 接地的导体空腔 外部电场不受腔内电荷的影响 如图乙 3 物理知识 静电感应 电场的叠加 静电平衡 4 结果讨论 在静电平衡状态下 不论是空心导体还是实心导体 不论导体本身带电多少 或者导体是否处于外电场中 其内部场强为零 例3 多选 如图所示为静电除尘示意图 在m n两点间加高压电源时 金属管内的空气电离 电离出的电子在静电力的作用下运动 遇到烟气中的煤粉 使煤粉带负电荷 因而煤粉被吸附到管壁上 排出的烟就清洁了 就此示意图 下列说法正确的是 a n接电源的正极b m接电源的正极c 电场强度eb ead 电场强度eb ea 解析电子附着在煤粉上 使煤粉带上负电荷 煤粉若能吸附在管壁上 说明管壁带正电荷 因此可知n接电源正极 金属棒与金属管可看成圆柱电极与圆环电极 电