高二物理全冊(cè)知識(shí)點(diǎn)考點(diǎn)

高二物理全冊(cè)知識(shí)點(diǎn)考點(diǎn)

電場(chǎng)

席侖定律、電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)能、電勢(shì)、電勢(shì)差、電場(chǎng)中的導(dǎo)體、導(dǎo)體

知識(shí)要點(diǎn)：

I、電荷及電荷守恒定律

⑴自然界中只存在正、負(fù)兩中電荷，電荷在它的同圍空間形成電場(chǎng)，電荷間

的相互作用力就是通過電場(chǎng)發(fā)生的.電荷的多少叫電量.基本電荷

e=1.6x1O-,9C.

⑵使物體帶電也叫起電.使物體帶電的方法有三種：①摩擦起電②接觸帶

電③感應(yīng)起電。

⑶電荷既不能創(chuàng)造，也不能被消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，

或從的體的這一部分轉(zhuǎn)移到另一個(gè)部分，這叫做電荷守恒定律.

2、庫侖定律

在真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的作用力跟它們的電量的乘積成正比，跟它們間的距

離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上，數(shù)學(xué)表達(dá)式為F=K蜂，

r

其中比例常數(shù)K叫靜電力常量.Ar=9.0xl09N-m2/C2.

庫侖定律的適用條件是(a)或空，(b)點(diǎn)電荷.點(diǎn)電荷是物理小G

中的理想模型。當(dāng)帶電體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于帶電體的線度時(shí)，

可以使用庫侖定律，否則不能使用。例如半徑均為『的金屬球

如圖9—1所示放置,使兩球邊緣相距為八今使兩球帶上等量的異種電荷Q,

設(shè)兩電荷。間的庫侖力大小為F,比較尸與K備的大小關(guān)系，顯然，如果電

荷能全部集中在球心處，則兩者相等。依題設(shè)條件,球心間距離3r不是遠(yuǎn)大于r,

故不能把兩帶電體當(dāng)作點(diǎn)電荷處理。實(shí)際匕由于異種電荷的相互吸引,使電荷

分布在兩球較靠近的球面處，這樣電荷間距離小于3r,故尸＞犬當(dāng).同理，

(3r)

若兩球帶同種電荷。，則金。

(3，)-

3、電場(chǎng)強(qiáng)度

⑴電場(chǎng)的最基本的性質(zhì)之一，是對(duì)放入其中的電荷有電場(chǎng)力的作用。電場(chǎng)的

這種性質(zhì)用電場(chǎng)強(qiáng)度來描述。在電場(chǎng)中放入一個(gè)檢驗(yàn)電荷g，它所受到的電場(chǎng)力

F跟它所帶電量的比值%叫做這個(gè)位置上的電場(chǎng)強(qiáng)度，定義式是￡=￡,場(chǎng)強(qiáng)

q

是矢量.規(guī)定正電荷受電場(chǎng)力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向，負(fù)電荷受電場(chǎng)力的方向

與該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相反。

由場(chǎng)強(qiáng)度E的大小，方向是由電場(chǎng)本身決定的,是客觀存在的,與放不放檢

驗(yàn)電荷，以及放入檢驗(yàn)電荷的正、負(fù)電量的多少均無關(guān)，既不能認(rèn)為￡與F成

正比，也不能認(rèn)為E與g成反比。

要區(qū)別場(chǎng)強(qiáng)的定義式E=-與點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算式￡=華，前者適用于任

qr1

何電場(chǎng)，后者只適用于真空（或空氣）中點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng).

4、電場(chǎng)線

為了直觀形象地描述電場(chǎng)中各點(diǎn)的強(qiáng)弱及方向,在電場(chǎng)中畫出一系列曲線，

曲線上各點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向，曲線的疏容表示電場(chǎng)的弱度.

電場(chǎng)線的特點(diǎn)：（a）始于正電荷（或無窮遠(yuǎn)），終止負(fù)電荷（或無窮遠(yuǎn)）：

（b）任意兩條電場(chǎng)線都不相交。

電場(chǎng)線只能描述電場(chǎng)的方向及定性地描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱，并不是帶電粒子在電

場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡.帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是由帶電粒子受到的合外力情況和初速度

共同決定.

5、勻強(qiáng)電場(chǎng)

場(chǎng)強(qiáng)方向處處相同.場(chǎng)強(qiáng)大小處處相等的區(qū)域稱為勻強(qiáng)電場(chǎng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)中的

電場(chǎng)線是等距的平行線，平行正對(duì)的兩金屬板帶等量異種電荷后，在兩極之間除

邊緣外就是勻強(qiáng)電場(chǎng)。

6、電勢(shì)能

由電荷在電場(chǎng)中的相對(duì)位置決定的能量叫電勢(shì)能.

電勢(shì)能具有相對(duì)性，通常取無窮遠(yuǎn)處或大地為電勢(shì)能和零點(diǎn)。

由于電勢(shì)能具有相對(duì)性，所以實(shí)際的應(yīng)用意義并不大.而經(jīng)常應(yīng)用的是電勢(shì)

能的變化。電場(chǎng)力對(duì)電荷做功，電荷的電勢(shì)能減速少，電荷克服電場(chǎng)力做功，電

荷的電勢(shì)能增加，電勢(shì)能變化的數(shù)值等于電場(chǎng)力對(duì)電荷做功的數(shù)值，這常是判斷

電荷電勢(shì)能如何變化的依據(jù)。

7、電勢(shì)、電勢(shì)差

⑴電勢(shì)是描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量

在電場(chǎng)中某位置放一個(gè)檢驗(yàn)電荷g,若它具有的電勢(shì)能為￡,則比值%叫做

該位置的電勢(shì)。

電勢(shì)也具有相對(duì)性，通常取離電場(chǎng)無窮遠(yuǎn)處或大地的電勢(shì)為零電勢(shì)（對(duì)同一

電場(chǎng)，電勢(shì)能及電勢(shì)的零點(diǎn)選取是一致的）這樣選取零電勢(shì)點(diǎn)之后，可以得出正

電荷形成的電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)均為正值，負(fù)電荷形成的電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)均為負(fù)

值。

⑵電場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)之差叫電勢(shì)差，依教材要求，電勢(shì)差都取絕對(duì)值，知道

了電勢(shì)差的絕對(duì)值，要比較哪個(gè)點(diǎn)的電勢(shì)高，需根據(jù)電場(chǎng)力對(duì)電荷做功的正負(fù)判

斷，或者是由這兩點(diǎn)在電場(chǎng)線上的位置判斷.

(3)電勢(shì)相等的點(diǎn)組成的面叫等勢(shì)面.等勢(shì)面的特點(diǎn)：

(a)等勢(shì)面上各點(diǎn)的電勢(shì)相等，在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷電場(chǎng)力不做功。

(b)等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直，而且電場(chǎng)線總是由電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)

較低的等勢(shì)面.

(c)規(guī)定：畫等勢(shì)而(或線)時(shí)，相鄰的兩等勢(shì)面(或線)間的電勢(shì)差相等。

這樣，在等勢(shì)面(線)密處場(chǎng)強(qiáng)較大，等勢(shì)面(線)疏處場(chǎng)強(qiáng)小.

⑷電場(chǎng)力對(duì)電荷做功的計(jì)算公式：W=qU,此公式適用于任何電場(chǎng)。電場(chǎng)

力做功與路徑無關(guān),由起始和終了位置的電勢(shì)差決定.

⑸在勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)之間的關(guān)系是。=Ed,公式中的d是沿場(chǎng)強(qiáng)方

向上的距離。

8、電場(chǎng)中的導(dǎo)體

⑴靜電感應(yīng)：把金屬導(dǎo)體放在外電場(chǎng)E中，由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受電場(chǎng)力

作用而定向移動(dòng)，使導(dǎo)體的兩個(gè)端面出現(xiàn)等量的異種電荷，這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。

⑵靜電平衡：發(fā)生靜電感應(yīng)的導(dǎo)體兩端面感應(yīng)的等量異種電荷形成一附加電

場(chǎng)修，當(dāng)附加電場(chǎng)與外電場(chǎng)完全抵消時(shí)，自由電子的定向移動(dòng)停止，這時(shí)的導(dǎo)

體處于靜電平衡狀態(tài)。

⑶處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)：

(a)導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)處處為零，電場(chǎng)線在導(dǎo)體的內(nèi)部中斷。

(b)導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體,表面是一個(gè)等勢(shì)面.

(c)導(dǎo)體表面上任意一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向跟該點(diǎn)的表面垂直。

(d)導(dǎo)體斷帶的凈電荷全部分布在導(dǎo)體的外表面上.

第九章電場(chǎng)

電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

知識(shí)要點(diǎn)：

I

一、基礎(chǔ)知識(shí)

1、電容

（1）兩個(gè)彼此絕緣，而又互相靠近的導(dǎo)體，就組成r一個(gè)電容器。

（2）電容：表示電容器容納電荷的本領(lǐng).

a定義式：。=卷（=岑），即電容C等于。與。的比值，不能理解為電容

C與。成正比，與。成反比.一個(gè)電容器電容的大小是由電容器本身的因素決

定的，與電容器是否帶電及帶電多少無關(guān)。

b決定因素式：如平行板電容器C=W（不要求應(yīng)用此式計(jì)算）

4冗kd

（3）對(duì)于平行板電容器有關(guān)的。、E.U,C的討論時(shí)要注意兩種情況：

a保持兩板與電源相連，則電容器兩極板間的電壓U不變

b充電后斷開電源，則帶電量。不變

（4）電容的定義式：C=*（定義式）

（5）C由電容器本身決定.對(duì)平行板電容器來說C取決于：C=一生一（決

4成d

定式）

（6）電容器所帶電量和兩極板上電壓的變化常見的有兩種基本情況：

第一種情況：若電容器充電后再將電源斷開，則表示電容器的電量Q為一定，

此時(shí)電容器兩極的電勢(shì)差將隨電容的變化而變化.

第二種情況：若電容器始終和電源接通，則表示電容器兩極板的電壓廠為一

定，此時(shí)電容器的電量將隨電容的變化而變化。

2,帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

（1）帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，綜合了鄢電場(chǎng)和力學(xué)的知識(shí)，分析方法和

力學(xué)的分析方法基本相同：先分析受力情況,再分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過程（平衡、

加速或減速，是直線還是曲線），然后選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律解題.

（2）在對(duì)帶電粒子進(jìn)行受力分析時(shí)，要注意兩點(diǎn)：

a要掌握電場(chǎng)力的特點(diǎn)。如電場(chǎng)力的大小和方向不僅跟場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向有

關(guān)，還與帶電粒子的電量和電性有關(guān)：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，帶電粒子所受電場(chǎng)力處處

是恒力：在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，同一帶電粒子在不同位置所受電場(chǎng)力的大小和方向都

可能不同。

b是否考慮重力要依據(jù)具體情況而定：基本粒子：如電子、質(zhì)子、a粒子、

離子等除有要說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力（但并不忽略質(zhì)量）.

帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等,除有說明或明確的暗示以外，一般都

不能忽略重力。

3、帶電粒子的加速（含偏轉(zhuǎn)過程中速度大小的變化）過程是其他形式的能

和功能之間的轉(zhuǎn)化過程。解決這類問題，可以用動(dòng)能定理，也可以用能量守恒定

律。

如選用動(dòng)能定理，則要分清哪些力做功？做正功還是負(fù)功？是恒力功還是變

力功？若電場(chǎng)力是變力，則電場(chǎng)力的功必須表達(dá)成叱^=9，。，還要確定初態(tài)動(dòng)

能和末態(tài)動(dòng)能（或初、末態(tài)間的動(dòng)能增量）

如選用能量守恒定律，則要分清有哪些形式的能在變化？怎樣變化（是增加

還是減少）？能量守恒的表達(dá)形式有：

a初態(tài)和末態(tài)的總能量（代數(shù)和）相等,即后就=后木：

b某種形式的能量減少一定等于其它形式能量的增加，即"*=怔?,

c各種形式的能量的增量的代數(shù)和A￡1+A￡?+……=0：

4、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中類平拋的偏轉(zhuǎn)問題.

如果帶電粒子以初速度Y0垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，不計(jì)重力，電場(chǎng)力

使帶電粒子產(chǎn)生加速度，作類平拋運(yùn)動(dòng)，分析時(shí)，仍采用力學(xué)中分析平拋運(yùn)動(dòng)的

方法：把運(yùn)動(dòng)分解為垂直于電場(chǎng)方向上的一個(gè)分運(yùn)動(dòng)一勻速直線運(yùn)動(dòng)：

L=Vo，、=丫0，；另一個(gè)是平行于場(chǎng)強(qiáng)方向上的分運(yùn)動(dòng)---勻加速運(yùn)動(dòng)，

r,.=at,a=,y=^-^-7（--）：<粒子的偏轉(zhuǎn)角為，ge=」*=』三。

ma2mav0v0mvoa

經(jīng)一定加速電壓（M）加速后的帶電粒子，垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向射入確定的平行

板偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，粒子對(duì)入射方向的偏移y空上=等，它只跟加在偏轉(zhuǎn)電

2mav^4dU]

極上的電壓S有關(guān)。當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓的大小極性發(fā)生變化時(shí)，粒子的偏移也隨之變

化。如果偏轉(zhuǎn)電壓的變化周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于粒子穿越電場(chǎng)的時(shí)間（7>>上），則在

%

粒子穿越電場(chǎng)的過程中，仍可當(dāng)作勻強(qiáng)電場(chǎng)處理。

應(yīng)注意的問題：

1、電場(chǎng)強(qiáng)度E和電勢(shì)U僅僅由場(chǎng)本身決定，與是否在場(chǎng)中放入電荷，以及

放入什么樣的檢驗(yàn)電荷無關(guān)。

而電場(chǎng)力廠和電勢(shì)能￡兩個(gè)量，不僅與電場(chǎng)有關(guān)，還與放入場(chǎng)中的檢驗(yàn)電荷

有關(guān)。

所以￡和。屬于電場(chǎng)，而汽電和￡屬于場(chǎng)和場(chǎng)中的電荷。

2、一般情況下，帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡和電場(chǎng)線并不重合，運(yùn)動(dòng)軌

跡上的一點(diǎn)的切線方向表示速度方向，電場(chǎng)線上一點(diǎn)的切線方向反映正電荷的受

力方向。物體的受力方向和運(yùn)動(dòng)方向是有區(qū)別的。

如圖所示：

只有在電場(chǎng)線為直線的電場(chǎng)中，且電荷由靜止開始或初速度方向和電場(chǎng)方向

一致并只受電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)，在這種特殊情況下粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡才是沿電力線

的.

3,點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)

（1）點(diǎn)電荷在真空中形成的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度Eoc。*，Eocl/r2.當(dāng)源電荷

0>0時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)方向背離源電荷，當(dāng)源電荷為負(fù)時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)方向指向源電荷。但不

論源電荷正負(fù),距源電荷越近場(chǎng)強(qiáng)越大。

（2）當(dāng)取。，=0時(shí)，正的源電荷電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)均為正，距場(chǎng)源電荷越近,

電勢(shì)越高.負(fù)的源電荷電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)均為負(fù)，距場(chǎng)源電荷越近，電勢(shì)越低.

（3）若有〃個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在，它們的電場(chǎng)就互相迭加，形成合電場(chǎng)，這

時(shí)某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度就等于各個(gè)點(diǎn)電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和，而某點(diǎn)的電勢(shì)

就等于各個(gè)點(diǎn)電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)的代數(shù)和。

=4座?q

",q.匚

>>?it=——----------

第十章恒定電流

電路基本規(guī)律串聯(lián)電路和并聯(lián)電路

知識(shí)要點(diǎn)：

1.部分電路基本規(guī)律

（1）形成電流的條件：一是要有自由電荷，二是導(dǎo)體內(nèi)部存在電場(chǎng)，即導(dǎo)

體兩端存在電壓。

（2）電流強(qiáng)度:通過導(dǎo)體橫截面的電量q跟通過這些電量所用時(shí)間/的比值,

叫電流強(qiáng)度：1=色。

t

（3）電阻及電阻定律：導(dǎo)體的電阻反映r導(dǎo)體阻礙電流的性質(zhì)，定義式

R=，：在溫度不變時(shí)，導(dǎo)體的電阻與其長度成正比，與導(dǎo)體的長度成正比，與

導(dǎo)體的橫截面S成反比,跟導(dǎo)體的材料有關(guān)，即由導(dǎo)體本身的因素決定，決定式

R=p(;公式中3s是導(dǎo)體的幾何特征量，材料的電阻率，反映「材料的

導(dǎo)電性能。按電阻率的大小將材料分成導(dǎo)體和絕緣體。

對(duì)于金屬導(dǎo)體，它們的電阻率一般都與溫度有關(guān)，溫度升高對(duì)電阻率增大，

導(dǎo)體的電阻也隨之增大，電阻定律是在溫度不變的條件下總結(jié)出的物理規(guī)律，因

此也只有在溫度不變的條件下才能使用。

將公式R=亍錯(cuò)誤地認(rèn)為R與U成正比或R與/成反比。對(duì)這一錯(cuò)誤推論，

可以從兩個(gè)方面來分析：第一，電阻是導(dǎo)體的自身結(jié)構(gòu)特性決定的，與導(dǎo)體兩端

是否加電壓，加多大的電壓，導(dǎo)體中是否有電流通過，有多大電流通過沒有直接

關(guān)系：加在導(dǎo)體上的電壓大，通過的電流也大，導(dǎo)體的溫度會(huì)升高，導(dǎo)體的電阻

會(huì)有所變化，但這只是間接影響，而沒有直接關(guān)系。第二，伏安法測(cè)電阻是根據(jù)

電阻的定義式夫=亍，用伏特表測(cè)出電阻兩端的電壓，用安培表測(cè)出通過電阻的

電流，從而計(jì)算出電阻值，這是測(cè)量電阻的一種方法。

(4)歐姆定律

通過導(dǎo)體的電流強(qiáng)度，跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比，即

1=4,要注意:

a：公式中的人U、R三個(gè)量必須是屬于同一段電路的具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系。

b：適用范圍：適用于金屬導(dǎo)體和電解質(zhì)的溶液，不適用于氣體.在電動(dòng)機(jī)

中.導(dǎo)電的物質(zhì)雖然也是金屬,但由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，這時(shí)

通過電動(dòng)機(jī)的電流,也不能簡單地由加在電動(dòng)機(jī)兩端的電壓和電動(dòng)機(jī)電樞的電阻

來決定.

(5)電功和電功率：電流做功的實(shí)質(zhì)是電場(chǎng)力對(duì)電荷做功，電場(chǎng)力對(duì)電荷

做功電荷的電勢(shì)能減少，電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，因此電功"'=gU=U〃.

這是計(jì)算電功普遍適用的公式。單位時(shí)間內(nèi)電流做的功叫電功率P=：=UI.

這是計(jì)算電功率普遍適用的公式。

(6)電熱和焦耳定律：電流通過電阻時(shí)產(chǎn)生的熱叫電熱.。=尸/?/這是普

遍適用的電熱的計(jì)算公式.

電熱和電功的區(qū)別：

a：純電阻用電器：電流通過用電器以發(fā)熱為目的，例如電爐、電熨斗、白

熾燈等.

b：非純電阻用電器：電流通過用電器以轉(zhuǎn)化為熱能以外的形式的能為目的，

發(fā)熱是不可避免的熱能損失，例如電動(dòng)機(jī)、電解槽、給蓄電池充電等。

在純電阻電路中，電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，電功等于電熱，即匹=?！?「出

[J242

==，是通用的，沒有區(qū)別。同理尸=u/=/3&也無區(qū)別。在非純電阻電

RR

路中，電路消耗的電能,即W=U〃分為兩部分：一大部分轉(zhuǎn)化為熱能以外的其

他形式的能（例如電流通過電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能）；另一小

部分不可避免地轉(zhuǎn)化為電熱。=尸我/。這里匹=匕7，不再等于。=尸處，而是W>

Q,應(yīng)該是卬'=￡時(shí)+。，電功只能用卬=U〃，電熱只能用。=尸用計(jì)算。

2.串聯(lián)電路和并聯(lián)電路

（1）串聯(lián)電路及分壓作用

a：串聯(lián)電路的基本特點(diǎn)：電路中各處的電流都相等：電路兩端的總電壓等

于電路各部分電壓之和。

b：串聯(lián)電路重要性質(zhì)：總電阻等于各串聯(lián)電阻之和，即Rs=&+小+…+

凡：串聯(lián)電路中電壓與電功率的分配規(guī)律：串聯(lián)電路中各個(gè)電阻兩端的電壓與各

個(gè)電阻消耗的電功率跟各個(gè)電阻的阻值成正比，即：

"=&或幺=&.2=旦或區(qū)=旦.

5Rju*RjP?RjP*RJ

c：給電流表串聯(lián)一個(gè)分壓電阻，就可以擴(kuò)大它的電壓量程，從而將電流表

改裝成一個(gè)伏特表。如果電流表的內(nèi)阻為七，允許通過的最大電流為4,用這樣

的電流表測(cè)量的最大電壓只能是&&：如果給這個(gè)電流表串聯(lián)一個(gè)分壓電阻，該

電阻可由'二（或仆=5-1）8計(jì)算，其中“=￡-為電壓量程擴(kuò)大

仆1國

的倍數(shù).

（2）并聯(lián)電路及分流作用

a：并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)：各并聯(lián)支路的電壓相等，且等于并聯(lián)支路的總電

壓：并聯(lián)電路的總電流等于各支路的電流之和。

b：并聯(lián)電路的重要性質(zhì)：并聯(lián)總電阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和，

即R并=（；+』-+3+」-），并聯(lián)電路各支路的電流與電功率的分配規(guī)律：并

聯(lián)電路中通過各個(gè)支路電阻的電流、各個(gè)支路電阻上消耗的電功率跟各支路電阻

的阻值成反比.即.3=3或3=2：與=爭或與=華?：

C:給電流表并聯(lián)一個(gè)分流電阻，就可以擴(kuò)大它的電流量程，從而將電流表

改裝成一個(gè)安培表.如果電流表的內(nèi)阻是反,允許通過的最大電流是用這樣

的電流表可以測(cè)量的最大電流顯然只能是/,。將電流表改裝成安培表，需要給電

流表并聯(lián)一個(gè)分流電阻，該電阻可由4為=（/-/〃&井或火井=六勺計(jì)算,其

中〃=，為電流量程擴(kuò)大的倍數(shù)。

閉合電路的基本規(guī)律、電學(xué)實(shí)驗(yàn)

知識(shí)要點(diǎn)：

1、電動(dòng)勢(shì)：電動(dòng)勢(shì)是描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量。

定義式為：￡=—.要注意理解：（1）￡是由電源本身所決定的，跟外電路的

q

情況無關(guān).（2）￡

的物理意義：電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電路中通過I庫侖電量時(shí)電源所提供的電能或

理解為在把1庫侖正電荷從負(fù)極（經(jīng)電源內(nèi)部）搬送到正極的過程中，非靜電

力所做的功.（3）注意區(qū)別電動(dòng)勢(shì)和電壓的概念.電動(dòng)勢(shì)是描述其他形式的能

轉(zhuǎn)化成電能的物理量，是反映非靜電力做功的特性.電壓是描述電能轉(zhuǎn)化為其他

形式的能的物理量,是反映電場(chǎng)力做功的特性。

2、閉合電路的歐姆定律：

（1）意義：描述了包括電源在內(nèi)的全電路中，電流強(qiáng)度與電動(dòng)勢(shì)及電路總

電阻之間的關(guān)系.

（2）公式：/=」一：常用表達(dá)式還有：￡=IR+/r=U+U'iU=￡-fr.

R+Z*

3、路端電壓以內(nèi)電壓U'隨外電阻R變化的討論：

外電阻R總電流/=二內(nèi)電壓=lr路端電壓

U=1R=￡-U

增大減小減小增大

8（斷路）OO等于6

減小增大增大減小

一＞o（短路）一＞￡（短路電流）--->￡——>o

r

閉合電路中的總電流是由電源和電路電阻決

定，對(duì)一定的電源，￡,r視為不變，因此，J________

/、U、。的變化總是由外電路的電阻變化引起

的。根據(jù)。=卷，畫出。一R圖像，能清楚"

I+—0^~r

R

看出路端電壓隨外電阻變化的情形。

還可將路端電壓表達(dá)為U=￡-/r,以￡,/?為參

量，畫出U一一/圖像。

這是一條直線，縱坐標(biāo)上的截距對(duì)應(yīng)于電源電動(dòng)

勢(shì)，橫坐標(biāo)h的截距為電源短路時(shí)的短路電流，直線

的斜率大小等于電源的內(nèi)電阻，即

lg/?=—=-^-=r.

心、的

4、在電源負(fù)載為純電阻時(shí)，電源的輸出功率與外

電路電阻的關(guān)系是：

MF2

P=iu=1-R=——-R=f-------1---------E。由此

（R+r）'+4/er

式可以看出：當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻，即R=/?時(shí)，電源

的輸出功率最大，最大輸出功率為匕電源輸

出功率與外電阻的關(guān)系可用P-R圖像表示。

電源輸出功率與電路總電流的關(guān)系是：

P=IU-l（￡-lr）=￡1-l2r=—?顯

然，當(dāng)/=f時(shí)，電源輸出功率最大，且最大輸出功

2r

2

率為：Pi=3P一一/圖像如圖所示。

4r

選擇路端電壓為自變量，電源輸出功率與路端電壓

的關(guān)系是：

P...￡I2￡2If￡丫

〃=/</=-------\U=-C/----U=---------1U----

\rJrr4rr\2/

2

顯然，當(dāng)。=;時(shí)，/L、=J。p——。圖像如圖

24r

所示。

綜上所述，恒定電源輸出最大功率的三個(gè)等效條件是：（1）外電阻等于內(nèi)

電阻，即R=r。（2）路端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)的一半，即。=；。（3）輸出

2

電流等于短路電流的一半，即/=V=f。除去最大輸出功率外，同一個(gè)輸出

22r

功率值對(duì)應(yīng)著兩種負(fù)載的情況。一種情況是負(fù)載電阻大于內(nèi)電阻，另一種情況是

負(fù)載電阻小于內(nèi)電阻。顯然，負(fù)載電阻小于內(nèi)電阻時(shí)，電路中的能量主要消耗在

內(nèi)電阻上，輸出的能量小于內(nèi)電阻上消耗的能量，電源的電能利用效率低，電源

因發(fā)熱容易燒壞，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該避免。

5、同種電池的串聯(lián)：

，，個(gè)相同的電池同向串聯(lián)時(shí)，設(shè)每個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)為￡,內(nèi)電阻為小則串聯(lián)

電池組的總電動(dòng)勢(shì)S6=”￡，總內(nèi)電阻飛="，這樣閉合電路歐姆定律可表示

為/=方上一，串聯(lián)電池組可以提高輸出的電壓，但應(yīng)注意電流不要超過每個(gè)電

R-￥nr

池能承受的最大電流。

6,電阻的測(cè)量：

（1）伏安法：伏安法測(cè)電阻的原理是部分電路的歐姆定律R=：，測(cè)量電

路有安培表內(nèi)接或外接兩種接法，如圖甲、乙:

兩種接法都有系統(tǒng)誤差，測(cè)量值與真實(shí)值的關(guān)系為：當(dāng)采用安培表內(nèi)接電路

（甲）時(shí)，由于安培表內(nèi)阻的分壓作用，電阻的測(cè)量值

R內(nèi)=94；%=/?—：當(dāng)采用安培表外接電路（乙）時(shí)，由于伏特

表的內(nèi)阻有分流作用，電阻的測(cè)量值y"J匕=<R,,可以

瓦+五

看出：當(dāng)段>>自和凡>>凡時(shí)，電阻的測(cè)量值認(rèn)為是其實(shí)值，即系統(tǒng)誤差可

以忽略不計(jì)。所以為r確定實(shí)驗(yàn)電路，一般有兩種方法：一是比值法，若華二

R“&

時(shí)，通常認(rèn)為待測(cè)電阻的阻值較大，安培表的分壓作用可忽略，應(yīng)采用安培表內(nèi)

接電路：若-時(shí)，通常認(rèn)為待測(cè)電阻的阻值較小，伏特表的分流作用可忽

R

ARX

略，應(yīng)采用安培表外接電路。若&=4?時(shí)，兩種電路可任意選擇，這種情況

R/4

下的電阻人叫臨界電阻，&=向"，待測(cè)電阻段和與比較：若&>4時(shí),

則待測(cè)電阻阻值較大：若&V凡時(shí)，則待測(cè)電阻的阻值較小。

二是試接法：在R,、凡未知時(shí)，若要確定實(shí)

b段

驗(yàn)電路，可以采用試接法，如圖所示：如先采用安?、?/p>

培表外接電路，然后將接頭戶由。點(diǎn)改接到6點(diǎn),P\

同時(shí)觀察安培表與伏特表的變化情況。若安培表示,

數(shù)變化比較顯著,表明伏特表分流作用較大，安培表分壓作用較小，待測(cè)電阻阻

值較大，應(yīng)采用安培表內(nèi)接電路。若伏特表示數(shù)變化比較顯著,表明安培表分壓

作用較大，伏特表分流作用較小，待測(cè)電阻阻值較小，應(yīng)采用安培表外接電路。

(2)歐姆表：歐姆表是根據(jù)閉合電路的歐姆定律

制成的。

a.歐姆表的三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。

如圖，虛線框內(nèi)為歐姆表原理圖。歐姆表的總電

阻凡=R+/+r.待測(cè)電阻為&，則

—-=—^―.可以看出，/,隨凡按

1

*R+RK+r+Rt&+R.'

雙曲線規(guī)律變化，因此歐姆表的刻度不均勻。

當(dāng)％=0時(shí)，/,=—=/.——指針滿偏，停

*R:*

在0刻度：當(dāng)凡=8時(shí)，/,=0——指針不

動(dòng)，停在電阻8刻度：當(dāng)凡=凡時(shí)，

/,=、-=!/——指針半偏，停在R.刻度,

1

2R:2*-

因此段又叫歐姆表的中值電阻.如圖所示。

b.中值電阻R的計(jì)算方法：當(dāng)用&xl檔時(shí)，/?.=—,即表盤中心的刻度

值，當(dāng)用Kx"檔時(shí)，R；=如

c.歐姆表的刻度不均勻,在“8”附近，刻度線太密，在“0”附近，刻度

線太稀,在“凡”附近,刻度線疏密道中，所以為了減少讀數(shù)誤差，可以通過

換歐姆倍率檔，盡可能使指針停在中值電阻兩次附近:凡一3凡范圍內(nèi)。由于待

3■?

測(cè)電阻雖未知，但為定值，故讓指針偏轉(zhuǎn)太小變到指在中值電阻兩側(cè)附近，就得

調(diào)至歐姆低倍率檔。反之指針偏角由太大變到指在中

值電阻兩側(cè)附近，就得調(diào)至歐姆高倍率檔。

(3)用安培表和伏特表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電

阻。0

如圖所示電路，用伏特表測(cè)出路端電壓q,同時(shí)

用安培表測(cè)出路端電壓5時(shí)流過電流的電流4：改變

電路中的可變電阻，測(cè)出第二組數(shù)據(jù):/工、/?：根據(jù)閉合電路歐姆定律，列方程

也

組：解之，求得「二

[￡=U+A/,__u

2r——

72

上述通過兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的方法，

由于偶然誤差的原因，誤差往往比較大，為了減小偶

然因素造成的偶然誤差，比較好的方法是通過調(diào)節(jié)變

阻器的阻值，測(cè)量5組?8組對(duì)應(yīng)的L\I值并列成表

格，然后根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)在U——/坐標(biāo)系中標(biāo)出各組數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)，作一條直

線，使它通過盡可能多的坐標(biāo)點(diǎn)，而不在直線上的坐標(biāo)點(diǎn)能均等分布在直線兩側(cè)，

如圖所示：這條直線就是閉合電路的U-/圖像，根據(jù)U=c-/r,U是/的一

次函數(shù)，圖像與縱軸的交點(diǎn)即電動(dòng)勢(shì)，圖像斜率ige=q=r.

磁場(chǎng)

磁場(chǎng)的主要概念磁場(chǎng)對(duì)亶線電流的作用磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力

磁場(chǎng)是存在于磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷周圍空間的一種特殊形態(tài)的物腹。

(1)磁場(chǎng)的基本特性一磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有磁場(chǎng)

力的作用。

(2)磁現(xiàn)象的電本質(zhì)一一磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)都產(chǎn)生于電荷的運(yùn)

動(dòng)，并通過磁場(chǎng)而相互作用。

(3)最早揭示磁現(xiàn)象的電本質(zhì)的假說和實(shí)驗(yàn)——安培分子環(huán)流假說和羅蘭

實(shí)驗(yàn)。

2,磁感應(yīng)強(qiáng)度

為了定量描述磁場(chǎng)的大小和方向，引入磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念,在磁場(chǎng)中垂直于

磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線，受到磁場(chǎng)力尸跟電流強(qiáng)度/和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比

值，叫通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。用公式表示是

磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量。它的方向就是小磁針N極在該點(diǎn)所受磁場(chǎng)力的方向。

公式是定義式，磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極或電流有關(guān)，和

該點(diǎn)在磁場(chǎng)中的位置有關(guān).與該點(diǎn)是否存在通電導(dǎo)線無關(guān).

3、磁感線

磁感線是為了形象描繪磁場(chǎng)中各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度情況而假想出來的曲線，在磁

場(chǎng)中畫出一組有方向的曲線.在這些曲線上每一點(diǎn)的切線方向，都和該點(diǎn)的磁場(chǎng)

方向相同，這組曲線就叫磁感線.磁感線的特點(diǎn)是：

磁感線上斑點(diǎn)的切線方向，都表示該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向。

磁感線密的地方破場(chǎng)強(qiáng)，疏的地方磁場(chǎng)弱。

在磁體外部，磁感線由N極到S極，在磁體內(nèi)部磁感線從S極到N極，形成

閉合曲線。

磁感線不能相交.

對(duì)于條形、蹄形磁鐵、直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的磁感線畫法必須

掌握。

4,磁通量（4）和磁通密度（B）

（1）磁通量（。）——穿過某一面積（S）的磁感線的條數(shù)。

（2）磁通密度一一垂直穿過單位面積的磁感線條數(shù)，也即磁感應(yīng)強(qiáng)度的大

（3）0與8的關(guān)系。=8&os8式中Seos協(xié)面積S在中性而上投影的大小.

5、公式。=8Scos。及其應(yīng)用

磁通量的定義式0=BScos?,是一個(gè)重要的公式.它不僅定義/族的物理意

義，而且還表明改變磁通量有三種基本方法，即改變8、S或仇在使用此公式

時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）公式的適用條件-----般只適用于計(jì)算平面在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的磁通量。

（2）。用的物理意義一表示平面法線（〃）方向與磁場(chǎng)

（8）的夾角或平面（S）與磁場(chǎng)中性面（OO'）的夾角（圖1）,--t------?

而不是平面（S）與磁場(chǎng)（B）的夾角（。）?“

因?yàn)?+a=90°,所以磁通量公式還可表示為夕=BSsina~飛

（3）°是雙向標(biāo)量，其正負(fù)表示與規(guī)定的正方向（如平面-----陛一＞

法線的方向）是相同還是相反，當(dāng)磁感線沿相反向穿過同一平g,

面時(shí)，磁通量等于穿過平面的磁感線的凈條數(shù)一磁通量的代

數(shù)和，即

6,磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用

磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力，叫做安培力，如圖2所示，一根

長為L的直導(dǎo)線，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為8的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且與

B的夾角為仇當(dāng)通以電流/時(shí)，安培力的大小可以表示為尸

BHsin0

式中防B與/（或/）的夾角,Bsm防B垂直于/的分量.

在8、人工一定時(shí)，F(xiàn)oesin。

當(dāng)。=90°時(shí)，安培力最大為：F?=BIL

當(dāng)。=0°或180°時(shí)，安培力為零：尸=0

應(yīng)用安培力公式應(yīng)注意的問題

第一、安培力的方向，總是垂直8、/所決定的平面，即一

圖3

定垂直B和/.但8與/不一定垂直（圖3）。

第二、彎曲導(dǎo)線的有效長度乙等于兩端點(diǎn)連接直線的長度（如圖4所示）

相應(yīng)的電流方向，沿Z■由始端流向末端。

所以，任何形狀的閉合平面線圈,通電后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)受到的安培力的

矢量和一定為零，因?yàn)橛行чL度￡=0。

公式的運(yùn)動(dòng)條件-----般只運(yùn)用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)。

7、安培力矩公式

在磁感應(yīng)強(qiáng)度為8的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)匝數(shù)為N、面積為S的矩形線圈,當(dāng)

通以電流/時(shí)，受到的安培力矩為（圖5所示），

即時(shí)=MB/Ssin。

在使用安培力矩公式時(shí)，應(yīng)注意下列問題。

（I）。角與a的區(qū)別與聯(lián)系

公式中的。角，表示線圈平面（S）與磁場(chǎng)中性面（$）的夾角或線圈平面法

線5）與8方向的夾角，而不是線圈平面與8的夾角（a）。

因?yàn)?+a=90°,所以安培力矩公式還可以表示為A/=NB/Scosa

一般，規(guī)定通電線圈平面的法線方向由右手螺旋定則確定，即與環(huán)形電流中

心的磁場(chǎng)方向一致。

（2）公式的適用條件

勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且轉(zhuǎn)軸（0（7）與8垂直：相對(duì)平行于8的任意轉(zhuǎn)軸，安培力矩

均為零。

任意形狀的平面線圈,如三角形、圓形和梯形等。因?yàn)槿我庑螤畹钠矫婢€圈,

都可以通過微分法，視為無數(shù)矩形元組成。

8、徽?qǐng)鰧?duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用

在不計(jì)帶電粒子（如電子、質(zhì)子、a粒子等基本粒子）的重力的條件下，帶

電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)有三種典型的運(yùn)動(dòng)，它們決定于粒子的速度（r）方向與磁場(chǎng)

的磁感應(yīng)強(qiáng)度（8）方向的夾角。

（I）當(dāng)丫與8平行，即。=0°或180°時(shí)——落侖茲力/=8qrsin6?=0,帶

電粒子以入射速度（口作勻速直線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方程為：s=v，

（2）當(dāng)r與8垂直，即6=90°時(shí)——帶電粒子以入射速度作勻速圓

周運(yùn)動(dòng)，四個(gè)基本公式：

I/2

向心力公式：Bqlr=m—

軌道半徑公式：R=^-=—

BqBq

周期、頻率和角頻率公式：r=—=—

VBq

3=生=9=見

Tm

22

2P(BqR)

動(dòng)能公式：E

K=yWr-2/w-2m

T、/和“的兩個(gè)特點(diǎn)

第一、八/的。的大小與軌道半徑（/?）和運(yùn)行速率（K）無關(guān)，而只與磁

場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度（8）和粒子的荷質(zhì)比（g/m）有關(guān)。

第二、荷質(zhì)比（必》）相同的帶電粒子，在同樣的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，7\/和e相同。

（3）帶電粒子的軌道圓心（。）、速度偏向角（。）、回旋角（a）和弦切

角（。）。

在分析和解答帶電粒子作勻速

圓周運(yùn)動(dòng)的問題時(shí)，除了應(yīng)熟悉上述

基本規(guī)律之外，還必須掌握確定軌道

圓心的基本方法和計(jì)算“、a和酹J定

量關(guān)系。如圖6所示，在洛侖茲力作

用下，一個(gè)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的粒子，

不論沿順時(shí)針方向還是逆時(shí)針方向，

從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),均具有三個(gè)重要特點(diǎn)。

第一、軌道圓心（O）總是位于4、8兩點(diǎn)洛侖茲力5的交點(diǎn)上或弦

的中垂線（009與任一個(gè)/的交點(diǎn)上。

第二、粒子的速度偏向角（”），等于回旋角（a）,并等于月8弦與切線的

夾角——弦切角（6）的2倍,即。=

第三、相對(duì)的弦切角（6）相等，與相鄰的弦切角（弦）互補(bǔ)，即9+夕=180°°

磁場(chǎng)

帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)及在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及應(yīng)用

知識(shí)要點(diǎn)：

I、帶電體在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的基本分析：

這里所講的復(fù)合場(chǎng)指電場(chǎng)、磁場(chǎng)和重力場(chǎng)并存，或其中某兩場(chǎng)并存.或分區(qū)

域存在，帶電體連續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般須同時(shí)考慮電場(chǎng)力、洛侖茲力和重力的作用.

在不計(jì)粒子所受的重力的情況下，帶電粒子只受電場(chǎng)和洛侖茲力的作用，粒子所

受的合外力就是這兩種力的合力，其運(yùn)動(dòng)加速度遵從牛頓第二定律。在相互垂直

的勻強(qiáng)電場(chǎng)與勻強(qiáng)磁場(chǎng)構(gòu)成的復(fù)合場(chǎng)中，如果粒子所受的電場(chǎng)力與洛侖茲力平

衡，粒子將做勻速直線運(yùn)動(dòng)；如果所受的電場(chǎng)力與洛侖茲力不平衡，粒子將做一

般曲線運(yùn)動(dòng)，而不可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，也不可能做與拋體運(yùn)動(dòng)類似的運(yùn)動(dòng)。在

相互垂直的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的平面電場(chǎng)與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直的復(fù)合場(chǎng)中，帶電粒子有可能

繞場(chǎng)電荷做勻速圓周運(yùn)動(dòng).

無論帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中如何運(yùn)動(dòng)，由于只有電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做功，帶電

粒子的電勢(shì)能與動(dòng)能的總和是守恒的，用公式表示為

2、質(zhì)量較大的帶電微粒在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

這里我們只研究垂直射入磁場(chǎng)的帶電微粒在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，并分

幾種情況進(jìn)行討論.

（1）只受重力和洛侖茲力：此種情況下，要使微粒在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)運(yùn)

動(dòng)，磁場(chǎng)方向必須是水平的。微粒所受的合外力就是重力與洛侖茲力的合力。在

此合力作用下，微粒不可能再做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，也不可能做與拋體運(yùn)動(dòng)類似的運(yùn)

動(dòng).在合外力不等于零的情況下微粒將做一般曲線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)加速度遵從牛頓

第二定律：在合外力等于零的情況下，微粒將做勻速直線運(yùn)動(dòng).

無論微粒在垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)如何運(yùn)動(dòng)，由于洛侖茲力不做功，只有重

力做功，因此微粒的機(jī)械能守恒，即

mg%=mghb

（2）微粒受有重力、電場(chǎng)力和洛侖茲力：此種情況下。要使微粒在垂直磁

場(chǎng)的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)若沿水平方向，則所加的勻強(qiáng)電場(chǎng)必須與磁場(chǎng)方向垂

直。

在上述復(fù)合場(chǎng)中，帶電微粒受重力、電場(chǎng)力和洛侖茲力。這三種力的矢量和

即是微粒所受的合外力，其運(yùn)動(dòng)加速度遵從牛頓第二定律。如果微粒所受的重力

與電場(chǎng)力相抵消，微粒相當(dāng)于只受洛侖茲力，微粒將以洛侖茲力為向心力，以射

入時(shí)的速率做勻速留周運(yùn)動(dòng)。若重力與電場(chǎng)力不相抵，微粒不可能再做勻速圓周

運(yùn)動(dòng)，也不可能做與拋體運(yùn)動(dòng)類似的運(yùn)動(dòng)，而只能做一般曲線運(yùn)動(dòng)。如果微粒所

受的合外力為零，即所受的三種力平衡，微粒將做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

無論微粒在復(fù)合場(chǎng)中如何運(yùn)動(dòng)，洛侖茲力對(duì)微粒不做功。若只有重力對(duì)微粒

做功，則微粒的機(jī)械能守恒：若只有電場(chǎng)力對(duì)微粒做功，則微粒的電勢(shì)能和動(dòng)能

的總和守恒：若重力和電場(chǎng)力都對(duì)微粒做功，則微粒的電勢(shì)能與機(jī)械能的總和守

恒，用公式表示為：

qU。+mg%+=qUb+mghb+

在上述復(fù)合場(chǎng)中，除重力外，如果微粒還受垂直磁場(chǎng)方向的其他機(jī)械力，微

粒仍能沿著與磁場(chǎng)垂直的平面運(yùn)動(dòng).在這種情況下，應(yīng)用動(dòng)能定理及能的轉(zhuǎn)化和

守恒定律來研究微粒的運(yùn)動(dòng)具有普遍的意義。只有當(dāng)帶電微粒在垂直磁場(chǎng)的平面

內(nèi)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，才能應(yīng)用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式來研究微粒的運(yùn)

動(dòng)，這是一種極特殊的情況。為了防止研究的失誤，我們特別提請(qǐng)注意的是：

(I)牛頓第二定律所闡明的合力產(chǎn)生加速度的觀點(diǎn)仍是我們計(jì)算微粒加速

度的依據(jù).這里所說的合力是微粒所受的機(jī)械力、電場(chǎng)力和洛侖茲力的矢量和。

尤其注意計(jì)算合力時(shí)不要排除洛侖茲力。

(2)由于洛侖茲力永不做功，在應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)，合外力對(duì)微粒所做的功

(或外力對(duì)微粒做的總功)，只包括機(jī)械力的功和電場(chǎng)力的功.

(3)在應(yīng)用能的轉(zhuǎn)換和守恒定律時(shí)，分析參與轉(zhuǎn)化的能量形式時(shí)，不僅要

考慮機(jī)械能和內(nèi)能，還要考慮電勢(shì)能。此種情況下，弄清能量的轉(zhuǎn)化過程是正確

運(yùn)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的關(guān)鍵。

3、解決與力學(xué)知識(shí)相聯(lián)系的帶電體綜合問題的基本思路：

正確的受力分析是前提：除重力、彈力外，要特別注意對(duì)電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的

分析。正確分析物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是解決問題的關(guān)鍵：找出物體的速度、位置及其

變化的特點(diǎn)，分析運(yùn)動(dòng)過程、如果出現(xiàn)臨界狀態(tài)，要分析臨界狀態(tài)。恰當(dāng)?shù)仂`活

地運(yùn)用動(dòng)力學(xué)的三個(gè)基本方法解決問題是目的：牛頓運(yùn)動(dòng)定律是物體受力與運(yùn)

動(dòng)狀態(tài)的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，而運(yùn)動(dòng)學(xué)公式只適用于勻變速直線運(yùn)動(dòng)；用動(dòng)量的觀點(diǎn)

分析，包括動(dòng)量定理與動(dòng)量守恒定律；用能量的觀點(diǎn)分析，包括動(dòng)能定理與能量

守恒定律；針對(duì)不同問題靈活地選用三大方法，注意弄清各種規(guī)律的成立條件和

適用范圍。

4、帶電粒子垂直射入E和8正交的疊加場(chǎng)——

速度選擇器原理（如圖）

粒子受力特點(diǎn)——電場(chǎng)力F與洛侖茲力/方

向相反

粒子勻速通過速度選擇器的條件一一帶電

粒子從小孔Si水平射入，勻速通過疊加場(chǎng)，并從

小孔S2水平射出，從不同角度看有三種等效條

件：從力的角度一電場(chǎng)力與洛侖茲力平衡.即=從速度角度——r。的

大小等于E與8的比值，即，，。=弓，從功的角度——電場(chǎng)力對(duì)粒子不做功，即

Wf=qEd=Q；

使粒子勻速通過選擇器的兩種途徑：

當(dāng)V0一定時(shí)——調(diào)節(jié)￡?和8的大??；當(dāng)￡和8—定時(shí)——調(diào)節(jié)加速電壓U

的大?。桓鶕?jù)勻速運(yùn)動(dòng)的條件和功能關(guān)系，有*??；所以，加速

電壓應(yīng)為

如何保證廠和/的方向始終相反一將n>、E、8三者中任意兩個(gè)量的方向

同時(shí)改變，但不能同時(shí)改變?nèi)齻€(gè)或者其中任意一個(gè)的方向，否則將破壞速度選擇

5、質(zhì)譜儀f+

質(zhì)譜儀主要用于分析同位素，測(cè)定口b云*

其質(zhì)量，荷質(zhì)比和含量比，如圖所示為。第1一-1；衛(wèi)工一￡

一種常用的質(zhì)譜儀.由離子源。、加速Ij-

電場(chǎng)U、速度選擇器E、Bi和偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)6>~

&組成.核乳膠片-

同位素荷質(zhì)比和質(zhì)量的測(cè)定：粒子

通過加速電場(chǎng)，根據(jù)功能關(guān)系，有;而）=gU。粒子通過速度選擇器，根據(jù)勻速運(yùn)

動(dòng)的條件：丫=芻。若測(cè)出粒子在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的軌道直徑為4則

B

〃=2犬=犯=2,所以同位素的荷質(zhì)比和質(zhì)量分別為4=不泊."，=然%。

82gBtB2qm482d2￡

6、磁流體發(fā)電機(jī)

工作原理：磁流體發(fā)電機(jī)由燃燒室

O、發(fā)電通道E和偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)8組成.如

圖所示。

在2500開以上的高溫下，燃料與

氧化劑在燃燒室混合、燃燒后，電離為導(dǎo)電的正負(fù)離子,即等離子體.并以每秒

幾百米的高速噴入磁場(chǎng)，在洛侖茲力作用下，正、負(fù)離子分別向上、下極板偏轉(zhuǎn),

兩極板因聚積正、負(fù)電荷而產(chǎn)生靜電場(chǎng).這時(shí)，等離子體同時(shí)受到方向相反的洛

侖茲力/與電場(chǎng)力尸的作用。

當(dāng)/＞尸時(shí)，離子繼續(xù)偏轉(zhuǎn)，兩極電勢(shì)差隨之增大；當(dāng)/=尸時(shí)，離子勻速穿過

磁場(chǎng)，兩極電勢(shì)差達(dá)到最大值，即為電源電動(dòng)勢(shì).

電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算：設(shè)兩極板間距為d根據(jù)兩極電勢(shì)差達(dá)到最大值的條件/=￡

即V=M=W,則磁流體發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)

BB

電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律

知識(shí)要點(diǎn)：

一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象：

1、只要穿過閉合回路中的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，

如果電路不閉合只會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).

這種利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)，是1831年法拉第發(fā)現(xiàn)的。

回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的條件是回路所用面積中的磁通量變化，

因此研究磁通量的變化是關(guān)鍵，由磁通量的廣義公式中，=8?Ssin。（。是8

與S的夾角）看，磁通量的變化可由面積的變化AS引起：可由磁感應(yīng)強(qiáng)度8

的變化引起：可由8與S的夾角，的變化A6引起：也可由8、S、。中的兩

個(gè)量的變化，或三個(gè)量的同時(shí)變化引起。

下列各圖中，回路中的磁通量是怎么的變化,我們把回路中磁場(chǎng)方向定為磁

通量方向（只是為了敘述方便），則各圖中磁通量在原方向是增強(qiáng)還是減弱。

(1)圖：由彈簧或?qū)Ь€組成回路，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，先把它撐開，而后放

手，到恢復(fù)原狀的過程中.

(2)圖：裸銅線時(shí)在裸金屬導(dǎo)軌上向右勻速運(yùn)動(dòng)過程中。

(3)圖：條形磁鐵插入線圈的過程中.

(4)圖：閉合線框遠(yuǎn)離與它在同一平面內(nèi)通電直導(dǎo)線的過程中.

(7)(8)

(5)圖：同一平面內(nèi)的兩個(gè)金屬環(huán)X、B,8中通入電流，電流強(qiáng)度/在逐

漸減小的過程中.

(6)圖：同一平面內(nèi)的4、8回路，在接通K的瞬時(shí)。

(7)圖：同一鐵芯上兩個(gè)線圈，在滑動(dòng)變阻器的滑鍵P向右滑動(dòng)過程中。

(8)圖：水平放置的條形磁鐵旁有一閉合的水平放置線框從上向下落的過

程中。

2、閉合回路中的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以產(chǎn)生感應(yīng)

電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電流，這是初中學(xué)過的，其本質(zhì)也是閉合回路中磁通量發(fā)生變化。

3、產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流的條件：導(dǎo)體在磁場(chǎng)里做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，

導(dǎo)體內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：穿過線圈的磁量發(fā)生變化時(shí)，線圈里就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)

勢(shì)。如果導(dǎo)體是閉合電路的一部分，或者線圈是閉合的，就產(chǎn)生感應(yīng)電流。從本

質(zhì)上講，h述兩種說法是一致的，所以產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可歸結(jié)為：穿過閉合

電路的磁通量發(fā)生變化。

二、楞次定律：

1、1834年德國物理學(xué)家楞次通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)出：感應(yīng)電流的方向總是要使感

應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。

即磁通量變化產(chǎn)生>感應(yīng)電流感應(yīng)電流磁場(chǎng)阻我>磁通量變

化。

2,當(dāng)閉合電路中的磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流時(shí)，用楞次定律判斷感應(yīng)

電流的方向。

楞次定律的內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流為磁通量變化。

楞次定律是判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向的定律，但它是通過感應(yīng)電流方向來表述

的。按照這個(gè)定律，感應(yīng)電流只能采取這樣一個(gè)方向，在這個(gè)方向下的感應(yīng)電流

所產(chǎn)生的磁場(chǎng)一定是阻礙引起這個(gè)感應(yīng)電流的那個(gè)變化的磁通量的變化。我們把

“引起感應(yīng)電流的那個(gè)變化的磁通量”叫做“原磁道”。因此楞次定律可以簡單

表達(dá)為：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁通的變化。所謂阻礙原磁通的變化是指：

當(dāng)原磁通增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)（或磁通）與原磁通方向相反，阻礙它的增加：

當(dāng)原磁通減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁通方向相同，阻礙它的減少。從這里可

以看出，正確理解感應(yīng)電流的磁場(chǎng)和原磁通的關(guān)系是理解楞次定律的關(guān)鍵。要注

意理解“阻礙”和“變化”這四個(gè)字，不能把“阻礙”理解為“阻止”，原磁通

如果增加，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)只能阻礙它的增加，而不能阻止它的增加，而原磁通

還是要增加的。更不能感應(yīng)電流的“磁場(chǎng)”阻礙“原磁通”，尤其不能把阻礙理

解為感應(yīng)電流的磁場(chǎng)和原磁道方向相反.正確的理解應(yīng)該是：通過感應(yīng)電流的磁

場(chǎng)方向和原磁通的方向的相同或相反，來達(dá)到“阻礙”原磁通的“變化”即減或

增。楞次定律所反映提這樣一個(gè)物理過程：原磁通變化時(shí)（收比變），產(chǎn)生感應(yīng)

電流（/$）,這是屬于電磁感應(yīng)的條件問題：感應(yīng)電流一經(jīng)產(chǎn)生就在其周圍空間

激發(fā)磁場(chǎng)，這就是電流的磁效應(yīng)問題；而且/蒙的方向就決定了。褰的方向

（用安培右手螺旋定則判定）：0裳阻礙0a的變化——這正是楞次定律所解決的

問題。這樣一個(gè)復(fù)雜的過程，可以用圖表理順如下：

電磁感應(yīng)閉合電路電流磁效應(yīng)

|阻礙變化|

械烷律

楞次定律也可以理解為：感應(yīng)電流的效果總是要反抗（或阻礙）產(chǎn)生感應(yīng)電

流的原因，即只要有某種可能的過程使磁通量的變化受到阻礙，閉合電路就會(huì)努

力實(shí)現(xiàn)這種過程：

（I）阻礙原磁通的變化（原始表速）：

（2）阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可理解為“來拒去留”，具體表現(xiàn)為：若產(chǎn)生感應(yīng)電

流的回路或其某些部分可以自由運(yùn)動(dòng)，則它會(huì)以它的運(yùn)動(dòng)來陽礙穿過路的磁通的

變化：若引起原磁通變化為磁體與產(chǎn)生感應(yīng)電流的可動(dòng)回路發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而回

路的面積又不可變，則回路得以它的運(yùn)動(dòng)來阻礙磁體與回路的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而回路

將發(fā)生與磁體同方向的運(yùn)動(dòng)：

(3)使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)：

(4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)。

利用上述規(guī)律分析問題可獨(dú)辟蹊徑，達(dá)到快速準(zhǔn)確的效

果.如圖1所示，在。點(diǎn)懸掛一輕質(zhì)導(dǎo)線環(huán)，拿一條形磁鐵沿\

導(dǎo)線環(huán)的軸線方向突然向環(huán)內(nèi)插入，判斷在插入過程中導(dǎo)環(huán)如1

何運(yùn)動(dòng).若按常規(guī)方法，應(yīng)先由楞次定律判斷出環(huán)內(nèi)感應(yīng)電圖1

流的方向，再由安培定則確定環(huán)形電流對(duì)應(yīng)的磁極，由磁極的

相互作用確定導(dǎo)線環(huán)的運(yùn)動(dòng)方向。若直接從感應(yīng)電流的效果來分析：條形磁鐵向

環(huán)內(nèi)插入過程中，環(huán)內(nèi)磁通量增加，環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的效果將阻礙磁通量的增加.

由磁通量減小的方向運(yùn)動(dòng)。因此環(huán)將向右擺動(dòng).顯然，用第二種方法判斷更簡捷。

應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的具體步驟：

(I)查明原磁場(chǎng)的方向及磁通量的變化情況：

(2)根據(jù)楞次定律中的“阻礙”確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向：

(3)由感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向用安培表判斷出感應(yīng)電流的方向。

3、當(dāng)閉合電路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，用右手定則可判定感

應(yīng)電流的方向。

運(yùn)動(dòng)切割產(chǎn)生感應(yīng)電流是遨通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流的特

例，所以判定電流方向的右手定則也是楞次定律的特例。用右手定

則能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是不少情況下，不如用

右手定則判定的方便簡單。反過來，用楞次定律能判定的，并不是