2010年浙江省高二物理复习资料总结学案 新人教版

用心 爱心 专心 第六章第六章 静电场静电场 第第 1 1 课时课时 库仑定律 电场力的性质库仑定律 电场力的性质 考点考点 1 1 电荷 电荷守恒定律电荷 电荷守恒定律 1 自然界中存在两种电荷 正电荷和负电荷 例如 用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电 用 丝绸摩擦过的玻璃棒带正电 2 元电荷 电荷量ce 19 1060 1 的电荷 叫元电荷 说明任意带电体的电荷量都是元 电荷电荷量的整数倍 3 电荷守恒定律 电荷既不能被创造 又不能被消灭 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 电荷的总量保持不变 考点考点 2 2 库仑定律库仑定律 1 内容 在真空中静止的两个点电荷之间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比 跟它 们之间的距离的平方成反比 作用力的方向在他们的连线上 2 公式 叫静电力常量 式中 100 9 229 2 21 CmNk r QQ kF 3 适用条件 真空中的点电荷 4 点电荷 如果带电体间的距离比它们的大小大得多 以致带电体的形状对相互作用力 的影响可忽略不计 这样的带电体可以看成点电荷 考点考点 3 3 电场强度电场强度 1 1 电场电场 1定义 存在电荷周围能传递电荷间相互作用的一种特殊物质 2基本性质 对放入其中的电荷有力的作用 2 2 电场强度电场强度 1定义 放入电场中的电荷受到的电场力 F 与它的电荷量 q 的比值 叫做改点的电场强 度 2单位 N C 或 V m 3电场强度的三种表达方式的比较 定义式决定式关系式 表达 qFE 2 rkQE dUE 用心 爱心 专心 式 适用 范围 任何电场真空中的点电荷匀强电场 说明E 的大小和方向与检验电荷 的电荷量以及电性以及存在与 否无关 Q 场源电荷的电荷量 r 研究点到场源电荷的 距离 U 电场中两点的电势差 d 两点沿电场线方向的 距离 矢量性 规定正电荷在电场中受到的电场力的方向为改点电场强度的方向 或与负电荷 在电场中受到的电场力的方向相反 叠加性 多个电荷在电场中某点的电场强度为各个电荷单独在该点产生的电场强度的矢 量和 这种关系叫做电场强度的叠加 电场强度的叠加尊从平行四边形定则 考点考点 4 4 电场线 匀强电场电场线 匀强电场 1 电场线 为了形象直观描述电场的强弱和方向 在电场中画出一系列的曲线 曲线上 的各点的切线方向代表该点的电场强度的方向 曲线的疏密程度表示场强的大小 2 电场线的特点 1电场线是为了直观形象的描述电场而假想的 实际是不存在的理想化模型 2始于正电荷或无穷远 终于无穷远或负电荷 电场线是不闭合曲线 3任意两条电场线不相交 4电场线的疏密表示电场的强弱 某点的切线方向表示该点的场强方向 它不表示电荷 在电场中的运动轨迹 5沿着电场线的方向电势降低 电场线从高等势面 线 垂直指向低等势面 线 3 匀强电场 定义 场强方向处处相同 场强大小处处相等的区域称之为匀强电场 特点 匀强电场中的电场线是等距的平行线 平行正对的两金属板带等量异种电荷后 在两板之间除边缘外的电场就是匀强电场 4 几种典型的电场线 孤立的正电荷 负电荷 等量异种电荷 等量同种电荷 正点电荷与大金属板间 带等量 异种电荷的平行金属板间的电场线 用心 爱心 专心 第第 2 2 课时课时 电场能的性质电场能的性质 考点考点 1 1 电势差电势差 1 定义 电荷在电场中由一点 A 移动到另一点 B 时 电场力所做的功与该电荷电荷量的 比值 q WAB 就叫做 AB 两点的电势差 用 AB U表示 2 定义式 q W U AB AB 3 单位 11 CJV 伏特 4 矢标性 是标量 当有正负 正负代表电势的高低 考点考点 2 2 电势电势 1 定义 电势实际上是和标准位置的电势差 即电场中某点的电势 在数值上等于把 1C 正电荷从某点移到标准位置 零电势点 是静电力说做的功 2 定义式 0 B AB ABA q W U 3 单位 11 CJV 伏特 4 矢标性 是标量 当有正负 电势的正负表示该点电势比零电势点高还是低 考点考点 3 3 电势能电势能 1 定义 电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这一点到电势能为零处 电 势为零 静电力所做的功 用心 爱心 专心 2 定义式 qEP 3 单位 焦耳 J 4 矢标性 是标量 当有正负 电势能的正负表示该点电势能比零电势能点高还是低 5 电场力做功与电势能变化的关系 静电力对电荷做正功电势能就减小 静电力对电荷做负功电势能就增加 静电力对电荷做功等于电荷电势能的变化量 所以静电力的功是电荷电势能变化的量度 用 P E表示电势能 则将电荷从 A 点移到 B 点 有 PPBPABAABAB EEEqqUqW 考点考点 4 4 等势面等势面 1 定义 电场中电势相等的点构成的面叫做等势面 2 等势面的特点 等势面一定跟电场线垂直 电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面 任意两等势面都不会相交 电荷在同一等势面上移动时 电场力做功为零 电场强度较大的地方 等差等势面较密 几种常见的等势面如下 用心 爱心 专心 考点考点 5 5 匀强电场中电势差和电场强度的关匀强电场中电势差和电场强度的关 系系 1 匀强电场中电势差 U 和电场强度 E 的关 系式为 dEU 2 说明 dEU 只适用于匀强电场的计 算 式中的 d 的含义是某两点沿电场线方 向上的距离 或两点所在等势面间距 由此可以知道 电场强度的方向是电势降落最快的 方向 第第 3 3 课时课时 电容器 带电粒子在电场中的运动电容器 带电粒子在电场中的运动 考点考点 1 1 电容器 电容器 1 构成 两个互相靠近又彼此绝缘的导体构成电容器 2 充放电 1 充电 使电容器两极板带上等量异种电荷的过程 充电的过程是将电场能储存在电容 器中 2 放电 使充电后的电容器失去电荷的过程 放电的过程中储存在电容器中的电场能转 化为其他形式的能量 3 电容器带的电荷量 是指每个极板上所带电荷量的绝对值 考点考点 2 2 电容电容 1 定义 电容器所带的电荷量 Q 与两极板间的电压 U 的比值 2 定义式 是计算式非决定式 U Q U Q C 3 电容的单位 法拉 符号 FPFFF 126 10101 4 物理意义 电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量 在数值上等于电容器两板间 的电势差增加 1V 所需的电荷量 5 制约因素 电容器的电容与 Q U 的大小无关 是由电容器本身的结构决定的 对一个 确定的电容器 它的电容是一定的 与电容器是否带电及带电多少无关 用心 爱心 专心 考点考点 3 3 平行板电容器平行板电容器 1 平行板电容器的电容的决定式 d s d s k C 4 1 即平行板电容器的电容与介质的介 电常数成正比 与两板正对的面积成正比 与两板间距成反比 2 平行板电容器两板间的电场 可认为是匀强电场 E U d 考点考点 4 4 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动 1 带电粒子的加速 对于加速问题 一般从能量角度 应用动能定理求解 若为匀变速直 线运动 可用牛顿运动定律与运动学公式求解 2 2 带电粒子在匀强电场中的偏转 对于带电粒子以垂直匀强电场的方向进入电场后 受到 的电场力恒定且与初速度方向垂直 做匀变速曲线运动 类平抛运动 处理方法往往是利用运动的合成与分解的特性 分合运动的独立性 分合运动的等时性 分运动与合运动的等效性 沿初速度方向为匀速直线运动 沿电场力方向为初速度为零的 匀加速运动 基本关系 x 方向 匀速直线运动 tvLvvx 00 Y 方向 初速度为零的匀加速直线运动 md qU m F aatyatvy 2 2 1 1 离开电场时侧向偏转量 y 2 0 2 2 2 1 2 1 mdv qUL aty 2 离开电场时的偏转角 2 00 tan mdv qUL v vy 用心 爱心 专心 推论 1 粒子从偏转电场中射出时 其速度反向延长线与初速度方向交一点 此点平分沿初速 度方向的位移 推论 2 位移和速度不在同一直线上 且 tan 2tan 第七章第七章恒定电流恒定电流 第第 1 1 课时课时 电路的基本概念 部分电路电路的基本概念 部分电路 考点考点 1 1 导体中的电场和电流导体中的电场和电流 4 导线中的电场 形成因素 是由电源 导线等电路元件所积累的电荷共同形成的 方向 导线与电源连通后 导线内很快形成了沿导线方向的恒定电场 性质 导线中恒定电场的性质与静电场的性质不同 2 电流 导体形成电流的条件 要有自由电荷 导体两端形成电压 电流定义 通过导体横截面的电量跟这些电荷量所用时间的比值叫电流 公式 St CQ AI 电流是标量但有方向 规定正电荷定向移动的方向为电流的方向 或与负电荷定向移动 的方向相反 单位 A 1A 103mA 106 A 微观表达式 I nqvs n 是单位体积内的自由电荷数 q 是每个自由电荷电荷量 s 是导 体的横截面积 v 是自由电荷的定向移动速率 适用于金属导体 说明 导体中三种速率 定向移动速率非常小约 10 5m s 无规律的热运动速率较大约 105m s 电场传播速率非常大为光速例如电路合上电键远处的电灯同时亮 电流的分类 方向不改变的电流叫直流电流 方向和大小都不改变的电流叫恒定电流 方向改变的电流叫交变电流 考点考点 2 2 电动势电动势 1 非静电力 根据静电场知识可知 静电力不可能使电流从低电势流向高电势 因此电源 内部必然存在着从负极指向正极的非静电力 2 电源电动势 在电源内部 非静电力把正电荷从负极送到正极所做的功跟被移送电荷量 的比值 即qWE 用心 爱心 专心 说明 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能的装 置 3 物理意义 反映电源把的能其他形式转化为电势能本领的大小 在数值上等于非静电力 把 1C 的正电荷在电源内部从负极送到正极所做的功 考点考点 3 3 电阻定律 电阻率电阻定律 电阻率 1 电阻定律 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及温度有关 公式 S L R 2 电阻率 上式中的比例系数 单位是 m 它与导体的材料温度有关 是表征材料 导电性质的一个重要的物理量 数值上等于长度 1m 截面积为 1m2导体的电阻值 金属导体的电阻率随温度的升高而变大可以做电阻温度计用 半导体的电阻率随温度的 升高而减小 有些合金的电阻率不受温度影响 考点考点 4 4 欧姆定律欧姆定律 5 内容 导体中的电流 I 跟导体两端的电压 U 成正比 跟它的电阻 R 成反比 6 公式 RUI 7 适用条件 适用与金属导电和电解液导电 对气体导体和半导体元件并不适用 4 导体的伏安特性曲线 用表示横坐标电压 U 表示纵坐标电流 I 画出的 I U 关系图线 它直观地反映出导体中的电流与电压的关系 线性元件 伏安特性曲线是直线的电学元件 适用于欧姆定律 非线性元件 伏安特性曲线不是直线的电学元件 不适用于欧姆定律 考点考点 5 5 电功和电功率 焦耳定律电功和电功率 焦耳定律 1 电功 在电路中 导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动而形成电流 在此 过程中电场力对自由电荷做功 在一段电路中电场力所做的功 用 W Uq UIt 来计算 2 电功率 单位时间内电流所做的功 P W t UI 3 焦耳定律 电流流过导体产生的热量 有 Q I2Rt 来计算 第第 2 2 课时课时 闭合电路欧姆定律及电路分析闭合电路欧姆定律及电路分析 考点考点 1 1 电动势电动势 用心 爱心 专心 5 物理意义 反映电源把的能其他形式转化为电势能本领的大小的物理量 它由电源本 身的性质决定 6 大小 在数值上等于 在电源内部把 1C 的正电荷在从负极送到正极非静电力所做的 功 电源没有接入电路时两极间的电压 在闭合电路中内外电势降落之和 考点考点 2 2 闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律 5 内容 闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比 跟整个回路的电阻成反比 6 表达式 REI 7 路端电压 U外 即电源的输出电压 U外 E Ir 8 路端电压与负载 R 外电路电阻的关系 考点考点 3 3 闭合电路的功率闭合电路的功率 考点考点 4 4 逻辑电路逻辑电路 1 与 门 如果一个事件的几个条件都满足后 该 事件才能发生 这种关系叫做 与 逻辑关系 具有 与 逻辑关系的电路称为 与 门电路 简称 与 门 用心 爱心 专心 1 与 逻辑电路 2 与 门的逻辑符号 3 与 门的真值表 4 与 门反映的逻辑关系 2 或 门 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 或 逻辑关系 具有 或 逻辑关 系的电路叫做 或 门 1 或 逻辑电路 2 或 门的逻辑符号 3 或 门的真值表 4 或 门反映的逻辑关系 3 非 门 输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系 叫做 非 逻辑关系 具有 非 逻 辑关系的电路叫 非 门 1 非 逻辑电路 2 非 门的逻辑符号 3 非 门的真值表 4 非 门反映的逻辑关系 用心 爱心 专心 第第3 3课时课时 实验 实验 7 7 测定金属的电阻率测定金属的电阻率 实验 实验 8 8 描绘小电珠的伏安特性曲线描绘小电珠的伏安特性曲线 实验 实验 9 9 测定电源的电动势和内阻测定电源的电动势和内阻 实验 实验 1010 练习使用多用电表练习使用多用电表 考点考点 1 1 测定金属的电阻率 测定金属的电阻率 一 实验目的一 实验目的 1 学会使用各种常用电学仪器以及正确读数 2 学会使用螺旋测微器以及正确读数 3 学会用伏安法测量电阻的阻值 测定金属的电阻率 二 实验原理二 实验原理 欧姆定律和电阻定律 用刻度尺测一段金属导线的长度 L 用螺旋测微器测导线的直径 d 用电压表和电流表测导体的电阻 由 L Rd L RS S L R 4 2 推得电路图如下所示 三 实验器材三 实验器材 被测金属导线 螺旋测微器 毫米刻度尺 电池组 电流表 电压表 滑动变阻器 电 键 导线若干 四 实验步骤四 实验步骤 1 用螺旋测微器测量金属导线的直径 再由直径算出金属导线的横截面积 2 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测导线的长度 3 按照电路图连接好电路 注意滑动变阻器要调在适当的位置 此图中调在最左端 电 流表 电压表的量程要选择恰当 用心 爱心 专心 4 闭合开关 S 调节滑动变阻器的滑动触片 使电流表 电压表分别有一恰当的读书 并 记录下来 5 继续调节滑动变阻器的滑动触片 重复步骤 4 做三次 记录下每次电流表 电压表的 读数 6 打开开关 S 拆除电路 整理好实验器材 7 处理数据 五 注意事项五 注意事项 1 由于所测金属导线的电阻值较小 测量电路应该选用电流表外接线路 2 闭合电键 S 之前 一定要使滑动变阻器的滑片处于恰当的位置 3 测电阻时电流不宜过大 通电时间不宜过长 4 求 R 的平均值可以用二种方法 第一种用IUF 算出各次的测量值 再取平均值 第二种方法是用 U I 图像的斜率求出 考点考点 2 2 描绘小灯泡的伏安特性曲线 描绘小灯泡的伏安特性曲线 一 实验目的一 实验目的 1 描绘小灯泡的伏安特性曲线 2 分析曲线变化规律 二 实验原理二 实验原理 用电流表测流过小灯泡的电流 用电压表测出加在小灯泡两端的电压 测出多组对应的 U I 值 在直角坐标系中描出各对应点 用一条平滑的曲线将这些点连接起来 三 实验器材三 实验器材 小灯泡 4V 6V 学生电源 滑动变阻器 电压表 电流表 开关 导线若干 四 实验步骤四 实验步骤 1 连接电路 将小灯泡 电流表 电压表 滑动变阻器 开关用导线按照电路图连接起来 用心 爱心 专心 2 测出小灯泡在不同电压下的电流 移动滑动变阻器触头位置 测出 12 组左右不同的电 压值 U 和电流值 I 并将测量数据填入已经画好的表格中 3 画出伏安特性曲线 在坐标纸上以 U 为横轴 以 I 为纵轴 建立坐标系 在坐标纸上描出各做数据对应的点 注意横纵坐标的比例标度选取要适中 以使所描图 线占据整个坐标纸为宜 将描出的点用平滑的曲线连接起来 就得到小灯泡的伏安特性曲线 4 拆除电路 整理仪器 五 注意事项五 注意事项 1 电路的连接方式 电流表应采用外接法 因为小灯泡的电阻很小 与 0 0 6A 的电流表串联式 电流表的分 压影响很大 滑动变阻器应采用分压式连接 目的是使小灯泡两端的电压能从 0 开始变化 2 闭合电键 S 之前 一定要使滑动变阻器的滑片处于恰当的位置 应该使小灯泡被短路 3 保持小灯泡电压接近额定值是要缓慢增加 到额定值 记录 I 后马上断开开关 4 误差较大的点药舍去 U I 图像应是平滑曲线而非折线 考点考点 3 3 测定电源的电动势和内阻 测定电源的电动势和内阻 一 实验目的一 实验目的 1 测定电池的电动势和内电阻 二 实验原理二 实验原理 如图 1 所示 改变 R 的阻值 从电压表和电流表中读出几组 I U 值 利用闭合电路的欧姆 定律求出几组 E r 值 最后分别算出它们的平均值 此外 还可 以用作图法来处理数据 即在坐标纸上以 I 为横坐标 U 为纵坐 标 用测出的几组 I U 值画出 U I 图象 如图 2 所得直线跟纵轴 的交点即为电动势 E 值 图线斜率的绝对值即为内电阻 r 的值 三 实验器材三 实验器材 待测电池 电压表 0 3V 电流表 0 0 6A 滑动变阻器 10 电键 导线 用心 爱心 专心 四 实验步骤四 实验步骤 1 电流表用 0 6A 量程 电压表用 3V 量程 按电路图连接好电路 2 把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大 3 闭合电键 调节变阻器 使电流表有明显示数 记录一组数据 I1 U1 用同样方法 测量几组I U的值 4 打开电键 整理好器材 5 处理数据 用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值 五 注意事项五 注意事项 1 为了使电池的路端电压变化明显 电池的内阻宜大些 可选用已使用过一段时间的 1 号 干电池 2 干电池在大电流放电时 电动势 E 会明显下降 内阻 r 会明显增大 故长时间放电不宜 超过 0 3A 短时间放电不宜超过 0 5A 因此 实验中不要将 I 调得过大 读电表要快 每 次读完立即断电 3 要测出不少于 6 组 I U 数据 且变化范围要大些 用方程组求解时 要将测出的 I U 数据中 第 1 和第 4 为一组 第 2 和第 5 为一组 第 3 和第 6 为一组 分别解出 E r 值再 平均 4 画 U I 图线时 要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧 个别偏 离直线太远的点可舍去不予考虑 这样 就可使偶然误差得到部分的抵消 从而提高精确 度 5 干电池内阻较小时路端电压 U 的变化也较小 即不会比电动势小很多 这时 在画 U I 图线时 纵轴的刻度可以不从零开始 而是根据测得的数据从某一恰当值开始 横坐标 I 必须从零开始 但这时图线和横轴的交点不再是短路电流 不过直线斜率的绝对值照样 还是电源的内阻 这时要特别注意计算斜率时纵轴的刻度不从零开始 考点考点 4 4 练习使用多用电表 练习使用多用电表 一 实验目的一 实验目的 1 练习使用多用电表测电阻 二 实验原理二 实验原理 多用电表由表头 选择开关和测量线路三部分组成 如图 表头是一块高灵敏度磁电式 电流表 其满度电流约几十到几百 A 转换开关和测量线路相配合 可测量交流和直流电 用心 爱心 专心 流 交流和直流电压及直流电阻等 测量直流电阻部分即欧姆表是依据闭合电路欧姆定律制成 的 原理如图所示 当红 黑表笔短接并调节R使指针满偏时有 中 RRrr I g g 当表笔间接入待测电阻Rx时 有 中x x RR I 由 得 中 中 RR R I I xg x 当Rx R中时 Ix 1 2Ig 指针指在表盘刻度中心 故称R中 为欧姆表的中值电阻 由 式可知每一个Rx都有一个对应的电流值Ix 如果在刻度盘上 直接标出与Ix对应的Rx的值 那么当红 黑表笔分别接触待测电阻的两端 就可以从表 盘上直接读出它的阻值 由于电流和电阻的非线性关系 表盘上电流刻度是均匀的 其对 应的电阻刻度是不均匀的 电阻的零刻度在电流满刻度处 三 实验器材三 实验器材 多用电表 标明阻值为几欧 几十欧 几百欧 几千欧的定值电阻各一个 小螺丝刀 四 实验步骤四 实验步骤 1 机械调零 用小螺丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零刻度处 并将红 黑表笔分 别接入 插孔 2 选挡 选择开关置于欧姆表 1 挡 3 短接调零 在表笔短接时调整欧姆挡的调零旋钮使指针指在右端电阻零刻度处 若 欧 姆零点 旋钮右旋到底也不能调零 应更换表内电池 4 测量读数 将表笔搭接在待测电阻两端 读出指示的电阻值并与标定值比较 随即断开 用心 爱心 专心 表笔 5 换一个待测电阻 重复以上 2 3 4 步骤 选择开关所置位置由被测电阻值与中值电阻 值共同决定 可置于 1 或 10 或 100 或 1k 挡 6 多用电表用完后 将选择开关置于 OFF 挡或交变电压的最高挡 拔出表笔 五 注意事项五 注意事项 1 多用电表在使用前 应先观察指针是否指在电流表的零刻度 若有偏差 应进行机械调 零 2 测量时手不要接触表笔的金属部分 3 合理选择量程 使指针尽可能指在中间刻度附近 若指针偏角太大 应改换低挡位 若指针偏角太小 应改换高挡位 每次换挡后均要重新短接调零 读数时应将指针示数乘 以挡位倍率 4 测量完毕后应拔出表笔 选择开头置OFF挡或交流电压最高挡 电表长期不用时应取出 电池 以防电池漏液腐蚀 第八章第八章 磁场磁场 第第 1 1 课时课时 磁场 磁场对电流的作用磁场 磁场对电流的作用 考点考点 1 1 磁场的基本概念磁场的基本概念 5 磁体的周围存在磁场 6 电流的周围也存在磁场 7 变化的电场在周围空间产生磁场 麦克斯韦 8 磁场和电场一样 也是一种特殊物质 9 磁场不仅对磁极产生力的作用 对电流也产生力的作用 10 磁场的方向 在磁场中的任一点 小磁针北极受力的方向 亦即小磁针静止时北极 所指的方向 就是那一点的磁场方向 11 磁现象的电本质 磁铁的磁场和电流的磁场一样 都是由电荷的运动产生的 考点考点 2 2 磁场的基本性质磁场的基本性质 磁场对放入其中的磁极或电流有磁场力的作用 对磁极一定有力的作用 对电流只是可能 有力的作用 当电流和磁感线平行时不受磁场力作用 5 磁极和磁极之间有磁场力的作用 用心 爱心 专心 6 两条平行直导线 当通以相同方向的电流时 它们相互吸引 当通以相反方向的电流 时 它们相互排斥 7 电流和电流之间 就像磁极和磁极之间一样 也会通过磁场发生相互作用 8 磁体或电流在其周围空间里产生磁场 而磁场对处在它里面的磁极或电流有磁场力的 作用 9 磁极和磁极之间 磁极和电流之间 电流和电流之间都是通过磁场来传递的 考点考点 3 3 磁感应强度 矢量 磁感应强度 矢量 1 在磁场中垂直于磁场方向的通电导线 所受的安培力F 安跟电流I和导线长度L的乘积 IL的比值叫做磁感应强度 lI F B 安 B L LI 小 2 磁感应强度的单位 特斯拉 简称特 国际符号是 T mA N 1T1 3 磁感应强度的方向 就是磁场的方向 小磁针静止时北极所指的方向 就是那一点的 磁场方向 磁感线上各点的切线方向就是这点的磁场的方向 也就是这点的磁感应强度的 方向 4 磁感应强度的叠加 类似于电场的叠加 考点考点 4 4 磁感线磁感线 1 是在磁场中画出的一些有方向的曲线 在这些曲线上 每一点的切线方向都在该点的磁 场方向上 磁感线的分布可以形象地表示出磁场的强弱和方向 2 磁感线上各点的切线方向就是这点的磁场的方向 也就是这点的磁感应强度的方向 3 磁感线的密疏表示磁场的大小 在同一个磁场的磁感线分布图上 磁感线越密的地方 表示那里的磁感应强度越大 4 磁感线都是闭合曲线 磁场中的磁感线不相交 考点考点 5 5 电流周围的磁感应线电流周围的磁感应线 1 直线电流的磁感应线 直线电流的磁感线方向用安培定则 也叫右手螺旋定则 来判定 用右手握住导线 让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向 即正电荷定向运动方向或与负 电荷定向运动方向相反 一致 弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向 用心 爱心 专心 2 通电螺线管的磁感线 通电螺线管的磁感线方向 也可用安培定则来判定 用右手握住螺线管 让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致 大拇指所指的方向就是 螺线管内部磁感线的方向 也就是说 大拇指指向通电螺线管的北极 通电螺线管外部的 磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似 考点考点 6 6 磁通量磁通量 1 磁感应强度 B 与垂直磁场方向的面积 S 的乘积叫做穿过这个面的磁通量 S 与 B 垂直 BS S 与 B 平行 0 S 与 B 夹角为 BS BSsin 2 磁通量的单位 韦伯 符号是 Wb 1Wb 1Tm2 3 磁通量的意义 磁通量表示穿过某一面积的磁感线条数多少 4 磁通密度 从 BS 可以得出 B S 这表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通 量 因此常把磁感应强叫做磁通密度 并且用 Wb m2作单位 1T 1 Wb m2 1N A m 5 磁通量是标量 但是有正负 如果将从平面某一侧穿入的磁通量为正 则从平面反一侧穿 入的磁通量为负 考点考点 7 7 安培力的大小安培力的大小 在匀强磁场中 在通电直导线与磁场方向垂直的情况下 电流所受的安培力 F 安等于磁感应 强度 B 电流 I 和导线长度 L 三者的乘积 F安 BIL 通电导线方向与磁场方向成 角 时 F安 BILsin 1 当 I B 时 90 Fmax BIL 2 当 I B 时 0 Fmin 0 安培力大小的特点 不仅与 B I L 有关 还与放置方式 有关 L 是有效长度 不 用心 爱心 专心 一定是导线的实际长度 弯曲导线的有效长度 L 等于两端点所连直线的长度 所以任意 形状的闭合线圈的有效长度 L 0 考点考点 8 8 安培力的方向安培力的方向 1 左手定则 伸开左手 使大拇指跟其余四个手指垂直 并且都跟手掌在一个平面内 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电流的方向 那么 大拇指所指的方向就是 通电导线在磁场中所受安培力的方向 2 安培力方向的特点 总是垂直于 B 和 I 所决定的平面 即 F 安 B 且 F 安 I 但 B L 不一定垂直 1 已知 B 和 I 的方向 可用左手定则唯一确定 F 安的方向 2 已知 B 和 F 安的方向 当导线的位置确定时 可唯一确定 I 的方向 3 已知 I 和 F 安的方向 不能唯一确定 B 的方向 考点考点 9 9 磁电式电流表的工作原理磁电式电流表的工作原理 由于这种磁场的方向总是沿着径向均匀地分布的 在距轴线等距离处的磁感应强度的大小 总是相等的 这样不管线圈转到什么位置 线圈平面总是跟它所在位置的磁感线平行 I 与指针偏角 成正比 I 越大指针偏角越大 因而电流表可以量出电流 I 的大小 且刻度 是均匀的 当线圈中的电流方向改变时 安培力的方向随着改变 指针偏转方向也随着改 变 又可知道被测电流的方向 第第 2 2 课时课时 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用 考点考点 1 1 洛仑兹力洛仑兹力 7 定义 磁场对运动电荷受到的作用力叫做洛仑兹力 8 大小 F 洛 qvBsin 为 B 与 v 的夹角 1 当 v B 时 F 洛 max qvB 2 当 v B 时 F 洛 min 0 9 洛仑兹力的方向 由左手定则判断 注意 洛仑兹力一定垂直于 B 和 v 所决定的平面 因为它由 B V 决定 即 F 洛 B 且 F 洛 V 但 是 B 与 V 不一定垂直 因为它们由自身决定 四指的指向是正电荷的运动方向或负电荷运动的反方向 用心 爱心 专心 10 特点 洛仑兹力对电荷不做功 它只改变运动电荷速度的方向 不改变速度的大小 原因 F 洛 V 11 洛仑兹力和安培力的关系 F 洛是 F 安的微观解释 F 安是 F 洛宏观体现 考点考点 2 2 带电粒子在磁场中的圆周运动 带电粒子在磁场中的圆周运动 1 若 v B 则 F 洛 0 带电粒子以速度 v 做匀速直线运动 2 若 v B 则带电粒子在垂直于磁感应线的平面内以入射速度 v 做匀速圆周运动 1 洛仑兹力充当向心力 r mv qvB 2 2 轨道半径 qB mE qB p qB mv r K 2 3 周 期 qB m v r T 22 4 角 速 度 m qB 5 频 率 m qB T f 2 1 6 动 能 m qBr mvEk 22 1 2 2 用心 爱心 专心 第第 3 3 课时课时 带电粒子在复合场中的运动带电粒子在复合场中的运动 考点考点 1 1 带电粒子在复合场中的运动带电粒子在复合场中的运动 1 带电粒子在电场 磁场和重力场等共存的复合场中的运动 其受力情况和运动图景都 比较复杂 但其本质是力学问题 应按力学的基本思路 运用力学的基本规律研究和解决 此类问题 2 分析带电粒子在复合场中的受力时 要注意各力的特点 如带电粒子无论运动与否 在 重力场中所受重力及在匀强电场中所受的电场力均为恒力 它们的做功只与始末位置在重 力场中的高度差或在电场中的电势差有关 而与运动路径无关 而带电粒子在磁场中只有 运动 且速度不与磁场平行 时才会受到洛仑兹力 力的大小随速度大小而变 方向始终与 速度垂直 故洛仑兹力对运动电荷不做功 3 带电微粒在重力 电场力 磁场力共同作用下的运动 电场 磁场均为匀强场 带电微粒在三个场共同作用下做匀速圆周运动 必然是电场力和重力平衡 而洛伦兹力充 当向心力 带电微粒在三个场共同作用下做直线运动 重力和电场力是恒力 它们的合力也是恒力 当带电微粒的速度平行于磁场时 不受洛伦兹力 因此可能做匀速运动也可能做匀变速运 动 当带电微粒的速度垂直于磁场时 一定做匀速运动 与力学紧密结合的综合题 要认真分析受力情况和运动情况 包括速度和加速度 必 要时加以讨论 考点考点 2 2 带电粒子在复合场中的运动实例带电粒子在复合场中的运动实例 运动的带电粒子在磁场中的应用 速度选择器 磁流体发电机 质谱仪 回旋 加速器 电磁流量计 霍尔元件等 1 速度选择器 两平行金属板 平行金属板足够长 间有电场和磁场 一个带电的粒子 重力 忽略不计 垂直于电 磁场的方向射入复合场 具有不同速度的带电粒子受力 不同 射入后发生偏转的情况不同 如果能满足所受到的洛仑兹力等于电场力 那这一粒子将沿直线飞出 这种装置能把具有某一定速度 必须满足 V E B 的粒子选择出来 所以叫做速度选择器 而且 在装置确定的情况下 速度选择器 所选则的粒子 与电性无关 只与带电粒子的速度大小方向有关 是名副其实 的速度选择器 2 磁流体发电机 用心 爱心 专心 磁流体发电机是一项新兴技术 它可以把物体的内能直接转化成电能 两个平 行金属板之间有一个很强的匀强磁场 将一束等离子体 即高温下电离的气体 含有大量的正 负带电粒子 喷入磁场 这些等离子体在洛仑兹力的作用下 回分别打在两个金属板上形成电源的正负极 就可以给外电路供电 若外电路 接通 等离子体时刻向两个金属板聚集形成持续电源 3 质谱仪 质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计的 让带电粒子飘进加速电场 后进 入偏转磁场最终打在照相底片上 假设粒子质量为 m 电量为 q 加速电场电压 为 U 磁感应强度为 B 可以得到打在照相底片的位置距离进入磁场 q mU B x 21 从这个结果可以看出如果粒子的电荷量相同而质量不同将打在 照相底片的不同地方 他用质谱仪发现了氖 20 和氖 22 证实了同位素的存在 现在的质谱仪已经是一种十分精密的仪器 是测量带电粒子的质量和分析同位 素的重要工具 4 回旋加速器 要认识原子核内部的情况 必须把核 打开 进行 观察 然而 原子核被强大的核力约束 只有用极高能量的粒子作为 炮弹 去轰击 才能把它 打开 产生这些高能 炮弹 的 工厂 就是各种各样的粒子加速 器 人们首先想到用电场去加速带电粒子 然而产生很高的加速电压在技术是 困难的 所以就想到了多次 多级 加速的方法 回旋加速器 它用电场加速 磁场让粒子 转圈圈 这样技术上的高压可以通过多次加速实现 且可以减少 加速器装置所占的空间 5 电磁流量计 为监测某化工厂的污水排放量等 技术人员在排污管末端安装了的流量 计 该装置由绝缘材料制成 长 宽 高分别为 a b c 左右两端 开口 在垂直于上下底面方向加磁感应强度大小为 B 的匀强磁场 在 前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极 污水 含正负离子 充 满管口从左向右流经该装置时 由于受到磁场的作用会打在上下两个 极板上 电压表将显示两个电极间的电压 U 则可以推出污水流量 Q 与电压表的示数 U 有一定的关系 6 霍尔元件 1879 年美国物理学家 E H 霍尔观察到 在匀强磁场中放置一个 矩形截面的载流导体 当磁场方向与电流方向垂直时 导体在与磁场 电流方 向都垂直的方向上出现了电势差 这是因为薄片中的载流子就在洛仑兹力的作 用下向着与电流和磁场都垂直的方向漂移 使得那两个极板间出现电压 这种 电压后来就叫做霍尔电压 它与电流强度 磁感应强度 长方体形导体的厚度 都有关系 利用这种效应制成的元件可以制成多种传感器 例如 由于霍尔元 件体积很小 它可以用来制作探测磁场的探头 还可以应用在其他与磁场有关 的自动控制系统中 第九章第九章 电磁感应电磁感应 考点考点 1 1 磁通量 磁通量 Q B a b c 用心 爱心 专心 考点考点 2 2 电磁感应现象电磁感应现象 穿过闭合回路的磁通量发生变化 回路中就有感应电流产生 考点考点 3 3 楞次定律楞次定律 10 内容 感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁场的变化 11 对 阻碍 意义的理解 增反减同 来斥去吸 1 阻碍原磁场的变化 阻碍 不是阻止 而是 延缓 感应电流的磁场不会阻止原 磁场的变化 只能使原磁场的变化被延缓或者说被迟滞了 如果原磁场不变化 即使它再 强 也不会产生感应电流 2 阻碍不一定是减小 当原磁通减小时 感应电流的磁场与原磁场相同 以阻碍其减小 当原磁通增加时 感应电流的磁场与原磁场相反 以阻碍其增加 3 楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现 12 应用楞次定律的步骤 确定引起感应电流的原磁通量的方向 原磁通量是增加还是减小 确定感应电流的磁场方向 利用安培定则确定感应电流的方向 右手定则 用来直接判断导体切割磁感线产生的感应电流的方向 第第 2 2 课时课时 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 自感自感 考点考点 1 1 感应电动势 感应电动势 12 在电磁感应现象中产生的电动势 产生感应电动势的部分相当于电源 13 法拉第电磁感应定律 1 电路中感应电动势的大小 跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比 即 t N E N 为线圈匝数 2 区别磁通量 磁通量的变化 磁通量的变化率 用心 爱心 专心 用心 爱心 专心 考点考点 2 2 自感自感 第第 3 3 课时课时 电磁感应规律的综合应用电磁感应规律的综合应用 考点考点 1 1 电磁感应中的动力学问题电磁感应中的动力学问题 1 电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力的作用 因此 电磁感应问题往往跟 力学问题联系在一起 解决这类电磁感应中的力学问题 不仅要应用电磁学中的有关规律 如楞次定律 法拉第电磁感应定律 左右手定则 安培力的计算公式等 还要应用力学中 的有关规律 如牛顿运动定律 动量定理 动能定理 动量守恒定律 机械能守恒定律等 用心 爱心 专心 要将电磁学和力学的知识综合起来应用 2 电磁感应与动力学 运动学结合的动态分析 思考方法是 电磁感应现象中感应电动势 感应电流 通电导线受安培力 合外力变化 加速度变化 速度变化 感应电动势变化 周而复始地循环 循环结束时 加速度等于零 导体达到稳定状态 考点考点 2 2 带电粒子在复合场中的运动实例带电粒子在复合场中的运动实例 1 在电磁感应现象中 切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势 该 导体或回路就相当于电源 将它们接上电阻等用电器 便可对用电器供电 在回路中形成 电流 将它们接上电容器 便可使电容器充电 因此电磁感应问题又往往跟电路问题联系 在一起 解决这类问题 不仅要考虑电磁感应中的有关规律 如右手定则 楞次定律和法 拉第电磁感应定律等 还要应用电路中的有关规律 如欧姆定律 串联 并联电路电路的 性质等 2 解决电磁感应中的电路问题 必须按题意画出等效电路图 将感应电动势等效于电源电 动势 产生感应电动势的导体的电阻等效于内电阻 求电动势要用电磁感应定律 其余问 题为电路分析及闭合电路欧姆定律的应用 3 一般解此类问题的基本思路是 明确哪一部分电路产生感应电动势 则这部分电路就是等效电源 正确分析电路的结构 画出等效电路图 结合有关的电路规律建立方程求解 考点考点 3 3 电磁感应中的能量问题电磁感应中的能量问题 1 产生和维持感应电流的存在的过程就是其它形式的能量转化为感应电流电能的过程 导体在达到稳定状态之前 外力移动导体所做的功 一部分消耗于克服安培力做功 转化为 产生感应电流的电能或最后在转化为焦耳热 另一部分用于增加导体的动能 即 导体达到稳定状态 作匀速运动时 外力所做的功 完全消耗于克服安培力做功 并转 化为感应电流的电能或最后在转化为焦耳热 用心 爱心 专心 2 在电磁感应现象中 能量是守恒的 楞次定律与能量守恒定律是相符合的 认真分析电 磁感应过程中的能量转化 熟练地应用能量转化与守恒定律是求解叫复杂的电磁感应问题 常用的简便方法 3 安培力做正功和克服安培力做功的区别 电磁感应的过程 同时总伴随着能量的转化和守恒 当外力克服安培力做功时 就有其它 形式的能转化为电能 当安培力做正功时 就有电能转化为其它形式的能 4 在较复杂的电磁感应现象中 经常涉及求解耳热的问题 尤其是变化的安培力 不能直 接由 Q I2Rt 解 用能量守恒的方法就可以不必追究变力 变电流做功的具体细节 只需弄 清能量的转化途径 注意分清有多少种形式的能在相互转化 用能量的转化与守恒定律就 可求解 而用能量的转化与守恒观点 只需从全过程考虑 不涉及电流的产生过程 计算 简便 这样用守恒定律求解的方法最大特点是省去许多细节 解题简捷 方便 考点考点 4 4 电磁感应中的图像问题电磁感应中的图像问题 1 电磁感应中常涉及磁感应强度 B 磁通量 感应电动势 E 和感应电流 I 随时间 t 变化 的图像 即 B t 图像 t 图像 E t 图像和 I t 图像等 对于切割磁感线产生感应电动 势和感应电流的情况还常涉及感应电动势 E 和感应电流 I 随线圈位移 x 变化的图像 即 E x 图像和 I x 图像 2 这些图像问题大体上可分为两类 由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像 或由 给定的有关图像分析电磁感应过程 求解相应的物理量 3 不管是何种类型 电磁感应中的图像问题常需利用右手定则 楞次定律和法拉第电磁感 应定律等规律分析解决 第十章第十章 交变电流交变电流 第第 1 1 课时课时 交变电流的产生及描述交变电流的产生及描述 考点考点 1 1 交变电流的定义及其产生 交变电流的定义及其产生 12 交变电流 大小与方向都随时间做周期性的变化的电流叫交变电流 2 正弦交变电流是随时间按正弦或余弦规律变化的交变电流 其函数图像是正弦曲线 用心 爱心 专心 3 正弦式交流电的产生 过程如图 考点考点 2 2 正弦式交变电流的变化规律正弦式交变电流的变化规律 1 从线圈转至中性面开始计时 tNBSe sin 若从转至平行磁感线开始计时 tNBSe cos 2 最大值 NBSEm 3 Em 与转轴的所在位置和线圈形状无关 4 线圈转至中性面时 电流方向发生改变 线圈转动一周 电流方向改变两次 考点考点 3 3 表征正弦交变电流的物理量表征正弦交变电流的物理量 1 周期和频率 周期 交变电流完成一次周期性变化所需的时间 叫做交变电流的周期 通常用T表示 单位是 s 频率 交变电流在 1s 内完成周期性变化的次数 叫做交变电流的频率 通常用 f 表示 单位是赫兹 周期和频率的关系是 f Tf T T f 2 21 1 转速 n 单位时间线圈转过的转数 单位 r s 或 r min 2 交变电流的最大值有效值 交变电流的最大值 Im和Um 它是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值 可以 用心 爱心 专心 用来表示交变电流的电流强弱或电压高低 交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的 让交流和恒定电流通过相同的电阻 如 果它们在相同的时间内产生的热量相等 就把这一恒定电流的数值叫做这一交流电的有效 值 说明 1 正弦式交变电流的有效值与其相应的最大值间的关系为 2 707 0 2 707 0 2 m m m m m U UI I IE E E 对于用其他方式产生的交变电流 其有效值与最大值间的关系均须根据有效值的定义作具 体分析 计算 2 通常所说的交变电流的电流 电压 交流电表读数 交流电器的额定电压 额定电流 保险丝的熔断电流等都是指有效值 特例 电容器的耐压值是最大值 3 求解交流电产生的热量问题时 必须用有效值 若计算通过电路某一截面的电量 需用电流的平均值 考点考点 4 4 电感对交变电流的影响电感对交变电流的影响 8 电感对交变电流均有阻碍作用 交变电流通过电感线圈时 线圈中产生自感电动势 阻碍电流的变化 形成了对电流的阻碍作用 这种阻碍作用叫感抗 实验表明 线圈的自 感系数越大 交变电流的频率越高 线圈的感抗越大 所以 电感线圈在交流电路中有 通直流 阻交流 通低频 阻高频 的特性 9 应用 低频扼流圈 高频扼流圈 考点考点 5 5 五 电容对交变电流的影响五 电容对交变电流的影响 1 电容对交变电流也有阻碍作用 电容器接到交流电路中后 交替充电和放电 使电路中 有交变电流 似乎电流 通过 了电容器 由于电荷在电路中定向移动受到电容器极板上积 聚电荷的反抗 因此产生对交变电流的阻碍作用 这种阻碍作用叫容抗 实验表明 电容 越大 交变电流的频率越高 电容的容抗越小 电容在交流电路中有 通交流 隔直流 通高频 阻低频 的特性 2 应用 隔直电容 通交流 阻直流 旁路电容 通高频 阻低频 第第 2 2 课时课时 变压器变压器 电能的输送电能的输送 用心 爱心 专心 考点考点 1 1 变压器变压器 1 变压器的构造 变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的 一个线圈跟电源 连接 叫原线圈 也叫初级线圈 另一个线圈跟负载连接 叫副线圈 也叫次级线圈 两个线圈都是用绝缘导线绕制成的 铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成 2 原理 电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场 由于电流大小方向在不断的变化 铁芯中 的磁场也在不断变化 变化的磁场在副线圈中产生感应电动势 所以尽管两个线圈之间没 有导线相连 副线圈也能够输出电流 互感现象是变压器工作的基础 3 理想变压器的理想化条件及其规律 在理想变压器的原线圈两端加交变电压U1 后 由于电磁感应的原因 原 副线圈中都将产 生感应电动势 根据法拉第电磁感应定律 t nE 1 11 t nE 2 22 忽