大学物理下册知识点总结(期末)

大学物理下卷第一部分：气动理论与热力学基础第二部分：静电场第3部分：稳态磁场第四部分：电磁感应第五部分：常见的简单公式总结和量子物理基础大学：名称：类别：第一部分：气动理论与热力学基础一、气体状态参数：描述气体状态特征的物理量。气体宏观描述，状态参数：(1)压力p :从力学角度描述状态。垂直于容器壁作用于容器壁的每单位面积的力是通过分子撞击容器壁产生的。 单位Pa(2)体积v :从几何学的观点来描述状态。分子不规则热运动的空间。 单位m 3(3)温度t :从热学角度描述状态。表示气体分子热运动剧烈程度的物理量。 单位k。二、理想气体压力公式的推导：三、理想气体状态方程：四、理想气体压力公式：分子平均动能五、理想气体温度公式：六、气体分子平均动能与温度的关系：七、刚性气体分子自由度计八、能源均等化原理：1 .自由度：确定一个物体的空间位置所需的独立坐标的数量。2 .运动自由度：用于指定运动对象的空间位置所需的独立坐标的数目称为对象的自由度(1)质点的自由度：空间：在三个独立坐标平面上：在两条直线上： 1(2)直线的自由度：中心位置：3(平移自由度)直线方位：2(旋转自由度)合计5个3 .气体分子自由度单原子分子(氦、氖分子等)刚性二原子分子； 刚性原子分子4 .能量均等化原理：在温度平衡状态下，气体分子在每个自由度中具有的平均运动相等，其值为推进：在平衡状态下，任何运动和能量都不比其他运动和能量优势，各自由度，运动机会均等，能量均等。5 .一分子的平均动能如下：5 .理想气体内(全分子热动能之和)1 .理想气体5 .一定量的理想气体九、气体分子速度分布律(函数)与速率分布曲线的峰值对应的速率vp被称为最高比特率，表示速率分布的VP-vpdv中的分子数大于其他速率，这可以通过对速率分布函数求出极值来得到。 即，即十、三个统计速度：a .平均汇率b .均方根率c .最大似然率：将与分布函数f(v )的极大值对应的速率称为最大似然率，其物理意义是在平衡状态下理想气体分子速率分布在附近的单位速率区间的分子数在气体总分子数中所占的比例最大。比较三个速度：不同速度的统计平均值：理想气体的麦克斯韦速度分布函数十一、分子的平均碰撞次数和平均自由行程：1分子单位时间内受到平均碰撞的次数称为平均碰撞次数，1分子连续2次碰撞期间经历的平均自由行程称为平均自由行程。 表示为l平均碰撞次数z导出：热力学基础的主要内容一、内分子热运动的动能(平移、旋转、振动)和分子间相互作用势的总和。 内是状态的单值函数。如果对理想的气体忽略分子间的作用平衡状态下的体内能量：二、发烧系统和外部(如果有温差)传递热动能的尺度。 热量是过程量。摩尔热容量： (Ck=Mc )1mol物质的温度上升1K时吸收(或释放)的热量。 Ck与过程有关。系统在某个过程中吸收(释放)的热量如下所示系统的吸热和散热会改变系统的内部能量。 当传热过程“无限慢”或系统与外界保持无限小的温差时，可视为准静态传热过程。准静态过程中的工作计算：元功：应用程序：单位用焦耳(j )表示。准静态过程(平衡过程)系统从一种平衡状态到另一种平衡状态，中间经验的各种状态几乎可以看作是平衡状态过程。三.热力学第一定律：灬1 .煤气2 .符号的规定3.热力学第一定律应用于理想气体的等值过程和绝热过程1 .等离子体工艺气体容积不变(dV=0)等容中的工作A=0 (dV=0)在等容过程中内容只关系到始终的温度。2 .等压工艺：系统压力不变(P=常数、dP=0)等压力过程中的功能：3 .等温过程：绝热过程：特征： Q=0绝热方程式。4 .循环过程：特点：系统经历循环后，系统经历循环后1 .正循环(顺时针)-热机反循环(逆时针)-制冷机2 .热机效率：式中：-1在一个循环中，系统从高温热源吸收热量和- -在一个循环中，系统向低温热源放出的热量-1一个周期，系统对外开展的工作(代数和)。3 .卡诺热效率：式中：-高温热源温度； -低温热源温度；4 .制冷机制冷系数：卡诺制冷机制冷系数：5 .热力学第二定律开尔文表现：通过从单一热源吸收热量，不存在完全学习的循环(热机的效率是不可能的)。2 .克劳狄说，热量不能自动从低温物体传到高温物体。3 .可逆过程和不可逆过程：可逆过程：任何系统状态的变化过程，只要能够在相反方向使系统通过与原来完全相同的中间状态恢复到原来的状态，就不会发生其他变化。说明：1)系统的恢复2 )外界的恢复。不可逆过程：不管某个过程的效果如何复杂，在不引起其他变化的条件下，都不能恢复到原来的状态。与所有热现象有关的实际宏过程是不可逆的。熵是状态函数：的熵中加性的、隔热不可逆过程中的熵增加的熵以平衡方式最大化的一个系统混乱度的度量。在熵增原理：绝热过程中，熵绝不会减小。 自发不可逆过程总是向熵增加的方向发展。【例1】(总练习本P14538 )一定量的理想气体从状态a经过b到达c (图中，abc是一条直线)。 (2)气体内增加(3)气体吸收的热量(1 atm=1.013105 Pa )【例2】(大本练习本p134-41 )进行了某种量的理想的气体如图那样循环的过程。 状态a下的气体温度用TA=300 K求出(1)状态b、c下气体的温度(二)各过程中气体的对外工作；(3)经过全周期，气体从外部吸收的总热量(各工艺吸热的代数和)。【例3】(大本练习本p134-44 )缸内储存有36 g的水蒸气(视为刚性分子的理想气体)，使abcda循环的过程如图所示。 其中，a-b、c-d为等体过程，b-c为等温过程，d-a为等压过程(1) d-a过程中水蒸气作用Wda(2)ab过程中水蒸气内的增量DEA(3)循环过程的水蒸气净工作w(4)循环效率h(注：循环效率h=W/Q1，w为循环过程水蒸气作用于外部净功，Q1为循环过程水蒸气吸收的热量，1 atm=1.013105 Pa )【例4】(教材8-4 )一定量的理想气体分别经过等压、等温绝热过程从体积膨胀为体积，如图所示，准确如下()(a )吸热最多，在内增加在(b )内增加，工作最少(c )吸热最多，其中(d )不改变对外工作，其中不变图示曲线是处于相同温度t的氦(原子量4 )、氖(原子量20 )和氩(原子量40 )这3种气体分子的速度分布曲线。 其中，曲线(a )是气分子速度分布曲线，曲线(c )是气体分子的速度分布曲线。图6示出了一种理想气体分别对(abcda )和进行两个卡诺循环，两个循环曲线包围的面积相等；将循环I的效率设为，将每个循环由高温热源吸收的热量设为q，将循环ii的效率设为每个循环由高温热源吸收的热量是时()va.a乙组联赛c.cd.d0p图7是两个热机的循环曲线图所示，一个是温度T1和T3的两个热源之间，另一个是温度T2和T3的两个两个热源之间，由这两条循环曲线包围的面积相等时。 由此可知()(a )两个热机的效率必然相等； (b )两个热机从高温热源吸收的热量必然相等。(c )两个热机向低温热源释放的热量必然相等。 (d )两个热机吸收的热量和释放的热量(绝对值)之差一定相等。【例8】一热机从温度727 的高温热源吸热，向温度527 的低温热源散热。 如果热机以最大效率运行并且每次循环吸收2000 J热量，则该热机在每个循环中工作j。图9是示出了理想气体的一些状态变化过程的p-V图，其中MT是等温线，MQ是绝热体AM、BM、CM三种准静态过程中降低的是过程，散热是过程。静电场部分真空中的静电场另一方面，点电荷的电场强度如果将点电荷q所在的位置设为原点o，取点p (场点)为任意点，将从点o到点p的位向量设为r，并且将测试电荷q放置在点p处，则根据库仑定律，电场的输出为一般电场式：无限大均匀带电板附近的电场：二、电位电场中赋予的电势的大小除了电场本身的性质以外，还与检查电荷有关，比率与电荷的大小无关，反映了静电场的某个定点的性质。 因此，用物理量电位反映了这一性质。 即，即关于电位的一些说明单位为伏特V 通常将无限远或大地作为电位零点时，即p点的电位，其电场强度通过任意路径沿着从p点到无限远的线积分。一般电位公式点电荷电位分布：半径r均匀的pk面电位分布：四、三大定理：1 .电场强度叠加定理点电荷系统激励的电场的某点的电场强度等于各点电荷单独存在时针对该点的电场强度的矢量和。 即，即2、电位重叠定理：分别是各点电荷单独存在时的p点的电位点电荷系统的电场，某点的电位等于各点电荷单独存在时的该点的电位的代数和。3、高斯定理在真空中的静电场中，通过任意闭合曲面的电流束等于该闭合曲面所包围的所有电荷的代数和除以说明：高斯定理是反映静电场性质的基本定理。通过任意闭合曲面的电流束只依赖于其所包围的电荷的代数和。高斯定理中所说的闭合曲面通常称为高斯面。4、电流束对于电场的任何表面元件，穿过表面元件的电场线的数量将定义为穿过表面元件的电流通量通过任意曲面的电流束在闭曲面中，在闭曲面中，将其外法线向量向正方向，即向负贯通，向正贯通。导体和介质中的静电场一、导体静电平衡的条件：1 .导体的静电平衡条件：(与导体形状无关)导体内部的电场强度在任何地方都为零，即与导体表面紧邻的电场强度和导体表面垂直，即表面4、导体静电平衡时的特点：导体为等位体，表面为等位面二、静电平衡导体上的电荷分布：处于静电平衡的导体，内部各处的净电荷为零，电荷只分布在表面证明：在导体内取高斯面，由高斯定理可知高斯面由静电平衡条件可知。画面内没有出现同量的异号电荷吗？反证：产生同量异信号电荷时，导体内有电力线，即有电场，与静电平衡条件相矛盾。2 .处于静电平衡的导体，其表面上各处的面电荷密度与现场表面附近的电场强度的大小成正比3、孤立导体处于静电平衡时，其表面各处的面电荷密度与各处的表面曲率有关，曲率越大，面电荷密度也越大三、电介质极化电极化强度电介质极化：电介质是绝缘体，其内部没有自由运动的电荷，但是是外部电场其中还显示出一定的电气效应，将电介质置于外部电场，表面出现极化电荷是被称为电介质极化的现象。:外电场：极化电场强度：总电场强度。 相对介电常数与电介质有关。极化电场强度减弱了外场强度，