高中物理选修3-1第一章最全知识点归纳

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1.6×10-19C。

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 , V=

(2)若粒子的初速度不为零,则qU=mv2/2 – mv02/2,  V=

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QA=4q  QB=-2q让两个绝缘小球接触再分开, QA=QB=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、 1-1-4如右图所示,不带电的枕形导体的AB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 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:   ①距离       ②电量    ③带电体的形状和大小

?    下面关于点电荷的说法正确的是( 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。

(静电力常量——k=9.0×109N·m2/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Q1=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、 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。

电荷量为-Q.放在前两个小球的中间,且距电荷量为Q的小球.

1-2-3例题:两个质量完全相同的金属球壳ab,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ab两球之间FGF>k  如果带上它们带上等量同种电荷 F< k

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;

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.

四、电场强度

1、电场强度 :对电荷施加力的能力,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,只适合点电荷产生的电场。

5   仅适用于匀强电场,其中d是沿电场线方向上的距离

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,v0=0或v0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,场强方向均相同,与中垂面垂直,

以中点O的场强为最大;关于中点O对称的任意两点场强相同,

      在中垂线上电荷受到的静电力的方向中垂线,

在中垂线上移动电荷时静电力不做功.

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φBφB′.

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,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,电场线是平行等距同向的直线,

若只给一条直电场线,要比较AB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。=(V

2、匀强电场中:Φ=E Lcosθ    Lcosθ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。

7、 电势高低的判断方法:先确定电场线的方向并画箭头,离箭头远的电势高。

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:

UABA-φB=WAB/q =EΔLcosθ

1、定义:电场力做的功WAB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UAB= E ΔLcosθ(ΔLcosθ表示沿电场方向上的距离)

电势差很类似于重力场中的gΔL

三、电势能EP:EP=q φA

1、电场中具体的电荷具有的势能称为该电荷的电势能.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、EP=q φA→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

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.WAB=EpA-EpB

重力势能变化:重力做正功重力势能减少;重力做负功重力势能增加.

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

(1)E=U/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.

+3a+5a4、几种典型的电场的等势面

+2a+4a+1a

一簇球面   垂直于电场线的一簇平面   不规则球面       簇对称的曲面     两簇对称的曲面

5、对三个电场强度公式EEE的理解与认识

EFqEFq无关,反映的是电场的性质,任何电场

E是真空中点电荷场强的决定式

E   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,E与原电场方向相反,当

E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。

3.处于静电平衡状态的导体的特点:

(1)内部场强处处为零,外电场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

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,μf  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 =. S为板间正对面积,不可简单的理解为板的面积。

6、 电容器被击穿相当于短路,而灯泡坏了相当于断路。

7、C=ΔQ/ΔU    因为U1=Q1/C.U2=Q2/C.所以C=ΔQ/ΔU

8、始终与电源相连U不变:当dCQ=CUE=U/d ; 

仅变s时,u不变    E=u/d  不变。

充电后断电源q不变:   当dcu=q/c↑                         变d时, E=u/d=不变

变s时,当scu=q/c↑  E=u/d 

                                                        

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,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

  F=m/a   v=at  s=v0t-1/2at2   (vt-v0)2=2as  F=ma=mv2/r

二、带电粒子在电场中的运动

1、带电粒子以v0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v0沿电场线进入电场,作匀加、减速直线运动.

3、带电粒子以v0 与电场线夹角θ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:  ,   

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v0进入偏转电场。

1、      垂直电场方向:匀速运动,vxv0

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=at

3、  加速度: 

4、若从平行板间飞出,t1=L/v0 v=at1 

5、若打到板上    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) ,mq(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:做匀速直线运动。运动时间:t2 = L2/ vo , 竖直位移:y2=vt2                         

总竖直位移: y=y1+y2

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φA=1V,φB=4V,φC=0,则D点电势φD大小为(  )

魔方格

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UD=-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(    )

特别注意:用数学公式表述的物理规律,有它的成立条件和适用范围。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。

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