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主题提升课(一) 静电场
第十章 静电场中的能量
主题一 点电荷模型的建构
将具体的物理对象或过程抽象为物理模型是物理学的重要研究方法，也是课程基础性的体现。体会建构物理模型的思维方式，认识物理模型在探索自然规律中的作用。
【典例1】 下列关于点电荷的描述正确的是( )
A．点电荷就是体积很小的带电体
B．点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体
C．在研究电子绕原子核运动时，电子不能看作点电荷
D．带电体体积的大小不是我们判断其是否能被看作点电荷的依据
√
D [当带电体的形状和大小对它们间相互作用力的影响可忽略时，这个带电体可看作点电荷，是否能看作点电荷根据研究问题的性质决定，与自身大小、形状、电荷量无具体关系，是一种理想化模型，故A、B错误，D正确；研究电子绕原子核运动时，电子的大小、形状对它们之间的作用力的影响可以忽略，则电子能看作点电荷，故C错误。]
主题二 物理概念的建立
物理概念是客观事物的物理共同属性和本质特性在人们头脑中的反映，物理概念建立的常用方法有：实验操作定义法、直接定义法、比值定义法、乘积定义法。电场这一章概念颇多，有电场强度、电势、电容等。
√
√
D [公式中的q是指检验电荷的电荷量，故A错误；公式中的Ep是电荷q在电场中某点的电势能，与q有关，故B错误；场中某点的电势φ由电场本身的性质决定，与Ep、q均无关，故C错误，D正确。]
√
主题三 化抽象为形象和放大思想的应用
电场线是为了直观形象地描述电场分布，从而在电场中引入的一些假想的曲线。曲线上每一点的切线方向和该点电场强度的方向一致；曲线密集的地方电场强度强，稀疏的地方电场强度弱。
扭秤实验可以测量微弱的作用，关键在于它把微弱的作用效果经过了两次放大：一方面微小的力通过较长的力臂可以产生较大的力矩，使悬丝产生一定角度的扭转；另一方面在悬丝上固定一平面镜，它可以把入射光线反射到距离平面镜较远的刻度尺上，从反射光线射到刻度尺上的光点的移动，就可以把悬丝的微小扭转显现出来。
【典例5】 (多选)把头发屑悬浮在蓖麻油里，加上电场，微屑就按照电场强度的方向排列起来，显示出电场线的分布情况。用微屑和两个高压电极模拟出两个等量正点电荷的电场线，其等效电场线分布图如图所示，a、b、c、d分别代表电场中的四个位置，则( )
A．b点的电场强度大于a点的电场强度
B．c点的电势高于d点的电势
C．将负电荷从a点移动到b点，电势能减小
D．因c、d两点在同一条电场线上，故从d点静止释放的正电荷将沿电场线方向运动到c点
√
√
AC [根据两个等量正点电荷的电场线分布可知，b点的电场强度大于a点的电场强度，故A正确；根据沿电场线电势降低可知，c点的电势低于d点的电势，故B错误；将负电荷从a点移动到b点，静电力做正功，电势能减小，故C正确；因为电场不是匀强电场，所以即使c、d两点在同一条电场线上，从d点静止释放的正电荷也不会沿电场线方向运动到c点，故D错误。]
【典例6】 如图所示的实验装置为库仑扭秤。细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A，另一端有一个不带电的球B，B与A所受的重力平衡，当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小，便可找到力F与距离r和电荷量q的关系。这一实验用到的方法有( )
①微小量放大法 ②极限法 ③控制变量法 ④逐差法
A．①② B．①③ C．③④ D．②④
√
B [把微弱的库仑力转换放大成可以看得到的扭转角度，利用了微小量放大法；保持电荷量不变，改变A和C的距离可得到F和r的关系，保持A和C的距离不变，改变电荷量q可得到F和q的关系，利用了控制变量法，故选项B正确。]主题一 点电荷模型的建构
将具体的物理对象或过程抽象为物理模型是物理学的重要研究方法，也是课程基础性的体现。体会建构物理模型的思维方式，认识物理模型在探索自然规律中的作用。
【典例1】 下列关于点电荷的描述正确的是( )
A．点电荷就是体积很小的带电体
B．点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体
C．在研究电子绕原子核运动时，电子不能看作点电荷
D．带电体体积的大小不是我们判断其是否能被看作点电荷的依据
D [当带电体的形状和大小对它们间相互作用力的影响可忽略时，这个带电体可看作点电荷，是否能看作点电荷根据研究问题的性质决定，与自身大小、形状、电荷量无具体关系，是一种理想化模型，故A、B错误，D正确；研究电子绕原子核运动时，电子的大小、形状对它们之间的作用力的影响可以忽略，则电子能看作点电荷，故C错误。]
主题二 物理概念的建立
物理概念是客观事物的物理共同属性和本质特性在人们头脑中的反映，物理概念建立的常用方法有：实验操作定义法、直接定义法、比值定义法、乘积定义法。电场这一章概念颇多，有电场强度、电势、电容等。
【典例2】 A为电场中已知的一固定点，在A点放一电荷量为＋q的试探电荷，所受静电力为F，A点的电场强度为E，则( )
A．若在A点换上－q的试探电荷，A点电场强度方向发生变化
B．若在A点换上电荷量为＋2q的试探电荷，A点的电场强度将变为E
C．若在A点移去试探电荷＋q，A点的电场强度变为零
D．A点电场强度的大小、方向与试探电荷的电荷量、正负、有无均无关
D [电场强度E＝是通过比值定义法得出的，其大小、方向与试探电荷的电荷量、正负、有无均无关，故放入任何电荷时电场强度的方向、大小均不变。故选D。]
【典例3】 对公式φ＝理解正确的是( )
A．公式中的q是指场源电荷的电荷量
B．公式中的Ep是电荷q在电场中某点的电势能，但与q无关
C．电场中某点的电势φ与电势能Ep成正比，与电荷量q成反比
D．电场中某点的电势φ由电场本身的性质决定，与Ep、q均无关
D [公式中的q是指检验电荷的电荷量，故A错误；公式中的Ep是电荷q在电场中某点的电势能，与q有关，故B错误；场中某点的电势φ由电场本身的性质决定，与Ep、q均无关，故C错误，D正确。]
【典例4】 关于电容器，下列说法正确的是( )
A．由C＝可知，电容器带电荷量越大，它的电容就越大
B．对一固定的电容器，它的带电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变
C．电容器的带电荷量Q为两极板所带电荷量的总和
D．对平行板电容器，当增大两板间的距离时，其电容变大
B [C与Q、U无关，对于固定的电容器，电荷量与电压的比值不变，A错误，B正确；电容器所带电荷量Q是一个极板的电荷量，C错误；根据C＝可知，当增大两板间的距离时，其电容变小，D错误。]
主题三 化抽象为形象和放大思想的应用
电场线是为了直观形象地描述电场分布，从而在电场中引入的一些假想的曲线。曲线上每一点的切线方向和该点电场强度的方向一致；曲线密集的地方电场强度强，稀疏的地方电场强度弱。
扭秤实验可以测量微弱的作用，关键在于它把微弱的作用效果经过了两次放大：一方面微小的力通过较长的力臂可以产生较大的力矩，使悬丝产生一定角度的扭转；另一方面在悬丝上固定一平面镜，它可以把入射光线反射到距离平面镜较远的刻度尺上，从反射光线射到刻度尺上的光点的移动，就可以把悬丝的微小扭转显现出来。
【典例5】 (多选)把头发屑悬浮在蓖麻油里，加上电场，微屑就按照电场强度的方向排列起来，显示出电场线的分布情况。用微屑和两个高压电极模拟出两个等量正点电荷的电场线，其等效电场线分布图如图所示，a、b、c、d分别代表电场中的四个位置，则( )
A．b点的电场强度大于a点的电场强度
B．c点的电势高于d点的电势
C．将负电荷从a点移动到b点，电势能减小
D．因c、d两点在同一条电场线上，故从d点静止释放的正电荷将沿电场线方向运动到c点
AC [根据两个等量正点电荷的电场线分布可知，b点的电场强度大于a点的电场强度，故A正确；根据沿电场线电势降低可知，c点的电势低于d点的电势，故B错误；将负电荷从a点移动到b点，静电力做正功，电势能减小，故C正确；因为电场不是匀强电场，所以即使c、d两点在同一条电场线上，从d点静止释放的正电荷也不会沿电场线方向运动到c点，故D错误。]
【典例6】 如图所示的实验装置为库仑扭秤。细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A，另一端有一个不带电的球B，B与A所受的重力平衡，当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小，便可找到力F与距离r和电荷量q的关系。这一实验用到的方法有( )
①微小量放大法 ②极限法 ③控制变量法 ④逐差法
A．①② B．①③ C．③④ D．②④
B [把微弱的库仑力转换放大成可以看得到的扭转角度，利用了微小量放大法；保持电荷量不变，改变A和C的距离可得到F和r的关系，保持A和C的距离不变，改变电荷量q可得到F和q的关系，利用了控制变量法，故选项B正确。]
