高二物理选修31知识点总结0122222956文档格式.docx

1、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FE ，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

2、q 成反比。点电荷场强的计算式 EKQ2 （ 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 E2 ，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

3、功的计算公式： W qU ，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

4、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 U Ed ，公式中的 d 是沿场强方向上的

5、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

6、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Wab qUab ，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

7、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 E1E 2 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： vx v0 ，x vt0 ；另一个是平行于场强方向上的分运动 匀加速运动，v at a qUy , ，ymd1 qU x2（ ） ，2 md v0粒子的偏转角为tgvy xqU2 。v mv d0 0经

8、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y2 21 qU L U L2 mdv 4dU0 1， 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（TL），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

9、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： CQU（ ） ，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。

10、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 C4S（不要求应用此式计算）kd根据C Q（ ） 和 UC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

11、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（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： It。（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

12、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 I UR，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

13、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： R rIR Ir U U ；U Ir 。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U Ir 路端电压 R rU IR U增大 减小 减小 增大（断路） O O 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 U1画出 UR 图像，能清楚

14、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 U Ir ，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tgI rmax4、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：P IU I RR rR r 4Rr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 P4r，电源输出功率与外电阻的关系可用 PR 图像表示。电源输出功率与电路总电流的关系是：P IU I Ir I I rr I4r 2r显然

15、，当 I 时，2r电源输出功率最大， 且最大输出功率为： PPI 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：P IU U Ur r4r r 2显然，当 U时， PPU 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 R r 。（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 Im2 2r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

16、，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 I nR nr12电阻定律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

17、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 R U，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

18、， 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）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U U Ux A内 ；当采用安培表外接电路（乙）时， R R R Rx A xI I由 于 伏 特 表 的 内 阻 有 分 流 作 用 ， 电 阻 的 测 量 值U U R R外 x V ，可以看出：当Rx RA 和RV Rx 时，xR RU UI R Rx V电阻的测量值认为是真实值，即系统误差可以

19、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AV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， R0 R RA V ，待测电阻 Rx 和R0 比较：若R 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

20、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 Rz RR g r ，待测电阻为 Rx ，则R R r R R Rg x z x，可以看出，Ix 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， Izg 指针满偏，停在 0 刻度；当Rx 时，I x 0 指针不动，停在电阻 刻度；当Rx R

21、z 时，2Rgz 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 R 1 档时，Rz I，即表盘中心的刻度值，当用 R n档时， Rz nRz 。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 “Rz ”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3Rz 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（

22、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：U R P R P Rn n 1 1 n 1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U I Rg g串或R串 （n 1） Rg计算，其中 nI g Rg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1 1 1倒数之和，即 R并 （ ）R R Rn1；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、各个支路高中物理知识点