高二物理选修3-1知识点总结(20210122222956)

1、高中物理知识点总结知识要点：电容 带电粒子在电场中的运动1 .电荷电荷守恒定律点电荷自然界中只存在正、负两中电荷，电荷在它的同围空间形成电 场，电荷间的相互作用力就是通过电场发生的。电荷的多少叫电量。基本电荷e=i.6 增大寸丁T减小O闭合电路中的总电流是由电源和电路电阻决定，对一定的电源，3 r视为不变，因此，I、u、ir的变化总是由外电路的电阻变化引起的。根据 u+工1R 画出UR图像，能清楚看出路端电压随外电阻变 化的情形。还可将路端电压表达为u= |r,以，r为参量, 画出UI图像。这是一条直线，纵坐标上的截距对应于电源电 动势，横坐标上的截距为电源短路时的短路电流，直线的斜率大小等于

2、电源的内电阻，即tg max4、在电源负载为纯电阻时，电源的输出功率与外电路电阻的关系是：8 z?2(+)Rt)P IU I RD)2R r R r1R。由此式可4Rr以看出：当外电阻等于内电阻，即 R = r时，电源的输出功率最大,2最大输出功率为P ,电源输出功率与外电阻的关系max 4r可用P R图像表示。电源输出功率与电路总电流的关系是:=(s-)=8-=- -)2O显然，当I时,2r八2电源输出功率最大，且最大输出功率为：P = O max 4rPI图像如图所示。选择路端电压为自变量，电源输出功率与路端电压的关系是：22卜_U 212 fl 、P = IU = U =-U- - r

3、U= 0Jr . r4r 、r 2_ 2_ %显然，当u=一时，P =- o pu图像如图所示。2max 4r综上所述，恒定电源输出最大功率的三个等效条件是：（1）外电阻等手内电阻，即R r。（2）路端电压等于电源电动势的邑半，即U m O除去最o （3）输出电流等于短路电流的一半，即12 2r2大输出功率外，同一个输出功率值对应着两种负载的情况。一种情 况是负载电阻大于内电阻，另一种情况是负载电阻小于内电阻。显 然，负载电阻小于内电阻时，电路中的能量主要消耗在内电阻上， 输出的能量小于内电阻上消耗的能量，电源的电能利用效率低，电 源因发热容易烧坏，实际应用中应该避免。同种电池的串联： = g

4、=n个相同的电池同向串联时 *每个电池的电动势为，内电阻为r,则串联电池组的总电防势+总n，总内电阻r总nr ,这样闭 合电路欧姆定律可表示为I nR nr12 .电阻定律1导体的电阻反映了导体阻碍电流的性质，定义式R =上;I在温度不变时，导体的电阻 与其长度成正比，与导体的 长度成正比，与导体的横截-甲乙面S成反比，跟导体的材料有关,即由导体本身的因素决定，决定式R-K公式中L、S是导体的几何特征量,P叫材料的电阻率, 反映了材料的导电性能。按电阻率的大小将材料分成导体和绝缘体。对于金属导体，它们的电阻率一般都与温度有关， 温度升高对电 阻率增大，导体的电阻也随之增大，电阻定律是在温度不变

5、的条件 下总结出的物理规律，因此也只有在温度不变的条件下才能使用。将公式R =上错误地认为R与U成正比或R与I成反比。对这一 I错误推论，可以从两个方面来分析：第一，电阻是导体的自身结构 特性决定的，与导体两端是否加电压，加多大的电压，导体中是否 有电流通过，有多大电流通过没有直接关系； 加在导体上的电压大， 通过的电流也大，导体的温度会升高，导体的电阻会有所变化，但 这只是间接影响，而没有直接关系。第二，伏安法测电阻是根据电 阻的定义式R=；,用伏特表测出电阻两端的电压，用安培表测出通过电阻的电流，从而计算出电阻值，这是测量电R阻的一种方法。小组一13 .决定导线电阻的因素（实验、探究）II

6、电阻的测量：0（1）伏安法：伏安法测电阻的原理是部分电路的欧姆定律 R = *， 测量电路有安培表内接或外接两种接法，如图甲、乙：两种接法都有系统误差，测量值与真实值的关系为：当采用安培 表内接电路（甲）时，由于安培表内阻的分压作用，电阻的测量值U U +U x A 内一一 一 ；当采用安培表外接电路（乙）时，RR R Rx A xI I由于伏特表的内阻有分流作用，电阻的测量值U U R R外=H 一x V电阻的测量值认为是真实值，即系统误差可以忽略不计。所以为了 确定实验电路，r般有画种方法：一是比值法，若 Rx RV时，通常R RA x 认为待测电阻的阻值较大，安培表的分压作用可忽略，应采

7、用安培表内接电路；若1时，通常认为待测电阻的阻值较小/1E待表RA的分流作用可忽略，R应菜用安培表外接电路。若r0RARv时,两种电R路可任意选择，这种情况下的电阻R。叫临界电阻,测电阻Rx和R。比较：若RRoxRo时，则待测电阻阻值较大;RRa V ,待 x v Ro 时，若R则待测电阻的阻值较小。二是试接法：在Ra、Rv未知时，若要确定实验电路，|可一. 试接法，如图所示：如先采用安培表外接电路，然后将接发P由MM MM MBOHM点改接到b点，同时观察安培表与伏特表的变化情况。若改卜替| 数变化比较显著，表明伏特表分流作用较大，安培表 分压作用较小，待测电阻阻值较大，应采用安培表内 接电

8、路。若伏特表示数变化比较显著，表明安培表分 压作用较大，伏特表分流作用较小，待测电阻阻值较 小，应采用安培表外接电路。（2）欧姆表：欧姆表是根据闭合电路的欧姆定律制成的。a.欧姆表的三个基准点。如图，虚线框内为欧姆表原理图。欧姆表的总电阻Rz RR g r ,高中物理知识急待测电阻为Rx,则lx =:=_，可以看出，卜随(按x-R+R+r+R R + Rgx z xoo双曲线规律变化，因此欧姆表的刻度不均匀。当 Rx=0时，lx=/ = lg指针满偏，停在。刻Z度；当Rx =时，lx2一一指针不动，停在电阻刻度；当Rx 血时,|- 3 1gZ刻度，因此RZ又叫欧姆表的中2R 2 指针半偏，停在

9、R Z值电阻。如图所示。8X=b.中值电阻Rz的计算方法：当用R 1档时，R ，即表盘中心的刻度值，当用R n档时，Rz nRZo8c.欧姆表的刻度不均匀，在“ ”附近，刻度线太密，在“a时近刻度线太稀，在z”附近，刻度线疏密道中，所以为了减少读数误差，可以通过换欧姆倍率档，尽可能使指针停在中值电阻两次附近1 Rz- Rz范围内。由于待测电阻虽未知，但为定值，故让指针偏转33太小变到指在中值电阻两侧附近，就得调至欧姆低倍率档。反之指针偏角由太大变到指在中值电阻两侧附近， 就得调至欧姆高倍率档。14.电阻的串联与并联I(1)串联电路及分压作用a :串瞬的基本特点：路中各的底都相等；路两端的恿藤于

10、路各部分般和+ R2+Rn ；串鹿磁率的分配撰：串羸各咯比即：u I RQ-一2 R2个阻两端的筋各涵消耗的班率跟各个阻的阻僮正U R P R P RR- = ft- 4- = 4-1- = 01?atU R P R P R总总 总22c :筋峻个分鹿阻 就可醵它的酶呈从而将施表改装成一个伏特表。如果施表的内阻内，允逋过的最大底治用靠表海的最大胆寿建lg& ；如果燎表串联个分幽且豳的由I R Tg g I q 或R串R串(n 1)Rg算，其中n二为睡旅的倍数。 I gRg(2)并廨及分流作用a :并盛路的基本特点：各并联路的解目等，且等于耀支路的慝压并瞬嬲帝各支路的朦之和。b :并廨的囊髓并联

11、阻的倒数等于各并盛的1 1倒数之和，即R并(R R12 ；并廨各支踏瞳与电)Rn功率的分配理：并解t懈个支路阻的底、各个支路高中物理知识点总结电阻上消耗的电功率跟各支路电阻的阻值成反比，即，h R RP R1 = t-i-=-p- = -r- f =一； 2D总D 口i* n121111成.成总 nI RPR 总n21c：给电流表并联一个分流电阻，就可以扩大它的电流量程，从而将电流表改装成一个安培表。如果电流表的内阻是Rg,的最大电流是lg。用这样的电流表可以测量的最大电流 显然只能是Igo将电流表改装成安培表，需要给电流表 并联二个分疏变阻，该电=四可由IgR I I )R R(并或并gg1

12、 R为电流计算，其中n lggn 1量程扩大的倍数。15 .测量电源的电动势和内电阻（实验、探究）II用安培表和伏特表测定电池的电动势和内电阻。如图所示电路，用伏特表测出路端电压Uo同时用星忖表测出路 端电压Ui时流过电流的电流h；改变电路中的可变电阻，测出第二组数据 山、血；根据闭合电路欧姆定律，8 = 0 U- I U、2112U解之，求得U I rr u U 212城方程盅一= + -21上述通过两组实验数据求解电动势和内电阻的方法，由于偶然误差高中物理知识点总结的原因，误差往往比较大，为了减小偶然因素造成的偶然误差，比较好的方法是通过调节变阻器的阻值，测量 5组8组对应的U、I 值并列

13、成表格，然后根据测得的数据在UI坐标系中标出各组数 据的坐标点，作一条直线，使它通过尽可能多的坐标点，而不在直 线上的坐标点能均等分布在直线两侧，如图所示：这条直线就是闭合电路的UI图像，根据U = s-|r , U是I的一次函数，图像与 纵轴的交点即电动势，图像斜率tge = = r。I16 .电功电功率焦耳定律I电功和电功率：电流做功的实质是电场力对电荷做功，电场力对电 荷做功电荷的电势能减少，电势能转化为其他形式的能，因此电功W = qU = Ult ,这是计算电功普遍适用的公式。单位时间内电流做的 功叫电功率P=UI,这是计算电功率普遍适用的公式。t电热和焦耳定律：电流通过电阻时产生的

14、热叫电热。Q = 12R t这是普遍适用的电热的计算公式。电热和电功的区别:a：纯电阻用电器：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、 电熨斗、白炽灯等。b：非纯电阻用电器：电流通过用电器以转化为热能以外的形式的能为目的，发热是不可避免的热能损失，例如电动机、电解槽、给蓄电池充电等。在纯电阻电路中，电能全部转化为热能，电功等于电热，即 w = Ult=|2Rt =t是通用的，没有区别。同理P_UI _l R_J也尢区R2R别。在非纯电阻电路中，电路消耗的电能，即 w = uit分为两部分： 一大部分转化为热能以外的其他形式的能(例如电流通过电动机， 电动机转动将电能转化为机械能)；另一小部分不可

15、避免地转化为电 热Q = 12R t。这里W = Ult不再等于Q = 12Rt,而是WQ,应该是 W = E其他+Q,电功只能用 W = Ult,电热只能用Q = I 2Rt计算。17 .简单的逻辑电路I与门、或门、非门三种基本逻辑电路：符号：真值表：18.磁场磁感应强度磁感线磁通量I(1)、磁场磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围空间的一种特殊形态的 物质。(1)磁场的基本特性磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。(2)磁现象的电本质磁体、电流和运动电荷的磁场都产生于电荷的运动，并通过磁场而相互作用。(3)最早揭示磁现象的电本质的假说和实验 一一安培分子环流 假说和罗兰实验。

16、(2)、磁感应强度为了定量描述磁场的大小和方向， 引入磁感应强度的概念，在磁 场中垂直于磁场方向的通电导线，受到磁场力 F跟电流强度I和导 线长度L的乘积IL的比值，叫通电导线所在处的磁感应强度。 用公 式表示是B =IL磁感应强度是矢量。它的方向就是小磁针N极在该点所受磁场力的方向。公式是定义式，磁场中某点的磁感应强度与产生磁场的磁极或电 流有关，和该点在磁场中的位置有关。与该点是否存在通电导线无 关。(3)、磁感线磁感线是为了形象描绘磁场中各点磁感应强度情况而假想出来 的曲线，在磁场中画出一组有方向的曲线。在这些曲线上每一点的 切线方向，都和该点的磁场方向相同，这组曲线就叫磁感线。磁感 线

17、的特点是:磁感线上每点的切线方向，都表示该点磁感应强度的方向。磁感线密的地方磁场强，疏的地方磁场弱。在磁体外部，磁感线由 N极到S极，在磁体内部磁感线从 S极 到N极，形成闭合曲线。磁感线不能相交。对于条形、蹄形磁铁、直线电流、环形电流和通电螺线管的磁感 线画法必须掌握。（4）、磁通量（巾）和磁通密度（B）醺通量（巾）一一穿过某一面积（S）的磁感线的条数。口磁通密度一一垂直穿过单位面积的磁感线条数，也即磁感应强 度的大小。与B的关系=BScos式中Seos为面积S在中性面上投影一般只适用于计算平面在的大小一区式=BSc9及其应用e,磁通量的定义式 =BScos ,是一个重要的公式。它不仅定义了

18、的物理意义，而且还表明改变磁通量有三种基本方法，即改变 B、 0S或。在使用此公式时，应注意以下几点:（1）公式的适用条件匀强磁场中的磁通量。0（2）角的物理意义一一表示平面法线（n）方向与磁场（B）的夹角或平面（S）与磁场中性面（OO ）的夹 角（图1）,而不是平面（S）与磁场（B）的夹角（a ）o因为6 +a = 90 , 所以磁通量公式还可表示为。=BSsina（3）。是双向标量，其正负表示与规定的正方向（如平面法线 的方向）是相同还是相反，当磁感线沿相反向穿过同一平面时，磁 通量等于穿过平面的磁感线的净条数一一磁通量的代数和，即 。=0 1 。219 .通电直导线和通电线圈周围磁场的方

19、向I用安培定则判定通电直导线周围：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电 流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。通电线圈周围磁场：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致， 伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向20 .安培力安培力的方向I磁场对电流的作用力，叫做安培力。安培力的方向用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个 手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内。让磁感线从掌心进入， 并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁 场中所受安培力的方向。21 .匀强磁场中的安培力n如图所示，一根长为L的直导线，处于磁感应强度为 B的匀强 磁场中，且与B的夹

20、角为心当通以电流I时，安培力的大小可以表 示为F = BII sine式中F的单位为牛顿（N） , I的单位为安培（A）, B的单位为特斯拉（T）, L的单位为米（m）e为B与I （或I）的夹角当O=90o时，即电流与磁场垂直时，安培力最大，为 F=BIL；当0=0。时，即电流与磁场平行时，安培力最小，为 F=0；应用安培力公式应注意的问题第一、安培力的方向，总是垂直 B、I所决定的平面，即一定垂直B和I,但B与I不一定垂直（图3）o第二、弯曲导线的有效长度 L,等于两端点连接直线的长度（如图4所示）相应的电流方向，沿L由始端流向末端。所以，任何形状的闭合平面线圈，通电后在匀强磁场受到的安培力

21、的矢量和一定为零，因为有效长度 L = 0。公式的适用条件一一一般只运用于匀强磁场。22 .洛仑兹力洛仑兹力的方向I 磁场对运动电荷的作用力称为洛仑兹力。洛仑兹力的方向依照左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内。让磁感线从掌心进 入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运 动的正电荷在磁场中所受洛仑兹力的方向。23 .洛仑兹力公式nf = Bqv 府 _L H ）若丁 或 v = 0, = 024 .带电粒子在匀强磁场中的运动n在不计带电粒子（如电子、质子、a粒子等基本粒子）的重力的 条件下，带电粒子在匀强磁场有三种典型的运动，它们决定于粒

22、子 的速度（V）方向与磁场的磁感应强度（B）方向的夹角（9）o（1）当v与B平行，即e = 0或180时一一落仑兹力f = BqvsinO=0,带电粒子以入射速度（v）作匀速直线运动，其运动方程为：s = vt（2）当v与B垂直，即6 = 90时。带电粒子以入射速度（v） 作匀速圆周运动，四个基本公式 ：2 二V-向心力公式：BqV m轨道半径公式:R*Bq Bq周期、频率和角频率公式：丁=过2兀rnBq（3）带串粒子的轨道圆心（O）、 和弦切角（）o速度偏向角（）、回旋角在分析和解答带电粒子作匀速圆周运动的问题时，除了应熟悉上述基本规律之外，还必须掌握确定轨道圆心的基本方法和计算9 a 0、

23、和的定量)V1 Bq二T2 兀 27f BqIm2 = p 一动能公式：E mVK2 2m 2mG）T、f和的两个特点CD第一、T、f的 的大小与轨道半径（R）和运行速率（V）无关, 而只与磁场的磁感应强度（B）和粒子的荷质比（q/m）有关。第二、荷质比（q/m）相同的带电粒子，在同样的匀强磁场中，T、 （0f和相同。关系。如图6所示，在洛仑兹力作用下，一个作匀速圆周运动的粒子，不论沿顺时针方向还是逆时针方向，从A点运动到B点，均具有三个重要特点。第一、轨道圆心（O）总是位于A、B两点洛仑兹力（f）的交点 上或AB弦的中垂线（OO,）与任一个f的交点上。第二、粒子的速度偏向角（），等于回旋角（

24、a）,并等于AB 弦与切线的夹角一一弦切角（。）的2倍，即少=a = 26 = co to第三、相对的弦切角（6）相等，与相邻的弦切角（8）互补，即 8 + 6 = 180 ：25.质谱仪回旋加速器I质谱仪主要用于分析同位素，测定其质量，荷质比和含量比，如 图所示为一种常用的质谱仪，由离子源。、加速电场U、速度选择 器E、Bi和偏转磁场B2组成。同位素荷质比和质量的测定：粒子通过加速电场，根据功能关系， 有:mv =qU o粒子通过速度选择器，根据匀速运动的条件：v =电。若 22B测出粒子在偏转磁场的轨道直径为d,贝|d R mv ,所以同一 2- - 2mE2_Bq B B q= = 21 2位素的荷质比和质量分别为q f BBqdm B B d，1 2 m1 22E回旋加速器I1 .回旋加速器是利用电场对电荷 的加速作用和磁场对运动电荷的偏转 作用来获得高能粒子的装置.2 .回旋加速器的工作原理.(1)磁场的作用：带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场时，只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，其中周期和速率与半径无关，使带电粒子每次进入D形盒中