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  • ID:6-6636962 [精]【备考2020】高考物理一轮复习学案 第49讲 实验(二) 用双缝干涉测光的波长(原卷+解析卷)

    高中物理/高考专区/一轮复习


    第49讲 实验(二) 用双缝干涉测光的波长(原卷版)
    
    理解双缝干涉实验原理
    观察双缝干涉图样
    了解测量头的构造及使用方法
    测定单色光的波长
    

    
    
    【实验步骤】
    1.观察干涉条纹
    (1)按实验原理图将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安装在光具座上。
    (2)接好光源,打开开关,使灯丝正常发光。
    (3)调节各器件的高度,使光源发出的光能沿轴线到达光屏。
    (4)安装双缝和单缝,中心大致位于遮光筒的轴线上,使双缝与单缝的缝平行,二者间距约5 cm~10 cm,这时,可观察白光的干涉条纹。
    (5)在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹。
    2.测定单色光的波长
    (1)安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹。
    (2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央,记下手轮上的读数a1,将该条纹记为第1条亮纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数a2,将该条纹记为第n条亮纹。
    (3)用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)。
    (4)重复测量。
    
    1.在做双缝干涉实验时,在观察屏的某处是亮纹,则对某一光子到达观察屏的位置,下列说法正确的是(  )
    A.一定到达亮纹位置 B.一定到达暗纹位置
    C.该光子可能到达观察屏的任意位置 D.以上说法均不可能
    2.一同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时,发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐,如图所示。若要使两者对齐,该同学应如何调节(  )
    A.仅左右转动透镜 B.仅旋转滤光片
    C.仅拨动拨杆 D.仅旋转测量头
    3.用双缝干涉测光的波长。实验装置如图1所示,已知单缝与双缝间的距离L1=100mm,双缝与屏的距离L2=700mm,双缝间距d=0.25mm。用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻线对准亮纹的中心(如图2所示),记下此时手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数。
    (1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时,手轮上的读数如图3所示,则对准第1条时读数x1=   mm、对准第4条时读数x2=   mm
    (2)写出计算波长λ的表达式,λ=   (用符号表示),λ=   mm(保留三位有效数字)
    
    4.某同学利用图示装置测量某种单色光的波长,实验时,接通电源使光源正常发光:调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题:
    
    (1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可   。
    A.将单缝向双缝靠近 B.将屏向靠近双缝的方向移动
    C将屏向远离双缝的方向移动 D.使用间距更小的双缝
    (2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为l,测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为△x,则单色光的波长λ=   :
    (3)某次测量时,选用的双缝的间距为0.300mm,测得屏与双缝间的距离为1.20m,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm。则所测单色光的波长   mm(结果保留3位有效数字)
    5.下列说法正确的是(  )
    A.只有横波才能产生干涉现象
    ================================================
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    第49讲 实验(二)用双缝干涉测光的波长(原卷版).doc
    第49讲 实验(二)用双缝干涉测光的波长(解析版).doc

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  • ID:6-6636951 [精]【备考2020】高考物理一轮复习学案 第49讲 实验(一)测定玻璃的折射率(原卷+解析卷)

    高中物理/高考专区/一轮复习


    第49讲 实验(一) 测定玻璃的折射率(原卷版)
    
    掌握测定玻璃的折射率
    掌握光线发生折射时入射角和折射角的确定方法
    
    
    
    【实验步骤】
    (1)如图实-14-1所示,把白纸铺在木板上。
    (2)在白纸上画一直线aa′作为界面,过aa′上的一点O画出界面的法线NN′,并画一条线段AO作为入射光线。
    (3)把长方形玻璃砖放在白纸上,并使其长边与aa′重合,再用直尺画出玻璃砖的另一边bb′。
    (4)在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2。
    (5)从玻璃砖bb′一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像,调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住。再在bb′一侧插上两枚大头针P3、P4,使P3能挡住P1、P2的像,P4能挡住P3本身及P1、P2的像。
    (6)移去玻璃砖,在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置,过P3、P4作直线O′B交bb′于O′。连接O、O′, OO′就是玻璃砖内折射光线的方向。∠AON为入射角,∠O′ON′ 为折射角。
    (7)改变入射角,重复实验。
    【数据处理】
    1.计算法
    用量角器测量入射角θ1和折射角θ2,并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。算出不同入射角时的,并取平均值。
    2.作sin θ1 sin θ2图象
    改变不同的入射角θ1,测出不同的折射角θ2,作sin θ1-sin θ2 图象,由n=可知图象应为直线,如图实-14-2所示,其斜率为折射率。
    3.“单位圆法”确定sin θ1、sin θ2,计算折射率n
    以入射点O为圆心,以一定长度R为半径画圆,交入射光线OA于E点,交折射光线OO′于E′点,过E作NN′的垂线EH,过E′作NN′的垂线E′H′。如图实-14-3所示,sin θ1=,sin θ2=,OE=OE′=R,则n==。只要用刻度尺测出EH、E′H′的长度就可以求出n。
    【注意事项】
    (1)实验时,应尽可能将大头针竖直插在纸上,且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O、P3与O′之间距离要稍大一些。
    (2)入射角θ1不宜太大(接近90°),也不宜太小(接近0°)。太大:反射光较强,出射光较弱;太小:入射角、折射角测量的相对误差较大。
    (3)操作时,手不能触摸玻璃砖的光洁光学面,更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。
    (4)实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。
    (5)玻璃砖应选用宽度较大的,宜在5 cm以上,若宽度太小,则测量误差较大。
    【误差分析】
    (1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差,故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些。
    (2)入射角和折射角的测量造成误差,故入射角应适当大些,以减小测量的相对误差。
    
    1、在“测定玻璃的折射率”这个实验中:
    (1)某同学在插好两根针后,从玻璃砖的另一侧观察时,看到如图1所示的情景,他要怎样做才能观察到P1和P2的像重叠在一起?   
    
    A.保持头部不动,目光向左看 B.保持头部不动,目光向右看
    C.向右侧移动头部 D.向左侧移动头部
    (2)老师在观察同学们做这个实验时发现,当同学们做到第三根针挡住前两根针的像或者第四根针挡住前三根针时,很多同学喜欢闭上一只眼睛,只用另一只眼睛来观察针的位置,这是什么原因?   
    ================================================
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  • ID:6-6624291 [精]【备考2020】高考物理一轮复习学案 第48讲光的波动性 电磁波 相对论(原卷+解析卷)

    高中物理/高考专区/一轮复习


    第48讲光的波动性 电磁波 相对论(原卷版)
    
    1.知道变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场、电磁波及其传播Ⅰ
    2.知道电磁波的产生、发射和接收、电磁波谱、狭义相对论的基本假设、质速关系、质能关系、相对论质能关系式。
    3、对电磁波、相对论部分,要注意对规律的识记和应用。
    
    一、光的干涉
    1.定义
    在两列光波的叠加区域,某些区域的光被 ,出现亮纹,某些区域的光被 ,出现暗纹,且 和 互相间隔的现象叫做光的干涉现象。
    2.条件
    两列光的 ,且具有恒定的相位差,才能产生稳定的干涉现象。
    3.双缝干涉
    由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是相同的相干光波,屏上某点到双缝的路程差是 处出现亮条纹;路程差是半波长的 处出现暗条纹。相邻的明条纹(或暗条纹)之间距离Δx与波长λ、双缝间距d及屏到双缝距离l的关系为Δx=λ。
    4.薄膜干涉
    利用薄膜(如肥皂液薄膜) 反射的光相遇而形成的。图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度 。
    二、光的衍射
    1.光的衍射现象
    光在遇到障碍物时,偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象。
    2.光发生明显衍射现象的条件
    当孔或障碍物的尺寸比光波波长 ,或者跟光波波长 时,光才能发生明显的衍射现象。
    3.衍射图样
    (1)单缝衍射:中央为亮条纹,向两侧有明暗相间的条纹,但间距和亮度不同。白光衍射时,中央仍为白光,最靠近中央的是 ,最远离中央的是 。
    (2)圆孔衍射:明暗相间的不等距圆环。
    (3)泊松亮斑:光照射到一个半径很小的圆板后,在圆板的阴影中心出现的 斑,这是光能发生衍射的有力证据之一。
    三、光的偏振
    1.偏振光:在跟光传播方向垂直的平面内,光振动在某一方向较强而在另一些方向振动较弱的光即为偏振光。
    光的偏振现象证明光是 (填“横波”或“纵波”)。
    2.自然光:太阳、电灯等普通光源发出的光,包括在垂直于传播方向上沿 振动的光,而且沿各个方向振动的光波的 都相同,这种光叫做自然光。
    3.偏振光的产生:通过两个共轴的偏振片观察自然光,第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光,叫做 ,第二个偏振片的作用是检验光是否是偏振光,叫做 。
    ================================================
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    第48讲光的波动性 电磁波 相对论(原卷版).doc
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  • ID:6-6624289 [精]【备考2020】高考物理一轮复习学案 第47讲 光的折射 全反射(原卷+解析卷)

    高中物理/高考专区/一轮复习


    第47讲 光的折射 全反射(原卷版)
    
    掌握光的折射定律、
    理解折射率、临界角、发生全反射的条件、光导纤维的应用
    3.知道光的干涉、衍射和偏振现象Ⅰ
    
    一、光的折射定律 折射率
    1.光的折射:光从一种介质进入另一种介质时,传播方向 的现象称为光的折射现象。
    2.光的折射定律
    (1)内容:折射光线与入射光线、法线处在同一平面内,折射光线与入射光线分别位于法线的 ;入射角的正弦与折射角的正弦成 。
    (2)表达式:=n12,式中n12是比例常数(θ1、 θ2如图12-3-1所示)。
    (3)光的折射现象中,光路是 的。
    3.折射率
    (1)定义:光从真空射入某种介质发生折射时,入射角的正弦与折射角的正弦 ,叫做这种介质的折射率。
    (2)定义式:n=。折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定。
    (3)折射率和光速的关系:n=。
    式中c= m/s,v为介质中光速,n为介质的折射率,总大于1,故光在介质中的传播速度必 真空中的光速。
    二、全反射 光导纤维 色散
    1.全反射
    (1)条件
    ①光从 射入 ;
    ②入射角 临界角。
    (2)现象: 完全消失,只剩下 。
    (3)临界角:sin C=,C为折射角等于90°时所对应的入射角。
    (4)应用
    ① 棱镜;
    ②光导纤维,如图12-3-2所示。
    2.光的色散
    定义:含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散,如图12-3-3所示,光谱中 在最上端, 在最下端,中间是橙、黄、绿、青、蓝等色光。
    (2)白光的组成:光的色散现象说明白光是 光,是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种单色光组成的。
    
    1.一玻璃砖横截面如图所示,其中ABC为直角三角形(AC边末画出),AB为直角边ABC=45°;ADC为一圆弧,其圆心在BC边的中点。此玻璃的折射率为1.5。P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖,则 ( )
    A. 从BC边折射出束宽度与BC边长度相等的平行光
    B. 屏上有一亮区,其宽度小于AB边的长度
    C. 屏上有一亮区,其宽度等于AC边的长度
    D. 当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时,屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大
    ================================================
    压缩包内容:
    第47讲 光的折射 全反射(原卷版).doc
    第47讲 光的折射 全反射(解析版).doc

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  • ID:6-6585373 [精]【备考2020】高考物理一轮复习学案第46讲 实验探究单摆的运动(原卷+解析卷)

    高中物理/高考专区/一轮复习


    第46讲实验探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度
    (原卷版)
    
    学会用单摆测定当地的重力加速度.
    能正确熟练地使用秒表。
    学会用作图法表示实验结果
     
    
    【实验步骤】
    1.做单摆
    取约1 m长的细丝线穿过带孔的小钢球,并打一个比小孔大一些的结,然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上,并把铁架台放在实验桌边,使铁夹伸到桌面以外,让摆球自然下垂。
    2.测摆长
    用米尺量出摆线长l′(精确到毫米),用游标卡尺测出小钢球直径D(也精确到毫米),则单摆的摆长l=l′+。
    3.测周期
    将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于10°),然后释放小球,记下单摆做30次~50次全振动的总时间,算出平均每一次全振动的时间,即为单摆的振动周期。反复测量三次,再算出测得周期数值的平均值。
    4.改变摆长,重做几次实验。
    
    1.利用单摆测重力加速度的实验中,误差主要来自( )
    A.摆长测量中的误差 B.周期测量中的误差
    C.摆角超过5°时产生的误差 D.由于π值的近似取值而带来的误差
    针对用单摆测重力加速度的实验,下面各种对实验误差的影响的说法中正确的是( )
    A、在摆长和时间的测量中,时间的测量对实验误差影响较大
    B、在摆长和时间的测量中,长度的测量对实验误差影响较大
    C、将振动次数记为,测算出的值比当地的公认值偏大
    D、将摆线长当作摆长,未加摆球的半径测算出的值比当地的公认值偏大
    3.用单摆测定重力加速度的实验装置如图1所示。
    
    (1)组装单摆时,应在下列器材中选用________(选填选项前的字母)。
    A.长度为1 m左右的细线 B.长度为30 cm左右的细线
    C.直径为1.8 cm的塑料球 D.直径为1.8 cm的铁球
    (2)测出悬点O到小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t,则重力加速度g=________(用L、n、t表示)。
    (3)下表是某同学记录的3组实验数据,并做了部分计算处理。
    组次
    1
    2
    3
    
    摆长L/cm
    80.00
    90.00
    100.00
    
    50次全振动时间t/s
    90.0
    95.5
    100.5
    
    振动周期T/s
    1.80
    1.91
    
    
    重力加速度g/(m·s-2)
    9.74
    9.73
    
    
    请计算出第3组实验中的T=_______s,g=_______m/s2。
    (4)用多组实验数据作出T2-L图象,也可以求出重力加速度g。已知三位同学作出的T2-L图线的示意图如图2中的a、b、c所示,其中a和b平行,b和c都过原点,图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b,下列分析正确的是________(选填选项前的字母)。
    
    A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L
    B.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次
    C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值
    
    (5)某同学在家里测重力加速度。他找到细线和铁锁,制成一个单摆,如图3所示。由于家里只有一根量程为30 cm的刻度尺。于是他在细线上的A点做了一个标记,使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变,通过改变O、A间细线长度以改变摆长。实验中,当O、A间细线的长度分别为l1、l2时,测得相应单摆的周期为T1、T2。由此可得重力加速度g=________(用l1、l2、T1、T2表示)。
    ================================================
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    第46讲 实验探究单摆的运动 (原卷版).doc
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  • ID:6-6585372 [精]【备考2020】高考物理一轮复习学案第45讲 机械波和波动图象(原卷+解析卷)

    高中物理/高考专区/一轮复习


    第45讲 机械波和波动图象(原卷版)
    
    1、知道机械波、横波和纵波、波的干涉和衍射现象、多普勒效应
    2、理解波的形成和传播规律、横波的图象、波速、波长和频率(周期)的关系
    
    一、机械波
    1.机械波的形成和传播
    (1)产生条件
    ①有 ;
    ②有传播振动的 ,如空气、水、绳子等。
    (2)传播特点
    ①传播振动形式、 和信息;
    ②质点不 ;
    ③介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源 。
    2.机械波的分类
    (1)横波:质点的振动方向与波的传播方向相互 的波,有 (凸部)和 (凹部)。
    (2)纵波:质点的振动方向与波的传播方向在 上的波,有 和 。
    二、波速、波长和频率(周期)的关系
    1.波长:在波动中,振动相位总是 的两个 质点间的距离,用λ表示。
    2.波速:波在介质中的传播速度,由 本身的性质决定。
    3.频率:由 决定,等于 的振动频率。
    4.波长、波速和频率的关系:v=fλ=。
    三、横波的图象
    1.坐标轴
    x轴:各质点 的连线。
    y轴:沿质点振动方向,表示质点的 。
    2.波的图象的物理意义
    表示介质中各质点在某一时刻相对各自 的位移。
    3.波的图象的形状
    简谐波的图象是 (或余弦)曲线,如图12-2-1所示。
    图12-2-1
    四、波的特有现象
    1.波的衍射
    (1)定义:波可以绕过障碍物继续传播的现象。
    (2)发生明显衍射的条件:只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长 ,或者比波长更小时,才会发生明显的衍射现象。
    2.波的干涉
    (1)波的叠加原理:几列波相遇时能保持各自的运动状态,继续传播,在它们重叠的区域里,介质的质点同时参与这几列波引起的振动,质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的 。
    (2)波的干涉
    ①定义:频率相同的两列波叠加,使某些区域的振幅 、某些区域的振幅 ;
    ②条件:两列波的 相同, 保持不变。
    3.多普勒效应
    (1)多普勒效应:由于波源和观察者之间有 ,使观察者感觉到频率的变化的现象。
    (2)当波源与观察者有相对运动时,如果二者相互接近,观察者接收到的频率 ;如果二者远离,观察者接收到的频率 。
    ================================================
    压缩包内容:
    第45讲 机械波和波动图象(原卷版).doc
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  • ID:6-6548817 [精]【备考2020】高考物理一轮复习学案第44讲 机械振动和振动图象(原卷+解析卷)

    高中物理/高考专区/一轮复习


    第44讲 机械振动和振动图象(原卷版)
    
    1、理解简谐振动过程中回复力、位移、速度、加速度等各物理量的变化规律、振动图象的物理意义,
    2、知道简谐运动、单摆及周期公式、受迫振动
    
    一、受迫振动和共振
    1.受迫振动
    (1)概念:系统在 的外力(驱动力)作用下的振动。
    (2)振动特征:受迫振动的频率等于 的频率,与系统的固有频率无关。
    2.共振
    (1)概念:驱动力的频率等于系统的 时,受迫振动的振幅最大的现象。
    (2)共振条件:驱动力的频率等于系统的 。
    (3)特征:共振时 最大。
    (4)共振曲线:如图12-1-1所示。
    二、简谐运动
    1.概念
    质点的位移与时间的关系遵从 的规律,即它的振动图象(xt图象)是一条 。
    2.简谐运动的表达式
    (1)动力学表达式:F=-kx,其中“-”表示回复力与 的方向相反。
    (2)运动学表达式:x=Asin(ωt+φ0),其中A代表振幅,ω=2πf表示简谐运动的快慢,(ωt+φ0)代表简谐运动的 ,φ0叫做初相位。
    3.回复力
    (1)定义:使物体返回到 的力。
    (2)方向:时刻指向 。
    (3)来源:振动物体所受的沿 的合力。
    4.简谐运动的图象
    振动图象表示的是简谐运动的质点 的位移与时间的关系,是一条正弦(或余弦)曲线,如图12-1-2所示。
    
    图12-1-2
    (2)由振动图象可以确定质点振动的 和周期,以及任意时刻质点的位移、振动方向和加速度的方向。如图12-1-2所示,t1时刻质点P的运动方向沿x轴负方向。
    三、单摆
    1.单摆的振动可视为简谐运动的条件:最大摆角小于10°。
    2.单摆做简谐运动的周期公式:T=2π。
    3.单摆做简谐运动的周期(或频率)跟 及摆球质量无关,摆长l指悬点到摆球重心的距离,g为单摆所在处的重力加速度。
    
    1. [多选]水平弹簧振子,每隔时间t,振子的位移总是大小和方向都相同,每隔的时间,振子的速度总是大小相等、方向相反,则有(  )
    A.弹簧振子的周期可能小于
    B.每隔的时间,振子的加速度总是相同的
    C.每隔的时间,振子的动能总是相同的
    D.每隔的时间,弹簧的长度总是相同的
    ================================================
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  • ID:6-6539141 [精]【备考2020】高考物理一轮复习学案 第26讲 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动 (原卷+解析卷)

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    第28讲 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动
    (解析版)
    
    1.理解电容器的基本概念,掌握好电容器的两类动态分析.
    2.能运用运动的合成与分解解决带电粒子的偏转问题.
    3.用动力学方法解决带电粒子在电场中的直线运动问题.
    
    
    一、电容器 电容 平行板电容器
    1.电容器
    (1)组成:由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成。
    (2)带电荷量:一个极板所带电荷量的绝对值。
    (3)电容器的充、放电
    ①充电:使电容器带电的过程,充电后电容器两极板带上等量的异种电荷,电容器中储存电能,如图6-3-1甲所示;
    ②放电:使充电后的电容器失去电荷的过程,放电过程中电能转化为其他形式的能,如图6-3-1乙所示。
    2.电容
    (1)定义:电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值。
    (2)意义:表示电容器容纳电荷本领的物理量。
    (3)定义式:C=。
    (4)单位:1法拉(F)=106微法(μF)=1012_ 皮法(pF)。
    3.平行板电容器的电容
    (1)决定因素:平行板电容器的电容C跟板间电介质的相对介电常数εr成正比,跟正对面积S成正比,跟极板间的距离d成反比。
    (2)决定式:C=。
    二、带电粒子在电场中的运动
    1.带电粒子在电场中的加速
    (1)处理方法:利用动能定理qU=mv2-mv。
    (2)适用范围:任何电场。
    2.带电粒子在匀强电场中的偏转
    (1)研究条件:带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场。
    (2)处理方法:类似于平抛运动,应用运动的合成与分解的方法。
    ①沿初速度方向做匀速直线运动,运动时间t=。
    ②沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动。
    (3)相关量的计算
    ①加速度:a===;
    ②运动时间
    a.能飞出平行板电容器:t=;
    b.打在平行极板上:y=at2=·t2,t= ;
    ③离开电场时的偏移量:y=at2=;
    ④离开电场时的偏转角:tan θ==。
    三、示波管
    1.示波管装置
    示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,管内抽成真空,如图6-3-2所示。
    
    图6-3-2
    2.工作原理
    (1)如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压,则电子枪射出的电子束沿直线运动,打在荧光屏中心,在那里产生一个亮斑。
    (2)YY′上加的是待显示的信号电压,XX′上是机器自身产生的锯齿形电压,叫做扫描电压,若所加扫描电压和信号电压的周期相同,就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图象。
    ================================================
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  • ID:6-6536821 [精]【备考2020】高考物理一轮复习学案 第43讲 实验 用油膜法估测分子的大小(原卷+解析卷)

    高中物理/高考专区/一轮复习


    PC
    第43讲 实验: 用油膜法估测分子的大小(解析版)
    
    学会用油膜法估测分子的大小
    学习间接测量微观量的原理和方法
    学会数格子法的估算方法
    
    
    【实验步骤】
    (1)取1毫升(1 cm3)的油酸溶于酒精中,制成200 毫升的油酸酒精溶液。
    (2)往边长约为30 cm~40 cm的浅盘中倒入约2 cm深的水,然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上。
    (3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液,使这些溶液的体积恰好为1 mL,算出每滴油酸酒精溶液的体积V0= mL。
    (4)用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液,油酸就在水面上慢慢散开,形成单分子油膜。
    (5)待油酸薄膜形状稳定后,将准备好的玻璃板盖在浅盘上,用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。
    (6)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,算出油酸薄膜的面积。方法是计算轮廓范围内正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个,把正方形的个数乘以单个正方形的面积就是油膜的面积。
    (7)据油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V,利用一滴油酸的体积V和薄膜的面积S,算出油酸薄膜的厚度d=,即为油酸分子的直径。比较算出的分子直径,
    看其数量级(单位为m)是否为10-10,若不是10-10需重做实验。
    【数据处理】
    根据上面记录的数据,完成以下表格内容。
    实验
    次数
    量筒内增加1 mL溶液时的滴数
    轮廓内的小格子数
    轮廓面积S
    
    1
    
    
    
    
    2
    
    
    
    
    
    实验
    次数
    一滴溶液中纯油酸的体积V
    分子的大小(m)
    平均值
    
    1
    
    
    
    
    2
    
    
    
    
    
    
    1.(1)用油膜法估测分子的大小时有如下步骤:
    A.将玻璃板放在浅盘上,然后将油酸膜的形态用彩笔画在玻板上;
    B.将油酸和酒精按一定比例配制好;把酒精油酸溶液一滴一滴滴入量简中,当体积达1mL时记下滴入的滴数,算出每滴的体积;把一滴酒精油酸溶液滴在水面上,直至薄膜形态稳定;
    C.向浅盘中倒入约2cm深的水,向浅盘中的水面均匀地撤入石膏粉(或痱子粉);
    D.把玻璃板放在方格纸上,数出薄膜所占面积;
    E.计算出油膜的厚度d=
    把以上各步骤按合理顺序排列如下:   。
    (2)若油酸酒精溶液的浓度为每104ml溶液中有纯油酸6mL,用注射器测得1mL上述溶液有液滴75滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,最后油酸膜的形状和尺寸如图所示,坐标中正方形小方格的边长为1cm,则
    ①油酸膜的面积是   m2;
    ②按以上数据,估测出油酸分子的直径是   m;(结果保留2位有效数字。)
    (3)某同学在实验中,计算结果明显偏大,可能是由于   
    A.油酸未完全散开
    B.油酸中含有大量的酒精
    C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
    D.求每滴体积时,1mL的溶液的滴数误多计了10滴
    
    
    要点一 实验步骤和数据处理
    【注意事项】
    (1)油酸酒精溶液配制后不宜长时间放置,以免改变浓度,产生误差。
    (2)油酸酒精溶液的浓度应小于为宜。
    (3)痱子粉的用量不要太大,否则不易成功。
    (4)测1滴油酸酒精溶液的体积时,滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为整毫升数,应多滴几毫升,数出对应的滴数,这样求平均值误差较小。
    ================================================
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  • ID:6-6508817 [精]【备考2020】高考物理一轮复习学案 第36讲 交变电流的产生和描述(原卷+解析卷)

    高中物理/高考专区/一轮复习


    第十一部分 交变电流 传感器
    第36讲 交变电流的产生和描述(解析版)
    
    能掌握交变电流的产生和描述,会写出交变电流的瞬时值表达式.
    能认识交变电流的图象和进行有效值、最大值的计算.
    
    交变电流的产生和变化规律
    1. 交变电流
    大小和方向都随时间做______变化的电流.如图(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流.其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流,简称正弦式电流,如图(a)所示.
    
    
    2. 正弦交流电的产生和图象
    (1)产生:在匀强磁场里,线圈绕________方向的轴匀速转动.
    (2)中性面
    ①定义:与磁场方向_____的平面.
    ②特点
    a.线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量___,磁通量的变化率为___,感应电动势为___
    b.线圈转动一周,两次经过中性面.线圈每经过______一次,电流的方向就改变一次.
    (3)图象:用以描述交流电随时间变化的规律,如果线圈从中性面位置开始计时,其图象为______曲线.
    二、正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值
    1. 周期和频率
    (1)周期(T):交变电流完成_________(线圈转一周)所需的时间,单位是秒(s),公式T=.
    (2)频率(f):交变电流在1 s内完成周期性变化的______单位是赫兹(Hz).
    (3)周期和频率的关系:T=或f=.
    2. 正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)
    (1)电动势e随时间变化的规律:e=_______(2)负载两端的电压u随时间变化的规律:u=_________(3)电流i随时间变化的规律:i=______.其中ω等于线圈转动的角速度,Em=_______
    3. 交变电流的瞬时值、峰值、有效值
    (1)瞬时值:交变电流某一时刻的值,是时间的函数.
    (2)峰值:交变电流的电流或电压所能达到的最大值,也叫最大值.
    (3)有效值:跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值.对正弦交流电,其有效值和峰值的关系为:E=,U=,I=.
    (4)平均值:是交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值.
    
    1.如图甲所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时,线圈中产生的交变电流如图乙所示,设沿abcda方向为电流正方向,则(  )
    
    A.乙图中Oa时间段对应甲图中A至B图的过程
    ================================================
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  • ID:6-6481077 [精]【备考2020】高考物理一轮复习学案 第35讲 电磁感应规律的综合应用(原卷+解析卷)

    高中物理/高考专区/一轮复习

    第十部分 电磁感应 第35讲 电磁感应规律的综合应用(原版卷) 1、熟练运用右手定则和楞次定律判断感应电流及感应电动势的方向. 2、掌握电磁感应与电路规律的综合应用. 3、综合应用电磁感应等电学知识解决力、电综合问题 、能够处理电磁感应图象问题. 1、电磁感应中的电路问题 1. 内电路和外电路 (1) 切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源. (2) 该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的____,其余部分是_______. 2. 电源电动势:E=___________ 二、电磁感应图象问题应用的知识 左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律、函数图象知识等. 三、感应电流在磁场中所受的安培力 1. 安培力的大小:F=________ 2. 安培力的方向判断 (1) 右手定则和左手定则相结合,先用右手定则确定________,再用左手定则判断________. (2) 用楞次定律判断,感应电流所受安培力的方向一定和导体切割磁感线运动的方向_____. 四、电磁感应的能量转化 1. 电磁感应现象的实质是其他形式的能和电能之间的转化. 2. 感应电流在磁场中受安培力,外力克服安培力做功,将其他形式的能转化为电能,电流做功再将电能转化为内能. 3. 电流做功产生的热量用焦耳定律计算,公式为Q=I2Rt. 1.如图甲所示,电路左侧的电容器的电容为C,两极板上下水平放置,小灯泡的电阻为2R,滑动变阻器的总电阻为4R(现滑片正处于中央),右侧是一个环形导体,环形导体所围的面积为S.在环形导体中(环形导体电阻为R)有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示,在0~t0时间内,电容器中P处的带电液滴恰处于静止状态,其余电阻不计。则在0~t0时间内(  ) A.上极板带正电,所带电荷量为 B.通过小灯泡的电荷量为 C.若将滑动变阻器的滑片向a端移动,小灯泡将变暗 D.若增大电容器两极板间距,则液滴将向上运动 2.如图所示,先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域,v1=2v2,在先后两种情况下(  ) A.线圈中的感应电动势之比为E1:E2=2:3 B.线圈中的感应电流之比为I1:I2=1:2 C.线圈中产生的焦耳热之比Q1:Q2=2:1 D.通过线圈某截面的电荷量之比q1:q2=1:2 3.如图所示,固定的水平长直导线MN中通有向右的恒定电流I,矩形线框ABCD在导线MN的正下方且与MN处于同一竖直平面内。线框ABCD在外力F作用下以恒定的速度v竖直向上运动,且运动过程中AB边始终平行于MN,则在AB边运动到MN之前的过程中,下列说法正确的是(  ) A.穿过线框的磁通量保持不变 B.线框中感应电流的方向始终为A→B→C→D→A C.线框所受安培力的合力方向向下 D.外力F所做的功等于线框增加的机械能 4.如图所示,在光滑水平面上有宽度为d的匀强磁场区域,边界线MN平行于PQ,磁场方向垂直平面向下,磁感应强度大小为B,边长为L(L<d)的正方形金属线框,电阻为R,质量为m,在水平向右的恒力F作用下,从距离MN为处由静止开始运动,线框右边到MN时速度与到PQ时的速度大小相等,运动过程中线框右边始终与MN平行,则下列说法正确的是(  ) A.线框在进磁场和出磁场的过程中,通过线框横截面的电荷量不相等 B.线框的右边刚进入磁场时所受安培力的大小为 C.线框进入磁场过程中一直做加速运动 D.线框右边从MN运动到PQ的过程中,线框中产生的焦耳热小于Fd 5.在甲、乙、丙三图中,除导体棒ab可动外,其余部分均固定不动,甲图中的电容器C原来不带电,不计导体棒、导轨和直流电源的电阻和导体棒和导轨间的摩擦。图中装置均在水平面内,且都处于方向垂直水平面向下的匀强磁场中,导轨足够长。今给导体棒ab一个向右的初速度,在甲、乙、丙三种情况下下列说法正确的是(  ) A.甲中,因为电容断路,ab导体棒中不会产生电流 B.乙中,ab导体棒向右做匀减速运动 C.丙中,ab棒先向右减速,再向左加速到直到匀速 D.三种情形下导体棒ab最终均静止 要点一 电磁感应中的电路问题 1. 解决电磁感应中的动力学问题的一般思路 要点二 电磁感应中的动力学问题 1. 解决电磁感应中的动力学问题的一般思路 2. 两种状态及处理方法 状态 特征 处理方法 平衡态 加速度为零 根据平衡条件列式分析 非平衡态 加速度不为零 根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系进行分析 要点三 电磁感应中的能量转化问题 1. 用能量观点解答电磁感应问题的一般步骤 2. 能量转化及焦耳热的求法 (1) 能量转化 (2) 求解焦耳热Q的三种方法 要点一 电磁感应中的电路问题 【例题1】如图所示,两根相距d=0.20 m的平行金属长导轨,固定在同一水平面内,并处于竖直方向的匀强磁场中,磁场的感应强度B=0.20 T.导轨上面横放着两根金属细杆,构成矩形回路,每根金属细杆的电阻r=0.25 Ω,回路中其余部分的电阻可不计.已知两金属细杆在平行于导轨的拉力作用下,沿导轨朝相反方向匀速平移,速度大小都是v=5.0 m/s.不计导轨上的摩擦.? (1)求作用于每根金属细杆的拉力的大小;? (2)求两金属杆在间距增加ΔL=0.40 m的滑动过程中共 产生的热量.? 【解析】设匀强磁场方向竖直向上.在两金属杆匀速平移的过程中,等效电路如图所示,即两杆可以等效为两个串联的同样的电源(E0).根据能量转化和守恒定律,当杆匀速运动时,两拉力(F)的机械总功率等于闭合电路的热功率,即? P=2Fv= 所以,每根金属杆受到的拉力大小为? F==3.2×10-2 N? 在两金属杆增加距离ΔL的过程中,产生的热量就等于两拉力所做的功,即? Q=2FΔL/2=FΔL=1.28×10-2 J? 针对训练1.如图所示,光滑导轨倾斜放置,其下端连接一个灯泡,匀强磁场垂直于导轨所在平面,当ab棒下滑到稳定状态时,小灯泡获得的功率为P0,除灯泡外,其他电阻不计,要使稳定状态灯泡的功率变为2P0,下列措施正确的是(  ) A.换一个电阻为原来一半的灯泡? B.把磁感应强度B增为原来的2倍? C.换一根质量为原来的倍的金属棒? D.把导轨间的距离增大为原来的倍? 要点二 电磁感应中的动力学问题 【例题2】如图甲所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L. M、P两点间接有阻值为R的电阻. 一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直,整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下,导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦. (1)由b向a方向看到的装置如图乙所示,请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图; (2)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v时,求此时ab杆中的电流及其加速度的大小; (3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度的最大值。 【解析】(1)重力mg,竖直向下;支持力N,垂直斜面向上;安培力F,沿斜面向上,如图所示; (2)当ab杆速度为v时,感应电动势,此时电路中电流。 ab杆受到安培力, 根据牛顿运动定律,有 (3)当时,ab杆达到最大速度 针对训练2.如图甲所示,CD、EF是两根足够长的固定平行金属导轨,两导轨间的距离为l,导轨平面与水平面的夹角是θ,在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场,磁感强度为B,在导轨的C、E端连接一个阻值为R的电阻。一根垂直于导轨放置的金属棒ab,质量为m,从静止开始沿导轨下滑,求ab棒的最大速度。(要求画出ab棒的受力图,已知ab与导轨间的动摩擦因数μ,导轨和金属棒的电阻都不计) 要点三 电磁感应中的能量转化问题 【例题3】如图甲所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L.M、P两点间接有阻值为R的电阻.一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下.导轨和金属杆的电阻可忽略.让ab杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦. (1)由b向a方向看到的装置如图乙所示,请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图. (2)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v时,求此时ab杆中的电流及其加速度的大小. (3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值. 【解析】(1)如右图所示,ab杆受重力mg,竖直向下;支持力FN,垂直斜面向上;安培力F,平行斜面 向上. (2)当ab杆速度为v时,感应电动势 E=BLv,此时电路中电流 I== ab杆受到安培力F=BIL= 根据牛顿运动定律,有ma=mgsin θ-F=mgsin θ- a=gsin θ-. (3)当=mgsin θ时,ab杆达到最大速度vm= 针对训练3.如图所示,足够长的光滑平行导轨MN、PQ倾斜放置,两导轨间距离为L=1.0 m,导轨平面与水平面间的夹角为30°,磁感应强度为B的磁场垂直于导轨平面向上,导轨的M、P两端连接阻值为R=3.0 Ω的电阻,金属棒ab垂直于导轨放置并用细线通过光滑定滑轮与重物相连,金属棒ab的质量m=0.20 kg,电阻r=0.50 Ω,重物的质量M=0.60 kg,如果将金属棒和重物由静止释放,金属棒沿斜面上滑的距离与时间的关系如下表所示,不计导轨电阻,g取10 m/s2.求: 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 上滑距离/m 0 0.05 0.15 0.35 0.70 1.05 1.40 (1)ab棒的最终速度是多少? (2)所加磁场的磁感应强度B为多大? (3)当v=2 m/s时,金属棒的加速度为多大? 随堂巩固 1.如图所示,金属棒ab、cd与足够长的水平光滑金属导轨垂直且接触良好,匀强磁场垂直导轨所在的平面,ab棒以v0水平初速度开始向右运动,则(  ) A.安培力对ab棒做正功 B.cd棒受安培力向左 C.abdca回路的磁通量先增加后减少 D.cd棒和ab棒受到的安培力大小相同 2.闭合回路由电阻R与单匝导线框组成,其面积大小为S,内部磁场大小按B﹣t图变化,方向如图,且B﹣t图线的斜率为K,则回路中(  ) A.感应电流的方向为逆时针方向 B.感应电流的电流强度越来越大 C.磁通量的变化率越来越大 D.产生的感应电动势大小为KS 3.如图,足够长的光滑导轨倾斜放置,其下端连接一个灯泡,匀强磁场垂直于导轨所在平面(导轨和导线电阻不计),则垂直导轨的导体棒ab在加速下滑过程中(  ) A.受到的安培力大小一直不变 B.受到的安培力方向沿斜面向下 C.导体棒的机械能一直增大 D.灯泡逐渐变亮 4.如图所示,金属杆ab长为l,垂直放置于光滑平行金属导轨上,导轨置于水平面内,导轨的左端接一电阻,阻值为R,金属棒ab的电阻为r,其余电阻不计,整个装置置于匀强磁场中,匀强磁场与导轨所在平面垂直,磁感应强度为B.现施加一水平向右的外力F,让金属棒ab以恒定的速率v水平向右运动,下列叙述正确的是(  ) A.ab杆中的电流方向由a到b B.b点电势高于a点电势 C.ab两点的电势差为Uab=Blv D.施加于金属棒ab的外力大小与安培力大小相等,即F= 5.如图所示,在磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场中金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动。金属导轨间距为L,电阻不计,金属杆MN电阻为2R、长度为L,ab间电阻为R,MN两点间电势差为U,则通过电阻R的电流方向及U的大小(  ) A.a→b BLv B.a→b, C.a→b, D.b→a, 课时检测 1、选择题 1.如图所示,一个匝数为n的圆形线圈,面积为S,电阻为r。将其两端a、b与阻值为R的电阻相连接,其他部分电阻不计。在线圈中存在垂直线圈平面向里的磁场区域,磁感应强度B随时间t均匀增加,=k.则ab两点间的电压为(  ) A.nSk B. C. D. 2.如图所示,固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d,其右端接有阻值为R的电阻,整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中,一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触,杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时,速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)设杆接入电路的电阻为r,导轨电阻不计,重力加速度大小为g。则此过程(  ) A.杆的速度最大值为 B.流过电阻R的电量为 C.恒力F做的功与安倍力做的功之和大于杆动能的变化量 D.恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量 3.如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有定值电阻R.金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小,ab始终保持静止,下列说法正确的是(  ) A.ab中的感应电流方向由b到a B.ab中的感应电流逐渐减小 C.ab所受的安培力保持不变 D.电阻R的热功率不变 4.如图所示,两根固定的平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻R,导体棒ab与两导轨垂直并保持良好接触,不计导体ab与导轨间的摩擦阻力,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下。在一个垂直于导体棒的水平恒力F作用下,导体棒ab由静止从位置1开始运动,从位置1到位置2过程导体棒变速运动,从位置2到位置3过程导体棒匀速运动,下列说法错误的是(  ) A.导体ab中的感应电流方向始终由b到a B.从位置1到位置2过程速度増大,力F做的功与电路中产生的电能数值相同 C.从位置2到位置3过程速度不变,力F做的功与电路中产生的电能数值相同 D.从位置1到位置3过程客服安培力做的功等于电路中产生的电能 5.一如图所示,匝数M=100匝、横截面积S=0.2m2、电阻r=1Ω的圆形线圈ab处于垂直纸面向里的匀强磁场内,磁感应强度随时间按B=0.6﹣0.02t(T)的规律变化。处于磁场外的电阻R=3Ω,电压表看作理想电表。下列说法中正确的是(  ) A.b点的电势高于a点的电势 B.闭合开关S,电压表的示数为0.4V C.开关S断开时,a、b两点间电压为零 D.闭合开关S,电阻R上的电压为0.3V 6.在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1000匝,横截面积S=20cm2.螺线管导线电阻r=1.0Ω,R1=4.0Ω,R2=5.0Ω,C=30μF.在一段时间内,垂直穿过螺线管的磁场的磁感应强度B的方向如图甲所示,大小按如图乙所示的规律变化则下列说法中正确的是(  ) A.螺线管中产生的感应电动势为1.2V B.闭合K,电路中的电流稳定后电容器下极板带负电 C.闭合K,电路中的电流稳定后,电阻R1的电功率为2.56×10﹣2 W D.K断开后,流经R2的电量为1.8×10﹣2C 7.平行金属导轨MN竖直放置于绝缘水平地板上,如图所示,金属杆PQ可以紧贴导轨无摩擦滑动,导轨间除固定电阻R以外,其它部分电阻不计,匀强磁场B垂直穿过导轨平面,以下有两种情况:第1次,先闭合开关S,然后从图中位置由静止释放PQ,经一段时间后PQ匀速到达地面;第2次,先从同一高度由静止释放PQ,当PQ下滑一段距离后突然闭合开关S,最终PQ也匀速到达了地面。则以下说法正确的是(  ) A.两种情况中PQ产生的电能相等 B.两种情况中流过电阻R的电量相等 C.第一次PQ到达地面所用时间短 D.以上结论都不正确 8.关于磁场中的导线框产生的感应电动势,下列说法正确的是(  ) A.穿过导线框的磁通量为零的瞬间,线框的感应电动势一定为0 B.穿过导线框的磁通量很大,线框的感应电动势也最大 C.穿过导线框的磁通量变化量越大,线框的感应电动势一定越大 D.穿过导线框的磁通量变化率越小,线框的感应电动势一定越小 9.如图所示,在方向垂直向里,磁感应强度为B的匀强磁场区域中有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd,线框以恒定的速度v沿垂直磁场方向向右运动,运动中线框dc边始终与磁场右边界平行,线框边长ad=L,cd=2L,线框导线的总电阻为R,则线框离开磁场的过程中(  ) A.流过线框截面的电量为 B.线框中的电流在ad边产生的热量为 C.线框所受安培力的合力为 D.ab间的电压为 10.如图所示,边长为L的正方形导线框abcd,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直,磁场区域足够大。当线框以垂直于dc边的速度v在线框平面内运动,线框中磁通量的变化率和c、d两点间的电势差Ucd分别是(  ) A.=0 Ucd=0 B.=BLv Ucd=BLv C.=0 Ucd=﹣BLv D.=BLv Ucd=﹣BLv 11.如图所示,在两根平行光滑的金属导轨上,垂直放置两导体ab、cd,其电阻分别为R1、R2,且R1<R2,其他电阻忽略不计。整个装置放在匀强磁场中,当ab在外力F1作用下向左做匀速运动,cd在外力F2作用下保持静止,导体ab、cd两端的电势差分别为U1、U2,则以下的关系正确的是(  ) A.F1>F2,U1<U2 B.F1=F2,U1=U2 C.F1<F2,U1=U2 D.F1=F2,U1<U2 12.如图所示,光滑金属导轨上有两导体棒cd和ef,匀强磁场垂直于导轨平面。由于ef受外力沿导轨运动,从而使cd向右运动起来,则cd上感应电流的方向及ef的运动方向为(  ) A.c→d,向右 B.c→d,向左 C.d→c,向右 D.d→c,向左 13.如图所示,光滑导轨倾斜放置,其下端连接一个灯泡,匀强磁场垂直于导轨所在平面,当棒下滑到稳定状态时,小灯泡获得的功率为P,除灯泡外,其他电阻不计。要使稳定状态下灯泡的功率变为2P,下列措施正确的是(  ) A.一个电阻为原来一半的灯泡 B.把磁感应强度增为原来的2倍 C.换一根质量为原来2倍的金属棒 D.把导轨间距减为原来的 二、计算题 14. 一个质量m=0.1kg的正方形金属框总电阻R=0.5Ω,金属框放在表面是绝缘且光滑的斜面顶端,自静止开始沿斜面下滑,下滑过程中穿过一段边界与斜面底边BB’平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端BB’,设金属框在下滑时即时速度为v,与此对应的位移为S,那么v2-S图象如图2所示,已知匀强磁场方向垂直斜面向上。试问: (1)分析v2-S图象所提供的信息,计算出斜面倾角 和匀强磁场宽度d。 (2)匀强磁场的磁感强度多大?金属框从斜面顶端滑至底端所需的时间为多少? (3)现用平行斜面沿斜面向上的恒力F作用在金属框上,使金属框从斜面底端BB’静止开始沿斜面向上运动,匀速通过磁场区域后到达斜面顶端。试计算恒力F做功的最小值。 15.磁悬浮列车的原理如图所示,在水平面上,两根平行直导轨间有竖直方向且等间距的匀强磁场B1,B2,导轨上有金属框abcd,金属框的面积与每个独立磁场的面积相等,当匀强磁场B1,B2同时以v沿直线导轨向右运动时,金属框也会沿直线导轨运动,设直导轨间距为L=0.4m,B1=B2=1T,磁场运动速度为v=5m/s,金属框的电阻为R=2欧姆。试求: (1)若金属框不受阻力时,金属框如何运动? (2)当金属框始终受到f=1N的阻力时,金属框最大速度是多少? (3)当金属框始终受到1N的阻力时,要使金属框维持最大速度,每秒钟需要消耗多少能量?这些能量是谁提供的? B1 B2 a b c d 17 第十部分 电磁感应 第35讲 电磁感应规律的综合应用(解析版) 1、熟练运用右手定则和楞次定律判断感应电流及感应电动势的方向. 2、掌握电磁感应与电路规律的综合应用. 3、综合应用电磁感应等电学知识解决力、电综合问题 、能够处理电磁感应图象问题. 1、电磁感应中的电路问题 1. 内电路和外电路 (1) 切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源. (2) 该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的内阻,其余部分是外电路. 2. 电源电动势:E=BLV或E= 二、电磁感应图象问题应用的知识 左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律、函数图象知识等. 三、感应电流在磁场中所受的安培力 1. 安培力的大小:F=BIL= 2. 安培力的方向判断 (1) 右手定则和左手定则相结合,先用右手定则确定感应电流方向,再用左手定则判断感应电流所受安培力的方向. (2) 用楞次定律判断,感应电流所受安培力的方向一定和导体切割磁感线运动的方向相反. 四、电磁感应的能量转化 1. 电磁感应现象的实质是其他形式的能和电能之间的转化. 2. 感应电流在磁场中受安培力,外力克服安培力做功,将其他形式的能转化为电能,电流做功再将电能转化为内能. 3. 电流做功产生的热量用焦耳定律计算,公式为Q=I2Rt. 1.如图甲所示,电路左侧的电容器的电容为C,两极板上下水平放置,小灯泡的电阻为2R,滑动变阻器的总电阻为4R(现滑片正处于中央),右侧是一个环形导体,环形导体所围的面积为S.在环形导体中(环形导体电阻为R)有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示,在0~t0时间内,电容器中P处的带电液滴恰处于静止状态,其余电阻不计。则在0~t0时间内(  ) A.上极板带正电,所带电荷量为 B.通过小灯泡的电荷量为 C.若将滑动变阻器的滑片向a端移动,小灯泡将变暗 D.若增大电容器两极板间距,则液滴将向上运动 【答案】B 【解答】A、由楞次定律可知,在环形导体中产生的感应电动势的方向为逆时针方向,所以电容器的上极板带正电;根据法拉第电磁感应定律,电动势E=,电容器两端的电压等于并联电路的电压,根据闭合电路欧姆定律可知,U=,所以电容器所带的带电量Q=CU= B、电路总电阻为2R,通过干路的电荷量q=,灯泡电阻和滑动变阻器阻值相等,则通过小灯泡的电荷量为 C、将滑动变阻器的滑片向a端移动,阻值增大,干路电流减小,则路端电压增大,灯泡变亮 D、增大电容器极板间距,则电场强度减小,液滴向下运动 2.如图所示,先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域,v1=2v2,在先后两种情况下(  ) A.线圈中的感应电动势之比为E1:E2=2:3 B.线圈中的感应电流之比为I1:I2=1:2 C.线圈中产生的焦耳热之比Q1:Q2=2:1 D.通过线圈某截面的电荷量之比q1:q2=1:2 【答案】C 【解答】A、感应电动势为:E=BLv,由于v1=2v2,则感应电动势之比为:E1:E2=2:1 B、感应电流为:I=,由于E1:E2=2:1,则感应电流之比为:I1:I2=2:1 C、线框穿出磁场的时间为:t=,由于v1=2v2,则有:t1:t2=1:2,产生的焦耳热为:Q=I2Rt,则焦耳热之比: D、通过线圈某截面的电荷量为:q=I△t=△t=△t=,由于B、S、R都相等,则通过某截面的电荷量之比为1:1 3.如图所示,固定的水平长直导线MN中通有向右的恒定电流I,矩形线框ABCD在导线MN的正下方且与MN处于同一竖直平面内。线框ABCD在外力F作用下以恒定的速度v竖直向上运动,且运动过程中AB边始终平行于MN,则在AB边运动到MN之前的过程中,下列说法正确的是(  ) A.穿过线框的磁通量保持不变 B.线框中感应电流的方向始终为A→B→C→D→A C.线框所受安培力的合力方向向下 D.外力F所做的功等于线框增加的机械能 【答案】C 【解答】A、根据安培定则,通电长直导线MN下方的磁场垂直纸面向里,上方垂直纸面向外,且越靠近MN磁感应强度越大,则穿过线框的磁通量越大 B、当线框运动到MN之前,磁通量增大,根据楞次定律和安培定则可知,感应电流的方向为逆时针方向,即为A→D→C→B→A C、AB边受到的安培力向下,CD边受到的安培力向上,AB边受到的安培力比CD边受到的安培力大,所以线框所受安培力的合力的方向向下 D、外力F做的功除增加线框的机械能之外,还克服安培力做功产生焦耳热 4.如图所示,在光滑水平面上有宽度为d的匀强磁场区域,边界线MN平行于PQ,磁场方向垂直平面向下,磁感应强度大小为B,边长为L(L<d)的正方形金属线框,电阻为R,质量为m,在水平向右的恒力F作用下,从距离MN为处由静止开始运动,线框右边到MN时速度与到PQ时的速度大小相等,运动过程中线框右边始终与MN平行,则下列说法正确的是(  ) A.线框在进磁场和出磁场的过程中,通过线框横截面的电荷量不相等 B.线框的右边刚进入磁场时所受安培力的大小为 C.线框进入磁场过程中一直做加速运动 D.线框右边从MN运动到PQ的过程中,线框中产生的焦耳热小于Fd 【答案】B 【解答】A、线框在进磁场和出磁场的过程中,通过线框的磁通量变化量大小相等,根据q=分析知通过线框横截面的电荷量相等 B、线框进入磁场前过程,由动能定理得:F?=,解得:v=.线框受到的安培力为:F=BIL=BL= C、线框右边到MN时速度与到PQ时速度大小相等,线框完全进入磁场过程不受安培力作用,线框完全进入磁场后做加速运动,由此可知,线框进入磁场过程做减速运动 D、线框右边到达MN、PQ时速度相等,线框动能不变,则该过程线框产生的焦耳热:Q=Fd 5.在甲、乙、丙三图中,除导体棒ab可动外,其余部分均固定不动,甲图中的电容器C原来不带电,不计导体棒、导轨和直流电源的电阻和导体棒和导轨间的摩擦。图中装置均在水平面内,且都处于方向垂直水平面向下的匀强磁场中,导轨足够长。今给导体棒ab一个向右的初速度,在甲、乙、丙三种情况下下列说法正确的是(  ) A.甲中,因为电容断路,ab导体棒中不会产生电流 B.乙中,ab导体棒向右做匀减速运动 C.丙中,ab棒先向右减速,再向左加速到直到匀速 D.三种情形下导体棒ab最终均静止 【答案】C 【解答】A、图甲中,导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流而使电容器充电,当电容器C极板间电压与导体棒产生的感应电动势相等时,电路中没有电流,ab棒不受安培力,向右做匀速运动 B、图乙中,导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流,通过电阻R转化为内能,ab棒速度减小,当ab棒的动能全部转化为内能时,ab棒静止 CD、图丙中,导体棒先受到向左的安培力作用向右做减速运动,速度减为零后再在安培力作用下向左做加速运动,当导体棒产生的感应电动势与电源的电动势相等时,电路中没有电流,ab棒向左做匀速运动 要点一 电磁感应中的电路问题 1. 解决电磁感应中的动力学问题的一般思路 要点二 电磁感应中的动力学问题 1. 解决电磁感应中的动力学问题的一般思路 2. 两种状态及处理方法 状态 特征 处理方法 平衡态 加速度为零 根据平衡条件列式分析 非平衡态 加速度不为零 根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系进行分析 要点三 电磁感应中的能量转化问题 1. 用能量观点解答电磁感应问题的一般步骤 2. 能量转化及焦耳热的求法 (1) 能量转化 (2) 求解焦耳热Q的三种方法 要点一 电磁感应中的电路问题 【例题1】如图所示,两根相距d=0.20 m的平行金属长导轨,固定在同一水平面内,并处于竖直方向的匀强磁场中,磁场的感应强度B=0.20 T.导轨上面横放着两根金属细杆,构成矩形回路,每根金属细杆的电阻r=0.25 Ω,回路中其余部分的电阻可不计.已知两金属细杆在平行于导轨的拉力作用下,沿导轨朝相反方向匀速平移,速度大小都是v=5.0 m/s.不计导轨上的摩擦.? (1)求作用于每根金属细杆的拉力的大小;? (2)求两金属杆在间距增加ΔL=0.40 m的滑动过程中共 产生的热量.? 【解析】设匀强磁场方向竖直向上.在两金属杆匀速平移的过程中,等效电路如图所示,即两杆可以等效为两个串联的同样的电源(E0).根据能量转化和守恒定律,当杆匀速运动时,两拉力(F)的机械总功率等于闭合电路的热功率,即? P=2Fv= 所以,每根金属杆受到的拉力大小为? F==3.2×10-2 N? 在两金属杆增加距离ΔL的过程中,产生的热量就等于两拉力所做的功,即? Q=2FΔL/2=FΔL=1.28×10-2 J? 针对训练1.如图所示,光滑导轨倾斜放置,其下端连接一个灯泡,匀强磁场垂直于导轨所在平面,当ab棒下滑到稳定状态时,小灯泡获得的功率为P0,除灯泡外,其他电阻不计,要使稳定状态灯泡的功率变为2P0,下列措施正确的是(  ) A.换一个电阻为原来一半的灯泡? B.把磁感应强度B增为原来的2倍? C.换一根质量为原来的倍的金属棒? D.把导轨间的距离增大为原来的倍? 【答案】C 【解析】先求出灯泡功率P与其他量的关系式,然后再讨论各选项是否正确.金属棒在导轨上下滑的过程中,受重力mg、支持力FN和安培力F=IlB三个力的作用.其中安培力F是磁场对棒ab切割磁感线所产生的感应电流的作用力,它的大小与棒的速度有关.当导体棒下滑到稳定状态时(匀速运动)所受合外力为零,则有mgsinθ=IlB.此过程小灯泡获得稳定的功率P=I2R.由上两式可得P=m2g2Rsin2θ/B2l2.要使灯泡的功率由P0变为2P0,根据上式讨论可得,题目所给的四个选项只有C是正确的.? 要点二 电磁感应中的动力学问题 【例题2】如图甲所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L. M、P两点间接有阻值为R的电阻. 一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直,整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下,导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦. (1)由b向a方向看到的装置如图乙所示,请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图; (2)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v时,求此时ab杆中的电流及其加速度的大小; (3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度的最大值。 【解析】(1)重力mg,竖直向下;支持力N,垂直斜面向上;安培力F,沿斜面向上,如图所示; (2)当ab杆速度为v时,感应电动势,此时电路中电流。 ab杆受到安培力, 根据牛顿运动定律,有 (3)当时,ab杆达到最大速度 针对训练2.如图甲所示,CD、EF是两根足够长的固定平行金属导轨,两导轨间的距离为l,导轨平面与水平面的夹角是θ,在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场,磁感强度为B,在导轨的C、E端连接一个阻值为R的电阻。一根垂直于导轨放置的金属棒ab,质量为m,从静止开始沿导轨下滑,求ab棒的最大速度。(要求画出ab棒的受力图,已知ab与导轨间的动摩擦因数μ,导轨和金属棒的电阻都不计) 【解析】金属棒ab下滑时电流方向及所受力如图乙所示,其中安培力,棒下滑的加速度 棒由静止下滑,当v变大时,有下述过程发生;,可知a越来越小,当a=0时速度达到最大值,以后棒匀速运动。 当平衡时有: ∴ 要点三 电磁感应中的能量转化问题 【例题3】如图甲所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L.M、P两点间接有阻值为R的电阻.一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下.导轨和金属杆的电阻可忽略.让ab杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦. (1)由b向a方向看到的装置如图乙所示,请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图. (2)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v时,求此时ab杆中的电流及其加速度的大小. (3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值. 【解析】(1)如右图所示,ab杆受重力mg,竖直向下;支持力FN,垂直斜面向上;安培力F,平行斜面 向上. (2)当ab杆速度为v时,感应电动势 E=BLv,此时电路中电流 I== ab杆受到安培力F=BIL= 根据牛顿运动定律,有ma=mgsin θ-F=mgsin θ- a=gsin θ-. (3)当=mgsin θ时,ab杆达到最大速度vm= 针对训练3.如图所示,足够长的光滑平行导轨MN、PQ倾斜放置,两导轨间距离为L=1.0 m,导轨平面与水平面间的夹角为30°,磁感应强度为B的磁场垂直于导轨平面向上,导轨的M、P两端连接阻值为R=3.0 Ω的电阻,金属棒ab垂直于导轨放置并用细线通过光滑定滑轮与重物相连,金属棒ab的质量m=0.20 kg,电阻r=0.50 Ω,重物的质量M=0.60 kg,如果将金属棒和重物由静止释放,金属棒沿斜面上滑的距离与时间的关系如下表所示,不计导轨电阻,g取10 m/s2.求: 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 上滑距离/m 0 0.05 0.15 0.35 0.70 1.05 1.40 (1)ab棒的最终速度是多少? (2)所加磁场的磁感应强度B为多大? (3)当v=2 m/s时,金属棒的加速度为多大? 【解析】(1)由表中数据可以看出最终ab棒将做匀速运动. vm==3.5 m/s (2)棒受力如图所示,由平衡条件得 FT=F+mgsin 30° FT=Mg F=BL 联立解得B= T (3)当速度为2 m/s时,安培力F= 对金属棒ab有FT-F-mgsin 30°=ma 对重物有Mg-FT=Ma 联立上式,代入数据得a=2.68 m/s2 随堂巩固 1.如图所示,金属棒ab、cd与足够长的水平光滑金属导轨垂直且接触良好,匀强磁场垂直导轨所在的平面,ab棒以v0水平初速度开始向右运动,则(  ) A.安培力对ab棒做正功 B.cd棒受安培力向左 C.abdca回路的磁通量先增加后减少 D.cd棒和ab棒受到的安培力大小相同 【答案】D 【解答】AB、ab棒在恒力F作用下向右做加速运动,根据楞次定律可知,回路中将产生的感应电流沿acdba方向,由左手定则判断可知,ab棒所受的安培力方向向左,cd棒所受的安培力方向向右,则安培力对ab棒做负功,对cd棒做正功。 C、两棒最终都做匀加速运动,速度之差恒定,ab棒的速度大于cd棒的速度,则abdca回路的磁通量一直增加。 D、回路中的电流强度相等,根据FA=BIL可知cd棒和ab棒受到的安培力大小相同。 2.闭合回路由电阻R与单匝导线框组成,其面积大小为S,内部磁场大小按B﹣t图变化,方向如图,且B﹣t图线的斜率为K,则回路中(  ) A.感应电流的方向为逆时针方向 B.感应电流的电流强度越来越大 C.磁通量的变化率越来越大 D.产生的感应电动势大小为KS 【答案】D 【解答】A、磁场向外增强,则由楞次定律可知,电流方向为顺时针 BCD、由图象可知,磁感应随时间均匀增大,则由?=BS可知,磁通量随时间均匀增加,故其变化率恒定不变,由法拉第电磁感应定律可知,E==S=KS,故感应电动势保持不变,电流强度不变 3.如图,足够长的光滑导轨倾斜放置,其下端连接一个灯泡,匀强磁场垂直于导轨所在平面(导轨和导线电阻不计),则垂直导轨的导体棒ab在加速下滑过程中(  ) A.受到的安培力大小一直不变 B.受到的安培力方向沿斜面向下 C.导体棒的机械能一直增大 D.灯泡逐渐变亮 【答案】D 【解答】A、在导体棒ab在加速下滑过程中,速度增大,产生的感应电动势增大,感应电流增大,由安培力公式F=BIL可知,棒受到的安培力不断增大 B、导体棒ab下滑过程中,由右手定则判断得知:导体棒ab中感应电流I从b到a,由左手定则判断得知导体棒ab受到的安培力沿斜面向上 C、由于下滑过程导体棒ab切割磁感线产生感应电动势,回路中有灯泡电阻消耗电能,机械能不断转化为内能,所以导体棒的机械能不断减少 D、由于回路中感应电流不断增大,灯泡的实际功率不断增大,所以灯泡逐渐变亮。 4.如图所示,金属杆ab长为l,垂直放置于光滑平行金属导轨上,导轨置于水平面内,导轨的左端接一电阻,阻值为R,金属棒ab的电阻为r,其余电阻不计,整个装置置于匀强磁场中,匀强磁场与导轨所在平面垂直,磁感应强度为B.现施加一水平向右的外力F,让金属棒ab以恒定的速率v水平向右运动,下列叙述正确的是(  ) A.ab杆中的电流方向由a到b B.b点电势高于a点电势 C.ab两点的电势差为Uab=Blv D.施加于金属棒ab的外力大小与安培力大小相等,即F= 【答案】D 【解答】A、金属棒ab切割磁感线,由右手定则知ab杆中感应电流方向由b到a B、ab杆相当于电源,ab杆中感应电流方向由b到a,则a为正极,b为负极,a点电势高于b点电势 C、ab杆产生的感应电动势E=Blv,ab两点电势差为路端电压,为Uab=E=Blv D、感应电流I=,ab杆匀速运动,受力平衡,所以外力等于安培力,即F=BIL= 5.如图所示,在磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场中金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动。金属导轨间距为L,电阻不计,金属杆MN电阻为2R、长度为L,ab间电阻为R,MN两点间电势差为U,则通过电阻R的电流方向及U的大小(  ) A.a→b BLv B.a→b, C.a→b, D.b→a, 【答案】B 【解答】由右手定则判断可知,MN中产生的感应电流方向为N→M,则通过电阻R的电流方向为a→b, MN产生的感应电动势公式为:E=BLv; R两端的电压为:U= 课时检测 1、选择题 1.如图所示,一个匝数为n的圆形线圈,面积为S,电阻为r。将其两端a、b与阻值为R的电阻相连接,其他部分电阻不计。在线圈中存在垂直线圈平面向里的磁场区域,磁感应强度B随时间t均匀增加,=k.则ab两点间的电压为(  ) A.nSk B. C. D. 【答案】B 【解答】根据法拉第电磁感应定律可得:E=n=nkS;则ab两点间的电压为=,故B正确 2.如图所示,固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d,其右端接有阻值为R的电阻,整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中,一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触,杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时,速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)设杆接入电路的电阻为r,导轨电阻不计,重力加速度大小为g。则此过程(  ) A.杆的速度最大值为 B.流过电阻R的电量为 C.恒力F做的功与安倍力做的功之和大于杆动能的变化量 D.恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量 【答案】C 【解答】A、设杆的速度最大值为v,此时杆所受的安培力为为: FA=BId= 杆的速度最大时,做匀速运动,受力平衡,则有:F=FA+μmg 联立解得:v=. B、流过电阻R的电荷量为:q==. CD、根据动能定理得:恒力F做的功、摩擦力做的功、安培力做的功之和等于杆动能的变化量,因摩擦力做负功,因此,恒力F做的功与安倍力做的功之和大于杆动能的变化量。 3.如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有定值电阻R.金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小,ab始终保持静止,下列说法正确的是(  ) A.ab中的感应电流方向由b到a B.ab中的感应电流逐渐减小 C.ab所受的安培力保持不变 D.电阻R的热功率不变 【答案】D 【解答】A、磁感应强度均匀减小,穿过回路的磁通量均匀减小,根据楞次定律得知ab中的感应电流方向由a到b B、由于磁感应强度均匀减小,穿过回路的磁通量均匀减小,根据法拉第电磁感应定律E=可知,回路产生的感应电动势恒定,则ab中的感应电流不变 C、根据安培力公式F=BIL知,电流I不变,B均匀减小,则ab所受的安培力减小D、I不变,根据P=I2R分析知电阻R的热功率保持不变 4.如图所示,两根固定的平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻R,导体棒ab与两导轨垂直并保持良好接触,不计导体ab与导轨间的摩擦阻力,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下。在一个垂直于导体棒的水平恒力F作用下,导体棒ab由静止从位置1开始运动,从位置1到位置2过程导体棒变速运动,从位置2到位置3过程导体棒匀速运动,下列说法错误的是(  ) A.导体ab中的感应电流方向始终由b到a B.从位置1到位置2过程速度増大,力F做的功与电路中产生的电能数值相同 C.从位置2到位置3过程速度不变,力F做的功与电路中产生的电能数值相同 D.从位置1到位置3过程客服安培力做的功等于电路中产生的电能 【答案】B 【解答】A、根据右手定则可得导体ab中的感应电流方向始终由b到a B、导体棒ab由静止从位置1开始运动,从位置1到位置2过程导体棒速度增大,力F做的功等于电路中产生的电能和动能之和 C、从位置2到位置3过程速度不变,根据功能关系可知力F做的功与电路中产生的电能数值相同 D、根据能量关系可得,克服安培力做的功等于产生的电能,所以从位置1到位置3过程克服安培力做的功等于电路中产生的电能 5.一如图所示,匝数M=100匝、横截面积S=0.2m2、电阻r=1Ω的圆形线圈ab处于垂直纸面向里的匀强磁场内,磁感应强度随时间按B=0.6﹣0.02t(T)的规律变化。处于磁场外的电阻R=3Ω,电压表看作理想电表。下列说法中正确的是(  ) A.b点的电势高于a点的电势 B.闭合开关S,电压表的示数为0.4V C.开关S断开时,a、b两点间电压为零 D.闭合开关S,电阻R上的电压为0.3V 【答案】B 【解答】A.根据楞次定律可知线圈ab上产生的电流方向为顺时针,所以a端作为电源的正极,其电势高于b点 BD.根据法拉第电磁感应定律知,电路中总电动势为:==100×0.2×0.02=0.4V,由于电压表为理想电压表,所以闭合开关后,外电路断路,所以电阻R两端的电压为零,电压表所测为电源的电动势为0.4V C.开关S断开,a、b两点的电压为电源电动势,等于0.4V 6.在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1000匝,横截面积S=20cm2.螺线管导线电阻r=1.0Ω,R1=4.0Ω,R2=5.0Ω,C=30μF.在一段时间内,垂直穿过螺线管的磁场的磁感应强度B的方向如图甲所示,大小按如图乙所示的规律变化则下列说法中正确的是(  ) A.螺线管中产生的感应电动势为1.2V B.闭合K,电路中的电流稳定后电容器下极板带负电 C.闭合K,电路中的电流稳定后,电阻R1的电功率为2.56×10﹣2 W D.K断开后,流经R2的电量为1.8×10﹣2C 【答案】C 【解答】A.根据法拉第电磁感应定律:E=n=ns;解得:E=0.8V, B.根据楞次定律可知,螺线管的感应电流盘旋而下,则螺线管下端是电源的正极,那么电容器下极带正电 C.根据全电路欧姆定律,有:I==0.08A,根据 P=I2R1 解得:P=2.56×10﹣2WD.S断开后,流经R2的电量即为S闭合时C板上所带的电量Q,电容器两端的电压为:U=IR2=0.4V,流经R2的电量为:Q=CU=1.2×10﹣5C 7.平行金属导轨MN竖直放置于绝缘水平地板上,如图所示,金属杆PQ可以紧贴导轨无摩擦滑动,导轨间除固定电阻R以外,其它部分电阻不计,匀强磁场B垂直穿过导轨平面,以下有两种情况:第1次,先闭合开关S,然后从图中位置由静止释放PQ,经一段时间后PQ匀速到达地面;第2次,先从同一高度由静止释放PQ,当PQ下滑一段距离后突然闭合开关S,最终PQ也匀速到达了地面。则以下说法正确的是(  ) A.两种情况中PQ产生的电能相等 B.两种情况中流过电阻R的电量相等 C.第一次PQ到达地面所用时间短 D.以上结论都不正确 【答案】A 【解答】AD、设金属杆匀速运动的速度为v。则由E=BLv,I=,FA=BIL,得安培力为:FA=,根据平衡条件有:FA=mg,则得:v=,可知金属杆两次匀速运动的速度相同,根据功能关系可知,金属杆的重力势能减少转化为杆的动能和电能,由于杆获得的动能相同,所以两种情况下,杆由于切割磁感线产生的电能相等 B、根据电荷量的经验公式可得:q=,由于开关闭合时金属棒扫过的面积不相等,所以两种情况中流过电阻R的电量不相等 C、作出两种情况下速度时间关系图线如图所示,根据图象可知第一次PQ到达地面所用时间长 8.关于磁场中的导线框产生的感应电动势,下列说法正确的是(  ) A.穿过导线框的磁通量为零的瞬间,线框的感应电动势一定为0 B.穿过导线框的磁通量很大,线框的感应电动势也最大 C.穿过导线框的磁通量变化量越大,线框的感应电动势一定越大 D.穿过导线框的磁通量变化率越小,线框的感应电动势一定越小 【答案】D 【解答】A、穿过线圈的磁通量为零,但磁通量的变化率不为零,则感应电动势不一定为零,故A错误; BCD、根据法拉第电磁感应定律则知:感应电动势的大小与磁通量变化率成正比,与磁通量没有直接关系,所以磁通量越大和变化量大,感应电动势不一定越大;而磁通量变化越快,磁通量变化率就越大,则闭合电路中感应电动势越大 9.如图所示,在方向垂直向里,磁感应强度为B的匀强磁场区域中有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd,线框以恒定的速度v沿垂直磁场方向向右运动,运动中线框dc边始终与磁场右边界平行,线框边长ad=L,cd=2L,线框导线的总电阻为R,则线框离开磁场的过程中(  ) A.流过线框截面的电量为 B.线框中的电流在ad边产生的热量为 C.线框所受安培力的合力为 D.ab间的电压为 【答案】B 【解答】A、线框产生的感应电动势:E=B?2Lv=2BLv,感应电流:I==,流过线框截面的电量为q=It== B、设ad边电阻为r,则 2r+4r=R,得 r=.线框中的电流在ad边产生的热量:Q=I2?t=()2?= C、线框所受安培力:F=BI?2L= D、ab间的电压为:U=I?R=BLv 10.如图所示,边长为L的正方形导线框abcd,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直,磁场区域足够大。当线框以垂直于dc边的速度v在线框平面内运动,线框中磁通量的变化率和c、d两点间的电势差Ucd分别是(  ) A.=0 Ucd=0 B.=BLv Ucd=BLv C.=0 Ucd=﹣BLv D.=BLv Ucd=﹣BLv 【答案】C 【解答】线框以速度v在磁场中运动,由于线框内磁通量不变,没有感应电流产生,则知线框中磁通量的变化率=0; ab边、cd边切割磁感线产生感应电动势,均为E′=BLv,根据右手定则d为高电势,则Ucd=﹣E′=﹣BLv 11.如图所示,在两根平行光滑的金属导轨上,垂直放置两导体ab、cd,其电阻分别为R1、R2,且R1<R2,其他电阻忽略不计。整个装置放在匀强磁场中,当ab在外力F1作用下向左做匀速运动,cd在外力F2作用下保持静止,导体ab、cd两端的电势差分别为U1、U2,则以下的关系正确的是(  ) A.F1>F2,U1<U2 B.F1=F2,U1=U2 C.F1<F2,U1=U2 D.F1=F2,U1<U2 【答案】B 【解答】由题意,ab在外力F1作用下向左匀速运动,则外力F1与安培力二力平衡,大小相等;cd在外力F2作用下保持静止,外力F2与所受的安培力二平衡,大小相等。由安培力公式F=BIL,可知两棒所受的安培力大小相等,则F1=F2。 ab棒切割磁感线相当于电源,而cd相当于外电路,ab两端与cd两端的电压都是路端电压,大小相等。故有U1=U2. 12.如图所示,光滑金属导轨上有两导体棒cd和ef,匀强磁场垂直于导轨平面。由于ef受外力沿导轨运动,从而使cd向右运动起来,则cd上感应电流的方向及ef的运动方向为(  ) A.c→d,向右 B.c→d,向左 C.d→c,向右 D.d→c,向左 【答案】A 【解答】ef受外力沿导轨运动,回路中产生感应电流,cd受安培力后,向右运动,据左手定则可得,cd中电流方向由c→d,ef中电流方向由f→e,由右手定则可知,ef的运动方向向右。 13.如图所示,光滑导轨倾斜放置,其下端连接一个灯泡,匀强磁场垂直于导轨所在平面,当棒下滑到稳定状态时,小灯泡获得的功率为P,除灯泡外,其他电阻不计。要使稳定状态下灯泡的功率变为2P,下列措施正确的是(  ) A.一个电阻为原来一半的灯泡 B.把磁感应强度增为原来的2倍 C.换一根质量为原来2倍的金属棒 D.把导轨间距减为原来的 【答案】D 【解答】当ab棒下滑到稳定状态时做匀速运动,有:mgsinθ=FA 又安培力为:FA= 得:mgsinθ=…① 由能量守恒定律得,稳定状态下灯泡的功率为:P==…② A、当换一个电阻为原来一半的灯泡时,由①得知,v变为原来的倍,由②得知,P变为原来的倍 B、当把磁感应强度B增为原来的2倍,由①得知,v变为原来倍,由②得知,P变为原来的倍 C、当换一根质量为原来2倍的金属棒时,由①得知,v变为原来的2倍,由②得知,P变为原来的4倍 D、当把导轨间的距离增大为原来的倍时,即L变为原来的倍,由①得知,v变为原来的2倍,由②得知,P变为原来的2倍 二、计算题 14. 一个质量m=0.1kg的正方形金属框总电阻R=0.5Ω,金属框放在表面是绝缘且光滑的斜面顶端,自静止开始沿斜面下滑,下滑过程中穿过一段边界与斜面底边BB’平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端BB’,设金属框在下滑时即时速度为v,与此对应的位移为S,那么v2-S图象如图2所示,已知匀强磁场方向垂直斜面向上。试问: (1)分析v2-S图象所提供的信息,计算出斜面倾角 和匀强磁场宽度d。 (2)匀强磁场的磁感强度多大?金属框从斜面顶端滑至底端所需的时间为多少? (3)现用平行斜面沿斜面向上的恒力F作用在金属框上,使金属框从斜面底端BB’静止开始沿斜面向上运动,匀速通过磁场区域后到达斜面顶端。试计算恒力F做功的最小值。 【解析】⑴本题的关键信息隐含在图像中,只有读懂两副图,才能够掌握运动过程。 从S=0到S=1.6米的过程中,由公式v2=2as, 得 该段图线斜率a=5m/s2, 根据牛顿第二定律 mgsinθ=ma 从线框下边进磁场到上边出磁场,均做匀速运动(看图得出) ∴ ⑵线框通过磁场时, ∴ t =t1+t2+t3=0.8+0.25+0.2=1.25秒 ⑶在未入磁场时 F-mgsinθ=ma2 进入磁场F=mgsinθ+F安, ∴F安=ma2 ∴ 最小功 【答案】(1) 0.5m (2)1.25秒 (3)1.98焦 15.磁悬浮列车的原理如图所示,在水平面上,两根平行直导轨间有竖直方向且等间距的匀强磁场B1,B2,导轨上有金属框abcd,金属框的面积与每个独立磁场的面积相等,当匀强磁场B1,B2同时以v沿直线导轨向右运动时,金属框也会沿直线导轨运动,设直导轨间距为L=0.4m,B1=B2=1T,磁场运动速度为v=5m/s,金属框的电阻为R=2欧姆。试求: (1)若金属框不受阻力时,金属框如何运动? (2)当金属框始终受到f=1N的阻力时,金属框最大速度是多少? (3)当金属框始终受到1N的阻力时,要使金属框维持最大速度,每秒钟需要消耗多少能量?这些能量是谁提供的? 【解析】(1)此题的难点在于存在交变磁场。首先分析 ac和bd边产生的感应电动势,由于磁场方向相反,且线圈相对于磁场向左运动,因此,在如图位置的电动势方向相同(逆时针),根据左手定则,ac和bd边受到的安培力都向右。所以金属框做变加速运动,最终做匀速直线运动。 (2)当金属框受到阻力,最终做匀速直线运动时,阻力与线框受到的安培力平衡。设此时金属框相对于磁场的速度为v相 所以金属框相对于地面的速度为 (3)要使金属框维持最大速度, 必须给系统补充能量:一方面,线框内部要产生焦耳热;另一方面,由于受到阻力,摩擦生热。设每秒钟消耗的能量为E,这些能量都是由磁场谁提供。 由于摩擦每秒钟产生的热量为Q1: 每秒钟内产生的焦耳热为Q2: 所以这些能量都是由磁场谁提供。 【答案】(1)匀速直线运动 (2)1.875m/s (3)5J B1 B2 a b c d 21

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  • ID:6-6476036 [精]【备考2020】高考物理一轮复习学案 第34讲 法拉第电磁感应定律 自感、涡流(原卷+解析卷)

    高中物理/高考专区/一轮复习


    第十部分 电磁感应
    第34讲 法拉第电磁感应定律 自感、涡流(原版卷)
    
    1.能用法拉第电磁感应定律、公式E=Blv计算感应电动势.
    2.理解自感、涡流产生,并能分析实际应用.
    
    一、法拉第电磁感应定律
    1.感应电动势
    (1)感应电动势:在电磁感应现象中产生的电动势.
    (2)产生条件:穿过回路的______发生改变,与电路是否闭合无关.
    (3)方向判断:感应电动势的方向用______或右手定则判断.
    2.法拉第电磁感应定律
    (1)内容:闭合电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的________成正比.
    (2)公式:E=n,其中n为线圈匝数.
    (3)感应电流与感应电动势的关系:遵循闭合电路的欧姆定律,即I=.
    (4)说明:①当ΔΦ仅由B的变化引起时,则E=n;当ΔΦ仅由S的变化引起时,则E=n;当ΔΦ由B、S的变化同时引起时,则E=n≠n.②磁通量的变化率是Φ-t图象上某点切线的______
    3.导体切割磁感线时的感应电动势
    (1)导体垂直切割磁感线时,感应电动势可用E=___求出,式中l为导体切割磁感线的有效长度;
    (2)导体棒在磁场中转动时,导体棒以端点为轴,在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势E=Bl=Bl2ω(平均速度等于中点位置的线速度lω).
    二、自感、涡流、电磁阻尼和电磁驱动
    1.自感现象
    (1)概念:由于导体本身的____变化而产生的电磁感应现象称为自感,由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势.
    (2)表达式:E=L.
    (3)自感系数L的影响因素:与线圈的__________有关.
    2.涡流现象
    (1)涡流:块状金属放在_____磁场中,或者让它在磁场中运动时,金属块内产生的旋涡状感应电流.
    (2)产生原因:金属块内______变化→感应电动势→感应电流.
    3.电磁阻尼
    导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是____导体的相对运动.
    4.电磁驱动
    如果磁场相对于导体转动,在导体中会产生______使导体受到安培力而使导体运动起来.
    
    1.如图所示,在光滑绝缘水平面上,有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场,则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径),小球(  )
    
    A.由于磁场为匀强磁场所以整个过程匀速运动
    ================================================
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    第34讲 法拉第电磁感应定律 自感、涡流(原版卷).doc
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  • ID:6-6446580 [精]【备考2020】高考物理一轮复习学案 第33讲 电磁感应及楞次定律(原卷+解析卷)

    高中物理/高考专区/一轮复习


    第十部分 电磁感应
    第33讲 电磁感应 楞次定律(解析版)
    
    知道电磁感应现象产生的条件
    理解磁通量及磁通量变化的含义,并能计算
    掌握楞次定律和右手定则的应用,并能判断感应电流的方向及相关导体的运动方向.
    
    一、磁通量
    1.定义:在磁感应强度为B的______中,与磁场方向垂直的面积S和B的_____.
    2.公式:Φ=BS.
    适用条件:(1)____磁场.
    (2)S为垂直磁场的有效面积.
    3. 磁通量是_____(填“标量”或“矢量”).
    4. 磁通量的意义:
    (1)磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数.
    (2)同一平面,当它跟磁场方向_____时,磁通量最大;当它跟磁场方向____时,磁通量为零;当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时,磁通量为零.
    二、电磁感应现象
    1. 电磁感应现象:当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中有感应电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应.
    2. 产生感应电流的条件:
    表述1:闭合回路的一部分导体在磁场内做_____磁感线的运动.
    表述2:穿过闭合回路的磁通量发生变化.
    3. 能量转化
    发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为_____
    当回路不闭合时,没有感应电流,但有感应电动势,只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象,且产生感应电动势的那部分导体或线圈相当于电源.
    三、感应电流方向的判断
    1. 楞次定律
    (1)内容:感应电流的磁场总要____引起感应电流的磁通量的变化.
    (2)适用情况:所有的电磁感应现象.
    2. 右手定则
    (1)内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导体运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向.
    (2)适用情况:导体棒____磁感线产生感应电流.
    
    1.对电流磁效应的对称性思考或逆向思维,人们提出的问题是(  )
    A.摩擦产生热 B.电流产生磁 C.静电感应 D.磁体产生电流
    2.如图所示,小磁针正上方的直导线与小磁针平行,当导线中有电流时,小磁针会发生偏转。首先观察到这个实验现象的物理学家和观察到的现象是(  )
    
    A.物理学家伽利略,小磁针的N极垂直转向纸内
    B.天文学家开普勒,小磁针的S极垂直转向纸内
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  • ID:6-6417598 [精]【备考2020】高考物理一轮复习学案 第32讲 带电粒子在复合场中的运动﹙原卷+解析卷﹚

    高中物理/高考专区/一轮复习


    磁场
    第32讲 带电粒子在复合场中的运动(原卷版)
    
    掌握带电粒子在电场、磁场中运动的特点?
    2.?理解复合场、组合场对带电粒子受力的分析。
    
    一、复合场及其特点
    这里所说的复合场是指______________并存,或其中某两种场并存的场.带电粒子在这些复合场中运动时,必须同时考虑_______________的作用或其中某两种力的作用,因此对粒子的运动形式的分析就显得极为重要.
    二、带电粒子在复合场电运动的基本分析
    1.当带电粒子在复合场中所受的合外力为__时,粒子将做匀速直线运动或静止.
    2.当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时,粒子将做______运动.
    3.当带电粒子所受的合外力充当向心力时,粒子将做_______-运动.
    4.当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的时,粒子将做变加速运动,这类问题一般只能用能量关系处理.
    三、电场力和洛仑兹力的比较
    1.在电场中的电荷,不管其运动与否,均受到电场力的作用;而磁场仅仅对运动着的、且速度与磁场方向不平行的电荷有洛仑兹力的作用.
    2.电场力的大小F=Eq,与电荷的___________无关;而洛仑兹力的大小f=Bqvsinα,与电荷运动的速度大小和方向均有关.
    3.电场力的方向与电场的方向或相同、或相反;而洛仑兹力的方向始终既和磁场垂直,又和速度方向垂直.
    4.电场力既可以改变电荷运动的______,也可以改变电荷运动的___,而洛仑兹力只能改变电荷运动的______,不能改变_______
    5.电场力可以对电荷做功,能改变电荷的动能;洛仑兹力不能对电荷做功,不能改变电荷的动能.
    6.匀强电场中在电场力的作用下,运动电荷的偏转轨迹为抛物线;匀强磁场中在洛仑兹力的作用下,垂直于磁场方向运动的电荷的偏转轨迹为____.
    四、对于重力的考虑
    重力考虑与否分三种情况.(1)对于微观粒子,如电子、质子、离子等一般不做特殊交待就可以不计其重力,因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小,可以忽略;而对于一些实际物体,如带电小球、液滴、金属块等不做特殊交待时就应当考虑其重力.(2)在题目中有明确交待的是否要考虑重力的,这种情况比较正规,也比较简单.(3)对未知名的带电粒子其重力是否忽略又没有明确时,可采用假设法判断,假设重力计或者不计,结合题给条件得出的结论若与题意相符则假设正确,否则假设错误.
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  • ID:6-6394048 [精]【备考2020】高考物理一轮复习学案 第31讲 磁场对运动电荷的作用﹙原卷+解析卷﹚

    高中物理/高考专区/一轮复习


    磁场
    第32讲 磁场对运动电荷的作用(原版卷)
    
    掌握洛伦兹力大小的计算。
    利用左手定则判断洛伦兹力的方向。
    掌握洛伦兹力的特点。
    会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式,并会用它们解答有关问题。
    
    洛仑兹力
    磁场对运动电荷的作用力——_______________-
    电荷的__________形成电流,磁场对电流的作用力是对运动电荷作用力的宏观表现。
    垂直于磁场方向上有一段长为L的通电导线,每米有n个自由电荷,每个电荷的电量为q,其定向移动的速率为v。
    在时间内有vt体积的电量Q通过载面,vt体积内的电量____________
    (1)洛伦兹力的大小:F=qvBsinα(α为v与B的夹角)注意:
    ① 当v⊥B时,f洛最大,f洛= qBv (f B v三者方向两两垂直且力f方向时刻与速度v垂直)导致粒子做匀速圆周运动。
    ②当v// B时,f洛=0做匀速直线运动。
    ③当v与B成______时,(带电粒子沿一般方向射入磁场),
    可把v分解为(垂直B分量v⊥,此方向匀速圆周运动;平行B分量v//,此方向匀速直线运动)合运动为等距螺旋线运动。
    磁场和电场对电荷作用力的差别:
    只有______电荷在磁场中才有可能受洛仑兹力,_____电荷中磁场中不受洛仑兹力。
    在电场中无论电荷是运动还是静止,都受电场力作用。
    f洛的特点:
    ① 始终与速度方向垂直,对运动电荷永不做功,而安培力可以做功。(所以少用动能定理,多与几何关系相结合)。
    ②不论电荷做什么性质运动,轨迹如何,洛仑兹力只改变速度的____,不能改变速度的____,对粒子永不做功
    (2)洛伦兹力的方向用____定则来判断(难点).实验:判断f B v三者方向的关系
    洛伦兹力F的方向既垂直于磁场B的方向,又垂直于运动电荷的速度v的方向,即F总是垂直于B和v所在的____.
    使用左手定则判定洛伦兹力方向:伸出左手,让姆指跟四指垂直,且处于同一平面内,让磁感线穿过手心,四指指向正电荷运动方向(当是负电荷时,四指指向与电荷运动方向相反)则姆指所指方向就是该电荷所受洛伦兹力的方向.
    说明:正电荷运动方向为电流方向(即四指的指向),负电运动方向跟电流方向___
    (3)洛伦兹力的特点
    洛伦兹力的方向一定既垂直于电荷运动的方向,也垂直于磁场方向.即洛伦兹力的方向垂直于速度和磁场方向决定的平面,同时,由于洛伦兹力的方向与速度的方向垂直,所以洛伦兹力的瞬时功率P=Fvcos90o=0,即洛伦兹力永远___做功.
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  • ID:6-6354361 [精]【备考2020】高考物理一轮复习学案 第30讲 磁场及其描述磁场对电流的作用﹙原卷+解析卷﹚

    高中物理/高考专区/一轮复习


    磁场
    第31讲 磁场及其描述磁场对电流的作用(原版卷)
    
    磁感应强度、磁感线、安培力、洛伦兹力的理解及安培定则和左手定则的运用
    学会安培力的大小计算,以及带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析与计算
    掌握带电粒子在独立场、混合场中的运动
    
    磁场、磁感应强度
    1.磁场
    (1)基本特性:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有______的作用.
    (2)方向:小磁针的______所受磁场力的方向,或自由小磁针静止时北极的指向.
    2.磁感应强度
    (1)物理意义:描述磁场的_____和_____
    (2)定义式:B=(通电导线垂直于磁场).
    (3)方向:小磁针静止时____的指向.
    3.匀强磁场
    (1)定义:磁感应强度的大小______、方向______的磁场称为匀强磁场.
    (2)特点
    匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线.
    二、磁感线、通电导体周围磁场的分布
    1.磁感线的特点
    (1)磁感线上某点的_____方向就是该点的磁场方向.
    (2)磁感线的疏密定性地表示磁场的____,在磁感线较密的地方磁场较___;在磁感线较疏的地方磁场较__
    (3)磁感线是___曲线,没有起点和终点.在磁体外部,从N极指向S极;在磁体内部,由S极指向N极.
    (4)同一磁场的磁感线不____、不____、不相切.
    (5)磁感线是假想的曲线,客观上不存在.
    2.电流的磁场
    直线电流的磁场
    通电螺线管的磁场
    环形电流的磁场
    
    特点
    无磁极、非匀强,且距导线越远处磁场___
    与___磁铁的磁场相似,管内为____磁场且磁场___,管外为____场
    环形电流的两 侧是N极和S极,且离圆环中心越远,磁场___
    
    安培
    定则
    
    
    
    
    立体图
    
    
    
    
    横截
    面图
    
    
    
    
    
    三、安培力、安培力的方向
    1.安培力的大小
    (1)磁场和电流垂直时,F=___.(2)磁场和电流平行时:F=0.
    2.安培力的方向
    (1)用左手定则判定:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内.让磁感线从掌心进入,并使四指指向_______,这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受_____
    (2)安培力的方向特点:F⊥B,F⊥I,即F垂直于_____决定的平面.
    ================================================
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  • ID:6-6315953 [精]【备考2020】高考一轮复习学案 第28讲 电路的基本规律及应用 (原卷+解析卷)

    高中物理/高考专区/一轮复习


    恒定电流
    第28讲 电路的基本规律及应用(原卷版)
    
    1、掌握串并联电路中电流、电压、电阻及其功率关系
    2.学会使用闭合电路的欧姆定律
    3、掌握电流表、电压表的改装原理
    
    电源
    1.电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化______的装置.
    2.电动势:非静电力搬运电荷所做的功跟_______的比值,E= _____,单位:V.
    二、闭合电路的欧姆定律
    1、内容:闭合电路中的电流跟电源的电动势成____,跟内、外电路的电阻之和成____,这个结论叫做闭合电路的欧姆定律。
    2、公式:I=____
    3、适用条件:外电路是纯电阻的电路。
    根据欧姆定律,外电路两端的电势降落为U外=IR,习惯上成为路端电压,内电路的电势降落为U内=Ir,代入E =IR+ Ir

    
    该式表明,电动势等于______之和。
    (1)串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻,电路中任意一个电阻值变大或变小时,串联的总电阻_______。
    (2)并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻,任意一个电阻值变大或变小时,电路的总电阻_______.
    三、基尔霍夫定律
    结点:三条或三条以上导线的联接点。
    支路:两结点之间由元件串联构成的一段电路。一条支路流过一个电流,称为_____。
    回路:由支路组成的闭合路径。
    网孔:内部不含支路的回路。
    1.基尔霍夫电流定律(KCL定律)
    在任一瞬间,流向任一结点的电流等于流出该结点的电流。即: ___ 或: ____
    基尔霍夫电流定律(KCL)反映了电路中任一结点处各支路电流间相互制约的关系。
    电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面。
    2.基尔霍夫电压定律(KVL定律)
    在任一瞬间,从回路中任一点出发,沿回路循行一周,则电位升之和等于电位降之和。
    即: U升 = U降 或:在任一瞬间,沿任一回路循行方向,回路中各段电压的代数和恒等于零。即: U = 0
    基尔霍夫电压定律(KVL)反映了电路中任一回路中各段电压间相互制约的关系。
    四、电路中电位的概念及计算
    单位正电荷在某点的电势(位)能,即电路中某点至参考点的电压,记为“___” 。通常设参考点的电位为零,又称___。
    某点电位为正,说明该点电位比参考点高;某点电位为负,说明该点电位比参考点低。
    电位的计算步骤:
    (1) 选参考点,设其电位为零;
    ================================================
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  • ID:6-6315951 [精]【备考2020】高考物理一轮复习学案 第27讲 电流、电阻、电功、电功率﹙原卷+解析卷)

    高中物理/高考专区/一轮复习


    恒定电流
    第29讲电流、电阻、电功、电功率(原版卷)
    
    1.掌握电路基本概念,会用欧姆定律、电阻定律、焦耳定律分析问题.
    2.掌握闭合电路欧姆定律,能够结合串、并联电路的特点分析问题,会分析电路动态变化问题.
    
    电流
    1.定义:电荷的_______形成电流.
    2.方向:规定为_______定向移动的方向.
    3.三个公式:
    4.三种电流表达式的区别
    公式
    适用范围
    字母含义
    公式含义
    
    定义式
    
    一切电路
    (1)q是通过整个导体横截面的电荷量,不是单位面积上
    (2)当异种电荷反向通过某截面时,所形成的电流是同向的,应是q=|q1|+|q2|
    反映了I的大小,但不能说I∝q,I∝
    
    微观式
    
    一切电路
    n:导体单位体积内的自由电荷数
    q:每个自由电荷的电荷量
    S:导体横截面积
    v:定向移动的速率
    从微观上看n、q、S、v决定了I的大小
    
    决定式
    
    金属电解液
    U:导体两端的电压
    R:导体本身的电阻
    I由U、R决定
    I∝U,I∝
    
    
    二、电阻
    1. (1)定义式:R=.
    (2)电阻定律:R=ρ.
    2.电阻率
    (1)物理意义:反映导体____性能的物理量,是导体材料本身的属性.
    (2)电阻率与温度的关系
    ①金属的电阻率随温度升高而____.
    ②半导体的电阻率随温度升高而____.
    ③超导体:当温度降低到____附近时,某些材料的电阻率突然减小为零成为超导体.
    三、电功与电功率
    1.电功
    (1)公式:W=____
    (2)适用条件:适用于任何电路.
    (3)实质:电能转化为其他形式的能的过程.
    2.电功率
    (1)公式:P=___
    (2)适用条件:适用于任何电路.
    3.电热
    Q=____(焦耳定律).
    4.电热功率
    P=___
    
    1.关于电流,下列说法正确的是(  )
    A.电子的运动速率越大,电流就越大
    B.单位时间内通过导体横截面积的电量越多,导体中的电流越大
    C.因为电流有方向,所以电流是矢量
    D.导体中的电流,一定是自由电子的定向移动形成的
    2.如图所示是通有恒定电流的某段导体。在5s内有10C的负电荷向右通过横截面A,则导
    体内电流的大小和方向分别是(  )
    
    A.2A、向右 B.2A、向左 C.50A、向右 D.50A、向左
    ================================================
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  • ID:6-6286276 [精]【备考2020】高考物理一轮复习学案 第29讲 电学实验﹙原卷+解析卷)

    高中物理/高考专区/一轮复习


    cx
    第30讲 实验(原版卷)
    
    掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法。
    2、学会利用伏安法测电阻,进一步测出金属的电阻率.
    3、了解并掌握测定电池的电动势和内阻的原理和实验方法。
    4、学会使用电表。
    
    一、测定金属的电阻率
    1.用_____测一段金属丝导线的长度 l,用_______测导线的直径d,用伏安法测导线的电阻R,由R=ρ,得ρ==.
    2.用伏安法测电阻,其原理为I=,则R=,即测出导体两端的电压和通过的___,便可计算出导体的电阻.但在测量中通常有两种方式,即电流表的内接法与外接法.
    (1)电流表内、外接法的比较
    内接法
    外接法
    
    电路图
    
    
    
    误差原因
    电流表分压
    U测=Ux+UA
    电压表分流
    I测=Ix+IV
    
    电阻测量值
    R测==Rx+RA>Rx
    测量值大于真实值
    R测==测量值小于真实值
    
    适用条件
    Rx?RA
    Rx?RV
    
    (2)两种接法的选择
    ①比较法
    (ⅰ)若R?RV,说明电压表的分流作用较弱,应用电流表外接法;
    (ⅱ)若R?RA,说明电流表的分压作用较弱,应选用电流表内接法.
    ②比值法
    (ⅰ)若>,应选用电流表___;
    (ⅱ)若<,应选用电流表____;
    (ⅲ)若=,两种方法均可.
    3.螺旋测微器的原理及应用
    (1)结构:如图所示,测砧A和固定刻度B固定在尺架C上,可动刻度E、旋钮D、微调旋钮D′、测微螺杆F是连在一起的,通过精密螺纹套在B上.
    

    (2)测量原理
    螺旋测微器的螺距是___ mm,螺栓上可动刻度一周为50格,当螺栓每转一周时,前进(或后退)一个螺距0.5 mm.若螺栓每转过1格,前进(或后退)___mm,因此螺旋测微器的精确度为___ mm.
    (3)操作与读数
    使用螺旋测微器时,将被测物体放在小砧A和测微螺杆F之间,先使用粗调旋钮D,在测微螺杆F快靠近被测物体时,改用微调旋钮D′,听到咔咔声音停止转动,并用止动旋钮止动,然后读数.读数时,在____上读出大于0.5 mm的部分,在____上读出不足0.5 mm的部分,读可动刻度示数时还要注意估读一位数字.
    螺旋测微器的读数可用下式表示:螺旋测微器的读数=固定尺上的读数+可动尺上的读数×_____.如图所示,读数为6.5 mm+0.01×20.3 mm=6.703 mm.
    

    描绘小电珠的伏安特性曲线
    1.实验原理
    (1)测多组小电珠的U、I的值,并绘出I-U图象;
    (2)由图线的斜率反映______的关系.
    2.实验器材
    小电珠“3.8 V,0.3 A”、电压表“0~3 V~15 V”、电流表“0~0.6 A~3 A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔.
    3.实验步骤
    (1)画出电路图(如图1甲所示).
    
    (2)将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如图乙所示的电路.
    (3)测量与记录
    移动滑动变阻器触头位置,测出12组左右不同的电压值U和电流值I,并将测量数据填入自己设计的表格中.
    (4)数据处理
    ①在坐标纸上以U为横轴,I为纵轴,建立直角坐标系.
    ②在坐标纸上描出各组数据所对应的点.
    ③将描出的点用平滑的曲线连接起来,得到小电珠的伏安特性曲线.
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    ~$9讲 实验 (原版卷).doc
    第30讲 电学实验 (原版卷).doc
    第30讲 电学实验 (解析版).doc

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