课件25张PPT。本章优化总结专题1 电场力的性质和能的性质
1．电场强度是描述电场中某点力的性质的物理量，而电势是描述电场中某点能的性质的物理量．它们之间没有直接的关系．具体地说，场强大的地方，电势不一定高，场强小的地方电势不一定低．反过来，电势高的地方场强不一定大，电势低的地方场强也不一定小．电场强度和电势的大小判断一般借助于电场线．电场线的疏密程度反映电场的强弱，电场线在某点的切线方向表示该点的场强方向．沿着电场线的方向，电势逐渐降低．
2．电势能的变化可以根据电场力所做的功来判断．电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加． (双选)(2011·高考山东理综卷)如图1－1所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN为两电荷连线的中垂线，a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线，且a和c关于MN对称、b点位于MN上，d点位于两电荷的连线上．以下判断正确的是( )A．b点场强大于d点场强
B．b点场强小于d点场强
C．a、b两点间的电势差等于b、c两点间的电势差
D．试探电荷＋q在a点的电势能小于在c点的电势能
【关键提醒】 清楚等量异种电荷的电场线和等势面分布图是解决该题的关键．【精讲精析】 根据等量异种点电荷的电场线的形状和对称性，b点的场强小于d点的场强，且a、b两点的电势差等于b、c两点间的电势差，a、c在同一电场线上，电场线方向从a到c，故试探电荷＋q在a点的电势能大于在c点的电势能，故B、C项正确．
【答案】 BC【借题发挥】 对于等量同种电荷在连线的中垂面上的场强的分布，切记中点场强为零，无穷远处场强也为零．由中点到无穷远处的场强必有先增大后减小的规律，假如题目中涉及的点的位置的场强并不清楚在哪一变化区域，要设想各种可能．专题2 根据带电粒子的运动轨迹和电场线(或等势面)来判断有关问题
解此类问题应掌握以下几个要点：
1．带电粒子的轨迹的切线方向为该点处的速度方向．
2．带电粒子所受合力(往往仅为电场力)应指向轨迹曲线的凹侧，再依电场力与场强同向或反向，即可确定准确的力的方向．3．在一段运动过程中，若合力与速度方向的夹角小于90°，则合力做正功，动能增大；若夹角大于90°，则合力做负功，动能减小；若夹角总等于90°,则动能不变． (双选)(2011·高考江苏单科卷)一粒子从A点射入电场，从B点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如图1－2 所示，图中左侧前三个等势面彼此平行，不计粒子的重力．下列说法正确的有( )
A．粒子带负电荷
B．粒子的加速度先不变，后变小
C．粒子的速度不断增大
D．粒子的电势能先减小，后增大【精讲精析】 沿电场线方向电势逐渐降低，电场线垂直于等势面，如图1－3所示，画出轨迹上某一点的电场的方向，结合粒子的偏转情况可判断粒子的受力方向与电场方向相反，故粒子带负电，A项正确；左侧等势面平行等间距，对应电场为匀强电场，
右侧等势面间距增大，对应
电场强度减小，由左到右的过程电场力先不变后变小，即加速度先不变后变小，B项正确；此过程电场力做负功,粒子电势能不断增大，动能(速度)不断减小，C、D项错误．
【答案】 A、B专题3 研究带电粒子在电场中运动的两条主要线索
带电粒子在电场中的运动，是一个综合电场力、电势能的力学问题，研究的方法与质点动力学相同,它同样遵循运动的合成与分解、力的独立作用原理、牛顿运动定律、动能定理、功能原理等力学规律．研究时，主要可以按以下两条线索展开．1．力和运动的关系——牛顿第二定律
根据带电粒子受到的电场力，用牛顿第二定律找出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度、位移等．这条线索通常适用于恒力作用下做匀变速运动的情况．
2．功和能的关系——动能定理
根据电场力对带电粒子所做的功，引起带电粒子的能量发生变化，利用动能定理或从全过程中能量的转化，研究带电粒子的速度变化、经历的位移等．这条线索同样也适用于不均匀的电场．
说明：电场力做功与路径无关，只与初、末位置有关．计算方法有：
(1)由公式W＝Fscosθ计算，此公式只适合于匀强电场中，可变形为W＝Eqs，式中s为电荷初末位置在电场方向上的位移．(2)由电场力做功与电势能改变关系计算，W＝qU，对任何电场都适用．当U＞0，q＞0或U＜0，q＜0时，W＞0；否则W＜0.
(3)由公式WAB＝EpA－EpB计算，此公式适合于任何电场． 如图1－4所示，两块竖直放置的平行金属板A、B，两板相距d，两板间电压为U,一质量为m的带电小球从两板间的M点开始以竖直向上的初速度v0运动,当它到达电场中的N点时速度变为水平方向、大小变为2v0，求M、N两点间的电势差和电场力对
带电小球所做的功．(不计带电小
球对金属板上电荷均匀分布的影
响，设重力加速度为g)专题4 带电粒子在复合场中的运动
各种性质的场与实物(由分子和原子构成的物质)的根本区别之一是场具有叠加性，即几个场可以同时占据同一空间，从而形成叠加场．对于叠加场中的力学问题，可以根据力的独立作用原理分别研究每一种场力对物体的作用效果；也可以同时研究几种场力共同作用的效果，将叠加场等效为一个简单场，然后与重力场中的力学问题进行类比，利用力学的规律和方法进行分析与解答．(1)珠子所能获得的最大动能是多大？
(2)珠子对环的最大压力是多大？
【思路点拨】 涉及匀强电场中的圆周运动问题时，把重力和电场力用一个合力代替会使问题大为简化，至于具体计算做功值时，分别求每个分力的功往往又比求合力的功简单，应灵活应用．课件39张PPT。第一章 电场第一章 电场第一节 认识静电目标导航
1.了解静电现象及其在生活、生产中的应用.
2．知道常用的起电方法．
3．知道电荷的概念，知道元电荷．(重点)
4．能正确表述电荷守恒定律，会用原子结构和电荷守恒的知识分析静电现象．(重点和难点)一、起电方法的实验探究
1．两种电荷
自然界中的电荷有____种，即_________和________．如：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫做_________；用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫做________．同种电荷相斥，异种电荷相吸．两正电荷负电荷正电荷负电荷2．起电的方法
使物体起电的方法有三种：即___________、__________、__________．
想一想
1．相互吸引的一定是带异种电荷的物体吗？
提示：不一定，除了带异种电荷的物体相互吸引之外，带电体有吸引轻小物体的性质，这里的“轻小物体”可能不带电．
摩擦起电感应起电接触起电二、电荷守恒定律
1．电荷量：电荷的多少叫________．在国际单位制中，它的单位是_____，符号为___.
2．元电荷
电子和质子带有_______________电荷，其电荷量为e＝____________．因所有带电体的电荷量等于e或e的整数倍，所以将电荷量e称为________．电荷量库仑C等量而异种的1.6×10－19 C元电荷想一想
2．元电荷就是带电荷量足够小的带电体吗？
提示：不是，元电荷是一个抽象的概念，不是指的某一个带电体，它是指电荷的电荷量．另外任何带电体所带电荷量是1.6×10－19 C的整数倍．3．电荷守恒定律
电荷既不能创造，也不能消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一个部分转移到另一个部分．在转移过程中，电荷的_________不变．这一结论叫做电荷守恒定律．代数和要点1 三种起电方式比较和分析
?学案导引
1．三种起电方式的条件有何不同？
2．人在地毯上行走后会带电，把一个带电体靠近导体，可以使导体带电，接触后也能使导体带电，这些起电方式的本质是什么？1.三种起电方式的比较2.分析三种起电过程的方法及注意事项
(1)分析摩擦起电问题时应明确原子核中的质子不能脱离原子核而移动，即相互摩擦的两个物体中移动转移的不可能是正电荷,转移的只能是负电荷即电子．带正电荷的物体一定失去了电子，带负电的物体一定获得了电子．(2)接触起电过程中电子转移的规律
带正电的物体与带负电的物体接触，电子由带负电的物体转移到带正电的物体上．
带正电的物体与不带电的中性物体接触，电子由中性物体转移到带正电的物体上．
带负电的物体与不带电的中性物体接触，电子由带负电的物体转移到中性物体上．(3)感应起电的判断方法
①带电体靠近导体时，靠近带电体的近端带异种电荷，远离带电体的远端带同种电荷．
②凡遇到接地问题时，该导体与地球组成一个导体，则该导体为近端物体,带异种电荷,地球为远端，带同种电荷．特别提醒：(1)感应起电只适用于导体，绝缘体的电子因不能自由移动，而不会感应起电．
(2)摩擦起电与感应起电的产生条件有两个主要不同点：①材料不同：前者是绝缘体，后者是导体；②方式不同：前者必须接触，后者是靠近． (单选)使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开．下列各图(图1－1－1)表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是( )【关键提醒】 这类题目需结合感应起电和验电器的原理进行分析．验电器箔片之所以张开，是因为箔片带有同种电荷相互排斥的结果．【精讲精析】 把带电金属球移近不带电的验电器，根据静电感应现象的规律，若金属球带正电荷，则将导体上的自由电子吸引上来，这样验电器的上部将带负电荷，箔片带正电荷；若金属球带负电荷，则将导体上的自由电子排斥到最远端，这样验电器的上部将带正电荷，箔片带负电荷．B项正确．
【答案】 B变式训练
1．(单选)如图1－1－2所示，用带正电的金属球A靠近验电器B，则( )
A．验电器金箔不张开，因为
球A没有和B接触
B．验电器金箔张开，因为整
个验电器都带上了正电C．验电器金箔张开，因为整个验电器都带上了负电
D．验电器金箔张开，因为验电器下部箔片都带上了正电
解析：选D.由于验电器发生了静电感应现象，验电器金属球带上了负电，金属箔片带上了正电，因此D正确．要点2 电荷守恒定律的理解和应用
?学案导引
1．物体带电或发生电中和能不能说创造了电荷或电荷消失？
2．接触带电现象中电荷量如何分配？1．“中性”、“中和”的本质
电中性的物体是有电荷存在的，只是电荷量的代数和为0，对外不显电性；电荷的中和是指电荷的种类、数量满足异号、等量时，物体达到电中性的过程．
2．“总量”含义：指电荷量的代数和．3．起电过程中电荷变化
不论哪一种起电过程都没有创造电荷，也没有消灭电荷．本质都是电荷发生了转移,也就是说起电过程是物体所带电荷的重新分配．4．应用电荷守恒定律分析接触带电现象中电荷量的分配
(1)导体接触带电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关．完全相同的金属球接触时，电荷量平均分配；形状、大小不同的导体接触时电荷量不能平均分配．无论哪种情况，接触前后电荷总量不变．③若两球带异种电荷，接触后先中和等量的异种电荷，剩余电荷量平均分配，电性与接触前带电荷量大的金属球的电性相同．
特别提醒：(1)电荷量不能连续变化，因为最小的电荷量为1.60×10－19 C，任何电荷量都是元电荷的整数倍．
(2)质子及电子所带电荷量的绝对值与元电荷相等，但不能说它们是元电荷． 有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带电荷量为QA＝6.4×10－9 C，QB＝－3.2×10－9 C，让两个金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？
【思路点拨】 当两个完全相同的金属球接触后,根据对称性，两个球一定带等量的电荷量.若两个球原先带同种电荷,电荷量相加后均分;若两个球原先带异种电荷，则电荷先中和再均分．【答案】 电子由B球转移到A球 共转移了3×1010个电子变式训练
2．(双选)一带负电绝缘金属小球放在潮湿的空气中，经过一段时间后，发现该小球上净电荷几乎不存在，这说明( )
A．小球上原有的负电荷逐渐消失了
B．在此现象中，电荷不守恒
C．小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了D．该现象是由于电子的转移引起，仍然遵循电荷守恒定律
解析：选CD.金属小球上电荷量减少是由于电子通过空气导电转移到外界，只是小球上电荷量减少，但是这些电子并没有消失，故A、B错,C对．就小球和整个外界组成的系统而言，其电荷的总量仍保持不变，故D正确．接触带电与电荷守恒定律的综合应用
[经典案例] (10分)相同的两金属小球A、B带有相同的电荷量，相隔一定的距离，今让第三个相同的不带电金属小球C，先后与A、B接触后移开．(1)若A、B两球带同种电荷，接触后两球的电荷量大小之比为多大？
(2)若A、B两球带异种电荷，接触后两球的电荷量大小之比为多大？
【审题指导】 C球接触A后带上了一定量的电荷，再与B接触．【答案】 (1)2∶3 (2)2∶1
【规律方法】 在电荷转移和重新分配的过程中，对整个系统电荷是守恒的．如：带异种电荷的两个完全相同的导体小球接触时，电荷先中和再平分，若是带同种电荷则电荷平分．验电器的构造及使用
验电器的构造如图1－1－3所示．图中上部是一金属板(也有用金属球的)，它和金属杆相连接，金属杆穿过橡皮塞，其
下端挂两片极薄的金箔，封
装在玻璃瓶内．检验时，把物体与金属板接触，如果物体带电，就有一部分电荷传到两片金箔上，金箔由于带了同种电荷，彼此排斥而张开，所带的电荷越多，张开的角度越大；如果物体不带电，则金箔不动．当已知物体带电时，若要识别它所带电荷的种类，只要先把带电体与金属板接触一下，使金箔张开．然后，再用已知的带足够多带正电的物体接触验电器的金属板，如果金箔张开的角度更大，则表示该带电体的电荷是正的；反之，如果金箔张开的角度减小，或先闭合而后张开，则表示带电体的电荷是负的．课件41张PPT。第二节 探究静电力目标导航
1.正确理解点电荷的模型，知道实际带电体能看成点电荷的条件．
2．掌握库仑定律的内容及公式，理解库仑定律的适用条件．(重点)
3．运用库仑定律并结合力学规律求解有关问题．(难点)一、点电荷
1．点电荷：如果一个带电体，它本身的_____比起它到其他带电体的______小得多，那么在研究它与其他带电体的相互作用时，可以忽略电荷在带电体上的具体分布情况，把它抽象成一个几何点．这带电的几何点称为点电荷．大小距离2．理想模型：理想模型方法是物理学常用的研究方法．当研究对象受多个因素影响时，在一定条件下人们可以抓住_________，忽略__________，将研究对象抽象为理想模型．
想一想
现有一个半径为20 cm的带电圆盘，问能否把它看成点电荷？主要因素次要因素提示：能否把带电圆盘看成点电荷，不能只看大小，要视具体情况而定．若考虑它与10 m远处的一个电子的作用力时，完全可以把它看成点电荷；若电子距圆盘只有1 mm时，这一带电圆盘又相当于一个很大的带电平面，而不能看成点电荷．二、库仑定律
1．探究方法：控制变量法
(1)探究电荷间的作用力的大小跟距离的关系：
电荷量不变时，电荷间的距离增大，作用力_____；距离减小时，作用力_____．
(2)探究电荷间作用力的大小跟电荷量的关系：
电荷间距离不变时，电荷量增大,作用力_____;电荷量减小，作用力______．减小增大增大减小2．库仑定律
(1)内容：在________两个_______之间的作用力，跟它们的电荷量的_____成正比，跟它们间的距离的_______成反比．作用力的方向在它们的________．
(2)公式：_____________.
(3)静电力常量k＝__________________.
(4)适用条件：真空中的________．真空中点电荷乘积二次方连线上9.0×109 N·m2/C2点电荷要点1 点电荷的理解
?学案导引
1．能否说“大的带电体一定不能看成点电荷，小的带电体一定能看成点电荷”？
2．点电荷就是元电荷吗？1．点电荷是物理模型
只有电荷量，没有大小、形状的理想化的模型，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．这样处理会使问题大为简化，对结果又没有太大的影响，是物理学上经常用到的方法．
3．点电荷只具有相对意义
一个带电体能否看成点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定．4．注意区分点电荷与元电荷
(1)元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值，是电荷量的最小单位．
(2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状，是带电个体，其带电量可以很大也可以很小，但它一定是一个元电荷电量的整数倍．特别提醒：(1)点电荷与力学中的质点类似，是在研究复杂物理问题时引入的一种理想化模型．
(2)不少物理问题都与较多的因素有关，要研究其与所有因素的关系是很困难的，抓住主要因素构建物理模型，才可以简化研究的过程． (单选)北京时间2011年9月29日晚21时16分，中国在酒泉卫星发射中心载人航天发射场，用“长征二号F”运载火箭将中国全新研制的首个目标飞行器“天宫一号”发射升空．上升过程中由于与大气摩擦产生了大量的静电．下列情况中升空后的“长征二号F”火箭上的静电能被视为点电荷的是( )A．研究“长征二号F”火箭外部与其相距1 m处的一个带电微粒之间的静电力
B．研究“长征二号F”火箭与地球(带负电)之间的静电力
C．任何情况下都可视为点电荷
D．任何情况下都不可视为点电荷【审题指导】 解答本题时应把握以下两点：
(1)明确带电体视为点电荷的条件．
(2)同一带电体能否视为点电荷，要具体问题具体分析．【精讲精析】 对带静电的“长征二号F”火箭，如果研究一个悬浮在距它1 m处的带电微粒，那么“长征二号F”火箭就相当于一个很大的带电体，与两者距离相比不能忽略，因此这时不能把“长征二号F”火箭视为点电荷，A项不正确；当考虑“长征二号F”火箭和地球之间的静电力时，“长征二号F”火箭大小比它与地球之间的距离小得多，“长征二号F”火箭本身大小可以忽略，可以把它视为点电荷，B项正确；由以上分析可见，“长征二号F”火箭能否被视为点电荷，要具体问题具体分析，所以C、D项不正确．
【答案】 B
【规律总结】 一个实际的带电体能否视为点电荷，不仅与带电体本身有关，还取决于所研究的问题．变式训练
1．(单选)下列关于点电荷的说法中，正确的是( )
A．体积大的带电体一定不是点电荷
B．当两个带电体的形状对它们间相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体可看成点电荷
C．点电荷就是体积足够小的电荷
D．点电荷是电荷量和体积都很小的带电体解析：选B.带电体能否看成点电荷，不能以体积大小、电荷量多少而论,故A、C、D错．一个带电体能否看成点电荷，要依具体情况而定，只要在测量精度要求的范围内，带电体的形状、大小等因素的影响可以忽略，即可视为点电荷．故B正确．要点2 库仑定律的理解及应用
?学案导引
1．静电力是根据性质命名的力，还是根据效果命名的力？
2．应用库仑定律解决问题时应注意什么？2．静电力的大小计算和方向判断一般分开进行
(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．只有采用国际单位，k的值才是9.0×109 N·m2/C2.
4．库仑定律严格适用于真空中两个点电荷的相互作用，但两个均匀带电球体相距较远时也可视为点电荷，r应指两球体的球心距．
5．对于不能视为点电荷的物体间的库仑力不能随便用库仑定律求解,要视具体情况而定．特别提醒：库仑力同样遵循牛顿第三定律，不要误认为电荷量大的电荷和电荷量小的电荷相互作用时，所受的库仑力大小不同．带电量分别为Q1、Q2的两个带电体之间的库仑力是一对相互作用力,无论Q1、Q2是否相等,两带电体所受的库仑力总是大小相等、方向相反． (单选)有半径均为r的两个金属球，彼此距离为L，其中L远远大于球的半径r.它们都带正电荷，电荷量分别为Q1、Q2，则它们之间的静电力为( )【思路点拨】 由于L远远大于球的半径r，所以两个带电金属球可看成点电荷．
【答案】 B【精讲精析】 若L与r相差不大，金属球上的电荷的分布对库仑力的影响较大，此时金属球不能看做点电荷．【答案】 不能 偏小3．有两个完全相同的金属小球A和B，A带电荷3Q，B带电荷－Q.已知它们相距为r时的静电力为F，现将它们互相接触再分开，并使二者距离为2r，求A、B之间的静电力．静电力作用下的平衡问题
[经典案例] (10分)真空中相距3 m的光滑绝缘平面上，分别放置两个电荷量为－Q、＋4Q的点电荷A、B，然后再在某一位置放置点电荷C.这时三个点电荷都处于平衡状态，求C的电荷量以及相对A的位置．【思维流程】【解题样板】 根据题意，三个点电荷中每个点电荷都处于平衡状态，由此可知，三个点电荷应位于同一条直线上，设－Q、＋4Q如图1－2－2放置，为保证三个电荷都平衡，C应放在BA延长线上，且C应带正电，设电荷量为qC.(2分)【答案】 4Q，A点左侧距离A点3 m处【规律方法】 电荷间的库仑力也符合牛顿第三定律．另外，根据力的独立作用原理，任意两个点电荷之间的相互作用力，不因有第三个电荷存在而受到影响．某一电荷受到多个电荷作用时，它受到的库仑力应是各个电荷单独与它作用时所受各库仑力的合力．若A、B都带正电，则C应放在A、B连线上，且C应带负电，因此，三个电荷平衡的规律可总结为：
(1)同种电荷放中间，异种电荷放两边，且靠近电荷量小的一边．
(2)三电荷在同一直线上，两同夹一异，两大夹一小．库仑定律与万有引力定律的适用范围
在高中阶段，库仑定律中电荷要视为静止(两电荷相对静止且均在惯性系中)的点电荷，万有引力定律中的物体要视为质点．但如果不能视为点电荷和质点，也能根据力的矢量叠加原理和微积分理论求得其值．库仑定律是电磁学中的基本定律，大量实验表明：库仑定律在小至原子、原子核的线度,大至地球的线度内，即在10－15 m～107 m的范围内是可靠的．万有引力定律在太阳系内讨论天体运动获得了巨大的成功，它的威力究竟能延伸多远，广义相对论已证明“万有引力理论的普适性超越了宇宙的边缘”．在微观世界中，万有引力和静电力相比是微不足道的，如电子和质子之间的静电力是万有引力的1039倍，因此，在微观领域，起作用的是静电力．但在整个电中性宇宙中，万有引力使天体有规律地沿轨道运动，它就像一根指挥棒，调节着整个宏观世界的运动．课件65张PPT。第三节 电场强度目标导航
1.知道电荷间相互作用是通过电场发生的．
2．理解电场强度、匀强电场的概念，理解电场强度是矢量，掌握电场强度的定义式和单位．
(重点和难点)3．知道什么是电场线，理解用电场线可以形象地表示电场的方向和强弱．(重点)
4．了解一个点电荷、两个等量点电荷、带电平行板间的电场线的分布．一、电场
1．电荷的周围存在_____．带电体间的相互作用是通过周围的_____发生的．电场的基本性质是对放入其中的_____有力的作用．
2．静电场：相对观察者静止的电荷周围存在的电场，称为静电场．电场电场电荷二、电场的描述
1．电场强度
(1)定义：在电场的同一点，电场力的大小与试探电荷的电荷量的比值是恒定的，跟试探电荷的电荷量无关．它只与产生电场的电荷以及试探电荷在电场中的具体位置有关，即比值反映电场自身的性质．因此，我们可以用这一比值表示电场的强弱，这一比值称为电场强度，简称场强．(2)定义式：_______.
(3)单位：______.
(4)方向：电场强度是矢量，规定某点电场强度的方向跟________在该点所受的电场力的方向相同.负电荷在电场中某点所受的电场力的方向跟该点电场强度的方向______．N/C正电荷相反2．匀强电场
如果电场中各点的场强_____和_____都相同,这种电场叫做匀强电场．大小方向3．点电荷的电场和电场的叠加
(1)点电荷周围某点电场强度大小计算式为
___________.
(2)电场的叠加原理：如果在空间同时存在多个点电荷，这时在空间某一点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的________．矢量和想一想
1．有人认为，在点电荷Q形成的电场中，在以Q为球心的同一个球面上各点的电场强度都相同，你是怎样认为的？三、怎样“看见”电场
1．电场线
在电场中画出一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向都和该处的_________一致，这样的曲线叫做电场线．
2．电场线的特点
(1)电场线的疏密程度反映了电场的_____，电场越___的地方，电场线越密．场强方向强弱强(2)电场线从正电荷或无限远出发，到_______终止或延伸到无限远．
(3)匀强电场的电场线是_______________的平行直线．负电荷间隔距离相等想一想
2．电场中的电场线有可能相交吗？
提示：不可能．电场中某点的电场强度的大小和方向，根据其客观性是唯一确定的，若电场线能相交，由于交点的切线不唯一，根据画电场线的规定，交点处的电场强度失去了上述的唯一性，所以电场中的电场线在空间是不能相交的．1．关于电场的三点说明
(1)电场是一种特殊的物质，并非由分子、原子组成，虽然看不见摸不着，但它与实物一样客观存在着，它能通过一些性质表现其存在，它与实物一样也具有物质的一般的重要属性，如质量、能量等．(2)电荷的周围一定存在电场，静止电荷的周围存在着静电场．本章所研究的规律，有些是只适用于静电场的．
(3)电荷间的相互作用是通过电场发生的．不是超距作用，是通过电场来传递的．2．电场强度的理解
(1)电场强度是描述电场的力的性质的物理量．
(2)电场强度由电场本身决定，与放入其中的试探电荷无关．
(3)电场强度是矢量，它遵循矢量的特点和运算法则．
3．电场和电场强度的关系
电场强度是为描述电场而引进的物理量，场强的大小和方向分别表示电场的强弱和方向．4．电场力与电场强度的区别与联系
电场强度是描述电场力的性质的物理量，电场力与电场强度的区别与联系可以通过下表进行对比. 如图1－3－1所示，在一带负电的导体A附近有一点B，如在B处放置一个q1＝－2.0×10－8 C的电荷，测出其受到的静电力F1大小为4.0×10－6 N，方向如图，则B处场强是多少？如果换用一个q2＝
4.0×10－7 C的电荷放在B
点，其受力多大？此时B
处场强多大？【思路点拨】 解答本题应把握以下三点：
(1)电场强度的大小计算和方向判断可分开进行．
(2)场强大小可由场强的定义式求解．
(3)场强方向与正(负)电荷所受电场力方向相同(反)．【答案】 见精讲精析要点2 公式E＝F/q和E＝kQ/r2的理解特别提醒：点电荷和检验电荷两个概念有同、有异．相同的是它们的几何线度都必须足够小，小到在我们研究范围内可以忽略；不同的是点电荷并不要求电荷量充分小，而检验电荷的电荷量一定要充分小．【答案】 CD．电场中某点场强方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向
因场强为矢量，E相同，则大小、方向都相同，而在该球面上各处E方向不同，故C错;因所放电荷的电性不知，若为正电荷，则E与正电荷受力方向相同,否则相反，故D错．要点3 电场的叠加
?学案导引
1．电场叠加遵循何规律？
2．电场强度的正负表示场强的大小吗？当空间的电场是由几个点电荷共同激发的时候,空间某点的电场强度等于每个点电荷单独存在时所激发的电场在该点的电场强度的矢量和．
用电场强度的叠加原理可以求得任意多个点电荷产生的电场强度，任何一个带电体不管其电荷分布多么复杂，都可以视为由许多点电荷组成，知道了点电荷电场，原则上就可以知道任一带电体的电场强度.“叠加电场”一旦形成，电场中某点的电场强度也就唯一确定了．特别提醒：电场强度是矢量，电场强度的叠加本质是矢量叠加，所以应该用平行四边形定则． 如图1－3－2所示，真空中带电荷量分别为＋Q和－Q的点电荷A、B相距为r，则：
(1)两点电荷连线的中点O的场强多大？
(2)在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为r的O′的场强如何？【思路点拨】 先计算两点电荷各自在O点和O′点产生的场强，然后根据场强叠加原理求合场强．电场强度的叠加与力的合成类似，同样遵循平行四边形定则，力的合成的一些方法(如矢量三角形法)对电场强度的叠加也同样适用．【答案】 见精讲精析变式训练
3．(单选)如图1－3－4所示，a、b是两个点电荷，它们的电荷量分别为Q1、Q2，MN是ab连线的中垂线，P是中垂线上的一点，下列哪种情况能使P点的场强方向指
向MN的右侧( )A．Q1、Q2都是正电荷，且Q1＜Q2
B．Q1是正电荷，Q2是负电荷，且|Q1|＞|Q2|
C．Q1是负电荷，Q2是正电荷，且|Q1|＜|Q2|
D．Q1、Q2都是负电荷，且|Q1|＞|Q2|解析：选B.设Q1、Q2在P点产生的场强分别为E1、E2，P点合场强为E，因场强是矢量，由平行四边形定则得矢量图如下图所示，由图不难看出选项B正确．要点4 电场线的理解
?学案导引
1．电场中的电场线能相交吗？
2．电场线是不是电荷的运动轨迹？1．对电场线的理解
(1)电场中任何两条电场线都不能相交，电场线也不闭合．因为电场中任一点的场强的大小和方向都是唯一确定的．如果两条电场线相交，就不能唯一地确定出场强的方向．同时在相交点处电场线密不可分，因而也不可能反映出场强的大小．(2)电场线的疏密
电场线的疏密程度表示电场强度的大小，电场线越密的地方，场强越大；电场线越稀疏的地方，场强越小．
(3)电场线是为描述电场而引入的一种假想曲线，实际上电场中并不存在电场线．
(4)不可能在电场中每个地方都画出电场线，两条电场线间虽是空白，但那些位置仍存在电场．2．电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的比较3.电场线与带电粒子运动轨迹重合的条件
(1)电场线是直线；
(2)带电粒子只受电场力作用，或受其他力，但其他力的合力的方向沿电场线所在直线；
(3)带电粒子初速度的方向为零或初速度的方向沿电场线所在的直线．
以上三个条件必须同时满足．特别提醒：(1)带电粒子在电场中的运动轨迹由带电粒子所受合外力与初速度共同决定．
(2)运动轨迹上各点的切线方向是粒子的速度方向．
(3)电场线上各点的切线方向是场强方向，决定着粒子所受电场力的方向． (单选)如图1－3－5所示，直线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，曲线是某一带电粒子通过电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上两点．若带电粒子运动中只受电场力作用，根据此图可以做出的判断不正确的是( )A．带电粒子所带电荷的符号
B．带电粒子在a、b两点的受力方向
C．带电粒子在a、b两点的加速度何处大
D．带电粒子在a、b两点的加速度方向
【关键提醒】 电场线的疏密表示场强大小.电荷的受力方向为其运动曲线弯曲方向.电荷的受力方向为其运动的加速度方向.电荷受力大小与场强大小有关,场强越大，受力越大．【精讲精析】 如图1－3－6所示，由于带电粒子在电场力作用下做曲线运动，所以电场力应指向轨迹的凹侧，且沿电场线，即沿电场线向左，B正确；由于电
场线方向未知，故不能确定
带电粒子的电性，A错误；【答案】 A变式训练
4．(双选)(2012·苏州高二检测)一带电粒子只受电场力作用从电场中的A点运动到B点，轨迹如图1－3－7中虚线所示．不计粒子所受重力，则( )A．粒子带正电
B．粒子加速度逐渐增大
C．A点的速度大于B点的速度
D．粒子的初速度不为零
解析：选CD.由轨迹弯曲的方向可知粒子带负电．由电场线的疏密程度可知A点的场强大，故粒子的加速度逐渐减小．因粒子从A点运动到B点时，电场力对其做负功，故A点的速度大于B点的速度．若粒子的初速度为零，其运动轨迹将是直线．电场强度与力学的综合应用
[经典案例] (10分)一粒子质量为m，带电荷量为＋q，以初速度v与水平方向成45°射向空间一匀强电场区域，恰做直线运动．求这个匀强电场的最小场强的大小并说明方向．【思路点拨】 解答本题时应把握以下两点：
(1)做直线运动时粒子所受合力方向与初速度方向的关系．
(2)画出粒子受力分析图，分析可得结果．【解题样板】 粒子进入电场区域后要受重力和电场力作用而做直线运动，知其合力必与v在一条直线上．由图1－3－8及力的知识可知,最小的电场力qEmin＝mgcos45°.(5分)【名师点评】 画出受力分析图是解答本题的关键．在图上标出速度方向，由于mg方向竖直向下，合力与速度方向反向，可确定出qE的方向．避雷针能够“避雷”的道理
电荷在表面的分布和导体的形状有关．在表面凸起的尖端处，电荷堆积得多，电荷的面密度大，附近的电场也就比较强；在导体表面弯曲程度小的地方，如在圆滑处，电荷面密度较小，附近的电场比较弱．在导体表面的尖端附近的电场比较强,当尖端附近的电场达到一定程度时,空气中残留的离子会在电场力的作用下发生激烈的运动．残留离子在激烈的运动中和空气分子相撞，能够引起空气分子电离，产生大量新的离子，由于大量离子的存在，使得空气易于导电，从而引起放电现象．我们把在尖端附近强电场作用下，原来不导电的空气发生电离而引起的放电现象，叫尖端放电．雷电现象是一种大规模的火花放电现象．可以击毁建筑物的“落地雷”是天空带电的云块和地面之间放电形成的结果．如果空中带正电的云块离地面比较近，由于静电感应，地面上距云块近的突起地方的物体上方就带负电，当电荷积累到一定程度时，就会在云块和这个高起的物体之间出现强大的火花放电，从而发生电闪雷鸣，击毁物体．为了避免雷击，可在建筑物的最高处安装一尖头金属棒，尖端高出建筑物，并用一段通地导线和埋在地下深处的金属块相连接，这就组成了避雷针．当建筑物上空出现带电云块时，避雷针尖端会产生尖端放电，放电通过避雷针和通地的导线这条最易于导电的通路持续不断地进行，使建筑物和带电云块间不能形成火花放电，从而达到了避免雷击的目的．课件63张PPT。第四节 电势和电势差目标导航
1.知道电场力做功的特点和电势能的概念．
2．理解电场力做功与电势能变化的关系．(重点和难点)
3．理解电势差和电势的概念．(重点和难点)
4．知道等势面的概念，知道电荷在等势面上运动电场力不做功．一、电势差
1．电场力做功的特点
电场力的功跟电荷移动的_______无关，只由电荷的始末位置决定．路径2．电场力做功与电势能的关系
电场力做的功等于_______的改变量．如果电场力做正功,则电势能______，如果电场力做负功,则电势能_____．用公式表示WAB＝_________.
3．电势差
(1)定义：电荷在电场中A、B两点间移动时电场力对电荷做的___与电荷所带_______的比值.电势能减少增加EpA－EpB功电荷量(2)公式：UAB＝________.
(3)单位：国际单位制中，电势差的单位为______，简称___，符号为V.
(4)电势差可以是___值，也可以是___值．电势差也叫______．伏特伏正负电压想一想
1．电场力做功与之前学过的哪种力做功特点相似？这两种力做功与各自相应势能的变化规律是否也相似？
提示：与重力做功特点相似．电场力与重力做功的特点均是与物体的运动路径无关，均只与物体的初、末位置有关．电场力做功与电势能变化的关系、重力做功与重力势能变化的关系也很相似．势能的变化量都等于各自相应力做功的负值．二、电势
1．概念：规定电场中的P点的电势为零，则电场中任意一点A的电势，数值上等于把单位正电荷从A点移动到参考点P时电场力所做的____.如果用φA表示A点的电势，则有φA＝________.
2．单位及矢标性
电势的单位与电势差的单位一样，也是_____．电势只有大小，没有方向，是_______．功伏特标量3．电势与电势差
电场中任意两点A、B间的电势差可表示为UAB＝__________，若UAB为正值，表示A点的电势比B点的电势___，若UAB为负值，表示A点的电势比B点的电势____．φA－φB高低想一想
2．物体有高低之分，物体间存在高度差，电场中各点的电势也有高低之分，因此也会存在“电势差”．高度差与起
点(零点)选择无关，那么，
电场中两点间的“电势差”
与零电势的选择又有什么关系呢？
提示：电势差与零电势的选取无关．三、等势面
1．定义：电场中电势____的点构成的曲面．
2．等势面与电场强弱的关系：等势面密的地方电场___，等势面疏的地方电场___．
想一想
3．电势不相等的两个等势面能相交吗？
提示：不能．相等强弱要点1 电场力做功与电势能的变化
?学案导引
1．电场力做功有何特点？
2．你知道电场力做功与电势能变化的关系吗？1．电场力做功的特点
电场力对电荷所做的功，与电荷的初末位置有关，与电荷经过的路径无关．
(1)在匀强电场中，电场力做功为W＝qEd，其中d为电荷沿电场线方向上的位移．
(2)电场力做功与重力做功相似，只要初末位置确定了，移动电荷q的过程中电场力做的功就是确定值．2．电场力做功正负的判断
(1)根据电场力和位移的方向夹角判断，此法常用于匀强电场中恒定电场力做功的判断．夹角为锐角做正功，夹角为钝角做负功．
(2)根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断,此法常用于判断曲线运动中变化电场力的做功，夹角是锐角做正功，是钝角做负功，二者垂直不做功．3．电场力做功与电势能变化的关系
电场力做功与重力做功类似，与路径无关，取决于初末位置，类比重力势能引入了电势能的概念．电场力做功与电势能变化的关系是电场力做功量度了电势能的变化：
(1)电场力做功一定伴随着电势能的变化，电势能的变化只有通过电场力做功才能实现，与其他力是否做功，及做功多少无关．(2)电场力做正功，电势能一定减小；电场力做负功，电势能一定增大．电场力做功的值等于电势能的变化量，即：WAB＝EpA－EpB.
特别提醒：(1)电场力做功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷电势能的数值．
(2)电荷在电场中的起始和终止位置确定后，电场力所做的功就确定了，所以电荷的电势能的变化也就确定了． (双选)如图1－4－2所示，在点电荷电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，分别把＋q和－q的试探电荷依次放在三点上,关于它们所具有的电势能的正确说法是( )A．放上＋q时，它们的电势能EpA>EpB>EpC
B．放上＋q时，它们的电势能EpAC．放上－q时，它们的电势能EpA>EpB>EpC
D．放上－q时，它们的电势能EpA【关键提醒】 解决本题的关键点是理解电场力做功与电势能变化的关系．【精讲精析】 为了比较电荷在不同位置上电势能的大小，只需根据电荷在这些位置间移动时电场力做功的情况来判断．当放上＋q时，电荷从位置A→B→C，都是电场力做正功，电势能应减小，故有EpA>EpB>EpC，所以A项对；当放上－q时,电荷从位置A→B→C，电荷需克服电场力做功，电荷的电势能应增大，即EpA【答案】 AD【误区警示】 避免出错的关键是正确理解电势能的定义及其相对性，同时，结合电场力做功情况进行判断比较．
(1)电场力做正功，电势能减少；
(2)电场力做负功，电势能增加．变式训练
1．(单选)两个带异种电荷的物体间距离增大一些时( )
A．电场力做正功，电势能增加
B．电场力做负功，电势能增加
C．电场力做正功，电势能减少
D．电场力做负功，电势能减少解析：选B.根据电场力做功与电势能改变的关系，即电场力做正功,电势能减少；电场力做负功，电势能增加，首先确定A、D错误．带异种电荷的物体相互吸引，距离增大时，电场力做负功，因此电势能增加，B正确，C错误，故正确答案为B.要点2 电势差的理解
?学案导引
1．电场中两点的电势差由谁决定？
2．电势差的正负表示的物理意义是什么？2．电场中两点的电势差，由电场本身的初、末位置决定,与在这两点间移动电荷的电荷量、电场力做功的大小无关．在确定的电场中，既使不放入电荷，任何两点间的电势差都有确定的值，不能认为UAB与WAB成正比,与q成反比．只是可以利用WAB、q来测量A、B两点间的电势差UAB.4．电势差的正负不代表电场中电势差的大小，只区分两点电势的高低，如UAB＝－5 V表示A点电势比B点电势低5 V；若UCD＝－3 V，不能说A、B间的电势差小于C、D间的电势差．特别提醒：电场中两点间电势差可与高度差类比，两点间高度差越大，物体在重力作用下做功越多；两点间的电势差越大，电荷在电场力作用下做功越多． 在电场中把一个电荷量q＝－1×10－5 C的点电荷从A点移到B点，克服电场力做功3×10－5 J．问A、B两点间的电势差是多少？如果将电荷q从电场中拿走，A、B两点间的电势差又是多少？
【审题指导】 (1)A、B两点间的电势差可由电势差的定义式求得．
(2)电势差由电场本身的初、末位置决定．【答案】 3 V 3 VC．若将1 C正电荷从A点移到B点，静电力做1 J的功，则两点间的电势差为1 V
D．若电荷由A点移到B点的过程中，除受静电力外，还受其他力的作用，则电荷电势能的变化就不再等于静电力所做的功要点3 电势的理解
?学案导引
1．如何判断电场中两点的电势高低？
2．沿电场线方向电势为什么是降低的？1．电势的特点
(1)电势的相对性和电势差值的绝对性
电势是相对的，电场中某点的电势跟电势零点的选择有关，它的数值大小随电势零点的变化而变化，是相对量．两点间的电势差值是由电场中两点的位置决定的，两点电势差值的数值是固定不变的，它不随电势零点的变化而变化．(2)电势的固有性
电势是表示电场能量属性的一个物理量，电场中某点处的电势大小是由电场本身决定的，与在该点是否放有电荷，所放电荷的电性、电荷量均无关．在这一点上，它和电场强度是相同的．(3)电势是标量
电势是只有大小、没有方向的物理量，在规定了电势零点后，电场中各点的电势可能是正值，也可能是负值．正值表示该点的电势高于零电势；负值表示该点的电势低于零电势．显然，电势的符号只表示大小，不表示方向．2．电势高低的判断方法
(1)电场线法：沿电场线方向,电势越来越低．
(2)场源电荷判断法：离场源正电荷越近的点,电势越高;离场源负电荷越近的点;电势越低．
(3)电势能判断法：对于正电荷，电势能越大,所在位置的电势越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高．特别提醒：电势差的正负表示电场中两点电势的相对高低，若UAB＞0，则φA＞φB，若UAB＜0，则φA＜φB；电势的正负表示比零电势点的电势高还是低，φA＞0，说明A点电势高于零电势点电势． 在静电场中，把一个电荷量为q＝2.0×10－5 C的负电荷由M点移到N点，电场力做正功6.0×10－4 J，由N点移到P点，电场力做负功1.0×10－3 J，则M、N、P三点电势高低关系是__________．【思路点拨】 解答本题时应把握以下两点：
(1)根据电场力做功，确定M、N、P三点的大体位置．
(2)利用沿着电场线方向电势逐渐降低判定电势高低．【精讲精析】 首先画一条电场线，如图1－4－3所示．在中间位置附近画一点作为M点．因为M→N电场力做正功，而负电荷所受电场力与场强方向相反,则可确定N点在M点左侧．由N→P电场力做负功，即沿着电场线移动，又因1.0×10－3 J>6.0×10－4 J，所以肯定移过了M点,即P点位于M点右侧．这样，M、N、P三点电势的高低关系是
φN>φM>φP.【答案】 φN>φM>φP
【借题发挥】 该题中M、N、P三点虽然不一定位于同一条电场线上，但完全可以假设其处于同一条直电场线上，根据电场力做功情况把三点在该电场线上的大体位置确定下来，电势高低的关系便一目了然了．变式训练
3．(单选)下列说法中哪些是正确的是( )
A．沿电场线的指向，场强一定越来越小
B．沿电场线的指向，电势一定越来越低
C．沿电场线方向移动电荷，电势能逐渐减小
D．只在电场力作用下，正电荷一定从电势高处向电势低处移动解析：选B.电场线的切线方向就是场强的方向，同时也是电势降低的方向，但不一定是场强减小的方向，故A错，B对．只有沿电场线方向移动正电荷，电势能才减小，负电荷则相反，故C错．因为不知道电荷的初速度，所以D错．要点4 等势面的理解
?学案导引
1．等势面是客观存在的吗？
2．在电场中移动电荷，若初、末位置在同一个等势面上，电场力做功吗？1．等势面就是在电场中电势相等的点所构成的面．随意找几个点,都能画出它们的等势面,这样的几个等势面不能完整地描述电场．如果我们每隔相等的电势画等势面，也就是我们通常所说的等差等势面,就可以比较形象、完整地描述电场了．等势面分布密的地方，电场强度大；反之电场强度小．2．等势面的应用
(1)知道等势面的分布就知道电场中各点电势的高低差别．
(2)能求出电荷在不同等势面间移动时电场力做的功，即Wab＝qUab＝q(φa－φb)． (双选)如图1－4－4所示，虚线圆是某静电场中的等势面，其电势分别为φa、φb和φc.一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示，若带电粒子
仅受电场力的作用，则下列
说法正确的是( )A．粒子从K到L的过程中，电场力做负功，电势能增加
B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功，电势能增加
C．粒子从K到L的过程中，电势能增加，动能减少
D．粒子从L到M的过程中，动能减少，电势能增加【精讲精析】 由粒子的运动轨迹可知，该电场是正电荷形成的电场，带正电的粒子射入电场时，受斥力作用．在靠近场源电荷的过程中，电场力做负功，动能减少，电势能增加．在远离场源电荷的过程中，电场力做正功，动能增加，电势能减少．由K到L的过程中,粒子由低电势到高电势处,电场力做负功，动能减少，电势能增加，故A、C正确．由L到M的过程中，粒子由高电势处向低电势处移动，电场力做正功，动能增加，电势能减少，故B、D项错．
【答案】 AC【名师点评】 对于等势面和带电粒子运动相结合的问题，首先要根据粒子的运动轨迹判断受力情况，以便研究电场力对运动电荷的做功情况．若电荷从电场中某一等势面出发，最后又回到该等势面，电场力做的总功为零，但在运动过程中存在电场力做功．变式训练
4．(双选)如图1－4－5所示，B、C、D三点都在以点电荷＋Q为圆心的圆弧上，将一试探电荷从A点分别移到B、C、D各点时，静电力做的功大小比较( )A．WAB＞WAC B．WAD＞WAB
C．WAC＝WAD D．WAB＝WAC
解析：选CD.B、C、D三点位于同一等势面上，故UAB＝UAC＝UAD，将同一试探电荷从A点分别移到B、C、D各点，由WAB＝qUAB可得静电力做功相同，故选C、D.电势差和电势的计算
[经典案例] (10分)有一带电荷量q＝－3×10－6 C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服电场力做功6×10－4 J，从B点移到C点时电场力做功9×10－4 J．求：
(1)AB、BC、CA间电势差各为多少？(2)如以B点电势为零，则A、C两点的电势各为多少？电荷在A、C两点的电势能各为多少？
(2)若φB＝0，由UAB＝φA－φB得
φA＝UAB＝200 V(1分)
由UBC＝φB－φC得
φC＝φB－UBC＝0－(－300) V＝300 V(1分)
电荷在零电势处的电势能为零，
由WAB＝EpA－EpB，WBC＝EpB－EpC可得：
EpA＝WAB＝－6×10－4 J(1分)
EpC＝－WBC＝－9×10－4 J．(1分)
【答案】 (1)200 V －300 V 100 V
(2)200 V 300 V －6×10－4 J －9×10－4 J【名师点评】 (1)电场力做的功、电势能、电势等物理量的正负号不要标错．
(2)求解电势差时,注意角标的排序不能去掉，例如UAB＝－UBA.
(3)只有规定了零电势点，才能确定电场中各点的电势、电势能．类比方法
在物理学习中借助类比方法，可以将陌生的对象与熟悉的对象相比较，给这些陌生的抽象事物(概念、规律)赋予间接的直观形象，有利于启发思路化难为易，使我们顺利而全面地认识物理现象，形成清晰的物理概念，牢固地掌握物理知识．“电势能”“电场力做功”及“电势能变化与电场力做功的关系”等概念对初学者来说比较陌生，为了更好地理解这些概念，可用“重力势能”类比“电势能”、“重力做功与重力势能变化的关系”类比“电场力做功与电势能变化的关系”．课件48张PPT。第五节 电场强度与电势差的关系目标导航一、探究场强与电势差的关系
如图1－5－1，在匀强电场中，电荷q从A点移动到B点．1．电场力做功W与电势差U的关系为_______.
2．由F＝qE知，W＝Fd＝_______.
3．对比两种计算结果得________.该式表明，在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿场强方向距离为单位长度的两点间的_______．
4．单位：场强的另一单位是______，符号为_____.显然有1 N/C＝_______.W＝qUqEd电势差伏/米V/m1 V/m提示：公式只适用于匀强电场，d为沿场强方向上的距离．二、电场线与等势面的关系
1．由WAB＝qUAB可知，在同一等势面上移动电荷时因UAB＝__，所以电场力________，电场力的方向与电荷移动方向______．
2．电场线与等势面的关系
(1)电场线与等势面______；
(2)沿电场线方向各等势面上的电势______；
(3)电场线密的区域等势面_____，电场线疏的区域等势面____．0不做功垂直垂直减小密疏3．匀强电场的等势面是一组___________ (如图1－5－2)．平行平面要点1 对公式E＝U/d的理解1．公式仅适用于匀强电场，式中d为沿电场线方向的距离，由此可以得出结论：
(1) 在匀强电场中，长度相等且相互平行的两线段端点间电势差相等，如图1－5－3所示UAB＝UDC.(2)电场强度的方向就是电势降落最快的方向，如图1－5－4所示．三个电势降落方向中，沿A→C电势降落最快． (单选)如图1－5－7所示，在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R＝0.1 m的圆，P为圆周上的一点，O、P两点连线与x轴正方向的夹角为θ.若空间存在沿y轴
负方向的匀强电场，场强大
小E＝100 V/m，则O、P两
点的电势差可表示为( )A．UOP＝－10 sinθ(V)
B．UOP＝10 sinθ(V)
C．UOP＝－10 cosθ(V)
D．UOP＝10 cosθ(V)【精讲精析】 由题图可知匀强电场的方向是沿y轴负方向的．沿着电场线的方向电势是降低的，所以P点的电势高于O点的电势，O、P两点的电势差UOP为负值．根据电势差与场强的关系UOP＝－Ed＝－E·Rsinθ＝－10sinθ(V)，所以A正确．
【答案】 AA．φA>φB>φC
B．EC>EB>EA
C．UABD．UAB＝UBC
解析：选D.由图中电场线形状可以看出，从A到C电场线越来越密，因此场强越来越大，即EC>EB>EA；沿着电场线的方向电势越来越低,因此φA>φB>φC；由于AB＝BC，U＝Ed且BC间平均场强较大，因此UAB?学案导引
1．沿场强的方向电势一定降低吗？
2．电场线与等势面有何关系？特别提醒：(1)已知等势面的情况时，可作等势面的垂线来确定电场线，并由“沿电场线方向电势降低”来确定电场线的方向．
(2)已知电场线时，可作电场线的垂线来确定等势面，并由“沿电场线方向电势降低”来确定等势面的电势高低． (双选)如图1－5－9所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在轴上有A、B两点，则( )
A．A点场强小于B点场强
B．A点场强方向指向x轴负方向
C．A点场强大于B点场强
D．A点电势高于B点电势【关键提醒】 解答本题应把握以下两点：
(1)明确电场线与等势面的关系；
(2)等差等势面的疏密表示场强大小．
【精讲精析】 由于电场线与等势面总是垂直的，所以B点电场线比A点密，B点场强大于A点场强，故A正确，C错误．电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面,故B错误．由图中数据可知D正确．
【答案】 AD【借题发挥】 请画出例2中电场的电场线．
【答案】 如图1－5－10所示变式训练
2．(单选)图1－5－11中，A、B、C是匀强电场中的三个点,各点电势φA＝10 V,φB＝2 V,φC＝6 V，A、B、C三点在同一平面上，图中电场强度的方向表示正确的是( )解析：选D.UAB＝φA－φB＝10 V－2 V＝8 V, UAC＝φA－φC＝10 V－6 V＝4 V,则A、B中点O的电势φO＝φC，O、C在同一等势面上，又电场线与等势面垂直，且E的方向为电势降低的方向，故选项D正确．要点3 几种典型电场的等势面与电场线
?学案导引
1．等量同种点电荷连线的中垂面是等势面吗？
2．等量异种点电荷连线的中垂面是等势面吗？1．点电荷电场中的等势面：以点电荷为球心的一簇球面，如图1－5－12甲所示．
2．等量异种点电荷电场中的等势面：是两簇对称曲面，中垂面是等势面，如图1－5－12乙所示．3．等量同种点电荷电场中的等势面：是两簇对称曲面，如图1－5－12丙所示．
4．匀强电场中的等势面：是垂直于电场线的一簇平面，相邻等势面的间距相等，如图1－5－13甲所示．
5．形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面，如图1－5－13乙所示． (双选)如图1－5－14所示，平面内有一菱形abcd，O点为其两对角线的交点．空间存在一未知的静电场，方向与菱形所在平面平行，有一电子，若从a点运动至d点，电势能就会增加ΔE，若从d点运动至c点，电势能就会减少ΔE，那么此空间
存在的静电场可能是( )A．场强方向垂直于ac，并由b指向d的匀强电场
B．场强方向垂直于bd，并由c指向a的匀强电场
C．位于O点的正点电荷形成的电场
D．位于b点的负点电荷形成的电场【精讲精析】 从a点运动至d点，电势能就会增加ΔE，从d点运动至c点，电势能就会减少ΔE，可断定a点和c点等势,若是匀强电场，则ac连线即为等势线，电场线与等势线垂直．又因为移动的是电子，带负电，沿电场线方向，负电荷电势能增加，故电场线的方向是由b指向d，如果该电场是位于O点的正点电荷形成的电场，画出电场线和等势面就会发现,
a、c在同一等势面上，而且离正点电荷越远，电子的电势能越大，故选A、C.
【答案】 AC变式训练
3．(双选)关于静电场中对各点电势和电场强度的分析，下列说法正确的是( )
A．同一等势面(线)上各点电势一定相等
B．同一等势面(线)上各点电场强度一定相等
C．等势面分布密集的区域电场强度一定大
D．等势面分布密集的区域电势一定高解析：选AC.归纳等势面(线)形象描述电场的特点可知，孤立地看一个等势面只能说明同一等势面上各点电势相等；联系多个等势面观察可确定电场强度的方向和定性分析不同点电势及电场强度大小．因此同一等势面(线)上各点电势一定相等，但同一等势面(线)上各点电场强度大小可能相等，可能不相等，故A对，B错；等势面(线)密集的区域电场强度一定大,但电势可能高,也可能低,故C对，D错．电势差和电场强度关系的计算
[经典案例] (10分)如图1－5－15所示的匀强电场中，有a、b、c三点，ab＝5 cm，bc＝12 cm，其中ab沿电场线方向，bc和电场线方向成60°角，一个电荷量为q＝4×10－8 C的正电荷从a移到b电场力做功为
W1＝1.2×10－7 J．求：(1)匀强电场的电场强度E.
(2)电荷从b移到c，电场力做的功W2.
(3)a、c两点间的电势差Uac.
【思路点拨】 解答本题应把握以下两点：
(1)明确电场力做功与这两点间的电势差的关系.
(2)明确匀强电场中电场强度与电势差的关系．(2)设b、c两点沿场强方向距离为d1，
Ubc＝Ed1，d1＝bc·cos60°，W2＝qUbc，
解得：W2＝qE·bc·cos60°
＝4×10－8×60×12×10－2×0.5 J
＝1.44×10－7 J．(4分)【答案】 (1)60 V/m (2)1.44×10－7 J (3)6.6 V2．在已知电场中几点的电势时，如果要求其他点的电势，一般采用“等分法”在电场中找与待求点电势相同的等势点．等分法也常用在画电场线的问题中．
3．在匀强电场中，相互平行的相等的线段两端点间的电势差相等,用这一点可求解电势．课件42张PPT。第六节 示波器的奥秘目标导航
1.掌握带电粒子在电场中加速和偏转所遵循的规律．(重点和难点)
2．知道示波管的主要构造和工作原理．一、带电粒子的加速
如图1－6－1所示，质量为m，带正电q的粒子，在电场力作用下由静止开始从正极板向负极板运动的过程中．qU动能定理想一想
1．上述两平行金属板间为匀强电场，带电粒子在板间运动时的加速度为多少？匀加速匀速l＝v0t想一想
2．带电粒子在电场中的运动是直线还是曲线与哪些因素有关呢？
提示：在匀强电场中，只受电场力作用时，若v0＝0为直线运动；若v0≠0，但v0与电场力在一条直线上，做直线运动；有夹角则做曲线运动；若垂直则做类平抛运动．非匀强电场中较为复杂，例如在点电荷的电场中可做匀速圆周运动．三、示波器探秘
1．如图1－6－2所示为示波管的结构图1．灯丝 2.阴极 3.控制极 4.第一阳极 5.第二阳极
6．第三阳极 7.______偏转系统 8.______ 偏转系统
9．荧光屏竖直水平2．原理：灯丝通电后给阴极加热，使阴极发射电子．电子经阳极和阴极间的______加速聚集后形成一个很细的电子束射出，电子打在管底的荧光屏上，形成一个小亮班．亮斑在荧光屏上的位置可以通过调节竖直偏转极与水平偏转极上的______大小来控制．如果加在竖直极板上的______是随时间正弦变化的信号，并在水平偏转板上加上适当的__________，荧光屏上就会显示出一条正弦曲线．电场电压电压偏转电压要点1 带电粒子的加速
?学案导引
1．带电粒子在电场中运动时，什么情况下重力可以忽略？
2．电场力做功公式W＝qU适用于非匀强电场吗？1．带电粒子的分类
(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)带电微粒
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．2．带电粒子的加速
当带电粒子以平行电场的方向进入电场后，所受电场力与其运动方向共线，在不计其他受力的情况下，带电粒子做匀加(减)速直线运动，电场力与速度方向相同时，带电粒子做匀加速直线运动，示波器、电视显像管中的电子枪，回旋加速器都是利用电场对带电粒子加速的．3．处理方法
可以从动力学和功能关系两个角度进行分析,其比较如下：特别提醒：(1)对带电粒子进行正确的受力分析，运动特点分析、做功情况分析是选择规律进行解题的关键．
(2)选择解题的方法时优先从功能关系角度考虑，因为应用功能关系列式简单、方便、不易出错．图1－6－3【关键提醒】 带电粒子在电场力作用下加速运动，加速度可由牛顿第二定律和电场力公式求得，动能可用动能定理求解．【答案】 D变式训练
1．(单选)如图1－6－4所示，电子由静止开始从A板向B板运动，到达B板的速
度为v，保持两板间的电压不变，
则( )
A．当减小两板间的距离时，速度v增大
B．当减小两板间的距离时，速度v减小
C．当减小两板间的距离时，速度v不变
D．当减小两板间的距离时，电子在两板间运动的时间变长要点2 带电粒子的偏转
?学案导引
1．如何判断物体是否做匀变速运动？
2．带电粒子在匀强电场中的偏转与平抛运动有何区别？1．运动状态分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成90°角的电场力作用而做匀变速曲线运动．
2．带电粒子在电场中的偏转：类似于平抛运动,可利用处理平抛运动问题的方法进行分析：
沿初速度方向为匀速直线运动，运动时间：t＝l/v0特别提醒：(1)解决带电粒子在电场中的偏转问题可以选择动能定理求解．
(2)当需要确定带电粒子离开电场时的速度方向、位移方向时，必须将运动进行分解，即分解为沿初速度方向的匀速直线运动和沿静电力方向的初速度为零的匀加速直线运动． 一束电子流在经U＝5000 V的加速电场加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图1－6－6所示，若两板间距d＝1.0 cm，板长l＝5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？【答案】 400 V变式训练
2．(单选)一束带电粒子以相同的速率从同一位置，垂直于电场方向飞入匀强电场中，所有粒子的运动轨迹都是一样的．这说明所有粒子( )
A．都具有相同的质量
B．都具有相同的电荷量
C．电荷量与质量之比都相同
D．都是同位素带电粒子在电场中的偏转
[经典案例] (10分)(2012·潍坊高二检测)如图1－6－7所示，质量为m，电荷量为e的粒子从A点以v0的速度沿垂直电场线方向的直线AO方向射入匀强电场，由B点飞出电场时
速度方向与AO方向成45°.已知
AO的水平距离为d.(重力不计)求：(1)从A点到B点用的时间；
(2)匀强电场的电场强度大小；
(3)A、B两点间电势差．
【审题指导】 解答本题时应把握以下两点：
(1)把粒子的运动分解为水平、竖直两个分运动.
(2)两个分运动分别利用力学规律解决．【名师点评】 带电粒子在电场中的运动问题的分析方法与力学中的方法相同．对类平抛运动，即带电粒子以速度v0垂直电场线方向飞入匀强电场中，受到恒定的与初速度方向成90°的电场力作用．运动的分析方法：
(1)沿初速度方向做速度为v0的匀速直线运动.
(2)沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动．3．以相同的初速度进入同一个偏转电场的带电粒子，不论m、q是否相同，只要q/m相同，即荷质比相同,则偏转距离y和偏转角θ相同．
4．若以相同的初动能Ek0进入同一个偏转电场,只要q相同，不论m是否相同，则偏转距离y和偏转角θ相同．
5．不同的带电粒子经同一加速电场加速后(即加速电压U相同)，进入同一偏转电场，则偏转距离y和偏转角θ相同．课件49张PPT。第七节 了解电容器
第八节 静电与新技术目标导航
1.知道电容器的概念和平行板电容器的主要构造．
2．理解电容的概念及其定义式和决定式．(重点)
3．掌握平行板电容器电容的决定式，并能用其讨论有关问题．(重点和难点)
4．知道静电的危害,能正确利用静电知识．一、识别电容器及电容器的充放电
1．电容器的结构
电容器由两个___________、彼此绝缘的导体组成，电容器的导体间可以填充绝缘物质(电介质)．常见的平行板电容器就是由两块正对而又相距很近的金属板组成的．互相靠近2．电容器的充放电
(1)充电：使电容器的两个极板带上等量异种电荷的过程．
(2)放电：使电容器的两极板上的电荷中和的过程．
3．电场能：电容器充电后，两极板间存在电场，从电源获得的能量储存在电场之中，称为电场能．想一想
1．平行板电容器充电后两极板带电情况怎样？两极间的电场是什么电场？电场强度与板间电势差U及板间距离d是什么关系？1．定义：电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电势差的_____，叫做电容器的电容．公式：____________.
2．物理意义：电容是表示电容器储存____本领大小的物理量．比值电荷3．单位：在国际单位制中，电容的单位是_____，简称法，符号是F.在实际使用中还有其他单位，如______、______，它们之间的换算关系是：1 F＝____μF＝_____pF.
想一想
2．电容器的带电荷量是两个极板所带电荷量的绝对值之和吗？
法拉微法皮法1061012提示：电容器的带电荷量是指电容器一个极板所带电荷量的绝对值，而不是指两个极板所带电荷量的绝对值之和．三、决定电容的因素
1．实验探究：由于平行板电容器的电容与多种因素有关，故可以采取____________探究．
2．平行板电容器的电容
(1)平行板电容器的电容与两极板的正对面积S成_____，与两极板间的距离d成______，并跟板间插入的________有关．控制变量法正比反比电介质(2)公式：当平行板电容器的两极板间为真空时，其电容C0＝_________，式中k为静电力常量．当平行板电容器的两极板间充满同一种电介质时,其电容C＝εrC0＝________.式中k为__________，εr为电介质的______________.静电力常量相对介电常数想一想
3．静电计指针偏角大小的意义？
提示：静电计指针的偏角反映静电计金属球与外壳之间的电势差．偏角越大，表明电势差越大；偏角越小，电势差越小．将待测电容器的两极分别与静电计的金属球和外壳相接，则静电计的指针偏角就间接地反映电容器两板间的电势差．另外，在调节时，我们可认为电容器极板上带电荷量基本不改变．四、静电与新技术
1．锁住黑烟
静电在技术上有很多的应用，如激光打印、喷墨打印、静电除尘、静电复印等．利用静电进行除尘的最大特点是，先使空气中的尘埃带上_____,并在电场力的作用下被吸附到___________上,当尘埃累计到一定程度时，可以在_____的作用下落入漏斗中，实现了除尘的作用．静电金属圆筒重力2．防止静电危害
静电产生危害的必要条件是积累_______的静电荷，因此，防止静电危害的基本原则是：________________和______________________以避免静电的积累．常用方法有_________、___________、非导电材料的抗静电处理等．足够多控制静电的产生把产生的静电迅速引走静电接地增加湿度要点1 对电容器电容的理解 (单选)电容器是一种常用的电子元件，对电容器的认识正确的是( )
A．电容器的电容表示其储存电荷的能力
B．电容器的电容与它所带的电荷量成正比
C．电容器的电容与它两极板间的电压成正比
D．电容的常用单位有μF和pF,1 μF＝103 pF
【关键提醒】 本题考查了对电容器及其电容的理解,关键是搞清电容大小的决定因素．【精讲精析】 电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，A正确．电容是表征电容器本身性质的物理量，只与自身的构造因素有关，与电容器所带的电荷量和两极板间的电压无关，B、C不正确．电容器常用单位的换算关系是1 μF＝106 pF，D不正确．
【答案】 A变式训练
1．(单选)电容器A的电容比电容器B的电容大，这表明( )
A．A所带的电荷量比B多
B．A比B能容纳更多的电荷量
C．A的体积比B大
D．两电容器的电压都改变1 V时，A的电荷量改变比B的大解析：选D.电容是电容器的固有属性，由电容器本身的构造决定．电容描述了电容器容纳电荷的本领(电容器两极板间的电势差每改变1 V所改变的电荷量的多少)大小，而不表示容纳电荷的多少或带电荷量的多少．正确答案为D项．要点2 C＝Q/U与C＝εrS/(4πkd)的比较 (单选)对于水平放置的平行板电容器,下列说法中不正确的是( )
A．将两极板的间距加大，电容将增大
B．将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小
C．在下极板的内表面上放置一面积和极板相等，厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大
D．在下极板的内表面上放置一面积和极板相等，厚度小于极板间距的铝板，电容将增大【审题指导】 本题考查决定平行板电容器电容大小的因素．
【精讲精析】 根据影响平行板电容器电容大小的因素来判断：(1)电容器电容随正对面积的增大而增大；(2)电容器电容随两极板间距离的增大而减小；(3)在两极板间放入电介质，电容增大．由此可知B、C选项正确．对D选项，实际上是减小了平行板的间距，所以D也对．故选A.【答案】 A
【名师点评】 对于其他类型的电容器，虽然不能用平行板电容器电容的公式表示,但仍可以由此式分析其电容的变化及影响因素．要点3 平行板电容器的两类典型问题
?学案导引
1．两板间U不变，减小S，E如何变化？
2．两板上Q不变，减小d，E如何变化？1．平行板电容器始终连接在电源两端
如果电容器始终连接在电源上，两板间的电势差就保持不变，电容器的极板距离d、极板的正对面积S、电介质的相对介电常数εr发生变化，将引起电容器的电容C、电容器的带电量Q、极板间的场强E的变化．可根据下列几式讨论C、Q、E的变化情况．2．平行板电容器充电后,切断与电源的连接，并保持两极板绝缘
如果两极板切断与电源的连接，并保持两极板绝缘，电容器既不会充电也不会放电，电容器的带电荷量Q就保持不变，电容器的极板距离d、极板的正对面积S、电介质的相对介电常数εr发生变化，将引起电容器的电容C、两极板间的电压U、极板间的场强E的变化．可根据下列几式讨论C、Q、E的变化情况． (单选)用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素(如图1－7－2所示)．设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ.实验中，极板所带电荷量不变，若( )A．保持S不变，增大d，则θ变大
B．保持S不变，增大d，则θ变小
C．保持d不变，减小S，则θ变小
D．保持d不变，减小S，则θ不变【答案】 A变式训练
3．(双选)(2012·阜阳高二检测)如图1－7－3所示是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路．在增大电容器两极板间距离的过程中( )
A．电阻R中没有电流
B．电容器的电容变小
C．电阻R中有从a流向b的电流
D．电阻R中有从b流向a的电流当C减小时，电容器两极板所带电荷量Q都要减小，A极板所带正电荷的一部分从a到b经R流向电源正极，即电阻R中有从a流向b的电流，所以选项B、C正确．与电容有关的力学问题
[经典案例] (10分)如图1－7－4所示，水平放置的两平行金属板A、B相距为d，电容为C，开始时两极板均不带电，A板接地且中央有一小孔，现将带电液滴一滴一滴地从小孔正上方h高处无初速地滴下，设每滴液滴的质量为m，电荷量为q，落到B板后把电荷全部传给B板．则：
(1)第几滴液滴将在A、B间做匀速直线运动？
(2)能够到达B板的液滴不会超过多少滴？
【审题指导】 (1)第n滴在A、B板间做匀速直线运动时，滴到B板上的液滴共(n－1)滴．
(2)当液滴恰好达到B板时，液滴的速度应减速至零，然后反向加速返回．【名师点评】 分析带电粒子在板间的运动情况时，必须弄清其受力情况，特别是所受电场力的变化情况，在电容器的εr、S、d、U、Q等物理量变化时，要准确判断出电场强度E的变化情况，并由此判断出电场力的变化，最终判断出运动状态的变化．电容器的发明
莱顿瓶是由荷兰物理学家马森布洛克在1745～1746年间发明的．马森布洛克是荷兰莱顿人，故莱顿瓶因此而得名．那个“瓶子”就是一个电容器．在那时候经常出现一种现象，即好不容易起得的电往往在空气中逐渐消失．为了寻找一种保存电的方法，马森布洛克试图使电能贮存在装水的瓶中．他将一根铁棒用两根丝线悬挂在空中，用起电机与铁棒相连；再用一根铜钱从铁棒引出，浸在一个盛有水的玻璃瓶中，然后开始实验，他让助手摇起电机，他自己用右手托住水瓶子，并用另一只手去碰铁棒，这时他的手臂与身体产生了一种无法形容的恐怖感觉，“好像受了一次雷击那样”．他由此得出结论，把带电体放在玻璃瓶内可以把电保存下来．只是当时搞不清楚起保存电荷作用(按现在的说法是蓄电作用)的究竟是瓶子，还是瓶子里的水．
莱顿瓶的发明，为科学界提供了一种贮存电的有效方法，为进一步深入研究电现象提供了一种新的强有力的手段，对电知识的传播与发展起了重要作用．课件34张PPT。本章优化总结专题1 动态电路分析
在闭合电路中，某个电阻发生变化会对整个电路产生影响,而整体的变化又制约着局部．处理这一类型题目时，必须认清外电路电阻是自变量，根据闭合电路欧姆定律，判断电压、电流强度的变化．常见的方法如下：1．程序法
基本思路是“部分→整体→部分”，即从阻值变化的部分入手，由串并联规律判断总电阻R总的变化情况，再由I总和U端的变化情况和部分电路欧姆定律判断各部分物理量的变化情况，分析解答这类习题的一般步骤是：2．此类题目还可用“串反并同”规律判断
所谓“串反”，即某一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大)．所谓“并同”，即某一电阻增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(减小)．
3．极限法
因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极限去讨论． (单选)如图2－1所示，当滑动变阻器的滑动触头P向右移动时，三个灯泡亮度的变化情况是( )
A．L1变亮，L2和L3均变暗
B．L1变亮，L2不能确定，L3变暗
C．L1变暗，L2变亮，L3也变亮
D．L1变亮，L2变亮，L3变暗【精讲精析】 P向右移动，总电阻减小，总电流增加，L3变亮，L3两端电压增加，外电压减小，故并联部分电压减小，L1消耗的功率减小，故L1变暗，流经L1的电流减小，则流经L2的电流增加，故L2变亮，答案C正确．
【答案】 C专题2 电路故障判断
1．故障特点
(1)断路特点：电路中发生断路，表现为电源电压不为零而电流为零．若外电路中无用电器的任意两点间电压不为零，则这两点间有断点，而这两点与电源连接部分无断点．
(2)短路特点：电路中发生短路，表现为有电流通过电路而电压为零．2．故障的分析方法
这类题目要从已知条件出发，进行严密的推理，找出故障的原因．具体分为两种方法：
(1)仪器检测法：
①断点故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点．②短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该电路被短路；若电压表示数不为零,则该电路没有被短路或不完全被短路．(2)假设法：
已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路．若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路．用此方法，直到找出发生故障的全部可能为止． (单选)如图2－2所示的电路中，灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的，现在突然灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是( )
A．R3断路
B．R1短路
C．R2断路
D．R1、R2同时短路【精讲精析】 灯泡A变暗，说明通过灯泡A的电流减小，灯泡B变亮，说明通过灯泡B的电流增大．当R3断路时，通过灯泡A、B的电流都增大，A错误；当R1短路时，通过灯泡A、B的电流都增大,B错误；当R2短路时，灯泡B被短路，不会亮，D错误；只有当R2断路时，通过灯泡A的电流减小，通过灯泡B的电流增大，C正确．
【答案】 C专题3 电学实验
1．实验基本原则
(1)安全——不损坏实验器材；
(2)精确——尽可能减小实验误差；
(3)方便——便于实验操作、读数和数据处理.2．实验仪器的选取
(1)电源允许的最大电流要大于电路中的实际电流．
(2)实际电流不能超过用电器的额定电流．
(3)电压表和电流表的量程不能小于被测电压和电流的最大值，一般两表的指针指到满偏刻度的1/2～2/3的位置为宜. 若被测电阻Rx的阻值无法估算,可用“试触法”选取．如图2－3所示，将电压表的一端分别接触a、b两点，如果电流表示数发生明显变化，应选用接b处进行测量；如果电压表示数发生明显变化，应选用接a处进行测量．(2)滑动变阻器有限流和分压两种接法：限流式调节电流、电压范围小,分压式调节电流、电压范围大，可从零开始变化．当变阻器全阻值小于用电器电阻，若实验要求电流、电压变化范围较大时，采用分压式．当电源提供的最小电流仍大于仪器允许的最大电流时,必须采用分压式．其他情况，从减少电能损耗考虑，应优先采用限流式电路．4．电路的实物连线的方法
(1)先图后连，先串后并．
(2)看准极性，接线到柱．
(3)明确量程，检查到位． 某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率．所用的器材包括：输出为3 V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器(千分尺)、米尺、电阻箱、开关和导线等．(1)他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹上一个小金属夹，金属夹可在金属丝上移动．请根据现有器材，设计实验电路，并连接电路实物图．(2)实验的主要步骤如下：
①正确连接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关；
②读出电流表的示数，记录金属夹的位置；
③断开开关，______，合上开关，重复②的操作．(3)该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此绘出了图2－5的关系图线，其斜率为______A－1·m－1(保留三位有效数字)；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了______的电阻之和．(4)他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图2－6所示．金属丝的直径是______．图中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是______，其数值和单位为______(保留三位有效数字)．【答案】 (1)如图2－7所示
(2)改变金属丝上金属夹的位置
(3)10.5～10.6 金属丝接入长度为零时全电路(或电阻箱、电流表)
(4)0.198～0.202 mm 金属丝的电阻率
9．69×10－7～1.02×10－6 Ω·m (2011·高考广东理综卷)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有：小电珠(2.5 V,0.6 W)，滑动变阻器,多用电表，电流表，学生电源，开关，导线若干．
①粗测小电珠的电阻，应选择多用电表______倍率的电阻挡(请填写“×1”、“×10”或“×100”)；调零后，将表笔分别与小电珠的两极连接,示数如图2－8甲所示，结果为______Ω.②实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图乙完成实物图丙中的连线．
③开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片置于______端．为使小电珠亮度增加，P应由中点向______端滑动．
④下表为电压等间隔变化测得的数据．为了获得更准确的实验图象，必须在相邻数据点______间多测几组数据(请填写“ab”、“bc”、“cd”、“de”或“ef”).③从a端开始，电压为零，向b端移动，对小电珠所加电压逐渐变大．④ab之间电流增了0.122 A，其他段电流增加了0.03 A左右．所以需要在ab之间将电流分为0.030 A、0.060 A、0.090 A，分别测出相应的电压值．
【答案】 ①×1 7.3～7.7 ②见精讲精析 ③a(或左) b(或右) ④ab课件57张PPT。第二章 电路第二章 电路第一节 探究决定导线电阻的因素目标导航
1.理解电阻是导体对电流具有阻碍作用的体现．(重点)
2．知道导体的电阻与其他因素的关系，会计算电阻的大小．(重点和难点)
3．知道电阻率与温度的关系．
4．了解控制变量法在物理实验探究中的作用．一、电阻定律的实验探究
1．不同导体的电阻存在大小差异，实验结果表明：导体电阻与导体的_____和___________有关，与导体的材料有关．长度横截面积2．在实验探究决定导体电阻因素的实验中，采用的是___________，在保持导体的材料和横截面积不变时，实验的结果是导体的电阻大小与导体的______成正比；在保持导体的材料和长度不变时，实验的结果是导体的电阻大小与导体的_________成反比；在保持导体的长度和横截面积不变时，实验的结果是导体的电阻大小与导体的_______成正比．控制变量法长度横截面积电阻率3．电阻定律：实验表明，均匀导体的电阻R跟它的长度l成_______，跟它的横截面积S成______，用公式表示为__________.
想一想
1．白炽灯泡灯丝断了后，轻轻摇晃灯泡，断了的灯丝还能搭接上,把灯泡再接入电路时，会发现比原来更亮了，为什么？正比反比二、电阻率
1．电阻定律中的比例常量ρ跟导体的_____有关,是一个反映材料__________的物理量，称为材料的电阻率．ρ值越大，材料的导电性能______．
2．电阻率的单位是______，读作欧姆米，简称欧米．材料导电性能越差Ω·m3．材料的电阻率随温度的变化而改变，金属的电阻率随温度的升高而_______．锰铜合金和镍铜合金的电阻率受温度影响很小,常用来制作__________．
想一想
2．用锰铜合金可以制成电阻温度计吗？
提示：不能．增大标准电阻要点1 电阻定律的实验探究
?学案导引
1．导体电阻可能与多个因素有关，为确定它们的关系，需用哪种实验方法？
2．伏安法测电阻的两种接法中，测量值和真值的大小关系如何？1．实验原理
各种因素的测量方法
(1)导体的长度：用刻度尺测量．
(2)导体的横截面积：如图2－1－1所示，取一段紧密绕制的电炉丝，用刻度尺测出多匝的宽度，除以匝数，便是直径，于是可以算出横截面积S.(3)导体的电阻：如图2－1－2所示，用伏安法进行测量．2．实验方法
控制变量法．
实验探究过程
(1)把材料、横截面积相同，但长度不同的导线先后接入电路中，调节滑动变阻器，使导线两端的电压相同，测出导线中的电流，从而确定导线电阻与长度的关系．(2)把材料、长度相同，横截面积不同的导线先后接入电路中，用类似的方法确定导线电阻与横截面积的关系．
(2)把材料、长度相同，横截面积不同的导线先后接入电路中，用类似的方法确定导线电阻与横截面积的关系．(2)伏安法测电阻的两种电路
如图2－1－3甲所示，电流表接在电压表两接线柱外侧，通常叫“外接法”；如图乙所示,电流表接在电压表两接线柱内侧，通常叫“内接法”．特别提醒：误差来源于电压表的分流作用，分流越小，误差越小，所以该电路适合测量小电阻，即R?RV时，一般采用外接法．②试触法：用P端分别接a和b，看电压表和电流表的示数变化情况．如图2－1－4所示．
若电压表示数变化显著，说明电流表分压作用大，为小电阻，采用外接；
若电流表示数变化显著，说明电压表分流作用大，为大电阻，采用内接． 在探究电阻定律的实验中，如提供的电源是一节输出电压恒定的干电池，被测金属丝的直径为0.806 mm，长度约为0.8 m，阻值为3 Ω，使用的电压表有0～3 V(内阻约为3 kΩ)和0～15 V(内阻约为15 kΩ)两个量程，电流表有0～0.6 A(内阻约为0.1 Ω)和0～3 A(内阻约为0.02 Ω)两个量程,供限流用的滑动变阻器有A：0～10 Ω,B：0～100 Ω,C：0～1500 Ω三种，可供选择的实验电路有如图2－1－5所示的甲、乙两种．则：
(1)为了减小误差,应选用_____图所示的电路．
(2)为了测量便于调节，应选用编号为______的滑动变阻器．
(3)电压表的量程应选用______ V.
(4)电流表的量程应选用______ A.【审题指导】 待测电阻Rx的大小是相对的,当Rx?RA时，即认为是大电阻，这时电流表与Rx串联时分压很小，故采用内接法时误差较小．而当Rx?RV时，即认为是小电阻，这时电压表与Rx并联时分流很小，故采用外接法误差较小．【精讲精析】 (1)由于金属丝电阻很小，因此电流表应采用外接法，即应选乙图电路．
(2)由于电源为一节干电池，其输出电压恒为1.5 V，所以用编号为A的滑动变阻器作限流电阻，才能使电路中的电流有明显变化．
(3)加在电压表两端的电压不超过1.5 V，所以电压表的量程应选用0～3 V.【答案】 (1)乙 (2)A (3)0～3 (4)0～0.6变式训练
1．某待测电阻约为100 Ω，直流毫安表(量程0～10 mA，内阻约为50 Ω)，直流电压表(量程0～3 V，内阻约为5 kΩ)，要较准确地测量待测电阻的阻值，需要用________接法，测量值比真实值偏________．答案：外 小要点2 电阻定律1．电阻定律的理解 (单选)如图2－1－6所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab＝2bc，当将A与B接入电路或将C与D接入电路中时电阻之比RAB∶RCD为( )
A．1∶4 B．1∶2
C．2∶1 D．4∶1【答案】 D要点3 电阻率
?学案导引
1．你知道室内用的电线和室外远距离输电的电线一般用什么材料吗？为什么选用这些材料呢？
2．同种材料的电阻率是恒定不变的吗？1．电阻率2.电阻率与温度的关系
各种材料的电阻率都随温度的变化而变化，金属的电阻率随温度升高而增大(可用于制造电阻温度计)；半导体和电介质的电阻率随温度的升高而减小(半导体的电阻率随温度变化较大，应用于制成热敏电阻)；有些合金如锰铜、镍铜的电阻率几乎不受温度变化的影响(可用来制作标准电阻)；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到零成为超导体．3．电阻与电阻率的区别特别提醒：电阻率是反映材料导电性能大小的物理量，电阻率和电阻是两个不同的概念，不能混淆．电阻率的大小由导体的材料决定，受温度影响，跟导体的长度l和横截面积S无关．【关键提醒】 求解此题应把握以下两点：
(1)导体的电阻由导体材料电阻率、导体长度、横截面积决定，反映导体导电性能．
(2)电阻率是对组成导体的材料而言的，由材料决定，反映了材料的导电性能．电阻率的大小和导体几何形状无关，只与材料性质和温度有关．一般金属合金和化合物的电阻率随温度升高而增大，随温度降低而变小．当温度降低到某一转变温度时，某些金属、化合物的电阻率会突然减小为零，呈超导现象．
【答案】 D变式训练
3．(单选)关于导体材料的电阻率，下列说法中正确的是( )
A．把一根长导线截成等长的三段，则每段的电阻率都是原来的1/3
B．导体材料的电阻率随温度的升高而增大
C．纯金属的电阻率比由它组成的合金的电阻率小D．电阻率是反映导体材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的导体，电阻一定大
解析：选C.电阻率是导体材料本身的一种电学特性，与导体的长度、横截面积无关，故A选项错;金属材料的电阻率随温度的升高而增大,而半导体材料则相反,B选项错；合金的电阻率比组成它的任何一种的纯金属的电阻率大，C选项对；电阻率大表明材料的导电性能差，不能表明对电流的阻碍作用一定大，因为导体的电阻才是反映对电流阻碍作用大小的物理量，而电阻还跟导体的长度、横截面积有关，D选项错．电阻定律与欧姆定律的综合应用
[经典案例] (10分)如图2－1－7所示，P是一根表面均匀地镀有很薄的发热电阻膜的长陶瓷管，其长度为l，直径为D，镀膜材料的电阻率为ρ.管的两端有导电箍
M、N，现把它接入某电路，用电压表测得M、N两端的电压为U，用电流表测得通电电阻膜的电流为I，试推导计算膜层厚度h的公式．
【审题指导】 解答本题时应把握以下两点：
(1)用伏安法测量导电膜的电阻；
(2)用电阻定律求导电膜面积，再求厚度．【名师点评】 电阻定律与欧姆定律结合的问题在生产、生活、科技实践中有着广泛的应用，明确R＝ρl/S中各量含义和所研究的测量段电流、电压，建立模型灵活利用两公式是解题的基本要求．本题中应用展开法将生活中抽象的实物转化为简单的模型，使问题得以解决．金属电阻率与温度的关系
为什么在导体材料电阻率的表格中要标明是20 ℃时的电阻率呢？
实验表明，纯金属的电阻率随温度的变化与纯金属电阻一样，也比较有规则．当温度的变化范围不大时，电阻率与温度之间近似地存在着如下的线性关系：
ρ＝ρ0(1＋αt)．式中ρ表示温度为t ℃时的电阻率，ρ0表示0 ℃时的电阻率．不同材料的α是不同的，大多数纯金属的α值近似为0.004/℃.
在室温时，金属导体的电阻率约为10－8～10－6 Ω·m，绝缘体的电阻率一般为108～1018 Ω·m，半导体材料的电阻率介于两者之间，为10－5～106 Ω·m.绝缘体和半导体的电阻率除了大小与金属导体差别很大外，它们随温度变化的规律也与金属导体大不相同．一般都随温度的升高而急剧减小，而且变化也不是线性的．课件57张PPT。第二节 对电阻的进一步研究目标导航
1.了解导体的伏安特性．(难点)
2．了解二极管具有单向导电性，能识别其外形和符号．
3．理解串联电路和并联电路的特点以及电流、电压的分配关系．(重点和难点)一、导体的伏安特性
1．导体的伏安特性曲线
用横轴表示电压U，纵轴表示电流I，画出的I－U图线叫做导体的伏安特性曲线．如图2－2－1所示，伏安特性曲线直观地反
映出导体中的_____与_____的关系．电流电压2．线性元件
金属导体的伏安特性曲线是一条过原点的直线,即电流与电压成正比例的线性关系．具有这种伏安特性的元件叫___________，通常也叫纯电阻元件，欧姆定律适用于该类型电学元件．
3．非线性元件
气体导体和二极管等器件的伏安特性曲线不是直线，欧姆定律不适用，这种元件称为______________．线性元件非线性元件二极管具有单向导电性．当二极管两端加上______电压，即正极的电势比负极高时，流过二极管的电流很大；当二极管加上反向电压时，流过二极管的电流很小．
二极管由半导体材料制成，其电阻率随温度的升高而减小,故其伏安特性曲线不是直线.正向想一想
1．对电阻一定的导体，U－I图和I－U图两种图线都是过原点的倾斜直线，图象的斜率表示的物理量相同吗？
提示：不相同，U－I图线的斜率表示导体的电阻，而I－U图线的斜率表示导体的电阻的倒数．二、电阻的串联
1．串联电路的基本特点
(1)串联电路中的电流处处_____，即I＝I1＝I2＝I3＝…＝In.
(2)串联电路的总电压等于各部分电路两端电压_____，即U＝______________________.相同之和U1＋U2＋U3＋…＋UnR1＋R2＋R3＋…＋Rn正比I想一想
2．n个电阻值为R的相同电阻串联，总电阻为多少？
提示：nR三、电阻的并联
1．并联电路的基本特点
(1)并联电路中各支路两端电压______，即：U1＝U2＝U3＝…＝Un.
(2)并联电路中的总电流等于各支路电流_____,
I＝____________________.相等之和I1＋I2＋I3＋…＋In反比想一想
3．n个电阻值为R的相同电阻并联，总电阻为多少？要点1 伏安特性曲线
?学案导引
1．线性元件和非线性元件的伏安特性曲线有何不同？
2．如何应用伏安特性曲线比较电阻的大小？1．导体的伏安特性曲线：用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U、画出的I－U图象如图2－2－2.
2．作用：直观地反映出导体中
的电流与导体两端电压间的关系．
3．特点：通过坐标原点的直线．4．图线斜率的意义：在I－U图象中，斜率的倒数表示电阻，在U－I图象中斜率表示电阻．
5．线性元件：伏安特性曲线为直线的电学元件．
6．非线性元件：伏安特性曲线不是直线的电学元件．半导体是非线性元件，其伏安特性曲线如图2－2－3所示． (双选)某导体中的电流随其两端电压的变化如图2－2－4所示，则下列说法中正确的是( )A．该元件是非线性元件，所以不能用欧姆定律计算导体在某状态时的电阻
B．加5 V电压时，导体的电阻约是5 Ω
C．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小
D．由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小【审题指导】 求解本题应从以下三点思考：
(1)由伏安特性曲线可知，导体是非线性元件．
(2)某状态下电阻适用于欧姆定律．
(3)根据各点与坐标原点连线的斜率变化判断导体电阻变化．【答案】 BD变式训练
1．(单选)金属铂的电阻值对温度的高低非常“敏感”，所以可以利用铂的电阻随温度变化的性质制成铂电阻温度计，如图2－2－5所示的I－U图象中能表示金属铂的电阻情况的是( )解析：选C.铂属于金属导体，其电阻率将随温度的升高而增大，当有电流通过时，由于热效应，所以导体的温度升高，并且电流越大，温度越高，电阻也将越大．在I－U图线中各点的切线斜率表示电阻的倒数，故电阻增大时，I－U图线斜率应减小，故C正确，A、B、D错误．要点2 电阻的串联与并联
?学案导引
1．串联电路中，若其中一个电阻增大，总电阻一定增大吗？
2．并联电路中，若其中一个电阻增大，总电阻一定增大吗？串、并联电路的基本特点 (单选)如图2－2－6所示，4只电阻串联于某电路中,已测出UAC＝9 V，UBD＝6 V，R2＝R4，则UAE为( )
A．3 V B．7.5 V
C．15 V D．条件不足，无法判定【审题指导】 对于单一的串、并联电路首先是判断电路的结构特点，其次是根据串、并联电路的基本特点进行分析与计算．
【精讲精析】 因为是串联电路，所以各电阻中的电流相等,设为I，则UAC＝I(R1＋R2)；UBD＝I(R2＋R3),UAC＋UBD＝I(R1＋2R2＋R3)，因为R2＝R4，所以UBD＝UCE，则UAE＝I(R1＋R2＋R3＋R4)＝UAC＋UBD＝15 V.
【答案】 C会随之减小(或增大)，则R会增大(或减小)，故C对；由B选项可知，电阻R和阻值无穷大的电阻并联时，并联后的总电阻一定小于电阻R的阻值，故D选项错误．要点3 滑动变阻器的两种接法
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1．限流接法中，滑动变阻器分压吗？
2．分压接法中，滑动变阻器有几个接线柱接入电路？特别提醒：注意滑动变阻器两种接法中的连线特点
(1)分压式接法中必须有三个接线柱接入电路,且是“两下一上”即将变阻器瓷筒上的两个接线柱和金属杆上的任意一个接线柱接入电路，变阻器的任何部分不短路．(2)限流式接法可以只接入两个接线柱，“一下一上”，即将瓷筒上的一个接线柱和金属杆上的一个接线柱连入电路，有时从形式上看，好像是瓷筒上的两个接线柱和金属杆上的一个接头连入电路，但金属杆将变阻器的部分电阻短路，其实质还是利用了“一上一下”两个接头． 如图2－2－7所示，滑动变阻器的总电阻R＝1000 Ω，A、B两端电压U＝100 V，调节滑片P使其下部电阻R1＝400 Ω.
(1)空载时，C、D两端电压多大？
(2)在C、D间接入一个Rs＝400 Ω
的电阻，C、D两端的电压多大？
【关键提醒】 本题中的电路为分压接法．【答案】 (1)40 V (2)25 V变式训练
3．(单选)(2012·佛山高二检测)如图2－2－8所示，A、B间电压恒为U，当滑动
变阻器的滑片P逐渐向A端移动的
过程中灯泡上的电压数值( )
A．一直为U B．一直为0
C．逐渐增大到U D．逐渐增大到0
解析：选C.滑动变阻器为分压式接法，灯泡两端的电压在0～U范围内变化，选项C正确．要点4 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线
?学案导引
1．为什么该实验电路接成分压式？
2．测定小灯泡的电压和电流采用电流表内接法行吗？为什么？1．实验原理
根据欧姆定律，在纯电阻电路中，电阻两端的电压和通过电阻的电流呈线性关系，即U－I图线是一条过原点的直线．但是实际电路中由于各种因素的影响，U－I图线就可能不是直线．用伏安法分别测出灯泡两端电压及流过的电流便可绘出U－I图线，实验原理图如图2－2－9所示．2．实验步骤
(1)确定电流表、电压表的量程，
采用电流表外接法，按图2－2－
9所示的原理图连接好实验电路．
(2)把滑动变阻器的滑片调节到使接入灯泡支电路中的电压值为零的位置，电路经检查无误后，闭合开关S.(3)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，记入记录表格内，断开开关S.
(4)在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流，横轴表示电压，用平滑曲线将各数据点连接起来，便得到伏安特性曲线．
(5)拆去实验线路，整理好实验器材．3．注意事项
(1)本实验要作出I－U图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此滑动变阻器要采用分压接法．
(2)由于小灯泡电阻较小，故应采用电流表外接法．
(3)开关闭合前，变阻器滑片移到接入灯泡支电路中的电压值为零处．(4)开关闭合后，调节变阻器滑片的位置，使灯泡的电压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值时，读取一次电流值；调节滑片时应注意电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压．
(5)所画出的图线为曲线的原因是金属电阻率随温度升高而变大． 小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大，某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据(I和U分别表示小灯泡上的电流和电压)：在图2－2－10中画出小灯泡的U－I曲线．
【关键提醒】 依表中数据描点后，要用平滑曲线将各数据点连接．【精讲精析】 表中给出了10组数据，尽量准确地在图中对应位置处描点，然后连线．
【答案】 如图2－2－11所示
【规律总结】 小灯泡的伏安特性曲线是非线性的,原因是灯泡电阻率随温度升高而增大.串、并联电路的规律及应用
[经典案例] (10分)如图2－2－12所示电路中，各电阻阻值已标出.当输入电压UAB＝110 V时，输出电压UCD是多少伏？【审题指导】 对串、并联混联电路，需搞清各部分的串、并联关系，再结合欧姆定律求解．【答案】 1 V【题后反思】 解答此题应先弄清楚当在A、B两端输入UAB＝110 V的电压时，UCD即为最右端电阻R上的电压值．然后再分析此时整个电路上各电阻的串、并联情况，根据欧姆定律求出电阻R两端的电压．半导体的特点
半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质．它的重要特性表现在以下几个方面：
(1)热敏性：半导体材料的电阻率与温度有密切的关系．温度升高，半导体的电阻率会明显变小．例如纯锗(Ge)，温度每升高10 ℃，其电阻率就会减少到原来的一半．(2)光电特性：很多半导体材料对光十分敏感，无光照时，不易导电；受到光照时，就变得容易导电了．例如，常用的硫化镉半导体光敏电阻，在无光照时电阻高达几十兆欧，受到光照时电阻会减小到几十千欧．半导体受光照后电阻明显变小的现象称为“光导电”．利用光导电特性制作的光电器件还有光电二极管和光电三极管等．(3)掺杂特性：纯净的半导体材料电阻率很高,但掺入极微量的“杂质”元素后，其导电能力会发生极为显著的变化．例如，纯硅的电阻率为12.14×105 Ω·cm，若掺入百万分之一的硼元素，电阻率就会减小到0.4 Ω·cm.因此,人们可以给半导体掺入微量的某种特定的杂质元素，精确控制它的导电能力，用以制作各种各样的半导体器件．课件53张PPT。第三节 研究闭合电路目标导航
1.了解电源在电路中的作用，理解电源的电动势和内阻概念．
2．理解闭合电路的欧姆定律，能计算相关电路问题．(重点和难点)
3．理解路端电压跟负载的关系．(重点和难点)
4．掌握测量电源电动势和内阻的方法．(重点)一、电动势
1．电源外部的电路叫做外电路，外电路上的电阻称为________．电源内部的电路叫做内电路，内电路上的电阻即电源的电阻称为_________．外电阻内电阻2．不同的电源，两极间的_____不同，物理学用电动势这个物理量来描述电源的这种特性．电源的电动势__________等于不接用电器时电源正负两极间的电压．
3．电动势的单位与电压的单位相同，也是______．电动势是标量，电动势不是电压．电压数值上伏特二、闭合电路的欧姆定律
1．理论和实验都表明：电源的电动势E等于U外和U内______．即E＝___________．
2．闭合电路欧姆定律的内容和公式
(1)内容：闭合电路中的电流跟电源的_______成正比，跟内、外电路的_________成反比．
(2)公式：____________.电阻之和电动势之和U外＋U内想一想
在探究电动势、外电压、内电压三者之间的定量关系的实验中，两电压表的正、负极连接时应注意什么？
提示：外电路电压表的正极与电源的正极相连接，负极与电源负极相连接．内电路电压表的正极与电源负极旁边的铜丝相连，负极与电源正极旁边的铜丝相连．三、路端电压跟负载的关系
1．外电路两端的电压叫__________．
2．由E＝U外＋U内和U内＝Ir可得U外＝______.
对于一个电源,它的电动势和内阻是确定的．当外电阻R增大时，由闭合电路欧姆定律I＝
_______可知，电路中的电流I减小，因而路端电压U______．反之，当外电阻R减小时，路端电压U______．路端电压E－Ir增大减小四、测量电源的电动势和内阻
实验的电路如图2－3－1所示，实验原理是闭合电路的欧姆定律．平均值2．用作图法来处理数据
(1)在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，根据测出的多组U、I值,在坐标纸上描出对应的点．
(2)根据闭合电路的欧姆定律U＝E－Ir,可知U、I关系图象是一条直线．由于存在实验误差，按照实测数据描出的点一般不会严格地落在同一条直线上．为了减小误差，可以用直尺画一条直线，使直线两侧的点的数目_________．这条直线就是电路的路端电压与电流的关系图象．大致相等(3)这条直线跟纵轴的交点的纵坐标数值上等于________________.
(4)这条直线与横轴的交点表示电压U＝0，即电压被短路的情况.交点的横坐标即为短路电流I短,内电阻r可由下式得到：_______.不难看出，直线的斜率数值上等于_______________.电源电动势E电源的内电阻r要点1 闭合电路的欧姆定律
?学案导引
1．电动势和电压有相同的单位，两者是一回事吗？
2．为什么不能将电池正负极用导线直接短接？ (单选)某电池当外电路断开时的路端电压为3 V，接上8 Ω的负载电阻后其路端电压降为2.4 V，则可以判定该电池的电动势E和内电阻r为( )
A．E＝2.4 V，r＝1 Ω
B．E＝3 V，r＝2 Ω
C．E＝2.4 V，r＝2 Ω
D．E＝3 V，r＝1 Ω【答案】 B
【规律方法】 电源电动势E和内阻r不受电路的影响,当外电阻变化时，电流会变化．闭合电路欧姆定律的研究对象是“全电路”.当外电路断开时,路端电压数值上等于电动势．变式训练
1．(单选)下列说法中正确的是( )
A．电源的电动势实质上就是电源两极间的电压
B．电源的电动势在数值上等于两极间的电压
C．电源的电动势与电压的单位相同，但与电压有本质的区别
D．电动势越大，电源两极间的电压一定越高解析：选C.电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量．而电压是电场中两点间的电势差，电动势与电压有着本质的区别,所以A选项错,C选项对．当电源开路时，两极间的电压在数值上等于电源的电动势，但在闭合电路中，电源两极间的电压(路端电压)随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减小，当电源短路时，R外＝0，这时路端电压为零，所以B、D选项错．要点2 路端电压跟负载的关系
?学案导引
1．负载电阻增大时，路端电压和内电路电压各如何变化？
2．为什么电源电动势在数值上等于电源没有接入外电路时两极间的电压？4．路端电压与电流的关系
(1)由U外＝E－Ir可知U外－I图象是一条斜向下的直线，如图2－3－2所示． (单选)如图2－3－3所示的电路中，当滑动变阻器的滑动触点向b端移动时( )
A．电压表V的读数增大,电流表A的读数减小
B．电压表V和电流表A的读数都增大
C．电压表V和电流表A的读数都减小
D．电压表V的读数减小,电流表A的读数增大【精讲精析】 变阻器滑动端向b端移动，变阻器电阻增大,与R2并联部分电阻增大，再与R1串联后外电路总电阻增大，导致全电路总电阻增大，电动势不变，因此干路总电流减小，路端电压U＝E－Ir，总电流减小，路端电压增大，故电压表所测路端电压的读数增大．【答案】 A
【题后反思】 这是一道比较典型的局部电路变化引起全电路中各物理量变化的问题，分析方法就是从局部电阻变化分析全电路(干路)电流变化，再讨论局部各物理量的变化，即从局部到整体，再从整体到局部的方法．变式训练
2．(单选)在如图2－3－4所示的电路中，当可变电阻的阻值R变大时( )
A．A、B间电压增大
B．A、B间电压减小
C．通过R2的电流减小
D．通过R的电流增大解析：选A.可变电阻R的阻值变大时，应该有电路总电阻变大，电路总电流变小，所以R1两端电压变小，同时内阻上消耗的电压变小，电源的输出电压变大，所以A、B两点间的电压一定增大，通过R2的电流一定增大．又因为电路总电流减小，所以通过可变电阻R的电流一定减小．要点3 测量电源的电动势和内阻
?学案导引
1．实验中什么要测多组数据？
2．采用图象法处理测量数据，纵坐标可以不从0开始，而横坐标则必须从0开始,想一想，为什么？3．伏安法测电源电动势和内阻的步骤
(1)确定电流表、电压表的量程，按图2－3－5所示电路把器材连接好，如图2－3－6所示．
(2)把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大．
(3)闭合开关，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，用同样的方法测量并记录几组I和U值．
(4)断开开关，整理好器材．
(5)数据处理：用原理中的方法计算或从U－I图中找出E和r.如图乙所示，建立U、I坐标系，利用记录表中的U、I值描出相应的点，再根据这些点画出直线.画线时应让尽量多的点落在直线上，不在直线上的点也要大致相等地分布在直线两侧，个别偏离这条直线过远的点应舍去，不予考虑．这样做可使偶然误差得到部分抵消，从而提高了实验的精确度． 在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中，所用电流表和电压表的内阻分别为0.1 Ω和1 kΩ，图2－3－8为实验原理图及所需器件图．(1)在图中画出连线将器件按原理图连接成实验电路．
(2)一位同学记录的6组数据见下表，试根据这些数据在图 2－3－9 中画出U－I 图象，根据图象读出电池的电动势E＝______V，根据图象求出电池内阻r＝______ Ω.【审题指导】 为充分利用图象空间，纵轴数据常从某一不为零的数U0开始，此时，特别注意，U－I图象在I轴上的截距不再表示短路电流，而U－I图象在U轴上的截距还是表示电源电动势，图线的斜率的绝对值还是表示电源的内电阻．【答案】 (1)见精讲精析 (2)1.45(1.44～1.48亦对) 0.70
【陷阱防范】 对于电源的U－I图象，必须注意观察U轴、I轴是否从零开始．想当然地认为，容易发生错误．闭合电路欧姆定律的应用
[经典案例] (10分)如图2－3－11所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数分别为1.6 V和0.4 A.当S断开时，它们的示数分别改变0.1 V和
0.1 A，求电源电动势．【关键提醒】 求解本题有两种方法：
(1)根据闭合电路的欧姆定律求解．
(2)应用图象法求解．
【解题样板】 法一：当S闭合时，R1、R2并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得：U1＝E－I1r
即E＝1.6＋0.4r(4分)①当S断开时，只有R1接入电路，外电阻增大，电路总电阻变大，由闭合电路欧姆定律得：U2＝E－I2r
即E＝(1.6＋0.1)＋(0.4－0.1)r(4分)②
由①②得：E＝2 V，r＝1 Ω.(2分)【答案】 2 V测定电源电动势的内电阻的方法课件52张PPT。第四节 认识多用电表目标导航
1.了解多用电表的结构，会用电阻的串、并联知识分析其原理．(重点和难点)
2．会用多用电表测量电路元件上的电压、电流和电阻等电学量．(重点)
3．会用多用电表判断二极管的质量好坏和极性等．
4．会用多用电表查找电路故障．一、多用电表的原理
1．构造
指针式多用电表一般由_____、___________、__________以及_________________等组成．
(1)表头是一个灵敏直流电流表，主要部分是__________和__________．表头测量电路转换开关红、黑测量表笔永久磁铁可动线圈(2)当电流通过线圈时，线圈在______的作用下带动______偏转．
(3)电流的大小由指针偏转的角度大小表示，指针偏转到最大角度时对应的电流Ig称为表头的满偏电流，表头线圈的电阻Rg称为表头的内阻．磁场指针2．用途
多用电表是一种可以测量_____、_____以及______等电学量的仪表，它具有多功能、________、方便携带的特点，是科学实验、生产实践中用来判断__________、检测电路元件的重要工具．电流电压电阻多量程电路故障3．多用电表测直流电流和直流电压
这一原理实际上是电路的分流和分压原理,按照图2－4－1，将其中的转换开关接1或者2时测_________；接3或4时测__________．转换开关接5时,测_____．直流电流直流电压电阻4．多用电表电阻挡(欧姆表)
多用电表测量电阻的电路原理如图2－4－2所示，当待测电阻Rx接入图示电路后形成了闭合电路，由闭合电路欧姆定律可知，流过表头的电流为：想一想
欧姆表的表盘刻度均匀吗？
提示：在欧姆表的刻度盘上，标出的刻度从零到无穷大，由于I与R的非线性关系．表盘上电流刻度是均匀的，但其对应的电阻刻度是不均匀的．二、学会使用多用电表
多用电表使用前应调节___________调节旋钮,使指针正对零刻度．使用后要把选择开关拨至最大____________挡或“OFF”处，长期不用时应取出表内电池．机械零点交流电压无论是测电流还是电压，都应选择适当的量程使表头指针尽量停靠在接近________处．测量电阻时，表头指针应停在表盘刻度的___________．用多用电表的________判断二极管的极性时，要用两表笔分别连接二极管的两极，然后将两表笔反过来连接二极管的两极，可以测出两个电阻值．满刻度中央附近电阻挡要点1 电流表的改装
?学案导引
1．如何扩大灵敏直流电流表的量程？
2．如何把灵敏直流电流表改装成电压表？特别提醒：(1)无论表头G改装成电压表还是电流表，它的三个特征量Ug、Ig、Rg是不变的，即通过表头的最大电流Ig并不改变．
(2)电表改装的问题实际上是串并联电路中电流、电压的计算问题，只要把表头G看成一个电阻Rg即可． (2012·黄冈检测)已知电流表的内阻Rg＝120 Ω，满偏电流Ig＝3 mA，要把它改装成量程是6 V的电压表，应串联多大的电阻？要把它改装成量程是3 A的电流表，应并联多大的电阻？【审题指导】 电压表是由一只电流计跟一只定值电阻串联而成，串联的电阻起分压作用．改装后的电压表量程不同是因为串联的电阻不同．电流表是由一只电流计跟一只定值电阻并联而成,并联的电阻起分流的作用．并联不同阻值的电阻改装后的量程不同．【答案】 1880 Ω 0.12 Ω【题后反思】 将改装前电流表的表盘量程刻度改换成改装后相应电表的量程刻度，则改装后的电压表的表盘上显示的是表头和分压电阻两端的总电压，改装后的电流表表盘上显示的是通过表头和分流电阻的总电流．变式训练
(双选)如图2－4－3所示，甲、乙两个电路，都是由一个灵敏电流表G和一个变阻器R组成,下列说法中正确的是( )
A．甲表是电流表，R增大时量程增大
B．甲表是电流表，R增大时量程减小C．乙表是电压表，R增大时量程增大
D．乙表是电压表，R增大时量程减小要点2 多用电表的使用
?学案导引
1．为什么电流总是从红表笔流入，黑表笔流出？
2．用欧姆挡黑表笔接二极管的正极时，测得的电阻值为什么较小？多用表的型号很多，但使用方法基本相同，请同学们注意如下几个问题．
1．如图2－4－4所示，表盘面
上“＋”、“－”插孔，表示
直流电流挡、直流电压挡的正、
负接线柱．因此，不管测什么
项目，首先将红表笔插入“＋”插孔，将黑表笔插入“－”插孔，那么，用直流电流挡、直流电压挡时，电流从红表笔流入，从黑表笔流出;用电阻挡时由原理图可知，红表笔连接的是表内电源的负极，黑表笔连接的是表内电源的正极，因此，电流是从红表笔流入，从黑表笔流出．2．测量前，应把选择开关旋到相应项目的适当量程上，读数时要注意挡位与刻度盘对应．直流电流挡、直流电压挡跟电流表和电压表的使用方法一样，要注意所选的量程应大于用电器两端电压的估计值或通过用电器电流的估计值．3．欧姆挡的使用需要注意如下几点
(1)选挡(选择的原则是实际测量电阻时，表头指针应停在表盘刻度的中央附近，这样比较准确)接着调零；(2)换挡重新调零；(3)示数要乘倍率；(4)用毕将选择开关拨离欧姆挡，一般旋至交流电压最高挡上或“OFF”挡上；(5)被测电阻要跟电源、其他元件电路断开．特别提醒：选挡时若无法估计待测电阻大小则应将选择开关旋到“×1”挡,欧姆调零后，将红、黑表笔分别接到电阻两端，若指针偏角太小，则逐渐增大量程，直到指针指到刻度盘中央附近为止．4．判断晶体二极管的质量和极性
质量好的晶体二极管，用欧姆挡黑表笔接晶体二极管正极，红表笔接晶体二极管负极时读数较小；用欧姆挡红表笔接晶体二极管正极，黑表笔接晶体二极管负极时读数很大． (1)用多用电表的欧姆挡测量阻值约为几十千欧的电阻Rx，以下给出的是可能的操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆挡调零旋钮．把你认为正确步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上________．
a．将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的0刻度，断开两表笔
b．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx的阻值后，断开两表笔c．旋转S使其尖端对准欧姆挡×1k
d．旋转S使其尖端对准欧姆挡×100
e．旋转S使其尖端对准交流500 V挡，并拔出两表笔根据图2－4－5 所示指针位置，此被测电阻的阻值约为________Ω.(2)(双选)下述关于用多用表欧姆挡测电阻的说法中正确的是( )
A．测量电阻时，如果指针偏转过大，应将选择开关S拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量
B．测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果C．测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开
D．测量阻值不同的电阻时，都必须重新调零
【审题指导】 解答本题应注意以下两点：
(1)用电阻挡测量电阻时，指针停在表盘刻度中央附近，测量值比较准确．
(2)用电阻挡测电阻时，指针偏角越大，表明待测电阻越小．【精讲精析】 (1)多用表测电阻时，选择挡位的原则是表头指针停在表盘刻度的中央附近．故选用×1k挡．测量前先进行欧姆调零，使用完毕应将选择开关置于OFF位置或者交流电压最高挡,然后拔出表笔．欧姆表的示数乘以相应挡位的倍率即为待测电阻的阻值30k Ω.(2)欧姆挡更换规律“大小，小大”，即当指针偏角较大时，表明待测电阻较小，应换较小的挡位；反之应换较大的挡位，电流总是从红表笔流入从黑表笔流出多用电表，每次换挡一定要进行欧姆调零，测量电阻一定要断电作业．所以A、C正确．
【答案】 (1)cabe 30k (2)AC【题后反思】 在用多用电表电阻挡测电阻时，必须选择合适的量程，以指针指中央附近最准确，结果不要忘记乘倍率；每次换量程时必须重新进行欧姆调零；测量过程中，待测电阻必须从电路中隔离出来，且手不能接触表笔的金属杆；测量完毕，应将选择开关拨至交流电压的最高挡或“OFF”处．要点3 用多用表查找电路故障
?学案导引
1．你知道常见的电路故障及检测方法吗？
2．检测电路故障能用多用电表的任意挡吗？电路故障一般是短路或断路，常见的情况有导线断芯、灯泡断丝、灯座短路、电阻器内部断路或接头处接触不良等，检查故障的方法有：
1．电压挡检测：如果电压表读数为零，说明电压表上无电流通过，可能在并联路段之外有断路，或并联路段内有短路；如果电压表有示数，说明电压表上有电流通过，则在并联电路之外无断路或并联路段内无短路．2．假设法：已知电路发生某种故障，寻求故障在何处时，可将整个电路划分为若干部分,然后逐一假设某部分电路发生故障，运用电路知识进行正向推理，推理结果若与题述现象不符合，则故障不在该部分电路；若结果与题述现象符合，则故障可能发生在这部分电路，这样逐一排除，直到找到发生故障的全部可能为止． 如图2－4－6所示的电路中,1、2、3、4、5、6为连接点的标号．在开关闭合后，发现小灯泡不亮.现用多用电表检查电路故障，需要检测的有：电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点．(1)为了检测小灯泡及3根导线，在连接点1、2已接好的情况下,应当选用多用电表的_______挡．在连接点1、2同时断开的情况下，应当选用多用电表的______挡．
(2)在开关闭合情况下，若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势，则表明______可能有故障．
(3)将小灯泡拆离电路，写出用多用电表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤．【关键提醒】 解答本题应把握以下两点：
(1)判断电路故障常用多用电表的电压挡，因为操作既简便又安全,但要注意量程的选择；
(2)在确认无电源的情况下，才能用多用电表的欧姆挡判断故障，而且要将待测元件与电路断开．【精讲精析】 (1)连接点1、2已连接好的情况下，说明电源已连接在电路中，不能再选用多用电表的欧姆挡，以免使欧姆挡的内部电源受到外部电源的影响,造成测量的误差．电流表无法找出故障的具体位置．所以应选用多用电表的电压挡．
当1、2两点同时断开时，电源已断开，所以可用多用电表的欧姆挡．(2)若5、6两点间的电压接近电源的电动势，说明2、3间的导线，4、5间的导线，1、6间的导线及小灯泡均是完好的，因此可能是“开关”或5、6两接点出了故障．
(3)具体步骤如下：
①将多用电表的选择开关旋到多用电表的欧姆挡；②选择合适的挡位，将红、黑表笔短接，调整调零旋钮，使指针指在最右端的零位，借以检查多用电表的欧姆挡能否正常工作；
③测量小灯泡的电阻，若电阻无穷大，表明小灯泡有故障．
【答案】 (1)电压 欧姆 (2)开关或连接点5、6
(3)见解析欧姆表的原理
[经典案例] (10分)(2012·杭州高二检测)如图2－4－7所示为欧姆表的原理
示意图．其中，电流表的满
偏电流为300 μA，内阻Rg＝
100 Ω，调零电阻最大值R＝
50 kΩ，串联的定值电阻R0＝50 Ω，电源电动势E＝1.5 V.当电流是满偏电流的二分之一时,用它测得的电阻Rx是多少？
【思路点拨】 解答本题时应把握以下两点:
(1)用欧姆表测电阻时，待测电阻Rx与内部电路组成串联电路；
(2)应用闭合电路欧姆定律列式求解．【答案】 5000 Ω【借题发挥】 在上题中，若电源的内阻为5 Ω，调零电阻R接入电路中的有效值是多少？
【解析】 因为R内＝R＋Rg＋r＋R0，
所以R＝R内－Rg－r－R0
＝5000 Ω－100 Ω－5 Ω－50 Ω＝4845 Ω.
【答案】 4845 Ω欧姆表的中值电阻与欧姆表的内阻课件50张PPT。第五节 电功率目标导航
1.理解电功的概念，掌握电功、电功率和焦耳定律的计算公式．(重点)
2．理解电功率和热功率的区别和联系．(重点和难点)
3．知道闭合电路的功率计算公式，利用功率公式分析电源工作时能量的转移情况．一、电功和电功率
1．电功：电流通过一段电路时，自由电荷在________的推动下作定向移动，电场力对自由电荷做功，在一段电路中电场力所做的功称电功.即通常说的电流所做的功．电功的计算公式是_________.
2．电功率：单位时间内电流所做的功称为电功率．电功率的计算公式是________.电场力W＝UItP＝UI想一想
1．电流做功的实质是什么？
提示：电能转化为其他形式的能量．二、焦耳定律和热功率
1．电场力对电荷做功的过程，就是电能转化为______________的过程，在一段只有电阻元件的____________中，电能完全转化为金属导体的_____，热量的计算公式是___________，这就是___________，与电阻发热对应的功率叫_______，其计算公式是__________.其他形式能量纯电阻电路内能Q＝I2Rt焦耳定律热功率P热＝I2R2．如果不是纯电阻电路，电能除一部分转化为内能外，其他部分转化为机械能、化学能等，这时电功仍然等于_____，电阻上产生的热量仍为____，但此时电功比电阻上产生的热量___．
想一想
2．焦耳定律是如何得出的？
提示：是英国物理学家焦耳用实验直接得到的.UItI2Rt大三、闭合电路中的功率
在含有电源的闭合电路中，由E＝U外＋U内可得EI＝U外I＋U内I，这表明，电源提供的电功率等于___电路和____电路消耗的电功率之和，即电源提供的能量一部分消耗在外电路上,另一部分消耗在内电阻上，转化为内能．外内想一想
3．电源电动势的物理意义是什么？
提示：电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力．电动势越大，电源把其他形式的能转化为电能的能力越强．要点1 电功和电功率
?学案导引
1．电能与其他形式的能在转化过程中遵循怎样的规律？
2．如何区分额定电压、实际电压、额定电功率、实际电功率？1．从能量观点看：电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程，电流做了多少功，表明有多少电能转化为其他形式的能，可见电功反映了电能转化为其他形式能的多少．
2．W＝UIt和P＝UI为计算电功和电功率的定义式，在任何情况下都可使用．用欧姆定律把它们变为W＝I2Rt和P＝I2R，它们只适用纯电阻电路计算电功和电功率．3．用电器的额定功率是用电器长期正常工作时的最大功率，也就是用电器加上额定电压(或通以额定电流)时消耗的电功率，用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率．为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率． (单选)额定电压都是110 V，额定功率PA＝100 W，PB＝40 W的两盏电灯，若接在电压是220 V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是图2－5－1中的( )【思路点拨】 两盏电灯均能正常发光则必须都达到额定电压,电路消耗功率最小则电灯正常发光情况下滑动变阻器消耗功率最小.C图B灯与变阻器并联使并联电阻R并【答案】 C【解题技巧】 (1)先分清哪个电路的A、B灯能正常发光，这里可以从电压、电流、电功率三个量中任意一个达到其额定值，其余两个也达到额定值方面分析．
(2)确定了正常发光的电路后，再比较哪一个的实际功率小．可以用计算的方法比较，也可以用定性分析法比较．要点2 电功和电热
?学案导引
1．纯电阻电路中，电功等于电热吗？
2．非纯电阻电路中，电功等于电热吗？1．纯电阻电路和非纯电阻电路 一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转动轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3 V时，电流为0.3 A．松开转动轴，在线圈两端加电压为2 V时，电流为0.8 A，电动机正常工作．问：该电动机正常工作时，输入的电功率是多少？电动机的机械功率是多少？【思维流程】 【答案】 1.6 W 0.96 W变式训练
2．(双选)(2012·三明高二检测)理发用的电吹风机中有电动机和电热丝,电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干．设电动机线圈电阻为R1，它与电热丝电阻R2串联后接到直流电源上，吹风机两端电压为U，电流为I，消耗的功率为P，则有( )
A．P＝UI B．P＝I2(R1＋R2)
C．P>UI D．P>I2(R1＋R2)解析：选AD.电路中消耗的电功率为P＝UI，故A正确，C错误．消耗的电功率除了转化为电动机线圈与电热丝释放的热功率外，还有机械功率出现，即P>I2(R1＋R2)，故D正确，B错误．要点3 闭合电路中的功率
?学案导引
1．当外电路为纯电阻电路时，电源在什么情况下有最大输出功率？
2．在外电路为纯电阻电路时，电源的输出功率最大，电源的效率是否也是最高？1．电源的总功率：P总＝PE＝EI.
2．电源的内阻消耗的功率：P内＝I2r.
3．电源的输出功率：
(1)对于一般电路来说
P输出＝P外＝IU＝P总－P内＝EI－I2r.②P出与外电阻R的函数关系如图2－5－2所示特别提醒：(1)电源输出功率越大，效率不一定越高，如电源输出功率最大时，效率只有50%.
(2)判断可变电阻功率变化时，可将可变电阻以外的其他电阻看成电源的一部分内阻． 在如图2－5－3所示的电路中，已知电源电动势E＝3 V，内电阻r＝1 Ω，电阻R1＝2 Ω，滑动变阻器R的阻值可连续增大，问：
(1)当R多大时，R消耗的功率
最大？最大功率为多少？
(2)当R多大时，R1消耗的功率
最大？最大功率为多少？
(3)当R为多大时，电源的输出功率最大？最大为多少？【关键提醒】 求解本题的关键有三点：
(1)定值电阻消耗功率最大时通过的电流最大.
(2)求可变电阻消耗的功率时可将其他电阻等效为电源内阻．
(3)结合P出与外电阻间的函数关系图象分析，求解．【答案】 见精讲精析【规律方法】 在解答最大功率问题时，理解好功率最大的条件是关键，若求解部分电阻不变时,只要满足电流最大则功率就最大；若求解部分电阻改变时，需要计算出功率的表达形式，利用数学知识求极值．变式训练
3．(双选)如图2－5－4所示,电源电动势为E，内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器．当R3的滑片P向右移动时，下列说法中正确的是( )
A．R1的功率必然减小
B．R2的功率必然减小
C．R2的功率必然增大
D．电源消耗的功率必然减小闭合电路的综合问题
[经典案例] (10分)如图2－5－5所示的电路中，电路消耗的总功率为40 W，电阻R1为4 Ω，R2为6 Ω，电源内阻r为0.6 Ω，电源
的效率为94%，求：
(1)a、b两点间的电压；
(2)电源电动势．【答案】 (1)4.8 V (2)20 V【规律方法】 闭合电路中功率的计算方法：
(1)电源的总功率P＝EI.
(2)电源的输出功率：
对于任何电路P出＝UI，
对于纯电阻电路P出＝I2R.
(3)电源的内耗功率P内＝I2r＝EI－UI，
对于纯电阻电路P内＝EI－I2R.电功和电功率
电流做功的实质是电场力对电荷做功，电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电能转化为内能时遵从焦耳定律．2. 电流做功的过程
电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程，即通过电流做功将电能转化为其他形式的能．电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，所以电能转化的多少等于电流做的功W＝UIt.3．电能、热量和焦耳定律的关系
电流做功时消耗的是电能，当电路是纯电阻电路时，电能全部转化为内能，有Q＝W＝IUt，因U＝IR,可得焦耳定律Q＝I2Rt.所以，在纯电阻电路中，消耗的电能等于所产生的热量．在非纯电阻电路中，消耗的电能大于所产生的热量．4．“三步走”解决电功类问题
对电功、电功率的计算问题明确三点：一是明确电路结构特点，正确区分是纯电阻电路还是非纯电阻电路；二是明确在两类电路中虽然电功与电热有不同的计算方式，两者不相等，但串、并联电路的电流、电压关系仍成立；三是针对电路特点和已知量灵活运用公式计算电功和电热．课件49张PPT。第六节 走进门电路
第七节 了解集成电路目标导航
1.理解“与”门、“或”门、“非”门的概念．(重点)
2．会利用真值表解决简单逻辑关系．(重点和难点)
3．知道与门电路的逻辑功能，知道或门电路的逻辑功能，知道非门电路的逻辑功能，了解集成电路的分类和前景．一、门电路
1．数字化技术：所谓数字化技术，就是将信号编成“0”或“1”的________代码，然后转换成电脉冲进行处理．
2．门电路：用来实现基本逻辑功能的电子电路,是_____________的基础电路．基本的门电路有三种类型：________、_________和_________，较复杂的门电路由上述三种基本电路混合组成.二进制数字信号技术与门电路或门电路非门电路二、与门电路
1．如果一个事件的几个条件都满足后该事件才能发生,我们把这种关系叫做______逻辑关系；具有“与”逻辑关系的电路，称为_________电路，简称“与”门．
2．与门电路是实现___________的电子线路,它的逻辑功能是所有的输入_________时，输出才为“1”状态．“与”“与”门与”逻辑均为“1”3．其真值表是：
“与”门符号是：__________________.三、或门电路
1．如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某事件就会发生，这种关系叫做_______逻辑关系；具有“或”逻辑关系的电路称为___________．
2．或门电路是实现“或”逻辑的电子电路，它的逻辑功能是输入呈现“1”状态的个数大于等于1时，输出为“___”状态．“或”“或”门13．其真值表是：
“或”门符号是：__________________.四、非门电路
1．输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系叫做“非”逻辑，具有“非”逻辑关系的电路叫“非”门．
2．非门电路是实现非逻辑的电子电路，它的逻辑功能是输入为“1”状态时，输出为“__”状态．03．其真值表是：
“非”门符号是：____________________.
五、门电路的实验探究
1．与门电路的逻辑功能
图2－6－1是一个集成与门Sn7408实验电路，它具有四个与门．实验时将此集成电路的第14脚接5 V电源的正极,第7脚接地(电源负极)，第1和第2脚为两个输入端，第3脚为输出端．输入为高电平时，用真值“1”表示；输入为低电平时，用真值“0”表示；输出为高电平时，二极管发光，用真值“1”表示；输出为低电平时,二极管不发光,用真值“0”表示．若输入端1、2输入均为“1”状态时，输出才为“__”状态，发光二极管_____. 1发光2．或门电路的逻辑功能
用一个集成或门电路Sn7432替换图2－6－1中的集成与门电路，它具有四个或门．实验时将此集成电路的第14脚接5 V电源的正极，第7脚接地(电源负极),第1和第2脚为两个输入端，第3脚为输出端．
当输入端1、2输入“1”状态的个数大于等于1时,输出为“__”状态，发光二极管_____．1发光3．非门电路的逻辑功能
将图2－6－1中的集成与门电路换为集成非门电路Sn7404.集成非门电路的第14脚接5 V电源的正极，第7脚接地(电源负极)，第1脚为输入端，第2脚为输出端．
当输入端1输入“1”状态时,输出端为“__”状态,发光二极管________．0不发光六、集成电路概述
集成电路是指把________、_____、_____等元件，按电路结构的要求，制作在一块硅或陶瓷基片上，再加以封装而成的、具有一定功能的整体电路．
七、集成电路的分类
集成电路按功能分类可分为三类：______________、模拟集成电路和微波集成电路．晶体管电阻电容数字集成电路1．数字集成电路以高或低电平来对应“1”或“0”两个二进制数字,进行数字的运算、存储、传输及转换．
2．模拟集成电路是处理模拟信号的电路．它又分为线性集成电路和_______________两类.
3．微波集成电路是指工作频率高于1000 MHz的集成电路，应用于导航、雷达和卫星通信等方面．非线性集成电路八、集成电路的前景
21世纪的微电子技术正从目前的3 G时代发展到3 T时代，即存储量由Gb发展到Tb，运算速度即每秒运算次数由GHz发展到THz，数据传输速率由Gbps发展到Tbps.要点1 三种基本门电路
?学案导引
1．怎样判断“与”、“或”、“非”门？
2．“与”、“或”、“非”门真值的特点是什么？1．“与”门
一个事件要发生需同时具备几个条件，这种关系叫“与”逻辑关系．
具有这种逻辑关系的电路叫与门．如图2－6－2所示，当开关S1和S2都闭合时(条件)灯L才亮(结果)，就体现了“与”
逻辑关系．特别提醒：对于与门电路，输入端均为1时，输出端为1；若输入端一个为0，则输出为0.2．“或”门
一个事件要发生，只要具备一个条件即可，这种关系叫“或”逻辑关系．具备这种逻辑关系的电路叫“或”门．如图2－6－3所示，开关S1或S2只要一个闭合(条件)，灯就会亮(结果)，就体现了“或”逻辑关系．特别提醒：对于或门电路，只要两输入端输入的和“≥1”，则输出一定是“1”．
3．“非”门
如图2－6－4所示的电路，开关通断是控制的条件，即输入，灯泡亮熄是控制的结果，即输出．
当输入为1(接通)，灯泡被短路而熄灭，输出为0.
当输入为0(断开)，灯泡被接通而发光，输出为1.
像这样：输入状态和输出状态呈相反的逻辑关系叫做“非”逻辑，具有“非”逻辑关系的电路叫“非”门．
?特别提醒：与、或门电路有两个输入端，输出由两个输入端共同决定，而非门电路只有一个输入端，其输出跟输入恰好相反． (单选)为了保障行驶安全，一种新型双门电动公交车安装了如下控制装置：只要有一扇门没有关紧，汽车就不能启动．如果规定：车门关紧时为“1”，未关紧时为“0”；当输出信号为“1”时,汽车可以正常启动行驶，当输出信号为“0”时，汽车不能启动．能正确表示该控制装置工作原理的逻辑门是( )A．“与”门 B．“或”门
C．“非”门 D．“与非”门
【审题指导】 “与”门的特点可以简单地归纳为“只有……都……才……”即只有输入的都为“1”，输出才为“1”．【精讲精析】 由题意知只要有一扇门没有关紧，汽车就不能启动，也就是说只有两扇门都关紧，汽车才能正常启动，所以该控制装置工作原理的逻辑门是“与”门,故A正确．
【答案】 A
【规律总结】 对于“与”门电路，只有两个条件同时满足时,才会出现结果.而对于“或”门电路，只要有一个条件满足就会出现结果．变式训练
1．图2－6－5是逻辑电路图，其真值表如下表所示，此逻辑电路为______门电路，在真值表中x处的逻辑值为______．解析：逻辑电路分为“或”门电路、“与”门电路和“非”门电路，由上图的逻辑电路的符号和真值表可判断本题中的逻辑电路为“或”门电路．由图表中的输入和输出关系和“或”门电路的特点可知，x值应为1.
答案：“或” 1要点2 逻辑电路的实际应用
?学案导引
1．楼道里安装有声光控灯，这种灯在有光或没有声音时，不亮．灯的控制里面有什么逻辑关系？
2．想一想，我们身边有哪些地方用到了门电路呢？逻辑电路在实际中有着广泛的应用，有些试题往往要求通过设计一些简单的门电路完成相关的逻辑功能，要对门电路的种类进行准确地选取，这就要求：
1．要理解好各种门电路的逻辑关系．
2．弄清电路的结构与原理．
3．知道所要进行的控制是怎样的电路．4．选择相应的门电路，画出门的电路符号．
5．不要混淆“与”门和“或”门的逻辑关系(易错点)，“与”门的逻辑关系是乘法运算，“或”门的逻辑关系是加法运算． 图2－6－6是一个应用某逻辑电路制作的简单车门报警电路图．图中的两个按钮开关S1、S2分别装在汽车的两道门上．只要其中任何一个开关处于开路状态，发光二极管(报警灯)就发光．请你根据报警装置的要求，指出是何种门电路，在图中画出这种门电路的符号．【思维流程】 【精讲精析】 驾驶员离开汽车时，两个车门均处于关闭状态，跟两个车门对应的开关S1和S2均闭合，电流不通过发光二极管．当有人打开了某一个门时，S1或S2就处于断开状态，这时就有电流通过发光二极管，使其发光报警．可见，这一装置实际上是一个“或”门电路．符号为 .【答案】 见精讲精析
【题后反思】 要准确地对生活实例进行分析，分析条件与结果之间的逻辑关系，熟记“与”“或”“非”三种逻辑关系的意义，理解条件与结果之间的关系．变式训练
2．(2012·安庆高二检测)如图2－6－7所示是一个火灾报警装置的逻辑电路图．
Rt是一个热敏电阻，低温时电阻
值很大，高温时电阻值很小，R
是一个阻值较小的分压电阻．
(1)要做到低温时电铃不响,火灾时产生高温，电铃响起.在图中虚线处应接入怎样的元件？
(2)为什么高温时电铃被接通？(3)为了提高该电路的灵敏度，即报警温度调得稍低些，R的值应大一些还是小一些？
解析：(1)温度较低时Rt的阻值很大，R比Rt小得多，因此P、X之间电压较大，要求此时电铃不响，表明输出给电铃的电压应该较小，输入与输出相反，可见虚线处应接入的元件是“非”门．(2)当高温时Rt的阻值减小,P、X之间电压降低,输入低电压时，从“非”门输出的是高压，电铃响起．
(3)由前面分析可知，若R较大，由于它的分压作用，Rt两端的电压不太高，则外界温度不太高时,就能使P、X之间电压降到低电压输入,电铃就能响,因此R较大些,反应较灵敏．
答案：(1)“非”门 (2)见解析 (3)R应大些要点3 复合门电路
?学案导引
1．何谓复合门电路？
2．复合门的符号如何？1．“与非”门
一个“与”门电路和一个“非”门电路组合在一起，组成一个复合门电路,称为“与非”门，如图2－6－8所示．其真值表为2.“或非”门
一个“或”门电路和一个“非”门电路组合在一起，组成一个“或非”门，如图2－6－9所示．其真值表为 (单选)在如图2－6－10所示的逻辑电路中，当A端输入电信号为“1”、B端输入电信号为“0”时，则在C和D端输出的电信号分别为( )
A．1和0 B．0和1
C．1和1 D．0和0
【思路点拨】 首先明确是“与”门电路和“非”门电路的组合，然后根据它们的逻辑关系结合真值表进行确定．【精讲精析】 首先从“非”门电路入手，当B端输入电信号为“0”时，D端输出电信号为“1”，所以“与”门电路的两端输入均为“1”，因此C端输出电信号为“1”．故C项正确，其他选项均不对．
【答案】 C变式训练
3．(单选)(2012·温州高二检测)如图2－6－11所示由门电路组成的电路，输出端为“1”，指示灯L亮，输出端为“0”，指示灯L不亮，现要使灯L亮，则A、B两输入端分别是( )A．“1”、“1” B. “0”、“0”
C．“1”、“0” D．“0”、“1”
解析：选B.欲使灯亮，“非”门的输出应该为“1”，输入为“0”，也就是“或”门的输出为“0”，根据“或”门的特点，“或”门的输入应该是“0”、“0”，B对．门电路的分析方法
门电路的问题分析中，门电路往往要和一些常用的电学元件(如电阻、电键、热敏电阻、光敏电阻、二极管等)一起构成电路，通过电路中某一部分的变化(电键的通断、电阻的变化等)实现门电路输入端的电压变化，即电势的高低变化，从而通过门电路的输出端达到控制电路的目的．因此在分析这类问题时，除熟练掌握各种门电路的作用外，还要熟练地掌握电路的动态变化规律的分析，准确判断出电路中，尤其是门电路部分的电势高低的变化，从而达到正确解决问题的目的．课件28张PPT。本章优化总结专题1 安培力作用下导体运动方向的判断
不管是电流还是磁体，对通电导线的作用都是通过磁场来实现的，因此必须要清楚导线所在位置的磁场分布情况，然后结合左手定则准确判断导线所受安培力的方向，再由导体的受力情况判定导体的运动方向，在实际操作过程中，往往采用以下几种方法： (单选)一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通以如图3－1所示的电流时，从左向右看，则线圈L1将( )
?A．不动
B．顺时针转动
C．逆时针转动
D．向纸面内平动【精讲精析】 法一：利用结论法
环形电流L1、L2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得L1的转动方向应是：从左向右看线圈L1顺时针转动．法二：等效分析法
把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I2的中心，通电后，小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向，由安培定则知I2产生的磁场方向在其中心竖直向上，而L1等效成小磁针后转动前，N极应指向纸里，因此应由向纸里转为向上，所以从左向右看，线圈L1顺时针转动．法三：直线电流元法
把线圈L1沿转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数直线电流元，电流元处在L2产生的磁场中，据安培定则可知各电流元所在处磁场向上，据左手定则可得，上部电流元所受安培力均指向纸外，下部电流元所受安培力均指向纸里,因此从左向右看线圈L1顺时针转动．
【答案】 B【规律总结】 (1)据该题的解题方法可知,同一个题目可以用不同的方法进行分析判断，但不同的方法在处理问题过程中复杂程度不同，如该题中法一较简单，而法二和法三则稍显复杂，故在具体的问题中应灵活地选择方法．(2)处理此类问题较简捷的方法有：①把环形电流分成很多小段直线电流元，则不难发现相对应的直线电流元方向总是相同的，而方向相同的直线电流元间是吸引的．②把环形电流等效成小条形磁铁，由异名磁极间是相互吸引的，得出结论．专题2 带电粒子的“电偏转”和“磁偏转”
“电偏转”和“磁偏转”分别是利用电场和磁场对运动电荷施加作用，从而控制其运动方向，由于磁场和电场对电荷的作用具有不同的特征，使得两种偏转存在着差别．1．受力特征
在“磁偏转”中，带电粒子在匀强磁场中所受的洛伦兹力f与粒子的速度v相关，所产生的加速度使粒子的速度方向发生变化，而速度方向的变化反过来又导致f的方向变化，f是变力．
在“电偏转”中，带电粒子在匀强电场中受到的电场力F电为恒力，与粒子的速度无关．3．动能变化的限制
在“磁偏转”中，由于f始终与粒子的运动速度垂直，所以其动能的数值保持不变．
在“电偏转”中，由于电场力F电做功，其动能发生变化． (2012·南通高二检测)如图3－2所示,在y>0的空间中存在着沿y轴正方向的匀强电场；在y<0的空间中存在垂直xOy平面向里的匀强磁场．一个带负电的粒子(质量为m、电荷量为q，不计重力)，从y轴上的P(0，b)点以平行于x轴的初速度v0射入电
场，经过x轴上的N(2b,0)
点．求：(1)粒子经过N点时的速度大小和方向．
(2)已知粒子进入磁场后恰好通过坐标原点，则粒子在磁场中运动的时间为多少？
【思路点拨】 带电粒子在y>0的空间中做类平抛运动，在y<0的空间中做匀速圆周运动，依据带电粒子在不同空间中的运动规律列出方程即可求解．专题3 带电粒子在复合场中的运动
这里所讲的复合场指电场、磁场和重力场并存，或其中某两场并存，或分区域存在．粒子连续运动时，一般需同时考虑电场力、洛伦兹力和重力的作用．另外物体还可能受摩擦力等作用．1．带电粒子在复合场中的运动分类
(1)若粒子所受的电场力、洛伦兹力和重力的合力为零，则粒子做匀速直线运动；
(2)若粒子所受的电场力和重力平衡，那么粒子在洛伦兹力作用下有可能做匀速圆周运动;(3)若粒子所受的电场力、洛伦兹力和重力的合力方向与速度方向不在同一直线上，粒子做非匀变速曲线运动，在这种情况下，虽然粒子的运动轨迹不是简单的曲线，但由于洛伦兹力不做功，重力和电场力做的功只由初末位置的高度差和电势差决定,所以一般应用动能定理或能量守恒定律来解会比较方便．2．基本思路
(1)正确进行受力分析．除重力、弹力、摩擦力外，要特别注意电场力和磁场力的分析．
(2)正确分析物体的运动状态．找出物体的速度、位置及其变化特点，分析运动过程，如果出现临界状态，要分析临界条件．(3)恰当灵活地运用动力学两大方法解决问题.
①牛顿运动定律与运动学公式(只适用于匀变速运动)．
②用能量观点分析，包括动能定理和机械能(或能量)守恒定律．针对不同的问题灵活地选用．但必须弄清各种规律的成立条件与适用范围． 在场强为B的水平匀强磁场中，一质量为m、带正电q的小球在O点静止释放，小球的运动曲线如图3－4所示．已知此曲线在最低点的曲率半径为该点到x轴距离的2倍，重力加速度为g.求：(1)小球运动到任意位置P(x，y)处的速率v；
(2)小球在运动过程中第一次下降的最大距离ym.
【审题指导】 小球在磁场中运动，受重力和洛伦兹力作用，只有重力做功，可由动能定理求得运动到任意处的速度．再根据圆周运动知识求解第一次下降的最大距离．【题后反思】 尽管小球在复合场中的运动很复杂，但可利用洛伦兹力不做功及重力(电场力)做功与路径无关的特点，利用动能定理求解．在最低点时，利用圆周运动知识和牛顿第二定律找出运动和力的关系．课件63张PPT。第三章 磁场第三章 磁场第一节 我们周围的磁现象
第二节 认识磁场目标导航
1.了解我国古代在磁方面的研究成果及对人类文明的影响．
2．知道地磁场和软磁性材料、硬磁性材料.
3．知道磁场的基本特性是对放入其中的磁体或电流有力的作用．(重点)
4．掌握对安培定则和磁感线的应用．(重点和难点)一、我们周围的磁现象
1．无处不在的磁
指南针是我国古代的四大发明之一；现代生活要用到磁,更离不开磁；生物也有磁现象，人体心脏的生物电流产生微弱的心磁，因而________已经成为发现某些心脏疾病的重要手段．关于信鸽“认家”的现象，有一种解释说，信鸽是通过地球的______来导航的．心磁图磁场2．地磁场
(1)地球由于本身具有磁性而在其周围形成的磁场叫________．
(2)地磁场能够使指南针在______时沿地球的南北方向取向，地球磁体的N极(北极)位于地理_____附近，地球磁体的S极(南极)位于地理_____附近，但地磁极与地理极并不重合．地磁场静止南极北极3．磁性材料
(1)磁性材料：像铁那样磁化后磁性很强的物质叫做____________．所谓磁性材料通常就是指这一类物质．
磁性材料分为___________与___________.按化学成分分为两大类：_____________和______.
___磁性材料：磁化后容易去磁的物质．
___磁性材料：磁化后不容易去磁的物质．铁磁性物质硬磁性材料软磁性材料金属磁性材料铁氧体软硬(2)应用
①软磁性材料：适用于_______________的场合，常用来制造半导体收音机的天线磁棒、录音机和录像机的磁头、变压器、电动机、发电机、电磁铁等．
②硬磁性材料：适用于制成_______(可用于扬声器、话筒等)，并广泛用作磁记录材料(可用于录音机磁带、银行卡、计算机磁盘等)．需要反复磁化永磁铁想一想
1．各种磁卡为我们的生活提供了极大的方便,在保存时磁卡能不能与手机、磁铁等磁性物质放在一起，为什么？
提示：不能，磁卡上的磁性信息与手机等放在一起时，容易被磁化，造成信息丢失．二、认识磁场
1．磁场初探
(1)磁体之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场对放入其中的磁体有___的作用．
(2)奥斯特发现了电流磁效应，即电流能够产生_____．物理学家_____经过反复研究发现,磁场对______可以产生作用力．力磁场安培电流2．磁场有方向吗
磁场是有方向的，物理学规定，在磁场中的任一点，小磁针____受力的方向，亦即小磁针静止时____所指的方向，就是该点的磁场方向．
3．图示磁场
(1)我们可以用磁感线来描述磁场，所谓磁感线就是在磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点切线方向都与该点的__________一致．北极北极磁场方向(2)直线电流的方向跟它的磁感线方向之间的关系可以用_________来判定：用_____握住导线，让伸直的大拇指指向_____方向，弯曲的四指所指的方向就是_______的环绕方向．
(3)环形电流的方向跟中心轴线上的磁感线方向之间的关系，也可以用__________来判定,即让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向．安培定则右手电流磁感线安培定则(4)通电螺线管的电流方向跟它的磁感线方向之间的关系,仍可用_________来判定：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致，拇指所指的方向就是螺线管____磁感线的方向,或拇指指向螺线管的N极．
4．安培分子电流假说
任何物质的分子中都存在环形电流——分子电流，分子电流使每个物质分子都成为一个微小的_____．安培定则内部磁体想一想
2．磁化后的铁屑在磁力的作用下所呈现出来的形状是磁感线吗？
提示：不是，磁感线是人们描述磁场分布、强弱等引入的假想的曲线，它实际是不存在的．物理学家用电场线和磁感线来分析电磁场的问题，既形象又方便．但是，用细铁屑显示的并不是磁感线，它只是形象地说明了磁感线或磁场的分布情况．要点1 地磁场
?学案导引
1．磁铁能吸引所有金属物质吗？
2．指南针为什么能指南呢？1．地磁场特点：地磁场的方向并不是正南正北方向的,即地磁两极与地理两极并不重合．地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近，地磁场方向与正南正北方向间有一夹角叫磁偏角．
2．虽然地磁两极与地理两极并不重合，但它们的位置相对来说差别不是很大．因此，我们一般认为：(1)地理南极正上方磁场方向竖直向上，地理北极正上方磁场方向竖直向下．
(2)在赤道正上方，地磁场方向水平向北．
(3)在南半球，地磁场方向指向北上方；在北半球，地磁场方向指向北下方．
特别提醒：由于地球上不同位置地磁场的方向不同，因此当涉及到有关导体相对地磁场问题时，应该首先明确所处的位置，然后根据该位置地磁场的方向来求解与地磁场相关的问题． (单选)(2012·西宁高二检测)关于地磁场下列说法中正确的是( )
A．地理位置的南、北极即为地磁场的南、北极
B．在赤道上的小磁针的N极在静止时指向地理南极
C．在赤道上的小磁针的N极在静止时指向地理北极D．地磁场在地表附近某处有两个分量，水平分量指向地理的北极附近，竖直分量一定竖直向下
【关键提醒】 解答本题应把握以下三点：
(1)地磁两极与地理两极并不重合．
(2)小磁针静止时，N极指向地理北极．
(3)地磁场在南北半球的竖直分量方向不相同.【精讲精析】 根据地磁场的特点可知：地理北极附近为地磁场南极，地理南极附近为地磁场北极，但并不重合，A错误；小磁针由于受到地磁场的作用，静止时，N极总指向地理北极，B错误，C正确；在赤道正上方，地磁场方向水平向北，在南半球地磁场的竖直分量向上，在北半球竖直分量向下，D错误．【答案】 C
【题后反思】 知道地磁两极与地理两极的位置关系及地球周围地磁场的分布规律是关键．变式训练
1．(单选)磁性是物质的一种普遍属性，在一些生物体内也会含有微量强磁性物质，鸽子正是利用这种身体内外磁场的相互作用来辨别方向的．若在鸽子身上束缚一块永久磁铁,且其附近的磁场比地磁场强，则( )
A．鸽子仍能辨别方向
B．鸽子更容易辨别方向C．鸽子会迷失方向
D．不能确定鸽子是否会迷失方向
解析：选C.鸽子“认家”的本领是通过体内磁场与外部地磁场的相互作用来辨别方向的.若在鸽子身上束缚一块磁铁，由于磁铁的磁场和地磁场共同与鸽子内部磁场发生相互作用.因而鸽子不能正确地区分地磁场的作用，也就不能正确地辨别方向．故C正确．要点2 磁场
?学案导引
1．怎样理解磁场的物质性？
2．电荷的周围存在电场，是否也存在磁场？1．磁场的基本特性：对处在它里面的磁极或电流有力的作用．
磁极之间、磁极与电流之间、电流与电流之间,都是通过磁场发生力的相互作用．
2．磁场的客观性：磁场虽然不是由分子、原子组成的，但它能够对放入其中的磁极、电流产生力的作用，它是客观存在的，虽然我们看不见它，但可以通过很多磁现象感知它的存在，因此它与前面学过的电场一样,也是一种物质．3．运动电荷的磁场：电流是由于电荷做定向移动形成的,因此运动电荷周围不但有电场，同时也产生磁场．
4．磁体与磁体间有力的作用，磁体与可被磁化的非磁体也有磁力的作用，但一定是吸引力．因此，若两物体间磁力是吸引力，则其中必有一个具有磁性,若两物体间是排斥力，则两物体必都具有磁性．特别提醒：磁场与电场都具有物质性，两者有很多相似之处，学习时可加以类比理解、识记． (双选)关于磁场，下列说法中正确的是( )
A．磁场和电场一样，都是客观存在的特殊物质
B．磁场对处在其中的磁体有磁场力的作用
C．磁铁对通电导线不可能有力的作用
D．两根通电导线之间不可能有力的作用【关键提醒】 解答本题时应把握以下两点：
(1)明确磁场和电场的物质性．
(2)明确磁场的基本性质．
【精讲精析】 磁场和电场虽然看不见，摸不着，但它们都是客观存在的物质，可以通过磁体或电荷检验它们的存在．磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流有力的作用．电流与磁体之间，电流与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的．【答案】 AB
【规律总结】 实验表明，磁场对电流有力的作用，电流与电流之间也有力的作用．但是，若改变通电导体的放置方式时，在某一特殊位置，磁场可能对电流没有力的作用，两根通电导线之间也可能没有力的作用．这一特殊位置实际上就是电流与磁场平行的位置．变式训练
2．(单选)以下说法中正确的是( )
A．磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的
B．电流与电流间的相互作用是通过电场产生的
C．磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场共同产生的
D．磁场和电场是同一种物质解析：选A.由磁场的基本性质可知，磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间都是通过磁场相互作用的，故A正确，B、C错误；磁场与电场的基本性质不同，产生的原因不同，因此不是同一种物质，故D错误．要点3 磁感线
?学案导引
1．磁感线为什么不相交？
2．为什么细铁屑能模拟磁感线？细铁屑排列起来是否就是磁感线？1．磁感线的特点
(1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在．
(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱．
(3)磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极．
(4)磁感线闭合而不相交,不相切，也不中断．
(5)磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向．2．磁感线和电场线的区别特别提醒：磁感线与电场线类似，没有画磁感线的地方，并不表示那里没有磁场存在．磁感线在空间不能相交，若有两条磁感线相交，根据磁感线定义，在交点处磁场就有两个方向，这与事实不符． (双选)关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是( )
A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种客观存在的物质
B．磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向,它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致C．磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止的
D．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的
【审题指导】 磁场是磁极、通电导线、运动电荷周围存在的一种物质，是一种客观存在；磁感线是对磁场的形象描述，实际中不存在．【精讲精析】 条形磁铁内部磁感线从S极到N极，C不正确，磁感线是为了形象描述磁场而假设的一组有方向的闭合的曲线，实际上并不存在，所以选项D不正确；磁场是一种客观存在的物质，所以选项A正确；磁感线上每一点切线方向表示磁场方向，磁感线的疏密表示磁场的强弱，小磁针静止时N极受力方向和N极指向均为磁场方向，所以选项B正确．【答案】 AB
【规律方法】 磁场是一种客观存在的特殊物质，磁感线虽是假想的闭合的曲线，但可形象地描述磁场的强弱和方向，应注意两者的区别与联系．变式训练
3．(单选)关于磁感线，下列说法中正确的是
( )
A．两条磁感线的空隙处一定不存在磁场
B．磁感线总是从N极到S极
C．磁感线上任意一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致
D．两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交解析：选C.磁感线是为了形象描绘磁场而假设的一组有方向的曲线，曲线上的任一点的切线方向表示该点的磁场方向，曲线疏密表示磁场的强弱，所以C正确，A不正确．在磁铁外部磁感线从N极到S极，内部从S极到N极，磁感线不相交，所以B、D不正确．要点4 几种常见磁场磁感线的分布
?学案导引
1．直线电流、环形电流、通电螺线管的磁场各有何特点？
2．把一块小磁铁放入空心的大磁铁内部却是同名磁极相互吸引，异名磁极相互排斥，这到底是怎么回事呢？1．如图3－1－1所示为条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线．
(1)条形磁铁：磁极处磁场最强．
(2)蹄形磁铁：蹄口内磁感线平行．2．如图3－1－2所示为直线电流形成的磁场的磁感线,其形态为围绕直线的一族同心圆，离导线越近，磁场越强．
说明：图中的“×”号表示磁场方向垂直纸面向里,“·”号表示磁场方向垂直纸面向外．3．如图3－1－3所示为环形电流形成磁场的磁感线，环内的磁场比环外的磁场强．4．通电螺线管的磁场：两端分别是N极和S极;管内磁感线方向由S极指向N极，管外磁感线由N极指向S极，画法如图3－1－4所示．特别提醒：直线电流的磁场、环形电流的磁场、通电螺线管的磁场都可以通过安培定则判断．若知道了电流的磁场方向，也可以反过来判断电流的方向；若是自由电荷做定向移动时形成“等效电流”，也可以用来判断“等效电流”的磁场． 如图3－1－5所示，a、b是直线电流的磁场，c、d是环形电流的磁场，e、f是螺线管电流的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向．【思维流程】 解答本题可按以下思路分析：【精讲精析】 根据安培定则，可以确定a中电流方向垂直纸面向里，b中电流的方向从下向上，c中电流方向是逆时针，d中磁感线的方向向下，e中磁感线方向向左，f中磁感线的方向向右．如图
3－1－6所示．【答案】 见精讲精析
【方法指引】 应用安培定则时，关键要明确在直线电流、环形电流、通电螺线管的磁场中，弯曲的四指指向各代表什么方向，拇指指向各代表什么方向．变式训练
4．如图3－1－7表示一个通电螺线管的纵截面，ABCDE在此纵截面内5个位置上的小磁针是该螺线管通电前的指向，当螺线管通入如图所示的电流时，5个
小磁针将怎样转动？解析：由安培定则画出螺线管内外磁感线，由小磁针静止时N极指向为磁感线切线方向，可判断小磁针静止时的指向．
答案：A、C两处小磁针N极向右转；B、D、E处小磁针N极向左转，最后如图所示安培定则与力学知识的综合
[经典案例] (双选)南极考察队队员在地球南极附近用弹簧测力计竖直悬挂一未通电螺线管，如图3－1－8所示．
下列说法正确的是( )A．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将减小
B．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大
C．若将b端接电源正极，a端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大
D．不论螺线管通电情况如何，弹簧测力计示数均不变【解题样板】 分析弹簧测力计示数是否变化或怎样变化，关键在于确定螺线管与地磁场之间的作用情况．一方面，可以将地球等效处理为一个大磁铁，地理南极相当于磁铁的N极，因而在南极附近地
磁场方向近似竖直向上，如
图3－1－9所示．另一方面，可利用安培定则判定通电螺线管在周围产生的磁场方向,再根据“同名磁极相斥,异名磁极相吸”原理可判定螺线管与地磁场之间的作用情况,故正确选项为A、C.
【答案】 AC
【题后反思】 题干中的“在地球南极附近”是解决本题的关键所在，如果忽略了这一点也必将忽略了地磁场的存在，从而找不到解答本题的思路．地磁场对人的影响
1976年7月28日凌晨3点多钟，唐山地震波及北京时，有位同志正在伏案工作，他马上钻到书桌下躲避．天亮后，他突然发现病痛了好几个月的腱鞘囊肿奇迹般地痊愈了．后来反复分析原因，认为与他在地震时面向北蹲着，受变化的地磁影响有关．这位同志怎么也没有想到，“桌下避难”竟是一次“磁疗”.利用天然磁性物质和地磁治疗疾病，中医古文献已早有记载．而且，古今气功师都很讲究练功的方向性．闻名中外的硬气功家侯树英夜间练功就是面向北．福建气功家邓笑吟到上海后，由于受工业电磁影响，感到功力减退,因此常到郊区顺着地磁方向练功补偿．一些著名气功师认为：人在睡觉时应头朝南,长期下去会有益健康．有人曾做过试验：6个人平日睡觉将东西而卧改为南北而眠．一年后，除2个人无反应外，其余4个人渐渐产生了两种感觉：一是睡眠比过去实了，精力充足，食欲增加了；二是曾患神经衰弱、高血压病的人自觉症状有了一定的改善，或是服药疗效比过去显著了．这有没有科学道理呢？有．我们知道，人们生活在地球上，无时无刻不受到地磁的影响．地磁强度虽然很弱，但如果长期有意识地使人体顺着地磁的南北方向，那么地磁场可使人体的器官细胞有序化，产生磁化效应，生物电压、电流随之增加，器官机能得到调整和加强，因此便起到一定的治疗作用．课件60张PPT。第三节 探究安培力目标导航
1.知道用左手定则判断安培力的方向，知道安培力的方向与磁场方向和电流方向都垂直．(重点)
2．会计算匀强磁场中安培力的大小．(重点)
3．理解磁感应强度的物理意义和定义式．(重点和难点)
4．了解磁通量的概念，并会求它的变化量．一、安培力的方向
1．磁场对电流的作用力称为________．
2．左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，把手放入磁场中让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向___________,那么，______所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．安培力电流的方向大拇指想一想
如图3－3－1所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用，在什么情况下两条直导线相互吸引，什么情况下两条直导线相互排斥？提示：每一条通电直导线均处在另一直导线电流的磁场中，根据安培定则可判断出直线电流磁场的方向，再根据左手定则可判断出每一条直导线所受的安培力，由此可知，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥．二、安培力的大小
1．实验表明：把一段通电直导线放在磁场里，当导线方向与磁场方向_____时，导线所受到的安培力最大;当导线方向与磁场方向_____时，导线所受到的安培力等于零；当导线方向与磁场方向斜交时，所受到的安培力介于_______和____之间．垂直一致最大值零2．磁感应强度
(1)定义：当通电导线与磁场方向____时,通电导线所受的安培力F跟_______和___________的乘积IL的_____叫做磁感应强度．
(2)定义式：B＝_________.垂直电流I导线长度L比值(3)单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是________，简称___，符号是T,1 T＝1 N/(A·m)．
(4)磁感应强度是矢量，其方向为该处的__________．
(5)_______可形象地表示磁感应强度的大小和方向；磁感线的疏密程度表示磁感应强度的_____；磁感线上每一点的_________与该点磁感应强度的方向一致．特斯拉特磁场方向磁感线大小切线方向3．匀强磁场：如果磁场的某一区域里,磁感应强度的_____和_____处处相同，这个区域的磁场叫做匀强磁场．在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受的安培力F＝______.
?三、磁通量
1．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向______的平面S，B和S的乘积，叫做穿过这个面积的磁通量．大小方向BIL垂直2．公式：Φ＝BS.
3．单位：磁通量的单位是_____，简称___，符号是Wb.1 Wb＝________.
4．当平面和磁场方向不垂直时(如图3－3－2所示),穿过它的磁通量就比垂直时小；此时：Φ＝BSsinθ.韦伯韦1 T·m2磁通密度要点1 安培力的方向
?学案导引
1．如何理解左手定则中“让磁感线从掌心穿入”？
2．安培力的方向一定垂直于电流和磁场方向吗？1．不管电流方向与磁场方向是否垂直，安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，即总有F⊥I和F⊥B.在判断安培力方向时首先确定磁场和电流所确定的平面,从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向．但应注意，当电流方向与磁场方向在同一直线上时，电流不再受安培力作用．2．已知I、B的方向，可唯一确定F的方向；已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可唯一确定I的方向；已知F、I的方向时，磁感应强度B的方向不能唯一确定．
3．注意区别安培力的方向和电场力的方向与电场的方向的关系．安培力的方向总是与磁场的方向垂直，而电场力的方向与电场的方向平行．特别提醒：(1)F⊥I，F⊥B，但B与I不一定垂直．
(2)若已知B、I方向，F方向唯一确定，若已知B(或I)、F方向，I(或B)方向不唯一． 画出图3－3－4中各磁场对通电导线的安培力的方向．【关键提醒】 解答本题应注意以下两点：
(1)安培力总是垂直于磁场方向和电流方向所确定的平面．
(2)I、B方向不垂直时，让磁感线斜着穿过掌心．【答案】 如图3－3－5所示变式训练
1．(单选)一根容易形变的弹性导线，两端固定．导线中通有电流，方向如图3－3－6中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图中正确的是( )解析：选D.A图中导线不受力，故它不会弯曲，A错．B图中导线受到垂直纸面向里的安培力，它不会向右弯曲，B错．C中导线受到水平向右的安培力，导线不会向左弯曲，C错．D中导线受到水平向右的安培力，故它向右弯曲，D对．要点2 磁感应强度
?学案导引
1．磁感应强度描述了磁场的什么性质？
2．磁感应强度与磁感线有何联系？1．磁感应强度特别提醒：(1)因为通电导线取不同方向时，其受力大小不尽相同,在定义磁感应强度时，式中F是直导线垂直磁场时受到的磁场力．
(2)磁感应强度的方向是该处磁场的方向，而不是F的方向．2．磁感应强度B与电场强度E的比较特别提醒：(1)磁感应强度B是描述磁场力的性质的物理量，电场强度E是描述电场力的性质的物理量,E的方向是该点正电荷的受力方向，B的方向与该点电流元所受力方向既不相同，也不相反，F的方向由左手定则判定．
(2)磁场与电场，磁感应强度与电场强度有很多相似之处，学习中要加以类比、分析，找出其中的不同与相同之处,加深对两组概念的理解．3．匀强磁场C．一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零
D．小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向
【审题指导】 解答此题应把握以下三点：
(1)磁感应强度的物理意义．
(2)磁感应强度是由比值来定义的．
(3)磁场中某点的磁感应强度的方向是该点的磁场方向．【答案】 D
【规律总结】 磁感应强度是反映磁场性质的物理量，是由磁场自身决定的，与是否引入电流无关，与引入的电流是否受力无关．磁感应强度的方向就是磁场的方向．变式训练
2．(双选)下列说法中正确的是( )
A．电荷在电场中某处不受电场力的作用，则该处的电场强度为零
B．一小段通电导线在某处不受磁场力的作用,则该处磁感应强度一定为零
C．把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱D．把一小段通电导线放在磁场中某处，它所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱
解析：选AC.通电导线受磁场力与电荷受电场力不同，磁场力的大小与导线放置的方向有关，导线与磁场方向垂直时磁场力最大，导线与磁场方向平行时磁场力为零．要点3 安培力的大小
?学案导引
1．公式F＝BIL在任何条件下都适用吗？
2．公式F＝BIL中，L是导线的实际长度吗？1．公式F＝BIL中L指的是“有效长度”．当B与I垂直时，F最大，F＝BIL；当B与I平行时，F＝0.
2．弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度，如图3－3－7；相应的电流沿L由始端流向末端．3.若磁场和电流成θ角时,如图3－3－8所示．
可以将磁感应强度B正交分解成B⊥＝Bsinθ和B∥＝Bcosθ，而B∥对电流是没有作用的．
F＝ILB⊥＝ILBsinθ，即F＝ILBsinθ.特别提醒：(1)由公式F＝ILBsinθ中θ是B和I方向的夹角,不能盲目应用题目中所给的夹角, 要根据具体情况进行分析．
(2)公式F＝IBLsinθ中的Lsinθ也可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”．
(3)用公式计算安培力适用于电流处于匀强磁场中． 将长度为20 cm、通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中,电流与磁场的方向如图3－3－9所示，已知磁感应强度为1 T．试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向．【审题指导】 解答本题应把握两点：
(1)由左手定则判定安培力的方向．
(2)由F＝BIl求解安培力的大小．
【精讲精析】 由左手定则和安培力的计算公式得：(1)因导线与磁感线平行，所以安培力为零;(2)安培力的方向垂直导线水平向右，大小F＝BIL＝1×0.1×0.2 N＝0.02 N；(3)安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上，大小F＝BIL＝0.02 N.【答案】 (1)0 (2)0.02 N 水平向右
(3)0.02 N 垂直导线斜向上
【名师点评】 只有在匀强磁场中，在通电导线与磁场方向垂直的情况下，F＝BIL才成立．在非匀强磁场中,一般来说是不适用的，但在通电导线很短的情况下，可近似地认为导线所处的地方是匀强磁场．变式训练
3．(单选)如图3－3－10所示，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60 °的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流大小为I的电流时,该V形通电导线受到的安培力大小为( )
A．0 B．0.5BIl
C．BIl D．2BIl解析：选C.V形导线两部分的受力情况如图所示，其中F＝BIl，V形导线所受的安培力为这两个力的合力,大小为F合＝2Fcos60 °＝BIl，故选项C正确．要点4 要点四：磁通量的理解
?学案导引
1．磁感应强度越大，面积S越大，磁通量就一定越大吗？
2．穿过某面的磁通量为零，则该处的磁感应强度就一定为零吗？1．公式、条件、正负及变化2．与磁感应强度的联系
(1)磁感应强度B主要描述磁场中某点的磁场情况，与位置对应；而磁通量用来描述磁场中某一个给定面上的磁场情况，它与给定面对应．
(2)由Φ＝BS得B＝Φ/S，即为磁感应强度的另一定义式，表示穿过垂直于磁场方向的单位面积的磁感线条数，所以B又叫做磁通密度．3．与磁感线条数的关系
磁通量是指穿过线圈面积的磁感线的“净条数”，当有不同方向的磁场同时穿过同一面积时，磁通量指的是合磁场的磁感线穿过其面积的条数，即此时的磁通量为合磁通量．特别提醒：(1)在匀强磁场中,磁通量Φ＝BS，S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积.
(2)当平面转过180 °时，磁通量的变化量ΔΦ＝|Φ1－Φ2|＝2BS. 如图3－3－11所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝60°，磁感线竖直向下，线圈平面面积S＝0.4 m2，匀强磁场磁感应强度B＝0.6 T，则穿过线圈的磁通量Φ为多少？把线圈以cd为轴顺时针转过120°角，则通过线圈磁通量的变化量为多少？【答案】 0.12 Wb 0.36 Wb变式训练
4．(单选)如图3－3－12所示，在条形磁铁中部垂直套有A、B两个圆环，设通过线圈A、B的磁通量为ΦA、ΦB，则( )
A．ΦA＝ΦB B．ΦA＜ΦB
C．ΦA＞ΦB D．无法判断解析：选B.在条形磁铁的周围，磁感线是从N极出发，经外空间磁场由S极进入磁铁内部．在磁铁内部的磁感线从S极指向N极，又因磁感线是闭合的平滑曲线，所以条形磁铁内外磁感线条数一样多，从下向上穿过A、B环的磁感线条数一样多，而从上向下穿过A环的磁感线多于B环，则从下向上穿过A环的净磁感线条数少于B环，所以B环的磁通量大于A环的磁通量．安培力作用下物体的平衡
[经典案例] (10分)质量为m、长度为L的导体棒MN静止于水平导轨上,通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成θ角斜向下，如图3－3－
13所示，求棒MN所受的支
持力和摩擦力．【审题指导】 解答此题要特别注意以下两点：
(1)安培力的方向既垂直于B又垂直于I.
(2)受力分析时要将立体图转换为平面图．【解题样板】 导体棒MN在安培力作用下处于平衡状态，题目中尽管磁感线倾斜，但磁场方向与导体棒MN是垂直的．同时要注意题中图为立体图，受力分析时，
应转换为平面图．
画出平面图，由左手定则
判断出安培力方向，
对MN受力分析，如图3－3－14所示．对导体棒MN，由平衡条件得：
水平方向：f＝Fsinθ(2分)
竖直方向：N＝Fcosθ＋mg(2分)
安培力F＝BIL，(2分)
所以MN所受的支持力N＝BILcosθ＋mg(2分)
所受的摩擦力f＝BILsinθ.(2分)
【答案】 BILcosθ＋mg BILsinθ【名师点评】 磁感应强度B是描述磁场强弱和方向的物理量，在B与I方向垂直时安培力F＝BIL，此时由左手定则知F与B垂直，也可以说F垂直于B、I决定的平面，受力分析时，可将表示磁场方向的箭头标在受力图旁边，以便于对安培力方向的检查．在有关安培力的计算中，由立体图转换为平面图进行受力分析是基本的能力要求，注意在解题中体会．审题的四个基本要领
审题首先要正确地展示题目所述的物理情景，因此,同学们解题必须认真解读题目中的文字、图表等信息，同时掌握必要的展示物理情景的策略，才有利于正确地挖掘题目隐含条件的方法，排除与求解无关的干扰因素．审题从读题开始，它包括眼看与嘴读．眼看是前提：这是从题目中获取信息的最直接方法，这一步一定要全面、细心．眼看时对题中关键性的词语要多加思考，搞清含义，对特殊字、句、条件可以用着重符号批注；这样有助于正确地展示题目的物理情景．嘴读是内化：可以小声读或默读，是强化知识、接受题目信息的手段．这是一个物理信息内化的过程,它能解决漏看、错看等问题．读题时要克服只关注那些给出具体数据的条件，而忽视叙述性语言，特别是那些“关键词语”．“手画”是方法：就是对题目中出现的物理情景、物理模型画一些必要的草图和变化的过程．草画图形，搞清物理过程，还原物理模型，找出题目的关键之处，这是解题中很重要的一环，也是解题的突破口．“脑思”关键是充分挖掘大脑中所有储存的知识信息，准确思考、全面思考、快速思考，分析出解题的思路和方法．课件48张PPT。第四节 安培力的应用目标导航
1.理解直流电动机的工作原理．(重点和难点)
2．理解磁电式电表的工作原理．(重点和难点)一、直流电动机
电动机有直流电动机与交流电动机之分，交流电动机还可分为单相交流电动机与三相交流电动机．直流电动机突出的优点是通过改变_________很容易调节它的转速，而____________的调速就不太方便．因此，不少需要调速的设备，都采用直流电动机．例如无轨电车和电气机车都是用直流电动机来开动的．
二、磁电式电表
1．电流表是测量______的电学仪器，我们在实验时经常使用的电流表是_______电流表．输入电压交流电动机电流磁电式2．在磁电式电流表中，强蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个转动的铝框，在铝框上绕有线圈．铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针，线圈的两端分别接在这两个螺旋弹簧上，被测电流经过这两个弹簧流入线圈．磁场对电流的作用力跟电流成_____，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大,线圈和指针偏转的角度也就越大．因此，根据指针偏转角度的_____，可以知道被测电流的强弱．
想一想
磁电式电流表中磁铁与铁芯之间的磁场是匀强磁场吗？
提示：不是．正比大小要点1 通电导体在安培力作用下的平衡
?学案导引
1．你知道通电导体所受的安培力有哪些作用吗？
2．如何处理有关安培力的平衡问题？安培力可以使通电导体静止、运动或转动，安培力还可以做功，解题的基本思路和力学问题一样，先取研究对象进行受力分析，然后根据题中条件，运用平衡条件、牛顿运动定律等规律列式求解．有关安培力的平衡问题往往涉及到三维立体空间问题，处理相关安培力问题时,画出导体棒的横截面受力图，变三维为二维便可变难为易，迅速解题． 电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图3－4－1所示，1982年澳大利亚国立大学制成了能把2.2 g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到10 km/s的电磁炮(常规炮弹速度大小约为2 km/s)，若轨道宽2 m，长为100 m，通过的电流为10 A，则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多大？磁场力的最大
功率为多大？(轨道摩擦不计)【审题指导】 炮弹从静止开始做匀加速直线运动，可利用运动规律和牛顿第二定律求解，也可利用动能定理求解．【精讲精析】 如图3－4－2所示，电磁炮受重力G、轨道支持力N和磁场对炮弹的安培力F的作用，做匀加速直线运动，由运动学知识
v2t－v20＝2as得：
a＝104×2/(2×100) m/s2
＝5×105 m/s2.由牛顿第二定律得：F＝ma＝BIL，
即得：B＝2.2×10－3×5×105/(10×2) T＝55 T.
由瞬时功率P＝Fv，可得磁场力的最大功率为：
Pm＝Fvm＝mavt＝1.1×107 W.
【答案】 55 T 1.1×107 W【题后反思】 安培力是电流在磁场中的受力，而力是改变物体运动状态的原因．利用安培力的作用可以使物体加速、转动、做功等．在实际问题中注意分析安培力的效果，认真体会一些新概念，明确其意义是解题的关键．变式训练
1．如图3－4－3是一种测定磁感应强度B的装置，在天平的一端挂个矩形线圈，它的底边放在待测的匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，线圈匝数n＝10，底边长L＝20 cm.当线圈通0.2 A电流时，天平达到平衡，然后保持电流大小不变，使电流反向，此时发现天平左盘再加入Δm＝36 g的砝码才能使天平平衡．求磁感应强度B的大小．(g取10 m/s2)
解析：原来天平平衡，左边砝码的重力等于线圈的重力与安培力的合力.当电流反向时，左盘还要加砝码才能平衡，说明后来的安培力向下，则原来的安培力方向应向上．答案：0.45 T要点2 直流电动机
?学案导引
1．改变直流电动机线圈中的电流方向，线圈转动的方向是否改变？
2．直流电动机中的线圈在转动到不同位置时,各边所受的安培力的大小和方向是否相同？1．直流电动机的原理：如图3－4－4所示，在线圈中通以直流电流，矩形线圈在磁场力的作用下发生转动，带动机械运行．2．结构及原理分析
如图3－4－5所示．(1)当线圈由位置丁经位置甲运动到位置乙时，图中线圈左边受力方向向上，右边受力方向向下，使线圈顺时针转动；当线圈在位置乙时不受力，由于惯性继续转动；
(2)当线圈由位置乙经位置丙运动到位置丁时，由于电流换向，图中线圈左边受力方向向上，右边受力方向向下，使线圈继续顺时针转动；当线圈在位置丁时不受力,由于惯性继续转动；然后，线圈重复以上过程转动下去．3．直流电动机的优点：通过改变输入电压很容易调节它的转速，而交流电动机的调速就不太方便． 如图3－4－6所示，一个矩形线圈abcd可绕其中心轴OO′转动，现在把它放到匀强磁场B中，当线圈中通以如图所示的电流时，请回答以下问题：(1)在如图所示的位置时，ab、cd、ad和bc四个边受安培力的情况如何?线圈将如何运动？
(2)从如图位置逆时针转过90°时(俯视)，ab、cd两边受安培力的大小有何变化？
(3)从如图位置逆时针转过180°时(俯视),ab、cd两边受安培力的大小、方向有何变化？
(4)线圈abcd能否在磁场中连续转动呢？【关键提醒】 解答此题应把握以下两点：
(1)正确判断安培力的大小和方向．
(2)明确安培力的方向与线圈转动方向的关系.
【精讲精析】 在题图中位置时，由左手定则判知：ab边受力向外，cd边受力向里，而ad和bc边均不受安培力，且在以后的转动中，ad和bc边受的安培力等大反向，对线圈的转动不产生影响．这时线圈将沿逆时针方向转动(俯视)．当转过90°时，ab和cd边受的安培力等大反向，但由于惯性，线圈仍会继续逆时针转动．再继续转动时，安培力将阻碍线圈的转动，转过180°时，线圈将会瞬时静止，而后再反向转回，故线圈不会在磁场中连续转动．
【答案】 见精讲精析变式训练
2．(单选)电动机通电之后电动机的转子就转动起来，其实质是因为电动机内线圈通电之后在磁场中受到了磁力矩的作用，如图3－4－7所示为电动机内的矩形线圈，它只能绕Ox轴转动，线圈的四个边分别与x、y轴平行，线圈中电流方向如图，当空间加上如下所述的哪种磁场时，线圈会转动起来( )A．方向沿x轴的恒定磁场
B．方向沿y轴的恒定磁场
C．方向沿z轴的恒定磁场
D．任何方向的恒定磁场解析：选B.要想使线圈绕Ox轴转动起来，必须使与Ox轴平行的两条边所受安培力产生力矩，而其余两边力矩为零，要使与Ox轴平行的两边所受安培力产生力矩，由左手定则知磁场方向应沿y轴正向或负向，在题目给出的四个选项中只有B是正确的．要点3 磁电式电表
?学案导引
1．电流表通过恒定电流时，线圈各边在不同位置所受安培力的大小和方向是否相同？
2．电流表的刻度为何是均匀的？1．电流表中磁铁与铁芯之间的磁场是均匀辐向分布的
所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度．该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的．2.电流表的工作原理
如图3－4－8所示是线圈在磁场中受力的示意图．当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用．由左手定则知，线圈左右两边所受的安培力的方向相反，于是
架在轴上的线圈就要转动，
通过转轴收紧螺旋弹簧使
其变形，反抗线圈的转动．电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小．线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变．所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向．特别提醒：由于极靴和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，线圈的两边在转动时，磁感应强度B大小相等.据安培力公式F＝IlB知，安培力与I成正比，指针的偏角θ也与I成正比，所以，电流表的刻度是均匀的． (单选)关于电流表，以下说法中错误的是( )
A．指针稳定后，游丝形变产生的阻力与线圈受到的安培力的效果相反
B．通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大
C．在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场
D．在线圈转动的范围内，线圈所受安培力大小与电流大小有关，而与所处位置无关【审题指导】 解题时应把握以下三点：
(1)明确电流计的构造和原理．
(2)电流计内磁场的分布特点．
(3)电流计指针平衡的条件．【精讲精析】 游丝形变产生的阻力效果与安培力引起的动力效果平衡时，线圈停止转动，故从转动角度来看二力效果相反．电流计内磁场是均匀辐射磁场，在线圈转动的范围内，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，线圈在各处的磁场大小相等方向不同，所以安培力与电流大小有关而与所处位置无关，电流越大,安培力越大，指针转过的角度越大，正确的选项为A、B、D，而C错．
【答案】 C变式训练
3．(双选)关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐向分布的磁场，下列说法中正确的是( )
A．该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向相同
B．该磁场的磁感应强度的方向处处相同，大小不等C．线圈平面始终与磁感线平行
D．线圈所处位置的磁感应强度大小都相等
解析：选CD.本题主要考查磁电式电流表的原理．两磁极之间装有极靴，极靴中间又有一个铁质圆柱，极靴与铁质圆柱之间有一不大的缝隙,根据磁感线与磁极表面垂直的特点，磁化了的铁质圆柱与极靴间的缝隙处就形成了辐向分布的磁场．这样做的目的就是让通电线圈所在处能有一个等大的磁场，并且磁感线始终与线圈平面平行，故正确答案为C、D.安培力与力学知识的综合
[经典案例] (10分)质量为m＝0.02 kg的通电细杆ab置于倾角为θ＝37°的平行放置的导轨上，导轨的宽度d＝0.2 m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，磁感应强度B＝2 T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图3－4－9所示．现调节滑动变阻器的触头，求为使杆ab静止不动，通过ab杆的电流范围为多少？(g取10 m/s2)【审题指导】 审题时特别注意以下两点：
(1)静摩擦力的方向有两种可能．
(2)临界状态对应的是最大静摩擦力．【解题样板】 如图3－4－10甲、乙所示是电流最大和最小两种情况下杆ab的受力分析图，根据甲图列式如下：F1－mgsinθ－f1＝0(1分)
N－mgcosθ＝0(1分)
f1＝μN(1分)
F1＝BImaxd(1分)
解上述方程得：Imax＝0.46 A(1分)
根据乙图列式如下：F2＋f2－mgsinθ＝0(1分)N－mgcosθ＝0，f2＝μN(1分)
F2＝BImind(1分)
解上述方程得：Imin＝0.14 A．(1分)
因此电流范围是0.14 A≤I≤0.46 A．(1分)
【答案】 0.14 A≤I≤0.46 A【规律方法】 解答此类问题应做到：
(1)必须先将立体图转化为平面图，然后对物体进行受力分析,要注意安培力方向的确定，最后根据平衡条件或物体的运动状态列出方程．
(2)注意最大静摩擦力可能有不同的方向，因而求解结果是一个范围．自制电流计
(1)取一软木塞，用刀片划两个凹槽，沿凹槽绕漆包线20圈，用砂纸擦亮导线两端．
(2)将大头针插入软木塞的两端，作为软木塞的转轴(图3－4－11甲)．
(3)在软木塞两端的大头针上，将导线绕成螺旋形状．(4)将软木塞两端的大头针置于绝缘支架上(图乙)．
(5)用牙签做指针，并将整个装置放入磁极间(图丙)．
(6)用硬纸做刻度盘,最后将电流计与电路连接,改变电阻值，观察牙签随线圈转动的情况．课件52张PPT。第五节 研究洛伦兹力目标导航
1.通过实验探究，感受磁场对运动电荷有力的作用．
2．知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向．(重点)
3．掌握洛伦兹力公式的推导过程．会用公式求洛伦兹力．(重点和难点)一、洛伦兹力的方向
1．洛伦兹力：荷兰物理学家洛伦兹于1895年发表了磁场对___________的作用力公式，人们称这种力为洛伦兹力．
2．阴极射线：在阴极射线管中，从阴极发射出来的_______称为阴极射线．运动电荷电子束3．实验表明：当运动电荷的速度方向与磁场方向平行时，运动电荷受到的洛伦兹力为____．当运动电荷的速度方向与磁场方向垂直时，运动电荷受到的洛伦兹力的方向既与磁场方向_____，又与速度方向_____．零垂直垂直4．左手定则：伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场中让磁感线垂直穿入手心，四指指向为_______运动的方向，那么，_____所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向．运动的负电荷在磁场中所受的洛伦兹力，方向跟沿相同方向运动的正电荷所受力的方向_____.正电荷拇指相反想一想
1．在用左手定则判断运动的电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向时，四指一定指向电荷的运动方向吗？
提示：不一定，对于正电荷，四指指向电荷的运动方向；但对于负电荷，四指应指向电荷运动的反方向．二、洛伦兹力的大小
1．实验表明：电流在磁场中受到安培力，运动电荷在磁场中受到洛伦兹力．可以推测,安培力可以看作是大量运动电荷所受洛伦兹力的____________．宏观表现nqvSBnqvSLqvB综上可知，当电荷在垂直于磁场的方向上运动时，磁场对运动电荷的洛伦兹力f＝_____.
想一想
2．带电粒子在电场中一定受电场力，但带电粒子在磁场中一定受洛伦兹力吗？
提示：不一定，要看带电粒子是否运动以及运动方向与磁场方向的夹角．qvB要点1 洛伦兹力的方向
?学案导引
1．洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向有什么关系？
2．如何判断负电荷所受的洛伦兹力方向？1．洛伦兹力的方向总是与电荷运动方向和磁场方向垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于电荷运动方向和磁场方向所决定的平面，f、B、v三者的方向关系是：f⊥B，f⊥v，但B与v不一定垂直．
2．洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化．但无论怎么变化，洛伦兹力都与运动方向垂直，故洛伦兹力永不做功，它只改变电荷运动方向，不改变电荷速度大小．特别提醒：在实际问题中，由于原子核、离子和电子等微观粒子的重力远小于洛伦兹力，所以往往忽略它们的重力． (单选)如图3－5－1，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会( )
A．向上偏转
B．向下偏转
C．向纸内偏转
D．向纸外偏转【关键提醒】 应用左手定则判断洛伦兹力的方向时，应明确运动电荷的电性．
【精讲精析】 本题首先需要判断通电直导线周围磁场情况，再由左手定则判断电子受力方向．题目设置巧妙，灵活考查了左手定则对电子所受力方向的判断．在阴极射线管所处位置处，直导线产生的磁场方向垂直纸面向外，由左手定则可以判断阴极射线中的电子受力方向向上，故选A.【答案】 A
【规律方法】 阴极射线是电子流，电子带负电，应用左手定则时应将四指指向电子束运动相反的方向．变式训练
1．(单选)如图3－5－2所示的磁场B、电荷运动方向v和磁场对电荷作用力f的相互关系图中,画得正确的是(其中B、f、v两两垂直)( )解析：选C.由于B、f、v两两垂直，根据左手定则得A选项中受洛伦兹力水平向下，B中受力方向水平向右，C中受力方向水平向左，D中受力方向垂直纸面向里,故A、B、D错误，C正确．要点2 洛伦兹力的理解
?学案导引
1．运动电荷的v越大，带电量q越大，磁感应强度B越大，所受洛伦兹力f就一定越大吗？
2．为什么说洛伦兹力是安培力的微观本质？1．洛伦兹力的大小
(1)公式f＝qvB.
(2)条件：电荷运动方向与磁场方向垂直．
(3)注意问题
①当电荷运动方向与磁感线平行时，电荷不受洛伦兹力作用．
②当电荷运动方向与磁场方向垂直时，电荷所受洛伦兹力最大．③当电荷运动方向与磁场方向既不垂直也不平行，即v与B成θ角时，不难得出运动电荷的洛伦兹力公式f＝qvBsinθ
从公式中可以发现，洛伦兹力
的大小还和运动电荷的速度与
磁感应强度之间的夹角θ有关．当θ＝0°(或180°)时，洛伦兹力为零；当θ＝90°时，洛伦兹力最大．2．洛伦兹力和安培力的区别与联系
(1)洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现．
(2)尽管安培力是自由电荷定向移动时受到的洛伦兹力的宏观表现,但也不能认为安培力就简单地等于所有定向移动电荷所受洛伦兹力的和,一般只有当导体静止时才能这样认为.(3)洛伦兹力不做功，但安培力却可以做功．可见安培力与洛伦兹力既有紧密相关、不可分割的必然联系，也有显著的区别．
3．洛伦兹力与电场力的区别
洛伦兹力和电场力都是场力，但二者在产生条件、方向判定等多方面都不相同，列表比较如下： 如图3－5－4所示，匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v、带电荷量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并说明洛伦兹力的方向．【审题指导】 解答本题时应把握以下两点：
(1)应用f＝qvBsinθ求f大小时，明确θ的意义．
(2)应用左手定则判定f方向时明确电荷的电性.【答案】 见精讲精析
【规律总结】 洛伦兹力的方向由左手定则来判定，但要注意四指指向正电荷运动的方向，或负电荷运动的反方向，洛伦兹力的方向既垂直于v又垂直于B，即垂直于v和B所决定的平面．计算洛伦兹力的大小时，注意公式中的θ是v与B方向的夹角．变式训练
2．(单选)带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是( )
A．只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同
B．如果把＋q改为－q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变
C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直
D．粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变解析：选B.洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关，而且与粒子速度的方向有关，如当粒子速度与磁场垂直时f＝qvB；当粒子速度与磁场平行时f＝0.再者由于洛伦兹力的方向永远与粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同时，洛伦兹力的方向也不同，所以A选项错；将＋q改为－q且速度反向时，所形成的电流方向与原＋q运动形成的电流方向相同，由左手定则可知洛伦兹力方向不变，再由f＝qvB知大小不变,所以B选项正确；电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角，所以C选项错；洛伦兹力总与速度方向垂直，因此,洛伦兹力不做功，粒子动能不变，但洛伦兹力可改变粒子的运动方向，所以速度不断改变，D选项错．要点3 速度选择器
?学案导引
1．速度选择器的工作原理是什么？
2．若只将磁场的方向改为相反方向，速度选择器能否正常工作？1．结构：速度选择器结构如图3－5－5所示，D1和D2是两个平行金属板，分别连在电源的两极上，其间有稳定电场，电场强度为E，同时在这空间加有垂直于电场方向的磁场，磁感应强度为B. (单选)如图3－5－6所示，M、N为一对水平放置的平行金属板，一带电粒子以平行于金属板方向的速度v穿过平行金属板．若在两板间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，可使带电粒子的运动不发生偏转．若不计粒子所受的重力,则以下
叙述正确的是( )A．若改变带电粒子的电性，即使它以同样速度v射入该区域,其运动方向也一定会发生偏转
B．带电粒子无论带上何种电荷，只要以同样的速度v入射，都不会发生偏转
C．若带电粒子的入射速度v′>v，它将做匀变速曲线运动
D．若带电粒子的入射速度v′v，则有qv′B>qE，洛伦兹力大于电场力,粒子将向洛伦兹力方向偏转而做曲线运动,电场力做负功，粒子的速度将减小，但当粒子速度变化，洛伦兹力也随之发生变化，所以粒子所受合外力时刻发生变化，因此粒子不做匀变速曲线运动,C错．若v′【答案】 B变式训练
3．(单选)(2012·南宁高二检测)带正电的甲、乙、丙三个粒子(不计重力)分别以v甲、v乙、v丙垂直射入电场和磁场相互垂直的复合场中，其轨迹如图3－5－7所示，则下列说法正确的是( )
A．v甲>v乙>v丙
B．v甲C．甲的速度可能变大
D．丙的速度不一定变大带电体在重力、洛伦兹力作用下的运动问题
[经典案例] (10分)一个质量为m＝0.1 g的小滑块，带有q＝5×10－4 C的电荷量，放置在倾角α＝30°的光滑斜面上(绝缘)，斜面置于B＝0.5 T的匀强磁场中,磁场方向垂
直纸面向里,如图3－5－8所示．
小滑块由静止开始沿斜面下滑，其斜面足够
长，小滑块滑至某一位置时要离开斜面.(取g＝10 m/s2)求：
(1)小滑块带何种电荷？
(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大？
(3)该斜面的长度至少多长？【审题指导】 审题时应把握以下两点：
(1)由受力分析判定洛伦兹力方向，再结合左手定则判定小滑块带电电性．
(2)由分离的条件N＝0求得f的大小，进一步求v大小．【解题样板】 (1)小滑块沿斜面下滑的过程中，受重力mg、斜面支持力N和洛伦兹力f.若要小滑块离开斜面，洛伦兹力f方向应垂直斜面向上，根据左手定则可知，小滑块应带有负电荷．(2分)答案：(1)带负电 (2)3.46 m/s (3)1.2 m【名师点评】 解决此类问题应做到：
(1)对物体进行正确的受力分析和运动分析．
(2)理解两物体分离的临界条件．
(3)正确选择物理学规律．地磁场与极光
地磁场向地球周围的太空延伸达6×104 km之遥，它对来自太空的由质子、电子、α粒子等组成的高能粒子流具有阻挡作用，可使地球上的生物免受伤害(图3－5－9甲)．但在两极地区，即北纬和南纬65°～75°的地区，有些高能粒子能射向地球的两极,如图乙所示.它们通常以2000 km/s的高速击穿大气层，并与大气中的氧分子相碰撞，使被撞击的分子处于激发状态．当这些分子恢复常态时，其激发的能量就以光能的形式发射出来，从而形成了绚丽多彩的极光．课件57张PPT。第六节 洛伦兹力与现代技术目标导航
1.理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,会推导圆周运动的半径、周期公式．(重点和难点)
2．知道质谱仪的工作原理．
3．知道回旋加速器的工作原理．一、带电粒子在磁场中的运动
1．演示实验
如图3－6－1中甲、乙所示(1)不加磁场时，观察到电子束的径迹是___________．
(2)加上磁场时，电子束的径迹是________．
2．当带电粒子在磁场中仅受洛伦兹力作用时,由于洛伦兹力始终与运动方向垂直，故带电粒子做匀速圆周运动，已知电荷量为q的带电粒子，以速度大小为v垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,其运动轨道半径为：r＝mv/qB；周期为T＝__________．一条直线一个圆2πm/(qB)想一想
在仅受洛伦兹力作用的情况下，带电粒子在匀强磁场中有可能做变速直线运动吗？
提示：在匀强磁场中，带电粒子可以做匀速直线运动，也可以做变速曲线运动，但不可能做变速直线运动．二、质谱仪
同位素是_______________、_____________的原子．由于同位素的化学性质相同，不能用化学方法加以区分，可以采用物理方法．质谱仪常用来研究物质的同位素．
1．用途：测定带电粒子的_______和_____．原子序数相同原子质量不同荷质比质量2．构造：质谱仪的结构如图3－6－2所示，带电粒子经过S1和S2之间的电场加速后,进入P1、P2之间的区域．P1、P2之间存在着互相正交的磁感应强度为B1的匀强磁场和电场强度为E的匀强电场，只有在这一区域内不改变运动方向的粒子才能顺利通过S0上的狭缝，进入磁感应强度为B2的匀强磁场区域．
在该区域内带电粒子做
_________运动，打在照相
底片上，留下印迹A1、A2.匀速圆周3．原理：带电粒子在加速电场中加速获得速度，且以此速度进入P1、P2之间的区域，因P1、P2之间存在着互相正交的磁感应强度为B1的匀强磁场和电场强度为E的匀强电场，所以只有满足_______的粒子才能做匀速直线运动通过S0上的狭缝．在这些量中v、B、r可直接测量，故可利用该装置___________，若测出q则可求出质量m.
质谱仪是汤姆生的学生_________发明的，他因发明质谱仪和发现非放射性元素的同位素等贡献而获得1922年度诺贝尔化学奖．测量荷质比阿斯顿三、回旋加速器
1．加速器是使带电粒子获得高能量的装置.
______年美国加利福尼亚州伯克利加州大学的_______制成了世界上第一台回旋加速器,其真空室的直径只有10.2 cm，此后不断改进又制成了实用的回旋加速器．他因为发明和发展了回旋加速器获得了______年度_______________奖．1930劳伦斯1939诺贝尔物理学2．构造和原理
(1)构造图：如图3－6－3
(2)如果交流电源的周期正
好与离子运动的周期_____，
离子在每次通过间隙时都会被加速，随着速度的增加，离子做圆周运动的半径也将逐步加大，当达到预期的速率时，用静电偏转板将高能离子引出D形盒，用于科学研究．相同要点1 带电粒子在匀强磁场中的运动
?学案导引
1．带电粒子在匀强磁场中一定做匀速圆周运动吗？
2．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时,速度越大半径就越大吗？半径越大周期就越大吗？设一带电粒子的质量为m，电荷量为q，速率为v，垂直于磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场中，设做匀速圆周运动的半径为r，周期为T.特别提醒：(1)①式表明在匀强磁场中做匀速圆周运动的带电粒子，它的轨道半径r跟粒子的运动速率成正比，同时表明r与粒子的质量和电荷量的比(m/q)成正比．
(2)②式表明带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与轨道半径和运动速率无关，只由质量和电荷量的比(m/q)及磁感应强度(B)确定． 已知氢核与氦核的质量之比m1∶m2＝1∶4，电荷量之比q1∶q2＝1∶2，当氢核与氦核以v1∶v2＝4∶1的速度垂直于磁场方向射入磁场后，分别做匀速圆周运动，则氢核与氦核运动半径之比r1∶r2＝______，周期之比T1∶T2＝______.若它们以相同的动能射入磁场,其圆周运动半径之比r1′∶r2′＝______，周期之比T1′∶T2′＝______.【审题指导】 审题时应把握以下两点：
(1)明确半径公式和周期公式的表达形式．
(2)粒子运动周期与运动速度无关．【答案】 2∶1 1∶2 1∶1 1∶2变式训练
1．(双选)一电子以垂直于匀强磁场的速度vA，从A处进入长为d、宽为h的磁场区域(如图3－6－5所示),发生偏移而从B处离开磁场,若电荷量为e，磁感应强度为B,弧 的长为L,则( )要点2 质谱仪
?学案导引
1．质谱仪能分析带负电粒子吗？若能，应做哪些相应调整？
2．质谱仪为什么能测量微观粒子的质量？质谱仪的主要原理是带电粒子在电场中的加速和磁场中的偏转，在现代科学技术中有着重要作用．处理这类习题时要注意对带电粒子运动过程的分析，搞清在电场中和磁场中运动时所遵循的规律． (双选)质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如3－6－6图所示，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记
录它的照相底片P上，设离子
在P上的位置到入口处S1的距
离为x，可以判断( )A．若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大
B．若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小
C．只要x相同，则离子质量一定相同
D．只要x相同，则离子的荷质比一定相同【审题指导】 解答此问题需把握以下两点：
(1)明确电场力做功的特点及做功公式．
(2)明确带电粒子做匀速圆周运动的半径公式．【答案】 AD
【规律总结】 在解决质谱仪的相关问题时，应理解其工作原理，结合洛伦兹力的作用和特点进行综合分析．要做好受力情况分析、运动过程分析及动能关系分析，要善于把实际问题抽象成简单的物理模型，搞清它的基本原理．变式训练
2．(双选)如图3－6－7所示，有a、b、c、d四个离子，它们带等量的同种电荷，质量不等，ma＝mb磁场，由此可判定( )A．射到A1的是a离子
B．射到A1的是b离子
C．射到A2的是c离子
D．射到A2的是d离子要点3 回旋加速器
?学案导引
1．回旋加速器的工作条件是什么？
2．回旋加速器的加速电压增大时粒子获得的最大动能是否增大？1．回旋加速器的工作原理如图3－6－8所示,设离子源中放出的是带正电的粒子，带正电的粒子以一定的初速度v0进入下方D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，运行半周后回到窄缝的边缘．这时在A1、A1′间加一向上的电场，粒子将在电场作用下被加速,速率由v0变为v1，然后粒子在上方D形盒的匀强磁场中做圆周运动,经过半个周期后到达窄缝的边缘A2′,这时在A2、A2′间加一向下的电场，使粒子又一次得到加速，速率变为v2，这样使带电粒子每通过窄缝时被加速，又通过盒内磁场的作用使粒子回旋到窄缝，通过反复加速使粒子达到很高的能量．可见，要提高加速粒子的最终能量，应尽可能增大磁感应强度B和D形盒的半径R.
特别提醒：(1)洛伦兹力永远不做功，磁场的作用是让带电粒子“转圈圈”，电场的作用是加速带电粒子．
(2)回旋加速器的工作条件是交流电源的频率等于带电粒子在D形盒中做圆周运动的频率．只有这样才能保证粒子每次过窄缝时均为加速电压． 回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以使在盒间的狭缝中形成匀强电场，使粒子每穿过狭缝都得到加速，两盒放在匀强磁场中，磁感应强
度为B，磁场方向垂直于盒
底面，离子源置于盒的圆心附近，若离子源射出的离子电荷量为q，质量为m，离子最大回旋半径为R，其运动轨迹如图3－6－9所示．问：
(1)盒内有无电场？离子在盒内做何种运动？
(2)离子在两盒狭缝内做何种运动？
(3)所加交流电频率应是多大，离子角速度为多大？
(4)离子离开加速器时速度为多大，最大动能为多少？【审题指导】 解答本题时应把握以下三点：
(1)回旋加速器的构造及工作原理．
(2)回旋加速器的工作条件．
(3)带电粒子在电场中的加速时间相对于在磁场中做圆周运动的时间可忽略不计．【精讲精析】 (1)D形盒由金属导体制成，D形盒可屏蔽外电场，盒内只有磁场而无电场．离子在盒内做匀速圆周运动，每次加速之后半径变大．
(2)离子在两盒狭缝内做匀加速直线运动．【名师点评】 在回旋加速器中粒子在电场中的运动是间断的，但由于粒子在间断期间处在磁场中做匀速圆周运动(速率不变)，所以处理时可以将粒子在电场中的间断运动连接起来，将其等效处理为初速度为零的匀加速运动．变式训练
3．(双选)在回旋加速器中，下列说法正确的是( )
A．电场用来加速带电粒子，磁场则使带电粒子偏转
B．电场和磁场同时用来加速带电粒子
C．在确定的交流电压下，回旋加速器的半径越大，同一带电粒子获得的动能越大D．同一带电粒子获得的最大动能只与交流电源的电压有关，而与交流电源的频率无关
解析：选AC.在回旋加速器中磁场是用来偏转的，电场是用来加速的，所以选项A正确，B错误．在确定的交流电压下，回旋加速器的半径越大，同一带电粒子获得的动能越大,与交流电源的电压无关，选项C正确，D错误．有关质谱仪的综合问题
[经典案例] (10分)质谱仪原理如图3－6－10所示，a为粒子加速器，电压为U1；b为速度选择器，磁场与电场正交，
磁感应强度为B1，板间距离
为d；c为偏转分离器，磁感应强度为B2.今有一质量为m、电荷量为e的正电子(不计重力)，经加速后，该粒子恰能通过速度选择器．粒子进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动．求：
(1)粒子的速度v为多少？
(2)速度选择器的电压U2为多少？
(3)粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大？【题后反思】 解答此类问题要做到：
(1)对带电粒子进行正确的受力分析和运动过程分析；
(2)选取合适的规律，建立方程求解．加速器的创新历程
普通回旋加速器是劳伦斯发明的．在这种加速器中，磁场是匀强磁场，加速电场的频率是不变的．由于相对论效应，粒子在加速过程中，能量的提高会引起它质量的增大，从而导致回旋周期变大，使粒子的回旋频率与加速电场的交变频率不再同步，因而粒子得不到持续的加速．这种加速器只能将质子的能量加速到25 MeV左右．为了得到更高能量的粒子，60多年来，科学家们坚持不懈地进行研究，不断对回旋加速器做出改进．加速器发展到今天，经历了三次革命．加速器发展的主要动力是粒子物理学实验的需要，粒子物理学推动了加速器理论和技术的进步．从20世纪30年代至今，加速器的能量提高了9个数量级，每单位能量的造价降低了约4个数量级，全世界有多位科学家因此获得了诺贝尔物理学奖．
