高中物理选修31知识点总结.docx

1、高中物理选修31知识点总结物 理 选 修 3-1第 一 章 知 识 归 纳第 1节 电荷及其守恒定律1. 同种电荷相斥,异种电荷相吸.带电体还有吸引不带电物体的性质。2.两种电荷自然界中的电荷有 2种 -正电荷和负电荷.电子“湮灭”不是电子的消失,而是一个正电子结合一个负电子后整体不再显电性而成光 子,3.起电的方法起电的三种方法:摩擦起电、接触起电、感应起电。 -实质是电子的转移。 1摩擦起电:束缚电子能力强的物体得到电子, 束缚电子能力弱的失去电子 - 束缚能力。 2接触起电:带电体与不带电体接触,电荷转移 -实质得失电子。 3感应起电:带电体靠近导体,自由电子会向靠近或远离带电体的方向移

2、动 -电子移动。 切记 -被感应体与人接触或与大地接通,被感应体是近端。人是导体,触摸时,人体和地球组成一个导体,地球则为远端。4、电荷量:库仑,符号 -C.5、元电荷:符号 -e ,一个抽象的概念,不指具体的带电体,电荷的最小计量单位。 等于电子和质子所带电荷量的绝对值 1.610-19C 。所有带电体的电荷量等于 e 或 e 的整数倍。6、比荷:粒子的电荷量与粒子质量的比值。电子枪加速;动能的变化量等于电场力做的功。速度与比荷相关。(1若粒子的初速度为零,则 qU=mv2 (2若粒子的初速度不为零,则 qU=mv2/2 mv02 7、电荷守恒定律电荷守恒定律:电荷既不能凭空产生,也不能凭空

3、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。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。 A 、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 Q A=4q QB =-2q 让两个绝 缘小球接触再分开, QA=Q B =q ,切记重点 -“完全相同” “绝缘”正负。 B 、电子“湮灭”不是电子的消失,而是一个正电子结合一个负电子后整体不再显电性, 转化成中性的光子,C 、 如右图所示,不带电的枕形导体的 A 、 B 两端各贴有一对金箔.当枕形导体的 A 端近 一带电导体 C 时 ( B C

4、D A . 端金箔张开, B 端金箔闭合 B .用手触摸枕形导体后, A 端金箔仍张开, B 端金箔闭合 C .用手触摸枕形导体后,将手和 C 都移走,两对金箔均张开 D .选项 A 中两对金箔分别带异种电荷,选项 C 中两对金箔带同种电荷 第一章 第 2节 库仑定律一、电荷间的相互作用1、点电荷: 抽象的点类比质点,一种理想化的物理模型。2、带电体看做点电荷的条件: “两带电体间的距离远大于它们大小”;本质是看带电体的形状和大小对所研究的问题有无影响,若没有影响,或影响可以忽略不计,则带电体就可以看做点电荷.3、影响电荷间相互作用的因素: 距离 电量 带电体的形状和大小 下面关于点电荷的说法

5、正确的是 ( c A .只有体积很小的带电体才能看成是点电荷 B .体积很大的带电体一定不能看成是点电荷 C .当两个带电体的大小远小于它们间的距离时,可将这两个带电体看成是点电荷 D .一切带电体都可以看成是点电荷。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。r Q Q k F (静电力常量 k=9.0109N m 2/C2注意 1.切记适用条件 - 真空中、静止、点电荷,方向在它们的连线上2. 计算库仑力时,电荷只代入绝对值 , 把库仑力当作普通力,正交分解平衡.3. 极大值问题:r 和两带电体电量和一定,当

6、Q 1=Q2,有最大值。 (均值不等式4. 两个电荷间的库仑力是一对相互作用力5、 当 r 0时,两个电荷已经不能再看成是点电荷,也就不能运用库仑定律。6、三个电荷在同一直线上只受库仑力处于平衡状态的规律(1三个电荷的位置关系是 “两同夹异”.(2三个电荷, “两大夹一小,近小远大”,电场线分段法(类似零点分段法例题:有两个带正电的小球, 电荷量分别为 Q 和 9Q , 在真空中相距 l . 如果引入第三个小球,恰好使得 3个小球只在它们相互的静电力作用下都处于平衡状态,第三个小球应带 何种电荷,应放在何处,电荷量又是多少?解:欲使两球平衡,因此第三个小球应放在这两球之间,且带负电。916.

7、放在前两个小球的中间,且距电荷量为 Q 的小球 l 4例题:两个质量完全相同的金属球壳 a 与 b , 其壳层的厚度和质量分布均匀, 将它们固定于绝缘支座上,两球心间的距离为 l 为球半径的 3倍.若带上等量异种电荷,那么关于 a 、 b 两球之间 F 引 =m 2l F 库 k Q 2l ,如果带上它们带上等量同种电荷 F 库 k Q 2l 注:距离近, 不满足点电荷要求, 电荷不会均匀分布, 同种电荷互斥, 密集在外侧,实际距离大于 3r, 一种电荷互吸,密集在内侧,实际距离小于 3r.对质量均匀分布的球,无论两球相距多近, r 都等于球心距;用数学公式表述的 物理规律,有它的 成立条件和

8、适用范围。也可以说物理公式是对 应着一定的 物理模型的 。应用物理公式前,一定要看一看能不能在此条件下使用该公式。第一章 第 3节 电场强度一、电场 1、是对放入其中的电荷有力的作用,2、能使放入电场中的导体产生静电感应现象3、电荷间的相互作用是通过电场发生的4、 只要 电荷存在它周围就 存在电场, 5、若电荷不动周围的是静电场,若电荷运动周围不单有电场而且产生磁场,6、电场可以由存在的电荷产生,也可以由变化的磁场产生。7、电场是一种特殊物质,并非由分子、原子组成,同样具有质量,能量.二、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。三、场源电荷 : 产生电场的电荷.

9、四、电场强度1、电场强度 :对电荷施加力的能力, qF E =单位 N/C, 1V/m=1N/C,适合所有电场。 F = Eq和 F=gm ,E与 g 有类似性质,类比 y = kx,E为斜率, q 为变量 .2、电场强度是矢量,与正电荷受力方向相同,与负电荷的受力方向相反 -受力方向。电场线的切线方向;与等势面的方向垂直.平行板电容器边缘除外正电荷抛体运动的弯曲弧度向心力方向。注意:若说电场强度相同 -方向要相同 -大小也要相同。若说电场强度的大小相同 -只比效大小,不比较方向。3、 电场强度大小:由产生电场的场源电荷和点的位置决定, 与检验电荷无关。 (类似重力 g 4、 2rQ k E

10、=,只适合点电荷产生的电场。 5、 dU E = 仅适用于匀强电场,其中 d 四、电场的叠加 :即求矢量和 (向量求和的平行四边形法则和三角形法则 。五、电场线1、方向:切线方向表示该点场强的方向,也是正电荷的受力方向.沿着电场线方向,电势越来越低.但 E 不一定小;沿 E 方向是电势降低最快的方向。2、强弱:疏密表示该处电场的强弱,也表示该处场强的大小.越密,则 E 越强没有画出电场线的地方不一定没有电场.3、始于“ +” ,终止于“ -”或无穷远,从正电荷出发到负电荷终止,或到无穷远处终止, 或者从无穷远处出发到负电荷终止.4、 匀强电场的电场线平行且等间距直线表示. (平行板电容器间的电

11、场,边缘除外 5、 电场线等势面.电场线由高等势面指向低等势面 .6、 静电场的电场线不相交 , 不终断 , 不成闭合曲线。但变化的电场的电场线是闭合的。7、 电场线不是电荷运动的轨迹.也不能确定电荷的速度方向。除非同时满足:电场线为直线, v 0=0或 v 0方向与 E 方向平行。仅受电场力作用。8、几种典型电场的电场线1点电荷的电场线:同一根电场线离点电荷越近,场强越大,以点电荷为球心作个球面, 球面为等式面,球面上场强大小相等,方向不同,场强不相等 2 、等量异种点电荷形成的电场特点a 、沿点电荷的连线:场强先变小后变大, 中点 O 场强最小。b 、中垂线:两点电荷连线中垂线上,场强方向

12、均相同,与中垂面垂直, C 、两电荷的连线上,从正电荷到负电荷,电势减小,d 、两点电荷连线的中垂面是一个等势面.在中垂线上 B =B .3 、等量同种点电荷形成的电场特点a 、两点电荷连线中点场强为 0,中点附近的电场线非常稀疏,但场强并不为 0。b 、中垂线上,从 中 点到无穷远,电场强度先增大后减小,场强方向沿中垂线。c 、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏,场强先增后减。d 、等量同种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强大小相等、方向相反 .e 、 连线中点电势最低; 中垂线上 中 点电势最高, 向两侧电势逐渐降低, 对称点等势.f 、在电荷的连线上,电场强度的大小先减后

13、增,正电荷的连线上场强的方向先向右 再向左 , 负电荷的连线上, ;场强的方向先向左再向右。g 、 在两个等量正电荷的连线上,由 A 点向 B 点方向,电势先减后增,中点 O 处 , 电 势最小,但电势总为正。 在连线的中垂线上,由 O 点向 N (M 点方向,电势一直 减小且大于零,即 O 点最大, N(M点为零在两个等量负电荷连线上,由 A 点向 B 点方向,电势先增后减,在中点 O 处 , 电 势最大但电势总为负;在两个等量负电荷连线的中垂线上,由 O 点向 N (M 点方向,电势一直增大且小 于零,即 O 点最小, N(M点为零。4 、匀强电场:匀强电场是大小和方向都相同的电场,电场线

14、是平行等距同向的直线, 匀强电场点电荷与带电平板等量异种点电荷的电场 等量同种点电荷的电场孤立点电荷周围的电场 若只给一条直电场线, 要比较 A 、 B 两点的场强大小, 则无法由电场线的疏密程度来确定. 对 此种情况可有多种推断 -正点电荷电场、负点电荷电场、匀强电场。 第一章 第 4、 5、 6节 电势能和电势一、电势 (是指某点的 .1、描述电场能性质的物理量。 qE p =(V 2、匀强电场中:=E Lcos Lcos为沿场强方向到零点的距离。3、大小只与该点在电场中的位置有关,故其可衡量电场的性质。4、无穷远为零电势,正点电荷产生的电场中各点的电势为正,负点电荷产生的电场中 各点的电

15、势为负。5、顺电场线方向电势降低(但场强不一定减小 。沿 E 方向电势降得最快。6、 当存在几个场源时, 某处合电场的电势等于各个场源在此处产生电势代数和的叠加。类似于重力场中的高度.箭头指向地面,离箭头远的电势高。8:计算时 EP,q, 都带正负号。二、电势差:U AB =A -B =WAB /q =ELcos 1、定义:电场力做的功 W AB 跟其电量 q 的比值叫做这两点间的电势差 .,适用所有电场。 2、在匀强电场中 U AB = E Lcos (Lcos 表示沿电场方向上的距离 电势差很类似于重力场中的 g L三、电势能 E P :E P =q A1、 电场中具体的电荷具有的势能称为

16、该电荷的电势能. 电势能是电荷与电场共同决定的。2、电势能具有相对性,与零参考点的选取有关。3、 E P =q A 0=把电荷从此点移到电势能零处电场力所做的功。4、判断两点电势能高低的方法:在静电力作用下,离要去的电的距离远近。5、正电荷(十 q :电势能的正负跟电势的正负相同负电荷(一 q :电势能的正负限电势的正负相反 6四、功与能:电场力做功一定伴随着电势能的变化,电势能的变化只有通过电场力做功才能实现,与其他力是否做功,及做功多少无关.1、 .电势能的变化:电场力做正功电势能减少;电场力做负功电势能增加. W AB =EpA -E pB重力势能变化:重力做正功重力势能减少;重力做负功

17、重力势能增加.2、电场力做功:(4种情况,这是重点知识 由电荷的正负和移动的方向 功的正负 电势能的变化正功 -电势能减少。负功 -电势能增加。 (类比重力做功W=FSCOS(匀强电场 =qEd (d为沿场强方向上的距离 =qU= Ep ,3.电场力做功正负的判断(1根据电场力和位移的方向夹角判断,此法常用于匀强电场中恒定电场力做功的判断.夹角为锐角做正功,夹角为钝角做负功.(2根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断,此法常用于判断曲线运动中变化电场力的做功,夹角是锐角做正功,是钝角做负功,二者垂直不做功.五、等势面1、等势面:电场中电势相等的各点构成的面 , 势面上任意两点间的电势差为零。2、等

18、势面的特点a 、 电场线等势面, ,在同一等势面的两点间移动电荷,电场力不做功;电场力做功为零,路径不一定沿等势面运动,但起点、终点一定在同一等势面上。B 、电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面,两个等势面都不会相交; c 、相邻等势面间的电势差相等 等差等势面的蔬密可表示电场的强弱.d、匀强电场,电势差相等的等势面间距离相等,点电荷形成的电场,电势差相等的等势面间距不相等,越向外距离越大.e 、等势面上各点的电势相等但电场强度不一定相等.f 、 电场强度大小与电势没有关系。 电势为零的点, 场强不一定为零; 电势为零的地方, 电势能一定为零3、公式 E=U/d的理解与应用(1E=U/

19、d-反映了电场强度与电势差之间的关系, 电场强度的方向就是电势降低最快的方向.(2公式 E=U/d只适用于匀强电场。d 表示沿电场线方向两点间的距离,或两点所在等势面的范离.(3对非匀强电场,此公式也可用来定性分析,但非匀强电场中,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、几种典型的电场的等势面一簇球面 垂直于电场线的一簇平面 不规则球面 两 簇对称的曲面 两簇对称的曲面5、对三个电场强度公式 E = FqE =kQr 2、 E =Ud的理解与认识E = Fq、 F q , E 与 F 、 q 无关,反映的是电场的性质,任何电场E = kQr、 是真空中点

20、电荷场强的决定式E = Ud是匀强电场中场强的决定式第一章 第 7节 静电现象的应用一、电场中的导体1、静电感应:导体内的自由电子受电场力作用的定向移动。2.静电平衡状态:自由电子定向移动产生一个感应电场 E 附 , E 附 与原电场方向相反,当E 附 增到与原电场等大时,合场强为零,自由电子定向移动停止,这时 的导体处于静电平平衡状态。注意:没有定向移动而不是说导体内部的电荷不动,内部的电子仍在做无规则的运动。静电平衡时 O 处场强为零是指点电荷 Q 在 o 处的场强 E=KQ/R2与感应电荷在 O 出 的场强大小相等,方向相反,合场强为零。3.处于静电平衡状态的导体的特点:(1内部场强处处

21、为零,外电场和感应电场叠加的结果,表面场强方向跟该点表面垂直。(2净电荷分布在导体的外表面 , 内部没有净电荷.曲率半径小的地方 , 电荷密度大 , 电场 强。(3是一个等势体,表面是一个等势面.导体表面上任意两点间电势差为零。4.静电屏蔽处于静电平衡状态的导体 , 内部的场强处处为零 , 导体壳 (或金属网罩 能把外电场“遮 住” ,使导体内部区域不受外部电场的影响 , 这种现象就是静电屏蔽 .5、尖端放电导体尖端的电荷密度很大 , 附近的电场很强 , 空气中残留的带电粒子在强电场的作用下 发生剧烈运动 , 把空气中的气体“撞”散 , 也就是使分子中的正负电荷分离 , 这个现象叫 做空气的电

22、离空气中所带的电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子 , 由于被吸引而奔向尖端 , 与尖端 上的电荷中和 , 这就相当于异体从尖端失去电荷 , 这个现象叫尖端放电. 避雷针就是尖端放电的应用78第八节、电容、电容器、静电的防止和应用1、电容器:是一种容纳电荷电子元件;断直流,通交流;可充、放电。电容:容纳电荷的能力,与是否带电、带电多少及板间电势差无关。2、定义: C=Q/U -Q =CU(类比 y=kx,u为变量, c 为斜率,是常数3、单位:法库 /伏 F,f pf 进制为 106 4、电容器所带电量是指一板上的电量.5、平行板电容器 C =dk S 4. S为板间正对面积,不可简单的理解为板

23、的面积。 6、 电容器被击穿相当于短路,而灯泡坏了相当于断路。7、 C =Q/U 因为 U 1=Q1/C. U 2=Q2/C.所以 C =Q/U8、始终与电源相连 U 不变:当 d C Q=CU E=U/d ;仅变 s 时, u 不变 E=u/d 不变。充电后断电源 q 不变: 当 d c u=q/c 变 d 时 , E=u/d=s kq 4d q/c=不变 变 s 时,当 s c u=q/c E=u/d 9第九节 研究带电粒子在电场中的运动一、带电物体在电场中的运动带电物体 (如题目中无明显的暗示一般不考虑重力在电场中受到除电场力以外的 重力、 弹力、摩擦力, 由牛顿第二定律来确定其运动状态

24、, 所以这部分问题将涉及到力 学中的动力学和运动学知识。注意从力学思路和能量守恒思路考虑问题2021qEd qu W mv =加 F=m/a v=at s=v0t-1/2at2 (v t -v 0 2=2as F=ma=mv2/r 二、带电粒子在电场中的运动1、 带电粒子以 v 0垂直于电场方向进入电场, 沿电场力的方向上初速为零, 作类似平抛运动. 模拟重力场思考,确定轨迹。2、带电粒子以 v 0沿电场线进入电场,作匀加、减速直线运动.3、带电粒子以 v 0 与电场线夹角 进入电场,A 、与合力方向同向或反向,作匀加、减速直线运动. B 、与合力方向形成夹角,作匀加、减速曲线运动C 、始终与

25、受力方向成 90o 圆周运动,如:电子为绕质子转, (氢原子 4、曲线运动的受力方向 -弯曲弧的向心方向 -提供类圆周运动需要向心力。三、 加速电场:做功产生动能的变化量1、加速电压为 U ,带电粒子质量为 m ,带电量为 q ,根据动能定理:2、假设从静止开始加速 : 2021q E d qu W mv =加 , m 2qu 0加 =v四、在匀强电场中的偏转运动 :带电粒子沿平行于带电金属板以初速度 v 0进入偏转电场。2201122qU mv mv =- 10 1、垂直电场方向:匀速运动, v x =v 0 2、 平行电场方向:初速度为零 , 加速度为 a 的匀加速直线运动 v =at3、

26、 加速度:dm qU m qE m F a 2偏 =4、 若从平行板间飞出, t 1=L/v0 , v =at1, 21t 21y a = 5、若打到板上 21t 21y a = 在平板方向的位移:L= v0 t1 6、不论带电粒子的 m 、 q 如何,在同一电场中由静止加速后,动能相同,再进入同一偏转 电场,它们飞出时的侧移和偏转角是相同的 (即运动轨迹相同 ,与 m 与 q(比荷 无关.7、 出场速度的反向延长线跟平板中线交于中心点,粒子好象从中心 L/2点射出一样。 8 粒子在电场中运动,一般不计粒子的重力,个别情况下需要计重力,题目中会说时或者 有明显的暗示。9、若再进入无场区:做匀速

27、直线运动。运动时间:t 2 = L2/ vo , 竖直位移:y 2= v t 2总竖直位移: y=y 一、在一匀强电场区域中,有 A 、 B 、 C 、 D 四点恰好位于一平行四边形的四个顶点上,已知A 、 B 、 C 三点电势分别为A =1V,B =4V,C =0,则 D 点电势D 大小为( A . -3V B . 2V C . 0 D . 1V将 BC 四等分,标上四等分点 E 、 F 、 G ,则根据匀强电场中沿电场线方向相等距离,电势差 相等可知, E 点的电势为 1V , F 点的电势为 2V , G 点的电势为 3V .连接 AE ,则 AE 为一条等 势线,根据几何知识可知, DP AE ,则 DP 也是一条等势线,所以 D 点电势 U D =-3V. 故选:A二、 . 一个带正电的油滴从下图所示的匀强电场上方 A 点自由下落 , 油滴落入匀强电场后 , 能较准确地描述油滴运动轨迹的是下图中的 (