高中物理选修31复习1.ppt
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1、第一章 电 场,1、电荷 2、库仑定律 3、电场强度 4、电场线 5、静电平衡 6、电势 7、电势差 8、电场力做功 9、电容器 10、带电粒子在电场中的运动,一、 电荷,1、基本电荷(元电荷):,2、物体起电方式:,本质:电荷转移,摩擦起电;(绝缘体),接触起电:(导体),感应起电:(导体),二、 库仑定律,1、公式:,K的测定:库仑扭秤实验,2、适用条件:,真空、静止、点电荷 (或电荷均匀分布的球体),3、应用:,两相同球体接触起电,三点电荷静电平衡,:两球带同种电荷,总电量两球均分,:两球带异种电荷,先中和后,净电荷再均分,两同夹异,两大夹小,近小远大,三、 电场强度(场强),1、场强E
2、:,2、场强的叠加:,定义式:,单位: N/C V/m,矢量方向:规定正电荷受力方向,决定式:,-适用真空点电荷,-平行四边形定则,例:一对等量异(同)种点电荷Q、-Q连线、中垂线上的场强(相距2L),E,B,E,B,四、 电场线,1、应用:,2、特点:,定性判断场强大小、方向:,定性判断电势高低,一条电场线不能看出疏密,电场线存在于正负电荷及无穷远(大地)三者之间,从正电荷出发,终止于负电荷,不闭合、不相交、不中断,电场线条数与电荷量成正比,电场线与电荷运动轨迹一般不重合,3、常见电场的电场线:,五、 静电平衡,2、静电平衡导体的特点:,净电荷只能分布于导体表面,表面附近的场强垂直于导体表面
3、,导体是个等势体,表面及任何截面是个等势面,感应电荷的效果:产生附加(感应)场强, 削弱(并抵消)外电场,阻碍(并阻止)电荷运动,六、 电势,1、定义:,2、单位:伏 1V=1J/C,3、决定因素:场源电荷、位置,4、相对性:零电势的选取,理论上取无穷远,实际上常取大地。,正电荷周围空间电势恒为正。 负电荷周围空间电势恒为负。,5、电势高低的判断:沿着电场线方向电势越来越低,正电荷电势能与电势同号 负电荷电势能与电势反号,(标量) 三个量都有正负号,ABO ABO,1、定义:,七、电势差:(电压),2、决定式:uab=a-b,单下标或无下标时取绝对值 有下脚标时应注意正负号 uab=uba,3
4、、绝对性:与零势点无关,4、场强与电势无必然联系:,场强相等,电势不一定相等; 电势相等,场强不一定相等,场强为0,电势不一定为0; 电势为0,场强不一定为0,场强大,电势不一定高; 电势高,场强不一定大,5、场强与电势差关系:,-适用于匀强电场,八、电场力的功,1、电场力做功特点:(同重力),静止的电荷在电场力作用下(或电场力做正功情况),只决定于起点、终点的电势差,与路径无关,正功电势能减少,负功电势能增加,正电荷:从电势高电势低;负电荷:从电势低电势高 不论正负电荷:均从电势能大电势能小,2、电场力做功的计算:,W=Fd=Eqd-匀强,W=qu-通用,可通过功的正负来确定电势的高低及电势
5、差,九、电容器 :,平行板,1、定义式:,1,介电常数 S正对面积; d极板间距,2、决定式:,3、单位:,法拉(F) 微法(F) 皮法(pF),普适通用,1F = 106F = 1012pF,4、平行板电容器两种充电方式:,U不变, 电源保持连接状态, 充电后电源切断,若d,E,d,C,Q,Q不变,若d, C ,U,E不变,十、带电粒子在电场中的运动 :, 牛顿运动定律, 动能定理,1、匀变速直线运动:,2、点电荷电场中的匀速圆周运动:,电场力与重力垂直竖直面变速圆周运动,3、匀强电场中的圆周运动(考虑重力),例:单摆(带电小球与绝缘绳),等效“重力”:,“最低点”:V最大,动能最大,绳子最
6、易断,“最高点”:V最小,临界点,绳子最易弯曲, 粒子落在极板上, 粒子穿出极板,4、匀强电场中的类平抛运动,F合与V0垂直,(不计重力或重力与电场力共线),飞行时间由y决定,飞行时间由L决定, 粒子先经过加速电场再进入偏转电场, 粒子穿出电场后匀速运动打在屏幕上,O,Y,1、电荷A、B带有等量的正电荷,左右放置一负电荷q放在两者连线的中点,恰能达到平衡现将电荷B十分缓慢地向右移动,电荷q将如何运动( ) A、不动 B、向左运动 C、向右运动 D、可能向左运动,也可能向右运动,答案:B (考查库仑定律) 解析:由已知知A和B对q的库仑力都是吸引力,且大小相等方向相反合力为零。现将B右移,则B、
7、q间距离变大,库仑力变小,q的合力不再为零且方向向左,所以它将向左运动。,返回,2、关于 和 ,下列说 法中正确的是( ) (1)式中,F是放入电场中的电荷所受的力,q是放入电场中电荷的电量 (2)式中,F是放入电场中的电荷所受的力,q是产生电场电荷的电量 (3)式中,Q是放入电场中的电荷的电量 (4)式中,Q是产生电场的电荷的电量 A、(1)(3) B、(2)(3) C、(1)(4) D、(2)(4),答案:C 考查电场强度,返回,3、如图1466所示,A、B两点相距10cm,E100V/m,AB与电场线方向夹角120,求AB两点间的电势差UAB ( ) A、10V B、10V C、5V D
8、、5V,答案:D (考查场强与电势差的关系) 解析:A、B两点在场强方向上的距离 由于UAUB,则根据UEd得: UABEd100510-2V5(V),注意:在使用公式UEd时,注意d是沿场强方向的距离,在求两点电势差时,要判明两点电势的高低,返回,4、如图中带箭头的直线是某一电场中的一条电场线,在这条线上有A、B两点,用EA、EB表示A、B两处的场强大小,则正确的是( ) (1)A、B两点的场强方向相同 (2)因为电场线从A指向B,所以EAEB (3)A、B同在一条电场线上,且电场线是直线,所以EA=EB (4)不知A、B附近的电场线分布状况,EA、EB的大小不能确定 A、(1)(2) B、
9、(1)(3) C、(1)(4),答案:C (考查电场线) 解析:根据电场线的物理意义,线上各点的切线方向表示该点的场强方向因题中的电场线是直线所以A、B两点的场强方向相同,都沿着电场线向右。因为电场线的疏密程度反映了场强的大小,但由于题中仅画出一条电场线,不知道A、B附近电场线的分布状态,所以无法肯定EAEB或EA=EB 。,返回,5、如图所示,在点电荷电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点,分别把+ q和-q的试验电荷依次放在三点上,关于它所具有的电势能的正确说法是 ( ) (1)放上+q时,它们的电势能ABC (2)放上+q时,它们的电势能ABC (4)放上q时,它们的电势能ABC A、
10、(1)(3) B、(1)(4) C、(2)(3) D、(2)(4),答案:B (考查电势能的大小) 解析:因为沿电场线方向电势降低,所以有ABC。根据=q,对于正电荷q0,有ABC;对于负电荷q0,有ABC。,返回,6、已知电场中A、B、C三点,现使正电荷q=5.010-7C从 A移到B,电场力做功8.010-5J再使q由B移到 C,电场力做功9.010-5J问:在A、B、C三点中哪一点的电势最低( ) A、点最低 B、B点最低 C、C点最低 D、无法判断,答案:B (考查电势差与电场力做功的关系) 解析:根据UW/q得: UAB8.010-5J/5.010-7C160V0,所以AB; UBC
11、9.010-5J/5.010-7C180V0,所以 BC。 综上所述,B点电势最低。,返回,7、在x轴上相距r的A、B两处分别放有两个点电荷,A处为Q,B处为+4Q,在x轴上某处,两个电荷各自产生电场强度数值为EA和EB,则( ) A、 EA=EB之点,只有一处,该处合场强为0 B、EA=EB之点有两处,一处合场强为0,另一处合场 强为2EA C、EA=EB之点共有三处,其中两处合场强为0,另一 处合场强为2EA D、EA=EB之点共有三处,其中一处合场强为0,另二处合场强为2EA,答案:B(考查点电荷的场强及矢量的叠加) 解析:EA=EB之点有两处,一处在BA连线延长线上距A点r处,合场强为
12、0;另一处在AB中间距A点r/3处,合场强为2EA。,返回,8、一个点电荷,从静电场中的a点移到b点,其电势能的变化为零,则( ) A、a、b两点的场强一定相等 B、该点电荷一定沿等势面移动 C、a、b两点的电势一定为零 D、a、b两点的电势一定相等,答案:D(考查电场力做功的特点) 解析: 在电场中移动电荷,电势能的变化a-b=qUab当a-b=0时,则Uab=0,即a、b两点的电势一定相等D正确 在电场中移动电荷时电势能的变化,只跟电荷的始末位置有关,跟它的具体路径无关只要电荷的始、末位置在同一个等势面上,电势能的变化一定等于零,电场力一定不作功(W= a- b),因此电荷不一定沿等势面移
13、动所以B错,电势的大小和参考点的选取有关,是一个相对量。所以C错。 场强与电势是两个不同的物理量,它们分别从力的属性和能的属性上描述电场在电场中场强大的地方电势不一定高,电势高的地方场强不一定大;场强相等的地方电势不一定相等,电势相等的地方场强不一定相等所以A错,返回,9、图1中实线条是一个电场中的电场线,虚线是一个负试验电荷在这个电场中运动的轨迹。如果电荷是从图中A处运动到B处,则以下判断中正确的是 ( ) A、电荷从A到B,运动的加速度变小 B、电荷从A到B,电势能增大 C、电荷从A到B,电势升高 D、电荷从A到B,动能增大,图1,答案:B,解析:解此类问题的基本思路,注释: 1、正电荷受
14、到的电场力方向和电场线的指向相同,负电荷受到的电场力方向和电场线的指向相反。 2、电场力方向和位移方向相同,电场力做正功;电场力方向和位移方向相反,电场力做负功。 (具体由WFs cos决定) 3、沿着电场线的方向电势降低。 4、电场力做正功,电势能降低;电场力做负功,电势能增加。,返回,10、如图3所示,q1和q2为两静止的等量异号电荷,MN是电荷连线的中垂线。一带电粒子在电场力作用下运动到MN上一点P时的速度为v0,方向指向两电荷连线的中点O。经很短的时间,粒子速度为v,则有 ( ) A、 vv0 B、 v=v0 C、 vv0 D、无法确定,答案:C 解析:这是涉及等量异号电荷电场的习题,
15、要求对这个电场有一定了解。图4中虚线是在学生实验中已认识的等势线,其中的电荷连线中垂线MN比较特殊它的电势值为零。,图4,有同学误选B,是认为带电粒子沿等势线MN运动,则电场力不做功,故速度不变。但实际上在带电粒子到达P点时,因P处场强 E的方向垂直MN,则粒子受的电场力必与v0夹成角度,故带电粒子将作曲线运动而偏离等势线MN。于是电场力要对粒子做功。且不管粒子带什么电,它总是朝电场力那个方向偏移,所以电场力总是作正功。这样,带电粒子的电势能减小因而动能增加。,返回,图4,第二章 电流,1、电流 2、串并联电路 3、电阻 4、电功与电功率 5、电热 6、闭合电阻的欧姆定律(实验) 7、综合应用
16、(含容电路,动态分析,电路故障) 8、电表改装 9、伏安法测电阻(实验) 10、实物图与电路图的连接 11、多用电表(实验),一、 电流,1、电流的形成:,电荷的定向移动,2、电流(强度)定义:,3、电流(微观)决定式:,4、电流(宏观)决定式:,-适用于金属导体、电解质溶液,不适用气体导电,V定数量级 10-4m/S,-部分电路欧姆定律,电流处处相等,电压:U=U1+U2+U3+,电阻:R=R1+R2+R3+,二、串并联电路基本特点:,1、串联:,2、并联:,电压分配:与电阻成正比,功率分配:与电阻成正比,各支路电压相等,电流分配:与电阻反比,功率分配:与电阻反比,电流:,电阻:,三、 电阻
17、,1、定义式:,2、决定式:,金属导体电阻率随温度升高而增大:,电阻率由材料决定,-与欧姆定律意义不同,-电阻定律(适用粗细均匀物体),直线斜率(或斜率倒数)表示电阻,伏安特性曲线:,3、变阻器:,、限流接法:,、分压接法:,滑动变阻器,电位器,电阻箱,可变电阻,接线法:1上1下,接线法:1上2下,阻值应较大增大调压范围,阻值应较小增强调压均匀性,电路总功率较小(优),电路总功率较大(缺),4、复杂电路的电阻:,、串联电路总电阻大于任一部分电阻 并联电路总电阻小于任一支路电阻,、不论串并联,任一电阻变大(变小),总电阻一定变大(变小),定性:,定量:,-等效电路的化简,:电势分析法:,导体(电
18、阻)中,沿着电流方向电势降低,某导体(电阻)中是否有电流以及流向,决定了电路的连接方式,所有导线(电阻不计)以及无电流通过的导体属于等势体,某导体(电阻)两端的电势高低,四、 电功与电功率,1、电功:,2、电功率:,单位:焦耳(J)、度千瓦时(瓩时)(KWh),1度=1000W3600S=3.6106J,3、效率:,五、 电功与电热,1、焦耳定律:,2、纯电阻电路:,热效率=100%,对于非纯电阻电路(电动机),欧姆定律不适用,3、非纯电阻电路:(电动机),当通电电动机被卡不运转时,等同于纯电阻电路,某一电动机,当电压U1=10V时带不动负载,因此不转动,这时电流为I1=2A.当电压为U2=3
19、6V时能带动负载正常运转,这时电流为I2=1A.求这时电动机的机械功率是多大?,P机械=31W,家用电热灭蚊器电热部分的主要器件是PCT元件,PCT元件是由钛酸钡等导体材料制成的电阻器,其电阻率与温度t的关系如图所示.由于这种特性,PCT元件具有发热、控温双重功能.对此,以下判断中正确的是( ) A.通电后,其电功率先增大后减小 B.通电后,其电功率先减小后增大 C.当其产生的热量与散发的热量相等时, 温度保持在t1或t2不变 D.当其产生的热量与散发的热量相等时, 温度保持在t1至t2间的某一值不变,AD,六、 闭合电路欧姆定律,1、表达式:,2、路端电压变化规律:, 与外阻的关系:,物理意
20、义:,与电流的关系:,短路电流,4、闭合电路中的功率:, 电源的总功率:P总=I, 电源内耗功率:P内=U内I=I2r, 电源输出功率: P出=UI=I-I2r,实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下哪个图象来表示( ),A. B. C. D.,I,o,U,I,I,I,o,o,o,U,U,U,下图所列的4个图象中,最能正确地表示家庭常用的白炽电灯在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U2之间的函数关系的是以下哪个图象( ),A,C,一根粗细均匀的导线,两端加上电压U时,通过导线中的电流强度为I,导线中自由电子定向移动的平均速度为v,若导线均匀拉长,使其半径变为原来的 ,再给它两端加上电压U
21、,则( ),C.自由电子定向移动的平均速率为,B.通过导线的电流为,D.自由电子定向移动的平均速率为,A.通过导线的电流为,BC,1、电源的输出功率:,讨论:,当R一定,r可变,则r0,P出最大,,当r一定,R可变,因 则当R=r时,P出最大,,七、 欧姆定律综合应用,PR图像,当P出 ,对于外阻有两个解R1R2,已知如图,R1=6,R2=3,R3=4,则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_。,1:2:6,图为分压器接法电路图,电源电动势为E,内阻不计,变阻器总电阻为r.闭合电键S后,负载电阻R两端的电压U随变阻器本身a、b两点间的阻值Rx变化的图线应最接近于右图中的哪条实线( ) A. B
22、. C. D.,C,如图所示,分压电路的输入端电压为U=6V,电灯L上标有“4V、4W”,滑动变阻器的总电阻Rab=13.5,求当电灯正常发光时,滑动变阻器消耗的总功率.,P=4W,对复杂电路分析,一般情况下用等势点法比较方便简洁. (1)凡用导线直接连接的各点的电势必相等(包括用不计电阻的电流表连接的点). (2)在外电路,沿着电流方向电势降低. (3)凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系. (4)不加声明的情况下,不考虑电表对电路的影响,如图所示的电路中,R1=10,R2=4,R3=6,R4=3, U=2.4V.在ab间接一只理想电压表,它的读数是 ;如在ab间接一只理想电流表,它的读数
23、是 .,2/3A,1.8V,2、含电容器的直流电路:,、电容器在稳恒电路中处于断路状态,、与电容器串联的电阻在充放电时有瞬间电流,在稳恒状态下是无用的盲端电阻,处于等势状态,步骤:,摘除电容器及无用电阻,化简及确立等效电路,电容器视为伏特表,分析电容器所并联的电阻及两端的电压,用伏安法测量某一电阻Rx阻值,现有实验器材如下:待测电阻Rx(阻值约5,额定功率为1W);电流表A1(量程00.6A,内阻0.2);电流表A2(量程03A,内阻0.05);电压表V1(量程03V,内阻3k);电压表V2(量程015V,内阻15k);滑动变阻器R0(0100),蓄电池(电动势为6V)、开关、导线. 为了较准
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