高中物理必修二教案
發(fā)表時間:2020-11-02高二物理公式大全。
俗話說,凡事預(yù)則立,不預(yù)則廢。教師要準(zhǔn)備好教案,這是教師需要精心準(zhǔn)備的。教案可以讓講的知識能夠輕松被學(xué)生吸收,使教師有一個簡單易懂的教學(xué)思路。那么怎么才能寫出優(yōu)秀的教案呢?為此,小編從網(wǎng)絡(luò)上為大家精心整理了《高二物理公式大全》,僅供參考,大家一起來看看吧。
高二物理公式大全
1)勻變速直線運動
1.平均速度V平=s/t(定義式)2.有用推論Vt2-Vo2=2as
3.中間時刻速度Vt/2=V平=(VtVo)/24.末速度Vt=Voat
5.中間位置速度Vs/2=[(Vo2Vt2)/2]1/26.位移s=V平t=Votat2/2=Vt/2t
7.加速度a=(Vt-Vo)/t{以Vo為正方向,a與Vo同向(加速)a0;反向則a0}
8.實驗用推論Δs=aT2{Δs為連續(xù)相鄰相等時間(T)內(nèi)位移之差}
注:
(1)平均速度是矢量;
(2)物體速度大,加速度不一定大;
(3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式,不是決定式;
2)自由落體運動
1.初速度Vo=02.末速度Vt=gt
3.下落高度h=gt2/2(從Vo位置向下計算)4.推論Vt2=2gh
(3)豎直上拋運動
1.位移s=Vot-gt2/22.末速度Vt=Vo-gt(g=9.8m/s2≈10m/s2)
3.有用推論Vt2-Vo2=-2gs4.上升最大高度Hm=Vo2/2g(拋出點算起)
5.往返時間t=2Vo/g(從拋出落回原位置的時間)
1)平拋運動
1.水平方向速度:Vx=Vo2.豎直方向速度:Vy=gt
3.水平方向位移:x=Vot4.豎直方向位移:y=gt2/2
5.運動時間t=(2y/g)1/2(通常又表示為(2h/g)1/2)
6.合速度Vt=(Vx2Vy2)1/2=[Vo2(gt)2]1/2
合速度方向與水平夾角β:tgβ=Vy/Vx=gt/V0
7.合位移:s=(x2y2)1/2,
位移方向與水平夾角α:tgα=y(tǒng)/x=gt/2Vo
8.水平方向加速度:ax=0;豎直方向加速度:ay=g
2)勻速圓周運動
1.線速度V=s/t=2πr/T2.角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf
3.向心加速度a=V2/r=ω2r=(2π/T)2r4.向心力F心=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=mωv=F合
5.周期與頻率:T=1/f6.角速度與線速度的關(guān)系:V=ωr
7.角速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系ω=2πn(此處頻率與轉(zhuǎn)速意義相同)
3)萬有引力
1.開普勒第三定律:T2/R3=K(=4π2/GM){R:軌道半徑,T:周期,K:常量(與行星質(zhì)量無關(guān),取決于中心天體的質(zhì)量)}
2.萬有引力定律:F=Gm1m2/r2(G=6.67×10-11N?m2/kg2,方向在它們的連線上)
3.天體上的重力和重力加速度:GMm/R2=mg;g=GM/R2{R:天體半徑(m),M:天體質(zhì)量(kg)}
4.衛(wèi)星繞行速度、角速度、周期:V=(GM/r)1/2;ω=(GM/r3)1/2;T=2π(r3/GM)1/2{M:中心天體質(zhì)量}
5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=(GM/r地)1/2=7.9km/s;V2=11.2km/s;V3=16.7km/s
6.地球同步衛(wèi)星GMm/(r地h)2=m4π2(r地h)/T2{h≈36000km,h:距地球表面的高度,r地:地球的半徑}
注:
(1)天體運動所需的向心力由萬有引力提供,F向=F萬;
(2)應(yīng)用萬有引力定律可估算天體的質(zhì)量密度等;
(3)地球同步衛(wèi)星只能運行于赤道上空,運行周期和地球自轉(zhuǎn)周期相同;
(4)衛(wèi)星軌道半徑變小時,勢能變小、動能變大、速度變大、周期變小(一同三反);
(5)地球衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度和最小發(fā)射速度均為7.9km/s。
1)常見的力
1.重力G=mg(方向豎直向下,g=9.8m/s2≈10m/s2,作用點在重心,適用于地球表面附近)
2.胡克定律F=kx{方向沿恢復(fù)形變方向,k:勁度系數(shù)(N/m),x:形變量(m)}
3.滑動摩擦力F=μFN{與物體相對運動方向相反,μ:摩擦因數(shù),F(xiàn)N:正壓力(N)}
4.靜摩擦力0≤f靜≤fm(與物體相對運動趨勢方向相反,fm為最大靜摩擦力)
5.萬有引力F=Gm1m2/r2(G=6.67×10-11N?m2/kg2,方向在它們的連線上)
6.靜電力F=kQ1Q2/r2(k=9.0×109N?m2/C2,方向在它們的連線上)
7.電場力F=Eq(E:場強N/C,q:電量C,正電荷受的電場力與場強方向相同)
8.安培力F=BILsinθ(θ為B與L的夾角,當(dāng)L⊥B時:F=BIL,B//L時:F=0)
9.洛侖茲力f=qVBsinθ(θ為B與V的夾角,當(dāng)V⊥B時:f=qVB,V//B時:f=0)
2)力的合成與分解
1.同一直線上力的合成同向:F=F1F2,反向:F=F1-F2(F1F2)
2.互成角度力的合成:
F=(F12F222F1F2cosα)1/2(余弦定理)F1⊥F2時:F=(F12F22)1/2
3.合力大小范圍:|F1-F2|≤F≤|F1F2|
4.力的正交分解:Fx=Fcosβ,F(xiàn)y=Fsinβ(β為合力與x軸之間的夾角tgβ=Fy/Fx)
四、動力學(xué)(運動和力)
1.牛頓第一運動定律(慣性定律):物體具有慣性,總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止
2.牛頓第二運動定律:F合=ma或a=F合/ma{由合外力決定,與合外力方向一致}
3.牛頓第三運動定律:F=-F′{負(fù)號表示方向相反,F、F′各自作用在對方,平衡力與作用力反作用力區(qū)別,實際應(yīng)用:反沖運動}
4.共點力的平衡F合=0,推廣{正交分解法、三力匯交原理}
5.超重:FNG,失重:FNG{加速度方向向下,均失重,加速度方向向上,均超重}
6.牛頓運動定律的適用條件:適用于解決低速運動問題,適用于宏觀物體,不適用于處理高速問題,不適用于微觀粒子
五、振動和波(機械振動與機械振動的傳播)
1.簡諧振動F=-kx{F:回復(fù)力,k:比例系數(shù),x:位移,負(fù)號表示F的方向與x始終反向}
2.單擺周期T=2π(l/g)1/2{l:擺長(m),g:當(dāng)?shù)刂亓铀俣戎担闪l件:擺角θ100;lr}
3.受迫振動頻率特點:f=f驅(qū)動力
4.發(fā)生共振條件:f驅(qū)動力=f固,A=max,共振的防止和應(yīng)用
6.波速v=s/t=λf=λ/T{波傳播過程中,一個周期向前傳播一個波長;波速大小由介質(zhì)本身所決定}
7.聲波的波速(在空氣中)0℃:332m/s;20℃:344m/s;30℃:349m/s;(聲波是縱波)
8.波發(fā)生明顯衍射(波繞過障礙物或孔繼續(xù)傳播)條件:障礙物或孔的尺寸比波長小,或者相差不大
9.波的干涉條件:兩列波頻率相同(相差恒定、振幅相近、振動方向相同)
注:
(1)物體的固有頻率與振幅、驅(qū)動力頻率無關(guān),取決于振動系統(tǒng)本身;
(2)波只是傳播了振動,介質(zhì)本身不隨波發(fā)生遷移,是傳遞能量的一種方式;
(3)干涉與衍射是波特有的;
1.動量:p=mv{p:動量(kg/s),m:質(zhì)量(kg),v:速度(m/s),方向與速度方向相同}
3.沖量:I=Ft{I:沖量(N?s),F(xiàn):恒力(N),t:力的作用時間(s),方向由F決定}
4.動量定理:I=Δp或Ft=mvt–mvo{Δp:動量變化Δp=mvt–mvo,是矢量式}
5.動量守恒定律:p前總=p后總或p=p’′也可以是m1v1m2v2=m1v1′m2v2′
6.彈性碰撞:Δp=0;ΔEk=0{即系統(tǒng)的動量和動能均守恒}
7.非彈性碰撞Δp=0;0ΔEKΔEKm{ΔEK:損失的動能,EKm:損失的最大動能}
8.完全非彈性碰撞Δp=0;ΔEK=ΔEKm{碰后連在一起成一整體}
9.物體m1以v1初速度與靜止的物體m2發(fā)生彈性正碰:
v1′=(m1-m2)v1/(m1m2)v2′=2m1v1/(m1m2)
10.由9得的推論-----等質(zhì)量彈性正碰時二者交換速度(動能守恒、動量守恒)
11.子彈m水平速度vo射入靜止置于水平光滑地面的長木塊M,并嵌入其中一起運動時的機械能損失
E損=mvo2/2-(Mm)vt2/2=fs相對{vt:共同速度,f:阻力,s相對子彈相對長木塊的位移}
1.功:W=Fscosα(定義式){W:功(J),F(xiàn):恒力(N),s:位移(m),α:F、s間的夾角}
2.重力做功:Wab=mghab{m:物體的質(zhì)量,g=9.8m/s2≈10m/s2,hab:a與b高度差(hab=ha-hb)}
3.電場力做功:Wab=qUab{q:電量(C),Uab:a與b之間電勢差(V)即Uab=φa-φb}
4.電功:W=UIt(普適式){U:電壓(V),I:電流(A),t:通電時間(s)}
5.功率:P=W/t(定義式){P:功率[瓦(W)],W:t時間內(nèi)所做的功(J),t:做功所用時間(s)}
6.汽車牽引力的功率:P=Fv;P平=Fv平{P:瞬時功率,P平:平均功率}
7.汽車以恒定功率啟動、以恒定加速度啟動、汽車最大行駛速度(vmax=P額/f)
8.電功率:P=UI(普適式){U:電路電壓(V),I:電路電流(A)}
9.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:電熱(J),I:電流強度(A),R:電阻值(Ω),t:通電時間(s)}
10.純電阻電路中I=U/R;P=UI=U2/R=I2R;Q=W=UIt=U2t/R=I2Rt
11.動能:Ek=mv2/2{Ek:動能(J),m:物體質(zhì)量(kg),v:物體瞬時速度(m/s)}
12.重力勢能:EP=mgh{EP:重力勢能(J),g:重力加速度,h:豎直高度(m)(從零勢能面起)}
13.電勢能:EA=qφA{EA:帶電體在A點的電勢能(J),q:電量(C),φA:A點的電勢(V)(從零勢能面起)}
14.動能定理(對物體做正功,物體的動能增加):
W合=mvt2/2-mvo2/2或W合=ΔEK
{W合:外力對物體做的總功,ΔEK:動能變化ΔEK=(mvt2/2-mvo2/2)}
15.機械能守恒定律:ΔE=0或EK1EP1=EK2EP2也可以是mv12/2mgh1=mv22/2mgh2
16.重力做功與重力勢能的變化(重力做功等于物體重力勢能增量的負(fù)值)WG=-ΔEP
注:
(1)功率大小表示做功快慢,做功多少表示能量轉(zhuǎn)化多少;
(2)O0≤α90O做正功;90Oα≤180O做負(fù)功;α=90o不做功(力的方向與位移(速度)方向垂直時該力不做功);
(3)重力(彈力、電場力、分子力)做正功,則重力(彈性、電、分子)勢能減少
(4)重力做功和電場力做功均與路徑無關(guān)(見2、3兩式);(5)機械能守恒成立條件:除重力(彈力)外其它力不做功,只是動能和勢能之間的轉(zhuǎn)化;(6)能的其它單位換算:1kWh(度)=3.6×106J,1eV=1.60×10-19J;*(7)彈簧彈性勢能E=kx2/2,與勁度系數(shù)和形變量有關(guān)。
八、分子動理論、能量守恒定律
1.阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023/mol;分子直徑數(shù)量級10-10米
2.油膜法測分子直徑d=V/s{V:單分子油膜的體積(m3),S:油膜表面積(m)2}
3.分子動理論內(nèi)容:物質(zhì)是由大量分子組成的;大量分子做無規(guī)則的熱運動;分子間存在相互作用力。
4.分子間的引力和斥力(1)rr0,f引f斥,F(xiàn)分子力表現(xiàn)為斥力
(2)r=r0,f引=f斥,F(xiàn)分子力=0,E分子勢能=Emin(最小值)
(3)rr0,f引f斥,F(xiàn)分子力表現(xiàn)為引力
(4)r10r0,f引=f斥≈0,F(xiàn)分子力≈0,E分子勢能≈0
5.熱力學(xué)第一定律WQ=ΔU{(做功和熱傳遞,這兩種改變物體內(nèi)能的方式,在效果上是等效的),
W:外界對物體做的正功(J),Q:物體吸收的熱量(J),ΔU:增加的內(nèi)能(J),涉及到第一類永動機不可造出
7.熱力學(xué)第三定律:熱力學(xué)零度不可達(dá)到{宇宙溫度下限:-273.15攝氏度(熱力學(xué)零度)}
注:
(1)布朗粒子不是分子,布朗顆粒越小,布朗運動越明顯,溫度越高越劇烈;
(2)溫度是分子平均動能的標(biāo)志;
3)分子間的引力和斥力同時存在,隨分子間距離的增大而減小,但斥力減小得比引力快;
(4)分子力做正功,分子勢能減小,在r0處F引=F斥且分子勢能最??;
(5)氣體膨脹,外界對氣體做負(fù)功W0;溫度升高,內(nèi)能增大ΔU0;吸收熱量,Q0
(6)物體的內(nèi)能是指物體所有的分子動能和分子勢能的總和,對于理想氣體分子間作用力為零,分子勢能為零。
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高二物理公式:恒定電流
俗話說,居安思危,思則有備,有備無患。作為高中教師就要精心準(zhǔn)備好合適的教案。教案可以讓學(xué)生更好地進(jìn)入課堂環(huán)境中來,幫助高中教師掌握上課時的教學(xué)節(jié)奏。那么一篇好的高中教案要怎么才能寫好呢?小編收集并整理了“高二物理公式:恒定電流”,希望能為您提供更多的參考。
高二物理公式:恒定電流
十一、恒定電流
1.電流強度:I=q/t{I:電流強度(A),q:在時間t內(nèi)通過導(dǎo)體橫載面的電量(C),t:時間(s)}
2.歐姆定律:I=U/R{I:導(dǎo)體電流強度(A),U:導(dǎo)體兩端電壓(V),R:導(dǎo)體阻值(Ω)}
3.電阻、電阻定律:R=ρL/S{ρ:電阻率(Ω?m),L:導(dǎo)體的長度(m),S:導(dǎo)體橫截面積(m2)}
4.閉合電路歐姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U內(nèi)+U外
{I:電路中的總電流(A),E:電源電動勢(V),R:外電路電阻(Ω),r:電源內(nèi)阻(Ω)}
5.電功與電功率:W=UIt,P=UI{W:電功(J),U:電壓(V),I:電流(A),t:時間(s),P:電功率(W)}
6.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:電熱(J),I:通過導(dǎo)體的電流(A),R:導(dǎo)體的電阻值(Ω),t:通電時間(s)}
7.純電阻電路中:由于I=U/R,W=Q,因此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R
8.電源總動率、電源輸出功率、電源效率:P總=IE,P出=IU,η=P出/P總
{I:電路總電流(A),E:電源電動勢(V),U:路端電壓(V),η:電源效率}
9.電路的串/并聯(lián)串聯(lián)電路(P、U與R成正比)并聯(lián)電路(P、I與R成反比)
電阻關(guān)系(串同并反)R串=R1+R2+R3+1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+
電流關(guān)系I總=I1=I2=I3I并=I1+I2+I3+
電壓關(guān)系U總=U1+U2+U3+U總=U1=U2=U3
功率分配P總=P1+P2+P3+P總=P1+P2+P3+
10.歐姆表測電阻
(1)電路組成(2)測量原理
兩表筆短接后,調(diào)節(jié)Ro使電表指針滿偏,得
Ig=E/(r+Rg+Ro)
接入被測電阻Rx后通過電表的電流為
Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)
由于Ix與Rx對應(yīng),因此可指示被測電阻大小
(3)使用方法:機械調(diào)零、選擇量程、歐姆調(diào)零、測量讀數(shù){注意擋位(倍率)}、撥off擋。
(4)注意:測量電阻時,要與原電路斷開,選擇量程使指針在中央附近,每次換擋要重新短接歐姆調(diào)零。
11.伏安法測電阻
電流表內(nèi)接法:電流表外接法:
電壓表示數(shù):U=UR+UA電流表示數(shù):I=IR+IV
Rx的測量值=U/I=(UA+UR)/IR=RA+RxR真Rx的測量值=U/I=UR/(IR+IV)=RVRx/(RV+R)R真
選用電路條件RxRA[或Rx(RARV)1/2]選用電路條件RxRV[或Rx(RARV)1/2]
12.滑動變阻器在電路中的限流接法與分壓接法
限流接法
電壓調(diào)節(jié)范圍小,電路簡單,功耗小電壓調(diào)節(jié)范圍大,電路復(fù)雜,功耗較大
便于調(diào)節(jié)電壓的選擇條件RpRx便于調(diào)節(jié)電壓的選擇條件RpRx
注1)單位換算:1A=103mA=106μA;1kV=103V=106mA;1MΩ=103kΩ=106Ω
(2)各種材料的電阻率都隨溫度的變化而變化,金屬電阻率隨溫度升高而增大;
(3)串聯(lián)總電阻大于任何一個分電阻,并聯(lián)總電阻小于任何一個分電阻;
(4)當(dāng)電源有內(nèi)阻時,外電路電阻增大時,總電流減小,路端電壓增大;
(5)當(dāng)外電路電阻等于電源電阻時,電源輸出功率最大,此時的輸出功率為E2/(2r);
(6)其它相關(guān)內(nèi)容:電阻率與溫度的關(guān)系半導(dǎo)體及其應(yīng)用超導(dǎo)及其應(yīng)用〔見第二冊P127〕。
高二物理公式:電和磁
一名優(yōu)秀的教師在教學(xué)時都會提前最好準(zhǔn)備,教師要準(zhǔn)備好教案,這是老師職責(zé)的一部分。教案可以更好的幫助學(xué)生們打好基礎(chǔ),讓教師能夠快速的解決各種教學(xué)問題。你知道如何去寫好一份優(yōu)秀的教案呢?為了讓您在使用時更加簡單方便,下面是小編整理的“高二物理公式:電和磁”,歡迎閱讀,希望您能閱讀并收藏。
高二物理公式:電和磁
十二、磁場
1.磁感應(yīng)強度是用來表示磁場的強弱和方向的物理量,是矢量,單位T),1T=1N/A?m
2.安培力F=BIL;(注:L⊥B){B:磁感應(yīng)強度(T),F:安培力(F),I:電流強度(A),L:導(dǎo)線長度(m)}
3.洛侖茲力f=qVB(注V⊥B);質(zhì)譜儀{f:洛侖茲力(N),q:帶電粒子電量(C),V:帶電粒子速度(m/s)}
4.在重力忽略不計(不考慮重力)的情況下,帶電粒子進(jìn)入磁場的運動情況(掌握兩種):
(1)帶電粒子沿平行磁場方向進(jìn)入磁場:不受洛侖茲力的作用,做勻速直線運動V=V0
(2)帶電粒子沿垂直磁場方向進(jìn)入磁場:做勻速圓周運動,規(guī)律如下a)F向=f洛=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=qVB
;r=mV/qB;T=2πm/qB;(b)運動周期與圓周運動的半徑和線速度無關(guān),洛侖茲力對帶電粒子不做功(任何情況下);
解題關(guān)鍵:畫軌跡、找圓心、定半徑、圓心角(=二倍弦切角)。
注:(1)安培力和洛侖茲力的方向均可由左手定則判定,只是洛侖茲力要注意帶電粒子的正負(fù);
(2)磁感線的特點及其常見磁場的磁感線分布要掌握;
(3)其它相關(guān)內(nèi)容:地磁場/磁電式電表原理/回旋加速器/磁性材料
十三、電磁感應(yīng)
1.[感應(yīng)電動勢的大小計算公式]
1)E=nΔΦ/Δt(普適公式){法拉第電磁感應(yīng)定律,E:感應(yīng)電動勢(V),n:感應(yīng)線圈匝數(shù),ΔΦ/Δt:磁通量的變化率}
2)E=BLV垂(切割磁感線運動){L:有效長度(m)}
3)Em=nBSω(交流發(fā)電機最大的感應(yīng)電動勢){Em:感應(yīng)電動勢峰值}
4)E=BL2ω/2(導(dǎo)體一端固定以ω旋轉(zhuǎn)切割){ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}
2.磁通量Φ=BS{Φ:磁通量(Wb),B:勻強磁場的磁感應(yīng)強度(T),S:正對面積(m2)}
3.感應(yīng)電動勢的正負(fù)極可利用感應(yīng)電流方向判定{電源內(nèi)部的電流方向:由負(fù)極流向正極}
*4.自感電動勢E自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系數(shù)(H)(線圈L有鐵芯比無鐵芯時要大),
ΔI:變化電流,?t:所用時間,ΔI/Δt:自感電流變化率(變化的快慢)}
注:(1)感應(yīng)電流的方向可用楞次定律或右手定則判定,楞次定律應(yīng)用要點;
(2)自感電流總是阻礙引起自感電動勢的電流的變化;(3)單位換算:1H=103mH=106μH。
(4)其它相關(guān)內(nèi)容:自感/日光燈。
十四、交變電流(正弦式交變電流)
1.電壓瞬時值e=Emsinωt電流瞬時值i=Imsinωt;(ω=2πf)
2.電動勢峰值Em=nBSω=2BLv電流峰值(純電阻電路中)Im=Em/R總
3.正(余)弦式交變電流有效值:E=Em/(2)1/2;U=Um/(2)1/2;I=Im/(2)1/2
4.理想變壓器原副線圈中的電壓與電流及功率關(guān)系
U1/U2=n1/n2;I1/I2=n2/n2;P入=P出
5.在遠(yuǎn)距離輸電中,采用高壓輸送電能可以減少電能在輸電線上的損失損′=(P/U)2R;
(P損′:輸電線上損失的功率,P:輸送電能的總功率,U:輸送電壓,R:輸電線電阻);
6.公式1、2、3、4中物理量及單位:ω:角頻率(rad/s);t:時間(s);n:線圈匝數(shù);B:磁感強度(T);
S:線圈的面積(m2);U輸出)電壓(V);I:電流強度(A);P:功率(W)。
注:(1)交變電流的變化頻率與發(fā)電機中線圈的轉(zhuǎn)動的頻率相同即:ω電=ω線,f電=f線;
(2)發(fā)電機中,線圈在中性面位置磁通量最大,感應(yīng)電動勢為零,過中性面電流方向就改變;
(3)有效值是根據(jù)電流熱效應(yīng)定義的,沒有特別說明的交流數(shù)值都指有效值;
(4)理想變壓器的匝數(shù)比一定時,輸出電壓由輸入電壓決定,輸入電流由輸出電流決定,輸入功率等于輸出功率,
當(dāng)負(fù)載的消耗的功率增大時輸入功率也增大,即P出決定P入;
(5)其它相關(guān)內(nèi)容:正弦交流電圖象/電阻、電感和電容對交變電流的作用。
十五、電磁振蕩和電磁波
1.LC振蕩電路T=2π(LC)1/2;f=1/T{f:頻率(Hz),T:周期(s),L:電感量(H),C:電容量(F)}
2.電磁波在真空中傳播的速度c=3.00×108m/s,λ=c/f{λ:電磁波的波長(m),f:電磁波頻率}
注:(1)在LC振蕩過程中,電容器電量最大時,振蕩電流為零;電容器電量為零時,振蕩電流最大;
高二數(shù)學(xué)《正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式》教案
一般給學(xué)生們上課之前,老師就早早地準(zhǔn)備好了教案課件,大家在用心的考慮自己的教案課件。只有寫好教案課件計劃,才能促進(jìn)我們的工作進(jìn)一步發(fā)展!你們會寫教案課件的范文嗎?急您所急,小編為朋友們了收集和編輯了“高二數(shù)學(xué)《正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式》教案”,但愿對您的學(xué)習(xí)工作帶來幫助。
高二數(shù)學(xué)《正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式》教案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1、進(jìn)一步體會數(shù)形結(jié)合的思想,提高分析問題解決問題的能力;
2、能借助正余弦函數(shù)的誘導(dǎo)公式推導(dǎo)出正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式;
3、掌握誘導(dǎo)公式在求值和化簡中的應(yīng)用.
【學(xué)習(xí)重點】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式及應(yīng)用
【學(xué)習(xí)難點】正切函數(shù)誘導(dǎo)公式的推導(dǎo)
【學(xué)習(xí)過程】
一、預(yù)習(xí)自學(xué)
1.觀察課本38頁圖1-46,當(dāng)-414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式<414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式<414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式時,角414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式與角2414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式的正切函數(shù)值有什么關(guān)系?
我們可以歸納出以下公式:
tan(2414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式)=tan(-414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式)=tan(2414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式)=
tan(414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式=tan(414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式=
2.我們可以利用誘導(dǎo)公式,將任意角的三角函數(shù)問題轉(zhuǎn)化為銳角三角函數(shù)的問題,參考下面的框圖,想想每次變換應(yīng)該運用哪些公式。
414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式
給上述箭頭上填上相應(yīng)的文字
二、合作探究
探究1試運用414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式,414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式的正、余弦函數(shù)的誘導(dǎo)公式推證公式tan(414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式和tan414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式.
探究2若tan414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式,借助三角函數(shù)定義求角414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式的正弦函數(shù)值和余弦函數(shù)值.
探究3求414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式的值.
三、達(dá)標(biāo)檢測
1下列各式成立的是()
Atan(414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式=-tan414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式Btan(414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式=tan414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式
Ctan(-414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式)=-tan414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式Dtan(2414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式)=tan414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式
2求下列三角函數(shù)數(shù)值
(1)tan(-414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式(2)tan240414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式(3)tan(-1574414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式)
3化簡求值
tan675414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式+tan765414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式+tan(-300414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式)+tan(-690414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式)+tan1080414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式
四、課后延伸
求值:414【導(dǎo)學(xué)案】正切函數(shù)的誘導(dǎo)公式
高二物理電阻定律
做好教案課件是老師上好課的前提,大家應(yīng)該在準(zhǔn)備教案課件了。教案課件工作計劃寫好了之后,才能更好的在接下來的工作輕裝上陣!哪些范文是適合教案課件?下面是小編精心收集整理,為您帶來的《高二物理電阻定律》,歡迎您閱讀和收藏,并分享給身邊的朋友!
第5節(jié)焦耳定律
要點電動機模型
1.電動機的等效處理
圖2-5-2
電動機是一種非純電阻性用電器,它把電能轉(zhuǎn)化為機械能和熱能.在電路計算中,常把電動機等效為阻值等于其內(nèi)阻的電阻rD和無電阻的轉(zhuǎn)動線圈D串聯(lián)而成,如圖2-5-2所示,電流通過rD時把電能轉(zhuǎn)化為熱能,而線圈D把電能轉(zhuǎn)化為機械能.
2.輸入功率:電動機的總功率.由電動機電路的電流和電壓決定,計算:P總=UI.
3.
圖2-5-3
輸出功率:電動機做有用功的功率.如圖2-5-3所示,P出=mgv(設(shè)重物勻速上升).
4.熱功率:電動機線圈上有電阻,電流通過線圈時要發(fā)熱、熱功率P熱=I2r.
5.功率關(guān)系P總=P出+P熱.
6.電動機的效率η=P出P總×100%.
7.解決電動機問題注意分兩種情況:
(1)當(dāng)電動機正常工作時,要分別搞清電動機的總功率、輸出功率和熱功率.
(2)當(dāng)電動機因故障或其他原因不轉(zhuǎn)動時,相當(dāng)于一個純電阻電路.
1.純電阻電路和非純電阻電路的有何區(qū)別?
純電阻電路非純電阻電路
元件特點電路中只有電阻元件除電阻外還包括能把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的用電器
歐姆定律遵從歐姆定律I=UR
不遵從歐姆定律:UIR或IUR
能量轉(zhuǎn)化電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電流做功除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外還要轉(zhuǎn)化為其他形式的能
元件舉例電阻、電爐絲等電動機、電解槽等
2.電功和電熱間的有何關(guān)系?
項目電功電熱
電功與電熱的比較電功實質(zhì)是靜電力移動電荷做的功,W=qU=UIt電熱是由于電流的熱效應(yīng),電流通過導(dǎo)體發(fā)熱,Q=I2Rt
電功與電熱
的聯(lián)系與區(qū)別純電阻電路中,
U=IR,UIt=I2Rt=U2t/R
電功等于電熱非純電阻電路中電流通過導(dǎo)體時,不僅發(fā)熱,而且還能做功、電解、形成磁場等等.在非純電阻電路中電功大于電熱,即WQ,UItI2Rt
電功率與電熱
功率的關(guān)系純電阻電路中,
P=UI=I2R=U2R
非純電阻電路中UII2R,U2Rt既不能表示電功,也不能表示電熱
一、電功的計算
【例1】一根電阻絲,通過2C的電荷量所消耗的電能是8J.若在相同的時間內(nèi)通過4C的電荷量,該電阻絲上所加電壓和消耗的電能分別是()
A.4V,16JB.8V,16J
C.4V,32JD.8V,32J
答案D
解析利用W=qU可求出電壓U1,再由I=qt=UR可以求出U2,然后利用W=qU求W2.
設(shè)電阻絲電阻為R,開始所加電壓U1,則W1=q1U1
即8=2U1,故U1=4V.
設(shè)后來所加電壓為U2,產(chǎn)生的熱量為W2,則
I2=q2t=U2R①
又I1=q1t=U1R②
由①②得U2=q2q1U1=42×4V=8V
W2=q2U2=4×8J=32J
二、電功和電熱的區(qū)別
【例2】一直流電動機線圈內(nèi)阻一定,用手握住轉(zhuǎn)軸使其不能轉(zhuǎn)動,在線圈兩端加電壓為0.3V,電流為0.3A.松開轉(zhuǎn)軸,在線圈兩端加電壓為2V時,電流為0.8A,電動機正常工作.求該電動機正常工作時,輸入的電功率是多少?電動機的機械功率是多少?
答案1.6W0.96W
解析電動機不轉(zhuǎn)動時,其消耗的電功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故可視為純電阻電路,由歐姆定律得電動機線圈內(nèi)阻:
r=UI=0.30.3Ω=1Ω
電動機轉(zhuǎn)動時,消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機械能,
其輸入的電功率為:P入=I1U1=0.8×2W=1.6W
電動機的機械功率
P機=P入-I21r=1.6W-0.82×1W=0.96W
1.家用電飯鍋有兩種工作狀態(tài),
圖2-5-4
一是鍋內(nèi)水燒開前的加熱狀態(tài),一是水燒開后的保溫狀態(tài),其電路如圖2-5-4所示.R1是一電阻,R2是加熱用的電阻絲,則電飯鍋()
A.S閉合時為保溫狀態(tài)
B.S斷開時為加熱狀態(tài)
C.S閉合時為加熱狀態(tài)
D.S斷開時為保溫狀態(tài)
答案CD
2.在電動機正常工作時,每秒鐘電流做功和每秒鐘內(nèi)電樞上產(chǎn)生的熱量的關(guān)系,下列說法中正確的是()
A.電功等于電熱
B.電功等于電熱的2倍
C.電功等于電動機輸出的機械能
D.電熱僅為電功的一部分
答案D
3.關(guān)于電功和焦耳熱,下列說法錯誤的是()
A.在純電阻電路中,計算電功可用公式W=I2Rt
B.在非純電阻電路中,計算電功可用公式W=I2Rt
C.在純電阻電路中,計算焦耳熱可用公式Q=I2Rt
D.在非純電阻電路中,計算焦耳熱可用公式Q=IUt
答案B
4.用一個額定電壓為220V的電熱水器煮沸一壺水需要ts,如果不考慮電熱水器的電熱損失和電熱絲電阻受溫度的影響,那么()
A.當(dāng)線路電壓為110V時,煮沸一壺水需要2ts
B.當(dāng)線路電壓為110V時,煮沸一壺水需要4ts
C.當(dāng)線路電壓為55V時,煮沸一壺水需要4ts
D.當(dāng)線路電壓為55V時,煮沸一壺水需要16ts
答案BD
解析由公式Q=U2Rt,煮沸一壺水所需的熱量為Q=2202RtJ.當(dāng)電壓變?yōu)樵瓉淼?2時,所需熱量沒變,因此時間要變?yōu)樵瓉淼?倍,即4ts,選項B正確.當(dāng)電壓變?yōu)樵瓉淼?4時,時間要變?yōu)樵瓉淼?6倍,即16ts,選項D正確.
題型一功率問題的實驗考查
某同學(xué)利用圖1所示的電路研究燈泡L1(6V,1.5W)、L2(6V,10W)的發(fā)光情況(假設(shè)燈泡電阻恒定),圖2為實物圖.
圖1
圖2
(1)他分別將L1、L2接入圖1中的虛線框位置,移動滑動變阻器的滑片P,當(dāng)電壓表示數(shù)為6V時,發(fā)現(xiàn)燈泡均能正常發(fā)光.在圖2中用筆畫線代替導(dǎo)線將電路連線補充完整.
(2)接著他將L1和L2串聯(lián)后接入圖1中的虛線框位置,移動滑動變阻器的滑片P,當(dāng)電壓表示數(shù)為6V時,發(fā)現(xiàn)其中一個燈泡亮而另一個燈泡不亮,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是________________________________.
(3)現(xiàn)有如下器材:電源E(6V,內(nèi)阻不計),燈泡L1(6V,1.5W)、L2(6V,10W)、L3(6V,10W),單刀雙擲開關(guān)S,在圖3中設(shè)計一個機動車轉(zhuǎn)向燈的控制電路:當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S與1相接時,信號燈L1亮,右轉(zhuǎn)向燈L2亮而左轉(zhuǎn)向燈L3不亮;當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S與2相接時,信號燈L1亮,左轉(zhuǎn)向燈L3亮而右轉(zhuǎn)向燈L2不亮.
圖3
思維步步高燈泡正常發(fā)光時各個燈泡的電阻是什么?燈泡的電阻對接入a電路燈泡的亮度產(chǎn)生什么影響?這為圖3中提供了什么隱含條件?在進(jìn)行實際線路連接時滑動變阻器應(yīng)該接幾個接線柱?
解析兩個額定電壓為6V接在電壓為6V的分壓器上可以正常發(fā)光,電阻R=U2P,當(dāng)把兩個額定電壓相同的燈泡接在6V的分壓器間,發(fā)現(xiàn)一個發(fā)光一個不發(fā)光,說明功率分配不相等,由于兩個燈泡的額定電壓雖然相同,但是電阻阻值不相同,所以燈泡L2分壓很少,而燈泡L1上的電壓雖然不是額定電壓,但是分壓很大,也能夠發(fā)光.當(dāng)L1和哪一個燈泡(L2、L3其中一個)處于同一個支路,哪個燈泡都不亮,當(dāng)開關(guān)與1相接時,信號燈L1亮,右轉(zhuǎn)向燈L2亮而左轉(zhuǎn)向燈L3不亮;當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S與2相接時,信號燈L1亮,左轉(zhuǎn)向燈L3亮而右轉(zhuǎn)向燈L2不亮.從而達(dá)到了轉(zhuǎn)向的目的.
答案(1)如下圖所示
(2)由于比小得多,燈泡分得的電壓很小,雖然有電流流過,但功率很小,不能發(fā)光.
(3)如下圖所示
拓展探究一個用半導(dǎo)體材料制成的電阻器D,其電流I隨它兩端電壓U的關(guān)系圖象如圖4(a)所示,將它與兩個標(biāo)準(zhǔn)電阻R1、R2并聯(lián)后接在電壓恒為U的電源兩端,三個用電器消耗的電功率均為P,現(xiàn)將它們連接成如圖(b)所示的電路,接在該電源的兩端,設(shè)電阻器D和電阻R1、R2消耗的電功率分別是PD、P1、P2,它們之間的大小關(guān)系有()
圖4
A.P1=4PDB.PD=P/4
C.PD=P2D.P14P2
答案D
串并聯(lián)電路的功率分配原則:①串聯(lián)電路中各個電阻消耗的功率之比等于電阻之比.②并聯(lián)電路中各個電阻上的消耗功率之比等于電阻比的倒數(shù).③不管是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路,消耗的總功率等于各個電阻上消耗的功率之和.
電功和電熱的區(qū)別
抽油煙機是現(xiàn)代廚衛(wèi)不可缺少的用具,下表是“惠康牌”家用抽油煙機說明書中的主要技術(shù)參數(shù)表.用多用表測量得兩只電動機的線圈電阻均為R=90Ω.若保險絲的熔斷電流是保險絲允許通過的電流的1.5倍,啟動時電動機當(dāng)作純電阻處理,則
(1)這種抽油煙機保險絲的熔斷電流不得低于多少?
(2)兩電動機每分鐘消耗的電能為多少?
(3)兩電動機每分鐘所做的有用功是多少?
(4)這種油煙機的機械效率是多少?
參數(shù)表:
額定電壓(兩電機、照明燈)AC220V50Hz
額定輸入功率2×185W
抽排風(fēng)量(兩電機同時工作)≥15m3/min
風(fēng)壓(兩電機同時工作)≥300Pa
照明燈40W
排煙管內(nèi)徑150mm
思維步步高電動機啟動過程和工作過程有何不同?啟動過程中電功的作用是什么?工作過程中電功分為幾部分?電動機的有用功部分是做什么工作?效率的計算方法是什么?
解析(1)電動機啟動時通過的電流大于正常工作時的電流,所以保險絲的熔斷電流應(yīng)以啟動時通過的電流來確定.I=UR×2+P燈U=5.1A.所以保險絲的熔斷電流至少:I′=1.5I=7.7A.
(2)兩電動機每分鐘消耗的電能E=2Pt=22200J
(3)電動機所做的有用功是用于排風(fēng)的,故兩電動機每分鐘所做的有用功為:
W=PΔV=300×15J=4500J
(4)該抽油煙機的效率η=WE×100%=20.3%
答案(1)7.7A(2)22200J(3)4500J(4)20.3%
拓展探究日常生活用的電吹風(fēng)中有電動機和電熱絲,電動機帶動風(fēng)葉轉(zhuǎn)動,電熱絲給空氣加熱,得到的熱風(fēng)可將頭發(fā)吹干.設(shè)電動機線圈的電阻為R1,它與電熱絲的電阻R2相串聯(lián),接到直流電源上,電吹風(fēng)機兩端電壓為U,通過的電流為I,消耗的電功率為P,則以下選項正確的是()
A.IUPB.IU=P
C.PI2(R1+R2)D.P=I2(R1+R2)
答案BC
解析根據(jù)電功率的定義:P=UI,可知選項B正確;電功率分為三部分:線圈消耗的熱功率、電熱絲消耗的熱功率、電動機工作時轉(zhuǎn)化為風(fēng)能的功率.
電功和電熱并不是始終相等,一般情況下電功要大于電熱.解決此類問題注意電流做功都轉(zhuǎn)化為哪些能量,例如內(nèi)能、機械能、化學(xué)能等.
一、選擇題
1.關(guān)于三個公式:(1)P=UI;(2)P=I2R;(3)P=U2R,下列敘述正確的是()
A.公式(1)適用于任何電路的電熱功率
B.公式(2)適用于任何電路的電熱功率
C.公式(1)、(2)、(3)適用于任何電路電功率
D.以上都不正確
答案D
2.一只普通的家用照明白熾燈,額定功率為40W,正常發(fā)光時,通過它的電流與下列哪一個值較為接近()
A.20AB.2AC.0.2AD.0.02A
答案C
解析家用照明白熾燈的額定功率為40W,額定電壓為220V,根據(jù)P=UI,可得電流大約為0.2A.
3.兩只燈泡L1、L2分別標(biāo)有“110V,60W”和“110V,110W”,另外有一只滑動變阻器R,將它們連接后接入220V的電路中,要求兩燈泡都正常發(fā)光,并使整個電路消耗的總功率最小,應(yīng)使用下面哪個電路()
答案B
解析根據(jù)P=可知,燈泡、的電阻,燈泡的連接方式,要么串聯(lián),要么并聯(lián),根據(jù)電壓跟電阻成正比分配,兩燈泡串聯(lián)接入220V的電路,要使每盞燈泡的電壓均為110V,應(yīng)在電阻大的L1上并聯(lián)電阻.
4.如圖5所示電路,
圖5
電動機M轉(zhuǎn)動起來后,將滑動變阻器的滑動觸頭向左移動時,電動機中產(chǎn)生的電熱Q隨電壓表測得的電壓U和電流表測得的電流I而變化的情況是(電動機線圈的電阻可以認(rèn)為是不變的)()
A.Q跟電流I的平方成正比
B.Q跟電壓U的平方成正比
C.Q跟電壓U與電流I的乘積成正比
D.Q跟電壓U與電流I的比值成正比
答案A
解析由于電動機是非純電阻電路,電功不等于電熱,電熱Q=I2Rt,與電流的平方成正比.但不能認(rèn)為Q=UI.
5.下面列出了不同品牌的電視機、電風(fēng)扇、空調(diào)機和電冰箱銘牌的主要項目,試判斷正常工作時,其中功率最大的是()
AB
CD
答案D
解析顯然正常工作時電視機功率為85W.電冰箱的功率為70W,電風(fēng)扇的功率為65W,空調(diào)機的最大功率為P=UI=1364W,因此,功率最大的是空調(diào)機.
6.兩個電阻,R1=8Ω,R2=2Ω,并聯(lián)在電路中,欲使這兩個電阻消耗的電功率相等,可行的辦法是()
A.用一個阻值為2Ω的電阻與R2串聯(lián)
B.用一個阻值為1Ω的電阻與R2串聯(lián)
C.用一個阻值為6Ω的電阻與R1串聯(lián)
D.用一個阻值為2Ω的電阻與R1串聯(lián)
答案A
7.
圖6
一幢居民樓住著生活水平各不相同的24戶居民,所以整幢居民樓里有各種不同的電器,例如電爐、電視機、微波爐、電腦等等.停電時,用歐姆表測得A、B間的電阻為R;供電后,各家電器同時使用,測得A、B間電壓為U,進(jìn)線電流為I,如圖6所示,則計算該幢居民樓用電的總功率可以用的公式是()
A.P=I2RB.P=U2/R
C.P=IUD.P=Wt
答案CD
二、計算論述題
8.一臺國產(chǎn)XQB30-13型自動洗衣機說明書中所列的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下表,試根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)計算:
額定電壓220V
額定頻率50Hz
額定洗衣、脫水功率360W
額定洗衣、脫水容量3kg
整機質(zhì)量33kg
外形尺寸(長×寬×高)(542×550×920)mm3
(1)這臺洗衣機在額定電壓下洗衣或脫水時,通過洗衣機的電流強度是多大?
(2)若洗衣、脫水的累計時間為40min,則洗衣機耗電多少?
答案(1)1.636A(2)8.64×105J
解析由說明書可知P=360W,又由P=UI可知
I=PU=360220A=1.636A.
(2)W=Pt=360×40×60J=8.64×105J.
9.某房間的入戶電源線如圖7所示,現(xiàn)有工作電壓為220V的用電器如下:100W的燈泡6只,220W的電視機1臺,1000W的電冰箱1臺,1500W的洗衣機1臺,700W的微波爐1臺和1000W的暖風(fēng)機1臺,還有三只額定電流均為8A的保險盒,將上述電器全部合理地接入電路,畫出接線圖,電器用后面指定的符號表示,例如功率為100W的燈泡用表示,功率為220W的電視機用電視機220W表示,保險盒用表示,圖中a是火線,b是零線.
圖7
答案見解析圖
解析要將各用電器分配到三條線路上,重點是要滿足電路中的電流強度不能超過保險盒的額定電流8A的要求.因此,首先計算每條線路最大負(fù)荷是多少,因為P=IU=8×220W=1760W,即每條線路的用電器的總功率不能超過1760W,然后再將各用電器平均分到三條線路上.另外,還應(yīng)注意的是保險盒一定要接在火線上.按上述要求,可接成如下圖所示的電路.
10.一輛電動自行車的銘牌上給出了如下表的技術(shù)參數(shù):
規(guī)格后輪驅(qū)動直流電機
車型26″電動自行車額定輸出功率120W
整車質(zhì)量30kg額定電壓40V
最大載量120kg額定電流3.5A
質(zhì)量為M=70kg的人騎此電動自行車沿平直公路行駛,所受阻力F阻恒為車和人總重的k=0.02倍.g取10m/s2.求:
(1)此車電機的內(nèi)阻和正常工作時的效率.
(2)在電機正常工作時,人騎車行駛的最大速度.
(g取10m/s2)
答案(1)1.63Ω85.7%(2)6m/s
解析(1)由表可知,電機的輸出功率為P出=120W,額定電壓為U0=40V,額定電流為I0=3.5A
電機正常工作時輸入功率為
P入=U0I0=40×3.5W=140W
所以電機的效率為
η=P出P入×100%=120140×100%=85.7%
設(shè)電機的內(nèi)阻為r,則由歐姆定律知:P入-P出=I20r
解得r=1.63Ω
(2)設(shè)車的質(zhì)量為m,由題意知,行駛時所受阻力為:
F阻=k(M+m)g
當(dāng)達(dá)到最大速度vm時,應(yīng)用P出=F阻vm
解得vm=6m/s
第6節(jié)電阻定律
要點一滑動變阻器的使用方法
1.原理:利用改變連入電路的電阻絲的長度來改變電阻.
2.構(gòu)造:如圖2-6-3所示是滑動變阻器的原理圖.AB是一根純金屬桿,其電阻可視為零.CD是電阻較大、長度較長的電阻絲,P是滑片,能將AB桿與電阻絲CD連通.若將AB直接接入電路當(dāng)中,其電阻為零;若將CD直接接入電路中,電阻是整個電阻絲的電阻;正確的連接方法是接A與D或B與C或A與C或B與D,即“一上一下”.如接A與D,連入電路的電阻就是DP部分,當(dāng)P滑到A端時電阻最大.
圖2-6-3
3.滑動變阻器的缺點:不能顯示連入電路中的電阻的具體阻值.而實驗室中的另一常用變阻器件——變阻箱卻能顯示電阻的值.
要點二電阻的相關(guān)問題
1.導(dǎo)體電阻的微觀解釋
導(dǎo)體內(nèi)除了有大量能自由移動的自由電荷以外,還有不能自由移動的其它粒子.當(dāng)導(dǎo)體建立起電場以后,自由電荷在靜電力的作用下定向移動,形成電流,如金屬導(dǎo)體,自由電子定向移動.按理說,這些自由移動的電子應(yīng)做加速運動,速度越來越快,但是自由電子在移動過程中,不可避免地要與金屬正離子發(fā)生碰撞,這一碰撞使電子的定向移動速率減慢,而使金屬正離子的熱振動加劇,從而使電勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(即所謂的電流的熱效應(yīng)).這種碰撞阻礙了自由電子的定向運動.電阻就是表示這種阻礙作用的物理量.
2.對電阻定律的理解
電阻定律是一個實驗定律,是通過實驗總結(jié)出來的,使用時應(yīng)注意以下幾點:
(1)導(dǎo)體的電阻反映了導(dǎo)體阻礙電流的性質(zhì),由導(dǎo)體本身的因素決定.
(2)電阻率ρ反映了導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能的好壞,決定于材料和溫度.對金屬導(dǎo)體,溫度升高,ρ增大;對半導(dǎo)體和絕緣體,溫度升高,ρ減?。粚﹀i銅合金和鎳銅合金溫度變化,ρ幾乎不變.
(3)公式R=ρlS只適用于柱形金屬導(dǎo)體.
(4)由R=ρlS變形可得ρ=RSl可求得導(dǎo)體材料的電阻率,但是該電阻及電阻率是這種材料在某一特定溫度下的電阻及電阻率,因為電阻率隨溫度變化而變化.
1.如何對比R=ρlS和R=UI?
公式
比較內(nèi)容R=ρlS
R=UI
區(qū)別電阻定律的表達(dá)式,也是電阻決定式電阻的定義式
說明了電阻由導(dǎo)體的哪些因素決定,可以說R與l成正比,與S成反比提供了測定電阻的手段,并不能說電阻與U和I有關(guān)系
只適用于金屬導(dǎo)體適用于純電阻元件
聯(lián)系R=ρlS對R=UI補充說明了導(dǎo)體的電阻不取決于U和I,而是取決于導(dǎo)體本身的材料、長度和橫截面積
2.金屬電阻率與溫度有什么關(guān)系?
實驗表明,純金屬的電阻率隨溫度的變化與純金屬電阻一樣,也比較有規(guī)律.當(dāng)溫度的變化范圍不大時,電阻率與溫度之間近似地存在著如下的線性關(guān)系:
ρ=ρ0(1+at)
式中ρ表示溫度為t℃時的電阻率,ρ0表示0℃時的電阻率.不同材料的a是不同的.
在室溫時,金屬導(dǎo)體的電阻率約為10-8~10-6Ωm,絕緣體的電阻率一般為108~1018Ωm,半導(dǎo)體材料的電阻率介于兩者之間,為10-5~106Ωm.絕緣體和半導(dǎo)體的電阻率除了大小與金屬導(dǎo)體差別很大外,它們隨溫度變化的規(guī)律也與金屬導(dǎo)體不相同.一般都隨溫度的升高而急劇減小,而且變化也不是線性的.
一、電阻定律的應(yīng)用
【例1】如圖2-6-4所示,
圖2-6-4
一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)線長1200m,在兩端點A、B間加上恒定電壓時,測得通過導(dǎo)線的電流為0.5A,若剪去BC段,在A、C兩端加同樣電壓時,通過導(dǎo)線的電流變?yōu)?.6A,則剪去的BC段多長?
答案200m
解析設(shè)整個導(dǎo)線AB的電阻為R1,其中AC段的電阻為R2,根據(jù)歐姆定律:U=I1R1=I2R2,則R2R1=I1I2=0.50.6=56.再由電阻定律,導(dǎo)線的電阻與其長度成正比,所以AC段導(dǎo)線長:l2=R2R1l1=56×1200m=1000m.由此可知,剪去的導(dǎo)線BC段的長度為:lx=l1-l2=200m.
二、電阻和電阻率的理解
【例2】關(guān)于導(dǎo)體的電阻及電阻率的說法中,正確的是()
A.導(dǎo)體對電流的阻礙作用叫做導(dǎo)體的電阻,因此,只有導(dǎo)體有電流通過時,才具有電阻
B.由R=UI可知,導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體中的電流成反比
C.將一根導(dǎo)線一分為二,則半根導(dǎo)線的電阻和電阻率都是原來的二分之一
D.某些金屬、合金和化合物的電阻率隨溫度降低會突然減小為零,這種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象.發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象時,溫度不為絕對零度
答案D
解析導(dǎo)體的電阻率由材料本身性質(zhì)決定,并隨溫度而變化,導(dǎo)體的電阻與長度、橫截面積有關(guān),與導(dǎo)體兩端電壓及導(dǎo)體中電流大小無關(guān),A、B、C錯,電阻率反映材料的導(dǎo)電性能,電阻率常與溫度有關(guān),存在超導(dǎo)現(xiàn)象,D對.
1.關(guān)于電阻率,下列說法正確的是()
A.電阻率是表征材料導(dǎo)電性能好壞的物理量,電阻率越大,其導(dǎo)電性能越好
B.各種材料的電阻率都與溫度有關(guān),金屬的電阻率一般隨溫度升高而增大
C.所謂超導(dǎo)體,當(dāng)其溫度降低到接近絕對零度的某個臨界溫度時,它的電阻率突然變?yōu)榱?br>
D.某些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響,通常用它們制作標(biāo)準(zhǔn)電阻
答案BCD
解析電阻率越大的材料導(dǎo)電性能越差,A錯;金屬的電阻率一般隨溫度升高而增大,B對;溫度降到臨界溫度時,導(dǎo)體的電阻消失,導(dǎo)體成為超導(dǎo)體,C對;標(biāo)準(zhǔn)電阻要求阻值穩(wěn)定,D對.
2.有Ⅰ、Ⅱ兩根不同材料的電阻絲,長度之比為L1∶L2=1∶5,橫截面積之比為S1∶S2=2∶3,電阻之比為R1∶R2=2∶5,外加電壓之比為U1∶U2=1∶2,則它們的電阻率之比為()
A.2∶3B.4∶3C.3∶4D.8∶3
答案B
3.如圖2-6-5所示,
圖2-6-5
均勻的長方形薄片合金電阻板abcd,ab邊長為L1,ad邊長為L2,當(dāng)端點Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ、Ⅳ分別接入電路時,RⅠⅡ∶RⅢⅣ是()
A.L1∶L2B.L2∶L1
C.L21∶L22D.L22∶L21
答案D
解析令電阻板厚為d,當(dāng)端點Ⅰ、Ⅱ接入電路時,導(dǎo)體的長為L2,橫截面積為L1d,根據(jù)電阻定律RⅠⅡ=ρlS=ρL2L1d.同理,RⅢⅣ=ρL1L2d,所以RⅠⅡ∶RⅢⅣ=L22∶L21.
4.一根粗細(xì)均勻的金屬裸導(dǎo)線,若把它均勻拉長為原來的3倍,電阻變?yōu)樵瓉淼腳_______倍.若將它截成等長的三段再絞合成一根,它的電阻變?yōu)樵瓉淼腳_______(設(shè)拉長與絞合時溫度不變).
答案919
解析金屬原來的電阻為R=ρLS,拉長后長度變?yōu)?L,因體積V=SL不變,所以導(dǎo)線面積變?yōu)樵瓉淼?/3,即S/3,故拉長為原來的3倍后,電阻R′=ρ3LS/3=9ρLS=9R,同理,R″=ρL/33S=ρL9S=19R.
題型一電阻定律的常規(guī)考查
一根阻值為R的均勻電阻絲,在下列哪些情況中其阻值仍為R(設(shè)溫度不變)()
A.當(dāng)長度不變,橫截面積增大一倍時
B.當(dāng)橫截面積不變,長度增加一倍時
C.當(dāng)長度和橫截面半徑都縮小一倍時
D.當(dāng)長度和橫截面積都擴(kuò)大一倍時
思維步步高電阻定律的表達(dá)式是什么?當(dāng)電阻絲的橫截面積和長度變化時電阻值受到怎樣的影響?如果把電阻定律的公式進(jìn)行變形,變成與體積有關(guān)的因素,應(yīng)該是什么樣的表達(dá)式?
解析當(dāng)橫截面積增大一倍時,電阻減小一倍(長度不變);當(dāng)長度增加一倍時,電阻增加一倍(面積不變);當(dāng)同時增加一倍時,電阻不變.
答案D
拓展探究把兩根同種材料的電阻絲分別連在兩個電路中,甲電阻絲長L,直徑為d,乙電阻絲長2L,直徑為2d.要使它們消耗的電功率相等,加在兩電阻絲上的電壓比U甲∶U乙應(yīng)是()
A.1∶1B.2∶1C.2∶2D.2∶1
答案D
①當(dāng)溫度保持不變時,導(dǎo)線的電阻和長度成正比,和橫截面積成反比,可以推導(dǎo)出和體積有關(guān)的公式用來解決導(dǎo)線被拉長或折斷后并在一起的情況.②當(dāng)溫度發(fā)生變化時,電阻率發(fā)生變化.③一些材料在特定的溫度下能夠產(chǎn)生超導(dǎo)現(xiàn)象.
題型二電阻定律的實驗考查
某同學(xué)想要了解導(dǎo)線在質(zhì)量相同時,電阻與截面積的關(guān)系,選取了材料相同、質(zhì)量相等的5卷導(dǎo)線,進(jìn)行了如下實驗:
(1)該同學(xué)經(jīng)實驗測量及相關(guān)計算得到如下數(shù)據(jù):
電阻R/Ω121.050.023.910.03.1
導(dǎo)線直徑d/mm0.8010.9991.2011.4941.998
導(dǎo)線截面積S/mm20.5040.7841.1331.7533.135
請你根據(jù)以上數(shù)據(jù)判斷,該種導(dǎo)線的電阻R與截面積S是否滿足反比關(guān)系?(若滿足反比關(guān)系,請說明理由;若不滿足,請寫出R與S應(yīng)滿足的關(guān)系).
(2)若導(dǎo)線的電阻率ρ=5.1×10-7Ωm,則表中阻值為3.1Ω的導(dǎo)線長度l=________m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).
思維步步高該實驗研究的內(nèi)容和我們研究的電阻和哪些因素有關(guān),有何不同?通過觀察圖表您有何猜想?怎樣驗證您的猜想?
解析該題是電阻定律的一個變形考查.電阻定律是研究的電阻和導(dǎo)線長度和橫截面積之間的關(guān)系,采用的方法是控制變量法.該題雖然是考查同質(zhì)量的導(dǎo)線的電阻和截面積的關(guān)系,仍然可以采用控制變量法進(jìn)行求解.根據(jù)圖表中所給的數(shù)據(jù),通過計算發(fā)現(xiàn)電阻和導(dǎo)線的橫截面積不成反比.要想找出電阻和橫截面積之間的關(guān)系,需要進(jìn)一步觀察圖表,電阻減小,橫截面積增加,通過上面一問的求解發(fā)現(xiàn)沒有反比關(guān)系,可以猜想電阻和導(dǎo)線的橫截面積的平方成反比,通過計算即可驗證.
答案(1)不滿足R與S2成反比(或RS2=常量)(2)19
拓展探究圖1為用伏安法測量電阻的原理圖.
圖1
圖中為電壓表,內(nèi)阻為4000Ω;為電流表,內(nèi)阻為50Ω.E為電源,R為電阻箱,Rx為待測電阻,S為開關(guān).
(1)當(dāng)開關(guān)閉合后電壓表讀數(shù)U=1.6V,電流表讀數(shù)I=2.0mA.若將Rx=UI作為測量值,所得結(jié)果的百分誤差是________.
(2)若將電流表改為內(nèi)接.開關(guān)閉合后,重新測得電壓表讀數(shù)和電流表讀數(shù),仍將電壓表讀數(shù)與電流表讀數(shù)之比作為測量值,這時結(jié)果的百分誤差是________.(百分誤差=實際值-測量值實際值×100%)
答案(1)20%(2)5%
解析根據(jù)第一問提供的數(shù)據(jù),再根據(jù)百分誤差的表達(dá)式,測量值為800Ω,而這個測量值應(yīng)該是電壓表內(nèi)阻和待測電阻的并聯(lián)值.可得待測電阻的實際阻值為1000Ω,代入百分誤差公式可得百分誤差為20%.當(dāng)電流表內(nèi)接時,測量值為待測電阻和電流表的串聯(lián)值,為1050Ω,可得此種情況下的百分誤差為5%.
電阻的測量是最常見的考查形式.最近幾年在電阻測量問題上產(chǎn)生了很多變形.我們首先要了解常規(guī)測量的原理,然后根據(jù)題意找出變形問題的原理,所有的物理實驗必須先確定其實驗原理才能解決問題.
一、選擇題
1.
圖2
如圖2所示,a、b、c、d是滑動變阻器的四個接線柱,現(xiàn)把此變阻器串聯(lián)接入電路中,并要求滑片P向接線柱c移動時,電路中的電流減小,則接入電路的接線柱可能是()
A.a(chǎn)和bB.a(chǎn)和c
C.b和cD.b和d
答案CD
解析向c移動,電流減小則電阻增大,可以接b和c或b和d,本質(zhì)相同.
2.下列說法正確的是()
A.超導(dǎo)體對電流的阻礙作用幾乎等于零
B.金屬電阻率隨溫度的升高而增大
C.用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻的錳銅和鎳銅的電阻率不隨溫度的變化而變化
D.半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度的升高而增大
答案AB
解析超導(dǎo)現(xiàn)象是在溫度接近絕對零度時,電阻率突然減小到接近零的現(xiàn)象,故A正確,C中材料只是電阻率變化不明顯.而半導(dǎo)體電阻率應(yīng)隨溫度升高而減?。?br>
3.如圖3所示的電路中,
圖3
A、B、C分別表示理想電流表或電壓表,它們的示數(shù)以安或伏為單位.當(dāng)電鍵S閉合后,A、B、C三表示數(shù)分別為1、2、3時,燈L1、L2正好均正常發(fā)光.已知燈L1、L2的額定功率之比為3∶1,則可判斷()
A.A、B、C均為電流表
B.A、B、C均為電壓表
C.B為電流表,A、C為電壓表
D.B為電壓表,A、C為電流表
答案D
解析若三個表均為電流表,則電路出現(xiàn)短路,燈不可能正常發(fā)光,故選項A錯;若三個表均為電壓表,則電路出現(xiàn)斷路,燈亦不能正常發(fā)光,故選項B錯;若B為電流表,A和C為電壓表,則兩燈串聯(lián),A表測L1的電壓,C表測L2的電壓,即為P1P2=IUAIUC=UAUC=13≠31,故選項C錯;若B為電壓表,A和C為電流表,則兩燈并聯(lián),A表測L2的電流,C表測L1的電流,故有P1P2=ICUIAU=ICIA=31,故選項D正確.
4.
圖4
一同學(xué)將變阻器與一個6V的電源、6~8W的小燈泡L及開關(guān)S串聯(lián)后接在6V的電源E上,當(dāng)S閉合時,發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)光.按圖4的接法,當(dāng)滑片P向右滑動時,燈泡將()
A.變暗
B.變亮
C.亮度不變
D.可能燒壞燈泡
答案B
5.白熾燈接在220V電源上能正常發(fā)光,將其接在一可調(diào)電壓的電源上,使電壓從0V逐漸增大到220V,則下列說法正確的是()
A.電流將逐漸變大
B.電流將逐漸變小
C.每增加1V電壓而引起的電流變化量是相同的
D.每增加1V電壓而引起的電流變化量是減小的
答案AD
解析隨著電壓U的增大,由I=UR知,電流將逐漸變大,A選項正確.隨著電流、電壓的增大,燈泡的亮度增大,燈絲溫度升高.金屬的電阻率隨溫度的升高而增大,所以燈絲的電阻值增大.
根據(jù)歐姆定律I=UR,在I—U圖線中,由于R在增大,斜率K=減?。銲—U圖線如右圖所示.由圖線可知,每增加1V的電壓引起的電流變化量是減小的.
6.
圖5
圖5是將滑動變阻器用作分壓器的電路,A、B為分壓器的輸出端,電源電壓U恒定,若把變阻器的滑片放在變阻器的中間,下列判斷正確的是()
A.AB間不接負(fù)載時輸出電壓UAB=U2
B.當(dāng)AB間接上負(fù)載R時,輸出電壓UABU2
C.負(fù)載電阻R越大,UAB越接近U2
D.接上負(fù)載后要使UAB=U2,則滑片P應(yīng)向下移動
答案ABC
解析設(shè)AB間電阻為R,變阻器總電阻為R0,當(dāng)把變阻器的滑片放在變阻器中間時,如果A、B間未接負(fù)載則UAB=R0/2R0U=U2,故選項A正確;如果A、B間接上負(fù)載R,則UAB=R并R總U,其中R并=RR02R+R02,R總=R02+R并,故UABU2,故選項B正確;當(dāng)R越大,取極限R→∞,則AB間相當(dāng)于斷路.UAB=U2,故R越大,UAB越接近U2,選項C正確;接上負(fù)載后,要使UAB=U2,則AB間的總電阻RPCRRPC+R應(yīng)等于RPD,故滑片P應(yīng)向上移動.
7.
圖6
如圖6所示,表示用不同電壓加在一段金屬導(dǎo)體兩端,在溫度不變的情況下測得電流的圖象,試根據(jù)圖象分析:若將這段金屬導(dǎo)體在保持長度不變的前提下增大其橫截面積,則這段導(dǎo)體的I-U線這時符合下列哪種情況()
答案D
解析長度不變,增加橫截面積,電阻減?。?br>
二、計算實驗題
8.如圖7所示,
圖7
P是一個表面鑲有很薄電熱膜的長陶瓷管,其長度為L,直徑為D,鍍膜的厚度為d.管兩端有導(dǎo)電金屬箍M、N.現(xiàn)把它接入電路中,測得它兩端電壓為U,通過它的電流為I.則金屬膜的電阻為____________,鍍膜材料電阻率的計算式為ρ=____________.
答案UIUπDdIL
解析第一問求電阻,可直接應(yīng)用歐姆定律求得;解第二問必須應(yīng)用到電阻定律R=ρlS,怎樣確定l與S是解題的關(guān)鍵.
試想將膜層展開,如右圖所示,則膜層等效為一電阻,其長為L,橫截面積為管的周長2π×厚度d,再將電阻的定義式與決定式聯(lián)立,便可求出ρ.
由歐姆定律可得R=UI
由電阻定律R=ρlS可得R=ρ=
則UI=,得ρ=UπDdIL.
9.
圖8
為了測定液體的電阻率,工業(yè)上用一種稱為“電導(dǎo)儀”的儀器,其中一個關(guān)鍵部件如圖8所示,A、B是兩片面積均為1cm2的正對著的正方形鉑片,相互平行,間距l(xiāng)=1cm,把它浸沒在待測的液體中,若通過兩根引線加在兩鉑片上的電壓U=6V,測得電流I=1μA,求這種液體的電阻率是多少?
答案6×104Ωm
解析由歐姆定律可得R=UI=61×10-6Ω=6×106Ω
再由電阻定律R=ρlS可得
ρ=RSl=6×106×1×10-41×10-2Ωm=6×104Ωm
10.某電路需要20A的保險絲,但手邊只有用同種材料制成的“15A”和“5A”兩種型號的保險絲,他們的規(guī)格如表所示,問能否將這兩種保險絲取等長的兩段并聯(lián)后用于該電路中,說明其理由.
保險絲12
直徑1mm2mm
額定電流5A15A
答案不能,理由見解析
解析這兩段等長的保險絲橫截面積之比:
S1∶S2=1∶4
由電阻定律R=ρlS得電阻之比
R1∶R2=S2∶S1=4∶1
并聯(lián)接入電路后兩端的電壓相等,由歐姆定律得通過的電流之比
I1∶I2=R2∶R1=1∶4
即第2根保險絲中的實際電流是第1根中的4倍,而額定電流只是第1根的3倍.
即當(dāng)I1=5A時,I2=20A(已燒斷)
當(dāng)I2=15A時,I1=154A
安全允許的最大電流是15A+154A=18.75A20A,所以不能這樣使用.