高二物理選修3-1知識點

第二章電場基本知識點總結(jié)（一）電荷間的相互作用1．電荷間有相互作用力，同種電荷互相排斥，異種電荷相互吸引，兩電荷間的相互作用力大小相等，方向相反，作用在同一直線上。2．庫侖定律：在真空中兩個點電荷間的作用力大小為F=kQ1Q2/r2，靜電力常量k=9.0×109N·m2/C2。（二）電場強(qiáng)度1．定義式：E=F/q，該式適用于任何電場，E與F、q無關(guān)只取決于電場本身，E的方向規(guī)定為正點電荷受到電場力的方向。（1）場強(qiáng)ε與電場線的關(guān)系：電場線越密的地方表示場強(qiáng)越大，電場線上每點的切線方向表示該點的場強(qiáng)方向，電場線的方向與場強(qiáng)ε的大小無直接關(guān)系。（2）場強(qiáng)的合成：場強(qiáng)ε是矢量，求合場強(qiáng)時應(yīng)遵守矢量合成的平行四邊形法則。（3）電場力：F=qE，F(xiàn)與q、E都有關(guān)。2．決定式（1）E=kQ/r2，僅適用于在真空中點電荷Q形成的電場，E的大小與Q成正比，與r2成反比。（2）E=U/d，僅適用于勻強(qiáng)電場。（三）電勢能1．電場力做功的特點：電場力對移動電荷做功與路徑無關(guān)，只與始末位的電勢差有關(guān)，Wab=qUab2．判斷電勢能變化的方法（1）根據(jù)電場力做功的正負(fù)來判斷，不管正負(fù)電荷，電場力對電荷做正功，該電荷的電勢能一定減少；電場力對電荷做負(fù)功，該電荷的電勢能一定增加。（2）根據(jù)電勢的定義式U=ε/q來確定。（3）利用W=q(Ua-Ub)來確定電勢的高低。（四）靜電平衡把金屬導(dǎo)體放入電場中時，導(dǎo)體中的電荷重新分布，當(dāng)感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場E與原場強(qiáng)E0疊加后合場強(qiáng)E為零時，即E=E0+E=0，金屬中的自由電子停止定向移動，導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)。孤立的帶電導(dǎo)體和處于電場中的感應(yīng)導(dǎo)體，處于靜電平衡時，主要特點是：1．導(dǎo)體內(nèi)部的合場強(qiáng)處處為零（即感應(yīng)電荷的場強(qiáng)與原場強(qiáng)大小相等方向相反）沒有電場線。2．整個導(dǎo)體是等勢體，導(dǎo)體表面是等勢面。3．導(dǎo)體外部電場線與導(dǎo)體表面垂直。4．孤立導(dǎo)體上凈電荷分布在外表面。（五）電容1．定義式：C=Q/U=ΔQ/ΔU，適用于任何電容器。2．決定式；C=εS/4πkd，僅適用于平行板電容器。3．對平行板電容器有關(guān)的C、Q、U、E的討論問題有兩種情況。對平行板電容器的討論：、、（Ⅰ）、電容器跟電源相連，U不變，q隨C而變。d↑→C↓→q↓→E↓ε、S↑→C↑→q↑→E不變。（Ⅱ）、充電后斷開，q不變，U隨C而變。d↑→C↓→U↑→不變。ε、S↓→C↓→U↑→E↑。（六）、帶有粒子的加速度：若帶電粒子僅受電場力且電場力做正功，其電勢能減少功能增加。（1）初速度為零時（2）初速度不為零時上述公式適用于勻強(qiáng)和非勻強(qiáng)電場。2．帶電粒子的偏轉(zhuǎn)：帶電粒子僅受電場力作用為初速度v0垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場，做類平勢運(yùn)動，此類問題一般都是分解為兩個方向的分運(yùn)動來處理。沿初速度方向做勻速運(yùn)動：vx=v0，x=v0t沿電場方向做勻加速運(yùn)動：vy=at，y=at2/2兩個分運(yùn)動的聯(lián)系橋梁：時間t相等若偏轉(zhuǎn)電場的電壓為U、距離為d，則帶電粒子的加速度為a=qU/md，任意時刻的速度為側(cè)移量。偏轉(zhuǎn)角θ的正切為。3．處理帶電粒子運(yùn)動問題的三條途徑：（1）勻變速直線運(yùn)動公式和牛頓運(yùn)動定律（2）運(yùn)動定理或能量守恒定律（3）運(yùn)動定理和動量守恒定律4．帶電粒子所受重力是否可以忽略；（1）基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等，除有說明或明確的暗示以外一般都可忽略不計。（2）帶電顆粒：如液滴、塵埃、小球一般都不能忽略。（七）、電場線與等勢面的比較：1、電場線：用來形象描述電場的假想曲線，是由法拉第引入的。理解：①、起始于正電荷（無窮遠(yuǎn)處），終止于負(fù)電荷（無窮遠(yuǎn)處），不是閉合曲線，不相交。②、電場線上一點的切線方向為該點場強(qiáng)方向。③、電場線的疏密程度反映了場強(qiáng)的大小。④、勻強(qiáng)電場的電場線是平行等距的直線。⑤、沿電場線方向電勢逐點降低，是電勢最低最快的方向。⑦、電場線并非電荷運(yùn)動的軌跡。2、等勢面：電勢相等的點構(gòu)成的面有以下特征；在同一等勢面上移動電荷電場力不做功。等勢面與電場力垂直。電場中任何兩個等勢面不相交。電場線由高等勢面指向低等勢面。規(guī)定：相鄰等勢面間的電勢差相差，所以等勢面的疏密反映了場強(qiáng)的大?。▌驈?qiáng)點電荷電場等勢面的特點）幾種等勢面的性質(zhì)A、等量同種電荷連線和中線上連線上：中點電勢最小中線上：由中點到無窮遠(yuǎn)電勢逐漸減小，無窮遠(yuǎn)電勢為零。B、等量異種電荷連線上和中線上連線上：由正電荷到負(fù)電荷電勢逐漸減小。中線上：各點電勢相等且都等于零。3、電場力做功與電勢能的關(guān)系：①、通過電場力做功說明：電場力做正功，電勢能減小。電場力做負(fù)功，電勢能增大。②、正電荷：順著電場線移動時，電勢能減小。逆著電場線移動時，電勢能增加。負(fù)電荷：順著電場線移動時，電勢能增加。逆著電場線移動時，電勢能減小。③、求電荷在電場中A、B兩點具有的電勢能高低將電荷由A點移到B點根據(jù)電場力做功情況判斷，電場力做正功，電勢能減小，電荷在A點電勢能大于在B點的電勢能，反之電場力做負(fù)功，電勢能增加，電荷在B點的電勢能小于在B點的電勢能④、在正電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點具有的電勢能都為正，負(fù)電荷在任一點具有的電勢能都為負(fù)。在負(fù)電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點具有的電勢能都為負(fù)，負(fù)電荷在任意一點具有的電勢能都為正。(八)、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??；電勢差的正負(fù)表示兩點的電勢的高低。第三章磁場知識點一、磁現(xiàn)象和磁場1、磁場：磁場是存在于磁體、運(yùn)動電荷周圍的一種物質(zhì)．它的基本特性是：對處于其中的磁體、電流、運(yùn)動電荷有力的作用．2、磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：所有的磁現(xiàn)象都可歸結(jié)為運(yùn)動電荷之間通過磁場而發(fā)生的相互作用．二、磁感應(yīng)強(qiáng)度1、表示磁場強(qiáng)弱的物理量．是矢量．2、大?。築=F/Il（電流方向與磁感線垂直時的公式）．3、方向：左手定則：是磁感線的切線方向；是小磁針N極受力方向；是小磁針靜止時N極的指向．不是導(dǎo)線受力方向；不是正電荷受力方向；也不是電流方向．4、單位：牛/安米，也叫特斯拉，國際單位制單位符號T．5、點定B定：就是說磁場中某一點定了，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向都是定值．6、勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度處處相等．7、磁場的疊加:空間某點如果同時存在兩個以上電流或磁體激發(fā)的磁場,則該點的磁感應(yīng)強(qiáng)度是各電流或磁體在該點激發(fā)的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和,滿足矢量運(yùn)算法則.三、幾種常見的磁場（一）、磁感線⒈磁感線是徦想的，用來對磁場進(jìn)行直觀描述的曲線，它并不是客觀存在的。⒉磁感線是閉合曲線⒊磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱，磁感線上某點的切線方向表示該點的磁場方向。⒋任何兩條磁感線都不會相交，也不能相切。5．勻強(qiáng)磁場的磁感線平行且距離相等．沒有畫出磁感線的地方不一定沒有磁場．6．安培定則：姆指指向電流方向，四指指向磁場的方向．注意這里的磁感線是一個個同心圓，每點磁場方向是在該點切線方向·7、*熟記常用的幾種磁場的磁感線：（二）、勻強(qiáng)磁場1、磁感線的方向反映了磁感強(qiáng)度的方向，磁感線的疏密反映了磁感強(qiáng)度的大小。2、磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同的區(qū)域，叫勻強(qiáng)磁場。其磁感線平行且等距。例：長的通電螺線管內(nèi)部的磁場、兩個靠得很近的異名磁極間的磁場都是勻強(qiáng)磁場。3、如用B=F/(I·L)測定非勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度時，所取導(dǎo)線應(yīng)足夠短，以能反映該位置的磁場為勻強(qiáng)。（三）、磁通量（Φ）1．磁通量Φ：穿過某一面積磁力線條數(shù)，是標(biāo)量．2．磁通密度B：垂直磁場方向穿過單位面積磁力線條數(shù)，即磁感應(yīng)強(qiáng)度，是矢量．3．二者關(guān)系：B＝Φ/S（當(dāng)B與面垂直時），Φ＝BScosθ，Scosθ為面積垂直于B方向上的投影，θ是B與S法線的夾角．四、磁場對通電導(dǎo)線的作用力（一）、安培力：1、通電導(dǎo)線在磁場中受到的作用力叫做安培力．說明:磁場對通電導(dǎo)線中定向移動的電荷有力的作用，磁場對這些定向移動電荷作用力的宏觀表現(xiàn)即為安培力．2、安培力的計算公式：F＝BILsinθ（θ是I與B的夾角）；通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時，即θ＝900，此時安培力有最大值；通電導(dǎo)線與磁場方向平行時，即θ＝00，此時安培力有最小值，F(xiàn)=0N;00＜B＜900時，安培力F介于0和最大值之間.3、安培力公式的適用條件:I1I2①I1I2如圖所示，電流I1//I2,如I1在I2處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則I1對I2的安培力F＝BI2L，方向向左，同理I2對I1，安培力向右，即同向電流相吸，異向電流相斥．②根據(jù)力的相互作用原理，如果是磁體對通電導(dǎo)體有力的作用，則通電導(dǎo)體對磁體有反作用力．兩根通電導(dǎo)線間的磁場力也遵循牛頓第三定律．(二）、左手定則1.用左手定則判定安培力方向的方法：伸開左手，使拇指跟其余的四指垂直且與手掌都在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手心，并使四指指向電流方向，這時手掌所在平面跟磁感線和導(dǎo)線所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線所受安培力的方向．2.安培力F的方向既與磁場方向垂直，又與通電導(dǎo)線垂直,即F跟BI所在的面垂直．但B與I的方向不一定垂直．3.安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流1三者的關(guān)系①已知I,B的方向，可惟一確定F的方向；②已知F、B的方向，且導(dǎo)線的位置確定時，可惟一確定I的方向；③已知F,1的方向時，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不能惟一確定．4.由于B,I,F的方向關(guān)系常是在三維的立體空間，所以求解本部分問題時，應(yīng)具有較好的空間想象力，要善于把立體圖畫變成易于分析的平面圖，即畫成俯視圖，剖視圖，側(cè)視圖等．(三)、安培力的性質(zhì)和規(guī)律；1、公式F=BIL中L為導(dǎo)線的有效長度，即導(dǎo)線兩端點所連直線的長度，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端．如圖示，甲中：，乙中：L/=d(直徑）＝2R（半圓環(huán)且半徑為R)2、安培力的作用點為磁場中通電導(dǎo)體的幾何中心；（四）、分析在安培力作用下通電導(dǎo)體運(yùn)動情況的一般步驟1、畫出通電導(dǎo)線所在處的磁感線方向及分布情況2、用左手定則確定各段通電導(dǎo)線所受安培力3、據(jù)初速方向結(jié)合牛頓定律確定導(dǎo)體運(yùn)動情況五、磁場對運(yùn)動電荷的作用力（一）、洛侖茲力磁場對運(yùn)動電荷的作用力1、洛倫茲力的公式:f=qvBsinθ，θ是V、B之間的夾角.2、當(dāng)電荷速度方向與磁場方向垂直時，洛倫茲力的大小F=qvB

3、當(dāng)v=0時，F(xiàn)=0，即磁場對靜止的電荷無作用力，磁場只對運(yùn)動電荷有作用力，這與電場對其中的靜止電荷或運(yùn)動電荷總有電場力的作用是不同的。

4、當(dāng)電荷運(yùn)動方向與磁場方向相同或相反，即與平行時，F(xiàn)=0。

5、當(dāng)電荷運(yùn)動方向與磁場方向夾角為θ時，洛倫茲力的大小F=qvBsinθ6、只有運(yùn)動電荷在磁場中才有可能受到洛倫茲力作用，靜止電荷在磁場中受到的磁場對電荷的作用力一定為0．（二）、洛倫茲力的方向1.洛倫茲力F的方向既垂直于磁場B的方向，又垂直于運(yùn)動電荷的速度v的方向，即F總是垂直于B和v所在的平面．2.使用左手定則判定洛倫茲力方向時，伸出左手，讓姆指跟四指垂直，且處于同一平面內(nèi)，讓磁感線穿過手心，四指指向正電荷運(yùn)動方向（當(dāng)是負(fù)電荷時，四指指向與電荷運(yùn)動方向相反）則姆指所指方向就是該電荷所受洛倫茲力的方向．（三）、洛倫茲力與安培力的關(guān)系1.洛倫茲力是單個運(yùn)動電荷在磁場中受到的力，而安培力是導(dǎo)體中所有定向稱動的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)．2.洛倫茲力一定不做功，它不改變運(yùn)動電荷的速度大小;但安培力卻可以做功．六、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動1、不計重力的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動可分三種情況：一是勻速直線運(yùn)動；二是勻速圓周運(yùn)動；三是螺旋運(yùn)動．2、不計重力的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的軌跡半徑r=mv/qB；其運(yùn)動周期T=2πm/qB（與速度大小無關(guān)）．3、不計重力的帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場和垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場時都做曲線運(yùn)動，但有區(qū)別：帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場，在電場中做勻變速曲線運(yùn)動（類平拋運(yùn)動）；垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，則做變加速曲線運(yùn)動（勻速圓周運(yùn)動）．4、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動當(dāng)υ∥B時，所受洛侖茲力為零，做勻速直線運(yùn)動；當(dāng)υ⊥B時，所受洛侖力充分向心力，做半徑和周期分別為R=，T=的勻速圓周運(yùn)動；當(dāng)υ與B夾一般角度時，由于可以將υ正交分解為υ∥和υ⊥（分別平行于和垂直于）B，此時，電荷的合運(yùn)動在中學(xué)階段一般不要求定量掌握。（二）、帶電粒子在磁場中運(yùn)動的圓心、半徑及時間的確定（1)用幾何知識確定圓心并求半徑．因為F方向指向圓心，根據(jù)F一定垂直v，畫出粒子運(yùn)動軌跡中任意兩點（大多是射入點和出射點）的F或半徑方向，其延長線的交點即為圓心，再用幾何知識求其半徑與弦長的關(guān)系．(2)確定軌跡所對應(yīng)的圓心角，求運(yùn)動時間．先利用圓心角與弦切角的關(guān)系，或者是四邊形內(nèi)角和等于3600（或2π）計算出圓心角θ的大小，再由公式t=θT/3600（或θT/2π）可求出運(yùn)動時間．(3)注意圓周運(yùn)動中有關(guān)對稱的規(guī)律．如從同一邊界射入的粒子，從同一邊界射出時，速度與邊界的夾角相等；在圓形磁場區(qū)域內(nèi)，沿徑向射入的粒子，必沿徑向射出．56．電磁感應(yīng)現(xiàn)象Ⅰ 只要穿過閉合回路中的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，如果電路不閉合只會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。 這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)，是1831年法拉第發(fā)現(xiàn)的。57．感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件Ⅱ1、回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的條件是回路所圍面積中的磁通量變化，因此研究磁通量的變化是關(guān)鍵，由磁通量的廣義公式中（是B與S的夾角）看，磁通量的變化可由面積的變化引起；可由磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化引起；可由B與S的夾角的變化引起；也可由B、S、中的兩個量的變化，或三個量的同時變化引起。 2、閉合回路中的一部分導(dǎo)體在磁場中作切割磁感線運(yùn)動時，可以產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電流，這是初中學(xué)過的，其本質(zhì)也是閉合回路中磁通量發(fā)生變化。 3、產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流的條件：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。58．法拉第電磁感應(yīng)定律楞次定律Ⅱ ①電磁感應(yīng)規(guī)律：感應(yīng)電動勢的大小由法拉第電磁感應(yīng)定律確定。 ——當(dāng)長L的導(dǎo)線，以速度，在勻強(qiáng)磁場B中，垂直切割磁感線，其兩端間感應(yīng)電動勢的大小為。 如圖所示。設(shè)產(chǎn)生的感應(yīng)電流強(qiáng)度為I，MN間電動勢為，則MN受向左的安培力，要保持MN以勻速向右運(yùn)動，所施外力，當(dāng)行進(jìn)位移為S時，外力功。為所用時間。 而在時間內(nèi)