高中物理学业水平考试选修3-1知识点

选修3-1

班级 姓名 考点1．电荷守恒定律

（1）内容：电荷既不能创生，也不能消灭，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 。 （2）变式表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和不变。 考点2．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，与它们的电荷量的乘积成 比，与它们距离的 成反比，作用力的方向在它们的连线上。

（2）表达式：F= ，F叫库仑力或静电力，F可以是 力（q1、q2为异种电荷），也可以是 力（q1、q2为同种电荷）。k叫静电力常量，k=9.0×10Nm/C。

（3）适用条件：q1、q2为真空中的两个点电荷。 考点3．电场强度

（1）定义：放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做电场强度。电场强度是反映电场的力的性质的物理量，与试探电荷的电荷量q及其受到的静电力F都 关。

（2）定义式：E= ，适用于任何电场，E的方向沿电场线的切线方向，与正电荷所受的电场力方向相 。

变式表述：在匀强电场中，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，表达式：E= 。

（3）表达式：只适用于真空中的点电荷产生的电场E= 。 （4）叠加原理：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。均匀带电球体（或球壳）外各点的电场强度E= ，式中r为球心到该点的距离（r大于球体或球壳的半径），Q为整个球体（或球壳）所带的电荷量。

考点4．电场线：为了形象地了解和描述电场中各点的电场强度的大小和方向而假想的线，电场线并不是带电粒子的运动轨迹。

其特点：（1）电场线是起始于正电荷或无穷远，终止于无穷远或负电荷的不闭合的曲线； （2）电场线在电场中不相交； （3）用电场线的疏密程度表示电场强度的 ，电场线上某点的切线方向描述该点的电场强度的 。 考点5.电场能的性质

1．能量描述

（1）电势能：电荷在电场中具有的势能。与重力势能类比，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。 （2）电势：电荷在电场中的某一点的电势能与它的电荷量的比值。其表达式：  。（3）等势面：电场中电势相同的点构成的面。 其特点：①等势面垂直电场线；

②电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面，等势面的疏密程度可表示电场强度的大小；

③任意两个等势面都不会相交；

④在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。 （4）电势差：电场中两点间电势的差值，即电压。其表达式：UABAB9

2

2

WAB。 q在匀强电场中，可表示为：其中d为电荷在电场强度方向上两点间的距离。 U ，2．能量量度

（1）电场力做功的特点：电场力对电荷做的功只与电荷的初、末位置有关，而与电荷经过的路径 关；电场力对电荷做正功时，电荷的电势能 ，电场力对电荷做负功时，

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电荷的电势能 。电场力做的功等于电势能的减小量。 （2）电场力做功的计算方法表述：

①与电势能改变量的关系：W电Ep ②与电势差的关系：W电qU ③根据动能定理计算：W电W其它Ek

④由功的公式WFscos计算：W电qEd，此方法只适用于匀强电场。 考点6.静电场的应用

1．静电平衡现象

（1）静电平衡状态：导体中没有电荷的定向移动。

（2）静电平衡的原因：外电场和感应电荷产生的电场所叠加的合电场为 。

（3）静电平衡的特点：①导体内部的场强处处为零；②净电荷只分布在导体的外表面，分布情况与导体表面的曲率有关；③导体是 体，导体表面是 面，在导体表面上移动电荷，电场力 功；④导体表面上任一点的电场强度方向 该点所在的切面。 （4）静电平衡的应用实例：尖端放电和静电屏蔽等。 2．电容器的电容

（1）定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值。 （2）定义式：C

（3）物理意义：电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，是由电容器本身的性质（导体的大小、形状、相对位置及电介质）决定的，与电容器是否带电 关。

（4）平行板电容器的电容的决定式：C ，其中S为极板的正对面积，d为极板间的距离，k为静电力常量，εr为电介质的相对介电常数。利用控制变量法探究C的有关因素。

3．带电粒子只在电场力作用下的加速与偏转 （1）加速：作加速直线运动，利用动能定理qU的速度。

（2）偏转：作类平抛运动，利用运动学公式计算： ①竖直方向的速度vyat1212mvmv0求解粒子被加速后22qUl，其中v为垂直电场线的入射速度 dmvvyqUl12qUl2②竖直方向的位移yat ③速度偏转角的正切 tan222vxdmv2dmv达标练习

1．下列各物理量中，由电场本身性质决定的是（ ）

A．电场力 B．电场力做的功 C．电场强度 D．电势能

Qq2．真空中两个静止点电荷间相互作用力为：FK2，若两电荷间距离不变，两电荷电量都增大为原来的2 倍，则F增大为原来的（ ） rA．2 倍 B．4 倍 C．6 倍 D．8 倍 3．A为带正电的小球，B为原来不带电的金属导体，把B放在A的附近，下列正确的是（ ）

A．A、B之间存在排斥力 B．A、B之间存在吸引力

C．A、B之间没有相互作用 D．A、B之间可能吸引，也可能排斥

4．在如图所示的匀强电场中，若一个点电荷从P点由静止释放，只受到电场力的作用，则以下说法中正确的是（ ）

A．该点电荷受到的电场力逐渐增大

左 P 右

2

B．该点电荷一定向右做匀速运动 C．该点电荷一定做匀加速直线运动 D．该点电荷一定做匀减速直线运动 5．一个自由电子沿电场线方向射入如图所示的电场中，它顺着电场线运动的过程中，（ ） E v A．动能增大，电势能减小 B．动能减小，电势能增大 C．动能和电势能都增大 D．动能电势能都减小

6．导体处于静电平衡时，导体内部 （填“场强”或“电势”）处处为零，其净电荷只分布在导体的 （填“内表面”或“外表面”）。 7．将收音机中的可变电容器的动片旋出一些。跟没有旋出时相比，其正对面积 （填“增大”或“减小”）；电容器的电容将 （填“增大”或“减小”）。 8.关于电场强度、电势能和电势的关系，下列说法中正确的是（ ）

A．电场中场强相等的各点，其电势一定相等 B．电场中电势相等的各点，其场强一定相等

C．同一点电荷放在电场强度越大的地方，其电势能也越大 D．正电荷在电势高处电势能大，负电荷在电势低处电势能大

9.如图所示，一带电量为Q，质量为m的原子核（重力不计）由静止开始经加速电场加速，

L再贴近一平行板电容器上边缘A点进入电容器，电容器的极板长为L，极板间距为，两

2极板间的电压为U，进入时速度和电容器中的场强方向垂直。原子核恰好经过电容器的中心

点O。求：

A （1）加速电场的电压U0；

（2）经过电容器中心点O的速度。 O ·

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10．在匀强电场中沿着电场线把4×10C的正电荷从A点移至B点，电场力做了2×10J的功，A、B间的距离为2cm，求： （1）A、B间的电势差UAB； （2）该匀强电场的场强大小。

考点7．电源和电流

（1）电源：从动力学角度看，是把电子从A搬运到B的装置；从能量转化的角度讲，是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。

（2）恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。产生恒定电流的电场是电源正负极上的电荷和导线两侧堆积的电荷产生的合电场；在有恒定电流的导体中场强不为零，导体中存在恒定电场，但处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零。

（3）电流：表示电流强弱程度的物理量，是标量。其定义式：I ，微观表达式：Inqsv，其中n为导体内部单位体积的自由电荷数，q为每个自由电荷的电量，s为导体的横截面积，v为导体中自由电荷定向移动的速度。

（4）恒定电流：把大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。 考点8．电动势和内阻

（1）电动势：非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功跟被移送的电荷量的比值，表达式：E ，电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。 （2）内阻：电源内部也是由导体组成的，所以也有电阻。内阻和电动势同为电源的重要参数。

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考点9：．欧姆定律

（1）内容：导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比。 （2）表达式：I

（3）变式表达：R 和U

（4）适用条件：适用于金属导体和电解液导电，不适用于气体导电。 考点10．焦耳定律

（1）内容：电流通过导体产生的热量跟电流的 成正比，跟导体的 及通电时间成正比。

（2）表达式：Q （3）变式表述：

①电流通过纯电阻电路做功时，所做的功等于电流通过这段电路时产生的热量 WQ = = ； ②电流通过非纯电阻电路做功时，电功W = Q + W其他。

（4）电功率：单位时间电流所做的功，是表示电流做功快慢的物理量。其表达式：

U2W2 P。  ，对于纯电阻电路，还可表示为PIRRt考点11．电阻定律

（1）内容：在温度不变时，同种材料的导体，其电阻R与它的长度L成 比，跟它的横截面积S成 比；导体的电阻与构成它的材料有关，其决定式：R 。 （2）变式表述：对某一材料构成的导体在长度．横截面积一定的条件下，ρ越大，导体的电阻越大。ρ叫做这种材料的电阻率。它反映了材料导电性能的好坏，电阻率越小，导电性能越好。其表达式： 。

①金属导体的电阻率随温度的升高而增大，应用实例：电阻温度计； ②某些合金（如锰铜和镍铜）的电阻率几乎不受温度变化的影响，应用实例：标准电阻； ③半导体的电阻率随温度的升高而减小，应用实例：热敏电阻。 考点12．闭合电路的欧姆定律

（1）内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外的电阻之和成 比。 （2）表达式：I （只适用于外电路为纯电阻的闭合电路） （3）变式表述：

①电动势等于内外电路电势降落之和，表达式：E =U内+U外 ②路端电压也叫做外电压，U外=E-Ir 考点13.串、并联电路

1．串联电路的基本特点

（1）串联电路中，各处的电流相等，即II1I2In

（2）串联电路中的总电压等于各部分的电压之和，即UU1U2Un （3）串联电路的总电阻等于各电阻之和，即RR1R2Rn （4）串联电路的总功率等于各电阻消耗的功率之和，即PP1P2Pn 2．并联电路的基本特点

（1）并联电路中，各支路的电压相等，即UU1U2Un

（2）并联电路中的总电流等于各支路的电流之和，即II1I2In （3）并联电路的总电阻与各支路电阻的关系：

1111 RR1R2Rn（4）并联电路的总功率等于各支路消耗的功率之和，即PP1P2Pn

3．电流表的改装

（1）将小量程的电流表改装成大量程的电压表：串联一个分压电阻，利用串联电路电流

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处处相等的特点IgU

RgR（2）将小量程的电流表改装成大量程的电流表：并联一个分流电阻，利用并联电路各支路电压相等的特点IgRg(IIg)R

（3）将电流表改装成欧姆表：串联一个电源E和一个可变电阻R，利用串联电路电流处处相等的特点，满偏时IgEE，测电阻Rx时I

RgrRRgrRRx考点14.描绘小灯泡的伏安特性曲线

（1）定义：建立平面直角坐标系，用纵轴表示电流I，用横轴表示电压U，画出导体的I–U图线叫做导体的伏安特性曲线。

（2）线性元件：伏安特性曲线是通过坐标原点的直线，表示电流与电压成正比的电学元件，其斜率等于电阻的倒数kI1。 UR（3）非线性元件：伏安特性曲线不是直线，即电流I和电压U不成正比的电学元件。应用实例：小灯泡的伏安特性曲线。 考点15.多用电表的使用

使用多用电表时应先进行机械调零，使指针正对电流或电压的零刻度。 （1）测直流电压：

①将功能选择开关旋至直流电压挡；

②根据待测电压的估计值选择量程，若无法估测，则从大量程到小量程进行试测，确定恰当的量程进行测量；

③测量时，与被测用电器并联，注意红“+”黑“－”的接法；

④根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值，读出电压表的示数。 （2）测电流：与电流表原理相同，切记要串联接入电路。

（3）测电阻：选择合适的量程，将两表笔直接接触，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0Ω”。改变不同倍率的欧姆档后必须重复这项操作，被测电阻必须与电路断开。根据二极管的单向导电性，测二极管的正向电阻时，选择开关旋至低倍率的欧姆档；测二极管的反向电阻时，选择开关旋至高倍率的欧姆档。 考点16．测定电池的电动势与内阻

实验原理：根据闭合电路欧姆定律，关系式：E=U +Ir利用如图所示的电路测出几组U和I值，由作出U–I图像，它在U轴上的截距就是电动势E，它的斜率的绝对值就是内阻r。注意：有时纵坐标的起始点不是0，求斜率的一般式应该是r =U。

I考点17.电路设计中电路和器材的选择 1．选择分压电路的几种基本情况：

（1）要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调节，只有分压电路才能满足；

（2）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，采用限流法时，无论怎么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）值，为了保护电表或电阻元件免受损坏，必须采用分压电路；

（3）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，采用限流法接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，对此必须选择分压电路。

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2．选择实验器材的基本原则：

（1）安全性原则：所有仪表都不可超出量程，所有用电器都必须在额定功率内（或不超过允许通过的最大电流）；

（2）精确性原则：为了减小偶然误差所选仪表的读数不得小于量程的1/3；

（3）最小能耗原则：一般很少考虑，往往是在上述因素同时考虑后仍不能判定时使用。

达标练习

1．关于欧姆定律的理解，下列说法正确的是

A．某导体的电阻是由导体两端的电压决定的 B．某导体的电阻是由通过导体的电流决定的 C．对同一导体而言，通过导体的电流与导体两端的电压成正比 D．对同一导体而言，通过导体的电流与导体两端的电压成反比

2．有甲乙两根不同材料的金属丝，横截面积相同，甲的长度是乙的2倍，则（ ）

A．甲的电阻比乙的大 B．甲的电阻比乙的小 C．甲乙的电阻一定相等 D．甲乙的电阻可能相等

3．在一闭合回路中，通过某定值电阻的电流增大为原来的2倍，则在相同的时间内电阻产生的热量是原来的（ ）

A．4倍

B．2倍

C．

1倍 2D．

1倍 44．关于电动势，下列说法正确的是（ ）

A．电源电动势等于电流与电源内阻的乘积 B．电源电动势是由电源的内阻决定的

C．在闭合电路中，电源电动势就是路端电压 D．电源电动势在数值上等于内、外电压之和 5．用多用电表测通过某导体的电流时，下列操作正确的是（ ） A．与导体并联接入电路进行测量 B．与导体串联接入电路进行测量 C．与导体串联，但不必接入电路即可测量

D．不管串联还是并联，只要接入电路就可进行测量

6．小量程的电流表改装成大量程的电压表时，要 （填“串联”或“并联”）一个分压电阻；小量程的电流表改装成大量程的电流表时，要 （填“串联”或“并联”）一个分流电阻。

7．分别标有“100Ω，4W”、“90Ω，10W”的A、B两个电阻，当它们串联时允许加的最大总电压是 V，并联时允许通过A电阻的最大电流是 A。 8．如图所示，电源电动势E=15V，内电阻r=1，小灯泡L标有“2V，

M × 4W”，用一台电动机M提升重物，电动机线圈的电阻r′=1，当可变

L 电阻器的阻值R=2时，小灯泡正常发光，电动机正常工作，求：

（1）通过电动机的电流I；

R （2）电动机工作10min对重物所做的功。 E r S º I

9. A、B、C三个电阻的I-U图象如图所示，在三个电阻两端分别接入相同的电压，则 的电功率最大，若三个电阻分别通过相同的电流，

O 则 的电功率最大。

10. 在如图所示的电路中，若R1=4，R3=6，电池内阻r=0.6，则电源产生总功率为40W，而输出功率为37.6W，求电源的电动势和电阻R2。 R1

6

C B A U E r R2 R3

考点18.磁场

1．磁场：磁体或电流周围存在一种特殊的物质，能够传递磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用，这种特殊的物质叫磁场。地球由于本身具有磁性而在其周围形成的磁场叫做地磁场。

2．磁现象的电本质：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的定向移动产生的。 3．匀强磁场：在磁场的某个区域内，如果各点的磁感应强度大小和方向都相同，这个区域的磁场叫做匀强磁场。 考点19.磁感线

（1）定义：如果在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度方向一致，这样的曲线就叫做磁感线。 （2）特点：

①磁感线是为了形象的描述磁场而人为假设的曲线；

②在磁体的外部，磁感线从北极出来，进入南极；在磁体的内部，由南极回到北极； ③磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，磁场的方向在过该点的磁感线的切线上； ④磁感线是不相交、不相切的闭合曲线。

（3）判断方法：安培定则（又称右手螺旋定则） 考点20．磁感应强度

（1）定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线，受到安培力F的作用，安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值。是描述磁场的力的性质的物理量。 （2）公式：B ，单位：T （3）变式表述：磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，又叫磁通密度。表达式：B S考点21．磁通量

（1）定义：在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积，叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通。 （2）公式：Φ=BS，单位：Wb

（3）适用条件： ①匀强磁场； ②磁感线与平面垂直。 考点22．安培力

（1）大小：F = (B⊥I) （2）方向—左手定则：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，让使四指指向电流方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。

（3）变式表述：如果磁感应强度与导线方向成θ角，其表达式：F=BILsinθ （4）应用实例：磁电式电流表 考点23．洛伦兹力

（1）大小：F = (B⊥V) （2）方向—左手定则：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，让使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。

（3）特点：洛伦兹力不对带电粒子做功。自由电荷在匀强磁场中做匀速圆周运动的 半径 r 周期：T （4）应用实例：电视显像管、质谱仪、回旋加速器等。

带电粒子在有界匀强磁场中的运动，往往是一段圆弧，求解这类问题，要充分利用对称性原则。如果从同一直线边界射出，速度与边界的夹角相等；在圆形磁场区域，沿径向射入的粒子，必沿径向射出。

1．定圆心：圆心一定在与速度方向垂直的直线上。 如果已知入射和出射方向，圆心是入射和出射方向的垂线交点；如果已知入射方向和出射点的位置，圆心是入射点与出射点的连线中垂线和入射方向垂线的交点。

2．定半径：利用平面几何关系或公式r ，求出该圆的半径。 注意：粒子速度的偏向角等于圆心角。

3．定时间：利用平面几何关系，求出圆心角，由t 求出时间。

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达标练习

1．用一根小铁棒去靠近小磁针，如果小磁针被排斥，则说明这根铁棒（ ） A．与小磁针的靠近端是同名磁极 B．与小磁针的靠近端是异名磁极 C．一定不是磁体 D．可能是磁体，也可能不是磁体 2. 关于磁感线的特点，下列说法不正确的是（ ） A．磁感线是一系列平行的直线 B．磁感线不相交、不相切

C．磁感线是一系列闭合的曲线

D．磁感线是为了形象描述磁场而人为假设的曲线

3．如图所示，通电导线通以垂直纸面向里的电流。P为过导线中心轴的水平虚线上的一点。则电流在P点产生的磁感应强度方向是（ ）

I A．垂直虚线向下 B．垂直虚线向上 P C．沿虚线水平向左 D．沿虚线水平向右

4．小王同学把静止在水平光滑桌面上的一根铁质轻弹簧无形变的接到直流电源上，关于实验现象，下列情况可能的是（ ）

A．弹簧略有伸长 B．弹簧略有缩短 C．弹簧会向一侧明显移动 D．弹簧会滚动起来 5．关于物理史实，下列说法正确的是（ ） A．指南针是利用了电流的磁效应制成的

B．经过人们长期的探索，发现只有地球具有磁场 C．安培的分子电流假说揭示了磁现象的电本质 D．哲学思想阻碍了物理学的发展

6．如图所示，放在台秤上的条形磁铁两极未知，为了探明磁铁的极性，在它中央的正上方固定一导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直与纸面向外的电流，则（ ）

A．如果台秤的示数增大，说明磁铁左端是北极 B．如果台秤的示数增大，说明磁铁右端是北极 C．无论如何台称的示数都不可能变化 D．以上说法都不正确

7．电子显像管是利用了电子束受到 （填“洛伦兹力”或“电场力”）的作用，发生 （填“磁偏转”或“电偏转”）。

8．在范围足够大的匀强磁场中，有一根长为0.5m的导线垂直磁场方向放置，导线中通有10A的电流，所受磁场力为0.03N，则磁感应强度的方向与导线 （填“平行”或“垂直”），大小为 T。

― 9. 如图所示，质量为m，带电量为+q的粒子，从两平行电极板正中央

· · · 垂直电场线和电感线以速度v射入，已知两极间距为d，磁感应强度为m v B，这时粒子恰能直线穿过电场和磁场区域（重力不计）。今将磁感应强+· · · 度增大到某个值，则粒子将落到极板上，求粒子落到极板上的动能。

＋

A 10．如图所示，虚线AB的右侧有方向垂直纸面向里匀强磁场，磁感应强

度大小为B，一个带负电的粒子（重力不计）质量为m，电量大小为q，

O B 以速率v垂直AB从A点射入匀强磁场中，求：

（1）出射点B到入射点A的距离LAB； B （2）粒子在磁场中运动的时间t。

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