高中物理电学知识归纳.pdf

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1、 1 高中物理电学知识归纳 一、静电场：静电场：概念、规律特别多，注意理解及各规律的适用条件；电荷守恒定律，库仑定律 1.电荷守恒定律：元电荷191.6 10eC 2.库仑定律：2QqFKr 条件：真空中、点电荷；静电力常量 k=9109Nm2/C2 三个自由点电荷的平衡问题：“三点共线，两同夹异，两大夹小”中间电荷量较小且靠近两边中电量较小的；313221qqqqqq 常见电场的电场线分布熟记，特别是孤立正、负电荷,等量同种、异种电荷连线上及中垂线上的场强分布,电场线的特点及作用.3.力的特性(E)：只要有电荷存在周围就存在电场，电场中某位置场强：qFE （定义式）2KQEr（真空点电荷）d

2、UE （匀强电场 E、d 共线）4.两点间的电势差：U、UAB：(有无下标的区别)静电力做功 U 是(电能其它形式的能)电动势 E 是(其它形式的能电能)Ed-qWUBABAABUBA（UBUA）与零势点选取无关)电场力功 W=qu=qEd=F电SE(与路径无关)5.某点电势描述电场能的特性：qW0A(相对零势点而言)理解电场线概念、特点；常见电场的电场线分布要求熟记，特别是等量同种、异种电荷连线上及中垂线上的场强特点和规律 6.等势面(线)的特点，处于静电平衡导体是个等势体,其表面是个等势面,导体外表面附近的电场线垂直于导体表面(距导体远近不同的等势面的特点?)，导体内部合场强为零,导体内部

3、没有净电荷,净电荷只分布于导体外表面；表面曲率大的地方等势面越密,E 越大,称为尖端放电。应用：静电感应，静电屏蔽 7.电场概念题思路：电场力的方向电场力做功电势能的变化(这些问题是电学基础)8.电容器的两种情况分析 始终与电源相连 U 不变；当 d 增C 减Q=CU 减E=U/d 减 仅变 s 时，E 不变。充电后断电源q不变:当d增c减u=q/c增E=u/d=s kq4dq/c不变,仅变d时,E不变；9 带电粒子在电场中的运动 qU=21mv2；侧移 y=202mdv2LqU，偏角 tg=20mdvLqU 加速 2mv21qEdquW加 m2quv加 偏转(类平抛)平行 E 方向：L=vo

4、t 2 竖直：20222222mvLqU4dULUtmdqU21tmqE21t21y偏加偏偏a tg=加偏2dULUVatVV00(为速度方向与水平方向夹角)速度：Vx=V0 Vy=at ooyvgtvvtg （为速度与水平方向夹角）位移：Sx=V0 t Sy=221at oo221v2gttvgttg （为位移与水平方向的夹角）圆周运动 在周期性变化电场作用下的运动 结论：不论带电粒子的 m、q 如何，在同一电场中由静止加速后，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(即它们的运动轨迹相同)出场速度的反向延长线跟入射速度相交于 O 点，粒子好象从中心点射出一样(即2Ltanyb)

5、证：ooyvgtvvtg oo2v2gttvgttg21 2tgtg(的含义?)二、恒定电流：I=tq(定义)I=nesv(微观)I=Ru R=Iu(定义)电阻定律：R=SL(决定)部分电路欧姆定律：IUR U=IRRUI 闭合电路欧姆定律：I=Rr 路端电压：U=I r=IR 输出功率：P出=II2r=I R2 电源热功率：PI rr2 电源效率：PP出总=U=RR+r 电功：WQUUItI2RtU2t/R 电功率 P=W/t=UIU2/RI2R 电热：QI2Rt 对于纯电阻电路：W=IUt=I RtURt22 P=IU=RURI22 对于非纯电阻电路：W=IUt I Rt2 P=IUI r

6、2 E=I(R+r)=u外+u内=u外+Ir P电源=uIt=+E其它 P电源=IE=I U+I2Rt 单位：J ev=1.910-19J 度=kwh=3.6106J 1u=931.5Mev 电路中串并联的特点和规律应相当熟悉 3 1、联电路和并联电路的特点（见下表）：串联电路 并联电路 两 个 基本特点 电压 U=U1+U2+U3+U=U1=U2=U3=电流 I=I1=I2=I3=I=I1+I2+I3+三 个 重要性质 电阻 R=R1+R2+R3+1/R=1/R1+1/R2+1/R3+11112RRR R=R RRR1212 电压 U/R=U1/R1=U2/R2=U3/R3=I IR=I1R

7、1=I2R2=I3R3=U 功率 P/R=P1/R1=P2/R2=P3/R3=I2 PR=P1R1=P2R2=P3R3=U2 2、记住结论：并联电路的总电阻小于任何一条支路的电阻；当电路中的任何一个电阻的阻值增大时，电路的总电阻增大，反之则减小。3、电路简化原则和方法 原则：a、无电流的支路除去；b、电势相等的各点合并；c、理想导线可任意长短；d、理想电流表电阻为零，理想电压表电阻为无穷大；e、电压稳定时电容器可认为断路 方法：a、电流分支法：先将各节点用字母标上，判定各支路元件的电流方向（若无电流可假设在总电路两端加上电压后判定），按电流流向，自左向右将各元件，结点，分支逐一画出，加工整理即

8、可；b、等势点排列法：标出节点字母，判断出各结点电势的高低（电路无电压时可先假设在总电路两端加上电压），将各节点按电势高低自左向右排列，再将各节点间的支路画出，然后加工整理即可。注意以上两种方法应结合使用。4、滑动变阻器的几种连接方式 a、限流连接：如图，变阻器与负载元件串联，电路中总电压为 U，此时负载 Rx 的电压调节范围红为URRURpxx，其中 Rp 起分压作用，一般称为限流电阻，滑线变阻器的连接称为限流连接。b、分压连接：如图，变阻器一部分与负载并联，当滑片滑动时，两部分电阻丝的长度发生变化，对应电阻也发生变化，根据串联电阻的分压原理，其中UAP=URRRPBAPAP，当滑片 P 自

9、 A 端向 B 端滑动时，负载上的电压范围为 0U，显然比限流时调节范围大，R 起分压作用，滑动变阻器称为分压器，此连接方式为分压连接。一般说来，当滑动变阻器的阻值范围比用电器的电阻小得多时，做分压器使用好；反之做限流器使用好。5、含电容器的电路：分析此问题的关键是找出稳定后，电容器两端的电压。6、电路故障分析：电路不能正常工作，就是发生了故障，要求掌握断路、短路造成的故障分析。路端电压随电流的变化图线中注意坐标原点是否都从零开始 电路动态变化分析(高考的热点)各灯、表的变化情况 1 程序法:局部变化R总I总先讨论电路中不变部分(如:r)最后讨论变化部分 局部变化露内总总UUIRRi再讨论其它

10、 2 直观法:4 任一个 R 增必引起通过该电阻的电流减小,其两端电压 UR增加.(本身电流、电压)任一个 R 增必引起与之并联支路电流 I并增加；与之串联支路电压 U串减小（称串反并同法）串并并联的电阻与之串局部UIuIR 、iii 当 R=r 时，电源输出功率最大为 Pmax=E2/4r 而效率只有 50%，路端电压跟负载的关系(1)路端电压：外电路的电势降落，也就是外电路两端的电压，通常叫做路端电压。(2)路端电压跟负载的关系 当外电阻增大时，电流减小，路端电压增大；当外电阻减小时，电流增大，路端电压减小。定性分析：RI(ERr)IrU(EIr)RI(ERr)IrU(EIr)特例：外电路

11、断路：RIIrUE。外电路短路：RI(Er)Ir(E)U0。图象描述：路端电压 U 与电流 I 的关系图象是一条向下倾斜的直线。UI 图象如图所示。直线与纵轴的交点表示电源的电动势 E，直线的斜率的绝对值表示电源的内阻。闭合电路中的功率(1)闭合电路中的能量转化 qEqU外qU内 在某段时间内，电能提供的电能等于内、外电路消耗的电能的总和。电源的电动势又可理解为在电源内部移送 1C 电量时，电源提供的电能。(2)闭合电路中的功率：EIU外IU内I EII2RI2r 说明电源提供的电能只有一部分消耗在外电路上,转化为其他形式的能,另一部分消耗在内阻上,转化为内能。(3)电源提供的电功率：又称之为

12、电源的总功率。PEIE2Rr RP，R时，P0。RP，R0 时，PmE2r。(4)外电路消耗的电功率：又称之为电源的输出功率。PU外I 定性分析：IERr U外EIrRERr 从这两个式子可知，R 很大或 R 很小时，电源的输出功率均不是最大。定量分析：P外U外IRE2(Rr)2E2(Rr)2R4r(当 Rr 时,电源的输出功率为最大，P外max 0 0 0 U U r0 I O E U内I1r UI1R P R O U I O E24r R1 r R2 Rr E E/r E/2r E/2 5 E24r)图象表述：从 PR 图象中可知，当电源的输出功率小于最大输出功率时，对应有两个外电阻 R1

13、、R2时电源的输出功率相等。可以证明，R1、R2和 r 必须满足：r R1R2。(5)内电路消耗的电功率：是指电源内电阻发热的功率。P内U内IrE2(Rr)2 RP内，RP内。(6)电源的效率：电源的输出功率与总功率的比值。P外PRRr 当外电阻 R 越大时，电源的效率越高。当电源的输出功率最大时，50%。电学实验-测电动势和内阻 (1)直接法：外电路断开时，用电压表测得的电压 U 为电动势 E;U=E(2)通用方法：AV 法测要考虑表本身的电阻,有内外接法；单一组数据计算，误差较大 应该测出多组(u，I)值，最后算出平均值 作图法处理数据，(u，I)值列表，在 u-I 图中描点，最后由u-I

14、 图线求出较精确的 E 和 r。(3)特殊方法 （一）即计算法：画出各种电路图 r)(RIEr)(RIE2211 122121I-I)R-(RIIE 122211I-IRI-RIr(一个电流表和两个定值电阻)rIuErIuE2211 211221I-IuI-uIE 2112I-Iu-ur (一个电流表及一个电压表和一个滑动变阻器)rRuuErRuuE222111 21122121Ru-Ru)R-(RuuE 21122121Ru-RuR)Ru-(ur(一个电压表和两个定值电阻)（二）测电源电动势和内阻 r 有甲、乙两种接法，如图 甲法中所测得和 r 都比真实值小，/r 测=测/r 真；乙法中，测

15、=真，且 r 测=r+rA。（三）电源电动势也可用两阻值不同的电压表 A、B 测定，单独使用 A 表时，读数是 UA，单独使用 B 表时，读数是 UB，用 A、B 两表测量时，读数是 U，则=UAUB/（UAU）。电阻的测量 AV 法测：要考虑表本身的电阻,有内外接法；多组(u，I)值，列表由 u-I 图线求。怎样用作图法处理数据 欧姆表测：测量原理 两表笔短接后,调节 Ro使电表指针满偏，得 IgE/(r+Rg+Ro)接入被测电阻 Rx后通过电表的电流为 IxE/(r+Rg+Ro+Rx)E/(R 中+Rx)由于 Ix与 Rx对应，因此可指示被测电阻大小 使用方法:机械调零、选择量程(大到小)

16、、欧姆调零、测量读数时注意挡位G R2 S2 R1 R1 SV R2 6 A V RA V R(即倍率)、拨 off 挡。注意:测量电阻时，要与原电路断开,选择量程使指针在中央附近,每次换挡要重新短接欧姆调零。电桥法测：XRRRR321132RRRR 半偏法测表电阻：断 s2,调 R1使表满偏;闭 s2,调 R2使表半偏.则 R表=R2；一、测量电路(内、外接法)记忆决调“内”字里面有一个“大”字 类型 电路图 R测与 R真比较 条件 计算比较法 己知 Rv、RA及 Rx大致值时 内 R测=IUUAR=RX+RA RX AvxRRR 适于测大电阻 Rx vARR 外 R测=vxvxRvRRRR

17、IIURx vAxRRR 适于测小电阻 RX n 倍的 Rx 通电前调到最大 调压 0E 0 xRE 电压变化范围大 要求电压 从 0 开始变化 Rx比较大、R滑 比较小 R滑全Rx/2 通电前调到最小 以“供电电路”来控制“测量电路”：采用以小控大的原则 电路由测量电路和供电电路两部分组成,其组合以减小误差,调整处理数据两方便 R滑唯一：比较 R滑与 Rx 确定控制电路 RxR滑10 Rx 限流方式 R滑不唯一：实难要求确定控制电路R滑 实难要求：负载两端电压变化范围大。负载两端电压要求从 0 开始变 7 x10RRRX滑分压接法 R滑Rx两种均可，从节能角度选限流 化。电表量程较小而电源电

18、动势较大。有以上 3 种要求都采用调压供电。无特殊要求都采用限流供电 三、选实验试材(仪表)和电路,按题设实验要求组装电路,画出电路图,能把实物接成实验电路,精心按排操作步骤,过程中需要测?物理量,结果表达式中各符号的含义.(1)选量程的原则：测 u I,指针超过 1/2，测电阻刻度应在中心附近.(2)方法:先画电路图,各元件的连接方式(先串再并的连线顺序)明确表的量程,画线连接各元件,铅笔先画,查实无误后,用钢笔填,先画主电路,正极开始按顺序以单线连接方式将主电路元件依次串联,后把并联无件并上.(3)注意事项：表的量程选对,正负极不能接错；导线应接在接线柱上,且不能分叉；不能用铅笔画 用伏安

19、法测小电珠的伏安特性曲线：测量电路用外接法，供电电路用调压供电。(4)实物图连线技术 无论是分压接法还是限流接法都应该先把伏安法部分接好；即：先接好主电路(供电电路).对限流电路，只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱和量程,滑动变阻器应调到阻值最大处)。对分压电路，应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据伏安法部分电表正负接线柱的情况，将伏安法部分接入该两点间。实物连线的总思路 分压（滑动变阻器的下两个接线柱一

20、定连在电源和电键的两端）画出电路图连滑动变阻器 限流（一般连上一接线柱和下一接线柱）（两种情况合上电键前都要注意滑片的正确位 电表的正负接线柱 连接总回路：总开关一定接在干路中 导线不能交叉 微安表改装成各种表：关健在于原理 首先要知：微安表的内阻、满偏电流、满偏电压。采用半偏法先测出表的内阻；最后要对改装表进行较对。(1)改为 V 表：串联电阻分压原理 8 gggggg1)R-(nR)uu-u(RRu-uRu (n 为量程的扩大倍数)(2)改为 A 表：串联电阻分流原理 gggggggR1-n1RI-IIR)RI-I(RI (n 为量程的扩大倍数)(3)改为欧姆表的原理 两表笔短接后,调节

21、Ro使电表指针满偏，得 IgE/(r+Rg+Ro)接入被测电阻 Rx后通过电表的电流为 IxE/(r+Rg+Ro+Rx)E/(R 中+Rx)由于 Ix与 Rx对应，因此可指示被测电阻大小 四、磁场 基本特性,来源,方向(小磁针静止时极的指向,磁感线的切线方向,外部(NS)内部(SN)组成闭合曲线 要熟悉五种典型磁场的磁感线空间分布（正确分析解答问题的关健）脑中要有各种磁源产生的磁感线的立体空间分布观念；会从不同的角度看、画、识 各种磁感线分布图 能够将磁感线分布的立体、空间图转化成不同方向的平面图（正视、符视、侧视、剖视图）安培右手定则：电产生磁 安培分子电流假说，磁产生的实质(磁现象电本质)

22、奥斯特和罗兰实验 安培左手定则(与力有关)磁通量概念一定要指明“是哪一个面积的、方向如何”且是双向标量 F安=B I L 推导 f洛=q B v 建立电流的微观图景(物理模型)从安培力 F=ILBsin和 I=neSv 推出 f=qvBsin。典型的比值定义(E=qF E=k2rQ)(B=L IF B=k2rI)(u=qwbaqW0AA)(R=Iu R=SL)(C=uQ C=dk 4s )磁感强度 B：由这些公式写出 B 单位，单位公式 B=L IF;B=S ;E=BLv B=LvE；B=k2rI（直导体）；B=NI（螺线管）qBv=mRv2 R=qBmv B=qRmv ;vvvduEBqEq

23、Bvdu 电学中的三个力：F电=q E=qdu F安=B I L f洛=q B v 注意：、BL 时，f洛最大，f洛=q B v （f、B、v 三者方向两两垂直且力 f 方向时刻与速度 v 垂直）导致粒子做匀速圆周运动。、B|v 时，f洛=0 做匀速直线运动。9、B 与 v 成夹角时，（带电粒子沿一般方向射入磁场），可把 v 分解为（垂直 B 分量 v，此方向匀速圆周运动；平行 B 分量 v|，此方向匀速直线运动。）合运动为等距螺旋线运动。带电粒子在磁场中圆周运动（关健是画出运动轨迹图,画图应规范）。规律：qBmvRRvmqBv2(不能直接用)qBm2vR2T 1、找圆心：(圆心的确定)因 f

24、洛一定指向圆心，f洛v 任意两个 f洛方向的指向交点为圆心；任意一弦的中垂线一定过圆心；两速度方向夹角的角平分线一定过圆心。2、求半径(两个方面)：物理规律qBmvRRvmqBv2 由轨迹图得出几何关系方程 (解题时应突出这两条方程)几何关系：速度的偏向角=偏转圆弧所对应的圆心角(回旋角)=2 倍的弦切角 相对的弦切角相等，相邻弦切角互补 由轨迹画及几何关系式列出：关于半径的几何关系式去求。3、求粒子的运动时间：偏向角（圆心角、回旋角）=2 倍的弦切角，即=2 )360(2)(0t或回旋角圆心角T 4、圆周运动有关的对称规律：特别注意在文字中隐含着的临界条件 a、从同一边界射入的粒子，又从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等。b、在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，一定沿径向射出。注意：均匀辐射状的匀强磁场，圆形磁场，及周期性变化的磁场。