第一部分必考内容选修3-1 第七章 静电场核心素养提升
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2025-01-03
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1.科学态度与责任(电场中的 STSE 问题)
应用 现代科技
【典例 1】 [机器人上的传感器](多选)如图 1为某一机器人上的电容式位移传感器
工作时的简化模型图。当被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容
器两极板之间移动，连接电容器的静电计会显示电容器电压的变化，进而能测
出电容的变化，最后就能探测到物体位移的变化，若静电计上的指针偏角为
θ，则被测物体( )
图1
A.向左移动时，θ增大 B.向右移动时，θ增大
C.向左移动时，θ减小 D.向右移动时，θ减小
解析 由公式 C＝，可知当被测物体带动电介质板向左移动时，导致两极板间
电介质的相对介电常数 εr增大，则电容 C增大，由公式 C＝可知电荷量 Q不变
时，U减小，则 θ减小，故 A错误，C正确；由公式 C＝，可知当被测物体带
动电介质板向右移动时，导致两极板间电介质的相对介电常数 εr减小，则电容
C减小，由公式 C＝可知电荷量 Q不变时，U增大，则 θ增大，故 B正确，D
错误。
答案 BC
【典例 2】 [智能手机上的电容触摸屏](多选)目前智能手机普遍采用了电容触摸屏，
电容触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的，它是一块四层复合玻璃屏，玻
璃屏的内表面和夹层各涂一层 ITO(纳米铟锡金属氧化物)，夹层 ITO 涂层作为工
作面，四个角引出四个电极，当用户手指触摸电容触摸屏时，手指和工作面形
成一个电容器，因为工作面上接有高频信号，电流通过这个电容器分别从屏的
四个角上的电极中流出，且理论上流经四个电极的电流与手指到四个角的距离
成比例，控制器通过对四个电流比例的精密计算来确定手指位置。对于电容触摸
屏，下列说法正确的是( )
图2
A.电容触摸屏只需要触摸，不需要压力即能产生位置信号
B.使用绝缘笔在电容触摸屏上也能进行触控操作
C.手指压力变大时，由于手指与屏的夹层工作面距离变小，电容变小
D.手指与屏的接触面积变大时，电容变大
解析 据题意知，电容触摸屏只需要触摸，由于流经四个电极的电流与手指到
四个角的距离成比例，控制器就能确定手指的位置，因此不需要手指有压力，
故A正确；绝缘笔与工作面不能形成一个电容器，所以不能在电容屏上进行触
控操作，故 B错误；手指压力变大时，由于手指与屏的夹层工作面距离变小，
电容将变大，故 C错误；手指与屏的接触面积变大时，电容变大，故 D正确。
答案 AD
【典例 3】 [电子束熔炼](多选)(2020·山西太原模拟)电子束熔炼是指高真空下，
将高速电子束的动能转换为热能作为热源来进行金属熔炼的一种熔炼方法。如图
3所示，阴极灯丝被加热后产生初速度为 0的电子，在 3×104 V 加速电压的作
用下，以极高的速度向阳极运动；穿过阳极后，在金属电极 A1、A2间1×103 V
电压形成的聚焦电场作用下，轰击到物料上，其动能全部转换为热能，使物料
不断熔炼。已知某电子在熔炼炉中的轨迹如图中虚线 OPO′所示，P是轨迹上的
一点，聚焦电场过 P点的一条电场线如图，则( )
图3
A.电极 A1的电势高于电极 A2的电势
B.电子在 P点时速度方向与聚焦电场强度方向夹角大于 90°
C.聚焦电场只改变电子速度的方向，不改变电子速度的大小
D.电子轰击到物料上时的动能大于 3×104 eV
解析 由粒子运动轨迹与力的关系可知电子在 P点受到的电场力斜向左下方，
摘要：
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1.科学态度与责任(电场中的STSE问题)应用 现代科技【典例1】[机器人上的传感器](多选)如图1为某一机器人上的电容式位移传感器工作时的简化模型图。当被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动，连接电容器的静电计会显示电容器电压的变化，进而能测出电容的变化，最后就能探测到物体位移的变化，若静电计上的指针偏角为θ，则被测物体( )图1A.向左移动时，θ增大B.向右移动时，θ增大C.向左移动时，θ减小D.向右移动时，θ减小解析 由公式C＝，可知当被测物体带动电介质板向左移动时，导致两极板间电介质的相对介电常数εr增大，则电容C增大，由公式C＝可知电荷量Q不变时，U减小，...
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