高中物理电与磁基础知识word版可编辑.docx

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高中物理电与磁基础知识word版可编辑

静电场

第1课时：

电荷守恒定律　库仑定律

学习目的

1.能利用电荷守恒定律进行相关判断.2.会解决库仑力参与的平衡及动力学问题．

一、电荷守恒定律

如图所示，用绝缘细线悬挂一轻质小球b，并且b球表面镀有一层金属膜，在靠近b球旁有一金属球a，开始时a、b均不带电，若给a球带电，则会发生什么现象？

1．物质的电结构：

构成物质的原子本身包括：

__________的质子和__________的中子构成__________，核外有带________的电子，整个原子对外____________表现为__________．

2．元电荷：

最小的电荷量，其值为e＝________________.其他带电体的电荷量皆为元电荷的__________．

3．电荷守恒定律

（1）内容：

电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体________到另一个物体，或者从物体的一部分________到另一部分；在转移过程中，电荷的总量____________．

（2）起电方式：

____________、____________、感应起电．

（3）带电实质：

物体带电的实质是____________．

※当两个完全相同的带电金属球相互接触时，它们的电荷如何分配？

二、库仑定律

如图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b，其壳层的厚度和质量分布均

图2

匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心间的距离l为球半径的3倍．若使它们带上等量异种电荷，电荷量的绝对值均为Q，试比较它们之间的库仑力与

的大小关系，如果带同种电荷呢？

1．点电荷：

是一种理想化的物理模型，当带电体本身的______和________对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷．

2．库仑定律

（1）内容：

真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成____________，与它们的距离的二次方成________，作用力的方向在它们的________上．

（2）公式：

F＝________________，其中比例系数k叫做静电力常量，k＝9.0×109N·m2/C2.

（3）适用条件：

①__________；②____________.

3．库仑定律的理解：

库仑定律的适用条件是真空中的静止点电荷．点电荷是一种理想化的物理模型，当带电体间的距离远远大于带电体的自身大小时，可以视其为点电荷而适用库仑定律，否则不能适用．

※在理解库仑定律时，有人根据公式F＝k

，设想当r→0时得出F→∞的结论，请分析这个结论是否正确.

第2课时电场强度

学习目的

1.理解电场强度的概念.2.会分析计算在电场力作用下电荷的平衡及运动.3.会利用电场中的电场线分布分析问题．

一、电场及电场强度

判断下列说法是否正确：

①电场强度反映了电场的力的性质，因此电场中某点的场强与试探电荷在该点所受的电场力成正比（　　）

②电场中某点的场强等于F/q，但与试探电荷的受力大小及电荷量无关（　　）

③电场中某点的场强方向即试探电荷在该点的受力方向（　　）

④公式E＝

和E＝k

对于任何静电场都是适用的（　　）

1．静电场

（1）电场是存在于电荷周围的一种________，静电荷产生的电场叫静电场．

（2）电荷间的相互作用是通过________实现的．电场的基本性质是对放入其中的电荷有____________．

2．电场强度

（1）物理意义：

表示电场的________和________．

（2）定义：

电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的____________的比值叫做该点的电场强度．

（3）定义式：

.（4）单位：

或.

（5）矢量性：

电场强度是矢量，正电荷在电场中某点受力的方向为该点电场强度的方向，电场强度的叠加遵从__________定则．

3．场强三个表达式的比较

　表达式

比较　

E＝

E＝k

E＝

意义

适用条件

决定因素

二、电场线

图1是等量同种电荷、等量异种电荷的电场线分布图，A与A′、B与B′关于连线上中点O对称．试分析：

连线上A与A′，中垂线上B与B′的场强关系．

图1

1．电场线的定义：

为了直观形象地描述电场中各点电场强度的________及________，在电场中画出一系列的曲线，使曲线上各点的__________方向表示该点的电场强度方向，曲线的________表示电场强度的大小．

2．几种典型电场的电场线分布

（1）正点电荷的电场如图2甲所示：

电场线由________出发，到________终止．

（2）负点电荷的电场如图乙所示：

电场线由________出发，到________终止．

（3）匀强电场的电场线分布如图丙所示．特点：

间隔相等的平行直线．

（4）点电荷与带电金属板的电场线的分布如图丁所示．

图2

（5）等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场

两点电荷的连线及其中垂线上的电场分布及特点的比较如下：

比较项目

等量同种点电荷

等量异种点电荷

电场线图示

连线中点O处的场强

为____

中垂线上最大

连线上最小

由O沿中垂线向外场强的变化

先______后______

逐渐减小

关于O点对称的两点A与A′，B与B′场强的关系

等大、反向

______、______

※在点电荷电场中，以点电荷为球心的同一球面上各点的场强相同吗？

第3课时：

　电场中的功和能

学习目的

1.会判断电场中电势的高低、电荷电势能的变化.2.会计算电场力做功及分析电场中的功能关系．

一、电场力做功与电势能

图1

在如图1所示的匀强电场中，把正电荷q从A点沿路径A→C→B移到B点，与把它直接从A点沿直线AB移到B点，电场力做功相同吗？

所做的功是正功还是负功？

电势能是增加还是减少？

1．电场力做功的特点

（1）在电场中移动电荷时，电场力做功与______无关，只与______有关，可见电场力做功与________做功相似．

（2）在匀强电场中，电场力做的功W＝________，其中d为沿________________的位移．

2．电势能

（1）定义：

电荷在电场中具有的势能．电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到____位置时电场力所做的功．

（2）电场力做功与电势能变化的关系：

电场力做的功等于________________________，即WAB＝____________.

（3）电势能的相对性：

电势能是相对的，通常把电荷在离场源电荷____________的电势能规定为零，或把电荷在________表面上的电势能规定为零．

二、电势和等势面

图2甲、乙、丙分别是等量异种电荷、等量正电荷、正点电荷的电场线与等势面的分布情况．

甲　　　　　　　乙　　　　　　　　丙

图2

问：

（1）在图甲中，比较A、B、C三点的电势大小？

（2）在图乙中，O点、M点电势一样吗？

（3）在图丙中，A、B、C三点场强相等吗？

电势相等吗？

1．电势

（1）定义：

电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值．

（2）定义式：

φ＝____________.

（3）矢标性：

电势是标量，其大小有正负之分，其正（负）表示该点电势比电势零点高（低）．

（4）相对性：

电势具有相对性，同一点的电势因__________的选取的不同而不同．

（5）沿着电场线方向电势逐渐降低．

2．等势面

（1）定义：

电场中____________的各点构成的面．

（2）特点

①电场线跟等势面________，即场强的方向跟等势面________．

②在________上移动电荷时电场力不做功．

③电场线总是从__________的等势面指向__________的等势面．

④等差等势面越密的地方电场强度________；反之________．

※电势、电势能是由谁决定的？

二者有何区别？

有何联系？

三、电势差

判断下列说法正确与否：

（1）电势差与电势一样，是相对量，与零电势点的选取有关（　　）

（2）电势差是一个矢量，有正值和负值之分（　　）

（3）由于电场力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关（　　）

（4）A、B两点的电势差是恒定的，不随零电势点的不同而改变，所以UAB＝UBA（　　）

1．电势差：

电荷q在电场中A、B两点间移动时，电场力所做的功WAB跟它的电荷量q的比值，叫做A、B间的电势差，也叫电压．

公式：

UAB＝________.单位：

伏（V）．

2．电势差与电势的关系：

UAB＝________，电势差是标量，可以是正值，也可以是负值，而且有UAB＝－UBA.

3．电势差UAB由________________________决定的，与移动的电荷q、电场力做的功WAB无关，与零电势点的选取也________．

4．电势差与电场强度的关系：

匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿____________方向的距离的乘积．即U＝Ed，也可以写作E＝

.

第4课时：

　电容与电容器

学习目的

1.理解有关电容器的基本概念.2.掌握电容器的两类动态分析．

电容器与电容

判断下面关于电容器及其电容的叙述的正误：

（1）任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，就组成了电容器，跟这两个导体是否带电无关．（　　）

（2）电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和．（　　）

（3）电容器的电容与电容器所带电荷量成反比．（　　）

（4）一个电容器的电荷量增加ΔQ＝1.0×10－6C时，两板间电压升高10V，则电容器的电容无法确定．（　　）

1．电容器

（1）组成：

由两个彼此________又相互________的导体组成．

（2）带电量：

每个极板所带电荷量的__________．

（3）电容器的充电和放电

充电：

使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的____________，电容器中储存__________．

放电：

使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中__________转化为其他形式的能．

2．电容

（1）定义：

电容器所带的____________与电容器两极板间的电势差U的比值．

（2）定义式：

____________

（3）物理意义：

表示电容器____________本领大小的物理量．

3．平行板电容器

（1）影响因素：

平行板电容器的电容与____________成正比，与介质的____________成正比，与________________成反比．

（2）决定式：

C＝____________，k为静电力常量．

※电容器的电容、电容器带电荷量的变化量以及对应两极板电压的变化量，三者之间有什么关系？

第5课时　带电粒子在电场中的运动

学习目的

1.能利用动能定理、能量守恒分析解决带电粒子的加速与偏转问题.2.能利用分解运动的方法处理带电粒子的类平抛运动．

一、带电粒子在电场中的加速

如图1所示，在A板附近有一电子由静止开始向B板运动，则关于电子到达B板时的速率，下列说法正确的是（　　）

①两板间距越大，加速的时间就越长，则获得的速率越大

②两板间距越小，加速度就越大，则获得的速率越大

图1

③与两板间的距离无关，仅与加速电压U有关

④以上解释都不正确

带电粒子在电场中加速，若不计粒子的重力，则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子________的增量．

（1）在匀强电场中：

W＝qEd＝qU＝

mv2－

mv

或F＝qE＝q

＝ma.

（2）在非匀强电场中：

W＝qU＝

mv2－

mv

.

※带电粒子在电场中的运动是否考虑重力？

二、带电粒子在电场中的偏转

分析带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场后的运动性质（如图所示）．

1．进入电场的方式：

一个质量为m、带电荷量为q的粒子，以初速度v0________于电场线方向进入两平行金属板间的匀强电场，两板间的电势差为U.

2．受力特点：

粒子所受电场力大小________，且电场力的方向与初速度v0的方向垂直．

3．运动特点：

做________________运动，与力学中的平抛运动类似．

4．运动规律（两平行金属板间距离为d，金属板长为l）：

三、示波管

[知识梳理]

1．构造：

（1）____________，

（2）____________．

2．工作原理（如图3所示）

图3

（1）如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压，则电子枪射出的电子沿直线运动，打在荧光屏________，在那里产生一个亮斑．

（2）YY′上加的是待显示的____________．XX′上是机器自身产生的锯齿形电压，叫做____________．若所加扫描电压和信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的稳定图象.

恒定电流

第1课时：

电阻定律欧姆定律

学习目的

1.会利用电阻定律、欧姆定律进行相关的计算与判断.2.会用导体伏安特性曲线I－U图象及U－I图象解决有关问题

一、电流

关于电流，判断下列说法的正误：

（1）电荷的运动能形成电流（　　）

（2）要产生恒定电流，导体两端应保持恒定的电压（　　）

（3）电流虽有方向，但不是矢量（　　）

（4）电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率（　　）

1．电流形成的条件：

（1）导体中有能够自由移动的电荷；

（2）导体两端存在持续的电压．

2．电流的方向：

与正电荷定向移动的方向________，与负电荷定向移动的方向________．

电流虽然有方向，但它是________．

3．电流

（1）定义式：

I＝________.

（2）微观表达式：

I＝________，式中n为导体单位体积内的自由电荷数，q是自由电荷的电荷量，v是自由电荷定向移动的速率，S为导体的横截面积．（3）单位：

安培（安），符号是A,1A＝1C/s.

二、电阻定律

导体的电阻由哪些因素决定？

与导体中的电流、导体两端的电压有关系吗？

1．电阻定律：

R＝ρ

，电阻的定义式：

R＝

.

2．电阻率

（1）物理意义：

反映导体____________的物理量，是导体材料本身的属性．

（2）电阻率与温度的关系

①金属的电阻率随温度升高而________；

②半导体的电阻率随温度升高而________；

③超导体：

当温度降低到____________附近时，某些材料的电阻率突然____________成为超导体．

三、欧姆定律

R＝U/I的物理意义是（　　）

A．导体的电阻与电压成正比，与电流成反比

B．导体的电阻越大，则电流越大

C．加在导体两端的电压越大，则电流越大

D．导体的电阻等于导体两端的电压与通过导体的电流的比值

部分电路欧姆定律

（1）内容：

导体中的电流I跟导体两端的电压U成________，跟导体的电阻R成________．

（2）公式：

____________.

（3）适用条件：

适用于________和电解液导电，适用于纯电阻电路．

（4）导体的伏安特性曲线：

用横坐标轴表示电压U，纵坐标轴表示________，画出的IU关系图线．

①线性元件：

伏安特性曲线是________________________________的电学元件，适用于欧姆定律．

②非线性元件：

伏安特性曲线是______________的电学元件，____________（填适用、不适用）于欧姆定律

※R＝

与R＝ρ

有什么不同？

第2课时　串并联电路　焦耳定律

学习目的

1.能认清电路结构，会进行电流、电压、电功、电功率在串、并联电路中的分配计算.2.能计算非纯电阻电路中的电功、电功率.3.会进行电表改装的分析与计算．

一、串、并联电路的特点

图1中的总电阻分别为多大？

如果两图中任一个电阻的阻值变大，那么各自的总电阻如何变化？

图1

1．电阻的串联

电流：

I＝____________.电压：

U＝____________.

电阻：

R＝____________.

电压分配：

＝________，

＝________.

功率分配：

＝________，

＝________.

2．电阻的并联

电流：

I＝________________.电压：

U＝________________.

电阻：

＝________________________.

电流分配：

＝________，

＝________.

功率分配：

＝________，

＝________.

3．几个常用的推论

（1）串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻．

（2）并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻．

（3）无论电阻怎样连接，每一段电路的总耗电功率P总是等于各个电阻耗电功率之和．

即P＝P1＋P2＋…＋Pn.

（4）无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大．

二、电功、电热、电功率

如图所示在电动机电路中，电流的总功率为多少？

热功率为多少？

电动机的输出功率P出等于多少？

1．电功

（1）定义：

导体中的恒定电场对自由电荷的__________做的功．

（2）公式：

W＝qU＝________（适用于任何电路）．

（3）电流做功的实质：

________转化成其他形式能的过程．

2．电功率

（1）定义：

单位时间内电流做的功，表示电流做功的________．

（2）公式：

P＝W/t＝________（适用于任何电路）．

3．焦耳定律

（1）电热：

电流流过一段导体时产生的________．

（2）计算式：

Q＝I2Rt.

4．热功率

（1）定义：

单位时间内的发热量．

（2）表达式：

P＝

＝________.

※有电动机的电路一定是非纯电阻电路吗？

在非纯电阻电路中欧姆定律是否成立？

第3课时　闭合电路欧姆定律

学习目的

1.理解闭合电路欧姆定律的内容，并能进行电路动态分析及电路的相关计算.2.能利用U－I图象进行分析并计算．

一、电源的电动势

关于电源的电动势，判断下面说法的正误：

（1）电源的电动势就是接在电源两极间的电压表测得的电压（　　）

（2）同一电源接入不同的电路，电动势就会发生变化（　　）

（3）电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小的物理量（　　）

（4）在闭合电路中，当外电阻变大时，路端电压增大，电源的电动势也增大（　　）

1．电源是通过非静电力做功把____________的能转化成____________的装置．

2．电动势：

非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值，E＝________，单位：

V.

3．电动势的物理含义：

电动势表示电源____________________本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压．

4．电动势是______量，需注意电动势不是电压．

二、闭合电路欧姆定律

如图1所示电路中，电源的电动势E＝9V、内阻r＝3Ω，R＝15Ω.下列说法中正确的是（　　）

图1

A．当S断开时，UAC＝9VB．当S闭合时，UAC＝9V

C．当S闭合时，UAB＝7.5V，UBC＝0D．当S断开时，UAB＝0，UBC＝0

闭合电路欧姆定律

（1）内容：

闭合电路中的电流跟电源的电动势成________，跟内、外电路的电阻之和成________．

（2）公式

（3）路端电压与外电阻的关系

①负载R增大→I减小→U内________→U外________

外电路断路时（R＝∞），I＝0，U外＝E.

②负载R减小→I增大→U内________→U外________

外电路短路时（R＝0），I＝________，U内＝E.

（4）U－I关系图：

由U＝E－Ir可知，路端电压随着电路中电流的增大而______；U－I关系图线如图2所示．

①当电路断路即I＝0时，纵坐标的截距为____________．

②当外电路电压为U＝0时，横坐标的截距为__________．

③图线的斜率的绝对值为电源的__________．

图2

※对于U－I图线中纵坐标（U）不从零开始的情况，直线的斜率的意义是否变化？

磁场

第1课时磁场的描述磁场对电流的作用

学习目的

1.会用安培定则判断电流周围的磁场方向.2.会计算电流在磁场中受到的安培力.3.会用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题．

一、磁场、磁感应强度

判断下列说法的正误

（1）磁场和电场一样，是客观存在的物质．（　　）

（2）在地球北半球，地磁场的方向是向北且斜向下的．（　　）

（3）磁极与磁极、磁极与电流之间的相互作用是通过磁场发生的，而电流与电流之间的相互作用是通过电场发生的．（　　）

（4）磁场中某点的B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关．（　　）

（5）无论在何处，小磁针的指向就是磁场的方向．（　　）

（6）磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度B越大．（　　）

1．磁场的特性：

磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有__________的作用．

2．磁场的方向：

小磁针静止时________所指的方向．

3．磁感应强度

（1）物理意义：

描述磁场的________________．

（2）大小：

B＝________（通电导线垂直于磁场）．

（3）方向：

小磁针静止时________的指向．

（4）单位：

________，简称______，符号：

______.

4．磁通量

（1）概念：

在匀强磁场中，与磁场方向________的面积S和磁感应强度B的乘积．

（2）公式：

Φ＝________.

（3）单位：

1Wb＝________.

二、磁感线、通电导体周围的磁场的分布

1．磁感线：

在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的________方向跟这点的磁感应强度方向一致．

2．条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布（如图1所示）

图1

3．电流的磁场

直线电流的磁场

通电螺线管的磁场

环形电流的磁场

特点

无磁极、非匀强且距导线越远处磁场____

与____磁铁的磁场相似，管内为____磁场且磁场____，管外为______磁场

环形电流的两侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场____

安培

定则

立体图

横截面图

4.磁感线的特点

（1）磁感线上某点的________方向就是该点的磁场方向．

（2）磁感线的疏密定性地表示磁场的________，在磁感线较密的地方磁场________；在磁感线较疏的地方磁场较______．

（3）磁感线是________曲线，没有起点和终点．在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极．

（4）同一磁场的磁感线不________、不________、不相切．

（5）磁感线是假想的曲线，客观上不存在．

※磁感线与电场线有什么相同点与不同点．

三、安培力的大小和方向

下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是（　　）

1．安培力的