说到知识点,大家应该都不陌生,有朋友问高二物理选修3-1第一章知识点,当然了,还有人问高中物理选修3-1公式,这到底怎么回事呢?实际上高中物理选修3-1公式呢,以下是小编为你精心整理的物理选修3-1知识点,希望你们能够喜欢!
物理选修3-1知识点
先声明,我是复制黏贴的,所以要感谢让我复制的人!
3-1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:
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:
(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WAB/q叫做AB两点间的电势差.公式:U AB =W AB /q 电势差有正负:U AB =-U BA ,一般常取绝对值,写成U.
5.电势φ: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: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(电势为零处)电场力所做的功 ε=qU
7.等势面:电场中电势相等的点构成的面叫做等势面.
(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)画等势面(线)时,一般相邻两等势面(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.
8.电场中的功能关系
(1)电场力做功与路径无关,只与初、末位置有关.
计算方法有:由公式W=qEcosθ计算(此公式只适合于匀强电场中),或由动能定理计算.
(2)只有电场力做功,电势能和电荷的动能之和保持不变.
(3)只有电场力和重力做功,电势能、重力势能、动能三者之和保持不变.
9.静电屏蔽:处于电场中的空腔导体或金属网罩,其空腔部分的场强处处为零,即能把外电场遮住,使内部不受外电场的影响,这就是静电屏蔽.
10. ★★★★带电粒子在电场中的运动
(1)带电粒子在电场中加速
带电粒子在电场中加速,若不计粒子的重力,则电场力对带电粒子做功等于带电粒子动能的
.
(2)带电粒子在电场中的偏转
带电粒子以垂直匀强电场的场强方向进入电场后,做类平抛运动.垂直于场强方向做匀速直线运动:Vx =V0 ,
L=V0 t.平行于场强方向做初速为零的匀加速直线运动:
(3)是否考虑带电粒子的重力要根据具体情况而定.一般说来:
①基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示以外,一般都不考虑重力(但不能忽略质量).
②带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或明确的暗示以外,一般都不能忽略重力.
(4)带电粒子在匀强电场与重力场的复合场中运动
由于带电粒子在匀强电场中所受电场力与重力都是恒力,因此可以用两种方法处理:①正交分解法;②等效“重力”法.
11.示波管的原理:示波管由电子枪,偏转电极和荧光屏组成,管内抽成真空.如果在偏转电极XX′上加扫描电压,同时加在偏转电极YY′上所要研究的信号电压,其周期与扫描电压的周期相同,在荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的图线.
12.电容 -----(1)定义:电容器的带电荷量跟它的两板间的电势差的比值
(2)定义式:
[注意]电容器的电容是反映电容本身贮电特性的物理量,由电容器本身的介质特性与几何尺寸决定,与电容器是否带电、带电荷量的多少、板间电势差的大小等均无关。
(3)单位:法拉(F),1F=10 6 μF,1μF=10 6 pF.
(4)平行板电容器的电容: .在分析平行板电容器有关物理量变化情况时,往往需将 结合在一起加以考虑,其中C= 反映了电容器本身的属性,是定义式,适用于各种电容器; ,表明了平行板电容器的电容决定于哪些因素,仅适用于平行板电容器;若电容器始终连接在电池上,两极板的电压不变.若电容器充电后,切断与电池的连接,电容器的带电荷量不变.
稳恒电流
1.电流---(1)定义:电荷的定向移动形成电流. (2)电流的方向:规定正电荷定向移动的方向为电流的方向.
在外电路中电流由高电势点流向低电势点,在电源的内部电流由低电势点流向高电势点(由负极流向正极).
2.电流强度: ------(1)定义:通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用时间的比值,I=q/t
(2)在国际单位制中电流的单位是安.1mA=10-3A,1μA=10-6A
(3)电流强度的定义式中,如果是正、负离子同时定向移动,q应为正负离子的电荷量和.
2.电阻--(1)定义:导体两端的电压与通过导体中的电流的比值叫导体的电阻. (2)定义式:R=U/I,单位:Ω
(3)电阻是导体本身的属性,跟导体两端的电压及通过电流无关.
3★★.电阻定律
(1)内容:在温度不变时,导体的电阻R与它的长度L成正比,与它的横截面积S成反比.
(2)公式:R=ρL/S. (3)适用条件:①粗细均匀的导线;②浓度均匀的电解液.
4.电阻率:反映了材料对电流的阻碍作用.
(1)有些材料的电阻率随温度升高而增大(如金属);有些材料的电阻率随温度升高而减小(如半导体和绝缘体);有些材料的电阻率几乎不受温度影响(如锰铜和康铜).
(2)半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间,而且电阻随温度的增加而减小,这种材料称为半导体,半导体有热敏特性,光敏特性,掺入微量杂质特性.
(3)超导现象:当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小到零,这种现象叫超导现象,处于这种状态的物体叫超导体.
5.电功和电热
(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,电荷的电势能减少,电势能转化为其他形式的能.因此电功W=qU=UIt,这是计算电功普遍适用的公式.
单位时间内电流做的功叫电功率,P=W/t=UI,这是计算电功率普遍适用的公式.
(2)★焦耳定律:Q=I 2 Rt,式中Q表示电流通过导体产生的热量,单位是J.焦耳定律无论是对纯电阻电路还是对非纯电阻电路都是适用的.
(3)电功和电热的关系
①纯电阻电路消耗的电能全部转化为热能,电功和电热是相等的.所以有W=Q,UIt=I 2 Rt,U=IR(欧姆定律成立), ②非纯电阻电路消耗的电能一部分转化为热能,另一部分转化为其他形式的能.所以有W>Q,UIt>I 2 Rt,U>IR(欧姆定律不成立).
★ 6.串并联电路
电路 串联电路(P、U与R成正比) 并联电路(P、I与R成反比)
电阻关系 R串=R1+R2+R3+ 1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+
电流关系 I总=I1=I2=I3 I并=I1+I2+I3+
电压关系 U总=U1+U2+U3+ U总=U1=U2=U3=
功率分配 P总=P1+P2+P3+ P总=P1+P2+P3+
7.电动势 --(1)物理意义:反映电源把其他形式能转化为电能本领大小的物理量.例如一节干电池的电动势E=15V,物理意义是指:电路闭合后,电流通过电源,每通过1C的电荷,干电池就把15J的化学能转化为电能.
(2)大小:等于电路中通过1C电荷量时电源所提供的电能的数值,等于电源没有接入电路时两极间的电压,在闭合电路中等于内外电路上电势降落之和E=U 外 +U 内 .
★★ 8.闭合电路欧姆定律
(1)内容:闭合电路的电流强度跟电源的电动势成正比,跟闭合电路总电阻成反比.
(2)表达式:I=E/(R+r)
(3)总电流I和路端电压U随外电阻R的变化规律
当R增大时,I变小,又据U=E-Ir知,U变大.当R增大到∞时,I=0,U=E(断路).
当R减小时,I变大,又据U=E-Ir知,U变小.当R减小到零时,I=E r ,U=0(短路).
9.路端电压随电流变化关系图像
U 端 =E-Ir.上式的函数图像是一条向下倾斜的直线.纵坐标轴上的截距等于电动势的大小;横坐标轴上的截距等于短路电流I短;图线的斜率值等于电源内阻的大小.
10.闭合电路中的三个功率
(1)电源的总功率:就是电源提供的总功率,即电源将其他形式的能转化为电能的功率,也叫电源消耗的功率 P 总 =EI.
(2)电源输出功率:整个外电路上消耗的电功率.对于纯电阻电路,电源的输出功率.
P 出 =I 2 R=[E/(R+r)] 2 R ,当R=r时,电源输出功率最大,其最大输出功率为Pmax=E 2/ 4r
(3)电源内耗功率:内电路上消耗的电功率 P 内 =U 内 I=I 2 r
(4)电源的效率:指电源的输出功率与电源的功率之比,即 η=P 出 /P总 =IU /IE =U /E .
11.电阻的测量
原理是欧姆定律.因此只要用电压表测出电阻两端的电压,用安培表测出通过电流,用R=U/ I 即可得到阻值.
①内、外接的判断方法:若R x 大大大于R A ,采用内接法;R x 小小小于R V ,采用外接法.②滑动变阻器的两种接法:分压法的优势是电压变化范围大;限流接法的优势在于电路连接简便,附加功率损耗小.当两种接法均能满足实验要求时,一般选限流接法.当负载R L 较小、变阻器总阻值较大时(RL的几倍),一般用限流接法.但以下三种情况必须采用分压式接法:
a.要使某部分电路的电压或电流从零开始连接调节,只有分压电路才能满足.b.如果实验所提供的电压表、电流表量程或电阻元件允许最大电流较小,采用限流接法时,无论怎样调节,电路中实际电流(压)都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流(压),为了保护电表或电阻元件免受损坏,必须要采用分压接法电路.
c.伏安法测电阻实验中,若所用的变阻器阻值远小于待测电阻阻值,采用限流接法时,即使变阻器触头从一端滑至另一端,待测电阻上的电流(压)变化也很小,这不利于多次测量求平均值或用图像法处理数据.为了在变阻器阻值远小于待测电阻阻值的情况下能大范围地调节待测电阻上的电流(压),应选择变阻器的分压接法.
磁场
1.磁场
(1)磁场:磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围的一种物质.永磁体和电流都能在空间产生磁场.变化的电场也能产生磁场. (2)磁场的基本特点:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用.
(3)磁现象的电本质:一切磁现象都可归结为运动电荷(或电流)之间通过磁场而发生的相互作用.
(4)安培分子电流假说------在原子、分子等物质微粒内部,存在着一种环形电流即分子电流,分子电流使每个物质微粒成为微小的磁体.
(5)磁场的方向:规定在磁场中任一点小磁针N极受力的方向(或者小磁针静止时N极的指向)就是那一点的磁场方向.
2.磁感线
(1)在磁场中人为地画出一系列曲线,曲线的切线方向表示该位置的磁场方向,曲线的疏密能定性地表示磁场的弱强,这一系列曲线称为磁感线.
(2)磁铁外部的磁感线,都从磁铁N极出来,进入S极,在内部,由S极到N极,磁感线是闭合曲线;磁感线不相交.
(3)几种典型磁场的磁感线的分布:
①直线电流的磁场:同心圆、非匀强、距导线越远处磁场越弱.
②通电螺线管的磁场:两端分别是N极和S极,管内可看作匀强磁场,管外是非匀强磁场.
③环形电流的磁场:两侧是N极和S极,离圆环中心越远,磁场越弱.
④匀强磁场:磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同.匀强磁场中的磁感线是分布均匀、方向相同的平行直线.
3.磁感应强度
(1)定义:磁感应强度是表示磁场强弱的物理量,在磁场中垂直于磁场方向的通电导线,受到的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值,叫做通电导线所在处的磁感应强度,定义式B=F/IL.单位T,1T=1N/(A•m).
(2)磁感应强度是矢量,磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向,即通过该点的磁感线的切线方向.
(3)磁场中某位置的磁感应强度的大小及方向是客观存在的,与放入的电流强度I的大小、导线的长短L的大小无关,与电流受到的力也无关,即使不放入载流导体,它的磁感应强度也照样存在,因此不能说B与F成正比,或B与IL成反比.
(4)磁感应强度B是矢量,遵守矢量分解合成的平行四边形定则,注意磁感应强度的方向就是该处的磁场方向,并不是在该处的电流的受力方向.
4.地磁场:地球的磁场与条形磁体的磁场相似,其主要特点有三个:
(1)地磁场的N极在地球南极附近,S极在地球北极附近.
(2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地球南极指向北极,而竖直分量(By)则南北相反,在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下.
(3)在赤道平面上,距离地球表面相等的各点,磁感强度相等,且方向水平向北.
5★.安培力
(1)安培力大小F=BIL.式中F、B、I要两两垂直,L是有效长度.若载流导体是弯曲导线,且导线所在平面与磁感强度方向垂直,则L指弯曲导线中始端指向末端的直线长度.
(2)安培力的方向由左手定则判定.
(3)安培力做功与路径有关,绕闭合回路一周,安培力做的功可以为正,可以为负,也可以为零,而不像重力和电场力那样做功总为零.
6. ★洛伦兹力
(1)洛伦兹力的大小f=qvB,条件:v⊥B.当v∥B时,f=0.
(2)洛伦兹力的特性:洛伦兹力始终垂直于v的方向,所以洛伦兹力一定不做功.
(3)洛伦兹力与安培力的关系:洛伦兹力是安培力的微观实质,安培力是洛伦兹力的宏观表现.所以洛伦兹力的方向与安培力的方向一样也由左手定则判定.
(4)在磁场中静止的电荷不受洛伦兹力作用.
7. ★★★带电粒子在磁场中的运动规律
在带电粒子只受洛伦兹力作用的条件下(电子、质子、α粒子等微观粒子的重力通常忽略不计),
(1)若带电粒子的速度方向与磁场方向平行(相同或相反),带电粒子以入射速度v做匀速直线运动.
(2)若带电粒子的速度方向与磁场方向垂直,带电粒子在垂直于磁感线的平面内,以入射速率v做匀速圆周运动.①轨道半径公式:r=mv/qB ②周期公式: T=2πm/qB
8.带电粒子在复合场中运动
(1)带电粒子在复合场中做直线运动
①带电粒子所受合外力为零时,做匀速直线运动,处理这类问题,应根据受力平衡列方程求解.
②带电粒子所受合外力恒定,且与初速度在一条直线上,粒子将作匀变速直线运动,处理这类问题,根据洛伦兹力不做功的特点,选用牛顿第二定律、动量定理、动能定理、能量守恒等规律列方程求解.
(2)带电粒子在复合场中做曲线运动
①当带电粒子在所受的重力与电场力等值反向时,洛伦兹力提供向心力时,带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动.处理这类问题,往往同时应用牛顿第二定律、动能定理列方程求解.
②当带电粒子所受的合外力是变力,与初速度方向不在同一直线上时,粒子做非匀变速曲线运动,这时粒子的运动轨迹既不是圆弧,也不是抛物线,一般处理这类问题,选用动能定理或能量守恒列方程求解.
③由于带电粒子在复合场中受力情况复杂运动情况多变,往往出现临界问题,这时应以题目中“最大”、“最高” “至少”等词语为突破口,挖掘隐含条件,根据临界条件列出辅助方程,再与其他方程联立求解
第一章 静电场 公式集
1、最小的电荷量 叫“元电荷” e=1.6*10-19C 一个电子所带的电荷量为1e
2、库仑定律 F = kQq /r2 k:静电力常量 Q:源电荷 q:试探电荷
3、电场强度(矢量)
E = F /q = kQ /r2 E的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同
4、电场线
1)、电场线上每点的切线方向 表示该点场强的方向。
2)、电场线不相交。
3)、电场线的疏密 或等势面的间距小和大 都表示场强的弱和强。
4)、匀强电场的电场线是间隔相等的平行线。
5)、电场线指向电势降低的方向,即由电势高的等势面指向电势低的等势面。
5、静电力做的功 等于电势能的减少量
WAB = EPA - EPB = q E dAB = q UAB dAB:AB两点沿电场方向的距离
电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。
6、电势(标量)
φ= EP /q 电荷在电场中某一点的电势能 与它的电荷量的比值,叫做这一点的电势。
电势的大小与场强的大小没有必然的联系。
7、等势面
1)、等势面一定与电场线垂直,即与场强方向垂直。
2)、同一等势面上移动电荷时,静电力不做功。
3)、等势面不相交。
4)、同一等势面,场强不一定相同。
8、电压(电势差) UAB = φA - φB
9、等势体 表面为同一等势面,所有内部场强处处为0,所有内部没有电荷。
拓展:内外表面为两个不同的等势面,环内场强为0,而中间有场强。
10、电势差与场强的关系
UAB = E d⊥ E:匀强电场 d⊥:AB两点沿场强方向的距离
即匀强电场中两点间的电势差 等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积。
E = UAB /d⊥ 即电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势。
11、电容
C = Q /U Q:单一极板 带电量的绝对值
电容在数值上等于使两极板间的电势差为(每)1V时,电容器需要带的电荷量
C =εr S /(4πk d ) εr:电介质的相对介电常数 k:静电力常量
12、U = 4πk d Q/(εr S) E = 4πk Q/(εr S)
13、带电粒子的加速
动能定理 mV2 /2 = q UAB(静电力做功)
14、带电粒子的偏转
加速度 a = F /m = qE /m = qU /(md) 偏移距离 y = a t2 /2
运动时间 t = l /V0
偏转角 tanθ= V⊥ / V0 V⊥= a t
高二物理选修3-1知识点、公式总结。
电场
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 {带电体在电场中从高中物理电路实验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入入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下)
类平 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)
抛运动 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)常见电场的高中物理知识点总结电场线分布要求熟记;
(4)电场强度(矢量)与电势(标量)均由电场本身决定,而电场力与电势能还与带电体带的电量多少和电荷正负有关;
(5)处于静电平衡导体是个等势体,表面是个等势面,导体外表面附近的电场线垂直于导体表面,导体内部合场强为零,导体内部没有净电荷,净电荷只分布于导体外表面;
(6)电容单位换算:1F=106μF=1012PF;
(7)电子伏(eV)是能量的单位,1eV=1.60×10-19J;
(8)其它相关内容:静电屏蔽、示波管、示波器及其应用、等势面
十一、恒定电流
1.电流强度:I=q/t{I:电流强度(A),q:在时间t内通过导体横载面的电量(C),t:时间(s)}
2.欧姆定律:I=U/R {I:导体电流强度(A),U:导体两端电压(V),R:导体阻值(Ω)}
3.电阻、电阻定律:R=ρL/S{ρ:电阻率(Ω•m),L:导体的长度(m),S:导体横截面积(m2)}
4.闭合电路欧姆定律:I=E/(r R)或E=Ir IR也可以是E=U内 U外
{I:电路中的总电流(A),E:电源电动势(V),R:外电路电阻(Ω),r:电源内阻(Ω)}
5.电功与电功率:W=UIt,P=UI{W:电功(J),U:电压(V),I:电流(A),t:时间(s),P:电功率(W)}
6.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:电热(J),I:通过导体的电流(A),R:导体的电高中物理公式阻值(Ω),t:通电时间(s)}
7.纯电阻电路中:由于I=U/R,W=Q,因三此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R
8.电源总动率、电源输出功率、电源效率:P总=IE,P出=IU,η=P出/P总{I:电路总电流(A),E:电源电动势(V),U:路端电压(V),η:电源效率}
9.电路的串/并联 串联电路(P、U与R成正比) 并联电路(P、I与R成反比)
电阻关系(串同并反) R串=R1 R2 R3 1/R并=1/R1 1/R2 1/R3
电流关系 I总=I1=I2=I3 I并=I1 I2 I3
电压关系 U总=U1 U2 U3 U总=U1=U2=U3
功率分配 P总=P1 P2 P3 P总=P1 P2 P3
10.欧姆表测电阻
(1)电路组成 (2)测量原理
两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏,得
Ig=E/(r Rg Ro)
接渗入渗出被测电阻Rx后通过电表的电流为
Ix=E/(r Rg Ro Rx)=E/(R中 Rx)
由于Ix与Rx对应,因此可指示被测电阻大小
(3)使用方法:机械调零、选择量程、欧姆调零、测量读数{注重挡位(倍率)}、拨off挡
11.伏安法测电阻
电流表内接法:
电压表示数:U=UR UA
电流表外接法:
电流表示数:I=IR IV
Rx的测量值=U/I=(UA UR)/IR=RA Rx>R真
Rx的测量值=U/I=UR/(IR IV)=RVRx/(RV R)<R真
选用电路条件Rx>>RA [或Rx>(RARV)1/2]
选用电路条件Rx<<RV [或Rx<(RARV)1/2] 12.滑动变阻器在电路中的限流接法与高中物理电路实验分压接法
限流接法
电压调节范围小,电路简单,功耗小
便于调节电压的选择条件Rp>Rx
电压调节范围大,电路复杂,功耗较大
便于调节电压的选择条件Rp<Rx
注1)单位换算:1A=103mA=106μA;1kV=103V=106mA;1MΩ=103kΩ=106Ω
(2)各种材料的电阻率都随温度的变化而变化,金属电阻率随温度升高而增大;
(3)串联总电阻大于任何一个分电阻,并联总电阻小于任何一个分电阻;
(4)当电源有内阻时,外电路电阻增大时,总电流减小,路端电压增大;
(5)当外电路电阻等于电源电阻时,电源输出功率最大,此时的输出功率为E2/(2r);
(6)其它相关内容:电阻率与温度的关系半导体及其应用超导及其应用
十二、磁场
1.磁感应强度是用来表示磁场的强弱和方向的物理量,是矢量,单位T),1T=1N/A•m
2.安培力F=BIL;(注:L⊥B) {B:磁感应强度(T),F:安培力(F),I:电流强度(A),L:导线长度(m)}
3.洛仑兹力f=qVB(注V⊥B);质谱仪{f:洛仑兹力(N),q:带电粒子电量(C),V:带电粒子速度(m/s)}
4.在重力忽略不计(不考虑重力)的情况下,带电粒高中物理网子入入磁场的运动情况(掌握两种):
(1)带电粒子沿平行磁场方向进渗入渗出磁场:不受洛仑兹力的作用,做匀速直线运动V=V0
(2)带电粒子沿垂直磁场方向进渗透磁场:做匀速圆周运动,规律如下a)F向=f洛=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=qVB;r=mV/qB;T=2πm/qB;(b)运动周期与圆周运动的半径和线速度无关,洛仑兹力对带电粒子不做功(任何情况下);(c)解题关键:画轨迹、找圆心、定半径、圆心角(=二倍弦切角)
注:(1)安培力和洛仑兹力的方向均可由左手定则判定,只是洛仑兹力要注意带电粒子的正负;
(2)磁感线的特点及其常见磁场的磁感线分布要掌握;(3)其它相关内容:地磁场、磁电式电表原理、回旋加速器、磁性材料
高中物理选修3-1知识点总结
高中物理选修3-1知识点总结(本人就个人的学习理解程度告诉你)
第一章 电的相关知识
第一节 电的认识
本节主要介绍了电的相关认识,主要的知识点如下:
知识点一 电的本质
电的本质是由于原子的电学构型所导致的,由于原子外部的电子在外高速旋转,在外界力的作用容易导致它脱离原子核的吸引。致使带电体的形成。(注意有关物体在摩擦的处理的电荷显性是正还是负)
知识点二 电的产生
1.摩擦起电:主要是因为摩擦为分子提供了能量用来克服内部分子作用力。
2.感应起电:主要是利用一个带电体去引起另一个金属的内部正负电荷偏向不同,这里不在反复。课本上有
3.接触起电:主要是一个带电的金属去接触另一个金属,从而产生电荷的转移。(相同的金属电荷平分,前提是中和正负电只显一种电性。等一下!
高中物理选修3-1的主要考点是什么?
3-1的课标涉及的内容主要有三大部分,也就是电场、电路、磁场。这三部分内容在物理学中都占有非常重要的地位,同时这三部分内容也与我们今天的生活,与技术的运用密切相关。而学习这些内容,也是培养我们学生动手实验能力这样一个很重要的资源。
这一块内容和前面物理一、物理二比起来,其中一个很主要的特点是介绍了场这样一种实物以外的物质存在形式。在物理一、物理二,学生们学的都是实在的可以看得见听得见的。但这个它有一个是否能够感觉得到看不见的物质存在。场的观点对物理来说应该是物理学上的一次飞跃。但对学生来说会是学习当中的一个比较疑惑的地方。在这一块我们设计到的场和物在课标当中也是我们老师们应该在教学过程当中关注的地方。在物理3-1这个模块中,包括了3个二级主题,19个三级主题。虽然说这个主题的内容不是特别的多,但是我们发觉它在物理学当中的地位是很重要的,因为它开创了第二次技术革命的浪潮——电和磁。同时这一模块的内容也是进一步学习物理学的基础。在3-2讲电磁感应之后,若没有在场的这一块打下基础,往后的学习它会感到比较吃力。所以说在这一块需要老师对一个抽象的概念,要让学生能够通过实验、通过探究、通过大量的以生活背景联系的这些实例了解场的概念。
1.鲁科版3-1教材编排体系:
3-1教材编排层次清晰,逻辑性强,内容层层递进,前后衔接顺畅。整本书主要介绍了电磁学基础,第1章静电学是电学基础,为以后各章提供了知识准备,本章内容从电场力的性质介绍了电场特点;第2章从“电场力做功”导入,与前一章衔接顺畅,顺利过渡到电场能的性质;第3章中“历史的回眸”是谈从经典到电流(即动电)的辩证发展过程,意味着本章与上一章有必然的内在联系;第4章以“从闭合电路找原因”导入,起到了展示矛盾、突出重点、激发探究兴趣的作用然后以闭合电路和逻辑电路为线索分节编写;有了前四章做基础,第5章、第6章的知识在对比的基础上就一气呵成了。
从全书的结构来看,编写过程始终遵循“以充满问题的现象引入,从实验中发现本质,从本质中体会应用”这一思路。我觉得,新教材与旧教材相比最大的特点是转移了课堂的重点,突出了学生主体地位,彰显了探究过程在学生学习认知过程中的重要地位,以电阻定律为例旧教材注重结果验证,而新教材注重学生自主探究。而且,新的教材与生活联系紧密,通过“迷你实验室”、“信息窗”等栏目把课堂探究引向课外。
<电场中的导体>
这节课是3-1第一章《静电场》的最后一节,很多老师对这一节很不重视,因为本章的主要内容在前面已经学完,这节课只是认识一种现象,了解几个概念,高考中也不是重点。所以经常草草介绍一下概念,或者让学生自学了事,其实这是不可取的。我认为上好这节课是非常重要的,以下就是我对这节课的教学设计,浅知陋识,还请指教。
这节课以复习上节课关于电场和电场强度的矢量性开始引入课堂,从“场强的叠加原理”入手,把场强的叠加和学生们已经非常熟悉的力、速度的叠加(平行四边形法则)来做类比,然后在此给出几个电场叠加的实际例子,如“等量同种电荷的电场”和“等量异种电荷的电场”,既和前节课提到的知识有所呼应,又使学生进一步理解电场矢量性这一抽象的概念,更能顺理成章的引入下面关于“电场中的导体”的主体内容。当然,这也是本节内容的理论基础,接下来的一系列内容,都可以让学生自己动脑动手,一步一步的自己得出结论,为圆满完成三维目标打下基础。
接下来,从静电感应——静电平衡——静电屏蔽的认识过程,可以做个“假设实验”:匀强电场中放入一个金属块,将会发生什么情况?
利用本章前面学过的知识——正负电荷在电场中的受力情况、电荷周围产生的电场、电场的叠加等,就可以水到渠成地完成对这三个看上去很容易混淆的概念的理解。
作为本章的最后一节,虽然有几个新的概念,但这样处理学生学习起来丝毫不会感觉到陌生,反而整个学习过程充满获的乐趣,同时,也通过这节课梳理了本章的概念和理论,并用这些知识解释很多现实中的现象,将感觉抽象的电场知识融入到学生身边来。可以说,上好这节课,对本章有着重要的意义。
1.静电感应:导体在外电场的作用下,电荷重新分布的现象叫做静电感应.
2.静电平衡:电场中的导体,由于静电感应的作用,使感应电荷产生的电场与外电场互相抵消,合场强为零的状态
(1)标志:导体中(包括表面)没有电荷定向移动的状态
(2)特征:①导体内部场强处处为零
②导体表面上任何一点的场强方向跟该处表面垂直
③电荷只分布在导体表面
④整个导体是一个等势体,导体表面是等势面.
(3)注意:
①导体内部场强为零,指的是外电场场强与导体上感应电荷产生的场强的合场强为零
②静电平衡时电荷在导体表面的分布往往是不均匀的,越是尖突的地方,电荷分布的密度越大,附近的场强也越强.
静电屏蔽:静电平衡的导体(金属壳、网罩)内部场强为零,不受外电场的影响。为了避免外界电场对仪器设备的影响,或者为了避免电器设备的电场对外界的影响,用一个空腔导体把外电场遮住,使其内部不受影响,也不使电器设备对外界产生影响,这就叫做静电屏蔽。
为了防止外界信号的干扰,静电屏蔽被广泛地应用科学技术工作中。例如电子仪器设备外面的金属罩,通讯电缆外面包的铅皮等等,都是用来防止外界电场干扰的屏蔽措施。
利用电场线和运动轨迹判断带电粒子的情况
对电场线与运动轨迹的关系的理解
电场线是用来形象描述电场的一种曲线,某点切线方向表示场强方向,疏密程度表示电场的强弱.电场线尽管是假想曲线,但它是研究静电场的一种重要手段,利用它可以研究电荷在电场中运动时的受力、做功、能量变化,但它不是带电粒子的运动轨迹.
带电粒子在电场中的运动轨迹由带电粒子受到的合外力情况和初速度情况来决定.点电荷又在电场力作用下,满足下列条件轨迹才能与电场线重合.
(1)电场线是直线;
(2)电荷的初速度为零或不为零,但速度方向与电场线平行;
(3)电荷仅受电场力作用或受其他力的方向和电场线平行.
[例]将一质量为m的带电粒子(不计重力)放在电场中无初速释放,则下列说法正确的是( )
A.带电粒子的轨迹一定和电场线重合
B.带电粒子的速度方向总是与所在处的电场线切线方向一致
C.带电粒子的加速度方向总是与所在处的电场线切线方向重合
D.带电粒子将沿电场线的切线方向抛出,做抛物线运动
解析:C 带电拉子的轨迹与电场线重合必须满足:①电场线是直线,②只受电场力,③ 方向与场强方向共线,所以A错;带电粒子的速度方向不一定与E方向相同,但其所受电场力的方向必与该处电场线的切线重合,故选项B错,C对;因为电场不一定为匀强电场,其合力不一定为恒力,故不一定做抛物线运动,选项D错.
变式训练:如图所示,初速度为v的带电粒子,从A点射入电场,沿虚线运动到B点,判断:
(1)粒子带什么电;
(2)粒子加速度如何变化;
(3)画出A、B两点加速度方向.
答案:(1)正电(2)增大(3)切线方向,图略
解析:(1)粒子受合力方向指向弯曲的一侧,由粒子运动轨迹可知,粒子带正电.
(2)由电场线的疏密情况可知粒子加速度增大.
(3)A、B两点的加速度方向即为该点所在实曲线的切线方向.
高中物理 选修3-1 静电场 知识点
九、电场
)自然界中存在两种电荷:正电荷与负电荷. (2)电荷守恒定律:
2. ★库仑定律
成反比,作用力的方向在它们的连线上.
(2)公式:
(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:
(2)电场强度:.
(3)电场线:
(4)匀强电场:
(5)电场强度的叠加:
4.电势差U:
5.电势φ: (2)沿着电场线的方向,电势越来越低.
6.电势能: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(电势为零处)电场力所做的功 ε=qU
7.等势面:电场中电势相等的点构成的面叫做等势面.
(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)画等势面(线)时,一般相邻两等势面(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.
8.电场中的功能关系
(1)电场力做功与路径无关,只与初、末位置有关.
计算方法有:由公式W=qEcosθ计算(此公式只适合于匀强电场中),或由动能定理计算.
(2)只有电场力做功,电势能和电荷的动能之和保持不变.
(3)只有电场力和重力做功,电势能、重力势能、动能三者之和保持不变.
9.静电屏蔽:处于电场中的空腔导体或金属网罩,其空腔部分的场强处处为零,即能把外电场遮住,使内部不受外电场的影响,这就是静电屏蔽.
10. ★★★★带电粒子在电场中的运动
(1)带电粒子在电场中加速
(2)带电粒子在电场中的偏转
(3)是否考虑带电粒子的重力要根据具体情况而定.一般说来:
①基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示以外,一般都不考虑重力(但不能忽略质量).
②带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或明确的暗示以外,一般都不能忽略重力.
(4)带电粒子在匀强电场与重力场的复合场中运动
由于带电粒子在匀强电场中所受电场力与重力都是恒力,因此可以用两种方法处理:①正交分解法;②等效“重力”法.
12.电容
十、稳恒电流
1.电流---(1)定义:
(2)电流的方向:
2.电流强度:
求考查高中物理选修3-1第二章所有重要知识点的难题
高中物理电阻测量的方法
(一)欧姆表法--直接测量法(只能粗测导体的电阻)
(二)间接测量法
1.伏安法:
V
A
a
b
c
如果无法估计被测电阻的阻值大小,可以利用试触法:如图将电压表的左端接a点,而将右端第一次接b点,第二次接c点,观察电流表和电压表示数的变化。若电流表示数变化大,说明被测电阻是大电阻,应该用内接法测量;若电压表读数变化大,说明被测电阻是小电阻,应该用外接法测量。(这里所说的变化大,是指相对变化,即ΔI/I和ΔU/U)。
例1.在用伏安法测电阻的实验中,所用电压表的内阻为20kΩ,电流表的内阻约为10Ω,选择能够尽量减小误差的电路图进行实验,读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上,如下图所示.
1.5
1.0
0.5
u/v
I/mA
0 1.0 2.0 3.0
V
mA
E S
RX
Rx= Ω.(保留两位有效数字)
(2)画出此实验的电路原理图.
解析:I=0.8mA的点偏离较大,舍去,将其余各点连成直线,得到过坐标原点的U—I图线.从图线上读取U、I值,如取I=1.0mA,U=2.4V,算得Rx=U/I=2.4×103Ω
由于待测电阻较大,Rx〉〉RA,测量时应取电流表内接法,滑线变阻器取分压接法.
2.利用串并联电路规律
RX
图3
A2
A1
在纯电阻并联电路中,用电器上分得的电流与用电器得到电阻成反比,R1/R2=I2/I1,用此法测电阻需具备的仪器有:两个电流表、一个电阻箱.用此法测量电阻同样可用一个单刀双掷开关和一个电流表来代替。
用此法测电阻同样有理论误差存在,实际上是忽略了电流表对电路的影响,因此用此法是RA远小于待测电阻Rx和可调电阻的阻值
例2.实验室中现有器材如实物图有:电池E(电动势约为10V,内阻r1约为1Ω);电流表A1(量程为10A,内阻r1约为0.2Ω);电流表A2(量程为300mA,内阻r2约为5Ω);电流表A3(量程为250mA,内阻r3约为5Ω);电阻箱R1(最大阻值为999.9Ω,阻值最小改变量为0.1Ω);滑动变阻器R2(最大阻值100Ω);开关S、导线若干。要求用右图所示电路测量图中电流表A(量程大约的200mA)的内阻。
⑴在所给的三个电流表中,哪几个可用此电路能精确测出内阻。
⑵在可测的电流表中,任选一个作为测量对象,在实物图上连成测量电路。
⑶你要读出的物理量是 用这些物理量表示待测内阻的计算公式是 。
解析:由于电流表A1的量程与电流表A2、A3的量程相差很大,
为了使读数准确,应该选电流表A2、A3,用此电路中并联分流
规律可精确测出内阻,若测量电流表A3的内阻r3,实物图如图所示,要读出的物理量是电流表A2、A3的读数I2、I3和电阻箱R1的读数Rx,则由并联分流规律求得r3=(I2-I3)Rx /I3.
练.图1为测量电阻的电路.Rx为待测电阻.R的阻值已知.R’为保护电阻,阻值很大.电源E的电动势未知.K1、K2均为单刀双掷开关.A为电流表,其内阻不计.
(1)按图1所示的电路,在图2的实物图上连线.
(2)测量Rx的步骤为:将K2向d闭合,K1向______闭合,记下电流表读数I1.再将K2向c闭合,K1向______闭合,记电流表读数I2.
计算Rx的公式是Rx=______.
解析:将K2向d闭合,K1向a闭合时,Rx与R并联,I1是通过Rx的电流;当K2向c闭合,K1向b闭合时,Rx与R并联,I2是通过R的电流.R′是保护电阻,阻值很大,能保证电路结构变化时起保护作用,也就是说Rx和R并联电路两端可看作恒压,有I1Rx=R2R,所以Rx=I2R/I1
V2
V1
R2
R1
在纯电阻串联电路中用电器上得的电压与用电器的电阻成正比,即R1/R2=U1/U2.由此法测电阻需具备的仪器有:两个电压表、一个电阻箱,也可以用一个单刀双掷开关和一个电压表代替。实际上是忽略了电压表对电路的影响,因此用此法是应满足Rl远大于待测电阻Rx,和可调电阻阻值.
S
V
(a)
S
V
(b)
Rx
(1)画出电路图.
(2)简要写出测量步骤和需记录的数据,导出高值电阻Rx的计算式.
答案:(1)见图
(2)先将电压表、电池、电键按图(a)电路接好,闭合电键,读出电压表示数U1,则U1=E;再将电压表依图(b)连成电路,闭合开电键,记下电压表示数U2,则E=U2+U2Rx/Rv,由以上两式解出Rx=(U1-U2)Rv/U2.
解析:由于电源内阻可忽略,故图(a)中电池路端电压即电源电动势E,再由图(b),依据串联分压原理列另一方程,便可解.
3、半偏法(教材中已介绍,参考测电流表表头的内阻测量方法)
4、惠斯通电桥法(惠更斯电桥法)
此题是一种测量精度很高的方法,R1为电阻箱,R3、R4为已知阻值的定值电阻,Rx为待测电阻,如果电路中满足R1/Rx=R3/R4.则Ig=0(如2013安徽卷)
G
Rx
R0
L1 L2
RX
R0
解:⑴还需要米尺(测量左右两部分电阻丝的长度L1、L2)。
⑵实物连接图略。⑶按图接好电路后,移动滑动触头P,使电流表指针指在中央零刻度处。用刻度尺测量P点两边电阻丝的长度L1、L2;由RX∶R=L1∶L2得。
5、替代法: 即记录下待测电阻接入电路时的电流或电压值,再将待测电阻转换为电阻箱,调节电阻箱使电流或电压值与前次相同,则此时电阻箱阻值等于待测电阻值.
例5)现有两节电池,三个开关,若干导线,还有电流表、滑动变阻器、电阻箱各一个,请用以上器材设计一个实验方案测出未知电阻Rx的值(电阻箱的最大阻值大于Rx)。
6、等效电源内阻法
是将待测电阻等效成电源内阻,用测电源电动势和内阻的方法测出内阻即可得出待测电阻阻值)
例6.用下图所示的电路测定未知电阻Rx的值,图中电源电动势未知,电源内阻与电流表的内阻均可忽略不计,R为电阻箱.
A
Rx
R
(2)若电流表每个分度表示的电流值未知,但指针偏转角度与通过的电力城正比,则在用此电路测Rx时,R至少需取 个不同的数值.
(3)若电源内阻不可忽略,能否应用此电路测量Rx?答: .
答案: (1)2(2)2(3)不能
解析:(1)调整电阻箱使其阻值为R1,读出电流表示数I1,则,式中E、Rx未知,须再调整电阻箱呈另一值R2,读出电流I2,,解两式可得Rx,(2)仍需取两个不同R值,同(1)的方法,只不过此次读取得电流不是具体数值,而可以用分度数来表示.(3)这样出来的阻值是Rx+r,因r未知,故不能确定Rx的值.
非常规性实验电路的设计
一、有两只同种电表,按内阻情况又可分为以下三种类型
A0
A
Rx
A
A0
甲
Rx
乙
Rx
V
V0
丙
V0
V
Rx
丁
图1
例如,用伏安法测电阻,可设计以下几种电路测量RX(用A0表示内阻已知的电流表,Rg0表示其内阻。V0表示内阻已知的电压表,其内阻用Rg0表示),如图1所示。图中甲、丁相当于电流表外接法,图中乙、丙相当于电流表内接法。选用以上电路设计方案。 选用以上电路设计方案还可以避免由电表存在内阻引起的被测电阻的实验误差, 如选用甲方案则有 ,如选用丙方案则有 。
类型二 两只同种电表内阻都已知,则两只电表既可以自测电流,也可以自测电压,且各种接法都可以避免由于电表内阻引起被测电阻的误差。
如图1中采用乙方案 ,
采用丁方案 ,
类型三 两只同种电表内阻都未知,电表可以视为理想情况,此种情况可配合一个阻值已知的定值电阻R0完成实验。如图2甲所示等效于电流表内接法RX=(I2-I1)R0/I1
如图2乙所示等效于电流表外接法RX=U1R0/(U2-U1).
V1
R0
V2
R0
A1
A2
Rx
甲
Rx
乙
下面通过两个例题对以上分类情况加以应用。
例7(2000年全国高考试卷第16题)从下表中选出适当的实验器材,设计一电路来测量电流表A1的内阻r1,要求方法简捷。有尽可能高的测量精度,并能测得多组数据。
器材(代号)
。
...
E
S
R2
R1
A1
A2
图3
电流表(A1)
电流表(A2)
电压表V
电阻R1
滑动变阻器(R2)
电池(E)
开关(S)
导线若干
量程10mA,内阻r1待测(约40W)
量程500mA,内阻r2=750W
量程10V,内阻r3=10KW
阻值约100W,保护电阻用
总阻值约50W
电动势1.5V,内阻很小
(1) 画出电路图,标明所用器材的代号。
(2)
••••
••••
E
S
R
E
S
R
V1
V2
V1
V2
Rx
Rx
甲
乙
图4
解析:题目要求提高的是测量精度,电压表量程太大,不适用于电路,而电流表A2内阻已知,可用于测电压,
题目要求测多组数据,变阻器应用分压接法,设计电路图3所示。I1、I2为通过电流表A1、A2的电流,
r2为电流表A2的内阻,由图3电路图可得r1=I2r2/I1.
例8用以下器材测量一待测电阻RX阻值(900W~1000W):
A. 电源E,具有一定内阻,电动势约为9.0V;
B. 电压表V1,量程为1.5V,内阻r1=750W;
C. 电压表V2,量程为5V,内阻r1=2500W;
D. 滑动变阻器R ,最大值约为100W;
E. 单刀单掷开关S,导线若干。
(1) 测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3,试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题中相应的英文字母标注)。
(2) 若电压表V1的读数用U1表示,电压表V2的读数用U2表示,则由已知量和测量得量表示Rx的公式为Rx= 。
解析 电压表V1V2内阻均已知,即可用于测电压,也可测电流,计算时还可避免电表内阻引起的误差,考虑到电压表V2的量程大些,且题目要求读数不小于量程的1/3,可设计出如图4所示的甲、乙两种不同电路:
由图4甲可得 由图4乙可得
二、单只电表类型
仅有一只电表,将只能完成电流(压)的测量,要完成实验,需充分利用电表,可测两组数据列方程组,这种方法需配备两个阻值已知的定值电阻,也可测多组数据配合图象求未知量,这种方法需配备电阻箱。通过下例来分析:
例9(2002年广东高考试卷第12题)现在器材:量程为10.0mA、内阻约为30W~40W的电流表一个,定值电阻R1=150W,定值电阻R2=100W。单刀单掷开关S.导线若干.要求利用这些器材测量一干电池(电动势1.5V)的电动势.
(1) 按要求画出电路图,标明所用器材的代号.
(2) 用已知量和直接测量得量表示待测电动势的表达式为 .式中各直接测得量的意义是 。
分析 本题属于单只电表类型,两个定值电阻,应测两组数据,但只有单刀单掷开关,
故只能分两次连接电路,R2单独接入电路,电路中电流将超过电流表量程,所以(1)设计如图5所示的电路.
(2)E=I1I2R2/(I1-I2),I1是外电阻为R1时的电流,I2是外电阻为R1和R2串联时的电流.
•••
A
E
S
R1
•••
A
E
S
R1
R2
三、实验仪表不足的类型
若实验要测的物理量比常规实验少(如只测电源的电动势)或有隐含条件(如电源内阻不计,电压表表内阻很大等),则适当减少器材也可完成实验.若实验要测的物理量比常规实验多(如Rx和电源的电动势),则需适当增加器材.
V
1
2
S
图6
A. 待测电压表V(量程3V,内阻约3KW);
B. 电流表A(量程3A,内阻约为0.01W);
C. 定值电阻R0(阻值2KW,额定电流50mA);
D. 直流电源E(电动势小于3V,内阻不计);
E. 单刀双掷开关S;
F. 导线若干.
(1) 为了准确地测量这只电压表的阻值,请你帮该同学设计一个实验电路.
(2) 假设你已经连接好实验电路,请你简要写出你的测量步骤.
(3)
R0
分析 看似常规配置,但电流表量程远大于电压表满偏电流和定值电阻的额定电流,因此,电流表A不适用于本实验电路,只有一只电表一个定值电阻,不过题目有隐含条件:电源内阻不计,故仍可设计如图6所示的电路完成实验.
步骤:将开关S打向1测得U1,将开关S打向2测得U2,于是.
例11 有两只电压表A和B,量程已知,内阻不知等于多少;另有一节干电池,它的内阻不能忽略.但不知等于多少,只用这两只电压表、开关和一些连接用导线,能通过测量,计算出这个电池的电动势(已知电池电动势不超过电压表的量程,不许将电池拆开):
(1) 画出你测量时所设计的电路图;
(2) 以测得的量作为已知量,导出计算电源电动势的公式.
VA
S
甲
VA
S
VB
乙
图7
由图7甲测得UA,。
由图7 乙测得UA',UB'则 .
两式联立可得 .
小结:设计非常规性电路实验的步骤:
1. 理清题意,挖掘已知(注意识别隐含)条件;
2. 根据要测的物理量设计初步方案,择优选用仪器仪表;
3. 以安全、准确及测量精度为原则确定实验器材(器材不一定要全部选用);
4. 确定实验方案,画出电路草图;
5. 分析电路,列出所求量的表达式.
器材
规格
稳压电源
3V,内阻很小
待测电流表A1
量程在0.6mA~1mA之间
标准电流表A2
量程在0.6A,内阻rA=0.01Ω
电压表V
量程2V,内阻rV=2kΩ
滑动变阻器R
总阻值100Ω
开关K、导线若干
例12:从下表中选出适当的实验器材,设计一电路来测量一个刻度盘总共有10个均匀小格,但量程未确定的电流表A1的量程Im,要求方法简便,有尽可能高的精度,并能测出多组数据.(1)画出电路图,表明所用器材符号.(2)若选择一组数据计算A1的量程Im,则Im= ,式中各字母表示 .
解析:实验所用的电表均不是理想表,在已知内阻的情况下,电压表的示数除以它的内阻就是通过它的电流,所以不应把电压表看成绝对的“电压表”,而应把它看成特殊的电阻(同理电流表也不是绝对的“电流表”).通常我们校准表时用一个量程相近的同类型的标准目的,所以不能选用.而电压表的内阻是已知的,恰能作为一个小量程的“电流表”使用(满偏电流Im=Ug/rN=1mA).题中要求测出多组数据,设计电路时滑动变阻器分压使用,电路图如右图所示,调节R,使电压表V的读数为U1,读出此时待测电流表A1的指针偏转的格数N1,根据串联电路的特点:U1/rV=N1Im/10,所以Im=10U1N1rV,代入数据得:Im=U1/200N1.
电阻测量的新理念
一、“伏伏”法
“伏伏”法是利用两块电压表(伏特表)测电阻的一种方法,这一方法的创新思维是运用电压表测电流(或算电流),此方法适用于电流表不能用或没有电流表等情形.设计电路时不仅要考虑电压表的量程,还要考虑滑动变阻器分压与限流的连接方式.
1. 利用“伏伏”法测电压表的内阻
例13 为了测量量程为3V的电压表V的内阻(内阻约2000W),实验室可以提供的器材
有:电流表A1,量程为0.6A,内阻约为0.1W;电压表V2,量程为5V,内阻约为3500W;电阻箱R1的阻值范围为0~9999W;电阻箱R2阻值范围为0~99.9W;滑动变阻器R3的最大阻值约为100W,额定电流1.5A;电源E,电动势6V,内阻约0.5W;单刀单掷开关S,导线若干.
(1)请从上述器材中选择必要的器材,设计一个测量电压表V的内阻的实验电路,画出电路原理图(图中的元件要用题中相应的英文字母标注),要求测量尽量准确.
(2)写出计算电压表V的内阻RV的计算公式为RV= 。
V
S
R1
E
V2
R3
图1
(1)测量电压表V的内阻的实验电路如图1所示.
(2)闭合开关,电压表V的示数为U,电压表V2的示数为U2,电阻箱R1的读数为r1.根据欧姆定律,利用通过电压表的电流与电阻R1的电流相等,算出电压表的电阻为.
2.利用“伏伏”法测定值电阻的阻值
例14(2004年全国卷二) 用以下器材测量电阻RX的阻值(900~1000W);电源E,具有一定内阻,电动势约为9.0V;电压表V1,量程为1.5V,内阻r1=750W;电压表V2,量程为5V,内阻r2=2500W;滑动变阻器R,最大阻值约为100W;单刀单掷开关S,导线若干.
(1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3,试画出测量电阻RX的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中相应的英文安母标注).
(2)若电压表V1的读数用U1表示,电压表V2的读数用U2表示,则由已知量和测得量表示RX的公式为RX= .
V2
V1
R
S
Rx
E
图2
(1)测量电阻RX的实验电路如图2所示.
(2)电压表V1的示数为U1,电压表V2的示数为U2,电压表V1的内阻r1,根据串联、
并联电路的规律,算出RX的电阻为.
二、“安安”法
A1
A2
S
E
R2
R1
1.利用“安安”法测电流表的内阻
例15 从下列器材中选出适当的实验器材,设计一个电路来测量电流表A1的内阻r1,要求方法简捷,有尽可能高的精确度,并测量多组数据.器材(代号)与规格如下:
电流表A1,量程10mA,内阻待测(约40W);
电流表A2,量程500mA,内阻r2=750W;
电压表V,量程10V,内阻r2=10kW;
电阻R1,电阻约为100W;
滑动变阻器R2,总阻值约50W;
电池E,电动势1.5V,内阻很小;
开关S,导线若干.
(1)画出实验电路图;标明所用器材的代号.
(2)若选取测量中的一组数据来计算r1,则所用的表达式r1= ,式中各符号的意义是 。
A1
A2
E
S
R2
R1
图4
2.利用“安安”法测定值电阻的阻值
例16 用以下器材测量一待测电阻的阻值.器材(代号)与规格如下:
电流表A1(量程250mA,内阻r1为5W);
标准电流表A2(量程300mA,内阻r2约为5W);
待测电阻R1(阻值约为100W);
滑动变阻器R2(最大阻值10W);
电源E(电动势约为10V,内阻r约为1W);
单刀单掷开关S,导线若干.
(1)要求方法简捷,并能测多组数据,画出实验电路原理图,并标明每个器材的代号.
(2)实验中,需要直接测量的物理量是 ,用测的量表示待测电阻R1的阻值的计算公式是R1= 。
分析与解 (1)实验电路如图4所示.
(2)两电流表A1、A2的读数为I1、I2和电流表A1内阻为r1,待测电阻R1阻值的计算公式是.
三、“加R”法
“加R”法又叫“加保护电阻”法.在运用伏安法测电阻时,由于电压表或电流表的量程太小或太大,为了满足安全、精确的原则,加保护电阻的方法就应运而生.设计电路时不仅要考虑电压表和电流表的量程,还要考虑滑动变阻器分压与限流的连接方式.
S
R2
A
E
R1
图5
V
例17某电流表的内阻在0.1~0.2W之间,现要测量其内阻,可选 用的器材如下:
A.待测叫流表A1(量程0.6A)
B.电压表V1(量程3V,内阻约2KW)
C.滑动变阻器R1(最大电阻10W)
D.定值电阻R2(阻值5W)
E.电源E(电动势4V)
F.开关S及导线若干
(1)画出实验电路图;
(2)若测得电压表的读数为U,电流表的读数为I,则电流表A1内阻的表达式为RA= .
分析与解 许多考生读完此题,知道实验原理是伏安法,由于设计电路时没有考虑电压表和电流表的量程,当然做不正确.少数考生想到电流表的内阻在0.1~0.2W之间,量程为0.6A,电流表上的最大电压为0.12V,因而电压表不能并联在电流表的两端.本题必须将一个阻值为5W的定值电阻R2与电流表串联,再接到电压表上,才满足要求;电压表的量程3V小于电源电动势(4V),但可在电路中接入滑动变阻器进行保护;滑动变阻器在本实验中采用分压与限流的连接方式均符合要求,但考虑限流的连接方式节能,因而滑动变阻器采用限流的连接方式.故本题设计电路图如图5所示;电流表A1内阻的表达式为.
2.利用“加R ”法测电源的内阻.
例18 测量电源的电动势E及内阻r(E约为4.5V,r约为1.5W).可选 用的器材是:量程为3V 的理想电压表V,量程为0.5A的电流表A(有一定内阻),固定电阻R=4W,滑动变阻器R',开关S,导线若干.
(1)画出实验电路原理图.图中各元件需用题目给出的符合或字母标出.
v
R'
A
E
R
S
分析与解 不少考生解析此题,第一理念就是沿用课本上的测电源电动势及内阻原理图,当然做不正确.少数考生想到电压表的量程3V小于电源电动势4.5V,因而电压表不能并联在电源的两端,误将电压表并联在滑动变阻器R'的两端,也做不正确.其正确解法如下:
(1)实验电路原理图如图6所示.
(2)根据闭合电路的欧姆定律可得,.
高中物理选修3-1知识点还有做题方法
知识点方法见 高中物理(选修3-1)-新课标解题方法 教辅。高中物理选修3-1知识点还有做题方法
物理选修3-1哪本教辅书最好?
推荐全品 一本分两部分 前面的导学案 填知识点和例题 后面是练习题
高中物理选修3-1,静电场,针对做题的知识点总结
光背知识点是没有用的!我不是在说教,我高中物理开始30分,后来接近满分。物理不同与其他理科,它更需要理解,你把书重头到尾好好看一便,(这是在你上课好好听课的前提下),好好听老师讲,买一本全解,仔细研究,使自己达到一定高度,这样就差不多啦,这样做题也就好做啦,不能因为要做题对得多而背知识点,应该先会知识,你把因果关系弄错啦!