高二物理選修3-1知識點

第二章電場基本知識點總結(jié)（一）電荷間的相互作用1．電荷間有相互作用力，同種電荷互相排斥，異種電荷相互吸引，兩電荷間的相互作用力大小相等，方向相反，作用在同一直線上。2．庫侖定律：在真空中兩個點電荷間的作用力大小為F=kQ1Q2/r2，靜電力常量k=9.0×109N·m2/C2。（二）電場強度1．定義式：E=F/q，該式適用于任何電場，E與F、q無關(guān)只取決于電場本身，E的方向規(guī)定為正點電荷受到電場力的方向。（1）場強ε與電場線的關(guān)系：電場線越密的地方表示場強越大，電場線上每點的切線方向表示該點的場強方向，電場線的方向與場強ε的大小無直接關(guān)系。（2）場強的合成：場強ε是矢量，求合場強時應(yīng)遵守矢量合成的平行四邊形法則。（3）電場力：F=qE，F(xiàn)與q、E都有關(guān)。2．決定式（1）E=kQ/r2，僅適用于在真空中點電荷Q形成的電場，E的大小與Q成正比，與r2成反比。（2）E=U/d，僅適用于勻強電場。（三）電勢能1．電場力做功的特點：電場力對移動電荷做功與路徑無關(guān)，只與始末位的電勢差有關(guān)，Wab=qUab2．判斷電勢能變化的方法（1）根據(jù)電場力做功的正負來判斷，不管正負電荷，電場力對電荷做正功，該電荷的電勢能一定減少；電場力對電荷做負功，該電荷的電勢能一定增加。（2）根據(jù)電勢的定義式U=ε/q來確定。（3）利用W=q(Ua-Ub)來確定電勢的高低。（四）靜電平衡把金屬導(dǎo)體放入電場中時，導(dǎo)體中的電荷重新分布，當感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場E與原場強E0疊加后合場強E為零時，即E=E0+E=0，金屬中的自由電子停止定向移動，導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)。孤立的帶電導(dǎo)體和處于電場中的感應(yīng)導(dǎo)體，處于靜電平衡時，主要特點是：1．導(dǎo)體內(nèi)部的合場強處處為零（即感應(yīng)電荷的場強與原場強大小相等方向相反）沒有電場線。2．整個導(dǎo)體是等勢體，導(dǎo)體表面是等勢面。3．導(dǎo)體外部電場線與導(dǎo)體表面垂直。4．孤立導(dǎo)體上凈電荷分布在外表面。（五）電容1．定義式：C=Q/U=ΔQ/ΔU，適用于任何電容器。2．決定式；C=εS/4πkd，僅適用于平行板電容器。3．對平行板電容器有關(guān)的C、Q、U、E的討論問題有兩種情況。對平行板電容器的討論：、、（Ⅰ）、電容器跟電源相連，U不變，q隨C而變。d↑→C↓→q↓→E↓ε、S↑→C↑→q↑→E不變。（Ⅱ）、充電后斷開，q不變，U隨C而變。d↑→C↓→U↑→不變。ε、S↓→C↓→U↑→E↑。（六）、帶有粒子的加速度：若帶電粒子僅受電場力且電場力做正功，其電勢能減少功能增加。（1）初速度為零時（2）初速度不為零時上述公式適用于勻強和非勻強電場。2．帶電粒子的偏轉(zhuǎn)：帶電粒子僅受電場力作用為初速度v0垂直進入勻強電場，做類平勢運動，此類問題一般都是分解為兩個方向的分運動來處理。沿初速度方向做勻速運動：vx=v0，x=v0t沿電場方向做勻加速運動：vy=at，y=at2/2兩個分運動的聯(lián)系橋梁：時間t相等若偏轉(zhuǎn)電場的電壓為U、距離為d，則帶電粒子的加速度為a=qU/md，任意時刻的速度為側(cè)移量。偏轉(zhuǎn)角θ的正切為。3．處理帶電粒子運動問題的三條途徑：（1）勻變速直線運動公式和牛頓運動定律（2）運動定理或能量守恒定律（3）運動定理和動量守恒定律4．帶電粒子所受重力是否可以忽略；（1）基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等，除有說明或明確的暗示以外一般都可忽略不計。（2）帶電顆粒：如液滴、塵埃、小球一般都不能忽略。（七）、電場線與等勢面的比較：1、電場線：用來形象描述電場的假想曲線，是由法拉第引入的。理解：①、起始于正電荷（無窮遠處），終止于負電荷（無窮遠處），不是閉合曲線，不相交。②、電場線上一點的切線方向為該點場強方向。③、電場線的疏密程度反映了場強的大小。④、勻強電場的電場線是平行等距的直線。⑤、沿電場線方向電勢逐點降低，是電勢最低最快的方向。⑦、電場線并非電荷運動的軌跡。2、等勢面：電勢相等的點構(gòu)成的面有以下特征；在同一等勢面上移動電荷電場力不做功。等勢面與電場力垂直。電場中任何兩個等勢面不相交。電場線由高等勢面指向低等勢面。規(guī)定：相鄰等勢面間的電勢差相差，所以等勢面的疏密反映了場強的大?。▌驈婞c電荷電場等勢面的特點）幾種等勢面的性質(zhì)A、等量同種電荷連線和中線上連線上：中點電勢最小中線上：由中點到無窮遠電勢逐漸減小，無窮遠電勢為零。B、等量異種電荷連線上和中線上連線上：由正電荷到負電荷電勢逐漸減小。中線上：各點電勢相等且都等于零。3、電場力做功與電勢能的關(guān)系：①、通過電場力做功說明：電場力做正功，電勢能減小。電場力做負功，電勢能增大。②、正電荷：順著電場線移動時，電勢能減小。逆著電場線移動時，電勢能增加。負電荷：順著電場線移動時，電勢能增加。逆著電場線移動時，電勢能減小。③、求電荷在電場中A、B兩點具有的電勢能高低將電荷由A點移到B點根據(jù)電場力做功情況判斷，電場力做正功，電勢能減小，電荷在A點電勢能大于在B點的電勢能，反之電場力做負功，電勢能增加，電荷在B點的電勢能小于在B點的電勢能④、在正電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點具有的電勢能都為正，負電荷在任一點具有的電勢能都為負。在負電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點具有的電勢能都為負，負電荷在任意一點具有的電勢能都為正。(八)、電勢與電勢差的比較：（1）電勢差是電場中兩點間的電勢的差值，（2）電場中某一點的電勢的大小，與選取的參考點有關(guān)；電勢差的大小，與選取的參考點無關(guān)。（3）電勢和電勢差都是標量，單位都是伏特，都有正負值；電勢的正負表示該點比參考點的電勢大或小；電勢差的正負表示兩點的電勢的高低。第三章磁場知識點一、磁現(xiàn)象和磁場1、磁場：磁場是存在于磁體、運動電荷周圍的一種物質(zhì)．它的基本特性是：對處于其中的磁體、電流、運動電荷有力的作用．2、磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：所有的磁現(xiàn)象都可歸結(jié)為運動電荷之間通過磁場而發(fā)生的相互作用．二、磁感應(yīng)強度1、表示磁場強弱的物理量．是矢量．2、大小：B=F/Il（電流方向與磁感線垂直時的公式）．3、方向：左手定則：是磁感線的切線方向；是小磁針N極受力方向；是小磁針靜止時N極的指向．不是導(dǎo)線受力方向；不是正電荷受力方向；也不是電流方向．4、單位：牛/安米，也叫特斯拉，國際單位制單位符號T．5、點定B定：就是說磁場中某一點定了，則該處磁感應(yīng)強度的大小與方向都是定值．6、勻強磁場的磁感應(yīng)強度處處相等．7、磁場的疊加:空間某點如果同時存在兩個以上電流或磁體激發(fā)的磁場,則該點的磁感應(yīng)強度是各電流或磁體在該點激發(fā)的磁場的磁感應(yīng)強度的矢量和,滿足矢量運算法則.三、幾種常見的磁場（一）、磁感線⒈磁感線是徦想的，用來對磁場進行直觀描述的曲線，它并不是客觀存在的。⒉磁感線是閉合曲線⒊磁感線的疏密表示磁場的強弱，磁感線上某點的切線方向表示該點的磁場方向。⒋任何兩條磁感線都不會相交，也不能相切。5．勻強磁場的磁感線平行且距離相等．沒有畫出磁感線的地方不一定沒有磁場．6．安培定則：姆指指向電流方向，四指指向磁場的方向．注意這里的磁感線是一個個同心圓，每點磁場方向是在該點切線方向·7、*熟記常用的幾種磁場的磁感線：（二）、勻強磁場1、磁感線的方向反映了磁感強度的方向，磁感線的疏密反映了磁感強度的大小。2、磁感應(yīng)強度的大小和方向處處相同的區(qū)域，叫勻強磁場。其磁感線平行且等距。例：長的通電螺線管內(nèi)部的磁場、兩個靠得很近的異名磁極間的磁場都是勻強磁場。3、如用B=F/(I·L)測定非勻強磁場的磁感應(yīng)強度時，所取導(dǎo)線應(yīng)足夠短，以能反映該位置的磁場為勻強。（三）、磁通量（Φ）1．磁通量Φ：穿過某一面積磁力線條數(shù)，是標量．2．磁通密度B：垂直磁場方向穿過單位面積磁力線條數(shù)，即磁感應(yīng)強度，是矢量．3．二者關(guān)系：B＝Φ/S（當B與面垂直時），Φ＝BScosθ，Scosθ為面積垂直于B方向上的投影，θ是B與S法線的夾角．四、磁場對通電導(dǎo)線的作用力（一）、安培力：1、通電導(dǎo)線在磁場中受到的作用力叫做安培力．說明:磁場對通電導(dǎo)線中定向移動的電荷有力的作用，磁場對這些定向移動電荷作用力的宏觀表現(xiàn)即為安培力．2、安培力的計算公式：F＝BILsinθ（θ是I與B的夾角）；通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時，即θ＝900，此時安培力有最大值；通電導(dǎo)線與磁場方向平行時，即θ＝00，此時安培力有最小值，F(xiàn)=0N;00＜B＜900時，安培力F介于0和最大值之間.3、安培力公式的適用條件:I1I2①I1I2如圖所示，電流I1//I2,如I1在I2處磁場的磁感應(yīng)強度為B，則I1對I2的安培力F＝BI2L，方向向左，同理I2對I1，安培力向右，即同向電流相吸，異向電流相斥．②根據(jù)力的相互作用原理，如果是磁體對通電導(dǎo)體有力的作用，則通電導(dǎo)體對磁體有反作用力．兩根通電導(dǎo)線間的磁場力也遵循牛頓第三定律．(二）、左手定則1.用左手定則判定安培力方向的方法：伸開左手，使拇指跟其余的四指垂直且與手掌都在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手心，并使四指指向電流方向，這時手掌所在平面跟磁感線和導(dǎo)線所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線所受安培力的方向．2.安培力F的方向既與磁場方向垂直，又與通電導(dǎo)線垂直,即F跟BI所在的面垂直．但B與I的方向不一定垂直．3.安培力F、磁感應(yīng)強度B、電流1三者的關(guān)系①已知I,B的方向，可惟一確定F的方向；②已知F、B的方向，且導(dǎo)線的位置確定時，可惟一確定I的方向；③已知F,1的方向時，磁感應(yīng)強度B的方向不能惟一確定．4.由于B,I,F的方向關(guān)系常是在三維的立體空間，所以求解本部分問題時，應(yīng)具有較好的空間想象力，要善于把立體圖畫變成易于分析的平面圖，即畫成俯視圖，剖視圖，側(cè)視圖等．(三)、安培力的性質(zhì)和規(guī)律；1、公式F=BIL中L為導(dǎo)線的有效長度，即導(dǎo)線兩端點所連直線的長度，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端．如圖示，甲中：，乙中：L/=d(直徑）＝2R（半圓環(huán)且半徑為R)2、安培力的作用點為磁場中通電導(dǎo)體的幾何中心；（四）、分析在安培力作用下通電導(dǎo)體運動情況的一般步驟1、畫出通電導(dǎo)線所在處的磁感線方向及分布情況2、用左手定則確定各段通電導(dǎo)線所受安培力3、據(jù)初速方向結(jié)合牛頓定律確定導(dǎo)體運動情況五、磁場對運動電荷的作用力（一）、洛侖茲力磁場對運動電荷的作用力1、洛倫茲力的公式:f=qvBsinθ，θ是V、B之間的夾角.2、當電荷速度方向與磁場方向垂直時，洛倫茲力的大小F=qvB

3、當v=0時，F(xiàn)=0，即磁場對靜止的電荷無作用力，磁場只對運動電荷有作用力，這與電場對其中的靜止電荷或運動電荷總有電場力的作用是不同的。

4、當電荷運動方向與磁場方向相同或相反，即與平行時，F(xiàn)=0。

5、當電荷運動方向與磁場方向夾角為θ時，洛倫茲力的大小F=qvBsinθ6、只有運動電荷在磁場中才有可能受到洛倫茲力作用，靜止電荷在磁場中受到的磁場對電荷的作用力一定為0．（二）、洛倫茲力的方向1.洛倫茲力F的方向既垂直于磁場B的方向，又垂直于運動電荷的速度v的方向，即F總是垂直于B和v所在的平面．2.使用左手定則判定洛倫茲力方向時，伸出左手，讓姆指跟四指垂直，且處于同一平面內(nèi)，讓磁感線穿過手心，四指指向正電荷運動方向（當是負電荷時，四指指向與電荷運動方向相反）則姆指所指方向就是該電荷所受洛倫茲力的方向．（三）、洛倫茲力與安培力的關(guān)系1.洛倫茲力是單個運動電荷在磁場中受到的力，而安培力是導(dǎo)體中所有定向稱動的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)．2.洛倫茲力一定不做功，它不改變運動電荷的速度大小;但安培力卻可以做功．六、帶電粒子在勻強磁場中的運動1、不計重力的帶電粒子在勻強磁場中的運動可分三種情況：一是勻速直線運動；二是勻速圓周運動；三是螺旋運動．2、不計重力的帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的軌跡半徑r=mv/qB；其運動周期T=2πm/qB（與速度大小無關(guān)）．3、不計重力的帶電粒子垂直進入勻強電場和垂直進入勻強磁場時都做曲線運動，但有區(qū)別：帶電粒子垂直進入勻強電場，在電場中做勻變速曲線運動（類平拋運動）；垂直進入勻強磁場，則做變加速曲線運動（勻速圓周運動）．4、帶電粒子在勻強磁場中的運動當υ∥B時，所受洛侖茲力為零，做勻速直線運動；當υ⊥B時，所受洛侖力充分向心力，做半徑和周期分別為R=，T=的勻速圓周運動；當υ與B夾一般角度時，由于可以將υ正交分解為υ∥和υ⊥（分別平行于和垂直于）B，此時，電荷的合運動在中學(xué)階段一般不要求定量掌握。（二）、帶電粒子在磁場中運動的圓心、半徑及時間的確定（1)用幾何知識確定圓心并求半徑．因為F方向指向圓心，根據(jù)F一定垂直v，畫出粒子運動軌跡中任意兩點（大多是射入點和出射點）的F或半徑方向，其延長線的交點即為圓心，再用幾何知識求其半徑與弦長的關(guān)系．(2)確定軌跡所對應(yīng)的圓心角，求運動時間．先利用圓心角與弦切角的關(guān)系，或者是四邊形內(nèi)角和等于3600（或2π）計算出圓心角θ的大小，再由公式t=θT/3600（或θT/2π）可求出運動時間．(3)注意圓周運動中有關(guān)對稱的規(guī)律．如從同一邊界射入的粒子，從同一邊界射出時，速度與邊界的夾角相等；在圓形磁場區(qū)域內(nèi)，沿徑向射入的粒子，必沿徑向射出．56．電磁感應(yīng)現(xiàn)象Ⅰ 只要穿過閉合回路中的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，如果電路不閉合只會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。 這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)，是1831年法拉第發(fā)現(xiàn)的。57．感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件Ⅱ1、回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的條件是回路所圍面積中的磁通量變化，因此研究磁通量的變化是關(guān)鍵，由磁通量的廣義公式中（是B與S的夾角）看，磁通量的變化可由面積的變化引起；可由磁感應(yīng)強度B的變化引起；可由B與S的夾角的變化引起；也可由B、S、中的兩個量的變化，或三個量的同時變化引起。 2、閉合回路中的一部分導(dǎo)體在磁場中作切割磁感線運動時，可以產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電流，這是初中學(xué)過的，其本質(zhì)也是閉合回路中磁通量發(fā)生變化。 3、產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流的條件：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。58．法拉第電磁感應(yīng)定律楞次定律Ⅱ ①電磁感應(yīng)規(guī)律：感應(yīng)電動勢的大小由法拉第電磁感應(yīng)定律確定。 ——當長L的導(dǎo)線，以速度，在勻強磁場B中，垂直切割磁感線，其兩端間感應(yīng)電動勢的大小為。 如圖所示。設(shè)產(chǎn)生的感應(yīng)電流強度為I，MN間電動勢為，則MN受向左的安培力，要保持MN以勻速向右運動，所施外力，當行進位移為S時，外力功。為所用時間。 而在時間內(nèi)