2024版新教材高中物理第九章静电场及其应用综合提升学案新人教版必修第三册

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第九章 静电场及其应用综合提升 知识网络构建 　 核心素养提升 情境1　点电荷——模型建构 1．对象模型 用来代替研究对象实体的理想化模型，如质点、点电荷等都属于对象模型．是对实物的一种理想简化． 2．条件模型 把研究对象所处的外部条件理想化建立的模型叫作条件模型．如光滑表面、轻杆、轻绳、匀强电场都属于条件模型．是对相关环境的一种理想简化． 3．过程模型 实际的物理过程都是诸多因素作用的结果，忽略次要因素的作用，只考虑主要因素引起的变化过程叫作过程模型．是对干扰因素的一种简化．例如匀速直线运动、匀变速直线运动、抛体运动、匀速圆周运动都属于过程模型． 这就要求我们在选择模型时，要综合考虑研究问题的目的、性质等，然后再做出选择，不能随意地把什么对象、什么条件、什么过程归入某一种模型．可见研究物理问题是否可以理想化是有条件的、相对的，这个条件是研究问题的本质条件，“相对”指的是相对周围的环境条件和干扰条件． 例1. 如图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b，壳层的厚度和质量分布均匀，将它们分别固定于绝缘支座上，两球心间的距离为l，为球直径的2倍．若使它们带上等量异种电荷，两球带电荷量的绝对值均为Q，那么，a、b两球之间的万有引力F引、库仑力F库分别为(　　) A．F引＝G eq \f(m2,l2)，F库＝k eq \f(Q2,l2) B．F引≠G eq \f(m2,l2)，F库≠k eq \f(Q2,l2) C．F引≠G eq \f(m2,l2)，F库＝k eq \f(Q2,l2) D．F引＝G eq \f(m2,l2)，F库≠k eq \f(Q2,l2) 例2. 如图所示，一个均匀的带电圆环，带电荷量为＋Q，半径为R，放在绝缘水平桌面上．圆心为O点，过O点作一竖直直线，在此线上取一点A，使A到O点的距离为R.在A点放一电荷量为＋q的试探电荷，则试探电荷在A点所受的库仑力为(　　) A． eq \f(kQq,R2)，方向向上 B． eq \f(\r(2)kQq,4R2)，方向向上 C． eq \f(kQq,4R2)，方向水平向左 D．不能确定 情境2　静电除尘——科学思维 例3. (多选)静电除尘的原理结构图如图甲所示，静电喷涂的原理结构图如图乙所示，下列说法正确的是(　　) A．对图甲，电晕极与收尘极之间的电场为匀强电场 B．对图甲，电晕极附近的气体分子被强电场电离，电子向收尘极运动使含尘气体中的粉尘带负电，积累在筒壁一定量后通过下方的漏斗排出 C．对图乙，喷口喷出的雾化涂料微粒带正电，被涂工件不带电 D．对图乙，工件与喷口之间较强的电场使带电雾化涂料向带电的工件运动，通过正负电荷间的引力作用使涂料均匀地涂在工件上 例4. (多选)滚筒式静电分选器由料斗A、导板B、导体滚筒C、刮板D、料槽E、F和放电针G等部件组成．C与G分别接于直流高压电源的正、负极上，并将C接地，如图所示．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．现有导电性能不同的两种物质粉粒a、b的混合物从料斗A下落，沿导板B到达转动的滚筒C上，粉粒a具有良好的导电性，粉粒b具有良好的绝缘性．下列说法中正确的是(　　) A．粉粒a落入料槽F，粉粒b落入料槽E B．粉粒b落入料槽F，粉粒a落入料槽E C．若滚筒C不接地而放电针G接地，从工作原理上看，这也是允许的 D．若滚筒C不接地而放电针G接地，从工业实用角度看，这也是允许的 第九章综合提升 核心素养提升 [例1]　解析：万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，虽然两球心间的距离l只有直径的2倍，但由于壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看成质量集中于球心的质点，因此可以用万有引力定律求F引；对于a、b两带电球壳，由于两球心间的距离l只有直径的2倍，且电荷集中于两球靠近的一侧，不能将其看成点电荷，不满足库仑定律的适用条件，D正确． 答案：D [例2]　解析：先把带电圆环分成若干个小部分，每一小部分可视为一个点电荷，各点电荷对试探电荷的库仑力在水平方向上的分力相互抵消，竖直方向上的分力大小为＝，方向向上． 答案：B [例3]　解析：对图甲，电晕极与收尘极之间的电场为辐射电场，不是匀强电场，A错误；对图甲，电晕极附近的气体分子被强电场电离，电子向收尘极运动使含尘气体中的粉尘带负电，积累在筒壁一定量后通过下方的漏斗排出，B正确；对图乙，喷口喷出的雾化涂料微粒带负电，被涂工件带正电，C错误；对图乙，工件与喷口之间较强的电场使带电雾化涂料向带电的工件运动，通过正负电荷间的引力作用使涂料均匀地涂在工件上，D正确． 答案：BD [例4]　解析：因为C和G分别接在高压电源的正、负极上，放电针G附近形成很强的电场，使放电针G附近的空气电离而产生大量离子，其中的负离子在奔向正极C的过程中被吸附到粉粒a、b上，a、b因吸附负离子而带负电，被吸引到带正电的滚筒C上，因为a具有良好的导电性，a所带电荷被C上的正电荷中和并最终带上和C相同的电荷而被C排斥，落入料槽F，粉粒b因具有良好的绝缘性，所带负电荷不会被中和，和C相互吸引，被吸引到滚筒C上，直到运动到D处被刮板刮落而落入料槽E中，A正确，B错误；若滚筒C不接地而放电针G接地，同样能使放电针附近空气电离，从工作原理上看是允许的，但滚筒C不接地具有高压，不安全，从工业实用角度看，不允许，C正确，D错误． 答案：AC