人教版高中物理选修3-11导体中的电场和电流.docx
选修1 高中物理学习材料
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第二章恒定电流班级第1课时导体中的电场和电流姓名
【巩固练习】
一、选择题
1、关于电流，下列叙述中正确的是（）
A、只要将导体置于电场中就有持续电流
B、电源的作用可以使电路中有持续电流
C、通常导体内没有电流时，就说明导体内的电荷没有移动
D、导体中的电流可以是正、负电荷同时沿相反方向移动而产生的
2、将一个充电的平行板电容器的两极板用一根铜导线相连，这时：（）
A、导线中有瞬间电流通过
B、导线中有持续电流通过
C、导线中自由电子逆着场强方向移动形成放电电流
D、导线中铜离子沿着场强方向移动形成放电电流
3、如果在导体中产生了电流，则下列说法中正确的是（）
A、导体两端的电压为0，导体内部场强不为0
B、导体两端的电压为0，导体内部的场强为0
C、导体两端的电压不为0，导体内部的场强不为0
D、导体两端的电压不为0，导体内部的场强为0
4、关于导体中电流说法正确的是（）
A、导体中的电流一定是自由电子的定向移动形成的
B、导体中的电流一定是正电荷的定向移动形成的
C、方向不随时间变化的电流就是恒定电流
D、通过导体横截面的自由电子数越多，导体中的电流不一定就越大
5、关于电流，下列说法正确的是（）
A、根据I=q/t可知，q一定与t成正比
B、因为电流有方向，所以是矢量
C、任何相等时间内通过导体横截面的电量相等，则通过导体的电流一定是稳恒电流
D、电流的单位“安培”是国际单位中的基本单位
6、计数器因射线照射，内部气体电离，在时间t内有n个二价正离子到达阴极，有2n个电子到达阳极，则计数器中的电流强度为（）
A、0
B、2ne/t
C、3ne/t
D、4ne/t
7、某电解池中，若在2s内各有 1．0×1019个二价正离子和2．0×1019个一价负离子通过某截面，则通过这个截面的电流是（）
A ．0
B ．0.8 A
C ．1.6 A
D ．3.2 A
8、有一横截面积为S 的铜导线，流经其中的电流强度为I ，设每单位体积的导线中有n 个自由电子，电子的电量为q ，此时电子的定向移动速度为v ，在△t 时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为
A.t nvS ?
B. t nv ?
C.q t I ?
D. Sq
t I ? 二、填空题 9、在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子(初速度大小不计，电子电量e=1.6×10-19c)
在20kV 的高压下被加速，并且形成1mA 的平均电流，电子束的强弱受图像信号控制，并按一定的规律在荧光屏扫描，形成电视画面，电视机以每秒钟显现25张画面的速率进行扫描，由于画面更换迅速和视觉暂留，我们便看到了活动的景象。电子到达荧光屏时所具有的动能为 J ，平均每幅画面有 个电子打在屏上。
10、电子绕核运动可视为一环形电流，设氢原子中的电子以速率V 在半径为r 的轨道上运动，用e 表示电子电量，其等效电流为____________
三、计算题
11、导线中的电流是10-8A ，导线的横截面积为1mm 2。
（1）在1s 内，有多少个电子通过导线的横截面（电子电量 e ＝1.6×10-19 C ）？
（2） 自由电子的平均移动速率是多大（设导体每立方米内有8．5×1028个自由电子）？
（3）自由电子沿导线移动1cm ，平均要多少时间？
12、来自质子源的质子（初速度为0），经一加速电压为U=800KV 的直线加速器，形成电流
为I=1mA 的细柱形质子流。已知质子电荷e=1.6×10-19C.这束质子流每秒打到靶上的质子数
为多少？ 假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L 和4L 的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数为n 1和n 2，则n 1/n 2是多少？
【问题反思】
1、典型错误
2、错误原因
3、我的困难
【课题探究】
13、如图所示的电解液接入电路后，在t 内有n 1个一价正离子通过溶液内截面s ，有n 2个二价负离子通过溶液内截面S ，设e 为元电荷，则以下关于通过该截面电流的说法正确的是（ ）
A ．当n l =n 2时，电流大小为零
B ．当 n l ＞n 2时，电流方向由 A 指向 B ，电流t
e n n I )2(21-= C.当n l e n n I )2(12-= D ．电流方向由A 指向B ，电流t e n n I )2(2 1+= 图2－1 高中物理电场知识点总结大全 1. 深刻理解库仑定律和电荷守恒定律。 （1）库仑定律：真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟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。即： 其中k为静电力常量，k=9.0×10 9 N m2/c2 成立条件：①真空中（空气中也近似成立），②点电荷。即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计。（这一点与万有引力很相似，但又有不同：对质量均匀分布的球，无论两球相距多近，r都等于球心距；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心间距代替r）。 （2）电荷守恒定律：系统与外界无电荷交换时，系统的电荷代数和守恒。 2. 深刻理解电场的力的性质。 电场的最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用。电场强度E是描述电场的力的性质的物理量。 （1）定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点 的电场强度，简称场强。这是电场强度的定义式，适用于任何电场。其中的q为试探电荷（以前称为检验电荷），是电荷量很小的点电荷（可正可负）。电场强度是矢量，规定其方向与正电荷在该点受的电场力方向相同。 （2）点电荷周围的场强公式是：，其中Q是产生该电场的电荷，叫场源电荷。 （3）匀强电场的场强公式是：，其中d是沿电场线方向上的距离。 3. 深刻理解电场的能的性质。 （1）电势φ：是描述电场能的性质的物理量。 ①电势定义为φ=，是一个没有方向意义的物理量，电势有高低之分，按规定：正电荷在电场中某点具有的电势能越大，该点电势越高。 ②电势的值与零电势的选取有关，通常取离电场无穷远处电势为零；实际应用中常取大地电势为零。 高中物理选修3-1《电场》全套同步练习 第01节 电荷及其守恒定律 [知能准备] 1．自然界中存在两种电荷，即 电荷和 电荷． 2．物体的带电方式有三种： （1）摩擦起电：两个不同的物体相互摩擦，失去电子的带 电，获得电子的带 电． （2）感应起电：导体接近（不接触）带电体，使导体靠近带电体一端带上与带电体相 的电荷，而另 一端带上与带电体相 的电荷． （3）接触起电：不带电物体接触另一个带电物体，使带电体上的 转移到不带电的物体上．完全 相同的两只带电金属小球接触时，电荷量分配规律：两球带异种电荷的先中和后平均分配；原来两球带同 种电荷的总电荷量平均分配在两球上． 3．电荷守恒定律：电荷既不能 ，也不能 ，只能从一个物体转移到另一个物体；或从物体的一部 分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量 ． 4．元电荷（基本电荷）：电子和质子所带等量的异种电荷，电荷量e =1.60×10-19C.实验指出，所有带电体 的电荷量或者等于电荷量e ，或者是电荷量e 的整数倍．因此，电荷量e 称为元电荷．电荷量e 的数值最早 由美国科学家 用实验测得的． 5．比荷：带电粒子的电荷量和质量的比值 m q ．电子的比荷为kg C m e e /1076.111?=． [同步导学] 1．物体带电的过程叫做起电，任何起电方式都是电荷的转移，而不是创造电荷． 2．在同一隔离系统中正、负电荷量的代数和总量不变． 例1 关于物体的带电荷量，以下说法中正确的是（ ） A ．物体所带的电荷量可以为任意实数 B ．物体所带的电荷量只能是某些特定值 C ．物体带电＋1.60×10-9C ，这是因为该物体失去了1.0×1010个电子 D ．物体带电荷量的最小值为1.6×10-19C 解析：物体带电的原因是电子的得、失而引起的，物体带电荷量一定为e 的整数倍，故A 错，B 、C 、D 正 确． 如图1—1—1所示，将带电棒移近两个不带电的导体球， 两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，下述几种方法中能使两球 都带电的是 （ ） A ．先把两球分开，再移走棒 B ．先移走棒，再把两球分开 C ．先将棒接触一下其中的一个球，再把两球分开 D ．棒的带电荷量不变，两导体球不能带电 解析：带电棒移近导体球但不与导体球接触，从而使导体球上的电荷重新分布，甲球左侧感应出正电荷， 乙球右侧感应出负电荷，此时分开甲、乙球，则甲、乙球上分别带上等量的异种电荷，故A 正确；如果先 移走带电棒，则甲、乙两球上的电荷又恢复原状，则两球分开后不显电性，故B 错；如果先将棒接触一下 其中的一球，则甲、乙两球会同时带上和棒同性的电荷，故C 正确．可以采用感应起电的方法使两导体球 图1—1—1 人教版高中物理选修3-1 全册知识点总结大全 第一章 静电场 第1课时 库仑定律、电场力的性质 考点1.电荷、电荷守恒定律 自然界中存在两种电荷：正电荷和负电荷。例如：用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电。同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸引；电荷的基本性质：能吸引轻小物体 1. 元电荷：电荷量c e 191060.1-?=的电荷，叫元电荷。说明：任意带电体的电荷量都是 元电荷电荷量的整数倍。 2.使物体带电也叫起电。使物体带电的方法有三种：①摩擦起电 ②接触带电 ③感应起电。 3电荷守恒定律：电荷既不能被创造，又不能被消灭，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，电荷的总量保持不变。 考点2.库仑定律 1. 内容：在真空中静止的两个点电荷之间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向在他们的连线上。 2. 公式：叫静电力常量）式中,/100.9(2 292 21C m N k r Q Q k F ??== 3. 适用条件：真空、点电荷。 4. 点电荷：如果带电体间的距离比它们的大小大得多，以致带电体的形状体积对相互作用力的影响可忽略不计，这样的带电体可以看成点电荷。 考点3.电场强度 1.电场 ⑴ 定义：存在电荷周围能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。 ⑵ 基本性质：对放入其中的电荷有力的作用。 ⑶ 静电场：静止的电荷产生的电场 2.电场强度 ⑴ 定义：放入电场中的电荷受到的电场力F 与它的电荷量q 的比值，叫做该点的电场强度。 ⑵ 定义式： q F E = E 与 F 、q 无关，只由电场本身决定。 ⑶ 单位：N/C 或V/m 。 ⑷ 电场强度的三种表达方式的比较 定义式 决定式 关系式 表达式 q F E /= 2/r kQ E = d U E /= 适用 范围 任何电场 真空中的点电荷 匀强电场 说明 E 的大小和方向与检验电荷 的电荷量以及电性以及存在与否无关 Q ：场源电荷的电荷量 r:研究点到场源电荷的距离 U:电场中两点的电势差 d ：两点沿电场线方向的距离 （5）矢量性：规定正电荷在电场中受到的电场力的方向为该点电场强度的方向，或与负电荷在电场中受到的电场力的方向相反。 （6）叠加性：多个电荷在电场中某点的电场强度为各个电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，这种关系叫做电场强度的矢量叠加，电场强度的叠加遵从平行四边形定则。 考点4.电场线、匀强电场 1. 电场线：为了形象直观描述电场的强弱和方向，在电场中画出一系列的曲线，曲线上的各点的切线方向代表该点的电场强度的方向，曲线的疏密程度表示场强的大小。 2. 电场线的特点 ⑴ 电场线是为了直观形象的描述电场而假想的、实际是不存在的理想化模型。 ⑵ 始于正电荷或无穷远，终于无穷远或负电荷，电场线是不闭合曲线。 ⑶ 任意两条电场线不相交。 ⑷ 电场线的疏密表示电场的强弱，某点的切线方向表示该点的场强方向，它不表示电荷在电场中的运动轨迹。 ⑸ 沿着电场线的方向电势降低；电场线从高等势面（线）垂直指向低等势面（线）。 3. 匀强电场 ⑴定义：场强方向处处相同，场强大小处处相等的区域称之为匀强电场。 ⑵特点：匀强电场中的电场线是等距的平行线。平行正对的两金属板带等量异种电荷后，在 高中物理之电场知识点 1. 电荷电荷守恒点电荷 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 = 1.6*10^（-19）C。带电体电荷量等于元电荷的整数倍（Q=ne） 使物体带电也叫起电。 使物体带电的方法有三种： ①摩擦起电 ②接触带电 ③感应起电 电荷既不能创造，也不能被消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从的体的这一部分转移到另一个部分，这叫做电荷守恒定律。 带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做点电荷。 2. 库仑定律 公式：F = KQ1Q2/r^2（真空中静止的两个点电荷） 在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上，其中比例常数K叫静电力常量，K = 9.0*10^9Nm^2/C^2。（F：点电荷间的作用力（N），Q1、Q2：两点电荷的电量（C），r：两点电荷间的距离（m），方向在它们的连线上，作用力与反作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引） 库仑定律的适用条件是：（1）真空，（2）点电荷。 点电荷是物理中的理想模型。当带电体间的距离远远大于带电体的线度时，可以使用库仑定律，否则不能使用。 3. 静电场电场线 为了直观形象地描述电场中各点的强弱及方向，在电场中画出一系列曲线，曲线上各点的切线方向表示该点的场强方向，曲线的疏密表示电场的弱度。 电场线的特点： （1）始于正电荷（或无穷远），终止负电荷（或无穷远）；（2）任意两条电场线都不相交。 电场线只能描述电场的方向及定性地描述电场的强弱，并不是带电粒子在电场中的运动轨迹。带电粒子的运动轨迹是由带电粒子受到的合外力情况和初速度共同决定。 4. 电场强度点电荷的电场 电场的最基本的性质之一，是对放入其中的电荷有电场力的作用。电场的这种性质用电场强度来描述。在电场中放入一个检验电荷q，它所受到的电场力F跟它所带电量的比值F/q叫做这个位置上的电场强度，定义式是E = F/q，E是矢量，规定正电荷受电场力的方向为该点的场强方向，负电荷受电场力的方向与该点的场强方向相反。（E:电场强度（N/C），是矢量，q：检验电荷的电量（C）） 电场强度E的大小，方向是由电场本身决定的，是客观存在的，与检验电荷无关。与放入检验电荷的正、负，及带 物理选修3-1 一、电场 1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷(e ＝1.60×10-19 C ）；带电体电荷量等于元电荷的整数倍 2.库仑定律：F K Q Q r =12 2 （真空中的点电荷）｛F:点电荷间的作用力(N)； k:静电力常量k ＝9.0×109 N ?m 2 /C 2 ；Q 1、Q 2:两点电荷的电量(C)；r:两点电荷间的距离(m)； 作用力与反作用力；方向在它们的连线上；同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引｝ 3.电场强度：E F q =（定义式、计算式)｛E:电场强度(N/C)，是矢量（电场的叠加原理）；q ：检验电荷的电量(C)｝ 4.真空点（源）电荷形成的电场E KQ r =2 ｛r ：源电荷到该位置的距离（m ），Q ：源电荷的电量｝ 5.匀强电场的场强AB U E d = ｛U AB :AB 两点间的电压(V)，d:AB 两点在场强方向的距离(m)｝ 6.电场力：F ＝qE ｛F:电场力(N)，q:受到电场力的电荷的电量(C)，E:电场强度(N/C)｝ 7.电势与电势差：U AB ＝φA -φB ，U AB ＝W AB /q ＝q P E Δ 减 8.电场力做功：W AB ＝qU AB ＝qEd ＝ΔE P 减｛W AB :带电体由A 到B 时电场力所做的功(J)，q:带电量(C)，U AB :电场中A 、B 两点间的电势差(V )(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)；ΔE P 减 ：带电体由A 到B 时势能的减少量｝ 9.电势能：E PA ＝q φA ｛E PA :带电体在A 点的电势能(J)，q:电量(C)，φA :A 点的电势(V)｝ 10.电势能的变化ΔE P 减＝E PA -E PB ｛带电体在电场中从A 位置到B 位置时电势能的减少量｝ 11.电场力做功与电势能变化W AB ＝ΔE P 减＝qU AB (电场力所做的功等于电势能的减少量) 12.电容C ＝Q/U(定义式,计算式) ｛C:电容(F)，Q:电量(C)，U:电压(两极板电势差)(V)｝ 13.平行板电容器的电容εS C 4πkd ＝（S:两极板正对面积，d:两极板间的垂直距离，ω：介电常数）常见电容器 14.带电粒子在电场中的加速(Vo ＝0)：W ＝ΔE K 增或2 2 mVt qU ＝ 15.带电粒子沿垂直电场方向以速度V 0进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用) ： 类平抛运动(在带等量异种电荷的平行极板中：d U E ＝ 垂直电场方向:匀速直线运动L ＝V 0t 平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动22at d ＝， F qE qU a m m m ＝＝＝ 注: (1)两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分,原带同种电荷 的总量平分； 物理选修3-1 知识总结 第一章 第1节 电荷及其守恒定律 一、电荷守恒定律 表述1：电荷守恒定律：电荷既不能凭空产生，也不能凭空消失，只能从一个物体转移到另一个 物体，或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中，电荷的总量保持不变。 表述2、在一个与外界没有电荷交换的系统内，正、负电荷的代数和保持不变。 二、电荷量 1、电荷量：电荷的多少。 2、元电荷：电子所带电荷的绝对值1.6×10－19 C 3、比荷：粒子的电荷量与粒子质量的比值。 第一章 第2节 库仑定律 一、电荷间的相互作用 1、点电荷：带电体的大小比带电体之间的距离小得多。 2、影响电荷间相互作用的因素 二、库仑定律：在真空中两个静止点电荷间的作用力跟它们的电荷的乘积成正比，跟它们距离的平方 成反比，作用力的方向在它们的连线上。 2 2 1r Q Q k F 注意（1）适用条件为真空中静止点电荷 （2）计算时各量带入绝对值，力的方向利用电性来判断 第一章 第3节 电场 电场强度 一、电场 电荷（带电体）周围存在着的一种物质，其基本性质就是对置于其中的电荷有力的作用。 二、电场强度 1、检验电荷与场源电荷 2、电场强度 检验电荷在电场中某点所受的电场力F 与检验电荷的电荷q 的比值。 q F E = 国际单位：N /C 电场强度是矢量。规定：正电荷在电场中某一点受到的电场力方向就是那一点的电场强度的方向。 三、点电荷的场强公式 2r Q k q F E == 四、电场的叠加 五、电场线 1、电场线：为了形象地描述电场而在电场中画出的一些曲线，曲线的疏密程度表示场强的大小， 曲线上某点的切线方向表示场强的方向。 2、几种典型电场的电场线 3、电场线的特点 （1）假想的 （2）起----正电荷；无穷远处 止----负电荷；无穷远处 （3）不闭合 （4）不相交 （5）疏密----强弱 切线方向---场强方向 第一章 第4节 电势能 电势 一、电势能 1、电势能：电荷处于电场中时所具有的,由其在电场中的位置决定的能量称为电势能. 注意：系统性、相对性 2、电势能的变化与电场力做功的关系 3、电势能大小的确定 电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电场力所做的功 二、电势 1.电势：置于电场中某点的检验电荷具有的电势能与其电量的比叫做该点的电势 q E 电= ? 单位：伏特（V ） 标量 2.电势的相对性 3.顺着电场线的方向，电势越来越低。 三、等势面 1、等势面：电场中电势相等的各点构成的面。 2、等势面的特点 a:在同一等势面的两点间移动电荷，电场力不做功。 b:电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面。 c:电场线总是与等势面垂直。 第一章 第5节 电势差 电场力的功 一、电势差：电势差等于电场中两点电势的差值 B A AB U ??-= 电电电电电电）＝－－＝－（－＝E E E E E W A B B A AB ?)(电势能为零的点点电＝A A W E 静电场 第一讲 电场力的性质 一、电荷及电荷守恒定律 1、 自然界中只存在两种电荷，一种是正电，例如用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电；另一种带负电，用 毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒带负电。 2、 电荷间存在着相互作用的引力或斥力（同性相吸，异性相斥）。 3、 电荷在它的周围空间形成电场，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。 元电荷ｅ＝1.6×10－19 C ，所有带电体的电荷量都等于ｅ的整数倍。点电荷 4、 使物体带电叫做起电。使物体带电的方法有三种：(1)摩擦起电；(2)接触带电；(3)感应起电。 5、 电荷既不能创造，也不能消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一 部分，在转移的过程中，电荷的总量不变。这叫做电荷守恒定律。 【重点理解】（１）摩擦起电；（２）接触带电；（３）感应起电 当两个物体互相摩擦时,一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体,于是原来电中性的物体由于得到电子而带负电,失去电子的物体带正电,这就是摩擦起电. 当一个带电体靠近导体,由于电荷间相互吸引或排斥,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带异号电荷,远离带电体的一端带同号电荷,这就是感应起电,也叫静电感应. 接触起电指让不带电的物体接触带电的物体，则不带电的物体也带上了与带电物体相同的电荷，如把带负电的橡胶棒与不带电的验电器金属球接触，验电器就带上了负电，且金属箔片会张开；带正电的物体接触不带电的物体，则是不带电物体上的电子在库仑力的作用下转移到带正电的物体上，使原来不带电的物体由于失去电子而带正电。 实质：电子的得失或转移 二、库仑定律 １、内容：在真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。 ２、公式：2 2 1r Q Q k F ，Ｆ叫库仑力或静电力，也叫电场力，Ｆ可以是引力，也可以是斥力，Ｋ叫静电力常量，公式中各量均取国际单位制单位时，Ｋ＝9.0×109 N ·m 2 /C 2 高中物理选修3-1电场公式总结 物理选修3-1电场公式 1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷：(e=1.60×10-19C);带电 体电荷量等于元电荷的整数倍 2.库仑定律：F=kQ1Q2/r2(在真空中) {F：点电荷间的作用力(N)，k：静电力常量k=9.0×109N?m2/C2，Q1、Q2：两点电荷的电量(C)，r：两点电荷间的距离(m)，方向在它们 的连线上，作用力与反作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引｝ 3.电场强度：E=F/q(定义式、计算式) {E：电场强度(N/C)，是矢量(电场的叠加原理)，q：检验电荷的 电量(C)｝ 4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2{r：源电荷到该位置的距 离(m)，Q：源电荷的电量｝ 5.匀强电场的场强E=UAB/d{UAB：AB两点间的电压(V)，d：AB两点在场强方向的距离(m)｝ 6.电场力：F=qE{F：电场力(N)，q：受到电场力的电荷的电量 (C)，E：电场强度(N/C)｝ 7.电势与电势差：UAB=φA-φB，UAB=WAB/q=-ΔEAB/q 8.电场力做功：WAB=qUAB=Eqd {WAB：带电体由A到B时电场力所做的功(J)，q：带电量(C)，UAB：电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E：匀 强电场强度,d：两点沿场强方向的距离(m)｝ 9.电势能：EA=qφA{EA：带电体在A点的电势能(J)，q：电量 (C)，φA：A点的电势(V)｝ 10.电势能的变化ΔEAB=EB-EA{带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值｝ 11.电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-qUAB(电势能的增量等于电场力做功的负值) 12.电容C=Q/U(定义式,计算式){C：电容(F)，Q：电量(C)，U：电压(两极板电势差)(V)｝ 13.平行板电容器的电容C=εS/4πkd(S：两极板正对面积，d：两极板间的垂直距离，ω：介电常数) 常见电容器 14.带电粒子在电场中的加速(Vo=0)：W=ΔEK或qU=mVt2/2， Vt=(2qU/m)1/2 15.带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下) 类平抛垂直电场方向：匀速直线运动L=Vot(在带等量异种电荷的平行极板中：E=U/d) 运动平行电场方向：初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2， a=F/m=qE/m 注：(1)两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律：原带异种电荷的先中和后平分,原带同种电荷的总量平分; (2)电场线从正电荷出发终止于负电荷,电场线不相交,切线方向为场强方向,电场线密处场强大,顺着电场线电势越来越低,电场线与等势线垂直; (3)常见电场的电场线分布要求熟记; 高二物理选修3-4教案 11、1简谐运动 一、三维目标 知识与技能 1、了解什么就是机械振动、简谐运动 2、正确理解简谐运动图象得物理含义,知道简谐运动得图象就是一条正弦或余弦曲线过程与方法 通过观察演示实验,概括出机械振动得特征,培养学生得观察、概括能力 情感态度与价值观 让学生体验科学得神奇,实验得乐趣 二、教学重点 使学生掌握简谐运动得回复力特征及相关物理量得变化规律 三、教学难点 偏离平衡位置得位移与位移得概念容易混淆;在一次全振动中速度得变化 四、教学过程 引入:我们学习机械运动得规律,就是从简单到复杂:匀速运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动,今天学习一种更复杂得运动——简谐运动 1、机械振动 振动就是自然界中普遍存在得一种运动形式,请举例说明什么样得运动就就是振动？ 微风中树枝得颤动、心脏得跳动、钟摆得摆动、声带得振动……这些物体得运动都就是振动。请同学们观察几个振动得实验,注意边瞧边想:物体振动时有什么特征？ [演示实验] (1)一端固定得钢板尺[见图1(a)] (2)单摆[见图1(b)] (3)弹簧振子[见图1(c)(d)] (4)穿在橡皮绳上得塑料球[见图1(e)] 提问:这些物体得运动各不相同:运动轨迹就是直线得、曲线得;运动方向水平得、竖直得;物体 各部分运动情况相同得、不同得……它们得运动有什么共同特征？ 归纳:物体振动时有一中心位置,物体(或物体得一部分)在中心位置两侧做往复运动,振动就是机械振动得简称。 2、简谐运动 简谐运动就是一种最简单、最基本得振动,我们以弹簧振子为例学习简谐运动 (1)弹簧振子 演示实验:气垫弹簧振子得振动 讨论:a.滑块得运动就是平动,可以瞧作质点 b.弹簧得质量远远小于滑动得质量,可以忽略不计,一个轻质弹簧联接一个质点,弹簧得另一端固定,就构成了一个弹簧振子 c.没有气垫时,阻力太大,振子不振动;有了气垫时,阻力很小,振子振动。我们研究在没有阻力得理想条件下弹簧振子得运动。 (2)弹簧振子为什么会振动？ 物体做机械振动时,一定受到指向中心位置得力,这个力得作用总能使物体回到中心位置,这个力叫回复力,回复力就是根据力得效果命名得,对于弹簧振子,它就是弹力。 回复力可以就是弹力,或其它得力,或几个力得合力,或某个力得分力,在O点,回复力就是零,叫振动得平衡位置。 (3)简谐运动得特征 弹簧振子在振动过程中,回复力得大小与方向与振子偏离平衡位置得位移有直接关系。在研究机械振动时,我们把偏离平衡位置得位移简称为位移。 3、简谐运动得位移图象——振动图象 简谐运动得振动图象就是一条什么形状得图线呢？简谐运动得位移指得就是什么位移？(相对平衡位置得位移) 演示:当弹簧振子振动时,沿垂置于振动方向匀速拉动纸带,毛笔P就在纸带上画出一条振动曲线 说明:匀速拉动纸带时,纸带移动得距离与时间成正比,纸带拉动 一定得距离对应振子振动一定得时间,因此纸带得运动方向可以代 电场一、知识网络 二、画龙点睛 概念 1、两种电荷电荷守恒 ⑴电荷：具有吸引轻微小物体的性质的物体就说它带了电，这种带电的物体叫做电荷。 ①自然界只存在两种电荷，即正电荷和负电荷，用毛皮摩擦过的硬橡胶所带的电荷为负电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷为正电荷。 ②电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 ⑵电荷量 电荷的多少，叫做电荷量。 单位：库仑，简称库，符号是C。1C＝1A·s。 ⑶使物体带电的方法及其实质 ⑴摩擦起电 用摩擦的方法可以使物体带电。用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电。 摩擦起电的实质：不是创造了电荷，而是使自由电子从一个物体转移到另一个物体。 ⑵静电感应 将电荷移近不带电的导体，可以使导体带电，这种现象叫做静电感应。 利用静电感应使物体带电，叫做感应起电。 静电感应的实质：不是创造了电荷，而是使电荷从物体的一部分转移到另一部分。 2、元电荷 (1)元电荷 电子(或质子)的电荷量e，叫做元电荷。 e＝1.60×10－19C，带电体的电荷量q＝Ne． (2)比荷 电荷量Q(q)与质量m之比，叫电荷的比荷。 3、电场 (1)概念 存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用力的一种特殊物质形态，称为电场。 (2)电场的基本性质 ①对放入其中的电荷有力的作用，这种力称为电场力； ②电场能使放入电场中的导体产生静电感应现象。 4、电场强度 (1)试探电荷 ①试探电荷：为了研究电场的存在与分布规律而引入的电荷，叫做试探电荷。 ②试探电荷必须满足的条件 a．电量充分小 b ．体积充分小 (2)电场强度 ①定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F 跟它的电荷量q 的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。 ②公式 E ＝ F q (量度式) ③场强的大小和方向 a ．大小：等于单位电荷量的电荷受到的电场力的大小； b ．方向：电场中某点的场强的方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同。 ④场强的单位 在国际单位制中，场强的单位是伏每米，符号V/m ，1N/C ＝1V/m 。 ⑤电场强度的物理意义 电场强度是表示电场的强弱和方向的物理量，反映了电场本身的力的性质，由电场本身决定，与试探电荷无关。 5、电场线 (1)电场线 如果在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这样的曲线就叫做电场线。 (2)电场线的实验模拟 电场线是为形象描述电场而引入的假想的线，不是电场里实际存 第一章 电场 电流 Ⅰ 学习目标 知识与技能 1．知道点电荷模型，认识电荷守恒定律和库仑定律。 2．了解电场强度的概念，会用电场线、电场强度等来描述电场。 3．举例说明形式多样的静电现象。 4．了解电容器的结构和作用，知道电容的单位。 5．认识描述电流强弱的物理量，知道电源的电动势。 6．了解电阻型用电器的热功率，认识焦耳定律、电流的热效应。 过程与方法，情感、态度和价值观 1．通过查阅资料，拆解、观察、动手操作等形式，初步了解并正确使用常见家用电器。 2．通过万有引力定律与库仑定律的对比，进一步认识自然规律的多样性和统一性。 Ⅱ 学习指导 一、本章知识结构 ????? ???????????????????热效应电阻电流电动势电源电路电容器静电现象电场强度库仑定律静电场电荷—— 二、本章重难点分析 第一节 电 场 1．库仑定律 (1)内容：在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。 (2)公式：2 21r q q k F = (3)静电力常量：k ＝9.0×109N ·m 2／C 2 (4)适用条件：真空中的两个点电荷。 例题：真空中两个点电荷之间库仑力为F ，当两个电荷所带的电荷量都增加到原来的n 倍，距离变为原来的n 1时，它们间的库仑力是多少？ 解答：直接利用库仑定律得：221 r q q k F = 两个电荷所带的电荷量都增加到原来的n 倍，距离变为原来的n 1后， F n r q q k n n r nq nq k r q q k F 422142 221221==?='''='。 2．电场强度 高中物理学习材料 作业 电场 电场强度 一、选择题(每小题5分，共50分) 1.A 下列说法中，正确的是( ) A.由公式q F E = 知，电场中某点的场强大小与放在该点的电荷所受电场力的大小成正比，与电荷的电荷量成反比 B.由公式q F E = 知，电场中某点的场强方向，就是置于该点的电荷所受电场力的方向 C.在公式q F E = 中，F 是电荷q 所受的电场力，E 是电荷q 产生的电场的场强 D.由F=qE 可知，电荷q 所受电场力的大小，与电荷的电荷量成正比，与电荷所在处的场强大小成正比 答案:D 2.A 下列关于点电荷的场强公式2r Q k E =的几种不同的理解，不正确的是( ) A.在点电荷Q 的电场中，某点的场强大小与Q 成正比，与r 2 成反比 B.当r →0时，E →∞；当r →∞时，E →0 C.点电荷Q 产生的电场中，各点的场强方向一定是背向点电荷Q D.以点电荷Q 为中心，r 为半径的球面上各处的场强相等 答案:BCD 3.A 电场中a 、b 、c 三点的电场强度分别为C N 1E C N 4E C N 5E c b a -==-=、、，那么这三点的电场强度由强到弱的顺序是( ) A.a 、b 、c B.b 、c 、a C.c 、a 、b D.a 、c 、b 答案:A 4.B 在电场中某点放人电荷量为q 的正电荷时，测得该点的场强为E ，若在同一点放入电荷量q ′=-2q 的负电荷时，测得场强为E ′，则有( ) A.E ′=E ，方向与E 相反 B.E ′=2E ，方向与E 相同 C.E 2 1 E ='，方向与E 相同 D.E ′=E ，方向与E 相同 答案:D 第二章 静电场和恒定电流电场 §2.1 静电场的基本方程 1 静电场的定义：场的源－电荷，相对于观察者（坐标系）静止。 2 静电场的基本方程： 0=?? t ，因此有 ????? ??=??==??==??=??0 00 B H B D E D E H μρε 可以发现电场量（ε,,D E ）与磁场量（μ,,B H ）无耦合，故可以单独研究静电场和静磁 场。于是静电场的基本方程是 ?????=??==??ρ εD E D E 3 静电场的物理特性；1）场源：电荷，散度源，旋度为零，是保守场，可以定义势能。2）电力线：非环，始于正电荷或带正电荷的导体或无穷远，终于负电荷或带负电荷的导体或无穷远。3）与磁场关系：无关。 §2.2 电位 1 为什么需要电位：1）电位作辅助量，简化求解过程，矢量变标量。2）静电场电位有物理意义：电位是单位正电荷的势能。3）电位比电场易测量。 2 电位定义：前提是旋度为零。 任何标量梯度的旋度恒等于零：0=???? （梯度的物理解释：最陡） 因此只要让?-?=E 静电场的旋度方程自然满足。 3 电位的物理意义： 任意一点A 的电位等于把单位正电荷从该点移到电位参考点P （零电位点）电场力所做的功，也就是外力克服电场力把单位正电荷从电位参考点（零电位点）移到该点所做的功。数值上也就是单位正电荷所具有的势能。 ???? ??=-==??=??-=?→?=?=P A A P A P A P A P A P A P A AP d l d l d l d E l d E q l d F W ?????? 上式结果与A 点到P 点的具体路径无关，这是因为 高中物理学习材料 金戈铁骑整理制作 肥西中学高二《静电场》诊断性测试物理卷 一、单选题共10小题，每小题4分，共40分。 1．带电微粒所带的电荷量的值不可能是下列的：（ ） A ．2.4×10-19C B ．－6.4×10-19 C C ．－1.6×10-19C D ．4×10-17C 2.下列关于电场强度的说法中，正确的是（ ） A .公式q F E =只适用于真空中点电荷产生的电场 B .由公式q F E = 可知，电场中某点的电场强度E 与试探电荷在电场中该点所受的电场力成 正比 C .在公式22 1r Q Q k F =中，22r Q k 是点电荷Q 2产生的电场在点电荷Q 1处的场强大小；21 r Q k 是 点电荷Q 1产生的电场在点电荷Q 2处的场强大小 D .由公式2r kQ E =可知，在离点电荷非常靠近的地方（r →0），电场强度E 可达无穷大 3．如图所示，中子内有一个电荷量为 e 32+的上夸克和两个电荷量为e 31-的下夸克，3个夸克都分布在半径为 r 的同一圆周上，则3个夸克在其圆心处产生的电场强度为（ ） A ．2r ke B ．23r ke C ．29r ke D ．2 32r ke 4．在匀强电场中，将一个带电量为q ，质量为m 的小球由静止释放，带电小球的轨迹为一直线，该直线与竖直方向夹角为θ，如图5所示，那么匀强电场的场强大小为 （ ） A ．最大值是mgtg θ／q B ．最小值是mgsin θ／q C ．唯一值是mgtg θ／q D ．同一方向上，可有不同的值． 5．如右图在点电荷Q 产生的电场中，虚线表示等势面，实线表示α粒子（带 正电）穿过电场时的轨迹，A 、B 为轨迹与两等势面的交点，则下列说法正 确的是: （ ） A ．Q 可能是正电荷，也可能是负电荷 B ．电势φA >φB ，粒子动能E kA >E kB C ．电势φA <φB ，粒子电势能E PA >E PB D ．场强 E A 第四章电磁感应 划时代的发现 教学目标 （一）知识与技能 1．知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。 2．知道电磁感应、感应电流的定义。 （二）过程与方法 领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。 （三）情感、态度与价值观 1．领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。 2．以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。 教学重点 知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。 教学难点 领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。教学方法 教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。 教学手段 计算机、投影仪、录像片 教学过程 一、奥斯特梦圆“电生磁”------电流的磁效应 引导学生阅读教材有关奥斯特发现电流磁效应的内容。提出以下问题，引导学 生思考并回答： （1）是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的在这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景 （2）奥斯特的研究是一帆风顺的吗奥斯特面对失败是怎样做的 （3）奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的用学过的知识如何解释 （4）电流磁效应的发现有何意义谈谈自己的感受。 学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。二、法拉第心系“磁生电”------电磁感应现象 教师活动：引导学生阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容。提出以下问题，引导学生思考并回答： （1）奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考法拉第持怎样的观点 （2）法拉第的研究是一帆风顺的吗法拉第面对失败是怎样做的 （3）法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么 （4）法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，他 发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的之后他又做了大量的实 验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是什么 （5）从法拉第探索电磁感应现象的历程中，你学到了什么谈谈 自己的体会。 学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。 三、科学的足迹 1、科学家的启迪教材P3 2、伟大的科学家法拉第教材P4 四、实例探究 【例1】发电的基本原理是电磁感应。发现电磁感应现象的科学家是（C） 一. 教学内容：电场、磁场 二. 具体过程 （一）电场的性质 1. 电场力的性质 （1）库仑定律的应用 ①真空中两点电荷间库仑力的大小由公式 计算，方向由 同种电荷相斥，异种电荷相吸判断。 在介质中，公式为： 。 ②两个带电体间的库仑力 均匀分布的绝缘带电球体间的库仑力仍用公式< style='height:30pt' > 计算，公式中r 为两球心之间的距离。 两导体球间库仑力可定性比较：用r 表示两球球心间距离，则当两球带同种电荷时， ；反之当两球带异种电荷时， 。 ③两带电体间的库仑力是一对作用力与反作用力。 （2）对电场强度的三个公式的理解 ① 是电场强度的定义式，适用于任何电场，电场中某点的场强是确定值，其大小和方向与试探电荷q 无关。试探电荷q 充当“测量工具”的作用。 ②是真空点电荷所形成的电场的决定式。E由场源电荷Q和场源电荷到某点的距离r决定。 ③ 2. 电场能的性质 （1）电场力做功与电势能改变的关系 电场力对电荷做正功，电势能减少，电场力对电荷做负功，电势能增加，且 电势能的改变量等于电场力做功的多少，即，正电荷沿电场线移动或负电荷逆电场线移动，电场力均做正功，故电势能减少，而正电荷逆电场线移动或负电荷沿电场线移动，电势能均增大。 （2）等势面与电场线的关系 ①电场线总是与等势面垂直，且从高电势等势面指向低电势等势面。 ②电场线越密的地方，等差等势面也越密。 ③沿等势面移动电荷，电场力不做功，沿电场线移动电荷，电场力一定做功。 ④电场线和等势面都是人们虚拟出来的描述电场的工具。 ⑤实际中测量等电势点较容易，所以往往通过描绘等势线来确定电场线。 （3）等势面（线）的特点 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。 ②等势面一定跟电场线垂直，而且电场线总是由电势较高的等势面指向电势较低的等势面。 ③规定：画等势面（线）时，相邻两等势面（或线）间的电势差相等，这样，在等势面（线）密处场强大，等势面（线）疏处场强小。 （4）电势能是电荷与所在电场所共有的；电势、电势差是由电场本身因素决定的，与试探电荷无关。 （5）电势能、电势具有相对性，与零电势点选取有关；电势能的改变、电势差具有绝对性，与零电势点的选取无关。 静电场重点题型复习 题型一、利用电场线判断带电粒子运动情况 1.某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M运动到N， 以下说法正确的是（） A.粒子必定带正电荷 B.粒子在M点的电势能小于它在N点的电势能 C.粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度 D.粒子在M点的动能小于它在N点的动能 2.如图所示，a、b带等量异种电荷，MN为a、b连线的中垂线，现有一个带电粒子从M点以一定的初速度v射出，开始时一段轨迹如图中实线所示，不考虑粒子的重力，则在飞越该电场的过程中（） A．该粒子带正电 B．该粒子的动能先增大，后减小 C．该粒子的电势能先减小，后增大 D．该粒子运动到无穷远处后，速率大小一定仍为v 3.某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是( ) A．c点场强大于b点场强 B．c点电势高于b点电势 C．若将一试电荷+q由a点释放，它将沿电场线运动到b点 D．若在d点再固定一点电荷-Q，将一试探电荷+q由a移至b的过程中，电 势能减小 4.如图所示，在竖直平面内，带等量同种电荷的小球A、B，带电荷量为-q（q＞0），质量都为m，小球可当作质点处理．现固定B球，在B球正上方足够高的地方释放A球，则从释放A球开始到A球运动到最低点 的过程中（） A小球的动能不断增加 B．小球的加速度不断减小 C．小球的机械能不断减小 D．小球的电势能不断减小 5.如图所示，平行的实线代表电场线，方向未知，电荷量为1×10-2C的正电荷在电场中只受电场力作用，该电荷由A点运动到B点，动能损失了0.1J，若A点电势为10V，则（） A．B点电势为零 B．电场线方向向左 C．电荷运动的轨迹可能是图中曲线① D．电荷运动的轨迹可能是图中曲线② 2019年高中物理知识点电场 1.两种电荷 (1)自然界中存在两种电荷：正电荷与负电荷。 (2)电荷守恒定律： 电荷守恒定律物理表达式 2.★库仑定律 (1)内容：在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。 (2)公式：F=k*(q1*q2)/r^2(可结合万有引力公式F=Gm1m2/r^2来考虑) (3)适用条件：真空中的点电荷。 点电荷是一种理想化的模型。如果带电体本身的线度比相互作用的带电体之间的距离小得多，以致带电体的体积和形状对相互作用力的影响可以忽略不计时，这种带电体就可以看成点电荷，但点电荷自身不一定很小，所带电荷量也不一定很少。 3.电场强度、电场线 (1)电场：带电体周围存在的一种物质，是电荷间相互作用的媒体。电场是客观存在的，电场具有力的特性和能的特性。(2)电场强度：放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电荷量的比值，叫做这一点的电场强度。定义式：E=F/q方向：正电荷在该点受力方向。(3)电场线：在电场中画出一系列的从正电荷出发到负电荷终止的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这些曲线 叫做电场线。电场线的性质：①电场线是起始于正电荷(或无穷远处)，终止于负电荷(或无穷远处);②电场线的疏密反映电场的强弱;③电场线不相交;④电场线不是真实存在的;⑤电场线不一定是电荷运动轨迹。 (4)匀强电场：在电场中，如果各点的场强的大小和方向都相同，这样的电场叫匀强电场。匀强电场中的电场线是间距相等且互相平行的直线。 (5)电场强度的叠加：电场强度是矢量，当空间的电场是由几个点电荷共同激发的时候，空间某点的电场强度等于每个点电荷单独存在时所激发的电场在该点的场强的矢量和。 4.电势差U： 电荷在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功W AB与电荷量q的比值W AB/q叫做AB两点间的电势差。 公式：UAB=W AB/q 电势差有正负：UAB=-UBA，一般常取绝对值，写成U。 5.电势： 电场中某点的电势等于该点相对零电势点的电势差。 (1)电势是个相对的量，某点的电势与零电势点的选取有关(通常取离电场无穷远处或大地的电势为零电势)。因此电势有正、负，电势的正负表示该点电势比零电势点高还是低。 (2)沿着电场线的方向，电势越来越低。 6.电势能：高考必备：高中物理电场知识点总结大全
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