丰台二中高三物理考前回归课本之选修31.docx

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丰台二中高三物理考前回归课本之选修31

高三物理考前回归课本之选修3-1

第一章静电场

一、知识排查

知识排查

不熟的作记号

1．三种起电方式，电荷守恒定律、元电荷，库仑定律公式及条件

2．电场强度的定义式和点电荷场强公式，电场的叠加原理

3．电场线的特点，六种电场的电场线分布特点

4．静电感应，静电平衡状态，静电屏蔽

5．电势差的定义式，静电力做功及与电势能、电势之间的关系

6．五种电场的等势面分布特点，等势面与电场线、场强关系

7．匀强电场中，电势差与电场强度的数值关系

8．电容的定义式，平行板电容器电容的决定式

9．带电粒子的偏转：

求y和偏转角的方法和公式，示波管的原理

二、典型问题分析

1．元电荷：

一个电子所得带电荷量的绝对值为

C，它是电荷量的最小单位，记作

C。

实验发现，任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍。

2．静电感应：

当带电导体靠近不带电的枕形导体时，由于同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引，导体中自由移动的电荷将会发生引动，从而使枕形导体靠近带电体的一端带与带电体电性相反的电荷，远离带电体的一端带上与带电体电性相同的电荷。

3．库仑定律的定性实验探究（控制变量法）

通过实验图，说明如何研究两个带正电的小球间的相互作用力的大小与电荷量、小球间距离的关系。

实验结果描述：

【练习】如图所示，A是一个带电的物体，若把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置，可以比较小球在不同位置所受带电物体的作用力的大小。

这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度θ显示出来。

若物体O的电荷量用Q表示，小球的电荷量用q表示，物体与小球间距离用d表示，物体和小球之间的作用力大小用F表示。

则以下对该实验现象的判断正确的是

A．保持Q、q不变，增大d，则θ变大，说明F与d有关

B．保持Q、q不变，减小d，则θ变大，说明F与d成反比

C．保持Q、d不变，减小q，则θ变小，说明F与q有关

D．保持q、d不变，减小Q，则θ变小，说明F与Q成正比

4．库仑扭秤实验：

知道库仑扭秤实验用了放大的思想。

（原理可参考课本P8）

5．比值定义法定义的物理量常用来表示研究对象的某种性质，因此与分子、分母无关。

比值定义法举例：

速度、加速度、功率、电场强度、电容、磁感应强度、电阻。

。

。

。

。

。

6．法拉第提出场的概念：

电荷周围存在电场；电荷间通过场发生作用，他用电场线和磁感线描述电场和磁场。

常见的电场线和等势面。

了解电场线和等势面的基本特点。

【练习】如图所示，在真空中有两个固定的等量异种点电荷+Q和-Q。

直线MN是两点电荷连线的中垂线，O是两点电荷连线与直线MN的交点。

a、b是两点电荷连线上关于O的对称点，c、d是直线MN上的两个点。

下列说法中正确的是

A．a点的场强大于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先增大后减小

B．a点的场强小于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先减小后增大

C．a点的场强等于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先增大后减小

D．a点的场强等于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先减小后增大

7．电场叠加原理：

当空间存在多个电荷时，他们在某一点的场强等于各个电荷单独在该点的场强的矢量和。

【练习】真空中有有两个电荷量分别为Q、-Q的点电荷，电荷相距r，试求两点电荷连线中点的场强的大小。

8．了解类比的科学方法，如电场和重力场相关物理量的比较。

9．静电平衡导体的特点：

（1）内部场强处处为零；

（2）整个导体是一个等势体；（3）净电荷只分布在导体的外表面。

会判断一个半径为R的均匀带电球体的内外电势。

【练习】如图所示，各坐标系中的坐标原点O都表示一半径为R的带正电的孤立实心金属球的球心位置；纵坐标表示带电球产生的电场的场强大小或电势高低，电势的零点取在无限远处；横坐标r表示离开球心的距离；坐标平面上的曲线表示该带电球所产生的电场的场强大小或电势高低随离开球心距离r的变化关系。

则下列说法中可能正确的是（）B

A．图①表示场强大小随r变化的关系，图②表示电势高低随r变化的关系

B．图②表示场强大小随r变化的关系，图③表示电势高低随r变化的关系

C．图③表示场强大小随r变化的关系，图④表示电势高低随r变化的关系

D．图④表示场强大小随r变化的关系，图①表示电势高低随r变化的关系

10．演示实验：

平行板电容器的电容

本实验中静电计是测量电势差的仪器，本身可以看成电容器。

指针偏转角度越大，金属外壳和上方金属小球间的电势差越大。

在本实验中，静电计指针和A板等电势，静电计金属壳和B板等电势（均接地为零），因此指针偏转角越大表示A、B两极板间的电压越高。

本实验中，极板带电量不变。

三个图依次表示：

正对面积减小时电压增大；板间距离增大时电压增大；插入电介质时电压减小。

由

知，这三种情况下电容分别减小、减小、增大。

因此可以确定C和S、d、ε的关系是

。

11．.电容器的工作电压（额定电压）比击穿电压低。

电容器的击穿电压指电容器两极板间电压的最大值。

若电容器接在交流电路中，则交流电的最大值不能超过电容器的击穿电压。

12．高电阻放电法测电容（

图象中的面积代表电量）

【练习】如图是用高电阻放电法测电容的实验电路图，其原理是测出电容器在充电电压为U时所带的电荷量Q，从而求出其电容C.该实验的操作步骤如下：

①按电路图接好实验电路;②接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使微安表的指针接近满刻度，记下这时的电压表读数U0＝6.2V和微安表读数I0＝490μA;③断开电键S并同时开始计时，每隔5s或10s读一次微安表的读数i,将读数记录在预先设计的表格中;④根据表格中的12组数据，以t为横坐标，i为纵坐标，在坐标纸上描点（图中用“×”表示）,则：

图3

（1）根据图示中的描点作出图线.（2分）

（2）试分析图示中i-t图线下所围的“面积”所表示的物理意义：

________________________________________________________________

（3）根据以上实验结果和图线，估算当电容器两端电压为U0所带的电量Q0=_____________，并计算电容器的电容=___________________.

答案：

（2）图中i-t图线下所围的“面积”表示断开电键后通过电阻R的电量，即电容器两端电压为U0时所带电量为Q.

（3）格数约32～33格，电容器电容C约为：

1.30×10－3F～1.33×10－3F

13．电容器的储能原理

对于一个固定的电容器来说，电容C是不变的，根据

，电容器两极板的电压正比于电容器所带的电荷量，所以

图像是一条过原点的直线。

该直线的斜率表述电容的倒数

，直线跟横轴所加的面积在数值上等于充电时电源对电容器做的功W，也就等于电容器内储存的能量。

所以，对于一个固定的电容量的电容器来说，

14．电容式传感器的工作原理

【练习】传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以及家庭生活等各种领域．下图所示为几种电容式传感器，其中通过改变电容器两极间距离而引起电容变化的是

15．示波管工作原理

理解示波器扫描电压的作用。

【练习】示波器是一种常见的电学仪器，可以在荧光屏上显示出被检测的电压随时间的变化情况。

图甲为示波器的原理结构图，电子经电压Uo加速后进入偏转电场。

竖直极板AB间加偏转电压UAB、水平极板间CD加偏转电压UCD，偏转电压随时间变化规律如图乙所示。

则荧光屏上所得的波形是

17．密立根油滴实验（元电荷

【实验原理】用喷雾器将油滴喷入两块相距为

的水平放置的平行板之间。

由于喷射时的摩擦，油滴一般带有电量q。

当平行板间加有电压U，产生电场E，油滴受电场力作用。

调整电压的大小，使油滴所受的电场力与重力相等，油滴将静止地悬浮在极板中间，见图Z5-1。

此时

或

U、d是容易测量的物理量，如果进一步测量出油滴的质量m，就能得到油滴所带的电量。

实验发现，油滴的电量是某最小恒量的整数倍，即q=ne，

，

，……。

这样就证明了电荷的不连续性，并存在着最小的电荷单位，即电子的电荷值

。

【油滴质量的测定】密立根设法用实验测出油滴的半径R，计算出油滴的体积V，再算出油滴的质量

。

设油滴的密度为

，油滴的质量m可用下式表示

，再由

即可算出油滴所带电量

。

【练习】物理学家密立根早在1911年就以下述著名的油滴实验推断自然界存在基元电荷，并推出了基元电荷的电量。

其实验过程如下：

如图所示，水平放置的两平行绝缘金属板间距为d，在上极板的中间开一小孔，使质量为m的微小带电油滴从这个小孔落到极板中，忽略空气浮力，当极板上没加电压时，由于空气阻力大小与速度大小成正比（设比例系数为k，且k>0），经过一段时间后即可观察到油滴以恒定的速率v1在空气中缓慢降落。

（1）极板上加电压u时可看到油滴以恒定的速率v2缓慢上升，试求油滴所带电量q（用d、u、k、v1、v2等已知量表示）。

（2）在极板上不加电压，油滴在极板内以恒定速率v1下降时，移动某一定值的竖直距离所需时间为t1，加了电压u后以恒定速率v2上升同一竖直距离所需时间为t2，然后又把电压撤除，使所考察的油滴又降落，并对极板内照射X射线以改变油滴的带电量，再在极板上加上同样的电压u，重复上述操作测定油滴上升的时间，即可发现（t1-1+t2-1）始终是0.00535s-1的整数倍，由此可以断定：

一定存在基元电荷。

若已知d=2×10-2m，m=3.2×10-16kg，t1=11.9s，u=25V，试计算基元电荷的带电量（取两位有效数字）。

参考答案：

（1）q=dk（v1+v2）/u

（2）e=dmgt1×0.00535/u=1.6×10-19C

第二章直流电路

一、知识排查

知识点

不熟的作记号

1．电流的定义式，欧姆定律表达式，电流的微观表达式

2．电阻定律，导体的电阻率特点

3．光敏电阻，热敏电阻，超导现象

4．电功、电功率、电热、热功率：

公式及区别

5．闭合电路欧姆定律及几种表达形式，U-R关系式和U-I图像

6．电压表、电流表的改装方法，伏安法测电阻的原理

二、典型问题分析

1．电流微观表达式的推导

取一段粗细均匀的导体，两端加一定的电压，设导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v，设想导体的横截面积为S，导体中每单位体积中的自由电荷数为n，每个自由电荷带的电量为q，则如图所示，在时间t内，A、D两截面所夹的圆柱体内的自由电荷，在时间t内可以全部通过横截面D。

推导：

2．闭合电路中，导线内电场线与导线平行，自由电荷在电场力的作用下定向引动形成电流。

电流做功的实质是：

导体中恒定电场的电场力对自由电荷做功。

3．伏安特性曲线：

根据伏安特性曲线，区分线性元件和非线性元件。

4．理论探究的方法探究：

R与L、S的关系（控制变量法，可参看课本P47页“实验操作”）

5．纯金属电阻率较小，合金电阻率较大，金属电阻率随温度的升高而增大，金属热电阻电阻率随温度的升高而减小。

6．超导现象：

许多金属或合金在低温下失去电阻的特性，称为超导。

处于超导状态的导体被称为“超导体”，因为没有了电阻，电流流经超导体时就不会发生热损耗。

7．分压电路和限流电路

三种情况必分压：

1）

2）

3）

注意电键闭合前，滑动变阻器触头的位置。

8．电流表内接法和电流表接法的误差分析

9．系统误差和偶然误差

1）系统误差：

由于测量原理或测量方法上的缺陷以及测量工具本身固有等原因引起的误差。

系统误差只能通过改进测量仪器或测量方法来减小。

2）偶然误差：

由于各种偶然因素引起的误差，如测量仪器的估读等，可以通过多次测量取平均值的方法来减小偶然误差。

10．演示位移传感器的工作原理如下图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。

假设电压表是理想的，则下列说法正确的是（   ）

A.物体M运动时，电源内的电流会发生变化

B.物体M运动时，电压表的示数会发生变化

C.物体M不动时，电路中没有电流

D.物体M不动时，电压表没有示数

【练习】物理小组用自己设计的位移传感器来探究滑块的简谐运动，其工作原理如图（a）所示，滑块M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的滑片P一起平移，利用示波器获得的U—t图像可以反映滑块M的位移x的变化情况。

已知电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器的滑片从A端滑到B端的总长为L，滑块位于O点时滑片P恰与AB的中点接触。

滑块M以O为平衡位置做简谐运动（取向右为正方向），振幅为

。

若U随时间t的变化关系如图（b）所示，则在图示0—t1时间内，下列说法正确的是

A．滑块M的速度为正方向且不断增大B．滑块M的速度为负方向且不断减小

C．滑块M的加速度为正方向且不断增大D．滑块M的加速度为负方向且不断减小

11．已知满偏电流为200mA，内阻为500Ω的电流表，把它串联一个14.5KΩ的电阻后，作电压表使用，该电压表的量程为________V，若用它测量某一电路两端电压时，电压表示数如图15－43所示，则电路两端的电压为________V．

12．探究小灯泡变暗的原因：

相同的灯泡，逐渐闭合开关，小灯泡亮度变暗，为什么？

13．路端电压和干路电流的关系：

说明图2中

、

图线的物理含义。

14．电路中的能量转化

在纯电阻电路中，电能全部转化为内能。

在非纯电阻电路中，例如电动机电路，电能一部分转化为内能，一部分转化为其它形式的能（机械能）。

欧姆定律（

）和闭合电路欧姆定律（

）只适用于纯电阻电路。

15．如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点（103℃）时会自动断开，S2是一个自动温控开关，当温度低于70℃时会自动闭合，温度高于80℃时会自动断开，红灯是加热状态时的指示灯，黄灯是保温状态时的指示灯，限流电阻R1＝R2＝500

，加热电阻丝R3＝50

，两灯电阻不计。

（1）根据电路分析，叙述电饭煲煮饭的全过程（包括加热和保温过程）。

（2）简要回答，如果不闭合开关S1，电饭煲能将饭煮熟吗？

（3）计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的功率之比。

16.多量程多用电表，区分电压表、电流表、欧姆表

第三章磁场

一、知识排查

知识点

不熟的作记号

1．三种电流的磁场：

安培定则，地磁场分布特点

2．磁感应强度大小的定义式，方向的规定

安培力的大小计算公式，安培力方向的判定：

左手定则

3．电流表的构造，均匀辐向磁场的特点，磁电式仪表的优点

4．洛伦兹力大小的计算公式，洛伦兹力方向的判定：

左手定则

5．带电粒子在磁场中的运动：

周期、半径公式，质谱仪原理

6．回旋加速器的原理

7．速度选择器，磁流体发电机

二、典型问题分析

1．条形磁铁周围的小磁针的指向

2．几种典型的磁场，右手螺旋定则（安培定则）

地磁场

3．奥斯特发现电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系。

4．磁现象的电本质

安培提出“分子电流”假说，电流周围的磁场和磁体周围的磁场都是由于运动电荷产生的。

5．演示实验：

磁场对通电导线的作用力——安培力（左手定则）

【练习】（2012·海南物理）图中装置可演示磁场对通电导线的作用。

电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆。

当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动。

下列说法正确的是BD

A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动

B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动

C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动

D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动

6．同向电流相互吸引，反向电流相互排斥

7.安培力的应用：

（1）直流电动机：

（2）磁电式电流表

【练习】磁电式电流表中的辐向磁场。

一个足够长的竖直放置的磁铁结构如图所示。

在图1中磁铁的两个磁极分别为同心的圆形和圆环形。

在两极之间的缝隙中，存在辐射状的磁场，磁场方向水平向外，某点的磁感应强度大小与该点到磁极中心轴的距离成反比。

用横截面积一定的细金属丝制成的圆形单匝线圈，从某高度被无初速释放，在磁极缝隙间下落的过程中，线圈平面始终水平且保持与磁极共轴。

线圈被释放后，

A．线圈中没有感应电流，线圈做自由落体运动

B．在图1俯视图中，线圈中感应电流沿逆时针方向

C．线圈有最大速度，线圈半径越大，最大速度越小

D．线圈有最大速度，线圈半径越大，最大速度越大

8．旋转的液体

【练习】彭老师在课堂上做了一个演示实验：

装置如图所示，在容器的中心放一个圆柱形电极，沿容器边缘内壁放一个圆环形电极，把A和B分别与电源的两极相连，然后在容器内放入液体，将该容器放在磁场中，液体就会旋转起来。

王同学回去后重复彭老师的实验步骤，但液体并没有旋转起来。

造成这种现象的原因可能是，该同学在实验过程中

A．将磁铁的磁极接反了B．将直流电源的正负极接反了

C．使用的电源为50Hz的交流电源D．使用的液体为饱和食盐溶液

9．利用安培力测定磁感应强度（课本P91）

10．电子在磁场中偏转（电子射线管）

21.⑴右图是电子射线管的示意图。

接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。

要使荧光屏上的亮线向下（z轴方向）偏转，在下列措施中可采用的是（填选项代号）。

A.加一磁场，磁场方向沿z轴负方向

B.加一磁场，磁场方向沿y轴正方向

C.加一电场，磁场方向沿z轴负方向

D.加一电场，磁场方向沿y轴正方向

11．电视机显像管原理：

电加速+磁偏转

【练习】图甲为电视机显像管的整体结构示意图，其左端尾部是电子枪，被灯丝K加热的阴极能发射大量的“热电子”，“热电子”经过加速电压U加速后形成电子束，高速向右射出。

在显像管的颈部装有两组相互垂直的磁偏转线圈L，图8乙是其中一组“纵向”偏转线圈从右侧向左看去的示意图，当在磁偏转线圈中通入图示方向的电流时，在显像管颈部形成的磁场方向为，使自里向外（即甲图中自左向右）射出的电子束向偏转。

改变线圈中电流的大小，可调节偏转线圈磁场的强弱，电子束的纵向偏转量也随之改变。

【练习】电视机显像管中电子束的偏转是用磁偏转技术实现的，电子束经过电压为U的电场加速后，进入一圆形匀强磁场区，如图3所示，磁场方向垂直于圆面，磁场区的中心为O，半径为r．当不加磁场时，电子束将通过O点而打在屏幕的中心M点，为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B应为多少?

12．电流天平

【练习】如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。

它的右臂挂着矩形线圈，匝数n=10，线圈的水平边长为L，处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直。

当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。

然后使电流反向，大小不变。

这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂重新平衡。

（1）导出用已知量和可测量n、m、L、I计算B的表达式；

（2）当L=10.0cm，I=0.10A，m=8.78g时，磁感应强度是多少？

（取2位有效数字）（

）

13．电磁炮

【练习】根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置种新型的发射炮弹的装置——电磁炮，其原理如图所示，把待发射的炮弹（导体）放置在强磁场中的两平行导轨上，给导轨通以大电流，使炮弹作为一个载流导体在磁场作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去，如果想提高某种电磁炮的发射速度，不可取的措施是（）

A.增大磁场强度B.增大电流

C.延长导轨长度D.缩短导轨长度

14．洛伦兹力演示仪

【练习】洛伦兹力演示仪是由励磁线圈（也叫亥姆霍兹线圈）、洛伦兹力管和电源控制部分组成的。

励磁线圈是一对彼此平行的共轴串联的圆形线圈，它能够在两线圈之间产生匀强磁场。

洛伦兹力管的圆球形玻璃泡内有电子枪，能够连续发射出电子，电子在玻璃泡内运动时，能够显示电子运动径迹。

其结构如图所示。

（1）给励磁线圈通电，电子枪垂直磁场方向向左发射电子，恰好形成如“结构示意图”所示的圆形径迹，则励磁线圈中电流方向是顺时针方向还是逆时针方向?

顺时针

（2）两个励磁线圈中每一线圈为N=140匝，半径为R=140mm，两线圈内的电流方向一致，大小相同为I=1.00A，线圈之间距离正好等于圆形线圈的半径，在玻璃泡的区域内产生的磁场为匀强磁场，其磁场强度

（特斯拉）。

灯丝发出的电子束经过加速电压为U=125V的电场加速后，垂直磁场方向进入匀强磁场区域，通过标尺测得圆形径迹的直径为D=80.0mm，请估算电子的比荷

。

（答案保留2位有效数字）

（3）为了使电子流的圆形径迹的半径增大，可以采取哪些办法?

增大加速电压；减小线圈中的电流。

10．现代五项技术：

速度选择器、质谱仪、回旋加速器、、霍尔效应、磁流体发电机、电磁流量计

【练习】.目前世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，它可以把气体的内能直接转化为电能。

如图是它的示意图。

将一束等离子

体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，从整体来说是呈电中性）喷射入磁感应强度为B的匀强磁场，磁场中有两块相距为

的平行金属板A、B与外电阻R相连构成一电路，设气流的速度为v，则这个发电机的电动势为；流过外电阻R的电流的方向为。

（填“向上”或“向下”）