高中物理必修第三册期末复习知识清单

高中物理必修第三册期末复习知识清单  一、静电场  （一）【▲核心概念】电荷及其守恒定律  1.两种电荷：自然界中只存在两种电荷，即正电荷和负电荷。用丝绸摩擦过的玻璃棒所带电荷为正电荷，用毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷为负电荷。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。  2.起电方式：（1）摩擦起电：由于相互摩擦的物体间电子的得失而使物体分别带上等量异种电荷。实质是电子从一个物体转移到了另一个物体。（2）感应起电：利用静电感应使导体带电的过程。当一个带电体靠近导体时，由于电荷间的相互作用，会使导体内部的电荷重新分布，靠近带电体的一端出现异种电荷，远离的一端出现同种电荷。若将导体接地或用手触摸一下，然后移走带电体，导体便会带上与原带电体异种的电荷。感应起电的实质是电荷在电场力作用下的重新分布，而非创造了电荷。（3）接触起电：一个带电的物体与另一个不带电的物体接触时，电荷会重新分配，使不带电的物体带上同种电荷。若两个完全相同的金属球接触后再分开，它们将平分总电荷量。  3.【★高频考点】电荷守恒定律：电荷既不会创生，也不会消灭，它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，电荷的总量保持不变。这个定律是自然界重要的基本定律之一。  4.元电荷：（1）电荷量：电荷的多少，用Q或q表示，国际单位制中的单位是库仑，符号C。（2）元电荷e：最小的电荷量，即电子或质子所带的电荷量。e=1.60×10⁻¹⁹C。所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍。（3）比荷：带电粒子的电荷量与质量之比，例如电子的比荷为e/m_e≈1.76×10¹¹C/kg。  （二）【▲核心概念】库仑定律  1.【★高频考点】内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。  2.表达式：F=k(q₁q₂)/r²，其中k为静电力常量，k=9.0×10⁹N·m²/C²。  3.适用条件：（1）真空中；（2）点电荷（理想化模型，即当带电体间的距离远大于它们自身的几何大小时，带电体的形状、大小及电荷分布对相互作用力的影响可忽略不计）。  4.【难点】方向判断：同种电荷相斥，异种电荷相吸，作用力方向沿两电荷连线。  5.【重要】库仑力叠加原理：对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的总的库仑力，等于其他各点电荷单独存在时对该点电荷的库仑力的矢量和。  6.与万有引力的类比：库仑定律在形式上与万有引力定律F=Gm₁m₂/r²相似，都遵循平方反比规律，且都存在与距离平方成反比的力。但静电力可以是引力也可以是斥力，而万有引力只能是引力。  （三）【▲核心概念】电场与电场强度  1.【重要】电场：存在于电荷周围的一种特殊物质，它对放入其中的电荷产生力的作用。电场是客观存在的，具有力和能的双重性质。  2.【★高频考点】电场强度E：（1）定义：放入电场中某点的试探电荷q所受的电场力F与它的电荷量q的比值。定义式：E=F/q。该式是比值定义法，E由电场本身决定，与F、q无关。（2）矢量性：电场强度是矢量，方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同，与负电荷所受电场力的方向相反。（3）单位：牛/库（N/C）或伏/米（V/m）。（4）点电荷的电场强度：E=kQ/r²，其中Q为场源电荷的电荷量，r为该点到场源电荷的距离。该式仅适用于真空中的点电荷。  3.【重要】电场强度的叠加原理：电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。这遵循平行四边形定则。  4.【★高频考点】电场线：为了形象地描述电场而引入的一系列假想的曲线。电场线的疏密表示电场强度的大小，电场线上每点的切线方向表示该点电场强度的方向。电场线从正电荷或无穷远出发，终止于负电荷或无穷远，不闭合、不相交。匀强电场的电场线是间距相等的平行直线。  （四）【▲核心概念】电势能与电势  1.【重要】静电力做功的特点：在静电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。这一特性表明静电力是保守力，静电场是保守场。  2.【▲核心概念】电势能Eₚ：电荷在电场中具有的势能。静电力做的功等于电势能的减少量，即W_AB=EₚAEₚB。电势能是相对的，其大小与零势能点的选取有关。通常规定电荷在无穷远处或大地表面的电势能为零。电势能是标量，但有正负，负值表示比在零势能点的电势能小。  3.【★高频考点】电势φ：（1）定义：电荷在电场中某点的电势能Eₚ与它的电荷量q的比值。定义式：φ=Eₚ/q。该式是比值定义法，电势由电场本身决定，与Eₚ、q无关。（2）单位：伏特，符号V，1V=1J/C。（3）标量性：电势是标量，但有正负。正值表示该点电势高于零电势点，负值表示该点电势低于零电势点。电场线指向电势降低的方向，且电势降低得最快的方向即为电场强度的方向。  4.【难点】电势差U_AB：（1）定义：电场中两点间电势的差值，也叫电压。U_AB=φ_Aφ_B。（2）静电力做功与电势差的关系：W_AB=qU_AB。这个公式适用于任何电场，计算时可将q和U_AB的正负号一并代入，得出的W_AB为正表示静电力做正功，为负表示静电力做负功。  5.【重要】等势面：电场中电势相同的各点构成的面。在同一等势面上移动电荷时，静电力不做功。等势面一定与电场线垂直，且电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面。等差等势面越密的地方，电场强度越大。  （五）【▲核心概念】电势差与电场强度的关系  1.【★高频考点】关系式：在匀强电场中，两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向距离的乘积。即U=Ed。或者E=U/d。  2.物理意义：电场强度的大小等于沿电场方向单位距离上降低的电势。由此，电场强度的另一个单位是伏特每米（V/m），且1V/m=1N/C。  3.适用条件：匀强电场，且d是沿电场线方向的距离。若非匀强电场，该式可用于定性分析，即电势变化快的地方电场强度大。  4.【难点】非匀强电场中的定性应用：根据E=U/d的变形式，可以判断电场强度的相对大小。例如，在等差等势面密集的地方，电场强度较大；在等差等势面稀疏的地方，电场强度较小。  （六）【▲核心概念】电容与电容器  1.【重要】电容器：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器。它是一种能够储存电荷和电能的元件。平行板电容器是最简单的电容器。  2.【★高频考点】电容C：（1）定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值。定义式：C=Q/U。该式是比值定义法，电容C由电容器本身的结构（如极板正对面积、极板距离、电介质）决定，与Q、U无关。（2）物理意义：描述电容器容纳电荷本领的物理量。（3）单位：法拉，符号F。常用单位有微法（μF）、皮法（pF），1F=10⁶μF=10¹²pF。  3.【难点】平行板电容器的电容：决定式C=ε_rS/(4πkd)，其中ε_r为相对介电常数，S为两极板的正对面积，d为两极板间的距离，k为静电力常量。这表明电容与介电常数和正对面积成正比，与极板间距离成反比。  4.【高频考点】电容器的动态分析：通常有两种情况。（1）电容器始终与电源相连，则U保持不变。当d增大时，C减小，Q=CU减小，E=U/d减小。当S增大时，C增大，Q增大，E不变。（2）电容器充电后与电源断开，则Q保持不变。当d增大时，C减小，U=Q/C增大，E=U/d=Q/(Cd)=4πkQ/(ε_rS)，与d无关，保持不变。当S减小时，C减小，U增大，E增大。  5.【基础】常见电容器：从构造上分为固定电容器和可变电容器。电解电容器有正负极之分，使用时不能接错。击穿电压是电容器的极限电压，额定电压是电容器长期工作时所能承受的电压，低于击穿电压。  （七）带电粒子在电场中的运动  1.【★高频考点】带电粒子的加速：在匀强电场或非匀强电场中，若带电粒子仅在电场力作用下从静止开始加速，根据动能定理有qU=½mv²0，可得末速度v=√(2qU/m)。此公式具有普遍性。  2.【★高频考点】带电粒子在匀强电场中的偏转（类平抛运动）：（1）运动条件：初速度v₀垂直于电场方向，且仅受电场力（恒力）。（2）运动性质：沿初速度方向做匀速直线运动，沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动。（3）核心公式：加速度a=F/m=qE/m=qU/(md)。通过电场的时间t=L/v₀（L为极板长度）。（4）偏转量y=½at²=(qUL²)/(2mdv₀²)。（5）偏转角θ：tanθ=v_y/v₀=at/v₀=(qUL)/(mdv₀²)。（6）【难点】推论：不同带电粒子经同一电场加速（qU₁=½mv₀²）后，再进入同一偏转电场，其偏转位移y和偏转角θ均相同，即轨迹相同，与粒子的q、m无关。示波管的工作原理即基于此。  3.【重要】示波管：由电子枪、偏转电极（XX'和YY'）和荧光屏组成。电子枪发射电子并加速，偏转电极控制电子束在水平和竖直方向的偏转，从而在荧光屏上显示波形。若在YY'加信号电压，XX'加扫描电压，可在屏上看到信号电压的波形。  二、恒定电流  （一）【▲核心概念】电源与电流  1.电源：通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置。电源的作用是保持导体两端的电势差（电压），使电路中有持续的电流。  2.【★高频考点】电流：（1）定义：通过导体横截面的电荷量q与通过这些电荷量所用时间t的比值。定义式：I=q/t。该式适用于任何电荷定向移动形成的电流。（2）方向规定：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。在金属导体中，电流方向与自由电子定向移动方向相反。（3）单位：安培，符号A，是国际单位制中七个基本单位之一。（4）微观表达式：I=neSv，其中n为单位体积内自由电荷数，e为每个自由电荷的电荷量，S为导体横截面积，v为自由电荷定向移动的平均速率。  （二）【▲核心概念】电阻与电阻定律  1.【重要】电阻R：反映导体对电流阻碍作用大小的物理量。定义式：R=U/I。该式是比值定义法，电阻R由导体本身的性质（材料、长度、横截面积、温度）决定，与U、I无关。  2.【★高频考点】电阻定律：（1）内容：同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比；导体电阻还与构成它的材料有关。（2）表达式：R=ρl/S，其中ρ为电阻率，是反映材料导电性能好坏的物理量，单位是欧姆·米（Ω·m）。  3.【重要】电阻率ρ：（1）物理意义：反映材料导电性能的优劣。电阻率越小，导电性能越好。（2）与温度的关系：金属的电阻率随温度升高而增大，可用来制作电阻温度计。有些合金（如锰铜、康铜）的电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻。半导体的电阻率随温度升高而减小。超导体：当温度降低到某一临界温度以下时，某些材料的电阻突然变为零。  （三）【▲核心概念】欧姆定律  1.【★高频考点】部分电路欧姆定律：（1）内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比。（2）表达式：I=U/R。（3）适用条件：金属导电和电解液导电（纯电阻电路），不适用于气体导电及半导体导电等非线性元件。  2.伏安特性曲线：（1）线性元件：伏安特性曲线为过原点的直线，斜率k=1/R，如定值电阻。（2）非线性元件：伏安特性曲线为曲线，如小灯泡、二极管。对于非线性元件，某点的电阻R=U/I，但不等于该点切线斜率的倒数。二极管具有单向导电性。  （四）【▲核心概念】电功、电功率与焦耳定律  1.【★高频考点】电功W：（1）定义：电场力（或电流）所做的功。实质是电能转化为其他形式能的量度。（2）表达式：W=UIt，适用于任何电路。（3）单位：焦耳（J），生活中常用千瓦时（kW·h），1kW·h=3.6×10⁶J。  2.【★高频考点】电功率P：（1）定义：单位时间内电流所做的功。表示电流做功的快慢。（2）表达式：P=W/t=UI，适用于任何电路。  3.【★高频考点】焦耳定律：（1）内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。（2）表达式：Q=I²Rt（普遍适用）。（3）热功率P_热=I²R。  4.【难点】纯电阻电路与非纯电阻电路：（1）纯电阻电路：电能全部转化为内能的电路，如电炉、电热毯等。此时W=Q=UIt=I²Rt=U²t/R；P=P_热=UI=I²R=U²/R。（2）非纯电阻电路：电能只有一部分转化为内能，还有一部分转化为其他形式的能（如机械能、化学能等），如电动机、电解槽等。此时W=UIt>Q=I²Rt；电功率P=UI>P_热=I²R，输出的机械功率P_出=PP_热。  （五）【▲核心概念】电路分析与应用  1.【★高频考点】串并联电路的特点：（1）串联电路：电流处处相等I=I₁=I₂；总电压等于各部分电压之和U=U₁+U₂；总电阻R=R₁+R₂；电压与电阻成正比U₁/U₂=R₁/R₂；功率与电阻成正比P₁/P₂=R₁/R₂。（2）并联电路：总电流等于各支路电流之和I=I₁+I₂；各支路电压相等U=U₁=U₂；总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和1/R=1/R₁+1/R₂；电流与电阻成反比I₁/I₂=R₂/R₁；功率与电阻成反比P₁/P₂=R₂/R₁。  2.【重要】电压表和电流表的改装：（1）表头G（灵敏电流计）：主要参数有内阻R_g和满偏电流I_g，满偏电压U_g=I_gR_g。（2）改装成电压表：串联一个大电阻分压。量程扩大n=U/U_g倍，需串联的电阻R_x=(n1)R_g。（3）改装成电流表：并联一个小电阻分流。量程扩大n=I/I_g倍，需并联的电阻R_x=R_g/(n1)。  3.【难点】滑动变阻器的两种接法：（1）限流式：滑动变阻器串联在电路中，调节范围较小，电路简单，耗能小。（2）分压式：滑动变阻器一部分接入电路，另一部分与用电器并联，调节范围大（可以从0开始连续变化），适用于要求被测电阻两端电压从0开始连续变化或电阻远大于滑动变阻器总电阻的情况。  4.【高频考点】电阻的测量：（1）伏安法：原理R=U/I。有两种接法：电流表外接法，测量值偏小（电压表分流），适用于测小电阻；电流表内接法，测量值偏大（电流表分压），适用于测大电阻。选择依据：比较R_x²与R_AR_V的大小，或通过试触法判断。（2）欧姆表：内部有电源，红黑表笔短接调零后，通过测量电流来反映电阻大小。刻度不均匀，读数时应尽量使指针指在中间位置附近。使用后要将选择开关置于OFF挡或交流电压最高挡。  三、磁场  （一）【▲核心概念】磁现象与磁场  1.磁体与磁极：磁体周围存在磁场，磁极间的相互作用是通过磁场发生的。同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。  2.【重要】电流的磁效应：奥斯特实验表明通电导线周围存在磁场，即“电生磁”，揭示了电与磁之间的联系。  3.磁场：存在于磁体、电流和运动电荷周围的一种特殊物质，它对放入其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。  4.【★高频考点】磁感应强度B：（1）定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力F与电流I和导线长度L的乘积的比值。定义式：B=F/(IL)。该式是比值定义法，B由磁场本身决定，与F、I、L无关。（2）物理意义：描述磁场强弱和方向的物理量。（3）矢量性：磁感应强度是矢量，方向即为该点磁场的方向，也就是小磁针N极受力的方向。（4）单位：特斯拉，符号T，1T=1N/(A·m)。  5.【重要】磁感线：为了形象地描述磁场而引入的假想曲线。磁感线的疏密表示磁感应强度的大小，磁感线上每点的切线方向表示该点磁场的方向。磁感线是闭合曲线，在磁体外部由N极指向S极，内部由S极指向N极。磁感线不相交。  6.【基础】常见磁场的磁感线分布：（1）条形磁铁：外部类似于中间疏两端密，内部均匀。（2）蹄形磁铁：两极间近似匀强磁场。（3）匀强磁场：磁感应强度大小和方向处处相同，磁感线是间距相等的平行直线。  7.【难点】地磁场：地球的磁场类似于一个巨型条形磁铁，N极在地理南极附近，S极在地理北极附近。地磁场的磁感线从地理南极附近发出，回到地理北极附近。地磁场有磁偏角，且能有效阻挡太阳风。  （二）【▲核心概念】电流的磁场（安培定则）  1.【★高频考点】安培定则（右手螺旋定则）：（1）直线电流的磁场：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的环绕方向。磁感线是以导线为圆心的同心圆，离导线越远，磁场越弱。（2）环形电流的磁场：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中心轴线上磁感线的方向。环形电流内部磁场较强，外部较弱。（3）通电螺线管的磁场：右手握住螺线管，让弯曲的四指与电流方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向（即N极）。螺线管内部为匀强磁场，外部与条形磁铁相似。  （三）【▲核心概念】磁场对通电导线的作用力（安培力）  1.【★高频考点】安培力的大小：（1）当通电导线与磁场方向垂直时，F=ILB。（2）当通电导线与磁场方向平行时，F=0。（3）当通电导线与磁场方向成θ角时，F=ILBsinθ，其中θ为电流方向与磁场方向之间的夹角。此式为一般表达式。  2.【★高频考点】安培力的方向（左手定则）：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。F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和I所决定的平面，但B与I不一定垂直。  3.【难点】安培力作用下的平衡与运动问题：常与力学知识结合，需进行受力分析（包括重力、支持力、摩擦力、安培力等），然后根据平衡条件（合力为零）或牛顿第二定律列方程求解。判断安培力作用下的导体运动方向时，也可采用电流元法、特殊位置法、等效法（如将环形电流等效为小磁针）等。  （四）【▲核心概念】磁场对运动电荷的作用力（洛伦兹力）  1.【★高频考点】洛伦兹力的大小：当电荷运动方向与磁场方向垂直时，f=qvB。当电荷运动方向与磁场方向平行时，f=0。当电荷运动方向与磁场方向成θ角时，f=qvBsinθ。  2.【★高频考点】洛伦兹力的方向（左手定则）：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（负电荷受力的方向与正电荷相反，即四指指向负电荷运动的反方向），这时拇指所指的方向就是运动电荷所受洛伦兹力的方向。f⊥v，f⊥B，即f垂直于v和B所决定的平面。  3.【重要】洛伦兹力的特点：洛伦兹力始终与速度方向垂直，因此洛伦兹力永不做功，它只改变速度的方向，不改变速度的大小。  4.与安培力的关系：通电导线在磁场中受到的安培力，是导线中所有定向运动的自由电荷所受洛伦兹力的宏观表现。  （五）【▲核心概念】带电粒子在匀强磁场中的运动  1.【★高频考点】基本运动形式：（1）若v∥B，粒子做匀速直线运动。（2）若v⊥B，粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。洛伦兹力提供向心力：qvB=mv²/r。  2.【★高频考点】核心公式：（1）轨道半径：r=mv/(qB)=p/(qB)（p为动量）。由公式可知，v越大，r越大；B越大，r越小。（2）运动周期：T=2πr/v=2πm/(qB)。由公式可知，周期T与粒子的速度v和轨道半径r无关，只与粒子的比荷q/m和磁感应强度B有关。  3.【难点】带电粒子在有界磁场中的运动：（1）解题关键：画轨迹、找圆心、定半径。（2）确定圆心的方法：利用两点（入射点、出射点）速度方向的垂线，或利用其中