業(yè)精于勤荒于嬉,行成于思?xì)в陔S！精品文檔，歡迎你閱讀并下載！高二數(shù)學(xué)和物理教案電場庫侖定律、電場強(qiáng)度、電勢能、電勢、電勢差、電場中的導(dǎo)體、導(dǎo)體知識(shí)要點(diǎn)：1、電荷及電荷守恒定律⑴自然界中只存在正、負(fù)兩中電荷，電荷在它的同圍空間形成電場，電荷間的相互作用力就是通過電場發(fā)生的。電荷的多少叫電量?；倦姾蒭=16.×10?19C。⑵使物體帶電也叫起電。使物體帶電的方法有三種：①摩擦起電②接觸帶電③感應(yīng)起電。⑶電荷既不能創(chuàng)造，也不能被消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或從的體的這一部分轉(zhuǎn)移到另一個(gè)部分，這叫做電荷守恒定律。2、庫侖定律在真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的作用力跟它們的電量的乘積成正比，跟它們間的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上，數(shù)學(xué)表達(dá)式為F=K量，K=9.0×10N·m92Q1Q2，其中比例常數(shù)K叫靜電力常r2C2。庫侖定律的適用條件是(a)真空，(b)點(diǎn)電荷。點(diǎn)電荷是物理中的理想模型。當(dāng)帶電體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于帶電體的線度時(shí)，可以使用庫侖定律，否則不能使用。例如半徑均為r的金屬球如圖9—1所示放置，使兩球邊緣相距為r，今使兩球帶上等量的異種電荷Q，設(shè)兩電荷Q間的庫侖力大小為F，比較FQ2的大小關(guān)系，顯然，如果電荷能全部集中在球心處，則兩者相等。依題設(shè)條件，球(3r)2心間距離3r不是遠(yuǎn)大于r，故不能把兩帶電體當(dāng)作點(diǎn)電荷處理。實(shí)際上，由于異種電荷的相互Q2吸引，使電荷分布在兩球較靠近的球面處，這樣電荷間距離小于3r，故F>K。同理，(3r)2Q2若兩球帶同種電荷Q，則F<K。(3r)2與K3、電場強(qiáng)度⑴電場的最基本的性質(zhì)之一，是對放入其中的電荷有電場力的作用。電場的這種性質(zhì)用電場強(qiáng)度來描述。在電場中放入一個(gè)檢驗(yàn)電荷q，它所受到的電場力F跟它所帶電量的比值F叫做這個(gè)位置上的電場強(qiáng)度，定義式是E=qF，場強(qiáng)是矢量，規(guī)定正電荷受電場力的方向?yàn)樵搎點(diǎn)的場強(qiáng)方向，負(fù)電荷受電場力的方向與該點(diǎn)的場強(qiáng)方向相反。由場強(qiáng)度E的大小，方向是由電場本身決定的，是客觀存在的，與放不放檢驗(yàn)電荷，以及放入檢驗(yàn)電荷的正、負(fù)電量的多少均無關(guān)，既不能認(rèn)為E與F成正比，也不能認(rèn)為E與q成反比。要區(qū)別場強(qiáng)的定義式E=KQF與點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計(jì)算式E=2，前者適用于任何電場，后qr者只適用于真空（或空氣）中點(diǎn)電荷形成的電場。4、電場線為了直觀形象地描述電場中各點(diǎn)的強(qiáng)弱及方向，在電場中畫出一系列曲線，曲線上各點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場強(qiáng)方向，曲線的疏密表示電場的弱度。電場線的特點(diǎn)：(a)始于正電荷（或無窮遠(yuǎn)），終止負(fù)電荷（或無窮遠(yuǎn)）；(b)任意兩條電場線都不相交。電場線只能描述電場的方向及定性地描述電場的強(qiáng)弱，并不是帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)軌跡。帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是由帶電粒子受到的合外力情況和初速度共同決定。5、勻強(qiáng)電場場強(qiáng)方向處處相同，場強(qiáng)大小處處相等的區(qū)域稱為勻強(qiáng)電場，勻強(qiáng)電場中的電場線是等距的平行線，平行正對的兩金屬板帶等量異種電荷后，在兩極之間除邊緣外就是勻強(qiáng)電場。6、電勢能由電荷在電場中的相對位置決定的能量叫電勢能。電勢能具有相對性，通常取無窮遠(yuǎn)處或大地為電勢能和零點(diǎn)。由于電勢能具有相對性，所以實(shí)際的應(yīng)用意義并不大。而經(jīng)常應(yīng)用的是電勢能的變化。電場力對電荷做功，電荷的電勢能減速少，電荷克服電場力做功，電荷的電勢能增加，電勢能變化的數(shù)值等于電場力對電荷做功的數(shù)值，這常是判斷電荷電勢能如何變化的依據(jù)。7、電勢、電勢差⑴電勢是描述電場的能的性質(zhì)的物理量在電場中某位置放一個(gè)檢驗(yàn)電荷q，若它具有的電勢能為ε，則比值ε勢。電勢也具有相對性，通常取離電場無窮遠(yuǎn)處或大地的電勢為零電勢（對同一電場，電勢能及電勢的零點(diǎn)選取是一致的）這樣選取零電勢點(diǎn)之后，可以得出正電荷形成的電場中各點(diǎn)的電勢均為正值，負(fù)電荷形成的電場中各點(diǎn)的電勢均為負(fù)值。⑵電場中兩點(diǎn)的電勢之差叫電勢差，依教材要求，電勢差都取絕對值，知道了電勢差的絕對值，要比較哪個(gè)點(diǎn)的電勢高，需根據(jù)電場力對電荷做功的正負(fù)判斷，或者是由這兩點(diǎn)在電場線上的位置判斷。⑶電勢相等的點(diǎn)組成的面叫等勢面。等勢面的特點(diǎn)：(a)等勢面上各點(diǎn)的電勢相等，在等勢面上移動(dòng)電荷電場力不做功。(b)等勢面一定跟電場線垂直，而且電場線總是由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。(c)規(guī)定：畫等勢面（或線）時(shí)，相鄰的兩等勢面（或線）間的電勢差相等。這樣，在等勢面（線）密處場強(qiáng)較大，等勢面（線）疏處場強(qiáng)小。⑷電場力對電荷做功的計(jì)算公式：W=qU，此公式適用于任何電場。電場力做功與路徑無關(guān)，由起始和終了位置的電勢差決定。⑸在勻強(qiáng)電場中電勢差與場強(qiáng)之間的關(guān)系是U=Ed，公式中的d是沿場強(qiáng)方向上的距q叫做該位置的電離。8、電場中的導(dǎo)體⑴靜電感應(yīng)：把金屬導(dǎo)體放在外電場E中，由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受電場力作用而定向移動(dòng)，使導(dǎo)體的兩個(gè)端面出現(xiàn)等量的異種電荷，這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。⑵靜電平衡：發(fā)生靜電感應(yīng)的導(dǎo)體兩端面感應(yīng)的等量異種電荷形成一附加電場E′，當(dāng)附加電場與外電場完全抵消時(shí)，自由電子的定向移動(dòng)停止，這時(shí)的導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)。⑶處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)：(a)導(dǎo)體內(nèi)部的電場強(qiáng)處處為零，電場線在導(dǎo)體的內(nèi)部中斷。(b)導(dǎo)體是一個(gè)等勢體，表面是一個(gè)等勢面。(c)導(dǎo)體表面上任意一點(diǎn)的場強(qiáng)方向跟該點(diǎn)的表面垂直。(d)導(dǎo)體斷帶的凈電荷全部分布在導(dǎo)體的外表面上。第九章電場電容帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)知識(shí)要點(diǎn)：一、基礎(chǔ)知識(shí)1、電容（1）兩個(gè)彼此絕緣，而又互相靠近的導(dǎo)體，就組成了一個(gè)電容器。（2）電容：表示電容器容納電荷的本領(lǐng)。a定義式：C=Q?Q(=)，即電容C等于Q與U的比值，不能理解為電容C與Q成正U?U比，與U成反比。一個(gè)電容器電容的大小是由電容器本身的因素決定的，與電容器是否帶電及帶電多少無關(guān)。b決定因素式：如平行板電容器C=εS（不要求應(yīng)用此式計(jì)算）4πkd（3）對于平行板電容器有關(guān)的Q、E、U、C的討論時(shí)要注意兩種情況：a保持兩板與電源相連，則電容器兩極板間的電壓U不變b充電后斷開電源，則帶電量Q不變（4）電容的定義式：C=Q（定義式）UεS（決定式）4πKd（5）C由電容器本身決定。對平行板電容器來說C取決于：C=（6）電容器所帶電量和兩極板上電壓的變化常見的有兩種基本情況：第一種情況：若電容器充電后再將電源斷開，則表示電容器的電量Q為一定，此時(shí)電容器兩極的電勢差將隨電容的變化而變化。第二種情況：若電容器始終和電源接通，則表示電容器兩極板的電壓V為一定，此時(shí)電容器的電量將隨電容的變化而變化。2、帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)（1）帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)，綜合了靜電場和力學(xué)的知識(shí)，分析方法和力學(xué)的分析方法基本相同：先分析受力情況，再分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過程（平衡、加速或減速，是直線還是曲線），然后選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律解題。（2）在對帶電粒子進(jìn)行受力分析時(shí)，要注意兩點(diǎn)：a要掌握電場力的特點(diǎn)。如電場力的大小和方向不僅跟場強(qiáng)的大小和方向有關(guān)，還與帶電粒子的電量和電性有關(guān)；在勻強(qiáng)電場中，帶電粒子所受電場力處處是恒力；在非勻強(qiáng)電場中，同一帶電粒子在不同位置所受電場力的大小和方向都可能不同。b是否考慮重力要依據(jù)具體情況而定：基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等除有要說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力（但并不忽略質(zhì)量）。帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或明確的暗示以外，一般都不能忽略重力。3、帶電粒子的加速（含偏轉(zhuǎn)過程中速度大小的變化）過程是其他形式的能和功能之間的轉(zhuǎn)化過程。解決這類問題，可以用動(dòng)能定理，也可以用能量守恒定律。如選用動(dòng)能定理，則要分清哪些力做功？做正功還是負(fù)功？是恒力功還是變力功？若電場力是變力，則電場力的功必須表達(dá)成Wab=qUab，還要確定初態(tài)動(dòng)能和末態(tài)動(dòng)能（或初、末態(tài)間的動(dòng)能增量）如選用能量守恒定律，則要分清有哪些形式的能在變化？怎樣變化（是增加還是減少）？能量守恒的表達(dá)形式有：a初態(tài)和末態(tài)的總能量（代數(shù)和）相等，即E初=E末；b某種形式的能量減少一定等于其它形式能量的增加，即?E減=?E增c各種形式的能量的增量的代數(shù)和?E1+?E2+……=0；4、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中類平拋的偏轉(zhuǎn)問題。如果帶電粒子以初速度v0垂直于場強(qiáng)方向射入勻強(qiáng)電場，不計(jì)重力，電場力使帶電粒子產(chǎn)生加速度，作類平拋運(yùn)動(dòng)，分析時(shí)，仍采用力學(xué)中分析平拋運(yùn)動(dòng)的方法：把運(yùn)動(dòng)分解為垂直于電場方向上的一個(gè)分運(yùn)動(dòng)——?jiǎng)蛩僦本€運(yùn)動(dòng)：vx=v0，x=v0t；另一個(gè)是平行于場強(qiáng)方向上的分運(yùn)動(dòng)——?jiǎng)蚣铀龠\(yùn)動(dòng)，vy=at,a=qU1qUx2，y=()，粒子的偏轉(zhuǎn)角為md2mdv0tg?=vyv0=qUx。2mv0d經(jīng)一定加速電壓（U1）加速后的帶電粒子，垂直于場強(qiáng)方向射入確定的平行板偏轉(zhuǎn)電場中，1qU2L2U2L2粒子對入射方向的偏移y==，它只跟加在偏轉(zhuǎn)電極上的電壓U2有關(guān)。當(dāng)偏22mdv04dU1轉(zhuǎn)電壓的大小極性發(fā)生變化時(shí)，粒子的偏移也隨之變化。如果偏轉(zhuǎn)電壓的變化周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于粒子穿越電場的時(shí)間（T>>L），則在粒子穿越電場的過程中，仍可當(dāng)作勻強(qiáng)電場處理。v0應(yīng)注意的問題：1、電場強(qiáng)度E和電勢U僅僅由場本身決定，與是否在場中放入電荷，以及放入什么樣的檢驗(yàn)電荷無關(guān)。而電場力F和電勢能ε兩個(gè)量，不僅與電場有關(guān)，還與放入場中的檢驗(yàn)電荷有關(guān)。所以E和U屬于電場，而F電和ε屬于場和場中的電荷。2、一般情況下，帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)軌跡和電場線并不重合，運(yùn)動(dòng)軌跡上的一點(diǎn)的切線方向表示速度方向，電場線上一點(diǎn)的切線方向反映正電荷的受力方向。物體的受力方向和運(yùn)動(dòng)方向是有區(qū)別的。如圖所示：只有在電場線為直線的電場中，且電荷由靜止開始或初速度方向和電場方向一致并只受電場力作用下運(yùn)動(dòng)，在這種特殊情況下粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡才是沿電力線的。3、點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度和電勢（1）點(diǎn)電荷在真空中形成的電場的電場強(qiáng)度E∝Q源，E∝1/r，當(dāng)源電荷Q>0時(shí)，2場強(qiáng)方向背離源電荷，當(dāng)源電荷為負(fù)時(shí)，場強(qiáng)方向指向源電荷。但不論源電荷正負(fù)，距源電荷越近場強(qiáng)越大。（2）當(dāng)取U∞=0時(shí)，正的源電荷電場中各點(diǎn)電勢均為正，距場源電荷越近，電勢越高。負(fù)的源電荷電場中各點(diǎn)電勢均為負(fù)，距場源電荷越近，電勢越低。（3）若有n個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在，它們的電場就互相迭加，形成合電場，這時(shí)某點(diǎn)的電場強(qiáng)度就等于各個(gè)點(diǎn)電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和，而某點(diǎn)的電勢就等于各個(gè)點(diǎn)電荷在該點(diǎn)的電勢的代數(shù)和。12mv0=U加速·q2?y側(cè)移==U偏轉(zhuǎn)·q·L2d偏轉(zhuǎn)·4·U加速·qU偏轉(zhuǎn)·L24U加速·d第十章恒定電流電路基本規(guī)律串聯(lián)電路和并聯(lián)電路知識(shí)要點(diǎn)：1．部分電路基本規(guī)律（1）形成電流的條件：一是要有自由電荷，二是導(dǎo)體內(nèi)部存在電場，即導(dǎo)體兩端存在電壓。（2）電流強(qiáng)度：通過導(dǎo)體橫截面的電量q跟通過這些電量所用時(shí)間t的比值，叫電流強(qiáng)度：I=q。tU；在溫度I（3）電阻及電阻定律：導(dǎo)體的電阻反映了導(dǎo)體阻礙電流的性質(zhì)，定義式R=不變時(shí)，導(dǎo)體的電阻與其長度成正比，與導(dǎo)體的長度成正比，與導(dǎo)體的橫截面S成反比，跟導(dǎo)體的材料有關(guān)，即由導(dǎo)體本身的因素決定，決定式R=ρL；公式中L、S是導(dǎo)體的幾何特征S量，ρ叫材料的電阻率，反映了材料的導(dǎo)電性能。按電阻率的大小將材料分成導(dǎo)體和絕緣體。對于金屬導(dǎo)體，它們的電阻率一般都與溫度有關(guān)，溫度升高對電阻率增大，導(dǎo)體的電阻也隨之增大，電阻定律是在溫度不變的條件下總結(jié)出的物理規(guī)律，因此也只有在溫度不變的條件下才能使用。將公式R=U錯(cuò)誤地認(rèn)為R與U成正比或R與I成反比。對這一錯(cuò)誤推論，可以從兩個(gè)I方面來分析：第一，電阻是導(dǎo)體的自身結(jié)構(gòu)特性決定的，與導(dǎo)體兩端是否加電壓，加多大的電壓，導(dǎo)體中是否有電流通過，有多大電流通過沒有直接關(guān)系；加在導(dǎo)體上的電壓大，通過的電流也大，導(dǎo)體的溫度會(huì)升高，導(dǎo)體的電阻會(huì)有所變化，但這只是間接影響，而沒有直接關(guān)系。第二，伏安法測電阻是根據(jù)電阻的定義式R=U，用伏特表測出電阻兩端的電壓，用安培表測I出通過電阻的電流，從而計(jì)算出電阻值，這是測量電阻的一種方法。（4）歐姆定律通過導(dǎo)體的電流強(qiáng)度，跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比，即I=意：a：公式中的I、U、R三個(gè)量必須是屬于同一段電路的具有瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系。b：適用范圍：適用于金屬導(dǎo)體和電解質(zhì)的溶液，不適用于氣體。在電動(dòng)機(jī)中，導(dǎo)電的物質(zhì)雖然也是金屬，但由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，這時(shí)通過電動(dòng)機(jī)的電流，也不能U，要注R簡單地由加在電動(dòng)機(jī)兩端的電壓和電動(dòng)機(jī)電樞的電阻來決定。（5）電功和電功率：電流做功的實(shí)質(zhì)是電場力對電荷做功，電場力對電荷做功電荷的電勢能減少，電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，因此電功W=qU=UIt，這是計(jì)算電功普遍適用的公式。單位時(shí)間內(nèi)電流做的功叫電功率P=W=UI，這是計(jì)算電功率普遍適用的公式。t（6）電熱和焦耳定律：電流通過電阻時(shí)產(chǎn)生的熱叫電熱。Q=I2Rt這是普遍適用的電熱的計(jì)算公式。電熱和電功的區(qū)別：a：純電阻用電器：電流通過用電器以發(fā)熱為目的，例如電爐、電熨斗、白熾燈等。b：非純電阻用電器：電流通過用電器以轉(zhuǎn)化為熱能以外的形式的能為目的，發(fā)熱是不可避免的熱能損失，例如電動(dòng)機(jī)、電解槽、給蓄電池充電等。U2在純電阻電路中，電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，電功等于電熱，即W=UIt=IRt=t是通用RU22的，沒有區(qū)別。同理P=UI=IR=也無區(qū)別。在非純電阻電路中，電路消耗的電能，R2即W=UIt分為兩部分：一大部分轉(zhuǎn)化為熱能以外的其他形式的能（例如電流通過電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能）；另一小部分不可避免地轉(zhuǎn)化為電熱Q=I2Rt。這里W=UIt不再等于Q=I2Rt，而是W>Q，應(yīng)該是W=E其他+Q，電功只能用W=UIt，電熱只能用Q=I2Rt計(jì)算。2．串聯(lián)電路和并聯(lián)電路（1）串聯(lián)電路及分壓作用a：串聯(lián)電路的基本特點(diǎn)：電路中各處的電流都相等；電路兩端的總電壓等于電路各部分電壓之和。b：串聯(lián)電路重要性質(zhì)：總電阻等于各串聯(lián)電阻之和，即R總=R1+R2+…+Rn；串聯(lián)電路中電壓與電功率的分配規(guī)律：串聯(lián)電路中各個(gè)電阻兩端的電壓與各個(gè)電阻消耗的電功率跟各個(gè)電阻的阻值成正比，即：U1R1URPRPR=或n=n；1=1或n=1；U2R2U總R總P2R2P總R總c：給電流表串聯(lián)一個(gè)分壓電阻，就可以擴(kuò)大它的電壓量程，從而將電流表改裝成一個(gè)伏特表。如果電流表的內(nèi)阻為Rg，允許通過的最大電流為Ig，用這樣的電流表測量的最大電壓只能是IgRg；如果給這個(gè)電流表串聯(lián)一個(gè)分壓電阻，該電阻可由U?IgRgR串=Ig或R串=(n?1)Rg計(jì)算，其中n=U為電壓量程擴(kuò)大的倍數(shù)。IgRg（2）并聯(lián)電路及分流作用a：并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)：各并聯(lián)支路的電壓相等，且等于并聯(lián)支路的總電壓；并聯(lián)電路的總電流等于各支路的電流之和。b：并聯(lián)電路的重要性質(zhì)：并聯(lián)總電阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和，即R并=(111++…+)?1；并聯(lián)電路各支路的電流與電功率的分配規(guī)律：并聯(lián)電路中通過R1R2Rn各個(gè)支路電阻的電流、各個(gè)支路電阻上消耗的電功率跟各支路電阻的阻值成反比，即，R總R總I1R2IPRP=或n=；1=2或n=；I2R1I總RnP2R1P總Rnc：給電流表并聯(lián)一個(gè)分流電阻，就可以擴(kuò)大它的電流量程，從而將電流表改裝成一個(gè)安培表。如果電流表的內(nèi)阻是Rg，允許通過的最大電流是Ig。用這樣的電流表可以測量的最大電流顯然只能是Ig。將電流表改裝成安培表，需要給電流表并聯(lián)一個(gè)分流電阻，該電阻可由IgRg=(I?Ig)R并或R并=1IRg計(jì)算，其中n=為電流量程擴(kuò)大的倍數(shù)。R?1Ig閉合電路的基本規(guī)律、電學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)要點(diǎn)：1、電動(dòng)勢：電動(dòng)勢是描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量。定義式為：W。要注意理解：（1）ε是由電源本身所決定的，跟外電路的情況無關(guān)。（2）εq的物理意義：電動(dòng)勢在數(shù)值上等于電路中通過1庫侖電量時(shí)電源所提供的電能或理解為在把1庫侖正電荷從負(fù)極（經(jīng)電源內(nèi)部）搬送到正極的過程中，非靜電力所做的功。（3）注意區(qū)別電動(dòng)勢和電壓的概念。電動(dòng)勢是描述其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的物理量，是反映非靜電力做功的特性。電壓是描述電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的物理量，是反映電場力做功的特性。2、閉合電路的歐姆定律：（1）意義：描述了包括電源在內(nèi)的全電路中，電流強(qiáng)度與電動(dòng)勢及電路總電阻之間的關(guān)系。（2）公式：I=ε；常用表達(dá)式還有：ε=IR+Ir=U+U′；U=ε?Ir。R+r3、路端電壓U，內(nèi)電壓U’隨外電阻R變化的討論：外電阻R增大總電流I=減小εR+r內(nèi)電壓U′=Ir減小路端電壓U=IR=ε?U′增大等于ε減小∞（斷路）減小O增大O增大??→O（短路）ε??→（短路電流）r??→ε??→O閉合電路中的總電流是由電源和電路電阻決定，對一定的電源，ε，r視為不變，因此，I、U、U′的變化總是由外電路的電阻變化引起的。根據(jù)U=εr1+R，畫出U——R圖像，能清楚看出路端電壓隨外電阻變化的情形。還可將路端電壓表達(dá)為U=ε?Ir，以ε，r為參量，畫出U——I圖像。這是一條直線，縱坐標(biāo)上的截距對應(yīng)于電源電動(dòng)勢，橫坐標(biāo)上的截距為電源短路時(shí)的短路電流，直線的斜率大小等于電源的內(nèi)電阻，即tgβ=εImax=ε=r。εr4、在電源負(fù)載為純電阻時(shí)，電源的輸出功率與外電路電阻的關(guān)系是：P=IU=IR=2ε2(R+r)2R=ε2[(R?r)2+4Rr]R。由此式可以看出：當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻，即R=r時(shí)，電源的輸出功率最大，最大輸出功率為Pmax=ε2，電源輸出功率與外電阻4r的關(guān)系可用P——R圖像表示。電源輸出功率與電路總電流的關(guān)系是：ε2ε??P=IU=I(ε?Ir)=εI?Ir=?r?I??。顯然，?4r2r?ε當(dāng)I=時(shí)，電源輸出功率最大，且最大輸出功率為：2rε2。P——I圖像如圖所示。Pmax=4r22選擇路端電壓為自變量，電源輸出功率與路端電壓的關(guān)系是：ε12ε21?ε??ε?U?P=IU=???U???U=U?U=?r?rr4rr?2?εε2顯然，當(dāng)U=時(shí)，Pmax=。P——U圖像如圖所示。24r綜上所述，恒定電源輸出最大功率的三個(gè)等效條件是：（1）外電阻等于內(nèi)電阻，即R=r。（2）路端電壓等于電源電動(dòng)勢的一半，即U=（3）輸出電流等于短路電流的一半，即2I=Imε。除去最大輸出功率外，同一個(gè)輸出功率值對應(yīng)著兩種負(fù)載的情況。一種情況是=22r負(fù)載電阻大于內(nèi)電阻，另一種情況是負(fù)載電阻小于內(nèi)電阻。顯然，負(fù)載電阻小于內(nèi)電阻時(shí)，電路中的能量主要消耗在內(nèi)電阻上，輸出的能量小于內(nèi)電阻上消耗的能量，電源的電能利用效率低，電源因發(fā)熱容易燒壞，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該避免。5、同種電池的串聯(lián)：n個(gè)相同的電池同向串聯(lián)時(shí)，設(shè)每個(gè)電池的電動(dòng)勢為ε，內(nèi)電阻為r，則串聯(lián)電池組的總電動(dòng)勢ε總=nε，總內(nèi)電阻r總=nr，這樣閉合電路歐姆定律可表示為I=nε，串聯(lián)電池R+nr組可以提高輸出的電壓，但應(yīng)注意電流不要超過每個(gè)電池能承受的最大電流。6、電阻的測量：（1）伏安法：伏安法測電阻的原理是部分電路的歐姆定律R=接或外接兩種接法，如圖甲、乙：U，測量電路有安培表內(nèi)I兩種接法都有系統(tǒng)誤差，測量值與真實(shí)值的關(guān)系為：當(dāng)采用安培表內(nèi)接電路（甲）時(shí)，由于安培表內(nèi)阻的分壓作用，電阻的測量值R內(nèi)=UUx+UA==Rx+RA>Rx；當(dāng)采用安培II表外接電路（乙）時(shí)，由于伏特表的內(nèi)阻有分流作用，電阻的測量值R外=RxRVUU==<Rx，可以看出：當(dāng)Rx>>RA和RV>>Rx時(shí)，電阻的測UUIRx+RV+RxRV量值認(rèn)為是真實(shí)值，即系統(tǒng)誤差可以忽略不計(jì)。所以為了確定實(shí)驗(yàn)電路，一般有兩種方法：一RxRV時(shí)，通常認(rèn)為待測電阻的阻值較大，安培表的分壓作用可忽略，應(yīng)采>RARxRR用安培表內(nèi)接電路；若x<V時(shí)，通常認(rèn)為待測電阻的阻值較小，伏特表的分流作用可忽RARxRR略，應(yīng)采用安培表外接電路。若10=V時(shí)，兩種電路可任意選擇，這種情況下的電阻R0叫RAR0是比值法，若臨界電阻，R0=RARV，待測電阻Rx和R0比較：若Rx>R0時(shí)，則待測電阻阻值較大；若Rx<R0時(shí)，則待測電阻的阻值較小。二是試接法：在RA、RV未知時(shí)，若要確定實(shí)驗(yàn)電路，可以采用試接法，如圖所示：如先采用安培表外接電路，然后將接頭P由a點(diǎn)改接到b點(diǎn)，同時(shí)觀察安培表與伏特表的變化情況。若安培表示數(shù)變化比較顯著，表明伏特表分流作用較大，安培表分壓作用較小，待測電阻阻值較大，應(yīng)采用安培表內(nèi)接電路。若伏特表示數(shù)變化比較顯著，表明安培表分壓作用較大，伏特表分流作用較小，待測電阻阻值較小，應(yīng)采用安培表外接電路。（2）歐姆表：歐姆表是根據(jù)閉合電路的歐姆定律制成的。a．歐姆表的三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。如圖，虛線框內(nèi)為歐姆表原理圖。歐姆表的總電阻Rz=R+Rg+r，待測電阻為Rx，則εε，可以看出，Ix隨Rx按雙=R+Rg+r+RxRz+Rx曲線規(guī)律變化，因此歐姆表的刻度不均勻。當(dāng)Rx=ε0時(shí)，Ix==Ig——指針滿偏，停在10刻度；Rz當(dāng)Rx=∞時(shí)，Ix=0——指針不動(dòng)，停在電阻∞ε1刻度；當(dāng)Rx=Rz時(shí)，Ix==Ig——指針2Rz2半偏，停在Rz刻度，因此Rz又叫歐姆表的中值電阻。如圖所示。εb．中值電阻Rz的計(jì)算方法：當(dāng)用R×1檔時(shí)，Rz=，即表盤中心的刻度值，當(dāng)用R×nIg′檔時(shí)，R=nR。Ix=zzc．歐姆表的刻度不均勻，在“∞”附近，刻度線太密，在“0”附近，刻度線太稀，在“Rz”附近，刻度線疏密道中，所以為了減少讀數(shù)誤差，可以通過換歐姆倍率檔，盡可能使指針停在中值電阻兩次附近1Rz—3Rz范圍內(nèi)。由于待測電阻雖未知，但為定值，故讓指針偏轉(zhuǎn)太小變3到指在中值電阻兩側(cè)附近，就得調(diào)至歐姆低倍率檔。反之指針偏角由太大變到指在中值電阻兩側(cè)附近，就得調(diào)至歐姆高倍率檔。（3）用安培表和伏特表測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻。如圖所示電路，用伏特表測出路端電壓U1，同時(shí)用安培表測出路端電壓U1時(shí)流過電流的電流I1；改變電路中的可變電阻，測出第二組數(shù)據(jù)U2、I2；根據(jù)閉合電路歐姆定律，列方程組：??ε?εI2U1?I1U2?ε=?=U1+I1rI2?I1?解之，求得?=U2+I2r?r=U1?U2?I2?I1?上述通過兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求解電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的方法，由于偶然誤差的原因，誤差往往比較大，為了減小偶然因素造成的偶然誤差，比較好的方法是通過調(diào)節(jié)變阻器的阻值，測量5組～8組對應(yīng)的U、I值并列成表格，然后根據(jù)測得的數(shù)據(jù)在U——I坐標(biāo)系中標(biāo)出各組數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)，作一條直線，使它通過盡可能多的坐標(biāo)點(diǎn)，而不在直線上的坐標(biāo)點(diǎn)能均等分布在直線兩側(cè)，如圖所示：這條直線就是閉合電路的U——I圖像，根據(jù)U=ε?Ir，U是I的一次函數(shù)，圖像與縱軸的交點(diǎn)即電動(dòng)勢，圖像斜率tgθ=?U=r。?I磁磁場的主要概念知識(shí)要點(diǎn)：場磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用力磁場對直線電流的作用1、磁場磁場是存在于磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷周圍空間的一種特殊形態(tài)的物質(zhì)。（1）磁場的基本特性——磁場對處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有磁場力的作用。（2）磁現(xiàn)象的電本質(zhì)——磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷的磁場都產(chǎn)生于電荷的運(yùn)動(dòng)，并通過磁場而相互作用。（3）最早揭示磁現(xiàn)象的電本質(zhì)的假說和實(shí)驗(yàn)——安培分子環(huán)流假說和羅蘭實(shí)驗(yàn)。2、磁感應(yīng)強(qiáng)度為了定量描述磁場的大小和方向，引入磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念，在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，受到磁場力F跟電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值，叫通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。用公式表示是B=FIL磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量。它的方向就是小磁針N極在該點(diǎn)所受磁場力的方向。公式是定義式，磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與產(chǎn)生磁場的磁極或電流有關(guān)，和該點(diǎn)在磁場中的位置有關(guān)。與該點(diǎn)是否存在通電導(dǎo)線無關(guān)。3、磁感線磁感線是為了形象描繪磁場中各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度情況而假想出來的曲線，在磁場中畫出一組有方向的曲線。在這些曲線上每一點(diǎn)的切線方向，都和該點(diǎn)的磁場方向相同，這組曲線就叫磁感線。磁感線的特點(diǎn)是：磁感線上每點(diǎn)的切線方向，都表示該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向。磁感線密的地方磁場強(qiáng)，疏的地方磁場弱。在磁體外部，磁感線由N極到S極，在磁體內(nèi)部磁感線從S極到N極，形成閉合曲線。磁感線不能相交。對于條形、蹄形磁鐵、直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的磁感線畫法必須掌握。4、磁通量（φ)和磁通密度（B）（1）磁通量（φ）——穿過某一面積（S）的磁感線的條數(shù)。（2）磁通密度——垂直穿過單位面積的磁感線條數(shù)，也即磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。（3）φ與B的關(guān)系φSφ=BScosθ式中Scosθ為面積S在中性面上投影的大小。5、公式φ=BScosθ及其應(yīng)用磁通量的定義式φ=BScosθ，是一個(gè)重要的公式。它不僅定義了φ的物理意義，而且還表明改變磁通量有三種基本方法，即改變B、S或θ。在使用此公式時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）公式的適用條件——一般只適用于計(jì)算平面在勻強(qiáng)磁場中的磁通量。（2）θ角的物理意義——表示平面法線（n）方向與磁場（B）的夾角或平面（S）與磁場中性面（OO′）的夾角（圖1），而不是平面（S）與磁場（B）的夾角（α）。因?yàn)棣?α=90°，所以磁通量公式還可表示為φ=BSsinα（3）φ是雙向標(biāo)量，其正負(fù)表示與規(guī)定的正方向（如平面法線的方向）是相同還是相反，當(dāng)磁感線沿相反向穿過同一平面時(shí)，磁通量等于穿過平面的磁感線的凈條數(shù)——磁通量的代數(shù)和，即φ=φ1－φ26、磁場對通電導(dǎo)線的作用磁場對電流的作用力，叫做安培力，如圖2所示，一根長為L的直導(dǎo)線，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，且與B的夾角為θ。當(dāng)通以電流I時(shí)，安培力的大小可以表示為F=BIlsinθ式中θ為B與I（或l）的夾角，Bsinθ為B垂直于I的分量。在B、I、L一定時(shí)，F(xiàn)∝sinθ.當(dāng)θ=90°時(shí)，安培力最大為：Fm=BIL當(dāng)θ=0°或180°時(shí)，安培力為零：F=0應(yīng)用安培力公式應(yīng)注意的問題第一、安培力的方向，總是垂直B、I所決定的平面，即一定垂直B和I，但B與I不一定垂直（圖3）。第二、彎曲導(dǎo)線的有效長度L，等于兩端點(diǎn)連接直線的長度（如圖4所示）相應(yīng)的電流方向，沿L由始端流向末端。所以，任何形狀的閉合平面線圈，通電后在勻強(qiáng)磁場受到的安培力的矢量和一定為零，因?yàn)橛行чL度L=0。公式的運(yùn)動(dòng)條件——一般只運(yùn)用于勻強(qiáng)磁場。7、安培力矩公式在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，一個(gè)匝數(shù)為N、面積為S的矩形線圈，當(dāng)通以電流I時(shí)，受到的安培力矩為M=Nfadsinθ=NBIabadsinθ（圖5所示），即M=NBISsinθ在使用安培力矩公式時(shí)，應(yīng)注意下列問題。（1）θ角與α的區(qū)別與聯(lián)系公式中的θ角，表示線圈平面（S）與磁場中性面（S0）的夾角或線圈平面法線（n）與B方向的夾角，而不是線圈平面與B的夾角（α）。因?yàn)棣?α=90°，所以安培力矩公式還可以表示為M=NBIScosα一般，規(guī)定通電線圈平面的法線方向由右手螺旋定則確定，即與環(huán)形電流中心的磁場方向一致。（2）公式的適用條件勻強(qiáng)磁場，且轉(zhuǎn)軸（OO′）與B垂直；相對平行于B的任意轉(zhuǎn)軸，安培力矩均為零。任意形狀的平面線圈，如三角形、圓形和梯形等。因?yàn)槿我庑螤畹钠矫婢€圈，都可以通過微分法，視為無數(shù)矩形元組成。8、磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用在不計(jì)帶電粒子（如電子、質(zhì)子、α粒子等基本粒子）的重力的條件下，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場有三種典型的運(yùn)動(dòng)，它們決定于粒子的速度（v）方向與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度（B）方向的夾角（θ）。（1）當(dāng)v與B平行，即θ=0°或180°時(shí)——落侖茲力f=Bqvsinθ=0，帶電粒子以入射速度（v）作勻速直線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方程為：s=vt（2）當(dāng)v與B垂直，即θ=90°時(shí)——帶電粒子以入射速度（v）作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，四個(gè)基本公式：向心力公式：BqV=mV2R軌道半徑公式：R=mVP=BqBq2πR2πm=VBq1Bqf==T2πm2πBqω==2πf=Tm22(BqR)1P2動(dòng)能公式：EK=mV==22m2m周期、頻率和角頻率公式：T=T、f和ω的兩個(gè)特點(diǎn)第一、T、f的ω的大小與軌道半徑（R）和運(yùn)行速率（V）無關(guān)，而只與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度（B）和粒子的荷質(zhì)比（q/m）有關(guān)。第二、荷質(zhì)比（q/m）相同的帶電粒子，在同樣的勻強(qiáng)磁場中，T、f和ω相同。（3）帶電粒子的軌道圓心（O）、速度偏向角（φ）、回旋角（α）和弦切角（θ）。在分析和解答帶電粒子作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的問題時(shí)，除了應(yīng)熟悉上述基本規(guī)律之外，還必須掌握確定軌道圓心的基本方法和計(jì)算?、α和θ的定量關(guān)系。如圖6所示，在洛侖茲力作用下，一個(gè)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的粒子，不論沿順時(shí)針方向還是逆時(shí)針方向，從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，均具有三個(gè)重要特點(diǎn)。第一、軌道圓心（O）總是位于A、B兩點(diǎn)洛侖茲力（f）的交點(diǎn)上或AB弦的中垂線（OO′）與任一個(gè)f的交點(diǎn)上。第二、粒子的速度偏向角（?），等于回旋角（α），并等于AB弦與切線的夾角——弦切角（θ）的2倍，即?=α=2θ=ωt。第三、相對的弦切角（θ）相等，與相鄰的弦切角（θ′）互補(bǔ)，即θ+θ′=180°。磁場帶電粒子在勻強(qiáng)磁場及在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及應(yīng)用知識(shí)要點(diǎn)：1、帶電體在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)的基本分析:這里所講的復(fù)合場指電場、磁場和重力場并存,或其中某兩場并存,或分區(qū)域存在,帶電體連續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí),一般須同時(shí)考慮電場力、洛侖茲力和重力的作用。在不計(jì)粒子所受的重力的情況下，帶電粒子只受電場和洛侖茲力的作用，粒子所受的合外力就是這兩種力的合力，其運(yùn)動(dòng)加速度遵從牛頓第二定律。在相互垂直的勻強(qiáng)電場與勻強(qiáng)磁場構(gòu)成的復(fù)合場中，如果粒子所受的電場力與洛侖茲力平衡，粒子將做勻速直線運(yùn)動(dòng)；如果所受的電場力與洛侖茲力不平衡，粒子將做一般曲線運(yùn)動(dòng)，而不可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，也不可能做與拋體運(yùn)動(dòng)類似的運(yùn)動(dòng)。在相互垂直的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的平面電場與勻強(qiáng)磁場垂直的復(fù)合場中，帶電粒子有可能繞場電荷做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。無論帶電粒子在復(fù)合場中如何運(yùn)動(dòng)，由于只有電場力對帶電粒子做功，帶電粒子的電勢能與動(dòng)能的總和是守恒的，用公式表示為qUa=1212mva=qUb+mvb222、質(zhì)量較大的帶電微粒在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)這里我們只研究垂直射入磁場的帶電微粒在垂直磁場的平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，并分幾種情況進(jìn)行討論。（1）只受重力和洛侖茲力：此種情況下，要使微粒在垂直磁場的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，磁場方向必須是水平的。微粒所受的合外力就是重力與洛侖茲力的合力。在此合力作用下，微粒不可能再做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，也不可能做與拋體運(yùn)動(dòng)類似的運(yùn)動(dòng)。在合外力不等于零的情況下微粒將做一般曲線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)加速度遵從牛頓第二定律；在合外力等于零的情況下，微粒將做勻速直線運(yùn)動(dòng)。無論微粒在垂直勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)如何運(yùn)動(dòng)，由于洛侖茲力不做功，只有重力做功，因此微粒的機(jī)械能守恒，即1212mgha+mva=mghb+mvb22（2）微粒受有重力、電場力和洛侖茲力：此種情況下。要使微粒在垂直磁場的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，勻強(qiáng)磁場若沿水平方向，則所加的勻強(qiáng)電場必須與磁場方向垂直。在上述復(fù)合場中，帶電微粒受重力、電場力和洛侖茲力。這三種力的矢量和即是微粒所受的合外力，其運(yùn)動(dòng)加速度遵從牛頓第二定律。如果微粒所受的重力與電場力相抵消，微粒相當(dāng)于只受洛侖茲力，微粒將以洛侖茲力為向心力，以射入時(shí)的速率做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若重力與電場力不相抵，微粒不可能再做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，也不可能做與拋體運(yùn)動(dòng)類似的運(yùn)動(dòng)，而只能做一般曲線運(yùn)動(dòng)。如果微粒所受的合外力為零，即所受的三種力平衡，微粒將做勻速直線運(yùn)動(dòng)。無論微粒在復(fù)合場中如何運(yùn)動(dòng)，洛侖茲力對微粒不做功。若只有重力對微粒做功，則微粒的機(jī)械能守恒；若只有電場力對微粒做功，則微粒的電勢能和動(dòng)能的總和守恒；若重力和電場力都對微粒做功，則微粒的電勢能與機(jī)械能的總和守恒，用公式表示為：1212qUa+mgha+mva=qUb+mghb+mvb22在上述復(fù)合場中，除重力外，如果微粒還受垂直磁場方向的其他機(jī)械力，微粒仍能沿著與磁場垂直的平面運(yùn)動(dòng)。在這種情況下，應(yīng)用動(dòng)能定理及能的轉(zhuǎn)化和守恒定律來研究微粒的運(yùn)動(dòng)具有普遍的意義。只有當(dāng)帶電微粒在垂直磁場的平面內(nèi)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，才能應(yīng)用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式來研究微粒的運(yùn)動(dòng)，這是一種極特殊的情況。為了防止研究的失誤，我們特別提請注意的是：（1）牛頓第二定律所闡明的合力產(chǎn)生加速度的觀點(diǎn)仍是我們計(jì)算微粒加速度的依據(jù)。這里所說的合力是微粒所受的機(jī)械力、電場力和洛侖茲力的矢量和。尤其注意計(jì)算合力時(shí)不要排除洛侖茲力。（2）由于洛侖茲力永不做功，在應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)，合外力對微粒所做的功（或外力對微粒做的總功），只包括機(jī)械力的功和電場力的功。（3）在應(yīng)用能的轉(zhuǎn)換和守恒定律時(shí)，分析參與轉(zhuǎn)化的能量形式時(shí)，不僅要考慮機(jī)械能和內(nèi)能，還要考慮電勢能。此種情況下，弄清能量的轉(zhuǎn)化過程是正確運(yùn)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的關(guān)鍵。3、解決與力學(xué)知識(shí)相聯(lián)系的帶電體綜合問題的基本思路:正確的受力分析是前提:除重力、彈力外,要特別注意對電場力和磁場力的分析。正確分析物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是解決問題的關(guān)鍵:找出物體的速度、位置及其變化的特點(diǎn),分析運(yùn)動(dòng)過程,如果出現(xiàn)臨界狀態(tài),要分析臨界狀態(tài)。恰當(dāng)?shù)仂`活地運(yùn)用動(dòng)力學(xué)的三個(gè)基本方法解決問題是目的:牛頓運(yùn)動(dòng)定律是物體受力與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系,而運(yùn)動(dòng)學(xué)公式只適用于勻變速直線運(yùn)動(dòng);用動(dòng)量的觀點(diǎn)分析,包括動(dòng)量定理與動(dòng)量守恒定律;用能量的觀點(diǎn)分析,包括動(dòng)能定理與能量守恒定律;針對不同問題靈活地選用三大方法,注意弄清各種規(guī)律的成立條件和適用范圍。4、帶電粒子垂直射入E和B正交的疊加場——速度選擇器原理(如圖)粒子受力特點(diǎn)——電場力F與洛侖茲力f方向相反粒子勻速通過速度選擇器的條件——帶電粒子從小孔S1水平射入,勻速通過疊加場,并從小孔S2水平射出,從不同角度看有三種等效條件:從力的角度——電場力與洛侖茲力平衡,即qE=Bqv0;從速度角度——v0E的大小等于E與B的比值,即v0=;從功的角度——B電場力對粒子不做功,即WF=qEd=0;使粒子勻速通過選擇器的兩種途徑:當(dāng)v0一定時(shí)——調(diào)節(jié)E和B的大小;當(dāng)E和B一定時(shí)——調(diào)節(jié)加速電壓U的大小;根據(jù)11?E?2勻速運(yùn)動(dòng)的條件和功能關(guān)系,有qU=mv0=m??,所以,加速電壓應(yīng)為22?B?1q?E???。2m?B?2如何保證F和f的方向始終相反——將v0、E、B三者中任意兩個(gè)量的方向同時(shí)改變,但不能同時(shí)改變?nèi)齻€(gè)或者其中任意一個(gè)的方向,否則將破壞速度選擇器的功能。兩個(gè)重要的功能關(guān)系——當(dāng)粒子進(jìn)入速度選擇器時(shí)E速度v0≠,粒子將因側(cè)移而不能通過選擇器。B如圖,設(shè)在電場方向側(cè)移?d后粒子速度為v,當(dāng)Ev>時(shí):粒子向f方向側(cè)移,F做負(fù)功——粒子動(dòng)能減少,B11E2電勢能增加,有mv0=qE?d+mv2;當(dāng)v<時(shí),粒子22B向F方向側(cè)移,F做正功——粒子動(dòng)能增加,電勢能減少,121有mv0+qE?d=mv2;225、質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀主要用于分析同位素,測定其質(zhì)量,荷質(zhì)比和含量比,如圖所示為一種常用的質(zhì)譜儀,由離子源O、加速電場U、速度選擇器E、B1和偏轉(zhuǎn)磁場B2組成。同位素荷質(zhì)比和質(zhì)量的測定:粒子通過加速電場,根據(jù)功能關(guān)系,有1mv2=qU。粒子通過速度選擇器,根據(jù)勻2E2mv2mE速運(yùn)動(dòng)的條件:v=。若測出粒子在偏轉(zhuǎn)磁場的軌道直徑為d,則d=2R=,所=BB2qB1B2qBBqdq2E以同位素的荷質(zhì)比和質(zhì)量分別為=。;m=12mB1B2d2E6、磁流體發(fā)電機(jī)工作原理:磁流體發(fā)電機(jī)由燃燒室O、發(fā)電通道E和偏轉(zhuǎn)磁場B組成,如圖所示。在2500開以上的高溫下,燃料與氧化劑在燃燒室混合、燃燒后,電離為導(dǎo)電的正負(fù)離子,即等離子體,并以每秒幾百米的高速噴入磁場,在洛侖茲力作用下,正、負(fù)離子分別向上、下極板偏轉(zhuǎn),兩極板因聚積正、負(fù)電荷而產(chǎn)生靜電場,這時(shí),等離子體同時(shí)受到方向相反的洛侖茲力f與電場力F的作用。當(dāng)f>F時(shí),離子繼續(xù)偏轉(zhuǎn),兩極電勢差隨之增大;當(dāng)f=F時(shí),離子勻速穿過磁場,兩極電勢差達(dá)到最大值,即為電源電動(dòng)勢。電動(dòng)勢的計(jì)算:設(shè)兩極板間距為d,根據(jù)兩極電勢差達(dá)到最大值的條件f=F,即Eε/dv==,則磁流體發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢ε=Bdv。BB電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律知識(shí)要點(diǎn)：一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象：1、只要穿過閉合回路中的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，如果電路不閉合只會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)，是1831年法拉第發(fā)現(xiàn)的?；芈分挟a(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流的條件是回路所圍面積中的磁通量變化，因此研究磁通量的變化是關(guān)鍵，由磁通量的廣義公式中φ=B·Ssinθ（θ是B與S的夾角）看，磁通量的變化?φ可由面積的變化?S引起；可由磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化?B引起；可由B與S的夾角θ的變化?θ引起；也可由B、S、θ中的兩個(gè)量的變化，或三個(gè)量的同時(shí)變化引起。下列各圖中，回路中的磁通量是怎么的變化，我們把回路中磁場方向定為磁通量方向（只是為了敘述方便），則各圖中磁通量在原方向是增強(qiáng)還是減弱。（1）圖：由彈簧或?qū)Ь€組成回路，在勻強(qiáng)磁場B中，先把它撐開，而后放手，到恢復(fù)原狀的過程中。（2）圖：裸銅線ab在裸金屬導(dǎo)軌上向右勻速運(yùn)動(dòng)過程中。（3）圖：條形磁鐵插入線圈的過程中。（4）圖：閉合線框遠(yuǎn)離與它在同一平面內(nèi)通電直導(dǎo)線的過程中。（5）圖：同一平面內(nèi)的兩個(gè)金屬環(huán)A、B，B中通入電流，電流強(qiáng)度I在逐漸減小的過程中。（6）圖：同一平面內(nèi)的A、B回路，在接通K的瞬時(shí)。（7）圖：同一鐵芯上兩個(gè)線圈，在滑動(dòng)變阻器的滑鍵P向右滑動(dòng)過程中。（8）圖：水平放置的條形磁鐵旁有一閉合的水平放置線框從上向下落的過程中。2、閉合回路中的一部分導(dǎo)體在磁場中作切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，感應(yīng)電流，這是初中學(xué)過的，其本質(zhì)也是閉合回路中磁通量發(fā)生變化。3、產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢、感應(yīng)電流的條件：導(dǎo)體在磁場里做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢；穿過線圈的磁量發(fā)生變化時(shí)，線圈里就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。如果導(dǎo)體是閉合電路的一部分，或者線圈是閉合的，就產(chǎn)生感應(yīng)電流。從本質(zhì)上講，上述兩種說法是一致的，所以產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可歸結(jié)為：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。二、楞次定律：1、1834年德國物理學(xué)家楞次通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)出：感應(yīng)電流的方向總是要使感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。產(chǎn)生即磁通量變化???→感應(yīng)電流?建立??→感應(yīng)電流磁場?阻礙??→磁通量變化。2、當(dāng)閉合電路中的磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流時(shí)，用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向。楞次定律的內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流為磁通量變化。楞次定律是判斷感應(yīng)電動(dòng)勢方向的定律，但它是通過感應(yīng)電流方向來表述的。按照這個(gè)定律，感應(yīng)電流只能采取這樣一個(gè)方向，在這個(gè)方向下的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場一定是阻礙引起這個(gè)感應(yīng)電流的那個(gè)變化的磁通量的變化。我們把“引起感應(yīng)電流的那個(gè)變化的磁通量”叫做“原磁道”。因此楞次定律可以簡單表達(dá)為：感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁通的變化。所謂阻礙原磁通的變化是指：當(dāng)原磁通增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場（或磁通）與原磁通方向相反，阻礙它的增加；當(dāng)原磁通減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁通方向相同，阻礙它的減少。從這里可以看出，正確理解感應(yīng)電流的磁場和原磁通的關(guān)系是理解楞次定律的關(guān)鍵。要注意理解“阻礙”和“變化”這四個(gè)字，不能把“阻礙”理解為“阻止”，原磁通如果增加，感應(yīng)電流的磁場只能阻礙它的增加，而不能阻止它的增加，而原磁通還是要增加的。更不能感應(yīng)電流的“磁場”阻礙“原磁通”，尤其不能把阻礙理解為感應(yīng)電流的磁場和原磁道方向相反。正確的理解應(yīng)該是：通過感應(yīng)電流的磁場方向和原磁通的方向的相同或相反，來達(dá)到“阻礙”原磁通的“變化”即減或增。楞次定律所反映提這樣一個(gè)物理過程：原磁通變化時(shí)（φ原變），產(chǎn)生感應(yīng)電流（I感），這是屬于電磁感應(yīng)的條件問題；感應(yīng)電流一經(jīng)產(chǎn)生就在其周圍空間激發(fā)磁場（φ感），這就是電流的磁效應(yīng)問題；而且I感的方向就決定了φ感的方向（用安培右手螺旋定則判定）；φ感阻礙φ原的變化——這正是楞次定律所解決的問題。這樣一個(gè)復(fù)雜的過程，可以用圖表理順如下：楞次定律也可以理解為：感應(yīng)電流的效果總是要反抗（或阻礙）產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，即只要有某種可能的過程使磁通量的變化受到阻礙，閉合電路就會(huì)努力實(shí)現(xiàn)這種過程：（1）阻礙原磁通的變化（原始表速）；（2）阻礙相對運(yùn)動(dòng)，可理解為“來拒去留”，具體表現(xiàn)為：若產(chǎn)生感應(yīng)電流的回路或其某些部分可以自由運(yùn)動(dòng)，則它會(huì)以它的運(yùn)動(dòng)來阻礙穿過路的磁通的變化；若引起原磁通變化為磁體與產(chǎn)生感應(yīng)電流的可動(dòng)回路發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)，而回路的面積又不可變，則回路得以它的運(yùn)動(dòng)來阻礙磁體與回路的相對運(yùn)動(dòng)，而回路將發(fā)生與磁體同方向的運(yùn)動(dòng)；（3）使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢；（4）阻礙原電流的變化（自感現(xiàn)象）。利用上述規(guī)律分析問題可獨(dú)辟蹊徑，達(dá)到快速準(zhǔn)確的效果。如圖1所示，在O點(diǎn)懸掛一輕質(zhì)導(dǎo)線環(huán)，拿一條形磁鐵沿導(dǎo)線環(huán)的軸線方向突然向環(huán)內(nèi)插入，判斷在插入過程中導(dǎo)環(huán)如何運(yùn)動(dòng)。若按常規(guī)方法，應(yīng)先由楞次定律判斷出環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的方向，再由安培定則確定環(huán)形電流對應(yīng)的磁極，由磁極的相互作用確定導(dǎo)線環(huán)的運(yùn)動(dòng)方向。若直接從感應(yīng)電流的效果來分析：條形磁鐵向環(huán)內(nèi)插入過程中，環(huán)內(nèi)磁通量增加，環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的效果將阻礙磁通量的增加，由磁通量減小的方向運(yùn)動(dòng)。因此環(huán)將向右擺動(dòng)。顯然，用第二種方法判斷更簡捷。應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的具體步驟：（1）查明原磁場的方向及磁通量的變化情況；（2）根據(jù)楞次定律中的“阻礙”確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向；（3）由感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向用安培表判斷出感應(yīng)電流的方向。3、當(dāng)閉合電路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，用右手定則可判定感應(yīng)電流的方向。運(yùn)動(dòng)切割產(chǎn)生感應(yīng)電流是磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流的特例，所以判定電流方向的右手定則也是楞次定律的特例。用右手定則能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是不少情況下，不如用右手定則判定的方便簡單。反過來，用楞次定律能判定的，并不是用右手定則都能判定出來。如圖2所示，閉合圖形導(dǎo)線中的磁場逐漸增強(qiáng)，因?yàn)榭床坏角懈睿糜沂侄▌t就難以判定感應(yīng)電流的方向，而用楞次定律就很容易判定。要注意左手定則與右手定則應(yīng)用的區(qū)別，兩個(gè)定則的應(yīng)用可簡單總結(jié)為：“因電而動(dòng)”用右手，“因動(dòng)而電”用右手，因果關(guān)系不可混淆。法拉第電磁感應(yīng)定律、自感知識(shí)要點(diǎn)：一、基礎(chǔ)知識(shí)1、電磁感應(yīng)、感應(yīng)電動(dòng)勢ε、感應(yīng)電流I電磁感應(yīng)是指利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象。所產(chǎn)生的電動(dòng)勢叫做感應(yīng)電動(dòng)勢。所產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。要注意理解:1)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源。2)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢與電路是否閉合無關(guān),而產(chǎn)生感應(yīng)電流必須閉合電路。3)產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩種敘述是等效的,即閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)與穿過閉合電路中的磁通量發(fā)生變化等效。2、電磁感應(yīng)規(guī)律感應(yīng)電動(dòng)勢的大小:由法拉第電磁感應(yīng)定律確定。ε=BLv——當(dāng)長L的導(dǎo)線，以速度v，在勻強(qiáng)磁場B中，垂直切割磁感線，其兩端間感應(yīng)電動(dòng)勢的大小為ε。如圖所示。設(shè)產(chǎn)生的感應(yīng)電流強(qiáng)度為I，MN間轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)的區(qū)域的有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,求AC產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢,顯然,AC各部分切割磁感線的速度不相等,vA=0,vC=ωl,且AC上各點(diǎn)的線速度大小與半徑成正比,所以AC切割的速度可用其平均切割速度,即v=vA+vCvCωl1==,故ε=Bωl2。222212BLω——當(dāng)長為L的導(dǎo)線，以其一端為軸，在垂直勻強(qiáng)磁場B的平面內(nèi)，以角速2度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其兩端感應(yīng)電動(dòng)勢為ε。如圖所示，AO導(dǎo)線長L，以O(shè)端為軸，以ω角速度勻速轉(zhuǎn)2π2動(dòng)一周，所用時(shí)間?t=，描過面積?S=πL，（認(rèn)為面積變?chǔ)?化由10增到πL）則磁通變化?φ=B·πL2。在AO間產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢ε=?φBπL21==BL2ω且?t2π/ω2用右手定則制定A端電勢高，O端電勢低。εm=n·B·S·ω——面積為S的紙圈，共n匝，在勻強(qiáng)磁場B中，以角速度ω勻速轉(zhuǎn)坳，其轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直，則當(dāng)線圈平面與磁場方向平行時(shí)，線圈兩端有最大有感應(yīng)電動(dòng)勢εm。如圖所示，設(shè)線框長為L，寬為d，以ω轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)，ab邊垂直磁場方向向紙外運(yùn)動(dòng)，切割磁感線，速度為v=ω·d（圓運(yùn)動(dòng)半徑為寬邊d的一半）產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢2d1ε=BL·v=BL·ω·=BS·ω，a端電勢高于b端電勢。22cd邊垂直磁場方向切割磁感線向紙里運(yùn)動(dòng)，同理產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)熱勢ε=1BSω。c端電2勢高于e端電勢。bc邊，ae邊不切割，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，b．c兩端等電勢，則輸出端M．N電動(dòng)勢為εm=BSω。如果線圈n匝，則εm=n·B·S·ω，M端電勢高，N端電勢低。參照俯示圖，這位置由于線圈長邊是垂直切割磁感線，所以有感應(yīng)電動(dòng)勢最大值εm，如從圖示位置轉(zhuǎn)過一個(gè)角度θ，則圓運(yùn)動(dòng)線速度v，在垂直磁場方向的分量應(yīng)為vcosθ，則此時(shí)線圈的產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值即作最大值ε=εm.cosθ.即作最大值方向的投影，ε=n·B·Sω·cosθ（θ是線圈平面與磁場方向的夾角）。當(dāng)線圈平面垂直磁場方向時(shí)，線速度方向與磁場方向平行，不切割磁感線，感應(yīng)電動(dòng)勢為零?？偨Y(jié)：計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢公式：ε=BLvε=n如v是即時(shí)速度，則ε為即時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢。如v是平均速度，則ε為平均感應(yīng)電動(dòng)勢。?φ?t是一段時(shí)間，ε為這段時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢。1ε=BL2ω?t?t→o，為即時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢。2??εm=n·BS·ω(線圈平面與磁場平行時(shí)有感應(yīng)電動(dòng)勢最大值)???ε=n·B·S·ω·cosθ(瞬時(shí)值公式，θ是線圈平面與磁場方向夾角)注意：公式中字母的含義，公式的適用條件及使用圖景。區(qū)分感應(yīng)電量與感應(yīng)電流,回路中發(fā)生磁通變化時(shí),由于感應(yīng)電場的作用使電荷發(fā)生定向移動(dòng)而形成感應(yīng)電流,在?t內(nèi)遷移的電量(感應(yīng)電量)為?φ?φεq=I?t=?t=?t=,僅由回路電阻和磁通量的變化量決定,與發(fā)生磁通變化的時(shí)間RR?tR無關(guān)。因此,當(dāng)用一磁棒先后兩次從同一處用不同速度插至線圈中同一位置時(shí),線圈里聚積的感應(yīng)電量相等,但快插與慢插時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢、感應(yīng)電流不同,外力做功也不同。2、自感現(xiàn)象、自感電動(dòng)勢、自感系數(shù)L自感現(xiàn)象是指由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢叫做自感電動(dòng)勢。自感系數(shù)簡稱自感或電感,它是反映線圈特性的物理量。線圈越長,單位長度上的匝數(shù)越多,截面積越大,它的自感系數(shù)就越大。另外,有鐵心的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵心時(shí)要大得多。自感現(xiàn)象分通電自感和斷電自感兩種,其中斷電自感中“小燈泡在熄滅之前是否要閃亮一下”的問題,如圖2所示,原來電路閉合處于穩(wěn)定狀態(tài),L與LA并聯(lián),其電流分別為IL和IA,方向都是從左到右。在斷開S的瞬間,燈A中原來的從左向右的電流IA立即消失,但是燈A與線圈L構(gòu)成一閉合回路,由于L的自感作用,其中的電流IL不會(huì)立即消失,而是在回路中逐斷減弱維持暫短的時(shí)間,在這個(gè)時(shí)間內(nèi)燈A中有從右向左的電流通過,此時(shí)通過燈A的電流是從IL開始減弱的,如果原來IL>IA,則在燈A熄滅之前要閃亮一下;如果原來IL≤IA,則燈A是逐斷熄滅不再閃亮一下。原來IL和IA哪一個(gè)大,要由L的直流電阻RL和A的電阻RA的大小來決定,如果RL≥RA，則IL≤IA,如果RL<RA，IL>IA。分析實(shí)例：如圖所示，此時(shí)線圈中通有右示箭頭方向的電流，它建立的電流磁場B用右手安培定則判定，由下向上，穿過線圈。當(dāng)把滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，電路中電阻增大，電源電動(dòng)勢不變，則線圈中的電流變小，穿過線圈的電流磁場變小，磁通量變小。根據(jù)楞次定律，產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場阻礙原磁通量變小，所以感應(yīng)電流磁場方向與原電流磁場同向，也向上。根據(jù)右手安培定則，感應(yīng)電流與原電流同向，阻礙原電流減弱。同理，如將滑片P向左滑動(dòng)，線圈中原電流增強(qiáng)，電流磁場增強(qiáng)，穿過線圈的磁通量增加，產(chǎn)生感應(yīng)電流，其磁場阻礙原磁通量增強(qiáng)與原磁場反向而自上向下穿過線圈，據(jù)右手安培定則判定感應(yīng)電流方向與原電流反向，阻礙原電流增強(qiáng)。2、由于線圈（導(dǎo)體）本身電流的變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象。在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢叫自感電動(dòng)勢。由上例分析可知：自感電動(dòng)勢總量阻礙線圈（導(dǎo)體）中原電流的變化。3、自感電動(dòng)勢的大小跟電流變化率成正比。ε自=L?I?tL是線圈的自感系數(shù)，是線圈自身性質(zhì)，線圈越長，單位長度上的匝數(shù)越多，截面積越大，有鐵芯則線圈的自感系數(shù)L越大。單位是亨利（H）。如是線圈的電流每秒鐘變化1A，在線圈可以產(chǎn)生1V的自感電動(dòng)勢，則線圈的自感系數(shù)為1H。還有毫亨（mH），微亨（μH）。交流電知識(shí)要點(diǎn)：??公式?交流電的產(chǎn)生和變化規(guī)律??圖象????最大值、瞬時(shí)值、有效值；1、交流電?表征交流電的物理量??周期、頻率?????交流電能的傳輸——變壓器——遠(yuǎn)距離送電2、基本要求：（1）理解正弦交流電的產(chǎn)生及變化規(guī)律①矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中，從中性面開始旋轉(zhuǎn)，在已知B、L、ω情況下，會(huì)寫出正弦交流電的函數(shù)表達(dá)式并畫出它的圖象。②函數(shù)表達(dá)式與圖象相互轉(zhuǎn)換。（2）識(shí)記交流電的物理量，最大值、瞬時(shí)值、有效值；周期、頻率、角頻率；（3）理解變壓器的工作原理及初級(jí)，次級(jí)線圈電壓，電流匝數(shù)的關(guān)系。理解遠(yuǎn)距離輸電的特點(diǎn)。（4）了解三相交流電的產(chǎn)生。一、交流電的產(chǎn)生及變化規(guī)律：1、產(chǎn)生：強(qiáng)度和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流叫交流電。矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于勻強(qiáng)磁場的線圈的對稱軸作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如圖5—1所示，產(chǎn)生正弦（或余弦）交流電動(dòng)勢。當(dāng)外電路閉合時(shí)形成正弦（或余弦）交流電流。圖5—12、變化規(guī)律：（1）中性面：與磁力線垂直的平面叫中性面。線圈平面位于中性面位置時(shí)，如圖5—2（A）所示，穿過線圈的磁通量最大，但磁通量變化率為零。因此，感應(yīng)電動(dòng)勢為零。圖5—2當(dāng)線圈平面勻速轉(zhuǎn)到垂直于中性面的位置時(shí)（即線圈平面與磁力線平行時(shí)）如圖5—2（C）所示，穿過線圈的磁通量雖然為零，但線圈平面內(nèi)磁通量變化率最大。因此，感應(yīng)電動(dòng)勢值最大。εm=2·N·B·l·v=N·B·ω·S（伏）（N為匝數(shù)）（2）感應(yīng)電動(dòng)勢瞬時(shí)值表達(dá)式：若從中性面開始，感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式：e=εm·sinωt（伏）如圖5—2（B）所示。感應(yīng)電流瞬時(shí)值表達(dá)式：i=Im·sinωt（安）若從線圈平面與磁力線平行開始計(jì)時(shí)，則感應(yīng)電動(dòng)勢瞬時(shí)值表達(dá)式為：e=εm·cosωt（伏）如圖5—2（D）所示。感應(yīng)電流瞬時(shí)值表達(dá)式：i=Im·cosωt（安）3、交流電的圖象：e=εm·sinωt圖象如圖5—3所示。e=εm·cosωt圖象如圖5—4所示。想一想：橫坐標(biāo)用t如何畫。4、發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)的基本組成：線圈（電樞）、磁極??轉(zhuǎn)子——電樞?旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)?定子——磁極??種類??旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)?轉(zhuǎn)子——磁極???定子——電樞?旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)能產(chǎn)生高電壓和較大電流。輸出功率可達(dá)幾十萬千瓦，所以大多數(shù)發(fā)電機(jī)都是旋轉(zhuǎn)磁極式的。二、表征交流電的物理量：1、瞬時(shí)值、最大值和有效值：交流電在任一時(shí)刻的值叫瞬時(shí)值。瞬時(shí)值中最大的值叫最大值又稱峰值。交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的：讓交流電和恒定直流分別通過同樣阻值的電阻，如果二者熱效應(yīng)相等（即在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生相等的熱量）則此等效的直流電壓，電流值叫做該交流電的電壓，電流有效值。正弦（或余弦）交流電電動(dòng)勢的有效值ε和最大值εm的關(guān)系為：交流電壓有效值U=?0.707Um；交流電流有效值I=?0.707Im。εm=?0.707εm2注意：通常交流電表測出的值就是交流電的有效值。用電器上標(biāo)明的額定值等都是指有效值。用電器上說明的耐壓值是指最大值。2、周期、頻率和角頻率交流電完成一次周期性變化所需的時(shí)間叫周期。以T表示，單位是秒。交流電在1秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫頻率。以f表示，單位是赫茲。周期和頻率互為倒數(shù)，即T=1。f單位：弧度/秒我國市電頻率為50赫茲，周期為10.02秒。角頻率ω：ω=2π=2πfT三、三相交流電：1、三個(gè)互成120°的三個(gè)相同線圈，固定在同一轉(zhuǎn)軸上，在同一勻強(qiáng)磁場中作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，將產(chǎn)生三個(gè)交變電動(dòng)勢，所產(chǎn)生的電流叫做三相交流電。由于這三個(gè)線圈是相同的，因此，它們將產(chǎn)生三個(gè)依次達(dá)到最大值的交變電動(dòng)勢。相當(dāng)于三個(gè)最大值和周期都相同的獨(dú)立電源。2、每個(gè)獨(dú)立電源稱作“一相”，雖然每相的電動(dòng)勢的最大值和周期都相同，但是它們不能同時(shí)為零或者同時(shí)達(dá)到最大值。由于三個(gè)線圈的平面依次相差120°角，它們到達(dá)零值和最大值的時(shí)間依次落后1周期。如圖5—5所示。33、在實(shí)際應(yīng)用中，三相發(fā)電機(jī)和負(fù)載并不用六條導(dǎo)線相連接，而是采用“Y”和“?”兩種接法。有興趣的同學(xué)可以參閱必修本P116*部分內(nèi)容。四、變壓器：1、變壓器是可以用來改變交流電壓和電流的大小的設(shè)備。理想變壓器的效率為1，即輸入功率等于輸出功率。對于原、副線圈各一組的變壓器來說（如圖5—6），原、副線圈上的電壓與它們的匝數(shù)成正。U1n1=U2n2因?yàn)橛蠻1·I1=U2·I2，因而通過原、副線圈的電流強(qiáng)度與它們的匝數(shù)成反比。I1n2即=I2n1即注意：①對于副線圈有兩組或兩組以上的變壓器來說，原、副線圈上的電壓與它們的匝數(shù)成正比的規(guī)律仍然成立，但各副線圈的電流則應(yīng)根據(jù)功率關(guān)系P入=∑P出，去計(jì)算各線圈的電流強(qiáng)度，即U1·I1=U2·I2+U3·I3+……。②當(dāng)副線圈不接負(fù)載（外電路斷開時(shí)）I2=0，P出=0，因此P入=0，I1=0。③當(dāng)副線圈所接負(fù)載增多時(shí)，由于通常負(fù)載多是并聯(lián)使用，因此，總電阻減少，使I2增大，輸出功率增大，所以輸入功率變大。④因?yàn)镻入=P出，即U1·I1=U2·I2，所以變壓器中高壓線圈電流小，繞制的導(dǎo)線較細(xì)，低電壓的線圈電流大，繞制的導(dǎo)線較粗。⑤上述各公式中的I、U、P均指有效值，不能用瞬時(shí)值。2、遠(yuǎn)距離送電：由于送電的導(dǎo)線有電阻，遠(yuǎn)距離送電時(shí)，線路上損失電能較多。在輸送的電功率和送電導(dǎo)線電阻一定的條件下，提高送電電壓，減小送電電流強(qiáng)度可以達(dá)到減少線路上電能損失的目的。線路中電流強(qiáng)度I和損失電功率計(jì)算式如下：P輸U(kuò)出P損=I2·R線2U出注意：送電導(dǎo)線上損失的電功率，不能用P損=落在導(dǎo)線上R線求，因?yàn)閁出不是全部電學(xué)綜合知識(shí)要點(diǎn)：1、基礎(chǔ)知識(shí)對于電學(xué)綜合問題,狀態(tài)分析往往是解題的第一步,如對帶電粒子在電場、磁場中的運(yùn)動(dòng)和導(dǎo)線切割磁感線運(yùn)動(dòng),應(yīng)分析其受力狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài);對于直流電路的計(jì)算,應(yīng)首先分析其電路的連接狀態(tài);對于電磁振蕩,通常需要分析振蕩過程中的一些典型狀態(tài)。2、電場：電荷在其周圍空間激發(fā)電場，靜止電荷激發(fā)的電場是靜電場。電場對處在場中的其它電荷有力的作用；電荷在電場中移動(dòng)時(shí)，一般說來電場力對電荷要做功，在靜電場中，電場力對電荷所做的功與路徑無關(guān)，所以在靜電場中電荷具有電勢能。在靜電場中引入場強(qiáng)和電勢這兩個(gè)物理量，來分別描寫靜電場有關(guān)力的性質(zhì)和能的性質(zhì)。只有深入地理解場強(qiáng)和電勢的概念，才能加深對電場這一概念的理解。靜電場是不隨時(shí)間變化的場，在空間各點(diǎn)描寫電場的物理量?場強(qiáng)和電勢，均不隨時(shí)間變化。但是，在場中的不同點(diǎn)，場強(qiáng)和電勢的數(shù)值一般來說是不同的，它是隨著空間點(diǎn)的位置的變化而變化的。關(guān)于這一點(diǎn)在中學(xué)物理中要特別注意，因?yàn)槲覀兘?jīng)常研究勻強(qiáng)電場，在這一特殊的勻強(qiáng)電場中，各點(diǎn)的場強(qiáng)的大小和方向是相同的，而一般的電場卻不是這樣，必須考慮場強(qiáng)和電勢在場中不同點(diǎn)的分布情況。電力線和等勢面是分別用來形象地描寫場強(qiáng)和電勢在空間中的分布的工具。對于它們的性質(zhì)及描寫電場的方法的理解和掌握，不僅對于深入理解電場的概念、形象的建立電場的模型和圖象非常重要，而且對于解決很多電學(xué)中的問題也是非常有用的。值得注意的是，對于電場中一些概念的學(xué)習(xí)，如：電場力對電荷的功、電勢能……，應(yīng)對照力學(xué)中的重力對物體做的功，重力勢能……來學(xué)習(xí)和理解。帶電粒子在電場中的平衡和運(yùn)動(dòng)的問題，實(shí)際上，就是力學(xué)問題。所以靜電場的學(xué)習(xí)是對力學(xué)問題的一次很好的復(fù)習(xí)和提高的機(jī)會(huì)。3、穩(wěn)恒電流：這部分知識(shí)內(nèi)容要注意以下幾點(diǎn)：（1）樹立等效思想，學(xué)會(huì)畫等效電路圖課本中，在講串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)時(shí)，所說的“串聯(lián)電路的總電阻”、“并聯(lián)電路的總電阻”都是指等效電阻。在講電池組時(shí)，所說的“電池組的電動(dòng)勢”“電池組的內(nèi)阻”也是分別指與所說的電池組等效的電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。所謂甲與乙等效，是指在所研究的問題上，甲與乙的效果相同。在電路計(jì)算中，經(jīng)常把一個(gè)電路，用另一個(gè)與之等效的電路來代替，這就是畫等效電路的問題。一個(gè)電路用一個(gè)什么樣的等效電路來代替，要根據(jù)討論的問題的性質(zhì)來決定。（2）對“理想化”問題的處理：對問題進(jìn)行理想化處理，采用理想化模型是物理學(xué)的重要研究方法。很多情況下可忽略電表對電路的影響，即降電流表和電壓表均看成是理想電表；有時(shí)忽略電源的內(nèi)阻；很多情況下，不考慮溫度對電阻的影響。但在有些情況下，卻不能做這樣的理想化處理。在題目中如果沒有明顯的告訴我們是否可以對某一問題進(jìn)行理想化處理時(shí)，一點(diǎn)要仔細(xì)分析題意，來判斷是否可以做理想化處理。（3）從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)來分析問題能量轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然界普遍適用的基本規(guī)律。從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)來分析物理問題往往可以不考慮過程的細(xì)節(jié)，使問題得到簡化，有關(guān)反電動(dòng)勢的問題比較復(fù)雜，是數(shù)學(xué)中不做要求的內(nèi)容。直流電路中有關(guān)反電動(dòng)勢的問題，一般可避開反電動(dòng)勢的概念，從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)比較容易解決。養(yǎng)成用能量的觀點(diǎn)分析物理問題的習(xí)慣，掌握用能量的觀點(diǎn)分析物理問題的方法，對物理學(xué)習(xí)是非常重要的。（4）從函數(shù)關(guān)系的角度來討論各物理量之間的關(guān)系：任何一個(gè)物理公式，都是表示該公式中的各物理量之間的關(guān)系，哪些量是不變的，哪些量是變化的，哪些變量之間存在這因果關(guān)系以及在我們所研究的問題中，將哪個(gè)量當(dāng)做自變量，哪個(gè)量看作是它的函數(shù)，它們之間是什么樣的函數(shù)關(guān)系等等。這樣研究問題，可以加深對物理規(guī)律的理解，更有效地利用數(shù)學(xué)工具來解決物理問題，防治簡單的亂套公式。這樣的分析方法，對解決電路計(jì)算的問題同樣是非常重要的。4、磁場：磁場中各物理量的方向之間的關(guān)系比電場中要復(fù)雜，要很好地掌握判定電流（直線電流、環(huán)形電流、螺線管）產(chǎn)生的磁場的方向的右手螺旋法則和磁場對電流和運(yùn)動(dòng)電荷的作用力的方向的左手定則，必須很好地樹立空間立體觀念，并能根據(jù)需要將立體圖形改畫成適當(dāng)?shù)钠拭鎴D，實(shí)現(xiàn)“立體圖形平面化”，以利于對問題的分析和解決。要很好地掌握洛侖茲力的特點(diǎn)（總與磁場方向垂直，與速度方向垂直，因而對運(yùn)動(dòng)電荷不做功）并能結(jié)合力學(xué)的基本規(guī)律解決帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)問題。掌握安培力的特點(diǎn)，并能結(jié)合力學(xué)的規(guī)律解決通電導(dǎo)線在磁場中的運(yùn)動(dòng)和通電線圈在磁場中的轉(zhuǎn)動(dòng)的問題。在學(xué)習(xí)中要與電場對比，了解研究場的方法的共同點(diǎn)，但更要注意磁場與電場的不同點(diǎn)。5、電磁感應(yīng)：法拉第電磁感應(yīng)定律是用來確定感應(yīng)電動(dòng)勢普遍適用的規(guī)律，必須深刻的理解它的意義，熟練的掌握它的應(yīng)用。對于法拉第電磁感應(yīng)定律我們應(yīng)注意：A、明確磁通量φ、磁通量的變化量?φ＝φ2－φ1、磁通量的變化率?φ/?t，它們各自的意義，尤其是要注意它們的區(qū)別。B、它的研究對象是一閉合回路，即用它求得的是整個(gè)閉合回路的總的電動(dòng)勢，用它來確定某一段電路的感應(yīng)電動(dòng)勢，一般說來是很不方便的。C、由于在中學(xué)階段我們只會(huì)計(jì)算在一段時(shí)間內(nèi)磁通量的平均變化率，因而用法拉第電磁感應(yīng)定律的公式ε＝n?φ/?t求得的是在該段時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢。應(yīng)當(dāng)指出，后兩條并不是法拉第電磁感應(yīng)定律本身的局限性，前面已經(jīng)說過，它是用來解決感應(yīng)電動(dòng)勢的大小時(shí)普遍適用的規(guī)律。這種局限性只是由于中學(xué)階段我們掌握的物理知識(shí)和數(shù)學(xué)知識(shí)不足造成的。（2）對于導(dǎo)體在磁場中做切割磁力線時(shí)，可用公式：ε=Blvsinθ來計(jì)算導(dǎo)體上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢（動(dòng)生電動(dòng)勢）。對于該公式應(yīng)注意：A、公式中的B，一般說來是勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，如不是勻強(qiáng)磁場，需要求導(dǎo)線所在處的各點(diǎn)B的大小相等；導(dǎo)線與磁場B的方向、與導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向都垂直，如不垂直時(shí)，需將導(dǎo)線在磁場B的垂直方向，速度v的垂直方向投影，式中l(wèi)可理解為這個(gè)投影的長度；一般說來，要求整個(gè)導(dǎo)線平動(dòng)，即各點(diǎn)的速度相同，如導(dǎo)線在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)線上各點(diǎn)速度不相同時(shí)，應(yīng)先將導(dǎo)線（或?qū)Ь€在與磁場垂直、與速度垂直方向的投影）分成很多小段，認(rèn)為每一小段上各點(diǎn)速度相同，再求各小段速度（在空間上）的平均值，式中的v既是上述的平均值；式中的θ是v與B之間的夾角。B、該公式求得的是一段導(dǎo)線上的感應(yīng)電動(dòng)勢。C、公式中的v是某一時(shí)刻的即時(shí)速度，ε為該時(shí)刻的即時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢，若v是某段時(shí)間內(nèi)的平均速度，則ε為該段時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢。在中學(xué)階段，求某段導(dǎo)線的感應(yīng)電動(dòng)勢，求即時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢，我們必須用公式ε=Blvsinθ。（4）能量轉(zhuǎn)化和守恒定律是物理學(xué)中最重要的基本定律之一。用能量及其轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)來分析問題的方法是物理學(xué)中最重要的方法之一。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象的問題中，要特別注意用能量及其轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)和方法來分析和處理問題。A、從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)加深對楞次定律的理解。楞次定律是符合能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的。或者說，它是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的必然結(jié)果?？梢詫⒗愦味衫斫鉃椋焊袘?yīng)電流總是反抗產(chǎn)生它的原因。如反抗原磁通的變化、反抗導(dǎo)體與磁場之間的相對運(yùn)動(dòng)、反抗原來電流的變化（自感），……，其實(shí)質(zhì)都是要求產(chǎn)生感應(yīng)電流的外界因素做功，從而將其它形式的能量轉(zhuǎn)化為（感應(yīng)電流的）電能。B、在解決有關(guān)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的問題中，注意從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)來分析問題，即可使問題得到較簡化的解決，又可加深對物理問題的理解。6、交流電：關(guān)于交流電的初步知識(shí)，主要有交流電的產(chǎn)生、變化規(guī)律和表征交流電的物理量，變壓器的原理及電能的輸送。交流電的問題實(shí)質(zhì)是電磁感應(yīng)和電路知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。因此，分析交流電問題，應(yīng)運(yùn)用電磁感應(yīng)的規(guī)律和電路分析知識(shí)。光的反射與折射知識(shí)要點(diǎn)：光的直線傳播1、光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，小孔成像影的形成證明光沿直線傳播。2、光在真空中傳播速度C=3×108m/s3、光線和光束：〈1〉光線：是為了描述光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播假想的線。〈2〉光束：是一束光，具有能量。有三種光束，即會(huì)聚光束，平行光束和發(fā)散光束。（見圖一）（圖一）光的反射?a)反射光線與入射光線和法線在同一平面內(nèi)?1、反射定律?b)反射光線和入射光線分層法線兩側(cè)??c)反射角等于入射角2、鏡面反射和漫反射都遵守反射定律3、反射定律的應(yīng)用（1）平面鏡對光線的作用???①不改變?nèi)肷涔獾男再|(zhì)??②控制光路①不改變?nèi)肷涔獾男再|(zhì)：（見圖二）（圖二）②控制光路：a：平面鏡轉(zhuǎn)過θ角，其反射光線轉(zhuǎn)過2θ角（見圖三）b：互相垂直的兩平面鏡，可使光線平行反向射光（見圖四）c：光線射到相互平行的兩平面鏡上，出射光線與入射光線平行（見圖五）（2）平面鏡成像①像的形成:如圖所示,光源“S”發(fā)出的光線,經(jīng)平面鏡反射后,反射光線的反向沿長線全部交于“S′”,即反射光線好像都從點(diǎn)“S′”。（見圖六）②平面鏡成像作用a.已知點(diǎn)源S,作圖確定像S的位置（見圖七）方法:根據(jù)反射定律作出兩條入射光線的反射光線,反射光線的反向沿長線的交點(diǎn)即像S’b.已知光源S’位置,作圖確定能經(jīng)平面鏡觀察到（見圖八）S的像S′,眼睛所在的范圍方法:①根據(jù)成像規(guī)律找到S’②光線好象從S’射出c．已知眼睛上的位置,作圖確定眼睛經(jīng)平面鏡所能觀察到的范圍.方法一:根據(jù)反射定律作用（見圖九）方法二:光線“好象”直接入射眼睛的像E′(見圖十)③平面鏡成像規(guī)律：正立、等大、虛像、像與物關(guān)于平面鏡對稱的反射和折射知識(shí)要點(diǎn)：光的折射：（一）、折射定律：1、折射現(xiàn)象：光從一種介質(zhì)，斜射入另一種介質(zhì)的界面時(shí)，其中一部分光進(jìn)另一種介質(zhì)中傳播，并且改變了傳播方向：這種現(xiàn)象叫折射觀察（光由一種介質(zhì)，垂直界面方向入射另一種介質(zhì)時(shí)傳播方向不發(fā)生改變）。2、折射定律：??①折射光線跟入射光線和法線在同一平面上。?內(nèi)容?②折射光線跟入射光線分居法線兩側(cè)。?sini?③入射角正弦和折射角正弦之比等于常數(shù)。即=常數(shù)sinr?3、折射率（n）：①定義：光從真空射入某介質(zhì)時(shí)，入射角正弦和折射角正弦的比，稱為該介質(zhì)的折射率。用n表示。即n=sinisinr②折射率反映了介質(zhì)對光的折射能力。如圖光從真空以相同的入射角i，入射不同介質(zhì)時(shí)，n越大，根據(jù)折射定律，折射角r越小，則偏折角θ越大。③折射率和光在該介質(zhì)中傳播速度有關(guān)。a．折射率等于光在真空中速度c，與光在介質(zhì)中速度v之比。cvb．由于c>v。所以n>1即n=④光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)：光疏介質(zhì)：折射率小的介質(zhì)叫光疏介質(zhì)。在光疏介質(zhì)中，光速較大。光密介質(zhì)：折射率大的介質(zhì)叫光密介質(zhì)在光密介質(zhì)中，光速較小。4、反射和抑射現(xiàn)象中，光路可逆。（二）全反射：1、全反射現(xiàn)象：①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角，當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí)，折射光消失，只剩下反射光，光全部被反射回光密介質(zhì)中，這種現(xiàn)象叫全反射。②增大入射角時(shí)，不但折射角和反射角增大，光的強(qiáng)度也在變化，即折射光越來越弱；反射光越來越強(qiáng)；全反射時(shí)，入射光能量全部反射回到原來的介質(zhì)中。2、臨界角（A）：定義：當(dāng)光從某種介質(zhì)射向真空時(shí)，折射角度為90°時(shí)的入射角叫做臨界角。用A表示。根據(jù)折射定律：sinA=3、發(fā)生全反射的條件：①光從光密介質(zhì)入射光疏介質(zhì)。②入射角大于臨界角。（三）棱鏡：1、棱鏡的色散：（1）棱鏡對一束單色興的作用：一束光從空氣，射向棱鏡的一側(cè)面時(shí)，經(jīng)過兩次折射，出射光相對入射光方向偏折δ角，出射光偏向底邊。（2）棱鏡對白光的色散作用：a．現(xiàn)象：白光通過三棱鏡后被分解成不同的色光。并按順序排列為紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫。這種現(xiàn)象稱色散現(xiàn)象。b．說明：①白光是復(fù)色光，由不同顏色的單色光組成。②各種色光的偏折角度不同，所以介質(zhì)對不同色光的折射率色不同。由于n=1nc所以各種v光在同一介質(zhì)中的傳播速度不同。如圖對紅光偏折角最??；對紅光折射率最??；紅光在玻璃中傳播速度最大。對紫光偏折角最大；對紫光折射率最大；紫光在玻璃中傳播速度最小。2、全反射棱鏡：全反射棱鏡，為橫截面是等腰直角三角形的棱鏡它可以將光全部反射，常用來控制光路。（四）、透鏡：1、透鏡：是利用光的折射控制光路和成像的光學(xué)器材。①透鏡：是兩個(gè)表面分別為球面（或一面為球面，另一面為平面）的透明體。凸透鏡：中間厚邊緣薄的透鏡。凹透鏡：中間薄邊緣厚的透鏡。②透鏡的光