高中物理選修3-1知識點及典型例題

高中物理選修3-1知識點及典型例題電荷及其守恒定律一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道兩種電荷及其相互作用，知道電量的概念。2.知道摩擦起電和感應(yīng)起電并不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的正負(fù)電荷分開。3.知道電荷守恒定律。4.知道什么是元電荷。二、知識點說明1、電荷守恒定律和元電荷1.兩種電荷:(1)正電荷:絲綢摩擦過的玻璃棒帶的電荷;(2)負(fù)電荷:毛皮摩擦過的橡膠棒帶的電荷。2.電荷間的相互作用:同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。3.使物體帶電方法:(1)摩擦起電;(2)接觸帶電;(3)感應(yīng)起電。4.摩擦起電:(1)本質(zhì):電荷的轉(zhuǎn)移;(2)原因:原子核對核外電子的束縛能力不同。(3)結(jié)果:兩個相互摩擦的物理帶上了等量異種電荷。5.自由電子:金屬中，最外層電子脫離原子核束縛在金屬中自由活動的電子，失去電子的原子變成為了帶正電的離子。6.靜電感應(yīng):把電荷移近不帶電的異體，可以使導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象。利用靜電感應(yīng)使物體帶電，叫做感應(yīng)起電。當(dāng)一個帶電體靠近導(dǎo)體時，由于電荷間相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會趨向或遠(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異號電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同號電荷。7.電荷守恒定律:電荷既不會產(chǎn)生，也不會消滅，它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分;在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變。(一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和保持不變)8.元電荷:(1)最小的電荷量，用e表示，，單位:庫侖，簡稱庫，符號用C表示。正電荷的電荷量為正值，負(fù)電荷的電荷量為負(fù)值。(2)比荷:電子的電荷量e與電子的質(zhì)量之比，。注意:所有帶電體的電荷量或者等于e，或者等于e的整數(shù)倍。就是說，電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。9.驗電器:(1)作用:檢驗物體是否帶電。(2)原理:同種電荷相互排斥。三、典型例題例1關(guān)于摩擦起電和感應(yīng)起電的實質(zhì)，下列說法正確的是:()A.摩擦起電現(xiàn)象說明了機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為電能，也說明通過做功可以創(chuàng)造電荷B.摩擦起電說明電荷可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體C.感應(yīng)起電說明電荷可以從物體的一個部分轉(zhuǎn)移到物體另一個部分D.感應(yīng)起電說明電荷從帶電的物體轉(zhuǎn)移到原來不帶電的物體上去了解析:摩擦起電的實質(zhì)是:當(dāng)兩個物體相互摩擦?xí)r，一些束縛得不緊的電子往往從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個1物體，于是原來電中性的物體由于得到電子而帶上負(fù)電，失去電子的物體帶上正電。即電荷在物體之間轉(zhuǎn)移。感應(yīng)起電的實質(zhì)是:當(dāng)一個帶電體靠近導(dǎo)體時，由于電荷之間的相互吸引或排斥，導(dǎo)致導(dǎo)體中的自由電荷趨向或遠(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體上靠近帶電體的一端帶異種電荷，遠(yuǎn)離的一端帶同種電荷。即電荷在物體的不同部分之間轉(zhuǎn)移。由電荷守恒定律可知:電荷不可能被創(chuàng)造。答案:BC例2絕緣細(xì)線上端固定，下端懸掛一個輕質(zhì)小球a，a的表面鍍有鋁膜，在a的附近，有一個絕緣金屬球b，開始a、b都不帶電，如圖所示，現(xiàn)在使a帶電，則:()A.a、b之間不發(fā)生相互作用B.b將吸引a，吸住后不放C.b立即把a(bǔ)排斥開D.b先吸引a，接觸后又把a(bǔ)排斥開解析:當(dāng)a帶上電荷后，由于帶電體要吸引輕小物體，故a將吸引b。這種吸引是相互的，故可以觀察到a被b吸引過來。當(dāng)它們相互接觸后，電荷從a轉(zhuǎn)移到b，它們就帶上了同種電荷，根據(jù)電荷間相互作用的規(guī)律，它們又將互相排斥。答案:D例3如圖所示，將帶電棒移近兩個不帶電的導(dǎo)體球，兩個導(dǎo)體球開始時互相接觸且對地絕緣，下述幾種方法中能使兩球都帶電的是()A(先把兩球分開，再移走棒B(先移走棒，再把兩球分開C(先將棒接觸一下其中的一個球，再把兩球分開D(棒的帶電荷量不變，兩導(dǎo)體球不能帶電解析:帶電棒移近導(dǎo)體球但不與導(dǎo)體球接觸，從而使導(dǎo)體球上的電荷重新分布，甲球左側(cè)感應(yīng)出正電荷，乙球右側(cè)感應(yīng)出負(fù)電荷，此時分開甲、乙球，則甲、乙球上分別帶上等量的異種電荷，故A正確;如果先移走帶電棒，則甲、乙兩球上的電荷又恢復(fù)原狀，則兩球分開后不顯電性，故B錯;如果先將棒接觸一下其中的一球，則甲、乙兩球會同時帶上和棒同性的電荷，故C正確(可以采用感應(yīng)起電的方法使兩導(dǎo)體球帶電，而使棒的帶電荷量保持不變，故D錯誤。答案:AC庫侖定理一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1(掌握庫侖定律，要求知道點電荷的概念，理解庫侖定律的含義及其公式表達(dá)，知道靜電力常量(2(會用庫侖定律的公式進(jìn)行有關(guān)的計算。23(知道庫侖扭秤的實驗原理二、知識點說明1.內(nèi)容:真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。2.靜電力(庫侖力):靜止點電荷之間的相互作用力。3.點電荷:帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以至帶電體的形狀大小以及電荷分布狀況可以忽略，這樣的帶電體就叫做點電荷，它是一種理想模型。4.計算公式:。k是比例系數(shù)，叫靜電力常量，r是電荷間的距離。單位:q的單位是庫侖(C)，力的單位是牛頓(N)，距離單位是米(m)，。微觀粒子間的萬有引力遠(yuǎn)小于庫侖力，萬有引力可以忽略不計。5.方向:點電荷之間的庫侖力方向在兩者連線上。三、典型例題例1:如圖所示，三個完全相同的金屬小球a、b、c位于等邊三角形的三個頂點上(a和c帶正電，b帶負(fù)電，a所帶電荷量的大小比b的小(已知c受到a和b的靜電力的合力可用圖中四條有向線段中的一條來表示，它應(yīng)是()A(F1B(F2C(F3D(F4解析:選B.據(jù)“同電相斥、異電相引”規(guī)律，確定電荷c受到a和b的庫侖力方向，考慮a的帶電荷量小于b的帶電荷量，因此Fb大于Fa，F(xiàn)b與Fa的合力只能為F2，故選項B正確。答案:B例2:如圖所示，兩個質(zhì)量均為m的完全相同的金屬球殼a和b，其殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻，將它們固定于絕緣支座上，兩球心間的距離l為球半徑的3倍(若使它們帶上等量異種電荷，使其電荷量的絕對值均為Q，那么關(guān)于a、b兩球之間的萬有引力F引和庫侖力F庫的表達(dá)式正確的是()A(F引,，F(xiàn)庫,B(F引?，F(xiàn)庫?3C(F引?，F(xiàn)庫,D(F引,，F(xiàn)庫?解析:由于a、b兩球所帶異種電荷相互吸引，使它們各自的電荷分布不均勻，即相互靠近的一側(cè)電荷分布較密集，又l,3r，不滿足l?r的要求，故不能將帶電球殼看成點電荷，所以不能應(yīng)用庫侖定律，故F庫?.雖然不滿足l?r，但由于其殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻，兩球殼可看成質(zhì)量集中于球心的質(zhì)點，可以應(yīng)用萬有引力定律，故F引,。答案:D3.質(zhì)量均為m的三個帶電小球A、B、C放置在光滑絕緣的水平面上，相鄰球間的距離均為L，A球帶電量,，10q;B球帶電量,，q。若在C球上加一個水平向右的恒力F，如圖7所示，要使三球能始終保持L的間距向右運(yùn)動，問外力F為多大,C球帶電性質(zhì)是什么,解析:由于A、B兩球都帶正電，它們互相排斥，C球必須對A、B都吸引，才能保證系統(tǒng)向右加速運(yùn)動，故C球帶負(fù)電荷。以三球為整體，設(shè)系統(tǒng)加速度為a，則F,3ma?隔離A、B，由牛頓第二定律可知:對A:,,ma?對B:，,ma?聯(lián)立?、?、?得F,。答案:負(fù)電荷4電場強(qiáng)度一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1(知道電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的，知道電場是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài)。2(理解電場強(qiáng)度的概念及其定義式，會根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式進(jìn)行有關(guān)的計算，知道電場強(qiáng)度是矢量，知道電場強(qiáng)度的方向是怎樣規(guī)定的。3(能根據(jù)庫侖定律和電場強(qiáng)度的定義式推導(dǎo)點電荷場強(qiáng)的計算式，并能用此公式進(jìn)行有關(guān)的計算。4(知道電場的疊加原理，并應(yīng)用這個原理進(jìn)行簡單的計算。二、知識點說明1.電場:(1)電場:電荷及變化磁場周圍空間里存在的一種特殊物質(zhì);電荷間通過電場相互作用。(2)電磁場:有內(nèi)在聯(lián)系、相互依存的電場和磁場的統(tǒng)一體的總稱。(3)靜電場:靜止電荷產(chǎn)生的磁場。2.電場強(qiáng)度:(1)試探電荷(檢驗電荷):1內(nèi)容:用來檢驗電場是否存在及其強(qiáng)弱分布情況的帶點小球;2條件:A電荷量和尺寸必須充分小;B對金屬球上的電荷分布不產(chǎn)生明顯影響。(2)場源電荷(源電荷):激發(fā)電場的帶電小球所帶的電荷。(3)定義:放入電場中某點的電荷所受靜電力F跟它的電荷量比值，叫做該點的電場強(qiáng)度。(4)物理意義:1描述電場強(qiáng)弱的物理量;2描述電場的力的性質(zhì)的物理量。3電場強(qiáng)度的大小取決與電場本身，或者說取決于激發(fā)電場的電荷，與電場中的受力電荷無關(guān)。(5)定義式:。(F為電場對試探電荷的作用力，q為放入電場中某點的檢驗電荷(試探電荷)的電荷量)(6)單位:牛(頓)每庫(侖)，符號為;或者伏(特)每米，符號為;1=。(7)方向:電場強(qiáng)度是矢量;規(guī)定為放在該點的正電荷受到的靜電力方向;與正電荷受力方向相同，與負(fù)電荷受力方向相反。(8)適用條件:適用于一切電場。3.點電荷的電場以及電場強(qiáng)度的疊加。(1)點電荷的電場:1電場強(qiáng)度:。(只適用于點電荷;E是電場強(qiáng)度，k是靜電力常量，Q是點電荷的電量，r是源電荷與試探電荷的距離)2方向:如果以Q為中心作一球面，Q為正電荷，E方向沿半徑向外;Q為負(fù)電荷，E方向沿半徑向外。(2)電場強(qiáng)度的疊加:電場中某點的電場強(qiáng)度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和。4.電場力:。5.電場線:在電場中畫出一系列從正電荷或無窮遠(yuǎn)處出發(fā)到負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)處終止的曲線，曲線上每一點的切線方向都跟該點的場強(qiáng)方向一致，此曲線叫電場線。電場線的特點:(1)電場線是起源于正電荷或無窮遠(yuǎn)處，終止于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)處的有源線。(2)電場線不閉合、不相交、不間斷的曲線。(3)電場線的疏密反映電場的強(qiáng)弱，電場線密的地方場強(qiáng)大，電場線稀的地方場強(qiáng)小。5(4)電場線不表示電荷在電場中的運(yùn)動軌跡，也不是客觀存在的曲線，而是人們?yōu)榱诵蜗笾庇^的描述電場而假想的曲線。常見電場的電場線電場電場線圖樣簡要描述正點電荷發(fā)散狀負(fù)點電荷會聚狀等量同號電荷相斥狀等量異號電荷相吸狀6.勻強(qiáng)電場:(1)定義:如果電場中各點電場強(qiáng)度的大小相等、方向相同，這個電場就叫做勻強(qiáng)電場。(2)特點:勻強(qiáng)電場的電場線是間隔相等的平行線。(3)大小:，U為兩點間電勢差，d為沿電場線方向的距離。(4)物理意義:沿電場線方向單位長度的電勢降落，單位長度電壓越大，場強(qiáng)越大。例如，兩等大、正對且?guī)У攘慨惙N電荷的平行金屬板間的電場中，除邊緣附近外，就是勻強(qiáng)電場，如圖所示。三、典型例題例1:下列說法正確的是()A、根據(jù)E,F/q，可知，電場中某點的場強(qiáng)與電場力成正比2B、根據(jù)E,kQ/r，可知電場中某點的場強(qiáng)與形成電場的點電荷的電荷量成正比C、根據(jù)場強(qiáng)的疊加原理，可知合電場的場強(qiáng)一定大于分電場的場強(qiáng)D、電場線就是點電荷在電場中的運(yùn)動軌跡解析:這個問題涉及到有關(guān)電場的基本概念。E,F/q作為電場強(qiáng)度的定義式，給出了電場強(qiáng)度的一種測量方式或方法。而對于電場中的某一確定的點，放在該處的試探電荷的電荷量不同，電荷受到的電場力也不同，但電場力和電荷量的比值卻是不變的，即電場強(qiáng)度與電場力及試探電荷的電荷量無關(guān)，而由場源電荷及研究點在場中的位置決定。對于點電荷形成的電場，確定點的場強(qiáng)與形成電場的場源電荷的電量成正比。電場強(qiáng)度是矢量，合場強(qiáng)由平行四邊形法則確定，作為合場強(qiáng)的平行四邊形的對角線不一定比作為分場強(qiáng)的平行四邊形的鄰邊長。只有當(dāng)電場線是直線，帶電粒子只在電場力的作用下，電荷的初速度為零或初速度方向與電場線重合時，電荷的運(yùn)動軌跡才會與電場線重合。答案:B例2:如圖所示，以O(shè)為圓心，r為半徑的圓與坐標(biāo)軸的交點分別為a、b、c、d，空間有與x軸正方向相同的勻強(qiáng)電場E，同時在O點固定一個電荷量為，Q的點電荷，如果把一個帶電量為,q的試探電荷放在c點，則恰好平衡，那么勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)為多少,a、d兩點的實際場強(qiáng)為多少,6解析:圖示空間有勻強(qiáng)電場和點電荷形成的電場，任何一點的場強(qiáng)都是兩個電場在該處場強(qiáng)的合場強(qiáng)。由帶電量為,q的試探電荷在c處于平衡可得:解得勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)為:由正點電荷形成的電場場強(qiáng)方向從圓心沿半徑方向向外。故在a點，點電荷場強(qiáng)方向沿x軸正方向;在d點，點電荷場強(qiáng)方向沿y軸的正方向。在a點，為兩個等大、同方向場強(qiáng)的合成，即在b點，為兩個等大、互相垂直的場強(qiáng)的合成，即-3例3:如圖所示，質(zhì)量m,2.0×10kg的帶電小球用絕緣細(xì)線豎直地懸掛于電場中，當(dāng)小球的帶電量為-4-2q,1.0×10C時，懸線中的張力為T,1.5×10N，則小球所在處的場強(qiáng)為多大,當(dāng)小球的帶電量為q112-4,,1.0×10C時，懸線中的張力T為多大,2-2解析:小球的重力G=mg=2.0×10N-2由題意:繩子拉力T=1.5×10N,G故電場力F方向向上1-3且有F+T=G得F=G-T=5×10N11小球處的場強(qiáng)E=-4-3-2當(dāng)q=-1.0×10C時，電場力=F=5×10N，方向向下，此時繩中張力為T=G+=2.5×10N。22電勢能和電勢一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解靜電力做功的特點、電勢能的概念、電勢能與電場力做功的關(guān)系。2.理解電勢的概念，知道電勢是描述電場的能的性質(zhì)的物理量。明確電勢能、電勢、靜電力的功、電勢能的關(guān)系。了解電勢與電場線的關(guān)系，了解等勢面的意義及與電場線的關(guān)系。二、知識點說明1.電勢:在電場中某點的電勢等于該點相對零電勢點的電勢差;也等于單位正電荷由該點移動到參考點(零電勢點)時電場力所做的功，電勢記作，電勢是相對的，某點的電勢與零電勢點的選取有關(guān)，沿電場線的方向，電勢逐點降低。說明:(1)電勢的相對性。(2)電勢是標(biāo)量。電勢是只有大小、沒有方向的物理量，電勢的正負(fù)表示該點的電勢高于和低于零電勢。72.電場力做功與電勢能變化的關(guān)系。(1)電場力做功的特點在電場中移動電荷時，電場力所做的功只與電荷的起止位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)，這一點與重力做功相同。(2)電勢能ε電荷在電場中具有的勢能叫做電勢能，電勢能屬于電荷和電場系統(tǒng)所有。(3)電場力做功與電勢能變化的關(guān)系電場力的功與電勢能的數(shù)量關(guān)系W=ε,ε=?ε。ABAB電場力做正功時，電荷的電勢能減小;電場力做負(fù)功時，電荷的電勢能增加，電場力做了多少功，電荷的電勢能就變化多少，即?ε=W=qU。ABAB3.等勢面的概念及特點(1)等勢面電場中電勢相同的各點構(gòu)成的曲面叫做等勢面。(2)等勢面的特點?電場線與等勢面處處垂直，且總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面;?在同一等勢面上移動電荷時電場力不做功;?處于靜電平衡的導(dǎo)體是一個等勢體，導(dǎo)體表面是一個等勢面;?導(dǎo)體表面的電場線與導(dǎo)體表面處處垂直。(3)熟悉勻強(qiáng)電場、點電荷的電場、等量異種電荷的電場、等量同種點電荷的電場的等勢面的分布情況。?點電荷電場中的等勢面，是以電荷為球心的一簇球面;?等量同種點電荷電場中的等勢面，是兩簇對稱曲面?等量異種點電荷電場中的等勢面，是兩簇對稱曲面;?勻強(qiáng)電場中的等勢面，是垂直于電場線的一簇平面.4.電勢與等勢面(1)電勢是描述電場中單個點的電場性質(zhì)，而等勢面是描述電場中各點的電勢分布。(2)電場線是為了描述電場而人為引入的一組假想線，但等勢面卻是實際存在的一些面，它從另一角度描述了電場。(3)等勢面的性質(zhì)?同一等勢面上任意兩點間的電勢差為零;?不同的等勢面一定不會相交或相切;?電場強(qiáng)度方向垂直等勢面且指向電勢降低的方向。5.比較電荷在電場中某兩點電勢能大小的方法(1)場源電荷判斷法離場源正電荷越近，試驗正電荷的電勢能越大，試驗負(fù)電荷的電勢能越小(離場源負(fù)電荷越近，試驗正電荷的電勢能越小，試驗負(fù)電荷的電勢能越大((2)電場線法正電荷順著電場線的方向移動時，電勢能逐漸減小;逆著電場線的方向移動時，電勢能逐漸增大(8負(fù)電荷順著電場線的方向移動時，電勢能逐漸增大;逆著電場線的方向移動時，電勢能逐漸減小((3)做功判斷法無論正、負(fù)電荷，電場力做正功，電荷從電勢能較大的地方移向電勢能較小的地方(反之，如果電荷克服電場力做功，那么電荷將從電勢能較小的地方移向電勢能較大的地方。6、電場中電勢高低的判斷和計算方法(1)根據(jù)電場線方向判斷(因沿電場線方向各點電勢總是越來越低，而逆著電場線方向電勢總是逐漸升高。(2)根據(jù)等勢面的分布和數(shù)值，都畫在同一圖上，直接從圖上判定電勢高低。(3)根據(jù)電場力做功公式判定(當(dāng)已知q和W時，由公式W=qU，則U=W/q判定。ABABABABAB7、電勢能與電勢的關(guān)系(1)電勢是反映電場電勢能的性質(zhì)的物理量(還可以從能的角度定義電勢:電場中某點的電荷具有的電勢能ε跟它的電荷量的比值，叫做該點的電勢，即或者ε=qφ，某點的電勢與該點是否有電荷無關(guān)。(2)正電荷在電勢為正值的地方電勢能為正值，在電勢為負(fù)值的地方電勢能為負(fù)值;負(fù)電荷在電勢為正的地方電勢能為負(fù)值，在電勢為負(fù)的地方電勢能為正值。(3)電勢是由電場決定，電勢能是由電場和電荷共同決定的(它們都是標(biāo)量、相對量(當(dāng)零勢點確定以后，各點電勢有確定的值。由于存在兩種電荷，則在某一點不同種電荷的電勢能有的為正值，也有的為負(fù)值。(4)在實際問題中，我們主要關(guān)心的是電場中兩點間的電勢差U和在這兩點間移動電荷時，電荷電AB勢能的改變量?ε。U和?ε都與零電勢點的選擇無關(guān)，有關(guān)系式:?ε=qU。ABABABABAB8、電勢與場強(qiáng)的比較(1)場強(qiáng)是反映電場力的性質(zhì)，電勢是反映電場能的性質(zhì)，它們都是由比值定義的物理量，因而它們都是由電場本身確定的，與該點放不放電荷無關(guān)。(2)電場強(qiáng)度是矢量，電場確定后，各點的場強(qiáng)大小和方向都惟一地確定了。(即各點場強(qiáng)大小有確定的值)電勢是標(biāo)量，是相對量(電場確定后，各點電勢的數(shù)值還可隨零電勢點的不同而改變。(3)電場線都能描述它們，但又有所不同:電場線的密度表示場強(qiáng)的大小，電場線上各點的切線方向表示場強(qiáng)的方向。沿電場線的方向，電勢越來越低，但不能表示電勢的數(shù)值。三、典型例題例1:如圖所示，當(dāng)帶電體A靠近一個絕緣導(dǎo)體B時，由于靜電感應(yīng)，B兩端感應(yīng)出等量異種電荷。將B的左端接地，絕緣導(dǎo)體B帶何種電荷,解析:因為導(dǎo)體B處于正電荷所形成的電場中，而正電荷所形成的電場電勢處處為正，所以導(dǎo)體B的電勢是正的，U,U;而負(fù)電荷在電場力的作用下總是從低電勢向高電勢運(yùn)動，B左端接地，使地球中的地B負(fù)電荷(電子)沿電場線反方向進(jìn)入高電勢B導(dǎo)體的右端與正電荷中和，所以B導(dǎo)體將帶負(fù)電荷。答案:B導(dǎo)體將帶負(fù)電荷例2:如圖所示，實線是一個電場中的電場線，虛線是一個負(fù)檢驗電荷在這個電場中的軌跡，若電荷是從a處運(yùn)動到b處，以下判斷正確的是()A(電荷從a到b加速度減小9B(b處電勢能大C(b處電勢高D(電荷在b處速度小解析:由圖可知b處的電場線比a處的電場線密，說明b處的場強(qiáng)大于a處的場強(qiáng)。根據(jù)牛頓第二定律，檢驗電荷在b處的加速度大于在a處的加速度，A選項錯。由圖可知，電荷做曲線運(yùn)動，必受到不等于零的合外力，即Fe?0，且Fe的方向應(yīng)指向運(yùn)動軌跡的凹向。因為檢驗電荷帶負(fù)電，所以電場線指向是從疏到密。再利用“電場線方向為電勢降低最快的方向”判斷a，b處電勢高低關(guān)系是U,U，C選項不正確。ab根據(jù)檢驗電荷的位移與所受電場力的夾角大于90?，可知電場力對檢驗電荷做負(fù)功。功是能量變化的量度，可判斷由a?b電勢能增加，B選項正確;又因電場力做功與路徑無關(guān)，系統(tǒng)的能量守恒，電勢能增加則動能減小，即速度減小，D選項正確。答案:D例3:將一電量為的點電荷從電場外一點P移至電場中某點A,電場力做功,求A點的電勢。解析:設(shè)場外一點P的電勢為從P到A,電場力做的功答案:,20V電勢差一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解電勢差的概念。2.會計算點電荷在電場力作用下，從電場中一點移動到另一點時電場力所做的功。二、知識點說明1、電勢差:(又叫電壓)(1)定義:電荷q在電場力作用下由A點移到另一點B的過程中，電場力做的功WAB與電荷量q的比值，叫A、B兩點之間的電勢差UAB。(2)定義式:(3)單位:伏特，符號V，1V=1J/C(4)物理意義:電勢差的值即為電場力作用下兩點間移動一庫侖的正電荷電場力做的功。10說明:(1)定義式中，為q從初位置A移動到末位置B電場力做的功，可為正值，也可為負(fù)值，q為電荷所帶的電量，正電荷取正值，負(fù)電荷取負(fù)值。(2)電場中兩點的電勢差，由這兩點本身的初、末位置決定。與在這兩點間移動電荷的電量、電場力做功的大小無關(guān)。在確定的電場中，即使不放入電荷，任何兩點間的電勢差都有確定的值，不能認(rèn)為與成正比，與q成反比。只是可以利用、q來計算A、B兩點電勢差。(3)公式適用于任何電場。2.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(biāo)量，單位都是伏特，都有正負(fù)值;電勢的正負(fù)表示該點比參考點的電勢大或小;電勢差的正負(fù)表示兩點的電勢的高低。3、應(yīng)用計算時，相關(guān)物理量用正、負(fù)值代入，其結(jié)果:,0，電場力做正功;,0，電場力做負(fù)功;,0，,;,0，,三、典型例題2,8例1:下圖是一勻強(qiáng)電場，已知場強(qiáng)E=2×10N/C(現(xiàn)讓一個電量q=,4×10C的電荷沿電場方向從M點移到N點，MN間的距離s=30cm(試求:(1)電荷從M點移到N點電勢能的變化((2)M，N兩點間的電勢差(解析:(1)由圖可知，負(fù)電荷在該電場中所受電場力F方向向左(因此從M點移到N點，電荷克服電場力做功，電勢能增加，增加的電勢能?E等于電荷克服電場力做的功W。,82,6電荷克服電場力做功為W=qEs=4×10×2×10×0.3J=2.4×10J。,6即電荷從M點移到N點電勢能增加了2.4×10J。,6(2)從M點到N點電場力對電荷做負(fù)功為W=,2.4×10J。MN則M，N兩點間的電勢差為。即M，N兩點間的電勢差為60V。11,8,8例2:將一個電量為,2×10C的點電荷，從零電勢點S移到M點要反抗電場力做功4×10J，則M,8點電勢φ=________，若將該電荷從M點移到N點，電場力做功14×10J，則N點電勢φ=________，MNMN兩點間的電勢差U=________。MN解析:本題可以根據(jù)電勢差和電勢的定義式解決，一般有下列三種解法:解法一:嚴(yán)格按各量的數(shù)值正負(fù)代入公式求解。由W=qU得:SMSM。而U=φ,φ，SMSM?φ=φ,U=(0,2)V=,2V。MSSM由W=qU得:MNMN。而U=φ,φ，MNMN?φ=φ,U=[,2,(,7)]V=5V。NMMN解法二:不考慮各量的正負(fù)，只是把各量數(shù)值代入公式求解，然后再用其他方法判斷出要求量的正負(fù)。由W=qU得。SMSM?電場力做負(fù)功，?負(fù)電荷q受的電場力方向與移動方向大致相反，則場強(qiáng)方向與移動方向大致相同，故φ,φ，而φ=0，故φ=,2V。SMSM同理可知:U=7V，φ=5V。MNN解法三:整體法求N點電勢時把電荷從S點移到M點再移動N點，看成一個全過程，在這個過程中，由S到N,8,8電場力做的總功等于各段分過程中電場力做功的代數(shù)和,即W=W，W=(,4×10，14×10)J=10×SNSMMN,810J。由W=qU得:SNSN。而φ=0，?φ=5V。SN電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的定性、定量關(guān)系。對于公式要知道推導(dǎo)過程(2.能夠熟練應(yīng)用解決有關(guān)問題。12二、知識點說明1.第一種表示方法:1勻強(qiáng)電場中，兩點間的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點沿電場方向的距離的乘積。2表達(dá)式:。2.第二種表示方法:1在勻強(qiáng)電場中，電場強(qiáng)度的大小等于兩點間的電勢差與兩點沿電場強(qiáng)度方向距離的比值。2表達(dá)式:。三、典型例題例1:如圖所示，虛線a、b、c表示電場中的三個等勢面與紙平面的交線，且相鄰等勢面之間的電勢差相等(實線為一帶正電粒子僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運(yùn)動軌跡，M、N是這條軌跡上的兩點，則下面說法中正確的是()A(三個等勢面中，a的電勢最高B(對于M、N兩點，帶電粒子通過M點時電勢能較大C(對于M、N兩點，帶電粒子通過M點時動能較大D(帶電粒子由M運(yùn)動到N時，加速度增大解析:由于帶電粒子做曲線運(yùn)動，所受電場力的方向必定指向軌道的凹側(cè)，且和等勢面垂直，所以電場線方向是由c指向b再指向a(根據(jù)電場線的方向是指電勢降低的方向，故Uc,Ub,Ua，選項A錯。帶正電粒子若從N點運(yùn)動到M點，場強(qiáng)方向與運(yùn)動方向成銳角，電場力做正功，即電勢能減少;若從M點運(yùn)動到N點，場強(qiáng)方向與運(yùn)動方向成鈍角，電場力做負(fù)功，電勢能增加(故選項B錯。根據(jù)能量守恒定律，電荷的動能和電勢能之和不變，故粒子在M點的動能較大，選項C正確。由于相鄰等勢面之間電勢差相等，因N點等勢面較密，則EN,EM，即qEN,qEM(由牛頓第二定律知，帶電粒子從M點運(yùn)動到N點時，加速度增大，選項D正確。答案:C、D例2:如圖所示，P、Q兩金屬板間的電勢差為50V，板間存在勻強(qiáng)電場，方向水平向左，板間的距離d=10cm，其中Q板接地，兩板間的A點距P板4cm。求:(1)P板及A點的電勢。(2)保持兩板間的電勢差不變，而將Q板向左平移5cm，則A點的電勢將變?yōu)槎嗌?13解析:板間場強(qiáng)方向水平向左，可見Q板是電勢最高處(Q板接地，則電勢φQ=0，板間各點電勢均為負(fù)值。利用公式可求出極板間勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)，再由U=Ed可求出各點與Q板間的電勢差，即各點的電勢值。(1)場強(qiáng)。QA間電勢差=Ed′=5×102×(10,4)×10,2V=30V。?A點電勢φA=,30V，P點電勢φP==,50V。(2)當(dāng)Q板向左平移5cm時，兩板間距離d1=10cm,5cm=5cm。Q板與A點間距離變?yōu)閐″=(10,4)cm,5cm=lcm。電場強(qiáng)度。3Q、A間電勢差=Ed″=1.0×10×1.0×10,2V=10V。所以A點電勢φA=,10V。靜電現(xiàn)象的應(yīng)用一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道靜電感應(yīng)產(chǎn)生的原因，理解什么是靜電平衡狀態(tài)。2.理解靜電平衡時，靜電荷只分布在導(dǎo)體表面且內(nèi)部場強(qiáng)處處為零。3.知道靜電屏蔽及其應(yīng)用。二、知識點說明1.靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特點:?內(nèi)部場強(qiáng)處處為零(不為0則自由電子將繼續(xù)移動直至合場強(qiáng)為0)?導(dǎo)體中沒有自由電荷定向移動?凈電荷分布在導(dǎo)體表面，實驗證明:法拉第圓筒實驗?導(dǎo)體表面附近電場線與表面垂直理論證明:中性導(dǎo)體帶電后，由于同種電荷相互排斥，凈電荷只能分布在表面反證法:若內(nèi)部有自由電荷，則內(nèi)部場強(qiáng)不為0，導(dǎo)體就不是處于靜電平衡狀態(tài)142.靜電平衡時導(dǎo)體周圍電場分布:上圖空間實際電場分布，不會出現(xiàn)虛線電場線3.空腔導(dǎo)體的特點:凈電荷只分布在外表面，內(nèi)表面不帶電，空腔內(nèi)沒有電場4.應(yīng)用電學(xué)儀器和電子設(shè)備外面套有金屬罩通信電纜版面包一層鉛皮高壓帶電作業(yè)人員穿金屬網(wǎng)衣通訊工具在鋼筋結(jié)構(gòu)房屋中接收信號弱三、典型例題例1:使帶電的金屬球靠近不帶電的驗電器，驗電器的箔片張開。下列各圖表示驗電器上感應(yīng)電荷的分布情況，正確的是()解析:帶電的金屬球靠近不帶電的驗電器時，在驗電器上感應(yīng)出異種電荷，A、D錯誤。驗電器的頂端帶上了正電荷，金屬箔片則帶上了負(fù)電荷，故B正確，C錯誤。答案:B例2:如圖所示，不帶電的導(dǎo)體B在靠近帶正電的導(dǎo)體A后，P端及Q端分別感應(yīng)出負(fù)電荷和正電荷，則15以下說法正確的是()A(若用導(dǎo)線將Q端接地，然后斷開，再取走A，則導(dǎo)體B將帶負(fù)電B(若用導(dǎo)線將Q端接地，然后斷開，再取走A，則導(dǎo)體B將帶正電C(若用導(dǎo)線將Q端接地，然后斷開，再取走A，則導(dǎo)體B將不帶電D(若用導(dǎo)線將P端接地，然后斷開，再取走A，則導(dǎo)體B將帶正電解析:用導(dǎo)線將Q接地后，導(dǎo)體B與地球構(gòu)成一個大導(dǎo)體，其距A較近的為P端，仍帶感應(yīng)負(fù)電荷;其距A較遠(yuǎn)處，不再是Q端，而是地球，將感應(yīng)出正電荷;而Q端成為大導(dǎo)體的中間部分將不會有感應(yīng)電荷。所以，導(dǎo)體B將帶負(fù)電荷。答案:A例3:圖中接地金屬球A的半徑為R，球外點電荷的電荷量為Q，到球心的距離為r。該點電荷的電場在球心處產(chǎn)生的感應(yīng)電場的場強(qiáng)大小等于()A(B(C(0D(解析:由內(nèi)部合場強(qiáng)為零可知，感應(yīng)電荷產(chǎn)生的場強(qiáng)與Q在該點產(chǎn)生的場強(qiáng)等大反向，故。答案:D電容器的電容一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道什么是電容器及常見的電容器。2.知道電場能的概念，知道電容器充電和放電時的能量轉(zhuǎn)化。3.理解電容器電容的概念及定義式，并能用來進(jìn)行有關(guān)的計算。4.知道平行板電容器的電容與哪些因素有關(guān)，有什么關(guān)系;掌握平行板電容器的決定式并能運(yùn)用其討論有關(guān)問題。二、知識點說明1.電容器的電容、平行板電容器的電容(1)電容器:兩個彼此絕緣又互相靠近的導(dǎo)體可構(gòu)成一個電容器.(2)電容:電容器所帶的電荷量Q(一個極板所帶電荷量的絕對值)與兩個極板間的電勢差U的比值，即電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量.(3)常用電容器:紙質(zhì)電容器、電解電容器、平行板電容器、可變電容器.其中電解電容器連接時應(yīng)注意其“，”、“,”極.(4)平行板電容器:平行板電容器的電容C跟介電常數(shù)ε成比，跟兩板正對面積S成正比，跟兩板16間距離d成反比，即(5)對電容器電容的兩個公式的理解.?公式是電容的定義式，適用于任何電容器.對于一個確定的電容器，其電容只由本身的因素決定，而與其電荷量Q和電壓U無關(guān).?公式是平行板電容器的決定式，只適用于平行板電容器.2、平行板電容器的動態(tài)分析充電后平行板電容器兩極板間形成的電場，可認(rèn)為是勻強(qiáng)電場，由于某種原因使電容C發(fā)生了改變，就會導(dǎo)致電容器的電荷量Q，兩板間電壓U，勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E發(fā)生相應(yīng)的變化，這類問題常見于兩種情況:(1)電容器一直與電源相連接.此時電容器兩極板間電勢差U保持不變.(2)電容器充電后與電源斷開.此時電容器所帶的電荷量Q保持不變.分析的基本思路是:三、典型例題-8例1:平行板電容器所帶的電荷量為Q,4×10C，電容器兩板間的電壓為U,2V，則該電容器的電容為;如果將其放電，使其所帶電荷量為原來的一半，則兩板間的電壓為，兩板間電場強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼谋?，此時平行板電容器的電容為。解析:由電容器電容的定義式得:電容的大小取決于電容器本身的構(gòu)造，與電容器的帶電量無關(guān)，故所帶電荷量為原來一半時，電容不變。而此時兩極板間的電壓為:板間為勻強(qiáng)電場，由場強(qiáng)與電壓關(guān)系可得:-8-8答案:2×10C、1V、1/2、2×10C例2:如圖電路中，A、B為兩塊豎直放置的金屬板，G是一只靜電計，開關(guān)S合上時，靜電計張開一個角度，下述情況中可使指針張角增大的是A、合上S，使A、B兩板靠近一些B、合上S，使A、B正對面積錯開一些C、斷開S，使A、B間距增大一些D、斷開S，使A、B正對面積錯開一些解析:圖中靜電計的金屬桿接A板，外殼與B板均接地，靜電計顯示的是A、B兩板間的電壓，指針的17張角越大，表示兩板間的電壓越高。當(dāng)閉合S時，A、B兩板間的電壓等于電源兩端電壓不變。故靜電計的張角保持不變。當(dāng)斷開S時，A、B兩板構(gòu)成的電容器的帶電量保持不變，如果板間的間距增大，或正對面積減小，由平板電容器電容的決定式可知，電容都將減小，再由可知，板間電壓都將增大，即靜電計的張角應(yīng)當(dāng)變大。答案:C、D例3:一平行板電容器充電后與電源斷開，負(fù)極板接地。兩板間有一個正電荷固定在P點，如圖所示，以E表示兩板間的場強(qiáng)，U表示電容器兩板間的電壓，W表示正電荷在P點的電勢能，若保持負(fù)極板不動，將正極板向下移到圖示的虛線位置則:()A、U變小，E不變B、E變小，W不變C、U變小，W不變D、U不變，W不變解析:一平行板電容器充電后與電源斷開，負(fù)極板接地，說明電容器的帶電量將保持不變，負(fù)極板為零電勢。當(dāng)正極板向下移到圖示位置時，板間距變小，由E=可知板間的場強(qiáng)E不變，然而板間的電勢差U=Ed，U變小;由于P與下板間的距離不變，所以P與下板間的電勢差不變，P點的電勢不變，故在P點的正電荷的電勢能不變，即W不變。答案:AC帶點粒子在電場中的運(yùn)動一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1(了解帶電粒子在電場中的運(yùn)動——只受電場力，帶電粒子做勻變速運(yùn)動。2(重點掌握初速度與場強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場中的運(yùn)動(類平拋運(yùn)動)。3(知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理。二、知識點說明1.帶電粒子在電場中加速帶電粒子進(jìn)入電場中加速，若不計粒子重力，根據(jù)動能定理，有當(dāng)初速度v=0時，末速度v的大小只與帶電粒子的荷質(zhì)比和加速電壓U有關(guān)，而與粒子在電0場中的位移無關(guān).2.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子沿垂直勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向進(jìn)入電場后，做類平拋運(yùn)動，如圖所示，設(shè)粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，初速度為v，兩平行金屬板間電壓為U，板長為L，板間距離為d，則平行于板方向的分0運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動，L=vt018垂直于板方向的分運(yùn)動是初速為零的勻加速直線運(yùn)動所以，側(cè)移距離偏轉(zhuǎn)角θ滿足3.示波管的原理(1)結(jié)構(gòu):示波管是由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成的，管內(nèi)抽成真空.(2)原理:如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上掃描電壓，同時在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上所要研究的信號電壓，若其周期與掃描電壓的周期相同，在熒光屏上就顯示出信號電壓隨時間變化的圖線.4.帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動有兩類問題:一是運(yùn)動和力的關(guān)系問題，常用牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式去分析解決;二是運(yùn)動過程中的能量轉(zhuǎn)化問題，常用動能定理或能量守恒定律去分析解決.(1)在交變電場中的運(yùn)動?在交變電場中做直線運(yùn)動.粒子進(jìn)入電場時的速度方向(或初速為零)跟電場力方向平行，在交變電場力作用下，做加速、減速交替變化的直線運(yùn)動，通常運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)公式分析求解.?在交變電場中的偏轉(zhuǎn)，粒子進(jìn)入電場時的速度方向跟電場力方向垂直，若粒子在電場中運(yùn)動的時間遠(yuǎn)小于交變電場的周期，可近似認(rèn)為粒子在通過電場的過程中電場力不變，而做類平拋運(yùn)動.(2)在勻強(qiáng)電場與重力場的復(fù)合場中運(yùn)動處理復(fù)合場有關(guān)問題的方法常有兩種:?正交分解法:將復(fù)雜的運(yùn)動分解為兩個相互正交的簡單直線運(yùn)動，分別去研究這兩個分運(yùn)動的規(guī)律，然后運(yùn)用運(yùn)動合成的知識去求解復(fù)雜運(yùn)動的有關(guān)物理量.?等效法:由于帶電微粒在勻強(qiáng)電場中所受到的電場力和重力都是恒力，因此，可將電場力F和重力G進(jìn)行合成如圖所示，這樣復(fù)合場就等效為一個簡單場，將其合力F合與重力場的重力類比，然后利用力學(xué)規(guī)律和方法進(jìn)行分析和解答.三、典型例題例1、如圖所示，電子在電勢差為U的加速電場中由靜止開始運(yùn)動，然后射入電勢差為U的兩塊平行12極板間的電場中.在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下，下述四種情況下，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角θ變大的是()19A(U變大，U變大B(U變小，U變大1212C(U變大，U變小D(U變小，U變小1212解析:設(shè)電子經(jīng)電場U加速后獲得的速度為v，10根據(jù)動能定理?設(shè)極板長為L，兩板間距離為d，電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場后做類平拋運(yùn)動，則平行于極板方向:L=vt?0垂直于極板方向:?偏轉(zhuǎn)角θ滿足:?由以上各式可解得:顯然，U減小，U增大時，θ一定增大.12答案:B例2、如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為,q的粒子(重力不計)，在勻強(qiáng)電場中的A點時速度為v，方向與電場線垂直，在B點時速度大小為2v，已知A、B兩點間距離為d，求(1)A、B兩點間的電壓;(2)電場強(qiáng)度的大小和方向.解析:(1)帶電粒子從A到B的過程中，由動能定理可得將v=v，v=2v代入可解得AB(2)帶電粒子從A到B做類平拋運(yùn)動，設(shè)在垂直電場線和平行電場線方向上的位移分別為x和y。20由于A到B，粒子的動能增加，則電場力做正功，所以，場強(qiáng)方向應(yīng)水平向左.答案:例3、帶有等量異種電荷的兩個平行金屬板A和B水平放置，兩板間距離為d(d遠(yuǎn)小于板的長和寬)，一個帶正電的油滴M懸浮在兩板的正中央，處于平衡，油滴的質(zhì)量為m，電荷量為q，如圖所示。在油滴的正上方距A板d處有一個質(zhì)量也為m的帶電油滴N，油滴N由靜止釋放后，可以穿過A板上的小孔，進(jìn)入兩金屬板間與油滴M相碰，并立即結(jié)合成一個大油滴.整個裝置處于真空環(huán)境中，若不計油滴M和N間的庫侖力和萬有引力以及金屬板本身的厚度，要使油滴N能與M相碰，且結(jié)合成的大油滴(油滴可視為質(zhì)點)又不與金屬板B相碰。求:(1)兩個金屬板A、B間的電壓是多少,哪板電勢高,(2)油滴N帶何種電荷，電荷量可能是多少,解析:(1)油滴M帶正電，在兩金屬板之間處于平衡，有mg=qU/d，則B板電勢較高，電勢差(2)若油滴N帶負(fù)電，則N與M相碰后，結(jié)合成大油滴無論其電性為正，還是為負(fù)，或者電荷量為零，都將向B板做加速運(yùn)動而最終與B板相碰.因此，要不落到B板上，油滴N必帶正電.設(shè)油滴N帶電量為Q，油滴N與M相碰前的速度設(shè)為v，有:0油滴N能與M相碰:油滴M和N相碰后，結(jié)合成大油滴，速度為v，有:21此后，大油滴向下運(yùn)動，不碰到B板，須有代入v和U的值，解得油滴所帶電荷量是答案:B板電勢較高(2)正電，電源和電流一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1(讓學(xué)生明確電源在直流電路中的作用，理解導(dǎo)線中的恒定電場的建立2(知道恒定電流的概念和描述電流強(qiáng)弱程度的物理量——電流。3(從微觀意義上看電流的強(qiáng)弱與自由電子平均速率的關(guān)系。二、知識點說明1.電流的一層含義(1)大量自由電荷定向移動形成電流的現(xiàn)象;(2)物體中有大量的自由電荷是形成電流的內(nèi)因，電壓是形成電流的外因。2.電流的另一層含義(1)意義:表示電流強(qiáng)弱的物理量(2)定義:通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q跟通過這些電荷量所用時間的比值叫電流。(3)公式:(定義式)(4)單位:安培(A)、毫安(mA)、微安(μA)(5)是標(biāo)量，方向規(guī)定:正電荷定向移動的方向為電流的方向。(6)方向不隨時間而改變的電流叫直流電:方向和強(qiáng)弱都不隨時間而改變的電流叫恒定電流。3.電流的微觀表達(dá)式:I=nqSvn—單位體積內(nèi)電荷數(shù)q—自由電荷量S—導(dǎo)體的橫截面v—電荷定向移動的速率三、典型例題22例1:來自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零)，經(jīng)一加速電壓為800kV的直線加速器加速，形成電流強(qiáng)度為1mA-19的細(xì)柱形質(zhì)子流。已知質(zhì)子電荷e=1.60×10C。這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為_________。假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場是均勻的，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距L和4L的兩處，各取一段極短的相等長度的質(zhì)子流，其中的質(zhì)子數(shù)分別為n和n，則n?n=_______。1212解:按定義，由于各處電流相同，設(shè)這段長度為l，其中的質(zhì)子數(shù)為n個，則由。而解決該題的關(guān)鍵是:(1)正確把握電流強(qiáng)度的概念I(lǐng),Q/t而Q,ne。所以n=Q/e=It/e,(2)質(zhì)子源運(yùn)動路程上的線密度與其瞬時速度成反比，因為I,neSv，所以當(dāng)電流I一定時，n與v成反比。電動勢一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解電動勢的概念及定義式，知道電動勢是表征電源特性的物理量。2.從能量轉(zhuǎn)化的角度理解電動勢的物理意義。二、知識點說明1(電源(更深層的含義)(1)電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置。(2)非靜電力在電源中所起的作用:是把正電荷由負(fù)極搬運(yùn)到正極，同時在該過程中非靜電力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能。2(電動勢(1)定義:在電源內(nèi)部，非靜電力所做的功W與被移送的電荷q的比值叫電源的電動勢。(2)定義式:E=W/q(3)單位:伏(V)(4)物理意義:表示電源把其它形式的能(非靜電力做功)轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小。電動勢越大，電路中每通過1C電量時，電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能的數(shù)值就越多。【注意】:?電動勢的大小由電源中非靜電力的特性(電源本身)決定，跟電源的體積、外電路無關(guān)。?電動勢在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時，電源兩極間的電壓。?電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1C電量的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功。3(電源(池)的幾個重要參數(shù)?電動勢:它取決于電池的正負(fù)極材料及電解液的化學(xué)性質(zhì)，與電池的大小無關(guān)。?內(nèi)阻(r):電源內(nèi)部的電阻。?容量:電池放電時能輸出的總電荷量。其單位是:A?h，mA?h。三、典型例題例1、一個標(biāo)有“220V、60W”的白熾燈泡，加上的電壓U由零逐漸增大到220V，在此過程中，電壓U和電流I的關(guān)系可用圖象表示，題中給出的四個圖線中，肯定不符合實際的是()23解析:本題的思路是U—I圖像中，圖線的斜率表示電阻，斜率越大，電阻越大。如果圖線是曲線，則表示導(dǎo)體中通過不同的電壓、電流時它的電阻是變化的，這時電阻可以用該點曲線的切線斜率來表示。燈泡在電壓加大的過程中，燈絲中的電流增大，溫度升高，而金屬的電阻率隨著溫度的升高而增大，所以燈絲在加大電壓的過程中電阻不斷增大，U—I圖線中曲線的斜率應(yīng)不斷增大。A圖中斜率不變，表示電阻不變，C圖中斜率減小，表示電阻減小，D圖中斜率先變大后變小。只有B圖中斜率不斷增大，符合電壓不斷變大的實際情況。答案:ACD說明:本題的難點在于?是對U—I圖的物理意義的理解;?是由計算的電阻值只是燈泡正常發(fā)光的阻值，而不是整個過程中的阻值。例2、如圖所示在NaCl水溶液中，如在t秒內(nèi)分別有n和n個正負(fù)離子通過液體的橫截面S，試問:12溶液中的電流方向如何,電流強(qiáng)度多大,解析:，,在導(dǎo)體兩端加上電壓后，NaCl溶液中的Na離子和Cl離子在電場力的作用下向相反的方向作定，向移動。正離子Na的定向移動方向與電流的方向相同，如圖所示電流方向A?B。由于NaCl水溶液中正、負(fù)離子都是一價離子，電量均為e，所以在t秒內(nèi)有n個一價正離子沿著1A?B的方向通過S，同時有n個一價負(fù)離子沿相反的方向通過S，負(fù)離子的運(yùn)動可等效看成正離子沿2相反方向運(yùn)動，即溶液中的電流相當(dāng)于t秒內(nèi)有(n，n)e的正電荷通過橫截面S，由得:12.例3、如圖所示，由一個由電池、電阻R、開關(guān)S與平行板電容器組成的串聯(lián)電路，開關(guān)閉合.在增大電容器兩極板間距離的過程中()24A(電阻R中沒有電流B(電容器的電容變小C(電阻R中有從a流向b的電流D(電阻R中有從b流向a的電流解析:圖中電容器被充電，A極板帶正電，B極板帶負(fù)電。根據(jù)平行板電容器的大小決定因等可知，當(dāng)增大電容器兩極板間距離d時，電容C變小.由于電容器始終與電池相連，電容器兩極板間電壓U保持AB不變，根據(jù)電容的定義，當(dāng)C減小時電容器兩極板所帶電荷量Q都要減少，A極板所帶正電荷的一部分從a到b經(jīng)電阻流向電源正極，即電阻R中有從a流向b的電流.所以選項B、C正確。答案:BC歐姆定律一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.要求學(xué)生理解歐姆定律，并能用來解決有關(guān)電路的問題。2.知道導(dǎo)體的伏安特性曲線，知道什么是線性元件和非線性元件。二、知識點說明1、電源電動勢:電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。電動勢是表征電源把其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能的本領(lǐng)大小的物理量;電動勢的大小由電源本身的性質(zhì)決定，數(shù)值等于電路中通過1C電量時電源所提供的能量，也等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓;電動勢是標(biāo)量，方向規(guī)定為由電源的負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部到正極的方向為電源電動勢的方向。2、閉合電路歐姆定律(1)閉合電路由電源的內(nèi)部電路和電源的外部電路組成，也可叫含電源電路、全電路。(2)在閉合電路里，內(nèi)電路和外電路都適用部分電路的歐姆定律，設(shè)電源的內(nèi)阻為r，外電路的電阻為R，那么電流I通過內(nèi)阻時在電源內(nèi)部的電壓降U=Ir，電流流過外電阻時的電壓降為U=IR，內(nèi)外由U，U=E，得。該式反映了閉合電路中電流強(qiáng)度與電源的電動勢成正比，與整個電路的外內(nèi)電阻成反比，即為閉合電路歐姆定律，適用條件是外電路為純電阻電路。3、路端電壓與負(fù)載變化的關(guān)系(1)路端電壓與外電阻R的關(guān)系:(外電路為純電阻電路)25其關(guān)系用U—R圖象可表示為:(2)路端電壓與電流的關(guān)系U=E,Ir(普適式)其關(guān)系用U—I圖象可表示為當(dāng)R=?時，即開路，當(dāng)R=0時，即短路，其中，r=|tgθ|.4、閉合電路中的功率(1)電源的總功率(電源消耗的功率)P=IE總電源的輸出功率(外電路消耗的功率)P=IU輸2電源內(nèi)部損耗的功率:P=Ir損2由能量守恒有:IE=IU，Ir(2)外電路為純電阻電路時:由上式可以看出:26即當(dāng)R=r時，此時電源效率為:(2)當(dāng)R>r時，隨R的增大輸出功率減小。(3)當(dāng)R<r時，隨R的增大輸出功率增大。(4)當(dāng)時，每個輸出功率對應(yīng)2個可能的外電阻R和R，且125.“串反并同”定則:在外電路為混聯(lián)的閉合電路中，討論因某一電阻發(fā)生變化引起電路中各參量的變化時，可采用以下簡單的方法:“串反并同”，當(dāng)某一電阻發(fā)生變化時，與它串聯(lián)的電路上的電流、電壓、功率必發(fā)生與其變化趨勢相反的變化;與它并聯(lián)的電路上的電流、電壓、功率必發(fā)生與其變化趨勢相同的變化。6.含電容器的電路分析:有電容器連接的電路，當(dāng)電路電壓達(dá)到穩(wěn)定時，電容器當(dāng)斷路處理，它兩端的電壓等于它并聯(lián)部分的電阻的兩端電壓。通常是先不考慮電容器，畫出等效電路，再安上電容器，電容器在恒定電流中可等效為“電壓表”。找出“電壓表”的讀數(shù)及變化，再由Q=CU求解。三、典型例題例1:如圖所示的電路中，電源的電動勢恒定，要想使燈泡變暗，可以()A(增大RB(減小R11C(增大RD(減小R22解析:電路是燈泡R與R并聯(lián)后再與電阻R串聯(lián)。21若增大R，燈泡兩端電壓變小，燈泡變暗。同樣若減小R，則燈泡變亮。11若增大R，使得回路的總電阻增大，干路中電流減小，燈泡兩端電壓變大，燈泡變亮。2同樣若減小R，則燈泡變暗。2故AD正確。答案:AD例2:在如圖所示的電路中，當(dāng)滑線變阻器的滑動頭向b端滑動時，電流表和電壓表的示數(shù)將如何變化,27解析:整個電路的結(jié)構(gòu)是:R與R并聯(lián)，然后再與R串聯(lián)，電壓表測的是路端電壓，電流表測的是231R支路的電流強(qiáng)度。當(dāng)滑動頭向,滑動時，R的阻值減小，由R=RR/(R+R)知并聯(lián)電路總電阻R33并2323并減小，故外電路總電阻R=R+R減小。根據(jù)閉合電路歐姆定律I=E/(R+r)，總電流強(qiáng)度I增大，由U=E-Ir1并知路端電壓即電壓表的示數(shù)將減小。因并聯(lián)電路電壓U=U-IR所以U減小，通過R的電流I=U/R并1并22并2減小。由I=I-I，可以看出R支路的電流，即電流表的示數(shù)將增大。323說明:(,)判斷并聯(lián)電路的電壓時不能用U=IR，因為R在減小而，在增大，其乘積倒底如何并并并變，由題設(shè)條計不能確定;同樣在判斷I3時也不能用I=U/R，因為R和U都在減小，無法確定3并33并I如何變。此時應(yīng)通過先研究阻值不變的電阻R和R的電壓、電流的變化，再去討論U和I的變化312并3情況。(2)如果使用“串反并同”定則，判斷起來更簡捷，R減小，則與它串聯(lián)的電流表的示數(shù)必增3大;R、R、R混聯(lián)電路電阻減小，則與它相并聯(lián)的電壓表的示數(shù)也應(yīng)相應(yīng)減小。123例3:某一電源對外供電電路如圖，已知R=6Ω，電源內(nèi)阻r=1Ω，滑動變阻器的電阻R變化范圍為120,4Ω。(1)當(dāng)閉合開關(guān)S后，將變阻器的電阻調(diào)到有效電阻R=2Ω時，電源消耗的總功率為16W，電源2輸出功率為12W，求燈泡電阻R的阻值。L(2)若將開關(guān)S斷開，此時燈泡L消耗的功率為多少,(3)在開關(guān)S斷開的情況下，仍要使燈泡消耗的功率和S閉合時相同，應(yīng)將滑動變阻器的滑動片向哪邊移動,移動到使其有效電阻值R2′等于多少的位置,解析:2(1)因為電源內(nèi)消耗功率:P=Ir=P,P，所以內(nèi)總出所以，燈泡電阻(2)S斷開后，通過燈泡L的電流為:28此時燈泡消耗的功率為:(3)若S斷開后仍要使燈泡消耗的功率和S閉合時相同，則由解(1)可知通過燈泡的電流仍應(yīng)為1A，由閉合電路歐姆定律有:即滑動變阻器的滑動片應(yīng)向右滑動到R′等于3Ω處。2串聯(lián)電路和并聯(lián)電路一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1(進(jìn)一步學(xué)習(xí)電路的串聯(lián)和并聯(lián)，理解串、并聯(lián)電路的電壓關(guān)系、電流關(guān)系和電阻關(guān)系，并能運(yùn)用其解決有關(guān)關(guān)問題。二、知識點說明1.串聯(lián)電路的特點:(1)電流:串聯(lián)電路中電流強(qiáng)度處處相等:I=I=I=I。123(2)電壓:串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各串聯(lián)導(dǎo)體兩端的電壓之和。U=U，U，U.123(3)電阻:串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)導(dǎo)體的電阻之和。R=R，R，R.123(4)分壓原理:串聯(lián)電路中的電阻起分壓作用，電壓的分配與電阻成正比。U:U:U=IR:IR:IR=R:R:R123123123(5)電功率、電功:串聯(lián)電路中的電功率、電功與電阻成正比。222P:P:P=IR:IR:IR=R:R:R123123123222W:W:W=IRt:IRt:IRt=R:R:R1231231232.并聯(lián)電路的特點:(1)電流:并聯(lián)電路中干路中的總電流等于各支路中電流之和。I=I，I，I。123(2)電壓:并聯(lián)電路中，各支路兩端的電壓都相等。U=U=U=U。12329(3)電阻:并聯(lián)電路中，總電阻的倒數(shù)，等于各支路電阻的倒數(shù)之和。。(4)分流原理:并聯(lián)電路中的電阻起分流作用，電流的分配與電阻成反比。I:I:I=1233.混聯(lián)電路:(1)解決混聯(lián)電路的方法是:求混聯(lián)電路的等效電路;運(yùn)用歐姆定律和串、并聯(lián)電路的特點進(jìn)行計算。(2)畫等效電路圖即是等效替代的方法;對復(fù)雜電路進(jìn)行等效變換的一般原則是:1無阻導(dǎo)線可縮成一點，一點也可以延展成無阻導(dǎo)線;2無電流的支路化簡時可以去掉;3電勢相同的點可以合并;4理想電流表可以認(rèn)為短路，理想的電壓表可認(rèn)為斷路，電壓穩(wěn)定時，電容器處可認(rèn)為斷路。4.電壓表和電流表----串、并聯(lián)規(guī)律的應(yīng)用常用的電壓表和電流表都是由小量程的電流表G(表頭)改裝而成。(1)表頭G:構(gòu)造(從電路的角度看):表頭就是一個電阻，同樣遵從歐姆定律，與其他電阻的不同僅在于通過表頭的電流是可以從刻度盤上讀出來的。原理:磁場對通電導(dǎo)線的作用P98(為后續(xù)知識做準(zhǔn)備))描述表頭的三個特征量(三個重要參數(shù))?(2?內(nèi)阻Rg:表頭的內(nèi)阻。?滿偏電流Ig:電表指針偏轉(zhuǎn)至最大角度時的電流(另介紹半偏電流)?滿偏電壓Ug:電表指針偏轉(zhuǎn)至最大角度時的電壓，與滿偏電流Ig的關(guān)系Ug=IgRg，因而若已知電表的內(nèi)阻Rg，則根據(jù)歐姆定律可把相應(yīng)各點的電流值改寫成電壓值，即電流表也是電壓表，本質(zhì)上并無差別，只是刻度盤的刻度不同而已。通過對P52的“思考與討論”加深這方面的認(rèn)識。(3)表頭的改裝和擴(kuò)程(綜合運(yùn)用串、并聯(lián)電路的規(guī)律和歐姆定律)5.電流表:把表頭G改裝成電流表，即把表頭的量程I擴(kuò)大到電流表的量程I，這時應(yīng)并聯(lián)一個電阻gR，起分流作用。若電流表的擴(kuò)大倍數(shù)為，由并聯(lián)電路的特點得:30電流表的內(nèi)阻:6.電壓表:把表頭G改裝成電壓表，即把表頭的量程U擴(kuò)大到量程U，應(yīng)串聯(lián)一個電阻起分壓作用。g若電壓表的擴(kuò)大倍數(shù)為，由串聯(lián)電路的特點得:電壓表的內(nèi)阻為:R=R，R=nRVgg量程:U=nU=IRggV三、典型例題例1:如圖所示的電路中，三個電阻的阻值相等，電流表A、A和A的內(nèi)電阻均可忽略，電流表的讀123數(shù)分別為I、I和I，則I:I:I=_______:_______:_______。123123解析:依題意可知三只電流表電阻均不計，可用導(dǎo)線取而代之，故得等效電路圖如圖所示。無阻導(dǎo)線所連的A、A′可視為一點，B、B′也可視為一點，則其等效電路圖又可改畫成圖乙所示。顯然，三個等值電阻R、R、R是并聯(lián)的。最后將三個電流表分別補(bǔ)接在相應(yīng)的位置上，可得等效電123路圖如丙。由并聯(lián)電路的分流關(guān)系可知，通過各電阻的電流相等，設(shè)為I。分析等效電路如圖丙可知:I=3I，131I=2I，I=2I。由此可得出I、I、I的比例關(guān)系。23123答案:I:I:I=3:2:2。123例2:有一只電壓表，它的內(nèi)阻是100Ω，量程為0.2V，現(xiàn)要改裝成量程為10A的電流表，電壓表上應(yīng)()A(并聯(lián)0.002Ω的電阻B(并聯(lián)0.02Ω的電阻C(并聯(lián)50Ω的電阻D(串聯(lián)4900Ω的電阻Ug0.2,3解析:改裝前電壓表的滿偏電流為I,Rg,100A,2×10Ag由電流表的改裝原理可知需再并聯(lián)一只Rx的電阻Ug0.2R,I,Ig,10,2×10,3Ω?0.02Ω。x答案:B例3:如圖所示，R,2Ω，R,3Ω，滑動變阻器最大值R,5Ω，則當(dāng)滑動觸頭從a滑到b的過123程中，安培表示數(shù)的最小值為多少,解析:設(shè)觸頭上部分電阻為xΩ，則下部分為(5,x)Ω，8,x8,x總電阻R,2，x，8,x,10。5×5由數(shù)學(xué)知識可知當(dāng)2，x,8,x時，即x,3Ω時，R最大此時R,10Ω,2.5ΩmaxU5安培表的示數(shù)最小I,Rmax,2.5A,2A。min答案:2A焦耳定律一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1(理解電功、電功率的概念，公式的物理意義。了解實際功率和額定功率。22222(了解電功和電熱的關(guān)系。了解公式Q=IRt(P=IR)、Q=Ut/R(P=U/R)的適應(yīng)條件。3(知道非純電阻電路中電能與其他形式能轉(zhuǎn)化關(guān)系，電功大于電熱。4(能運(yùn)用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點解決簡單的含電動機(jī)的非純電阻電路問題。二、知識點說明1、電功:電流流過導(dǎo)體，導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動，在驅(qū)使自由電荷定向運(yùn)動的過程中，電場力對自由電荷做了功，簡稱為電功。電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的量度。其計算公322式:W=qU，W=UIt，W=Pt是普適公式而W=IRt和，只適用于純電阻電路的運(yùn)算。單位:1度6=1千瓦時=3.6×10焦耳。22、電熱:Q=IRt是焦耳通過多次實驗得到的，是電能轉(zhuǎn)化為熱能的定量計算公式。變形公式:。3、電功和電熱的關(guān)系:W?Q4、電流通過做功，電能全部轉(zhuǎn)化為熱能的電路叫純電阻電路;電能只有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等的電路叫非純電阻電路.5.電功率:電功率是描述電流做功快慢的物理量。由功率公式P=W/t得P=UIt/t=UI，這兩個公式是普適公式，2而P=IR，P=只適用于純電阻電路。6.電熱功率:電熱功率是描述電流做功產(chǎn)生電熱快慢程度的物理量。由功率。7.電功率和電熱功率的關(guān)系:P?P。Q8.額定功率和實際功率。(1)額定功率:指用電器正常工作時的功率，當(dāng)用電器兩端電壓達(dá)到額定電壓時，電流也達(dá)到額定電流，功率達(dá)到額定功率。(2)實際功率:指用電器在實際電壓下電流做功的功率，只有當(dāng)實際電壓等于額定電壓時，實際功率才等于額定功率。(3)在忽略R的變化時，有如下關(guān)系:三、典型例題例1:一直流電動機(jī)線圈內(nèi)阻一定，用手握住轉(zhuǎn)軸使其不能轉(zhuǎn)動，在線圈兩端加電壓為0.3V，電流為0.3A，松開轉(zhuǎn)軸，在線圈兩端加電壓為2V時，電流為0.8A，電動機(jī)正常工作。求該電機(jī)正常工作時，輸入的電功率是多少,電功機(jī)的機(jī)械功率是多少,解析:(1)由于電動機(jī)不轉(zhuǎn)動時，其消耗的電功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故可看作純電阻電路，由歐姆定律得電動機(jī)線圈的內(nèi)阻為。(2)電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機(jī)械能，其輸入功率為:P=IU=0.8×2=1.6W。入1122電動機(jī)的機(jī)械功率為:P=P,Ir=1.6,0.8×1=0.96W機(jī)入1說明:33(1)在非純電阻電路中，要注意區(qū)別電功和電熱;2(2)對電動機(jī):輸入的功率P=IU，發(fā)熱功率P=IR，輸出功率即機(jī)械功率為P=P,P=UI,入熱機(jī)入熱2IR例2:將A、B兩個白熾燈接入電路，關(guān)于這兩只燈泡的發(fā)光情況，正確的說法是()A.若A燈中的電流比B燈大，則A燈一定比B燈亮B.若A燈兩端的電壓比B燈大，則A燈一定比B燈亮C.若電流對A燈做的功比B燈多，則A燈一定比B燈亮D.若A燈消耗的電功率比B燈大，則A燈一定比B燈亮解析:白熾燈是利用電流的熱效應(yīng)工作的，而燈泡的亮度取決于燈泡的實際功率，只有通過燈泡的電流大，燈泡兩端的電壓大，不能得到燈泡實際功率大這一結(jié)論，電流做功多，同樣不能確認(rèn)實際功率大。答案:D例3:某商場安裝了一臺傾角為30?的自動扶梯，該扶梯在電壓為380V的電動機(jī)帶動下以0.4m/s的恒定速度向斜上方運(yùn)動。電動機(jī)的最大輸出功率為4.9kW，不載人時測得電動機(jī)中的電流為5A，若載人時扶梯的移動速率和不載人時相同，則這臺自動扶梯可同時乘載的最多人數(shù)是多少,(設(shè)人2的平均質(zhì)量為60kg，g,10m/s)解析:因為電動機(jī)有最大輸出功率，這就決定了自動扶梯載人也有最大限額。從功率關(guān)系來看，電動機(jī)的輸出功率，?提供扶梯自身運(yùn)動所需功率;?轉(zhuǎn)化為扶梯上的人以恒定速率向上所需的功率。設(shè):可同時乘載的最多人數(shù)為n人，此時電動機(jī)處于最大輸出功率狀態(tài)，扶梯本身向上運(yùn)動所需功率為:P1,IU,5×380W,1900W,1.9kW電動機(jī)的最大輸出功率為P，n個人以恒定速率v,0.4m/s隨扶梯向上運(yùn)動所需功率為:P,P2,P,(4.9,1.9)kW,3.0kW1所以，載人的最多人數(shù)是:個注意:扶梯對人的支持力豎直向上，而人的運(yùn)動方向與水平面有一夾角θ，故克服重力的功率為，而不是導(dǎo)體的電阻一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、理解電阻的概念，明確導(dǎo)體的電阻是由導(dǎo)體本身的特性所決定。2、知道導(dǎo)體的伏安特性曲線，知道什么是線性元件和非線性元件。二、知識點說明1.導(dǎo)體的電阻(1)定義:導(dǎo)體兩端電壓與通過導(dǎo)體電流的比值，叫做這段導(dǎo)體的電阻。(2)公式:R=U/I(定義式)說明:A、對于給定導(dǎo)體，R一定，不存在R與U成正比，與I成反比的關(guān)系，R只跟導(dǎo)體本身的性質(zhì)有關(guān)B、這個式子(定義)給出了測量電阻的方法——伏安法。C、電阻反映導(dǎo)體對電流的阻礙作用(3)單位:歐姆，符號Ω，且1Ω=1V,A，常用單位:Ω、kΩ、MΩ34換算關(guān)系:1kΩ=103Ω1MΩ=103KΩ2.歐姆定律(1)定律內(nèi)容:導(dǎo)體中電流強(qiáng)度跟它兩端電壓成正比，跟它的電阻成反比。(2)公式:I=U/R(3)適應(yīng)范圍:一是部分電路，二是金屬導(dǎo)體、電解質(zhì)溶液3.導(dǎo)體的伏安特性曲線(1)伏安特性曲線:用縱坐標(biāo)表示電流I，橫坐標(biāo)表示電壓U，這樣畫出的I-U圖象叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。(2)線性元件和非線性元件線性元件:伏安特性曲線是通過原點的直線的電學(xué)元件。非線性元件:伏安特性曲線是曲線，即電流與電壓不成正比的電學(xué)元件。4.電阻的測量(1)伏安法測電阻的兩種電路形式(如圖所示)(2)實驗電路(電流表內(nèi)外接法)的選擇測量未知電阻的原理是R,，由于測量所需的電表實際上是非理想的，所以在測量未知電阻兩端電壓U和通過的電流I時，必然存在誤差，即系統(tǒng)誤差，要在實際測量中有效地減少這種由于電表測量所引起的系統(tǒng)誤差，必須依照以下原則:A:若,，一般選電流表的內(nèi)接法。如圖(a)所示。由于該電路中，電壓表的讀數(shù)U表示被測電阻R與電流表A串聯(lián)后的總電壓，電流表的讀數(shù)I表示通過本身和R的電流，所以使用該電xx路所測電阻R測,,R，R，比真實值R大了R，相對誤差a,xAxAB:若,，一般選電流表外接法。如圖(b)所示。由于該電路中電壓表的讀數(shù)U表示Rx兩端電壓，電流表的讀數(shù)I表示通過R與R并聯(lián)電路的總電流，所以使用該電流所測電阻R,xV測也比真實值R略小些，相對誤差a,。x三、典型例題例1:某電流表的內(nèi)阻在0.1Ω,0.2Ω之間，現(xiàn)要測量其內(nèi)阻，可選用的器材如下:A(待測電流表A(量程0.6A);1B(電壓表V(量程3V，內(nèi)阻約2kΩ)1C(電壓表V(量程15V，內(nèi)阻約10kΩ);235D(滑動變阻器R(最大電阻10Ω)1E(定值電阻R(阻值5Ω)2F(電源E(電動勢4V)G(電鍵S及導(dǎo)線若干(1)電壓表應(yīng)選用_____________;(2)畫出實驗電路圖;(3)如測得電壓表的讀數(shù)為V，電流表的讀數(shù)為I，則電流表A內(nèi)阻的表達(dá)式為:R=______________。1A解:本題利用電壓表指電壓，電流表指電流的功能，根據(jù)歐姆定律R=計算電流表的內(nèi)阻。由于電源電動勢為4V，在量程為15V的電壓表中有的刻度沒有利用，測量誤差較大，因而不能選;量程為3V的電壓表其量程雖然小于電源電動勢，但可在電路中接入滑動變阻器進(jìn)行保護(hù)，故選用電壓表V。1由于電流表的內(nèi)阻在0.1Ω,0.2Ω之間，量程為0.6A，電流表上允許通過的最大電壓為0.12V，因而伏特表不能并聯(lián)在電流表的兩端，必須將一個阻值為5Ω的定值電阻R與電流表串聯(lián)再接到伏特表2上，才滿足要求?；瑒幼冏杵髟诒緦嶒炛蟹謮号c限流的連接方式均符合要求，但考慮限流的連接方式節(jié)能些，因而滑動變阻器采用限流的連接方式。故本題電壓表選用V;設(shè)計電路圖如圖所示;電1流表A內(nèi)阻的表達(dá)式為:R=-R。1A2閉合電路的歐姆定律一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.體驗?zāi)芰哭D(zhuǎn)化和守恒定律在電路中的具體應(yīng)用，理解內(nèi)、外電路的能量轉(zhuǎn)化。經(jīng)歷閉合電路的歐姆定律的理論推導(dǎo)過程。2.理解閉合電路的歐姆定律，理解內(nèi)、外電路的電勢降落。3.會用閉合電路的歐姆定律分析路端電壓與負(fù)載的關(guān)系，并能進(jìn)行簡單的相關(guān)的電路分析與計算。二、知識點說明1.在外電路中，沿電流方向電勢降低。2.閉合電路的歐姆定律:(1)內(nèi)容:閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。(2)公式:。(3)電動勢等于內(nèi)外電路電勢降落之和。。3.路端電壓與負(fù)載的關(guān)系:。(1)當(dāng)外電路斷開時，I變?yōu)?，即斷路時的路端電壓等于電源電動勢。(2)當(dāng)電源兩端短路時，外電阻R=0，此時電路中的電流很大，因此不允許將電源兩端用導(dǎo)線直36接連接在一起。三、典型例題例1:如圖所示，E=10V，C=C=30μF，R=4.0Ω，R=6.0Ω，電池內(nèi)阻可忽略。先閉合開關(guān)S，待電1212路穩(wěn)定后，再將S斷開，則斷開S后流過電阻R的電量為_________C。1解析:S閉合時，C兩板電壓等于電阻R兩端電壓，上極板電勢高。12C兩極板間電壓為零.2S斷開時，C、C兩端電壓均為E，且上極板電勢高。12流過R的電量為:1,6,4,4Q=CE，CE,Q=2×30×10×10C,1.8×10C=4.2×10C。121例2:如圖所示的電路中R、R、R和R皆為定值電阻，R為可變電阻，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為12345r.設(shè)電流表A的讀數(shù)為I，電壓表V的讀數(shù)為U.當(dāng)R的滑動觸點向圖中a端移動時()05A(I變大，U變小B(I變大，U變大C(I變小，U變大D(I變小，U變小分析:當(dāng)滑頭向a移動時，R的阻值變小，使R、R、R的總阻值R變小，從而引起總的外阻R的變小.5245ab外得到U變小，所以的數(shù)值變小。ab答案:D多用電表的原理37一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解用伏安法測電阻，無論用“內(nèi)接法”還是“外接法”，測出的阻值都有誤差，懂得誤差的產(chǎn)生是由于電壓表的分流或電流表的分壓作用造成的。會根據(jù)給出的具體數(shù)據(jù)考慮選用哪一種接法，選用什么規(guī)格的儀器。2.知道歐姆表測電阻的原理。會根據(jù)電阻的約略值選擇合適的檔位來測量電阻。二、知識點說明1、使用步驟及注意事項:(1)使用前應(yīng)看一下指針是否指在刻度盤左端的零刻線處。如果不在，就應(yīng)該進(jìn)行機(jī)械調(diào)零:用小螺絲刀輕旋表頭正下方中央處的調(diào)零螺絲，使指針指左端零刻線。(2)根據(jù)被測物理量及其數(shù)量級將選擇開關(guān)旋到相應(yīng)的位置。讀數(shù)時還要注意選用刻度盤上對應(yīng)的量程刻度。(如測量20mA左右的直流電流，應(yīng)將選擇開關(guān)對準(zhǔn)左邊100mA量程處，在刻度盤上，應(yīng)該看最下方的刻度，即滿偏刻度為10的刻度線，從刻度盤讀出數(shù)據(jù)后還應(yīng)再乘10，得測量結(jié)果。)(3)使用歐姆擋時，在選好倍率后，還必須進(jìn)行歐姆調(diào)零。方法是:將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指右端零刻線處。因此用多用電表的歐姆擋測電阻的操作步驟是:?選擋。一般比被測電阻的估計值低一個數(shù)量級，如估計值為200Ω就應(yīng)該選×10的倍率。?進(jìn)行歐姆調(diào)零。?將紅黑表筆接被測電阻兩端進(jìn)行測量。?將指針示數(shù)乘以倍率，得測量值。?將選擇開關(guān)扳到OFF或交流電壓最高擋。用歐姆擋測電阻，如果指針偏轉(zhuǎn)角度太小(即指針?biāo)傅目潭戎堤?，應(yīng)該增大倍率重新調(diào)零后再測;如果指針偏轉(zhuǎn)角度太大(即指針?biāo)傅目潭戎堤?，應(yīng)該減小倍率重新調(diào)零后再測。(4)使用多用電表時，兩只手只能握住表筆的絕緣棒部分，不能接觸表筆上的金屬部分。2、歐姆表測電阻38(1)原理是閉合電路歐姆定律.(2)當(dāng)紅、黑表筆之間接入某一電阻R時，通過歐姆表的電流為.x若I=0，則R=?;I=I時，R=0。xgx歐姆表刻度具有反向性和非線性特點，表盤刻度不均勻。當(dāng)，表盤中值電阻，中值電阻一定，表盤刻度就唯一確定.