2025年高中物理常用必背公式大全（全册）讲练-必修第三册（鲁科版）

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高中物理公式（必修第三册）第1章 静电力与电场强度第2章 电势能与电势差第3章 恒定电流第4章 闭合电路欧姆定律与科学用电 第5章 初识电磁场与电磁波1．静电的产生及其微观解释(1)元电荷：e=1.60×10-19 C，比荷：eme=1.76×1011 C/kg(2)①若两个完全相同的金属球最初带同种电荷，接触后电荷量相加后均分：eq \f(2q＋q,2)＝eq \f(3,2)q ②若两个完全相同的金属球最初带异种电荷，则接触后电荷先中和再均分：eq \f(2q-q,2)＝eq \f(1,2)q2．库仑定律(1)带电体的形状、大小等因素可忽略，可视为点电荷(理想模型)(2)库仑定律：F＝keq \f(Q1Q2,r2)，式中k＝9.0×109 N·m2/C2(适用于真空中的点电荷)两个规则的带电球体相距比较近时，不能被看作点电荷，此时必须考虑电荷在球上的实际分布。由于排斥，电荷分布于最远的两侧，电荷中心距离大于r，此时F0，a和b、b和c、c和d间的距离均为R)。②补偿法完整球壳在M点产生的电场的电场强度大小为keq \f(2q,2R2)＝eq \f(kq,2R2)，根据电场叠加原理，右半球壳在M点产生的电场的电场强度大小为eq \f(kq,2R2)－E，根据对称性可知，左半球壳在N点产生的电场的电场强度大小也为eq \f(kq,2R2)－E。(已知M点的电场强度大小为E，总电荷量为q，eq \x\to(OM)＝eq \x\to(ON)＝2R)。③微元法设想将圆环看成由n个相同的小段组成，当n相当大时，每一小段都可以看成一个点电荷，其所带电荷量Q′＝eq \f(Q,n)，由点电荷电场强度公式可求得每一小段带电体在P点产生的电场强度E＝eq \f(kQ,nr2)＝eq \f(kQ,nR2＋L2)，由对称性知，各小段带电体在P点的电场强度大小均为E，E垂直于中心轴的分量Ey相互抵消，而其轴向分量Ex之和即为带电圆环在P点的电场强度EP，EP＝nEx＝nkeq \f(Q,nR2＋L2)cos θ＝(已知均匀带电圆环所带电荷量为Q)5．静电平衡：内部的电场强度处处为0，外电场E0和感应电荷产生的电场E′的关系为E0＝－E′1．静电力做功与电势能(1)静电力做功：W＝W1′＋W2′＋…＋Wn′＝Eql1＋Eql2＋…＋Eqln＝Eqd(2)电势能：WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp2．电势φ＝eq \f(Ep,q) (计算时，Ep、q均需代入正负号)，电势沿着电场强度方向降低最快3. 电势差与电场强度的关系(1)UAB＝φA－φB，UBA＝φB－φA，UAB＝－UBA ；UAB＝eq \f(WAB,q)或WAB＝qUAB1 eV＝1.60×10－19 J(2)匀强电场中电场强度与电势差的关系E＝eq \f(UAB,d)UAB＝Ed(d为A、B两点沿电场强度方向上的距离)(3)等分法确定等势面和电场线①“等分法”及其应用原理结论1：匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势φC＝eq \f(φA＋φB,2)，如图甲所示。结论2：匀强电场中若两线段AB∥CD，且eq \x\to(AB)＝eq \x\to(CD)，则UAB＝UCD，如图乙所示。(4)电场强度、电势、电势差及电势能之间的关系①电场强度为零的地方电势不一定为零②电势为零的地方电场强度不一定为零③电势为零，电势能一定为零(5)用能量观点解决带电体在电场中的运动问题如果只有静电力做功，则动能和电势能之间相互转化，二者总和不变，即ΔEk＝－ΔEp。(6)电场中的图像问题E－x图像设x轴正方向为电场强度的正方向，E＞0表示电场强度沿x轴正方向；E＜0表示电场强度沿x轴负方向；两点的电势高低根据电场方向判定。φ－x图像纵坐标值可以直接判断各点电势的高低；图线的斜率绝对值表示沿x轴方向电场强度的大小；电场强度为零处，其切线的斜率为零；设电场强度的方向与x轴平行，图像中沿x轴，电势降低的方向即为电场强度方向。Ep－x图像(1)Ep－x图像的意义：图线的切线斜率绝对值表示电场力大小。5. 带电粒子在电场中的运动(1)带电粒子的加速在金属丝和金属板间加电压U，发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出。设电子刚离开金属丝时的速度为零，电子质量为m、电荷量大小为e。方法一：运用动力学方法求解电子受到静电力 F＝eE＝eq \f(eU,d)，加速度a＝eq \f(F,m)＝eq \f(eU,md)，v2＝2ad＝2eq \f(eU,m)得v＝eq \r(\f(2eU,m))方法二：由动能定理有eU＝eq \f(1,2)mv2，得v＝eq \r(\f(2eU,m))(2)带电粒子的偏转质量为m、电荷量为＋q的粒子以初速度v0垂直于匀强电场方向射入两极板间，不计粒子的重力。两板间电压为U，距离为d，极板长为l。设粒子不与极板相撞初速度方向：粒子通过电场的时间t＝eq \f(l,v0)静电力方向：加速度a＝eq \f(qE,m)＝eq \f(qU,md)离开电场时垂直于板方向的分速度vy＝at＝eq \f(qUl,mdv0)速度与初速度方向夹角的正切值tan θ＝eq \f(vy,v0)＝eq \f(qUl,mdv02)离开电场时沿静电力方向的偏移量y＝eq \f(1,2)at2＝eq \f(qUl2,2mdv02)带电粒子在电场中偏转的重要推论tan α＝eq \f(y,l)＝eq \f(\f(1,2)at2,v0t)＝eq \f(at,2v0)，tan θ＝eq \f(v⊥,v0)＝eq \f(at,v0)，即tan θ＝2tan α因为tan θ＝eq \f(y,x)，tan α＝eq \f(y,l)，所以x＝eq \f(l,2)。(3)先加速后偏转因为eq \f(1,2)mv02＝qU1，所以v02＝eq \f(2qU1, m) (4)带电粒子在电场和重力场中的圆周运动①等效重力法将重力与静电力进行合成，则F合为等效重力场中的“等效重力”，F合的方向为“等效重力”的方向，即等效重力场中的“竖直向下”方向。a＝eq \f(F合,m)视为等效重力场中的“等效重力加速度”。②几何最高点(最低点)与物理最高点(最低点)a.几何最高点(最低点)：是指图形中所画圆的最上(下)端，是符合人视觉习惯的最高点(最低点)。b.物理最高点(最低点)：是指“等效重力F合”的反向延长线过圆心且与圆轨道的交点，即物体在圆周运动过程中速度最小(大)的点。6．科学探究：电容器(1)电容：C=QU=ΔQΔU(定义式，任何电容器)　 C＝eq \f(εrS,4πkd) (决定式，平行板电容器)(2)平行板电容器动态问题的分析方法抓住不变量，分析变化量，紧抓三个公式：C＝eq \f(Q,U)、E＝eq \f(U,d)和C＝eq \f(εrS,4πkd)平行板电容器的两类典型问题基本思路①U不变的情形由C＝eq \f(εrS,4πkd)→C∝eq \f(εrS,d)，可知C随d、S、εr的变化而变化由Q＝UC＝Ueq \f(εrS,4πkd)→Q∝eq \f(εrS,d)，可知Q随d、S、εr的变化而变化由E＝eq \f(U,d)→E∝eq \f(1,d)，可知E随d的变化而变化②Q不变的情形由C＝eq \f(εrS,4πkd)→C∝eq \f(εrS,d)，可知C随d、S、εr的变化而变化由U＝eq \f(Q,C)＝eq \f(4πkdQ,εrS)→U∝eq \f(d,εrS)，可知U随d、S、εr的变化而变化由E＝eq \f(U,d)＝eq \f(Q,Cd)＝eq \f(4πkQ,εrS)→E∝eq \f(1,εrS)，可知E随S、εr的变化而变化，但与d无关，不随d的变化而变化。1．电流：I=qt(定义式)　　I=nqSv(微观表达式)电流的传导速度：3.0×108 m/s；电子定向移动的速度：10－5 m/s2．电阻：R=UI，电阻定律：R＝ρeq \f(l,S)，电阻率：ρ＝eq \f(RS,l)图像比较内容I－U图像U－I图像斜率图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体电阻的倒数图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体的电阻线性元件图线的形状R1＞R2R1＜R2非线性元件图线的形状电阻随U的增大而增大电阻随I的增大而减小3. 电功与电热比较项目纯电阻电路非纯电阻电路欧姆定律适用，I＝eq \f(U,R)不适用，Ieq \f(Rx,RA)时，即当Rxr时，R↑ P出↓，R