高中物理电磁学知识高考前必看总结 10页

高中物理电磁学公式、规律汇总 稳恒电流 ‎ ‎1、电流：（电荷的定向移动形成电流）‎ ‎ 定义式： I = ‎ 微观式： I = nesv，（n为单位体积内的电荷数，v为自由电荷定向移动的速率。）‎ ‎（说明：将正电荷定向移动的方向规定为电流方向。‎ 在电源外部，电流从正极流向负极；在电源内部，电流从负极流向正极。）‎ ‎2、电阻：‎ 定义式：（电阻R的大小与U和I无关）‎ 决定式：R = ρ （电阻率ρ只与材料性质和温度有关，与横截面积和长度无关） ‎ 电阻串联、并联的等效电阻：‎ ‎ 串联：R=R1+R2+R3 +……+Rn ‎ ‎ 并联： ‎ ‎4、欧姆定律： ‎ ‎（1）部分电路欧姆定律（只适用于纯电阻电路）：‎ ‎ ‎ ‎ （2）闭合电路欧姆定律：I = ‎ ‎ ①路端电压： U = E －I r= IR ‎ ‎ ②有关电源的问题：‎ ‎ 总功率： P总= EI 输出功率： P总= EI－Ir = （当R=r时，P出取最大值，为）‎ ‎ 损耗功率： ‎ ‎ 电源效率： = = 10‎ ‎5、电功和电功率： ‎ 电功：W=UIt 电功率：P=UI 电热：Q= 热功率：P热=‎ 对于纯电阻电路： W= Q UIt= U = ‎ 对于非纯电阻电路： W >Q UIt > U> （欧姆定律不成立）‎ 电场 ‎1、电场的力的性质：‎ 电场强度：（定义式） E = （q 为试探电荷，场强的大小与q无关）‎ 点电荷电场的场强： E = （Q为场源电荷）‎ 匀强电场的场强：E = （d 为沿场强方向的距离）‎ ‎2、电场的能的性质：‎ 电势差： U = （或 W = U q ）‎ ‎ UAB = φA−φB 电场力做功与电势能变化的关系：W = − DEP ‎（说明：建议应用以上公式进行计算时，只代入绝对值，方向或者正负单独判断。）‎ ‎3、静电平衡 ‎(1) 处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。‎ ‎(2) 处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其表面为一个等势面。‎ ‎(3) 处于静电平衡状态的导体，表面上任何一点的场强方向都跟该点的表面垂直。 ‎ ‎(4) 处于静电平衡状态的导体，电荷只能分布在导体的外表面上。‎ ‎4、电容 定义式：C＝＝ （Q是指每个极板所带电荷量的绝对值。）‎ 决定式：C＝ ‎ 注意：①平行板电容器充电后保持两极板与电源相连，U不变，‎ ‎②平行板电容器充电后两极板与电源断开， Q不变 10‎ ‎5、带电粒子在电场中的运动：‎ ① 加速： q U=mv2 − 0‎ ‎②偏转：（类平抛） x= vo t vx = vo ‎ ‎ y =a t2 vy= a t a = tanθ= ‎ 磁场 ‎1、磁场对通电导线的作用（安培力）：F = BIL ‎ ‎（要求 B⊥I，力的方向由左手定则判定；若B∥I，则力的大小为零）‎ ‎2、磁场对运动电荷的作用（洛仑兹力）： f= qvB ‎ ‎(要求v⊥B, 力的方向也是由左手定则判定，但四指必须指向正电荷的运动方向；‎ 若B∥v,则力的大小为零)‎ ‎3、带电粒子在磁场中运动：‎ 当带电粒子垂直射入匀强磁场时，洛仑兹力提供向心力，带电粒子做匀速圆周运动。即： qvB = ‎ 可得： r = , T= (确定圆心和半径是关键)‎ ‎4、带电粒子在复合场中运动 ‎①回旋加速器 A A/上交变电压的周期为带电粒子在磁场中作匀速圆周运动的周期：‎ 粒子获得的最大速度与回旋加速器的直径有关，直径越大，粒子的最大速度就越大。qvm B=m ‎ 10‎ ‎②质谱仪(同位素荷质比和质量的测定)‎ 加速电场：‎ ‎＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋‎ ‎－ － － － ― ― ―‎ v 磁场：‎ ‎③速度选择器（正交的匀强磁场和匀强电场组成速度选择器）‎ 洛伦兹力和电场力平衡：qvB=Eq，‎ 说明：‎ a．这个结论与离子带何种电荷、电荷多少都无关。‎ b．若速度小于这一速度，电场力将大于洛伦兹力，带电粒子 向电场力方向偏转，电场力做正功，动能将增大。‎ 若大于这一速度，将向洛伦兹力方向偏转，电场力将做负功，动能将减小。‎ ‎④磁流体发电机：‎ U B C D E F I 两极电势差达到最大值的条件f = F, 即, ‎ 则磁流体发电机的电动势。‎ ‎⑤霍尔效应 当静电力与洛仑兹力达到平衡时，导体板两侧会形成稳定的电压 ‎ I＝nqsv ‎ ‎ 整理后，得： 令 ，因为n为材料单位体积的带电粒子个数，q为单个带电粒子的电荷量，它们均为常数，所以有：‎ 10‎ 电磁感应 ‎1、感应电流的方向判定：①导体切割磁感应线：右手定则；‎ ‎②磁通量发生变化：楞次定律。‎ ‎2、感应电动势的大小：‎ ‎① E = BLv （要求L垂直于B、v，否则要分解到垂直的方向上 ） ‎ ‎②E = ‎ ‎（①式常用于计算瞬时值，②式常用于计算平均值）‎ c b 交变电流 ‎1、交变电流的产生：线圈在磁场中匀速转动，‎ 若线圈从中性面(线圈平面与磁场方向垂直)开始转动，‎ 感应电动势瞬时值：e = Em sinωt ,‎ Em = nBSω ‎2、正弦式交流电的四个值：‎ ‎（1）峰值：Em=nBωS∥，出现在B//S时刻，与线圈的形状及转轴所在的位置无关。‎ ‎（2）瞬时值：从中性面（BS）开始计时：e=Emsinωt 从垂直中性面（B//S）开始计时，e=Emcosωt（：指转过的角度）‎ ‎（3）平均值：利用求解，是求解“通过导体横截面电量”的基础。‎ ‎（4）“有效值”的理解：‎ 峰值和有效值之间的“”关系仅适用于正弦式交流电。‎ 相同时间内“热效应相等”是求解有效值的根本原则。‎ 电压表、电流表的测量值指“有效值”，凡未作特殊说明时，一般均指“有效值”。‎ ‎（注意：平均值用来求“通过导体横截面电量”，而有效值用来求“电热”。）‎ ‎3、电感和电容对交流的影响：‎ ‎（1）电感：通直流，阻交流；通低频，阻高频 ‎（2）电容：通交流，隔直流；通高频，阻低频 ‎（3）电阻：交、直流都能通过，且都有阻碍 ‎ 4、变压器原理（理想变压器）：‎ ‎（1）功率：P1 = P2 （2）电压： ‎ 10‎ ‎（3）电流：如果只有一个副线圈 ： 若有多个副线圈：n1I1= n2I2 + n3I3‎ 电磁场和电磁波 ‎1、电磁振荡（LC回路）的周期：T = 2π ‎2、麦克斯韦的电磁场理论 ‎（1）变化的磁场（电场）能够在周围空间产生电场（磁场）；‎ ‎（2）均匀变化的磁场（电场）能够在周围空间产生稳定的电场（磁场）；‎ ‎（3）振荡的磁场（电场）能够在周围空间产生同频率的振荡电场（磁场）；‎ 可以证明：振荡电场产生同频率的振荡磁场；振荡磁场产生同频率的振荡电场。‎ ‎3、电磁波：‎ 变化的电场和磁场从产生的区域由近及远地向周围空间传播开去，就形成了电磁波。‎ ‎（1）电磁波是横波。在电磁波传播方向上的任一点，场强E和磁感应强度B均与传播方向垂直且随时间变化，因此电磁波是横波。‎ ‎（2）电磁波的传播不需要介质，在真空中也能传播。‎ ‎ 在真空中的波速为c=3.0×108m/s。‎ ‎（3）波速和波长、频率的关系：c＝λf 注意：麦克斯韦预言了电磁波的存在以及在真空中波速等于光速c，‎ 后由赫兹用实验证实了电磁波的存在。‎ a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点。电场线与矩形所在的平面平行。已知a点的电势是20V，b点的电势是24V，d点的电势是4V，如图。由此可知，c点的电势为（ ）‎ A、4V B、8V C、12V D、24V 全国卷Ⅰ如图所示，LOO’L’为一折线，它所形成的两个角∠LOO’和∠OO’L‘均为450。折 答案.Bw.w.w.k.s.5.u.c.o.m ‎【解析】发现电流的磁效应的科学家是丹麦的奥斯特.而法拉第是发现了电磁感应现象 ‎（广东卷理科基础）5．导体的电阻是导体本身的一种性质，对于同种材料的导体，下列表述正确的是 ‎ A．横截面积一定，电阻与导体的长度成正比 ‎ B．长度一定，电阻与导体的横截面积成正比 ‎ C．电压一定，电阻与通过导体的电流成正比 ‎ D．电流一定，电阻与导体两端的电压成反比 答案.A 10‎ ‎【解析】对于同中材料的物体,电阻率是个定值,根据电阻定律可知A正确 ‎（广东卷理科基础）12．关于同一电场的电场线，下列表述正确的是 ‎ A．电场线是客观存在的 ‎ B．电场线越密，电场强度越小 ‎ C．沿着电场线方向，电势越来越低 ‎ D．电荷在沿电场线方向移动时，电势能减小 答案.C ‎【解析】电场是客观存在的,而电场线是假想的,A错.电场线越密的地方电场越大B错.沿着电场线的方向电势逐渐降低C对.负电荷沿着电场线方向移动时电场力做负功电势能增加D错 ‎（广东卷理科基础）13．带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用。下列表述正确的是 ‎ A．洛伦兹力对带电粒子做功 ‎ B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能 ‎ C．洛伦兹力的大小与速度无关 ‎ D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向 答案.B ‎【解析】根据洛伦兹力的特点, 洛伦兹力对带电粒子不做功,A错.B对.根据,可知大小与速度有关. 洛伦兹力的效果就是改变物体的运动方向,不改变速度的大小.‎ ‎（广东卷理科基础）15．搬运工人沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车，当力沿斜面向上，大小为F时，物体的加速度为a1；若保持力的方向不变，大小变为2F时，物体的加速度为a2，则 ‎ A．al=a2 B．a12al 答案.D ‎【解析】当为F时有,当为2F时有 10‎ ‎,可知,D对.‎ ‎（广东卷理科基础）16．如图6，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。M和N是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右点。不计重力，下列表述正确的是 ‎ A．粒子在M点的速率最大 ‎ B．粒子所受电场力沿电场方向 ‎ C．粒子在电场中的加速度不变 ‎ D．粒子在电场中的电势能始终在增加 答案.C ‎【解析】根据做曲线运动物体的受力特点合力指向轨迹的凹一侧,再结合电场力的特点可知粒子带负电,即受到的电场力方向与电场线方向相反,B错.从N到M电场力做负功,减速.电势能在增加.当达到M点后电场力做正功加速电势能在减小则在M点的速度最小A错,D错.在整个过程中只受电场力根据牛顿第二定律加速度不变.‎ ‎2．图9是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是 A．质谱仪是分析同位素的重要工具 B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C．能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/B D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小 ‎【答案】ABC。‎ ‎【解析】由加速电场可见粒子所受电场力向下，即粒子带正电，在速度选择器中，电场力水平向右，洛伦兹力水平向左，如图所示，因此速度选择器中磁场方向垂直纸面向外B正确；经过速度选择器时满足,可知能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/B，带电粒子进入磁场做匀速圆周运动则有，可见当v相同时，，所以可以用来区分同位素，www.ks5u.com且R越大，比荷就越大，D错误。‎ 10‎ ‎（广东物理）18. （15分）如图18（a）所示，一个电阻值为R ，匝数为n的圆形金属线与阻值为2R的电阻R1连结成闭合回路。线圈的半径为r1 . 在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图18（b）所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0 . 导线的电阻不计。求0至t1时间内 ‎（1）通过电阻R1上的电流大小和方向；www.ks5u.com ‎（2）通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量。‎ ‎【解析】⑴由图象分析可知，0至时间内 ‎ 由法拉第电磁感应定律有 而www.ks5u.com 10‎ 由闭合电路欧姆定律有 联立以上各式解得 通过电阻上的电流大小为 由愣次定律可判断通过电阻上的电流方向为从b到a ‎⑵通过电阻上的电量www.ks5u.com 通过电阻上产生的热量 10‎