高二物理选修31知识点总结0122222956文档格式.docx
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到的合外力情况和初速度共同决定。
4．电场强度点电荷的电场
⑴电场的最基本的性质之一，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述。
在电场中放入一个检验电
荷q，它所受到的电场力F跟它所带电量的比值F
叫做这个位置上
q
的电场强度，定义式是
F
E，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与该点的场强方向相
反。
（E:
电场强度（N/C），是矢量，q：
检验电荷的电量（C））
电场强度E的大小，方向是由电场本身决定的，是客观存在的，
与检验电荷无关。
与放入检验电荷的正、负，及带电量的多少均无
关，不能认为E与F成正比，也不能认为E与q成反比。
点电荷场强的计算式E
KQ
2（r：
源电荷到该位置的距离（m），
Q：
源电荷的电量（C））
要区别场强的定义式E
与点电荷场强的计算式E
2，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决定的能量叫电势能。
电势能具有相对性，通常取无穷远处或大地为电势能和零点。
由于电势能具有相对性，所以实际的应用意义并不大。
而经常应
用的是电势能的变化。
电场力对电荷做功，电荷的电势能减速少，
电荷克服电场力做功，电荷的电势能增加，电势能变化的数值等于
电场力对电荷做功的数值，这常是判断电荷电势能如何变化的依据。
电场力对电荷做功的计算公式：
WqU，此公式适用于任何电场。
电场力做功与路径无关，由起始和终了位置的电势差决定。
电势是描述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q，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致的）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）等势面上各点的电势相等，在等势面上移动电荷电场力不做
功。
（2）等势面一定跟电场线垂直，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Ⅱ
电场中两点的电势之差叫电势差，依教材要求，电势差都取绝
对值，知道了电势差的绝对值，要比较哪个点的电势高，需根据电
场力对电荷做功的正负判断，或者是由这两点在电场线上的位置判
断。
7．匀强电场中电势差和电场强度的关系
场强方向处处相同，场强大小处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
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与场强之间的关系是UEd，公式中的d是沿
场强方向上的距离（m）。
在匀强电场中平行线段上的电势差与线段长度成正比
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，综合了静电场和力学的知识，分析
方法和力学的分析方法基本相同：
先分析受力情况，再分析运动状
态和运动过程，然后选用恰当的规律解题。
（2）在对带电粒子进行受力分析时，要注意两点：
A1要掌握电场力的特点。
如电场力的大小和方向不仅跟场强的
大小和方向有关，还与带电粒子的电量和电性有关；
在匀强电场中，
带电粒子所受电场力处处是恒力；
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和方向都可能不同。
A2是否考虑重力要依据具体情况而定：
基本粒子：
如电子、质
子、粒子、离子等除有要说明或明确的暗示以外，一般都不考虑
重力（但并不忽略质量）。
带电颗粒：
如液滴、油滴、尘埃、小球等，
除有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。
（3）带电粒子的加速（含偏转过程中速度大小的变化）过程是其他
形式的能和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，则电场力的功必须表达成
WabqUab，还要确定初态动能和末态动能（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化？
怎样变
化（是增加还是减少）？
能量守恒的表达形式有：
a初态和末态的总能量（代数和）相等，即E初E末；
b某种形式的能量减少一定等于其它形式能量的增加，即
E减E增
c各种形式的能量的增量的代数和E1E2⋯⋯0；
（4）、带电粒子在匀强电场中类平抛的偏转问题。
如果带电粒子以初速度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，仍采用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：
vxv0，xvt0；
另一个是平行于
场强方向上的分运动——匀加速运动，vataqU
y,，y
md
1qUx
2
（），
2mdv0
粒子的偏转角为tg
v
yx
qU
2。
vmvd
00
经一定加速电压（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
y
22
1qULUL
2mdv4dU
01
，它只跟加在偏转电极上的电压U2有关。
当偏转
电压的大小极性发生变化时，粒子的偏移也随之变化。
如果偏转电
压的变化周期远远大于粒子穿越电场的时间
（T
L
），则在粒子穿越电场的过程中，仍
可当作匀强电场处理。
应注意的问题：
1、电场强度E和电势U仅仅由场本身决定，
与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和电势能两个量，不仅与电场
有关，还与放入场中的检验电荷有关。
所以E和U属于电场，而F电和属于场和场中的电荷。
2、一般情况下，带电粒子在电场中的运动轨迹和电场线并不重
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。
物体的受力方向和运动方向是有
区别的。
只有在电场线为直线的电场中，且电荷由静止开始或初速度方向和
电场方向一致并只受电场力作用下运动，在这种特殊情况下粒子的
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：
表示电容器容纳电荷的本领。
a定义式：
C
Q
U
（），即电容C等于Q与U的比值，不能理
解为电容C与Q成正比，与U成反比。
一个电容器电容的大小是由
电容器本身的因素决定的，与电容器是否带电及带电多少无关。
b决定因素式：
如平行板电容器C
4
S
（不要求应用此式计算）
kd
根据C
Q
（）和
U
C
导出
kQ
（3）对于平行板电容器有关的Q、E、U、C的讨论时要注意两
种情况：
a保持两板与电源相连，则电容器两极板间的电压U不变
b充电后断开电源，则带电量Q不变
（4）电容的定义式：
（定义式）
（5）C由电容器本身决定。
对平行板电容器来说C取决于：
Kd
（决定式）
（6）电容器所带电量和两极板上电压的变化常见的有两种基本
情况：
第一种情况：
若电容器充电后再将电源断开，则表示电容器的电
量Q为一定，此时电容器两极的电势差将随电容的变化而变化。
第二种情况：
若电容器始终和电源接通，则表示电容器两极板的
电压V为一定，此时电容器的电量将随电容的变化而变化。
10．电流电动势Ⅰ
（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，叫电流强度：
I
t
。
（3）电动势：
电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的
物理量。
定义式为：
W
要注意理解：
○1是由电源本身所决定
的，跟外电路的情况无关。
○2的物理意义：
电动势在数值上等于电
路中通过1库仑电量时电源所提供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。
○3注意区别电动势和电压的概念。
电动势是描述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。
电压是描述电能转化
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Ⅱ
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IU
R
，要注意：
a：
公式中的I、U、R三个量必须是属于同一段电路的具有瞬时
对应关系。
b：
适用范围：
适用于金属导体和电解质的溶液，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，也不能简单
地由加在电动机两端的电压和电动机电枢的电阻来决定。
2、闭合电路的欧姆定律：
（1）意义：
描述了包括电源在内的全电路中，电流强度与电动
势及电路总电阻之间的关系。
（2）公式：
I
；
常用表达式还有：
Rr
IRIrUU；
UIr。
3、路端电压U，内电压U’随外电阻R变化的讨论：
外电阻R总电流I
内电压UIr路端电压Rr
UIRU
增大减小减小增大
（断路）OO等于
减小增大增大减小
O（短路）
（短路电流）O
闭合电路中的总电流是由电源和电路电阻决定，对
一定的电源，，r视为不变，因此，I、U、U的变
化总是由外电路的电阻变化引起的。
根据U
1
画出U——R图像，能清楚看出路端电压随外电阻变
化的情形。
，
还可将路端电压表达为UIr，以，r为参量，
画出U——I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
tg
Ir
max
4、在电源负载为纯电阻时，电源的输出功率与
外电路电阻的关系是：
PIUIR
Rr
Rr4Rr
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P
4r
，电源输出功率与外电阻的关系
可用P——R图像表示。
电源输出功率与电路总电流的关系是：
PIUIIrIIr
rI
4r2r
显然，当I时，
2r
电源输出功率最大，且最大输出功率为：
P
P——I图像如图所示。
选择路端电压为自变量，电源输出功率与路端电压
的关系是：
PIUUU
rr
4rr2
显然，当U
时，P
P——U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Rr。
（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I
m
22r
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情况。
一种情
况是负载电阻大于内电阻，另一种情况是负载电阻小于内电阻。
显
然，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
源因发热容易烧坏，实际应用中应该避免。
同种电池的串联：
n个相同的电池同向串联时，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
总n，总内电阻r总nr，这样闭
合电路欧姆定律可表示为In
Rnr
12．电阻定律Ⅰ
导体的电阻反映了导体阻碍
电流的性质，定义式R
在温度不变时，导体的电阻
与其长度成正比，与导体的
长度成正比，与导体的横截
面S成反比，跟导体的材料有关，即由导体本身的因素决定，决定
式R
公式中L、S是导体的几何特征量，叫材料的电阻率，
反映了材料的导电性能。
按电阻率的大小将材料分成导体和绝缘体。
对于金属导体，它们的电阻率一般都与温度有关，温度升高对电
阻率增大，导体的电阻也随之增大，电阻定律是在温度不变的条件
下总结出的物理规律，因此也只有在温度不变的条件下才能使用。
将公式R
错误地认为R与U成正比或R与I成反比。
对这一
错误推论，可以从两个方面来分析：
第一，电阻是导体的自身结构
特性决定的，与导体两端是否加电压，加多大的电压，导体中是否
有电流通过，有多大电流通过没有直接关系；
加在导体上的电压大，
通过的电流也大，导体的温度会升高，导体的电阻会有所变化，但
这只是间接影响，而没有直接关系。
第二，伏安法测电阻是根据电
阻的定义式RU
，用伏特表测出电阻两端的电压，用安培表测出通
过电阻的电流，从而计算出电阻值，这是测量电
阻的一种方法。
13．决定导线电阻的因素（实验、探究）Ⅱ
电阻的测量：
（1）伏安法：
伏安法测电阻的原理是部分电路的欧姆定律R
测量电路有安培表内接或外接两种接法，如图甲、乙：
两种接法都有系统误差，测量值与真实值的关系为：
当采用安培
表内接电路（甲）时，由于安培表内阻的分压作用，电阻的测量值
UUU
xA
内；
当采用安培表外接电路（乙）时，RRRR
xAx
II
由于伏特表的内阻有分流作用，电阻的测量值
UURR
外xV，可以看出：
当RxRA和RVRx时，
x
RR
UU
IRR
xV
电阻的测量值认为是真实值，即系统误差可以忽略不计。
所以为了
确定实验电路，一般有两种方法：
一是比值法，若
A
V
时，通常
认为待测电阻的阻值较大，安培表的分压作用可忽略，应采用安培
表内接电路；
若
时，通常认为待测电阻的阻值较小，伏特表
的分流作用可忽略，应采用安培表外接电路。
若R
时，两种电
路可任意选择，这种情况下的电阻R0叫临界电阻，R0RRAV，待
测电阻Rx和R0比较：
若Rx<
R0时，
x>
R0时，则待测电阻阻值较大；
则待测电阻的阻值较小。
二是试接法：
在RA、RV未知时，若要确定实验电路，可以采用
试接法，如图所示：
如先采用安培表外接电路，然后将接头P由a
点改接到b点，同时观察安培表与伏特表的变化情况。
若安培表示
数变化比较显著，表明伏特表分流作用较大，安培表
分压作用较小，待测电阻阻值较大，应采用安培表内
接电路。
若伏特表示数变化比较显著，表明安培表分
压作用较大，伏特表分流作用较小，待测电阻阻值较
小，应采用安培表外接电路。
（2）欧姆表：
欧姆表是根据闭合电路的欧姆定律制成的。
a．欧姆表的三个基准点。
如图，虚线框内为欧姆表原理图。
欧姆表的总电阻RzRRgr，
待测电阻为Rx，则
RRrRRR
gxzx
，可以看出，I
x随Rx按
双曲线规律变化，因此欧姆表的刻度不均匀。
当
Rx=0时，I
z
g——指针满偏，停在0刻
度；
当Rx时，Ix0——指针不动，停在电阻刻度；
当RxRz时，
2R
g
z刻度，因此Rz又叫欧姆表的中
——指针半偏，停在R
值电阻。
如图所示。
b．中值电阻Rz的计算方法：
当用R1档时，R
zI
，即表盘中
心的刻度值，当用Rn档时，RznRz。
c．欧姆表的刻度不均匀，在“”附近，刻度线太密，在“0附”近，
刻度线太稀，在“R
z”附近，刻度线疏密道中，所以为了减少读数误
差，可以通过换欧姆倍率档，尽可能使指针停在中值电阻两次附近
3
Rz—Rz范围内。
由于待测电阻虽未知，但为定值，故让指针偏转
太小变到指在中值电阻两侧附近，就得调至欧姆低倍率档。
反之指
针偏角由太大变到指在中值电阻两侧附近，就得调至欧姆高倍率档。
14．电阻的串联与并联Ⅰ
（1）串联电路及分压作用
串联电路的基本特点：
电路中各处的电流都相等；
电路两端
的总电压等于电路各部分电压之和。
b：
串联电路重要性质：
总电阻等于各串联电阻之和，即R
总=R1
+R2+⋯+Rn；
串联电路中电压与电功率的分配规律：
串联电路中各
个电阻两端的电压与各个电阻消耗的电功率跟各个电阻的阻值成正
比，即：
URPRPR
nn11n1
或；
或
总总总总
c：
给电流表串联一个分压电阻，就可以扩大它的电压量程，从
而将电流表改装成一个伏特表。
如果电流表的内阻为Rg，允许通过
的最大电流为Ig，用这样的电流表测量的最大电压只能是IgRg；
如
果给这个电流表串联一个分压电阻，该电阻可由
UIR
gg
串
或
R串（n1）Rg计算，其中n
IgRg
为电压量程扩大的倍数。
（2）并联电路及分流作用
并联电路的基本特点：
各并联支路的电压相等，且等于并联
支路的总电压；
并联电路的总电流等于各支路的电流之和。
并联电路的重要性质：
并联总电阻的倒数等于各并联电阻的
111
倒数之和，即R并（⋯）
RRRn
1；
并联电路各支路的电流与电
功率的分配规律：
并联电路中通过各个支路电阻的电流、各个支路
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