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5.3机械能守恒定律知识清单考点整合集中记忆一、重力势能定义:重力势能等于它所受重力与高度的乘积.表达式:Ep=mgh单位:焦耳J相对性:重力势能的大小与参考平面的选取有关,重力势能的变化量与参考平面的选取无关.矢标性:重力势能是标量,正负表示大小.系统性:重力势能是地球与物体所组成的系统共有的.重力做功的特点:重力做功与物体运动的路径无关,只与初末位置的高度差有关.重力做功与重力势能变化的关系:WG=Ep1-Ep2重力做正功,重力势能减小;重力做负功,重力势能增加.二、弹性势能定义:物体由于发生弹性形变而具有的能.大小:由弹簧的形变量和劲度系数决定(Ep=12kx2).弹力做功与弹性势能变化的关系:W=Ep1-Ep2弹力做正功,弹性势能减少;弹力做负功,弹性势能增加.三、机械能守恒定律内容:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变.表达式:守恒式:系统初、末两状态的机械能相等Ek2+Ep2=Ek1+Ep1转化式:系统动能的增加量等于势能的减少量ΔEk=-ΔEp转移式:系统中物体A增加的机械能等于B减少的机械能ΔEA=-ΔEB条件:只有重力做功或系统内的弹力做功,其他力做功代数和为零.考点讲练考点突破针对训练考点一机械能守恒的理解与判断机械能守恒的判断方法(1)直接判断法:物体的动能与势能之和保持不变.(如练1丁图).(2)做功判断法:只有重力做功或系统内的弹力做功,其他力做功代数和为零.(3)能量转化判断法:系统内只有动能和势能的转化,没有其他形式的能转化.(多选)如图所示,下列关于机械能是否守恒的判断正确的是()A.甲图中,物体A将弹簧压缩的过程中,A机械能守恒B.乙图中,A置于光滑水平面,物体B沿光滑斜面下滑,物体B机械能守恒C.丙图中,不计任何阻力时A加速下落,B加速上升过程中,A、B系统机械能守恒D.丁图中,小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时,小球的机械能守恒【答案】CD【解析】甲图中重力和弹力做功,物体A和弹簧组成的系统机械能守恒,但物体A机械能不守恒,A项错误.乙图中物体B除受重力外,还受弹力,弹力对B做负功,机械能不守恒,但从能量特点看A、B组成的系统机械能守恒,B项错误.丙图中绳子张力对A做负功,对B做正功,代数和为零,A、B机械能守恒,C项正确.丁图中动能不变,势能不变,机械能守恒,D项正确.如图所示,将一个内外
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5.4功能关系和能量守恒定律知识清单考点整合集中记忆一、功能关系功是能量转化的量度,能量的转化通过做功来实现.常见的功能关系有:合外力做功等于动能的增加量.重力做功等于重力势能的减少量.弹簧弹力做功等于弹性势能的减少量.除重力和系统内弹力外,其他力做的功等于机械能的增加量.滑动摩擦力与两物体间相对位移的乘积等于产生的内能.电场力做的功等于电势能的减少量.感应电流克服安培力做的功等于产生的电能.二、能量守恒定律内容:能量既不会消灭,也不会创生,只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变.表达式:ΔE增=ΔE减.考点讲练考点突破针对训练考点一功能关系的理解与应用各种功能关系统一概括为“功是能量转化的量度”.对于不同的力做功,对应不同形式的能量转化,功和能量转化具有一一对应关系(见知识清单).应用功能关系要注意的问题:(1)注意求功或能量的变化时,二者要相互转换.(2)注意动能、机械能的增加量与对应的功相等,各种势能的减少量与对应的功相等.(3)注意是求阻力对物体做功,还是求物体克服阻力做功.(多选)如图所示,一个质量为m的物体(可视为质点),由斜面底端的A点以某一初速度冲上倾角为30°的固定斜面做匀减速直线运动,减速的加速度大小为g,物体沿斜面上升的最大高度为h,在此过程中()A.物体克服摩擦力做功12mghB.物体的动能损失了mghC.物体的重力势能增加了mghD.系统机械能损失了mgh【答案】CD【解析】A项,设摩擦力大小为f.根据牛顿第二定律得:f+mgsin30°=ma,又a=g,解得f=12mg,物体在斜面上能够上升的最大距离为2h,则物体克服摩擦力做功Wf=f·2h=mgh,故A项错误.B项,根据动能定理得:物体动能的变化量ΔEk=W合=-ma·2h=-2mgh,即动能损失了2mgh.故B项错误.C项,物体在斜面上能够上升的最大高度为h,所以重力势能增加了mgh,故C项正确.D项,系统机械能减少量等于物体克服摩擦力做功Wf,为mgh,故D项正确.(多选)如图所示,竖直向上的匀强电场中,一竖直绝缘轻弹簧的下端固定在地面上,上端连接一带正电小球,小球静止时位于N点,弹簧恰好处于原长状态.保持小球的带电量不变,现将小球提高到M点由静止释放.则释放后小球从M运动到N过程中()A.小球的机械能与弹簧的弹性势
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5.5实验:探究动能定理知识清单考点整合集中记忆一、实验目的探究合外力对物体做功与速度的关系.二、实验原理实验中通过改变橡皮筋条数确定对小车做功W、2W、3W„小车获得的速度v由纸带和打点计时器测出.通过W-v2曲线,分析橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系.三、实验器材小车、长木板、打点计时器、交流电源及导线、5~6条相同的橡皮筋、刻度尺、铁钉、纸带.四、实验步骤按图示安装实验器材.平衡摩擦力.用一条橡皮筋拉小车做功W,再用2条、3条、„同样的橡皮筋拉小车做功2W、3W、„测出每次做功后小车获得的速度.尝试作出W-v,Wv2等图像,探究W、v的关系.结论:外力对物体做功与速度的平方成正比.五、注意事项平衡摩擦力时,不要挂橡皮筋,使小车拉着纸带做匀速运动.每次实验小车都要从同一位置由静止释放,保持每次橡皮筋的伸长相同.应选点间距均匀的那一段纸带来计算小车的速度.先接通电源再释放小车.考点讲练考点突破针对训练考点一实验原理与操作本实验原理与操作主要有三个环节:1.平衡摩擦力本实验要测量合力对小车做的功,通过平衡摩擦力,使橡皮筋对小车做的功等于合力对小车做的功.2.功的测量本实验没有直接测量功的数值,通过改变橡皮筋条数加倍改变弹力做功,为保证橡皮筋对小车做的功与橡皮筋的条数成正比,必须使小车从同一位置由静止释放,使每次橡皮筋的伸长相同和小车的位移相同.3.小车获得的速度本实验要测量的速度是橡皮条做功结束时的速度,即小车做匀速运动的速度,应选用纸带上打点均匀的部分.在用如图所示的装置做“探究功与速度变化的关系”的实验时,下列说法正确的是()A.为了平衡摩擦力,实验中可以将长木板的左端适当垫高,使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动B.为简便起见,每次实验中橡皮筋的规格要相同,拉伸的长度要一样C.可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值D.可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值E.实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源F.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度G.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度【答案】ABCF【解析】适当垫高小车一端,当小车匀速运动时,小车的重力沿斜面的分力与摩擦力平衡.实验中要求橡皮筋规格相同,拉伸长度相同即每根橡皮筋做功相等,所以只需通过改变条数就可以改变做功的数值,应用
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5.6实验:验证机械能守恒定律知识清单考点整合集中记忆一、实验目的:验证机械能守恒定律二、实验原理验证自由落体运动中,物体重力势能的减少量和动能的增加量相等.三、实验器材铁架台(带铁夹)、打点计时器、重锤、纸带、复写纸、导线、刻度尺、交流电源(4V~6V)四、实验步骤按如图所示安装器材.先接通电源,再释放纸带.更换纸带重复操作几次.选取点迹清晰的纸带.在纸带上第一个点及距离较远的点,依次标上0、1、2、3„.测出0点到点1、2、3„的距离,即为对应的下落高度h1、h2、h3„.五、数据处理计算速度利用公式vn=hn+1-hn-12T,计算出点1、2、3、„的瞬时速度v1、v2、v3、„验证守恒方法一:利用起始点到较远的点,验证12mv2=mgh成立.方法二:任取两点A、B,验证12mvB2-12mvA2=mghAB成立.方法三:利用图像,从第一点到某点的下落高度h,该点的速度v,绘出12v2h图线,若是一条过原点且斜率为g的直线,则验证了机械能守恒定律.六、注意事项为了减小阻力,铁架台应竖直安装.重物应选用质量大、体积小、密度大的材料.应先接通电源打点,再放开纸带让重锤下落.本实验不需要测出物体的质量.计算速度时不能用v=gt或v=2gh.考点讲练考点突破针对训练考点一实验原理与操作本实验是利用自由落体运动验证机械能守恒定律,测出物体下落的高度及初、末位置的速度是实验的关键,操作上注意三点:1.重锤要靠近打点计时器.2.纸带要保持竖直.3.先接通电源再放开纸带.在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中,电源的频率为50Hz,依次打出的点为0、1、2、3、4、„、n.则:(1)如用第2点到第6点之间的纸带来验证,必须直接测量的物理量为________、________、________,必须计算出的物理量为________、________,验证的表达式为________.(2)下列实验步骤操作合理的排列顺序是________(填写步骤前面的字母).A.将打点计时器竖直安装在铁架台上B.接通电源,再松开纸带,让重物自由下落C.取下纸带,更换新纸带(或将纸带翻转)重新做实验D.将重物固定在纸带的一端,让纸带穿过打点计时器,用手提着纸带E.选择一条纸带,用刻度尺测出物体下落的高度h1、h2、h3、„hn,计算出对应的瞬时速度v1、v2、v3、„vnF.分别算出12m
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第六单元动量守恒定律年份题号命题点命题规律Ⅰ卷35题应用动量定理、水柱冲击力2016年Ⅱ卷35题滑块—斜面系统动量、能量守恒Ⅰ卷14题动量守恒、火箭反冲2017年Ⅱ卷15题原子核衰变、动量守恒Ⅰ卷24题爆炸中的动量、能量综合Ⅱ卷15题用动量定理求冲击力2018年Ⅱ卷24题动量守恒与动能定理综合(1)动量守恒定律列为必考内容,成为高考命题新的热点(2)综合应用力、动量、能量三大观点解题,有可能成为高考压轴题的重点题型(3)碰撞模型是近年来高考命题的重点6.1动量和动量定理知识清单考点整合集中记忆一、动量定义:运动物体的质量和速度的乘积定义式:p=mv.单位:kg·m/s.方向:与速度方向相同.动量与动能的关系:p=2mEk.二、冲量定义:力和作用时间的乘积.定义式:I=Ft.单位:N·s.方向:与力的方向相同.物理意义:表示力在时间上积累的作用效果.三、动量定理内容:物体所受合力的冲量等于物体的动量变化.表达式:Ft=mv2-mv1矢量性:动量变化量方向与合力的方向相同,可以分方向用动量定理.考点讲练考点突破针对训练考点一动量与动能动量与动能比较动量动能定义式p=mvEk=12mv2标矢性矢量标量变化量Δp=I(合力冲量)ΔEk=W(合力功)关系式p=2mEkEk=p22m(多选)关于动量的变化,下列说法正确的是()A.在直线运动中,物体速度增大,动量的变化量的方向与运动方向相同B.质点的速度大小不变时,动量的变化为零C.质点做曲线运动时,动量的变化一定不为零D.小球做平抛运动,相同时间内,动量的变化可能不相同【答案】AC【解析】在直线运动中,物体速度增大,速度变化方向与运动方向相同,动量的变化量的方向与运动方向相同,A项正确.质点的速度大小不变时,若方向变化,则动量的变化不为零,B项错误.质点做曲线运动时,速度方向一定变化,速度变化,则动量的变化一定不为零,C项正确.小球做平抛运动,加速度相同,所受合外力为重力,由mg=Δ(mv)Δt,可知相同时间内,动量的变化一定相同,D项错误.(改编)物体在恒定的合力作用下做直线运动,在时间t1内动能由零增大到E1,在时间t2内动能由E1增加到2E1,设合力在时间t1内做的功为W1,动量变化为Δp1,在时间t2内做的功是W2,动量变化为Δp2,则()A.Δp1<Δp2,W1=W2B.Δp1>Δp2,W1=W2C.Δp1>Δp2,
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6.2动量守恒定律知识清单考点整合集中记忆一、动量守恒定律内容:如果一个系统不受外力,或者所受外力的矢量和为零,这个系统的总动量保持不变.表达式:(1)p=p′,系统作用前的总动量等于作用后的总动量.(2)Δp1=-Δp2,相互作用的两个物体动量的变化量等大反向.适用条件:(1)理想守恒:系统不受外力或所受外力的矢量和为零.(2)近似守恒:系统内各物体间相互作用的内力远大于它所受到的外力.(3)某方向守恒:系统在某个方向上所受外力之和为零时,系统在该方向上动量守恒.二、动量守恒定律的应用碰撞现象(1)特征:作用时间短,内力远大于外力,满足动量守恒.(2)类型:弹性碰撞动量守恒机械能守恒非弹性碰撞动量守恒机械能损失完全非弹性碰撞(碰后结为一体)动量守恒机械能损失最多爆炸现象:作用时间短,内力远大于外力,满足动量守恒,机械能增加.反冲运动:在内力作用下分为两部分,并向相反方向运动,满足动量守恒,机械能增加.考点讲练考点突破针对训练考点一动量守恒的判断1.动量守恒的条件系统所受外力的矢量和为零.2.判断动量守恒注意“三点”(1)要明确所研究的系统包括哪些物体.(2)要区分系统的内力和外力.(3)要区分是系统的总动量守恒,还是某个方向的动量守恒.(多选)如图所示,A、B两物体质量之比mA∶mB=3∶2,原来静止在平板小车C上,A、B间有一根被压缩的弹簧,地面光滑,当两物体被同时释放后,则()A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,则A、B组成的系统动量守恒B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,则A、B、C组成的系统动量守恒C.若A、B所受的摩擦力大小相等,则A、B组成的系统动量守恒D.不论A、B所受的摩擦力大小如何,A、B、C组成的系统动量守恒【答案】BCD【解析】A项,A、B与小车的动摩擦因数相同,由于A、B与小车间摩擦力大小不相等,所以A、B组成的系统所受外力矢量和不为零,动量不守恒,故A项错误;若以A、B、C组成的系统为研究对象,系统所受外力之和为零,满足动量守恒,故B项正确,同理可知,C、D两项正确.(2018·泸州二模)如图所示,装有弹簧发射器的小车放在水平地面上,现将弹簧压缩锁定后放入小球,再解锁将小球从静止斜向上弹射出去,不计空气阻力和一切摩擦.从静止弹射到小球落地前的过程中,下列判断正确的是()A.小球的机械能守恒,动量守恒B.小球的机械能守恒
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6.3动量与能量综合专题知识清单考点整合集中记忆利用动量和能量观点的解题策略若研究对象为单一物体,当涉及功和位移问题时,应优先考虑动能定理;当涉及冲量和时间问题时,应优先考虑动量定理.若研究对象为一个系统,应优先考虑应用动量守恒定律和能量守恒定律.利用动量和能量观点的解题,只涉及运动始末两个状态相关的物理量,不细究过程的细节,特别对于变力问题,就更显示出优越性.题型透析“滑块-弹簧”模型例1如图所示,质量分别为1kg、3kg的滑块A、B位于光滑水平面上,现使滑块A以4m/s的速度向右运动,与左侧连有轻弹簧的滑块B发生碰撞.求二者在发生碰撞的过程中.(1)弹簧的最大弹性势能;(2)滑块B的最大速度.【答案】(1)6J(2)2m/s,向右【解析】(1)当弹簧压缩最短时,弹簧的弹性势能最大,此时滑块A、B同速.由动量守恒定律得mAv0=(mA+mB)v解得v=mAv0mA+mB=1×41+3m/s=1m/s弹簧的最大弹性势能即滑块A、B损失的动能Epm=12mAv02-12(mA+mB)v2=6J.(2)当弹簧恢复原长时,滑块B获得最大速度,由动量守恒和能量守恒得mAv0=mAvA+mBvm12mAv02=12mBvm2+12mAvA2解得vm=2m/s,向右.方法提炼“滑块-弹簧”模型的解题思路:(1)应用系统的动量守恒;(2)应用系统的机械能守恒;(3)注意临界条件:两滑块同速时,弹簧的弹性势能最大.(4)从A开始压缩弹簧到弹簧恢复原长的过程,可借用弹性碰撞结论:v1=m1-m2m1+m2v0,v2=2m1m1+m2v0“滑块-平板”模型例2如图所示,质量m1=0.3kg的小车静止在光滑的水平面上,车长L=1.5m,现有质量m2=0.2kg可视为质点的物块,以水平向右的速度v0=2m/s从左端滑上小车,最后在车面上某处与小车保持相对静止.物块与车面间的动摩擦因数μ=0.5,取g=10m/s2,求:(1)物块与小车共同速度;(2)物块在车面上滑行的时间t;(3)小车运动的位移x;(4)要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车左端的速度v0′不超过多少?【答案】(1)0.8m/s(2)0.24s(3)0.096m(4)5m/s【解析】(1)设物块与小车共同速度为v,以水平向右为正方向,根据动量守恒定律:m2v0=(m1+m2)vv=0.8m/s(2)设物块与车面间的滑动摩擦
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6.4实验:验证动量守恒定律知识清单考点整合集中记忆一、实验目的验证碰撞中的动量守恒.二、实验原理在一维碰撞中,测出相碰的两物体的质量m1和m2及碰撞前、后物体的速度v1、v2及v′1、v′2,找出碰撞前的动量p=m1v1+m2v2及碰撞后的动量p′=m1v′1+m2v′2,看碰撞前、后动量是否守恒.三、实验方案[方案一]用打点计时器验证动量守恒定律[方案二]用光电计时器验证动量守恒定律[方案三]用摆球的碰撞验证动量守恒定律[方案四]用“平抛法”验证动量守恒定律考点讲练考点突破针对训练考点一用打点计时器验证动量守恒定律1.实验器材光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥.2.实验步骤(1)测质量:用天平测出两小车的质量.(2)安装:固定打点计时器,纸带穿过打点计时器,连在小车的后面,在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥.(3)实验:接通电源,让小车A运动,小车B静止,两车碰撞时撞针插入橡皮泥中,把两小车连接成一体运动.(4)测速度:通过纸带上两计数点间的距离及时间由v=ΔxΔt算出速度.(5)改变条件:改变碰撞条件,重复实验.(6)验证:两车碰撞前后动量守恒.某实验小组同学为“验证动量守恒定律”设置实验装置如图甲所示,放在长木板上的小车A的前端粘有橡皮泥,现推动小车A使之做匀速运动.然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体,继续做匀速运动,在小车A后连接纸带,电磁打点计时器电源频率为50Hz.(1)下列说法正确的是________.A.需在长木板右端下面适当位置处垫放小木块用以平衡摩擦力B.实验中A车的质量必须大于B车的质量C.两车分别装上橡皮泥和撞针是为了碰撞后使两车粘在一起D.实验时先释放拖动纸带的小车,再接通打点计时器的电源(2)现获得一条纸带如图乙所示,并测得各计数点间距(已标在图上).a为运动起始的第一点,则应选________段来计算A车的碰前速度,应选________段来计算A车和B车碰后的共同速度(以上两空填“ab”或“bc”或“cd”或“de”).(3)已测得小车A的质量m1=0.35kg,小车B的质量m2=0.18kg,由以上测量结果可得碰前总动量为________kg·m/s,碰后总动量为________kg·m/s.由此该小组同学得出实验结论为________(计算结果保留三位有效数字).【答案】(1)AC(2)bc
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第七单元电场年份题号命题点命题规律Ⅰ卷14题平行板电容器的物理量变化Ⅰ卷20题电场力和重力作用下的曲线运动Ⅱ卷15题带电粒子在电场中运动轨迹分析2016年Ⅲ卷15题静电场中等势面的理解Ⅰ卷20题Φx图像,电场力做功Ⅰ卷25题电场力和重力作用下的往复运动Ⅱ卷25题带电小球在电场中的运动,运动合成与分解2017年Ⅲ卷21题计算匀强电场的等势点Ⅰ卷16题库仑定律与平衡Ⅰ卷21题等势面与功能关系Ⅱ卷21题电场力做功、电势与电势能2018年Ⅲ卷21题电容器中带电粒子的运动(1)选择题主要考查电场力和能的性质的理解(2)计算题主要考查带电粒子在电场中的运动,牛顿运动定律与功能关系的综合应用7.1电场力的性质知识清单考点整合集中记忆一、电荷守恒定律元电荷:e=1.60×10-19C.所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍.三种起电方式:接触起电、摩擦起电、感应起电.电荷守恒定律电荷既不能创生,也不能消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中,电荷的总量保持不变.二、库仑定律内容:真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们之间距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上.公式:F=kQ1Q2r2,k=9.0×109N·m2/C2,叫静电力常量.适用条件:真空中的点电荷.点电荷是形状和大小可忽略不计的带电体,当两个带电体的间距远大于本身的大小时,可以看成点电荷.三、电场强度定义:试探电荷在电场中某个位置所受的电场力跟它的电荷量的比值.公式:E=Fq——适用任何电场E=kQr2——适用真空中静止的点电荷电场E=Ud——适用于匀强电场方向:规定正电荷在某点所受电场力的方向为该点场强方向.意义:描述电场的强弱和方向的物理量,由电场本身的性质决定,与放入电场中的试探电荷无关.四、电场线电场线:为了形象地描述电场而引入的假想曲线.特点(1)电场线的疏密表示电场的强弱.(2)电场线上每一点的切线方向表示该点电场的方向.(3)电场线起始于正电荷或无穷远处,终止于负电荷或无穷远处.(4)电场线在电场中不相交,不闭合.考点讲练考点突破针对训练考点一电荷守恒定律与静电感应现象1.电荷守恒定律的应用(1)物体起电的本质物体起电的本质都是电荷的转移,接触起电和摩擦起电是电荷从一个物体转移到另一个物体,感应起电是电荷从物体的一部分转移
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7.2电场能的性质知识清单考点整合集中记忆一、电势和等势面电势:电荷在电场中该点具有的电势能与它的电量的比值.定义式:φ=Epq,单位:伏.相对性:电势与零电势点的选取有关.正负:电势是标量,正负号表示大小.等势面的特点:(1)在等势面上移动电荷时电场力不做功.(2)等势面跟电场线处处垂直.(3)沿电场线的方向电势降低最快.(4)等差等势面的疏密表示电场的强弱.(5)任意两个等势面都不会相交.二、电势差定义:电场中两点间电势的差值UAB=φA—φB定义式:UAB=WABq正负:电势差是标量,正负表示两点电势的相对高低.决定因素:电势差由电场本身的性质决定,与移动电荷和零电势点的选取都无关.电势差与电场强度关系:匀强电场中UAB=Ed(d是沿电场方向的距离)三、电势能与电场力做功电势能(1)定义:在数值上等于把电荷从该点移动到零势能位置电场力做的功.(2)公式:Ep=φq(3)相对性:电势能与零电势能点的选取有关.(4)正负:电势能是标量,正负表示大小.电场力做功(1)特点:静电力做功与路径无关,只与初末位置有关.(2)公式:WAB=UABq(3)电场力做功与电势能的关系:WAB=EpA-EpB电场力做正功,电势能减少,电场力做负功,电势能增加.考点讲练考点突破针对训练考点一电场力做功、电势和电势能的关系1.电场力做功、电势和电势能的关系关系式WAB=UABq=(φA-φB)q=EpA-EpB(1)注意角标顺序:WAB表示电荷从A移到B电场力做的功;UAB表示φA-φB.(2)注意正负含义:电势、电势能的正负均表示大小,电势差的正负表示两点电势的相对高低.(3)注意相对性:电势、电势能都与参考点有关,而电势差与参考点无关.2.判断电场力做功正负、电势高低、电势能变化判断依据判断方法W=Flcosαα是锐角做正功,钝角做负功电场力做功正负WAB=UABq由UAB和q的正负,判断WAB的正负电场线方向沿电场线的方向电势降低电势高低WAB=UABq由WAB和q的正负,判断UAB正负电场力做功电场力做正功电势能减少,电场力做负功电势能增加电势能变化Ep=φq正电荷的电势越高电势能越高,负电荷的电势越高电势能越低.(改编)如图,直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线,M、N、P、Q是它们的交点,四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ.一电子由M点分别运动到N点和P点的
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7.3电容器知识清单考点整合集中记忆一、电容器构成:由两个相互靠近又彼此绝缘的导体组成.充、放电(1)充电:将电容器的两个极板与电源的两极连接,两极板带等量异种电荷.(2)放电:将导线与电容器的两个极板连接,两极板带等量异种电荷中和.电荷量:电容器一个极板所带的电荷量的绝对值.击穿电压:电容器所能允许加的极限电压.二、电容定义:电容器所带的电荷量与两极板间电压的比值.表达式:C=QU=ΔQΔU单位:法拉(F),1F=106μF=1012pF.物理意义:电容表示电容器容纳电荷的本领.平行板电容器的电容:C=εrS4πkd,d是两极板间的距离、S是两极板间的正对面积、εr与两极板间介质有关.考点讲练考点突破针对训练考点一电容的理解1.电容的定义式:C=QU.2.电容的决定式:C=εrS4πkd.3.理解电容反映了电容器容纳电荷量的本领,与Q、U都无关,由自身的三个因素决定:两极板间的距离d、两极板间的正对面积S、介电常数εr.如图所示为某一电容器中所带电量和两端电压之间的关系图线,若将该电容器两端的电压从40V降低到36V,对电容器来说正确的是()A.是充电过程B.是放电过程C.该电容器的电容为5.0×10-2FD.该电容器的电量变化量为0.20C【答案】B【解析】由Q=CU知,U降低,Q减小,故为放电过程,A项错误,B项正确;由C=QU=0.240F=5×10-3F,可知C项错误;ΔQ=CΔU=5×10-3×4C=0.02C,D项错误.(2018·浙江模拟)全球首创超级电容储存式现代电车在中国宁波基地下线,乘客上下车的30秒内可充满电并行驶5公里以上,刹车和下坡时可把80%的刹车能量转化成电能回收储存再使用,现标有“3V、12000F”石墨烯纳米混合型超级电容器的电车,下列说法正确的是()A.该电容最多能储存72000C的电荷量B.该电容器的容量为36000A·hC.若30s能充满,则充电平均电流为1200AD.电容器随着放电,电量逐渐减少到0,电容也会逐渐减小到0【答案】C【解析】A项,该电容最多能储存电荷量为q=UC=3×12000C=36000C,故A项错误;B项,该电容器的容量为36000C=10A·h,故B项错误;C项,若30s能充满,则充电平均电流I=3600030A=1200A,故C项正确;D项,电容是电容器本身的性质,其大小不会随着电量的改变而改变,故
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7.4带电粒子在电场中的运动知识清单考点整合集中记忆一、带电粒子在电场中的运动加速问题利用动能定理、牛顿第二定律结合运动规律求解.偏转问题(1)运动条件:初速度垂直于匀强电场方向.(2)运动性质:类平抛运动.(3)处理方法:运动的分解.沿初速度方向:做匀速运动.沿电场力方向:做初速度为零的匀加速运动.二、示波管构造:由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,结构图如下:工作原理:在偏转电极XX′上加横向扫描电压,同时加在偏转电极YY′上所要研究的信号电压,在荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的图线.考点讲练考点突破针对训练考点一带电粒子在电场中的直线运动1.解题方法(1)动力学方法:根据带电粒子受到的电场力,用牛顿第二定律结合运动学公式求解.(2)能量方法:根据电场力对带电粒子所做的功,用动能定理求解.2.注意问题(1)基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等,除特殊说明外,一般不考虑重力,但不能忽略质量.(2)带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除特殊说明外,一般不能忽略重力.如图,在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动.已知两极板间电势差为U,板间距为d,电子质量为m,电量为e.则关于电子在两板间的运动情况,下列叙述正确的是()A.若将板间距d增大一倍,则电子到达Q板的速率保持不变B.若将板间距d增大一倍,则电子到达Q板的速率也增大一倍C.若将两极板间电势差U增大一倍,则电子到达Q板的时间保持不变D.若将两极板间电势差U增大一倍,则电子到达Q板的时间减为一半【答案】A【解析】由qU=12mv2得,d变大变小U都不变,则到达Q板v不变,故A项正确,B项错误;若U加倍,由d=qU2mdt2得,时间t变为原来的22倍,则C、D两项错误.(2018·课标全国Ⅲ)(多选)如图,一平行板电容器连接在直流电源上,电容器的极板水平;两微粒a、b所带电荷量大小相等、符号相反,使它们分别静止于电容器的上、下极板附近,与极板距离相等.现同时释放a、b,它们由静止开始运动.在随后的某时刻t,a、b经过电容器两极板间下半区域的同一水平面.a、b间的相互作用和重力可忽略.下列说法正确的是()A.a的质量比b的大B.在t时刻,a的动能比b的大C.在t时刻,a和b的电势能相等D.在t时刻,a和b的动量大小相等【答案】BD【解析】A项,两个粒子都做初速度为零的匀加速直线运动,则有y=12at2=12·qE
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第八单元恒定电流年份题号命题点命题规律Ⅰ卷23题传感器实验设计Ⅱ卷17题含容电路的计算2016年Ⅱ卷23题半偏法测电压表内阻实验拓展Ⅰ卷23题小灯泡的伏安特性实验拓展Ⅱ卷23题电桥法测电阻实验拓展2017年Ⅲ卷23题多用电表的电路与读数Ⅰ卷23题探究热敏电阻的温度特性Ⅱ卷23题组装多用电表和改装量程2018年Ⅲ卷23题用电压表和定值电阻测电阻(1)电学实验是必考内容,近几年考题难度适中(2)欧姆定律、串、并联规律电路分析等有时会有选择题(3)考查电学实验是以教材中的实验为基础,以方法迁移为命题点8.1电路的基本概念和规律知识清单考点整合集中记忆一、电流形成条件:导体中有自由电荷;导体两端存在电压.方向:规定正电荷定向移动的方向为电流方向,电流是标量.表达式(1)定义式:I=qt(2)微观式:I=nqSv(3)决定式:I=UR二、电阻与电阻定律电阻:反映导体对电流阻碍作用,定义式R=UI.电阻定律:同种材料的导体,其电阻跟它的长度成正比,与它的横截面积成反比,导体的电阻还与构成它的材料有关.表达式:R=ρLS.电阻率ρ(1)物理意义:反映导体的导电性能,是导体材料本身的属性.(2)ρ与温度的关系:金属的电阻率随温度的升高而增大;半导体的电阻率随温度的升高而减小.三、部分电路欧姆定律内容:导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比,跟它的电阻R成反比.表达式:I=UR适用条件:适用于金属导体和电解液导电,适用于纯电阻电路.四、电功和电热电功:W=qU=UIt电功率:P=Wt=IU电热:焦耳定律Q=I2Rt热功率:P=I2R两种电路(1)纯电阻电路:电功等于电热,W=Q=Pt=UIt=I2Rt=U2tR(2)非纯电阻电路:电功大于电热,电功W=UIt,电热Q=I2Rt五、串、并联电路的规律串联电路①电路中各处电流相同,I=I1=I2=I3=„②串联电路两端的电压等于各电阻两端电压之和,U=U1+U2+U3+„③串联电路的总电阻等于各个导体的电阻之和,R=R1+R2+„并联电路①并联电路中各支路两端的电压相同.U=U1=U2=U3=„②并联电路干路中的电流等于各支路的电流之和,I=I1+I2+I3+„③并联电路总电阻的倒数等于各个导体的电阻的倒数之和,1R=1R1+1R2+„考点讲练考点突破针对训练考点一电流微观表达式的应用1.电流微观表达式I=nqvSn是导体单位体积内的自由
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8.2闭合电路的欧姆定律知识清单考点整合集中记忆一、电源的电动势和内阻电动势(1)定义:电源的非静电力对移动电荷做的功与电量的比值.E=Wq(2)意义:反映电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的本领.(3)数值:电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压.内电阻:电源内部导体的电阻.二、闭合电路欧姆定律内容:闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路中的电阻之和成反比.表达式:I=ER+r,E=U+Ir.电源的U-I图像:根据U=E-Ir,图像如图所示,图像含义:(1)纵轴截距:表示电路断路时的路端电压U=E.(2)横轴截距:表示电路短路时的电流I0.(3)斜率绝对值:表示电源内电阻r=EI0.考点讲练考点突破针对训练考点一闭合电路的动态分析1.分析思路:部分——整体——部分2.直观判断(1)电路中任一电阻增大,电路的总电阻一定增大.(2)电路中任一电阻增大,该电阻的电流减小,电压增大.(3)电路中任一电阻增大,与之串联的电阻的电流和电压都减小.(“串反”)(4)电路中任一电阻增大,与之并联的支路的电流和电压都增大.(“并同”)(2018·广州模拟)在如图所示的电路中,E为电源电动势,r为电源内阻,R1和R3均为定值电阻,R2为滑动变阻器.当R2的滑动触点在a端时合上开关S,此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U.现将R2的滑动触点向b端移动,则三个电表示数的变化情况是()A.I1增大,I2不变,U增大B.I1减小,I2增大,U减小C.I1增大,I2减小,U增大D.I1减小,I2不变,U减小【答案】B【解析】R2的滑动触点向b端移动时,R2减小,整个电路的总电阻减小,总电流增大,电源的内电压增大,则路端电压减小,即电压表示数U减小,R3电压增大,R1、R2并联电压减小,通过R1的电流I1减小,而总电流I增大,则流过R2的电流I2增大.故A、C、D三项错误,B项正确.如图所示,电源电动势为E,内电阻为r.看作理想电压表,当闭合开关、将滑动变阻器的触片从左端向右端移动时,下列说法中正确的是()A.L1、L2均变暗,的示数变小B.L1、L2均变亮,的示数变大C.L1变亮、L2变暗,的示数变大D.L1变暗、L2变亮,的示数变小【答案】C【解析】首先要认清电路特点(可画出电路图),L1与滑动变阻器并联,再与L2串联;测电源的外电压.滑动变阻
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8.3实验:测定金属的电阻率知识清单考点整合集中记忆一、实验目的掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法.会用伏安法测电阻,进一步测定金属的电阻率.二、实验原理由R=ρlS得ρ=RSl,用伏安法测出金属丝的电阻R,用毫米刻度尺测出金属丝的长度l,金属丝的横截面积S可由其直径d算出,即S=π(d2)2,直径d可由螺旋测微器测出.三、实验器材金属丝、螺旋测微器、电流表、电压表、滑动变阻器、直流电源、开关、导线若干、毫米刻度尺.四、实验步骤用螺旋测微器在金属丝的三个不同位置各测一次直径,求出平均值d.按伏安法测电阻的原理连接实验电路.用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝的有效长度3次,求出平均值l.先把滑动变阻器的阻值调到最大,再闭合开关,改变变阻器的阻值,读出几组电流表、电压表的示数.采用平均值法或图像法求电阻R.把测量数据代入电阻率公式ρ=RSl=πd2U4lI.计算出金属的电阻率.五、注意事项本实验中被测金属丝的电阻值较小,因此电路采用电流表外接法.闭合开关前,要使滑动变阻器电阻值调到最大.实验时通电时间不宜过长,电流不宜过大.考点讲练考点突破针对训练考点一螺旋测微器与游标卡尺的读数1.螺旋测微器(1)原理:螺旋测微器上的螺纹距为0.5mm,旋钮每转一周,前进或后退0.5mm,旋钮上的刻度为50等份,每转动一小格,旋钮前进或后退0.01mm,即螺旋测微器的精确度为0.01mm,读数时估读到0.001mm.(2)读数:测量值(mm)=固定刻度数+可动刻度数×0.01注意:(a)读固定刻度时,注意半毫米刻度线是否露出.(b)读可动刻度时,注意要估读一位.2.游标卡尺(1)原理:利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成,此差值等于游标卡尺的精确度,记住表中三种游标卡尺的精确度:游标尺刻度格数刻度总长度精确度109mm0.1mm2019mm0.05mm5049mm0.02mm(2)读数:测量值(mm)=(X+K×精确度)mmX为主尺上的整毫米数,K为游标尺与主尺上某一刻线对齐的游标格数.注意:(1)读数前要先确定游标卡尺的精确度;(2)不要把游标尺的左边沿看成零刻度线;(3)游标卡尺不需要估读,但要保持和精确度相同的位数.(1)如图1所示的两把标卡尺,它们的游标尺从上至下分别为20等分、50等分,它们的读数依次为________m
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8.4实验:描绘小灯泡的伏安特性曲线知识清单考点整合集中记忆一、实验目的掌握滑动变阻器的连接方式.描绘小灯泡的伏安特性曲线,分析曲线的变化规律.二、实验原理用电流表测出流过小灯泡的电流,用电压表测出小灯泡两端的电压,在I-U坐标系中描出各对应点,用一条平滑的曲线将这些点连接起来.三、实验器材小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关、导线、坐标纸.四、实验步骤按如图所示的原理图连接好实验电路.把滑动变阻器的滑片调节到图中a端.闭合开关,改变滑动变阻器电阻,测出几组电流表和电压表的示数.在I-U坐标系中,画出小灯泡的伏安特性曲线.五、注意事项本实验中被测小灯泡的电阻值较小,电路采用电流表外接法.滑动变阻器应采用分压式接法,使小灯泡两端的电压能从零开始连续变化.开关闭合前滑动变阻器应调到使小灯泡两端电压为0的位置.小灯泡两端的电压不要超过其额定电压.考点讲练考点突破针对训练考点一实验电路与器材选择1.限流和分压两种电路的比较电路图负载电压的调节范围RER+R0≤U≤E0≤U≤E变阻器电阻与负载电阻比较R0与R相差不能太大R0比R越小,越便于调节闭合S前滑片P的位置右端左端2.限流和分压两种电路的选择(1)要求电压从0开始逐渐增大,采取分压接法.(2)要求所测量范围尽可能大,采取分压接法.(3)变阻器电阻比负载电阻小很多,采取分压接法.(4)用限流法不能把电流控制在量程内,采取分压接法.(5)除了上述情况外才可考虑用限流法.3.本实验的器材选择根据小灯泡的额定值确定电流表和电压表的量程.滑动变阻器的阻值要比小灯泡的电阻小,越小越便于调节.有一个小灯泡上标有“4V,2W”的字样,现在要用伏安法描绘这个小灯泡的I-U图线.有下列器材供选用:A.电压表(0~5V,内阻10kΩ)B.电压表(0~10V,内阻20kΩ)C.电流表(0~3A,内阻1Ω)D.电流表(0~0.6A,内阻0.4Ω)E.滑动变阻器(5Ω,1A)F.滑动变阻器(500Ω,0.2A)(1)实验中电压表应选用________,电流表应选用________.为使实验误差尽量减小,要求电压表从零开始变化且多取几组数据,滑动变阻器应选用________(用序号字母表示).(2)请在方框内画出满足实验要求的电路图,并把由图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图.【答案】(1)ADE(2)见解析【解析】(1)因小灯
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8.5实验:测定电源的电动势和内阻知识清单考点整合集中记忆一、实验目的掌握测定电源的电动势和内阻的方法.掌握用图像法求电动势和内阻的方法.二、实验原理方程组法:如图甲,调节R的阻值,测出几组I、U值,由E=U+Ir列方程组,求出几组E、r值,算出它们的平均值.图像法:如图乙,画出U-I图像,图线在纵轴的截距即为电动势,图线斜率的绝对值即为电池内阻.三、实验器材电压表、电流表、滑动变阻器、电池、开关、导线和坐标纸.四、实验步骤按实验电路图连接实物图,电流表用0.6A量程,电压表用3V量程;把滑动变阻器的滑片移到使阻值最大的一端;闭合开关,调节变阻器使电流表有明显的示数,记录多组I、U数据;处理数据:用公式法或图像法求出电源的电动势和内阻.五、误差分析电流表内接电路电流表外接电路电路图理论图像与测量图像误差原因由于电压表分流,使电流表的测量值偏小由于电流表分压,使电压表的测量值偏小U、I测量值的关系式E=U+(I+URV)rU=RVRV+rE-rRVRV+rIE=U+(r+RA)IU=E-(r+RA)I结论E测=RVRV+rE<E真r测=rRVRV+r<r真E测=E真r测=(r+RA)>r真考点讲练考点突破针对训练考点一实验电路与器材选择1.实验电路(1)从减小误差考虑,普通的干电池内阻较小,应选用电流表内接法.当被测电源内阻较大时,应选用电流表外接法.(2)为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,通常在干路中串联一个保护电阻.2.器材选择(1)电压表:根据所测电池的电动势选择量程.(2)电流表:由于干电池允许的最大电流约为0.5A,电流表一般用0.6A量程.(3)滑动变阻器:既要考虑把电流控制在安全范围内,不能使阻值太小;又要考虑调节方便,不能使阻值太大.(2018·太原一模)为测定一节新干电池的电动势和内电阻(已知该干电池的内电阻相当小,额定电流为0.7A),可供选择的器材有:电压表:A.量程3V,内阻为10kΩB.量程15V,内阻为20kΩ.电流表:C.量程0.8A内阻约为0.5ΩD.量程3A,内阻约为0.2Ω滑动变阻器:E.最大电阻10Ω额定电流0.7AF.最大电阻2kΩ额定电流2AG.定值电阻R0=1Ω.H.电键、导线若干(1)要使实验误差较小且操作方便,可选择的器材是________(填字母代号)(2)下面的电路图应选择________.【答案】(1)ACEGH
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8.6练习使用多用电表知识清单考点整合集中记忆一、多用电表的外部结构上半部分为表头,用来表示电流、电压和电阻的多种量程.下半部分为选择开关,可以选择测量电流、电压、电阻等.中间有欧姆表的调零旋钮,和指针定位螺丝S.二、欧姆表的原理欧姆表的内部电路:电路简化如图所示,注意黑表笔接电源的正极,电流从红表笔流入,黑表笔流出.欧姆表的表盘刻度:根据闭合电路欧姆定律I=ERg+R+r+Rx,在刻度盘上直接标出与电流I对应的电阻Rx值.(1)电流I和Rx不是正比关系,所以电阻值的刻度不均匀,靠近中间的刻度值比较准确.(2)红黑表笔短接,Rx=0,调节欧姆调零电阻R,使I=Ig,此处阻值标为“0”.(3)红黑表笔断开,Rx→∞,I=0,此处阻值标为“∞”.(4)I=Ig2时,Rx=Rg+R+r,即欧姆表的中值电阻等于欧姆表的内阻.三、欧姆表的使用调整定位螺丝,使指针指向电流的零刻度.尝试选择欧姆挡的倍率,选择的挡位应使指针尽量靠近表盘中心位置.将两表笔短接,进行欧姆调零.将两表笔分别接触被测电阻两端,表盘上的刻度值乘以所选的倍率即为被测阻值.测其他电阻时,若需要换挡,必须重新进行欧姆调零.测量完毕,将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡.四、二极管的特性与测量二极管特性:二极管具有单向导电性.如图所示,电流从正极流入时电阻很小,从负极流入时电阻很大.测正向电阻:将欧姆表的黑表笔接触二极管正极,红表笔接触二极管负极.测反向电阻:将欧姆表的红表笔接触二极管正极,黑表笔接触二极管负极.考点讲练考点突破针对训练考点一多用电表的使用和读数1.使用多用电表应注意的问题(1)待测电阻要与其他元件和电源断开.(2)要先选合适的欧姆挡倍率,再进行欧姆调零.若换倍率必须重新欧姆调零.(3)指针偏转角度较小,说明电阻大,应换大倍率,反之换小倍率.(4)测量时手不能接触测试笔的金属杆.(5)使用完毕,选择开关要置于OFF挡.(6)不论是用电压挡、电流挡还是欧姆挡,电流都是从红表笔流入黑表笔流出.2.多用电表的读数应注意的问题(1)欧姆表的读数:电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积.(2)电压表、电流表的读数:要根据量程确定精确度,精确度是1、0.1时,要估读到最小分度的下一位,精确度是0.02、0.5、5时,估读到最小分度的所在位.在“练习使用多用电表”实验中:(1)如图所示,为一正在测量中的多用电表
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第九单元磁场年份题号命题点命题规律Ⅰ卷15题质谱仪测电荷质量Ⅱ卷18题带电粒子在圆形有界磁场中的运动2016年Ⅲ卷18题带电粒子在角形有界磁场中的运动Ⅰ卷16题带电粒子在复合场中的运动Ⅰ卷19题平行直导线安培力的作用Ⅱ卷18题带电粒子在圆形有界磁场中的运动Ⅱ卷21题电动机原理2017年Ⅲ卷24题带电粒子在不同磁场中的运动Ⅰ卷25题带电粒子在电、磁组合场中的运动Ⅱ卷20题磁感应强度的叠加计算Ⅱ卷25题带电粒子在电、磁组合场中的运动2018年Ⅲ卷24题带电粒子在电、磁组合场中的运动(1)选择题一般考查磁场叠加、安培力、洛伦兹力的基础知识(2)计算题主要是考查带电粒子在磁场中的运动与力学、电学综合应用,难度较大,常是高考的压轴题(3)带电粒子在有界磁场中的临界问题是考查重点(4)组合场、复合场在科技中的应用常作为命题情景9.1磁感应强度和安培力知识清单考点整合集中记忆一、磁场磁场的基本性质:磁场对放入其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用.磁场的产生:磁铁的磁场和电流的磁场一样,都是由电荷运动产生的.二、磁感应强度意义:表示磁场强弱和方向.定义式:B=FIL(通电导线垂直磁场).单位:特斯拉(T).方向:小磁针N极的受力方向.三、磁感线意义:磁感线的疏密表示磁场的强弱,某点的切线方向表示该点的磁场方向.特点:磁感线是闭合曲线,在磁体外部从N极指向S极;在磁体内部由S极指向N极.磁感线不相交.安培定则:判定电流周围的磁场方向磁场项目直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场安培定则特点无磁极、环绕导线的同心圆,距导线越远处磁场越弱与条形磁铁的磁场相似,管内为匀强磁场且最强,管外越远处磁场越弱环形电流的两侧是N极和S极,离圆环中心越远磁场越弱四、安培力大小:F=BILsinθ(θ是B与I的夹角).(1)B与I平行:F=0.(2)B与I垂直:F=BIL.方向:(1)用左手定则判断:伸开左手,使拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在同一个平面内,让磁感线垂直穿过手心,四指指向电流的方向,那么拇指所指的方向就是安培力的方向.(2)安培力方向的特点:不论B和I夹角如何,总是F⊥B,F⊥I,即F垂直于B和I决定的平面.考点讲练考点突破针对训练考点一对磁感应强度的理解1.理解磁感应强度注意“三点”(1)磁感应强度由磁场本身决定,不能根据B=FIL认为B与F成正比,与IL成反比.(2)如果通电
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9.2磁场对运动电荷的作用知识清单考点整合集中记忆一、洛伦兹力定义:磁场对运动电荷的作用力.大小:当v⊥B时,f=qvB;当v∥B时,f=0方向:(1)判定:用左手定则,注意四指应指向正电荷运动方向或负电荷运动的反方向.(2)特点:F⊥B,F⊥v.即F垂直于B、v决定的平面.洛伦兹力不做功.二、带电粒子在匀强磁场中的运动如果v∥B,做平行于磁感线的匀速运动.如果v⊥B,做匀速圆周运动.(1)向心力公式:qvB=mv2r.(2)轨道半径公式:r=mvBq.(3)运动周期公式:T=2πrv=2πmqB.(4)运动时间t=θ2πT.注意:粒子运动的轨道半径与速率有关,周期与速率无关.考点讲练考点突破针对训练考点一洛伦兹力的特点及应用1.洛伦兹力的特点(1)洛伦兹力的方向总是垂直于电荷速度方向和磁场方向确定的平面.(2)洛伦兹力的大小和方向随电荷速度的变化而变化.(3)当电荷平行磁场运动时不受洛伦兹力作用.(4)洛伦兹力一定不做功.2.洛伦兹力、安培力、电场力比较洛伦兹力安培力电场力产生条件磁场中的运动电荷,(v与B不平行)磁场中的通电导线(I与B不平行)电场中的电荷大小F=qvB(v⊥B)F=BLI(L⊥B)F=qE方向F⊥B且F⊥vF⊥B且F⊥I正电荷受力与电场方向相同做功任何情况下都不做功安培力做功与路径有关电场力做功与路径无关联系安培力是洛伦兹力的宏观表现,安培力等于导体内所有定向运动电荷所受洛伦兹力的合力如图所示,摆球带负电荷的单摆在一匀强磁场中摆动,匀强磁场的方向垂直纸面向里,摆球在AB间摆动过程中,由A摆到最低点C时,摆线拉力的大小为F1,摆球加速度大小为a1;由B摆到最低点C时,摆线拉力的大小为F2,摆球加速度大小为a2,则()A.F1>F2,a1=a2B.F1<F2,a1=a2C.F1>F2,a1>a2D.F1<F2,a1<a2【答案】B【解析】绳的拉力、洛伦兹力始终与单摆的运动方向垂直,不做功,只有重力做功,所以摆球在C点速度大小相同,根据a=v2R,a1=a2,根据左手定则,当单摆由A摆到最低点C时,绳的拉力和洛伦兹力方向相同,由B摆到最低点C时,绳的拉力与洛伦兹力方向相反,故F1<F2.B项正确.(2018·长沙模拟)(多选)如图所示,ac为空间一水平线,整个空间存在水平向里的匀强磁场.一带电小球从a点由静止释放,运动轨迹如图中曲线所示,b为最低点.
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