小學(xué)數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)教案
發(fā)表時(shí)間:2021-02-18高考物理考點(diǎn)重點(diǎn)磁場復(fù)習(xí)。
第六課時(shí)單元知識(shí)整合
本章知識(shí)結(jié)構(gòu)
1.磁場的基本的性質(zhì)從本質(zhì)上看是對處于磁場中的運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用。
2.磁場中某點(diǎn)的磁場方向可描述為①小磁針靜止時(shí)N極的指向;②磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向;③通過該點(diǎn)磁感線的切線方向。
3.磁感線不是真實(shí)存在的曲線,而是為了形象描繪磁場而假想的。磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱;磁感線的切線方向表示磁場的方向;磁感線是閉合的曲線。地磁場的磁感線大體從地理南極附近出發(fā)到達(dá)地理北極附近,而內(nèi)部又大體從地理北極到地理南極。
4.磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式為B=,條件為電流的方向和磁場方向垂直。
5.通電螺線管的磁感線分布與條形磁鐵的磁感線分布類似,直線電流的磁場的磁感線分布特點(diǎn)是內(nèi)密外疏的一組同心圓,電流的磁場方向用安培定則來判斷。
6.安培力是電流在磁場中的受力,當(dāng)電流方向和磁場方向垂直時(shí),電流受到的安培力最大,且F=;當(dāng)電流方向和磁場方向平行時(shí),電流受到的安培力最小,且F=;安培力的方向由左手定則來判斷。特點(diǎn)是安培力的方向總是垂直于電流方向和磁場方向決定的平面。
7.洛倫茲力是運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中的受力。當(dāng)電荷的運(yùn)動(dòng)方向和磁場方向垂直時(shí),電荷受到的洛倫茲力最大,且F洛=;當(dāng)電荷的運(yùn)動(dòng)方向和磁場方向平行時(shí),電荷受到的洛倫茲力最小,且F洛=;由于洛倫茲力的方向始終與電荷的運(yùn)動(dòng)方向垂直,因此洛倫茲力對電荷不做功。
8.帶電粒子垂直進(jìn)入磁場時(shí),在洛倫茲力作用下將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。軌道半徑R=,周期T=。
1.類比與遷移:通過電場與磁場,電場線與磁感線,電場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度,電場力與洛倫茲力等相關(guān)知識(shí)和概念的類比,找出異同點(diǎn),促進(jìn)正向遷移,克服負(fù)遷移,深化新舊知識(shí)的學(xué)習(xí)。
2.空間想象與轉(zhuǎn)化:由于安培力(或洛倫茲力)的方向與磁場方向、電流方向(或運(yùn)動(dòng)電荷方向)之間存在著較復(fù)雜的空間方位關(guān)系,因此要注意空間想象能力的培養(yǎng),同時(shí)要善于選擇合理角度將立體圖轉(zhuǎn)化為平面視圖,以便于分析。
3.幾何知識(shí)的靈活應(yīng)用:粒子在有界磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)問題中圓心的確定,圓心角、半徑的確定往往都要用到幾何知識(shí),然后根據(jù)物理知識(shí)求解相關(guān)物理量,體現(xiàn)著數(shù)理知識(shí)的有機(jī)結(jié)合。
4.假設(shè)法:為了探明磁鐵的磁場與電流的磁場的關(guān)系,安培假設(shè)分子周圍存在環(huán)形電流。每個(gè)環(huán)形電流使每個(gè)分子成為一個(gè)小磁鐵,從而得出了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。
5.極限法:帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)有關(guān)動(dòng)態(tài)分析,臨界現(xiàn)象等可用極限法輔助分析。
6.判別物體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)方向,常用方法有以下四種:
(1)電流元受力分析法:即把整段電流等效為很多段直線電流元,先用左手定則判斷出每小段電流元受安培力的方向,從而判斷出整段電流所受合力的方向,最后確定運(yùn)動(dòng)方向。
(2)特殊值分析法:把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個(gè)便于分析的特殊位置(如轉(zhuǎn)過90°)后再判定所受安培力方向,從而確定運(yùn)動(dòng)方向。
(3)等效分析法:環(huán)形電流可以等效成條形磁鐵、條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流、通電螺線管可等效成很多的環(huán)形電流來分析。
(4)推論分析法:①兩電流相互平行時(shí)無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢,方向相同相互吸引;方向相反相互排斥。②兩電流不平行時(shí)有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且方向相同的趨勢。
知識(shí)點(diǎn)一安培定則的應(yīng)用
【例1】如圖所示,兩根無限長的平行導(dǎo)線水平放置,兩導(dǎo)線中均通以向右的、大小相等的恒定電流I,圖中的A點(diǎn)與兩導(dǎo)線共面,且到兩導(dǎo)線的距離相等,則這兩根通電導(dǎo)線在該點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的合矢量()
A.方向水平向右B.方向水平向左
C.大小一定為零D.大小一定不為零
導(dǎo)示:由安培定則可判斷出兩電流在A產(chǎn)生的磁場方向相反,又A點(diǎn)與兩導(dǎo)線共面,且等距,故在感應(yīng)強(qiáng)度的合矢量大小一定為零,故選C。
知識(shí)點(diǎn)二安培力的計(jì)算
【例2】一段通電的直導(dǎo)線平行于勻強(qiáng)磁場放入磁場中,如圖所示,導(dǎo)線上的電流由左向右流過.當(dāng)導(dǎo)線以左端點(diǎn)為軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)過90°的過程中,導(dǎo)線所受的安培力
A.大小不變,方向也不變
B.大小由零逐漸增大,方向隨時(shí)改變
C.大小由零逐漸增大,方向不變
D.大小由最大逐漸減小到零,方向不變
導(dǎo)示:安培力F=BILsinθ,θ為導(dǎo)線與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的夾角,由圖可知,θ的變化是由0°增大到900°,所以安培力大小由零逐漸增大,方向不變,故選C。
知識(shí)點(diǎn)三復(fù)合場中的能量轉(zhuǎn)化
抓住過程中做功的特點(diǎn)和動(dòng)力學(xué)知識(shí)進(jìn)行求解。
【例3】(07海安期終)如圖所示,虛線上方有場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場,方向豎直向下,虛線上下有磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場,方向垂直紙面向外,ab是一根長的絕緣細(xì)桿,沿電場線放置在虛線上方的場中,b端在虛線上,將一套在桿上的帶正電的小球從a端由靜止釋放后,小球先作加速運(yùn)動(dòng),后作勻速運(yùn)動(dòng)到達(dá)b端,已知小球與絕緣桿間的動(dòng)摩擦系數(shù)μ=0.3,小球重力忽略不計(jì),當(dāng)小球脫離桿進(jìn)入虛線下方后,運(yùn)動(dòng)軌跡是半圓,圓的半徑是/3,求帶電小球從a到b運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力所做的功與電場力所做功的比值。
導(dǎo)示:①小球在沿桿向下運(yùn)動(dòng)時(shí),受向左的洛侖茲力F,向右的彈力N,向下的電場力qE,向上的摩擦力f。有:
F=Bqv,N=F=Bqv0
∴f=μN(yùn)=μBqv
當(dāng)小球作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),qE=f=μBqv0
②小球在磁場中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),
又∴vb=Bq/3m
③小球從a運(yùn)動(dòng)到b過程中,由動(dòng)能定理得
所以:
知識(shí)點(diǎn)四帶電粒子在組合場中的多個(gè)過程
帶電粒子在組合場中的多個(gè)運(yùn)動(dòng)過程,應(yīng)針對每個(gè)過程特點(diǎn)進(jìn)行分析,分別找出相應(yīng)規(guī)律解題。
【例4】(07廣東卷)如圖所示,K與虛線MN之間是加速電場.虛線MN與PQ之間是勻強(qiáng)電場,虛線PQ與熒光屏之間是勻強(qiáng)磁場,且MN、PQ與熒光屏三者互相平行.電場和磁場的方向如圖所示.圖中A點(diǎn)與O點(diǎn)的連線垂直于熒光屏.一帶正電的粒子從A點(diǎn)離開加速電場,速度方向垂直于偏轉(zhuǎn)電場方向射入偏轉(zhuǎn)電場,在離開偏轉(zhuǎn)電場后進(jìn)入勻強(qiáng)磁場,最后恰好垂直地打在熒光屏上.已知電場和磁場區(qū)域在豎直方向足夠長,加速電場電壓與偏轉(zhuǎn)電場的場強(qiáng)關(guān)系為U=Ed,式中的d是偏轉(zhuǎn)電場的寬度,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與偏轉(zhuǎn)電場的電場強(qiáng)度E和帶電粒子離開加速電場的速度關(guān)系符合表達(dá)式=,若題中只有偏轉(zhuǎn)電場的寬度d為已知量,則:(1)畫出帶電粒子軌跡示意圖;
(2)磁場的寬度L為多少?(3)帶電粒子在電場和磁場中垂直于方向的偏轉(zhuǎn)距離分別是多少?
導(dǎo)示:(1)軌跡如圖所示:
(2)粒子在加速電場中由動(dòng)能定理有
粒子在勻強(qiáng)電場中做類平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)偏轉(zhuǎn)角為,有:,,,,U=Ed
由以上各式解得:θ=45
由幾何關(guān)系得:離開偏轉(zhuǎn)電場速度為
粒子在磁場中運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律有:qvB=mv2R
在磁場中偏轉(zhuǎn)的半徑為:
,
由圖可知,磁場寬度L=Rsinθ=d
(3)由幾何關(guān)系可得:帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電場中距離為,在磁場中偏轉(zhuǎn)距離為:
1.一根用導(dǎo)線繞制的螺線管,水平放置,在通電的瞬間,可能發(fā)生的情況是()
A.伸長B.縮短C.彎曲D.轉(zhuǎn)動(dòng)
2.在同一水平面內(nèi)的兩導(dǎo)軌互相平行,相距2m,置于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為1.2T,方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,一質(zhì)量為3.6kg的銅棒垂直放在導(dǎo)軌上,當(dāng)棒中的電流為5A時(shí),棒沿導(dǎo)軌做勻速直線運(yùn)動(dòng),則當(dāng)棒中的電流為8A時(shí),棒的加速度大小為________m/s2.
3.(07全國卷)如圖所示,在坐標(biāo)系Oxy的第一象限中在在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小為E。在其它象限中在在勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于紙面向里,A是y軸上的一點(diǎn),它到坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離為h;C是x軸上的一點(diǎn),到O點(diǎn)的距離為l,一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電的粒子以某一初速度沿x軸方向從A點(diǎn)進(jìn)入電場區(qū)域,繼而通過C點(diǎn)進(jìn)入磁場區(qū)域,并再次通過A點(diǎn),此時(shí)速度方向與y軸正方向成銳角。不計(jì)重力作用。試求:
(1)粒子經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向;
(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B。
參考答案
1.B
2.a(chǎn)=2m/s2
3.(1)粒子經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)的速度方向與x軸的夾角為α,則
(2)jab88.cOM
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高考物理考點(diǎn)重點(diǎn)核反應(yīng)核能復(fù)習(xí)
第三課時(shí)核反應(yīng)核能
【教學(xué)要求】
1.知道原子核的組成和核力的概念;
2.理解核能的概念,知道獲得核能的兩種途徑。
【知識(shí)再現(xiàn)】
一、核反應(yīng)
1.某種元素的原子核變?yōu)榱硪环N元素的原子核的過程叫做核反應(yīng)。
2.常見的核反應(yīng)分為衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變和聚變等幾種類型.
3.幾種典型的核反應(yīng):
(1)盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為
_____________________________
(2)德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為
_____________________________
(3)伊麗芙居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應(yīng)方程為
_____________________________
二、核力
1.把核子緊緊束縛在___________,形成穩(wěn)定的原子核的力,稱為核力。
2.核力的特點(diǎn):
(1)核力與核子是否帶電無關(guān),質(zhì)子與質(zhì)子間、質(zhì)子與中子間,中子與中子間都可以有核力作用.
(2)是一種強(qiáng)相互作用.
(3)是一種近程力(當(dāng)兩個(gè)核子間距r<2×10-15m時(shí)才發(fā)生作用).只有相鄰的核子間才有核力作用.
三、核能(原子核的結(jié)合能)
1.克服核力做功,使原子核分解為單個(gè)核子時(shí)吸收的能量,或若干個(gè)單個(gè)核子在核力作用下結(jié)合成原子核時(shí)放出的能量,叫原子核的結(jié)合能,簡稱核能.
例如:H+n→H+△E(△E=2.22MeV)
2.核能的計(jì)算
根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程E=mc2或△E=△mc2
3.核能獲得的兩種途徑:
(1)重核的裂變:重核分裂成兩個(gè)(或兩個(gè)以上)中等質(zhì)量核時(shí)要釋放能量,這種核反應(yīng)叫裂變.
(2)輕核的聚變:輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的變化.
知識(shí)點(diǎn)一對質(zhì)能方程的理解
一定的質(zhì)量m總是跟一定的能量mc2對應(yīng)。核子在結(jié)合成原子核時(shí)的總質(zhì)量減少了,相應(yīng)的總能量也要減少,根據(jù)能量守恒定律,減少的這部分能量不會(huì)憑空消失,它要在核子結(jié)合過程中釋放出去。反過來,把原子核分裂成核子,總質(zhì)量要增加,總能量也要增加,增加的這部分能量也不會(huì)憑空產(chǎn)生,要由外部來供給。
【應(yīng)用1】為紀(jì)念愛因斯坦對物理學(xué)的巨大貢獻(xiàn),聯(lián)合國將2005年定為“國際物理年”。對于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程E=mc2,下列說法中不正確的是()
A.E=mc2表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比
B.根據(jù)ΔE=Δmc2可計(jì)算核反應(yīng)的能量
C.一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)氘核時(shí)釋放能量,表明此過程出現(xiàn)了質(zhì)量虧損
D.E=mc2中的E是發(fā)生核反應(yīng)中釋放的核能
導(dǎo)示:質(zhì)能方程的本質(zhì)是:第一,質(zhì)量或能量是物質(zhì)的屬性之一;第二,質(zhì)能方程提示了質(zhì)量和能量的不可分割性,方程建立了這兩個(gè)屬性在數(shù)值上的關(guān)系,這兩個(gè)量分別遵守質(zhì)量守恒和能量守恒,質(zhì)量和能量在量值上的聯(lián)系決不等于這兩個(gè)量可相互轉(zhuǎn)化;第三,質(zhì)量虧損不是否定了質(zhì)量守恒定律.生成的γ射線雖然質(zhì)量為零但能量不為零。故選D。
物體的質(zhì)量減少了,它的能量也減少;物體的質(zhì)量增加了,它的能量也增加;不能錯(cuò)誤地認(rèn)為質(zhì)量和能量發(fā)生了相互轉(zhuǎn)化。對質(zhì)量虧損,切忌不能誤解為這部分質(zhì)量轉(zhuǎn)變成了能量。
知識(shí)點(diǎn)二裂變與聚變
鈾核裂變的反應(yīng)為:
U+n→Xe+Sr+2n+217MeV
氘核和氚核聚合成氦核:
H+H→He+n+17.6MeV
【應(yīng)用2】(07江蘇省如東中學(xué)期末)2008年北京奧運(yùn)會(huì)場館周圍80%~90%的路燈將利用太陽能發(fā)電技術(shù),奧運(yùn)會(huì)90%的洗浴熱水將采用全玻真空太陽能集熱技術(shù)。太陽能的產(chǎn)生是由于太陽內(nèi)部所發(fā)生的一系列核反應(yīng)形成的,其主要的核反應(yīng)過程可表示為()
A.
B.
C.D.
導(dǎo)示:太陽能的產(chǎn)生是由于太陽內(nèi)部進(jìn)行著激烈熱核反應(yīng)(聚變反應(yīng)),故選A。
類型一核反應(yīng)方程的書寫
寫核反應(yīng)方程的一般程序是:①先將已知原子核和已知粒子的符號(hào)填入核反應(yīng)方程一般形式的適當(dāng)位置;②根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒規(guī)律計(jì)算出未知核或未知粒子的電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù);③根據(jù)未知核或未知粒子的電荷數(shù)判定它們是哪種元素或哪種粒子,并在核反應(yīng)方程一般形式的適當(dāng)位置寫上它們的符號(hào)。
【例1】完成下列核反應(yīng)方程,其中屬于衰變的是_________屬于人工轉(zhuǎn)變的是________,屬于裂變的是________,屬于聚變的是__________。
A.
B.
C.
D.
導(dǎo)示:根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒先完成核反應(yīng)方程,然后根據(jù)核反應(yīng)的類型即可判斷出反應(yīng)類型.
答案BACD
寫核反應(yīng)方程時(shí)的注意事項(xiàng):
①對于核反應(yīng)通常是不可逆的,方程中只能用箭頭(→),不能用等號(hào)(=);
②在核反應(yīng)過程中,遵循電荷教守恒、質(zhì)量數(shù)守恒,但“質(zhì)量數(shù)守恒”決不能說成“質(zhì)量守恒”;
③核反應(yīng)的依據(jù)是客觀實(shí)驗(yàn),有許多核反應(yīng)的產(chǎn)物不是唯一的(如鈾核裂變).因此不能認(rèn)為只要配平質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)就可隨意編造反應(yīng)式。
類型二核能的計(jì)算
核能的計(jì)算方法:(1)根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程,用核子結(jié)合成原子核時(shí)質(zhì)量虧損(△m)的千克數(shù)乘以真空中光速的平方(c=3X108m/s)即:△E=△mc2;(2)根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5兆電子伏(MeV)能量,用核子結(jié)合成原子核時(shí)質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位乘以931.5MeV,即:△E=△m×931.5MeV。
【例2】(07屆南京市第一次調(diào)研測試)物理學(xué)家們普遍相信太陽發(fā)光是由于其內(nèi)部不斷發(fā)生從氫核到氦核的核聚變反應(yīng).根據(jù)這一理論,在太陽內(nèi)部4個(gè)氫核()轉(zhuǎn)化成一個(gè)氦核()和兩個(gè)正電子()并放出能量.已知質(zhì)子質(zhì)量mP=1.0073u,α粒子的質(zhì)mα=4.0015u,電子的質(zhì)量me=0.0005u.1u的質(zhì)量對應(yīng)931.5MeV的能量。
(1)寫出該熱核反應(yīng)方程
(2)一次這樣的熱核反應(yīng)過程中釋放出多少兆電子伏的能量?(結(jié)果保留四位有效數(shù)字)
導(dǎo)示:(1)4→+2
(2)Δm=4mP-mα-2me
=4×1.0073u-4.0015u-2×0.0005u
=0.0267u
則△E=△m×931.5MeV=0.0267u×931.5MeV/u=24.87MeV
計(jì)算核能時(shí)需注意:使用公式△E=△mc2時(shí),△m的單位是千克,△E的單位是焦耳;如果用△E=△m×931.5MeV時(shí),△m的單位是原子質(zhì)量單位(u,1u=1.660566×10-27kg),△E的單位是兆電子伏。
1.(07合肥市教學(xué)質(zhì)量檢測一)據(jù)新華社報(bào)道,由我國自行設(shè)計(jì)、研制的世界第一套全超導(dǎo)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(又稱“人造太陽”)已完成了首次工程調(diào)試。下列關(guān)于“人造太陽”的說法正確的是()
A.“人造太陽”的核反應(yīng)方程式是
B.“人造太陽”的核反應(yīng)方程式是
C.根據(jù)公式△E=△mc2可知,核燃料的質(zhì)量相同時(shí),聚變反應(yīng)釋放的能量比裂變反應(yīng)大得多
D.根據(jù)公式E=mc2可知,核燃料的質(zhì)量相同時(shí),聚變反應(yīng)釋放的能量與裂變反應(yīng)釋放的能量相同
2.(07南京市金陵中學(xué)一模)在下列四個(gè)方程中,X1、X2、X3和X4各代表某種粒子,以下判斷中正確的是()
A.X1是α粒子B.X2是質(zhì)子
C.X3是中子D.X4是電子
3.(07廣東省汕尾市調(diào)研測試)中子、質(zhì)子、氘核D的質(zhì)量分別為mn、mp、mD,現(xiàn)用光子能量為E的γ射線照射靜止氘核,使之分解,用核符號(hào)寫出上述核反應(yīng)方程,若分解后的中子、質(zhì)子的動(dòng)能相等,則中子的動(dòng)能是多少?
答案:1.AC、2.D、3.γ+→+;
[(mD-mp-mn)c2+E]。
高考物理考點(diǎn)重點(diǎn)交變電流復(fù)習(xí)
第十章交變電流
本專題是電磁感應(yīng)內(nèi)容的繼續(xù),當(dāng)然也有它自身的特點(diǎn),如交變電流的有效值、變壓器內(nèi)容,前幾年的高考中,對產(chǎn)生正弦交流電的原理、正弦交流電的圈象、最大值與有效值、變壓器方面考得較多,并且都是選擇題.對于變壓器的要求進(jìn)一步加強(qiáng),近年高考中計(jì)算題中就考到了變壓器,隨著高考突出應(yīng)用、理論聯(lián)系實(shí)際,預(yù)測今后在變壓器、遠(yuǎn)距離輸電方面還會(huì)加強(qiáng)。
復(fù)習(xí)本章知識(shí)應(yīng)重點(diǎn)抓好下列三個(gè)方面:
1、要注意區(qū)分瞬時(shí)值、有效值、最大值、平均值,瞬時(shí)值隨時(shí)間做周期性變化規(guī)律。
2、理想變壓器的有關(guān)間題,要掌握理想變壓器的輸入功率與輸出功率一定相等,輸出功率改變時(shí)輸入功率也一定改變.變壓器的變壓原理是電磁感應(yīng),對正弦交流電,當(dāng)輸入電流過最大值時(shí),輸出電流為零。
3、電能的輸送問題是與生產(chǎn)生活密切相關(guān)的問題,該內(nèi)容的掌握要抓住“輸送一定的電功率”這一前提,即P=I送U送是定值。掌握這部分內(nèi)容須理解送電電路圖,要注意電線電阻上的電壓不是升壓變壓器的輸出電壓,也不是降壓變壓器的輸入電壓或用戶得到電壓,在計(jì)算中要特別注意.
第一課時(shí)交變電流的產(chǎn)生及描述
【教學(xué)要求】
1.知道交變電流,能用函數(shù)表達(dá)式和圖像描述交變電流;
2.了解表征交變電流的物理量;
3.了解電容器和電感器對交變電流的作用。
【知識(shí)再現(xiàn)】
一、交變電流的產(chǎn)生:
閉合矩形線圈在磁場中繞垂直于場強(qiáng)方向的軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電流隨時(shí)間作周期性變化,稱交變電流.當(dāng)閉合線圈由中性面位置(圖中O1O2位置)開始在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間而變的函數(shù)是正弦函數(shù):,其中
這就是正弦交變電流。
二、交變電流的變化規(guī)律
1、從線圈轉(zhuǎn)至中性面開始計(jì)時(shí),
若從轉(zhuǎn)至平行磁感線開始計(jì)時(shí),
2、最大值:;Em與轉(zhuǎn)軸的所在位置及線圈形狀無關(guān)。
3、線圈轉(zhuǎn)至中性面時(shí),電流方向發(fā)生,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周,電流方向改變兩次。
三.表征正弦交變電流的物理量.
1、交變電流的最大值:Em=nBSω
2、交變電流的有效值:交變電流的有效值是根據(jù)電流的規(guī)定的.
3、交變電流的周期和頻率
①周期T:交變電流完成一次周期性變化(線圈轉(zhuǎn)一周)所需的時(shí)間.
②頻率f:交變電流在1s內(nèi)完成變化的次數(shù)。
知識(shí)點(diǎn)一什么是交流電
交流電是大小和方向隨時(shí)間作周期性變化的電流。
【應(yīng)用1】下列圖示的電流屬于交流電的有哪些?
導(dǎo)示:根據(jù)交流電的定義可以知道,圖C的電流大小和方向隨時(shí)間作周期性變化,所以是交流電,其他ABD為直流電。
知識(shí)點(diǎn)二正弦交流電的產(chǎn)生
【應(yīng)用2】面積為S的兩個(gè)完全相同的單匝金屬線圈分別放置在如圖甲、乙所示的磁場中。甲圖中是磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場,線圈在磁場中以周期T繞OO′軸作勻速轉(zhuǎn)動(dòng),乙圖中的磁場的變化規(guī)律為B=B0cost,從圖示時(shí)刻起計(jì)時(shí),則()
A.兩線圈中磁通量變化規(guī)律均為φ=B0Scost
B.兩線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢達(dá)到最大值的時(shí)刻不同
C.兩線圈中產(chǎn)生的交流電流的有效值不同
D.從此刻起,T/4時(shí)間內(nèi)流過線圈截面的電量相同
導(dǎo)示:選擇AD。圖中介紹了產(chǎn)生交流電的兩種方式,一種是線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)(動(dòng)生),另一種是通過線圈的磁場在變化(感生)。對甲圖,線圈從中性面開始計(jì)時(shí),磁通量隨時(shí)間成全余弦規(guī)律變化;對乙圖磁通量ф=BS=B0Scost。所以兩種情況下產(chǎn)生的交流電是相同的。
知識(shí)點(diǎn)三表征交流電強(qiáng)弱的物理量
1、交變電流的最大值(Im和Um);它是交變電流在一個(gè)周期內(nèi)所能達(dá)到的最大數(shù)值,可以用來表示交變電流的電流強(qiáng)弱或電壓高低。電容器的耐壓值是交流的最大值。
2、交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的:讓交流和直流通過相同阻值的電阻,如果它們在相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等,就把這一直流的數(shù)值叫做這一交流電的有效值。
正弦式交變電流的有效值與其相應(yīng)的最大值間的關(guān)系為:
注意:通常所說的交變電流的電流、電壓;交流電表的讀數(shù);交流電器的額定電壓、額定電流、保險(xiǎn)絲的熔斷電流等都是指有效值。求解交流電產(chǎn)生的熱量問題時(shí),必須用有效值。
3、交變電流瞬時(shí)值是指某一時(shí)刻的電流值,是時(shí)間的函數(shù),不同時(shí)刻,瞬時(shí)值不同。
4、交變電流平均值:E=n△ф/△t。若計(jì)算通過電路某一截面的電量,需用電流的平均值。
【應(yīng)用3】(07年1月北京市崇文區(qū)期末統(tǒng)一練習(xí)3.)如圖甲所示電路,電阻R的阻值為50Ω,在ab間加上圖乙所示的正弦交流電,則下面說法中錯(cuò)誤的是()
A.交流電壓的有效值為100V
B.電流表示數(shù)為2A
C.產(chǎn)生該交流電的線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為3.14rad/s
D.如果產(chǎn)生該交流電的線圈轉(zhuǎn)速提高一倍,則電流表的示數(shù)也增大一倍
導(dǎo)示:選擇:C。根據(jù)圖乙可以知道,電壓的最大值為:Em=100V,則有效值為E=Em/=100V,A正確;交流電流表的讀數(shù)為有效值I=E/R=2A,B正確;由圖知交流電的周期T=0.02s,則角速度
ω=2π/T=100πrad/s,故C錯(cuò);如果產(chǎn)生該交流電的線圈轉(zhuǎn)速提高一倍,交流電壓的最大值(Em=NBSω)也提高一倍,故電流表的示數(shù)也增大一倍,D正確。
類型一求交流電的有效值
【例1】多數(shù)同學(xué)家里都有調(diào)光臺(tái)燈、調(diào)速電風(fēng)扇.過去是用變壓器來實(shí)現(xiàn)上述調(diào)節(jié)的,缺點(diǎn)是成本高,體積大,效率低,且不能任意調(diào)節(jié)燈的亮度或風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速.現(xiàn)在的調(diào)光臺(tái)燈、調(diào)整電風(fēng)扇是用可控硅電子元件來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的.如圖所示為一個(gè)經(jīng)過雙向可控硅電子元件調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓,即在正弦交流電的每一個(gè)半周期中,前面的1/4被截去,從而改變了電燈上的電壓,那么現(xiàn)在電燈上的電壓為()
A.UmB、C、D、
導(dǎo)示:選擇C。根據(jù)交流電的定義式可以得:
,所以電燈上的電壓U=。
類型二交流電的圖象有應(yīng)用
【例2】2007年理綜寧夏卷17、一正弦交流電的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示。由圖可知()
A.該交流電的電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為
u=100sin(25t)V
B.該交流電的頻率為25Hz
C.該交流電的電壓的有效值為100
D.若將該交流電壓加在阻值R=100Ω的電阻兩端,則電阻消耗的功率時(shí)50W
導(dǎo)示:選擇BD。從圖象可以直接讀出交流電壓的峰值是100V,周期T=4×10-2s。因此交流電的電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u=100sin(50πt)V,A錯(cuò);頻率f=1/T=25Hz,B正確;交流電的電壓的有效值為U=100/=50,C錯(cuò);功率P=U2/R=50W,D正確。
類型三電感器和電容器對交流電的影響
電感對交變電流有阻礙作用。交變電流通過電感線圈時(shí),線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢,阻礙電流的變化,形成了對電流的阻礙作用,這種阻礙作用叫感抗。實(shí)驗(yàn)表明:線圈的自感系數(shù)越大,交變電流的頻率越高,線圈的感抗越大,所以,電感線圈在交流電路中有“通直流、阻交流、通低頻、阻高頻”的特性。
電容對交變電流也有阻礙作用。電容器接到交流電路中后,交替產(chǎn)生充電和放電,使電路中有交變電流,似乎電流“通過”了電容器,由于電荷在電路中定向移動(dòng)受到電容器極板上積聚電荷的反抗,因此產(chǎn)生對交變電流的阻礙作用,這種阻礙作用叫容抗。實(shí)驗(yàn)表明:電容越大,交變電流的頻率越高,線圈的容抗越小。所以,電容在交流電路中有“通交流、隔直流”“通高頻、阻低頻”的特性。
【例3】(07年廣東省汕尾市調(diào)研測試3、)如圖所示電路中,如果交流電的電壓不變而頻率降低,則三盞電燈的亮度變化情況是()
A、三盞電燈的亮度都不變;
B、L1的亮度變亮,L2的亮度變暗,L3的亮度不變;
C、L2的亮度變亮,L1的亮度變暗,L3的亮度不變;
D、L1的亮度變亮,L3的亮度變暗,L2的亮度不變。
導(dǎo)示:選擇B。如果交流電的電壓不變而頻率降低,則L的感抗變小,C的容抗變大,L1變亮、L2變暗;而L3亮度不變。
1.(2007理綜北京卷17.)電阻R1、R2與交流電源按照圖1方式連接,R1=10Ω,R2=20Ω。合上開關(guān)S后,通過電阻R1的正弦交變電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖2所示。則()
A.通過R1的電流有效值是1.2A
B.R1兩端的電壓有效值是6V
C.通過R2的電流最大值是1.2A
D.R2兩端的電壓最大值是6V
2.(鹽城市2007—2008學(xué)年度第一次調(diào)研考試.1)一根電阻絲接入100V的恒定電流電路中,在lmin內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q,同樣的電阻絲接入正弦交變電流的電路中,在2min內(nèi)產(chǎn)生的熱量也為Q,則該交流電壓的峰值是()
A、141.4VB、100V
C、70.7VD、50V
3.07學(xué)年南京市期末質(zhì)量調(diào)研5.兩個(gè)相同的L1和L2,接到如圖所示的電路中,燈L1與電容器串聯(lián),燈L2與電感線圈串聯(lián),當(dāng)、處接電壓最大值Um、頻率為的正弦交流電源時(shí),兩燈都發(fā)光,且亮度相同。更換一個(gè)新的正弦交流電源后,燈L1的亮度高于燈L2的亮度,新電源的電壓最大值和頻率可能是()
A.最大值仍為Um,而頻率大于
B.最大值仍為Um,而頻率小于
C.最大值大于Um,而頻率仍為
D.最大值小于Um,而頻率仍為
答案:1、B2、B3、A
高考物理考點(diǎn)重點(diǎn)分子動(dòng)理論復(fù)習(xí)
第十一章分子動(dòng)理論
1.本章主要是研究物體的組成、分子熱運(yùn)動(dòng)、分子間的作用力以及物體的內(nèi)能。
2.本章主要內(nèi)容為分子動(dòng)理論,以分子動(dòng)理論為基礎(chǔ),將宏觀物理量溫度和物體的內(nèi)能聯(lián)系起來。屬模塊中高考必考內(nèi)容。
3.高考中以選擇題形式考查對基礎(chǔ)知識(shí)的理解,以計(jì)算題形式進(jìn)行宏觀量與微觀量間的計(jì)算。
第一課時(shí)分子動(dòng)理論
【教學(xué)要求】
1.知道物體是由大量分子組成的,理解阿伏加德羅常數(shù)。
2.知道分子熱運(yùn)動(dòng),分子熱運(yùn)動(dòng)與布朗運(yùn)動(dòng)關(guān)系。
3.知道分子間的作用力和一些宏觀解釋。
【知識(shí)再現(xiàn)】
一、物質(zhì)是由大量分子組成的
1.分子體積很小,它的直徑數(shù)量級(jí)是m.
2.油膜法測分子直徑:d=V/S,V是,S是水面上形成成的單分子油膜的面積.
3.分子質(zhì)量很小,一般分子質(zhì)量的數(shù)量級(jí)是
kg
4.分子間有空隙.
5.阿伏加德羅常數(shù):1mol的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù),這個(gè)數(shù)的測量值NA=mol—1。阿伏加德羅常數(shù)是個(gè)十分巨大的數(shù)字,分子的體積和質(zhì)量都很分小,從而說明物質(zhì)是由大量分子組成的.
二、分子永不停息地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)
1.?dāng)U散現(xiàn)象:相互接觸的物質(zhì)彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象,溫度越高,擴(kuò)散.
2.布朗運(yùn)動(dòng):在顯微鏡下看到的懸浮在液體中的的永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),顆粒越小,運(yùn)動(dòng)越;溫度越高,運(yùn)動(dòng)越.布朗運(yùn)動(dòng)不是液體分子的運(yùn)動(dòng).
三、分子間存在著相互作用力
1.分子間同時(shí)存在相互作用的和
,合力叫分子力.
2.特點(diǎn):分子間的引力和斥力都隨分子間的
增大而減小,隨分子間距離的減小而增大,但斥力比引力變化更。
知識(shí)點(diǎn)一微觀量與宏觀量關(guān)系的計(jì)算
微觀量與宏觀量間的關(guān)系,以阿伏加德羅常數(shù)為聯(lián)系的橋梁。解題時(shí)應(yīng)抓住宏觀量中的質(zhì)量、體積、摩爾質(zhì)量、摩爾體積、分子數(shù)目等,微觀量中的分子質(zhì)量、分子大小(體積與直徑),氣體問題一般用正方體模型,固體、液體分子一般用球模型。
【應(yīng)用1】(07南京調(diào)研)銅的摩爾質(zhì)量為,密度為,阿伏加德羅常數(shù)為,則下列說法正確的是()
A.1kg銅所含的原子數(shù)是
B.1m3銅所含的原子數(shù)是
C.1個(gè)銅原子的質(zhì)量是
D.1個(gè)銅原子所占的體積是
導(dǎo)示:1kg銅的量為,原子數(shù)是,A錯(cuò)。1m3銅質(zhì)量為,摩爾數(shù)為,原子數(shù)是,B錯(cuò)。1摩爾銅原子的質(zhì)量是M,1個(gè)銅原子的質(zhì)量是,C對。1摩爾銅的體積為,一個(gè)銅原子所占的體積為,D對。故本題選CD。
物質(zhì)密度等于質(zhì)量與體積之比,也等于摩爾質(zhì)量與摩爾體積之比。摩爾質(zhì)量為分子質(zhì)量的6.02×23倍。摩爾體積為分子占據(jù)體積的6.02×23倍。
知識(shí)點(diǎn)二布朗運(yùn)動(dòng)的理解
布朗運(yùn)動(dòng)是花粉小顆粒的運(yùn)動(dòng),它體現(xiàn)了分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),不是分子運(yùn)動(dòng)。由于分子運(yùn)動(dòng),對花粉小顆粒產(chǎn)生隨機(jī)的碰撞,這種不平衡,使得花粉小顆粒運(yùn)動(dòng)起來。
【應(yīng)用2】(08鎮(zhèn)江調(diào)查)用顯微鏡觀察水中的花粉,追蹤某一個(gè)花粉顆粒,每隔10s記下它的位置,得到了a、b、c、d、e、f、g等點(diǎn),再用直線依次連接這些點(diǎn),如圖所示,則下列說法中正確的是()
A.這些點(diǎn)連接的折線就是這一花粉顆粒運(yùn)動(dòng)的徑跡
B.它說明花粉顆粒做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)
C.在這六段時(shí)間內(nèi)花粉顆粒運(yùn)動(dòng)的平均速度大小相等
D.從a點(diǎn)計(jì)時(shí),經(jīng)36s,花粉顆粒可能不在de連線上
導(dǎo)示:花粉顆粒的運(yùn)動(dòng)是雜亂無章的,10s內(nèi)的徑跡是復(fù)雜的,這些點(diǎn)連接的折線不一定是這一花粉顆粒運(yùn)動(dòng)的徑跡,A錯(cuò)。它只能說明花粉顆粒做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),B正確。六段時(shí)間的位移大小不等,所以花粉顆粒運(yùn)動(dòng)的平均速度大小不等,C錯(cuò)。從d點(diǎn)再運(yùn)動(dòng)6s時(shí)間,花粉顆粒可能不在de連線上,體現(xiàn)花粉顆粒運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性,D正確。故選BD。
知識(shí)點(diǎn)三分子間的作用力與分子勢能
分子間同時(shí)存在相互作用的斥力與引力,它們都隨分子間距離的增大而減小,斥力減小得快。斥力與引力的合力為分子間的作用力,又分別表現(xiàn)為斥力和引力。所以這里的概念容易引起混淆。
【例3】(07新鄉(xiāng)調(diào)研)當(dāng)分子距離r=r0時(shí),分子間引力和斥力恰好平衡,若使分子間距離從r1逐漸變?yōu)閞2,(r0r1r2),在這—變化過程中,下列說法中可能正確的是()
A.分子間的引力比分子間的斥力減小得快,分子力增大
B.分子間的引力比分子間的斥力減小得快,分子力減小
C.分子間的斥力比分子間的引力減小得快,分子力增大
D.分子間的斥力比分子間的引力減小得快,分子力減小
導(dǎo)示:當(dāng)分子距離r=r0時(shí),分子間引力和斥力相等,距離再增大時(shí),表現(xiàn)為引力,斥力減小得快,但分子力減小,ABC錯(cuò),D對,故選D。
討論分子間斥力與引力時(shí),應(yīng)區(qū)別斥力、引力和作用力三者之間的關(guān)系以及它們在不同距離段上的特點(diǎn)。
類型一分子力與宏觀力的關(guān)系
與分子力特點(diǎn)有關(guān)的習(xí)題主要有三類:一是判斷對分子力特點(diǎn)的描述是否正確.二是利用分子力特點(diǎn)研究分子力做功,分子的加速度.三是與實(shí)際相關(guān)聯(lián)的問題.要正確分析這些問題,必須準(zhǔn)確把握分子力的特點(diǎn),熟知分子間斥力、引力及合力隨分子間距離的變化規(guī)律.應(yīng)弄清楚是分子力原因還是其它力作用的結(jié)果,切不可見了相斥、相吸就與分子力聯(lián)系.
【例1】如圖所示,使玻璃板的下表面與水接觸,再向上用力把玻璃板緩慢拉離水面,當(dāng)玻璃板離開水面時(shí)()
A.玻璃板只受重力和拉力作用,所以對玻璃板的拉力與玻璃板的重力大小相等
B.因?yàn)椴AО宓南卤砻娓街艘粚铀?,所以對玻璃板的拉力比玻璃板的重力稍大一些,大的值與這層水的重力相當(dāng)
C.玻璃板受重力、拉力和浮力作用,所以對玻璃板的拉力小于玻璃板的重力
D.玻璃板離開水面時(shí),水層發(fā)生了分裂,為了克服大量水分子間的引力和大氣壓力,拉力明顯大于玻璃板的重力
導(dǎo)示:本實(shí)驗(yàn)中,彈簧秤的拉力明顯大于玻璃板的重力。形成這種現(xiàn)象的原因就是璃板離開水面時(shí),水層發(fā)生了分裂,為了克服大量水分子間的引力和大氣壓力而產(chǎn)生的。答案D。
宏觀力現(xiàn)象往往與微觀分子間的作用力有關(guān),例如固體抗壓、抗拉等,是由分子力而產(chǎn)生的,而氣體的壓強(qiáng)則是由分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的。
類型二估算題的解題思路
估算題解題時(shí),要抓住對應(yīng)物理量之間的關(guān)系,建立要近似的模型,列出相關(guān)等式來求解。
【例2】將0.01mol的香水散在12×7×3.5m3的教室空間,那么每立方米空間有多少個(gè)香水分子?
導(dǎo)示:香水分子的總數(shù)為:0.01×6.02×1023個(gè),每立方米空間有個(gè)香水分子。
在宏觀環(huán)境下計(jì)算出的微觀量,其數(shù)值是一個(gè)較大的值,這也是粗略判斷結(jié)果是否正確的方法之一。
類型三宏觀現(xiàn)象與微觀理論的對應(yīng)關(guān)系
【例3】將下列實(shí)驗(yàn)事實(shí)與產(chǎn)生的原因?qū)?yīng)起來。
導(dǎo)示:水與酒精混合體積變小是因?yàn)榉肿娱g存在間隙,則A與e對應(yīng)。固體很難被壓縮是因?yàn)榉肿娱g存在斥力,B與d對應(yīng)。細(xì)繩不易被拉斷是因?yàn)榉肿娱g存在引力C與c對應(yīng)。糖在熱水中溶解很快
是因?yàn)榉肿舆\(yùn)動(dòng)劇烈程度與溫度有關(guān),D與b對應(yīng)。凍食品也會(huì)變干是因?yàn)楣腆w分子也在不停地運(yùn)動(dòng),E與a對應(yīng)。
1.(07靖江聯(lián)考)下列敘述正確的是()
A.只要知道水的摩爾質(zhì)量和水分子的質(zhì)量,就可以計(jì)算出阿伏伽德羅常數(shù)
B.物體的溫度越高,分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大
C.懸浮在液體中的固體微粒越大,布朗運(yùn)動(dòng)越明顯
D.吸熱的物體,其內(nèi)能一定增加
2.(07廣東普寧)一艘油輪裝載著密度為9×102kg/m3的原油在海上航行。由于故障而發(fā)生原油泄漏。如果泄漏的原油有9t,海面上風(fēng)平浪靜時(shí),這些原油造成的污染面積最大可達(dá)到()
A.108m2B.109m2C.1010m2D.1011m2
3.(07啟東)在用油膜法估測分子的大小的實(shí)驗(yàn)中,已經(jīng)油的摩爾質(zhì)量為M,密度為ρ,油滴質(zhì)量為m,油滴在液面上擴(kuò)散后的最大面積為S,阿伏加德羅常數(shù)為N,以上各量均為國際單位.則()
A.油滴分子直徑d=
B.油滴分子直徑d=
C.油滴所含分子數(shù)n=
D.油滴所含分子數(shù)n=
4.如圖所示,設(shè)有一分子位于圖中的坐標(biāo)原點(diǎn)O處不動(dòng),另一分子可位于x軸上不同位置處。圖中縱坐標(biāo)表示這兩個(gè)分子間分子力的大小,兩條曲線分別表示斥力和吸力的大小隨分子間距離的變化關(guān)系,e為兩曲線的交點(diǎn),則()
A、ab表示吸力,cd表示斥力,e點(diǎn)坐標(biāo)可能為10-15m
B、ab表示斥力,cd表示吸力,e點(diǎn)坐標(biāo)可能為10-10m
C、ab表示吸力,cd表示斥力,e點(diǎn)坐標(biāo)可能為10-10m
D、ab表示斥力,cd表示吸力,e點(diǎn)坐標(biāo)可能為10-15m
參考答案:1.AB2.D3.BC4.C
高考物理考試考點(diǎn):磁場學(xué)
20xx年高考物理考試考點(diǎn):磁場學(xué)
物理是高考考試中能夠拉開分?jǐn)?shù)的學(xué)科,要想取得好的物理成績必須重視物理考試考點(diǎn)的掌握,下面xx為大家?guī)?0xx年高考物理考試考點(diǎn):磁場,希望對大家提高物理知識(shí)水平有所幫助。
1.磁場
(1)磁場:磁場是存在于磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷周圍的一種物質(zhì)。永磁體和電流都能在空間產(chǎn)生磁場。變化的電場也能產(chǎn)生磁場。
(2)磁場的基本特點(diǎn):磁場對處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用。
(3)磁現(xiàn)象的電本質(zhì):一切磁現(xiàn)象都可歸結(jié)為運(yùn)動(dòng)電荷(或電流)之間通過磁場而發(fā)生的相互作用。
(4)安培分子電流假說------在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部,存在著一種環(huán)形電流即分子電流,分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒成為微小的磁體。
(5)磁場的方向:規(guī)定在磁場中任一點(diǎn)小磁針N極受力的方向(或者小磁針靜止時(shí)N極的指向)就是那一點(diǎn)的磁場方向。
2.磁感線
(1)在磁場中人為地畫出一系列曲線,曲線的切線方向表示該位置的磁場方向,曲線的疏密能定性地表示磁場的弱強(qiáng),這一系列曲線稱為磁感線。
(2)磁鐵外部的磁感線,都從磁鐵N極出來,進(jìn)入S極,在內(nèi)部,由S極到N極,磁感線是閉合曲線;磁感線不相交。
(3)幾種典型磁場的磁感線的分布:
①直線電流的磁場:同心圓、非勻強(qiáng)、距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場越弱。
②通電螺線管的磁場:兩端分別是N極和S極,管內(nèi)可看作勻強(qiáng)磁場,管外是非勻強(qiáng)磁場。
③環(huán)形電流的磁場:兩側(cè)是N極和S極,離圓環(huán)中心越遠(yuǎn),磁場越弱。
④勻強(qiáng)磁場:磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等、方向處處相同。勻強(qiáng)磁場中的磁感線是分布均勻、方向相同的平行直線。
3.磁感應(yīng)強(qiáng)度
(1)定義:磁感應(yīng)強(qiáng)度是表示磁場強(qiáng)弱的物理量,在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線,受到的磁場力F跟電流I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值,叫做通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度,定義式B=F/IL。單位T,1T=1N/(A·m)。
(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的磁場方向,即通過該點(diǎn)的磁感線的切線方向。
(3)磁場中某位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及方向是客觀存在的,與放入的電流強(qiáng)度I的大小、導(dǎo)線的長短L的大小無關(guān),與電流受到的力也無關(guān),即使不放入載流導(dǎo)體,它的磁感應(yīng)強(qiáng)度也照樣存在,因此不能說B與F成正比,或B與IL成反比。
(4)磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量,遵守矢量分解合成的平行四邊形定則,注意磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該處的磁場方向,并不是在該處的電流的受力方向。
4.地磁場:地球的磁場與條形磁體的磁場相似,其主要特點(diǎn)有三個(gè):
(1)地磁場的N極在地球南極附近,S極在地球北極附近。
(2)地磁場B的水平分量(Bx)總是從地球南極指向北極,而豎直分量(By)則南北相反,在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下。
(3)在赤道平面上,距離地球表面相等的各點(diǎn),磁感強(qiáng)度相等,且方向水平向北。
5★.安培力
(1)安培力大小F=BIL。式中F、B、I要兩兩垂直,L是有效長度。若載流導(dǎo)體是彎曲導(dǎo)線,且導(dǎo)線所在平面與磁感強(qiáng)度方向垂直,則L指彎曲導(dǎo)線中始端指向末端的直線長度。
(2)安培力的方向由左手定則判定。
(3)安培力做功與路徑有關(guān),繞閉合回路一周,安培力做的功可以為正,可以為負(fù),也可以為零,而不像重力和電場力那樣做功總為零。
6.★洛倫茲力
(1)洛倫茲力的大小f=qvB,條件:v⊥B。當(dāng)v∥B時(shí),f=0。
(2)洛倫茲力的特性:洛倫茲力始終垂直于v的方向,所以洛倫茲力一定不做功。
(3)洛倫茲力與安培力的關(guān)系:洛倫茲力是安培力的微觀實(shí)質(zhì),安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。所以洛倫茲力的方向與安培力的方向一樣也由左手定則判定。
(4)在磁場中靜止的電荷不受洛倫茲力作用。
7.★★★帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律
在帶電粒子只受洛倫茲力作用的條件下(電子、質(zhì)子、α粒子等微觀粒子的重力通常忽略不計(jì)),
(1)若帶電粒子的速度方向與磁場方向平行(相同或相反),帶電粒子以入射速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)。
(2)若帶電粒子的速度方向與磁場方向垂直,帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi),以入射速率v做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。①軌道半徑公式:r=mv/qB②周期公式:T=2πm/qB
8.帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)
(1)帶電粒子在復(fù)合場中做直線運(yùn)動(dòng)
①帶電粒子所受合外力為零時(shí),做勻速直線運(yùn)動(dòng),處理這類問題,應(yīng)根據(jù)受力平衡列方程求解。
②帶電粒子所受合外力恒定,且與初速度在一條直線上,粒子將作勻變速直線運(yùn)動(dòng),處理這類問題,根據(jù)洛倫茲力不做功的特點(diǎn),選用牛頓第二定律、動(dòng)量定理、動(dòng)能定理、能量守恒等規(guī)律列方程求解。
(2)帶電粒子在復(fù)合場中做曲線運(yùn)動(dòng)
①當(dāng)帶電粒子在所受的重力與電場力等值反向時(shí),洛倫茲力提供向心力時(shí),帶電粒子在垂直于磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。處理這類問題,往往同時(shí)應(yīng)用牛頓第二定律、動(dòng)能定理列方程求解。
②當(dāng)帶電粒子所受的合外力是變力,與初速度方向不在同一直線上時(shí),粒子做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng),這時(shí)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡既不是圓弧,也不是拋物線,一般處理這類問題,選用動(dòng)能定理或能量守恒列方程求解。
③由于帶電粒子在復(fù)合場中受力情況復(fù)雜運(yùn)動(dòng)情況多變,往往出現(xiàn)臨界問題,這時(shí)應(yīng)以題目中“最大”、“最高”“至少”等詞語為突破口,挖掘隱含條件,根據(jù)臨界條件列出輔助方程,再與其他方程聯(lián)立求解。
20xx年高考物理考試考點(diǎn):磁場xx為大家?guī)磉^了,平常備考物理的過程中需要大家掌握好考試考點(diǎn),這樣才能在考試中取得好成績。