高中物理交流電公式及知識點總結

高中物理交流電公式及知識點總結

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　　一、質點的運動(1)------直線運動

　　1)勻變速直線運動

　　1.平均速度V平=s/t(定義式) 2.有用推論Vt2-Vo2=2as

　　3.中間時刻速度Vt/2=V平=(Vt+Vo)/2 4.末速度Vt=Vo+at

　　5.中間位置速度Vs/2=[(Vo2+Vt2)/2]1/2 6.位移s=V平t=Vot+at2/2=Vt/2t

　　7.加速度a=(Vt-Vo)/t {以Vo為正方向，a與Vo同向(加速)a>0;反向則aF2)

　　2.互成角度力的合成：

　　F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2(余弦定理) F1⊥F2時:F=(F12+F22)1/2

　　3.合力大小范圍：|F1-F2|≤F≤|F1+F2|

　　4.力的正交分解：Fx=Fcosβ，Fy=Fsinβ(β為合力與x軸之間的夾角tgβ=Fy/Fx)

　　注：

　　(1)力(矢量)的合成與分解遵循平行四邊形定則;

　　(2)合力與分力的關系是等效替代關系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立;

　　(3)除公式法外，也可用作圖法求解,此時要選擇標度,嚴格作圖;

　　(4)F1與F2的值一定時,F1與F2的夾角(α角)越大，合力越小;

　　(5)同一直線上力的合成，可沿直線取正方向，用正負號表示力的方向，化簡為代數運算。

　　四、動力學(運動和力)

　　1.牛頓第一運動定律(慣性定律)：物體具有慣性，總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態,直到有外力迫使它改變這種狀態為止

　　2.牛頓第二運動定律：F合=ma或a=F合/ma{由合外力決定,與合外力方向一致}

　　3.牛頓第三運動定律：F=-F′{負號表示方向相反,F、F′各自作用在對方，平衡力與作用力反作用力區別，實際應用：反沖運動}

　　4.共點力的平衡F合=0，推廣 {正交分解法、三力匯交原理｝

　　5.超重：FN>G，失重：FN>r｝

　　3.受迫振動頻率特點：f=f驅動力

　　4.發生共振條件:f驅動力=f固，A=max，共振的防止和應用〔見第一冊175〕

　　5.機械波、橫波、縱波〔見第二冊P2〕

　　6.波速v=s/t=λf=λ/T{波傳播過程中，一個周期向前傳播一個波長;波速大小由介質本身所決定}

　　7.聲波的波速(在空氣中)0℃：332m/s;20℃:344m/s;30℃:349m/s;(聲波是縱波)

　　8.波發生明顯衍射(波繞過障礙物或孔繼續傳播)條件：障礙物或孔的尺寸比波長小，或者相差不大

　　9.波的干涉條件：兩列波頻率相同(相差恒定、振幅相近、振動方向相同)

　　10.多普勒效應:由于波源與觀測者間的相互運動，導致波源發射頻率與接收頻率不同{相互接近，接收頻率增大，反之，減小〔見第二冊21〕｝

　　注：

　　(1)物體的固有頻率與振幅、驅動力頻率無關，取決于振動系統本身;

　　(2)加強區是波峰與波峰或波谷與波谷相遇處，減弱區則是波峰與波谷相遇處;

　　(3)波只是傳播了振動，介質本身不隨波發生遷移,是傳遞能量的一種方式;

　　(4)干涉與衍射是波特有的;

　　(5)振動圖象與波動圖象;

　　(6)其它相關內容：超聲波及其應用〔見第二冊22〕/振動中的能量轉化〔見第一冊173〕。

　　六、沖量與動量(物體的受力與動量的變化)

　　1.動量：p=mv {p:動量(kg/s)，m:質量(kg)，v:速度(m/s)，方向與速度方向相同｝

　　3.沖量：I=Ft {I:沖量(N?s)，F:恒力(N)，t:力的作用時間(s)，方向由F決定｝

　　4.動量定理：I=Δp或Ft=mvt–mvo {Δp:動量變化Δp=mvt–mvo，是矢量式}

　　5.動量守恒定律：p前總=p后總或p=p’′也可以是m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′

　　6.彈性碰撞：Δp=0;ΔEk=0 {即系統的動量和動能均守恒}

　　7.非彈性碰撞Δp=0;0r0，f引>f斥，F分子力表現為引力

　　(4)r>10r0，f引=f斥≈0，F分子力≈0，E分子勢能≈0

　　5.熱力學第一定律W+Q=ΔU{(做功和熱傳遞，這兩種改變物體內能的方式，在效果上是等效的)，W:外界對物體做的正功(J)，Q:物體吸收的熱量(J)，ΔU:增加的內能(J)，涉及到第一類永動機不可造出〔見第二冊40〕｝

　　6.熱力學第二定律

　　克氏表述：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其它變化(熱傳導的方向性);

　　開氏表述：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其它變化(機械能與內能轉化的方向性){涉及到第二類永動機不可造出〔見第二冊P44〕｝

　　7.熱力學第三定律：熱力學零度不可達到{宇宙溫度下限：-273.15攝氏度(熱力學零度)｝

　　注:

　　(1)布朗粒子不是分子,布朗顆粒越小，布朗運動越明顯,溫度越高越劇烈;

　　(2)溫度是分子平均動能的標志;

　　3)分子間的引力和斥力同時存在,隨分子間距離的增大而減小,但斥力減小得比引力快;

　　(4)分子力做正功，分子勢能減小,在r0處F引=F斥且分子勢能最小;

　　(5)氣體膨脹,外界對氣體做負功W0;吸收熱量，Q>0

　　(6)物體的內能是指物體所有的分子動能和分子勢能的總和，對于理想氣體分子間作用力為零，分子勢能為零;

　　(7)r0為分子處于平衡狀態時，分子間的距離;

　　(8)其它相關內容：能的轉化和定恒定律〔見第二冊P41〕/能源的開發與利用、環保〔見第二冊P47〕/物體的內能、分子的動能、分子勢能〔見第二冊P47〕。

　　九、氣體的性質

　　1.氣體的狀態參量：

　　溫度：宏觀上，物體的冷熱程度;微觀上，物體內部分子無規則運動的劇烈程度的標志，熱力學溫度與攝氏溫度關系：T=t+273 {T:熱力學溫度(K)，t:攝氏溫度(℃)｝

　　體積V：氣體分子所能占據的空間，單位換算：1m3=103L=106mL

　　壓強p：單位面積上，大量氣體分子頻繁撞擊器壁而產生持續、均勻的壓力，標準大氣壓：1atm=1.013×105Pa=76cmHg(1Pa=1N/m2)

　　2.氣體分子運動的特點：分子間空隙大;除了碰撞的瞬間外，相互作用力微弱;分子運動速率很大

　　3.理想氣體的狀態方程：p1V1/T1=p2V2/T2 {PV/T=恒量，T為熱力學溫度(K)｝

　　注:

　　(1)理想氣體的內能與理想氣體的體積無關,與溫度和物質的量有關;

　　(2)公式3成立條件均為一定質量的理想氣體，使用公式時要注意溫度的單位，t為攝氏溫度(℃)，而T為熱力學溫度(K)。

　　十、電場

　　1.兩種電荷、電荷守恒定律、元電荷：(e=1.60×10-19C);帶電體電荷量等于元電荷的整數倍

　　2.庫侖定律：F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:點電荷間的作用力(N)，k:靜電力常量k=9.0×109N?m2/C2，Q1、Q2:兩點電荷的電量(C)，r:兩點電荷間的距離(m)，方向在它們的連線上，作用力與反作用力，同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引｝

　　3.電場強度：E=F/q(定義式、計算式){E:電場強度(N/C)，是矢量(電場的疊加原理)，q：檢驗電荷的電量(C)｝

　　4.真空點(源)電荷形成的電場E=kQ/r2 {r：源電荷到該位置的距離(m)，Q：源電荷的電量｝

　　5.勻強電場的場強E=UAB/d {UAB:AB兩點間的電壓(V)，d:AB兩點在場強方向的距離(m)｝

　　6.電場力：F=qE {F:電場力(N)，q:受到電場力的電荷的電量(C)，E:電場強度(N/C)｝

　　7.電勢與電勢差：UAB=φA-φB，UAB=WAB/q=-ΔEAB/q

　　8.電場力做功：WAB=qUAB=Eqd{WAB:帶電體由A到B時電場力所做的功(J)，q:帶電量(C)，UAB:電場中A、B兩點間的電勢差(V)(電場力做功與路徑無關),E:勻強電場強度,d:兩點沿場強方向的距離(m)｝

　　9.電勢能：EA=qφA {EA:帶電體在A點的電勢能(J)，q:電量(C)，φA:A點的電勢(V)｝

　　10.電勢能的變化ΔEAB=EB-EA {帶電體在電場中從A位置到B位置時電勢能的差值｝

　　11.電場力做功與電勢能變化ΔEAB=-WAB=-qUAB (電勢能的增量等于電場力做功的負值)

　　12.電容C=Q/U(定義式,計算式) {C:電容(F)，Q:電量(C)，U:電壓(兩極板電勢差)(V)｝

　　13.平行板電容器的電容C=εS/4πkd(S:兩極板正對面積，d:兩極板間的垂直距離，ω：介電常數)

　　常見電容器〔見第二冊111〕

　　14.帶電粒子在電場中的加速(Vo=0)：W=ΔEK或qU=mVt2/2，Vt=(2qU/m)1/2

　　15.帶電粒子沿垂直電場方向以速度Vo進入勻強電場時的偏轉(不考慮重力作用的情況下)

　　類平垂直電場方向:勻速直線運動L=Vot(在帶等量異種電荷的平行極板中：E=U/d)

　　拋運動平行電場方向:初速度為零的勻加速直線運動d=at2/2，a=F/m=qE/m

　　注:

　　(1)兩個完全相同的帶電金屬小球接觸時,電量分配規律:原帶異種電荷的先中和后平分,原帶同種電荷的總量平分;

　　(2)電場線從正電荷出發終止于負電荷,電場線不相交,切線方向為場強方向,電場線密處場強大,順著電場線電勢越來越低,電場線與等勢線垂直;

　　(3)常見電場的電場線分布要求熟記〔見圖[第二冊98];

　　(4)電場強度(矢量)與電勢(標量)均由電場本身決定,而電場力與電勢能還與帶電體帶的電量多少和電荷正負有關;

　　(5)處于靜電平衡導體是個等勢體,表面是個等勢面,導體外表面附近的電場線垂直于導體表面，導體內部合場強為零,導體內部沒有凈電荷,凈電荷只分布于導體外表面;

　　(6)電容單位換算：1F=106μF=1012PF;

　　(7)電子伏(eV)是能量的單位,1eV=1.60×10-19J;

　　(8)其它相關內容：靜電屏蔽〔見第二冊101〕/示波管、示波器及其應用〔見第二冊P114〕等勢面〔見第二冊105〕。

　　十一、恒定電流

　　1.電流強度：I=q/t{I:電流強度(A)，q:在時間t內通過導體橫載面的電量(C)，t:時間(s)｝

　　2.歐姆定律：I=U/R {I:導體電流強度(A)，U:導體兩端電壓(V)，R:導體阻值(Ω)｝

　　3.電阻、電阻定律：R=ρL/S{ρ:電阻率(Ω?m)，L:導體的長度(m)，S:導體橫截面積(m2)｝

　　4.閉合電路歐姆定律：I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U內+U外

　　{I:電路中的總電流(A)，E:電源電動勢(V)，R:外電路電阻(Ω)，r:電源內阻(Ω)｝

　　5.電功與電功率：W=UIt，P=UI{W:電功(J)，U:電壓(V)，I:電流(A)，t:時間(s)，P:電功率(W)｝

　　6.焦耳定律：Q=I2Rt{Q:電熱(J)，I:通過導體的電流(A)，R:導體的電阻值(Ω)，t:通電時間(s)｝

　　7.純電阻電路中:由于I=U/R,W=Q，因此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R

　　8.電源總動率、電源輸出功率、電源效率：P總=IE，P出=IU，η=P出/P總{I:電路總電流(A)，E:電源電動勢(V)，U:路端電壓(V)，η：電源效率｝

　　9.電路的串/并聯 串聯電路(P、U與R成正比) 并聯電路(P、I與R成反比)

　　電阻關系(串同并反) R串=R1+R2+R3+ 1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+

　　電流關系 I總=I1=I2=I3 I并=I1+I2+I3+

　　電壓關系 U總=U1+U2+U3+ U總=U1=U2=U3

　　功率分配 P總=P1+P2+P3+ P總=P1+P2+P3+

　　10.歐姆表測電阻

　　(1)電路組成 (2)測量原理

　　兩表筆短接后,調節Ro使電表指針滿偏，得

　　Ig=E/(r+Rg+Ro)

　　接入被測電阻Rx后通過電表的電流為

　　Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)

　　由于Ix與Rx對應，因此可指示被測電阻大小

　　(3)使用方法:機械調零、選擇量程、歐姆調零、測量讀數{注意擋位(倍率)｝、撥off擋。

　　(4)注意:測量電阻時，要與原電路斷開,選擇量程使指針在中央附近,每次換擋要重新短接歐姆調零。

　　11.伏安法測電阻

　　電流表內接法：

　　電壓表示數：U=UR+UA

　　電流表外接法：

　　電流表示數：I=IR+IV

　　Rx的測量值=U/I=(UA+UR)/IR=RA+Rx>R真

　　Rx的測量值=U/I=UR/(IR+IV)=RVRx/(RV+R)>RA [或Rx>(RARV)1/2]

　　選用電路條件RxRx

　　電壓調節范圍大,電路復雜,功耗較大

　　便于調節電壓的選擇條件Rp

　　電壓調節范圍大,電路復雜,功耗較大

　　便于調節電壓的選擇條件Rp

　　注1)單位換算：1A=103mA=106μA;1kV=103V=106mA;1MΩ=103kΩ=106Ω

　　(2)各種材料的電阻率都隨溫度的變化而變化,金屬電阻率隨溫度升高而增大;

　　(3)串聯總電阻大于任何一個分電阻,并聯總電阻小于任何一個分電阻;

　　(4)當電源有內阻時,外電路電阻增大時,總電流減小,路端電壓增大;

　　(5)當外電路電阻等于電源電阻時,電源輸出功率最大,此時的輸出功率為E2/(2r);

　　(6)其它相關內容：電阻率與溫度的關系半導體及其應用超導及其應用〔見第二冊127〕。

　　十三、電磁感應

　　1.[感應電動勢的大小計算公式]

　　1)E=nΔΦ/Δt(普適公式){法拉第電磁感應定律，E：感應電動勢(V)，n：感應線圈匝數，ΔΦ/Δt:磁通量的變化率｝

　　2)E=BLV垂(切割磁感線運動) {L:有效長度(m)｝

　　3)Em=nBSω(交流發電機最大的感應電動勢) {Em:感應電動勢峰值｝

　　4)E=BL2ω/2(導體一端固定以ω旋轉切割) {ω:角速度(rad/s)，V:速度(m/s)｝

　　2.磁通量Φ=BS {Φ:磁通量(Wb),B:勻強磁場的磁感應強度(T),S:正對面積(m2)}

　　3.感應電動勢的正負極可利用感應電流方向判定{電源內部的電流方向：由負極流向正極｝

　　_4.自感電動勢E自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系數(H)(線圈L有鐵芯比無鐵芯時要大)，ΔI:變化電流，?t:所用時間，ΔI/Δt:自感電流變化率(變化的快慢)｝

　　注：(1)感應電流的方向可用楞次定律或右手定則判定，楞次定律應用要點〔見第二冊P173〕;(2)自感電流總是阻礙引起自感電動勢的電流的變化;(3)單位換算：1H=103mH=106μH。(4)其它相關內容：自感〔見第二冊P178〕/日光燈〔見第二冊180〕。

　　十四、交變電流(正弦式交變電流)

　　1.電壓瞬時值e=Emsinωt 電流瞬時值i=Imsinωt;(ω=2πf)

　　2.電動勢峰值Em=nBSω=2BLv 電流峰值(純電阻電路中)Im=Em/R總

　　3.正(余)弦式交變電流有效值：E=Em/(2)1/2;U=Um/(2)1/2 ;I=Im/(2)1/2

　　4.理想變壓器原副線圈中的電壓與電流及功率關系

　　U1/U2=n1/n2; I1/I2=n2/n2; P入=P出

　　5.在遠距離輸電中,采用高壓輸送電能可以減少電能在輸電線上的損失損′=(P/U)2R;(P損′:輸電線上損失的功率，P:輸送電能的總功率，U:輸送電壓，R:輸電線電阻)〔見第二冊198〕;

　　6.公式1、2、3、4中物理量及單位：ω:角頻率(rad/s);t:時間(s);n:線圈匝數;B:磁感強度(T);

　　S:線圈的面積(m2);U輸出)電壓(V);I:電流強度(A);P:功率(W)。

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