高2物理選修3-1知識點
高2物理選修3-1知識點
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高2物理選修3-1知識點總結(jié)
第一章 靜電場
第1節(jié) 電荷及其守恒定律
一、起電方法的實驗探究
1. 物體有了吸引輕小物體的性質(zhì)，就說物體帶了電或有了電荷。
2. 兩種電荷
自然界中的電荷有2種，即正電荷和負電荷。如：絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷是正電荷;用干燥的毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷是負電荷。同種電荷相斥，異種電荷相吸。
相互吸引的一定是帶異種電荷的物體嗎?不一定，除了帶異種電荷的物體相互吸引之外，帶電體有吸引輕小物體的性質(zhì)，這里的“輕小物體”可能不帶電。
3. 起電的方法
使物體起電的方法有三種：摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電
(1)摩擦起電：兩種不同的物體原子核束縛電子的能力并不相同.兩種物體相互摩擦?xí)r，束縛電子能力強的物體就會得到電子而帶負電，束縛電子能力弱的物體會失去電子而帶正電.(正負電荷的分開與轉(zhuǎn)移)
(2)接觸起電：帶電物體由于缺少(或多余)電子，當(dāng)帶電體與不帶電的物體接觸時，就會使不帶電的物體上失去電子(或得到電子)，從而使不帶電的物體由于缺少(或多余)電子而帶正電(負電).(電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分)
(3)感應(yīng)起電：當(dāng)帶電體靠近導(dǎo)體時，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子會向靠近或遠離帶電體的方向移動.(電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體)
三種起電的方式不同，但實質(zhì)都是發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移，使多余電子的物體(部分)帶負電，使缺少電子的物體(部分)帶正電.在電子轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量保持不變。
二、電荷守恒定律
1. 電荷量：電荷的多少。在國際單位制中，它的單位是庫侖，符號是C。
2. 元電荷：電子和質(zhì)子所帶電荷的絕對值1.6×10-19C，所有帶電體的電荷量等于e或e的整數(shù)倍。(元電荷就是帶電荷量足夠小的帶電體嗎?提示：不是，元電荷是一個抽象的概念，不是指的某一個帶電體，它是指電荷的電荷量.另外任何帶電體所帶電荷量是1.6×10-19C的整數(shù)倍。)
3. 比荷：粒子的電荷量與粒子質(zhì)量的比值。
4. 電荷守恒定律
表述1：電荷守恒定律：電荷既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,在轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量保持不變。
表述2：在一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)內(nèi)，正、負電荷的代數(shù)和保持不變。
例：有兩個完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B，分別帶電荷量為QA=6.4×10-9 C，QB=-3.2×10-9 C，讓兩個絕緣小球接觸，在接觸過程中，電子如何轉(zhuǎn)移并轉(zhuǎn)移了多少?
【思路點撥】 當(dāng)兩個完全相同的金屬球接觸后，根據(jù)對稱性，兩個球一定帶等量的電荷量.若兩個球原先帶同種電荷，電荷量相加后均分;若兩個球原先帶異種電荷，則電荷先中和再均分.
第2節(jié) 庫侖定律
一、電荷間的相互作用
1. 點電荷：當(dāng)電荷本身的大小比起它到其他帶電體的距離小得多，這樣可以忽略電荷在帶電體上的具體分布情況，把它抽象成一個幾何點。這樣的帶電體就叫做點電荷。點電荷是一種理想化的物理模型。VS質(zhì)點
2. 帶電體看做點電荷的條件：
①兩帶電體間的距離遠大于它們大小;
?、趦蓚€電荷均勻分布的絕緣小球。
3. 影響電荷間相互作用的因素：①距離;②電量;③帶電體的形狀和大小
二、庫侖定律：在真空中兩個靜止點電荷間的作用力跟它們的電荷的乘積成正比，跟它們距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上。
(靜電力常量——k=9.0×109N·m2/C2)
注意：
1. 定律成立條件：真空、點電荷
2. 靜電力常量——k=9.0×109N·m2/C2(庫侖扭秤)
3. 計算庫侖力時，電荷只代入絕對值
4. 方向在它們的連線上，同種電荷相斥，異種電荷相吸
5. 兩個電荷間的庫侖力是一對相互作用力
庫侖扭秤實驗、控制變量法
例題：兩個帶電量分別為+3Q和-Q的點電荷分別固定在相距為2L的A、B兩點，現(xiàn)在AB連線的中點O放一個帶電量為+q的點電荷。求q所受的庫侖力。
第3節(jié) 電場強度
一、電場——電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的
電荷(帶電體)周圍存在著的一種物質(zhì)。電場看不見又摸不著，但卻是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài)。
其基本性質(zhì)就是對置于其中的電荷有力的作用，這種力就叫電場力。
電場的檢驗方法：把一個帶電體放入其中，看是否受到力的作用。
試探電荷：用來檢驗電場性質(zhì)的電荷。其電量很小(不影響原電場);體積很小(可以當(dāng)作質(zhì)點)的電荷，也稱點電荷。
二、電場強度
1. 場源電荷
2. 電場強度
放入電場中某點的電荷受到的電場力與它所帶電荷量的比值，叫做這一點的電場強度，簡稱場強。
(國際單位：N/C)
電場強度是矢量。規(guī)定：正電荷在電場中某一點受到的電場力方向就是那一點的電場強度的方向。即如果Q是正電荷，E的方向就是沿著PQ的連線并背離Q;如果Q是負電荷，E的方向就是沿著PQ的連線并指向Q。(“離+Q而去，向-Q而來”)
電場強度是描述電場本身的力的性質(zhì)的物理量，反映電場中某一點的電場性質(zhì)，其大小表示電場的強弱，由產(chǎn)生電場的場源電荷和點的位置決定，與檢驗電荷無關(guān)。數(shù)值上等于單位電荷在該點所受的電場力。
1V/m=1N/C
三、點電荷的場強公式
四、電場的疊加
在幾個點電荷共同形成的電場中，某點的場強等于各個電荷單獨存在時在該點產(chǎn)生的場強的矢量和，這叫做電場的疊加原理。
五、電場線
1. 電場線：為了形象地描述電場而在電場中畫出的一些曲線，曲線的疏密程度表示場強的大小，曲線上某點的切線方向表示場強的方向。
2. 電場線的特征
(1)電場線密的地方場強強，電場線疏的地方場強弱。
(2)靜電場的電場線起于正電荷止于負電荷，孤立的正電荷(或負電荷)的電場線止無窮遠處點。
(3)電場線不會相交，也不會相切。
(4)電場線是假想的，實際電場中并不存在。
(5)電場線不是閉合曲線，且與帶電粒子在電場中的運動軌跡之間沒有必然聯(lián)系。
3. 幾種典型電場的電場線
(1)正、負點電荷的電場中電場線的分布
特點：
①離點電荷越近，電場線越密，場強越大。
②e以點電荷為球心作個球面，電場線處處與球面垂直，在此球面上場強大小處處相等，方向不同。
(2)等量異種點電荷形成的電場中的電場線分布
特點：
?、傺攸c電荷的連線，場強先變小后變大。
②e兩點電荷連線中垂面(中垂線)上，場強方向均相同，且
總與中垂面(中垂線)垂直。
?、墼谥写姑?中垂線)上，與兩點電荷連線的中點0等距離
各點場強相等。
(3)等量同種點電荷形成的電場中電場中電場線分布情況
特點：
①兩點電荷連線中點O處場強為0。
②兩點電荷連線中點附近的電場線非常稀疏，但場強并不為0。
?、蹆牲c電荷連線的中點到無限遠電場線先變密后變疏。
(4)勻強電場
特點：
?、賱驈婋妶鍪谴笮『头较蚨枷嗤碾妶觯蕜驈婋妶龅碾妶鼍€是平行等距同向的直線。
②e電場線的疏密反映場強大小，電場方向與電場線平行。
第4節(jié) 電勢能和電勢
一、電勢差：電勢差等于電場中兩點電勢的差值。電場中某點的電勢，就是該點相對于零勢點的電勢差。
(1)計算式
(2)單位：伏特(V)
(3)電勢差是標量。其正負表示大小。
二、電場力的功
電場力做功的特點：
電場力做功與重力做功一樣，只與始末位置有關(guān)，與路徑無關(guān)。
1. 電勢能：電荷處于電場中時所具有的,由其在電場中的位置決定的能量稱為電勢能.
注意：系統(tǒng)性、相對性
2. 電勢能的變化與電場力做功的關(guān)系
(1)電荷在電場中具有電勢能。
(2)電場力對電荷做正功，電荷的電勢能減小。
(3)電場力對電荷做負功，電荷的電勢能增大。
(4)電場力做多少功，電荷電勢能就變化多少。
(5)電勢能是相對的，與零電勢能面有關(guān)(通常把電荷在離場源電荷無限遠處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上電勢能規(guī)定為零。)
(6)電勢能是電荷和電場所共有的，具有系統(tǒng)性。
(7)電勢能是標量。
3. 電勢能大小的確定
電荷在電場中某點的電勢能在數(shù)值上等于把電荷從這點移到電勢能為零處電場力所做的功。
三、電勢
電勢：置于電場中某點的試探電荷具有的電勢能與其電量的比叫做該點的電勢。是描述電場的能的性質(zhì)的物理量。其大小與試探電荷的正負及電量q均無關(guān)，只與電場中該點在電場中的位置有關(guān)，故其可衡量電場的性質(zhì)。
單位：伏特(V)標量
1. 電勢的相對性：某點電勢的大小是相對于零點電勢而言的。零電勢的選擇是任意的，一般選地面和無窮遠為零勢能面。
2. 電勢的固有性：電場中某點的電勢的大小是由電場本身的性質(zhì)決定的，與放不放電荷及放什么電荷無關(guān)。
3. 電勢是標量,只有大小,沒有方向.(負電勢表示該處的電勢比零電勢處電勢低.)
4. 計算時EP,q, 都帶正負號。
5. 順著電場線的方向，電勢越來越低。
6. 與電勢能的情況相似,應(yīng)先確定電場中某點的電勢為零.(通常取離場源電荷無限遠處或大地的電勢為零.)