2019高中物理 模块复习课学案 沪科版选修3-1.doc

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1、- 1 -模块复习模块复习核心知识回顾一、电荷与电荷守恒定律1电荷：自然界中存在着两种电荷，正电荷和负电荷2电荷守恒定律(1)内容：电荷既不能创生，也不能消失，它只能从一个物体转移到另一个物体或从物体的这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(2)物体带电的实质：得失电子二、库仑定律1内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们所带电荷量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比，作用力的方向在两点电荷的连线上2公式：Fk，式中的k9.0109 Nm2/C2，叫静电力常量q1q2 r23适用条件：点电荷；真空中三、电场、电场强度1电场：电荷周围存在的一种物质，电场对放入其中

2、的电荷有力的作用静止电荷产生的电场称为静电场2电场强度(1)定义：放入电场中某点的电荷受的电场力F与它的电荷量q的比值(2)公式：E .F q3点电荷场强的计算式(1)设在场源点电荷Q形成的电场中，有一点P与Q相距r，则P点的场强Ek.Q r2(2)适用条件：真空中的点电荷形成的电场四、电场线1定义电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向，电场线不是实际存在的线，而是为了描述电场而假想的线2电场线的特点(1)电场线从正电荷(或无限远处)出发，终止于无限远处(或负电荷)(2)电场线在电场中不相交(3)在同一电场里，电场线越密的地方场强越大- 2 -(4)

3、匀强电场的电场线是均匀分布的等间距平行直线五、静电力做功的特点与电势能1静电力做功的特点(1)在电场中移动电荷时电场力做功与路径无关，只与初末位置有关，可见静电力做功与重力做功相似(2)在匀强电场中，电场力做的功WEqd，其中d为沿电场线方向的距离2电势能(1)定义：电荷在电场中具有的势能，等于静电力把它从该点移到零电势能位置时所做的功(2)静电力做功与电势能变化的关系静电力做的功等于电势能的减少量，即WEEpAEpB.(3)电势能的相对性：电势能是相对的，通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面的电势能规定为零六、电势和等势面1电势(1)定义：电荷在电场中某点具有的

4、电势能Ep与电荷量q的比值(2)定义式：.Ep q2等势面(1)定义：电场中电势相等的各点组成的面(2)特点：a等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直b在同一等势面上移动电荷时电场力不做功c电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面d等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小七、电势差1定义式：UAB.WAB q2电势差与电势的关系：UABAB.3匀强电场中电势差与电场强度的关系：UEd.八、电容器的电容1电容的定义式为C .在国际单位制中，电容的单位是法拉(F)，常用单位有微法(F)Q U和皮法(pF)它们的换算关系是 1 F106 F1012 pF.2电容器的电容仅由自身的几何结构(

5、正对面积、间距等)和电介质特性决定，与它是否带- 3 -电、带电多少、板间电势差的大小等无关3平行板电容器的电容，跟相对介电常数成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间距离d成反比，用公式表示为C.S 4kd九、带电粒子在匀强电场中的运动1带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一条直线上，做匀加速或匀减速直线运动2只有电场力做功，若带电粒子的初速度为零，则mv2qU，则v，若带电粒子的1 22qU m初速度不为零，则由动能定理可得：mv2mvqU.1 21 22 03带电粒子以速度v垂直于电场线方向飞入匀强电场，受到恒定的与初速度方向垂直的电场力作用而做匀变速曲线运动

6、垂直于场强方向做匀速直线运动，平行于场强方向做初速度为零的匀加速直线运动十、电流1定义：电荷的定向移动形成电流2公式：I .(注意：如果是正、负离子同时向相反方向定向移动形成电流时q是两种离q t子电荷量绝对值之和)3方向：规定和正电荷定向移动的方向相同，和负电荷定向移动的方向相反4微观表达式：InqSv，n是单位体积内的自由电荷数，q是每个电荷的电荷量，S是导体的横截面积，v是自由电荷定向移动的速率十一、电阻和电阻率1电阻反映了导体对电流的阻碍作用2电阻的定义式：R .U I3电阻定律：对于同种材料的导体而言，导体的电阻与它的长度成正比，与它的横截面积成反比；数学表达式R.L S4电阻率：是

7、反映导体导电性能的物理量，其特点是随着温度的改变而变化金属的电阻率随温度升高而增大；半导体的电阻率随温度升高而减小十二、电功和电功率1电功和电功率：电流做功的实质是电场力对电荷做功电场力对电荷做功，电荷的电势能减小，电势能转化为其他形式的能因此电功WqUUIt，这是计算电功普遍适用的公式2电功率：单位时间内电流做的功叫电功率，P UI，这是计算电功率普遍适用的公W t- 4 -式3电热和焦耳定律：电流通过电阻时产生的热量QI2Rt，这是普遍适用的电热计算公式十三、闭合电路欧姆定律1电源：使导体两端存在持续电压，将其他形式的能转化为电能的装置2电动势(1)物理意义：反映不同电源把其他形式的能转化

8、为电能的本领大小的物理量电动势大，说明电源把其他形式的能转化为电能的本领大；电动势小，说明电源把其他形式的能转化为电能的本领小(2)大小：等于外电路断开时的路端电压，数值上也等于把 1 C 的正电荷从电源负极移到正极时非静电力所做的功3闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟内、外电路电阻之和成反比，这个结论叫作闭合电路欧姆定律(2)表达式：I.E Rr(3)适用范围：外电路是纯电阻的电路4路端电压U：外电路两端的电压，即电源的输出电压UEIr.(1)当外电阻R增大时，I减小，内电压减小，路端电压增大当外电路断开时，I0，UE.(2)当外电阻减小时，I增大，内电压增大

9、，路端电压减小当电源两端短路时，外电阻R0，I ，U0.E r5UI图像如图 1 所示为UI图像，由UEIr知，图线为一条直线，与纵轴交点为电源电动势，与横轴交点为短路电流，直线的斜率的绝对值等于电源内阻图 16闭合电路中的功率(1)电源的总功率：P总IEIUIUrP出P内(2)电源内耗功率：P内I2rP总P出- 5 -(3)电源的输出功率：P出IUIEI2rP总P内十四、磁场的性质安培力1磁场(1)磁场的性质：磁场对放入其中的磁体、电流或运动电荷有力的作用(2)磁场方向：规定小磁针在磁场中 N 极受力的方向(或者小磁针在磁场中静止时 N 极的指向)为该位置处的磁场方向2磁感线(1)概念：用来

10、形象地描述磁场的一组假想的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向为该点的磁场方向，其疏密反映了磁场的强弱(磁感应强度的大小)(2)特点：在磁体外部，磁感线由 N 极到 S 极；在磁体内部，磁感线由 S 极到 N 极，磁感线是一组闭合曲线，在空间中互不相交3电流的磁场、安培定则(1)安培定则：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向安培定则用来判断直线电流产生磁场的方向同样，用安培定则可以判断环形电流、通电螺线管所产生的磁场方向(2)电流的磁场：要熟练掌握直线电流的磁场、环形电流的磁场、螺线管电流的磁场4磁感应强度磁感应强度是描述磁场大小和方

11、向的物理量，用“B”表示，是矢量(1)B的大小：磁场中某点的磁感应强度的大小等于放置于该点并垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场力F与通过该导线的电流和导线长度乘积IL的比值(2)B的方向：磁场中该处的磁场方向(3)B的单位：特斯拉.1 T1 N/(Am)(4)匀强磁场：磁感应强度的大小、方向处处相同的区域在匀强磁场中，磁感线互相平行并等距十五、安培力1磁场对电流的作用力叫作安培力一根长为L的直导线，当导线垂直于磁场放置，通过电流为I时，安培力的大小可以表示为FBIL.当导线平行于磁场放置时安培力为零2公式的适用条件：一般只适用于匀强磁场3安培力的方向：用左手定则判定，总是跟磁场垂直，跟电流的方

12、向垂直，即安培力总是垂直于导线和磁感线所在的平面十六、带电粒子在磁场中的运动1洛伦兹力(1)定义：洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力(2)大小：fqvB(此式只适用于电荷运动方向与磁场方向垂直的情况若两方向成角，- 6 -洛伦兹力大小为fqvBsin_，当0时，f0；当90时，fqvB)(3)方向：由左手定则判定(注意正、负电荷的不同)f一定垂直于B与v所决定的平面，但B与v不一定垂直2带电粒子在匀强磁场中的运动(不计其他力的作用)(1)若带电粒子初速度方向与磁场方向共线，则做匀速直线运动(2)若带电粒子垂直进入匀强磁场，则做匀速圆周运动a向心力由洛伦兹力提供：Bqvm；v2 Rb轨道半径R，周

13、期T.mv qB2R v2m qB易错易混辨析1电荷发生中和时电荷并没有消失()2QA9Q与QBQ的A、B两个金属球接触后再分开，两球一定各带 4Q的电荷()3在真空中，点电荷的场强公式E中的Q是产生电场的场源电荷的电荷量，与试探电kQ r2荷无关()4带电粒子的运动轨迹一定与电场线重合()5在点电荷产生的电场中，以点电荷为球心的同一球面上各点的电场强度都相同()6电场力做功与重力做功相似，与路径无关()7正电荷具有的电势能一定是正的，负电荷具有的电势能一定是负的()8电场力做正功，电势能一定增加()9电势是矢量，因为电势有正值和负值之分()10电场中电场强度为零的地方电势一定为零()11沿电

14、场线方向电势越来越低，电场强度越来越小()12某等势面上各点的场强方向均与此处等势面垂直()13将平行板电容器两极板的间距加大，电容将增大()14将平行板电容器两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小()15在平行板电容器极板间插入电介质，电容将增大()16电流I随时间t变化的图像与坐标轴所围面积表示通过导体横截面的电荷量()17电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多()18由R可知，导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比()L S19闭合电路中的短路电流无限大()20电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是两极间的电压()21在闭合电路中，外电阻越大，电源的

15、输出功率越大()- 7 -22磁场中小磁针静止时 S 极的指向就是磁场的方向()23不管何时，磁通量都等于磁感应强度与平面面积的乘积()24通电导线只有垂直磁场放置时，才受到磁场给它的作用力()25磁通量是矢量，其正、负表示磁通量的方向()26带电粒子在磁场中运动时一定会受到洛伦兹力的作用()27洛伦兹力的方向在特殊情况下可能与带电粒子的速度方向不垂直()28洛沦兹力和安培力是性质完全不同的两种力()29粒子在只受到洛伦兹力作用时动能不变()30带电粒子只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同()【提示】 2 完全相同的金属球接触才能平分电荷量4 带电粒子轨迹不一定与电场线重合5 大小相同，方向不

16、同7 正电荷电势能可能为负，负电荷电势能可能为正8 电场力做正功，电势能一定减小9 电势是标量10 电场强度为零的地方电势不一定为零11 沿电场线方向电场强度不一定减小13 极板间距加大，电容减小17 电功率大，电路中产生焦耳热不一定多19 电源有内阻，短路时电流不会是无穷大20 电动势和电压是两个不同的概念21 内、外电阻相等时输出功率最大22 N 极指向才是磁场的方向23 只有磁场方向与平面垂直时才有BS.24 通电导线只要和磁场不平行就会受安培力25 磁通量不是矢量，其正、负不代表方向26 粒子速度方向与磁场方向不平行时才会受洛伦兹力27 洛伦兹力的方向和速度方向永远垂直28 两种力本质

17、是相同的30 洛伦兹力的大小还与速度方向、电荷量及磁感应强度有关高考真题感悟1. (多选)(2017全国卷)一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图 2 所示，三点的电势分别为 10 V、17 V、26 V下列说法正确的是( )- 8 -【导学号：69682312】图 2A电场强度的大小为 2.5 V/cmB坐标原点处的电势为 1 VC电子在a点的电势能比在b点的低 7 eVD电子从b点运动到c点，电场力做功为 9 eVABDABD 如图所示，由匀强电场中两平行线距离相等的两点间电势差相等知，Oa间电势差与bc间电势差相等，故O点电势为 1 V，选项 B 正确；则在x轴

18、上，每 0.5 cm 长度对应电势差为1 V,10 V 对应的等势线与x轴交点e坐标为(4.5,0)，aOe中，OeOa4.5634，由几何知识得：Od长度为 3.6 cm，代入公式E 得，E2.5 V/cm，选项 A 正确；电子带负电，电U d势越高，电势能越小，电子在a点的电势能比在b点的高 7 eV，选项 C 错误；电子从b点运动到c点，电场力做功WeU9 eV，选项 D 正确2(多选)(2017全国卷)在一静止点电荷的电场中，任一点的电势与该点到点电荷的距离r的关系如图 3 所示电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed.点a到点电荷的距离ra与点a的电势a已

19、在图中用坐标(ra，a)标出，其余类推现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点，在相邻两点间移动的过程中，电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd.下列选项正确的是( )图 3AEaEb41 BEcEd21CWabWbc31DWbcWcd13ACAC A 对：由题图知，a、b、c、d四个点距点电荷的距离依次增大，且rb2ra，由E- 9 -知，EaEb41.kQ r2B 错：rd2rc，由E知，EcEd41.kQ r2C 对：在移动电荷的过程中，电场力做的功与电势能的变化量大小相等，则WabWbcq(ab)q(bc)31.D 错：WbcWcdq(bc)q(cd)11.3(多选)(

20、2017全国卷)如图 4，三根相互平行的固定长直导线 L1、L2和 L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与 L2中的相同，与 L3中的相反下列说法正确的是( )图 4AL1所受磁场作用力的方向与 L2、L3所在平面垂直BL3所受磁场作用力的方向与 L1、L2所在平面垂直CL1、L2和 L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为 113DL1、L2和 L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为133BCBC 如图，由磁场的叠加知，L2与 L3中的电流在 L1处产生的合磁场的方向在 L2、L3连线的中垂线上，由左手定则知，L1所受磁场作用力的方向与 L2、L3所在平面平行选项 A 错误L1与 L2中

21、的电流在 L3处产生的合磁场的方向与 L1、L2的连线平行，由左手定则知，L3所受磁场作用力的方向与 L1、L2所在平面垂直选项 B 正确由几何关系知，设电流在另外导线处产生磁场的磁感应强度为B，而 L1、L2所在处两个磁场方向的夹角均为 120，则B合B，而L3所在处两个磁场方向的夹角为 60，则B合B，3由FILB知，L1、L2和 L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为 11.选项 C 正确，选项3D 错误4. (2017全国卷)如图 5，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同方向射入磁场若粒子射入速率为v

22、1，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入- 10 -速率为v2，相应的出射点分布在三分之一圆周上不计重力及带电粒子之间的相互作用则v2v1为( ) 【导学号：69682313】图 5A.2 B.132C.1D.332C C 相同的带电粒子垂直匀强磁场入射均做匀速圆周运动粒子以v1入射，一端为入射点P，对应圆心角为 60(对应六分之一圆周)的弦PP必为垂直该弦入射粒子运动轨迹的直径 2r1，如图甲所示，设圆形区域的半径为R，由几何关系知r1R.其他不同方向以v1入射的粒子的出射点在PP对应的圆弧内1 2同理可知，粒子以v2入射及出射情况，如图乙所示由几何关系知r2R，32可

23、得r2r11.3因为m、q、B均相同，由公式r可得vr，mv qB所以v2v11.故选 C.35(2017全国卷)如图 6，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面平行)，磁场方向垂直于纸面向里三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，质量分别为ma、mb、mc.已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动下列选项正确的是( )【导学号：69682314】图 6AmambmcBmbmamcCmcmambDmcmbma- 11 -B B 设三个微粒的电荷量均为q，a在纸面内做匀速圆周运动，说明洛伦兹力提供向心力，重力与电场力平

24、衡，即magqE b在纸面内向右做匀速直线运动，三力平衡，则mbgqEqvB c在纸面内向左做匀速直线运动，三力平衡，则mcgqvBqE 比较式得：mbmamc，选项 B 正确6. (2017全国卷)某同学利用如图 7 所示的电路测量一微安表(量程为 100 A，内阻大约为 2 500 )的内阻可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为 20 ，另一个阻值为 2 000 )；电阻箱Rz(最大阻值为 99 999.9 )；电源E(电动势约为 1.5 V)；单刀开关S1和S2.C、D分别为两个滑动变阻器的滑片图 7(1)按原理图 7 将图 8 中的实物连线图 8(2)完成下列填空：R

25、1的阻值为_(填“20”或“2 000”)为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中滑动变阻器的_端(填“左”或“右”)对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近将电阻箱Rz的阻值置于 2 500.0 ，接通 S1.将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置最终使得接通 S2前后，微安表的示数保持不变，这说明 S2接通前B与D所在位置的电势_(填“相等”或“不相等”)将电阻箱RZ和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将RZ的阻值置于 2 601.0 - 12 -时，在接通 S2前后，微安表的示数也保持不变待测微安表的内阻为_(结果保留到个位)(3)写出一条提高测量微安

26、表内阻精度的建议：_.【解析】 (1)根据原理图，实物连线如图所示(2)滑动变阻器R1在实验中为控制电路，且为分压接法，应选总阻值小的滑动变阻器，故R1的阻值为 20 .为了保护微安表，S1闭合时，微安表上的电压为零，故开始时应将R1的滑片C滑到滑动变阻器的左端接通S2前后，微安表的示数保持不变，说明S2闭合后，没有电流流过S2，故B、D两点的电势相等实验过程中，由于测量电路，即由Rz、R2组成的电路的阻值很大，可认为测量电路两端的电压不变，故与Rz互换后通过R2、Rz和的电流不变，电路如图所示甲 乙由于B、D两点的电势相等，对于图甲，I1RAI2RI1Rz1I2R，即RA Rz1R R对于图

27、乙，I1Rz2I2RI1RAI2R，即Rz2 RAR R所以RA Rz1Rz2 RA所以RA 2 550 .Rz1Rz22 500 2 601(3)提高测微安表内阻的精度，可减小系统误差，如调节R1上的分压，尽可能使微安表接近- 13 -满量程【答案】 (1)见解析图(2)20 左 相等 2 550(3)调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程7(2017全国卷)某同学研究小灯泡的伏安特性所使用的器材有：小灯泡 L(额定电压3.8 V，额定电流 0.32 A)；电压表(量程 3 V，内阻 3 k)；电流表(量程 0.5 A，内阻 0.5 )；固定电阻R0(阻值 1 000 )；滑动变阻器R(

28、阻值 09.0 )；电源E(电动势 5 V，内阻不计)；开关 S；导线若干(1)实验要求能够实现在 03.8 V 的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图 9 所示图 9 图 10由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_(填“增大” “不变”或“减小”)，灯丝的电阻率_(填“增大” “不变”或“减小”)(3)用另一电源E0(电动势 4 V，内阻 1.00 )和题给器材连接成图 10 所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为_W，最大功率为_W(结果均保留 2 位小数)【解析】

29、 (1)小灯泡的电压要求从 0 开始调节，滑动变阻器采用分压式接法，小灯泡的额定电压超出电压表的量程，需与R0串联后接入电路电路图如图所示(2)IU图像中随着电流的增大，图线的斜率变小，小灯泡的电阻增大根据电阻定律R，得灯丝的电阻率增大L S- 14 -(3)当R0 时，电源路端电压与电流的关系图像如图线甲所示此时小灯泡功率有最大值当R9 时，将R看作电源内阻，则等效电源内阻为 10 ，其路端电压与电流的关系图像如图线乙所示此时小灯泡功率有最小值取图线甲与小灯泡伏安特性曲线交点：U13.66 V，I10.319 A，小灯泡的最大功率P1U1I11.17 W.取图线乙与小灯泡伏安特性曲线交点：U

30、21.77 V，I20.222 A，小灯泡的最小功率P2U2I20.39 W.【答案】 (1)见解析(2)增大 增大 (3)0.39 1.178. (2017全国卷)如图 11，两水平面(虚线)之间的距离为H，其间的区域存在方向水平向右的匀强电场自该区域上方的A点将质量均为m、电荷量分别为q和q(q0)的带电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出小球在重力作用下进入电场区域，并从该区域的下边界离开已知N离开电场时的速度方向竖直向下；M在电场中做直线运动，刚离开电场时的动能为N刚离开电场时动能的 1.5 倍不计空气阻力，重力加速度大小为g.求：图 11(1)M与N在电场中沿水平方向的

31、位移之比；(2)A点距电场上边界的高度；(3)该电场的电场强度大小【导学号：69682315】【解析】 (1)设小球M、N在A点水平射出时的初速度大小为v0，则它们进入电场时的水平速度仍然为v0.M、N- 15 -在电场中运动的时间t相等，电场力作用下产生的加速度沿水平方向，大小均为a，在电场中沿水平方向的位移分别为s1和s2.由题给条件和运动学公式得v0at0 s1v0tat2 1 2s2v0tat2 1 2联立式得3. s1 s2(2)设A点距电场上边界的高度为h，小球下落h时在竖直方向的分速度为vy，由运动学公式得v2gh 2yHvytgt2 1 2M进入电场后做直线运动，由几何关系知v0 vys1 H联立式可得hH. 1 3(3)设电场强度的大小为E，小球M进入电场后做直线运动，则 v0 vyqE mg设M、N离开电场时的动能分别为Ek1、Ek2，由动能定理得Ek1m(vv)mgHqEs1 1 22 02yEk2m(vv)mgHqEs2 1 22 02y由已知条件Ek11.5Ek2 联立式得E. mg2q【答案】 (1)31 (2) H (3)13mg2q