高中物理選修3-1知識總結(jié)即公式總結(jié)

物理選修3-1知識點(diǎn)即公式總結(jié)

第一章電場

一．電場基本規(guī)律1．電荷電荷守恒定律。

自然界中只存在正、負(fù)電荷。

(1)三種帶電方式：摩擦起電掠奪式、接觸起電均分式、感應(yīng)起電本能式

(2)元電荷：最小的帶電單元，自然界任何物體的帶電荷量都是元電荷(e=1.6×10-19c)的整數(shù)倍，電子、質(zhì)子的電荷量都等于元電荷，但電性不同，前者為負(fù)，后者為正。

2．庫倫定律：(1)定律內(nèi)容：真空中兩個靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的平方成反．．．．．．．比，作用力的方向在它們的連線上。(2)表達(dá)式：FkQ1Q2r2k=9.0×109Nm2/C2靜電力常量。q1、q2是電荷帶電量(C)r是兩個電荷的距離(m)

(3)適用條件：真空中靜止的點(diǎn)電荷。二．電場力的性質(zhì)：

1．電場的基本性質(zhì)：電場對放入其中的電荷有力的作用。2．電場強(qiáng)度E：

(1)定義：電荷在電場中某點(diǎn)受到的電場力F與電荷的帶電量q的比值，就叫做該點(diǎn)的電場強(qiáng)度。(2)定義式：E電荷量(C)

(3)電場強(qiáng)度是矢量：大�。涸跀�(shù)值上為單位電荷受到的電場力。方向：規(guī)定正電荷受力方向，負(fù)電荷受力與E的方向相反。(4)單位：N/C,V/m1N/C=1V/m(5)其他的電場強(qiáng)度公式①點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式：EkQr2Fq．E與F、q無關(guān)，只由電場本身決定。E是電場強(qiáng)度(N/C或V/m均可，1N/C=1V/m)F是電場力(N)q是

Q場源電荷；E是點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度(N/C或V/m均可，1N/C=1V/m)；k是靜電力常量(=9.0

×109Nm/C)；Q是點(diǎn)電荷帶電量(C)r是半徑(m)；②勻強(qiáng)電場場強(qiáng)公式：EUdd沿電場方向等勢面間距離；UAB是A．B兩點(diǎn)的電勢差(V)d是距離(m)；E是電場強(qiáng)

度(N/C或V/m均可，1N/C=1V/m)(6)場強(qiáng)的疊加：遵循平行四邊形法則

3．電場線：(1)意義：形象直觀描述電場強(qiáng)弱和方向的理想模型，

實(shí)際上是不存在的(2)電場線的特點(diǎn)：

①電場線起于正電荷(無窮遠(yuǎn))，止于(無窮遠(yuǎn))負(fù)電荷②不封閉，不相交，不相切。③沿電場線電勢降低，且電勢降低最快。一條電場線無法判斷場強(qiáng)大小，可以判斷電勢高低。

④電場線垂直于等勢面，靜電平衡導(dǎo)體，電場線垂直于導(dǎo)體表面

(3)幾種特殊電場的電場線：各點(diǎn)的切線方向反映場強(qiáng)的方向，疏密程度反映場強(qiáng)的大小。特點(diǎn)：假想的(不存在)、不相交、不閉合，從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷。三．電場能的性質(zhì)

1．電場能的基本性質(zhì)：電荷在電場中移動，電場力要對電荷做功。

2．電勢能Ep：(1)定義：電荷在電場中，由于電場和電荷間的相互作用，由位置決定的能量。電荷在某點(diǎn)的電勢能等于電場力把電

荷從該點(diǎn)移動到零勢能位置時所做的功。

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E(2)定義式：EpAWA0帶正負(fù)號計算

(3)特點(diǎn)：①電勢能具有相對性，相對零勢能面而言，通常選大地或無窮遠(yuǎn)處為零勢能面。②電勢能的變化量△Ep與零勢能面的選擇無關(guān)。

3．電勢φ：(1)定義：電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能Ep與電荷量的比值。

(2)定義式：φEpq單位：伏(V)帶正負(fù)號計算。φ是電勢(V)E是電勢能(J)q是電荷量(C)

(3)特點(diǎn)：①電勢具有相對性，相對參考點(diǎn)而言。但電勢之差與參考點(diǎn)的選擇無關(guān)。②電勢是一個標(biāo)量，但是它有正負(fù)，正負(fù)只表示該點(diǎn)電勢比參考點(diǎn)電勢高，還是低。③電勢的大小由電場本身決定，與Ep和q無關(guān)。

④電勢在數(shù)值上等于單位正電荷由該點(diǎn)移動到零勢點(diǎn)時電場力所做的功。(4)電勢高低的判斷方法

①根據(jù)電場線判斷：沿著電場線方向電勢降低。φA>φB②根據(jù)電勢能判斷：

正電荷：電勢能大，電勢高；電勢能小，電勢低。負(fù)電荷：電勢能大，電勢低；電勢能小，電勢高。結(jié)論：只在電場力作用下，靜止的電荷從電勢能高的地方向電勢能低的地方運(yùn)動。4．電勢差UAB(1)定義：電場中兩點(diǎn)間的電勢之差。也叫電壓。

(2)定義式：UAB=φA-φB。φA是A點(diǎn)電勢(V)φB是B點(diǎn)電勢(V)；UAB是A．B兩點(diǎn)的電勢差(V)(3)特點(diǎn)：①電勢差是標(biāo)量，卻有正負(fù)，只表示起點(diǎn)和終點(diǎn)的電勢誰高誰低。②單位：伏(V)

③電場中兩點(diǎn)的電勢差是確定的，與零勢面的選擇無關(guān)

④U=Ed勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差計算公式。電勢差與電場強(qiáng)度之間的關(guān)系。

5．電場力做功WAB：(1)電場力做功的特點(diǎn)：電場力做功與路徑無關(guān)，只與初末位置有關(guān)，即與初末位置的電勢差有關(guān)。

(2)表達(dá)式：WAB=UABq帶正負(fù)號計算(適用于任何電場)

UAB是A．B兩點(diǎn)的電勢差(V)q是電荷量(C)；WAB是從A點(diǎn)到B點(diǎn)做的功(J)WAB=Eqdd沿電場方向的距離。勻強(qiáng)電場(3)電場力做功與電勢能的關(guān)系WAB=-△Ep=EpA-EPB

結(jié)論：電場力做正功，電勢能減少。電場力做負(fù)功，電勢能增加。（無條件結(jié)論）6．等勢面：(1)定義：電勢相等的點(diǎn)構(gòu)成的面。

(2)特點(diǎn)：①等勢面上各點(diǎn)電勢相等，在等勢面上移動電荷，電場力不做功。

②等勢面與電場線垂直③兩等勢面不相交④等勢面的密集程度表示場強(qiáng)的大�。菏枞趺軓�(qiáng)。⑤畫等勢面時，相鄰等勢面間的電勢差相等。

(3)判斷非勻強(qiáng)電場線上兩點(diǎn)間的電勢差的大小：靠近場源(場強(qiáng)大)的兩點(diǎn)間的電勢差大于遠(yuǎn)離場源(場強(qiáng)小)相等距離兩點(diǎn)間的電勢差。

7．靜電平衡狀態(tài)：(1)定義：導(dǎo)體內(nèi)不再有電荷定向移動的穩(wěn)定狀態(tài)

(2)特點(diǎn)：①處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部場強(qiáng)處處為零。

②感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)任何位置產(chǎn)生的電場都等于外電場在該處場強(qiáng)大小相等，方向相反。③處于靜電平衡狀態(tài)的整個導(dǎo)體是個等勢體，導(dǎo)體表面是個等勢面。

④電荷只分布在導(dǎo)體的外表面，與導(dǎo)體表面的彎曲程度有關(guān)，越彎曲，電荷分布越多。四、電容器及其應(yīng)用：

1、電容器充放電過程：(電源給電容器充電)

充電過程S-A：電源的電能轉(zhuǎn)化為電容器的電場能放電過程S-B：電容器的電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能

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LABABC若AB=BC，則UAB>UBC

SABC2．電容：(1)物理意義：表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。

(2)定義：電容器所帶電量Q與電容器兩極板間電壓U的比值就叫做電容器的電容。(3)定義式：CCQU是定義式不是決定式。C是電容(F)Q是電荷量(C)U是電勢差(V)；

S4kd是電容的決定式(平行板電容器)

E=U=

d7．推導(dǎo)公式：

(C)

=4kQ

sE是電場強(qiáng)度(N/C或V/m均可，1N/C=1V/m)；U是電勢差(V)d是距離(m)Q是帶電量

；k是靜電力常量(=9.0×109Nm/C)；ε是相對介電常數(shù)；

(4)單位：法拉F，微法μF，皮法pF1pF=10-6μF=10-12F

(5)特點(diǎn)：①電容器的電容C與Q和U無關(guān)，只由電容器本身決定。②電容器的帶電量Q是指一個極板帶電量的絕對值。

③電容器始終與電源相連，則電容器的電壓不變。電容器充電完畢，再與電源斷開，則電容器的帶電量不變。④在有關(guān)電容器問題的討論中，經(jīng)常要用到以下三個公式和③的結(jié)論聯(lián)合使用進(jìn)行判斷

CQUCS4kdEUd

五．應(yīng)用帶電粒子在電場中的運(yùn)動(平衡問題，加速問題，偏轉(zhuǎn)問題)

1、基本粒子不計重力，但不是不計質(zhì)量，如質(zhì)子(11H)，電子，α粒子(24He),氕(11H)，氘(12H)，氚(13H)

帶電微粒、帶電油滴、帶電小球一般情況下都要計算重力。2．平衡問題：電場力與重力的平衡問題。mg=Eq3、加速問題

(1)由牛頓第二定律解釋，帶電粒子在電場中加速運(yùn)動(不計重力)，只受電場力Eq，粒子的加速度為a=Eq/m，若兩板間距離為d，則v(2)由動能定理解釋，

122Eqdm2Uqm2Uqmmv20Uq，v可見加速的末速度與兩板間的距離d無關(guān)，只與兩板間的電壓有關(guān)，但是粒子在電場中運(yùn)動的時間不一樣，d越大，飛行時間越長。

4．偏轉(zhuǎn)問題類平拋運(yùn)動(由兩極板間中點(diǎn)射入)

在垂直電場線的方向：粒子做速度為v0勻速直線運(yùn)動。

在平行電場線的方向：粒子做初速度為0、加速度為a的勻加速直線運(yùn)動。帶電粒子若不計重力，則在豎直方向粒子的加速度aEqmUqmd

帶電粒子做類平拋的水平距離，若能飛出電場水平距離為L，若不能飛出電場則水平距離為x帶電粒子飛行的時間：t=x/v0=L/v0………①;粒子要能飛出電場則：y≤d/2………②粒子在豎直方向做勻加速運(yùn)動：y粒子出電場的速度偏角：tanvyv012at2………③粒子在豎直方向的分速度:vyat………④

………⑤由①②③④⑤可得：

UqLmdv0飛行時間：t=L/vO豎直分速度：vy側(cè)向偏移量：yUqL22mv0d2偏向角：tanUqLmv0d2

飛行時間：t=L/vO偏向角：tan側(cè)向偏移量：yU2L2U2L2U1d4U1dｙ＇＝U2L(L2L)4U1d在這種情況下，一束粒子中各種不同的粒子的運(yùn)動軌跡相同。即不同粒子的側(cè)移量，偏向角都相同，但它們飛越偏轉(zhuǎn)電場的時

第3頁共5頁間不同，此時間與加速電壓、粒子電量、質(zhì)量有關(guān)。

如果在上述例子中粒子的重力不能忽略時，只要將加速度a重新求出即可，具體計算過程相同。5．示波器的原理同書上結(jié)構(gòu)圖。

第二章恒定電流

一．部分電路歐姆定律電功和電功率1．電流

(1)電流的形成：電荷的定向移動就形成電流。形成電流的條件是：①要有能自由移動的電荷；②導(dǎo)體兩端存在電壓。

(2)電流強(qiáng)度：通過導(dǎo)體橫截面的電量q跟通過這些電量所用時間t的比值，叫電流強(qiáng)度。①電流強(qiáng)度的定義式為：

②電流強(qiáng)度的微觀表達(dá)式為：

n為導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，q是自由電荷電量，

v是自由電荷定向移動的速率，S是導(dǎo)體的橫截面積。

(3)電流的方向：物理學(xué)中規(guī)定正電荷的定向移動方向?yàn)殡娏鞯姆较�，與負(fù)電荷定向移動方向相反。在外電路中電流由高電勢端流向低電勢端，在電源內(nèi)部由電源的負(fù)極流向正極。2．電阻定律

(1)電阻：導(dǎo)體對電流的阻礙作用就叫電阻，數(shù)值上：(2)電阻定律：公式：

，式中的

。

為材料的電阻率，由導(dǎo)體的材料和溫度決定。純金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，

某些半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度的升高而減小，某些合金的電阻率幾乎不隨溫度的變化而變化。3．部分電路歐姆定律

內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流跟它兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比。公式：

適用范圍：金屬、電解液導(dǎo)電，但不適用于氣體導(dǎo)電。

歐姆定律只適用于純電阻電路，而不適用于非純電阻電路。伏安特性：描述導(dǎo)體的電壓隨電流怎樣變化。若若

圖線為曲線叫非線性元件。

圖線為過原點(diǎn)的直線，這樣的元件叫線性元件；

(二)電功和電功率1．電功

(1)實(shí)質(zhì)：電流做功實(shí)際上就是電場力對電荷做功，電流做功的過程就是電荷的電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程。(2)計算公式：2．電功率

(1)定義：單位時間內(nèi)電流所做的功叫電功率。(2)計算公式：3．焦耳定律

電流通過電阻時產(chǎn)生的熱量與電流的平方成正比，與電阻大小成正比，與通電時間成正比，即三．電阻的測量

(一)伏安法測電阻1．原理

，其中U為被測電阻兩端電壓，I為流經(jīng)被測電阻的電流。

2．兩種測量電路內(nèi)接法和外接法

(1)內(nèi)接法電路形式：如圖所示。誤差：(2)外接法

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適用條件：當(dāng)R＞＞RA，即內(nèi)接法適用于測量大電阻。

適用于任何電路。

只適用于純電阻電路。

適用于任何電路。

只適用于純電阻電路。電路形式：如圖所示。測量誤差：3．怎樣選擇測量電路

，即R測＜Rx適用條件：R＜＜Rv即外接法適用于測小電阻。

(1)當(dāng)被測電阻Rx的大約阻值以及伏特表和電流表內(nèi)阻RVRA已知時；若

，用內(nèi)接法。若

，用外接法

(2)當(dāng)Rx的大約阻值未知時．采用試測法，將電流表、電壓表及被測電阻Rx按下圖方式連接成電路；接線時，將電壓表左端固定在a處，而電壓表的右端接線柱先后與b和c相接，與b相接時，兩表示數(shù)為(U1，I1)，當(dāng)與c接觸時，兩表示數(shù)變?yōu)?U2，I2)；若若

即電壓表示數(shù)變化大．宜采用安培表外接法。即電流表示數(shù)變化較顯著時，宜采用安培表內(nèi)接法。

4．滑動變阻器的兩種接法限流式和分壓式

(1)限流式：如圖所示，即將變阻器串聯(lián)在電路中。在觸頭P從變阻器左端移動到右端過程中，電阻Rx上的電壓變化范圍為：

(忽略電源內(nèi)阻)

(2)分壓式：如圖所示，當(dāng)觸頭P從變阻器左端移動到右端過程中，電阻Rx上的電壓變化范圍是0～E(忽略電源內(nèi)阻)。

若要求待測電阻的電壓從0開始變化時，變阻器一定采用分壓式。

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