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1、,高中物理复习纲要汇总一、动力学(一)常见的几个性质力F引F向G图11、场力(重力、电场力、磁场力) 重力: ,在地表G只是一个分力(如图1)纬度越大F向越小,则G越大高空的重力随高度增加而减小 电场力(库仑力) 定义式: 常见的电场力表示: (适用条件:真空中,点电荷);(其中只适用匀强电场,d是两点在电场方向上的距离) 磁场力(安培力、洛仑兹力) 安培力:磁场对电流的作用力。公式: 方向由左手定则判定 洛仑兹力:磁场对运动电荷的作用力。公式: 方向左手定则(fV) 2、弹力(压力、张力、拉力)一般物体间的弹力与接触面垂直,同时注意以下几点。 绳子拉力只沿绳子收缩方向,且同一绳上张力处处相同
2、。大小可以突变。 弹簧弹力F = kx (x为伸长量或压缩量,k为劲度系数),且与形变方向相反。大小不可突变。 轻杠的弹力更加多样,可以沿拉伸或压缩方向,也可不沿杠方向上。3、摩擦力(滑动摩擦力、静摩擦力) 滑动摩擦力: 静摩擦力: 由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解,与正压力无关。受力分析的顺序: 先场力(重力、电场力、磁场力),后接触力(弹力|、摩擦力),再外力; 绕对象一周检查接触力(都应有施力体),防漏防冗余。大小范围: (fm为最大静摩擦力,通常认为) 摩擦力特点: 摩擦力可与运动方向相同,也可与运动方向相反,还可与运动方向成一定夹角。 摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。
3、 摩擦力的方向与施力物体的相对运动方向或相对运动趋势的方向相同。 静止的物体可以受滑动摩擦力的作用,运动的物体可以受静摩擦力的作用。4、常见的力平衡: 二力平衡求法,二力等大反向且为共点力。 三力平衡问题的常用方法 三力平衡问题直接画出三力,并用正交分解的方法。 用三力平衡的闭合矢量三角形画法,常用相似形的法、或正弦定理、动态三角形来求解。 多力平衡问题一般用正交分解的方法(让最少的力进行分解)。(二)牛顿运动定律1、牛顿第一定律:物体具有保持匀速运动状态或静止状态的性质。(也称为惯性定律)质量是物体惯性大小的唯一量度。2、牛顿第三定律:作用力与反作用力等值反向同性质,作用在两个不同的物体上。
4、(求压力时一般都用牛三)3、牛顿第二定律:(具有矢量性、瞬时性、同体性、独立性特点) 理解:a与F合具有相同的方向,当某力发生变化时应重新受力分析与牛二定律,F合与a是对一个同一个物体(整体),物体的加速度是所受各力产生的加速度的矢量和(这是正交分解的重要依据或前提)。yFTmgF合图2FTmgx 正交分解时应注意建立坐标的原则是:优先沿加速度方向建立坐标。 常见的应用: 受二力加速运动。(合成法或分解法)【例1】如图2所示,沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中,悬挂小球的悬线偏离竖直方向37角,球和车厢相对静止,球的质量为m=1kg。(g10m/s2)(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情
5、况。(2)求悬线对球的拉力。 受多力加速运动。(正交分解法)A、分解力(合力一定沿加速度方向,故垂直加速度方向合力为零,这是最常见形式)mgF1F2yx(2)加速度可分解成以上两个方向上,故如图建立坐标aayax(1)加速度向上,y轴向上yxmgF1F2a斜面参考线图3aB、分解加速度【例2】如图3所示,在箱内倾角为的固定光滑斜面上用平行于斜面的细线固定一质量为m的木块。求:箱以加速度a匀加速上升,线对木块的拉力F1和斜面对箱的压力各多大?解:(1)a向上,故可先根据加速度方向建立坐标,再对F1、F2进行正交分解,列方程:,可解得到:F1、F2。再由牛三求。(2)也可把a正交分解法。然后沿ax
6、、ay分别建坐标x、y轴,列方程:即可求得,。这样(2)比(1)在正交分解列方程和解方程计算都要简单。这也牛二定律独立性的表现。 连接体中应用(一般有整体法和隔离法交替使用,求内力先整体后隔离,求外力先隔离后整体)BAF图4A、系统内各物体的a相同时(优先整体法):【例3】如图4所示,用恒力F推A、B,使物体、在地面做加速运动,若地面光滑求AB间的作用力?若地面对两物体的摩擦因数均为,求AB间的作用力又为多少?yxmg斜面参考线NBAfBAayxMgNfABNABf图52图53ABf(M+m)gN图5图51B、系统内各物体的a不同时(优先隔离法): 【例】如图5所示,质量为M倾角为的斜面体B始
7、终静止在地面上,质量为m的物A从斜面下滑,(1)若物体沿斜面匀速下滑,求地面对M的支持力N与摩擦力f ;(2)若物体沿斜面以a下滑匀加速下滑,求地面对M的支持力N与摩擦力f ;(1)沿斜面匀速下滑时,两者加速度均为零,可用先整体法,(如图51)则有即可求得N与faaxay图54(2)对m(如图52),沿斜面加速下滑时: 再对M(如图53)(由于M静止,故aM为零): *或(如图51)用整体牛二定律: 即可求得N与f *BFA图6C、有时需要判定系统内各物体的a是否相同:【例】如图6所示,光滑地面上有A、B质量分别为、物体叠放,若AB间的摩擦因数为,当F = 8N 时AB间的摩擦力为多少?当F=
8、12N是AB间的摩擦力又为多少?这时A、B的加速度各为多少?(三)运动规律t0T2T3Tv4T初速为零的匀变速直线运动规律:连续相等时间T内的位移差:前nT内的位移:第nT内的位移:匀减速到零的运动可以看作初速度为零的匀加速运动的逆过程图6v1v4v3v21、匀速直线运动:S = vo t2、匀变速直线运动: 基本规律:(结合图象) 中间时刻的瞬时速度:(常用于求纸带上某点的瞬时速度) 初速无论是否为零,匀变速直线运动的质点,在连续相邻的相等的时间间隔内的位移之差为一常数: (a为匀变速直线运动的加速度,T为相同间隔的时间),应用于纸带时一般用逐差法。3、平抛运动: 运动的合成与分解: 常见的
9、运动合成A、两个匀速直线运动的合成匀速运动B、两个初速度为零的匀变速直线运动的合成匀变速运动直线运动v2vv1v1vv2ABCD图7C、常见的匀速直线运动和初速度为零匀变速直线运动的合成a、两者共线时,仍为匀变速直线运动b、两者垂直时,做类平抛运动 小船渡河问题:(设船速为、水速为、河宽为d)。A、过河时间最短:河岸,与水速无关。B、过河位移最短:(如图7)a、时,、的合速度垂直河岸,则b、时,、的合速度垂直,则 平抛运动A、水平方向匀速直线运动和竖直方向自由落体运动的合运动B、两个分运动之间具有等时性与独立性特点,合运动与分运动是等效的xyx/2yxvovyvvo图8C、平抛运动的分解:a、
10、水平匀速运动: b、竖直自由落体: c、由图知: 即末速度的反向延长线与初速度延长线交点恰好在水平位移的中点。 d、时间由得由下落高度y决定),其轨迹方程为是一抛物线方程。 类平抛运动:带电粒子在匀强电场中做类平抛运动。(设 U、d、l、 m、q、v0已知) Uxyl/2ylvovyvvo图9 侧移:速度偏转角: 初速为零的带电粒子,若经过U1加速,再由U2偏转,则有:加速:偏转:偏转角:可见侧移y、偏角与粒子的质量m、电荷量q无关U1xyl/2ylvovyvvo图104、圆周运动 圆周运动需要向心力: mgNmgshN123图11 匀速圆周运动时,物体受到的合力(即所提供的力)(所需向心力)
11、,且一定指圆心,常有三种表示:(供) = (需) 非匀速圆周运动时,沿切向,做变速运动;沿径向指向圆心。A、当,向心运动(轨迹1);B、当,离心运动(轨迹2);C、当,沿切向匀速直线运动(轨迹3) 常见的两类圆周运动 水平面上的圆周运动:(圆锥摆、火车在水平面转弯等) 竖直面上的圆周运动:(如绳、轨道、轻杆、圆管模型等)对绳、内轨道模型过最高点时,对外轨道、轻杆、圆管模型过最高点时,。注意: 匀速圆周运动的物体的向心力就是物体所受的合外力,总是指向圆心; 卫星绕地球、行星绕太阳作匀速圆周运动的向心力由万有引力提供; 氢原子核外电子绕原子核作匀速圆周运动的向心力由原子核对核外电子的库仑力提供;
12、粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛仑兹力来提供。5、天体运动 万有引力引定律:在天体上的应用时,M、R表示中心天体质量和半径, r表示两天体间距,g表示天体表面重力加速度 在地表附近:(r = R) 不考虑地球自转影响时,其中俗称黄金代换式; 若在赤道处随地运行, (其中,) 万有引力提供向心力(天体、人造卫星、飞船绕地球做匀速圆周运动) 近地卫星(): (其中显然有a1=g)得即第一宇宙速度,是发射人造卫星的最小速度,也是绕地运行卫星的最大速度。 同步卫星():同步卫星除一定外,还有三定:定r(离地高)、定轨道平面(与赤道平面一致)、定转动方向(自西向东),总四定。MvTr图12 卫
13、星绕行速度、角速度、周期:即环绕体的v、T()是通过 r 与中心天体的质量M 相互联系 起来的(如图12)注意:T()只能算一个独立的物理量 由得: 即开普勒第三定律,可以变换不同的中心天体研究,该式具有一般性,常用来解决绕中心天体运动的问题 双星系统、星体瓦解:A、双星系统是靠彼此间的万有引力来提供向心力且角速度相同,可得。B、星体瓦解是星表的物体受到的引力不足以手提供因自转所需的向心力:,同时,可得星体自转周期或密度。(四)动量与能量1、动量定理:物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化。 研究对象:一个物体或可看作一个物体的物体系; 解题时受力分析求合力和正方向的规定是关键,方向一致 求的
14、方法:2、动量守恒定律:相互作用的系统,如果不受外力,或它们所受的外力之和为零,它们的总动量保持不变。 或 研究对象:相互作用的两个物体或多个物体 适用条件: 理想守恒:系统不受外力作用或系统受外力作用,但合外力为零。 近似守恒:系统受合外力也不为零,但合外力远小于物体间的相互作用力。(如猛烈碰撞等) 某一方向守恒:系统在某一个方向的合外力为零,在这个方向的动量守恒。(碰撞、爆炸等) 正碰碰撞的分类:完全非弹性碰撞:动能损失最大(如碰后粘合)弹性碰撞:动量、机械能守恒(如一动一静) 一般碰撞特点:遵循动量守恒、系统动能不增加、且符合运动学关系(后者速度小于前者)三原则 爆炸模型(只研究分成两部
15、分):满足动量守恒、系统动能增加的特点(如原子核衰变、弹簧弹开两物块等)3、功与能 功 恒力功: (用于恒力做功); 机械做功: (功率恒定); 动能定理: (若已知某几个力做功和动能变化,则可求出另一力做功); 功是能量转化的量度()。 与势能有关的力做功特点:(该力做正(负)功,则对应的势能减少(增加),重力做功:;弹簧弹力做功:;电场力做功:;分子力做功: 合外力做功: *除重力与弹簧弹力以外的其它力做功: (重力与弹簧弹力做功机械能守恒) * 系统内克服一对滑动摩擦力做功把机械转化为热量(内能): 克服安培力做功把机械能转化为电能: 洛仑兹力永不做功 功率: 表示一段时间内的平均功率v
16、tvmt0vtvmv1t1t20以恒定功率Po启动运行先以恒定F启动,后以恒定Po运行两种运动的vt图SS2S1 F可以是合外力或某个力, v瞬时速度时,P为即时功率; v为平均速度时,P为平均功率;对机车等F常为牵引力,且,P一定时,F与v成反比。常见的两种机车起动方式:A、以恒定功率Po启动运行:动能定理:B、以恒定F(a)启动后以恒定功率运行:a、匀加速运动阶段:v(从0)则P(从0),总有当则匀加速运动阶段结束。一般地有:;b、恒定功率运动阶段:当后不再增加且即仍做av(从v1)加速运动。直到当(这如同A的运动方式) 动能定理:外力对物体所做的总功等于物体动能的增量。(注意:不可以写某
17、一个方向的动能定理 )公式: 机械能守恒:(条件:系统只有内部的重力或弹簧弹力做功。)公式: 或者 能量守恒定律:能量只能转化或者转移(做功),在转化或转移的过程中总量不变。 从转移角度看: 从转化角度看:以下两种常见的能量转化关系:(不管f 、FB是否为恒力均可适用于)A、系统内克服一对滑动摩擦力做功把机械能转化为热量:B、克服安培力做功把机械能转化为电能:4、力学的五大规律应用 动力学(力与运动):涉及加速度或系统合力不为零时,应优先考虑使用动力学方法。 动量定理与动能定理:对单个对象(或可视为整体的几个对象)涉及时间t不涉及加速度a动量定理优先,涉及对地位移使用动能定理。 动量守恒定律与
18、能量守恒定律:对两个(或以上)对象系统合力为零时应优先考虑使用动量守恒定律,出现相对运动路程则优先考虑使用能量守恒定律。【例1】质量为M=0.09kg的木块静止于光滑水平面上,质量为m=0.01kg子弹以vo=200m/s的速度水平射入木块,最后与木块一起运动,设受到的阻力恒为f=180N 。在 这个过程中(以下只需列式)求: 最后的共同速度v; 木块的位移S; 子弹和木块的(系统)产生的内能; 两都相互作用的时间; 木块至少要多长才不至于射穿。BvoAC【例2】如图所示,在光滑水平地面上停着一质量为M=3mo小车C,小车左端有有质是为m=2mo的小物块B,它们之间的动摩擦因数为=0.1 ,现
19、在一质量为mo的子弹A以以vo射入物块并留在其中,之后一起在小车上滑行,与车上的轻弹簧作用后双弹回,最后恰又回到车左端与车相对静止,求: 弹簧在压缩过程中所具有的最大弹性势能Ep; 物块相对小车通过的路程?二、电磁学(一)电场1、电荷相关概念 两种电荷:物体带电是因缺少(多余)电子而带正电(负电)变化的磁场产生电场E向下的磁场B增大时图1 元电荷(是带电体的带电量的最小值) 比荷(荷质比):带电体的带电量与质量的比值称为比荷。 电荷守恒定律:2、电场力(库仑力) 定义式: (电荷q在某处A的受到的电场力) 两点电荷间的电场力:(当r0时,本式不可用)3、电场中力的性质电场强度(场强):存在于电
20、荷(变化的磁场如图1)周围的一种特殊物质。 精确描述:(公式法)定义式: (电荷Q在某处A的受到的电场力F与该电量的比值,与场源电荷Q、受力F无关)具体的两种表示:A、点电荷Q周围的强场: ;B、在匀强电场中:(d为沿电场方向投影距离) 粗略描述:(电场线)A、在电场中的引入一簇假想有向曲线,其疏密表示电场的强弱,且曲线上每一点的切线跟该点的场强方向一致。BASABEABSABE图2EUAB0UAB0B、静电场中电场线特点: 从正电荷出发止于负电荷; 不相交也不闭合; 沿电场线方向电势降落最快; 电场线总是与等势线(面)垂直。 方向:与正(负)电荷受力方向相同(反);沿电场线切线方向。图3EA
21、DCB4、电场中能的性质电势 电势差UAB :(标量,单位V) 定义式: 匀强电场中的关系式:(如图2 、) 电势差传递性关系:(如图3) 电压电势差的绝对值 电势:电场中某点的电势等于该点与零电势点间的电势差。图4AEBCADBCDP 定义式:(其中) 电势具有相对性:一般选取 远或接地点的电势 等势面(线):电场中电势相同的点构成的面(线)。 处于静电平衡状态的导体是等势体(即使表面不同区域带不同的电荷) 等势面(线)与电场线的关系A、匀强电场中电场线与等势线的分布(如图4)a、在匀强电场中任一平行四边形,两平行边电势差相同;(如)b、任意两点的中点电势,连线上的其它的点也可以按比例求之B
22、、电场线总是垂直于等势面(线),且沿电场线方向电势降落最快;C、电场线密处等差等势面(线)也分布较密,反之亦然;D、沿等势面(线)移动电荷电场力不做功,沿电场线方向移动电荷一定做功。正点电荷产生的电场负点电荷产生的电场正点电荷与接地平行板产生的电场等量异种电荷产生的电场等量正电荷产生的电场平行板电容器产生的电场 常见的电场线分布并在其中描出等势线 电势能:电荷在电场中某点A所具有的能 定义: 电势能变化用电场力做功来量度即电场力做正功,电势能减少,反之,做负功则电势能增加(电场力做功等于电势能增量的负值)。 判定电场力做功正负是判定电势能减增的主要依据。A、(注意各个物理量的正负)B、(不管是
23、否FE有变化,侧重角度) 只有电场力做功时:(适用于任何电场) 正电荷在电势越高处电势能越大,负电荷在电势越低处电势能越大。(平行板)电容器 电容器的大小:A、定义式:;B、决定式:对一个电容器来说,除了S、d及变化会引起C变化外,与是否带电无关; 内部为匀强电场; 常见的两种形式A、保持Q不变(断开电源且不再放电),C变化对U、E影响B、保持U不变(电容器C两端U保持不变),C变化对Q、E影响 电荷在平行板电容器内平衡,加速与偏转A、平衡:F合= 0B、加速与偏转时电场力都有做功a、加速:b、偏转:(或)偏转做类平抛运动:(二)磁场直导体周围的磁场分布环形电流周围磁场分布俯视截面分布IB仰视
24、截面分布IB轴截面分布后视图I右视磁场分布IB前视图IBIIBBB地磁场分布1、磁场、磁感线 永磁体形成的磁场; 地磁场; 电流(运动的电荷)周围的磁场 ; 变化的电场产生磁场; 电流周围的磁场分布:安培定则(右手螺旋定则) 磁现象的电本质:(安培分子电流假说)永磁体与电流的磁场都是由运动的电荷产生的2、描述磁场的强弱: 精确描述: 定义式:(其中IB放置,且一般是相对强磁场,或在导体L范围内是匀强的)(某处的磁感强度与I、L、F无关) 电流产生磁场时,B与场源电流I有关:,(同时B还与到电流I的距离有关) 粗略描述:(磁感线) 在磁场中的引入一簇假想有向曲线,其疏密表示磁场的强弱,且曲线上每
25、一点的切线跟该点的磁强方向一致。 磁感线特点:A、从N极出发进入S极;B、不相交,但一定是闭合的; 方向:与小磁针的N(S)极受力方向相同(反);沿磁感线切线方向。3、磁场力 安培力(电流在磁场中受力) 定义式:(只讨论电流在匀强磁场中受力情况)说明: 大小: 若BI时, FB=0 ;若IB时,则,且F、B、I三者两两垂直,且三者间关系可以有左手定则来确定;B与I夹角为时,;FB(B、I构成的平面)且FB B I也符合左手定则 FB本质也是磁场对磁场的相互作用力A、磁体间相互作用力:同名磁极相斥,异名磁极相吸。B、电流间相互作用力:同向电流相吸,反向电流相斥。C、磁体与电流间的相互作用力:除了
26、用 左手定则 判定外还可以用 等效法 来判定,具体如下:条形磁体等效为环形电流,环形磁场等效为直线电流,再用电流间或磁体间的相互作用力来判定。 安培力也是一种性质力,与其它共同作用时,选择合适的视图作力图,使各个力易于表示在同一纸面上。图5sB 安培力的冲量:(不管I是否为恒定值)【例1】如图5,质量为m的铜棒搭在U形导轨右端,棒长和框宽均为L,匀强磁场B方向竖直向下。电键S闭合后,在磁场力作用下铜棒被平抛出去,下落h后的水平位移为s。求闭合S后通过铜棒的电荷量Q ?() 安培力做功:FB做正功把电能转化为其它(机械)能,FB做负功把其它(机械)能转化为电能。 洛仑兹力(运动的电荷在磁场中受力
27、)fB : 定义式:(v与匀强磁场B垂直时,且对正电荷有fB、B、v符合左手定则,负电荷受力与正电荷相反)vB时, (其它情况不讨论) 仅在洛仑兹力fB作用下(或其余的力合力为0)做匀速圆周运动常用的几个量A、半径R :得:(与之有关的量还有动量及动能)B、周期T : 易知对于回旋角为时有: 带电粒子做匀速圆周运动常见解题思路A、(两垂线)找圆心:a、已知出、入射v方向,作两速度垂线交点为O;b、已知入射v方向和出射点(入射点和出射v方向),作v垂线与两点间弦的中垂线交点为O;c、已知入射v方向且半径R可求,由左手定则点圆心O。B、定半径,画轨迹:a、由题意可直接求半径R,此类画轨迹时还应注意
28、带电粒子的受力(左手定则)绕行方向;图6vvORBO1vB1R1vB2O2R2b、由题给的几何关系求圆的半径R。C、标回旋角,求时间:a、回旋角与弦切角关系:=2 ;b、回旋角与速度偏向角关系:= 。D、注意带电粒子对称性运动特例:(如图6) a、沿同一边界出入磁场时,与边界夹角相同;b、沿径向射入匀强磁场时,必沿径向射出;c、电荷经过某点时若磁场发生反转()时,则电荷圆周运动的圆心关于该点对称(R不变)。 带电粒子在无轨道约束的复合场中(三场力作用下)常见的运动形式 做直线运动情况:只有当fB=0(vB)时,才能做匀变速运动,否则只能做匀速直线运动。 做圆周运动情况:一般只有fB用来提供向心
29、力,其余的力(重力,电场力)的效果相互抵消。 常见的电磁仪器 速度选择器:由知,当时粒子才能沿直线穿过速度选择器; 磁流体发电机:电势差稳定时有,所以(U由v决定) 电磁流量计:由,得;再由流量(如图) 质谱仪:由加速电场、速度选择器及偏转磁场组成。 回旋加速器:某带电粒子在回旋加速器内运动,其最终能量由D形盒半径R及磁场B决定A、 由于D形金属盒的大小(半径R)一定,粒子最终从加速器内射出时应具有相同的旋转半径。由牛顿第二定律: 得: 可得:B、 带电粒子(速度不是太大时)在磁场中运动的周期为不变,即交流电频率不变。Babl UvBvfBqE 速度选择器UPvfBqEQB2B1质谱仪磁流体发
30、电机电磁流量计回旋加速器磁电式电表 磁电式电表:磁场是辐向分布的(非匀强磁场),指针偏转角度与电流I成正比。(三)直流电路1、三个常见量 电流:形成电流的条件是:导体两端存在电压(电势差) 定义式: 决定式: 电压:在纯电阻电器中,顺着电流方向每经过电阻R,电势就降落了IR 。即在导体两端产生电压为: 电阻:在纯电阻电路中,由欧姆定律来定义定义式:(与U、I无关) 决定式:(电阻定律)(单位是m,只与导体材料性质和温度有关,与导体S、l无关,金属电阻率随t的升高而增大)对金属导体,一般温度t越高,电阻R越大;半导体材料,有的随温度,有的随光照条件变化而变化。串、并联电路的特点: A、 串联:;
31、 ; B、并联:; C、一般混联电路(常可简化为串联或并联电路),当其中一电阻变大,则总电阻也变大,反之则变小。复杂电路简化原则是:(先对电容、电压表看成开路,把电流表看成短路)用等电势点排列法或电流分支法来画。2、电功和电热的区别与联系 纯电阻用电器:电流通过用电器以发热为目的,如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、 白炽灯泡、电动机卡住时等。 非纯电阻用电器:电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能为目的,发热不是目的,而是不可避免的热能损失,例如电动机正常运行、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等。列表如下:电功W (电功率P)电热Q (电功率PQ)物理意义电流通过电路时所做的功(快慢)电流通过导
32、体时所产生的热(快慢)能量转化情况消耗的电能转成其它(任何)形式的能消耗的电能只转化为内能表达式在任何电路中在纯电阻电路中 3、欧姆定律: 部分电路欧姆定律: 只适用于纯电阻电路,对电动机(正常工作时)、电解槽、气体导电等不适用。 闭合电路欧姆定律: 适用于外电路为纯电阻时图7U/VU0I0I/AM (I0,U0)EIm)(N (I0,E)abO4、 应用 闭合电路的UI关系图线:(如图7) 线a为电源的U-I图象;常用该线来求电源E、r ;a的斜率绝对值为r ; 线b为外电阻的U-I图象;两者的交点坐标表示该外电路为Ro接入电路时电路的总电流和路端电压;b的斜率表示外电阻Ro的大小;该点和原
33、点之间的矩形的面积表示输出功率Po ;(也可以表示出电源及Pr ,此时电源效率)等。 判定动态电路: 闭合电路欧姆定律R R总 I U 先 静态 电路,后 动态 电路分析判断原则。 电源的几个功率和电源的效率 电源的功率(电源的总功率):PE=EI 图8PorRPmo 电源的输出功率: 电源内部消耗的功率:Pr = I 2r图9R2R1E r 电源的效率:(最后一个等号只适用于纯电阻电路)电源的输出功率,可见电源输出功率随外电阻变化的如图8所示,且仅当时,最大输出功率为,。【例2】如图9,已知E =6V,r =4,R2=2,R1的变化范围是010。求: 电源的最大输出功率; R1上消耗的最大功
34、率; R2上消耗的最大功率。 (四)电磁感应与交流电1、磁通量与磁通变化 磁通(量)图10IBS (适用条件:在匀强磁场时,S是磁场穿过的有效面积); 当有沿不同方向的磁感线通过同一个面时,其作用的效果是相互抵消,变小; 单位是Wb,当为N匝线圈时,与匝数无关。 磁通变化 ; 当线圈平面改变180O时磁通变化量为,而不是零; 条形磁体(环形电流)外的磁通:所围的面S越大,通过该面的(面内外抵消)磁通反而越小。(如图10)电磁感应现象中求通过导线横截面的电荷量:2、电磁感应 感应电流: 感应电流的产生条件:闭合电路的磁通发生变化(有E不一定有I) 感应电流方向判定:a、从阻碍原磁通变化角度:“增
35、反减同”b、从阻碍相对运动的角度:“来拒去留”c、从阻碍原电流变化角度:“增反减同”A、动生电流:右手定则图11ll0OB、感生电流:楞次定律具体的三种表现: 感应电动势: 动生电动势:导体切割磁感线运动时(是法拉第电磁感应定律的特殊表现)A、(平动切割)(B、l、v两两垂直,l为有效切割长度。)当v为瞬时值时,E也表示瞬时值,常用该式求电动势的瞬时值。B、(转动切割),显然当时,有。(如图11) 感生电动势:回路中的磁通发生变化(直接用法拉第电磁感应定律)A、瞬时感应电动势:,当随时间均匀变化时,或极小时,E也可表示瞬时值。(如在交流电)B、平均感应电动势:,常用该式求电动势的平均值; 电磁
36、感应电路计算 明确哪段导线相当于电源E ,则其电阻相当电源 内阻r ; 确定外电路各用电器的串并联关系,画出等效电路图,再行计算;图12abFB 有感应电流产生,电磁感应中总有受FB作用,即伴随着能量的转化,往往要与动力学的五大规律(特别是能量守恒定律)相结合来解题。【例3】如图12所示,倾角,宽度的足够长的U形平行光滑金属导轨固定在磁感应强度B1T,范围充分大的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面斜向上。用平行于导轨功率恒为6W的牵引力,牵引一根质量,电阻,放在导轨上的金属棒ab,由静止沿导轨向上移动(棒ab始终与导轨接触良好且垂直),当金属棒移动2.8m时,获得稳定速度,在此过程中金属棒产生的
37、热量为5.8J(不计导轨电阻及一切摩擦,取)。问:(1)金属棒达到的稳定速度是多大?(2)金属棒从静止达到稳定速度所需时间是多少?( ,)3、正(余)弦交流电t/sT/EO t图线E t图线图14图13 产生:当闭合线圈在匀强磁场中,绕 垂直于磁感线的轴线 做匀角速转动时,线圈中就有交流电产生(如图13) 先画出t图,再画出et图。(波形上平移了1/4周期) t变化规律与et变化规律关系:若则;若则;即与E间存在 此涨彼消 的关系。(如图13与图14对应) 描述交变电流的物理量 瞬时值:(从中性面开始计时),它是反映不同时刻交流电的大小和方向 最大值(峰值): ,它反映的是交流电大小的变化范围
38、,电容器接在交流电路中,则交变电压的最大值不能超过电容器的 耐压值。 有效值:根据电流的热效应A、正(余)弦交流电的有效值与峰值间的关系:,其它的交流电要根据电流热效应来确定。B、交流电压表、电流表测得的,交流电器上所标电压、电流值,保险丝的熔断电流,都是指有效值;在计算交流电通过导体产生热量、热功时,都只能用有效值。 *平均值:是指交流电图象中图线与横轴所围成的面积值跟时间的比值.其量值可用法拉第电磁感应定律来求,计算平均值切忌用算术平均法即求解;平均值不等于有效值。* 周期(频率): (或=2f )【例4】 交流发电机转子有n匝线圈,每匝线圈所围面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,匀速转动
39、的角速度为,线圈内电阻为r,外电路电阻为R。当线圈由图中实线位置匀速转动90到达虚线位置过程中,求:通过R的电荷量q为多少?R上产生电热QR为多少?外力做的功W为多少?( , , W=Q ) 理想变压器特点:(变压器对恒定电压(流)起不到变压(变流)作用), (即 ), 电能的输送: ;一定要画出远距离输电的示意图来,包括发电机、两台变压器、输电线路等效电阻R线和等效负载电阻R。n1n2n3n4U1U2U3U4R线P1P2P3P4FR线= U2U3R图15其中三、机械振动、机械波1、简谐运动的基本概念 简谐运动的位移x指偏离平衡位置的位移。 回复力是一种效果力。是振动物体在沿振动方向上所受的指
40、向平衡位置的合力。 “平衡位置”不等于“平衡状态”。平衡位置是回复力为零处,物体在该处所受的合外力不一定为零。(如单摆)2.几个重要的物理量间的关系84A2x/v/F(a)6O图1t/sx-t关系图线v-t关系图线F(a)-t关系图线vmFm(am)做简谐运动中位移x、回复力F、加速度a、速度v关系。 明确振动(x-t)图象由定义知: v和x关系如下:上坡上(正),下坡下(负) 振动图象(x-t关系图线)与速度图象(v-t关系图线)及力加速度图象(F(a)-t关系图线)如图1所示 从总体上描述简谐运动的物理量 振幅A是描述振动强弱,周期T(频率f)是描述振动快慢的物理量 振动质点在一个T内经过的路程l=4A,在T/2内l=2A,但在T/4内l不一定是A。 3、典型的简谐运动 弹簧振子的(固有)周期与振幅A无关,只由振子质量m和弹簧的k决定。竖直放置的弹簧振子也是如此。 单摆 单摆振动的回复力是重力的切向分力,在平衡位置振子所受回复力是零,但合力指向悬点不为零。 当单摆摆角时,周期,与m、A无关,区分摆长和摆线长,g为等效重力加速度。 小球在光滑圆弧上摆角足够小的往复滚动,和单摆完全等同。L为圆弧半径R和小球半径r的差。振幅A频率ff00图2 摆钟问题。利用单摆振动的等时性制成摆钟。摆钟走过的格子数n与频率f成正比:,即f的偏大(小)决定计时偏快(慢)。4、受迫振动与共振 受迫