高中物理选修3-1知识总结即公式总结

物理选修3-1知识点即公式总结一、电场基本规律1、电荷电荷守恒定律（1）三种带电方式：摩擦起电-掠夺式、接触起电-均分式、感应起电-本能式（2）元电荷：最小的带电单元，自然界任何物体的带电荷量都是元电荷（e=1.6×10-19c）的整数倍，电子、质子的电荷量都等于元电荷，但电性不同，前者为负，后者为正。2、库伦定律：（1）表达式：k=9.0×109N·m2/C2——静电力常量（N）（2）k是静电力常量（=9.0×109N•m²/C²）（3）适用条件：真空中静止的点电荷。 二、电场力的性质：1、电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用。2、电场强度E：（1）定义：电荷在电场中某点受到的电场力F与电荷的带电量q的比值，就叫做该点的电场强度。（2）定义式：E与F、q无关，只由电场本身决定。E是电场强度（N/C或V/m²均可，1N/C=1V/m²）F是电场力（N）q是电荷量（C）（3）电场强度是矢量：大小：在数值上为单位电荷受到的电场力。方向：规定正电荷受力方向，负电荷受力与E的方向相反。eq\o\ac(○,1)点电荷的场强公式：——Q场源电荷eq\o\ac(○,2)匀强电场场强公式：——d沿电场方向等势面间距离UAB是A、B两点的电势差（V）d是距离（m）（6）场强的叠加：遵循平行四边形法则3、电场线：（1）意义：形象直观描述电场强弱和方向的理想模型，实际上是不存在的（2）电场线的特点：eq\o\ac(○,1)电场线起于正电荷（无穷远），止于（无穷远）负电荷eq\o\ac(○,2)不封闭，不相交，不相切。eq\o\ac(○,3)沿电场线电势降低，且电势降低最快。一条电场线无法判断场强大小，可以判断电势高低。eq\o\ac(○,4)电场线垂直于等势面，静电平衡导体，电场线垂直于导体表面（3）几种特殊电场的电场线：各点的切线方向反映场强的方向，疏密程度反映场强的大小。特点：假想的（不存在）、不相交、不闭合，从正电荷出发，终止于负电荷EE三、电场能的性质1、电场能的基本性质：电荷在电场中移动，电场力要对电荷做功。2、电势能Ep：（1）定义式：——带正负号计算（2）特点：eq\o\ac(○,1)电势能具有相对性，相对零势能面而言，通常选大地或无穷远处为零势能面。eq\o\ac(○,2)电势能的变化量△Ep与零势能面的选择无关。3、电势φ：（1）定义：电荷在电场中某一点的电势能Ep与电荷量的比值。（2）定义式：φ——单位：伏（V）——带正负号计算（3）特点：eq\o\ac(○,1)电势具有相对性，相对参考点而言。但电势之差与参考点的选择无关。eq\o\ac(○,2)电势是一个标量，但是它有正负，正负只表示该点电势比参考点电势高，还是低。eq\o\ac(○,3)电势的大小由电场本身决定，与Ep和q无关。eq\o\ac(○,4)电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到零势点时电场力所做的功。（4）电势高低的判断方法ABeq\o\ac(○,1)根据电场线判断：沿着电场线方向电势降低。φA>φBABeq\o\ac(○,2)根据电势能判断：正电荷：电势能大，电势高；电势能小，电势低。负电荷：电势能大，电势低；电势能小，电势高。结论：只在电场力作用下，静止的电荷从电势能高的地方向电势能低的地方运动。4、电势差UAB（1）定义：电场中两点间的电势之差。也叫电压。（2）定义式：UAB=φA-φBφA是A点电势（V）φB是B点电势（V）；UAB是A、B两点的电势差（V）（3）特点：eq\o\ac(○,1)电势差是标量，却有正负，只表示起点和终点的电势谁高谁低。eq\o\ac(○,2)单位：伏（V）eq\o\ac(○,3)电场中两点的电势差是确定的，与零势面的选择无关eq\o\ac(○,4)U=Ed匀强电场中两点间的电势差计算公式。——电势差与电场强度之间的关系。5、电场力做功WAB：（1）电场力做功的特点：电场力做功与路径无关，只与初末位置有关，即与初末位置的电势差有关。（2）表达式：WAB=UABq—带正负号计算（适用于任何电场）UAB是A、B两点的电势差（V）q是电荷量（C）WAB是从A点到B点做的功（J）WAB=Eqd—d沿电场方向的距离。——匀强电场（3）电场力做功与电势能的关系WAB=-△Ep=EpA-EPB无条件结论结论：电场力做正功，电势能减少无条件结论电场力做负功，电势能增加6、等势面：（1）定义：电势相等的点构成的面。（2）特点：eq\o\ac(○,1)等势面上各点电势相等，在等势面上移动电荷，电场力不做功。eq\o\ac(○,2)等势面与电场线垂直eq\o\ac(○,3)两等势面不相交eq\o\ac(○,4)等势面的密集程度表示场强的大小：疏弱密强。eq\o\ac(○,5)画等势面时，相邻等势面间的电势差相等。（3）判断非匀强电场线上两点间的电势差的大小：靠近场源（场强大）的两点间的电势差大于远离场源（场强小）相等距离两点间的电势差。AABC若AB=BC，则UAB>UBC。2、电容：（1）物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。（2）定义：电容器所带电量Q与电容器两极板间电压U的比值就叫做电容器的电容。（3）定义式：——是定义式不是决定式C是电容（F）Q是电荷量（C）U是电势差（V）；——是电容的决定式（平行板电容器）五、应用——带电粒子在电场中的运动（平衡问题，加速问题，偏转问题）Eqmgv01、基本粒子不计重力，但不是不计质量，如质子（），电子，α粒子（）,氕（），氘（），氚（）Eqmgv0带电微粒、带电油滴、带电小球一般情况下都要计算重力。2、平衡问题：电场力与重力的平衡问题。mg=Eq3、加速问题（1）由牛顿第二定律解释，带电粒子在电场中加速运动（不计重力），只受电场力Eq，粒子的加速度为a=Eq/m，若两板间距离为d，则UvUv（2）由动能定理解释，，可见加速的末速度与两板间的距离d无关，只与两板间的电压有关，但是粒子在电场中运动的时间不一样，d越大，飞行时间越长。偏转问题——类平抛运动（由两极板间中点射入）则在竖直方向粒子的加速度带电粒子做类平抛的水平距离，若能飞出电场水平距离为L，若不能飞出电场则水平距离为x带电粒子飞行的时间：t=x/v0=L/v0——————eq\o\ac(○,1)粒子要能飞出电场则：y≤d/2————————eq\o\ac(○,2)粒子在竖直方向做匀加速运动：———eq\o\ac(○,3)粒子在竖直方向的分速度:——————eq\o\ac(○,4)粒子出电场的速度偏角：——————eq\o\ac(○,5)由eq\o\ac(○,1)eq\o\ac(○,2)eq\o\ac(○,3)eq\o\ac(○,4)eq\o\ac(○,5)可得：飞行时间：t=L/vO竖直分速度：侧向偏移量：偏向角：LLv0yvv0vyθθ8.q=Itq是电荷量（C）I是电流（A）t是时间（s）；9.I=EQ\F(U,R)（欧姆定律）I=EQ\F(E,R+r)（闭合电路欧姆定律）I是电流（A）U是电势差（电压）（V）R是电阻（Ω）E是电动势（V）r是内电阻（Ω）推导公式：E=U外+U内=IR+IrU外是外电路电势差（电压）（V）U内是内电路电势差（电压）（V）串联电路总电阻：R=R1+R2+并联电路总电阻：=+=>R=*串联分压与电阻成正比，并联电流与电阻成反比：“串正并反”！10.P=UIW=UIt=PtP是电功率（W）U是电势差（电压）（V）I是电流（A）W是电功（J）t是时间（s）推导公式：∵I=EQ\F(U,R)，P=UI∴R=，P=I²RU额是额定电压（V）U实是实际电压（V）P额是额定功率（W）P实是实际功率（W）R是纯电阻电路的电阻（Ω）Q=I²Rt，R=ρEQ\F(L,S)Q是电流产生的热量（焦耳热）（J）L是导体长度（m）ρ是电阻率，由材料本身决定（Ω•m）S是导体横截面积（m²）；*欧姆定律中的所有公式要求是在纯电阻电路中使用。注意电动势（电源）的内阻r不可忽略！11.F=BILF是安培力（N）B是磁感应强度（T）S是面积（m²）；12.Φ=BSΦ是磁通量（Wb）B是磁感应强度（T）S是面积（m²）13.f=qVBf是洛伦兹力（N）q是电荷量（C）V是速度（m/s）B是磁感应强度（T）；推导公式：∵f=F向∴qVB=m∴R=EQ\F(mV,qB)T=EQ\F(2πr,V)=EQ\F(2πm,qB)f是洛伦兹力（N）F向是向心力（N）q是电荷量（C）V是速度（m/s）B是磁感应强度（T）m是质量（kg）r是半径（m）T是周期（s）。8、带电粒子在匀强磁场中的运动（1）解题方法在研究带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，关键把握“一找圆心，二找半径R，三找周期T或时间t”的规律．(1)圆心的确定因洛伦兹力F指向圆心，根据F⊥v，画出粒子轨迹中的任意两点(一般是射入和射出磁场的两点)的F的方向，沿两个洛伦兹力F画其延长线，两延长线的交点即为圆心，或利用圆心位置必定在圆中一根弦的中垂线上，找出圆心位置．(2)半径的计算：一般是利用几何知识解直角三角形．(3)带电粒子在磁场中运动时间的确定利用圆心角与弦切角的关系或四边形内角和等于360°计算圆心角θ，再由公式t＝T求运动时间．2．注意圆周运动中的有关对称规律如从某一直线边界射人的粒子，从同一边界射出时，速度、边界的夹角均相等；在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出．选修3-2知识点56．电磁感应现象Ⅰ 只要穿过闭合回路中的磁通量发生变化，闭合回路中就会产生感应电流，如果电路不闭合只会产生感应电动势。 这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应，是1831年法拉第发现的。57．感应电流的产生条件Ⅱ1、回路中产生感应电动势和感应电流的条件是回路所围面积中的磁通量变化，因此研究磁通量的变化是关键，由磁通量的广义公式中（是B与S的夹角）看，磁通量的变化可由面积的变化引起；可由磁感应强度B的变化引起；可由B与S的夹角的变化引起；也可由B、S、中的两个量的变化，或三个量的同时变化引起。 2、闭合回路中的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动时，可以产生感应电动势，感应电流，这是初中学过的，其本质也是闭合回路中磁通量发生变化。 3、产生感应电动势、感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。58．法拉第电磁感应定律楞次定律Ⅱ ①电磁感应规律：感应电动势的大小由法拉第电磁感应定律确定。 ——当长L的导线，以速度，在匀强磁场B中，垂直切割磁感线，其两端间感应电动势的大小为。 如图所示。设产生的感应电流强度为I，MN间电动势为，则MN受向左的安培力，要保持MN以匀速向右运动，所施外力，当行进位移为S时，外力功。为所用时间。 而在时间内，电流做功，据能量转化关系，，则。 ∴，M点电势高，N点电势低。 此公式使用条件是方向相互垂直，如不垂直，则向垂直方向作投影。 ， 严格区别磁通量,磁通量的变化量磁通量的变化率,磁通量,表示穿过研究平面的磁感线的条数,磁通量的变化量,表示磁通量变化的多少,磁通量的变化率表示磁通量变化的快慢, ——当长为L的导线，以其一端为轴，在垂直匀强磁场B的平面内，以角速度匀速转动时，其两端感应电动势为。 如图所示，AO导线长L，以O端为轴，以角速度匀速转动一周，所用时间，描过面积，（认为面积变化由0增到）则磁通变化在AO间产生的感应电动势且用右手定则制定A端电势高，O端电势低。 （是线圈平面与磁场方向的夹角）。 楞次定律也可以理解为：感应电流的效果总是要反抗（或阻碍）产生感应电流的原因，即只要有某种可能的过程使磁通量的变化受到阻碍，闭合电路就会努力实现这种过程：来拒去留增反减同增扩减缩