高二物理期末总复习

高二物理期末总复习（徐学金编写）第1页共254页第一章《恒定电流》巩固与提高恒定电流部分在高考中主要考察实验内容，闭合电路欧姆定律、电阻定律、串并联规律和电功率等问题在高考中也时常以和其他物理知识相结合的形式出现。重点是电学实验。小专题一：恒定电场导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果，其一是电源正、负极产生的电场，可将该电场分解为两个方向：沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动，形成电流；垂直于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集，从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。其二是这些电荷分布产生附加电场，该电场将削弱电源两极产生的垂直导线方向的电场，直到使导线中该方向合场强为零，而达到动态平衡状态。此时导线内的电场线保持与导线平行，自由电子只存在定向移动。因为电荷的分布是稳定的，故称恒定电场。【注意】（1）、研究方法：运用微元法和矢量叠加的方法，探究导线中电场的变化情况，分析出最终导线两侧积累的电荷将达到平衡状态，垂直于导线方向上电场的分量将减为零，导线内的电场线保持和导线平行。这里一定要强调，这是电源电场和导线两侧的电荷得电场共同叠加的结果。（2）、电荷的“稳定分布”是一个动态平衡的过程，不是静止不变的。由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称恒定电场。（3）、在静电场中所学的电势、电势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中同样适用。【深入理解】1．如何理解导线中形成的电场是恒定电场？在导线中的恒定电场是合电场，它由两部分组成：一是电源的电场；二是导线两侧的堆积电荷的电场。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷得分布是稳定的，产高二物理期末总复习（徐学金编写）第2页共254页生的电场是恒定电场。在导线中的恒定电场，任何位置的电场强度都不随时间变化，其基本性质与静电场相同。在静电场中所学的电势、电势差与电场强度关系式在此同样适用。2．静电场和恒定电场有什么区别和联系？静电场是静止电荷在其周围空间所激发的电场；位于静电场中的导体，导体内部的自由电子就会定向移动形成恒定电流，在导体内外所存在的电场称为恒定电场。两种电场的共性：（1）他们都是物质的一种客观存在形式，都储存着能量；（2）对处于其中的电荷都有电场力的作用；（3）在这两种电场中移动电荷时电场力一般都要做功。两种电场的区别：（1）导体中要建立稳恒电流就必须将导体与电源相连接，形成一闭合的回路，静电场的建立只需要有电荷存在；（2）静电平衡状态下的导体内部场强处处为零，稳恒电流条件下导体内部的场强不为零；（3）静电场的电场线一般情况下不是电荷运动的轨迹，但是导体中稳恒电场的电场线就是电荷流动的轨迹。【典例剖析】例1．关于导线中的电场，下列说法正确的是（）A．导线内的电场线可以与导线相交B．导线内的电场E是由电源电场E0和导线侧面堆积电荷形成的电场E叠加的结果C．导线侧面堆积电荷分布是稳定的，故导线处于静电平衡状态D．导线中的电场是静电场的一种例2、关于导体中的恒定电场，下列说法中正确的是（）A．导体中的电场是由电源两极在空间直接形成的B．导体中的电场是导体内自由电荷形成的C．导体中的电场线始终和导线平行D．导体中的电场分布随电荷的移动而随时间改变小专题二：电流的两个表达式1．电流（1）定义：电荷的定向移动形成电流。（2）公式：（注意：如果是正、负离子同时移动形成电流时q是两种电荷电荷量绝对值高二物理期末总复习（徐学金编写）第3页共254页之和）（3）方向：规定和正电荷定向移动的方向相同，和负电荷定向移动的方向相反。（4）性质：电流既有大小也有方向，但它的运算遵守代数运算规则，是标量。（5）单位：国际单位制单位是安培（A），常用单位还有毫安（mA)、微安（)（6）微观表达式：，n是单位体积内的自由电荷数，q是每个电荷的电荷量，S是导体的横截面积，v是自由电荷定向移动的速率2．形成电流的条件①导体中存在自由电荷；②导体两端存在电压。●电流的微观本质如图所示，AD表示粗细均匀的一段导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q。AD导体中的自由电荷总数总电荷量所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间所以导体AD中的电流由此可见，从微观上看，电流强度决定于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速度和导体的横截面积。●正确理解导体中有电流时的三种速率（1）电场传播速率（或电流传导速率），它等于光速，电路一旦接通，电源就以光速在电路各高二物理期末总复习（徐学金编写）第4页共254页处建立了电场，整个电路上的电子几乎同时受到电场力开始做定向移动，平时一合上电闸，用电器中立即就有电流，就是这个原因。（2）电荷定向移动的速率，自由电荷在电场力的作用下定向移动形成电流，其种电荷定向移动的速率，数量级为。（3）电荷热运动的速率：：构成导体的电子在不停地做无规则运动，由于热运动向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下电子热运动的速率的数量级为105m/s。【典例剖析】例1、在金属导体中，若10s内通过横截面的电荷量为10C，则导体中的电流I=_________A；某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电荷量均为10C，则通过电解液的电流是I=_________A.A.0B.0.5C.1D.2例2、有一横截面积为s的铜导线，流经其中的电流强度为I；设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电量为e，此电子的定向移动速率为v，在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为（）A．nvsΔtB．nv·ΔtC．IΔt/eD．IΔt/se例3、铜的摩尔质量为M，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一横截面积为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子定向移动的平均速率为()A．光速cB．neSMIC．neSMID．neSMI例4、．如图所示，一根截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为（）A．vqB．vqC．vqSD．Sqv例5、在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束．已知电子的电荷量为e，质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内的电子个数是()小专题三：电阻与电阻定律①电阻定律：导体的电阻与它的长度成正比，与它的横截面积成反比。R=ρL/s②电阻率是反映导电性能好坏的物理量。电阻率在数值上等于用某种材料制成的长lm、横截面积--------v22C.A2BD2...IlmIlmeSeUeeUImISlmqeSeUeeUt高二物理期末总复习（徐学金编写）第5页共254页为1的导线的电阻值。电阻率ρ的几个特征:（1）纯金属的电阻率比合金的电阻率要小。（2）电阻率随温度变化而变化.金属的电阻率随温度升高而变大(应用:电阻温度计),某些合金的电阻率几乎不随温度的变化而变化(应用:标准电阻)。③金属导体的电阻率约为10－8Ω·m~10－6Ω·m；绝缘体的电阻率约为108Ω·m~1018Ω·m；半导体的电阻率约为10－5Ω·m~106Ω·m.④热敏电阻的阻值随着温度的升高而减小；光敏电阻在光照加强的条件下，其阻值逐渐减小.●和的比较是电阻的定义式，其电阻并不随电压、电流的变化而变化，只是可由该式算出线路中的电阻是电阻的决定式，其电阻的大小由导体的材料、横截面积、长度共同决定提供了一种测R的方法：只要测出U、I就可求出R提供了一种测导体的的方法：只要测出R、、S就可求出【典例剖析】例1、(2011年江苏南京模拟)温度能明显地影响金属导体和半导体材料的导电性能，在图中所示的图线分别为某金属导体和某半导体的电阻随温度变化的关系曲线，则()A．图线1反映半导体材料的电阻随温度的变化关系B．图线2反映金属导体的电阻随温度的变化关系C．图线1反映金属导体的电阻随温度的变化关系D．图线2反映半导体材料的电阻随温度的变化关系例2、若考虑温度对灯丝电阻的影响，一个小灯泡接入电路后，其伏安特性曲线应是图中的（）高二物理期末总复习（徐学金编写）第6页共254页例3、如图所示，P为一块均匀的半圆形合金片将它按图甲的方式接在A、B之间时，测得它的电阻为R，若将它按图乙的方式接在A、B之间时，这时的电阻应是（）A．RB．2RC．3RD．4R例4、家用电热灭蚊器中电热部分的主要部件是PTC元件，PTC元件由酞酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率与温度的关系如图所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、控温两重功能，对此以下说法中正确的是()A．通电后其功率先增大后减小B．通电后其功率先减小后增大C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1至t2的某一值不变D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1或t2不变例5、（09年全国卷Ⅰ24）材料的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ＝ρ0(1+at),其中α称为电阻温度系数，ρ0是材料在t=0℃时的电阻率.在一定的温度范围内α是与温度无关的常数。金属的电阻一般随温度的增加而增加，具有正温度系数；而某些非金属如碳等则相反，具有负温数系数.利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性，可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻.已知：在0℃时，铜的电阻率为1.7×10–8Ω•m,碳的电阻率为3.5×10-5Ω•m,附近，在0℃时，.铜的电阻温度系数为3.9×10–3℃-1,碳的电阻温度系数为-5.0×10-4℃-1.将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0m的导体，要求其电阻在0℃附近不随温度变化，求所需碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化)。ρ/Ω·mO1t/℃t1t2高二物理期末总复习（徐学金编写）第7页共254页小专题四：部分电路的欧姆定律和串并联电路的特点一、部分电路欧姆定律（1）内容通过一段电路的电流，跟这段电路两端的电压成正比，跟这段电路的电阻成反比，这一规律叫部分电路欧姆定律。表达式（2）定律的适用范围金属导电和电解液导电。对气体导电和晶体管导电不适用.●正确理解欧姆定律（1）电阻描述了导体对电流的阻碍作用，导体对电流的阻碍作用是由于自由电荷在导体中做定向移动时跟导体中的金属正离子或原子相碰而产生的，导体的电阻R与U、I无关，它与导体本身有关。在R一定的情况下，不能把欧姆定律说成：导体的电阻与电压U成正比、与电流I成反比。（2）关于RUI和IUR的理解在物理公式中有的是定义式，有的是决定式，例如tQI是电流定义式，RUI是电流的决定式，电流定义式tQI中，电流I并不会随Q、t的变化而变化，故不能说成I和Q成正比和t成反比；而在电流的决定式RUI中，电流的大小由导体两端的电压U和导体的电阻阻值决定，故可以说成电流I和导体两端的电压成正比，跟导体的电阻R成反比。IUR是电阻的定义式，电阻阻值的大小与电阻两端的电压和通过电阻的电流大小无关，故不能说电阻阻值R与电阻两端的电压U成正比，与通过电阻的电流成反比。●伏安特性曲线及其应用1.伏安特性曲线电阻恒定不变的导体，它的伏安特性曲线是直线，如右图中a、b两直线所示，具有这种伏安特性曲线的电学元件叫线性元件，直线的斜率等于电阻的倒数.电阻因外界条件变化而变化的导体，它的伏安特性曲线是曲线，如图中c所示，这类电学元件叫非线性元件，导体c的电阻随电压升高而减小.2.利用伏安特性曲线的斜率求电阻时，不能用直线的倾角的正切来求，原因是物理图象坐标轴单位长度是可以表示不同大小的电压或电流，而应用R＝IU求电阻.3.一般金属导体的电阻随温度的升高而增大，其伏安特性如下图所示.高二物理期末总复习（徐学金编写）第8页共254页由于金属导体是纯电阻，所以欧姆定律仍然适用，伏安特性曲线上某一点的纵坐标和横坐标的比值，即曲线的割线斜率表示了导体的电阻(图甲)或导体的电阻的倒数(图乙).二、串、并联电路特点串联电路并联电路电流各