2023届高考物理一轮复习必修第三册物理知识点总结

目录

第九章 静电场及其应用
1. 电荷
2. 库伦定律
3. 电场 电场强度
4. 静电的防止与利用

第十章 静电场中的能量
1. 电势能和电势
2. 电势差
3. 电势差与电场强度的关系
4. 电容器的电容
5. 带电粒子在电场中的运动

第十一章 电路及其应用
1. 电源和电流
2. 导体的电阻
3. 实验：导体电阻率的测量
4. 串联电路和并联电路
5. 实验：练习使用多用电表

第十二章 电能 能量守恒定律
1. 电路中的能量转化
2. 闭合电路的欧姆定律
3. 实验：电池电动势和内阻的测量
4. 能源与可持续发展

第十三章 电磁感应与电磁波初步
1. 磁场 磁感线
2. 磁感应强度 磁通量
3. 电磁感应现象及应用
4. 电磁波的发现及应用
5. 能量量子化

第九章 静电场及其应用
第一节 电荷
一、电荷
1. 电荷量：电荷的多少叫做电荷量，用Q表示，有时也可以用q表示。在国际单位制中，它的单位是库仑，简称库，符号是C。正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。
2. 金属中原子的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。
3. 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。这种现象叫作静电感应。利用静电感应使金属导体带电的过程叫作感应起电。起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电．
4. 电荷守恒定律
（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。这个结论叫作电荷守恒定律
（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。
5. 元电荷：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e表示。
（1）所有带电体的电荷量都是e的整数倍。
（2）元电荷e的数值为：e=1.602176×10−19C
（3）电荷的电荷量e与电子的质量me之比，叫作电子的比荷。电子的质量me=9.11×10−31kg ，所以电子的比荷为eme=1.76×1011C/kg
第二节 库仑定律
一、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，这个规律叫作库伦定律。这种电荷之间的相互作用力叫做静电力或库仑力。
（1）点电荷：形状和大小对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷．

2. 公式：F=kq1q2r2 ，式中的 k＝9.0×109 N·m2/C2，k是比例系数，叫做静电力常量．
（1）当两个点电荷所带的电荷量为同种时，它们之间的作用力为斥力；反之，为异种时，为引力。
（2）在国际单位制中，电荷量的单位是库仑（C），力的单位是牛顿（N），距离的单位是（m）
3. 适用条件：（1）点电荷；（2）真空．
4. 两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而改变。

二、对库伦定律的理解和应用
1. 对库伦定律的理解
（1）F=kq1q2r2 ，r指两点电荷间的距离，对可视为点电荷的两个均匀带电球，r为两球心间距
（2）当两个电荷间的距离 r→0 时，电荷不能视为点电荷，它们之间的静电力不能认为趋于无限大．
2. 电荷的分配规律
（1）两个带同种电荷的相同金属球接触，则其电荷量平分．
（2）两个带异种电荷的相同金属球接触，则其电荷量先中和再平分．


第三节 电场 电场强度
一、电场 电场强度
1. 静电场：静止电荷产生的电场
2. 电场强度意义：描述电场强弱和方向的物理量．
（1）定义式：E=Fq ，是矢量，单位：N/C 或V/m
（2）点电荷的场强：E=kQr2 ，Q为场源电荷，r为某点到Q的距离
（3）匀强电场的场强：E=Ud
（4）规定为正电荷在电场中某点所受电场力的方向．
（5）试探电荷是为了研究源电荷电场的性质而引入的，它的引入不改变源电荷的电场。激发电场的带电体所带的电荷叫作场源电荷，或源电荷。
3.电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线,曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向
（1）电场线从正电荷或无限远处出发，终止于负电荷或无限远处．
（2）电场线不相交 （3）在同一电场里，电场线越密的地方场强越大．
（4）沿电场线方向电势降低 （5）电场线和等势面在相交处互相垂直．
（6）几种典型电场的电场线(如图所示)



4. 匀强电场：电场中各点的电场强度的大小相等、方向相同的电场.

二、电场线与带电粒子的运动轨迹分析
1. 电荷运动的轨迹与电场线一般不重合,若电荷只受电场力的作用,在以下条件均满足的情况下两者重合：
（1）电场线是直线． （2）电荷由静止释放或有初速度，且初速度方向与电场线方向平行．
2. 由粒子运动轨迹判断粒子运动情况：
（1）粒子受力方向指向曲线的内侧，且与电场线相切．
（2）由电场线的疏密判断加速度大小． （3）由电场力做功的正负判断粒子动能的变化．


第四节 静电的防止与利用
一、静电的防止与利用
1. 静电平衡：在叠加后的电场作用下，仍有自由电子不断运动，直到导体内部各点的电场强度E=0时，导体达到静电平衡状态。
2. 尖端放电：强电场作用下，物体尖锐部分发生的一种放电现象称为尖端放电，属于一种电晕放点。
3. 静电屏蔽：把一个电学仪器放在封闭的金属壳里，即时壳外有电场，但由于壳内电场强度保持为0，外电场对壳内的仪器不会产生影响。金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。
4. 静电吸附
（1）静电除尘：设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下,尘埃到达电极而被收集起来,就是静电除尘
（2）静电喷漆：接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。
（3）静电复印：复印机也应用了静电吸附


第十章 静电场中的能量
第一节 电势能和电势
一、电势能和电势
1. 静电力做功的特点
（1）特点：静电力做功与实际路径无关，只与初末位置有关．
（2）计算方法
① W＝qEd，只适用于匀强电场，其中 d 为沿电场方向的距离．
② WAB＝qUAB，适用于任何电场．
2. 电势能（Ep）
（1）定义：电荷在电场中具有的势能，数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时静电力所做的功
（2）静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的减少量，即 WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp
（3）电势能具有相对性．通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为0，或把电荷在大地表面的电势能规定为0
（4）电势能大小的比较方法
①做功判断法：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加(与其他力做功无关)．
②电荷电势法：正电荷在电势高处电势能大，负电荷在电势低处电势能大．
3. 电势
（1）定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值．
（2）定义式：φ＝ Epq . 单位是伏特，符号是V ，1V=1J/C
（3）沿着电场线方向电势逐渐降低。电势具有相对性，同一点的电势因零电势点的选取不同而不同。
（4）电势只有大小，没有方向，是个标量。
4. 比较电势高低的方法
（1）根据电场线方向：沿电场线方向电势越来越低．
（2）根据UAB=φA−φB：若UAB＞0，则φA＞φB，若UAB＜0，则φA＜φB
（3）)根据场源电荷：取无穷远处电势为零，则正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低．



第二节 电势差
一、电势差
1. 电势差：在电场中，两点之间电势的差值叫作电势差，电势差也叫作电压。
2. 定义式：UAB=WABq .
3. 电势差与电势的关系：UAB=φA−φB，UAB=−UBA .
4. 等势面
（1）定义：电场中电势相同的各点构成的面．
（2）特点
① 在等势面上移动电荷，电场力不做功．
② 等势面一定与电场线垂直，即与场强方向垂直．
③ 电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面．
④ 等差等势面的疏密表示电场的强弱（等差等势面越密的地方，电场线越密）


5. 几种常见的典型电场的等势面比较
电场
等势面（实线）图样
重要描述
匀强电场

垂直于电场线的一簇平面
点电荷的电场

以点电荷为球心的一簇球面
等量异种点电荷的电场

连线的中垂线上的电势为零
等量同种正点电荷的电场

连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高

第三节 电势差与电场强度的关系
一、电势差与电场强度的关系
1. 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，即 UAB＝Ed.
（特别提示：电势和电势差都是由电场本身决定的，与检验电荷无关，但电场中各点的电势与零电势点的选取有关，而电势差与零电势点的选取无关）
2. 电场强度与电势差的关系也可以写作：E=UABd
3. 公式U=Ed的拓展应用
（1）在匀强电场中U=Ed，即在沿电场方向上，U∝d.推论如下：
如图甲，C 点为线段AB 的中点，则有φC=φA+φB2
如图乙，AB//CD，且 AB＝CD，则UAB=UCD
（2）在非匀强电场中 U＝Ed 虽不能直接应用，但可以用作定性判断．
二、电场中的功能关系
1. 求电场力做功的几种方法
①由公式W=FL cosα 计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为W=EqL cosα
②由WAB=qUAB 计算，此公式适用于任何电场
③由电势能的变化计算：WAB=EpA−EpB
④由动能定理计算：W电场力+W其他力=△Ek
2. 电场中的功能关系
①若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变．
②若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变．
③除重力、弹簧弹力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化．
④所有外力对物体所做的功等于物体动能的变化．

三、E−x和φ−x图象的处理方法
1. E−x图象
（1）反映了电场强度随位移变化的规律
（2）E＞0表示场强沿x轴正方向；E＜0表示场强沿x轴负方向
（3）图线与x轴围成的“面积”表示电势差,“面积”大小表示电势差大小,两点的电势高低根据电场方向判定
2. φ−x图象
（1）描述了电势随位移变化的规律
（2）根据电势的高低可以判断电场强度的方向是沿 x 轴正方向还是负方向．
（3）斜率的大小表示场强的大小，斜率为零处场强为零．
3. 看懂图象是解题的前提，解答此题的关键是明确图象的斜率、面积的物理意义．



第四节 电容器的电容
一、电容器的电容
1. 电容器：
（1）组成：由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成
（2）带电量：一个极板所带电量的绝对值
（3）电容器的充、放电
充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能．
放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能．
2. 电容（C）
（1）定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比，叫作电容器的电容。
（2）定义式：C=QU
（3）单位：法拉（F），1F=106μF=1012pF

3. 平行板电容器
（1）影响因素：平行板电容器的电容与正对面积成正比，与介质的介电常数成正比，与两极板间距离成反比．
（2）决定式：C＝εrS4πkd ，k 为静电力常量．εr是一个常数，与电介质的性质有关，叫作电介质的相对介电常数
（3）C=QU（或C=△Q△U）适用于任何电容器，但C＝εrS4πkd仅适用于平行板电容器

4. 常用电容器
（1）常用的电容器，从构造上看，分为固定电容器和可变电容器。固定电容器的电容是固定不变的。常用的有聚苯乙烯电容器和电解电容器。

第五节 带电粒子在电场中的运动
一、带电粒子在电场中的运动
1. 加速问题
（1）在匀强电场中：W=qEd=qU=12mv2−12mv02
（2）在非匀强电场中：W=qU=12mv2−12mv02
2. 偏转问题
（1）条件分析：不计重力的带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场．
（2）运动性质：匀变速曲线运动．
（3）处理方法：利用运动的合成与分解．
① 沿初速度方向：做匀速运动．
② 沿电场方向：做初速度为零的匀加速运动．
特别提示：带电粒子在电场中的重力问题
(1)基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)．
(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力
3. 运动类型
（1）带电粒子在匀强电场中做匀变速直线运动
（2）带电粒子在不同的匀强电场或交变电场中做匀加速、匀减速的往返运动
4. 基本规律
设粒子带电荷量为 q，质量为 m，两平行金属板间的电压为 U，板长为L，板间距离为 d(忽略重力影响)，则有
（1）加速度：a=Fm=qEm=qUmd
（2）在电场中的运动时间：t=Lv0
（3）位移 &vxt=v0t=L&12at2=y， ，y=12at2=qUL22mv02d
（4）速度 vx=v0&vy=at ，vy=qUtmd ，v=vx2+vy2 ，tanθ=vyvx=qULmv02d
5. 两个结论
（1）不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时的偏转角度总是相同的
证明：由qU0=12mv02 及 tanθ=qULmdv02 得tanθ=UL2U0d
（2）粒子经电场偏转后，合速度的反向延长线与初速度延长线的交点O为粒子水平位移的中点，即O到电场边缘的距离为L2
6. 带电粒子在匀强电场中偏转的功能关系：当讨论带电粒子的末速度v时也可以从能量的角度进行求解：qUy=12mv2−12mv02 ，其中Uy=Ud v ，指初、末位置间的电势差

7. 等效法求解电场中的圆周运动
（1）带电粒子在匀强电场和重力场组成的复合场中做圆周运动的问题是一类重要而典型的题型．对于这类问题，若采用常规方法求解，过程复杂，运算量大．若采用“等效法”求解，则过程往往比较简捷．
（2）等效法求解电场中圆周运动问题的解题思路：
①求出重力与电场力的合力F合，将这个合力视为一个“等效重力”
②将a=F合m 视为“等效重力加速度”
③将物体在重力场中做圆周运动的规律迁移到等效重力场中分析求解

第十一章 电路及其应用
第一节 电源和电流
一、电源和电流
1. 电流：自由电子在静电力的作用下沿导线做定向运动，形成电流。自由电子的定向运动使两个带电体成为等势体，自由电子不能持续定向流动。
2. 恒定电场与恒定电流：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，叫作恒定电场。我们把大小、方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流。
3. 电流的强弱程度用电流这个物理量表示。单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流就越大。公式有：
（1）定义式：I=qt . 在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A . 1C=1A·s
1mA=10−3A 、1μA=10−6A
（2）微观式：I=nqSυ ，导体的横截面积为S，自由电子数密度为（单位体积内的自由电子数）n，自由电子定向移动的平均速率为υ，则时间t内通过某一横截面的自由电子数为nSυt .由于电子电荷量为e，因此，时间t内通过横截面的电荷量q=neSυt ，根据电流的公式I=qt ，就得到电流和自由电子定向移动平均速率的关系I=neSυ
（3）欧姆定律：I=UR ，适用于金属和电解液导电，适用于纯电阻电路。
第二节 导体的电阻
一、导体的电阻
1. 电阻
（1）定义式：R=UI
（2）物理意义：导体的电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小，R越大，阻碍作用越大
2. 电阻定律
（1）内容：同种材料的导体，其电阻与它的长度成正比，与它的横截面积成反比，导体的电阻还与构成它的材料有关．
（2）表达式：R＝ρ l S .
3. 电阻率
（1）计算式：ρ＝RSl
（2）物理意义：反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性．
（3）电阻率与温度的关系
① 金属：电阻率随温度的升高而增大．
② 半导体：电阻率随温度的升高而减小．
③ 超导体：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为零成为超导体．

4. 对伏安特性曲线的理解
（1）图甲中的图线 a、b 表示线性元件，图乙中的图线 c、d 表示非线性元件．
（2）图象的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故Ra＜Rb (如图甲所示)．
（3）图线 c 的电阻减小，图线 d 的电阻增大(如图乙所示)




（4）伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值对应这一状态下的电阻．
（5）解决这类问题的两点注意：
①首先分清是 I－U 图线还是 U－I 图线
②对线性元件：R=UI=△U△I ；对非线性元件：R=UI≠△U△I ，即非线性元件的电阻不等于U－I图象某
点切线的斜率

5. 电阻与电阻率的区别
（1）电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量，电阻大小与导体的长度、横截面积及材料等有关，电阻率是描述导体材料导电性能好坏的物理量，与导体长度、横截面积无关.
（2）导体的电阻大，导体材料的导电性能不一定差；导体的电阻率小，电阻不一定小
（3）导体的电阻、电阻率均与温度有关
6. 电阻的决定式和定义式的区别
公式
R=ρlS
R=UI
区
别
电阻定律的决定式
电阻的定义式
说明了电阻的决定因素
提供了一种测量电阻的方法，并不说明电阻与U和I有关
只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解质溶液
适用于任何纯电阻导体

第三节 实验：导体电阻率的测量
实验1 长度的测量及测量工具的选用
1. 游标卡尺
（1）构造(如图所示)：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉．
（2）用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径．


（3）原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成． 不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：
刻度格数（分度）
刻度总长度
每小格与1mm的差值
精确度（可精确到）
10
9mm
0.1mm
0.1mm
20
19mm
0.05mm
0.05mm
50
49mm
0.02mm
0.02mm
（4）读数：若用 x 表示由主尺上读出的整毫米数，K 表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为x+K×精确度mm

2. 螺旋测微器
（1）构造：如图甲，S为固定刻度，H为可动刻度
（2）原理：可动刻度H上的刻度为50等分，旋钮K每旋转一周，螺杆P前进或后退0.5mm，则螺旋测微器的精确度为0.01mm

（3）读数
① 测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出．
② 测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01 (mm)
③ 如图乙所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米，从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm＋15.0× 0.01 mm＝2.150 mm.

3. 伏安法测电阻：应根据待测电阻的大小选择电流表不同的解法
（1）阻值判断法：
当RV≥Rx时，采用电流表“外接法”；
当Rx≥RA时，采用电流表“内接法”．
（2）倍率比较法：
当RVRx=RxRA ，即Rx=RV·RA 时，既可选择电流表“内接法”，也可选择“外接法”
当RVRx＞RxRA ，即Rx＜RV·RA 时，采用电流表外接法
当RVRx＜RxRA ，即Rx＞RV·RA 时，采用电流表内接法
（3）试触法：△UU与△II比较大小：
若△UU＞△II ，则选择电压表分流的外接法
若△UU＜△II ，则选择电流表的内接法
实验2 金属丝电阻率的测量
一、实验目的
1. 掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法．
2. 掌握螺旋测微器和游标卡尺的使用和读数方法．
3. 会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率．

二、实验原理
用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测金属丝的电流， 根据 Rx＝ UI 计算金属丝的电阻Rx，然后用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度 l，用螺旋测微器测量金属丝的直径 d，计算出金属丝的横截面积 S；根据电阻定律 Rx＝ρ l S ，得出计算金属丝电阻率的公式ρ＝ RxS l ＝ πd2U 4lI .

三、实验器材
被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～ 3 V)，滑动变阻器(50 Ω)，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺．
四、实验步骤
1. 用螺旋测微器在被测金属丝的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值 d.
2. 按实验原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路．
3. 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值 l
4. 把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合电键 S，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数 I 和 U 的值， 填入记录表格内，断开电键 S，求出导线电阻Rx 的平均值．
5. 整理仪器．


第四节 串联电路和并联电路
一、串联电路和并联电路
1. 特点对比

串联
并联
电流
I=I1=I2=···=In
I=I1+I2+···+In
电压
U=U1+U2+···+Un
U=U1=U2=···=Un
电阻
R=R1+R2+···+Rn
1R=1R1+1R2+···+1Rn
2. 几个常用的推论
（1）串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻．
（2）并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻．
（3）无论电阻怎样连接，每一段电路的总耗电功率 P 总是等于各个电阻耗电功率之和．
（4）无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大．
二、电压表和电流表的电路结构
常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表（表头）改装而成的。表头的工作原理涉及磁场对通电导线的作用。从电路的角度看，表头就是一个电阻，同样遵从欧姆定律。
表头的电阻Rg叫作电流表的内阻。指针偏转到最大刻度时的电流Ig 叫作满偏电流。表头通过满偏电流时，加在它两端的电压Ug叫作满偏电压。由欧姆定律可知Ug=IgRg ，表头的满偏电压Ug和满偏电流Ig一般都比较小。
（1）测量较大的电压时，要串联一个电阻R，把表头改装成电压表。串联电阻R的作用是分担一部分电压，起这种作用的电阻常常被叫作分压电阻。
（2）测量较大的电流时，则要并联一个电阻R，把小量程的表头改装成大量程的电流表。电流表可以看作一个电流可读的“小电阻”。并联电阻R的作用是分去一部分电流，起这种作用的电阻常常被叫作分流电阻。
1. 改装方案

改装为电压表
改装为大量程的电流表
原理
串联电阻分压
并联电阻分流
改装原理图


分压电阻或分流电阻
U=IgRg+R故R=UIg−Rg
IgRg=I−IgR故R=IgRgI−Ig
改装后电表内阻
RV=Rg+R＞Rg
RA=RRgR+Rg＜Rg
2. 校正
（1）电压表的校正电路如图甲所示，电流表的校正电路如图乙所示．



（2）校正的过程是：先将滑动变阻器的滑动触头移动到最左端，然后闭合开关，移动滑动触头，使改装后的电压表(电流表)示数从零逐渐增大到量程值，每移动一次记下改装的电压表(电流表)和标准电压表(电流表)示数，并计算满刻度时的百分误差，然后加以校正．





方法规律
一、滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较
电路图


负载R上电压的调节范围
RER+R0≤U≤E
0≤U≤E
负载R上电流的调节范围
ER+R0≤I≤ER
0≤I≤ER

二、两种接法的选择
1. 限流式接法适合控制阻值较小的电阻的电压，分压式接法适合控制阻值较大的电阻的电压．
2. 要求电压从0开始逐渐增大，采取分压式接法．
三、误差分析
1. 电流表外接，由于电压表的分流，使电流表示数偏大．
2. 测量时读数带来误差．
3. 在坐标纸上描点、作图带来误差．
四、注意事项
1. 本实验中被测小电珠灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法．
2. 滑动变阻器应采用分压式接法，目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化．
3. 闭合开关 S 前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为零的一端．
4. 加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压．





第五节 实验：练习使用多用电表
一、多用电表
1. 多用电表是一种多功能仪表，简单的多用电表可用来测量直流电流、直流电压、交变电流、交变电压以及电阻。
2. 外形如“基础再现”栏目中的实验原理图所示：上半部为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程．
3. 多用电表面板上还有：欧姆表的调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正负插孔(红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－” 插孔)．

二、二极管的单向导电性
1. 晶体二极管是由半导体材料制成的，它有两个极，即正极和负极，它的符号如图甲所示．
2. 晶体二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向)．当给二极管加正向电压时，它的电阻很小，电路导通，如图乙所示；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大,电路截止，如图丙所示
3. 将多用电表的选择开关拨到欧姆挡，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接“正”极，红表笔接“负”极时，电阻示数较小，反之电阻示数很大，由此可判断出二极管的正、负极.


基本要求
（一）实验目的
1. 了解多用电表的构造和原理，掌握多用电表的使用方法．
2. 会使用多用电表测电压、电流及电阻．
3. 会使用多用电表探索黑箱中的电学元件．
（二）实验器材
多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、 二极管、定值电阻(大、中、小)三个

（三）实验步骤
1. 观察：观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程．
2. 机械调零：检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置．若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零
3. 将红、黑表笔分别插入“＋”、“－”插孔．

4. 测量小灯泡的电压和电流
（1）按如图甲所示的电路图连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测小灯泡两端的电压．
（2）按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流．
5. 测量定值电阻
（1）根据被测电阻的估计阻值，选择合适的挡位，把两表笔短接，观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度，若不指在欧姆表的“0”刻度，调节欧姆表的调零旋钮，使指针指在欧姆表的“0”刻度处；
（2）将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数；
（3）读出指针在刻度盘上所指的数值，用读数乘以所选挡位的倍率，即得测量结果；
（4）测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡．

方法规律
（一）多用电表对电路故障的检测
1. 断路故障的检测方法
（1）将多用电表拨到电压挡作为电压表使用．
① 将电压表与电源并联，若电压表示数不为零，说明电源良好，若电压表示数为零，说明电源损坏．
② 在电源完好时，再将电压表与外电路的各部分电路并联．若电压表的示数为零，则说明该部分电路完好，若电压表示数等于电源电动势，则说明该部分电路中有断点．
（2）将电流表串联在电路中，若电流表的示数为零，则说明与电流表串联的部分电路断路．
（3）用欧姆挡检测：将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若有阻值(或有电流)说明元件完好，若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路．不能用欧姆表检测电源的情况．
2. 短路故障的检测方法
（1）将电压表与电源并联，若电压表示数为零，说明电源被短路；若电压表示数不为零，则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路．
（2）用电流表检测，若串联在电路中的电流表示数不为零，故障应是短路．

（二）使用多用电表的注意事项
1. 表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入“＋”孔，黑表笔插入“－”孔，注意电流的实际方向．
2. 区分“机械零点”与“欧姆零点”．机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋扭．
3. 测电压时，多用电表应与被测元件并联；测电流时，多用电表应与被测元件串联．
4. 测量电阻时，每变换一次挡位都要重新进行欧姆调零．
5. 由于欧姆表盘难以估读，测量结果只需取两位有效数字，读数时注意乘以相应量程的倍率．
6. 使用多用电表时，手不能接触测试笔的金属杆，特别是在测电阻时，更应注意不要用手接触测试笔的金属杆．
7. 测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表．
8. 如果长期不用欧姆表，应把表内电池取出．

（三）欧姆表测电阻的误差分析
1. 电池旧了电动势下降，会使电阻测量值偏大．
2. 欧姆表挡位选择不当，导致表头指针偏转过大或过小都有较大误差，通常使表针指在中央刻度附近，即表盘的13~23范围内，误差较小．

第十二章 电能 能量守恒定律
第一节 电路中的能量转化
一、电功和电功率
1. 电功
（1）实质：电流做功的实质是电场力对电荷做正功，电势能转化为其他形式的能的过程．
（2）公式：W＝qU＝UIt，这是计算电功普遍适用的公式．
（3）单位：焦耳（ J ）
2．电功率
（1）定义：单位时间内电流做的功叫电功率．
（2）公式：P=Wt=UI ，这是计算电功率普遍适用的公式
（3）单位：瓦特（ W ）

二、焦耳定律
1. 焦耳定律：电流通过电阻时产生的热量Q=I2Rt ，这是计算电热普遍适用的公式．
2．热功率
（1）定义：单位时间内的发热量．
（2）表达式：P热=Wt=Qt=I2R （电流做的功“全部变成热”）
三、电路中的能量转化
1. 纯电阻电路与非纯电阻电路的比较




2. （1）无论是纯电阻还是非纯电阻，电功均可用W=UIt ，电热均可用Q=I2Rt来计算
（2）判断是纯电阻电路还是非纯电阻电路的方法：一是根据电路中的元件判断；二是看消耗的电能是否全部转化为内能．
（3）计算非纯电阻电路时，要善于从能量转化和守恒的角度，利用“电功＝电热＋其他能量”寻找等量关系求解
四、电源的功率及效率问题
电源总功率
任意电路：P总=EI=P出+P内
纯电阻电路：P总=I2(R+r)=E2R+r
电源内部消耗的功率
P内=I2r=P总−P内
电源的输出功率
任意电路：P出=UI=P总−P内
纯电阻电路：P出=I2R=E2R R+r 2
P出与外电阻R的关系

电源的效率
任意电路：η=P出P总×100%=UE×100%
纯电阻电路：η=RR+r×100%
（1）解决最大功率问题时，要弄清楚是定值电阻还是可变电阻的最大功率，定值电阻的最大功率用P=I2R=U2R 分析，可变电阻的最大功率用等效电源法求解
（2）电源输出功率最大时，效率不是最大，只有50%

第二节 闭合电路的欧姆定律
一、电动势
1. 闭合电路：由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路。用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。
2. 非静电力：在电源内部使正电荷向正极移动，与静电力方向相反的力作用于电荷的力叫非静电力。
（1）电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中，这种非静电力在做功，使电荷的电势能增加。
（2）从能量转化的角度看，电源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。
3. 电动势
（1）定义：电动势在数值上等于非静电力把 1 C 的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功．
（2）表达式：E=Wq
（3）物理意义：反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小的物理量
（4）单位：功W的单位是焦耳（ J ），电荷量q的单位是库仑（ C ），电动势E的单位是伏特（ V ）
二、闭合电路欧姆定律及其能量分析
1. 部分电路欧姆定律：I=UR
2. 闭合电路：
（1）在外电路中，正电荷在恒定电场的作用下由正极移到负极；在电源内部，非静电力把正电荷由负极移到正极。
（2）正电荷在静电力的作用下从电势高的位置向电势低的位置移动，电路中正电荷的定向移动方向就是电流的方向，所以，在外电路中，沿电流方向电势降低
（3）内阻：电源内部存在电阻，内电路中的电阻叫内电阻，简称内阻。
3. 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、外电路的电阻之和成反比
（2）公式 &I=ER+r 只适用于纯电阻电路&E=U外+U内 适用于任何电路
①U外表示IR，它是外电路总的电势降落 ②U内表示Ir，它是内电路的电势降落
三、路端电压与负载的关系
1. 路端电压U与电流I的关系
（1）关系式：U=E−Ir
（2）U−I图象如图所示
①当电路断路即I=0时，纵坐标的截距为电源电动势
②当外电路电压为U=0时，横坐标的截距为短路电流
③图线的斜率的绝对值为电源的内阻

四、欧姆表原理(多用电表测电阻原理)
1. 构造：如图所示，欧姆表由电流表 G、电池、调零电阻 R 和红、黑表笔组成．
欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻串联
外部：接被测电阻Rx
全电路电阻R总=Rg+R+r+Rx
2. 工作原理：闭合电路欧姆定律I=ERg+R+r+Rx

3. 刻度的标定：红、黑表笔短接（被测电阻Rx=0）时，调节调零电阻R，使I=Ig ，电流表的指针达到满偏，这一过程叫欧姆调零




（1）当I=Ig 时，Rx=0 ，在满偏电流Ig处标为“0”（图甲）
（2）当I=0 时，Rx→∞ ，在I=0处标为“∞”（图乙）
（3）当I=Ig2 时，Rx=Rg+R+r ，此电阻值等于欧姆表的内阻值，Rx叫中值电阻

第三节 实验：电池电动势和内阻的测量
一、实验目的
1. 掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法；进一步理解闭合电路的欧姆定律．
2. 掌握用图象法求电动势和内阻的方法．
二、实验原理
1. 实验依据：闭合电路欧姆定律．
2. E 和 r 的求解：由 U＝E－Ir 得U1=E−I1rU2=E−I2r ，解得 E、 r
3. 图象法处理：以路端电压 U 为纵轴，干路电流 I 为横轴，建系、描点、连线，纵轴截距为电动势 E，直线斜率 k 的绝对值为内阻 r.
三、实验器材：电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导 线、坐标纸、铅笔．
四、实验步骤：
1. 电流表用 0.6 A 量程，电压表用 3 V 量程，按实验原理图连接好实物电路．
2. 把变阻器的滑片移动到使接入电路阻值最大的一端．
3. 闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数．记录一组电流表和电压表的示数，用同样方法测量并记录几组 I、U 值，并填入表格中．

第1组
第2组
第3组
第4组
第5组
第6组
U/V






I/A






4. 断开开关，拆除电路，整理好器材
方法规律
一、数据处理
1. 列多个方程组求解，再求 E、r 的平均值．
2. 用作图法处理数据，如图所示．
（1）图线与纵轴交点为 E； （2）图线与横轴交点为 I短＝ Er ；
（3）图线的斜率表示 r＝|ΔU ΔI|

二、误差分析
1. 偶然误差：
（1）电表读数不准引起误差． （2）图象法求 E 和 r 时作图不准确．
2. 系统误差：
（1）采取电流表内接法，由于电压表分流造成电动势和内阻的测量值均偏小．
（2）采取电流表外接法，由于电流表分压，造成内阻的测量值偏大．
三、注意事项
1. 为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池．
2. 电流不要过大，应小于 0.5 A，读数要快．每次读数后立即断开电源．
3. 要测出不少于6组的(U，I)数据，且变化范围要大些．
4. 若 U－I 图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r＝|ΔU ΔI|确定
5. 电流表要内接（因为r很小）



第四节 能源与可持续发展
一、能量转移或转化的方向性
1. 能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
2. 能量的耗散：像电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化为内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们很难把这些内能收集起来重新利用。这种现象叫作能量的耗散。

二、能源的分类与应用
1. 煤炭、石油和天然气是目前人类生成、生活中使用的主要能源，这类能源又叫作化石能源。化石能源无法在短时间内再生，所以这类能源被叫作不可再生能源。
2. 水能、风能、潮汐能等能源，归根结底来源于太阳能。这些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。
（1）太阳能发电：通过太阳电池将太阳能直接转化成电能。目前我国是最大的光伏产品制造国。
（2）水力发电（水电站）
（3）风能发电（风车）
（4）核能发电（核电站）





第十三章 电磁感应与电磁波初步
第一节 磁场 磁感线
一、磁场
1. 磁场
（1）基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁力的作用．
（2）方向：小磁针的 N 极所受磁场力的方向．

二、磁感线及特点
1. 磁感线：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的方向一致
2. 磁感线的特点
（1）磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向．
（2）磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱,在磁感线较密的地方磁场较强；磁感线较疏的地方磁场较弱
（3）磁感线是闭合曲线，没有起点和终点,在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N 极
（4）同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切．
（5）磁感线是假想的曲线，客观上不存在．
三、安培定则
1. 电流周围的磁场

直线电流的磁场
通电螺线管的磁场
环形电流的磁场
特点
无磁极、非匀强且距导线越远处磁场越弱
与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场最强，管外为非匀强磁场
环形电流的两侧是N极和S极且离圆环中心越远，磁场越弱
安培定则



2. 安培定则（也叫右手螺旋定则）：
（1）用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。
（2）让右手弯曲的四指与环形（或螺线管）电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线（或螺线管）轴线上磁场的方向。

第二节 磁感应强度 磁通量
一、磁感应强度
1. 电流元：在物理学中，把很短一段通电导线中的电流I与导线长度l的乘积Il叫作电流元。
2. 磁感应强度
（1）物理意义：描述磁场强弱和方向．
（2）关系式：B＝ FIL （通电导线垂直于磁场）
（3）磁感应强度是矢量，它的方向就是该处小磁针静止时 N 极所指的方向．
（4）单位：特斯拉，简称特，符号 T。即1T=1NA·m
3.匀强磁场：磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同的磁场。
二、磁通量
1. 定义：在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积 S 和 B 的乘积．
2. 公式：Φ＝B·S
3. 单位：韦伯，简称韦，符号是Wb ，1 Wb＝1 T·m2
4. 磁通量是标量，但有正、负
5. 从Φ＝B·S可以得出B=ΦS，这表示磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量。


第三节 电磁感应现象及应用
一、电磁感应
1. 电磁感应现象：当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有电流产生，这种现象称为电磁感应现象，产生的电流叫作感应电流。
2. 产生感应电流的条件：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。（闭合电路，磁通量变化）
3. 能量转化：发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为电能（特别提醒：无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线圈中就有感应电动势产生）
4. 生产、生活中广泛使用的变压器、电磁炉等也是根据电磁感应制造的。



第四节 电磁波的发现及应用
一、电磁场
1. 法拉第提出电磁感应：在变化的磁场中放入一个闭合电路，电路里会产生感应电流。（磁生电）
2. 麦克斯韦提出电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．
3. 电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场．
二、 电磁波
1. 电磁波：电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波．
(1)电磁波是横波，在空间传播不需要介质．
(2)真空中电磁波的速度为 3.0×108 m/s.
(3)电磁波能产生干涉、衍射、反射和折射等现象．
2. 电磁波谱
（1）在一列水波中，凸起的最高处叫作波峰；凹下的最低处叫作波谷。邻近的两个波峰（或波谷）的距离叫作波长。在1s内有多少次波峰（或波谷）通过，波的频率就是多少。水波不停地向远方传播，用来描述波传播快慢的物理量叫作波速。
（2）公式：波速=波长×频率 （c=λf）
（3）按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。
3. 电磁波的能量：像食物中的水分子在微波炉的作用下热运动加剧，内能增加，温度升高。
4. 电磁波通信：电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播。



第五节 能量量子化
一、热辐射
1. 一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体温度有关，叫作热辐射。温度升高，热辐射中波长较短的成分越来越强。
2. 物体表面会吸收和反射外界射来的电磁波。
3. 黑体：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。黑体可以向外辐射电磁波。

二、能量子
1. 能量子：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子，它的大小为ε=hυ ，υ是电磁波的频率，h为普朗克常量，h=6.62607015×10−34 J·s 。这些能量子后来被叫作光子。

三、能级
1. 能级：微观世界中能量取分立值的观念也适用于原子系统，原子的能量是量子化的。这些量子化的能量值叫作能级。
2. 通常情况下，原子处于能量最低的状态，这是最稳定的。气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能跃迁到较高的能量状态。这些状态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子。
3. 原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个能级之差。由于原子的能级是分立的，所以刚放出的光子的能量也是分立的，因此原子的法射光谱只有一些分立的亮线。