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高考物理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)2十一、磁場(chǎng)
1.磁場(chǎng)
(1)磁場(chǎng):磁場(chǎng)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(chǎng).變化的電場(chǎng)也能產(chǎn)生磁場(chǎng).(2)磁場(chǎng)的基本特點(diǎn):磁場(chǎng)對(duì)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(chǎng)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(chǎng)的方向:規(guī)定在磁場(chǎng)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(chǎng)方向.
2.磁感線
(1)在磁場(chǎng)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(chǎng)方向,曲線的疏密能定性地表示磁場(chǎng)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(chǎng)的磁感線的分布:
①直線電流的磁場(chǎng):同心圓、非勻強(qiáng)、距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場(chǎng)越弱.
②通電螺線管的磁場(chǎng):兩端分別是N極和S極,管內(nèi)可看作勻強(qiáng)磁場(chǎng),管外是非勻強(qiáng)磁場(chǎng).
③環(huán)形電流的磁場(chǎng):兩側(cè)是N極和S極,離圓環(huán)中心越遠(yuǎn),磁場(chǎng)越弱.
④勻強(qiáng)磁場(chǎng):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(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)弱的物理量,在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線,受到的磁場(chǎng)力F跟電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)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(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向,即通過該點(diǎn)的磁感線的切線方向.
(3)磁場(chǎng)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(zhǎng)短L的大小無(wú)關(guān),與電流受到的力也無(wú)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(chǎng)方向,并不是在該處的電流的受力方向.
4.地磁場(chǎng):地球的磁場(chǎng)與條形磁體的磁場(chǎng)相似,其主要特點(diǎn)有三個(gè):
(1)地磁場(chǎng)的N極在地球南極附近,S極在地球北極附近.
(2)地磁場(chǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(chǎng)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(chǎng)中靜止的電荷不受洛倫茲力作用.
7.★★★帶電粒子在磁場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)
(1)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)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(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)
①當(dāng)帶電粒子在所受的重力與電場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(yǔ)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.
十二、電磁感應(yīng)
1.★電磁感應(yīng)現(xiàn)象:利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng),產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流.
(1)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,即ΔΦ≠0.(2)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件:無(wú)論回路是否閉合,只要穿過線圈平面的磁通量發(fā)生變化,線路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源.
(2)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),如果回路閉合,則有感應(yīng)電流,回路不閉合,則只有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而無(wú)感應(yīng)電流.
2.磁通量(1)定義:磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直磁場(chǎng)方向的面積S的乘積叫做穿過這個(gè)面的磁通量,定義式:Φ=BS.如果面積S與B不垂直,應(yīng)以B乘以在垂直于磁場(chǎng)方向上的投影面積S′,即Φ=BS′,國(guó)際單位:Wb
求磁通量時(shí)應(yīng)該是穿過某一面積的磁感線的凈條數(shù).任何一個(gè)面都有正、反兩個(gè)面;磁感線從面的正方向穿入時(shí),穿過該面的磁通量為正.反之,磁通量為負(fù).所求磁通量為正、反兩面穿入的磁感線的代數(shù)和.
3.★楞次定律
(1)楞次定律:感應(yīng)電流的磁場(chǎng),總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.楞次定律適用于一般情況的感應(yīng)電流方向的判定,而右手定則只適用于導(dǎo)線切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況,此種情況用右手定則判定比用楞次定律判定簡(jiǎn)便.
(2)對(duì)楞次定律的理解
①誰(shuí)阻礙誰(shuí)———感應(yīng)電流的磁通量阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量.
②阻礙什么———阻礙的是穿過回路的磁通量的變化,而不是磁通量本身.③如何阻礙———原磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反;當(dāng)原磁通量減少時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同,即“增反減同”.④阻礙的結(jié)果———阻礙并不是阻止,結(jié)果是增加的還增加,減少的還減少.
(3)楞次定律的另一種表述:感應(yīng)電流總是阻礙產(chǎn)生它的那個(gè)原因,表現(xiàn)形式有三種:
①阻礙原磁通量的變化;②阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng);③阻礙原電流的變化(自感).
★★★★4.法拉第電磁感應(yīng)定律
電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比.表達(dá)式E=nΔΦ/Δt
當(dāng)導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算公式為E=BLvsinθ.當(dāng)B、L、v三者兩兩垂直時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv.(1)兩個(gè)公式的選用方法E=nΔΦ/Δt計(jì)算的是在Δt時(shí)間內(nèi)的平均電動(dòng)勢(shì),只有當(dāng)磁通量的變化率是恒定不變時(shí),它算出的才是瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì).E=BLvsinθ中的v若為瞬時(shí)速度,則算出的就是瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì):若v為平均速度,算出的就是平均電動(dòng)勢(shì).(2)公式的變形
①當(dāng)線圈垂直磁場(chǎng)方向放置,線圈的面積S保持不變,只是磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度均勻變化時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):E=nSΔB/Δt.
②如果磁感強(qiáng)度不變,而線圈面積均勻變化時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Nbδs/Δt.
5.自感現(xiàn)象
(1)自感現(xiàn)象: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.(2)自感電動(dòng)勢(shì):在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì).自感電動(dòng)勢(shì)的大小取決于線圈自感系數(shù)和本身電流變化的快慢,自感電動(dòng)勢(shì)方向總是阻礙電流的變化.
6.日光燈工作原理
(1)起動(dòng)器的作用:利用動(dòng)觸片和靜觸片的接通與斷開起一個(gè)自動(dòng)開關(guān)的作用,起動(dòng)的關(guān)鍵就在于斷開的瞬間.
(2)鎮(zhèn)流器的作用:日光燈點(diǎn)燃時(shí),利用自感現(xiàn)象產(chǎn)生瞬時(shí)高壓;日光燈正常發(fā)光時(shí),利用自感現(xiàn)象,對(duì)燈管起到降壓限流作用.
7.電磁感應(yīng)中的電路問題
在電磁感應(yīng)中,切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源,將它們接上電容器,便可使電容器充電;將它們接上電阻等用電器,便可對(duì)用電器供電,在回路中形成電流.因此,電磁感應(yīng)問題往往與電路問題聯(lián)系在一起.解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法是:
(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向.(2)畫等效電路.
(3)運(yùn)用全電路歐姆定律,串并聯(lián)電路性質(zhì),電功率等公式聯(lián)立求解.
8.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的力學(xué)問題
(1)通過導(dǎo)體的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中將受到安培力作用,電磁感應(yīng)問題往往和力學(xué)問題聯(lián)系在一起,基本方法是:①用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向.②求回路中電流強(qiáng)度.
③分析研究導(dǎo)體受力情況(包含安培力,用左手定則確定其方向).④列動(dòng)力學(xué)方程或平衡方程求解.
(2)電磁感應(yīng)力學(xué)問題中,要抓好受力情況,運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)態(tài)分析,導(dǎo)體受力運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)→感應(yīng)電流→通電導(dǎo)體受安培力→合外力變化→加速度變化→速度變化→周而復(fù)始地循環(huán),循環(huán)結(jié)束時(shí),加速度等于零,導(dǎo)體達(dá)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài),抓住a=0時(shí),速度v達(dá)最大值的特點(diǎn).
9.電磁感應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化問題
導(dǎo)體切割磁感線或閉合回路中磁通量發(fā)生變化,在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,機(jī)械能或其他形式能量便轉(zhuǎn)化為電能,具有感應(yīng)電流的導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受安培力作用或通過電阻發(fā)熱,又可使電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或電阻的內(nèi)能,因此,電磁感應(yīng)過程總是伴隨著能量轉(zhuǎn)化,用能量轉(zhuǎn)化觀點(diǎn)研究電磁感應(yīng)問題常是導(dǎo)體的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)(勻速直線運(yùn)動(dòng)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)),對(duì)應(yīng)的受力特點(diǎn)是合外力為零,能量轉(zhuǎn)化過程常常是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,解決這類問題的基本方法是:
(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向.
(2)畫出等效電路,求出回路中電阻消耗電功率表達(dá)式.
(3)分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化,用能量守恒關(guān)系得到機(jī)械功率的改變與回路中電功率的改變所滿足的方程.
10.電磁感應(yīng)中圖像問題
電磁感應(yīng)現(xiàn)象中圖像問題的分析,要抓住磁通量的變化是否均勻,從而推知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(電流)大小是否恒定.用楞次定律判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(或電流)的方向,從而確定其正負(fù),以及在坐標(biāo)中的范圍.
另外,要正確解決圖像問題,必須能根據(jù)圖像的意義把圖像反映的規(guī)律對(duì)應(yīng)到實(shí)際過程中去,又能根據(jù)實(shí)際過程的抽象規(guī)律對(duì)應(yīng)到圖像中去,最終根據(jù)實(shí)際過程的物理規(guī)律進(jìn)行判斷.
十三、交變電流
1.交變電流:大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流,叫做交變電流.按正弦規(guī)律變化的電動(dòng)勢(shì)、電流稱為正弦交流電.
2.正弦交流電----(1)函數(shù)式:e=Emsinωt(其中★Em=NBSω)
(2)線圈平面與中性面重合時(shí),磁通量最大,電動(dòng)勢(shì)為零,磁通量的變化率為零,線圈平面與中心面垂直時(shí),磁通量為零,電動(dòng)勢(shì)最大,磁通量的變化率最大.
(3)若從線圈平面和磁場(chǎng)方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí),交變電流的變化規(guī)律為i=Imcosωt..
(4)圖像:正弦交流電的電動(dòng)勢(shì)e、電流i、和電壓u,其變化規(guī)律可用函數(shù)圖像描述。
3.表征交變電流的物理量
(1)瞬時(shí)值:交流電某一時(shí)刻的值,常用e、u、i表示.
(2)最大值:Em=NBSω,最大值Em(Um,Im)與線圈的形狀,以及轉(zhuǎn)動(dòng)軸處于線圈平面內(nèi)哪個(gè)位置無(wú)關(guān).在考慮電容器的耐壓值時(shí),則應(yīng)根據(jù)交流電的最大值.
(3)有效值:交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的.即在同一時(shí)間內(nèi),跟某一交流電能使同一電阻產(chǎn)生相等熱量的直流電的數(shù)值,叫做該交流電的有效值.
①求電功、電功率以及確定保險(xiǎn)絲的熔斷電流等物理量時(shí),要用有效值計(jì)算,有效值與最大值之間的關(guān)系E=Em/,U=Um/,I=Im/只適用于正弦交流電,其他交變電流的有效值只能根據(jù)有效值的定義來計(jì)算,切不可亂套公式.②在正弦交流電中,各種交流電器設(shè)備上標(biāo)示值及交流電表上的測(cè)量值都指有效值.
(4)周期和頻率----周期T:交流電完成一次周期性變化所需的時(shí)間.在一個(gè)周期內(nèi),交流電的方向變化兩次.
頻率f:交流電在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù).角頻率:ω=2π/T=2πf.
4.電感、電容對(duì)交變電流的影響
(1)電感:通直流、阻交流;通低頻、阻高頻.(2)電容:通交流、隔直流;通高頻、阻低頻.
5.變壓器-(1)理想變壓器:工作時(shí)無(wú)功率損失(即無(wú)銅損、鐵損),因此,理想變壓器原副線圈電阻均不計(jì).
(2)★理想變壓器的關(guān)系式:
①電壓關(guān)系:U1/U2=n1/n2(變壓比),即電壓與匝數(shù)成正比.
②功率關(guān)系:P入=P出,即I1U1=I2U2+I3U3+…
③電流關(guān)系:I1/I2=n2/n1(變流比),即對(duì)只有一個(gè)副線圈的變壓器電流跟匝數(shù)成反比.
(3)變壓器的高壓線圈匝數(shù)多而通過的電流小,可用較細(xì)的導(dǎo)線繞制,低壓線圈匝數(shù)少而通過的電流大,應(yīng)當(dāng)用較粗的導(dǎo)線繞制.
6.電能的輸送-----(1)關(guān)鍵:減少輸電線上電能的損失:P耗=I2R線
(2)方法:①減小輸電導(dǎo)線的電阻,如采用電阻率小的材料;加大導(dǎo)線的橫截面積.②提高輸電電壓,減小輸電電流.前一方法的作用十分有限,代價(jià)較高,一般采用后一種方法.
(3)遠(yuǎn)距離輸電過程:輸電導(dǎo)線損耗的電功率:P損=(P/U)2R線,因此,當(dāng)輸送的電能一定時(shí),輸電電壓增大到原來的n倍,輸電導(dǎo)線上損耗的功率就減少到原來的1/n2。
(4)解有關(guān)遠(yuǎn)距離輸電問題時(shí),公式P損=U線I線或P損=U線2R線不常用,其原因是在一般情況下,U線不易求出,且易把U線和U總相混淆而造成錯(cuò)誤.
十四、電磁場(chǎng)和電磁波
1.麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論
(1)變化的磁場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng),變化的電場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng).
(2)隨時(shí)間均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定電場(chǎng).隨時(shí)間不均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng).隨時(shí)間均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定磁場(chǎng),隨時(shí)間不均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng).
(3)變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)總是相互關(guān)系著,形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體,這就是電磁場(chǎng).
2.電磁波
(1)周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是互相轉(zhuǎn)化,互相激勵(lì),交替產(chǎn)生,由發(fā)生區(qū)域向周圍空間傳播,形成電磁波.(2)電磁波是橫波(3)電磁波可以在真空中傳播,電磁波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一介質(zhì),頻率不變、波速和波長(zhǎng)均發(fā)生變化,電磁波傳播速度v等于波長(zhǎng)λ和頻率f的乘積,即v=λf,任何頻率的電磁波在真空中的傳播速度都等于真空中的光速c=3.00×108m/s.
十五、光的反射和折射
1.光的直線傳播
(1)光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播.小孔成像,影的形成,日食和月食都是光直線傳播的例證.(2)影是光被不透光的物體擋住所形成的暗區(qū).影可分為本影和半影,在本影區(qū)域內(nèi)完全看不到光源發(fā)出的光,在半影區(qū)域內(nèi)只能看到光源的某部分發(fā)出的光.點(diǎn)光源只形成本影,非點(diǎn)光源一般會(huì)形成本影和半影.本影區(qū)域的大小與光源的面積有關(guān),發(fā)光面越大,本影區(qū)越小.(3)日食和月食:
人位于月球的本影內(nèi)能看到日全食,位于月球的半影內(nèi)能看到日偏食,位于月球本影的延伸區(qū)域(即“偽本影”)能看到日環(huán)食;當(dāng)月球全部進(jìn)入地球的本影區(qū)域時(shí),人可看到月全食.月球部分進(jìn)入地球的本影區(qū)域時(shí),看到的是月偏食.
2.光的反射現(xiàn)象---:光線入射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí),其中一部分光線在原介質(zhì)中改變傳播方向的現(xiàn)象.
(1)光的反射定律:
①反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi),反射光線和入射光線分居于法線兩側(cè).②反射角等于入射角.
(2)反射定律表明,對(duì)于每一條入射光線,反射光線是唯一的,在反射現(xiàn)象中光路是可逆的.
3.★平面鏡成像
(2.)光路圖作法-----------根據(jù)平面鏡成像的特點(diǎn),在作光路圖時(shí),可以先畫像,后補(bǔ)光路圖。(3).充分利用光路可逆-------在平面鏡的計(jì)算和作圖中要充分利用光路可逆。(眼睛在某點(diǎn)A通過平面鏡所能看到的范圍和在A點(diǎn)放一個(gè)點(diǎn)光源,該電光源發(fā)出的光經(jīng)平面鏡反射后照亮的范圍是完全相同的。)4.光的折射--光由一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí),在兩種介質(zhì)的界面上將發(fā)生光的傳播方向改變的現(xiàn)象叫光的折射.(2)光的折射定律---①折射光線,入射光線和法線在同一平面內(nèi),折射光線和入射光線分居于法線兩側(cè).
②入射角的正弦跟折射角的正弦成正比,即sini/sinr=常數(shù).(3)在折射現(xiàn)象中,光路是可逆的.
★5.折射率---光從真空射入某種介質(zhì)時(shí),入射角的正弦與折射角的正弦之比,叫做這種介質(zhì)的折射率,折射率用n表示,即n=sini/sinr.
某種介質(zhì)的折射率,等于光在真空中的傳播速度c跟光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比,即n=c/v,因c>v,所以任何介質(zhì)的折射率n都大于1.兩種介質(zhì)相比較,n較大的介質(zhì)稱為光密介質(zhì),n較小的介質(zhì)稱為光疏介質(zhì).★6.全反射和臨界角
(1)全反射:光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),或光從介質(zhì)射入真空(或空氣)時(shí),當(dāng)入射角增大到某一角度,使折射角達(dá)到90°時(shí),折射光線完全消失,只剩下反射光線,這種現(xiàn)象叫做全反射.(2)全反射的條件
①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),或光從介質(zhì)射入真空(或空氣).②入射角大于或等于臨界角
(3)臨界角:折射角等于90°時(shí)的入射角叫臨界角,用C表示sinC=1/n7.光的色散:白光通過三棱鏡后,出射光束變?yōu)榧t、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種色光的光束,這種現(xiàn)象叫做光的色散.
(1)同一種介質(zhì)對(duì)紅光折射率小,對(duì)紫光折射率大.
(2)在同一種介質(zhì)中,紅光的速度最大,紫光的速度最小.
(3)由同一種介質(zhì)射向空氣時(shí),紅光發(fā)生全反射的臨界角大,紫光發(fā)生全反射的臨界角小.8.全反射棱鏡-------橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡。選擇適當(dāng)?shù)娜肷潼c(diǎn),可以使入射光線經(jīng)過全反射棱鏡的作用在射出后偏轉(zhuǎn)90o(右圖1)或180o(右圖2)。要特別注意兩種用法中光線在哪個(gè)表面發(fā)生全反射。.玻璃磚-----所謂玻璃磚一般指橫截面為矩形的棱柱。當(dāng)光線從上表面入射,從下表面射出時(shí),其特點(diǎn)是:⑴射出光線和入射光線平行;⑵各種色光在第一次入射后就發(fā)生色散;⑶射出光線的側(cè)移和折射率、入射角、玻璃磚的厚度有關(guān);⑷可利用玻璃磚測(cè)定玻璃的折射率。十六、光的波動(dòng)性和微粒性1.光本性學(xué)說的發(fā)展簡(jiǎn)史
(1)牛頓的微粒說:認(rèn)為光是高速粒子流.它能解釋光的直進(jìn)現(xiàn)象,光的反射現(xiàn)象.
(2)惠更斯的波動(dòng)說:認(rèn)為光是某種振動(dòng),以波的形式向周圍傳播.它能解釋光的干涉和衍射現(xiàn)象.2、光的干涉SS/bdaSS/bdacSS1S22.干涉區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的亮、暗紋⑴亮紋:屏上某點(diǎn)到雙縫的光程差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍,即δ=nλ(n=0,1,2,……)⑵暗紋:屏上某點(diǎn)到雙縫的光程差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,即δ=(n=0,1,2,……)相鄰亮紋(暗紋)間的距離。用此公式可以測(cè)定單色光的波長(zhǎng)。用白光作雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),由于白光內(nèi)各種色光的波長(zhǎng)不同,干涉條紋間距不同,所以屏的中央是白色亮紋,兩邊出現(xiàn)彩色條紋。3.衍射----光通過很小的孔、縫或障礙物時(shí),會(huì)在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋,且中央條紋很亮,越向邊緣越暗。⑴各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射。⑵發(fā)生明顯衍射的條件是:障礙物(或孔)的尺寸可以跟波長(zhǎng)相比,甚至比波長(zhǎng)還小。(當(dāng)障礙物或孔的尺寸小于0.5mm時(shí),有明顯衍射現(xiàn)象。)⑶在發(fā)生明顯衍射的條件下當(dāng)窄縫變窄時(shí)亮斑的范圍變大條紋間距離變大,而亮度變暗。4、光的偏振現(xiàn)象:通過偏振片的光波,在垂直于傳播方向的平面上,只沿著一個(gè)特定的方向振動(dòng),稱為偏振光。光的偏振說明光是橫波。5.光的電磁說⑴光是電磁波(麥克斯韋預(yù)言、赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了正確性。)⑵電磁波譜。波長(zhǎng)從大到小排列順序?yàn)椋簾o(wú)線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。各種電磁波中,除可見光以外,相鄰兩個(gè)波段間都有重疊。各種電磁波的產(chǎn)生機(jī)理分別是:無(wú)線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的;紅外線、可見光、紫外線是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的;倫琴射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的;γ射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的。⑶紅外線、紫外線、X射線的主要性質(zhì)及其應(yīng)用舉例。種類產(chǎn)生主要性質(zhì)應(yīng)用舉例紅外線一切物體都能發(fā)出熱效應(yīng)遙感、遙控、加熱紫外線一切高溫物體能發(fā)出化學(xué)效應(yīng)熒光、殺菌、合成VD2X射線陰極射線射到固體表面穿透能力強(qiáng)人體透視、金屬探傷★★6、光電效應(yīng)⑴在光的照射下物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)。(右圖裝置中,用弧光燈照射鋅版,有電子從鋅版表面飛出,使原來不帶電的驗(yàn)電器帶正電。)⑵光電效應(yīng)的規(guī)律。①各種金屬都存在極限頻率ν0,只有ν≥ν0才能發(fā)生光電效應(yīng);②瞬時(shí)性(光電子的產(chǎn)生不超過10-9s)。⑶愛因斯坦的光子說。光是不連續(xù)的,是一份一份的,每一份叫做一個(gè)光子,光子的能量E跟光的頻率ν成正比:E=⑷愛因斯坦光電效應(yīng)方程:Ek=-W(Ek是光電子的最大初動(dòng)能;W是逸出功,即從金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功。)7、光的波粒二象性(1.)光的波粒二象性:干涉、衍射和偏振表明光是一種波;光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)又用無(wú)可辯駁的事實(shí)表明光是一種粒子;因此現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為:光具有波粒二象性。(2.)正確理解波粒二象性-----波粒二象性中所說的波是一種概率波,對(duì)大量光子才有意義。波粒二象性中所說的粒子,是指其不連續(xù)性,是一份能量。⑴個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性;大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動(dòng)性。⑵ν高的光子容易表現(xiàn)出粒子性;ν低的光子容易表現(xiàn)出波動(dòng)性。⑶光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動(dòng)性;在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)往往表現(xiàn)為粒子性。⑷由光子的能量E=hν,光子的動(dòng)量表示式也可以看出,光的波動(dòng)性和粒子性并不矛由以上兩式和波速公式c=還可以得出:E=pc。十七原子物理1.盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型(行星式模型)α粒子散射實(shí)驗(yàn):是用α粒子轟擊金箔,結(jié)果是絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進(jìn),但是有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)。這說明原子的正電荷和質(zhì)量一定集中在一個(gè)很小的核上。氫原子的能級(jí)圖nE/eV氫原子的能級(jí)圖nE/eV∞01-13.62-3.43-1.514-0.853E1E2E3由α粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還可以估算出原子核大小的數(shù)量級(jí)是10-15m2.⑴玻爾的三條假設(shè)(量子化)①軌道量子化rn=n2r1r1=0.53×10-10②能量量子化:E1=-13.6eV★③原子在兩個(gè)能級(jí)間躍遷時(shí)輻射或吸收光子的能量hν=Em-En⑵從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子;從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)可能是吸收光子,也可能是由于碰撞(用加熱的方法,使分子熱運(yùn)動(dòng)加劇,分子間的相互碰撞可以傳遞能量)。原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)只能吸收一定頻率的光子;而從某一能級(jí)到被電離可以吸收能量大于或等于電離能的任何頻率的光子。(如在基態(tài),可以吸收E≥13.6eV的任何光子,所吸收的能量除用于電離外,都轉(zhuǎn)化為電離出去的電子的動(dòng)能)。2、天然放射現(xiàn)象⑴.天然放射現(xiàn)象----天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),使人們認(rèn)識(shí)到原子核也有復(fù)雜結(jié)構(gòu)。⑵.各種放射線的性質(zhì)比較種類本質(zhì)電離性貫穿性α射線氦核4+20.1最強(qiáng)最弱,紙能擋住β射線電子1/1840-10.99較強(qiáng)較強(qiáng),穿幾mm鋁板γ射線光子001最弱最強(qiáng),穿幾cm鉛版3、核反應(yīng)①核反應(yīng)類型⑴衰變:α衰變:(核內(nèi))β衰變:(核內(nèi))γ衰變:原子核處于較高能級(jí),輻射光子后躍遷到低能級(jí)。⑵人工轉(zhuǎn)變:(發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng))(發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng))⑶重核的裂變:在一定條件下(超過臨界體積),裂變反應(yīng)會(huì)連續(xù)不斷地進(jìn)行下去,這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。⑷輕核的聚變:(需要幾百萬(wàn)度高溫,所以又叫熱核反應(yīng))所有核反應(yīng)的反應(yīng)前后都遵守:質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。(注意:質(zhì)量并不守恒。)②.半衰期放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間叫半衰期。(對(duì)大量原子核的統(tǒng)計(jì)規(guī)律)計(jì)算式為:N表示核的個(gè)數(shù),此式也可以演變成或,式中m表示放射性物質(zhì)的質(zhì)量,n表示單位時(shí)間內(nèi)放出的射線粒子數(shù)。以上各式左邊的量都表示時(shí)間t后的剩余量。半衰期由核內(nèi)部本身的因素決定,跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)。③.放射性同位素的應(yīng)用⑴利用其射線:α射線電離性強(qiáng),用于使空氣電離,將靜電泄出,從而消除有害靜電。γ射線貫穿性強(qiáng),可用于金屬探傷,也可用于治療惡性腫瘤。各種射線均可使DNA發(fā)生突變,可用于生物工程,基因工程。⑵作為示蹤原子。用于研究農(nóng)作物化肥需求情況,診斷甲狀腺疾病的類型,研究生物大分子結(jié)構(gòu)及其功能。⑶進(jìn)行考古研究。利用放射性同位素碳14,判定出土木質(zhì)文物的產(chǎn)生年代。一般都使用人工制造的放射性同位素(種類齊全,各種元素都有人工制造的放射性同位。半衰期短,廢料容易處理??芍瞥筛鞣N形狀,強(qiáng)度容易控制)。4、核能(1).核能------核反應(yīng)中放出的能叫核能。(2).質(zhì)量虧損---核子結(jié)合生成原子核,所生成的原子核的質(zhì)量比生成它的核子的總質(zhì)量要小些,這種現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損?!铮?).質(zhì)能方程-----愛因斯坦的相對(duì)論指出:物體的能量和質(zhì)量之間存在著密切的聯(lián)系,它們的關(guān)系是:E=mc2,這就是愛因斯坦的質(zhì)能方程。質(zhì)能方程的另一個(gè)表達(dá)形式是:ΔE=Δmc2。以上兩式中的各個(gè)物理量都必須采用國(guó)際單位。在非國(guó)際單位里,可以用1u=931.5MeV。它表示1原子質(zhì)量單位的質(zhì)量跟9
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