期末复习知识清单（必修三）高一物理下学期沪科版

高一下学期知识清单（必修三） 第一部分 静电场 一、静电现象及元电荷 1. 三种起电方式：摩擦起电，接触起电，感应起电。 2. 感应起电 当一个带电体靠近导体时，使导体近端带异种电荷，远端带同种电荷的现象。如图甲。 3. 接地问题 凡是接地，该导体与地球可视为一个导体，整个导体可视为近端，带异种电荷，地球为远端，带同种电荷。如图乙和丙，无论A端或B端接地，AB做为一个整体都带负电。 4. 元电荷 最小的 （电量单位）叫作“元电荷”，用e表示，则e＝ 。 a.元电荷没有正、负之分，也不是实物粒子； b.质子及电子所带电荷量的绝对值与元电荷大小相同 ，但不能说它们是元电荷； c.电荷量不能连续变化，自然界中带电体的电荷量都是元电荷e的 。 5. 比荷：带电粒子的电荷量与质量的比。 6. 电荷守恒定律 (1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体 到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，电荷的总量 ，这个规律叫电荷守恒定律。 (2)三种起电过程本质都是 的转移，即物体所带电荷的重新分配。 (3)两个完全相同的小球接触后再分开，两球将平分净电荷。 二、库仑定律 1. 点电荷：带电体间的距离比自身的大小大得多，可以忽略带电体的形状、大小及电荷分布状况，将带电体看作带电的点，即为点电荷。点电荷是理想模型，类似力学中的质点。 2. 库仑定律 (1) F＝ ，k＝9.0×109 N·m2/C2，叫作静电力常量。 (2) 适用条件：①真空 ②静止 ③点电荷 (3) 此公式中电荷无论正负都用绝对值代入，库仑力的方向用同种电荷相吸，异种电荷相斥来判断。（静电学中其它计算电场力，电场力做功，电势能等都使用正负电荷代入，除此以外！） (4) 两个点电荷之间相互作用力大小 ，方向 。与各自电荷量多少无关。 3.两个带电球体间的库仑力 两个规则的带电球体相距比较近时，不能被看作点电荷，两带电球体所带电荷分布会发生改变。 若带同种电荷时，如图(a)，由于排斥而距离变大，此时F＜k； 若带异种电荷时，如图(b)，由于吸引而距离变小，此时F＞k。 4. 两点电荷无限靠近r→0 两个电荷间的距离r→0时，不满足点电荷的前提条件，因此不能认为F→∞，类似万有引力。 三、电场强度 1. 定义式：E＝ ，比值定义法。 2. 方向：电场强度是 ，规定方向为正电荷在该点所受的静电力的方向（为负电荷在该点所受电场力的反方向）。 3. 点电荷的电场强度：E＝＝ 4. 匀强电场：电场强度的大小 、方向 的电场。例如平行板电容器的中间部位。 5. 电场线：为了形象地描述电场而假想的线，是 。 ①电场线的 为电场强度方向，因为任意一点的电场强度方向是唯一的，所以电场线不相交。 ②电场线从正电荷出发，终止于负电荷，或从无限远出发，终止于无限远，不是闭合曲线。 ③电场线的 反映了电场强度的相对大小，电场线越密的地方电场强度越大。 6. 常见的电场线分布图 电场线图样 简要描述 正点电荷 光芒四射，发散状 负点电荷 众矢之的，会聚状 等量同号点电荷 势不两立，相斥状 等量异号点电荷 手牵手，心连心，相吸状 匀强电场 平行、等间距、同向直线 7. 两个等量点电荷的电场特征 比较项目 等量异种点电荷 等量同种点电荷 电场线分布图 连线上中点O处的场强 最小但不为零，指向负电荷 为零 连线上的场强大小 (从左到右) 先变小，再变大 先变小，再变大 沿中垂线 由O点向外的场强大小 O点最大，向外逐渐减小 O点最小，向外先变大后变小 四、电势和电势能 1. 静电力做功： W＝ 。其中θ为静电力与位移方向之间的夹角。 2. 静电力做功的特点：只与电荷的 和 有关，与电荷经过的路径无关。 3. 电势能：电荷在某点的电势能的大小等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功EpA＝WA0。 零电势能参考点的选择原则上是任意的，但一般取无穷远处为0。 电势能有正负，正负表示大小。 4. 电势：φ＝ ， 比值定义法。 电势是电场中某点的性质，因此与电荷无关，而电势能的大小和正负与电荷有关。 5. 电势高低的判断方法 (1)电场线法：沿电场线方向电势逐渐降低。（超重要！） (2)场源电荷判断法：离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低。 6. 等势面的特点 (1)在同一等势面上移动电荷时静电力 。 (2)电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。 (3)两个不同的等势面不相交。 7. 电势差：UAB＝ ＝－UBA 8. 电场力做功等于电势能的减小值 (1) WAB＝EpA－EpB。 （类比重力做正功，重力势能减少） (2) WAB＝q(φA－φB)＝ 9. 匀强电场： ，d是沿电场方向两点间的距离（特别注意！）。 10. 电场强度有3种表达方式： 定义式E＝，点电荷表达式E＝k，匀强电场的电势差表达式E＝ 11. 解题方法总结 五个公式 四句话 ① W＝qElcosθ ② WAB＝EpA－EpB ③ φ＝ ④ WAB＝qUAB＝q(φA－φB) ⑤ E＝ ① 电场力做正功，电势能降低 ② 沿着电场线，电势降低 ③ 力指凹侧指大v，大v大动小势能 ④ 只有电场力做功，动能和电势能守恒 12. 图像问题 (1)电势-位移图像（）：斜率大小表示电场力大小，正负表示电场力方向。 (2)电场强度-位移图像（）：所围面积表示电势差。 (3)电势能-位移图像（EP-x图像）：斜率表示电场力，方向由电荷和斜率正负判断。 五、带电粒子在电场中的运动 1. 加速电场 利用动能定理，初速度为零的带电粒子，经过电势差为U的电场加速后， qU＝mv2，则v＝ 。 2. 带电粒子在电场中偏转 带电粒子在电场中的偏转，轨迹如图所示。 (1)受力特点：忽略重力，粒子只受电场力，初速度v0与电场力F垂直，属于类平抛。 ①沿初速度方向：速度为v0的匀速直线运动，穿越两极板的时间t＝ ②垂直v0的方向：初速度为零的匀加速直线运动，加速度a＝ (2)运动规律： x方向和y方向的关联是t；电学和力学关联是a ①初速度方向 ②电场线方向 ③离开电场时速度的偏转角：tan α＝＝。 ④离开电场时位移与初速度方向的夹角：tan β＝＝。 六、电容器 1．电容器的充、放电电路 (1)充电：把开关S接1，电源给电容器充电，电容器两极所带电荷量逐渐增大，电流表示数减小， 电压表示数增大，当电流表示数为0，电压表示数不变时，电容器充电结束。 (2)放电：把开关S接2，电容器对电阻R放电，电流表示数减小（电流方向和充电相反）， 电压表示数减小，当电流表示数为0，电压表示数为0时放电结束。 (3)能量转化 ①充电过程：电源的能量不断储存到电容器中。 ②放电过程：电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。 2. 电容定义式：C＝ 。 比值定义法！ 1 F＝106 μF＝1012 pF。 (1)物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。 (2)额定电压：电容器能够正常工作时的电压。电容器所标电压为额定电压。 (3)击穿电压：电介质被击穿时的极限电压，若电压超过这一限度，则电容器就会被损坏。 3. 平行板电容器 (1) 表达式：C＝ 。式中k为静电力常量，εr为介质的介电常数。 (2) 平行板电容器的两类典型问题 ①平行板电容器始终连接在电源两端：电势差U不变。 ②平行板电容器充电后，切断与电源的连接：电荷量Q保持不变。 (3) 平行板电容器动态分析的步骤和方法 三个公式：C＝、E＝ 和C＝ ①明确电容器与电源连接情况，从而确定是电压不变还是电荷量不变。 ②由C＝，根据εr、S、d的变化确定C的变化。 ③由C＝确定Q或U的变化。 ④根据E＝＝判断E的变化。 七、导体的静电平衡状态 1. 静电平衡状态下导体的特点： (1)内部电场强度处处为零（外部场强和感应场强叠加为0，通常据此间接计算感应场强）； (2)表面处的电场强度不为零，方向跟导体表面垂直； (3)因为导体内部场强为0，表面场强与表面垂直，在导体内移动电荷电场力不做功。 也就是说，静电平衡的导体是一个等势体，表面是一个等势面。 2. 导体上电荷的分布 (1)处于静电平衡状态的导体，内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面。 (2)在导体表面，越尖锐的位置电荷的密度（单位面积上的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。 3. 求处于静电平衡状态的导体的感应电荷产生的场强的方法 (1)先求出外电场场强E外的大小和方向。 (2)由于导体处于静电平衡状态，则满足静电平衡条件E合＝0。 (3)由E外＋E感＝0，求出感应电场E感的大小和方向。 4. 静电屏蔽： 金属壳(网)内电场强度保持为0，外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响，叫作静电屏蔽。 5. 尖端放电： 与导体尖端异号的粒子，由于被吸引，而与尖端上电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象。 (1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 (2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失。 6. 静电的利用和防止 (1)静电利用：静电除尘、静电喷漆、静电复印、静电植绒等。 (2)静电防止：①增大空气的湿度，减少静电的产生；②尽快把静电导走，常用办法是接地。 第二部分 电路及欧姆定律 一、电路 1.电流的微观表达式 一段粗细均匀的导体，自由电荷定向移动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷量为q。 导体电流：I = = = 在金属导体中q=e，所以I＝ 2.串联电路、并联电路的特点 串联电路 并联电路 电流关系 I＝I1＝I2＝…＝In I＝I1＋I2＋…＋In 电压关系 U＝U1＋U2＋…＋Un U＝U1＝U2＝…＝Un 电阻关系 R＝R1＋R2＋…＋Rn 越串越大 n个相同电阻R串联，R总＝nR ＝＋＋…＋ 越并越小 n个相同电阻R并联，R总＝ 分配关系 串联分压：电压与电阻成正比 并联分流：电流与电阻成反比 3. 简化电路的方法 (1)拖动法：导线之间没有用电器，形状、位置可以任意拖动，不改变串并联关系，拖成规整的形式。 (2)节点法 ①在原电路中标识出端点、节点。 ②电流表视为短路，化简前先用导线代替；电压表视为断路，化简后对应位置接入即可。 ③正确判断出相同节点，导线之间没有用电器，无论如何连接都是同一节点。 ④端点标在两端，节点标在中间。相同节点必须标在同列，并用导线联接。 ⑤把原电路中的元件分别对应联入排列好的端点和节点间，画出等效电路图： 例如下图，R1、R2和R3并联，再和R4串联。 4. 滑动变阻器的两种接法及其应用 限流式接法 分压式接法 电路图 接线方法 接2个接线柱 接3个接线柱 闭合开关前滑片位置 滑片在最左端，接入电路的阻值最大 滑片在最左端，R两端的电压为零 负载两端的电压调节范围 U～U 0～U 通过负载的电流调节范围 ～ 0～ (1)限流式接法耗能低，但电压调节范围小； (2)分压式接法电压调节范围大，并且可从零开始变化。 二、电阻定律 1. 电阻定律：R＝ ，式中ρ叫作这种材料的电阻率。 是定义式，R＝ρ 是决定式。 2. 导体的伏安特性曲线 (1) 伏安特性曲线：用纵坐标表示通过导体的电流I，用横坐标表示导体两端电压U的图像。 伏安特性曲线是一条直线，欧姆定律适用的元件是线性元件； 伏安特性曲线是一条曲线，欧姆定律不适用的元件是非线性元件。 (2) I－U图像是曲线时，导体某状态的电阻，其含义不是该点切线斜率的倒数，如下图。 3. 伏安法测电阻 内接法 外接法 电路 误差分析 电压表示数：UV＝UR＋UA>UR 电流表示数：IA＝IR R测＝>＝R真 电压表示数：UV＝UR 电流表示数：IA＝IR＋IV>IR R测＝<＝R真 误差来源 电流表的分压作用 电压表的分流作用 （速记：大内偏大，即电阻较大时，使用内接法，测量结果偏大） 三、多用电表的使用 图（a） 图（b） 1. 指针式多用电表，如图（a）： (1)电流挡串联接入电路，电流从红表笔流进电表，从黑表笔流出电表。 (2)电压挡并联接入电路，红表笔接高电势点，黑表笔接低电势点，电流仍然是“红进、黑出”。 (3)使用欧姆挡时，红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极。 电流仍然是“红进、黑出”。刻度不均匀，左边密集，右边稀疏。 ①选挡：估计待测电阻的大小，旋转选择开关，使其尖端对准欧姆挡的合适挡位。 ②欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0 Ω”。 ③测量、读数：断开电路，将两表笔分别与待测电阻的两端接触，示数乘以倍率即为待测电阻阻值。 (4) 在不使用时，应把选择开关旋转到OFF挡或交流电压最高挡。 2. 数字式多用电表，如图（b） 插口处标有“V”、“A”、“Ω”，分别代表测量电压、电流、电阻时红表笔对应的插孔。 口诀：电流红表笔进，黑表笔出。如果反接，则电流会出现负值。 使用数字式多用电表测量电阻时，必须先把电阻从电路中断开。 3. 研究二极管的单向导电性 (1)二极管符号如图，左端P为正极，右端N为负极。 特点：电流从正极流入时电阻很小，而从负极流入出时电阻很大 (2)多用电表测二极管的正、反向电阻 ①测二极管正向电阻： 选择低倍率的欧姆挡，调零后，将黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极。 ②测二极管反向电阻： 选择高倍率的欧姆挡，调零后，将黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极。 四、电源电动势和内阻 1.电源的能量转化： 在电源内部，非静电力克服静电力做正功，其他形式的能转化为电势能， 能增加。 在电源外部，静电力做正功，电势能减少，转化为其他形式的能。（内部也有静电力同时做功） 2.电动势 (1) 定义：非静电力把单位电量的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功。 (2) 公式：E＝ 比值定义法! 反映电源非静电力做功的本领的大小。 (3) 单位：伏特（V），电压、电势单位相同，但含义不同。 电压、电势：反映静电力做功，包含电能转化为其他形式能的含义。 电动势：反映非静电力做功，包含其他形式能转化为电能的含义。 3.电源的内阻：电源内部导体的电阻，通常用r表示。 (1)水果电池内阻很大，几乎不能提供持续电流。 (2)干电池使用久了，内阻变大。 4.电池容量：电池放电时能输出的总电荷量，其单位是：A·h或mA·h。 (1)通过额定电流可计算放电时间 (2)通过额定电压可计算电池静电力做功W=qU 五、闭合电路欧姆定律 1. 内容：I＝ 2. 适用条件：外电路为 电路。 3. 路端电压随外电阻的变化规律 (1) 当外电阻R增大时，由I＝可知电流I减小，路端电压U＝ 增大， 当R增大到无限大(断路)时，I＝0，U＝E，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势。 (2) 当外电阻R减小时，由I＝可知电流I增大，路端电压U＝E－Ir减小， 当R减小到零(短路)时，I＝，U＝0。此时电流I0称短路电流。 4. 闭合电路的电源及电阻的U－I图像 当电阻R接入电动势为E的电源两端时，电源和电阻的U－I图像如图所示。 (1)交点坐标：(IP，UP)表示电源E与电阻R接通时，电路中的电流和电阻R两端的电压。 (2)电源U-I图像的斜率表示内阻r，电阻U-I图像斜率表示电阻R（直线）。 (3)如果电源U-I图像不是直线，只是斜率的含义变化，但纵坐标轴截距仍表示E，横坐标轴截距仍表示短路电流（纵坐标轴起点为0）。 5. E=U外+U内的本质 （1） （2） (1) V1测量内电压，V2测量外电压。 E=U1+U2 (2) 电源内部， b→c：非静电力做功，电势差为Ucb； c→d：静电力做功，U内=Ir； d→d：非静电力做功，电势差为Uad； 电源外部， a→b：静电力做功，U外=IR； E = Ucb+Uad = U外+ U内 6. 闭合电路欧姆定律的表达形式 表达式 物理意义 适用条件 I＝ 电流与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比 纯电阻电路 E＝I(R＋r)　① E＝U外＋Ir　② E＝U外＋U内　③ 电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和 ①式适用于纯电阻电路； ②、③式普遍适用 7. 电路动态分析 速记口诀：并同串反 定性分析过程：外电路电阻→总电流 →内部电压→外部电压 →各串并联支路 第三部分 电功和电功率 一、电功和电功率 1.电功：W＝ (1)物理意义：电能转化为其他形式的能的多少。 (2)适用范围：任何电路都适用。 2.电功率：P＝＝ (1)物理意义：表示电流做功的快慢。 (2)适用范围：对任何电路都适用。 二、焦耳定律 1.焦耳定律：Q＝ ，物理意义是电流通过用电器时，电能转化为内能的多少。 2.热功率：P＝ ，物理意义是表示电流发热快慢。 三、纯电阻电路和非纯电阻电路 1. 两种电路 (1)纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能。 (2)非纯电阻电路：电流做功时将电能转化为内能和其它形式的能（机械能、化学能等）。 2. 两种电路的功、热关系 纯电阻电路 非纯电阻电路 I、U、R三者关系 遵循欧姆定律，I＝ 不遵循欧姆定律，I＜ 能量转化情况 能量转化规律 电能全部转化为内能， W＝Q＝UIt＝I2Rt＝t 电能转化为内能和其他形式能，电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt， 所以 W＝Q＋W其他＞Q 功率关系 电功率等于热功率， 即P电＝P热＝UI＝I2R＝ 电功率P电＝UI， P热＝I2R，P电＝P热＋P其他 元件举例 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽、电风扇等 3. 电动机的功率和效率 (1)电动机的输入功率是电动机消耗的总功率，P入＝ 。 (2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率，P热＝ 。 (3)电动机的输出功率是电动机将电能转化为机械能的功率，P出＝ 。 (4)电动机的效率：η＝×100%＝×100%。 4. 纯电阻电路的串、并联电路中的功率关系 串联电路 并联电路 功率分配 ＝ ＝ 总功率 P＝P1＋P2＋…＋Pn P＝P1＋P2＋…＋Pn 从能量转化的角度看，无论是串联电路还是并联电路，无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，电路消耗的总功率均等于电路中各部分消耗的功率之和。 5. 根据额定功率和实际功率求电阻 根据P＝， R＝但由于小灯泡的电阻随温度升高而升高，解题中通常忽略电阻随温度的变化。 6. 比较不同小灯泡的明暗： (1)串联电路中电流相同，功率和R成正比； (2)并联电路中电压相同，功率和R成反比。 4、 三种图像 1. U-I图像含义 ①电源效率η== ②α变大（R增大），电流减小，端电压增大，总功率变小，效率增大 α变小（R增小），电流增大，端电压减小，总功率变大，效率减小 ③如果是电源或电阻图像是曲线，斜率的含义有变化，但D、A、F的含义不变，矩形面积含义不变 2. 电源输出功率P出与外电路电阻R关系 在电路中，电源输出功率P出与外电路电阻R关系如下图： ①当 时，电源的输出功率最大，Pmax （利用均值不等式证明） ②当外电路电阻为R1和R2，且R1R2=r2时，电源具有相同的输出功率P1=P2 物理含义，例：r=2Ω，R1=1Ω时输出功率为P1，R2=4Ω时输出功率为P2，则P1=P2 ③R增大，电源的效率一直增大，但输出功率不是一直增大 ④在R<r时，输出功率随R增大而增大；在R>r时，输出功率随R增大而减小 ⑤等效内阻分析法：电源串联一个定值电阻时，r’=r+R0,分析方法同上 3. 电路中功率和电流的关系图像 ① P总= P出+P内 ② P总和P内交点处：外电阻R=0，此时P总=P内=EI=I2r，可求得E，r ③ P出和P内交点处：R=r 五、家庭电路的组成 1. 家庭电路组成：电能表，断路器，用电器，导线，开关组成 (1)顺序：电能表-》断路器-》用电器，所有用电器都并联在相线和零线之间，互不影响。 (2)相线L（火线）：相线与零线之间电压是220V。 (3)零线N：变压器的中性点。原则上对地电压接近为0，但漏电时可能有一定电压。 (4)地线E：接地，对地电压为0。用电器外壳接在地线上，漏电时电流流入大地，防止触电事故。 (5)低压断路器：相当于总开关。 工作原理是当电路发生短路或过载时，在很短的时间内断开电路，起到很重要的保护作用。 防止短路：电流超过安全电流时，断路器会自动切断供电线路。 防止漏电：检测到相线与零线中电流不一致，且差值超过一定大小时便会在短时间内断开电路。 2. 简单故障排除，氖泡验电笔的使用规范： (1)不可触碰电笔前端的金属部分 (2)用拇指按住电笔后端的金属帽，用笔头轻触带电体。使检验部位、验电笔、人体和大地构成回路。 (3)氖泡会发亮表示物体带电或是相线。不亮表示不带电或零线。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 高一下学期知识清单（必修三） 第一部分 静电场 一、静电现象及元电荷 1. 三种起电方式：摩擦起电，接触起电，感应起电。 2. 感应起电 当一个带电体靠近导体时，使导体近端带异种电荷，远端带同种电荷的现象。如图甲。 3. 接地问题 凡是接地，该导体与地球可视为一个导体，整个导体可视为近端，带异种电荷，地球为远端，带同种电荷。如图乙和丙，无论A端或B端接地，AB做为一个整体都带负电。 4. 元电荷 最小的电荷量（电量单位）叫作“元电荷”，用e表示，则e＝1.60×10－19 C。 a.元电荷没有正、负之分，也不是实物粒子； b.质子及电子所带电荷量的绝对值与元电荷大小相同 ，但不能说它们是元电荷； c.电荷量不能连续变化，自然界中带电体的电荷量都是元电荷e的整数倍。 5. 比荷：带电粒子的电荷量与质量的比。 6. 电荷守恒定律 (1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，电荷的总量保持不变，这个规律叫电荷守恒定律。 (2)三种起电过程本质都是电子的转移，即物体所带电荷的重新分配。 (3)两个完全相同的小球接触后再分开，两球将平分净电荷。 二、库仑定律 1. 点电荷：带电体间的距离比自身的大小大得多，可以忽略带电体的形状、大小及电荷分布状况，将带电体看作带电的点，即为点电荷。点电荷是理想模型，类似力学中的质点。 2. 库仑定律 (1) F＝k，k＝9.0×109 N·m2/C2，叫作静电力常量。 (2) 适用条件：①真空 ②静止 ③点电荷 (3) 此公式中电荷无论正负都用绝对值代入，库仑力的方向用同种电荷相吸，异种电荷相斥来判断。（静电学中其它计算电场力，电场力做功，电势能等都使用正负电荷代入，除此以外！） (4) 两个点电荷之间相互作用力大小相等，方向相反。与各自电荷量多少无关。 3.两个带电球体间的库仑力 两个规则的带电球体相距比较近时，不能被看作点电荷，两带电球体所带电荷分布会发生改变。 若带同种电荷时，如图(a)，由于排斥而距离变大，此时F＜k； 若带异种电荷时，如图(b)，由于吸引而距离变小，此时F＞k。 4. 两点电荷无限靠近r→0 两个电荷间的距离r→0时，不满足点电荷的前提条件，因此不能认为F→∞，类似万有引力。 三、电场强度 1. 定义式：E＝，比值定义法。 2. 方向：电场强度是矢量，规定方向为正电荷在该点所受的静电力的方向（为负电荷在该点所受电场力的反方向）。 3. 点电荷的电场强度：E＝＝k 4. 匀强电场：电场强度的大小相等、方向相同的电场。例如平行板电容器的中间部位。 5. 电场线：为了形象地描述电场而假想的线，是理想模型。。 ①电场线的切线方向为电场强度方向，因为任意一点的电场强度方向是唯一的，所以电场线不相交。 ②电场线从正电荷出发，终止于负电荷，或从无限远出发，终止于无限远，不是闭合曲线。 ③电场线的疏密反映了电场强度的相对大小，电场线越密的地方电场强度越大。 6. 常见的电场线分布图 电场线图样 简要描述 正点电荷 光芒四射，发散状 负点电荷 众矢之的，会聚状 等量同号点电荷 势不两立，相斥状 等量异号点电荷 手牵手，心连心，相吸状 匀强电场 平行、等间距、同向直线 7. 两个等量点电荷的电场特征 比较项目 等量异种点电荷 等量同种点电荷 电场线分布图 连线上中点O处的场强 最小但不为零，指向负电荷 为零 连线上的场强大小 (从左到右) 先变小，再变大 先变小，再变大 沿中垂线 由O点向外的场强大小 O点最大，向外逐渐减小 O点最小，向外先变大后变小 四、电势和电势能 1. 静电力做功： W＝qElcos θ。其中θ为静电力与位移方向之间的夹角。 2. 静电力做功的特点：只与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。 3. 电势能：电荷在某点的电势能的大小等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功EpA＝WA0。 零电势能参考点的选择原则上是任意的，但一般取无穷远处为0。 电势能有正负，正负表示大小。 4. 电势：φ＝， 比值定义法。 电势是电场中某点的性质，因此与电荷无关，而电势能的大小和正负与电荷有关。 5. 电势高低的判断方法 (1)电场线法：沿电场线方向电势逐渐降低。（超重要！） (2)场源电荷判断法：离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低。 6. 等势面的特点 (1)在同一等势面上移动电荷时静电力不做功。 (2)电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。 (3)两个不同的等势面不相交。 7. 电势差：UAB＝φA－φB＝－UBA 8. 电场力做功等于电势能的减小值 (1) WAB＝EpA－EpB。 （类比重力做正功，重力势能减少） (2) WAB＝q(φA－φB)＝qUAB 9. 匀强电场：U＝Ed，d是沿电场方向两点间的距离（特别注意！）。 10. 电场强度有3种表达方式： 定义式E＝，点电荷表达式E＝k，匀强电场的电势差表达式E＝ 11. 解题方法总结 五个公式 四句话 ① W＝qElcosθ ② WAB＝EpA－EpB ③ φ＝ ④ WAB＝qUAB＝q(φA－φB) ⑤ E＝ ① 电场力做正功，电势能降低 ② 沿着电场线，电势降低 ③ 力指凹侧指大v，大v大动小势能 ④ 只有电场力做功，动能和电势能守恒 12. 图像问题 (1)电势-位移图像（）：斜率大小表示电场力大小，正负表示电场力方向。 (2)电场强度-位移图像（）：所围面积表示电势差。 (3)电势能-位移图像（EP-x图像）：斜率表示电场力，方向由电荷和斜率正负判断。 五、带电粒子在电场中的运动 1. 加速电场 利用动能定理，初速度为零的带电粒子，经过电势差为U的电场加速后， qU＝mv2，则v＝。 2. 带电粒子在电场中偏转 带电粒子在电场中的偏转，轨迹如图所示。 (1)受力特点：忽略重力，粒子只受电场力，初速度v0与电场力F垂直，属于类平抛。 ①沿初速度方向：速度为v0的匀速直线运动，穿越两极板的时间t＝ ②垂直v0的方向：初速度为零的匀加速直线运动，加速度a＝ (2)运动规律： x方向和y方向的关联是t；电学和力学关联是a ①初速度方向 ②电场线方向 ③离开电场时速度的偏转角：tan α＝＝。 ④离开电场时位移与初速度方向的夹角：tan β＝＝。 六、电容器 1．电容器的充、放电电路 (1)充电：把开关S接1，电源给电容器充电，电容器两极所带电荷量逐渐增大，电流表示数减小， 电压表示数增大，当电流表示数为0，电压表示数不变时，电容器充电结束。 (2)放电：把开关S接2，电容器对电阻R放电，电流表示数减小（电流方向和充电相反）， 电压表示数减小，当电流表示数为0，电压表示数为0时放电结束。 (3)能量转化 ①充电过程：电源的能量不断储存到电容器中。 ②放电过程：电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。 2. 电容定义式：C＝。 比值定义法！ 1 F＝106 μF＝1012 pF。 (1)物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。 (2)额定电压：电容器能够正常工作时的电压。电容器所标电压为额定电压。 (3)击穿电压：电介质被击穿时的极限电压，若电压超过这一限度，则电容器就会被损坏。 3. 平行板电容器 (1) 表达式：C＝。式中k为静电力常量，εr为介质的介电常数。 (2) 平行板电容器的两类典型问题 ①平行板电容器始终连接在电源两端：电势差U不变。 ②平行板电容器充电后，切断与电源的连接：电荷量Q保持不变。 (3) 平行板电容器动态分析的步骤和方法 三个公式：C＝、E＝ 和C＝ ①明确电容器与电源连接情况，从而确定是电压不变还是电荷量不变。 ②由C＝，根据εr、S、d的变化确定C的变化。 ③由C＝确定Q或U的变化。 ④根据E＝＝判断E的变化。 七、导体的静电平衡状态 1. 静电平衡状态下导体的特点： (1)内部电场强度处处为零（外部场强和感应场强叠加为0，通常据此间接计算感应场强）； (2)表面处的电场强度不为零，方向跟导体表面垂直； (3)因为导体内部场强为0，表面场强与表面垂直，在导体内移动电荷电场力不做功。 也就是说，静电平衡的导体是一个等势体，表面是一个等势面。 2. 导体上电荷的分布 (1)处于静电平衡状态的导体，内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面。 (2)在导体表面，越尖锐的位置电荷的密度（单位面积上的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。 3. 求处于静电平衡状态的导体的感应电荷产生的场强的方法 (1)先求出外电场场强E外的大小和方向。 (2)由于导体处于静电平衡状态，则满足静电平衡条件E合＝0。 (3)由E外＋E感＝0，求出感应电场E感的大小和方向。 4. 静电屏蔽： 金属壳(网)内电场强度保持为0，外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响，叫作静电屏蔽。 5. 尖端放电： 与导体尖端异号的粒子，由于被吸引，而与尖端上电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象。 (1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 (2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失。 6. 静电的利用和防止 (1)静电利用：静电除尘、静电喷漆、静电复印、静电植绒等。 (2)静电防止：①增大空气的湿度，减少静电的产生；②尽快把静电导走，常用办法是接地。 第二部分 电路及欧姆定律 一、电路 1.电流的微观表达式 一段粗细均匀的导体，自由电荷定向移动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷量为q。 导体电流：I = = = 在金属导体中q=e，所以I＝neSv 2.串联电路、并联电路的特点 串联电路 并联电路 电流关系 I＝I1＝I2＝…＝In I＝I1＋I2＋…＋In 电压关系 U＝U1＋U2＋…＋Un U＝U1＝U2＝…＝Un 电阻关系 R＝R1＋R2＋…＋Rn 越串越大 n个相同电阻R串联，R总＝nR ＝＋＋…＋ 越并越小 n个相同电阻R并联，R总＝ 分配关系 串联分压：电压与电阻成正比 并联分流：电流与电阻成反比 3. 简化电路的方法 (1)拖动法：导线之间没有用电器，形状、位置可以任意拖动，不改变串并联关系，拖成规整的形式。 (2)节点法 ①在原电路中标识出端点、节点。 ②电流表视为短路，化简前先用导线代替；电压表视为断路，化简后对应位置接入即可。 ③正确判断出相同节点，导线之间没有用电器，无论如何连接都是同一节点。 ④端点标在两端，节点标在中间。相同节点必须标在同列，并用导线联接。 ⑤把原电路中的元件分别对应联入排列好的端点和节点间，画出等效电路图： 例如下图，R1、R2和R3并联，再和R4串联。 4. 滑动变阻器的两种接法及其应用 限流式接法 分压式接法 电路图 接线方法 接2个接线柱 接3个接线柱 闭合开关前滑片位置 滑片在最左端，接入电路的阻值最大 滑片在最左端，R两端的电压为零 负载两端的电压调节范围 U～U 0～U 通过负载的电流调节范围 ～ 0～ (1)限流式接法耗能低，但电压调节范围小； (2)分压式接法电压调节范围大，并且可从零开始变化。 二、电阻定律 1. 电阻定律：R＝ρ，式中ρ叫作这种材料的电阻率。 是定义式，R＝ρ 是决定式。 2. 导体的伏安特性曲线 (1) 伏安特性曲线：用纵坐标表示通过导体的电流I，用横坐标表示导体两端电压U的图像。 伏安特性曲线是一条直线，欧姆定律适用的元件是线性元件； 伏安特性曲线是一条曲线，欧姆定律不适用的元件是非线性元件。 (2) I－U图像是曲线时，导体某状态的电阻，其含义不是该点切线斜率的倒数，如下图。 3. 伏安法测电阻 内接法 外接法 电路 误差分析 电压表示数：UV＝UR＋UA>UR 电流表示数：IA＝IR R测＝>＝R真 电压表示数：UV＝UR 电流表示数：IA＝IR＋IV>IR R测＝<＝R真 误差来源 电流表的分压作用 电压表的分流作用 （速记：大内偏大，即电阻较大时，使用内接法，测量结果偏大） 三、多用电表的使用 图（a） 图（b） 1. 指针式多用电表，如图（a）： (1)电流挡串联接入电路，电流从红表笔流进电表，从黑表笔流出电表。 (2)电压挡并联接入电路，红表笔接高电势点，黑表笔接低电势点，电流仍然是“红进、黑出”。 (3)使用欧姆挡时，红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极。 电流仍然是“红进、黑出”。刻度不均匀，左边密集，右边稀疏。 ①选挡：估计待测电阻的大小，旋转选择开关，使其尖端对准欧姆挡的合适挡位。 ②欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0 Ω”。 ③测量、读数：断开电路，将两表笔分别与待测电阻的两端接触，示数乘以倍率即为待测电阻阻值。 (4) 在不使用时，应把选择开关旋转到OFF挡或交流电压最高挡。 2. 数字式多用电表，如图（b） 插口处标有“V”、“A”、“Ω”，分别代表测量电压、电流、电阻时红表笔对应的插孔。 口诀：电流红表笔进，黑表笔出。如果反接，则电流会出现负值。 使用数字式多用电表测量电阻时，必须先把电阻从电路中断开。 3. 研究二极管的单向导电性 (1)二极管符号如图，左端P为正极，右端N为负极。 特点：电流从正极流入时电阻很小，而从负极流入出时电阻很大 (2)多用电表测二极管的正、反向电阻 ①测二极管正向电阻： 选择低倍率的欧姆挡，调零后，将黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极。 ②测二极管反向电阻： 选择高倍率的欧姆挡，调零后，将黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极。 四、电源电动势和内阻 1.电源的能量转化： 在电源内部，非静电力克服静电力做正功，其他形式的能转化为电势能，电势能增加。 在电源外部，静电力做正功，电势能减少，转化为其他形式的能。（内部也有静电力同时做功） 2.电动势 (1) 定义：非静电力把单位电量的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功。 (2) 公式：E＝ 比值定义法! 反映电源非静电力做功的本领的大小。 (3) 单位：伏特（V），电压、电势单位相同，但含义不同。 电压、电势：反映静电力做功，包含电能转化为其他形式能的含义。 电动势：反映非静电力做功，包含其他形式能转化为电能的含义。 3.电源的内阻：电源内部导体的电阻，通常用r表示。 (1)水果电池内阻很大，几乎不能提供持续电流。 (2)干电池使用久了，内阻变大。 4.电池容量：电池放电时能输出的总电荷量，其单位是：A·h或mA·h。 (1)通过额定电流可计算放电时间 (2)通过额定电压可计算电池静电力做功W=qU 五、闭合电路欧姆定律 1. 内容：I＝ 2. 适用条件：外电路为纯电阻电路。 3. 路端电压随外电阻的变化规律 (1) 当外电阻R增大时，由I＝可知电流I减小，路端电压U＝E－Ir增大， 当R增大到无限大(断路)时，I＝0，U＝E，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势。 (2) 当外电阻R减小时，由I＝可知电流I增大，路端电压U＝E－Ir减小， 当R减小到零(短路)时，I＝，U＝0。此时电流I0称短路电流。 4. 闭合电路的电源及电阻的U－I图像 当电阻R接入电动势为E的电源两端时，电源和电阻的U－I图像如图所示。 (1)交点坐标：(IP，UP)表示电源E与电阻R接通时，电路中的电流和电阻R两端的电压。 (2)电源U-I图像的斜率表示内阻r，电阻U-I图像斜率表示电阻R（直线）。 (3)如果电源U-I图像不是直线，只是斜率的含义变化，但纵坐标轴截距仍表示E，横坐标轴截距仍表示短路电流（纵坐标轴起点为0）。 5. E=U外+U内的本质 （1） （2） (1) V1测量内电压，V2测量外电压。 E=U1+U2 (2) 电源内部， b→c：非静电力做功，电势差为Ucb； c→d：静电力做功，U内=Ir； d→d：非静电力做功，电势差为Uad； 电源外部， a→b：静电力做功，U外=IR； E = Ucb+Uad = U外+ U内 6. 闭合电路欧姆定律的表达形式 表达式 物理意义 适用条件 I＝ 电流与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比 纯电阻电路 E＝I(R＋r)　① E＝U外＋Ir　② E＝U外＋U内　③ 电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和 ①式适用于纯电阻电路； ②、③式普遍适用 7. 电路动态分析 速记口诀：并同串反 定性分析过程：外电路电阻→总电流 →内部电压→外部电压 →各串并联支路 第三部分 电功和电功率 一、电功和电功率 1.电功：W＝UIt (1)物理意义：电能转化为其他形式的能的多少。 (2)适用范围：任何电路都适用。 2.电功率：P＝＝UI (1)物理意义：表示电流做功的快慢。 (2)适用范围：对任何电路都适用。 二、焦耳定律 1.焦耳定律：Q＝I2Rt，物理意义是电流通过用电器时，电能转化为内能的多少。 2.热功率：P＝I2R，物理意义是表示电流发热快慢。 三、纯电阻电路和非纯电阻电路 1. 两种电路 (1)纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能。 (2)非纯电阻电路：电流做功时将电能转化为内能和其它形式的能（机械能、化学能等）。 2. 两种电路的功、热关系 纯电阻电路 非纯电阻电路 I、U、R三者关系 遵循欧姆定律，I＝ 不遵循欧姆定律，I＜ 能量转化情况 能量转化规律 电能全部转化为内能， W＝Q＝UIt＝I2Rt＝t 电能转化为内能和其他形式能，电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt， 所以 W＝Q＋W其他＞Q 功率关系 电功率等于热功率， 即P电＝P热＝UI＝I2R＝ 电功率P电＝UI， P热＝I2R，P电＝P热＋P其他 元件举例 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽、电风扇等 3. 电动机的功率和效率 (1)电动机的输入功率是电动机消耗的总功率，P入＝UI。 (2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率，P热＝I2r。 (3)电动机的输出功率是电动机将电能转化为机械能的功率，P出＝IU－I2r。 (4)电动机的效率：η＝×100%＝×100%。 4. 纯电阻电路的串、并联电路中的功率关系 串联电路 并联电路 功率分配 ＝ ＝ 总功率 P＝P1＋P2＋…＋Pn P＝P1＋P2＋…＋Pn 从能量转化的角度看，无论是串联电路还是并联电路，无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，电路消耗的总功率均等于电路中各部分消耗的功率之和。 5. 根据额定功率和实际功率求电阻 根据P＝， R＝但由于小灯泡的电阻随温度升高而升高，解题中通常忽略电阻随温度的变化。 6. 比较不同小灯泡的明暗： (1)串联电路中电流相同，功率和R成正比； (2)并联电路中电压相同，功率和R成反比。 4、 三种图像 1. U-I图像含义 ①电源效率η== ②α变大（R增大），电流减小，端电压增大，总功率变小，效率增大 α变小（R增小），电流增大，端电压减小，总功率变大，效率减小 ③如果是电源或电阻图像是曲线，斜率的含义有变化，但D、A、F的含义不变，矩形面积含义不变 2. 电源输出功率P出与外电路电阻R关系 在电路中，电源输出功率P出与外电路电阻R关系如下图： ①当R=r时，电源的输出功率最大，Pmax （利用均值不等式证明） ②当外电路电阻为R1和R2，且R1R2=r2时，电源具有相同的输出功率P1=P2 物理含义，例：r=2Ω，R1=1Ω时输出功率为P1，R2=4Ω时输出功率为P2，则P1=P2 ③R增大，电源的效率一直增大，但输出功率不是一直增大 ④在R<r时，输出功率随R增大而增大；在R>r时，输出功率随R增大而减小 ⑤等效内阻分析法：电源串联一个定值电阻时，r’=r+R0,分析方法同上 3. 电路中功率和电流的关系图像 ① P总= P出+P内 ② P总和P内交点处：外电阻R=0，此时P总=P内=EI=I2r，可求得E，r ③ P出和P内交点处：R=r 五、家庭电路的组成 1. 家庭电路组成：电能表，断路器，用电器，导线，开关组成 (1)顺序：电能表-》断路器-》用电器，所有用电器都并联在相线和零线之间，互不影响。 (2)相线L（火线）：相线与零线之间电压是220V。 (3)零线N：变压器的中性点。原则上对地电压接近为0，但漏电时可能有一定电压。 (4)地线E：接地，对地电压为0。用电器外壳接在地线上，漏电时电流流入大地，防止触电事故。 (5)低压断路器：相当于总开关。 工作原理是当电路发生短路或过载时，在很短的时间内断开电路，起到很重要的保护作用。 防止短路：电流超过安全电流时，断路器会自动切断供电线路。 防止漏电：检测到相线与零线中电流不一致，且差值超过一定大小时便会在短时间内断开电路。 2. 简单故障排除，氖泡验电笔的使用规范： (1)不可触碰电笔前端的金属部分 (2)用拇指按住电笔后端的金属帽，用笔头轻触带电体。使检验部位、验电笔、人体和大地构成回路。 (3)氖泡会发亮表示物体带电或是相线。不亮表示不带电或零线。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $