2024版新教材高中物理第十章靜電場中的能量綜合提升學案新人教版必修第三冊-學案下載-教習網(wǎng)

第十章靜電場中的能量綜合提升知識網(wǎng)絡構建核心素養(yǎng)提升本章主要內(nèi)容是靜電場的能量問題，包括應用電場力做功來求解電勢和電勢差問題；了解平行板電容器的原理，并在生活實際中應用電容器制作“傳感器”，利用帶電粒子在電場中的運動知識，制作“噴墨打印機”．本章通過了解電場中能量的相關概念，形成物理觀念，培養(yǎng)科學思維，提高解決實際生活生產(chǎn)中問題的能力．　情境1　靜電推進裝置——科學思維例1.如圖所示是某種靜電推進裝置的原理圖，發(fā)射極與吸極接在高壓電源兩端，兩極間產(chǎn)生強電場，虛線為等勢面．在強電場作用下，一帶電液滴從發(fā)射極加速飛向吸極．a(chǎn)、b是其路徑上的兩點，不計液滴重力，下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)點的電勢比b點的低 B．a(chǎn)點的電場強度比b點的小 C．液滴在a點的加速度比在b點的小 D．液滴在a點的電勢能比在b點的大情境2　電子透鏡——物理觀念例2.[2023·江西贛州南康中學高二上月考](多選)中國科學家通過冷凍電鏡捕捉到新冠病毒表面S蛋白與人體細胞表面ACE2蛋白的結合過程，首次揭開了新冠病毒入侵人體的神秘面紗．電子顯微鏡是冷凍電鏡中的關鍵部分，在電子顯微鏡中電子束相當于光束，通過由電場或磁場構成的電子透鏡實現(xiàn)會聚或發(fā)散作用，其中一種電子透鏡的電場分布如圖所示，其中虛線為等勢面，相鄰等勢面間電勢差相等．一電子僅在電場力作用下運動，其軌跡如圖中實線所示，a、b、c是軌跡上的三點．下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)點的電勢高于b點的電勢 B．a(chǎn)點的電場強度小于c點的電場強度 C．電子在a點的電勢能小于在c點的電勢能 D．電子經(jīng)過b點時的速度大于經(jīng)過a點時的速度情境3　噴墨打印機——模型構建例3.噴墨打印機的原理示意圖如圖所示，其中墨盒可以噴出墨汁液滴，此液滴經(jīng)過帶電室時被帶上負電，帶電多少由計算機按字體筆畫高低位置輸入信號加以控制．帶電后液滴以一定的初速度進入偏轉電場，帶電液滴經(jīng)過偏轉電場發(fā)生偏轉后打到紙上，顯示出字體．計算機無信號輸入時，墨汁液滴不帶電，徑直通過偏轉電場最后注入回流槽流回墨盒．設偏轉板長L1＝1.6 cm，兩板間的距離d＝0.5 cm，兩板間的電壓U＝8.0×103 V，偏轉板的右端到紙的距離L2＝3.2 cm.若一滴墨汁液滴的質量m＝1.6×10－10 kg，墨汁液滴以v0＝20 m/s的初速度垂直電場方向進入偏轉電場，此液滴打到紙上的點距原入射方向的距離為2.0 mm.忽略空氣阻力和重力作用． (1)求一滴墨汁液滴通過帶電室后所帶的電荷量q. (2)若要使紙上的字體放大，可通過調節(jié)兩極板間的電壓或調節(jié)偏轉板右端距紙的距離L2來實現(xiàn)．現(xiàn)調節(jié)L2使紙上的字體放大10%，調節(jié)后偏轉板的右端距紙的距離為多大？第十章綜合提升核心素養(yǎng)提升 [例1]　解析：高壓電源正極連接發(fā)射極，負極連接吸極，發(fā)射極和吸極間產(chǎn)生向右的電場，沿電場線方向電勢逐漸降低，故φa>φb，A錯誤；由等勢面的疏密程度可知，Ea>Eb，B錯誤；不計液滴重力，由F＝Eq＝ma可得，aa>ab，C錯誤；液滴向右加速，故電場力做正功，電勢能降低，即Epa>Epb，D正確．答案：D [例2]　解析：由電場線與等勢面處處垂直和電子運動軌跡的彎曲方向可知，若電子從a點運動到b點，電場力做正功，則電子在a點時電勢能大于其在b點的電勢能；若電子從b點運動到a點，電場力做負功，則電子在a點時的電勢能依然大于其在b點時的電勢能，由于電子帶負電，故a點的電勢低于b點的電勢，故A錯誤；等差等勢面的疏密可表示電場強度的大小，由于a點等差等勢面比c點等差等勢面稀疏，則a點的電場強度大于c點的電場強度，故B正確；由電場線的方向可判斷出φc>φa，電子在電勢低的地方電勢能大，在電勢高的地方電勢能小，故電子在a點的電勢能大于在c點的電勢能，故C錯誤；電子只在電場力作用下運動，其動能和電勢能之和不變，又因為電子在a點時電勢能大于其在b點時的電勢能，故電子在a點時動能小于其在b點時的動能，則電子經(jīng)過a點時的速度小于經(jīng)過b點時的速度，故D正確．答案：BD [例3]　解析：(1)設液滴在偏轉電場中運動的時間為t，離開電場時偏移量為y，打到紙上時偏移量為y1＝2.0 mm，則有L1＝v0t，y＝at2，a＝，根據(jù)平拋運動的推論知，離開偏轉電場時速度的反向延長線過偏轉板中軸線的中點，根據(jù)三角形相似得＝，聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)得q＝＝1.25×10－13 C. (2)設放大后液滴在紙上的偏移量為y2， y2＝(1＋10%)y1＝2.2 mm，電荷量表達式整理得L′2＝，代入數(shù)據(jù)解得L′2＝3.6 cm. 答案：(1)1.25×10－13 C　(2)3.6 cm