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高中物理基本概念、定理、定律、公式大全


高中物理基本概念、定理、定律、公式

一、质点的运动(1)------直线运动 1)匀变速直线运动 1.平均速度 V 平=S/t (定义式) Vt2 -Vo2=2as 3.中间时刻速度 Vt/2=V 平=(Vt+Vo)/2 5.中间位置速度 Vs/2=[(Vo2 +Vt2)/2]1/2 7.加速度 a=(Vt-Vo)/t 8.实验用推论ΔS=aT2 4.末速度 Vt=Vo+at 6.位移 S= V 平 t=Vot + at2/2=Vt/2t 2.有用推论

以 Vo 为正方向,a 与 Vo 同向(加速)a>0;反向则 a<0 ΔS 为相邻连续相等时间(T)内位移之差 加速度(a):m/s2 路程:米 末速度(Vt):m/s

9.主要物理量及单位:初速(Vo):m/s 时间(t):秒(s) 1m/s=3.6Km/h 位移(S):米(m)

速度单位换算:

注:(1)平均速度是矢量。(2)物体速度大,加速度不一定大。(3)a=(Vt-Vo)/t 只是量度式, 不是决定式。(4)其它相关内容:质点/位移和路程/s--t 图/v--t 图/速度与速率/ 2) 自由落体 1.初速度 Vo=0 3.下落高度 h=gt2/2(从 Vo 位置向下计算) 2.末速度 Vt=gt 4.推论 Vt2=2gh

注:(1)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,遵循匀变速度直线运动规律。 (2)a=g=9.8≈10m/s 3) 竖直上抛 1.位移 S=Vot- gt2/2 gt (g=9.8≈10m/s2 ) 3.有用推论 Vt2 -Vo2=-2gS 5.往返时间 t=2Vo/g 2.末速度 Vt= Vo2

重力加速度在赤道附近较小,在高山处比平地小, 方向竖直向下。

4.上升最大高度 Hm=Vo2/2g (抛出点算起)

(从抛出落回原位置的时间)

注:(1)全过程处理:是匀减速直线运动,以向上为正方向,加速度取负值。(2)分段处理:向 上为匀减速运动,向下为自由落体运动,具有对称性。(3)上升与下落过程具有对称性,如在 同点速度等值反向等。

二、质点的运动(2)----曲线运动 1)平抛运动 1.水平方向速度 Vx= Vo 3.水平方向位移 Sx= Vot 5.运动时间 t=(2Sy/g)1/2
2 2

万有引力

2.竖直方向速度 Vy=gt 4.竖直方向位移(Sy)=gt2/2 (通常又表示为(2h/g)1/2)
2

6.合速度 Vt=(Vx +Vy )1/2=[Vo +(gt)2]1/2 合速度方向与水平夹角β : tgβ=Vy/Vx=gt/Vo 7.合位移 S=(Sx2+ Sy2)1/2 ,位移方向与水平夹角α: tgα=Sy/Sx=gt/2Vo 注:(1)平抛运动是匀变速曲线运动,加速度为 g,通常可看作是水平方向的匀速直线运动 与竖直方向的自由落体运动的合成。(2)运动时间由下落高度 h(Sy)决定与水平抛出速 度无关。(3)θ与β 的关系为 tgβ =2tgα 。(4)在平抛运动中时间 t 是解题关键。 (5)曲线运动的物体必有加速度, 当速度方向与所受合力(加速度)方向不在同一直线上 时物体做曲线运动。 2)匀速圆周运动 1.线速度 V=s/t=2πR/T 3.向心加速度 a=V2/R=ω2R=(2π/T)2R 5.周期与频率 T=1/f 7.角速度与转速的关系ω=2πn 8.主要物理量及单位: 周期(T):秒(s) 角速度(ω):rad/s 2.角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf 4.向心力 F 心=mV2/R=mω2R=m(2π/T)2R 6.角速度与线速度的关系 V=ωR (此处频率与转速意义相同) 角度(Φ): 弧度 (rad) 频率 ( f) :赫 (Hz) 半径(R):米(m) 线速度(V):m/s

弧长(S):米(m) 转速(n):r/s

向心加速度:m/s2

注:(1)向心力可以由具体某个力提供,也可以由合力提供,还可以由分力提供,方向始 终与速度方向垂直。(2)做匀速度圆周运动的物体,其向心力等于合力,并且向心力 只改变速度的方向,不改变速度的大小,因此物体的动能保持不变,但动量不断改变。

3)万有引力 1.开普勒第三定律 T2/R3=K(=4π2/GM) R:轨道半径 T :周期 2.万有引力定律 F=Gm1m2/r2
-11

K:常量(与行星质量无关)

G=6.67×10 N·m2/kg2 方向在它们的连线上 g=GM/R2 ω=(GM/R3)1/2 V2=11.2Km/s h≈36000 km R:天体半径(m) T=2π(R3/GM)1/2 V3=16.7Km/s

3.天体上的重力和重力加速度 GMm/R2=mg 4.卫星绕行速度、角速度、周期 V=(GM/R)1/2 5.第一(二、三)宇宙速度 V1=(g 地 r 地)1/2=7.9Km/s 6.地球同步卫星 GMm/(R+h)2=m4π2(R+h)/T2

h:距地球表面的高度

注:(1)天体运动所需的向心力由万有引力提供,F 心=F 万。 (2)应用万有引力定律可估算天体 的质量密度等。(3)地球同步卫星只能运行于赤道上空,运行周期和地球自转周期相同。 (4)卫星轨道半径变小时,势能变小、动能变大、速度变大、周期变小。(5)地球卫星的最 大环绕速度和最小发射速度均为 7.9Km/S。

三、力(常见的力、力矩、力的合成与分解) 1)常见的力 1.重力 G=mg 方向竖直向下 g=9.8m/s2 ≈10 m/s2 作用点在重心 适用于地球表面附近 2.胡克定律 F=kX 方向沿恢复形变方向 (N/m) X:形变量(m) 3.滑动摩擦力 f=μ N (N) 4.静摩擦力 0≤f 静≤fm 5.万有引力 F=Gm1m2/r2 6.静电力 F=KQ1Q2/r2 7.电场力 F=Eq 与物体相对运动方向相反 k:劲度系数

μ :摩擦因数

N:正压力

与物体相对运动趋势方向相反 G=6.67×10 N·m2/kg2 K=9.0×10 N·m2/C2 q:电量 C
9 -11

fm 为最大静摩擦力 方向在它们的连线上 方向在它们的连线上

E:场强 N/C

正电荷受的电场力与场强方向相同 当 L⊥B 时: F=BIL 当 V⊥B 时: f=qVB ,B//L 时: F=0 , V//B 时: f=0

8.安培力 F=BILsinθ

θ为 B 与 L 的夹角

9.洛仑兹力 f=qVBsinθ θ为 B 与 V 的夹角

注:(1)劲度系数 K 由弹簧自身决定(2)摩擦因数μ 与压力大小及接触面积大小无关,由接触 面材料特性与表面状况等决定。(3)fm 略大于μ N 一般视为 fm≈μ N (4)物理 量符号及单位 B:磁感强度(T), L:有效长度(m), I:电流强度(A),V:带电粒 子速度(m/S), q:带电粒子(带电体)电量(C),(5)安培力与洛仑兹力方向均用左手定 则判定。 2)力矩 1.力矩 M=FL 2.转动平衡条件 3)力的合成与分解 1.同一直线上力的合成 2.互成角度力的合成 F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2 F1⊥F2 时: F=(F12+F22)1/2 同向: F=F1+F2 反向:F=F1-F2 (F1>F2) L 为对应的力的力臂,指力的作用线到转动轴(点)的垂直距离 M 顺时针= M 逆时针 M 的单位为 N·m 此处 N·m≠J

3.合力大小范围

|F1-F2|≤F≤|F1+F2| β为合力与 x 轴之间的夹角 tgβ=Fy/Fx

4.力的正交分解 Fx=Fcosβ Fy=Fsinβ

注:(1)力(矢量)的合成与分解遵循平行四边形定则。(2)合力与分力的关系是等效替代关 系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立。(3)除公式法外,也可用作图法求解,此 时要选择标度严格作图。 (4)F1 与 F2 的值一定时,F1 与 F2 的夹角(α角)越大合力越小。 (5) 同一直线上力的合成,可沿直线取正方向,用正负号表示力的方向,化成代数运算。 四、动力学(运动和力) 1.第一运动定律(惯性定律):物体具有惯性,总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有 外力迫使它改变这种状态为止。 2.第二运动定律:F 合=ma 或 a=F 合/m a 由合外力决定,与合外力方向一致。

3.第三运动定律 F= -F′ 负号表示方向相反,F、F′各自作用在对方,实际应用:反冲运动

4.共点力的平衡 F 合=0 N>G 失重:N<G

二力平衡

5.超重:

注:平衡状态是指物体处于静上或匀速度直线状态,或者是匀速转动。

五、振动和波(机械振动与机械振动的传播) 1. 简谐振动 F=-KX 终反向。 2.单摆周期 T=2π(L/g)1/2 0 摆角θ <5 3.受迫振动频率特点: f=f 驱动力 应用 A140 5.波速公式 V=S/t=λ f=λ /T F:回复力 K:比例系数 X:位移 负号表示 F 与 X 始

L:摆长(m)

g:当地重力加速度值

成立条件:

4.发生共振条件:f 驱动力=f 固

共振的防止和

波传播过程中,一个周期向前传播一个波长。 30℃:349m/s (声波是纵波)

6.声波的波速(在空气中) 0℃:332m/s 20℃:344m/s 7.波发生明显衍射条件: 8.波的干涉条件: 方向相同)

障碍物或孔的尺寸比波长小,或者相差不大。 *(相差恒定、振幅相近、振动

两列波频率相同

注:(1)物体的固有频率与振幅、驱动力频率无关。(2)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。(3)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。(4)干涉与衍射是波特有。(5)振动图象与波动图 象。

六、冲量与动量(物体的受力与动量的变化) 1.动量 P=mV P:动量(Kg/S) m:质量(Kg) 3.冲量 I=Ft I:冲量(N·S) F:恒力(N) V:速度(m/S) t:力的作用时间(S) 方向与速度方向相同 方向由 F 决定

4.动量定理 I =ΔP 或 Ft= mVt - mVo mVo 是矢量式 5.动量守恒定律 P 前总=P 后总 m2V2′

ΔP: 动量变化ΔP=mVt -

P=P′

m1V1+m2V2= m1V1′+

6.弹性碰撞ΔP=0;ΔEK=0

(即系统的动量和动能均守恒) ΔEK:损失的动能 EKm:损失的最大动能

7.非弹性碰撞ΔP=0;0<ΔEK<ΔEKm 8.完全非弹性碰撞ΔP=0;ΔEK=ΔEKm

(碰后连在一起成一整体)

9.物体 m1 以 V1 初速度与静止的物体 m2 发生弹性正碰(见教材 C158): V1′=(m1-m2)V1/(m1+m2) V2′=2m1V1/(m1+m2)

10.由 9 得的推论-----等质量弹性正碰时二者交换速度(动能守恒、动量守恒) 11.子弹 m 水平速度 Vo 射入静止置于水平光滑地面的长木块 M,并嵌入其中一起运动时的 机械能损失 E 损 E 损=mVo2/2-(M+m)Vt2/2=fL 相对 Vt:共同速度 f:阻力 注:(1)正碰又叫对心碰撞,速度方向在它们“中心”的连线上。(2)以上表达式除动能外均 为矢量运算,在一维情况下可取正方向化为代数运算(3)系统动量守恒的条件:合外力 为零或内力远远大于外力,系统在某方向受的合外力为零, 则在该方向系统动量守恒(4) 碰撞过程(时间极短,发生碰撞的物体构成的系统)视为动量守恒,原子核衰变时动量守 恒。(5)爆炸过程视为动量守恒,这时化学能转化为动能,动能增加。

七、功和能(功是能量转化的量度) 1.功 W=FScosα (定义式) 角 2.重力做功 Wab=mghab 3.电场力做功 Wab=qUab 4.电功 w=UIt 通电时间(S) W:功(J) F:恒力(N) S:位移(m) α:F、S 间的夹

m:物体的质量 q:电量(C)

g=9.8≈10 hab:a 与 b 高度差(hab=ha-hb) Uab:a 与 b 之间电势差(V)即 Uab=Ua-Ub I:电流(A) t:

(普适式)

U: 电压 (V)

6.功率 P=W/t (定义式) (S) 8.汽车牵引力的功率 P=FV 功率

P:功率[瓦(W)]

W:t 时间内所做的功(J) t:做功所用时间

P 平=FV 平

P:瞬时功率

P 平:平均

9.汽车以恒定功率启动、 以恒定加速度启动、 汽车最大行驶速度(Vmax=P 额/f) 10.电功率 P=UI 电路电流(A) (普适式) U:电路电压(V) I:

11.焦耳定律 Q=I2Rt 间(秒) 12.纯电阻电路中 I=U/R 13.动能 Ek=mv2/2 时速度(m/s)

Q:电热(J)

I:电流强度(A)

R:电阻值(Ω)

t:通电时

P=UI=U2/R=I2R Ek:动能(J)

Q=W=UIt=U2t/R=I2Rt m:物体质量(Kg) v:物体瞬

14.重力势能 EP=mgh EP :重力势能(J) 零势能点起) 15.电势能εA=qUA (V)

g:重力加速度

h:竖直高度(m)

(从

εA:带电体在 A 点的电势能(J)

q:电量(C)

UA:A 点的电势

16.动能定理(对物体做正功,物体的动能增加) ΔEK W 合:外力对物体做的总功 17.机械能守恒定律ΔE=0 mgh2

W 合= mVt /2 - mVo /2

2

2

W 合=

ΔEK:动能变化ΔEK =( mVt /2- mVo /2) EK1+EP1=EK2+EP2 mV12/2+mgh1=mV22/2+

2

2

18.重力做功与重力势能的变化(重力做功等于物体重力势能增量的负值)WG= - ΔEP 注:(1)功率大小表示做功快慢,做功多少表示能量转化多少。 (2) O ≤α<90
O 0 O

做正功; 90 <

O

α≤180 做负功;α=90o 不做功(力方向与位移(速度)方向垂直时该力不做功)。 (3) 重力(弹力、电场力、分子力)做正功,则重力(弹性、电、分子)势能减少。(4)重 力做功和电场力做功均与路径无关(见 2、3 两式)。(5)机械能守恒成立条件:除重 力(弹力)外其它力不做功,只是动能和势能之间的转化 (6)能的其它单位换 6 -19 算:1KWh(度)=3.6×10 J 1eV=1.60×10 J。*(7)弹簧弹性势能 E=KX2/2 。

八、分子动理论、能量守恒定律 1.阿伏加德罗常数 NA=6.02×10 /mol 3.油膜法测分子直径 d=V/s 膜表面积(m2) 4.分子间的引力和斥力(1) r<r0 (2) 小值) (3) r>r0 f 引>f 斥 F 分子力表现为引力 r=r0
23

2.分子直径数量级 10-10 米 V:单分子油膜的体积(m3) S:油

f 引<f 斥 f 引=f 斥

F 分子力表现为斥力 F 分子力=0 E 分子势能=Emin(最

(4)

r>10r0

f 引=f 斥≈0

F 分子力≈0

E 分子势能≈0

5.热力学第一定律 W+Q=ΔE (做功和热传递,这两种改变物体内能的方式,在效果上是 等效的) W:外界对物体做的正功(J) Q:物体吸收的热量(J) ΔE:增加的内能(J) 注:(1)布朗粒子不是分子,布朗粒子越小布朗运动越明显,温度越高越剧烈。(2)温度是分子 平均动能的标志。 (3)分子间的引力和斥力同时存在,随分子间距离的增大而减小,但斥力 减小得比引力快。(4)分子力做正功分子势能减小,在 r0 处 F 引=F 斥且分子势能最小。 (5)气体膨胀,外界对气体做负功 W<0。(6)物体的内能是指物体所有的分子动能和分子 势能的总和。 对于理想气体分子间作用力为零, 分子势能为零。 (7)能的转化和定恒定律, 能源的开发与利用见教材 A195。(8)r0 为分子处于平衡状态时,分子间的距离。

九、气体的性质 1.标准大气压 1atm=1.013×105Pa=76cmHg ( 1Pa=1N/m2 ) t:摄氏温度(℃) V:气体体积 P1/T1=P2/T2 V1/V2=T1/T2 T 为热力学温

2.热力学温度与摄氏温度关系 T=t+273 3.玻意耳定律(等温变化)P1V1=P2V2 4.查理定律(等容变化)Pt=Po(1+t/273)

T:热力学温度(K) PV=恒量

P:气体压强

Po:该气体 0℃时的压强

5.盖?吕萨克定律(等压变化) Vt=Vo(1+t/273) VO:该气体 0℃时的体积 6.理想气体的状态方程 P1V1/T1=P2V2/T2 度(K) 7.*克拉珀龙方程 PV=MRT/μ R=8.31J/mol·K PV/T=恒量

M:气体的质量 μ:气体摩尔质量

注:(1)理想气体的内能与理想气体的体积无关,与温度和物质的量有关。(2)公式 3、4、5、 6 成立条件均为一定质量的理想气体,使用公式时要注意温度的单位,t 为摄氏温度 (℃),而 T 为热力学温度(K)。(3)P--V 图、P--T 图、V--T 图要求熟练掌握。

十、电场 1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷(e=1.60×10 C) 2.库仑定律 F=KQ1Q2/r2(在真空中)*F=KQ1Q2/εr2(在介质中) F:点电荷间的作用力(N) K:静电力常量 K=9.0×10 N·m2/C Q1、Q2:两点荷的电量(C) ε:介电常数 r:两点 荷间的距离(m) 方向在它们的连线上,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。
9 2 -19

3.电场强度 E=F/q (定义式、计算式) 4.真空点电荷形成的电场 E=KQ/r2 亘 5.电场力 F=qE F:电场力(N)

E :电场强度(N/C) q:检验电荷的电量(C) 是矢量 r:点电荷到该位置的距离(m) Q:点电荷的电

q:受到电场力的电荷的电量(C) UAB =WAB/q=- ΔεAB/q

E:电场强度(N/C)

6.电势与电势差 UA=εA/q 7.电场力做功 WAB= qUAB

UAB=UA- UB

WAB:带电体由 A 到 B 时电场力所做的功(J)

q:带电量(C)

UAB:电场中 A、B 两点间的电势差(V) 8.电势能εA=qUA εA:带电体在 A 点的电势能(J)

(电场力做功与路径无关) q:电量(C) UA:A 点的电势(V)

9.电势能的变化ΔεAB =εB- εA

(带电体在电场中从 A 位置到 B 位置时电势能的差值)

10.电场力做功与电势能变化ΔεAB= -WAB= -qUAB (电势能的增量等于电场力做功的负值) 11.电容 C=Q/U 差)(V) (定义式,计算式) C:电容(F) Q:电量(C) U:电压(两极板电势

12.匀强电场的场强 E=UAB/d UAB:AB 两点间的电压(V) (m) 13.带电粒子在电场中的加速(Vo=0) W=ΔEK

d:AB 两点在场强方向的距离

qu=mVt2/2

Vt=(2qU/m)1/2

14.带电粒子沿垂直电场方向以速度 Vo 进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下) 类似于 平抛运动 垂直电杨方向:匀速直线运动 L=Vot (在带等量异种电荷的平行极板中:E=U/d) 平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动 d=at2/2 S:两极板正对面积 a=F/m=qE/m

15.*平行板电容器的电容 C=εS/4πKd

d:两极板间的垂直距离

注:(1)两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分, 原带同种电荷的总量平分。(2)电场线从正电荷出发终止于负电荷,电场线不相交,切线 方向为场强向,电场线密处场强大,顺着电场线电势越来越低,电场线与等势线垂直。 (3) 常见电场的电场线分布要求熟记,(见图、[教材 B7、C178])。(4)电场强度(矢量) 与电势(标量)均由电场本身决定,而电场力与电势能还与带电体带的电量多少和电荷 正负有关。(5)处于静电平衡导体是个等势体,表面是个等势面,导体外表面附近的电场 线垂直于导体表面.导体内部合场强为零,导体内部没有净电荷,净电荷只分布于导体外 表面。(6)电容单位换算 1F=106μF=1012PF (7)电子伏(eV)是能量的单位,1eV=1.60× -19 10 J。(8)静电的产生、静电的防止和应用要掌握。

十一、恒定电流 1.电流强度 I=q/t (S) I:电流强度(A) q:在时间 t 内通过导体横载面的电量(C) t:时间

2.部分电路欧姆定律 I=U/R (Ω) 3.电阻 电阻定律 R=ρL/S (m2)

I:导体电流强度(A)

U:导体两端电压(V)

R:导体阻值

ρ:电阻率(Ω·m) L:导体的长度(m)

S:导体横截面积

4.闭合电路欧姆定律 I=ε/( r + R) ε= Ir + IR I:电路中的总电流(A) 阻(Ω) ε:电源电动势(V)

ε=U 内+U 外 R:外电路电阻(Ω) r:电源内

5.电功与电功率 W=UIt P=UI W:电功(J) U:电压(V) I:电流(A) t:时间(S) P:电功率(W) 6.焦耳定律 Q=I Rt Q:电热(J) I:通过导体的电流(A) R:导体的电阻值(Ω) t:通电时间(S) 7.纯电阻电路中:由于 I=U/R,W=Q 因此 W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R 8.电源总动率、电源输出功率、电源效率 I:电路总电流(A) 电源效率 9.电路的串/并联 与 R 成反比) 电阻关系 =R1+R2+R3+ 电流关系 =I1=I2=I3 电压关系 =U1+U2+U3+ P 总=Iε P 出=IU η=P 出/P 总 η:
2

ε:电源电动势(V)

U:端电压(V)

串联电路(P、U 与 R 成正比)

并联电路(P、I

R串 1/R 并=1/R1+1/R2+1/R3+ I总 I 并=I1+I2+I3+ U总 U 总=U1=U2=U3=

功率分配 =P1+P2+P3+ 10.欧姆表测电阻 (1)电路组成

P总 P 总=P1+P2+P3+

(2)测量原理

两表笔短接后,调节 Ro 使电表指针满偏得

Ig=ε/(r+Rg+Ro)

接入被测电阻 Rx 后通过电表的电流为

Ix=ε/(r+Rg+Ro+Rx)=ε/(R 中+Rx) 由于 Ix 与 Rx 对应,因此可指示被测电阻大 小

(3)使用方法:选择量程、短接调零、测量读数、

注意档位(倍率)。 (4)注意:测量电阻要与原电路脱开,选择量程使指针在中央附近,每次换档要重新短接调零。 11.伏安法测电阻 电流表内接法: 电流表外接法:

电压表示数:U=UR+UA

电流表示数:I=IR+IV

R 的测量值=U/I=(UA+UR)/IR=RA+R>R 选用电路条件 R>>RA R<(RARV)1/2] [或 R>(RARV)1/2]

R 的测量值=U/I=UR/(IR+IV)= RVR/(RV+R)<R 选用电路条件 R<<RV [或

12.变阻器在电路中的限流接法与分压接法

电压调节范围小,电路简单,功耗小 便于调节电压的选择条件 Rp≈Ro ≈Ro

电压调节范围大,电路复杂,功耗较大 便于调节电压的选择条件 Rp<Ro 或 Rp

注:(1)单位换算:1A=103mA=106μA ; 1KV=103V=106mA ; 1MΩ=103KΩ=106Ω (2)各种材料的电阻率都随温度的变化而变化,金属电阻率随温度升高而增大。 (3)串联总 电阻大于任何一个分电阻,并联总电阻小于任何一个分电阻。 (4)当电源有内阻时,外电路 电阻增大时,总电流减小,路端电压增大。(5)当外电路电阻等于电源电阻时,电源输出功 2 率最大,此时的输出功率为ε /(2r)。(6)同种电池的串联与并联要求掌握。

十二、磁场 1.磁感强度是用来表示磁场的强弱和方向的物理量,是矢量。 单位:(T), 2.磁通量Φ=BS 2 积(m ) Φ:磁通量(Wb) B:匀强磁场的磁感强度(T) 1T=1N/A·m S:正对面

3.安培力 F=BIL (L⊥B) B:磁感强度(T) (m) 4.洛仑兹力 f=qVB (m/S) (V⊥B)

F:安培力(F)

I:电流强度(A)

L:导线长度

f:洛仑兹力(N)

q:带电粒子电量(C)

V:带电粒子速度

5.在重力忽略不计(不考虑重力)的情况下,带电粒子进入磁场的运动情况(掌握两种) (1) 带电粒子沿平行磁场方向进入磁场:不受洛仑兹力的作用,做匀速直线运动 V=Vo

(2)带电粒子沿垂直磁场方向进入磁场:做匀速圆周运动,规律如下:(a) F 心= f 洛 mV2/R=mω2R=m(2π/T)2R= qVB R=mV/qB T=2πm/qB (b)运动周期与圆周运动的半 径和线速度无关,洛仑兹力对带电粒子不做功(任何情况下)。(c)解题关键:画轨迹、找 圆心、定半径。 注:(1)安培力和洛仑兹力的方向均可由左手定则判定,只是洛仑兹力要注意带电粒子的正 负。(2)常见磁场的磁感线分布要掌握(见图及教材 B68、B69、B70)。

十三、电磁感应 1.[感应电动势的大小计算公式] 物理量和单位] 1)ε=nΔΦ/Δt(普适公式) 数 2)ε=BLV 量的变化率 (切割磁感线运动) S:面积 ε:感应电动势(V) [公式中的

n:感应线圈匝

ΔΦ/Δt:磁通

3)εm=nBSω (发电机最大的感应电动势) 有效长度(m) 4)ε=BL2ω/2 (导体一端固定以ω旋转切割) (m/S)

εm:电动势峰值

L:

ω:角速度(rad/S)

V:速度

2.感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定(电源内部的电流方向:由负极流向正极)。 3.自感电动势ε自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt L:自感系数(H),(线圈 L 有铁芯比无铁芯时要大) ΔI:变化电流 ?t:所用时间 ΔI/Δt:自感电流变化率(变化的快慢)

注: (1)感应电流的方向可用楞次定律或右手定则判定, 楞次定律应用要点见教材 C254。 (2) 3 6 自感电流总是阻碍引起自感电动势的电流的变化(3)单位换算 1H=10 mH=10 μH。

十四、交变电流(正弦式交变电流) 1.电压瞬时值 e=εmsinωt 2.电动势峰值εm=nBSω 3.正(余)弦式交变电流有效值 电流瞬时值 ?=Imsinωt (ω=2πf)

电流峰值(纯电阻电路中)Im=εm/R 总 ε=εm/(2)1/
2

U=Um/(2)1/2

I=Im/(2)1/ I1/I2=n2/n2 t:时间(S)

2

4.理想变压器原副线圈中的电压与电流及功率关系 U1/U2=n1/n2 5.公式 1、 2、 3、 4 中物理量及单位 线圈匝数 B:磁感强度(T) (W) ω:角频率(rad/S)

P 入=P 出 n:

S:线圈的面积(m2) U:(输出)电压(V)

I:电流强度(A)

P:功率

注:(1)交变电流的变化频率与发电机中线圈的转动的频率相同即: ω电=ω线 f 电=f 线 (2)发电机中,线圈在中性面位置磁通量最大,感应电动势为零,过中性面电流方向就 改变(3)有效值是根据电流热效应定义的,没有特别说明的交流数值都指有效值。 (4)理想 变压器的匝数比一定时,输出电压由输入电压决定,输入电流由输出电流决定,输入功率 等于输出功率,当负载的消耗的功率增大时输入功率也增大,即 P 出决定 P 入 。(5)在远 距离输电中,采用高压输送电能可以减少电能在输电线上的损失:P′=(P/U)2R P′:输电 线上损失的功率 P:输送电能的总功率 U:输送电压 R:输电线电阻。(6)正弦交流 电图象 B111

十五、电磁振荡和电磁波 1.LC 振荡电路 T=2π(LC)1/2 (F) f=1/T f:频率(Hz) T:周期(S) L:电感量(H) C:电容量

2.电磁波在真空中传播的速度 C=3.00×108m/s 波频率

λ =C/f

λ :电磁波的波长(m) f:电磁

注:(1)在 LC 振荡过程中,电容器电量最大时,振荡电流为零;电容器电量为零时,振荡电流 最大。(2)麦克斯韦电磁场理论:变化的电(磁)场产生磁(电)场。 十六、光的反射和折射(几何光学) 1.反射定律α=i α;反射角 i:入射角

2.绝对折射率(光从真空中到介质)n=C/V=sini/sinγ n:折射率 折射角 C:真空中的光速

光的色散, 可见光中红光折射率小。 i:入射角 γ :

V:介质中的光速

3.透镜成像公式 1/U+1/V=1/f

U:物距 V:像距(虚像取负值) f:焦距(凹透镜取负值) 5.凸透镜成像规律 B203) 成立条件:L>4f d:移动凸透镜两次成像位置间

4.像的放大率 m=像长/物长=|V|/U V:像距 U:物距 5.共轭法测凸透镜的焦距 f=(L2-d2)/4L f :凸透镜的焦距 的距离 L :物与屏之间的距离

6.光从介质中进入真空或空气中时发生全反射的临界角 C: sinC=1/n 7.凸透镜中物和像的移动速度比较:成倒立缩小像时,物移动速度大于像移动速度:V 物>V 像。 注:(1)平面镜反射成像规律:成等大正立的虚像,像与物沿平面镜对称。(2)三棱镜折射成像 规律:成虚像,出射光线向底边偏折,像的位置向顶角偏移。 (3) 在用共轭法求凸透镜的焦 距时成像时, 第一次成像的物距就是第二次成像的像距。 (4)凹透镜与凸面镜成都是缩小 的虚像。(5)光导纤维是光的全反射的实际应用,放大镜是凸透镜,近视眼镜是凹透镜(6) 熟记各种光学仪器的成像规律,利用反射(折射)规律、 光路的可逆、 透镜的三条特殊光线 等作出光路图是解题关键。(7)白光通过三棱镜发色散规律:紫光靠近底边出射 B198

十七、光的本性(光既有粒子性,又有波动性,称为光的波粒二象性) 1.两种学说: 微粒说(牛顿) 波动说(惠更斯) 亮条纹位置:d= nλ λ:光的波长 暗条纹位置:d=(2n+1)λ/2 λ/2:光的半波长

2.双缝干涉:中间为亮条纹, n=0,1,2,3,???

d:路程差(光程差)

3.光的颜色由光的频率决定,光的频率由光源决定,与介质无关,光的颜色按频率从低到高的 排列顺序是:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。 (助记:紫光的频率大,波长小。) 4.薄膜干涉: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=λ/4 5.电磁波谱(按波长从大到小排列):无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射 线。 6.光子说,一个光子的能量 E=?ν ?:普朗克常量 ν:光的频率

7.光电方程 mVm2/2=?ν–W

mVm2/2:光电子初动能 ?ν:光子能量 W:金属的逸出功

注:(1)要会区分光的干涉和衍射产生原理、条件、图样及应用,如双缝干涉、薄膜干涉、单 缝衍射、圆孔衍射、圆屏衍射等(2)理解光的电磁说,知道光的电磁本质以及红外线、紫 外、线伦琴射线的发现和特性、产生机理、实际应用。(3)光的直线传播只是一种近似 规律。(4)其它相关内容: 光的本性学说发展史/泊松亮斑/发射光谱/吸收光谱/光谱分 析/原子特征谱线/光电效应的规律 B245/光子说/光电管及其应用 B248/光的波粒二性/

十八、原子和原子核 1.α粒子散射试验结果:(a)大多数的α粒子不发生偏转。(b)少数α粒子发生了较大角度的 偏转。(C)枀少数α粒子出现大角度的偏转(甚至反弹回来)。 2.原子核的大小 10 ---10 m,原子的半径约 10 m 3.玻尔的原子模型: 化:Rrn=n2?R1 (a)能量状态量子化:En=E1/n2
-15 -14 -10

(原子的核式结极) (b)轨道半径量子

(C)原子发生定态跃迁时,要辐射(或吸收)一定频率的光子:?ν=E 初-E 末 (能级跃 迁)。 4.天然放射现象:α射线(α粒子是氦原子核)、β射线(高速运动的电子流)、γ射线(波 长枀短的电磁波)、α衰变与β衰变、半衰期(有半数以上的原子核发生了衰变所用的时 间)。γ射线是伴随α射线和β射线产生的。 5.质子的发现:卢瑟福用α粒子轰击氮原子核的实验,质子实际上就是氢原子核。 6.中子的发现:查德威克用α粒子轰击铍时,得到了中子射线。 相同质子数和不同中子数的原 子互称同位素。放射性同位素的应用:a 利用它的射线;b 做为示踪原子。 7.爱因斯坦的质能联系方程:E=mC2 E:能量(J) m:质量(Kg) C:光在真空中的速度。

8.核能的计算ΔE=ΔmC2 当Δm 的单位用 Kg 时, ΔE 的单位为 J; 当Δm 用原子质量单位 2 2 u 时,算出的ΔE 单位为 uC ;1uC =931.5MeV 。 注:(1)常见的核反应方程(发现中子、质子、重核裂变、轻核聚变等核反应方程) 要求掌握。 (2)熟记常见粒子的质量数和电荷数。(3)质量数和电荷数守恒,依据实验事实,是正确书 写核反应方程的关键。 (4)其它相关内容:重核裂变/链式反应/链式反应的条件/轻核聚变 /核能的和平利用/核反应堆/太阳能/ 十九、 实验:1 共点力的合成/2 练习使用打点计时器/3 测匀变速直线运动的加速度/4 验证牛 顿第二定律/5 碰撞中的动量守恒/6 平抛物体的运动/7 验证机械能守恒定律/8 单摆测定重力 加速度/9 验证玻意耳-马略特定律/10 用描迹法画出电场中平面上的等势线/11 测定金属的

电阻率/12 用电流表和电压表测电池的电动势和内阻/13 练习使用多用表测电阻/14 研究电 磁感应现象/15 测定玻璃的折射率/16 测定凸透镜的焦距/17 用卡尺观察光的衍射现象。


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