2019_2020学年高中物理模块复习课学案粤教版选修3_1.docx

模块复习课核心知识回顾一、电场的性质1电荷守恒定律(1)内容：电荷既不能创生，也不能消失，它们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，电荷的代数和不变2库仑定律(1)表达式：Fk，式中k9.0109Nm2/C2，叫静电力常量(2)适用条件：真空中的点电荷3电场强度(1)定义式：E，是矢量，单位：N/C或V/m.(2)点电荷的场强：E(3)方向：规定正电荷在电场中某点受力的方向为该点的电场强度方向4电场力的功计算方法(1)WqEd，只适用于匀强电场，其中d为沿电场方向的距离(2)WABqUAB，适用于任何电场5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.6电势差(1)定义式：UAB(2)电势差与电势的关系：UABAB，而UBABA7匀强电场中电势差与电场强度的关系(1)电势差与电场强度的关系式：E，其中d为电场中两点间沿电场方向的距离(2)公式只适用于匀强电场8电容与平行板电容器(1)电容的定义式：C(2)平行板电容器的电容决定式：C9带电粒子在电场中的偏转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(2)在电场中的运动时间：t(3)位移，yat2(4)速度，vy，v，tan 二、电路中的规律1电流强度(1)定义式：I(2)决定式：I2电阻定律表达式：R3电功(1)定义：电路中电场力移动电荷做的功(2)公式：WqUUIt(3)电流做功的实质：电能转化成其他形式能的过程4电功率(1)定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的快慢(2)公式：PUI5焦耳定律(1)电热：电流流过一段导体时产生的热量(2)计算式：QI2Rt6热功率(1)定义：单位时间内的发热量(2)表达式：PI2R7闭合电路欧姆定律(1)公式：I(只适用于纯电阻电路)(2)路端电压与外电阻的关系一般情况UIRR当R增大时，U增大特殊情况当外电路断路时，I0，UE当外电路短路时，I短，U0.(3)路端电压跟电流的关系关系式：UEIr用图象表示如图所示，其中纵轴截距为电动势，横轴截距为短路电流，斜率的绝对值为内阻(4)电源的功率和效率电源的总功率：P总EI电源内部损耗功率：P内I2r电源的输出功率：P出UI电源的效率：100%100%.三、磁场的性质及应用1磁感应强度(1)定义式：B(通电导线垂直于磁场)(2)方向：小磁针静止时N极的指向2安培力的大小当磁感应强度B的方向与导线方向成角时，FBILsin，这是一般情况下的安培力的表达式，以下是两种特殊情况：(1)当磁场与电流垂直时，安培力最大，FmaxBIL.(2)当磁场与电流平行时，安培力等于零3常见电流的磁场通电直导线通电螺线管环形电流安培定则4.洛伦兹力的方向(1)判断方法：左手定则(2)方向特点：FB，Fv.即F垂直于B和v决定的平面(注意：B和v不一定垂直)5洛伦兹力的大小FqvBsin_，为v与B的夹角，如图所示(1)vB时，0或180，洛伦兹力F0(2)vB时，90，洛伦兹力FqvB(3)v0时，洛伦兹力F06带电粒子在匀强磁场中的运动(1)洛伦兹力方向总与速度方向垂直，正好起到了向心力的作用根据牛顿第二定律，表达式为qvBm(2)半径公式r，周期公式T(3)运动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为时，其运动时间由下式表示：tT(或tT)7带电粒子在复合场中运动的应用实例装置原理图规律质谱仪粒子由静止被加速电场加速qUmv2，在磁场中做匀速圆周运动qvBm，则比荷回旋加速器交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在做圆周运动过程中每次经过D形盒缝隙都会被加速由qvB得Ekm速度选择器若qv0BEq，即v0，粒子做匀速直线运动 易错易混辨析1根据公式Fk得，当r0时，有F.()提示：当带电体之间的距离r0时，带电体就不能看成点电荷了，库仑定律不再适用2带电粒子的运动轨迹可能与电场线重合()3只根据一条电场线无法判断电场强弱和场源情况()4电场强度反映了电场的力的性质，所以此电场中某点的场强与试探电荷在该点所受的电场力成正比()提示：电场强度反映了电场的力的性质，与试探电荷的受力无关5电场力做功与重力做功相似，均与路径无关()6静电场中A、B两点的电势差是恒定的，所以有UABUBA.()提示：据电势差的定义可知UABUBA.7电场力与速度方向夹角小于90时，电场力做正功()8某等势面上各点的场强方向均与此处等势面垂直()9带电粒子在电场中可以做圆周运动()10示波管屏幕上的亮线是由电子束高速撞击荧光屏而产生的()11带电粒子在电场中运动时重力必须忽略不计()提示：带电粒子的重力是否能忽略，由具体问题的研究条件决定，如对基本粒子，重力一般都可忽略；但对带电液滴、油滴、小球等，重力一般不能忽略12电流有方向，所以它是一个矢量()提示：电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量，是标量13在小灯泡的UI图线中，图线上某点的切线的斜率表示该点的电阻大小()提示：小灯泡的UI图线是弯向U轴的曲线，图线上某点的电阻大小等于该点与坐标原点连线的斜率而非切线斜率14由I知道，通过同一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比()15公式PUI和P适用于任何电路的电功率的计算()16当外电阻增大时，路端电压也增大()17电源的输出功率越大，电源的效率越高()提示：当R外r时，P出最大为，但50%.18闭合电路中的短路电流无限大()提示：当闭合电路短路时，有I，并不是无限大19含有电容器的电路在电路稳定时，电容器所在的电路为断路状态()20在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大()21磁场中的一小段通电导体在该处受力为零，此处B一定为零()提示：当BI时，F0，可见，通电导体受力为零，此处的磁感应强度B不一定为零22由定义式B可知，电流强度I越大，导线l越长，某点的磁感应强度就越小()提示：公式B是磁感应强度的比值定义式，磁感应强度是与电流I和导线长度l无关的物理量23运动电荷进入磁场后(无其他力作用)可能做匀速直线运动()24带电粒子只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同()提示：fqvBsin ，f大小与q、v、B及B与v的夹角有关，故速度大小相同，f不一定相同25一个带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度的大小无关()26根据周期公式T得出T与v成反比()提示：由运动周期公式T，可知T与速度v的大小无关27带电粒子在复合场中可能做匀速圆周运动()28带电粒子在复合场中一定能做匀变速直线运动()提示：带电粒子在复合场中受重力、电场力、洛伦兹力时，因为重力和电场力为恒力，而洛伦兹力随速度的增加而增加，故三力的合力一定发生变化带电粒子不能做匀变速直线运动29带电粒子在复合场中运动一定要考虑重力()提示：当带电粒子所受重力远远小于其他力时，可以忽略重力30电荷在速度选择器中做匀速直线运动的速度与电荷的电性有关()提示：电荷在速度选择器中做匀速直线运动时，必有qEqvB，即v，与电荷的正负无关高考真题感悟1(多选)在一静止点电荷的电场中，任一点的电势与该点到点电荷的距离r的关系如图所示电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed.点a到点电荷的距离ra与点a的电势a已在图中用坐标(ra，a)标出，其余类推现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点，在相邻两点间移动的过程中，电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd.下列选项正确的是()AEaEb41BEcEd21CWabWbc31DWbcWcd13ACA对：由题图知，a、b、c、d四个点距点电荷的距离依次增大，且rb2ra，由E知，EaEb41.B错：rd2rc，由E知，EcEd41.C对：在移动电荷的过程中，电场力做的功与电势能的变化量大小相等，则WabWbcq(ab)q(bc)31.D错：WbcWcdq(bc)q(cd)11.2(多选)一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10 V、17 V、26 V下列说法正确的是()A电场强度的大小为2.5 V/cmB坐标原点处的电势为1 VC电子在a点的电势能比在b点的低7 eVD电子从b点运动到c点，电场力做功为9 eVABD如图所示，由匀强电场中两平行线距离相等的两点间电势差相等知，Oa间电势差与bc间电势差相等，故O点电势为1 V，选项B正确；则在x轴上，每0.5 cm长度对应电势差为1 V，10 V对应的等势线与x轴交点e坐标为(4.5，0)，aOe中，OeOa4.5634，由几何知识得：Od长度为3.6 cm，代入公式E得，E2.5 V/cm，选项A正确；电子带负电，电势越高，电势能越小，电子在a点的电势能比在b点的高7 eV，选项C错误；电子从b点运动到c点，电场力做功WeU9 eV，选项D正确3.如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同方向射入磁场若粒子射入速率为v1，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为v2，相应的出射点分布在三分之一圆周上不计重力及带电粒子之间的相互作用则v2v1为()A2B1C1D3C相同的带电粒子垂直匀强磁场入射均做匀速圆周运动粒子以v1入射，一端为入射点P，对应圆心角为60(对应六分之一圆周)的弦PP必为垂直该弦入射粒子运动轨迹的直径2r1，如图甲所示，设圆形区域的半径为R，由几何关系知r1R.其他不同方向以v1入射的粒子的出射点在PP对应的圆弧内同理可知，粒子以v2入射及出射情况，如图乙所示由几何关系知r2R，可得r2r11.因为m、q、B均相同，由公式r可得vr，所以v2v11.故选C.4(多选)某同学自制的简易电动机示意图如图所示矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈下方为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将()A左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉B左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉C左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉D左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉AD装置平面示意图如图所示如图所示的状态，磁感线方向向上，若形成通路，线圈下边导线中电流方向向左，受垂直纸面向里的安培力，同理，上边导线中电流受安培力垂直纸面向外，使线圈转动当线圈上边导线转到下边时，若仍通路，线圈上、下边中电流方向与图示方向相比均反向，受安培力反向，阻碍线圈转动若要线圈连续转动，要求左、右转轴只能上一侧或下一侧形成通路，另一侧断路故选A、D.5如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面平行)，磁场方向垂直于纸面向里三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，质量分别为ma、mb、mc.已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动下列选项正确的是()AmambmcBmbmamcCmcmambDmcmbmaB设三个微粒的电荷量均为q，a在纸面内做匀速圆周运动，说明洛伦兹力提供向心力，重力与电场力平衡，即magqEb在纸面内向右做匀速直线运动，三力平衡，则mbgqEqvBc在纸面内向左做匀速直线运动，三力平衡，则mcgqvBqE比较式得：mbmamc，选项B正确6.如图，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为()A0BB0CB0D2B0C两长直导线P和Q在a点处的磁感应强度的大小相等，设为B，方向如图甲所示，此时a点处的磁感应强度为零，则两磁感应强度的合磁感应强度B合的大小等于B0，方向与B0相反，即B0的方向水平向左，此时BB0；让P中的电流反向、其他条件不变，两长直导线P和Q在a点处的磁感应强度的大小仍为B，方向如图乙所示，则两磁感应强度的合磁感应强度大小为B，方向竖直向上，B与B0垂直，其合磁感应强度为BaB0，选项C正确7如图，空间存在方向垂直于纸面(xOy平面)向里的磁场在x0区域，磁感应强度的大小为B0；x0区域，磁感应强度的大小为B0(常数1)一质量为m、电荷量为q(q0)的带电粒子以速度v0从坐标原点O沿x轴正向射入磁场，此时开始计时，当粒子的速度方向再次沿x轴正向时，求：(不计重力)(1)粒子运动的时间；(2)粒子与O点间的距离解析(1)在匀强磁场中，带电粒子做圆周运动，设在x0区域，圆周半径为R1；在x0的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E；在y0的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场一个氕核H和一个氘H先后从y轴上yh点以相同的动能射出，速度方向沿x轴正方向已知H进入磁场时，速度方向与x轴正方向的夹角为60，并从坐标原点O处第一次射出磁场.H的质量为m，电荷量为q.不计重力求(1)H第一次进入磁场的位置到原点O的距离；(2)磁场的磁感应强度大小；(3)H第一次离开磁场的位置到原点O的距离解析(1)H在电场中做类平抛运动，在磁场中做匀速圆周运动，运动轨迹如图所示设H在电场中的加速度大小为a1，初速度大小为v1，它在电场中的运动时间为t1，第一次进入磁场的位置到原点O的距离为s1.由运动学公式有s1v1t1ha1t由题给条件，H进入磁场时速度的方向与x轴正方向夹角160.H进入磁场时速度的y分量的大小为a1t1v1tan 1联立以上各式得s1h.(2)H在电场中运动时，由牛顿第二定律有qEma1设H进入磁场时速度的大小为v1，由速度合成法则有v1设磁感应强度大小为B，H在磁场中运动的圆轨道半径为R1，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有qv1B由几何关系得s12R1sin 1联立以上各式得B.(3)设H在电场中沿x轴正方向射出的速度大小为v2，在电场中的加速度大小为a2，由题给条件得(2m)vmv由牛顿第二定律有qE2ma2设H第一次射入磁场时的速度大小为v2，速度的方向与x轴正方向夹角为2，入射点到原点的距离为s2，在电场中运动的时间为t2.由运动学公式有s2v2t2ha2tv2sin 2联立以上各式得s2s1，21，v2v1设H在磁场中做圆周运动的半径为R2，由式及粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径公式得R2R1所以出射点在原点左侧设H进入磁场的入射点到第一次离开磁场的出射点的距离为s2，由几何关系有s22R2sin 2联立式得，H第一次离开磁场时的位置到原点O的距离为s2s2(1)h.答案见解析9图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头的满偏电流为250 A，内阻为480 .虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA挡，欧姆100 挡(1)图(a)中的A端与_(填“红”或“黑”)色表笔相连接(2)关于R6的使用，下列说法正确的是_(填正确答案标号)A在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置(3)根据题给条件可得R1R2_，R4_.(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示若此时B端是与“1”连接的，则多用电表读数为_；若此时B端是与“3”连接的，则读数为_；若此时B端是与“5”连接的，则读数为_(结果均保留3位有效数字)解析(1)当B端与“3”连接时，内部电源与外部电路形成闭合回路，电流从A端流出，故A端与黑色表笔相连接(2)在使用多用电表之前，调整表头螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置，选项A错误；使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，选项B正确；使用电流挡时，电阻R6不在闭合电路中，调节无效，选项C错误(3)根据题给条件可知：当B端与“2”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联，此时为量程1 mA的电流挡，由并联电路两支路电流与电阻成反比知，解得R1R2160 .当B端与“4”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联后再与R4串联，此时为量程1 V的电压挡，表头与R1、R2组成的串联电路并联总电阻为120 ，两端电压为0.12 V，由串联电路中电压与电阻成正比知：R4两端电压为0.88 V，则R4电阻为880 .(4)若此时B端是与“1”连接的，多用电表作为直流电流表使用，量程2.5 mA，读数为1.47 mA.若此时B端是与“3”连接的，多用电表作为欧姆表使用，读数为11100 1.10 k.若此时B端是与“5”连接的，多用电表作为直流电压表使用，量程为5 V，读数为2.95 V.答案(1)黑(2)B(3)160880(4)1.47 mA1.10 k2.95 V10某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25 80 范围内某热敏电阻的温度特性所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT，其标称值(25 时的阻值)为900.0 ；电源E(6 V，内阻可忽略)；电压表(量程150 mV)；定值电阻R0(阻值20.0 )，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 )；电阻箱R2(阻值范围0999.9 )；单刀开关S1，单刀双掷开关S2.图(a)实验时，先按图(a)连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 .将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 .实验得到的R2t的数据见下表t/25.030.040.050.060.070.080.0R2/900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0回答下列问题：(1)在闭合S1前，图(a)中R1的滑片应移动到_(填“a”或“b”)端；(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并做出R2t曲线；图(b)图(c)(3)由图(b)可得到RT在25 80 范围内的温度特性当t44.0 时，可