高中物理選修3-1知識(shí)總結(jié)即公式總結(jié)

物理選修3-1知識(shí)點(diǎn)即公式總結(jié)第一章電場(chǎng)一、電場(chǎng)基本規(guī)律1、電荷電荷守恒定律自然界中只存在正、負(fù)電荷自然界中兩種電荷的總量是守恒的，使物質(zhì)帶電的過(guò)程，就是使電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一物體（如摩擦起電和接觸帶電）；或者是從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分（靜電感應(yīng)），不管何種方式，電荷既不能創(chuàng)造，也不能消失，這就是電荷守恒定律（1）三種帶電方式：摩擦起電（2）元電荷：最小的帶電單元，自然界任何物體的帶電荷量都是元電荷（e=1.6×10-19c）的整數(shù)倍，電等于元電荷，但電性不同，前者為負(fù)，后者為正。-掠奪式、接觸起電-均分式、感應(yīng)起電-本能式子、質(zhì)子的電荷量都2、庫(kù)倫定律：（1）定律內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷．．．．．．．量的乘積正成比，與它們的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上。kQQ（2）表達(dá)式：2k=9.0×109N·m2/C2——靜電力常量F1r2F是電場(chǎng)力（N）k是靜電力常量（=9.0×109N?m2/C2）q1、q2是電荷帶電量（C）r是兩個(gè)電荷的距離（m）（3）適用條件：真空中靜止的點(diǎn)電荷。二、電場(chǎng)力的性質(zhì)：1、電場(chǎng)的基本性質(zhì)：電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有力的作用。2、電場(chǎng)強(qiáng)度E：（1）定義：電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力F與電荷的帶電量q的比值，F(xiàn)就叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。（2）定義式：EE與F、q無(wú)關(guān)，只由電場(chǎng)本身決定。qE是電場(chǎng)強(qiáng)度（N/C或V/m2均可，1N/C=1V/m2）F是電場(chǎng)力（N）q是電荷量（C）（3）電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量：大小：在數(shù)值上為單位電荷受到的電場(chǎng)力。方向：規(guī)定正電荷受力方向，負(fù)電荷受力與E的方向相反。（4）單位：N/C,V/m1N/C=1V/m（5）其他的電場(chǎng)強(qiáng)度公式1點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式：kQ——Q場(chǎng)源電荷○rE2E是點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度（N/C或V/m2均可，1N/C=1V/m2）Qk是靜電力常量（=9.0×109N?m2/C2）Q是點(diǎn)電荷帶電量（C）r是半徑（m）；U2勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)公式：——d沿電場(chǎng)方向等勢(shì)面間距離○EdU是A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差（V）d是距離（m）ABE是電場(chǎng)強(qiáng)度（N/C或V/m2均可，1N/C=1V/m2）（6）場(chǎng)強(qiáng)的疊加：遵循平行四邊形法則線：（1）意義：（2）電場(chǎng)線的特點(diǎn)：1電場(chǎng)線起于正電荷（3、電場(chǎng)形象直觀描述電場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的理想模型，實(shí)際上是不存在的無(wú)窮遠(yuǎn)），止于（無(wú)窮遠(yuǎn)）負(fù)電荷○2不封閉，不相交，不相切?！?沿電場(chǎng)線電勢(shì)降低，且電勢(shì)降低最快。一條電場(chǎng)線以判斷電勢(shì)高低。4電場(chǎng)線垂直于等勢(shì)面，靜電○無(wú)法判斷場(chǎng)強(qiáng)大小，可平衡導(dǎo)體，電場(chǎng)線垂直于導(dǎo)體表面○（3）幾種特殊電場(chǎng)的電場(chǎng)線：各點(diǎn)的切線方向反映場(chǎng)強(qiáng)的方向，疏密程度反映場(chǎng)強(qiáng)的大小。特點(diǎn)：假想的（不存在）、不相交、不閉合，從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷。E三、電場(chǎng)的能性質(zhì)1、電場(chǎng)的能基本性質(zhì)：電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)，電場(chǎng)力要對(duì)電荷做功。2、電勢(shì)能Ep：（1）定義：電荷在電場(chǎng)中，由于電場(chǎng)和電荷間的相互作用，由位置決定的量能。電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)等能于電場(chǎng)力把電荷從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)位能置時(shí)所做的功。（2）定義式：pA（3）特點(diǎn)：○1電勢(shì)能具有相對(duì)性，相對(duì)零勢(shì)面能而言，通常選大地或無(wú)窮遠(yuǎn)處為零勢(shì)能EW——帶正負(fù)號(hào)計(jì)算A0面。2電勢(shì)的能變化量△E與零勢(shì)面能的選擇無(wú)關(guān)?！餻3、電勢(shì)φ：（1）定義：電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能Ep與電荷量的比值。（2）定義式：φE伏（V）——帶正負(fù)號(hào)計(jì)算p——單位：qφ是電勢(shì)（V）E是電勢(shì)能（J）q是電荷量（C）（3）特點(diǎn)：1電勢(shì)具有相對(duì)性，相對(duì)參考點(diǎn)而言。但電勢(shì)之差與參考點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)?！稹?電勢(shì)是一個(gè)標(biāo)量，但是它有正負(fù)，正負(fù)只表示該點(diǎn)電勢(shì)比參考點(diǎn)電勢(shì)高，還是低?！?電勢(shì)的大小由電場(chǎng)本身決定，與Ep和q無(wú)關(guān)。○4電勢(shì)在數(shù)值上等于單位正電荷由該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所做的功。（4）電勢(shì)高低的判斷方法1根據(jù)電場(chǎng)線判斷：沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低。φ>φ○ABAB2根據(jù)電勢(shì)能判斷：○正電荷：電勢(shì)能大，電勢(shì)高；電勢(shì)能小，電勢(shì)低。負(fù)電荷：電勢(shì)能大，電勢(shì)低；電勢(shì)能小，電勢(shì)高。結(jié)論：只在電場(chǎng)力作用下，靜止的電荷從電勢(shì)能高的地方向電勢(shì)能低的地方運(yùn)動(dòng)。4、電勢(shì)差U（1）定義：電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)之差。也叫電壓。AB（2）定義式：U=φ-φBABAφ是A點(diǎn)電勢(shì)（V）φ是B點(diǎn)電勢(shì)（V）；ABUAB是A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差（V）（3）特點(diǎn)：1電勢(shì)差是標(biāo)量，卻有正負(fù)，只表示起點(diǎn)和終點(diǎn)的電勢(shì)誰(shuí)高誰(shuí)低?！稹?單位：伏（V）3電場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)差是確定的，與零勢(shì)面的選擇無(wú)關(guān)○4U=Ed勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差○計(jì)算公式?！妱?shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度之間的關(guān)系。5、電場(chǎng)力做功W：（1）電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)：電場(chǎng)力做功與AB關(guān)，即與初末位路徑無(wú)關(guān)，只與初末位置有置的電勢(shì)差有關(guān)。（2）表達(dá)式：W=Uq—帶正負(fù)號(hào)計(jì)算（用適于任何電場(chǎng)）ABABUAB是A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差（V）q是電荷量（C）WAB是從A點(diǎn)到B點(diǎn)做的功（J）W=Eqd—d沿電場(chǎng)方向的距離。——?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)AB（3）電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系W=-△Ep=E-EpAPBAB結(jié)論：電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少無(wú)條件結(jié)論電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加6、等勢(shì)面：（1）定義：電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的面。（2）特點(diǎn)：1等勢(shì)面上各點(diǎn)電勢(shì)相等，在等勢(shì)○2等勢(shì)面與電場(chǎng)線垂直○3兩等勢(shì)面不相交○4等勢(shì)面的密集程度表示場(chǎng)弱密強(qiáng)。5畫等勢(shì)面時(shí)，相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等。非勻強(qiáng)電場(chǎng)線上兩點(diǎn)間的電勢(shì)差的大?。嚎拷鼒?chǎng)源（場(chǎng)強(qiáng)大）的兩點(diǎn)間的面上移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力不做功?！饛?qiáng)的大?。菏琛穑?）判斷若AB=BC，則UAB>UBCABC1）定義：導(dǎo)體內(nèi)不再有電荷定向移動(dòng)的穩(wěn)定狀態(tài)（2）特點(diǎn)：○1處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零。○2感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)任何位置產(chǎn)生的電場(chǎng)都等于外電場(chǎng)在該處場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相反?！?處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體，導(dǎo)體表面是個(gè)等勢(shì)面?！?電荷只分布在導(dǎo)體的外表面，與導(dǎo)體表面的彎曲程度有關(guān)，越彎曲，電荷分布越多。四、電容器及其應(yīng)用：ASBCL（2）定義：電容器所帶電量Q與電容器兩極板間電壓U的比值就叫做電容器的電容。Q（3）定義式：C——是定義式不是決定式UC是電容（F）Q是電荷量（C）U是電勢(shì)差（V）；SC——是電容的決定式（平行板電容器）4kd7.推導(dǎo)公式：E=U=d=4πkQεsE是電場(chǎng)強(qiáng)度（N/C或V/m2均可，1N/C=1V/m2）U是電勢(shì)差（V）d是距離（m）Q是帶電量（C）k是靜電力常量（=9.0×109N?m2/C2）ε是相對(duì)介電常數(shù)；（4）單位：法拉F，微法μF，皮法pF1pF=10-6μF=10-12F（5）特點(diǎn)：1電容器的電容C與Q和U無(wú)關(guān)，只由電容器本身決定?！稹?電容器的帶電量Q是指一個(gè)極板帶電量的絕對(duì)值?！?電容器始終與電源相連，則電容器的電壓不變。電容器充電完畢，再與電源斷開(kāi)，則電容器的帶電量不變。4在有關(guān)電容器問(wèn)題的討論中，經(jīng)常要用到以下三個(gè)公式和3的結(jié)論聯(lián)合使用進(jìn)行判○○斷4kdQSUdCCEU五、應(yīng)用——帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（平衡問(wèn)題，加速問(wèn)題，偏轉(zhuǎn)問(wèn)題）1、基本粒子不計(jì)重力，但不是不計(jì)質(zhì)量，如質(zhì)子（α粒子（H），電子，He）,氕（H），141121氘（H），氚（H）2311帶電微粒、帶電油滴、帶電小球一般情況下都要計(jì)算重力。Eqmgv2、平衡問(wèn)題：電場(chǎng)力與重力的平衡問(wèn)題。mg=Eq3、加速問(wèn)題0（1）由牛頓第二定律解釋，帶電粒子在電場(chǎng)中加速運(yùn)動(dòng)（不計(jì)重力），只受電場(chǎng)v2Eqd2Uq力Eq，粒子的加速度為a=Eq/m，若兩板間距離為d，則vmm12Uq（2）由動(dòng)能定理解釋，mv0Uq，v22mU可見(jiàn)加速的末速度與兩板間的距離d無(wú)關(guān)，只與兩板間的電壓有關(guān)，但是粒子在電場(chǎng)時(shí)間不一樣，d越大，飛行時(shí)間越長(zhǎng)。4、偏轉(zhuǎn)問(wèn)題——類平拋運(yùn)動(dòng)（由兩極板間中點(diǎn)射入）電場(chǎng)線的方向：粒子做速度為v勻速直線中運(yùn)動(dòng)的在垂直運(yùn)動(dòng)。0在平行電場(chǎng)線的方向：粒子做初速度為0、加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。帶電粒子不若計(jì)重力，則在豎直方向粒子的加速度aEqUqmmd帶電粒子做類平拋的水平距離，若能飛出電場(chǎng)水平距離為L(zhǎng)，不若能飛出電場(chǎng)則水平距離為x帶電粒子飛行的時(shí)間：t=x/v=L/v——————1○00L粒子要能飛出電場(chǎng)則：y≤d/2————————2○v0θy1粒子在豎直方向做勻加速運(yùn)動(dòng)：———3○22粒子在豎直方向的分速度:vat——————4○y粒子出電場(chǎng)的速度偏角：v——————5○tanyv0由12345可得：○○○○○UqL飛行時(shí)間：t=L/vOvy豎直分速度：mdv0UqL2UqLmv側(cè)向偏移量：tany偏向角：2mvd2d020LL＇LL＇v0θyy＇vθv0vyv0θyU1y＇θv0vyvU1UL2tan偏向角：飛行時(shí)間：t=L/vO2Ud1ULLL(2)24UL22ｙ＇＝y(tǒng)側(cè)向偏移量：4UdUd11在這種情況下，一束粒子中各種不同的粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡相同。即不同粒子的側(cè)移量，偏向角都相同，但它們飛越偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的時(shí)間不同，此時(shí)間與加速電壓、粒子電量、質(zhì)量有關(guān)。如果在上述例子中粒子的重力不能忽略時(shí)，只要將加速度a重新求出即可，具體計(jì)算過(guò)程相同。5、示波器的原理同書上結(jié)構(gòu)圖。1F是電場(chǎng)力（N）k是靜電力常量（=9.0×109N?m2/C2）q1、q2是電荷帶電量（C）r是兩個(gè)電荷的距離（m）；E是電場(chǎng)強(qiáng)度（N/C或V/m2均可，1N/C=1V/m2）F是電場(chǎng)力（N）q是電荷量（C）*點(diǎn)電荷：EQ是點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度（N/C或V/m2均可，1N/C=1V/m2）k是靜電力常量（=9.0×109N?m2/C2）Q是點(diǎn)電荷帶電量（C）r是半徑（m）；3.φ=Eqφ是電勢(shì)（V）E是電勢(shì)能（J）q是電荷量（C）；4.=UAB是A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差（V）q是電荷量（C）WAB是從A點(diǎn)到B點(diǎn)做的功（J）EpA是A點(diǎn)的電勢(shì)能（J）E是B點(diǎn)的電勢(shì)能（J）pBφ是A點(diǎn)電勢(shì)（V）φ是B點(diǎn)電勢(shì)（V）；AB5.UAB=EdUAB是A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差（V）d是距離（m）E是電場(chǎng)強(qiáng)度（N/C或V/m2均可，1N/C=1V/m2）C是電容（F）Q是電荷量（C）U是電勢(shì)差（V）；7.推導(dǎo)公式：E=U=d=4πkQεsE是電場(chǎng)強(qiáng)度（N/C或V/m2均可，1N/C=1V/m2）U是電勢(shì)差（V）d是距離（m）Q是帶電量（C）k是靜電力常量（=9.0×109N?m2/C2）ε是相對(duì)介電常數(shù)；8.q=Itq是電荷量（C）I是電流（A）t是時(shí)間（s）；9.I=（歐姆定律）I=E（閉合電路歐姆定律）URR+rI是電流（A）U是電勢(shì)差（電壓）（V）R是電阻（Ω）E是電動(dòng)勢(shì)（V）r是內(nèi)電阻（Ω）推導(dǎo)公式：E=U+U=IR+Ir外內(nèi)U是外電路電勢(shì)差（電壓）（V）外U是內(nèi)電路電勢(shì)差（電壓）（V）內(nèi)串聯(lián)電路總電阻：R=R1+R2+并聯(lián)電路總電阻：=+=>R=*串聯(lián)分壓與電阻成正比，并聯(lián)電流與電阻成反比：“串正并P是電功率（W）U是電勢(shì)差（電壓）（V）I是電流（A）推導(dǎo)公式：∵I=UR，P=UI∴R=，P=I2RU額是額定電壓（V）U實(shí)是實(shí)際電壓（V）P額是額定功率（W）P實(shí)是實(shí)際功率（W）R是純電阻電路的電阻（Ω）Q=I2Rt，R=ρLSQ是電流產(chǎn)生的熱量（焦耳熱）（J）L是導(dǎo)體長(zhǎng)度（m）ρ是電阻率，由材料本身決定（Ω?m）S是導(dǎo)體橫截面積（m2）；*歐姆定律中的所有公式要求是在純電阻電路中使用。注意電