高三必修一的電學課本內容包括:
1. 庫侖定律:它是電學的基本規律之一,描述了兩個點電荷之間相互作用力的規律。
2. 電場強度:它是描述電場強弱的物理量,是電場中最重要的概念之一。
3. 電勢能和電勢差:它們是描述電場在空間分布上的概念,包括電勢能和電勢差的概念、決定因素及計算方法。
4. 電容器的電容:它是用來描述電容器儲存電荷能力的物理量,包括電容器的定義、決定因素及電容器的工作原理。
5. 帶電粒子在電場中的運動:這部分內容涉及到帶電粒子在電場中的受力分析、運動軌跡、速度與加速度等基本概念,是高考的常客。
6. 靜電感應和靜電屏蔽:這部分內容涉及到兩個物體接觸后分開時,帶電平面的帶電變化問題,以及帶電平面上的電荷對周圍物體產生的靜電屏蔽效應等概念。
此外,還有電路分析基礎和閉合電路的歐姆定律等章節。這些內容是高中物理電學部分的基礎知識,對于后續的電學相關課程和學習非常重要。
例題:
【題目】如圖所示,電源電動勢E=6V,內阻r=1Ω,電阻R1=4Ω,R2=R3=R4=5Ω,電容器的電容C=3μF,電容器原來不帶電。求:
(1)開關S閉合后,電容器所帶的電荷量;
(2)開關S斷開后,電容器所帶的電荷量。
【分析】
(1)開關S閉合后,電容器與電源組成一個回路,電容器充電,電容器所帶電荷量與電容器兩端的電壓成正比。根據電路中電阻的分布和閉合電路的歐姆定律可求得回路中的電流大小,進而求得電容器兩端電壓的變化,從而求得電容器所帶電荷量。
(2)開關S斷開后,電容器通過R3和R4放電,放電電流的大小取決于電容器的電荷量和電阻R3和R4的阻值大小。根據電容器的放電過程可求得電容器所帶電荷量變化。
【解答】
(1)開關S閉合后,電路中電流為:$I = \frac{E}{R_{1} + R_{2} + r} = \frac{6}{4 + 5 + 1}A = 0.8A$。由于電容器與電源組成一個回路,所以電容器充電后所帶電荷量為:$Q = CU = 3 \times 10^{- 6} \times 6C = 1.8 \times 10^{- 5}C$。
(2)開關S斷開后,電容器通過R3和R4放電,放電電流為:$I^{\prime} = \frac{Q}{R_{3} + R_{4}} = \frac{1.8 \times 10^{- 5}}{5 + 5}A = 3 \times 10^{- 7}A$。由于放電時間極短,所以放電過程中電容器兩端的電壓變化極小,可以認為放電過程中電容器兩端的電壓不變。因此電容器所帶電荷量變化量為:$\bigtriangleup Q = C \bigtriangleup U = 3 \times 10^{- 6} \times (6 - 0)C = 1.8 \times 10^{- 5}C$。
【總結】本題考查了電容器的充電和放電過程以及電路中的歐姆定律的應用。在解題時要注意放電電流的大小取決于電容器的電荷量和電阻的大小。同時要注意放電時間極短,所以放電過程中電容器兩端的電壓變化極小。