高二物理选修3-1知识点总结.docx
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1、 高二物理选修3-1学问点总结学问要点:1电荷 电荷守恒定律 点电荷自然界中只存在正、负两中电荷,电荷在它的同围空间形成电场,电荷间的互相作用力就是通过电场发生的。电荷的多少叫电量。根本电荷。带电体电荷量等于元电荷的整数倍(Q=ne)使物体带电也叫起电。使物体带电的方法有三种:摩擦起电 接触带电 感应起电。电荷既不能创立,也不能被歼灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从的体的这一局部转移到另一个局部,这叫做电荷守恒定律。 带电体的形态、大小及电荷分布状况对它们之间互相作用力的影响可以无视不计时,这样的带电体就可以看做带电的点,叫做点电荷。2库仑定律(1)公式 (真空中静止的两个点电荷)在真
2、空中两个点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比,跟它们间的间隔 的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上,数学表达式为,其中比例常数叫静电力常量,。(F:点电荷间的作用力(N), Q1、Q2:两点电荷的电量(C),r:两点电荷间的间隔 (m),方向在它们的连线上,作用力及反作用力,同种电荷互相排挤,异种电荷互相吸引) (2)库仑定律的适用条件是(1)真空,(2)点电荷。点电荷是物理中的志向模型。当带电体间的间隔 远远大于带电体的线度时,可以运用库仑定律,否则不能运用。3静电场 电场线为了直观形象地描绘电场中各点的强弱及方向,在电场中画出一系列曲线,曲线上各点的切线方向表示该点的场强方向,曲线
3、的疏密表示电场的弱度。电场线的特点:(1)始于正电荷 (或无穷远),终止负电荷(或无穷远);(2)随意两条电场线都不相交。电场线只能描绘电场的方向及定性地描绘电场的强弱,并不是带电粒子在电场中的运动轨迹。带电粒子的运动轨迹是由带电粒子受到的合外力状况与初速度共同确定。4电场强度 点电荷的电场电场的最根本的性质之一,是对放入其中的电荷有电场力的作用。电场的这种性质用电场强度来描绘。在电场中放入一个检验电荷,它所受到的电场力跟它所带电量的比值叫做这个位置上的电场强度,定义式是,E是矢量,规定正电荷受电场力的方向为该点的场强方向,负电荷受电场力的方向及该点的场强方向相反。(E:电场强度(N/C),是
4、矢量,q:检验电荷的电量(C))电场强度的大小,方向是由电场本身确定的,是客观存在的,及检验电荷无关。及放入检验电荷的正、负,及带电量的多少均无关,不能认为及成正比,也不能认为及成反比。点电荷场强的计算式( r:源电荷到该位置的间隔 (m),Q:源电荷的电量(C))要区分场强的定义式及点电荷场强的计算式,前者适用于任何电场,后者只适用于真空(或空气)中点电荷形成的电场。5电势能 电势 等势面电势能由电荷在电场中的相对位置确定的能量叫电势能。电势能具有相对性,通常取无穷远处或大地为电势能与零点。由于电势能具有相对性,所以实际的应用意义并不大。而常常应用的是电势能的变更。电场力对电荷做功,电荷的电
5、势能减速少,电荷抑制电场力做功,电荷的电势能增加,电势能变更的数值等于电场力对电荷做功的数值,这常是推断电荷电势能如何变更的根据。电场力对电荷做功的计算公式:,此公式适用于任何电场。电场力做功及途径无关,由起始与终了位置的电势差确定。电势是描绘电场的能的性质的物理量在电场中某位置放一个检验电荷,若它具有的电势能为,则比值叫做该位置的电势。电势也具有相对性,通常取离电场无穷远处或大地的电势为零电势(对同一电场,电势能及电势的零点选取是一样的)这样选取零电势点之后,可以得出正电荷形成的电场中各点的电势均为正值,负电荷形成的电场中各点的电势均为负值。电势相等的点组成的面叫等势面。等势面的特点:(1)
6、等势面上各点的电势相等,在等势面上挪动电荷电场力不做功。(2)等势面确定跟电场线垂直,而且电场线总是由电势较高的等势面指向电势较低的等势面。(3)规定:画等势面(或线)时,相邻的两等势面(或线)间的电势差相等。这样,在等势面(线)密处场强较大,等势面(线)疏处场强小。6电势差电场中两点的电势之差叫电势差,依教材要求,电势差都取确定值,知道了电势差确实定值,要比拟哪个点的电势高,需根据电场力对电荷做功的正负推断,或者是由这两点在电场线上的位置推断。7匀强电场中电势差与电场强度的关系场强方向到处一样,场强大小到处相等的区域称为匀强电场,匀强电场中的电场线是等距的平行线,平行正对的两金属板带等量异种
7、电荷后,在两极之间除边缘外就是匀强电场。在匀强电场中电势差及场强之间的关系是,公式中的是沿场强方向上的间隔 (m)。在匀强电场中平行线段上的电势差及线段长度成正比8带电粒子在匀强电场中的运动(1)带电粒子在电场中的运动,综合了静电场与力学的学问,分析方法与力学的分析方法根本一样:先分析受力状况,再分析运动状态与运动过程,然后选用恰当的规律解题。(2)在对带电粒子进展受力分析时,要留意两点:A1要驾驭电场力的特点。如电场力的大小与方向不仅跟场强的大小与方向有关,还及带电粒子的电量与电性有关;在匀强电场中,带电粒子所受电场力到处是恒力;在非匀强电场中,同一带电粒子在不同位置所受电场力的大小与方向都
8、可能不同。A2是否考虑重力要根据详细状况而定:根本粒子:如电子、质子、粒子、离子等除有要说明或明确的示意以外,一般都不考虑重力(但并不无视质量)。带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或明确的示意以外,一般都不能无视重力。(3)带电粒子的加速(含偏转过程中速度大小的变更)过程是其他形式的能与功能之间的转化过程。解决这类问题,可以用动能定理,也可以用能量守恒定律。如选用动能定理,则要分清哪些力做功?做正功还是负功?是恒力功还是变力功?若电场力是变力,则电场力的功必需表达成,还要确定初态动能与末态动能(或初、末态间的动能增量)如选用能量守恒定律,则要分清有哪些形式的能在变更?怎样变更(是增
9、加还是削减)?能量守恒的表达形式有:a 初态与末态的总能量(代数与)相等,即; b 某种形式的能量削减确定等于其它形式能量的增加,即c 各种形式的能量的增量的代数与;(4)、带电粒子在匀强电场中类平抛的偏转问题。假设带电粒子以初速度v0垂直于场强方向射入匀强电场,不计重力,电场力使带电粒子产生加速度,作类平抛运动,分析时,仍承受力学中分析平抛运动的方法:把运动分解为垂直于电场方向上的一个分运动匀速直线运动:,;另一个是平行于场强方向上的分运动匀加速运动,粒子的偏转角为。经确定加速电压(U1)加速后的带电粒子,垂直于场强方向射入确定的平行板偏转电场中,粒子对入射方向的偏移,它只跟加在偏转电极上的
10、电压U2有关。当偏转电压的大小极性发生变更时,粒子的偏移也随之变更。假设偏转电压的变更周期远远大于粒子穿越电场的时间(T ),则在粒子穿越电场的过程中,仍可当作匀强电场处理。应留意的问题:1、电场强度E与电势U仅仅由场本身确定,及是否在场中放入电荷 ,以及放入什么样的检验电荷无关。而电场力F与电势能两个量,不仅及电场有关,还及放入场中的检验电荷有关。所以E与U属于电场,而与属于场与场中的电荷。2、一般状况下,带电粒子在电场中的运动轨迹与电场线并不重合,运动轨迹上的一点的切线方向表示速度方向,电场线上一点的切线方向反映正电荷的受力方向。物体的受力方向与运动方向是有区分的。只有在电场线为直线的电场
11、中,且电荷由静止开场或初速度方向与电场方向一样并只受电场力作用下运动,在这种特别状况下粒子的运动轨迹才是沿电力线的。如图所示:9电容器 电容(1)两个彼此绝缘,而又互相靠近的导体,就组成了一个电容器。(2)电容:表示电容器包涵电荷的本事。a 定义式:,即电容C等于Q及U的比值,不能理解为电容C及Q成正比,及U成反比。一个电容器电容的大小是由电容器本身的因素确定的,及电容器是否带电及带电多少无关。b 确定因素式:如平行板电容器(不要求应用此式计算)A3根据与导出(3)对于平行板电容器有关的Q、E、U、C的探讨时要留意两种状况:a 保持两板及电源相连,则电容器两极板间的电压U不变b 充电后断开电源
12、,则带电量Q不变静电计指针的夹角由电容器极板件电压确定(4)电容的定义式: (定义式)(5)C由电容器本身确定。对平行板电容器来说C取决于:(确定式)(6)电容器所带电量与两极板上电压的变更常见的有两种根本状况:第一种状况:若电容器充电后再将电源断开,则表示电容器的电量Q为确定,此时电容器两极的电势差将随电容的变更而变更。第二种状况:若电容器始终与电源接通,则表示电容器两极板的电压V为确定,此时电容器的电量将随电容的变更而变更。10电流 电动势(1)形成电流的条件:一是要有自由电荷,二是导体内部存在电场,即导体两端存在电压。(2)电流强度:通过导体横截面的电量q跟通过这些电量所用时间t的比值,
13、叫电流强度:。(3)电动势:电动势是描绘电源把其他形式的能转化为电能本事的物理量。定义式为:。要留意理解:是由电源本身所确定的,跟外电路的状况无关。的物理意义:电动势在数值上等于电路中通过1库仑电量时电源所供应的电能或理解为在把1 库仑正电荷从负极(经电源内部)搬送到正极的过程中,非静电力所做的功。留意区分电动势与电压的概念。电动势是描绘其他形式的能转化成电能的物理量,是反映非静电力做功的特性。电压是描绘电能转化为其他形式的能的物理量,是反映电场力做功的特性。11欧姆定律 闭合电路欧姆定律1、欧姆定律:通过导体的电流强度,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比,即,要留意:a:公式中的I、
14、U、R三个量必需是属于同一段电路的具有瞬时对应关系。b:适用范围:适用于金属导体与电解质的溶液,不适用于气体。在电动机中,导电的物质虽然也是金属,但由于电动机转动时产生了电磁感应现象,这时通过电动机的电流,也不能简洁地由加在电动机两端的电压与电动机电枢的电阻来确定。2、闭合电路的欧姆定律:(1)意义:描绘了包括电源在内的全电路中,电流强度及电动势及电路总电阻之间的关系。(2)公式:;常用表达式还有:。3、路端电压U,内电压U随外电阻R变更的探讨:外电阻R总电流内电压路端电压增大减小减小增大(断路)OO等于减小增大增大减小(短路)(短路电流)闭合电路中的总电流是由电源与电路电阻确定,对确定的电源
15、,r视为不变,因此,的变更总是由外电路的电阻变更引起的。根据,画出UR图像,能清晰看出路端电压随外电阻变更的情形。还可将路端电压表达为,以,r为参量,画出UI图像。这是一条直线,纵坐标上的截距对应于电源电动势,横坐标上的截距为电源短路时的短路电流,直线的斜率大小等于电源的内电阻,即。4、在电源负载为纯电阻时,电源的输出功率及外电路电阻的关系是:。由此式可以看出:当外电阻等于内电阻,即R = r时,电源的输出功率最大,最大输出功率为,电源输出功率及外电阻的关系可用PR图像表示。电源输出功率及电路总电流的关系是:。明显,当时,电源输出功率最大,且最大输出功率为:。PI图像如图所示。选择路端电压为自
16、变量,电源输出功率及路端电压的关系是:明显,当时,。PU图像如图所示。综上所述,恒定电源输出最大功率的三个等效条件是:(1)外电阻等于内电阻,即。(2)路端电压等于电源电动势的一半,即。(3)输出电流等于短路电流的一半,即。除去最大输出功率外,同一个输出功率值对应着两种负载的状况。一种状况是负载电阻大于内电阻,另一种状况是负载电阻小于内电阻。明显,负载电阻小于内电阻时,电路中的能量主要消耗在内电阻上,输出的能量小于内电阻上消耗的能量,电源的电能利用效率低,电源因发热简洁烧坏,实际应用中应当避开。同种电池的串联:n个一样的电池同向串联时,设每个电池的电动势为,内电阻为r,则串联电池组的总电动势,
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