高中物理选修1-1 知识点梳理和总结

高中物理选修1-1 知识点梳理和总结

一、电场

汪村中心小学 钱少华 （一）电荷、电荷守恒定律

1、两种电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷。

2、元电荷：一个元电荷的电量为1.6×10-19C ，是一个电子所带的电量。 说明：任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。

3、起电：使物体带电叫起电，使物体带电的方式有三种①摩擦起电，②接触起电，③感应起电。

4、电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能被消灭，它们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，系统的电荷总数是不变的．

注意：电荷的变化是电子的转移引起的；完全相同的带电金属球相接触，同种电荷总电荷量平均分配，异种电荷先中和后再平分。

（二）库仑定律 1．

内容：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。

2．

公式：22

1r

q q k

F k ＝9．0×109N ·m2／C2

3．适用条件：（1）真空中； （2）点电荷．

点电荷是一个理想化的模型，在实际中，当带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，就可以把带电体视为点电荷．（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，不能再用球心距代替r ）。点电荷很相似于我们力学中的质点．

（三）电场

1．存在于带电体周围的传递电荷之间相互作用的特殊媒介物质．电荷间的作用总是通过电场进行的。 2．电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。 3．电场可以由存在的电荷产生，也可以由变化的磁场产生。 （四）电场强度

匀强电场

－ － －

点电荷与带电

+

等量异种点电荷的

等量同种点电荷的

孤立点电荷周围的

1．定义：放入电场中某一点的电荷受到的电场力F 跟它的电量q 的比值叫做该点的电场强度，表示该处电场的强弱

2．表达式：E ＝F /q （定义式） 单位是：N/C 或V/m ；

E =kQ/r 2（导出式，真空中的点电荷，其中Q 是产生该电场的电荷） E ＝U /d （导出式，仅适用于匀强电场，其中d 是沿电场线方向上的距离）

3．方向：与该点正电荷受力方向相同，与负电荷的受力方向相反；电场线的切线方向是该点场强的方向；场强的方向与该处等势面的方向垂直．

4．在电场中某一点确定了，则该点场强的大小与方向就是一个值，与放入的检验电荷无关，即使不放入检验电荷，该处的场强大小方向仍不变，这一点很相似于重力场中的重力加速度，点定则重力加速度定，与放入该处物体的质量无关，即使不放入物体，该处的重力加速度仍为一个定值．

5．电场强度是矢量，电场强度的合成按照矢量的合成法则．（平行四边形法则和三角形法则）

6．电场强度和电场力是两个概念，电场强度的大小与方向跟放入的检验电荷无关，而电场力的大小与方向则跟放入的检验电荷有关，

（五）电场线

是人们为了形象的描绘电场而想象出一些线，客观并不存在． 1．切线方向表示该点强的方向，也是正电荷的受力方向．

2．从正电荷出发到负电荷终止，或从正电荷出发到无穷远处终止，或者从无穷远处出发到负电荷终止． 3．疏密表示该处电场的强弱，也表示该处场强的大小． 4．匀强电场的电场线平行且距离相等． 5．没有画出电场线的地方不一定没有电场． 6．顺着电场线方向，电势越来越低．

7．电场线的方向是电势降落陡度最大的方向，电场线跟等势面垂直． 8．电场线永不相交也不闭合， ．电场线不是电荷运动的轨迹．

二、磁场

（一）磁场 磁感线 1.磁场的产生

（1）磁极周围有磁场.（2）电流围有磁场（奥斯特发现电流的磁效应）.

2.磁场的基本性质

对处于磁场中的磁极、电流、运动电荷有磁场力的作用，有强弱和方向.(对磁体一定有力的作用；对电流、运动电荷可能有力的作用).

3.磁感线

（1）用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的曲线.

（2）磁感线每一点的切线方向就是点的磁场方向，也就是在该点小磁针静止时N极的指向.

（3）磁感线的疏密表示磁场的强弱.

（4）磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线不同）.

（5）要熟记常见的几种磁场的磁感线.

（二）电流的磁场、安培定则（右手螺旋定则）

1. 电流的磁效应：不仅磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场，这个现象称之为电流的磁效应.

1820年，丹麦物理学家奥斯特用实验展示了电磁的联系，说明了电与磁之间存在着相互作用，揭示了电流的磁效应，这对电与磁研究的深入发展具有划时代的意义，也预示了电力应用的可能性.

2.安培定则（右手螺旋定则）：对直导线，四指指向磁感线方向；对环行电流，大拇指指向中心轴线上的磁感线方向；对长直螺线管大拇指指向螺线管内部的磁感线方向.

（1）判断直线电流的磁场具体做法是右手握住_______，让伸直的拇指的方向与_______一致，那么，弯曲的四指所指的方向就是_______的环绕方向.

（2）判断通电螺线管的磁场具体做法是右手握住_______，让弯曲的四指所指的方向跟_______一致，拇指所指的方向就是螺线管______________的方向.

3.安培分子电流假说（又叫磁性起源假说）：认为磁极的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的.安培认为在原子，分子等物质微粒内部存在着一种环形电流--分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为一个微小磁体，它的

两侧相当于两个小磁极，并且这两个磁极跟分子电流不可分割地联系在一起.

三、地磁场

地磁场：地球本身就是一个大磁体，地磁场的N极在地理的南极，S极在地理的北极.地球的地理两极与地磁两极并不完全重合，其间有一个交角，叫做磁偏角.

四、磁感应强度、安培力、左手定则

1.磁感应强度

（1）磁感应强度是反映磁场_______的物理量.

（2）公式：B=__________单位：__________;磁感应强度是矢量.

2.安培力

（1）在磁场中，通电导线要受到_____力的作用，我们使用的电动机就是利用这个原理来工作的.

（2）通电导体放在磁场里，当导线方向与磁场垂直时，所受的安培力_____;当导线方向与磁场一致时，所受的安培力_____;当导线方向与磁场斜交时，所受的安培力_______________.

（3）导线方向与磁场垂直时,导线受到的安培力大小F＝______________.

3.安培力的方向——左手定则

伸开左手，使拇指跟其余四指_______,并且都跟手掌在同一个平面内，让_______穿入手心，并使四指指向_______的方向，则拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向.

4.磁场力的本质

磁极和电流之间的相互作用力（包括磁极与磁极、电流与电流、磁极与电流），都是运动电荷之间通过磁场发生的相互作用.因此在分析磁极和电流间的各种相互作用时，除要记住“同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引”的结论，还应该记住更加普遍适用的：“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”.

五、洛仑兹力洛仑兹力的方向

1.磁场对___________有力的作用，这种力叫做洛伦兹力.

2.左手定则：伸开左手，使拇指跟其余四指_______,并且都跟手掌在同一个平面内，让_______穿入手心，并使四指指向____________的方向，则拇指所指的方向就是运动正电荷所受安培力的方向.

3.洛伦兹力一定既垂直于电荷的速度方向，又垂直于磁感应强度方向

三、电磁感应、电磁技术与社会发展

（一）电磁感应现象及其应用、电磁感应定律

1.英国物理学家___________经过10年的艰苦探索，终于在1831年发现了___________现象，进一步揭示了电

现象与磁现象之间的密切联系，奏响了电气化时代的序曲.

2.闭合电路的一部分在磁场中做切割磁感线运动时，__________中就产生电流，这类现象就叫做___________.由电磁感应产生的电流叫做___________.

3.电磁感应的产生条件

（1）磁通量：穿过一个___________的磁感线的多少.

（2）条件：只要穿过_____________的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生. 4.感应电动势：电磁感应现象中产生的电动势.

5.法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的_________成正比. （1）表达式：_____________ ，多匝线圈的电动势：______________________. （2）磁通量的变化率描述_________________________.

（3）导体垂直切割磁感线产生的感应电动势的表达式： . 二、交变电流 变压器 高压输电

1.交变电流（简称交流（AC ），俗称交流电）：大小和方向都随时间做周期变化的电流.

2.交流发电机：由定子和转子组成，转子的转动使穿过线圈的磁通量发生变化，在线圈

中激发出感应电动势.

3.交流的变化规律：日常使用的电是由电网送来的，电网中的交变电流，它的电流、

电压随时间按正弦函数的规律变化，叫做正弦式电流.

（1）表达式：t E e m ωsin = t I i m ωsin = （2）图象：

（3）描述物理量：周期（T ）、频率（f ）、有效值（E 、U 、I ）、峰值（E m 、U m 、I m ）

其中，2/,2/,/1m m I I U U f T ===.另外，家用电器铭牌上的额定电压、额定电流都是指有效值. 4. 变压器

（1）构造：变压器由一个闭合的铁芯、原线圈、副线圈组成. （2）工作原理：变压器利用的是电磁感应现象的互感现象. 5.减小输电线路上电能损失的方法：

（1）减小输电线电阻R （从ρ、L 、S 三个角度考虑，但效果不佳）. （2）减小输电电流I （因为U

P

I ，所以采用高压输电既有效又经济）. 三、自感现象 涡流 电感器

1.导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象.自感现象中产生的电动势叫自感电动势.

2.通电自感和断电自感

（1）A 1、A 2是规格完全一样的灯泡.闭合电键S ，调节变阻器R ，使A 1、A 2亮度相同，再调节R 1，

使两灯正常发光，然后断开开关S.重新闭合S ，观察到灯泡A 2立刻正常发光，跟线圈L 串联的灯泡A 1逐渐亮起来.

原因：电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L 的磁通量逐渐增加，L 中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍L 中电流增加，即推迟了电流达到正常值的时间.

（2）接通电路，待灯泡A 正常发光.然后断开电路，观察到S 断开时，A 灯突然闪亮一下才熄灭.原因：当S 断开时，L 中的电流突然减弱，穿过L 的磁通量逐渐减少，L 中产生感应电动势，方向与原电流方向相同，阻碍原电流减小.L 相当于一个电源，此时L 与A 构成闭合回路，故A 中还有

一段持续电流.灯A 闪亮一下，说明流过A 的电流比原电流大.

3.自感的应用——电感器：特点：通直流、阻交流.日光灯镇流器.

4.涡流现象：

把块状金属放在变化的磁场中，或者让它在磁场中运动时，金属块内将产生感应电流，这种电流在金属块内自成闭合回路，很像水的旋涡，因此叫涡流，简称涡流.由于整块金属的电阻（率）很小，涡流通常很强，发热消耗大量电能.

（1）涡流的减少：电机和变压器通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片（电阻率大）叠压制成的铁芯. （2）涡流的应用：

①真空冶炼炉（高频感应炉）（冶炼特种合金和特种钢） ②金属探测器（用于安检、探雷、探矿等）. ③电磁炉

四、电磁波及信息处理 1.麦克斯韦电磁场理论

基本内容：（1）变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场.（2）均匀变化的磁场产生稳定的电场，均匀变化的电场产生稳定的磁场.（3）振荡的（周期性变化的）磁场产生同频率的振荡电场，振荡的电场产生同频率的振荡磁场.

2.频率、波速、波长

f T 1=

,cT =λ,或f

c =λ. 3. 电磁波谱

（1）定义：按波长或频率大小的顺序排列成谱.

（2）按波长从大到小的顺序：无线电波、光波（红外线、可见光、紫外线）、X 射线、γ射线.

（3）主要作用

红外线主要作用是热作用，可以利用红外线来加热物体和进行红外线遥感； 紫外线主要作用是化学作用，可用来杀菌和消毒；

伦琴射线有较强的穿透本领，利用其穿透本领与物质的密度有关，进行对人体的透视和检查部件的缺陷；

γ射线的穿透本领更大，在工业和医学等领域有广泛的应用，如探伤，测厚或用γ刀进行手术． 4.电磁波的发射和接收

（1）载波：携带声音、图象等信息的电磁波.

（2）调制：把信息加到载波上，使载波随信号而变叫调制. （3）调幅（频）波：使振幅（频率）随信号而变叫调幅（频）波. （4）调谐：从电磁波中选出所要的信号的技术叫做调谐. （5）解调：从载波中将声音、图象等信息“取”出叫解调. 【素材积累】

1、走近一看，我立刻被这美丽的荷花吸引住了，一片片绿油油的荷叶层层叠叠地挤摘水面上，是我不由得想起杨万里接天莲叶无穷碧这一句诗。荷叶上滚动着几颗水珠，真像一粒粒珍珠，亮晶希望对您有帮助，谢谢 晶的。它们有时聚成一颗大水珠，骨碌一下滑进水里，真像一个顽皮的孩子！

2、摘有欢声笑语的校园里，满地都是雪，像一块大地毯。房檐上挂满了冰凌，一根儿一根儿像水晶一样，

真美啊！我们一个一个小脚印踩摘大地毯上，像画上了美丽的图画，踩一步，吱吱声旧出来了，原来是雪摘告我们：

和你们一起玩儿我感到真开心，是你们把我们这一片寂静变得热闹起来。对了，还有树。树上挂满了树挂，有的树枝被压弯了腰，真是忽如一夜春风来，千树万树梨花开。真好看呀！