2023年人教版(2019)高考物理一轮复习必修第三册知识点复习提纲
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1、 必修第三册知识点复习提纲目录第九章 静电场及其应用1. 电荷2. 库伦定律3. 电场 电场强度4. 静电的防止与利用第十章 静电场中的能量1. 电势能和电势2. 电势差3. 电势差与电场强度的关系4. 电容器的电容5. 带电粒子在电场中的运动第十一章 电路及其应用1. 电源和电流2. 导体的电阻3. 实验:导体电阻率的测量4. 串联电路和并联电路5. 实验:练习使用多用电表第十二章 电能 能量守恒定律1. 电路中的能量转化2. 闭合电路的欧姆定律3. 实验:电池电动势和内阻的测量4. 能源与可持续发展第十三章 电磁感应与电磁波初步1. 磁场 磁感线2. 磁感应强度 磁通量3. 电磁感应现象及
2、应用4. 电磁波的发现及应用5. 能量量子化第九章 静电场及其应用第一节 电荷一、电荷1. 电荷量:电荷的多少叫做电荷量,用Q表示,有时也可以用q表示。在国际单位制中,它的单位是库仑,简称库,符号是C。正电荷的电荷量为正值,负电荷的电荷量为负值。2. 金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动,这种电子叫作自由电子。失去自由电子的原子便成为带正电的离子。3. 静电感应:当一个带电体靠近导体时,由于电荷间相互吸引或排斥,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带异种电荷,远离带电体的一端带同种电荷。这种现象叫作静电感应。利用静电感应使金属导体带电的过程叫作感
3、应起电。起电方式:摩擦起电、接触起电、感应起电4. 电荷守恒定律 (1)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;在转移过程中,电荷的总量保持不变。这个结论叫作电荷守恒定律(2)一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变。5. 元电荷:最小电荷量就是电子所带的电荷量,这个最小的电荷量叫作元电荷,用e表示。(1)所有带电体的电荷量都是e的整数倍。(2)元电荷e的数值为:e=1.60217610-19C (3)电荷的电荷量e与电子的质量me之比,叫作电子的比荷。电子的质量me=9.1110-31kg ,所以电子的比荷为eme=1.761
4、011C/kg 第二节 库仑定律一、库仑定律 1. 内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上,这个规律叫作库伦定律。这种电荷之间的相互作用力叫做静电力或库仑力。(1)点电荷:形状和大小对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷 2. 公式:F=kq1q2r2 ,式中的 k9.0109 Nm2/C2,k是比例系数,叫做静电力常量 (1)当两个点电荷所带的电荷量为同种时,它们之间的作用力为斥力;反之,为异种时,为引力。(2)在国际单位制中,电荷量的单位是库仑(C),力的单位是牛顿(N),距离的单位是(m)3.
5、适用条件:(1)点电荷;(2)真空 4. 两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而改变。二、对库伦定律的理解和应用1. 对库伦定律的理解(1)F=kq1q2r2 ,r指两点电荷间的距离,对可视为点电荷的两个均匀带电球,r为两球心间距(2)当两个电荷间的距离 r0 时,电荷不能视为点电荷,它们之间的静电力不能认为趋于无限大 2. 电荷的分配规律 (1)两个带同种电荷的相同金属球接触,则其电荷量平分 (2)两个带异种电荷的相同金属球接触,则其电荷量先中和再平分 第三节 电场 电场强度 一、电场 电场强度 1. 静电场:静止电荷产生的电场2. 电场强度意义:描述电场强弱和方向的物理量 (1)定
6、义式:E=Fq ,是矢量,单位:N/C 或V/m (2)点电荷的场强:E=kQr2 ,Q为场源电荷,r为某点到Q的距离 (3)匀强电场的场强:E=Ud (4)规定为正电荷在电场中某点所受电场力的方向 (5)试探电荷是为了研究源电荷电场的性质而引入的,它的引入不改变源电荷的电场。激发电场的带电体所带的电荷叫作场源电荷,或源电荷。3.电场线:电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线,曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向(1)电场线从正电荷或无限远处出发,终止于负电荷或无限远处(2)电场线不相交 (3)在同一电场里,电场线越密的地方场强越大(4)沿电场线方向电势降低 (5)电场线和等势面在相交处
7、互相垂直 (6)几种典型电场的电场线(如图所示)4. 匀强电场:电场中各点的电场强度的大小相等、方向相同的电场. 二、电场线与带电粒子的运动轨迹分析 1. 电荷运动的轨迹与电场线一般不重合,若电荷只受电场力的作用,在以下条件均满足的情况下两者重合: (1)电场线是直线 (2)电荷由静止释放或有初速度,且初速度方向与电场线方向平行2. 由粒子运动轨迹判断粒子运动情况:(1)粒子受力方向指向曲线的内侧,且与电场线相切 (2)由电场线的疏密判断加速度大小 (3)由电场力做功的正负判断粒子动能的变化第四节 静电的防止与利用一、静电的防止与利用1. 静电平衡:在叠加后的电场作用下,仍有自由电子不断运动,
8、直到导体内部各点的电场强度E=0时,导体达到静电平衡状态。2. 尖端放电:强电场作用下,物体尖锐部分发生的一种放电现象称为尖端放电,属于一种电晕放点。3. 静电屏蔽:把一个电学仪器放在封闭的金属壳里,即时壳外有电场,但由于壳内电场强度保持为0,外电场对壳内的仪器不会产生影响。金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。4. 静电吸附(1)静电除尘:设法使空气中的尘埃带电,在静电力作用下,尘埃到达电极而被收集起来,就是静电除尘(2)静电喷漆:接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电,在静电力作用下,这些微粒向着作为正极的工件运动,并沉积在工件的表面,完成喷漆工作。(3)静电复印:复印机也应用了静电吸附第十章
9、静电场中的能量第一节 电势能和电势一、电势能和电势1. 静电力做功的特点 (1)特点:静电力做功与实际路径无关,只与初末位置有关 (2)计算方法 WqEd,只适用于匀强电场,其中 d 为沿电场方向的距离 WABqUAB,适用于任何电场 2. 电势能(Ep) (1)定义:电荷在电场中具有的势能,数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时静电力所做的功(2)静电力做功与电势能变化的关系:静电力做的功等于电势能的减少量,即 WABEpAEpBEp (3)电势能具有相对性通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为0,或把电荷在大地表面的电势能规定为0 (4)电势能大小的比较方法 做功判断法:电场力做正功
10、,电势能减小;电场力做负功,电势能增加(与其他力做功无关)电荷电势法:正电荷在电势高处电势能大,负电荷在电势低处电势能大3. 电势(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值 (2)定义式: Epq . 单位是伏特,符号是V ,1V=1J/C (3)沿着电场线方向电势逐渐降低。电势具有相对性,同一点的电势因零电势点的选取不同而不同。(4)电势只有大小,没有方向,是个标量。4. 比较电势高低的方法 (1)根据电场线方向:沿电场线方向电势越来越低(2)根据UAB=A-B:若UAB0,则AB,若UAB0,则AB(3))根据场源电荷:取无穷远处电势为零,则正电荷周围电势为正值,负电荷周围电
11、势为负值;靠近正电荷处电势高,靠近负电荷处电势低 第二节 电势差一、电势差1. 电势差:在电场中,两点之间电势的差值叫作电势差,电势差也叫作电压。2. 定义式:UAB=WABq .3. 电势差与电势的关系:UAB=A-B,UAB=-UBA .4. 等势面 (1)定义:电场中电势相同的各点构成的面(2)特点 在等势面上移动电荷,电场力不做功 等势面一定与电场线垂直,即与场强方向垂直 电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面 等差等势面的疏密表示电场的强弱(等差等势面越密的地方,电场线越密)5. 几种常见的典型电场的等势面比较电场等势面(实线)图样重要描述匀强电场垂直于电场线的一簇平面点电荷的
12、电场以点电荷为球心的一簇球面等量异种点电荷的电场连线的中垂线上的电势为零等量同种正点电荷的电场连线上,中点电势最低,而在中垂线上,中点电势最高第三节 电势差与电场强度的关系一、电势差与电场强度的关系1. 匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积,即 UABEd. (特别提示:电势和电势差都是由电场本身决定的,与检验电荷无关,但电场中各点的电势与零电势点的选取有关,而电势差与零电势点的选取无关)2. 电场强度与电势差的关系也可以写作:E=UABd3. 公式U=Ed的拓展应用(1)在匀强电场中U=Ed,即在沿电场方向上,Ud.推论如下: 如图甲,C 点为线段AB 的中点,
13、则有C=A+B2 如图乙,AB/CD,且 ABCD,则UAB=UCD(2)在非匀强电场中 UEd 虽不能直接应用,但可以用作定性判断 二、电场中的功能关系 1. 求电场力做功的几种方法由公式W=FL cos 计算,此公式只适用于匀强电场,可变形为W=EqL cos 由WAB=qUAB 计算,此公式适用于任何电场由电势能的变化计算:WAB=EpA-EpB 由动能定理计算:W电场力+W其他力=Ek2. 电场中的功能关系若只有电场力做功,电势能与动能之和保持不变 若只有电场力和重力做功,电势能、重力势能、动能之和保持不变除重力、弹簧弹力之外,其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化 所有外力对物体所
14、做的功等于物体动能的变化 三、E-x和-x图象的处理方法1. E-x图象(1)反映了电场强度随位移变化的规律(2)E0表示场强沿x轴正方向;E0表示场强沿x轴负方向(3)图线与x轴围成的“面积”表示电势差,“面积”大小表示电势差大小,两点的电势高低根据电场方向判定2. -x图象(1)描述了电势随位移变化的规律(2)根据电势的高低可以判断电场强度的方向是沿 x 轴正方向还是负方向 (3)斜率的大小表示场强的大小,斜率为零处场强为零 3. 看懂图象是解题的前提,解答此题的关键是明确图象的斜率、面积的物理意义第四节 电容器的电容一、电容器的电容1. 电容器:(1)组成:由两个彼此绝缘又相互靠近的导体
15、组成(2)带电量:一个极板所带电量的绝对值(3)电容器的充、放电充电:使电容器带电的过程,充电后电容器两板带上等量的异种电荷,电容器中储存电场能 放电:使充电后的电容器失去电荷的过程,放电过程中电场能转化为其他形式的能2. 电容(C)(1)定义:电容器所带的电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比,叫作电容器的电容。(2)定义式:C=QU (3)单位:法拉(F),1F=106F=1012pF 3. 平行板电容器(1)影响因素:平行板电容器的电容与正对面积成正比,与介质的介电常数成正比,与两极板间距离成反比(2)决定式:CrS4kd ,k 为静电力常量r是一个常数,与电介质的性质有关,叫作电介质
16、的相对介电常数(3)C=QU(或C=QU)适用于任何电容器,但CrS4kd仅适用于平行板电容器4. 常用电容器(1)常用的电容器,从构造上看,分为固定电容器和可变电容器。固定电容器的电容是固定不变的。常用的有聚苯乙烯电容器和电解电容器。第五节 带电粒子在电场中的运动一、带电粒子在电场中的运动1. 加速问题(1)在匀强电场中:W=qEd=qU=12mv2-12mv02 (2)在非匀强电场中:W=qU=12mv2-12mv022. 偏转问题 (1)条件分析:不计重力的带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场 (2)运动性质:匀变速曲线运动(3)处理方法:利用运动的合成与分解 沿初速度方向:做
17、匀速运动 沿电场方向:做初速度为零的匀加速运动 特别提示:带电粒子在电场中的重力问题 (1)基本粒子:如电子、质子、粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外,一般都不考虑重力(但并不忽略质量)(2)带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或有明确的暗示以外,一般都不能忽略重力 3. 运动类型(1)带电粒子在匀强电场中做匀变速直线运动(2)带电粒子在不同的匀强电场或交变电场中做匀加速、匀减速的往返运动4. 基本规律设粒子带电荷量为 q,质量为 m,两平行金属板间的电压为 U,板长为L,板间距离为 d(忽略重力影响),则有(1)加速度:a=Fm=qEm=qUmd (2)在电场中的运动时间:t=
18、Lv0 (3)位移 &vxt=v0t=L&12at2=y, ,y=12at2=qUL22mv02d (4)速度 vx=v0&vy=at ,vy=qUtmd ,v=vx2+vy2 ,tan=vyvx=qULmv02d 5. 两个结论(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时的偏转角度总是相同的证明:由qU0=12mv02 及 tan=qULmdv02 得tan=UL2U0d (2)粒子经电场偏转后,合速度的反向延长线与初速度延长线的交点O为粒子水平位移的中点,即O到电场边缘的距离为L2 6. 带电粒子在匀强电场中偏转的功能关系:当讨论带电粒子的末速度v时也可以从能量的
19、角度进行求解:qUy=12mv2-12mv02 ,其中Uy=Ud v ,指初、末位置间的电势差7. 等效法求解电场中的圆周运动 (1)带电粒子在匀强电场和重力场组成的复合场中做圆周运动的问题是一类重要而典型的题型对于这类问题,若采用常规方法求解,过程复杂,运算量大若采用“等效法”求解,则过程往往比较简捷(2)等效法求解电场中圆周运动问题的解题思路:求出重力与电场力的合力F合,将这个合力视为一个“等效重力”将a=F合m 视为“等效重力加速度”将物体在重力场中做圆周运动的规律迁移到等效重力场中分析求解第十一章 电路及其应用第一节 电源和电流一、电源和电流1. 电流:自由电子在静电力的作用下沿导线做
20、定向运动,形成电流。自由电子的定向运动使两个带电体成为等势体,自由电子不能持续定向流动。2. 恒定电场与恒定电流:由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场,叫作恒定电场。我们把大小、方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流。3. 电流的强弱程度用电流这个物理量表示。单位时间内通过导体横截面的电荷量越多,电流就越大。公式有:(1)定义式:I=qt . 在国际单位制中,电流的单位是安培,简称安,符号是A . 1C=1As 1mA=10-3A 、1A=10-6A (2)微观式:I=nqS ,导体的横截面积为S,自由电子数密度为(单位体积内的自由电子数)n,自由电子定向移动的平均速率为,则时间t内通过某一横截面
21、的自由电子数为nSt .由于电子电荷量为e,因此,时间t内通过横截面的电荷量q=neSt ,根据电流的公式I=qt ,就得到电流和自由电子定向移动平均速率的关系I=neS (3)欧姆定律:I=UR ,适用于金属和电解液导电,适用于纯电阻电路。第二节 导体的电阻一、导体的电阻1. 电阻(1)定义式:R=UI (2)物理意义:导体的电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小,R越大,阻碍作用越大2. 电阻定律(1)内容:同种材料的导体,其电阻与它的长度成正比,与它的横截面积成反比,导体的电阻还与构成它的材料有关(2)表达式:R l S . 3. 电阻率(1)计算式:RSl (2)物理意义:反映导体的导电性
22、能,是导体材料本身的属性 (3)电阻率与温度的关系 金属:电阻率随温度的升高而增大 半导体:电阻率随温度的升高而减小 超导体:当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小为零成为超导体4. 对伏安特性曲线的理解 (1)图甲中的图线 a、b 表示线性元件,图乙中的图线 c、d 表示非线性元件 (2)图象的斜率表示电阻的倒数,斜率越大,电阻越小,故RaRb (如图甲所示) (3)图线 c 的电阻减小,图线 d 的电阻增大(如图乙所示)(4)伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值对应这一状态下的电阻 (5)解决这类问题的两点注意: 首先分清是 IU 图线还是 UI 图线对线性元件:R
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