高中物理选修3-5知识点总结第16章（高中物理选修3-1第1）

第一章 静电场知识点总结

1．本章知识是高考的热点，考查频率较高的是电场力做功与电势能的变化，带电粒子在电场中的运动等知识点，尤其是与力学知识的结合构成力电综合题，能力要求较高，以计算题形式出现。

2．对库仑定律、电场强度、电场线、电势、电势能、等势面、平行板电容器等的考查，通常以选择题形式出现，对概念理解要求较高。

3．本章知识与生产技术、生活实际、科学研究联系密切，如静电屏蔽、尖端放电、示波器原理、静电分选器、直线加速器等都可以成为新情景命题素材，要密切关注。

★知识结构

【特别提醒】

场强为零的点，电势、电势能不一定为零；电势为零的点，场强不一定为零，电势能一定为零；电势能为零的点，场强不一定为零，电势一定为零。

2、三个电场强度表达式的应用

3、如何比较电场中任两点的场强大小和方向呢？

（1）判断电场强度大小的几种方法：

（2）判断电场强度方向的几种方法：

方法一:根据规定，正电荷所受电场力的方向即是该点的场强方向；

方法二:电场线上每一点的切线方向即是该点的场强方向；

方法三:电势降低最快的方向就是场强的方向。

4、如何比较电场中任两点电势的高低呢？

方法一: 根据电场线方向判断，顺着电场线方向，电势越来越低；

方法二: 根据电势的定义式ψ= Ep/q= -W/q，从电势的物理意义上分析判断;如：将 q从无穷远处移至 Q电场中的某点，外力克服电场力做功越多，则该点的电势越高；

方法三: 根据场强方向判断，场强方向即为电势降低最快的方向.

方法四: 根据电势差判断，若UAB＞0，则ψA＞ψB

5、如何比较电荷电势能的大小呢？

方法一:根据电场力做功的正负判断，若电场力对移动电荷做正（负）功，则电势能减少（增加）；

方法二:根据公式Ey=qφ；WAB＝qUAB计算。

【典型例题】如图是一簇未标明方向、由单一点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可判断出该带电粒子（）

A.在a、b两点加速度的大小

B.电性与场源电荷的电性相同

C.在a、b两点时速度大小va< vb

D.在a、b两点的电势能Ea >Eb

【答案】A

★重难点二、带电体在电场中的运动★

1、用动力学观点解决带电体在电场中的运动

1）带电的物体在电场中受到电场力作用，还可能受到其他力的作用，如重力、弹力、摩擦力等，在诸多力的作用下物体可能处于平衡状态，静止或做匀速直线运动；物体也可能所受合力不为零，做匀变速运动或变加速运动。

（2）处理这类问题，就像处理力学问题一样，首先对物体进行受力分析(包括电场力)，再明确其运动状态，最后根据所受的合力和所处的状态选择相应的规律解题。

（3）相关规律：

①力的平衡条件，即F合＝0或Fx＝0，Fy＝0。

②牛顿第二定律F合＝ma或Fx＝max，Fy＝may，

③运动学公式，如匀变速直线运动速度公式、位移公式等，平抛运动知识、圆周运动知识等。

2、用能量观点解决带电体在电场中的运动

（1）带电的物体在电场中具有一定的电势能，同时还可能具有动能和重力势能等，用能量的观点处理问题是一种简便的方法。处理这类问题，首先要进行受力分析以及各力做功的情况分析，再根据做功情况选择合适的规律列式求解。常用的规律有动能定理和能量守恒定律。

（2）常见的几种功能关系

①只要外力做功不为零，物体的动能就要改变(动能定理)。

②静电力只要做功，物体的电势能就要改变，且静电力做的功等于电势能的减少量。如果只有静电力做功，物体的动能和电势能之间相互转化，总量不变(类似机械能守恒定律)。

③如果除了重力和静电力之外，无其他力做功，则物体的动能、重力势能和电势能三者之和不变。

★重难点三、带电体在复合场中的运动★

带电体在复合场中的运动

1．当带电物体的重力不能忽略时，带电物体就处在电场、重力场的复合场中，处理相关问题时要注意电场力和重力的影响．

2．相关问题及处理方法

(1)带电小球(液滴、尘埃、微粒)在电场中处于平衡状态(静止或匀速直线运动状态)，必满足F电－mg＝0.

(2)带电物体沿某一方向做匀加速直线运动，可通过分析其受力，画出受力图，将力分解，由牛顿定律列出方程，结合运动学公式进行有关解答．

(3)若带电物体的初速度方向与合加速度方向不同，则做匀变速曲线运动，可采用将运动分解，运用牛顿定律和运动学公式分别列方程求解；也可根据动能定理、能量守恒定律列方程求解，后者更简捷一些．

(4)用细绳拴一带电小球在竖直方向的匀强电场中给其一初速度，当mg－F电＝0时，小球做匀速圆周运动，绳子拉力充当向心力，可由圆周运动知识分析解答．

3．整体运用功能关系法

首先对带电体受力分析，再分析运动形式，然后根据具体情况选用公式计算．

(1)若选用动能定理，则要分清有多少个力做功，是恒力功还是变力功，同时要明确初、末状态及运动过程中动能的增量．

(2)若选用能量守恒定律，则要分清带电体在运动中共有多少种能量参与转化，哪些能量是增加的，哪些能量是减少的，表达式有几种．

①初状态和末状态的能量相等，即E初＝E末

②增加能量的总和等于减少能量的总和，

即ΔE增＝ΔE减

这种方法不仅适用于匀变速运动，对非匀变速运动(非匀强电场中)也同样适用．

【典型例题】如图，在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45°角的绝缘直杆AC，其下端（C端）距地面高度h=0.8m，有一质量为500g的带电小环套在直杆上，正以某一速度沿杆匀速下滑，小环离开

第二章 恒定电流知识点总结

【知识结构】

★重难点一、含有电容器电路的分析与计算★

含有电容器电路的分析与计算

1．分析和计算含有电容器的直流电路时，注意把握以下五个方面：

(1)电路稳定时电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件，在电容器处电路看做是断路，画等效电路时，可以先把它去掉．

(2)若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补上，求出电容器两端的电压，根据Q＝CU计算．

(3)电路稳定时电容器所在支路上电阻两端无电压，该电阻相当于导线．

(4)当电容器与电阻并联后接入电路时，电容器两端的电压与并联电阻两端的电压相等．

(5)电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充放电，如果电容器两端的电压升高，电容器将充电，反之电容器放电．通过与电容器串联的电阻的电量等于电容器带电量的变化量．

2．含电容器电路问题的分析方法

(1)应用电路的有关规律分析出电容器两极板间的电压及其变化情况．

(2)根据平行板电容器的相关知识进行分析求解．

【特别提醒】

(1)通过电容器这个桥梁可以把电学知识与力学知识有机地结合起来．

(2)与电源相连的电容器，其极板间电压不变．

(3)与电源断开的电容器其所带电量不变．

(4)当电容器的两极板间电压变化时，有ΔQ＝CΔU.

★重难点二、电路故障问题的分析★

一、电路故障问题的分析

电路故障一般是短路或断路，常见的情况有导线断芯、灯泡断丝、灯座短路、电阻器内部断路、接触不良等现象，检查故障的基本方法有两种：

1．仪表检测法

(1)断路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点。

(2)短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该电路被短路。若电压表示数不为零，则该电路没有被短路或不完全被短路。

2．假设法

已知电路发生某种故障，寻找故障发生的位置时，可将整个电路划分为若干部分；然后逐一假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理。推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路；若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路。直到找出发生故障的全部可能为止，亦称排除法。

3．电路的动态分析

分析依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系，常用规律：

(1)变化电阻本身和总电路变化规律相同；

(2)总电路上R增大时总电流I减小，路端电压U增大；

(3)和变化电阻有串联关系的看电流，即总电流减小时，该电阻的电流、电压都减小。

(4)和变化电阻有并联关系的看电压，即路端电压增大时，该电阻的电流、电压都增大。

4．闭合电路的U－I图象

图中a为电源的U－I图象，b为外电阻的U－I图象。

两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率；

a的斜率的绝对值表示电源内阻大小；

b的斜率的绝对值表示外电阻的大小；当两个斜率相等时(即内、外电阻相等时)图中矩形面积最大，即输出功率最大。

（1）纯电阻电路

在纯电阻电路中，电功等于电热，电功率等于热功率，

（2）非纯电阻电路

在非纯电阻电路中，电功大于电热，电功率大于热功率，即UI>P热＝I2R。

【典型例题】在如图所示的电路中，R1=2Ω，R2=R3=4Ω，当电键K接a时，R2上消耗的电功率为4W，当电键K接b时，电压表示数为4.5V．试求：

（1）当电键K接a时，通过电源的电流和电源两端的电压；

（2）电源的电动势和内电阻；

（3）当电键K接c时，求电源输出功率．

★重难点四、电学实验中的几个问题★

电学实验中的几个问题

1．进行仪器选择、电路设计时，应注意以下原则：

(1)安全性原则：所选元件在电路中不能被损坏，如电压表或电流表的电路中时，各对应物理量不超过它们的量程。

(2)目的性原则：所设计的电路应能够达到实验的目的。

(3)准确性原则：选取仪器或器材时应考虑减小系统误差，如电压表或电流表的指针偏转应尽可能指在中间刻度附近。

(4)方便操作原则：所设计的实验容易达到实验目的，且又简捷、方便。

(5)经济实惠原则：所设计的电路中所用的仪器应在大多数实验室能找到，本原则也可称为可实施原则。

2．电压表、电流表及多用电表的读数

(1)电压表、电流表和多用电表的直流电压、直流电流挡的读数，要看清选择的量程和分度值。

(2)多用电表的欧姆挡的读数要看清选择的倍率，如：×1、×10、×100等。

3．实验仪器的选取

(1)电源允许通过的最大电流要大于电路中的实际电流。

(2)用电器的额定电流应大于或等于通过它的实际电流。

(3)电压表和电流表的量程不能小于被测电压和电流的最大值。

4．电路的选取

(2)滑动变阻器调控电路有限流和分压两种接法；限流式调节电流、电压范围小，分压式调节电流、电压范围大，可从零开始变化。

当滑动变阻器的全阻值小于用电器的电阻，若实验要求电流、电压变化范围较大时，采用分压式。当电源提供的最小电流仍大于仪器允许的最大电流时，必须采用分压式。其他情况，从减少电能损耗考虑，应优先采用限流式电路。

5．电路的实物连接方法

(1)先图后连，先串后并。

(2)看准极性，接线到柱。

(3)明确量程，检查定位。

6．数据的处理方法

(1)公式法：物理意义比较明确。

(2)图象法：有取平均值的效果，结果比较准确。

7．仪器代换

(1)一个定值电阻和一个电流表可以代换电压表。

(2)小量程电流表可以改装后再接入电路。

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