最新物理重要知识点最全总结四.docx

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最新物理重要知识点最全总结四

专题：

带电粒子在复合场中的运动

一、复合场的分类：

1、复合场：

2、叠加场：

二、带电粒子在复合场电运动的基本分析

三、电场力和洛伦兹力的比较

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伦兹力的作用．

2.电场力的大小F＝Eq，与电荷的运动的速度无关；

而洛伦兹力的大小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；

而洛伦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速度大小，也可以改变电荷运动的方向，

而洛伦兹力只能改变电荷运动的速度方向.不能改变速度大小

5.电场力可以对电荷做功，能改变电荷的动能；

而洛伦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;

匀强磁场中在洛伦兹力的作用下,垂直于磁场方向运动的电荷的偏转轨迹为圆弧．

四、对于重力的考虑重力考虑与否分三种情况．

五、复合场中的特殊物理模型

1．粒子速度选择器

如图所示，粒子经加速电场后得到一定的速度v0，进入正交的电场和磁场，受到的电场力与洛伦兹力方向相反，若使粒子沿直线从右边孔中出去，则有qv0B＝qE,v0=E/B，若v=v0=E/B，粒子做直线运动，与粒子电量、电性、质量无关

若v＜E/B，电场力大，粒子向电场力方向偏，电场力做正功，动能增加．

若v＞E/B，洛伦兹力大，粒子向磁场力方向偏，电场力做负功，动能减少．

2.磁流体发电机

如图所示，由燃烧室O燃烧电离成的正、负离子（等离子体）以高速。

喷入偏转磁场B中．在洛伦兹力作用下，正、负离子分别向上、下极板偏转、积累，从而在板间形成一个向下的电场．两板间形成一定的电势差．当qvB=qU/d时电势差稳定U＝dvB，这就相当于一个可以对外供电的电源．

3.电磁流量计．

电磁流量计原理可解释为：

如图所示，一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动．导电液体中的自由电荷（正负离子）在洛伦兹力作用下纵向偏转，a,b间出现电势差．当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定．

由Bqv=Eq=Uq/d，可得v=U/Bd.流量Q=Sv=πUd/4B

4.质谱仪：

如图所示：

组成：

离子源O，加速场U，速度选择器（E,B），偏转场B2，胶片．

原理：

加速场中qU=½mv2

选择器中:

Bqv=Eq

偏转场中:

d＝2r，qvB2＝mv2/r

比荷:

质量

作用：

主要用于测量粒子的质量、比荷、研究同位素．

5.回旋加速器

如图所示：

组成：

两个D形盒，大型电磁铁，高频振荡交变电压，两缝间可形成电压U

作用：

电场用来对粒子（质子、氛核,a粒子等）加速，磁场用来使粒子回旋从而能反复加速．高能粒子是研究微观物理的重要手段．

要求：

粒子在磁场中做圆周运动的周期等于交变电源的变化周期．

关于回旋加速器的几个问题：

（1）回旋加速器中的D形盒，它的作用是静电屏蔽，使带电粒子在圆周运动过程中只处在磁场中而不受电场的干扰，以保证粒子做匀速圆周运动‘

（2）回旋加速器中所加交变电压的频率f,与带电粒子做匀速圆周运动的频率相等:

（3）回旋加速器最后使粒子得到的能量，可由公式

来计算，

在粒子电量，、质量m和磁感应强度B一定的情况下，回旋加速器的半径R越大，粒子的能量就越大．

电磁感应：

.

1.法拉第电磁感应定律：

电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比，这就是法拉第电磁感应定律。

内容：

电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。

发生电磁感应现象的这部分电路就相当于电源，在电源的内部电流的方向是从低电势流向高电势。

（即：

由负到正）

2.[感应电动势的大小计算公式]

1）E＝BLV（垂直平动切割）

2）

…=?

（普适公式）ε∝

（法拉第电磁感应定律）

3）E=nBSωsin（ωt+Φ）；Em＝nBSω（线圈转动切割）

4）E＝BL2ω/2（直导体绕一端转动切割）

5）*自感E自＝nΔΦ/Δt＝＝L

（自感）

3.楞次定律：

感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量变化,这就是楞次定律。

内容：

感应电流具有这样的方向，就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

B感和I感的方向判定：

楞次定律（右手）深刻理解“阻碍”两字的含义（I感的B是阻碍产生I感的原因）

B原方向?

；B原?

变化（原方向是增还是减）；I感方向?

才能阻碍变化；再由I感方向确定B感方向。

楞次定律的多种表述

①从磁通量变化的角度：

感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

②从导体和磁场的相对运动：

导体和磁体发生相对运动时,感应电流的磁场总是阻碍相对运动。

③从感应电流的磁场和原磁场：

感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化。

（增反、减同）

④楞次定律的特例──右手定则

在应用中常见两种情况：

一是磁场不变，导体回路相对磁场运动；二是导体回路不动，磁场发生变化。

磁通量的变化与相对运动具有等效性：

磁通量增加相当于导体回路与磁场接近，磁通量减少相当于导体回路与磁场远离。

因此，

从导体回路和磁场相对运动的角度来看，感应电流的磁场总要阻碍相对运动；

从穿过导体回路的磁通量变化的角度来看，感应电流的磁场总要阻碍磁通量的变化。

能量守恒表述：

I感效果总要反抗产生感应电流的原因

电磁感应现象中的动态分析，就是分析导体的受力和运动情况之间的动态关系。

一般可归纳为：

导体组成的闭合电路中磁通量发生变化

导体中产生感应电流

导体受安培力作用

导体所受合力随之变化

导体的加速度变化

其速度随之变化

感应电流也随之变化

周而复始地循环，最后加速度小致零（速度将达到最大）导体将以此最大速度做匀速直线运动

“阻碍”和“变化”的含义

感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，而不是阻碍引起感应电流的磁场。

因此，不能认为感应电流的磁场的方向和引起感应电流的磁场方向相反。

磁通量变化感应电流

4.电磁感应与力学综合

方法：

从运动和力的关系着手，运用牛顿第二定律

（1）基本思路:

受力分析→运动分析→变化趋向→确定运动过程和最终的稳定状态→由牛顿第二列方程求解．

（2）注意安培力的特点：

（3）纯力学问题中只有重力、弹力、摩擦力，电磁感应中多一个安培力，安培力随速度变化，部分弹力及相应的摩擦力也随之而变，导致物体的运动状态发生变化，在分析问题时要注意上述联系．

5.电磁感应与动量、能量的综合

方法：

（2）从受力角度着手，运用牛顿运动定律及运动学公式

变化过程是：

导线受力做切割磁力线运动，从而产生感应电动势，继而产生感应电流，这样就出现与外力方向相反的安培力作用，于是导线做加速度越来越小的变加速直线运动，运动过程中速度v变，电动势BLv也变，安培力BIL亦变，当安培力与外力大小相等时，加速度为零，此时物体就达到最大速度．

（2）从动量角度着手，运用动量定理或动量守恒定律

①应用动量定理可以由动量变化来求解变力的冲量，如在导体棒做非匀变速运动的问题中，应用动量定理可以解决牛顿运动定律不易解答的问题．

②在相互平行的水平轨道间的双棒做切割磁感线运动时，由于这两根导体棒所受的安培力等大反向，合外力为零，若不受其他外力，两导体棒的总动量守恒．解决此类问题往往要应用动量守恒定律．

（3）从能量转化和守恒着手，运用动能定律或能量守恒定律

①基本思路：

受力分析→弄清哪些力做功，正功还是负功→明确有哪些形式的能量参与转化，哪增哪减→由动能定理或能量守恒定律列方程求解．

②能量转化特点：

其它能（如：

机械能）

电能

内能（焦耳热）

6.电磁感应与电路综合

方法：

在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路相当于电源．解决电磁感应与电路综合问题的基本思路是：

（1）明确哪部分相当于电源，由法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向．

（2）画出等效电路图．

（3）运用闭合电路欧姆定律．串并联电路的性质求解未知物理量．

功能关系：

电磁感应现象的实质是不同形式能量的转化过程。

因此从功和能的观点入手，

分析清楚电磁感应过程中能量转化关系，往往是解决电磁感应问题的关健，也是处理此类题目的捷径之一。

棒平动切割B时达到的最大速度问题；及电路中产生的热量Q；通过导体棒的电量问题

（

为导体棒在匀速运动时所受到的合外力）。

求最大速度问题，尽管达最大速度前运动为变速运动，感应电流（电动势）都在变化，但达最大速度之后，感应电流及安培力均恒定，计算热量运用能量观点处理，运算过程得以简捷。

Q=WF-Wf-

（WF为外力所做的功；Wf-为克服外界阻力做的功）；

流过电路的感应电量

.

【例】长L1宽L2的矩形线圈电阻为R，处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直。

将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场，求：

1

拉力F大小；

2拉力的功率P；

3拉力做的功W；

4线圈中产生的电热Q；

⑤通过线圈某一截面的电荷量q。

解析：

特别要注意电热Q和电荷q的区别，其中q与速度无关！

交变电流　电磁场　

交变电流

（1）中性面线圈平面与磁感线垂直的位置，或瞬时感应电动势为零的位置。

中性面的特点：

a．线圈处于中性面位置时，穿过线圈的磁通量Φ最大，但

＝0；

产生：

矩形线圈在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动。

变化规律e＝NBSωsinωt=Emsinωt；i＝Imsinωt；（中性面位置开始计时），最大值Em＝NBSω

四值：

瞬时值

最大值

有效值电流的热效应规定的；对于正弦式交流U＝

＝0.707Um

平均值

不对称方波：

不对称的正弦波

求某段时间内通过导线横截面的电荷量Q＝IΔt=εΔt/R＝ΔΦ/R

我国用的交变电流，周期是0.02s，频率是50Hz，电流方向每秒改变100次。

瞬时表达式：

e＝e=220

sin100πt=311sin100πt=311sin314t

线圈作用是“通直流，阻交流；通低频，阻高频”．

电容的作用是“通交流、隔直流；通高频、阻低频”．

变压器两个基本公式：

①

②P入=P出，输入功率由输出功率决定，

远距离输电：

一定要画出远距离输电的示意图来，

包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。

并按照规范在图中标出相应的物理量符号。

一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为、n1、n1/n2、n2/，相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。

功率之间的关系是：

P1=P1/，P2=P2/，P1/=Pr=P2。

电压之间的关系是：

。

电流之间的关系是：

.求输电线上的电流往往是这类问题的突破口。

输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。

分析和计算时都必须用

，而不能用

。

特别重要的是要会分析输电线上的功率损失

，

解决变压器问题的常用方法（解题思路）

电压思路.变压器原、副线圈的电压之比为U1/U2=n1/n2;当变压器有多个副绕组时U1/n1=U2/n2=U3/n3=……

功率思路.理想变压器的输入、输出功率为P入=P出，即P1=P2；当变压器有多个副绕组时P1=P2+P3+……

电流思路.由I=P/U知,对只有一个副绕组的变压器有I1/I2=n2/n1;当变压器有多个副绕组时n1I1=n2I2+n3I3+……

（变压器动态问题）制约思路.

（1）电压制约：

当变压器原、副线圈的匝数比（n1/n2）一定时，输出电压U2由输入电压决定，即U2=n2U1/n1，可简述为“原制约副”.

（2）电流制约：

当变压器原、副线圈的匝数比（n1/n2）一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1=n2I2/n1，可简述为“副制约原”.

（3）负载制约：

①变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2=P负1+P负2+…；

②变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，I2=P2/U2；

③总功率P总=P线+P2.

动态分析问题的思路程序可表示为：

U1

P1

原理思路.变压器原线圈中磁通量发生变化，铁芯中ΔΦ/Δt相等；当遇到“

”型变压器时有

ΔΦ1/Δt=ΔΦ2/Δt+ΔΦ3/Δt,适用于交流电或电压（电流）变化的直流电，但不适用于恒定电流