高中物理电荷量公式学,求解图中AB选项

史上最全!高中物理常考题型与解题方法指导

高中物理考试常见的类型无非包括以下16种,今天为同学们总结整理了这16种常见题型的解题方法和思维模板,同时介绍给大家高考物理各类试题的解题方法和技巧,提供各类试题的答题模版,飞速提升你的解题能力,力求做到让你一看就会,一想就通,一做就对!

 直线运动问题题型概述:直线运动问题是高考的热点,可以单独考查,也可以与其他知识综合考查.单独考查若出现在选择题中,则重在考查基本概念,且常与图像结合;在计算题中常出现在第一个小题,难度为中等,常见形式为单体多过程问题和追及相遇问题.思维模板:解图像类问题关键在于将图像与物理过程对应起来,通过图像的坐标轴、关键点、斜率、面积等信息,对运动过程进行分析,从而解决问题;对单体多过程问题和追及相遇问题应按顺序逐步分析,再根据前后过程之间、两个物体之间的联系列出相应的方程,从而分析求解,前后过程的联系主要是速度关系,两个物体间的联系主要是位移关系.题型2  物体的动态平衡问题题型概述:物体的动态平衡问题是指物体始终处于平衡状态,但受力不断发生变化的问题.物体的动态平衡问题一般是三个力作用下的平衡问题,但有时也可将分析三力平衡的方法推广到四个力作用下的动态平衡问题.思维模板:常用的思维方法有两种.(1)解析法:解决此类问题可以根据平衡条件列出方程,由所列方程分析受力变化;(2)图解法:根据平衡条件画出力的合成或分解图,根据图像分析力的变化.题型3  运动的合成与分解问题题型概述:运动的合成与分解问题常见的模型有两类.一是绳(杆)末端速度分解的问题,二是小船过河的问题,两类问题的关键都在于速度的合成与分解.思维模板:(1)在绳(杆)末端速度分解问题中,要注意物体的实际速度一定是合速度,分解时两个分速度的方向应取绳(杆)的方向和垂直绳(杆)的方向;如果有两个物体通过绳(杆)相连,则两个物体沿绳(杆)方向速度相等.(2)小船过河时,同时参与两个运动,一是小船相对于水的运动,二是小船随着水一起运动,分析时可以用平行四边形定则,也可以用正交分解法,有些问题可以用解析法分析,有些问题则需要用图解法分析.题型4  抛体运动问题题型概述:抛体运动包括平抛运动和斜抛运动,不管是平抛运动还是斜抛运动,研究方法都是采用正交分解法,一般是将速度分解到水平和竖直两个方向上.思维模板:(1)平抛运动物体在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向做匀加速直线运动,其位移满足x=v0t,y=gt2/2,速度满足vx=v0,vy=gt;(2)斜抛运动物体在竖直方向上做上抛(或下抛)运动,在水平方向做匀速直线运动,在两个方向上分别列相应的运动方程求解。题型5  圆周运动问题题型概述:圆周运动问题按照受力情况可分为水平面内的圆周运动和竖直面内的圆周运动,按其运动性质可分为匀速圆周运动和变速圆周运动.水平面内的圆周运动多为匀速圆周运动,竖直面内的圆周运动一般为变速圆周运动.对水平面内的圆周运动重在考查向心力的供求关系及临界问题,而竖直面内的圆周运动则重在考查最高点的受力情况.思维模板:(1)对圆周运动,应先分析物体是否做匀速圆周运动,若是,则物体所受的合外力等于向心力,由F合=mv2/r=mrω2列方程求解即可;若物体的运动不是匀速圆周运动,则应将物体所受的力进行正交分解,物体在指向圆心方向上的合力等于向心力.(2)竖直面内的圆周运动可以分为三个模型:①绳模型:只能对物体提供指向圆心的弹力,能通过最高点的临界态为重力等于向心力;②杆模型:可以提供指向圆心或背离圆心的力,能通过最高点的临界态是速度为零;③外轨模型:只能提供背离圆心方向的力,物体在最高点时,若v<(gR)1/2,沿轨道做圆周运动,若v≥(gR)1/2,离开轨道做抛体运动.题型6  牛顿运动定律的综合应用问题题型概述:牛顿运动定律是高考重点考查的内容,每年在高考中都会出现,牛顿运动定律可将力学与运动学结合起来,与直线运动的综合应用问题常见的模型有连接体、传送带等,一般为多过程问题,也可以考查临界问题、周期性问题等内容,综合性较强.天体运动类题目是牛顿运动定律与万有引力定律及圆周运动的综合性题目,近几年来考查频率极高.思维模板:以牛顿第二定律为桥梁,将力和运动联系起来,可以根据力来分析运动情况,也可以根据运动情况来分析力.对于多过程问题一般应根据物体的受力一步一步分析物体的运动情况,直到求出结果或找出规律.对天体运动类问题,应紧抓两个公式:GMm/r2=mv2/r=mrω2=mr4π2/T2 ①。GMm/R2=mg ②.对于做圆周运动的星体(包括双星、三星系统),可根据公式①分析;对于变轨类问题,则应根据向心力的供求关系分析轨道的变化,再根据轨道的变化分析其他各物理量的变化.题型7  机车的启动问题题型概述:机车的启动方式常考查的有两种情况,一种是以恒定功率启动,一种是以恒定加速度启动,不管是哪一种启动方式,都是采用瞬时功率的公式P=Fv和牛顿第二定律的公式F-f=ma来分析.思维模板:(1)机车以额定功率启动.机车的启动过程如图所示,由于功率P=Fv恒定,由公式P=Fv和F-f=ma知,随着速度v的增大,牵引力F必将减小,因此加速度a也必将减小,机车做加速度不断减小的加速运动,直到F=f,a=0,这时速度v达到最大值vm=P额定/F=P额定/f.这种加速过程发动机做的功只能用W=Pt计算,不能用W=Fs计算(因为F为变力).(2)机车以恒定加速度启动.恒定加速度启动过程实际包括两个过程.如图所示,“过程1”是匀加速过程,由于a恒定,所以F恒定,由公式P=Fv知,随着v的增大,P也将不断增大,直到P达到额定功率P额定,功率不能再增大了;“过程2”就保持额定功率运动.过程1以“功率P达到最大,加速度开始变化”为结束标志.过程2以“速度最大”为结束标志.过程1发动机做的功只能用W=F·s计算,不能用W=P·t计算(因为P为变功率).题型8  以能量为核心的综合应用问题题型概述:以能量为核心的综合应用问题一般分四类:第一类为单体机械能守恒问题,第二类为多体系统机械能守恒问题,第三类为单体动能定理问题,第四类为多体系统功能关系(能量守恒)问题。多体系统的组成模式:两个或多个叠放在一起的物体,用细线或轻杆等相连的两个或多个物体,直接接触的两个或多个物体.思维模板:能量问题的解题工具一般有动能定理,能量守恒定律,机械能守恒定律.(1)动能定理使用方法简单,只要选定物体和过程,直接列出方程即可,动能定理适用于所有过程;(2)能量守恒定律同样适用于所有过程,分析时只要分析出哪些能量减少,哪些能量增加,根据减少的能量等于增加的能量列方程即可;(3)机械能守恒定律只是能量守恒定律的一种特殊形式,但在力学中也非常重要.很多题目都可以用两种甚至三种方法求解,可根据题目情况灵活选取.题型9  力学实验中速度的测量问题题型概述:速度的测量是很多力学实验的基础,通过速度的测量可研究加速度、动能等物理量的变化规律,因此在研究匀变速直线运动、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒等实验中都要进行速度的测量。速度的测量一般有两种方法:一种是通过打点计时器、频闪照片等方式获得几段连续相等时间内的位移从而研究速度;另一种是通过光电门等工具来测量速度.思维模板:用第一种方法求速度和加速度通常要用到匀变速直线运动中的两个重要推论:①vt/2=v平均=(v0+v)/2,②Δx=aT2,为了尽量减小误差,求加速度时还要用到逐差法.用光电门测速度时测出挡光片通过光电门所用的时间,求出该段时间内的平均速度,则认为等于该点的瞬时速度,即:v=d/Δt.题型10  电容器问题题型概述:电容器是一种重要的电学元件,在实际中有着广泛的应用,是历年高考常考的知识点之一,常以选择题形式出现,难度不大,主要考查电容器的电容概念的理解、平行板电容器电容的决定因素及电容器的动态分析三个方面.思维模板:(1)电容的概念:电容是用比值(C=Q/U)定义的一个物理量,表示电容器容纳电荷的多少,对任何电容器都适用.对于一个确定的电容器,其电容也是确定的(由电容器本身的介质特性及几何尺寸决定),与电容器是否带电、带电荷量的多少、板间电势差的大小等均无关.(2)平行板电容器的电容:平行板电容器的电容由两极板正对面积、两极板间距离、介质的相对介电常数决定,满足C=εS/(4πkd)(3)电容器的动态分析:关键在于弄清哪些是变量,哪些是不变量,抓住三个公式[C=Q/U、C=εS/(4πkd)及E=U/d]并分析清楚两种情况:一是电容器所带电荷量Q保持不变(充电后断开电源),二是两极板间的电压U保持不变(始终与电源相连).题型11  带电粒子在电场中的运动问题题型概述:带电粒子在电场中的运动问题本质上是一个综合了电场力、电势能的力学问题,研究方法与质点动力学一样,同样遵循运动的合成与分解、牛顿运动定律、功能关系等力学规律,高考中既有选择题,也有综合性较强的计算题。思维模板:(1)处理带电粒子在电场中的运动问题应从两种思路着手①动力学思路:重视带电粒子的受力分析和运动过程分析,然后运用牛顿第二定律并结合运动学规律求出位移、速度等物理量.②功能思路:根据电场力及其他作用力对带电粒子做功引起的能量变化或根据全过程的功能关系,确定粒子的运动情况(使用中优先选择).(2)处理带电粒子在电场中的运动问题应注意是否考虑粒子的重力①质子、α粒子、电子、离子等微观粒子一般不计重力;②液滴、尘埃、小球等宏观带电粒子一般考虑重力;③特殊情况要视具体情况,根据题中的隐含条件判断.(3)处理带电粒子在电场中的运动问题应注意画好粒子运动轨迹示意图,在画图的基础上运用几何知识寻找关系往往是解题的突破口.题型12  带电粒子在磁场中的运动问题题型概述:带电粒子在磁场中的运动问题在历年高考试题中考查较多,命题形式有较简单的选择题,也有综合性较强的计算题且难度较大,常见的命题形式有三种:(1)突出对在洛伦兹力作用下带电粒子做圆周运动的运动学量(半径、速度、时间、周期等)的考查;(2)突出对概念的深层次理解及与力学问题综合方法的考查,以对思维能力和综合能力的考查为主;(3)突出本部分知识在实际生活中的应用的考查,以对思维能力和理论联系实际能力的考查为主.思维模板:在处理此类运动问题时,着重把握“一找圆心,二找半径(R=mv/Bq),三找周期(T=2πm/Bq)或时间”的分析方法.(1)圆心的确定:因为洛伦兹力f指向圆心,根据f⊥v,画出粒子运动轨迹中任意两点(一般是射入和射出磁场的两点)的f的方向,沿两个洛伦兹力f作出其延长线的交点即为圆心.另外,圆心位置必定在圆中任一根弦的中垂线上(如图所示).(2)半径的确定和计算:利用平面几何关系,求出该圆的半径(或运动圆弧对应的圆心角),并注意利用一个重要的几何特点,即粒子速度的偏向角(φ)等于圆心角(α),并等于弦AB与切线的夹角(弦切角θ)的2倍(如图所示),即?φ=α=2θ.(3)运动时间的确定:t=φT/2π或t=s/v,其中φ为偏向角,T为周期,s为轨迹的弧长,v为线速度.题型13  带电粒子在复合场中的运动问题题型概述:带电粒子在复合场中的运动是高考的热点和重点之一,主要有下面所述的三种情况:(1)带电粒子在组合场中的运动:在匀强电场中,若初速度与电场线平行,做匀变速直线运动;若初速度与电场线垂直,则做类平抛运动;带电粒子垂直进入匀强磁场中,在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动.(2)带电粒子在叠加场中的运动:在叠加场中所受合力为0时做匀速直线运动或静止;当合外力与运动方向在一直线上时做变速直线运动;当合外力充当向心力时做匀速圆周运动.(3)带电粒子在变化电场或磁场中的运动:变化的电场或磁场往往具有周期性,同时受力也有其特殊性,常常其中两个力平衡,如电场力与重力平衡,粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动.思维模板:分析带电粒子在复合场中的运动,应仔细分析物体的运动过程、受力情况,注意电场力、重力与洛伦兹力间大小和方向的关系及它们的特点(重力、电场力做功与路径无关,洛伦兹力永远不做功),然后运用规律求解,主要有两条思路:(1)力和运动的关系:根据带电粒子的受力情况,运用牛顿第二定律并结合运动学规律求解.(2)〖JP3〗功能关系:根据场力及其他外力对带电粒子做功的能量变化或全过程中的功能关系解决问题.题型14  以电路为核心的综合应用问题题型概述:该题型是高考的重点和热点,高考对本题型的考查主要体现在闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、电学实验等方面.主要涉及电路动态问题、电源功率问题、用电器的伏安特性曲线或电源的U-I图像、电源电动势和内阻的测量、电表的读数、滑动变阻器的分压和限流接法选择、电流表的内外接法选择等.有关实验的内容在《试题调研》第4辑中已详细讲述过,这里不再赘述.思维模板:(1)电路的动态分析是根据闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律及串并联电路的性质,分析电路中某一电阻变化而引起整个电路中各部分电流、电压和功率的变化情况,即有R分→R总→I总→U端→I分、U分  (2)电路故障分析是指对短路和断路故障的分析,短路的特点是有电流通过,但电压为零,而断路的特点是电压不为零,但电流为零,常根据短路及断路特点用仪器进行检测,也可将整个电路分成若干部分,逐一假设某部分电路发生某种故障,运用闭合电路或部分电路欧姆定律进行推理.(3)导体的伏安特性曲线反映的是导体的电压U与电流I的变化规律,若电阻不变,电流与电压成线性关系,若电阻随温度发生变化,电流与电压成非线性关系,此时曲线某点的切线斜率与该点对应的电阻值一般不相等.电源的外特性曲线(由闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,画出的路端电压U与干路电流I的关系图线)的纵截距表示电源的电动势,斜率的绝对值表示电源的内阻.题型15  以电磁感应为核心的综合应用问题题型概述:此题型主要涉及四种综合问题(1)动力学问题:力和运动的关系问题,其联系桥梁是磁场对感应电流的安培力.(2)电路问题:电磁感应中切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势,该导体或回路就相当于电源,这样,电磁感应的电路问题就涉及电路的分析与计算.(3)图像问题:一般可分为两类:一是由给定的电磁感应过程选出或画出相应的物理量的函数图像;二是由给定的有关物理图像分析电磁感应过程,确定相关物理量.(4)能量问题:电磁感应的过程是能量的转化与守恒的过程,产生感应电流的过程是外力做功,把机械能或其他形式的能转化为电能的过程;感应电流在电路中受到安培力作用或通过电阻发热把电能转化为机械能或电阻的内能等.思维模板:解决这四种问题的基本思路如下(1)动力学问题:根据法拉第电磁感应定律求出感应电动势,然后由闭合电路欧姆定律求出感应电流,根据楞次定律或右手定则判断感应电流的方向,进而求出安培力的大小和方向,再分析研究导体的受力情况,最后根据牛顿第二定律或运动学公式列出动力学方程或平衡方程求解.(2)电路问题:明确电磁感应中的等效电路,根据法拉第电磁感应定律和楞次定律求出感应电动势的大小和方向,最后运用闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串并联电路的规律求解路端电压、电功率等.(3)图像问题:综合运用法拉第电磁感应定律、楞次定律、左手定则、右手定则、安培定则等规律来分析相关物理量间的函数关系,确定其大小和方向及在坐标系中的范围,同时注意斜率的物理意义.(4)能量问题:应抓住能量守恒这一基本规律,分析清楚有哪些力做功,明确有哪些形式的能量参与了相互转化,然后借助于动能定理、能量守恒定律等规律求解.题型16  电学实验中电阻的测量问题题型概述:该题型是高考实验的重中之重,每年必有命题,可以说高考每年所考的电学实验都会涉及电阻的测量.针对此部分的高考命题可以是测量某一定值电阻,也可以是测量电流表或电压表的内阻,还可以是测量电源的内阻等.思维模板:测量的原理是部分电路欧姆定律、闭合电路欧姆定律;常用方法有欧姆表法、伏安法、等效替代法、半偏法等.

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在高中,物理学科对于理科生的命运起到了至关重要的作用,它从不同方面探究了自然界的重要规律。为了方便大家考试的复习,物理菌整理总结了高中物理选修3-1的知识点,希望对大家有用!

 电荷及其守恒定律

一、起电方法的实验探究

1. 物体有了吸引轻小物体的性质,就说物体带了电或有了电荷。

自然界中的电荷有2种,即正电荷和负电荷。如:丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷是正电荷;用干燥的毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷是负电荷。同种电荷相斥,异种电荷相吸。

相互吸引的一定是带异种电荷的物体吗?不一定,除了带异种电荷的物体相互吸引之外,带电体有吸引轻小物体的性质,这里的“轻小物体”可能不带电。

使物体起电的方法有三种:摩擦起电、接触起电、感应起电

(1)摩擦起电:两种不同的物体原子核束缚电子的能力并不相同.两种物体相互摩擦时,束缚电子能力强的物体就会得到电子而带负电,束缚电子能力弱的物体会失去电子而带正电.(正负电荷的分开与转移)

(2)接触起电:带电物体由于缺少(或多余)电子,当带电体与不带电的物体接触时,就会使不带电的物体上失去电子(或得到电子),从而使不带电的物体由于缺少(或多余)电子而带正电(负电).(电荷从物体的一部分转移到另一部分)

(3)感应起电:当带电体靠近导体时,导体内的自由电子会向靠近或远离带电体的方向移动.(电荷从一个物体转移到另一个物体)

三种起电的方式不同,但实质都是发生电子的转移,使多余电子的物体(部分)带负电,使缺少电子的物体(部分)带正电.在电子转移的过程中,电荷的总量保持不变。

1. 电荷量:电荷的多少。在国际单位制中,它的单位是库仑,符号是C。

2. 元电荷:电子和质子所带电荷的绝对值1.6×10-19C,所有带电体的电荷量等于e或e的整数倍。(元电荷就是带电荷量足够小的带电体吗?提示:不是,元电荷是一个抽象的概念,不是指的某一个带电体,它是指电荷的电荷量.另外任何带电体所带电荷量是1.6×10-19C的整数倍。)

3. 比荷:粒子的电荷量与粒子质量的比值。

表述1:电荷守恒定律:电荷既不能凭空产生,也不能凭空消失,只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,电荷的总量保持不变。

表述2:在一个与外界没有电荷交换的系统内,正、负电荷的代数和保持不变。

例:有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B,分别带电荷量为QA=6.4×10-9 C,QB=-3.2×10-9 C,让两个绝缘小球接触,在接触过程中,电子如何转移并转移了多少?

【思路点拨】 当两个完全相同的金属球接触后,根据对称性,两个球一定带等量的电荷量.若两个球原先带同种电荷,电荷量相加后均分;若两个球原先带异种电荷,则电荷先中和再均分.


1. 点电荷:当电荷本身的大小比起它到其他带电体的距离小得多,这样可以忽略电荷在带电体上的具体分布情况,把它抽象成一个几何点。这样的带电体就叫做点电荷。点电荷是一种理想化的物理模型。VS质点

2. 带电体看做点电荷的条件:

①两带电体间的距离远大于它们大小;

②两个电荷均匀分布的绝缘小球。

3. 影响电荷间相互作用的因素:①距离;②电量;③带电体的形状和大小

二、库仑定律:在真空中两个静止点电荷间的作用力跟它们的电荷的乘积成正比,跟它们距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。

1. 定律成立条件:真空、点电荷

3. 计算库仑力时,电荷只代入绝对值

4. 方向在它们的连线上,同种电荷相斥,异种电荷相吸

5. 两个电荷间的库仑力是一对相互作用力

库仑扭秤实验、控制变量法

例题:两个带电量分别为+3Q和-Q的点电荷分别固定在相距为2L的A、B两点,现在AB连线的中点O放一个带电量为+q的点电荷。求q所受的库仑力。


一、电场——电荷间的相互作用是通过电场发生的

电荷(带电体)周围存在着的一种物质。电场看不见又摸不着,但却是客观存在的一种特殊物质形态。

其基本性质就是对置于其中的电荷有力的作用,这种力就叫电场力。

电场的检验方法:把一个带电体放入其中,看是否受到力的作用。

试探电荷:用来检验电场性质的电荷。其电量很小(不影响原电场);体积很小(可以当作质点)的电荷,也称点电荷。

放入电场中某点的电荷受到的电场力与它所带电荷量的比值,叫做这一点的电场强度,简称场强。  (国际单位:N/C)

电场强度是矢量。规定:正电荷在电场中某一点受到的电场力方向就是那一点的电场强度的方向。即如果Q是正电荷,E的方向就是沿着PQ的连线并背离Q;如果Q是负电荷,E的方向就是沿着PQ的连线并指向Q。(“离+Q而去,向-Q而来”)

电场强度是描述电场本身的力的性质的物理量,反映电场中某一点的电场性质,其大小表示电场的强弱,由产生电场的场源电荷和点的位置决定,与检验电荷无关。数值上等于单位电荷在该点所受的电场力。


在几个点电荷共同形成的电场中,某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和,这叫做电场的叠加原理。

1. 电场线:为了形象地描述电场而在电场中画出的一些曲线,曲线的疏密程度表示场强的大小,曲线上某点的切线方向表示场强的方向。

(1)电场线密的地方场强强,电场线疏的地方场强弱。

(2)静电场的电场线起于正电荷止于负电荷,孤立的正电荷(或负电荷)的电场线止无穷远处点。

(3)电场线不会相交,也不会相切。

(4)电场线是假想的,实际电场中并不存在。

(5)电场线不是闭合曲线,且与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系。

3. 几种典型电场的电场线

(1)正、负点电荷的电场中电场线的分布


①离点电荷越近,电场线越密,场强越大。

②e以点电荷为球心作个球面,电场线处处与球面垂直,在此球面上场强大小处处相等,方向不同。

(2)等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布


①沿点电荷的连线,场强先变小后变大。

②e两点电荷连线中垂面(中垂线)上,场强方向均相同,且

总与中垂面(中垂线)垂直。

③在中垂面(中垂线)上,与两点电荷连线的中点0等距离

(3)等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线分布情况

①两点电荷连线中点O处场强为0。

②两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏,但场强并不为0。

③两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏。

①匀强电场是大小和方向都相同的电场,故匀强电场的电场线是平行等距同向的直线。

②e电场线的疏密反映场强大小,电场方向与电场线平行。

一、电势差:电势差等于电场中两点电势的差值。电场中某点的电势,就是该点相对于零势点的电势差。

(2)单位:伏特(V)

(3)电势差是标量。其正负表示大小。

电场力做功与重力做功一样,只与始末位置有关,与路径无关。

1. 电势能:电荷处于电场中时所具有的,由其在电场中的位置决定的能量称为电势能.

2. 电势能的变化与电场力做功的关系

(1)电荷在电场中具有电势能。

(2)电场力对电荷做正功,电荷的电势能减小。

(3)电场力对电荷做负功,电荷的电势能增大。

(4)电场力做多少功,电荷电势能就变化多少。

(5)电势能是相对的,与零电势能面有关(通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零,或把电荷在大地表面上电势能规定为零。)

(6)电势能是电荷和电场所共有的,具有系统性。

电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电场力所做的功。

电势:置于电场中某点的试探电荷具有的电势能与其电量的比叫做该点的电势。是描述电场的能的性质的物理量。其大小与试探电荷的正负及电量q均无关,只与电场中该点在电场中的位置有关,故其可衡量电场的性质。

 单位:伏特(V)标量

1. 电势的相对性:某点电势的大小是相对于零点电势而言的。零电势的选择是任意的,一般选地面和无穷远为零势能面。

2. 电势的固有性:电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决定的,与放不放电荷及放什么电荷无关。

3. 电势是标量,只有大小,没有方向.(负电势表示该处的电势比零电势处电势低.) 

5. 顺着电场线的方向,电势越来越低。

6. 与电势能的情况相似,应先确定电场中某点的电势为零.(通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零.)

1. 等势面:电场中电势相等的各点构成的面。

①等势面一定跟电场线垂直,在同一等势面的两点间移动电荷,电场力不做功;

②电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面,任意两个等势面都不会相交;

③等差等势面越密的地方电场强度越大。

一、电势差:电势差等于电场中两点电势的差值


电场力做功的特点:电场力做功与重力做功一样,只与始末位置有关,与路径无关。

电势差与电场强度的关系

一、场强与电势的关系? (下图)


结论:电势与场强没有直接关系!

二、匀强电场中场强与电势差的关系

匀强电场中两点间的电势差等于场强与这两点间沿电场方向距离的乘积

在匀强电场中,场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上降低的电势.

电场强度的方向是电势降低最快的方向.

推论:在匀强电场中,沿任意一个方向上,电势降落都是均匀的,故在同一直线上间距相同的两点间的电势差相等。


1. 导体:容易导电的物体叫导体。

2. 导体中存在大量自由电荷。常见的导体有:金属、石墨、人体、大地、酸碱盐溶液等。

3. 静电感应现象:放入电场中的导体,其内部的自由电子在电场力的作用下向电场的反方向作定向移动,致使导体的两端分别出现等量的正、负电荷。这种现象叫静电感应现象。

4. 感应电荷:静电感应现象中,导体不同部分出现的净电荷。

二、静电平衡状态下导体的电场

1. 静电场中导体内电场分布

2. 静电平衡:电场中导体内(包括表面上)自由电荷不再发生定向移动的状态叫做静电平衡状态。

3. 静电平衡导体的特性:

(1)导体内部场强处处为零

(2) 导体是等势体,表面为等势面

(3)导体外部表面附近场强方向与该点的表面垂直

2. 静电平衡时,超导体上电荷分布规律:

导体内部无净电荷,电荷只分布在导体的外表面

在超导体表面,越尖锐的位置,电荷的密度(单位面积上的电荷量)越大,凹陷位置几乎没有电荷。

1. 空腔导体或金属网罩可以把外部电场遮住,使其不受外电场的影响。

2. 静电屏蔽的两种情况

导体内腔不受外界影响:

接地导体空腔外部不受内部电荷影响:

3. 静电屏蔽的本质:静电感应与静电平衡

4. 静电屏蔽的应用:

电学仪器和电子设备外面金属罩、通讯电缆外层金属套

电力工人高压带电作业,全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋

1. 电容器:任何两个彼此绝缘、相互靠近的导体可组成一个电容器,贮藏电量和能量。两个导体称为电容器的两极。

2. 电容器的带电量:电容器一个极板所带电量的绝对值。


操作:把电容器的一个极板与电池组的正极相连,另一个极板与负极相连,两个极板上就分别带上了等量的异种电荷。这个过程叫做充电。

现象:从灵敏电流计可以观察到短暂的充电电流。充电后,切断与电源的联系,两个极板间有电场存在,充电过程中由电源获得的电能贮存在电场中,称为电场能。

操作:把充电后的电容器的两个极板接通,两极板上的电荷互相中和,电容器就不带电了,这个过程叫放电。

充电——带电量Q增加,板间电压U增加,板间场强E增加, 电能转化为电场能

放电——带电量Q减少,板间电压U减少,板间场强E减少,电场能转化为电能

1. 定义:电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势U的比值,叫做电容器的电容。

C=Q/U,式中Q指每一个极板带电量的绝对值  

①电容是反映电容器本身容纳电荷本领大小的物理量,跟电容器是否带电无关。

②电容的单位:在国际单位制中,电容的单位是法拉,简称法,符号是F。

2. 平行板电容器的电容C:跟介电常数成正比,跟正对面积S成正比,跟极板间的距离d成反比。 

是电介质的介电常数,k是静电力常量;空气的介电常数最小。

3. 电容器始终接在电源上,电压不变;电容器充电后断开电源,带电量不变。

带电粒子在电场中的运动

研究带电粒子在电场中的运动要注意以下三点:

1. 带电粒子受力特点。

2. 结合带电粒子的受力和初速度分析其运动性质。

3. 注意选取合适的方法解决带电粒子的运动问题。

一、带电粒子在电场中的加速

例1:在真空中有一对带电平行金属板,板间电势差为U,若一个质量为m,带正电电荷量为q的粒子,在静电力的作用下由静止开始从正极板向负极板运动,计算它到达负极板时的速度。

二、带电粒子在电场中的偏转

例2:如图所示,一个质量为m,电荷量为+q的粒子,从两平行板左侧中点以初速度v0沿垂直场强方向射入,两平行板的间距为d,两板间的电势差为U,金属板长度为L,

(1)若带电粒子能从两极板间射出,求粒子射出电场时的侧移量。

(2)若带电粒子能从两极板间射出,求粒子射出电场时的偏转角度。



如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外,一般都不考虑重力(但并不忽略质量)。

如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或有明确的暗示以外,一般都不能忽略重力。

电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。(从能量的角度看,电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置)

1. 电流:电荷的定向移动形成电流。

(1)导体中存在着能够自由移动的电荷

金属导体——自由电子   电解液——正、负离子

(2)导体两端存在着电势差

三、恒定电场和恒定电流

1. 恒定电场:由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场。

2. 恒定电流:  大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。

1. 电流:通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间t的比值叫做电流,即:单位:安培(A)   常用单位:毫安(mA)、微安(μA)

2、电流是标量,但有方向?规定正电荷定向移动方向为电流方向

(1)在金属导体中,电流方向与自由电荷(电子)的定向移动方向相反;

(2)在电解液中,电流方向与正离子定向移动方向相同,与负离子走向移动方向相反,导电时,是正负离子向相反方向定向移动形成电流,电量q表示通过截面的正、负离子电量绝对值之和。

(1)定义:在电源内部,非静电力所做的功W与被移送的电荷q的比值叫电源的电动势。

(4)物理意义:表示电源把其它形式的能(非静电力做功)转化为电能的本领大小。电动势越大,电路中每通过1C电量时,电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多。

二、电源(池)的几个重要参数

(1)电动势:它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质,与电池的大小无关。

(2)内阻(r):电源内部的电阻。

(3)容量:电池放电时能输出的总电荷量。其单位是:A·h,mA·h.

(1)定义:导体两端电压与通过导体电流的比值,叫做这段导体的电阻。

(2)公式:R=U/I(定义式)

A、对于给定导体,R一定,不存在R与U成正比,与I成反比的关系,R只跟导体本身的性质有关。

B、这个式子(定义)给出了测量电阻的方法——伏安法。

C、电阻反映导体对电流的阻碍作用

(1)定律内容:导体中电流强度跟它两端电压成正比,跟它的电阻成反比。

(3)适应范围:一是部分电路,二是金属导体、电解质溶液。

三、导体的伏安特性曲线

(1)伏安特性曲线:用纵坐标表示电流I,横坐标表示电压U,这样画出的I-U图象叫做导体的伏安特性曲线。

(2)线性元件和非线性元件

线性元件:伏安特性曲线是通过原点的直线的电学元件。

非线性元件:伏安特性曲线是曲线,即电流与电压不成正比的电学元件。

四、导体中的电流与导体两端电压的关系

(1)对同一导体,导体中的电流跟它两端的电压成正比。

 (2)在相同电压下,U/I大的导体中电流小,U/I小的导体中电流大。所以U/I反映了导体阻碍电流的性质,叫做电阻(R)

(3)在相同电压下,对电阻不同的导体,导体的电流跟它的电阻成反比。

1.并联电路的基本特点:


(一)导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动,电场力所做的功称为电功。适用于一切电路.包括纯电阻和非纯电阻电路。

1、纯电阻电路:只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路,白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件。

2、非纯电阻电路:电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路。

在国际单位制中电功的单位是焦(J),常用单位有千瓦时(kW·h)。

(二)电功率是描述电流做功快慢的物理量。


额定功率:是指用电器在额定电压下工作时消耗的功率,铭牌上所标称的功率。

实际功率:是指用电器在实际电压下工作时消耗的功率。

用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率。

(一)焦耳定律:电流流过导体时,导体上产生的热量Q=I 2Rt

此式也适用于任何电路,包括电动机等非纯电阻发热的计算.产生电热的过程,是电流做功,把电能转化为内能的过程。

(二)热功率:单位时间内导体的发热功率叫做热功率。

热功率等于通电导体中电流I 的二次方与导体电阻R 的乘积。


电功率是指某段电路的全部电功率,或这段电路上消耗的全部电功率,决定于这段电路两端电压和通过的电流强度的乘积。

热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率.决定于通过这段电路电流强度的平方和这段电路电阻的乘积。

对纯电阻电路,电功率等于热功率;

对非纯电阻电路,电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和。

(四)电功和电热的关系

1、在纯电阻电路中,电流做功,电能完全转化为电路的内能.因而电功等于电热,有:

2、在非纯电阻电路中,电流做功,电能除了一部分转化为内能外,还要转化为机械能、化学能等其他形式的能.因而电功大于电热,电功率大于电路的热功率。.即有:W=UIt=E机、化+I2Rt或UI=I2R+P其他(P其他指除热功率之外的其他形式能的功率)

电阻定律:实验表明,均匀导体的电阻R跟它的长度l成正比,跟它的横截面积S成反比,用公式表示为

1. ρ表示材料的电阻率,与材料和温度有关;

2. l表示沿电流方向导体的长度;

3. S表示垂直于电流方向导体的横截面积。

(一)电阻定律中比例常量ρ跟导体的材料有关,是一个反映材料导电性能的物理量,称为材料的电阻率.ρ值越大,材料的导电性能越差。

(二)电阻率的单位是Ω·m,读作欧姆米,简称欧米。

(三)材料的电阻率随温度的变化而改变,金属的电阻率随温度的升高而增大。锰铜合金和镍铜合金的电阻率受温度影响很小,常用来制作标准电阻。

(四)各种材料的电阻率一般都随温度的变化而变化。

1、金属的电阻率随温度的升高而增大。

2、半导体(热敏电阻)的电阻率随温度的升高而减小。


 闭合电路欧姆定律

外电路:电源的外部叫做外电路,其电阻称为外电阻,R。

外电压 U外:外电阻两端的电压。常也叫路端电压。

内电路:电源内部的电路叫做内电路,其电阻称为内电阻,r。

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。这一结论称为闭合电路欧姆定律。

三、路端电压跟负载的关系

(一)路端电压:外电路两端的电压叫做路端电压。

(二)路端电压是用电器(负载)的实际工作电压。

1、U—I图象是一向下倾斜的直线,路端电压随电流的增大而减小。

2、图象的斜率表示电源的内阻,图象与纵轴的交点坐标表示电源电动势,与横轴的交点坐标表示短路电流。


四、测量电源的电动势和内电阻

(二)实验数据处理方法比较:

1、计算法:原理清晰但处理繁杂,偶然误差处理不好。

2、作图法:原理清晰、处理简单,偶然误差得到很好处理,可以根据图线外推得出意想不到的结论。

测量时,黑表笔插入“-”插孔,红表笔插入“+”插孔,并通过转换开关接入与待测量相应的测量端。使用时,电路只有一部分起作用。

(一)测直流电流和直流电压的原理,就是电阻的分流和分压原理,其中转换开关接 1 或 2 时测直流电流;接 3 或 4 时测直流电压;转换开关接 5 时,测电阻。

(二)多用电表电阻挡(欧姆挡)原理。


磁性、磁体、磁极:能吸引铁质物体的性质叫磁性。具有磁性的物体叫磁体,磁体中磁性最强的区域叫磁极。

二、磁极间的相互作用规律:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引.(与电荷类比)


(一)磁体的周围有磁场

(二)奥斯特实验的启示:电流能够产生磁场,运动电荷周围空间有磁场。

(三)安培的研究:磁体能产生磁场,磁场对磁体有力的作用;电流能产生磁场,那么磁场对电流也应该有力的作用。


(四)磁场的基本性质:

1、磁场对处于场中的磁体有力的作用。

2、磁场对处于场中的电流有力的作用。


 磁感应强度、通电导线和磁场中受到的力

安培力——磁场对电流的作用力称为安培力。

左手定则:伸开左手,使拇指与四指在同一个平面内并跟四指垂直,让磁感线垂直穿入手心,使四指指向电流的方向,这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向。

1.安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面,在判断安培力方向时首先确定磁场和电流所确定的平面,从而判断出安培力的方向在哪一条直线上,然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向。

2.已知I、B的方向,可唯一确定F的方向;已知F、B的方向,且导线的位置确定时,可唯一确定I的方向;已知F、I的方向时,磁感应强度B的方向不能唯一确定。

3.由于B、I、F的方向关系在三维立体空间中,所以解决该类问题时,应具有较好的空间想像力.如果是在立体图中,还要善于把立体图转换成平面图。

实验表明:把一段通电直导线放在磁场里,当导线方向与磁场方向垂直时,导线所受到的安培力最大;当导线方向与磁场方向一致时,导线所受到的安培力等于零;当导线方向与磁场方向斜交时,所受到的安培力介于最大值和零之间。

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的比值叫做磁感应强度。

1、公式B=F/IL是磁感应强度的定义式,是用比值定义的,磁感应强度B的大小只决定于磁场本身的性质,与F、I、L均无关。

2、定义式B=FIL成立的条件是:通电导线必须垂直于磁场方向放置。因为磁场中某点通电导线受力的大小,除了与磁场强弱有关外,还与导线的方向有关。导线放入磁场中的方向不同,所受磁场力也不相同.通电导线受力为零的地方,磁感应强度B的大小不一定为零,这可能是电流方向与B的方向在一条直线上的原因造成的。

3、磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场,这时L应很短,IL称作“电流元”,相当于静电场中的试探电荷。

4、通电导线受力的方向不是磁场磁感应强度的方向。

5、磁感应强度与电场强度的区别:磁感应强度B是描述磁场的性质的物理量,电场强度E是描述电场的性质的物理量,它们都是矢量,现把它们的区别列表如下:


(1)磁感应强度是矢量,遵循平行四边形定则。如果空间同时存在两个或两个以上的磁场时,某点的磁感应强度B是各磁感应强度的矢量和。


五、匀强磁场:如果磁场的某一区域里,磁感应强度的大小和方向处处相同,这个区域的磁场叫做匀强磁场.在匀强磁场中,在通电直导线与磁场方向垂直的情况下,导线所受的安培力F= BIL。

(一)公式F=BIL中L指的是“有效长度”.当B与I垂直时,F最大,F=BIL;当B与I平行时,F=0。

(二)弯曲导线的有效长度L,等于连接两端点直线的长度,如下图相应的电流沿L由始端流向末端。

1、当电流与磁场方向垂直时,F = ILB


2、当电流与磁场方向夹θ角时,F = ILBsinθ


在磁场中的任一点,小磁针北极受力的方向,亦即小磁针静止时北极所指的方向,就是该点的磁场方向。

(一)磁感线——在磁场中假想出的一系列曲线

 1、磁感线上任意点的切线方向与该点的磁场方向一致(小磁针静止时N极所指的方向)。

2、磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。

(二)常见磁场的磁感线

1、永久性磁体的磁场:条形,蹄形

剖面图(注意“ ”和“×”的意思)箭头从纸里到纸外看到的是点,从纸外到纸里看到的是叉。

3、环形电流的磁场(安培定则:让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向。)

4、螺线管电流的磁场(安培定则:用右手握住螺旋管,让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致,大拇指所指的方向就是螺旋管内部磁感线的方向。)


1、磁感线的疏密表示磁场的强弱。

2、磁感线上的切线方向为该点的磁场方向。

3、在磁体外部,磁感线从N极指向S极;在磁体内部,磁感线从S极指向N极。

4、磁感线是闭合的曲线(与电场线不同)。

5、任意两条磁感线一定不相交。

6、常见磁感线是立体空间分布的。

7、磁场在客观存在的,磁感线是人为画出的,实际不存在。


 任何物质的分子中都存在环形电流——分子电流,分子电流使每个分子都成为一个微小的磁体。

(二)安培分子环流假说对一些磁现象的解释:

①未被磁化的铁棒,磁化后的铁棒。

②永磁体之所以具有磁性,是因为它内部的环形分子电流本来就排列整齐。

③永磁体受到高温或猛烈的敲击会失去磁性,这是因为在激烈的热运动或机械振动的影响下,分子电流的取向又变得杂乱无章了。

运动电荷在磁场中受到的力和运动

一、磁场对运动电荷有力的作用——这个力叫洛仑兹力。

二、磁场对电流有安培力的作用,而电流是由电荷定向运动形成的。所以磁场对电流的安培力可能是磁场对运动电荷的作用力的宏观表现。即:

(一)安培力是洛伦兹力的宏观表现。

(二)洛伦兹力是安培力的微观本质。

(一)洛伦兹力的方向符合左手定则: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,磁感线垂直穿过手心,四指指向正电荷运动的方向,那么,拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向;若是负电荷运动的方向,那么四指应指向其反方向。

(二)关于洛仑兹力的说明:

1、洛仑兹力的方向垂直于v和B组成的平面。

2、洛仑兹力永远与速度方向垂直。

3、洛仑兹力对电荷不做功。

4、洛仑兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小。

5、洛仑兹力对电荷只起向心力的作用,故只在洛仑兹力的作用下,电荷将作匀速圆周运动。


 (一)安培力是洛伦兹力的宏观表现。

 (二)洛伦兹力是安培力的微观本质。

五、带电粒子在匀强磁场中的运动:做匀速圆周运动

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