新教材 人教版高中物理必修第三册全册各章节知识点考点重点

高中物理必修第三册全册知识点汇总 第9 章静电场及其应用...................................................................................................................1 1.电荷.......................................................................................................................................1 2.库仑定律...............................................................................................................................5 3.电场 电场强度................................................................................................................. 11 4.静电的防止与利用............................................................................................................. 19 第10 章静电场中的能量...............................................................................................................24 1.电势能和电势.....................................................................................................................24 2.电势差.................................................................................................................................28 3.电势差与电场强度的关系..................................................................................................35 4.电容器的电容.....................................................................................................................38 5.带电粒子在电场中的运动..................................................................................................44 第11 章电路及其应用...................................................................................................................49 1.电源和电流.........................................................................................................................49 2.导体的电阻.........................................................................................................................54 3.实验：导体电阻率的测量..................................................................................................57 4.串联电路和并联电路.........................................................................................................63 5.实验：练习使用多用电表..................................................................................................67 第12 章电能 能量守恒定律..........................................................................................................72 1.电路中的能量转化............................................................................................................. 72 2.闭合电路的欧姆定律.........................................................................................................76 3.实验：电池电动势和内阻的测量......................................................................................82 4.能源与可持续发展............................................................................................................. 87 第13 章电磁感应与电磁波初步...................................................................................................91 1.磁场 磁感线.....................................................................................................................91 2.磁感应强度 磁通量.........................................................................................................96 3.电磁感应现象及应用.......................................................................................................101 4.电磁波的发现及应用.......................................................................................................105 5.能量量子化.......................................................................................................................110 第9 章静电场及其应用 1.电荷 一、电荷 1．两种电荷：自然界只存在两种电荷，正电荷和负电荷。 2．电荷量：电荷的多少，常用Q 或q 表示，国际单位制单位是库仑，简 称库，符号是C。 3．原子的组成 原子由原子核和核外电子组成，原子核由带正电的质子和不带电的中子组 成，核外电子带负电。通常原子内正、负电荷的数量相同，故整个原子对外界 表现为电中性。 4．自由电子和离子 金属中原子的最外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动， 这种能自由运动的电子叫作自由电子，失去自由电子的原子便成为带正电的离 子。 5．摩擦起电 两个物体相互摩擦时，电子从一个物体转移到另一个物体，原来呈电中性 的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电。 二、静电感应 1．静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥， 导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异种电 荷，远离带电体的一端带同种电荷的现象。 2．感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程。 三、电荷守恒定律的两种表述 1．电荷既不会创生，也不会消灭，它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；在转移过程中，电荷的总量保持不变。 2．一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。 四、元电荷 1．定义：实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量，这个最小的电 荷量叫作元电荷，用符号e 表示。 2．所有带电体的电荷量都是e 的整数倍，电荷量是不能连续变化的物理 量。 3．元电荷的大小：e＝1.602 176 634×10－19 C 在计算中通常取e＝ 1.60×10 － 19 C 。 4 ．电子的比荷：电子的电荷量e 与电子的质量me 之比。其值＝ 1.76×1011 C/kg。 考点1：对感应起电的理解 1．过程及现象 (1)取一对用绝缘支柱支持的金属导体A、B，使它们彼此接触。起初它们 不带电，贴在它们下面的金属箔是闭合的，如图甲所示。 (2)带正电荷的球C 移近导体A，可以看到A、B 上的金属箔都张开了，这 表示A、B 上都带了电荷，如图乙所示。 (3)如果把A、B 分开，然后移去C，可以看到A 和B 仍带有电荷，如图丙 所示。 (4)让A、B 接触，金属箔就不再张开，表明它们不再带电了。这说明A、 B 所带的电荷是等量的，互相接触时，等量的正、负电荷发生了中和。 甲 乙 丙 感应起电 2．感应起电的本质 在导体C 上的电荷作用下，导体A、B 上的自由电荷发生定向移动，由B 端移至A 端，从而引起A 端带负电，B 端带正电，此时若将A、B 分离，导体 A、B 则成为带等量异种电荷的带电体。 【例1】 如图所示，左边是一个原先不带电的导体，右边C 是后来靠近 导体的带正电的金属球。若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，将导体分 为A、B 两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB，则下列结论正确 的有( ) A．沿虚线d 切开，A 带负电，B 带正电，且QB>QA B．只有沿虚线b 切开，才有A 带正电，B 带负电，且QB＝QA C．沿虚线a 切开，A 带正电，B 带负电，且QB>QA D．沿任意一条虚线切开，都有A 带正电，B 带负电，且QB＝QA，而 QA、QB的值与所切的位置有关 D [静电感应使得A 部分带正电，B 部分带负电。导体原来不带电，只是 在C 的电荷的作用下，导体中的自由电子向B 部分移动，使B 部分有了多余的 电子而带负电，A 部分缺少了电子而带正电。A 部分失去的电子数目和B 部分 多余电子的数目是相等的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷量总是 相等的。但由于电荷之间的作用力与距离有关，自由电子在不同位置所受C 的 作用力的强弱是不同的，这样导致电子在导体上的分布不均匀。越靠近右端， 负电荷密度越大；越靠近左端，正电荷密度越大。所以从不同位置切开时，导 体的带电荷量的值是不同的。故只有D 正确。] 分析感应起电问题时的三点提醒 (1)明确带电体与感应起电的导体。 (2)弄清楚导体靠近带电体的一端和远离带电体的另一端，近端感应出异种 电荷，远端感应出同种电荷。 (3)注意拿走物体的顺序，若保持带电体不动，先分开导体的靠近端和远离 端，再移走带电体，则靠近端带异种电荷，远离端带同种电荷。若先移走带电 体，则导体上的电荷会立即中和，不再带电。 考点2：元电荷与电荷守恒定律 1．对元电荷的认识 (1)一个电子、一个质子或一个正电子所带的电荷量都是e，所有带电体的 电荷量等于e 或者是e 的整数倍。 (2)元电荷既不是电子，也不是质子，只是一个电荷量。因为物体的带电荷 量通常较小，因此可用元电荷的整数倍方便地表示，如电子的带电荷量为－ e，即表示电子的带电荷量为－1.60×10－19 C。 2．对电荷守恒定律的理解 (1)电荷守恒定律的另一种表达：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的 代数和总是保持不变。 如接触带电时不带电物体与带电物体接触后，电荷在两物体上重新分配， 但总电荷量不变。 摩擦起电实质上是电子在不同物体间的转移。 (2)接触带电时，两个完全相同的导体球相互接触，则电荷量平分。若两导 体球带同种电荷，会把总电荷量平分；若带异种电荷，则先中和然后再把剩余 电荷量平分。 【例2】 甲、乙两个原来不带电荷的物体相互摩擦(没有第三者参与)， 结果发现甲物体带了1.6×10－15 C 的电荷量(正电荷)，下列说法正确的是( ) A．乙物体也带了1.6×10－15 C 的正电荷 B．甲物体失去了104个电子 C．乙物体失去了104个电子 D．甲、乙两物体共失去了2×104个电子 B [甲、乙两个物体相互摩擦，甲带1.6×10－15 C 的正电荷，那么由电荷 守恒定律可知，乙应带1.6×10－15 C 的负电荷，即甲失去了104个电子，乙得 到了104个电子，所以正确的选项是B。] 规律方法 (1)同一物体与不同物体摩擦是失去电子还是得到电子，取决于相互摩擦的 两物体的原子核对电子束缚能力的相对强弱。 (2)任何起电方式都是电荷的转移，在同一隔离系统中正、负电荷的代数和 不变。 2.库仑定律 一、电荷之间的作用力 1．实验探究 (1)带电小球由于受到带电体对其的作用力而使丝线偏离竖直方向θ 角。 (2)在电荷量不变的情况下，小球离带电体越近，角度θ 越大，离带电体越 远，角度θ 越小。 (3)在距离不变的情况下，带电体电荷量越大，角度θ 越大，电荷量越小， 角度θ 越小。 (4)结论：影响两电荷之间相互作用力的因素：距离、电荷量。电荷间的相 互作用力随带电体间距离的减小而增大，随带电体所带电荷量的增加而增大。 2．库仑定律：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷 量的乘积成正比，与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。 3．静电力：电荷之间的相互作用力，也叫库仑力。 4．点电荷：当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电 体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，带电 体可以看作带电的点。点电荷是一种理想化模型。 二、库仑的实验 1．实验装置 2．实验步骤 (1)改变A 和C 之间的距离，记录每次扭丝扭转的角度，便可找出力F 与距 离r 的关系。 (2)改变A 和C 的带电荷量，记录每次扭丝扭转的角度，便可找出力F 与带 电荷量q 之间的关系。 3．实验结论 (1)力F 与距离r 的二次方成反比，F∝。 (2)力F 与电荷量q1和q2的乘积成正比，F∝q1q2。 4．库仑定律表达式：F＝k ，其中静电力常量 k＝9.0×10 9 N·m2/C2。 三、静电力计算 1．两个点电荷间的作用力不会因第三个点电荷的存在而有所改变。 2．两个或者两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力等于各点电荷单独 对这个点电荷的作用力的矢量和。 考点1：对点电荷的理解 1．点电荷是物理模型 只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际 中并不存在。 2．带电体看成点电荷的条件 如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状和大 小对相互作用力的影响很小，就可以忽略形状、大小等次要因素，只保留对问 题有关键作用的电荷量，带电体就能看成点电荷。 3．注意区分点电荷与元电荷 (1)元电荷是最小的电荷量，其数值等于一个电子或一个质子所带电荷量的 绝对值。 (2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状，是带电个体，其带电荷量可以 很大也可以很小，但它一定是元电荷的整数倍。 【例1】 (多选)下列关于点电荷的说法正确的是( ) A．两个带电体无论多大，只要它们之间的距离远大于它们的大小，这两 个带电体就可以看作点电荷 B．一个带电体只要它的体积很小，则在任何情况下，都可以看作点电荷 C．一个体积很大的带电体，在任何情况下，都不能看作点电荷 D．两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷 处理 AD [无论两带电体自身大小怎样，当两带电体之间的距离远大于它们的 大小时，带电体本身的大小对于所研究的问题影响很小，可把带电体看作点电 荷，选项A 正确，而选项C 错误；尽管带电体很小，但两带电体相距很近，以 至于本身的大小和形状对问题的影响不能忽略，两带电体也不能被看作点电荷， 选项B 错误；两个带电金属小球，若离的很近，两球所带的电荷在静电力作用 下会分布不均，电荷的分布影响到静电力的大小，若带同种电荷，相互排斥， 等效的点电荷间距大于球心距离；若带异种电荷，相互吸引，等效的点电荷间 距小于球心距离，因此，选项D 正确。] 对点电荷的两点理解 (1)带电体能否看作点电荷，不取决于带电体的大小，而取决于它们的大小、 形状与距离相比能否忽略。 (2)同一带电体，在不同问题中有时可以看作点电荷，有时不可以看作点电 荷。 考点2：对库仑定律的理解 1．库仑定律的适用条件是 (1)真空。 (2)静止点电荷。 这两个条件都是理想化的，在空气中库仑定律也近似成立。 2．静电力的大小计算和方向判断 (1)大小计算 利用库仑定律计算大小时，不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入 q1、q2的绝对值即可。 (2)方向判断 在两电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸。 3．库仑定律与万有引力定律的比较 (1)库仑定律和万有引力定律都遵从与距离的二次方成反比规律，人们至今 还不能说明它们的这种相似性。 (2)两个定律列表比较如下 物理定律 比较内容 万有引力定律 库仑定律 公式 F＝ F＝ 产生原因 只要有质量，就有引 力，因此称为万有引 力，两物体间的万有引 力总是引力 存在于电荷间，两带电 体的库仑力由电荷的性 质决定，既有引力，也 有斥力 相互作用 吸引力与它们