2022年高中物理电磁学知识高考前必看总结 .pdf
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 = SL（电阻率 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：121111nRRRR4、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路端电压：U = E I r = IR有关电源的问题：总功率：P总= EI输出功率：P总= EI I2r = I R2（当 R=r 时， P出取最大值，为24Er）损耗功率：PI rr2电源效率：PP出总=UE= RR+r精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 10 页5、电功和电功率：电功： W=UIt电功率： P=UI电热： Q=I Rt2热功率： P热=2I R对于纯电阻电路：W= Q UIt=2I RtU =IR对于非纯电阻电路：W Q UIt I Rt2UIR（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 = U q ）UAB= A- B 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： CQUQU（Q 是指每个极板所带电荷量的绝对值。）决定式： CS4 kd注意：平行板电容器充电后保持两极板与电源相连，U不变，平行板电容器充电后两极板与电源断开，Q不变精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 10 页5、带电粒子在电场中的运动：加速：q U=21mv2 - 0 偏转：（类平抛）x= votvx = voy =21a t2vy= a ta = mEqtan = yxvv磁场1、磁场对通电导线的作用（安培力）：F = BIL （要求BI，力的方向由左手定则判定；若BI，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 vB, 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 Bv,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= qBm2(确定圆心和半径是关键) 4、带电粒子在复合场中运动回旋加速器A A/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：qBT2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。qvm B=m2mvRmq B Rvm精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 10 页质谱仪 (同位素荷质比和质量的测定) 加速电场：122mvqU磁场：22mvdRBq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。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。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qvBLUqH2I 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： v U B C D E F I 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 10 页dIBkUH电磁感应1、感应电流的方向判定：导体切割磁感应线：右手定则；磁通量发生变化：楞次定律。2、感应电动势的大小： E = BLv （要求 L 垂直于 B、v，否则要分解到垂直的方向上） E = tn（式常用于计算瞬时值，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 = Emsin t ,Em = nBS2、正弦式交流电的四个值：（1）峰值： Em=nBS，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（BS）开始计时： e=Emsint从垂直中性面（B/S）开始计时，e=Emcost（t：指转过的角度）（3）平均值：利用tnE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：1122UnUncb精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 10 页（3）电流：如果只有一个副线圈：1221InIn若有多个副线圈：n1I1= n2I2 + n3I3电磁场和电磁波1、电磁振荡（LC 回路）的周期：T = 2 LC2、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 f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、 4V B、8V C、12V D、24V 全国卷 如图所示， LOO L 为一折线，它所形成的两个角LOO 和OOL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 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 10 页【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（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 Aal=a2 Ba1a22al答案 .D 【解析】当为 F时有mfFa1, 当为 2F时有mfamffFmfFa122222,可知122aa,D 对. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 10 页（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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 10 页（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】 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精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 10 页联立以上各式解得通过电阻1R上的电流大小为202103nBrIRt由愣次定律可判断通过电阻1R上的电流方向为从b 到 a 通过电阻1R上的电量20211 103nBr tqI tRt通过电阻1R上产生的热量2224202111 12029n Br tQI RtRt精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 10 页
