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1、1 物理选修物理选修3-13-1 一、电场一、电场 1.两种电荷、电荷守恒定律、两种电荷、电荷守恒定律、元电荷元电荷(e1.6010-19C）；带电体电荷量等于元电荷的整数倍带电体电荷量等于元电荷的整数倍 2.库仑定律：库仑定律：（真空中的点电荷）（真空中的点电荷）F:点电荷间的作用力(N)；FK Q Q r 12 2 k:静电力常量k9.0109Nm2/C2；Q1、Q2:两点电荷的电量(C)；r:两点电荷间的距离(m)； 作用力与反作用力；方向在它们的连线上；同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引作用力与反作用力；方向在它们的连线上；同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引 3.电场强度：电场强度：（
2、定义式、计算式（定义式、计算式) )E:电场强度(N/C)，是矢量（电场的叠加原理）；q：检验电E F q 荷的电量(C) 4.真空点（源）电荷形成的电场真空点（源）电荷形成的电场 r：源电荷到该位置的距离（m），Q：源电荷的电量 E KQ r 2 5.匀强电场的场强匀强电场的场强 UAB:AB两点间的电压(V)，d:AB两点在场强方向的距离(m) ABU E d 6.电场力：电场力：F FqEqE F:电场力(N)，q:受到电场力的电荷的电量(C)，E:电场强度(N/C) 7.电势与电势差：电势与电势差：U UAB AB A A- -B B，U UAB AB W WAB AB/q /q q
3、P E 减 8.电场力做功：电场力做功：W WAB AB qUqUAB AB qEdqEdE EP P减 减WABAB:带电体由A到B时电场力所做的功(J)，q:带电量(C)，UABAB:电场中A 、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)；EP P减 减 ：带电体由A到B时势能的减少量 9.电势能电势能：E EPA PA q qA A EPA PA:带电体在A点的电势能(J)，q:电量(C)，A A:A点的电势(V) 10.电势能的变化电势能的变化E EP P减 减 E EPA PA-E -EPB PB 带电体在电场
4、中从A位置到B位置时电势能的减少量 11.电场力做功与电势能变化电场力做功与电势能变化W WAB AB E EP P减 减 qUqUAB AB (电场力所做的功等于电势能的减少量) 12.电容电容C CQ/U(Q/U(定义式定义式, ,计算式计算式) ) C:电容(F)，Q:电量(C)，U:电压(两极板电势差)(V) 13.平行板电容器的电容平行板电容器的电容（S:两极板正对面积，d:两极板间的垂直距离，：介电常数）常见电容 S C 4kd 器 14.带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中的加速(Vo(Vo0)0)：W WE EK K增 增或 或 2 2 mVt qU 15.带电粒子沿垂直电场
5、方向以速度带电粒子沿垂直电场方向以速度V V0 0进入匀强电场时的偏转进入匀强电场时的偏转( (不考虑重力作用不考虑重力作用) ) ： 类平抛运动类平抛运动( (在带等量异种电荷的平行极板中：在带等量异种电荷的平行极板中： d U E 垂直电场方向垂直电场方向: :匀速直线运动匀速直线运动L LV V0t t 平行电场方向平行电场方向: :初速度为零的匀加速直线运动初速度为零的匀加速直线运动， 2 2 at d FqEqU a mmm 2 注: (1)两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分,原带同种电荷的总量 平分； (2)电场线从正电荷出发终止于负电荷,电
6、场线不相交,切线方向为场强方向,电场线密处场强大,顺着电场线电 势越来越低,电场线与等势线垂直； (3）常见电场的分布要求熟记； (4)电场强度（矢量）与电势（标量）均由电场本身决定,而电场力与电势能还与带电体带的电量多少和电荷 正负有关； (5)处于静电平衡导体是个等势体,表面是个等势面,导体外表面附近的电场线垂直于导体表面，导体内部合场 强为零,导体内部没有净电荷,净电荷只分布于导体外表面； (6)电容单位换算：1F106F1012PF； (7）电子伏(eV)是能量的单位,1eV1.6010-19J； (8)其它相关内容：静电屏蔽、示波管、示波器及其应用、等势面 带电粒子在匀强电场中的类平
7、抛运动带电粒子在匀强电场中的类平抛运动 一、模型原题一、模型原题 一质量为m，带电量为q的正粒子从两极板的中部以速度 v0水平射入电压为U的竖直向下的匀强电场中，如图所示，已 知极板长度为L，极板间距离为d。 1初始条件：带电粒子有水平初速度v0 2受力特点：带电粒子受到竖直向下的恒定的电场力 m q d U 3运动特点：水平方向为匀速直线运动，竖直方向为初速度 为零的匀加速直线运动。 4运动时间：若带电粒子与极板不碰撞，则运动时间为 ；若带电粒子与极板碰撞，则运动时间可以从竖直方向 0 v L t 求得，故 2 2 1 2 t m q d Ud Uq m dt 二、模型特征二、模型特征 1特
8、征描述：侧移 2 0 )( 2 1 v L m q d U y 2能量特点：电场力做正功。电场力做多少正功，粒子动能增加多少，电势能减少多少。qy d U W 3重要结论：速度偏向角的正切，位移偏向角的正切，即 2 00 tan dmv UqL v vy 2 0 2 tan dmv UqL L y ，即带电粒子垂直进入匀强电场，它tan2tan + - + L d U m,q v v0 y 3 离开电场时，就好象是从初速度方向的位移中点沿直线射出来的。 电容器电容器 （1）两个彼此绝缘，而又互相靠近的导体，就组成了一个电容器。 （2）电容：表示电容器容纳电荷的本领。 a 定义式：，即电容C等于
9、Q与U的比值，不能理解为电容C与Q成正比，与U成反比。一个电容器C Q U Q U () 电容的大小是由电容器本身的因素决定的，与电容器是否带电及带电多少无关。 b 决定因素式：如平行板电容器（不要求应用此式计算）C S kd 4 （3）对于平行板电容器有关的Q、E、U、C的讨论时要注意两种情况： a 保持两板与电源相连，则电容器两极板间的电压U不变 b 充电后断开电源，则带电量Q不变 （4）电容的定义式： （定义式）C Q U （5）C由电容器本身决定。对平行板电容器来说C取决于：（决定式）C S Kd 4 （6）电容器所带电量和两极板上电压的变化常见的有两种基本情况： 第一种情况：若电容器
10、充电后再将电源断开，则表示电容器的电量Q为一定，此时电容器两极的电势差将 随电容的变化而变化。 第二种情况：若电容器始终和电源接通，则表示电容器两极板的电压V为一定，此时电容器的电量将随电 容的变化而变化。 二、二、 恒定电流恒定电流 1.电流强度：电流强度：I:电流强度(A），q:在时间t内通过导体横载面的电量(C），t:时间(s） q I t 2.欧姆定律：欧姆定律： I:导体电流强度(A)，U:导体两端电压(V)，R:导体阻值() U I R 3.电阻、电阻定律：电阻、电阻定律：:电阻率(m)，L:导体的长度(m)，S:导体横截面积(m2) L R S 4.闭合电路欧姆定律：闭合电路欧姆
11、定律：或或E EIr+Ir+ IRIR（纯电阻电路）；（纯电阻电路）； E I rR E EU U内 内 +U +U外 外 ； ；E EU U外 外 + + I I r r ；（普通适用） ；（普通适用） I:电路中的总电流(A)，E:电源电动势(V)，R:外电路电阻()，r:电源内阻() 4 5.电功与电功率：电功与电功率：W WUItUIt，P PUIUIW:电功(J)，U:电压(V)，I:电流(A)，t:时间(s)，P:电功率(W) 6.6.焦耳定律：焦耳定律：Q QI I2 2RtRtQ:电热(J)，I:通过导体的电流(A)，R:导体的电阻值()，t:通电时间(s) 7.7.纯电阻电路
12、和非纯电阻电路纯电阻电路和非纯电阻电路 8.电源总动率电源总动率P P总 总 IEIE；电源输出功率；电源输出功率P P出 出 IUIU；电源效率；电源效率P P出 出/P /P总 总I:电路总电流(A)，E:电源电动势(V)，U 5 :路端电压(V)，：电源效率 9.电路的串电路的串/ /并联：并联： 串联电路串联电路(P(P、U U与与R R成正比成正比) ) 并联电路并联电路(P(P、I I与与R R成反比成反比) ) 10.10.欧姆表测电阻：欧姆表测电阻： 6 11.伏安法测电阻 1、电压表和电流表的接法 2、滑动变阻器的两种接法：滑动变阻器的两种接法： 7 注：（1)单位换算：1A
13、103mA106A；1kV103V106mV；1M103k106 (2)各种材料的电阻率都随温度的变化而变化,金属电阻率随温度升高而增大；半导体和绝缘体的电阻率随温 度升高而减小。 (3)串联时，总电阻大于任何一个分电阻；并联时，总电阻小于任何一个分电阻； (4)当外电路电阻等于电源电阻时,电源输出功率最大,此时的输出功率为E2/(4r)； 三、磁场三、磁场 1、磁场：磁场是存在于磁体、运动电荷周围的一种物质它的基本特性是：对处于其中的磁体、电流、运动对处于其中的磁体、电流、运动 电荷有力的作用电荷有力的作用 2、磁现象的电本质：所有的磁现象都可归结为运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用 二、
14、磁感线二、磁感线 为了描述磁场的强弱与方向，人们想象在磁场中画出的一组有方向的曲线 1疏密表示磁场的强弱磁场的强弱 2每一点切线方向切线方向表示该点磁场的方向，也就是磁感应强度的方向磁感应强度的方向 3是闭合的曲线，在磁体外部由N极至S极，在磁体的内部由S极至N极磁线不相切不相交。 4匀强磁场的磁感线平行且距离相等没有画出磁感线的地方不一定没有磁场 5安培定则安培定则(右手定则右手定则)：姆指指向电流方向，四指指向磁场的方向注意这里的磁感线是一个个同心圆，每 点磁场方向是在该点切线方向 *熟记常用的几种磁场的磁感线： 三三 、 磁磁感应强度感应强度 1磁场的最基本的性质磁场的最基本的性质是对放
15、入其中的电流或磁极有力的作用，电流垂直于磁场时受磁场力最大 ，电流与磁场方向平行时，磁场力为零。 2在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的磁场力F跟电流强度I和导线长度l的乘积Il的比值，叫做通电导 线所在处的磁感应强度 表示磁场强弱的物理量是矢量 8 大小：B=F/Il(决定式)（电流方向与磁感线垂直时的公式） 方向：左手定则：是磁感线的切线方向；是小磁针N极受力方向；是小磁针静止时N极的指向不是导线受 力方向；不是正电荷受力方向；也不是电流方向（根据实验得出的） 单位：牛/安米，也叫特斯拉，国际单位制单位符号T 点定B定：就是说磁场中某一点定了，则该处磁感应强度的大小与方向都是定值 匀强磁场的磁感应强度处处相等 磁场的叠加:空间某点如果同时存在两个以上电流或磁体激发的磁场,则该点的磁感应强度是各电流或磁体 在该点激发的磁场的磁感应强度的矢量和,满足矢量运算法则. 四、磁通量与磁通密度四、磁通量与磁通密度 1磁通量磁通量：穿过某一面积磁力线条数，是标量：穿过某一面积磁力线条数，是标量 2磁通密度B：垂直磁场方向穿过单位面积磁力线条数，即磁感应强度，是矢量 3二者关系：B/S（当（当B与面垂直时），与面垂直时），BScos，Scos
