高中物理詳細(xì)知識(shí)點(diǎn)(2)
高中物理詳細(xì)知識(shí)點(diǎn)
10.波的疊加
幾列波相遇時(shí)，每列波能夠保持各自的狀態(tài)繼續(xù)傳播而不互相干擾，只是在重疊的區(qū)域里，任一質(zhì)點(diǎn)的總位移等于各列波分別引起的位移的矢量和.兩列波相遇前、相遇過程中、相遇后，各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不發(fā)生任何變化，這是波的獨(dú)立性原理.
11.波的干涉:
頻率相同的兩列波疊加，某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象，叫波的干涉.產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件:兩列波的頻率相同，振動(dòng)情況穩(wěn)定.
[注意]①干涉時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域或振動(dòng)減弱區(qū)域的空間位置是不變的，加強(qiáng)區(qū)域中心質(zhì)點(diǎn)的振幅等于兩列波的振幅之和，減弱區(qū)域中心質(zhì)點(diǎn)的振幅等于兩列波的振幅之差.
?、趦闪胁ㄔ诳臻g相遇發(fā)生干涉，兩列波的波峰相遇點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，波峰和波谷的相遇點(diǎn)是減弱的點(diǎn)，加強(qiáng)的點(diǎn)只是振幅大了，并非任一時(shí)刻的位移都大;減弱的點(diǎn)只是振幅小了，也并非任一時(shí)刻的位移都最小. 如圖若S1、S2為振動(dòng)方向同步的相干波源，當(dāng)PS1-PS2=nλ時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng);當(dāng)PS1-PS2=(2n+1)λ/2時(shí)，振動(dòng)減弱。
12.聲波
(1)空氣中的聲波是縱波，傳播速度為340m/s.
(2)能夠引起人耳感覺的聲波頻率范圍是:20～20000Hz.
(3)超聲波:頻率高于20000Hz的聲波.
?、俪暡ǖ闹匾再|(zhì)有:波長短，不容易發(fā)生衍射，基本上能直線傳播，因此可以使能量定向集中傳播;穿透能力強(qiáng).
?、趯?duì)超聲波的利用:用聲納探測潛艇、魚群，探察金屬內(nèi)部的缺陷;利用超聲波碎石治療膽結(jié)石、腎結(jié)石等;利用“B超”探察人體內(nèi)病變.
13.多普勒效應(yīng):由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象.其特點(diǎn)是:當(dāng)波源與觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，兩者相互接近時(shí)，觀察者接收到的頻率增大;兩者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者接收到的頻率減小.
八、分子動(dòng)理論、熱和功、氣體
1.分子動(dòng)理論
(1)物質(zhì)是由大量分子組成的 分子直徑的數(shù)量級(jí)一般是
(2)分子永不停息地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng).
①擴(kuò)散現(xiàn)象:不同的物質(zhì)互相接觸時(shí)，可以彼此進(jìn)入對(duì)方中去.溫度越高，擴(kuò)散越快.
?、诓祭蔬\(yùn)動(dòng):在顯微鏡下看到的懸浮在液體(或氣體)中微小顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，是液體分子對(duì)微小顆粒撞擊作用的不平衡造成的，是液體分子永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動(dòng)的宏觀反映.顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯;溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯.
(3)分子間存在著相互作用力
分子間同時(shí)存在著引力和斥力，引力和斥力都隨分子間距離增大而減小，但斥力的變化比引力的變化快，實(shí)際表現(xiàn)出來的是引力和斥力的合力.
2.物體的內(nèi)能
(1)分子動(dòng)能:做熱運(yùn)動(dòng)的分子具有動(dòng)能，在熱現(xiàn)象的研究中，單個(gè)分子的動(dòng)能是無研究意義的，重要的是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能.溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志.
(2)分子勢(shì)能:分子間具有由它們的相對(duì)位置決定的勢(shì)能，叫做分子勢(shì)能.分子勢(shì)能隨著物體的體積變化而變化.分子間的作用表現(xiàn)為引力時(shí)，分子勢(shì)能隨著分子間的距離增大而增大.分子間的作用表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子勢(shì)能隨著分子間距離增大而減小.對(duì)實(shí)際氣體來說，體積增大，分子勢(shì)能增加;體積縮小，分子勢(shì)能減小.
(3)物體的內(nèi)能:物體里所有的分子的動(dòng)能和勢(shì)能的總和叫做物體的內(nèi)能.任何物體都有內(nèi)能，物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積有關(guān).
(4)物體的內(nèi)能和機(jī)械能有著本質(zhì)的區(qū)別.物體具有內(nèi)能的同時(shí)可以具有機(jī)械能，也可以不具有機(jī)械能.
3.改變內(nèi)能的兩種方式
(1)做功:其本質(zhì)是其他形式的能和內(nèi)能之間的相互轉(zhuǎn)化.
(2)熱傳遞:其本質(zhì)是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移.
(3)做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的，但有本質(zhì)的區(qū)別.
4. ★能量轉(zhuǎn)化和守恒定律
5★.熱力學(xué)第一定律
(1)內(nèi)容:物體內(nèi)能的增量(ΔU)等于外界對(duì)物體做的功(W)和物體吸收的熱量(Q)的總和.
(2)表達(dá)式:W+Q=ΔU
(3)符號(hào)法則:外界對(duì)物體做功，W取正值，物體對(duì)外界做功，W取負(fù)值;物體吸收熱量，Q取正值，物體放出熱量，Q取負(fù)值;物體內(nèi)能增加，ΔU取正值，物體內(nèi)能減少，ΔU取負(fù)值.
6.熱力學(xué)第二定律
(1)熱傳導(dǎo)的方向性
熱傳遞的過程是有方向性的，熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，而不會(huì)自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體.
(2)熱力學(xué)第二定律的兩種常見表述
?、俨豢赡苁篃崃坑傻蜏匚矬w傳遞到高溫物體，而不引起其他變化.
?、诓豢赡軓膯我粺嵩次諢崃坎阉坑脕碜龉?，而不引起其他變化.
(3)永動(dòng)機(jī)不可能制成
①第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成:不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對(duì)外做功，這種機(jī)器被稱為第一類永動(dòng)機(jī)，這種永動(dòng)機(jī)是不可能制造成的，它違背了能量守恒定律.
?、诘诙愑绖?dòng)機(jī)不可能制成:沒有冷凝器，只有單一熱源，并從這個(gè)單一熱源吸收的熱量，可以全部用來做功，而不引起其他變化的熱機(jī)叫做第二類永動(dòng)機(jī).第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，它雖然不違背能量守恒定律，但違背了熱力學(xué)第二定律.
7.氣體的狀態(tài)參量
(1)溫度:宏觀上表示物體的冷熱程度，微觀上是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志.兩種溫標(biāo)的換算關(guān)系:T=(t+273)K.
絕對(duì)零度為-273.15℃，它是低溫的極限，只能接近不能達(dá)到.
(2)氣體的體積:氣體的體積不是氣體分子自身體積的總和，而是指大量氣體分子所能達(dá)到的整個(gè)空間的體積.封閉在容器內(nèi)的氣體，其體積等于容器的容積.
(3)氣體的壓強(qiáng):氣體作用在器壁單位面積上的壓力.數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)器壁單位面積上受到氣體分子的總沖量.
?、佼a(chǎn)生原因:大量氣體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)碰撞器壁，形成對(duì)器壁各處均勻的持續(xù)的壓力.
②決定因素:一定氣體的壓強(qiáng)大小，微觀上決定于分子的運(yùn)動(dòng)速率和分子密度;宏觀上決定于氣體的溫度和體積.
(4)對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，PV/T=恒量
8.氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)
(1)氣體分子間有很大的空隙.氣體分子之間的距離大約是分子直徑的10倍.
(2)氣體分子之間的作用力十分微弱.在處理某些問題時(shí)，可以把氣體分子看作沒有相互作用的質(zhì)點(diǎn).
(3)氣體分子運(yùn)動(dòng)的速率很大，常溫下大多數(shù)氣體分子的速率都達(dá)到數(shù)百米每秒.離這個(gè)數(shù)值越遠(yuǎn)，分子數(shù)越少，表現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律.
九、電場
1.兩種電荷 -----
(1)自然界中存在兩種電荷:正電荷與負(fù)電荷.
(2)電荷守恒定律:
2. ★庫侖定律
(1)內(nèi)容:在真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的作用力跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們之間的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上. (2)公式:
(3)適用條件:真空中的點(diǎn)電荷.
點(diǎn)電荷是一種理想化的模型.如果帶電體本身的線度比相互作用的帶電體之間的距離小得多，以致帶電體的體積和形狀對(duì)相互作用力的影響可以忽略不計(jì)時(shí)，這種帶電體就可以看成點(diǎn)電荷，但點(diǎn)電荷自身不一定很小，所帶電荷量也不一定很少.
3.電場強(qiáng)度、電場線
(1)電場:帶電體周圍存在的一種物質(zhì)，是電荷間相互作用的媒體.電場是客觀存在的，電場具有力的特性和能的特性.
(2)電場強(qiáng)度:放入電場中某一點(diǎn)的電荷受到的電場力跟它的電荷量的比值，叫做這一點(diǎn)的電場強(qiáng)度.
定義式: E=F/q 方向:正電荷在該點(diǎn)受力方向.
(3)電場線:在電場中畫出一系列的從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止的曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的場強(qiáng)方向一致，這些曲線叫做電場線.
電場線的性質(zhì):①電場線是起始于正電荷(或無窮遠(yuǎn)處)，終止于負(fù)電荷(或無窮遠(yuǎn)處);②電場線的疏密反映電場的強(qiáng)弱;③電場線不相交;④電場線不是真實(shí)存在的;⑤電場線不一定是電荷運(yùn)動(dòng)軌跡.
(4)勻強(qiáng)電場:在電場中，如果各點(diǎn)的場強(qiáng)的大小和方向都相同，這樣的電場叫勻強(qiáng)電場.勻強(qiáng)電場中的電場線是間距相等且互相平行的直線.
(5)電場強(qiáng)度的疊加:電場強(qiáng)度是矢量，當(dāng)空間的電場是由幾個(gè)點(diǎn)電荷共同激發(fā)的時(shí)候，空間某點(diǎn)的電場強(qiáng)度等于每個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)所激發(fā)的電場在該點(diǎn)的場強(qiáng)的矢量和.
4.電勢(shì)差U:電荷在電場中由一點(diǎn)A移動(dòng)到另一點(diǎn)B時(shí)，電場力所做的功W AB 與電荷量q的比值WAB/q叫做AB兩點(diǎn)間的電勢(shì)差.公式:U AB =W AB /q 電勢(shì)差有正負(fù):U AB =-U BA ，一般常取絕對(duì)值，寫成U.
5.電勢(shì)φ:電場中某點(diǎn)的電勢(shì)等于該點(diǎn)相對(duì)零電勢(shì)點(diǎn)的電勢(shì)差.
(1)電勢(shì)是個(gè)相對(duì)的量，某點(diǎn)的電勢(shì)與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)(通常取離電場無窮遠(yuǎn)處或大地的電勢(shì)為零電勢(shì)).因此電勢(shì)有正、負(fù)，電勢(shì)的正負(fù)表示該點(diǎn)電勢(shì)比零電勢(shì)點(diǎn)高還是低.
(2)沿著電場線的方向，電勢(shì)越來越低.
6.電勢(shì)能:電荷在電場中某點(diǎn)的電勢(shì)能在數(shù)值上等于把電荷從這點(diǎn)移到電勢(shì)能為零處(電勢(shì)為零處)電場力所做的功 ε=qU
7.等勢(shì)面:電場中電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面.
(1)等勢(shì)面上各點(diǎn)電勢(shì)相等，在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷電場力不做功.
(2)等勢(shì)面一定跟電場線垂直，而且電場線總是由電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面.
(3)畫等勢(shì)面(線)時(shí)，一般相鄰兩等勢(shì)面(或線)間的電勢(shì)差相等.這樣，在等勢(shì)面(線)密處場強(qiáng)大，等勢(shì)面(線)疏處場強(qiáng)小.
8.電場中的功能關(guān)系
(1)電場力做功與路徑無關(guān)，只與初、末位置有關(guān). 計(jì)算方法有:由公式W=qEcosθ計(jì)算(此公式只適合于勻強(qiáng)電場中)，或由動(dòng)能定理計(jì)算. (2)只有電場力做功，電勢(shì)能和電荷的動(dòng)能之和保持不變.
(3)只有電場力和重力做功，電勢(shì)能、重力勢(shì)能、動(dòng)能三者之和保持不變.
9.靜電屏蔽:處于電場中的空腔導(dǎo)體或金屬網(wǎng)罩，其空腔部分的場強(qiáng)處處為零，即能把外電場遮住，使內(nèi)部不受外電場的影響，這就是靜電屏蔽. 10. ★★★★帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)
(1)帶電粒子在電場中加速
帶電粒子在電場中加速，若不計(jì)粒子的重力，則電場力對(duì)帶電粒子做功等于帶電粒子動(dòng)能的增量.
(2)帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)
帶電粒子以垂直勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向進(jìn)入電場后，做類平拋運(yùn)動(dòng).垂直于場強(qiáng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng):Vx =V0 ，
L=V0 t.平行于場強(qiáng)方向做初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng):
(3)是否考慮帶電粒子的重力要根據(jù)具體情況而定.一般說來:
①基本粒子:如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等除有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但不能忽略質(zhì)量).
?、趲щ婎w粒:如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或明確的暗示以外，一般都不能忽略重力.
(4)帶電粒子在勻強(qiáng)電場與重力場的復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)
由于帶電粒子在勻強(qiáng)電場中所受電場力與重力都是恒力，因此可以用兩種方法處理:①正交分解法;②等效“重力”法.
11.示波管的原理:示波管由電子槍，偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空.如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加掃描電壓，同時(shí)加在偏轉(zhuǎn)電極YY′上所要研究的信號(hào)電壓，其周期與掃描電壓的周期相同，在熒光屏上就顯示出信號(hào)電壓隨時(shí)間變化的圖線.
12.電容 -----
(1)定義:電容器的帶電荷量跟它的兩板間的電勢(shì)差的比值
(2)定義式:
[注意]電容器的電容是反映電容本身貯電特性的物理量，由電容器本身的介質(zhì)特性與幾何尺寸決定，與電容器是否帶電、帶電荷量的多少、板間電勢(shì)差的大小等均無關(guān)。
(3)單位:法拉
(4)平行板電容器的電容:
在分析平行板電容器有關(guān)物理量變化情況時(shí)，往往需將
結(jié)合在一起加以考慮，其中C=
反映了電容器本身的屬性，是定義式，適用于各種電容器;
表明了平行板電容器的電容決定于哪些因素，僅適用于平
行板電容器;若電容器始終連接在電池上，兩極板的電壓不變.若電容器充電后，切斷與電池的連接，電容器的帶電荷量不變.
十、穩(wěn)恒電流
1.電流---
(1)定義:電荷的定向移動(dòng)形成電流.
(2)電流的方向:規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?
在外電路中電流由高電勢(shì)點(diǎn)流向低電勢(shì)點(diǎn)，在電源的內(nèi)部電流由低電勢(shì)點(diǎn)流向高電勢(shì)點(diǎn)(由負(fù)極流向正極).
2.電流強(qiáng)度: ------
(1)定義:通過導(dǎo)體橫截面的電量跟通過這些電量所用時(shí)間的比值，I=q/t
(2)在國際單位制中電流的單位是安.
(3)電流強(qiáng)度的定義式中，如果是正、負(fù)離子同時(shí)定向移動(dòng)，q應(yīng)為正負(fù)離子的電荷量和.
3.電阻--
(1)定義:導(dǎo)體兩端的電壓與通過導(dǎo)體中的電流的比值叫導(dǎo)體的電阻.
(2)定義式:R=U/I，單位:Ω
(3)電阻是導(dǎo)體本身的屬性，跟導(dǎo)體兩端的電壓及通過電流無關(guān).
4★★.電阻定律
(1)內(nèi)容:在溫度不變時(shí)，導(dǎo)體的電阻R與它的長度L成正比，與它的橫截面積S成反比.
(2)公式:R=ρL/S.
(3)適用條件:①粗細(xì)均勻的導(dǎo)線;②濃度均勻的電解液.
5.電阻率:反映了材料對(duì)電流的阻礙作用.
(1)有些材料的電阻率隨溫度升高而增大(如金屬);有些材料的電阻率隨溫度升高而減小(如半導(dǎo)體和絕緣體);有些材料的電阻率幾乎不受溫度影響(如錳銅和康銅).
(2)半導(dǎo)體:導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，而且電阻隨溫度的增加而減小，這種材料稱為半導(dǎo)體，半導(dǎo)體有熱敏特性，光敏特性，摻入微量雜質(zhì)特性.
(3)超導(dǎo)現(xiàn)象:當(dāng)溫度降低到絕對(duì)零度附近時(shí)，某些材料的電阻率突然減小到零，這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象，處于這種狀態(tài)的物體叫超導(dǎo)體.
6.電功和電熱
(1)電功和電功率:
電流做功的實(shí)質(zhì)是電場力對(duì)電荷做功.電場力對(duì)電荷做功，電荷的電勢(shì)能減少，電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.因此電功W=qU=UIt，這是計(jì)算電功普遍適用的公式.
單位時(shí)間內(nèi)電流做的功叫電功率，P=W/t=UI，這是計(jì)算電功率普遍適用的公式.
(2)★焦耳定律:
式中Q表示電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，單位是J.焦耳定律無論是對(duì)純電阻電路還是對(duì)非純電阻電路都是適用的. (3)電功和電熱的關(guān)系 ①純電阻電路消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，電功和電熱是相等的.所以有
U=IR(歐姆定律成立)，
②非純電阻電路消耗的電能一部分轉(zhuǎn)化為熱能，另一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能.所以有
(歐姆定律不成立).
★ 7.串并聯(lián)電路
8.電動(dòng)勢(shì) --
(1)物理意義:反映電源把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小的物理量.例如一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)E=15V，物理意義是指:電路閉合后，電流通過電源，每通過1C的電荷，干電池就把15J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能.
(2)大小:等于電路中通過1C電荷量時(shí)電源所提供的電能的數(shù)值，等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓，在閉合電路中等于內(nèi)外電路上電勢(shì)降落之和E=U 外 +U 內(nèi) .
★★ 9.閉合電路歐姆定律
(1)內(nèi)容:閉合電路的電流強(qiáng)度跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟閉合電路總電阻成反比.
(2)表達(dá)式:I=E/(R+r)
(3)總電流I和路端電壓U隨外電阻R的變化規(guī)律
當(dāng)R增大時(shí)，I變小，又據(jù)U=E-Ir知，U變大.當(dāng)R增大到∞時(shí)，I=0，U=E(斷路). 當(dāng)R減小時(shí)，I變大，又據(jù)U=E-Ir知，U變小.當(dāng)R減小到零時(shí)，I=E r ，U=0(短路).
10.路端電壓隨電流變化關(guān)系圖像
U 端 =E-Ir.上式的函數(shù)圖像是一條向下傾斜的直線.縱坐標(biāo)軸上的截距等于電動(dòng)勢(shì)的大小;橫坐標(biāo)軸上的截距等于短路電流I短;圖線的斜率值等于電源內(nèi)阻的大小.
11.閉合電路中的三個(gè)功率
(1)電源的總功率:就是電源提供的總功率，即電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的功率，也叫電源消耗的功率 P 總 =EI.
12.電阻的測量
原理是歐姆定律.因此只要用電壓表測出電阻兩端的電壓，用安培表測出通過電流，用R=U/ I 即可得到阻值.
①內(nèi)、外接的判斷方法:若R x 大大大于R A ，采用內(nèi)接法;R x 小小小于R V ，采用外接法.
?、诨瑒?dòng)變阻器的兩種接法:分壓法的優(yōu)勢(shì)是電壓變化范圍大;限流接法的優(yōu)勢(shì)在于電路連接簡便，附加功率損耗小.當(dāng)兩種接法均能滿足實(shí)驗(yàn)要求時(shí)，一般選限流接法.當(dāng)負(fù)載R L 較小、變阻器總阻值較大時(shí)(RL的幾倍)，一般用限流接法.但以下三種情況必須采用分壓式接法:
a.要使某部分電路的電壓或電流從零開始連接調(diào)節(jié)，只有分壓電路才能滿足.
b.如果實(shí)驗(yàn)所提供的電壓表、電流表量程或電阻元件允許最大電流較小，采用限流接法時(shí)，無論怎樣調(diào)節(jié)，電路中實(shí)際電流(壓)都會(huì)超過電表量程或電阻元件允許的最大電流(壓)，為了保護(hù)電表或電阻元件免受損壞，必須要采用分壓接法電路.
c.伏安法測電阻實(shí)驗(yàn)中，若所用的變阻器阻值遠(yuǎn)小于待測電阻阻值，采用限流接法時(shí)，即使變阻器觸頭從一端滑至另一端，待測電阻上的電流(壓)變化也很小，這不利于多次測量求平均值或用圖像法處理數(shù)據(jù).為了在變阻器阻值遠(yuǎn)小于待測電阻阻值的情況下能大范圍地調(diào)節(jié)待測電阻上的電流(壓)，應(yīng)選擇變阻器的分壓接法.
十一、磁場
1.磁場
(1)磁場:磁場是存在于磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷周圍的一種物質(zhì).永磁體和電流都能在空間產(chǎn)生磁場.變化的電場也能產(chǎn)生磁場.
(2)磁場的基本特點(diǎn):磁場對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用.
(3)磁現(xiàn)象的電本質(zhì):一切磁現(xiàn)象都可歸結(jié)為運(yùn)動(dòng)電荷(或電流)之間通過磁場而發(fā)生的相互作用.
(4)安培分子電流假說------在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流即分子電流，分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒成為微小的磁體.
(5)磁場的方向:規(guī)定在磁場中任一點(diǎn)小磁針N極受力的方向(或者小磁針靜止時(shí)N極的指向)就是那一點(diǎn)的磁場方向.
2.磁感線
(1)在磁場中人為地畫出一系列曲線，曲線的切線方向表示該位置的磁場方向，曲線的疏密能定性地表示磁場的弱強(qiáng)，這一系列曲線稱為磁感線.
(2)磁鐵外部的磁感線，都從磁鐵N極出來，進(jìn)入S極，在內(nèi)部，由S極到N極，磁感線是閉合曲線;磁感線不相交.
(3)幾種典型磁場的磁感線的分布:
?、僦本€電流的磁場:同心圓、非勻強(qiáng)、距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場越弱.
?、谕娐菥€管的磁場:兩端分別是N極和S極，管內(nèi)可看作勻強(qiáng)磁場，管外是非勻強(qiáng)磁場.
?、郗h(huán)形電流的磁場:兩側(cè)是N極和S極，離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場越弱.
?、軇驈?qiáng)磁場:磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等、方向處處相同.勻強(qiáng)磁場中的磁感線是分布均勻、方向相同的平行直線.
3.磁感應(yīng)強(qiáng)度
(1)定義:磁感應(yīng)強(qiáng)度是表示磁場強(qiáng)弱的物理量，在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，受到的磁場力F跟電流I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值，叫做通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，定義式B=F/IL.單位T，1T=1N/(A·m).
(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的磁場方向，即通過該點(diǎn)的磁感線的切線方向.
(3)磁場中某位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及方向是客觀存在的，與放入的電流強(qiáng)度I的大小、導(dǎo)線的長短L的大小無關(guān)，與電流受到的力也無關(guān)，即使不放入載流導(dǎo)體，它的磁感應(yīng)強(qiáng)度也照樣存在，因此不能說B與F成正比，或B與IL成反比.
(4)磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量，遵守矢量分解合成的平行四邊形定則，注意磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該處的磁場方向，并不是在該處的電流的受力方向.
4.地磁場:地球的磁場與條形磁體的磁場相似，其主要特點(diǎn)有三個(gè):
(1)地磁場的N極在地球南極附近，S極在地球北極附近.
(2)地磁場B的水平分量(Bx)總是從地球南極指向北極，而豎直分量(By)則南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下.
(3)在赤道平面上，距離地球表面相等的各點(diǎn)，磁感強(qiáng)度相等，且方向水平向北.
5★.安培力
(1)安培力大小F=BIL.式中F、B、I要兩兩垂直，L是有效長度.若載流導(dǎo)體是彎曲導(dǎo)線，且導(dǎo)線所在平面與磁感強(qiáng)度方向垂直，則L指彎曲導(dǎo)線中始端指向末端的直線長度.
(2)安培力的方向由左手定則判定.
(3)安培力做功與路徑有關(guān)，繞閉合回路一周，安培力做的功可以為正，可以為負(fù)，也可以為零，而不像重力和電場力那樣做功總為零.
6. ★洛倫茲力
(1)洛倫茲力的大小f=qvB，條件:v⊥B.當(dāng)v∥B時(shí)，f=0.
(2)洛倫茲力的特性:洛倫茲力始終垂直于v的方向，所以洛倫茲力一定不做功.
(3)洛倫茲力與安培力的關(guān)系:洛倫茲力是安培力的微觀實(shí)質(zhì)，安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn).所以洛倫茲力的方向與安培力的方向一樣也由左手定則判定.
(4)在磁場中靜止的電荷不受洛倫茲力作用.
7. ★★★帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律
在帶電粒子只受洛倫茲力作用的條件下(電子、質(zhì)子、α粒子等微觀粒子的重力通常忽略不計(jì))，
(1)若帶電粒子的速度方向與磁場方向平行(相同或相反)，帶電粒子以入射速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng).
(2)若帶電粒子的速度方向與磁場方向垂直，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)，以入射速率v做勻速圓周運(yùn)動(dòng).
①軌道半徑公式：r=mv/qB
?、谥芷诠? T=2πm/qB
8.帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)
(1)帶電粒子在復(fù)合場中做直線運(yùn)動(dòng)
?、賻щ娏Ｗ铀芎贤饬榱銜r(shí)，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，處理這類問題，應(yīng)根據(jù)受力平衡列方程求解.
?、趲щ娏Ｗ铀芎贤饬愣ǎ遗c初速度在一條直線上，粒子將作勻變速直線運(yùn)動(dòng)，處理這類問題，根據(jù)洛倫茲力不做功的特點(diǎn)，選用牛頓第二定律、動(dòng)量定理、動(dòng)能定理、能量守恒等規(guī)律列方程求解.
(2)帶電粒子在復(fù)合場中做曲線運(yùn)動(dòng)
?、佼?dāng)帶電粒子在所受的重力與電場力等值反向時(shí)，洛倫茲力提供向心力時(shí)，帶電粒子在垂直于磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).處理這類問題，往往同時(shí)應(yīng)用牛頓第二定律、動(dòng)能定理列方程求解.
②當(dāng)帶電粒子所受的合外力是變力，與初速度方向不在同一直線上時(shí)，粒子做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡既不是圓弧，也不是拋物線，一般處理這類問題，選用動(dòng)能定理或能量守恒列方程求解.
?、塾捎趲щ娏Ｗ釉趶?fù)合場中受力情況復(fù)雜運(yùn)動(dòng)情況多變，往往出現(xiàn)臨界問題，這時(shí)應(yīng)以題目中“最大”、“最高” “至少”等詞語為突破口，挖掘隱含條件，根據(jù)臨界條件列出輔助方程，再與其他方程聯(lián)立求解.
十二、電磁感應(yīng)
1. ★電磁感應(yīng)現(xiàn)象:利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流.
(1)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，即ΔΦ≠0.
(2)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件:無論回路是否閉合，只要穿過線圈平面的磁通量發(fā)生變化，線路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源.
(3)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如果回路閉合，則有感應(yīng)電流，回路不閉合，則只有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而無感應(yīng)電流.
2.磁通量
(1)定義:磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直磁場方向的面積S的乘積叫做穿過這個(gè)面的磁通量，定義式:Φ=BS.如果面積S與B不垂直，應(yīng)以B乘以在垂直于磁場方向上的投影面積S′，即Φ=BS′，國際單位:Wb
(2)求磁通量時(shí)應(yīng)該是穿過某一面積的磁感線的凈條數(shù).任何一個(gè)面都有正、反兩個(gè)面;磁感線從面的正方向穿入時(shí)，穿過該面的磁通量為正.反之，磁通量為負(fù).所求磁通量為正、反兩面穿入的磁感線的代數(shù)和.
3. ★楞次定律
(1)楞次定律:感應(yīng)電流的磁場，總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.楞次定律適用于一般情況的感應(yīng)電流方向的判定，而右手定則只適用于導(dǎo)線切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況，此種情況用右手定則判定比用楞次定律判定簡便.
(2)對(duì)楞次定律的理解
?、僬l阻礙誰———感應(yīng)電流的磁通量阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量.
?、谧璧K什么———阻礙的是穿過回路的磁通量的變化，而不是磁通量本身.
③如何阻礙———原磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反;當(dāng)原磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同，即“增反減同”.
?、茏璧K的結(jié)果———阻礙并不是阻止，結(jié)果是增加的還增加，減少的還減少.
(3)楞次定律的另一種表述:感應(yīng)電流總是阻礙產(chǎn)生它的那個(gè)原因，表現(xiàn)形式有三種:
?、僮璧K原磁通量的變化;②阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng);③阻礙原電流的變化(自感).
★★★★ 4.法拉第電磁感應(yīng)定律
電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比.表達(dá)式 E=nΔΦ/Δt
當(dāng)導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算公式為E=BLvsinθ.當(dāng)B、L、v三者兩兩垂直時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv.
(1)兩個(gè)公式的選用方法E=nΔΦ/Δt 計(jì)算的是在Δt時(shí)間內(nèi)的平均電動(dòng)勢(shì)，只有當(dāng)磁通量的變化率是恒定不變時(shí)，它算出的才是瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì).E=BLvsinθ中的v若為瞬時(shí)速度，則算出的就是瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì):若v為平均速度，算出的就是平均電動(dòng)勢(shì).
(2)公式的變形
?、佼?dāng)線圈垂直磁場方向放置，線圈的面積S保持不變，只是磁場的磁感強(qiáng)度均勻變化時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):E=nSΔB/Δt .
?、谌绻鸥袕?qiáng)度不變，而線圈面積均勻變化時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Nbδs/Δt .
5.自感現(xiàn)象
(1)自感現(xiàn)象:由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象.
(2)自感電動(dòng)勢(shì):在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì).自感電動(dòng)勢(shì)的大小取決于線圈自感系數(shù)和本身電流變化的快慢，自感電動(dòng)勢(shì)方向總是阻礙電流的變化.
6.日光燈工作原理
(1)起動(dòng)器的作用:利用動(dòng)觸片和靜觸片的接通與斷開起一個(gè)自動(dòng)開關(guān)的作用，起動(dòng)的關(guān)鍵就在于斷開的瞬間.
(2)鎮(zhèn)流器的作用:日光燈點(diǎn)燃時(shí)，利用自感現(xiàn)象產(chǎn)生瞬時(shí)高壓;日光燈正常發(fā)光時(shí)，利用自感現(xiàn)象，對(duì)燈管起到降壓限流作用.
7.電磁感應(yīng)中的電路問題
在電磁感應(yīng)中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源，將它們接上電容器，便可使電容器充電;將它們接上電阻等用電器，便可對(duì)用電器供電，在回路中形成電流.因此，電磁感應(yīng)問題往往與電路問題聯(lián)系在一起.解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法是:
(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向.
(2)畫等效電路.
(3)運(yùn)用全電路歐姆定律，串并聯(lián)電路性質(zhì)，電功率等公式聯(lián)立求解.
8.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的力學(xué)問題
(1)通過導(dǎo)體的感應(yīng)電流在磁場中將受到安培力作用，電磁感應(yīng)問題往往和力學(xué)問題聯(lián)系在一起，基本方法是:
①用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向.
?、谇蠡芈分须娏鲝?qiáng)度.
?、鄯治鲅芯繉?dǎo)體受力情況(包含安培力，用左手定則確定其方向).
?、芰袆?dòng)力學(xué)方程或平衡方程求解.
(2)電磁感應(yīng)力學(xué)問題中，要抓好受力情況，運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)態(tài)分析，導(dǎo)體受力運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)→感應(yīng)電流→通電導(dǎo)體受安培力→合外力變化→加速度變化→速度變化→周而復(fù)始地循環(huán)，循環(huán)結(jié)束時(shí)，加速度等于零，導(dǎo)體達(dá)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，抓住a=0時(shí)，速度v達(dá)最大值的特點(diǎn).
9.電磁感應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化問題
導(dǎo)體切割磁感線或閉合回路中磁通量發(fā)生變化，在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，機(jī)械能或其他形式能量便轉(zhuǎn)化為電能，具有感應(yīng)電流的導(dǎo)體在磁場中受安培力作用或通過電阻發(fā)熱，又可使電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或電阻的內(nèi)能，因此，電磁感應(yīng)過程總是伴隨著能量轉(zhuǎn)化，用能量轉(zhuǎn)化觀點(diǎn)研究電磁感應(yīng)問題常是導(dǎo)體的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)(勻速直線運(yùn)動(dòng)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng))，對(duì)應(yīng)的受力特點(diǎn)是合外力為零，能量轉(zhuǎn)化過程常常是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，解決這類問題的基本方法是:
(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向.
(2)畫出等效電路，求出回路中電阻消耗電功率表達(dá)式.
(3)分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化，用能量守恒關(guān)系得到機(jī)械功率的改變與回路中電功率的改變所滿足的方程.
10.電磁感應(yīng)中圖像問題
電磁感應(yīng)現(xiàn)象中圖像問題的分析，要抓住磁通量的變化是否均勻，從而推知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(電流)大小是否恒定.用楞次定律判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(或電流)的方向，從而確定其正負(fù)，以及在坐標(biāo)中的范圍.
另外，要正確解決圖像問題，必須能根據(jù)圖像的意義把圖像反映的規(guī)律對(duì)應(yīng)到實(shí)際過程中去，又能根據(jù)實(shí)際過程的抽象規(guī)律對(duì)應(yīng)到圖像中去，最終根據(jù)實(shí)際過程的物理規(guī)律進(jìn)行判斷.
十三、交變電流
1.交變電流:大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流，叫做交變電流.按正弦規(guī)律變化的電動(dòng)勢(shì)、電流稱為正弦交流電.
2.正弦交流電 ----
(1)函數(shù)式:e=E m sinωt (其中★E m =NBSω)
(2)線圈平面與中性面重合時(shí)，磁通量最大，電動(dòng)勢(shì)為零，磁通量的變化率為零，線圈平面與中心面垂直時(shí)，磁通量為零，電動(dòng)勢(shì)最大，磁通量的變化率最大.
(3)若從線圈平面和磁場方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，交變電流的變化規(guī)律為i=I m cosωt..
(4)圖像:正弦交流電的電動(dòng)勢(shì)e、電流i、和電壓u，其變化規(guī)律可用函數(shù)圖像描述。
3.表征交變電流的物理量
(1)瞬時(shí)值:交流電某一時(shí)刻的值，常用e、u、i表示.
(2)最大值:E m =NBSω，最大值E m (U m ，I m )與線圈的形狀，以及轉(zhuǎn)動(dòng)軸處于線圈平面內(nèi)哪個(gè)位置無關(guān).在考慮電容器的耐壓值時(shí)，則應(yīng)根據(jù)交流電的最大值.
(3)有效值:交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的.即在同一時(shí)間內(nèi)，跟某一交流電能使同一電阻產(chǎn)生相等熱量的直流電的數(shù)值，叫做該交流電的有效值.
?、偾箅姽?、電功率以及確定保險(xiǎn)絲的熔斷電流等物理量時(shí)，要用有效值計(jì)算，有效值與最大值之間的關(guān)系
E=Em/2 ，U=Um/2 ，I=Im/2 只適用于正弦交流電，其他交變電流的有效值只能根據(jù)有效值的定義來計(jì)算，切不可亂套公式.
②在正弦交流電中，各種交流電器設(shè)備上標(biāo)示值及交流電表上的測量值都指有效值.
(4)周期和頻率 ----周期T:交流電完成一次周期性變化所需的時(shí)間.在一個(gè)周期內(nèi)，交流電的方向變化兩次.
頻率f:交流電在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù).角頻率:ω=2π/T=2πf.
4.電感、電容對(duì)交變電流的影響
(1)電感:通直流、阻交流;通低頻、阻高頻.
(2)電容:通交流、隔直流;通高頻、阻低頻.
5.變壓器 -
(1)理想變壓器:工作時(shí)無功率損失(即無銅損、鐵損)，因此，理想變壓器原副線圈電阻均不計(jì).
(2)★理想變壓器的關(guān)系式:
十四、電磁場和電磁波
1.麥克斯韋的電磁場理論
(1)變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場.
(2)隨時(shí)間均勻變化的磁場產(chǎn)生穩(wěn)定電場.隨時(shí)間不均勻變化的磁場產(chǎn)生變化的電場.隨時(shí)間均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定磁場，隨時(shí)間不均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場.
(3)變化的電場和變化的磁場總是相互關(guān)系著，形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁場.
2.電磁波
(1)周期性變化的電場和磁場總是互相轉(zhuǎn)化，互相激勵(lì)，交替產(chǎn)生，由發(fā)生區(qū)域向周圍空間傳播，形成電磁波.
(2)電磁波是橫波
(3)電磁波可以在真空中傳播，電磁波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一介質(zhì)，頻率不變、波速和波長均發(fā)生變化，電磁波傳播速度v等于波長λ和頻率f的乘積，即v=λf，任何頻率的電磁波在真空中的傳播速度都等于真空中的光速c=3.00
十五、光的反射和折射
1.光的直線傳播
(1)光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播.小孔成像，影的形成，日食和月食都是光直線傳播的例證.
(2)影是光被不透光的物體擋住所形成的暗區(qū).影可分為本影和半影，在本影區(qū)域內(nèi)完全看不到光源發(fā)出的光，在半影區(qū)域內(nèi)只能看到光源的某部分發(fā)出的光.點(diǎn)光源只形成本影，非點(diǎn)光源一般會(huì)形成本影和半影.本影區(qū)域的大小與光源的面積有關(guān)，發(fā)光面越大，本影區(qū)越小.
(3)日食和月食:
人位于月球的本影內(nèi)能看到日全食，位于月球的半影內(nèi)能看到日偏食，位于月球本影的延伸區(qū)域(即“偽本影”)能看到日環(huán)食;當(dāng)月球全部進(jìn)入地球的本影區(qū)域時(shí)，人可看到月全食.月球部分進(jìn)入地球的本影區(qū)域時(shí)，看到的是月偏食.
2.光的反射現(xiàn)象---:光線入射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，其中一部分光線在原介質(zhì)中改變傳播方向的現(xiàn)象.
(1)光的反射定律:
?、俜瓷涔饩€、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，反射光線和入射光線分居于法線兩側(cè). ②反射角等于入射角.
(2)反射定律表明，對(duì)于每一條入射光線，反射光線是唯一的，在反射現(xiàn)象中光路是可逆的.
3. ★平面鏡成像
(1)像的特點(diǎn)---------平面鏡成的像是正立等大的虛像，像與物關(guān)于鏡面為對(duì)稱。
(2)光路圖作法-----------根據(jù)平面鏡成像的特點(diǎn)，在作光路圖時(shí)，可以先畫像，后補(bǔ)光路圖。
(3).充分利用光路可逆-------在平面鏡的計(jì)算和作圖中要充分利用光路可逆。(眼睛在某點(diǎn)A通過平面鏡所能看到的范圍和在A點(diǎn)放一個(gè)點(diǎn)光源，該電光源發(fā)出的光經(jīng)平面鏡反射后照亮的范圍是完全相同的。)
4.光的折射 --
(1)光由一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，在兩種介質(zhì)的界面上將發(fā)生光的傳播方向改變的現(xiàn)象叫光的折射.
(2)光的折射定律 ---
?、僬凵涔饩€，入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分居于法線兩側(cè).
?、谌肷浣堑恼腋凵浣堑恼页烧?，即sini/sinr=常數(shù).
(3)在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的.
★ 5.折射率---光從真空射入某種介質(zhì)時(shí)，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫做這種介質(zhì)的折射率，折射率用n表示，即n=sini/sinr.
某種介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的傳播速度c跟光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比，即n=c/v，因c>v，所以任何介質(zhì)的折射率n都大于1.兩種介質(zhì)相比較，n較大的介質(zhì)稱為光密介質(zhì)，n較小的介質(zhì)稱為光疏介質(zhì).
★6.全反射和臨界角
(1)全反射:光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，或光從介質(zhì)射入真空(或空氣)時(shí)，當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90°時(shí)，折射光線完全消失，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象叫做全反射.
(2)全反射的條件
?、俟鈴墓饷芙橘|(zhì)射入光疏介質(zhì)，或光從介質(zhì)射入真空(或空氣).
②入射角大于或等于臨界角
(3)臨界角:折射角等于90°時(shí)的入射角叫臨界角，用C表示sinC=1/n
7.光的色散:白光通過三棱鏡后，出射光束變?yōu)榧t、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種色光的光束，這種現(xiàn)象叫做光的色散.
(1)同一種介質(zhì)對(duì)紅光折射率小，對(duì)紫光折射率大.
(2)在同一種介質(zhì)中，紅光的速度最大，紫光的速度最小.
(3)由同一種介質(zhì)射向空氣時(shí)，紅光發(fā)生全反射的臨界角大，紫光發(fā)生全反射的臨界角小.
8.全反射棱鏡-------橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡。選擇適當(dāng)?shù)娜肷潼c(diǎn)，可以使入射光線經(jīng)過全反射棱鏡的作用在射出后偏轉(zhuǎn)90°(右下圖)
或180°(右下圖)
要特別注意兩種用法中光線在哪個(gè)表面發(fā)生全反射。
9.玻璃磚-----所謂玻璃磚一般指橫截面為矩形的棱柱。當(dāng)光線從上表面入射，從下表面射出時(shí)，其特點(diǎn)是：
?、派涑龉饩€和入射光線平行;
⑵各種色光在第一次入射后就發(fā)生色散;
?、巧涑龉饩€的側(cè)移和折射率、入射角、玻璃磚的厚度有關(guān);
?、瓤衫貌ＡТu測定玻璃的折射率。
十六、光的波動(dòng)性和微粒性
1.光本性學(xué)說的發(fā)展簡史
(1)牛頓的微粒說:認(rèn)為光是高速粒子流.它能解釋光的直進(jìn)現(xiàn)象，光的反射現(xiàn)象.
(2)惠更斯的波動(dòng)說:認(rèn)為光是某種振動(dòng)，以波的形式向周圍傳播.它能解釋光的干涉和衍射現(xiàn)象.
2、光的干涉
光的干涉的條件是：有兩個(gè)振動(dòng)情況總是相同的波源，即相干波源。(相干波源的頻率必須相同)。形成相干波源的方法有兩種：
?、爬眉す?因?yàn)榧す獍l(fā)出的是單色性極好的光)。
⑵設(shè)法將同一束光分為兩束(這樣兩束光都來源于同一個(gè)光源，因此頻率必然相等)。下面4個(gè)圖分別是利用雙縫、利用楔形薄膜、利用空氣膜、利用平面鏡形成相干光源的示意圖。
3.干涉區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的亮、暗紋
?、帕良y：屏上某點(diǎn)到雙縫的光程差等于波長的整數(shù)倍，即δ= nλ(n=0，1，2，)
⑵暗紋：屏上某點(diǎn)到雙縫的光程差等于半波長的奇數(shù)倍，即
(n=0，1，2，) 相鄰亮紋(暗紋)間的距離
用此公式可以測定單色光的波長。用白光作雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于白光內(nèi)各種色光的波長不同，干涉條紋間距不同，所以屏的中央是白色亮紋，兩邊出現(xiàn)彩色條紋。
4.衍射----
光通過很小的孔、縫或障礙物時(shí)，會(huì)在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋，且中央條紋很亮，越向邊緣越暗。
?、鸥鞣N不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射。
⑵發(fā)生明顯衍射的條件是：障礙物(或孔)的尺寸可以跟波長相比，甚至比波長還小。(當(dāng)障礙物或孔的尺寸小于0.5mm時(shí)，有明顯衍射現(xiàn)象。)
?、窃诎l(fā)生明顯衍射的條件下當(dāng)窄縫變窄時(shí)亮斑的范圍變大條紋間距離變大，而亮度變暗。
5.光的偏振現(xiàn)象：通過偏振片的光波，在垂直于傳播方向的平面上，只沿著一個(gè)特定的方向振動(dòng)，稱為偏振光。光的偏振說明光是橫波。
6.光的電磁說
⑴光是電磁波(麥克斯韋預(yù)言、赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了正確性。)
?、齐姶挪ㄗV。波長從大到小排列順序?yàn)椋簾o線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。各種電磁波中，除可見光以外，相鄰兩個(gè)波段間都有重疊。
各種電磁波的產(chǎn)生機(jī)理分別是：無線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的;紅外線、可見光、紫外線是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的;倫琴射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的;γ射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的。
?、羌t外線、紫外線、X射線的主要性質(zhì)及其應(yīng)用舉例。
★★7.光電效應(yīng)
?、旁诠獾恼丈湎挛矬w發(fā)射電子的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)。(下圖裝置中，用弧光燈照射鋅版，有電子從鋅版表面飛出，使原來不帶電的驗(yàn)電器帶正電。)
?、乒怆娦?yīng)的規(guī)律。①各種金屬都存在極限頻率ν0，只有ν≥ν0才能發(fā)生光電效應(yīng);②瞬時(shí)性(光電子的產(chǎn)生不超過
s)。
?、菒垡蛩固沟墓庾诱f。光是不連續(xù)的，是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光子，光子的能量E跟光的頻率ν成正比：E=hν
?、葠垡蛩固构怆娦?yīng)方程：Ek= hν --W(Ek是光電子的最大初動(dòng)能;W是逸出功，即從金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功。)
8.光的波粒二象性
(1)光的波粒二象性:干涉、衍射和偏振表明光是一種波;光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)又用無可辯駁的事實(shí)表明光是一種粒子;因此現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為：光具有波粒二象性。
(2)正確理解波粒二象性-----波粒二象性中所說的波是一種概率波，對(duì)大量光子才有意義。波粒二象性中所說的粒子，是指其不連續(xù)性，是一份能量。
?、賯€(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性;大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動(dòng)性。
?、?nu;高的光子容易表現(xiàn)出粒子性;ν低的光子容易表現(xiàn)出波動(dòng)性。
③光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動(dòng)性;在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)往往表現(xiàn)為粒子性。
?、苡晒庾拥哪芰縀=hν，光子的動(dòng)量
表示式也可以看出，光的波動(dòng)性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和動(dòng)量的計(jì)算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率ν和波長λ。
由以上兩式和波速公式c=λν還可以得出：E = p c。
十七 原子物理
1.盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型(行星式模型)
α粒子散射實(shí)驗(yàn)：是用α粒子轟擊金箔，結(jié)果是絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但是有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)。這說明原子的正電荷和質(zhì)量一定集中在一個(gè)很小的核上。
盧瑟福由α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出：在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間運(yùn)動(dòng)。
由α粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還可以估算出原子核大小的數(shù)量級(jí)是
2.玻爾模型(引入量子理論，量子化就是不連續(xù)性，整數(shù)n叫量子數(shù)。)
?、挪柕娜龡l假設(shè)(量子化)
①軌道量子化
?、茝母吣芗?jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子;從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)可能是吸收光子，也可能是由于碰撞(用加熱的方法，使分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間的相互碰撞可以傳遞能量)。原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)只能吸收一定頻率的光子;而從某一能級(jí)到被電離可以吸收能量大于或等于電離能的任何頻率的光子。(如在基態(tài)，可以吸收E ≥13.6eV的任何光子，所吸收的能量除用于電離外，都轉(zhuǎn)化為電離出去的電子的動(dòng)能)。
2、天然放射現(xiàn)象
?、?天然放射現(xiàn)象----天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，使人們認(rèn)識(shí)到原子核也有復(fù)雜結(jié)構(gòu)。
?、?各種放射線的性質(zhì)比較
式中m表示放射性物質(zhì)的質(zhì)量，n 表示單位時(shí)間內(nèi)放出的射線粒子數(shù)。以上各式左邊的量都表示時(shí)間t后的剩余量。
半衰期由核內(nèi)部本身的因素決定，跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。
?、?放射性同位素的應(yīng)用
?、爬闷渖渚€：α射線電離性強(qiáng)，用于使空氣電離，將靜電泄出，從而消除有害靜電。γ射線貫穿性強(qiáng)，可用于金屬探傷，也可用于治療惡性腫瘤。各種射線均可使DNA發(fā)生突變，可用于生物工程，基因工程。
⑵作為示蹤原子。用于研究農(nóng)作物化肥需求情況，診斷甲狀腺疾病的類型，研究生物大分子結(jié)構(gòu)及其功能。
?、沁M(jìn)行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木質(zhì)文物的產(chǎn)生年代。 一般都使用人工制造的放射性同位素(種類齊全，各種元素都有人工制造的放射性同位。半衰期短，廢料容易處理。可制成各種形狀，強(qiáng)度容易控制)。
4、核能
(1).核能------核反應(yīng)中放出的能叫核能。
(2).質(zhì)量虧損---核子結(jié)合生成原子核，所生成的原子核的質(zhì)量比生成它的核子的總質(zhì)量要小些，這種現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損。
★(3).質(zhì)能方程-----愛因斯坦的相對(duì)論指出：物體的能量和質(zhì)量之間存在著密切的聯(lián)系，它們的關(guān)系是：
這就是愛因斯坦的質(zhì)能方程。質(zhì)能方程的另一個(gè)表達(dá)形式是：
以上兩式中的各個(gè)物理量都必須采用國際單位。在非國際單位里，可以用1u=931.5MeV。它表示1原子質(zhì)量單位的質(zhì)量跟931.5MeV的能量相對(duì)應(yīng)。
在有關(guān)核能的計(jì)算中，一定要根據(jù)已知和題解的要求明確所使用的單位制。
(4).釋放核能的途徑
凡是釋放核能的核反應(yīng)都有質(zhì)量虧損。核子組成不同的原子核時(shí)，平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損是不同的，所以各種原子核中核子的平均質(zhì)量不同。核子平均質(zhì)量小的，每個(gè)核子平均放的能多。鐵原子核中核子的平均質(zhì)量最小，所以鐵原子核最穩(wěn)定。凡是由平均質(zhì)量大的核，生成平均質(zhì)量小的核的核反應(yīng)都是釋放核能的。
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