高二学业水平测试人教版选修31课堂用书全.docx

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高二学业水平测试人教版选修31课堂用书全

课堂用书

选修3-1

课时1　电荷守恒　库仑定律

考点展示

考点

内容

等级要求

1

电荷电荷守恒定律

A

2

库仑定律

A

知识梳理

1．自然界的电荷只有两种：

丝绸与玻璃棒摩擦过程中玻璃棒比丝绸易　　（选填“得”或“失”）电子，摩擦后带　　电；毛皮与橡胶棒摩擦过程中橡胶棒比毛皮易　　（选填“得”或“失”）电子，摩擦后带　　电。

电荷只是在物体间发生转移，总量并没有发生变化。

2．电荷守恒定律：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

它是自然界重要的基本规律之一。

3．国际单位制中电荷量的单位是　　　，符号　　。

在原子物理中，常用元电荷作为电荷量的单位，元电荷的电量为1e=；一个电子、质子的电荷量绝对值都为；任何带电粒子所带电荷量或者等于电子或质子的电荷量，或者是它们电荷量的　　　。

电子电量和质量的比值，叫做电子的　　　。

4．点电荷：

如果带电体间的距离比它们的大小大得多，以致带电体的可忽略不计，这样的带电体可以看成点电荷。

说明:

点电荷是________，实际不存在。

5．库仑定律：

真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与　　　　　　　　　成正比，与　　　　　　　　　成反比，作用力的方向在　　　　　　。

表达式：

F＝　　　　k为静电力常量，在国际单位制中，k＝　　　　　　。

它的单位为导出单位。

k的物理意义是：

　　　　　　　　　　　　　。

库仑定律适用于　　　　　　　　　　　　　，对可以视为点电荷的两个带电体间也可用库仑定律。

典例剖析

【例1】如图1示A、B是两个不带电的相同的绝缘金属球，它们靠近带正电荷的金球C。

在下列情况中，判断A、B两球的带电情况：

（1）A、B接触后分开，再移去C，则A　　　　，B　　　　。

（2）A、B接触，先移去C后，再把AB分开，则A　　　　，B　　　　。

【思路点拨】导体靠近带电体时导体上的电荷分布发生变化，近端带异种电荷，远端带同种电荷，电荷总量不变。

【例2】两个完全相同的均匀带电小球，分别带电量q1=q0、q2=－2q0，在真空中相距为r且静止，相互作用的静电力为F。

（1）今将q1、q2、r都加倍，相互作用力如何变？

（2）只改变两电荷电性，相互作用力如何变？

（3）只将r增大4倍，相互作用力如何变？

（4）将两个小球接触一下后，仍放回原处，相互作用力如何变？

（5）接上题，为使接触后，静电力大小不变应如何放置两球？

（6）当两球非常靠近时两球间作用力趋于无穷大吗？

【思路点拨】两个完全相同的导体球接触时两球上的电荷先中和再平分。

当堂达标

1．关于元电荷的理解，下列说法正确的是（　　　）

A．元电荷就是电子

B．元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量

C．元电荷就是质子

D．物体所带的电量可取任意值

2．将不带电的导体A和带有负电荷的导体B接触后，在导体A中的质子数（　　　）

A．增加B．减少C．不变D．先增加后减少

3．关于点电荷的说法，正确的是（　　　）

A．只有体积很小的带电体才能看成点电荷

B．体积很大的带电体一定不能看成点电荷

C．当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体可看成点电荷

D．一切带电体都可以看成点电荷

4．真空中有两个相同的带电金属小球A和B，相距为r，带电量分别为q和－2q，它们之间相互作用力的大小为F．有一个不带电的金属球C，大小跟A、B相同，当C跟A、B小球各接触一次后拿开，再将A、B间距离变为2r，那么A、B间的作用力的大小可为（　　　）

A．3F/64B．0C．3F/82　　　　D．3F/16

5．试比较电子和质子间的静电引力和万有引力。

已知电子的质量m1=9.10×10-31kg，质子的质量m2=1.67×10-27kg．电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C。

●冲A试题

1．半径为R的两个较大金属球放在绝缘桌面上，若两球都带等量同种电荷Q时相互之间静电力为F1，两球带等量异种电荷Q与-Q时静电力为F2，则（）

A．F1＞F2B．F1

C．F1=F2D．不能确定

2．真空中有两个点电荷，分别带电q1=5×10-3C，q2=－2×10-2C，它们相距15cm，现引入第三个点电荷，它应带电量为　　　　　，放在　　　　　位置才能使三个点电荷都处于静止状态。

课时2电场电场强度电场线静电现象

考点展示

考点

内容

等级要求

1

电场电场强度电场线

A

2

静电现象

A

知识梳理

1．电场：

电荷间的相互作用是通过发生的，电场是存在于电荷周围的一种特殊物质。

2．电场强度——反映电场　　　性质的物理量。

⑴定义：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

⑵定义式：

　　　　　　。

⑶国际单位：

　　　　　　　　。

⑷物理意义：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

3．点电荷电场的场强

⑴公式：

　　　　，Q为　　　　　　　　　　　　，r为　　　　　　　　　　　　　；

⑵方向：

若Q为正电荷，场强方向　　　　　　　　　　　　　；若Q为负电荷，场强方向　　　　　　　　　。

⑶适用条件：

　　　　　场强三性:

矢量性、唯一性、叠加性。

4．电场线：

为形象描述电场而引入的实际是　　（“存在”或“不存在”）

电场线可形象描述电场强弱和方向。

电场线特点，⑴电场线从　　　　或　　　出发，终止于　　　或　　　；⑵电场线在电场中不相交，这是因为　　　　　　　　　　　　；⑶同一幅图中电场强度越大的地方电场线越　　　　　。

5．静电平衡状态：

处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为　，整个导体是个　　，它的表面是个　　。

典例剖析

【例1】在真空中O点放一个点电荷Q＝+1.0×10—9C，直线MN通过O点，OM的距离r＝30cm，M点放一个点电荷q＝—1.0×10—10C，如图1，求：

（1）q在M点受到的作用力。

（2）M点的场强。

（3）拿走q后M点的场强。

（4）M、N两点的场强哪点大?

【思路点拨】

（1）E=F/q是电场强度的定义式适用于任何电场,电场中某点的场强是确定值，其大小和方向与检验电荷q无关。

（2）E=KQ/r2是由场源电荷Q决定的。

图2

【例2】如图2示，AB是某个点电荷的一根电场线，在电场线上O点由静止释放一个负电荷，它仅在电场力作用下沿电场线向B运动，下列判断正确的是（）

A．电场线由B指向A，该电荷做加速运动，加速度越来越小

B．电场线由B指向A，该电荷做加速运动，其加速度大小变化由题设条件不能确定

C．电场线由A指向B，电荷做匀加速运动

D．电场线由B指向A，电荷做加速运动，加速度越来越大

【例3】两个固定的异号点电荷，电量给定但大小不等，用E1和E2分别表示两个点电荷产生的电场强度的大小，则在通过两点电荷的直线上，E1=E2的点（）

A.有三个，其中两处合场强为零B.有三个，其中一处合场强为零

C.只有两个，其中一处合场强为零D.只有一个，该处合场强不为零

当堂达标

1．关于电场，下列说法正确的是　　　（　　）

A．电场是假想的，并不是客观存在的物质B．描述电场的电场线是客观存在的

C．电场对放入其中的电荷有力的作用　　　D．电场对放人其中的电荷没有力的作用

2．如图3是点电荷电场中的一条电场线，下面说法正确的是（）

A．A点场强一定大于B点场强B．在B点静止释放一个电子，将一定向A点运动

C．这点电荷一定带正电D．正电荷运动中通过A点时，其运动方向一定沿AB方向

3．关于电场强度和电场线，下列说法正确的是（）

A．在电场中某点放一检验电荷后，该点的电场强度会发生改变

B．由场强定义式E=F/q可知，电场中某点的E与q成反比，与q所受的电场力F成正比

C．电荷在电场中某点所受力的方向即为该点的电场强度方向　　

D．初速为零、重力不计的带电粒子在电场中运动的轨迹可能不与电场线重合

4．如图4示，QA=3

10-8C，QB=-3×10-8C，A、B两球相距5cm，在水平方向的匀强电场作用下，A、B保持静止，悬线竖直，求A、B连线中点场强。

（小球可视为质点，k=9.0×109Nm2/C2）

●冲A试题

1．如图5所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由A→O→B匀速飞过，电子重力不计，则电子所受另一个力的大小和方向变化情况是（）

A．先变大后变小，方向水平向左

B．先变大后变小，方向水平向右

C．先变小后变大，方向水平向左

D．先变小后变大，方向水平向右

2．如图6示，在一个点电荷Q的电场中，Ox坐标轴与它的一条电场线重合，坐标轴上A、B两点的坐标分别为2.0m和5.0m．放在A、B两点的试探电荷a、b受到的电场力方向都跟x轴的正方向相同，电场力的大小跟试探电荷所带电量的关系图象分别如图7中直线a、b所示，放在A点的电荷带正电，放在B点的电荷带负电。

（1）求B点的电场强度的大小和方向。

（2）试判断点电荷Q的电性，并说明理由。

（3）求点电荷Q的位置坐标。

课时3电势（能）电势差与电场强度的关系电容（器）

考点展示

考点

内容

等级要求

1

电势能电势电势差

A

2

电势差与电场强度的关系

A

3

电容器电容

A

知识梳理

1．电势差UAB

⑴定义：

电荷在电场中，由一点A移动到另一点B时，所做的功与电荷量的比值WAB／q，叫做A、B两点间的电势差，用UAB表示。

⑵定义式：

UAB＝。

⑶．单位：

。

⑷．是标量但有正负，正负表示电势的高低。

2．电势

⑴定义：

电势是某点与标准位置的电势差．在数值上等于把从某点移到（零电势点）时电场力所做的功。

⑵．定义式：

φA＝UAO＝。

⑶单位：

。

⑷．是标量，但有正负．电势的正负表示该点电势比零势点高还是低。

3．电势能

⑴单位：

．虽有正负但是标量，正负表示所在位置能量比参考位置大还是小。

⑵电场力做功与电势能的关系：

电场力对电荷做正功，电荷的电势能；电场对电荷做负功，电荷的电势能。

电场力做的功等于即W电＝一△EP。

4．U＝Ed，适用条件在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿场强方向上单位长度的电势降落，即E＝U/d。

5．电容器电容

⑴最简单的电容器是电容器。

把电容器的两极板分别与电池的两极相连，两极板就会带上等量电荷，这一过程叫；用导线把电容器的两板接通，两板上的电荷，电容器不再带电，这一过程叫做。

电容器的带电量为所带的电荷量的绝对值。

⑵电容是用来描述电容器的物理量。

电容在数值上等于。

电容定义式为C=＝ΔQ/ΔU，单位：

lF=μF=pF。

典例剖析

【例1】如图1所示，A、B是一条电场线上的两点，若在A点释放一初速为零的电子，电子仅受电场力作用，沿电场线从A运动到B．则（）

A．电场强度的方向向左B．A点场强一定大于B点场强

C．电场力做负功  D．电势能增加

【例2】如图2所示的电场线，可判定（）

A．该电场一定是匀强电场B．A点的电势一定低于B点电势

C．负电荷放在B点的电势能比A点的电势能大D．负电荷放在B点所受电场力方向向右

【例3】如图3所示，匀强电场中有A、B、C三点，它们的连线构成一个直角三角形，AB＝0.12m，AC＝0.05m，把一电荷量q＝－1×10-8C的点电荷从B点移到C点，电场力做功为5×10-7J，把点电荷从B点移到A点，电场力做功仍为5×10-7J，由此可知电场强度的方向为，电场强度的大小为，B、C两点带电电势差是。

【例4】关于电容器的电容C、电压U和所带电荷量Q之间的关系说法正确的是（）

A．C由U确定　　　　　　　　　　B．C由Q确定

C．C一定时，Q与U成正比　　　　D．C一定时，Q与U成反比

当堂达标

1.关于电势差与场强的关系，下列说法中正确的是（）

A．U=Ed关系式适用于任何电场

B．在匀强电场中，两点间的电势差正比于两点间的距离

C．U=Ed公式中的d是指电场中两点间的距离

D．V／m和N／C两单位相等

2.一电容器所带电荷量为Q时两极板间电势差为U，如所带电荷量增大为2Q，则（）

A．电容器的电容增大为原来的2倍，两极板间电势差保持不变

B．电容器的电容减小为原来的1／2倍，两极板间电势差保持不变

C．电容器的电容保持不变，两极板间电势差增大为原来的2倍

D．电容器的电容保持不变，两极板间电势差减少为原来的1／2倍

3.若带正电荷的小球只受到电场力作用，则它在电场中（）

A．一定沿电场线由高电势处向低电势处运动

B．一定沿电场线由低电势处向高电势处运动

C．不一定沿电场线运动，但一定由高电势处向低电势处运动

D．不一定沿电场线运动，也不一定由高电势处向低电势处运动

4.如图4示，在场强为E的匀强电场中有相距为L的A、B两点，连线AB与电场线的夹角为θ，将一电量为q的正电荷从A点移到B点。

若沿直线AB移动该电荷，电场力做的功W1=______；若沿路径ACB移动该电荷，电场力做的功W2=______；若沿曲线ADB移动该电荷，电场力做的功W3=______。

由此可知，电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是:

______。

●冲A试题

1.如图5所示，仅在电场力作用下，一带电粒子沿图中虚线从A运动到B，则（）。

A．电场力做正功

B．动能减少

C．电势能减小

D．加速度增大

2.如图6所示，A、B、C为一等边三角形的三个顶点，某匀强电场的电场线平行于该三角形平面且垂直于BC，现将电荷量为10-8C的正点电荷从A点移到B点，电场力做功为3×lO-6J，将另一电荷量为10-8C的负点电荷从A点移到C点，克服电场力做功3×10-6J。

（1）求电场线的方向及UAB、UAC、UBC的值。

（2）若AB边长为

cm，求电场强度。

课时4焦耳定律电阻定律

考点展示

考点

内容

等级要求

1

焦耳定律

A

2

电阻定律

A

知识梳理

1．电流强度：

通过导体横截面的跟通过这些电荷量所用时间t的比值叫电流强度，简称电流．即I=q/t

2．电功：

所谓电流做功实质上是导体中的恒定电场对的静电力在做功。

电流在一段电路中所做的功W=。

单位：

焦耳（J）,1J=1V·A·s

3．电功率：

表达式：

P=W/t=UI（对任何电路都适用）单位：

瓦特（W），1W=1J/s。

额定功率：

用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。

实际功率：

用电器在实际电压下的功率。

4．焦耳定律：

电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比。

表达式：

Q=I2Rt

【说明】：

对纯电阻电路（只含白炽灯、电炉等电热器的电路）中电流做功完全用于产生热，电能转化为内能，故电功W等于电热Q；这时W=Q=UIt=I2Rt

非纯电阻电路中电能除了转化为内能外，还转化为机械能、化学能等。

这时W＞＞Q。

即W=Q+E其它或P=P热+P其它、UI=I2R+P其它

5．电阻定律

⑴．电阻定律：

在温度不变的情况下，导体的电阻跟它的成正比，跟它的成反比，其表达式为R=。

⑵．电阻率：

反映的物理量，其特点是随温度的改变而变化，材料不同，电阻率一般不同。

典例剖析

【例1】在如图1所示的电解池中，测得在5s内共有7.5C正电荷和7.5C的负电荷通过电解池的竖直截面OO′，则电路中电流表指示的读数应为（）

A．0B．1．5AC．3AD．7．5A

【思路点拨】电解液导电与金属导体导电不同。

金属导体中的自由电荷只有自由电子，而电解液中的自由电荷是正、负离子，应用I=q/t计算时，q应是同一时间内正、负两种离子通过某横截面积的电荷量的绝对值之和。

这是应用I=q/t的关键。

【例2】一段均匀导线对折一次后并联在一起，测得其电阻为2Ω，导线原来的电阻多大？

【思路点拨】本题考查的是电阻定律公式的理解和应用，由电阻定律易得答案

【例3】把“1.5V，0.3A”的电珠接到6V电源上，为使电珠正常发光，需串联一个________Ω的电阻。

【例4】小明家有一台电风扇，内阻为20Ω，额定电压为220V，额定功率为66W，将它接上220V的电源后，发现因扇叶被东西卡住不能转动，此时电风扇消耗的电功率和热功率各是多少？

当堂达标

1．关于电阻率，下列说法中不正确的是（）

A．电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，其导电性能越好

B．各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度升高而增大

C．所谓超导体，当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，它的电阻率突然变为零

D．某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常都用它们制作标准电阻

2．实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下哪个图象来表示：

（）

3．一根粗细均匀的导线，两端加上电压U时，通过导线中的电流强度为I，若将导线均匀拉长，使其半径变为原来的

，再给它两端加上电压U，则（）

A．通过导线的电流为

B．通过导线的电流为

C．通过导线的电流为

D．通过导线的电流为

4．如图2所示的电路中，

，电压表

的内阻为6kΩ，电压表

的内阻为3kΩ，AB间电压U保持不变，当电键S闭合后，它们的示数变化是　　（　　　）

A．

示数变小　　B．

示数变大

C．

、

示数均变小　　D．

、

示数均变大

5．下列说法不正确的是（）

A．一个电阻和一根无电阻的理想导线并联，总电阻为零

B．并联电路任一支路的电阻都大于电路的总电阻

C．并联电路任一支路的电阻增大（其它支路不变），则总电阻也增大

D．并联电路任一支路的电阻增大（其它支路不变），则总电阻一定减小

●冲A试题

1．在相距40km的A、B两地架两条输电线，电阻共为800Ω，如果在A、B间的某处发生短路，这时接在A处的电压表示数为10V，电流表的示数为40mA，如图3所示，求发生短路处距A处有多远？

课时5电动势闭合电路欧姆定律

考点展示

考点

内容

等级要求

1

多用电表的使用

A

2

电动势闭合电路欧姆定律

A

3

测定电源电动势和内阻

A

知识梳理

1．电动势

⑴物理意义：

反映不同电源把其他形式的能转化为本领大小的物理量。

⑵大小：

等于断开时的路端电压．也等于把1C的正电荷从电源负极移到正极时非静电力所做的功。

⑶内电阻：

电源内部对电流的阻碍作用。

其值由电源本身决定。

2．闭合电路欧姆定律

⑴内容：

闭合电路里的电流跟电源的成正比，跟的电阻之和成反比，这个结论叫闭合电路的欧姆定律。

⑵公式：

I＝或者E＝U外+Ir＝U外+U内。

⑶路端电压：

外电路两端的电压，即电源的输出电压U＝E一。

⑷电源的功率（电源总功率）PE=；电源的输出功率P出=；

电源内部消耗的功率Pr=。

3．多用表

⑴多用表能测量电压、电流、电阻等物理量，通过来选择不同的功能

⑵电阻档的表盘刻度与电压、电流档的表盘刻度不同（电阻档是左为，右为，而且刻度不均匀）

⑶红、黑表笔分别插入多用表的“”和“”插孔中

⑷使用前应先进行机械调零，用小螺丝刀轻旋调零螺丝，使指针指端零刻度线。

典例剖析

【例1】如图1所示电路中，R1=0.8Ω，R3=6Ω，滑动变阻器的全值电阻R2=12Ω，电源电动势E=6V，内阻r=0.2Ω，当滑动变阻器的滑片在变阻器中央位置时，闭合开关S，电路中的电流表和电压表的读数各是多少?

【思路点拨】电路中的电流表、电压表均视为理想电表（题中特别指出的除外），即电流表内阻视为零，电压表内阻视为无穷大。

【例2】用多用电表的欧姆档测量一未知电阻的阻值，若将选择倍率的旋钮拨至×100Ω的档时，测量时指针停在刻度盘OΩ附近处，为了提高测量的精确性，有下列可供选择的步骤：

A.将两根表笔短接

B.将选择开关拨至“×1kΩ”档

C.将选择开关拨至“×10Ω”档

D.将两根表笔分别接触待测电阻的两端，记下读数

E.调节调零电阻，使指针停在0Ω刻度线上

F.将选择开关拨至交流电压最高档上

将上述中必要的步骤选出来，这些必要步骤的合理的顺序是（填写步骤的代号）；若操作正确，上述D步骤中，指针偏转情况如图所示，则此未知电阻的阻值Rx=．

【例3】写出分别利用如图3、4、5电路测电源电动势和内阻的方程

当堂达标

1．电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图6所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是（）

A．电压表和电流表读数都增大

B．电压表和电流表读数都减小

C．电压表读数增大，电流表读数减小

D．电压表读数减小，电流表读数增大

2．如图所示的电路中，电阻R1=6Ω，R2=3Ω，S断开时，电流表示数为0.9A，S闭合时，电流表示数为0.8A，则电源电动势为E=______V，内阻r=______Ω。

3．有关欧姆表的使用，下列说法中不正确的是（　）

A．更换测量档时，需要重新调零

B．测量电阻时，表的指针偏转角度越大，误差就越小

C．使用完毕应将选择开关旋至交流电压最高档或“OFF”档

D．如果指针偏转太小，应改用大量程测量

4．在用伏安法测一节干电池的电动势和内电阻时，根据实验测得的一系列数据，画出了如图8所示的U－I图，则被测干电池的电动势为______V，内阻为______Ω．

●冲A试题

1．如图9所示，电阻R1＝8Ω，电动机绕组电阻R0＝2Ω，当电键K断开时，电阻R1消耗的电功率是2.88W；当电键闭合时，电阻R1消耗的电功率是2W，若电源的电动势为6V。

求：

电键闭合时，电动机输出的机械功率。

课时6　磁场

考点展示

考点

内容

等级要求

1

磁现象磁场磁感线

A

2

磁感应强度磁通量

A

3

电流的磁场安培定则

A

知识梳理

1.磁场

⑴．磁场是磁极、电流周围存在的一种特殊．

⑵．磁场的方向：

规定在磁场中任一点小磁针极的受力的方向就是那一点的磁场方向．

⑶．磁场的基本特性；磁场对放入其中的磁体、电流和运动电荷都有的作用．

2．磁感应强度（B）

⑴．定义：

在磁场中于磁场方向的通电导线，所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的叫磁感应强度．

⑵．定义式：

．式中F为I与磁场方向垂直时的磁场力（此时磁场力最大，I与磁场平行时，磁场力为零）．

⑶．方向：

小磁针时，极所指（所受磁场力）的方向．即是该点方向，不是电流元所受的安培力的方向．

⑷．单位：

lT＝1．

⑸．磁场的叠加：

磁感强度是矢量，空间某点的磁场的叠加遵循。

⑹．磁通量：

在匀强磁场中，如果有一个与磁感应强度

垂直的平面，其面积为

，

定义为穿过这个平面的磁通量，单位是韦伯，简称韦，符号为Wb。

3．磁感线

⑴．定义：

在磁场中画一系列曲线，使曲线上任意点的都跟该点磁场方向一致，这一系列曲线即为磁感线．

⑵．特点：

a磁感线是为了形象地研究磁场而人为假设的曲线，并不