高二物理上期期末復習備考 專題復習講義（基礎）新

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE1學必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE專題復習講義（基礎版）【知識體系】★知識點一、庫侖定律的理解及其應用★1．對庫侖定律的兩點理解(1）F＝k，r指兩點電荷間的距離。對可視為點電荷的兩個均勻帶電球，r為兩球心間距。(2）當兩個電荷間的距離r→0時,電荷不能視為點電荷，它們之間的靜電力不能認為趨于無限大。2．應用庫侖定律的四條提醒（1)在用庫侖定律公式進行計算時，無論是正電荷還是負電荷，均代入電量的絕對值計算庫侖力的大小。(2)作用力的方向判斷根據(jù)：同性相斥，異性相吸，作用力的方向沿兩電荷連線方向。(3)兩個點電荷間相互作用的庫侖力滿足牛頓第三定律,大小相等、方向相反.(4）庫侖力存在極大值，由公式F＝k可以看出，在兩帶電體的間距及電量之和一定的條件下，當q1＝q2時，F(xiàn)最大。3．“三個自由點電荷平衡”的問題（1)平衡的條件：每個點電荷受到另外兩個點電荷的合力為零或每個點電荷處于另外兩個點電荷產(chǎn)生的電場強度矢量和為零的位置。（2）4．共點力作用下的平衡問題解決庫侖力作用下平衡問題的方法步驟：庫侖力作用下平衡問題的分析方法與純力學平衡問題的分析方法是相同的,只是在原來受力的基礎上多了電場力。具體步驟如下：5．庫侖力作用下的動力學問題解決與電場力有關的動力學問題的一般思路：（1)選擇研究對象(多為一個帶電體，也可以是幾個帶電體組成的系統(tǒng))；(2)對研究對象進行受力分析，包括電場力、重力(電子、質子、正負離子等基本粒子在沒有明確指出或暗示時一般不計重力,帶電油滴、帶電小球、帶電塵埃等帶電體一般計重力）；(3）分析研究對象所處的狀態(tài)是平衡狀態(tài)(靜止或勻速直線運動）還是非平衡狀態(tài)（變速運動等）；(4）根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程求解?！镜湫屠}】【例題1】兩個分別帶有電荷量﹣Q和+3Q的相同金屬小球(均可視為點電荷），固定在相距為r的兩處，它們間庫侖力的大小為F．兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)?則兩球間庫侖力的大小為(）A． B． C． D．12F【答案】C【針對訓練】如圖所示，光滑水平面上相距為L的A、B兩個帶電小球,電荷量分別為+Q和-25Q，要引入第三個帶電小球C（三小球半徑都遠小于L），使三個小球都只在電場力相互作用下而處于平衡,求:(1)小球C的具體位置;（2)小球C的電性及電荷量。【答案】（1）距C點（2)★知識點二、電場強度和電場線★1．電場強度三個表達式的比較E＝E＝kE＝公式意義電場強度定義式真空中點電荷電場強度的決定式勻強電場中E與U的關系式適用條件一切電場①真空②點電荷勻強電場決定因素由電場本身決定，與q無關由場源電荷Q和場源電荷到該點的距離r共同決定由電場本身決定,d為沿電場方向的距離相同點矢量，遵守平行四邊形定則單位：1N/C＝1V/m2．電場強度的疊加（1）疊加原理：多個電荷在空間某處產(chǎn)生的電場為各電荷在該處所產(chǎn)生的電場強度的矢量和。(2）運算法則：平行四邊形定則。3．計算電場強度常用的五種方法(1）電場疊加合成法。(2）平衡條件求解法。（3)對稱法.(4)補償法。(5)等效法.4．電場線的三個特點(1）電場線從正電荷或無限遠處出發(fā)，終止于無限遠或負電荷處；(2)電場線在電場中不相交；（3）在同一幅圖中,電場強度較大的地方電場線較密，電場強度較小的地方電場線較疏。5．六種典型電場的電場線圖61106．兩種等量點電荷的電場比較等量異種點電荷等量同種點電荷電場線分布圖電荷連線上的電場強度沿連線先變小后變大O點最小，但不為零O點為零中垂線上的電場強度O點最大，向外逐漸減小O點最小，向外先變大后變小關于O點對稱位置的電場強度A與A′、B與B′、C與C′等大同向等大反向7．電場線的四個應用特別提醒電場線與帶電粒子在電場中運動軌跡的關系1．電場線與帶電粒子運動軌跡重合的條件一般情況下帶電粒子在電場中的運動軌跡不會與電場線重合，只有同時滿足以下三個條件時，兩者才會重合。(1)電場線為直線；（2）帶電粒子初速度為零，或速度方向與電場線平行；(3）帶電粒子僅受電場力或所受其他力的合力方向與電場線平行.2．電場線與軌跡問題判斷方法(1）“運動與力兩線法"——畫出“速度線”（運動軌跡在初始位置的切線）與“力線”（在初始位置電場線的切線方向），從兩者的夾角情況來分析曲線運動的情況。（2）“三不知時要假設”——電荷的正負、電場強度的方向或等勢面電勢的高低、電荷運動的方向中若已知其中的任一個，可順次向下分析判定各待求量；若三個都不知,則要用“假設法"分別討論各種情況?！镜湫屠}】【例題2】下列關于電場線的說法中正確的是（）A電場線是電場中實際存在的線B在復雜電場中的電場線是可以相交的C沿電場線方向，場強必定越來越小D電場線越密的地方，同一試探電荷所受的靜電力越大【答案】D【針對訓練】如圖所示，abcde是半徑為r的圓的內(nèi)接正五邊形，當在頂點a、b、c、d、e處各固定有電荷量為＋Q的點電荷時，O點的電場強度為零；若在e處固定有電荷量為－3Q的點電荷，a、b、c、d各處仍為電荷量為＋Q的點電荷，則圓心O處的電場強度大小為（）A。B。C.D.【答案】A【解析】假設在e處固定電荷量為+Q的點電荷，則O點的電場強度大小為零．若取走e處的點電荷，則其余點電荷在O處的電場強度大小為，方向指向e處．若換取—3Q的點電荷,則在O處產(chǎn)生的電場強度★知識點三、電勢和電勢差、電場中的功能關系★1。電勢高低的判斷判斷角度判斷方法依據(jù)電場線方向沿電場線方向電勢逐漸降低依據(jù)場源電荷的正負取無窮遠處電勢為零，正電荷周圍電勢為正值，負電荷周圍電勢為負值；靠近正電荷處電勢高,靠近負電荷處電勢低依據(jù)電場力做功根據(jù)UAB＝，將WAB、q的正負號代入,由UAB的正負判斷φA、φB的高低依據(jù)電勢能的高低正電荷在電勢較高處電勢能大，負電荷在電勢較低處電勢能大2。電勢能大小的判斷判斷角度判斷方法做功判斷法電場力做正功，電勢能減小電場力做負功，電勢能增加電荷電勢法正電荷在電勢高的地方電勢能大負電荷在電勢低的地方電勢能大公式法將電荷量、電勢連同正負號一起代入公式Ep＝qφ,正Ep的絕對值越大，電勢能越大；負Ep的絕對值越大,電勢能越小能量守恒法在電場中，若只有電場力做功時,電荷的動能和電勢能相互轉化，動能增加，電勢能減小，反之，動能減小，電勢能增加3。幾種常見的典型電場等勢面的對比分析電場等勢面（實線）圖樣重要描述勻強電場垂直于電場線的一簇等間距平面點電荷的電場以點電荷為球心的一簇球面等量異種點電荷的電場兩點電荷連線的中垂面上的電勢為零等量同種正點電荷的電場兩點電荷連線上,中點電勢最低,而在中垂線上，中點電勢最高。關于中點左右對稱或上下對稱的點電勢相等4．求電場力做功的四種方法（1）定義式：WAB＝Flcosα＝qEdcosα(適用于勻強電場）.(2)電勢的變化：W＝qUAB＝q(φA－φB）.（3）動能定理：W電＋W其他＝ΔEk。（4)電勢能的變化：WAB＝－ΔEpBA＝EpA－EpB。5．電場中的功能關系(1）若只有電場力做功，電勢能與動能之和保持不變。（2）若只有電場力和重力做功,電勢能、重力勢能、動能之和保持不變.（3)除重力外，其他各力對物體做的功等于物體機械能的增量。(4)所有外力對物體所做的總功，等于物體動能的變化。【典型例題】【例題3】如圖所示，實線表示某電場的電場線,虛線表示等勢線，A、B、C是電場中的三點，下列關于電場強度E和電勢j的大小關系正確的是A．EA<ECB．EB>EAC．jA〉jCD．jB>jA【答案】D【解析】電場線的疏密程度反映場強的大小,A處電場線最密,場強最大,則有EA＞EB，EA＞EC．故AB錯誤．沿電場線方向電勢越來越低，則知φB＞φA．因φB=φC故φC＞φA，故C錯誤，D正確．故選D。【針對訓練】a、b、c、d是勻強電場中的四個點,它們正好是一個矩形的四個頂點，電場線與矩形所在平面平行．已知a點的電勢為20V，b點的電勢為24V，d點的電勢為4V，如圖．由此可知c點的電勢為（)A．4VB．8VC．12VD．24V【答案】B★知識點四、平行板電容器的動態(tài)分析★1．平行板電容器動態(tài)變化的兩種情況(1)電容器始終與電源相連時，兩極板間的電勢差U保持不變。（2)充電后與電源斷開時,電容器所帶的電荷量Q保持不變.2．平行板電容器動態(tài)問題的分析思路3．平行板電容器問題的一個常用結論電容器充電后斷開電源，在電容器所帶電荷量保持不變的情況下，電場強度與極板間的距離無關。特別提醒解決電容器問題的兩個常用技巧1。在電荷量保持不變的情況下，由E＝＝＝知，電場強度與板間距離無關.2。對平行板電容器的有關物理量Q、E、U、C進行討論時,關鍵在于弄清哪些是變量，哪些是不變量,在變量中哪些是自變量,哪些是因變量，抓住C＝、Q＝CU和E＝進行判定即可?！镜湫屠}】【例題4】如圖所示，A、B兩個平行金屬板充電后與電源斷開，A板帶正電,B板帶負電且接地，兩個定點C、D始終位于A、B兩板間，以下說法正確的是A．A板不動，將B板向上平行移動一小段距離，則C、D兩點間電勢差增大B．A板不動，將B板向下平行移動一小段距離，則C點電勢升高C．B板不動,將A板向上平行移動一小段距離，則C點電勢降低D．B板不動,將A板向下平行移動一小段距離，則C點電勢降低【答案】B【針對訓練】（多選）如圖所示,平行板電容器A、B間有一帶電油滴P正好靜止在極板正中間,現(xiàn)將B板向下移動一點,其它條件不變,則A．油滴將向下加速，電流計中電流由b流向aB．油滴將向下加速，電流計中電流由a流向bC．油滴運動的過程中電勢能將增大D．油滴運動的過程中電勢能將減少【答案】BC★知識點五、帶電粒子在電場中的運動★★帶電粒子在電場中的直線運動1．帶電粒子在電場中運動時重力的處理(1)基本粒子:如電子、質子、α粒子、離子等，除有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力（但并不忽略質量）。（2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力。2．解決帶電粒子在電場中的直線運動問題的兩種思路(1）根據(jù)帶電粒子受到的電場力，用牛頓第二定律求出加速度,結合運動學公式確定帶電粒子的運動情況。此方法只適用于勻強電場。(2)根據(jù)電場力對帶電粒子所做的功等于帶電粒子動能的變化求解.此方法既適用于勻強電場,也適用于非勻強電場?！飵щ娏Ｗ釉趧驈婋妶鲋械钠D1．基本規(guī)律設粒子帶電荷量為q,質量為m，兩平行金屬板間的電壓為U，板長為l，板間距離為d（忽略重力影響），則有（1)加速度：a＝＝＝。(2)在電場中的運動時間：t＝。(3）速度v＝,tanθ＝＝。（4)位移2．兩個結論（1)不同的帶電粒子從靜止開始經(jīng)過同一電場加速后再從同一偏轉電場射出時的偏轉角度總是相同的。證明：由qU0＝mv02及tanφ＝得tanφ＝.（2）粒子經(jīng)電場偏轉后,合速度的反向延長線與初速度延長線的交點O為粒子水平位移的中點，即O到電場邊緣的距離為。3．帶電粒子在勻強電場中偏轉的功能關系當討論帶電粒子的末速度v時也可以從能量的角度進行求解：qUy＝mv2－mv02，其中Uy＝y(tǒng)，指初、末位置間的電勢差。特別提醒1。帶電體在勻強電場中的直線運動問題的分析方法2.分析帶電粒子在勻強電場中的偏轉問題的關鍵(1)條件分析：不計重力，且?guī)щ娏Ｗ拥某跛俣葀0與電場方向垂直,則帶電粒子將在電場中只受電場力作用做類平拋運動。(2）運動分析：一般用分解的思想來處理,即將帶電粒子的運動分解為沿電場力方向上的勻加速直線運動和垂直電場力方向上的勻速直線運動?！镜湫屠}】【例題5】如圖所示,在真空中,沿水平方向和豎直方向建立直角坐標系XOY，在x軸上方有一沿x軸正方向的勻強電場E(電場強度E的大小未知）。有一質量為m，帶電量為+q的小球，從坐標原點O由靜止開始自由下落，當小球運動到P（0，—h)點時，在x軸下方突然加一豎直向上的勻強電場,其電場強度與x軸上方的電場強度大小相等。其小球從P返回到O點與從O點下落到P點所用的時間相等，重力加速度為g，試求:（1)小球返回O點時的速度大小；（2)勻強電場的電場強度E的大?。?3）小球運動到最高點時的位置坐標。【答案】(1）（2）(3）（16h，4h）（2）因為，根據(jù)牛頓第二定律可得所以（3)在豎直方向,設小球進入x軸上方運動到最高點所用時間為，則因為所以，故小球運動到最高點的位置坐標為（16h，4h)【名師點睛】帶電粒子在電場中的運動,綜合了靜電場和力學的知識，分析方法和力學的分析方法基本相同．先分析受力情況再分析運動狀態(tài)和運動過程（平衡、加速、減速，直線或曲線），然后選用恰當?shù)囊?guī)律解題．解決這類問題的基本方法有兩種，第一種利用力和運動的觀點，選用牛頓第二定律和運動學公式求解;第二種利用能量轉化的觀點，選用動能定理和功能關系求解【針對訓練】三個質量相等,分別為帶正電、負電和不帶電的顆粒，從平行帶電金屬板左側中央以相同的水平初速度V0先后垂直電場進入，分別落在正極板的A、B、C三處，如圖9所示,關于三個顆粒的運動有下列說法正確的是（)A．三個顆粒在電場中運動時間相同B．落在A處的顆粒帶負電、B處顆粒不帶電、C處顆粒正負電C．三個顆粒在電場中運動時的加速度大小關系是aA＞aB＞aCD．三個顆粒到達正極板時的動能大小關系是EKA＜EKB＜EKC【答案】D★知識點六、歐姆定律、電阻定律和焦耳定律★★歐姆定律與伏安特性曲線的理解和應用1．圖甲為線性元件的伏安特性曲線,圖乙為非線性元件的伏安特性曲線。2．圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，斜率越大,電阻越小,故Ra〈Rb，圖線c的電阻減小,圖線d的電阻增大.3．用IU（或UI）圖線來描述導體和半導體的伏安特性時，曲線上每一點對應一組U、I值,為該狀態(tài)下的電阻值，UI為該狀態(tài)下的電功率。在曲線上某點切線的斜率不是電阻的倒數(shù)?！镫娮琛㈦娮瓒傻睦斫馀c應用1．電阻與電阻率的區(qū)別(1)電阻反映了導體對電流阻礙作用的大小，而電阻率則反映制作導體的材料導電性能的好壞。(2)導體的電阻大，電阻率不一定大，它的導電性能不一定差；導體的電阻率小，電阻不一定小，即它對電流的阻礙作用不一定小。（3)導體的電阻、電阻率均與溫度有關。2．電阻的決定式和定義式的比較公式?jīng)Q定式定義式R＝ρR＝區(qū)別指明了電阻的決定因素提供了一種測定電阻的方法,電阻與U和I無關適用于粗細均勻的金屬導體和分布均勻的導電介質適用于任何純電阻導體相同點都不能反映電阻的實質（要用微觀理論解釋)特別提醒導體變形后電阻的分析方法某一導體的形狀改變后，討論其電阻變化應抓住以下三點：(1)導體的電阻率不變。(2）導體的體積不變,由V＝lS可知l與S成反比.(3）在ρ、l、S都確定之后，應用電阻定律R＝ρ求解。★電功、電功率及焦耳定律1．純電阻電路與非純電阻電路的比較用電器純電阻W＝QW＝UIt＝I2Rt＝tP＝UI＝I2R＝如電阻、電爐子、白熾燈等非純電阻W〉QW＝UIt＝I2Rt＋W其他P＝UI＝I2R＋P其他如電風扇、電動機、電解槽等2．關于非純電阻電路的兩點提醒(1)在非純電阻電路中，t既不能表示電功也不能表示電熱，因為歐姆定律不再成立。（2）不要認為有電動機的電路一定是非純電阻電路,當電動機不轉動時，仍為純電阻電路，歐姆定律仍適用,電能全部轉化為內(nèi)能。只有在電動機轉動時為非純電阻電路，U>IR，歐姆定律不再適用，大部分電能轉化為機械能。3．額定功率與實際功率(1）用電器在額定電壓下正常工作,用電器的實際功率等于額定功率,即P實＝P額。(2）用電器的工作電壓不一定等于額定電壓，用電器的實際功率不一定等于額定功率，若U實〉U額，則P實〉P額，用電器可能被燒壞?！镜湫屠}】【例題6】一臺電風扇，內(nèi)阻為20Ω，接上220V電壓后，消耗功率66W，問：（1）電風扇正常工作時通過電動機的電流是多少？(2）電風扇正常工作時轉化為機械能的功率是多少？轉化為內(nèi)能的功率是多少?電動機的效率是多少？（3)如果接上電源后,電風扇的風葉被卡住,不能轉動,這時通過電動機的電流是多少,以及電動機消耗的電功率和發(fā)熱功率是多少？【答案】（1）0。3安（2）內(nèi)能的功率是1。8瓦;機械能的功率是64.2瓦；機械能的效率是97.3％（3）通過電動機的電流是11A；電動機消耗的電功率和發(fā)熱功率是相等的是2420瓦。【針對訓練】把兩個相同的電燈分別接在圖中甲、乙兩個電路里，調(diào)節(jié)滑動變阻器,使兩燈都正常發(fā)光，兩電路中消耗的總功率分別為P甲和P乙,可以斷定( ）A。P甲>P乙 B。P甲〈P乙 C。P甲=P乙 D.無法確定【答案】C★知識點七、閉合電路的歐姆定律★★電阻的串、并聯(lián)1．串、并聯(lián)電路的特點電路特點串聯(lián)電路并聯(lián)電路電流I＝I1＝I2＝…＝InI＝I1＋I2＋…＋InI1R1＝I2R2＝…＝InRn電壓＝＝…＝U1＝U2＝…＝Un總電阻R總＝R1＋R2＋…＋Rn＝＋＋…＋功率分配＝＝…＝P1R1＝P2R2＝…＝PnRn2．幾個有用的結論（1)串聯(lián)電路的總電阻大于電路中任意一個電阻,電路中任意一個電阻變大時,總電阻變大。(2)并聯(lián)電路的總電阻小于電路中任意一個電阻，任意一個電阻變大時，總電阻變大。(3)某電路中無論電阻怎樣連接,該電路消耗的電功率P總等于各個電阻消耗的電功率之和。★電壓表、電流表的改裝改裝為大量程電壓表改裝為大量程電流表原理串聯(lián)電阻分壓并聯(lián)電阻分流改裝原理圖分壓電阻或分流電阻U＝IgR＋IgRg,所以R＝－RgIgRg＝(I－Ig）R，所以R＝改裝后的電表內(nèi)阻RV＝R＋Rg>RgRA＝<Rg【典型例題】【例題7】如圖所示的電路中,已知R1＝8Ω，當開關K閉合時電壓表讀數(shù)為2V，電流表讀數(shù)為0。75A，當開關K斷開時，電壓表讀數(shù)為3。2V,電流表讀數(shù)為0。8A，求電源電動勢和內(nèi)阻各是多少？【答案】1Ω；4V。【針對訓練】（多選)如圖所示為兩個不同閉合電路中兩個不同電源的圖像，則下列說法中正確的是A．電動勢，發(fā)生短路時的電流B．電動勢，內(nèi)阻C．電動勢，內(nèi)阻D．當電源的工作電流變化相同時，電源2的路端電壓變化較大【答案】ACD★知識點八、電路動態(tài)變化的分析★1。判定總電阻變化情況的規(guī)律①當外電路的任何一個電阻增大(或減?。r，電路的總電阻一定增大（或減小);②若開關的通、斷使串聯(lián)的用電器增多時，電路的總電阻增大；若開關的通、斷使并聯(lián)的支路增多時，電路的總電阻減??；③在如圖所示分壓電路中，滑動變阻器可視為由兩段電阻構成，其中一段R并與用電器并聯(lián)，另一段R串與并聯(lián)部分串聯(lián)。A、B兩端的總電阻與R串的變化趨勢一致.2。分析思路★電路的動態(tài)分析常用方法1．程序法:固定支路2．“串反并同”結論法：(1）所謂“串反”,即某一電阻增大時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小，反之則增大。(2)所謂“并同”，即某一電阻增大時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大，反之則減小。即：←R↑→3．極限法:因變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將變阻器的滑片分別滑至兩個極端，讓電阻最大或電阻為零去討論。特別提醒電路的動態(tài)分析技巧（1）遵循“部分→整體→部分”的程序，逐一判斷。（2)先分析串聯(lián)電阻，后分析并聯(lián)電阻；先分析定值電阻，后分析可變電阻。(3）分析每一電阻的電壓和電流的變化情況。【典型例題】【例題8】如圖，電路中定值電阻阻值R大于電源內(nèi)阻阻值r，將滑動變阻器滑片向下滑動，理想電壓表示數(shù)變化量的絕對值分別為,理想電流表A示數(shù)變化量的絕對值為，正確的是（）A．的示數(shù)增大B．電源輸出功率在減小C．與的比值在減小D．大于【答案】D【針對訓練】在如圖所示電路中，當滑動變阻器滑片P向下移動時,則（）A．A燈變亮、B燈變亮、C燈變亮B．A燈變亮、B燈變亮、C燈變暗C．A燈變亮、B燈變暗、C燈變暗D．A燈變亮、B燈變暗、C燈變亮【答案】D★知識點九、閉合電路中的功率及效率問題★電源總功率任意電路:P總＝EI＝P出＋P內(nèi)純電阻電路:P總＝I2(R＋r）＝電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi)＝I2r＝P總－P出電源的輸出功率任意電路：P出＝UI＝P總－P內(nèi)純電阻電路：P出＝I2R＝P出與外電阻R的關系電源的效率任意電路:η＝×100%＝×100%純電阻電路:η＝×100%由P出與外電阻R的關系圖像可知①當R＝r時，電源的輸出功率最大為Pm＝。②當R＞r時，隨著R的增大輸出功率越來越小。③當R＜r時,隨著R的增大輸出功率越來越大。④當P出＜Pm時，每個輸出功率對應兩個外電阻R1和R2，且R1R2＝r2。★兩類UI圖線的比較與應用兩種圖像的比較電源UI圖像電阻UI圖像圖形物理意義電源的路端電壓隨電路電流的變化關系電阻中的電流隨電阻兩端電壓的變化關系截距與縱軸交點表示電源電動勢E，與橫軸交點表示電源短路電流過坐標軸原點，表示沒有電壓時電流為零坐標U、I的乘積表示電源的輸出功率表示電阻消耗的功率坐標U、I的比值表示外電阻的大小,不同點對應的外電阻大小不同每一點對應的比值均等大,表示此電阻的大小斜率(絕對值）電源電阻r電阻大小特別提醒(1)電源UI圖線的縱坐標U不以零開始的話，橫軸的截距小于短路電流，但直線的斜率的絕對值仍為電源的內(nèi)阻.（2)電源和電阻的UI圖線的交點表示該電源與電阻組成回路的該電阻的工作電壓和工作電流.【典型例題】【例題9】如圖所示，已知電源電動勢為6V，內(nèi)阻為1Ω，保護電阻R0＝0。5Ω,求：當電阻箱R讀數(shù)為多少時，保護電阻R0消耗的電功率最大，并求這個最大值?！敬鸢浮縍＝0P0max＝8W［變式1］例題中條件不變，求當電阻箱R讀數(shù)為多少時，電阻箱R消耗的功率PR最大，并求這個最大值。【答案】R＝1。5ΩPRmax＝6W【解析】這時要把保護電阻R0與電源內(nèi)阻r算在一起，據(jù)以上結論，當R＝R0＋r即R＝（1＋0。5）Ω＝1。5Ω時，PRmax＝＝W＝6W。[變式2］在例題中，若電阻箱R的最大值為3Ω，R0＝5Ω,求：當電阻箱R讀數(shù)為多少時，電阻箱R的功率最大,并求這個最大值。【答案】R＝3ΩP＝W[變式3］例題中條件不變,求電源的最大輸出功率?！敬鸢浮?W【解析】由電功率公式P出＝2R外＝，當R外＝r時,P出最大，即R＝r－R0＝0。5Ω時，P出max＝＝W＝9W。[變式4]如圖所示,電源電動勢E＝2V，內(nèi)阻r＝1Ω,電阻R0＝2Ω，可變電阻的阻值范圍為0～10Ω。求可變電阻為多大時，R上消耗的功率最大，最大值為多少?圖728【答案】R＝ΩP＝W【解析】方法一:PR＝,根據(jù)閉合電路歐姆定律,路端電壓U＝E·＝,所以PR＝，代入數(shù)據(jù)整理得PR＝,當R＝Ω時，R上消耗的功率最大，PRmax＝W。方法二：采用等效電源法分析，把定值電阻等效到電源的內(nèi)部,即把電源和定值電阻看作電動勢為E′＝E,內(nèi)阻為r′＝的電源，當R＝r′＝時,電源對外電路R的輸出功率最大PR＝。把數(shù)值代入各式得:E等＝E′＝E＝V；r等＝r′＝＝Ω.所以：PR＝＝W.【針對訓練】（多選）在如圖所示的圖象中,直線Ⅰ為某一電源的路端電壓與電流的關系圖象，直線Ⅱ為某一電阻R的伏安特性曲線.用該電源直接與電阻R相連組成閉合電路。由圖象可知（）A．電源的電動勢為3V,內(nèi)阻為0。5ΩB．電阻R的阻值為1ΩC．電源的輸出功率為4WD．電源的效率為50%【答案】ABC★知識點十、電路故障分析及含電容器電路分析★★電路故障的分析與判斷(1)故障特點①斷路特點：表現(xiàn)為路端電壓不為零而電流為零；②短路特點：用電器或電阻發(fā)生短路，表現(xiàn)為有電流通過電路但用電器或電阻兩端電壓為零。（2)檢查方法①電壓表檢測：如果電壓表示數(shù)為零，則說明可能在并聯(lián)路段之外有斷路,或并聯(lián)路段短路；②電流表檢測：當電路中接有電源時，可用電流表測量各部分電路上的電流，通過對電流值的分析，可以確定故障的位置。在運用電流表檢測時，一定要注意電流表的極性和量程；③歐姆表檢測:當測量值很大時,表示該處斷路，當測量值很小或為零時，表示該處短路。在運用歐姆表檢測時，電路一定要切斷電源；④假設法：將整個電路劃分為若干部分，然后逐一假設某部分電路發(fā)生某種故障，運用閉合電路或部分電路的歐姆定律進行推理?！锖娙萜鞯碾娐?．電路的簡化不分析電容器的充、放電過程時,把電容器所處的支路視為斷路，簡化電路時可以去掉，求電荷量時再在相應位置補上。2．電路穩(wěn)定時電容器的處理方法電容器所在的支路中沒有電流，同支路的電阻相當于導線,即電阻不降低電壓，是等勢體。電容器兩端的電壓等于與之并聯(lián)的支路兩端的電壓。3．電容器所帶電荷量及其變化的計算（1)利用Q＝UC計算電容器所帶的電荷量；（2）如果變化前后極板帶電的電性相同，那么通過所連導線的電荷量等于初、末狀態(tài)電容器所帶電荷量之差；(3)如果變化前后極板帶電的電性相反,那么通過所連導線的電荷量等于初、末狀態(tài)電容器所帶電荷量之和。特別提醒含容電路問題的解題思路第一步理清電路的串并聯(lián)關系第二步確定電容器兩極板間的電壓。在電容器充電和放電的過程中,歐姆定律等電路規(guī)律不適用，但對于充電或放電完畢的電路，電容器的存在與否不再影響原電路，電容器接在某一支路兩端，可根據(jù)歐姆定律及串、并聯(lián)規(guī)律求解該支路兩端的電壓U。第三步分析電容器所帶的電荷量。針對某一狀態(tài),由電容器兩端的電壓U求電容器所帶的電荷量Q＝CU，由電路規(guī)律分析兩極板電勢的高低，高電勢板帶正電，低電勢板帶負電?！镜湫屠}】【例題10】如圖所示的電路中，電源的電動勢E＝3。0V，內(nèi)阻r＝1.0Ω；電阻R1＝10Ω,R2＝10Ω，R3＝30Ω，R4＝35Ω；電容器的電容C＝100μF.電容器原來不帶電，接通電鍵K。電流穩(wěn)定后,求：(1）流過電源的電流；(2）電阻R3兩端的電壓；(3）從接通電鍵K至電路達到穩(wěn)定的過程中流過R4的總電荷量.【答案】（1)A(2）2V(3)2.0×10－4C【解析】(1）電鍵K閉合后，閉合電路的總電阻為通過電源的電流（2)電源兩端的電壓U＝E－Ir＝V電阻R3兩端的電壓。(3）通過R4的總電荷量就等于電容器所帶的電荷量Q＝CU′＝2。0×10－4C。【針對訓練】如圖所示的電路中嗎,燈泡A和B原來都是正常發(fā)光。忽然燈泡B比原來變暗了些，而燈泡A比原來變亮了些，試判斷電路中什么地方出現(xiàn)的何種故障？（設只有一處出現(xiàn)了故障）【答案】R2斷路★知識點十一、磁場、磁感應強度和安培定則★★對磁感應強度的理解1．理解磁感應強度的三點注意事項(1)磁感應強度由磁場本身決定，因此不能根據(jù)定義式B＝認為B與F成正比，與IL成反比。(2)測量磁感應強度時小段通電導線必須垂直磁場放入，如果平行磁場放入，則所受安培力為零，但不能說該點的磁感應強度為零。(3)磁感應強度是矢量，其方向為放入其中的小磁針N極的受力方向，也是自由轉動的小磁針靜止時N極的指向。2．磁感應強度B與電場強度E的比較磁感應強度B電場強度E物理意義描述磁場強弱的物理量描述電場強弱的物理量定義式B＝（L與B垂直)E＝方向磁感線切線方向，小磁針N極受力方向(靜止時N極所指方向）電場線切線方向，正電荷受力方向大小決定因素由磁場決定，與電流元無關由電場決定，與檢驗電荷無關場的疊加合磁感應強度等于各磁場的磁感應強度的矢量和合電場強度等于各電場的電場強度的矢量和3地磁場的特點(1）在地理兩極附近磁場最強，赤道處磁場最弱。（2）地磁場的N極在地理南極附近，S極在地理北極附近。(3）在赤道平面（地磁場的中性面)附近，距離地球表面相等的各點，地磁場的強弱程度相同，且方向水平。★安培定則的應用與磁場的疊加1．常見磁體的磁感線圖8112．電流的磁場及安培定則安培定則磁感線磁場特點直線電流的磁場無磁極、非勻強磁場，且距導線越遠磁場越弱環(huán)形電流的磁場環(huán)形電流的兩側分別是N極和S極，且離圓環(huán)中心越遠磁場越弱通電螺線管的磁場與條形磁鐵的磁場相似，管內(nèi)為勻強磁場,管外為非勻強磁場3。磁場的疊加磁感應強度為矢量，合成與分解遵循平行四邊形定則?！镜湫屠}】【例題11】如圖所示,直導線AB、螺線管E，電磁鐵D三者相距較遠,其磁場相互不影響,當開關S閉合后，則小磁針北極（黑色一端）指示磁場方向正確的是A．a(chǎn)B．bC．cD．d【答案】C【針對訓練】歐姆在探索通過導體的電流與電壓、電阻關系時，因無電源和電流表,他利用金屬在冷水和熱水中產(chǎn)生的電動勢代替電源，用小磁針的偏轉檢測電流,具體做法是:在地磁場作用下處于水平靜止的小磁針上方,平行于小磁針水平放置一直導線,當該導線中通有電流時,小磁針會發(fā)生偏轉；當通過該導線電流為I時，小磁針偏轉了30°,問當他發(fā)現(xiàn)小磁針偏轉的角度增大到60°時,通過該直導線的電流為（直導線在某點產(chǎn)生的磁場與通過直導線的電流成正比）(）A．2IB．3IC．ID．無法確定【答案】B★知識點十二、安培力★1．電荷在電場和磁場中受力的對比(1)某點電場強度的方向與電荷在該點的受力方向相同或相反；而某點磁感應強度方向與電流元在該點所受磁場力的方向垂直。（2)電荷在電場中一定會受到電場力的作用;如果通電導體的電流方向與磁場方向平行，則通電導體在磁場中受到的磁場力為零.2．安培力的大小應用公式F＝BIL計算（當磁場方向和電流方向垂直時)，但要注意L是電流元的有效長度，B是導線所在處的磁感應強度值.在實際應用中，導線可能不是直導線、磁場在導線處的磁感應強度也不相同，需要進行有效轉化,如找等效長度、微分為電流元、轉換研究對象等。3．判定導體運動情況的基本思路判定通電導體在安培力作用下的運動或運動趨勢,首先必須弄清楚導體所在位置的磁場磁感線分布情況，然后利用左手定則準確判定導體的受力情況，進而確定導體的運動方向或運動趨勢的方向。4．五種常用判定方法電流元法分割為電流元左手定則安培力方向―→整段導體所受合力方向―→運動方向特殊位置法在特殊位置―→安培力方向―→運動方向等效法環(huán)形電流小磁針條形磁鐵通電螺線管多個環(huán)形電流結論法同向電流互相吸引，反向電流互相排斥;兩不平行的直線電流相互作用時，有轉到平行且電流方向相同的趨勢轉換研究對象法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動或運動趨勢的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力,然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場的作用力，從而確定磁體所受合力及運動方向【典型例題】【例題12】（多選）如圖所示,質量為m、長為L的導體棒電阻為R，初始時靜止于光滑的水平軌道上，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計；勻強磁場的磁感應強度為B，其方向與軌道平面成θ角斜向上方，開關閉合后導體棒開始運動，則()A．導體棒向左運動B．開關閉合瞬間導體棒MN所受安培力為C．開關閉合瞬間導體棒MN所受安培力為D．開關閉合瞬間導體棒MN的加速度為【答案】BD【針對訓練】如圖所示，水平放置的兩導軌PQ間的距離L=0。5m，垂直于導軌平面的豎直向上的勻強磁場B=2T，垂直于導軌放置的ab棒的質量m=1kg,系在ab棒中點的水平繩跨過定滑輪與重量G=3N的物塊相連．已知ab棒與導軌間的動摩擦因數(shù)μ=0。2，電源的電動勢E=10V、內(nèi)阻r=0.1Ω，導軌的電阻及ab棒的電阻均不計．要想ab棒處于靜止狀態(tài)，R應在哪個范圍內(nèi)取值？（g取10m/s2）【答案】1.9Ω≤R≤9。9Ω★知識點十三、帶電粒子在磁場中的運動★★對洛倫茲力的理解1．洛倫茲力的特點（1)利用左手定則判斷洛倫茲力的方向，注意區(qū)分正、負電荷。（2）當電荷運動方向發(fā)生變化時,洛倫茲力的方向也隨之變化。(3)運動電荷在磁場中不一定受洛倫茲力作用。(4)洛倫茲力一定不做功。2．洛倫茲力與安培力的聯(lián)系及區(qū)別（1)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，二者性質相同，都是磁場力。(2）安培力可以做功，而洛倫茲力對運動電荷不做功。3．洛倫茲力與電場力的比較洛倫茲力電場力產(chǎn)生條件v≠0且v不與B平行電荷處在電場中大小F＝qvB（v⊥B）F＝qE方向F⊥B且F⊥v正電荷受力與電場方向相同，負電荷受力與電場方向相反做功情況任何情況下都不做功可能做正功，可能做負功，也可能不做功★帶電粒子在有界勻強磁場中的運動1．圓心的確定(1)已知入射點、入射方向和出射點、出射方向時，可通過入射點和出射點作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點就是圓弧軌道的圓心(如圖甲所示）。（2)已知入射方向和入射點、出射點的位置時，可以通過入射點作入射方向的垂線,連接入射點和出射點,作其中垂線，這兩條垂線的交點就是圓弧軌道的圓心（如圖乙所示）。(3)帶電粒子在不同邊界磁場中的運動：①直線邊界（進出磁場具有對稱性,如圖所示)。②平行邊界（存在臨界條件，如圖所示）。③圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如圖所示）。2．半徑的確定和計算利用平面幾何關系，求出該圓的可能半徑(或圓心角)，求解時注意以下幾何特點：粒子速度的偏向角（φ)等于圓心角（α），并等于AB弦與切線的夾角(弦切角θ）的2倍(如圖)，即φ＝α＝2θ＝ωt。3．運動時間的確定粒子在磁場中運動一周的時間為T,當粒子運動的圓弧所對應的圓心角為α時，其運動時間可由下式表示:t＝T(或t＝T),t＝(l為弧長)。4．重要推論(1)當速度v一定時，弧長（或弦長)越長，圓心角越大，則帶電粒子在有界磁場中運動的時間越長。(2)當速率v變化時，圓心角大的運動時間長。特別提醒帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的解題三步法【典型例題】【例題13】如圖，一足夠長的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿方向垂直紙面向里的、磁感應強度為B的勻強磁場，在ad邊中點O，方向垂直磁場向里射入一速度方向跟ad邊夾角θ=30°、大小為v0的帶正電粒子,已知粒子質量為m，電量為q，ad邊長為L，ab邊足夠長,粒子重力不計，求：（1)粒子能從ab邊上射出磁場的v0大小范圍。（2）如果帶電粒子不受上述v0大小范圍的限制,求粒子在磁場中運動的最長時間.【答案】（1）；（2）(2)由及可知，粒子在磁場中經(jīng)過的弧所對的圓心角越長，在磁場中運動的時間也越長。由圖可知,在磁場中運動的半徑時，運動時間最長,弧所對圓心角為，所以最長時間為?！久麕燑c睛】帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動解題一般程序是：畫軌跡：確定圓心，幾何方法求半徑并畫出軌跡；找聯(lián)系：軌跡半徑與磁感應強度、速度聯(lián)系；偏轉角度與運動時間相聯(lián)系，時間與周期聯(lián)系；用規(guī)律：牛頓第二定律和圓周運動的規(guī)律.【針對訓練】如圖所示為一個質量為m、帶電荷量為+q的圓環(huán)，可在水平放置的粗糙細桿上自由滑動，細桿處于磁感應強度為B的勻強磁場中，圓環(huán)以初速度v0向右運動直至處于平衡狀態(tài)，則圓環(huán)克服摩擦力做的功可能為(）A．0B．C．D．【答案】ABD★知識點十四、電磁感應現(xiàn)象★1．磁通量發(fā)生變化的三種常見情況（1)磁場強弱不變,回路面積改變。(2)回路面積不變,磁場強弱改變.(3）回路面積和磁場強弱均不變，但二者的相對位置發(fā)生改變。2．判斷感應電流的流程(1)確定研究的回路。(2）弄清楚回路內(nèi)的磁場分布，并確定該回路的磁通量Φ.（3)【典型例題】【例題14】下列情況能產(chǎn)生感應電流的是（)A．如圖甲所示，導體AB順著磁感線運動B．如圖乙所示，條形磁鐵插入線圈中不動時C．如圖丙所示，小螺線管A插入大螺線管B中不動，開關S一直接通時D．如圖丙所示，小螺線管A插入大螺線管B中不動,開關S一直接通，當改變滑動變阻器阻值時【答案】D【解析】感應電流產(chǎn)生的條件：穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，首先前提條件電路要閉合,再個就是閉合回路的磁通量發(fā)生變化，或者閉合回路部分導體做切割磁感線運動，所以D正確；【針對訓練】下面屬于電磁感應現(xiàn)象的是（）A．通電導體周圍產(chǎn)生磁場B．磁場對感應電流發(fā)生作用，阻礙導體運動C．由于導體自身電流發(fā)生變化，而導體中產(chǎn)生自感電動勢D．電荷在磁場中定向移動形成電流【答案】C★知識點十五、利用楞次定律判斷感應電流的方向★應用楞次定律判斷感應電流的方向1．楞次定律中“阻礙”的含義2．判斷感應電流方向的兩種方法方法一用楞次定律判斷方法二用右手定則判斷該方法適用于切割磁感線產(chǎn)生的感應電流.判斷時注意掌心、拇指、四指的方向：（1)掌心——磁感線垂直穿入；（2)拇指——指向導體運動的方向；（3）四指—-指向感應電流的方向。3.一定律、三定則的綜合應用（1)規(guī)律比較名稱基本現(xiàn)象因果關系應用的定則或定律電流的磁效應運動電荷、電流產(chǎn)生磁場因電生磁安培定則洛倫茲力、安培力磁場對運動電荷、電流有作用力因電受力左手定則電磁感應部分導體做切割磁感線運動因動生電右手定則閉合回路磁通量變化因磁生電楞次定律(2)相互聯(lián)系①應用楞次定律時，一般要用到安培定則.②研究感應電流受到的安培力,一般先用右手定則確定電流方向，再用左手定則確定安培力的方向,有時也可以直接應用楞次定律的推論確定。4.利用楞次定律的推論速解電磁感應問題電磁感應現(xiàn)象中因果相對的關系恰好反映了自然界的這種對立統(tǒng)一規(guī)律，對楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為感應電流的“效果”總是阻礙產(chǎn)生感應電流的原因，可由以下四種方式呈現(xiàn)：(1）阻礙原磁通量的變化，即“增反減同”。(2)阻礙相對運動，即“來拒去留”.（3）使線圈面積有擴大或縮小的趨勢，即“增縮減擴”.(4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象），即“增反減同”?！镜湫屠}】【例題15】如圖所示，兩個相同的閉合鋁環(huán)MN套在一根光滑的絕緣水平桿上，螺線管的軸線與鋁環(huán)的圓心在同一直線上，閉合開關S后，向左快速移動滑動變阻器的滑片p,不考慮兩環(huán)間的相互作用力，則在移動滑片p的過程中（)A．M、N環(huán)向左運動，它們之間的距離增大B．M、N環(huán)向左運動,它們之間的距離減小C．M、N環(huán)向右運動,它們之間的距離增大D．M、N環(huán)向右運動，它們之間的距離減小【答案】C【解析】當滑動變阻器的滑動觸頭向左移動時，滑動變阻器接入電路的阻值變大，電路電流變小,螺線管內(nèi)部、外部的磁場均減小，穿過M、N兩金屬環(huán)的水平向右的磁通量減小,根據(jù)楞次定律，可知向右運動可以阻礙穿過線圈的磁通量減小，所以環(huán)將向右運動；結合條形磁鐵的特點可知，靠近條形磁鐵的N處的磁感應強度比較大,所以N環(huán)受到的安培力也比較大，加速度比較大，所以兩環(huán)之間的距離將增大．故選C【針對訓練】（多選）如圖所示，通電螺線管左側和內(nèi)部分別靜止吊一導體環(huán)a和b，當滑動變阻器R的滑動觸頭c向左滑動時()A．a(chǎn)向左擺,b向右擺 B．b環(huán)面積有縮小的趨勢C．a(chǎn)向左擺，b不動 D．a(chǎn)向右擺，b不動【答案】BC★知識點十六、法拉第電磁感應定律的應用★1．法拉第電磁感應定律的理解(1)感應電動勢的大小由線圈的匝數(shù)和穿過線圈的磁通量的變化率共同決定,而與磁通量Φ的大小、變化量ΔΦ的大小沒有必然聯(lián)系。（2)磁通量的變化率對應Φt圖線上某點切線的斜率。2．應用法拉第電磁感應定律的三種情況(1)磁通量的變化是由面積變化引起時,ΔΦ＝B·ΔS，則E＝n;（2）磁通量的變化是由磁場變化引起時,ΔΦ＝ΔB·S，則E＝n;（3)磁通量的變化是由面積和磁場變化共同引起時，則根據(jù)定義求，ΔΦ＝Φ末－Φ初，E＝n≠n.【典型例題】【例題16】如右圖所示，甲圖中的線圈為50匝，它的兩個端點a、b與內(nèi)阻很大的伏特表相連。穿過該線圈的磁通量隨時間變化的規(guī)律如乙圖所示，則伏特表的示數(shù)為V?！敬鸢浮?2。5V【針對訓練】桌面上放著一個單匝矩形線圈，線圈中心上方一定高度上有一豎直的條形磁鐵，此時線圈內(nèi)的的磁通量為0。04Wb.把條形磁鐵豎直放在線圈內(nèi)的桌面上時，線圈內(nèi)的磁通量為0。12Wb。分別計算以下兩個過程中線圈中的感應電動勢。（1)把條形磁鐵從圖中位置在0。5s內(nèi)放到線圈內(nèi)的桌面上；（2)換用10匝的矩形線圈，線圈面積和原單匝線圈相同,把條形磁鐵從圖中位置在0.1s內(nèi)放到線圈內(nèi)的桌面上【答案】(1）0.16V（2）8V★知識點十七、導體切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的計算★1．E＝Blv的三個特性(1)正交性：本公式要求磁場為勻強磁場，而且B、l、v三者互相垂直.（2)有效性：公式中的l為導體切割磁感線的有效長度。如圖中，導體棒的有效長度為ab間的距離。(3）相對性：E＝Blv中的速度v是導體相對磁場的速度，若磁場也在運動，應注意速度間的相對關系.2．導體轉動切割磁感線當導體在垂直于磁場的平面內(nèi)，繞一端以角速度ω勻速轉動時，產(chǎn)生的感應電動勢為E＝Bl＝Bl2ω，如圖所示。3．公式E＝n與E＝Blv的區(qū)別與聯(lián)系E＝nE＝Blv區(qū)別研究對象閉合回路回路中做切割磁感線運動的那部分