(4)r>10r0,f引=f斥≈0,F分子力≈0,E分子势能≈0
5.热力学第一定律W+Q=ΔU{(做功和热传递,这两种改变物体内能的方式,在效果上是等效的),
W:
外界对物体做的正功(J),Q:
物体吸收的热量(J),ΔU:
增加的内能(J),涉及到第一类永动机不可造出〔见第二册P40〕}
6.热力学第二定律
克氏表述:
不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其它变化(热传导的方向性);
开氏表述:
不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其它变化(机械能与内能转化的方向性){涉及到第二类永动机不可造出〔见第二册P44〕}
7.热力学第三定律:
热力学零度不可达到{宇宙温度下限:
-273.15摄氏度(热力学零度)}
注:
(1)布朗粒子不是分子,布朗颗粒越小,布朗运动越明显,温度越高越剧烈;
(2)温度是分子平均动能的标志;
3)分子间的引力和斥力同时存在,随分子间距离的增大而减小,但斥力减小得比引力快;
(4)分子力做正功,分子势能减小,在r0处F引=F斥且分子势能最小;
(5)气体膨胀,外界对气体做负功W<0;温度升高,内能增大ΔU>0;吸收热量,Q>0
(6)物体的内能是指物体所有的分子动能和分子势能的总和,对于理想气体分子间作用力为零,分子势能为零;
(7)r0为分子处于平衡状态时,分子间的距离;
(8)其它相关内容:
能的转化和定恒定律〔见第二册P41〕/能源的开发与利用、环保〔见第二册P47〕/物体的内能、分子的动能、分子势能〔见第二册P47〕。
九、气体的性质
1.气体的状态参量:
温度:
宏观上,物体的冷热程度;微观上,物体内部分子无规则运动的剧烈程度的标志,
热力学温度与摄氏温度关系:
T=t+273{T:
热力学温度(K),t:
摄氏温度(℃)}
体积V:
气体分子所能占据的空间,单位换算:
1m3=103L=106mL
压强p:
单位面积上,大量气体分子频繁撞击器壁而产生持续、均匀的压力,标准大气压:
1atm=1.013×105Pa=76cmHg(1Pa=1N/m2)
2.气体分子运动的特点:
分子间空隙大;除了碰撞的瞬间外,相互作用力微弱;分子运动速率很大
3.理想气体的状态方程:
p1V1/T1=p2V2/T2{PV/T=恒量,T为热力学温度(K)}
注:
(1)理想气体的内能与理想气体的体积无关,与温度和物质的量有关;
(2)公式3成立条件均为一定质量的理想气体,使用公式时要注意温度的单位,t为摄氏温度(℃),而T为热力学温度(K)。
十、电场
1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷:
(e=1.60×10-19C);带电体电荷量等于元电荷的整数倍
2.库仑定律:
F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:
点电荷间的作用力(N),k:
静电力常量k=9.0×109N•m2/C2,Q1、Q2:
两点电荷的电量(C),r:
两点电荷间的距离(m),方向在它们的连线上,作用力与反作用力,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引}
3.电场强度:
E=F/q(定义式、计算式){E:
电场强度(N/C),是矢量(电场的叠加原理),q:
检验电荷的电量(C)}
4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2{r:
源电荷到该位置的距离(m),Q:
源电荷的电量}
5.匀强电场的场强E=UAB/d{UAB:
AB两点间的电压(V),d:
AB两点在场强方向的距离(m)}
6.电场力:
F=qE{F:
电场力(N),q:
受到电场力的电荷的电量(C),E:
电场强度(N/C)}
7.电势与电势差:
UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q
8.电场力做功:
WAB=qUAB=Eqd{WAB:
带电体由A到B时电场力所做的功(J),q:
带电量(C),UAB:
电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:
匀强电场强度,d:
两点沿场强方向的距离(m)}
9.电势能:
EA=qφA{EA:
带电体在A点的电势能(J),q:
电量(C),φA:
A点的电势(V)}
10.电势能的变化ΔEAB=EB-EA{带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值}
11.电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-qUAB(电势能的增量等于电场力做功的负值)
12.电容C=Q/U(定义式,计算式){C:
电容(F),Q:
电量(C),U:
电压(两极板电势差)(V)}
13.平行板电容器的电容C=εS/4πkd(S:
两极板正对面积,d:
两极板间的垂直距离,ω:
介电常数)
常见电容器〔见第二册P111〕
14.带电粒子在电场中的加速(Vo=0):
W=ΔEK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/2
15.带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下)
类平垂直电场方向:
匀速直线运动L=Vot(在带等量异种电荷的平行极板中:
E=U/d)
抛运动平行电场方向:
初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2,a=F/m=qE/m
注:
(1)两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律:
原带异种电荷的先中和后平分,原带同种电荷的总量平分;
(2)电场线从正电荷出发终止于负电荷,电场线不相交,切线方向为场强方向,电场线密处场强大,顺着电场线电势越来越低,电场线与等势线垂直;
(3)常见电场的电场线分布要求熟记〔见图[第二册P98];
(4)电场强度(矢量)与电势(标量)均由电场本身决定,而电场力与电势能还与带电体带的电量多少和电荷正负有关;
(5)处于静电平衡导体是个等势体,表面是个等势面,导体外表面附近的电场线垂直于导体表面,导体内部合场强为零,导体内部没有净电荷,净电荷只分布于导体外表面;
(6)电容单位换算:
1F=106μF=1012PF;
(7)电子伏(eV)是能量的单位,1eV=1.60×10-19J;
(8)其它相关内容:
静电屏蔽〔见第二册P101〕/示波管、示波器及其应用〔见第二册P114〕等势面〔见第二册P105〕。
十一、恒定电流
1.电流强度:
I=q/t{I:
电流强度(A),q:
在时间t内通过导体横载面的电量(C),t:
时间(s)}
2.欧姆定律:
I=U/R{I:
导体电流强度(A),U:
导体两端电压(V),R:
导体阻值(Ω)}
3.电阻、电阻定律:
R=ρL/S{ρ:
电阻率(Ω•m),L:
导体的长度(m),S:
导体横截面积(m2)}
4.闭合电路欧姆定律:
I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U内+U外
{I:
电路中的总电流(A),E:
电源电动势(V),R:
外电路电阻(Ω),r:
电源内阻(Ω)}
5.电功与电功率:
W=UIt,P=UI{W:
电功(J),U:
电压(V),I:
电流(A),t:
时间(s),P:
电功率(W)}
6.焦耳定律:
Q=I2Rt{Q:
电热(J),I:
通过导体的电流(A),R:
导体的电阻值(Ω),t:
通电时间(s)}
7.纯电阻电路中:
由于I=U/R,W=Q,因三此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R
8.电源总动率、电源输出功率、电源效率:
P总=IE,P出=IU,η=P出/P总{I:
电路总电流(A),E:
电源电动势(V),U:
路端电压(V),η:
电源效率}
9.电路的串/并联串联电路(P、U与R成正比)并联电路(P、I与R成反比)
电阻关系(串同并反)R串=R1+R2+R3+1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+
电流关系I总=I1=I2=I3I并=I1+I2+I3+
电压关系U总=U1+U2+U3+U总=U1=U2=U3
功率分配P总=P1+P2+P3+P总=P1+P2+P3+
10.欧姆表测电阻
(1)电路组成
(2)测量原理
两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏,得
Ig=E/(r+Rg+Ro)
接入被测电阻Rx后通过电表的电流为
Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)
由于Ix与Rx对应,因此可指示被测电阻大小
(3)使用方法:
机械调零、选择量程、欧姆调零、测量读数{注意挡位(倍率)}、拨off挡。
(4)注意:
测量电阻时,要与原电路断开,选择量程使指针在中央附近,每次换挡要重新短接欧姆调零。
11.伏安法测电阻
电流表内接法:
电压表示数:
U=UR+UA
电流表外接法:
电流表示数:
I=IR+IV
Rx的测量值=U/I=(UA+UR)/IR=RA+Rx>R真
Rx的测量值=U/I=UR/(IR+IV)=RVRx/(RV+R)选用电路条件Rx>>RA[或Rx>(RARV)1/2]
选用电路条件Rx<12.滑动变阻器在电路中的限流接法与分压接法
限流接法
电压调节范围小,电路简单,功耗小
便于调节电压的选择条件Rp>Rx
电压调节范围大,电路复杂,功耗较大
便于调节电压的选择条件Rp注1)单位换算:
1A=103mA=106μA;1kV=103V=106mA;1MΩ=103kΩ=106Ω
(2)各种材料的电阻率都随温度的变化而变化,金属电阻率随温度升高而增大;
(3)串联总电阻大于任何一个分电阻,并联总电阻小于任何一个分电阻;
(4)当电源有内阻时,外电路电阻增大时,总电流减小,路端电压增大;
(5)当外电路电阻等于电源电阻时,电源输出功率最大,此时的输出功率为E2/(2r);
(6)其它相关内容:
电阻率与温度的关系半导体及其应用超导及其应用〔见第二册P127〕。
十二、磁场
1.磁感应强度是用来表示磁场的强弱和方向的物理量,是矢量,单位T),1T=1N/A•m
2.安培力F=BIL;(注:
L⊥B){B:
磁感应强度(T),F:
安培力(F),I:
电流强度(A),L:
导线长度(m)}
3.洛仑兹力f=qVB(注V⊥B);质谱仪〔见第二册P155〕{f:
洛仑兹力(N),q:
带电粒子电量(C),V:
带电粒子速度(m/s)}
4.在重力忽略不计(不考虑重力)的情况下,带电粒子进入磁场的运动情况(掌握两种):
(1)带电粒子沿平行磁场方向进入磁场:
不受洛仑兹力的作用,做匀速直线运动V=V0
(2)带电粒子沿垂直磁场方向进入磁场:
做匀速圆周运动,规律如下a)F向=f洛=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=qVB;r=mV/qB;T=2πm/qB;(b)运动周期与圆周运动的半径和线速度无关,洛仑兹力对带电粒子不做功(任何情况下);(c)解题关键:
画轨迹、找圆心、定半径、圆心角(=二倍弦切角)。
注:
(1)安培力和洛仑兹力的方向均可由左手定则判定,只是洛仑兹力要注意带电粒子的正负;
(2)磁感线的特点及其常见磁场的磁感线分布要掌握〔见图及第二册P144〕;(3)其它相关内容:
地磁场/磁电式电表原理〔见第二册P150〕/回旋加速器〔见第二册P156〕/磁性材料
十三、电磁感应
1.[感应电动势的大小计算公式]
1)E=nΔΦ/Δt(普适公式){法拉第电磁感应定律,E:
感应电动势(V),n:
感应线圈匝数,ΔΦ/Δt:
磁通量的变化率}
2)E=BLV垂(切割磁感线运动){L:
有效长度(m)}
3)Em=nBSω(交流发电机最大的感应电动势){Em:
感应电动势峰值}
4)E=BL2ω/2(导体一端固定以ω旋转切割){ω:
角速度(rad/s),V:
速度(m/s)}
2.磁通量Φ=BS{Φ:
磁通量(Wb),B:
匀强磁场的磁感应强度(T),S:
正对面积(m2)}
3.感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定{电源内部的电流方向:
由负极流向正极}
*4.自感电动势E自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:
自感系数(H)(线圈L有铁芯比无铁芯时要大),ΔI:
变化电流,∆t:
所用时间,ΔI/Δt:
自感电流变化率(变化的快慢)}
注:
(1)感应电流的方向可用楞次定律或右手定则判定,楞次定律应用要点〔见第二册P173〕;
(2)自感电流总是阻碍引起自感电动势的电流的变化;(3)单位换算:
1H=103mH=106μH。
(4)其它相关内容:
自感〔见第二册P178〕/日光灯〔见第二册P180〕。
十四、交变电流(正弦式交变电流)
1.电压瞬时值e=Emsinωt电流瞬时值i=Imsinωt;(ω=2πf)
2.电动势峰值Em=nBSω=2BLv电流峰值(纯电阻电路中)Im=Em/R总
3.正(余)弦式交变电流有效值:
E=Em/
(2)1/2;U=Um/
(2)1/2;I=Im/
(2)1/2
4.理想变压器原副线圈中的电压与电流及功率关系
U1/U2=n1/n2;I1/I2=n2/n2;P入=P出
5.在远距离输电中,采用高压输送电能可以减少电能在输电线上的损失损´=(P/U)2R;(P损´:
输电线上损失的功率,P:
输送电能的总功率,U:
输送电压,R:
输电线电阻)〔见第二册P198〕;
6.公式1、2、3、4中物理量及单位:
ω:
角频率(rad/s);t:
时间(s);n:
线圈匝数;B:
磁感强度(T);
S:
线圈的面积(m2);U输出)电压(V);I:
电流强度(A);P:
功率(W)。
注:
(1)交变电流的变化频率与发电机中线圈的转动的频率相同即:
ω电=ω线,f电=f线;
(2)发电机中,线圈在中性面位置磁通量最大,感应电动势为零,过中性面电流方向就改变;
(3)有效值是根据电流热效应定义的,没有特别说明的交流数值都指有效值;
(4)理想变压器的匝数比一定时,输出电压由输入电压决定,输入电流由输出电流决定,输入功率等于输出功率,当负载的消耗的功率增大时输入功率也增大,即P出决定P入;
(5)其它相关内容:
正弦交流电图象〔见第二册P190〕/电阻、电感和电容对交变电流的作用〔见第二册P193〕。
十五、电磁振荡和电磁波
1.LC振荡电路T=2π(LC)1/2;f=1/T{f:
频率(Hz),T:
周期(s),L:
电感量(H),C:
电容量(F)}
2.电磁波在真空中传播的速度c=3.00×108m/s,λ=c/f{λ:
电磁波的波长(m),f:
电磁波频率}
注:
(1)在LC振荡过程中,电容器电量最大时,振荡电流为零;电容器电量为零时,振荡电流最大;
(2)麦克斯韦电磁场理论:
变化的电(磁)场产生磁(电)场;
(3)其它相关内容:
电磁场〔见第二册P215〕/电磁波〔见第二册P216〕/无线电波的发射与接收〔见第二册P219〕/电视雷达〔见第二册P220〕。
十六、光的反射和折射(几何光学)
1.反射定律α=i{α;反射角,i:
入射角}
2.绝对折射率(光从真空中到介质)n=c/v=sin/sin{光的色散,可见光中红光折射率小,n:
折射率,c:
真空中的光速,v:
介质中的光速,:
入射角,:
折射角}
3.全反射:
1)光从介质中进入真空或空气中时发生全反射的临界角C:
sinC=1/n
2)全反射的条件:
光密介质射入光疏介质;入射角等于或大于临界角
注:
(1)平面镜反射成像规律:
成等大正立的虚像,像与物沿平面镜对称;
(2)三棱镜折射成像规律:
成虚像,出射光线向底边偏折,像的位置向顶角偏移;
(3)光导纤维是光的全反射的实际应用〔见第三册P12〕,放大镜是凸透镜,近视眼镜是凹透镜;
(4)熟记各种光学仪器的成像规律,利用反射(折射)规律、光路的可逆等作出光路图是解题关键;
(5)白光通过三棱镜发色散规律:
紫光靠近底边出射见〔第三册P16〕。
十七、光的本性(光既有粒子性,又有波动性,称为光的波粒二象性)
1.两种学说:
微粒说(牛顿)、波动说(惠更斯)〔见第三册P23〕
2.双缝干涉:
中间为亮条纹;亮条纹位置:
=nλ;暗条纹位置:
=(2n+1)λ/2(n=0,1,2,3,、、、);条纹间距{:
路程差(光程差);λ:
光的波长;λ/2:
光的半波长;d两条狭缝间的距离;l:
挡板与屏间的距离}
3.光的颜色由光的频率决定,光的频率由光源决定,与介质无关,光的传播速度与介质有关,光的颜色按频率从低到高的排列顺序是:
红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫(助记:
紫光的频率大,波长小)
4.薄膜干涉:
增透膜的厚度是绿光在薄膜中波长的1/4,即增透膜厚度d=λ/4〔见第三册P25〕
5.光的衍射:
光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的,在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下,光的衍射现象不明显可认为沿直线传播,反之,就不能认为光沿直线传播〔见第三册P27〕
6.光的偏振:
光的偏振现象说明光是横波〔见第三册P32〕
7.光的电磁说:
光的本质是一种电磁波。
电磁波谱(按波长从大到小排列):
无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线。
红外线、紫外、线伦琴射线的发现和特性、产生机理、实际应用〔见第三册P29〕
8.光子说,一个光子的能量E=hν{h:
普朗克常量=6.63×10-34J.s,ν:
光的频率}
9.爱因斯坦光电效应方程:
mVm2/2=hν-W{mVm2/2:
光电子初动能,hν:
光子能量,W:
金属的逸出功}
注:
(1)要会区分光的干涉和衍射产生原理、条件、图样及应用,如双缝干涉、薄膜干涉、单缝衍射、圆孔衍射、圆屏衍射等;
(2)其它相关内容:
光的本性学说发展史/泊松亮斑/发射光谱/吸收光谱/光谱分析/原子特征谱线〔见第三册P50〕/光电效应的规律光子说〔见第三册P41〕/光电管及其应用/光的波粒二象性〔见第三册P45〕/激光〔见第三册P35〕/物质波〔见第三册P51〕。
十八、原子和原子核
1.α粒子散射试验结果a)大多数的α粒子不发生偏转;(b)少数α粒子发生了较大角度的偏转;(c)极少数α粒子出现大角度的偏转(甚至反弹回来)
2.原子核的大小:
10-15~10-14m,原子的半径约10-10m(原子的核式结构)
3.光子的发射与吸收:
原子发生定态跃迁时,要辐射(或吸收)一定频率的光子:
hν=E初-E末{能级跃迁}
4.原子核的组成:
质子和中子(统称为核子),{A=质量数=质子数+中子数,Z=电荷数=质子数=核外电子数=原子序数〔见第三册P63〕}
5.天然放射现象:
α射线(α粒子是氦原子核)、β射线(高速运动的电子流)、γ射线(波长极短的电磁波)、α衰变与β衰变、半衰期(有半数以上的原子核发生了衰变所用的时间)。
γ射线是伴随α射线和β射线产生的〔见第三册P64〕
6.爱因斯坦的质能方程:
E=mc2{E:
能量(J),m:
质量(Kg),c:
光在真空中的速度}
7.核能的计算ΔE=Δmc2{当Δm的单位用kg时,ΔE的单位为J;当Δm用原子质量单位u时,算出的ΔE单位为uc2;1uc2=931.5MeV}〔见第三册P72〕。
注:
(1)常见的核反应方程(重核裂变、轻核聚变等核反应方程)要求掌握;
(