高中物理必备基础知识【秒杀物理】

1 高考物理基本知识总结高考物理基本知识总结 答题技巧答题技巧 一 教学内容 知识点总结 1 摩擦力方向 与相对运动方向相反 或与相对运动趋势方向相反 静摩擦力 0 f fm 具体由物体运动状态决定 多为综合题中渗透摩擦力的内容 如静态平衡或物 体间共同加速 减速 需要由牛顿第二定律求解 滑动摩擦力 fN 2 竖直面圆周运动临界条件 绳子拉球在竖直平面内做圆周运动条件 或球在竖直圆轨道内侧做圆周运动 绳约束 达到最高点 v gR 当 T拉 0 时 v gR mg F向 杆拉球在竖直平面内做圆周运动的条件 球在双轨道之间做圆周运动 杆约束 达到最高点 v 0 T 为支持力 0 v gR 注意 若到最高点速度从零开始增加 杆对球的作用力先减小后变大 3 传动装置中 特点是 同轴上各点 相同 A C 轮上边缘各点 v 相同 vA vB 4 同步地球卫星特点是 卫星的运行周期与地球的自转周期相同 角速度也相同 卫星轨道平面必定与地球赤道平面重合 卫星定点在赤道上空 36000km 处 运行速度 3 1km s 5 万有引力定律 万有引力常量首先由什么实验测出 F G 2 21 r mm 卡文迪许扭秤实验 6 重力加速度随高度变化关系 g GM r2 2 说明 为某位置到星体中心的距离 某星体表面的重力加速度 rg GM R 0 2 g g R Rh Rh 2 2 某星体半径为某位置到星体表面的距离 7 地球表面物体受重力加速度随纬度变化关系 在赤道上重力加速度较小 在两极 重力加速度较大 8 人造地球卫星环绕运动的环绕速度 周期 向心加速度 g 2 r GM r mv r GMm 2 2 v r GM r mv r GMm 2 2 m 2R m 2 T 2R 当 r 增大 v 变小 当 r R 为第一宇宙速度v1 r GM gR gR2 GM 应用 地球同步通讯卫星 知道宇宙速度的概念 9 平抛运动特点 水平方向 竖直方向 合运动 应用 闪光照 建立空间关系即两个矢量三角形的分解 速度分解 位移分解 相位 求 y t x y t gTv S T v xv tvv ygtvgt Svtg tvvg t tg gt v tg gt v tg tg 2 0 00 2 0 2224 0 222 00 1 2 1 4 2 1 2 在任何两个时刻的速度变化量为 v g t p mgt v 的反向延长线交于 x 轴上的 x 2处 在电场中也有应用 3 10 从倾角为 的斜面上 A 点以速度 v0平抛的小球 落到了斜面上的 B 点 求 SAB 在图上标出从 A 到 B 小球落下的高度 h 2 2 1 gt 和水平射程 s tv0 可以发现它们之间的几何关系 11 从 A 点以水平速度 v0抛出的小球 落到倾角为 的斜面上的 B 点 此时速度与斜面成 90 角 求 SAB 图上把小球在 B 点时的速度 v 分解为水平分速度 v0和竖直分速度 vy gt 得到几何关系 tg 0 v gt 求出时间 t 即可得到解 12 匀变速直线运动公式 sv tatvv s t vv asvvv vv a vv t ssmnaT s vv t t t s t t mn t 0 2 2 0 2 2 0 2 2 2 0 22 02 0 1 22 2 2 2 13 匀速圆周周期公式 T 22 v R 频率公式 f T n v R 1 22 速度公式 v s t r tT 2 向心力 向 F mv R mRm T R 2 2 2 2 角速度与转速的关系 2 n 转速 n r s 14 波的图像 振动图像 振动过程和波的形成过程 质点的振动方向 波的传播方向 波形三者的关系 波速 波长 频率的关系 f T 4 水平弹簧振子为模型 对称性 在空间上以平衡位置为中心 掌握回复力 位移 速度 加速度 的随时间位置的变化关系 单摆周期公式 T g l 2 受迫振动频率特点 f f驱动力 发生共振条件 f驱动力 f固 共振的防止和应用 波速公式 S t f T 波传播过程中 一个周期向前传播一个波长 声波的波速 在空气中 20 340m s 声波是纵波磁波是横波 传播依赖于介质 v固 v液 v气 磁波传播不依赖于介质 真空中速度最快 磁波速度 v c n n 为折射率 波发生明显衍射条件 障碍物或孔的尺寸比波长小 或者相差不大 波的干涉条件 两列波频率相同 相差恒定 注 1 加强区是波峰与波峰或波谷与波谷相遇处 减弱区则是波峰与波谷相遇处 2 波只是传播了振动 介质本身不随波发生迁移 是传递能量的一种方式 3 干涉与衍射是波特有的特征 4 振动图像与波动图像要求重点掌握 15 实用机械 发动机 在输出功率恒定起动时各物理量变化过程 m fF a v P Fv 当 F f 时 a 0 v 达最大值 vm 匀速直线运动 在匀加速运动过程中 各物理量变化 F 不变 m fF a 不变 FvPv 当 恒定 PPav P v a Ff m m m 0 当 F f a 0 vm 匀速直线运动 16 动量和动量守恒定律 动量 P mv 方向与速度方向相同 冲量 I Ft 方向由 F 决定 5 动量定理 合力对物体的冲量 等于物体动量的增量 I合 P Ft mvt mv0 动量定理注意 是矢量式 研究对象为单一物体 求合力 动量的变化量时一定要按统一的正方向来分析 考纲要求加强了 要会理解 并计算 动量守恒条件 系统不受外力或系统所受外力为零 F内 F外 在某一方向上的合力为零 动量守恒的应用 核反应过程 反冲 碰撞 应用公式注意 设定正方向 速度要相对同一参考系 一般都是对地的速度 列方程 22 112211 vmvmvmvm 或 P1 P2 17 碰撞 碰撞过程能否发生依据 遵循动量守恒及能量关系 E前 E后 完全弹性碰撞 钢球 m1以速度 v 与静止的钢球 m2发生弹性正碰 碰后速度 1 21 21 1 v mm mm v 1 21 1 2 2 v mm m v 碰撞过程能量损失 零 完全非弹性碰撞 质量为 m 的弹丸以初速度 v 射入质量为 M 的冲击摆内穿击过程能量损失 E损 mv2 2 M m v22 2 mv m M v2 M m v22 2 M m gh gh m mM v2 碰撞过程能量损失 mM M mv 2 2 1 非完全弹性碰撞 质量为 m 的弹丸射穿质量为 M 的冲击摆 子弹射穿前后的速度分别为 0 v 和1 v mvmvMvv m vv M 01 01 EmvmvEMv 1 2 1 2 1 2 0 2 1 22 碰撞过程能量损失 QmvmvMv 1 2 1 2 1 2 0 2 1 22 18 功能关系 能量守恒 6 功 W FScos F 恒力 N S 位移 m F S 间的夹角 机械能守恒条件 只有重力 或弹簧弹力 做功 受其它力但不做功 应用公式注意 选取零参考平面 多个物体组成系统机械能守恒 列方程 2 2 21 2 1 2 1 2 1 mghmvmghmv 或 pk EE 摩擦力做功的特点 摩擦力对某一物体来说 可做正功 负功或不做功 f静做功 机械能转移 没有内能产生 Q f滑 s s 为物体间相对距离 动能定理 合力对物体做正功 物体的动能增加 W mvmv WE t K 总总 2 0 2 22 方法 抓过程 分析做功情况 抓状态 分析动能改变量 注意 在复合场中或求变力做功时用得较多 能量守恒 E减 E增 电势能 重力势能 动能 内能 弹性势能 在电磁感应现象中分析电 热时 通常可用动能定理或能量守恒的方法 19 牛顿运动定律 运用运动和力的观点分析问题是一个基本方法 1 圆周运动中的应用 a 绳杆轨 管 管 竖直面上最 高 低 点 F向 临界条件 b 人造卫星 天体运动 F引 F向 同步卫星 c 带电粒子在匀强磁场中 f洛 F向 2 处理连接体问题 隔离法 整体法 3 超 失重 a 失 a 超 只看加速度方向 20 库仑定律 公式 2 21 r qkq F 条件 两个点电荷 在真空中 21 电场的描述 电场强度公式及适用条件 q F E 普适式 2 r kQ E 点电荷 r 点电荷 Q 到该点的距离 d U E 匀强电场 d 两点沿电场线方向上的投影距离 电场线的特点与场强的关系与电势的关系 电场线的某点的切线方向即是该点的电场强度的方向 电场线的疏密表示场强的大小 电场线密处电场强度大 起于正电荷 终止于负电荷 电场线不可能相交 沿电场线方向电势必然降低 等势面特点 7 要注意点电荷等势面的特点 同心圆 以及等量同号 等量异号电荷的电场线及等势面的特点 在同一等势面上任意两点之间移动电荷时 电场力的功为零 等势面与电场线垂直 等势面密的地方 电势差相等的等势面 电场强度较强 沿电场线方向电势逐渐降低 考纲新加 22 电容 平行板电容决定式 kd s C 4 不要求定量计算 定义式 C Q U 单位 法拉 FFFpFF110110 612 注意 当电容与静电计相连 静电计张角的大小表示电容两板间电势差 U 考纲新加知识点 电容器有通高频阻低频的特点 或 隔直流通交流的特点 当电容在直流电路中时 特点 相当于断路 电容与谁并联 它的电压就是谁两端的电压 当电容器两端电压发生变化 电容器会出现充放电现象 要求会判断充 放电的电流的方向 充 放电的电量多少 23 电场力做功特点 电场力做功只与始末位置有关 与路径无关 AB qUW 正电荷沿电场线方向移动做正功 负电荷沿电场线方向移动做负功 电场力做正功 电势能减小 电场力做负功 电势能增大 24 电场力公式 qEF 正电荷受力方向沿电场线方向 负电荷受力方向逆电场线方向 25 元电荷电量 1 6 10 19C 26 带电粒子 重力不计 电子 质子 粒子 离子 除特殊说明外不考虑重力 但质量考虑 带电颗粒 液滴 尘埃 小球 油滴等一般不能忽略重力 27 带电粒子在电场 磁场中运动 8 电场中 加速 匀变速直线 偏转 类平抛运动 圆周运动 磁场中 匀速直线运动 匀圆 qB mv R qB m T 2 Tt 2 28 磁感应强度 公式 IL F B 定义 在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受的力与电流和导线长度乘积之比 方向 小磁针 N 极指向为 B 方向 29 磁通量 公式 cosBSBS 为 B 与S夹角 公式意义 磁感应强度 B 与垂直于磁场方向的面积 S 的乘积为磁通量大小 定义 单位面积磁感强度为 1T 的磁感线条数为 1Wb 单位 韦伯 Wb 30 直流电流周围磁场特点 非匀强磁场 离通电直导线越远 磁场越弱 31 安培力 定义 sinBILF B 与 I 夹角 方向 左手定则 当 90 时 F BIL 当 0 时 F 0 公式中 L 可以表示 有效长度 求闭合回路在匀强磁场所受合力 闭合回路各边所受合外力为零 32 洛仑兹力 定义 f洛 qBv 三垂直 方向 如何求形成环形电流的大小 I q T T 为周期 如何定圆心 如何画轨迹 如何求粒子运动时间 利用 f洛与 v 方向垂直的特点 做速度垂线或轨 迹弦的垂线 交点为圆心 通过圆心角求运动时间或通过运动的弧长与速度求时间 即 或tTt s v 2 左手定则 四指方向 正电荷运动方向 9 f v f B Bf 负电荷运动反方向 当 0 时 v B f洛 0 当 90 时 Bv f洛 qvB Bq m v r T Bq mv r r v mBqv 22 2 特点 f洛与 v 方向垂直 f 只改变 v 的方向 不改变 v 大小 f洛永远不做功 33 法拉第电磁感应定律 公式 感应电动势平均值 n t E B t S 方向由楞次定律判断 注意 1 若面积不变 磁场变化且在 B t 图中均匀变化 感应电动势平均值与瞬时值相等 电动势恒 定 2 若面积不变 磁场变化且在 B t 图中非均匀变化 斜率越大 电动势越大 感应电动势瞬时值 BLv L v 为 B 与 v 夹角 L B 方向可由右手定则判断 34 自感现象 L 单位 H 1 H 10 6H 自感现象产生感生电流方向总是阻碍原线圈中电流变化 自感线圈电阻很小从时间上看滞后 K 闭合现象 见上图 灯先亮 逐渐变暗一些 K 断开现象 见上图 灯比原来亮一下 逐渐熄灭 此种现象要求灯的电阻小于线圈电阻 为什么 考纲新增 会解释日光灯的启动发光问题及电感线圈有通低频阻高频的特点 35 楞次定律 内容 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流磁通量的变化 理解为感应电流的效果总是反抗 阻碍 产生感应电流原因 感应电流的效果阻碍相对运动 感应电流的效果阻碍磁通量变化 10 用行动阻碍磁通量变化 a b c d 顺时针转动 a b c d 如何运动 随之转动 电流方向 a b c d a 36 交流电 从中性面起始 nBs sin t 从平行于磁方向 nBs cos t 对图中 Bs 0 对图中 0 nBs 线圈每转一周 电流方向改变两次 37 交流电 是由 nBs 四个量决定 与线圈的形状无关 38 交流电压 最大值 或 mm nBsn 有效值 有 2 2 nBs 注意 非正弦交流电的有效值 有要按发热等效的特点具体分析并计算 平均值 t n 39 交流电有效值应用 交流电设备所标额定电压 额定电流 额定功率 交流电压表 电流表测量数值 U I 对于交变电流中 求发热 电流做功 U I 均要用有效值 40 感应电量 q 求法 R t tR Itq 仅由回路中磁通量变化决定 与时间无关 41 交流电的转数是指 1 秒钟内交流发电机中线圈转动圈数 n nf 2 42 电磁波波速特点 smC 103 8 fC 是横波 传播不依赖介质 11 考纲新增 麦克斯韦电磁场理论 变化的电 磁 场产生磁 电 场 注意 均匀变化的电 磁 场产生恒定磁 电 场 周期性变化的电 磁 场产生周期性变化的磁 电 场 并交替向外传播形成电磁波 43 电磁振荡周期 LcT 2 Lc f 2 1 考纲新加 电磁波的发射与接收 发射过程 要调制 接收过程要 调谐 检波 44 理想变压器基本关系 21 PP 2 1 2 1 n n U U 1 2 2 1 n n I I U1端接入直流电源 U2端有无电压 无 输入功率随着什么增加而增加 输出功率 45 受迫振动的频率 f f策 共振的条件 f策 f固 A 最大 46 油膜法 s V d 47 布朗运动 布朗运动是什么的运动 颗粒的运动 布朗运动反映的是什么 大量分子无规则运动 布朗运动明显与什么有关 温度越高越明显 微粒越小越明显 48 分子力特点 下图 F 为正代表斥力 F 为负代表引力 分子间同时存在引力 斥力 当 r r0 F引 F斥 当 rF引表现为斥力 当 r r0 引力 斥力均减小 F斥 F引表现为引力 49 热力学第一定律 QWE 不要求计算 但要求理解 W0 表示 吸热 E 0 表示 温度升高 分子平均动能增大 考纲新增 热力学第二定律热量不可能自发自发的从低温物体到高温物体 或 机械能可以完全转化为 内能 但内能不能够完全变为机械能 具有方向性 或 说明第二类永动机不可以实现 考纲新加 绝对零度不能达到 0K 即 273 50 分子动理论 温度 平均动能大小的标志 物体的内能与物体的 T v 物质质量有关 一定质量的理想气体内能由温度决定 T 12 51 计算分子质量 A mol A mol N V N M m 分子的体积 A mol A mol N M N V V 适合固体 液体分子 气体分子则理解为一个分子所占据的空间 分子的直径 3 6 V d 球体 3 Vd 正方体 单位体积的分子数 V N n 总分子数除以总体积 单个分子的体积 V V N mol A 0 52 n折射率 真 介 n i r n c v nn sin sin 1 比较大小 折射率 n红 n紫 大于 频率 红 紫 小于 波长 红 紫 大于 传播速度 v介红 v介紫 大于 临界角正弦值 sinc红 sinc紫 大于 光子能量 E红 E紫 提示 E h 光子频率 53 临界角的公式 n c 1 sin 介 真 v c n 考纲新增 临界角的计算要求 发生全反射条件 现象 光从光密介质到光疏介质 入射角大于临界角 光导纤维是光的全反射的实际应用 蜃景 空气中的全反射现象 54 光的干涉现象的条件 频率相同 相差恒定的两列波叠加 单色光干涉 中央亮 明暗相间 等距条纹 如 红光或紫光 红光条纹宽度大于紫光 条纹中心间距 考纲新增实验 通过条纹中心间距测光波波长 d L x 亮条纹光程差 ks k 0 1 2 暗条纹光程差 12 2 ks k 1 2 13 应用 薄膜干涉 干涉法检查平面增透膜的厚度是绿光在薄膜中波长的 1 4 即增透膜厚度 d 4 光的衍射涉现象的条件 障碍物或孔或缝的尺寸与光波波长相差不多 白光衍射的现象 中央亮条纹 两侧彩色条纹 单色光衍射 区别于干涉的现象 中央亮条纹 往两端亮条纹逐渐变窄 变暗 衍射现象 泊松亮斑 单缝 单孔衍射 55 光子的能量 E h 光子频率 56 光电效应 光电效应瞬时性 饱和光电流大小与入射光的强度有关 光电子的最大初动能随入射光频率增大而增大 对于一种金属 入射光频率大于极限频率发生光电效应 考纲新增 h W逸 Ekm 57 电磁波谱 说明 各种电磁波在真空中传播速度相同 c 3 00 108m s 进入介质后 各种电磁波频率不变 其波速 波长均减小 真空中 c f 媒质中 v f 无线电波 振荡电路中自由电子的周期性运动产生 波动性强 用于通讯 广播 雷达等 红外线 原子外层电子受激发后产生 热效应现象显著 衍射现象显著 用于加热 红外遥感和摄 影 可见光 原子外层电子受激发后产生 能引起视觉 用于摄影 照明 紫外线 原子外层电子受激发后产生 化学作用显著 用来消毒 杀菌 激发荧光 伦琴射线 原子内层电子受激发后产生 具有荧光效应和较大穿透能力 用于透视人体 金属探伤 射线 原子核受激发后产生 穿透本领最强 用于探测治疗 考纲新增 物质波 任何物质都有波动性 考纲新增 多普勒效应 示波器及其使用 半导体的应用 知道其内容 当观察者离波源的距离发生变化时 接收的频率会变化 近高远低 58 光谱及光谱分析 定义 由色散形成的色光 按频率的顺序排列而成的光带 连续光谱 产生炽热的固体 液体 高压气体发光 钢水 白炽灯 谱线形状 连续分布的含有从红到紫各种色光的光带 明线光谱 产生炽热的稀薄气体发光或金属蒸气发光 如 光谱管中稀薄氢气的发光 谱线形状 在黑暗的背影上有一些不连续的亮线 吸收光谱 产生高温物体发出的白光 通过低温气体后 某些波长的光被吸收后产生的 谱线形状 在连续光谱的背景上有不连续的暗线 太阳光谱 联系 光谱分析 利用明线光谱中的明线或吸收光谱中的暗线 每一种原子都有其特定的明线光谱和吸收光谱 各种原子所能发射光的频率与它所能吸收的光的频率相 同 各种原子吸收光谱中每一条暗线都与该原子明线光谱中的明线相对应 明线光谱和吸收光谱都叫原子光谱 也称原子特征谱线 59 光子辐射和吸收 光子的能量值刚好等于两个能级之差 被原子吸收发生跃迁 否则不吸收 光子能量只需大于或等于 13 6eV 被基态氢原子吸收而发生电离 原子处于激发态不稳定 会自发地向基态跃迁 大量受激发态原子所发射出来的光是它的全部谱 线 例如 当原子从低能态向高能态跃迁 动能 势能 总能量如何变化 吸收还是放出光子 电子动 能 Ek减小 势能 Ep增加 原子总能量 En增加 吸收光子 14 60 氢原子能级公式 2 1 n E En eVE 6 13 1 轨道公式 1 2r nrn mr 10 1 1053 0 能级图 n 4 0 83eV n 3 1 51eV h E初 E末 n 2 3 4eV n 1 13 6eV 61 半衰期 公式 不要求计算 T t NN 2 1 0 T 半衰期 N 剩余量 了解 特点 与元素所处的物理 如温度 压强 和化学状态无关 实例 铋 210 半衰期是 5 天 10g 铋 15 天后衰变了多少克 剩多少克 了解 剩余 克25 1 2 1 10 2 1 3 5 15 0 NN 衰变 克75 8 25 110 0 NNN 62 爱因斯坦光子说公式 E h SJh 34 1063 6 63 爱因斯坦质能方程 2 mcE 2 mcE kgu 27 10660566 1 1 Je 19 106 11 释放核能E 过程中 伴随着质量亏损u 1 相当于释放 931 5 MeV 的能量 物理史实 粒子散射实验表明原子具有核式结构 原子核很小 带全部正电荷 集中了几乎全部原 子的质量 现象 绝大多数 粒子按原方向前进 少数 粒子发生偏转 极少数 粒子发生大角度偏转 有的 甚至被弹回 64 原子核的衰变保持哪两个守恒 质量数守恒 核电荷数守恒 存在质量亏损 解决这类型题应用哪两个守恒 能量守恒 动量守恒 65 衰变发出 三种物质分别是什么 He 4 2 e 0 1 光子 怎样形成的 即衰变本质 66 质子的发现者是谁 卢瑟福 核反应方程 HCHeN 1 1 12 6 4 2 14 7 中子的发现者是谁 查德威克 核反应方程 nCHeBe 1 0 12 6 4 2 9 4 15 正电子的发现者是谁 约里奥居里夫妇 反应方程 eSiP nPHeA 0 1 30 14 30 15 1 0 30 15 4 2 27 13 1 67 重核裂变反应方程 92 235 0 1 56 141 38 92 0 1 3200unBaKrnMeV 发生链式反应的铀块的体积不得小于临界体积 应用 核反应堆 原子核 核电站 68 轻核聚变反应方程 1 2 1 3 2 4 0 1 176HHHenMeV 热核反应 不便于控制 69 放射性同位素 利用它的射线 可以探伤 测厚 除尘 作为示踪电子 可以探查情况 制药 70 电流定义式 t q I 微观表达式 nevsI 电阻定义式 I U R 决定式 s l R RT 特殊材料 超导 热敏电阻 71 纯电阻电路 电功 电功率 t R U RtIUItW 2 2 R U RIUIP 2 2 非纯电阻电路 UItW 电热 RtIQ 2 能量关系 机或化 WQW 机或化热 PPP 72 全电路欧姆定律 rR E I 纯电阻电路适用 IrEU 端 断路 R 0 I 外 U 短路 0 R r E I EIrU 内 0 外 U 对 tg r tg R A 点表示外电阻为 R 时 路端电压为 U 干路电流为 I 73 平行玻璃砖 通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向 但要发生侧移 侧移 d 的大小取决于平行板 的厚度 h 平行板介质的折射率 n 和光线的入射角 74 三棱镜 通过玻璃镜的光线经两次折射后 出射光线向棱镜底面偏折 偏折角 跟棱镜的材料有关 折射率越大 偏折角越大 因同一介质对各种色光的折射率不同 所以各种色光的偏折角也不同 形成 色散现象 75 分子大小计算 例题分析 只要知道下列哪一组物理量 就可以算出气体分子间的平均距离 16 阿伏伽德罗常数 该气体的摩尔质量和质量 阿伏伽德罗常数 该气体的摩尔质量和密度 阿伏伽德罗常数 该气体的质量和体积 该气体的密度 体积和摩尔质量 分析 每个气体分子所占平均体积 V NN AA 0 1 摩尔气体的体积摩尔质量 密度 气体分子平均间距 3 1 3 A N Vd 密度 摩尔质量 选 项 估算气体分子平均间距时 需要算出 1mol 气体的体积 A 在 项中 用摩尔质量和质量不能求出 1mol 气体的体积 不选 项 B 在 项中 用气体的质量和体积也不能求出 1mol 气体的体积 不选 项 C 从 项中的已知量可以求出 1mol 气体的体积 但没有阿伏伽德常数 A N 不能进一步求出每个分 子占有的体积以及分子间的距离 不选 项 76 闭合电路的输出功率 表达式 r 一定 出 P 随 R外的函数 电源向外电路所提供的电功率 出 P r R rR R rR RIP 4 2 2 2 2 外 外外 出 结论 r 一定 R外 r 时 出 P 最大 实例 r 一定 当 2 R 时 2 R P 最大 当 2 R 时 1 R P 最大 分析与解 可把 1 R 视为内阻 等效内阻 rRRx 1 当 rRR 12 时 2 R P 最大 值为 4 1 2 2 rR PR 1 R 为定值电阻 其电流 电压 越大 功率越大 故当 0 2 R 时 1 R P 最大 值为 R rR PR 2 1 2 2 说明 解第 时 不能套用结论 把 2 rR 视为等效内阻 因为 2 rR 是变量 77 洛仑兹力应用 一 例题 在正方形 abdc 边长 L 范围内有匀强磁场 方向垂直纸面向里 两电子从 a 沿平行 ab 方 E r R1R2 17 向射入磁场 其中速度为1 v 的电子从 bd 边中点 M 射出 速度为2 v 的电子从 d 沿 bd 方向射出 求 21 vv 解析 由r v mevB 2 得m eBr v 知vr 求21 vv 转化为求21 rr 需1 r 2 r 都用 L 表示 由洛仑兹力指向圆心 弦的中垂线过圆心 电子 1 的圆轨迹圆心为 O1 见图 电子 2 的圆心 r2 L O2即 c 点 由 MNO1得 2 1 22 1 2 L rLr 得 Lr 4 5 1 则 4 5 4 5 2 1 2 1 L L r r v v 78 洛仑兹力应用 二 速度选择器 两板间有正交的匀强电场和匀强磁场 带电粒子 q m 垂直电场 磁场方向射入 同时受到电场力 qE 和洛仑兹力 f qvB 若 qEBqv 0 B E v 0 粒子作匀速直线运动 若v 0 v 带正 负 电粒子偏向正 负 极板穿出 电场力做负功 设射出速度为 v 由动能定 理得 d 为沿电场线方向偏移的距离 22 2 1 2 1 mvmvqEd 若vU2 0 q 为负 则 0 21 电场力做功的正负与电荷电势能的增减相对应 WAB为正 即电场力做正功 时 电荷的电势 能减小 WAB为负时 电荷的电势能增加 所以 应用 BA BA 时可以代人各量的符号 来判定电场力做功的正负 当然也可以用 BABAAB UUqW 求功的大小 再由电场力与运动方向来判定功的正负 但前者可直接求比较简便 BA UUq 2 如何分析电场中电荷的平衡和运动 如何分析电场中电荷的平衡和运动 电荷在电场中的平衡与运动是综合电场 川力学的有关知识习 能解决的综合性问题 对加深有关 概念 规律的理解 提高分析 综合问题的能力有很大的作用 这类问题的分析方法与力学的分析方法 相同 解题步骤如下 1 确定研究对象 某个带电体 2 分析带电体所受的外力 3 根据题意分析物理过程 应注意讨论各种情况 分析题中的隐含条件 这是解题的关键 4 根据物理过程 已知和所求的物理量 选择恰当的力学规律求解 5 对所得结果进行讨论 例题 4 如图 7 3 所示 如果 氚核 和 氦核 垂直电场强度方向进入同 偏转电场 H 3 1 He 2 4 求在下述情况时 它们的横向位移大小的比 1 以相同的初速度进入 2 以相同的初动能进入 3 以相同的初动量进入 4 先经过同一加速电场以后再进入 分析和解分析和解 带电粒子在电场中所受电场力远远大于所受的重力 所以重力可以忽略 带电粒子 在偏转电场受到电场力的作用 做类似于平抛的运动 在原速度方向作匀速运动 在横向作初速为零的 匀加速运动 利用牛顿第二定律和匀加速运动公式可得 2 0 2 m qE 2 1 at 2 1 y v l 1 以相同的初速度 v0进入电场 因 E l v0都相同 所以 m q y 3 2 32 41 HeH eHH eH H mq mq y y 2 以相同的初动能 Ek0进入电场 因为 E l mv2都相同 所以qy 2 1 eH H eH q q y yH V0 29 3 以相同的初动量 p0进入电场 因为 E l mv0都相同 由 qm mv qEml v l m qE y 2 0 2 2 0 2 22 1 8 3 42 31 HeH HH eH H mq mq y y 4 先经过同一加速电场加速后进入电场 在加速电场加速后 粒子的动能 U1为加速电压 1 2 0 2 1 qUmv 由 1 2 1 2 2 0 2 442 1 U El qU qEl v l m qE y 因 E l U1是相同的 y 的大小与粒子质量 电量无关 所以 1 1 eH H y y 注意注意 在求横向位移 y 的比值时 应先求出 y 的表达式 由题设条件 找出 y 与粒子的质量 m 电 量 q 的比例关系 再列出比式求解 这是求比值的一般方法 3 如何分析有关平行板电容器的问题 如何分析有关平行板电容器的问题 在分析这类问题时应当注意 1 平行板电容器在直流电路中是断路 它两板间的电压与它相并联的用电器 或支路 的电压相 同 2 如将电容器与电源相接 开关闭合时 改变两板距离或两板正对面积时 两板电正不变 极板 的带电量发生变化 如开关断开后 再改变两极距离或两板正对面积时 两极带电量不变 电压将相应 改变 3 平行板电容器内是匀强电场 可由求两板间的电场强度 从而进 步讨论 两极板问 d U E 电荷的叫平衡和运 4 利用电力线和等势面的特性分析场强和电势 利用电力线和等势面的特性分析场强和电势 电力线和等势面可以形象的描述场强和电势 电荷周围所画的电力线数正比于电荷所带电量 电力 线的疏密 方向表示电场强度的大小和方向 顺电力线电势降低 等势面垂直电力线等 可以帮助我 们去分析场强和电势 例题 有一球形不带电的空腔导体 将一个负电荷 Q 放入空腔中 如图所示 问 1 由于静电感应 空腔导体内 外壁各带什么电 空腔内 导体内 导体外的电场强度 电势的大小有何特点 电场强度的方向如何 2 如将空腔导体内壁接地 空腔导体内外壁各带什 么电 空腔内 导体内 导体外的场强 电势有何变比 3 去掉接地线 再将场电荷 Q 拿走远离空腔导体后 空腔导体内 外壁各带什么电 空腔内 导体内 导体外部的场强 电势又有什么变化 分析和解分析和解 本题利用电力线进行分析比较清楚 1 把负电荷放人空腔中 负电荷周围将产生电场 画 出电力线其方向是指向负电荷 自由电子由低电势到高电势 电 子逆电力线运动 发生静电感应 使导体内壁带有电量为 Q 的正 电荷 导体外壁带有电量为 Q 的负电荷 如图 7 所示 空腔导 Q 图 7 30 体里外电力线数一样多 因电力线数正比于电量 空胶外电力 线指向金属导体 电力线止于负电荷 越靠近空腔导体场强越 大 导体中无电力线小 电场强度为零 空腔内越靠近负电荷 Q 电力线越密 电场强度也越大 顺电力线电势降低 如规定 无穷远电势为零 越靠近空腔导体电势越低 导体内部电势相 等 空腔内越靠近负电荷 Q 电势越低 各处的电势均小于零 2 如把空腔导体内壁接地 电子由低电势到高电势 导体上的自由电子将通过接地线进入大地 静电平衡后导体内壁仍带正电 导体外壁不带电 由于电力线数正比于场电荷 场电荷 Q 未变所以空 腔内的电力线分布未变 空腔内的电场强度也不变 导体内部场强仍为零 由于导体外壁不带电 导体 外部无电力线 导体外部场强也变为零 要使导体外部空间不受空腔内场电荷的影响 必须把空腔导体 接地 在静电平衡后 导体与地电势相等都等于零 导体内部空腔中电势仍为负 越靠近场电荷电势越低 各处电势都比 导体按地以前高 3 如去掉接地线 再把场电荷拿走远离空腔导体时 由于静电感应 导体外表面自由电子向内表 面运动 到静电平衡时 导体内表面不带电 外表面带正电 带电量为 Q 这时导体内部和空腔内无电力线 场强都变为零 导体外表面场强垂直导体表面指向导体外 离导 体越远 电力线越疏 场强越小 顺电力线电势减小 无穷远电势为零 越靠近导体电势越高 导体上 和空腔内电势相等 各点电势均大于零 当导体接地时 导体外表面不带电 也可用电力线进行分析 如果外表面带负电 就有电力线由无 穷远指向导体 导体的电势将小于零 与导体电势为零相矛盾 如果导体外表面最后带正电 则有电力 线由导体外表面指向无穷远 则导体电势将大于零 也与地等电势相矛盾 所以 本题中将导体接地时 导体外表面不再带电 3 利用等效和类比的方法进行分析 利用等效和类比的方法进行分析 当我们研究某一新问题时 如果它和某一学过的问题类似 就可以利用等效和类比的方法进行分析 例题 摆球的质量为 m 带电量为 Q 用摆长为 Z 的悬线悬挂在场强为 E 的水平匀强电场中 求 1 它在微小摆动时的周期 2 将悬线偏离竖直位置多大角度时 小球由静止释放 摆到悬线 为竖直位置时速度刚好是零 五 电路解题的基本方法五 电路解题的基本方法 1 解题的基本方法 步骤 解题的基本方法 步骤 本章的主要问题是研究电路中通以稳恒电流时 各电学量的计算 分析稳恒电流的题目 步骤如下 1 确定所研究的电路 2 将不规范的串并联电路改画为规范的串并联电路 使所画电路的串 并联关系清晰 对应题中每一问可分别画出简单电路图 代替原题中较为复杂的电 路图 3 在所画图中标出已知量和待求量 以利分析 4 应注意当某一电阻改变时 各部分电流 电压 功率都要改变 可以认为电源电动势和内电阻 及其它定值电阻的数值不变 必要时先求出 r 和定随电阻的大小 5 根据欧姆定律 串 并联特性和电功率公式列方程求解 6 学会用等效电路 会用数学方法讨论物理量的极值 2 将不规范的串并联电路加以规范 将不规范的串并联电路加以规范 搞清电路的结构是解这类题的基础 具体办法是 1 确定等势点 标出相应的符号 因导线的电阻和理想安培计的电阻都不计 可以认为导线和安 培计联接的两点是等势点 31 2 先画电阻最少的支路 再画次少的支路 从电路的一端画到另一端 3 含有电容器的电路解题方法 含有电容器的电路解题方法 在直流电路中 电容器相当电阻为无穷大的电路元件 对电路是断路 解题步骤如下 1 先将含 电容器的支路去掉 包括与它串在同一支路上的电阻 计算各部分的电流 电压值 2 电容器两极扳的电压 等于它所在支路两端点的电压 3 通过电容器的电压和电容可求出电容器充电电量 4 通过电容器的电压和平行板间距离可求出两扳间电场强度 再分析电场中带电粒子的运动 4 如何联接最省电 如何联接最省电 用电器正常工作应满足它要求的额定电压和额定电流 要使额外的损失尽可能少 当电源电压大于 或等于两个 或两个以上 用电器额定电压之和时 可以将这两个用电器串联 并给额定电流小的用电 器加分流电阻 如电源电压大于用电器额定电压之和时 应串联分压电阻 例 三盏灯 L1为 110V 100W L2为 110V 50W L3为 110V 40W 电源电压为 220V 要求 三盏灯可以单独工作 三盏灯同时工作时额外损耗的功率最小 应怎样联接 画出电 路图 求出额外损耗功率 5 在电路计算中应注意的几个问题 在电路计算中应注意的几个问题 1 在电路计算中 可以认为电源的电动势 内电阻和各定值电阻的阻值不变 而各部分的电流 电压 功率 或各种电表的示数 将随外电阻的改变而收变 所以 在电路计算中 如未给出电源的电 动势和内电阻时 往往要先将其求出再求变化后的电流 电压 功率 2 应搞清电路中各种电表是不是理想表 作为理想安培计 可以认为它的电阻是零 作为理想伏 特计 可以认为它的电阻是无穷大 也就是说 将理想安培计 伏特汁接入电路 将不影响电路的电流 和电压 可以把安培计当成导线 伏特计去掉后进行电路计算 但作为真实表 它们都具有电阻 它们 既显示出电路的电流和电压 也显示它自身的电流值或电压值 如真实安培计是个小电阻 真实伏特计 是一个大电阻 将它们接入电路将影响电路的电流和电压值 所以 解题时应搞清电路中电表是不是当 作理想表 二 解题的基本方法二 解题的基本方法 1 磁场 磁场力方向的判定 磁场 磁场力方向的判定 1 电流磁场方向的判定 电流磁场方向的判定 正确应用安培定则正确应用安培定则 对于直线电流 环形电流和通电螺线管周围空间的磁场分布 要能熟练地用磁力线正确表示 以图 示方法画出磁力线的分布情况 包括正确的方向和大致的疏密程度 还要能根据解题的需要选择不同 的图示 如立体图 纵剖面图或横断面图等 其中 关于磁场方向走向的判定 要能根据电流方向正确 掌握安培定则的两种用法 即 对于直线电流 用右手握住导线 电流 让伸直的大拇指所指方向跟电流方向一致 则弯曲的 四指所指方向即为磁力线环绕电流的方向 对于环形电流和通电螺线管 应让右手弯曲的四指所指方向跟电流方向一致 则伸直的大拇指 所指方向即为环形电流中心轴线上磁力线方向 或通电螺线管内部磁力线方向 亦即大拇指指向通电螺 线管滋力线出发端 北极 对于通电螺线管 其内部的磁场方向从 N 极指向 S 极 而内部的磁场方向从 S 极指向 N 极 从 而形成闭合的曲线 2 安培力 洛仑兹力方向的判定 安培力 洛仑兹力方向的判定 正确应用左手定则正确应用左手定则 运用左手定则判定安培力的方向 要依据磁场 B 的方向和电流 I 的方向 只要 B 与 IL 的方向不 平行 则必有安培力存在 且与 B IL 所决定的平面垂直 对于 B 与 IL 不垂直的一般情况来说 则需先 将 B 矢量分解为两个分量 一个是垂直于 IL 的 另一个是平行于 IL 的 如图 9 2 所示 再依据 B B 32 的方向和电流 I 的方向判定安培力的方向 B 在磁场与通电导线方向夹角给定的前提下 如果在安培力 F 磁场 B 和通电导线 IL 中任意两个量的方 向确定 就能依据左手定则判断第三个量的方向 运用左手定则判定洛仑兹力的方向 同样要依据磁场 B 的方向和由于带电粒子运动形成的电流 方向 带正电粒子运动形成的电流 方向与其速度 v 方向一致 带负电粒子运动形成的电流 方向与其 速度 v 方向相反 只要 B 与 v 的方向不平行 则必有洛仑兹力存在 且与 B v 所决定的平面垂直 对 于 B 与 v 不垂直的一般情况来说 则仍需先将 B 矢量分解为两个分量