3-1粤教版高中物理基础知识汇编.pdf

1 选修选修3-13-1 第一章第一章 电场电场一、一、电场的力的性质电场的力的性质1电荷及电荷守恒定律电荷及电荷守恒定律自然界中只有正负两种电荷，元电荷 e=1.6010-19 C使物体带电的方法有三种：摩擦起电；接触起电；感应起电电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或着从物体的一个部分转移到另一部分。在转移过程中，电荷的代数和不变（总量不变）。两完全相同的金属球接触后分开其电量平分2库仑定律库仑定律内容：在真空中两个点电荷之间的作用力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。电荷间的这种作用力称静电力，又叫库伦力。公式：(其中，叫静电力常量)122q qFkr9229.0 10/kN mC适用条件：真空中点电荷：若带电体本身的大小比起它到其他带电体的距离小得多时就可看作是点电荷。注意：两点电荷间的库仑力是相互的，是一对作用力与反作用力；计算时只需带入电荷量的绝对值。3电场强度电场强度电场：带电体周围客观存在的一种物质，是电荷间相互作用的媒介。电场的基本性质：是对放入其中的电荷有力的作用。电场强度：放入电场中某点的电荷所受的电场力跟它的电荷量的比值，叫做该点的电场强度，是矢量。a.定义式：，方向：正电荷在该点所受电场力的方向。/EF qb.说明：是电场强度的定义式，适用于任何电场。电场中某点的场强由电场本身决定与试探电荷 q 无关。/EF q是真空中点电荷所形成的电场强度的决定式。某点场强 E 由场源电荷 Q 和距离 r 决定。2rQkE（正点电荷周围某点的场强背离正电荷；负点电荷周围某点的场强指向负电荷）是场强与电势差的关系式，只适用于匀强电场，注意式中 d 为两点间沿电场线方向的距离dUE 电场强度是矢量，当空间的电场是由几个点电荷共同激发的时候，空间某点的电场强度等于每个点电荷单独存在时所激发的电场在该点的场强的矢量和。4.电场线电场线电场线：在电场中画出一系列的从正电荷出发到负电荷终止的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该处的场强方向一致，这样的曲线叫电场线。电场线是起源于正电荷(或无穷远处)，终止于负电荷(或无穷远)；电场线的疏密反映电场强度的大小；电场线不是带电粒子在电场中运动的轨迹，只是某种情况下带电粒子运动轨迹可以与电场线重合匀强电场：在电场中，如果各点的场强的大小和方向都相同，这样的电场叫匀强电场匀强电场中的电场线是间距相等且互相平行的直线二、电场的能的性质二、电场的能的性质1.基本概念基本概念电势差：电荷在电场中由某点 A 移到另一点 B 的过程中，电场力所做的功与该电荷电量的比值叫做这两点的电势差即.（电势差是标量但有正负，正负表示某两点相对电势的高低；计算时要注意电荷的正负。）/ABABUWq电势：电场中某点 A 的电势等于该点与参考点 P（电势零点）之间的电势差。A0P（）/APAAPUWq电势是为描述电场能的性质而引入的物理量，它由电场本身的性质决定，与是否放入电荷无关，是标量。电势的高低还与零电势点的选取有关，通常选无穷远处或大地的电势为零电势。沿着电场线的方向，电势降低。（与拿什么电荷沿电场线移动无关）电势能：电荷在电场中所具有的势能叫电势能，它由电场和电荷共同决定。（）q电场力做功与电势能变化的关系：如同重力做功与重力势能变化的关系一样，电场力做正功时，电荷的电势能减少，电场力做负功时，电荷的电势能增加；电场力对电荷做的功等于电荷电势能的变化量。B-WAAB若只有电场力做功，动能和电势能的总能量守恒，但可以互相转化，如动能增加，电势能就减少。匀强电场22.电势与电场强度的关系电势与电场强度的关系电势反映电场能的特性，而电场强度反映电场力的特性电势是标量，具有相对性（与参考点的选取有关），而电场强度是矢量，不具相对性电势的正负表示大小，而电场强度的正、负只表示方向不同，并不表示大小电势与场强的大小没有必然联系，某点的电势为零，场强可不为零，反之亦然，同样，电势高处场强不一定大。电势和电场强度都是由电场本身的因素决定的，与试探电荷无关3.匀强电场中电势差与电场强度的关系匀强电场中电势差与电场强度的关系关系可由公式表达：或/EU dEdU 理解：电场强度的方向就是电势降低最快的方向 以上公式只适用于匀强电场，且应用时注意 d 是表示某两点沿电场线方向上的距离。对于非匀强电场，此公式可以用来定性分析某些问题，如在非匀强电场中，各相邻等势面的电势差为一定值时，那么 E 越大处，d 越小，即等势面越密4.等势面和电场线的关系等势面和电场线的关系电场中电势相等的点构成的面叫做等势面，电场线和等势面均是用来形象描述电场的，它们有如下关系：电场线总是与等势面垂直；沿着电场线的方向各等势面上的电势降低，逆着电场线的方向各等势面上的电势升高；电场线密的区域，等势面也密；电场线疏的区域，等势面也疏；沿等势面移动电荷，电场力不做功，沿电场线移动电荷，电场力一定做功电场线和等势面都是人们虚拟出来形象描述电场的工具实际中测量或做题时，往往通过描绘等势线来确定电场线5.重视电场线在做题时的作用重视电场线在做题时的作用顺着电场线方向电势降低；电场线上某点的切线方向为该处的场强方向，即正电荷在该处所受电场力的方向，与负电荷在该处受电场力的方向相反；疏密表示电场强度的大小。与等势线（面）垂直，指向电势降低的方向。四、带电粒子在匀强电场中的运动四、带电粒子在匀强电场中的运动1带电粒子的加速带电粒子的加速运动分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，所受电场力与运动方向共线，做匀变速直线运动。用功能观点分析：粒子动能的变化量等于电场力做的功。若粒子的初速度为零，则：，则 2/2qUmv2/vqUm2带电粒子的偏转带电粒子的偏转(类平抛运动)运动分析：带电粒子以速度 v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的电场力作用而做匀变速曲线运动偏转问题的分析处理方法：类似于平抛运动那样进行分析处理。五、电容与电容器五、电容与电容器1电容器：两个互相靠近又彼此绝缘的导体组成电容器2电容定义：电容器所带电荷量跟两极板间电势差的比值叫电容定义公式注意 C 跟 Q、U 无关，只/CQ U取决于电容器本身（电容器的带电量是指每个极板上所带电量的绝对值）电容的物理意义：是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量。电容的单位：法拉，符号 F 6121F1010 FpF平行板电容器的电容，跟两板间的正对面积及板间距有关，SCd常用电容器：从构造上看分为固定电容器和可变电容器表示电容器性能的两个指标：一是电容量，另一个是它的耐压值（电容器所能承受的最大电压）3.电容器常见的两种情况：.平行板电容器电容器始终连接在电源上，两极板的电压不变.平行板电容器充电后，与电源断开，电容器的电荷量不变 3选修选修 3-13-1 第二章第二章 电路电路一、电阻定律电阻定律1.电阻：导体对电流的阻碍作用就叫电阻，数值上：/RUI2.电阻定律 内容：均匀导体的电阻与导体的长度成正比，跟它的横截面积成反比。公式：，式中的 为材料的电阻率（反映材料导电性能的物理量），与导体的材料和温度有关。金/Rl S属的电阻率随温度的升高而增大，某些半导体材料的电阻率随温度的升高而迅速减小，某些合金的电阻率几乎不随温度的变化而变化.二、欧姆定律二、欧姆定律1.内容：导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比.。2.公式：./IUR3.用图像表示：在 I-U 图像中，是过原点的一条直线，直线的斜率；在 U-I 图像中，也是过原点的一RUIk1条直线，直线的斜率.RIUk三、串、并联电路：三、串、并联电路：1.串联电路的特点：电流 电压 电阻 nIIII21n21UUUUn21RRRR电压分配 串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比。1212UUIRR2.并联电路的特点：电流 电压 电阻 n21IIIInUUUU21n211111RRRR电流分配：由 可知即并联电路中通过各个电阻的电流跟它的阻值成反比。1122I RI RU1IR四、闭合电路欧姆定律四、闭合电路欧姆定律1电动势 E：反映电源把其它形式能转化为电能本领大小的物理量电动势数值上等于不接用电器时电源正负两极间的电压。2闭合电路欧姆定律 内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内外电路的电阻之和成反比 表达式：（或）rREI内外UUEIrUE外3路端电压：外电路两端的电压。路端电压与外电阻的关系根据 可知，当 R 增大时，U 增大，当 R 减小时，U 减小RrErRERIRU1当外电路断开时 R 为，I 为 0，U=E当外电路短路时 R 为 0，I 为，U=0/E r电源的特性曲线即 U-I 曲线因为，故 U 随 I 的增大而减小，它们的关系曲线如图所示UEIr直线的斜率的绝对值表示电源内阻 r，纵轴的截距为电源的电动势 E，横轴的截距为短路电流五、电路动态分析五、电路动态分析分析电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况，常见方法：0I短UEI41.由欧姆定律及串并联电路的特点来分析，采用程序法：“局部整体局部”2.“并同串反”法：某电阻增大时，与其并联或间接并联的电阻上的I、U、P都将增大（变化趋势相同）；而与其串联或间接串联的电阻上的I、U、P都将减小（变化趋势相反）。六、认识多用电表六、认识多用电表1.多用点表的原理电流表（并联分流）gggR IIIR电压表（串联分压）()ggUIRR欧姆表：表盘刻度不均匀，零刻度在右边。（电流从红表笔流入多用表）2.用电压表检测电路故障测电路中某两点若电压表有示数，说明这两点与电源接通完好；若电压为零，说明这两点之间短路或者无电流。七、电功率七、电功率电功：导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动，电场力做的功称为电功电流做功的过UItqUW程中电能转化为其它形式能。电功率：。PUI焦耳定律：热功率RtIQ22PI R热电功和电热的关系在纯电阻电路中，；在非纯电阻电路中，即。QW QWRtIUIt2串、并联电路功率的分配串联电路功率与电阻成正比；并联电路的功率与电阻成反比；PPPPL总123选修选修 3-13-1 第三章第三章 磁场磁场一、认识磁场一、认识磁场1磁场磁场是磁极、电流周围存在的一种物质。其基本性质是对放在磁场中的磁极、电流具有力的作用。磁场的方向：在磁场中任一点小磁针 N 极受力的方向（或小磁针静止时N极的指向）就是该点的磁场方向。2.磁感线概念：在磁场中画出一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都与该点的磁场方向一致。磁感线的特点：是闭合曲线，在磁体外部从 N 极到S极，在磁体内部从 S 极到 N 极；磁感线的切线方向表示磁场的方向；磁感线的疏密表示磁场的强弱。3.安培定则：握住右手用弯曲的四指和伸直的大拇指的指向，表示磁感线和电流间方向关系的方法。（弯曲的四指即可表示磁感线的方向，也可以表示环形电流的方向）二、安培力二、安培力1.安培力定义：磁场对电流的作用力称为安培力。安培力的大：，其中 为B的方向与I的方向的夹sinFBIL角。安培力的方向用左手定则判断左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中让磁感线垂直穿入手心，伸开的四指指向电流方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线所受的安培力方向。安培力F、磁感应强度B、电流I三者的方向关系：F 垂直于 B 和 I 所构成的平面。2.磁感应强度定义：当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力 F 跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值.定义式:，磁感应强度的方向就是该位置的磁场方向。/BFIL说明磁感应强度与是否放通电导线无关；磁场应强度B是矢量符合满足平行四边形定则，注意其方向为该处的磁场方向，并非在该处电流的受力方向。三、洛仑兹力三、洛仑兹力.定义：运动电荷在磁场中受到的作用力叫洛伦兹力。.洛伦兹力的大小计算公式(B、v 垂直时；B、v 平行)，式中的 v 是电荷相对于磁场的速度。sinfqvBfqvB0f GIgRIIgGUR5图 1图 3式中 v=0 时 f=0，即磁场对静止电荷无作用力，只对运动电荷产生作用力。.洛伦兹力的方向判定左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，四指指向正电荷运动的方向（或负电荷运动的反方向），那么，大拇指所指的方向就是运动电荷的受力方向。说明：四指应指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向。安培力是洛伦兹力的宏观表现。所以洛伦兹力的方向与安培力的方向一样可由左手定则判定。判定洛伦兹力方向时，要注意 f 垂直于 v 和 B 所决定的平面。若 v、B 的方向平行时，运动电荷不受洛伦兹力作用，将以初速度做匀速直线运动。在磁场中静止的电荷不受洛伦兹力作用。四、带电粒子在磁场中运动四、带电粒子在磁场中运动.若 v/B，带电粒子以初速度做匀速直线运动。v.若，带电粒子在垂直磁感线的平面内以入射速度 v 做匀速圆周运动。Bv 向心力由洛伦兹力提供；轨道半径公式；周期2vqvBmrmvrqB22rmTvqB3.实际应用.速度选择器（如图 1）带电粒子从小孔 S1水平射入，匀速通过叠加场，并从小孔 S2水平射出，必有 即。qEBqv/vE B.质谱仪是一种测量带电粒子质量和分离同位素的仪器（如图 2）。.回旋加速器（如图 3）高频交流的频率与带电粒子转动的频率相同。粒子能获得的最大速度，R 为 D 型盒的半径。mqBRvm图 2