| 高二物理期末复习 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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【教学结构】 一、电场 1.库仑定律：F=K 2.电场的描述 (1)电场线：一组曲线，用电场线疏密表示电场强弱，用某点电场线的切线表示该点电场方向。电场线起于正电荷 终于负电荷，任意两条电场线不能相交。 (2)电场强度：E= 电场力F=EQ在匀强电场中，点电荷在各处受电场力，大小、方向均不变。 (3)电势U= 电势差：两点间的电势之差UAB=UA－UB，一般取绝对值，然后再确定A、B两点电势高低。其物理意义若UAB=10V，即把1C点电荷从A移至B，电场力要做10J的功。 电场力的功：W=UQ电场力做正功电势能减小，把电势能转化为其它形式能；电场力做负功，电势能增加，把其它形式能转化为电势能。 等势面：在等势面上各点的电势相等，电荷移动时电场力不做功，等势面应与电场线垂直，这是画等势面的原则。 电势能：e=UQ，标量，单位J是电荷与电场共同具有的能量，同于重力势能。 3.静电感应，静电平衡 重点掌握金属导体在电场中达到静电平衡的物理过程和实现静电平衡的推理。 静电平衡状态：金属导体内部处处场强为零；导体为等势体，但不能理解为电势为零；金属表面场强与外表面垂直；金属导体所带电荷都分布在外表面。 4.带电粒子在电场中加速和偏转 加速：UQ= 偏转：质量为m，带电量为Q的粒子以υ0沿垂直匀强电场方向进入电场。 横向位移：y= 偏转角度： 5.电容器 电容定义式：C= 二、恒定电流 1.几个物理概念 电压：即电势差，一般指电阻两端或部分电路两端电势之差，用U表示，单位为伏特(V)。 电阻：导体对电流的阻碍作用，用R表示，单位：欧姆（W） 电流：电荷定向移动形成电流，正电荷移动方向电流方向，导体两端有恒定电压在导体中才能形成持续恒定电流。 电流强度：通过导体横截面电量与通电时间之比值，I= 电功：在电路中电流做的功W=UIt，单位：焦耳（J） 电功率：在电路中电流单位时间做的功。P= 2.几个基本规律 部分电路欧姆定律：I= 电阻定律：R= 闭合电路欧姆定律： 断路：外电路电阻R=∞，U路=e，用伏特表直接量电源路端电压，可认为电源电动势
 ，此电流称为短路电流，比较大，不是无穷大。
3.串、并联电路的基本特点 串联电路：如图所示，I=I1=I2；U1＋U2=U；
 ； ；R=R1＋R2。主要特点为分压、
分功率，均与电阻成正比。 并联电路：如图2所示，U=U1=U2；I1＋I2=I；
分功率，均与电阻成反比。 4.电路的能量转化。如图3所示。电源把其它形式的能转化为电能，电路又把电能转化各种形式的能。
电源的输出功率：P出=U路I，也是外电路消耗总功率， 当R=r时，电源输出功率最大，P出= 电源内部消耗功率P内=I2r，又称为内电路发势功率。 它们的关系：P=P出＋P内 电路的效率： 5.电阻的测量 用欧姆表测量电阻，是粗略测量，注意换档、调零，不能用双手同时接触待测电阻两端。伏安法测电阻：如图4，甲、乙所示。 甲图电路为内接法，宜测R＞＞RA的电阻的阻值 乙图电路为外接法，宜测R＜＜RV的电阻阻值。
三、磁场 1.磁现象的电本质：运动电荷产生磁场，磁场对运动电荷有磁场力作用。所有的磁现象都可以归结为运动电荷之间通过电场而发生相互作用。两条平行的直导线通以同方向电流，它们之间通过磁场产生相互吸引力，反方向电流产生推斥力。 右手定则：通电直导线周围存在磁场，右手握导线姆指指电流方向，四指为磁感线方向，磁感线为一组同心圆，离导线越远磁场越弱，如图1所示。用右手握通电螺线管，四指指电流方向，姆指为磁场方向，如图2所示，通电螺线管的磁场跟条形磁铁磁场一样。
2.磁场描述 磁感线：像电场线描述电场一样，曲线某点切线方向为该点磁场方向，曲线密度表示磁场强弱。两条磁感线不能上交，但磁感线是闭合的，如图1，图2所法。 磁感强度：B= 磁通量：磁感强度B与面积S的乘积。用f表示磁通量，则f=BS。磁通量就是穿过磁场中某个面的磁感线条数。单位韦伯，Wb 1Wb=1Tm2。故此磁感强度又称作是通过单位面积的磁通量，又叫磁通密度，单位：1Wb/m2=1T。
姆指指磁场对电流作用力方向。
矩形线圈边长为L，L可绕OO′ 轴转动，置于磁感强度为B的匀强磁场中，通电流I，若线圈匝数为N，线圈受电磁力矩最大为：Mm=NBLlI. 若线圈平面与磁感强度垂直时开始计时，线圈所受瞬时力矩M=NBLlIsina，或写成:M=NBSIsina。a为转过的角度。 4.洛仑兹力：磁场对运动电荷的作用力。 f=BQυ，f：洛仑磁力。Q：运动电荷的电量。υ：运动电荷的速度，υ与B垂直。质量为m，带电量为Q，的运动电荷以速度υ垂直磁场方向进入磁感强度为B的匀强磁场时，运动电荷做匀速圆周运动，其半径为：R= 四、电磁感应 1.电磁感应现象：利用磁场产生感应电流的现象 感应电流：利用磁场产生的电流，产生条件：电路必须是闭合的，磁通量必须发生变化。 2.楞次定律：判断感应电流的方向。 定律内容：感应电流产生的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。当引起感应电流的磁通量增加时，感应电流的磁场与磁通量方向相反；若磁通量减小时，感应电流的磁场与磁通量方向相同。 定律使用方法：(一)判断回路中磁场的方向。（二）判断回路中磁通量是增加还是减少。（三）根据楞次定律判断感应电流磁场方向（四）根据感应电流磁场方向确定感应电流方向。 在导体切割磁感线时，用右手定则判断感应电流方向，右手四指与姆指在同一平面内且互相垂直，让磁感线从手心穿过，姆指指导体切割磁感线方向，则四指所指为感应电流方向。 3.法拉弟电磁感应定律：
感应电动势方向的确定，即确定导体哪端电势高：楞次定律判断感应电流方向的方法，四指所指方向为高电势，用右手定则四指所指方向为高电势。 4.关于j、Dj、 j：磁通量 j=BS，描述面积S穿过磁场的情况，计算时一定要与B垂直的面积。磁通量的大小与产生感应电动势无关。
的大小。当磁通量如图5所示按正弦规律 变化时，t1时刻磁通量最大但变化率为“0”， 则e=0，t2时刻磁通量j=0，但变化率最大产 生感应电动势最大。 5.自感现象 自感现象：由于导体自身电流发生变化而产生的电磁感应现象。 自感电动势：自感现象中产生的感应电动势。 自感系数：用L表示，单位是亨利，国际符号是H，当电流强 度1秒钟改变1安培时，产生的自感电动势为1伏，这个线圈的自感系数是1H。它的大小是线圈本身决定的。线圈越长，单位长度线圈匝数越多，横截面积越大，自感系数越大；有铁心比无铁心要大。 五、交流电 正弦交流电：电流强度的大小和方向都随时间按正弦规律变化的电流。
有效值：
瞬时值表达式：e= 交流电的图象如图6所示， 变压器只能改变交流电压，不能改变恒定电流电压。
远距离送电：输送功率：P输送电压U，输送电流强度：I 它们关系：P=UI输电导线电阻：R，在输电线上损失的功率：P损=I2R= 本章应注意：1.正弦交流电产生条件：线圈绕垂直磁感强度的轴匀速转动；磁场为匀强磁场。2.计算交流电功率时，P=UI，U、I匀为有效值，电压表、电流表读数为有效值，理解有效值的定义。3.远距离送电，必须注意I=
【解题要点】 例一、一个质量为m，带电荷－Q的小物体，可在轨道ox上运动，o端有一与轨道垂直的固定墙，轨道处于匀强电场中，场强大小为E，方向沿ox轴正向，如图7小物体以初速度υ0从x0点沿ox轨道运动，运动时受到大小不变的摩擦力f作用。且f＜QE；设小物体与墙碰撞时不损失机械能，且电量保持不变，求它在停止前所通过的总路程S。
运动方向沿正x方向或负x方向，经多次碰撞后， 因EQ＞f，最终小物体停止在原点O处。 小物体初始状态具有动能，EK= 电势能e1，终了状态，动能为零，电势能为e2， 由于电场力做正功，
 mυ2，小物体能量损失完全克服摩擦力做功，即fs=Eqx0＋ ，则S= 。
例二、如图8所示，当合上开关K时各个电灯 均能正常发光，如果电灯L1因灯丝烧断而熄灭， 将有（ ） A. L3变亮，L2、L4变暗 B. L2、L3变亮，L4变暗 C. L4变亮，L2、L3变暗 D. L2、L4变亮，L3变暗 解析：解答本题需用部分电路欧姆定律，闭合电路欧姆定律，串、并联电路的知识对电路分析，确定L1灯丝断后，电路变化，而引起电路的路端电压，电流的变化，确定灯亮度变化。灯L1灯丝烧断使外电路总电阻增大，I=
 ，
可知路端电压U路增大，即L3电压U3增大， I3变大，灯L3变亮。I总=I3＋I4，故此I4变小， U4变小，灯L4变暗，U路=U2＋U4， ∴U4¯，U2，灯L2变亮。选项B正确。 例三、三个质子1、2、3分别以大小相等， 方向如图9所示的初速度υ1、υ2、υ3经过平板MN 上的小孔O射入匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，
A. S1＞S2＞S3 B. S1＜S2＜S3 C. S1=S3 ＞S2 D. S1=S3＜S2 解析：三个质子的质量均为m，电量均为Q， υ1=υ2=υ3，根据 对于带电粒子在匀强磁场运动规律，关键是确 定圆运动轨迹的圆心。三个圆心必定在与 υ1、υ2、υ3垂直的直线上，选取适当长度 表示R，很容易确定三个圆o1、o2、o3的位置，如图10所示，根据圆心，半径R可画出三个质子在磁场中的轨迹，如图10所示。从图中清楚看出S1=S3＜S2选项D是正确的。 从表面上看是用做图方法解答问题，实质上还是在运用物理的基本概念，规律解答问题。 例四、如图11所示，水平放置平行轨道MN
一金属棒ab，其质量m=0.4kg, ab与轨道摩擦 因数为0.5，除R外其余电阻不计。垂直 轨道面的匀强磁场磁感强度B=2T，ab在 一电动机牵引下由静止 开始运动，经过2s，ab运动了1.2m并达到最 大速度，此过程中，电动机平均输出功率为8W，最大输 出功率为14.4W，这时速度恰为最大，求该过程中电阻R上共产生了多少热量。 解析：金属棒在电动机牵引下做加速运动，金属棒切割磁感线产生感应电动势，e=BLυ电路中有电流I= F= 在2S时间内电动机输出平均功率为8W，输出总功率为16W，其中一部分克服摩擦力做功转化为金属棒和轨道内能，Wf=fs，另一部分转化为金属棒ab的动能EK= 可能出的错误：误将金属棒的运动称作匀加速运动，S= 例五、一理想变压器如图12所示，如果把两只标有“6V，0.9W”的灯泡和一只标有“3V，0.9W”的灯泡全部接入变压器次级，且能正常发光，请你在次级画出连接示意图。此时初级线圈电流强度多大？
副线圈电流为I2=0.3A， I1= 或U1I1=U2I2， I1= |
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，(1)是并列于重力、弹力等力的力，具有力的一切性质，是矢量，有大小、方向，能改变物体运动状态，改变物体的形状，与其它力平衡等。(2)Q1、Q2均为点电荷，此公式只适用于在真空中，或在空气中也近似适用。(3)公式中的单位均为国际单位制时，K=9.0×109Nm2/c2。(4)Q1、Q2受力为作用力和反作用力，应是大小相等方向相反，不因Q1≠Q1，而受力不等。
，点电荷Q在电场中受的电场力与其电量的比值，是由电场自身决定的，不由F、Q决定。是矢量，单位为N/C。在点电荷电场中E=
，Q为场源电量，r为电场中某点到场源的距离。在匀强电场中，E=U/d。U为两点间的电势差，d为沿电场线方向的距离，单位为V/m，1V/m=1N/c，1V/cm=102V/m。
，正点荷在电场中某点所具有的电势能与其电量的比值，是由电场自身决定的
为接地符号。它的
mυ2，电场力的功W=UQ，动能定理UQ=
mυ2
，U：偏转电场电压，d两板之间距离，l：板长
，横向速度：
，决定电容大小：CµS Cµ
，S：平行板电容器的正对面积，d为平行板电容器两板间的距离。
，单位：
=UI，单位：瓦（W）千瓦（KW）
，U为加在电阻R两端的电压，I为通过R的电流强度。
，r：电阻率，描述导体导电性质的
，单位：国际单位为Wm，实用单位W(mm)2/m。
I=
，e：电源电动势，描述电源性质的
；
。主要特点分流、
，R=r时输出功率最大，但效率只有50%。
，长1米，通以电流强度为1安培，受的磁场力即表示该处磁场磁感强度。单位：特斯拉，符号T，1T=1N/mA。
，运动周期为T=
。处理此类问题时关键是确定圆运动的圆心，方法是：与已知速度垂直的直线的M和圆轨道上任意两点连线垂直平分线N的交点即为圆心。
在磁通量变化时用此式确定感应电动势大小为某段时间内的平均值。
，
，υ可为即时速度，宜计算感应电动势瞬时值。
。
：磁通量的变化率，它决定感应电动势
=0.707
=0.707
, i=
U=
，
（发热功率）
，则I¹U/R。
，
，电路总电流I总减小，又
它们应有相同的半径。
，磁场对电流作用力F1=
，方向向左，金属棒ab还受向左的摩擦力f=mmg和电动机向右的牵引力F，当F=
＋mmg时，金属棒做匀速运动，有最大速度υm。依据题意此时电动机有最大输出功率和最大速度，则
，
=
＋mmg，代入数据计算υm=0.8m/s。
，其余转化为电能，在电阻R上转化为热，热量为Q，即16=
＋fs＋Q，Q=13.472J。
，计算加速度，算出速度。造成解答错误。误将电动机的牵引力看作恒力，不知此题如何解答。
，
I2=0.012A。
=0.012A。