高中物理电磁学知识高考前必看总结

1高中物理电磁学公式、规律汇总稳恒电流1、电流：（电荷的定向移动形成电流）定义式：I=Qt微观式：I=nesv，（n为单位体积内的电荷数，v为自由电荷定向移动的速率。）（说明：将正电荷定向移动的方向规定为电流方向。在电源外部，电流从正极流向负极；在电源内部，电流从负极流向正极。）2、电阻：定义式：RUI（电阻R的大小与U和I无关）决定式：R=ρSL（电阻率ρ只与材料性质和温度有关，与横截面积和长度无关）电阻串联、并联的等效电阻：串联：R=R1+R2+R3+……+Rn并联：121111nRRRR4、欧姆定律：（1）部分电路欧姆定律（只适用于纯电阻电路）：IUR（2）闭合电路欧姆定律：I=ERr①路端电压：U=E－Ir=IR②有关电源的问题：总功率：P总=EI输出功率：P总=EI－I2r=IR2（当R=r时，P出取最大值，为24Er）损耗功率：PIrr2电源效率：PP出总=UE=RR+r25、电功和电功率：电功：W=UIt电功率：P=UI电热：Q=IRt2热功率：P热=2IR对于纯电阻电路：W=QUIt=2IRtU=IR对于非纯电阻电路：WQUItIRt2UIR（欧姆定律不成立）电场1、电场的力的性质：电场强度：（定义式）E=qF（q为试探电荷，场强的大小与q无关）点电荷电场的场强：E=2rkQ（Q为场源电荷）匀强电场的场强：E=dU（d为沿场强方向的距离）2、电场的能的性质：电势差：U=qW（或W=Uq）UAB=φA−φB电场力做功与电势能变化的关系：W=−EP（说明：建议应用以上公式进行计算时，只代入绝对值，方向或者正负单独判断。）3、静电平衡(1)处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。(2)处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其表面为一个等势面。(3)处于静电平衡状态的导体，表面上任何一点的场强方向都跟该点的表面垂直。(4)处于静电平衡状态的导体，电荷只能分布在导体的外表面上。4、电容定义式：C＝QU＝ΔQΔU（Q是指每个极板所带电荷量的绝对值。）决定式：C＝εS4πkd注意：①平行板电容器充电后保持两极板与电源相连，U不变，②平行板电容器充电后两极板与电源断开，Q不变35、带电粒子在电场中的运动：①加速：qU=21mv2−0②偏转：（类平抛）x=votvx=voy=21at2vy=ata=mEqtanθ=yxvv磁场1、磁场对通电导线的作用（安培力）：F=BIL（要求B⊥I，力的方向由左手定则判定；若B∥I，则力的大小为零）2、磁场对运动电荷的作用（洛仑兹力）：f=qvB(要求v⊥B,力的方向也是由左手定则判定，但四指必须指向正电荷的运动方向；若B∥v,则力的大小为零)3、带电粒子在磁场中运动：当带电粒子垂直射入匀强磁场时，洛仑兹力提供向心力，带电粒子做匀速圆周运动。即：qvB=Rvm2可得：r=qBmv,T=qBm2(确定圆心和半径是关键)4、带电粒子在复合场中运动①回旋加速器AA/上交变电压的周期为带电粒子在磁场中作匀速圆周运动的周期：qBTｍ2粒子获得的最大速度与回旋加速器的直径有关，直径越大，粒子的最大速度就越大。qvmB=m2mvRmqBRvm4②质谱仪(同位素荷质比和质量的测定)加速电场：122mvqU磁场：22mvdRBq③速度选择器（正交的匀强磁场和匀强电场组成速度选择器）洛伦兹力和电场力平衡：qvB=Eq，BEv说明：a．这个结论与离子带何种电荷、电荷多少都无关。b．若速度小于这一速度，电场力将大于洛伦兹力，带电粒子向电场力方向偏转，电场力做正功，动能将增大。若大于这一速度，将向洛伦兹力方向偏转，电场力将做负功，动能将减小。④磁流体发电机：两极电势差达到最大值的条件f=F,即vEBdB/,则磁流体发电机的电动势Bdv。⑤霍尔效应当静电力与洛仑兹力达到平衡时，导体板两侧会形成稳定的电压qvBLUqH2I＝nqsv整理后，得：nqdIBUH令nqk1，因为n为材料单位体积的带电粒子个数，q为单个带电粒子的电荷量，它们均为常数，所以有：dIBkUH＋＋＋＋＋＋＋－－－－―――vUBCDEFI5电磁感应1、感应电流的方向判定：①导体切割磁感应线：右手定则；②磁通量发生变化：楞次定律。2、感应电动势的大小：①E=BLv（要求L垂直于B、v，否则要分解到垂直的方向上）②E=tn（①式常用于计算瞬时值，②式常用于计算平均值）交变电流1、交变电流的产生：线圈在磁场中匀速转动，若线圈从中性面(线圈平面与磁场方向垂直)开始转动，感应电动势瞬时值：e=Emsinωt,Em=nBSω2、正弦式交流电的四个值：（1）峰值：Em=nBωS∥，出现在B//S时刻，与线圈的形状及转轴所在的位置无关。（2）瞬时值：从中性面（BS）开始计时：e=Emsinωt从垂直中性面（B//S）开始计时，e=Emcosωt（t：指转过的角度）（3）平均值：利用tnE感求解，是求解“通过导体横截面电量”的基础。（4）“有效值”的理解：峰值和有效值之间的“2”关系仅适用于正弦式交流电。相同时间内“热效应相等”是求解有效值的根本原则。电压表、电流表的测量值指“有效值”，凡未作特殊说明时，一般均指“有效值”。（注意：平均值用来求“通过导体横截面电量”，而有效值用来求“电热”。）3、电感和电容对交流的影响：（1）电感：通直流，阻交流；通低频，阻高频（2）电容：通交流，隔直流；通高频，阻低频（3）电阻：交、直流都能通过，且都有阻碍4、变压器原理（理想变压器）：（1）功率：P1=P2（2）电压：1122UnUn（3）电流：如果只有一个副线圈：1221InIn若有多个副线圈：n1I1=n2I2+n3I3cb6电磁场和电磁波1、电磁振荡（LC回路）的周期：T=2πLC2、麦克斯韦的电磁场理论（1）变化的磁场（电场）能够在周围空间产生电场（磁场）；（2）均匀变化的磁场（电场）能够在周围空间产生稳定的电场（磁场）；（3）振荡的磁场（电场）能够在周围空间产生同频率的振荡电场（磁场）；可以证明：振荡电场产生同频率的振荡磁场；振荡磁场产生同频率的振荡电场。3、电磁波：变化的电场和磁场从产生的区域由近及远地向周围空间传播开去，就形成了电磁波。（1）电磁波是横波。在电磁波传播方向上的任一点，场强E和磁感应强度B均与传播方向垂直且随时间变化，因此电磁波是横波。（2）电磁波的传播不需要介质，在真空中也能传播。在真空中的波速为c=3.0×108m/s。（3）波速和波长、频率的关系：c＝λf注意：麦克斯韦预言了电磁波的存在以及在真空中波速等于光速c，后由赫兹用实验证实了电磁波的存在。a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点。电场线与矩形所在的平面平行。已知a点的电势是20V，b点的电势是24V，d点的电势是4V，如图。由此可知，c点的电势为（）A、4VB、8VC、12VD、24V全国卷Ⅰ如图所示，LOO’L’为一折线，它所形成的两个角∠LOO’和∠OO’L‘均为450。折答案.B【解析】发现电流的磁效应的科学家是丹麦的奥斯特.而法拉第是发现了电磁感应现象（广东卷理科基础）5．导体的电阻是导体本身的一种性质，对于同种材料的导体，下列表述正确的是A．横截面积一定，电阻与导体的长度成正比B．长度一定，电阻与导体的横截面积成正比C．电压一定，电阻与通过导体的电流成正比D．电流一定，电阻与导体两端的电压成反比答案.A【解析】对于同中材料的物体,电阻率是个定值,根据电阻定律slR可知A正确7（广东卷理科基础）12．关于同一电场的电场线，下列表述正确的是A．电场线是客观存在的B．电场线越密，电场强度越小C．沿着电场线方向，电势越来越低D．电荷在沿电场线方向移动时，电势能减小答案.C【解析】电场是客观存在的,而电场线是假想的,A错.电场线越密的地方电场越大B错.沿着电场线的方向电势逐渐降低C对.负电荷沿着电场线方向移动时电场力做负功电势能增加D错（广东卷理科基础）13．带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用。下列表述正确的是A．洛伦兹力对带电粒子做功B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能C．洛伦兹力的大小与速度无关D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向答案.B【解析】根据洛伦兹力的特点,洛伦兹力对带电粒子不做功,A错.B对.根据qvBF,可知大小与速度有关.洛伦兹力的效果就是改变物体的运动方向,不改变速度的大小.（广东卷理科基础）15．搬运工人沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车，当力沿斜面向上，大小为F时，物体的加速度为a1；若保持力的方向不变，大小变为2F时，物体的加速度为a2，则A．al=a2B．a1a22alC．a2=2a1D．a22al答案.D【解析】当为F时有mfFa1,当为2F时有mfamffFmfFa122222,可知122aa,D对.（广东卷理科基础）16．如图6，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。M和N是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右8点。不计重力，下列表述正确的是A．粒子在M点的速率最大B．粒子所受电场力沿电场方向C．粒子在电场中的加速度不变D．粒子在电场中的电势能始终在增加答案.C【解析】根据做曲线运动物体的受力特点合力指向轨迹的凹一侧,再结合电场力的特点可知粒子带负电,即受到的电场力方向与电场线方向相反,B错.从N到M电场力做负功,减速.电势能在增加.当达到M点后电场力做正功加速电势能在减小则在M点的速度最小A错,D错.在整个过程中只受电场力根据牛顿第二定律加速度不变.2．图9是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是A．质谱仪是分析同位素的重要工具B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C．能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小【答案】ABC。【解析】由加速电场可见粒子所受电场力向下，即粒子带正电，在速度选择器中，电场力水平向右，洛伦兹力水平向左，如图所示，因此速度选择器中磁场方向垂直纸面向外B正确；经过速度选择器时满足qvBqE,可知能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/B，带电粒子进入磁场做匀速圆周运动则有qBmvR，可见当v相同时，qmR，所以可以用来区分同位素，且R越大，比荷就越大，D错误。9（广东物理）18.（15分）如图18（a）所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线与阻值为2R的电阻R1连结成闭合回路。线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图18（b）所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0.导线的电阻不计。求0至t1时间内（1）通过电阻R1上的电流大小和方向；（2）通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量。【解析】⑴由图象分析可知，0至1t时间内00BBtt由法拉第电磁感应定律有BEnnstt而22sr由闭合电路欧姆定律有11EIRR联立以上各式解得通过电阻1R上的电流大小为202103nBrIRt10由愣次定律可判断通过电阻1R上的电流方向为从b到a⑵通过电阻1R上的电量20211103nBrtqItRt通过电阻1R上产生的热量222420211112029nBrtQIRtRt