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高中物理:電場(chǎng)磁場(chǎng)電磁感應(yīng)近代物理必記規(guī)律結(jié)論!

 學(xué)思踐悟必有成 2022-05-30 發(fā)布于甘肅

電場(chǎng)

1.兩個(gè)定律

(1)電荷守恒定律:電荷既不會(huì)創(chuàng)生,也不會(huì)消滅,它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分;在轉(zhuǎn)移過(guò)程中,電荷的總量保持不變。

(2)庫(kù)侖定律

①=k圖片,r指兩點(diǎn)電荷間的距離。對(duì)可視為點(diǎn)電荷的兩個(gè)均勻帶電球,r為兩球心間距。

②當(dāng)兩個(gè)電荷間的距離r→0時(shí),電荷不能視為點(diǎn)電荷,它們之間的靜電力不能認(rèn)為趨于無(wú)限大。

2 電場(chǎng)的力的性質(zhì)

圖片

3 電場(chǎng)的能的性質(zhì)

圖片

4. 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系

(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系式:UABEd,其中d為電場(chǎng)中兩點(diǎn)間沿電場(chǎng)方向的距離。

(2)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向和大?。貉仉妶?chǎng)強(qiáng)度的方向電勢(shì)降低最快。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于沿電場(chǎng)方向每單位距離上降低的電勢(shì)。

(3)已知三點(diǎn)電勢(shì)求場(chǎng)強(qiáng)

等分法

平行結(jié)論法

正交分解法

圖片

圖片

圖片

勻強(qiáng)電場(chǎng)中同一條直線上的兩段電勢(shì)差正比于線段長(zhǎng)度。

勻強(qiáng)電場(chǎng)中若兩線段平行,則這兩段電勢(shì)差正比于線段長(zhǎng)度。題中出現(xiàn)平行線時(shí)可用此方法。

勻強(qiáng)電場(chǎng)中,利用EU/d,分別求出兩垂直方向的場(chǎng)強(qiáng),再求出合場(chǎng)強(qiáng)。只有垂直時(shí)才能用此方法。

5.等量點(diǎn)電荷的電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)分布規(guī)律

電場(chǎng)

等勢(shì)面(實(shí)線)

E-x

φ-x

等量異

號(hào)點(diǎn)電

荷的電

場(chǎng)  

圖片

圖片

兩電荷連線上

圖片

兩電荷連線上

圖片

連線中垂線上

連線中垂線

上各點(diǎn)電勢(shì)

相等且為零

等量同

號(hào)正點(diǎn)

電荷的

電場(chǎng) 

圖片

圖片

兩電荷連線上

圖片

兩電荷連線上

圖片

連線中垂線上

圖片

連線中垂線上

6.電場(chǎng)中的圖像問(wèn)題

φ--x圖像

E--x圖像

E-P-x圖像

圖片

圖片

圖片

斜率:電場(chǎng)強(qiáng)度

面積:電勢(shì)差

斜率:電場(chǎng)力

7.電容器放電過(guò)程中的I-t圖、Q-t圖、U-t

?圖片

I-t

Q-t

U-t

圖片

圖片

圖片

8.平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析方法

(1)確定不變量→分析是電壓不變還是所帶電荷量不變。

(2)用決定式C圖片分析平行板電容器電容的變化。

(3)用定義式C圖片→分析電容器所帶電荷量或兩極板間電壓的變化。

(4)用E圖片→分析電容器極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化。

9.常見(jiàn)電容式傳感器

圖片

圖片

圖片

圖片

測(cè)定角度θ的電容式傳感器

測(cè)定液面高度h的電容式傳感器

測(cè)定壓力F的電容式傳感器

測(cè)定位移x的電容式傳感器

10.靜電平衡狀態(tài)

圖片

導(dǎo)體中(包括表面)沒(méi)有電荷定向移動(dòng)的狀態(tài)叫做靜電平衡狀態(tài)。靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體具有的特征總結(jié)為以下四點(diǎn):

?(1) 導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零;

?(2) 凈電荷僅分布在導(dǎo)體表面上(孤立導(dǎo)體的凈電荷僅分布在導(dǎo)體的外表面上);

?(3) 導(dǎo)體為等勢(shì)體,導(dǎo)體表面為等勢(shì)面,電場(chǎng)線與導(dǎo)體表面處處垂直。

?(4) 靜電平衡時(shí)內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零的現(xiàn)象,在技術(shù)上用來(lái)實(shí)現(xiàn)靜電屏蔽。

11.圖像法分析帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

不計(jì)重力時(shí),粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度圖片,根據(jù)U-t圖畫(huà)出a-t圖,再畫(huà)出v-t圖,利用圖像的面積可求出位移。注意粒子開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻不同,使得物體可能做單向直線運(yùn)動(dòng),也可能做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。

圖片?圖片

12.電偏轉(zhuǎn)

圖片

13.偏移、偏轉(zhuǎn)角和動(dòng)能增量

質(zhì)量為m電荷量為q(不計(jì)重力)的帶電粒子以平行于極板的初速度v0射入長(zhǎng)L板間距離為d的平行板電容器間,兩板間電壓為U。

圖片?? 圖片

加速度圖片;時(shí)間圖片(水平)、圖片(豎直)

⑴偏移圖片(粒子出電場(chǎng));圖片(粒子未出電場(chǎng),打板)

⑵偏角圖片(粒子出電場(chǎng));圖片(粒子未出電場(chǎng),打板)

⑶穿越電場(chǎng)過(guò)程的動(dòng)能增量ΔEK=qEy (注意,一般來(lái)說(shuō)不等于qU

14.先加速后偏轉(zhuǎn)

圖片

?不同的帶電粒子由靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)同一電場(chǎng)(U1)加速后,再?gòu)耐黄D(zhuǎn)電場(chǎng)(電壓U2、板寬d、板長(zhǎng)L)射出時(shí)的偏移y、偏轉(zhuǎn)角度φ總是相同的。證明:

(1)由qU1=圖片圖片圖片

(2)由qU1=圖片;圖片,得tan φ=圖片。

15.示波管的工作原理

在示波管模型中,帶電粒子經(jīng)加速電場(chǎng)U1加速,再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)U2偏轉(zhuǎn)后,需要經(jīng)歷一段勻速直線運(yùn)動(dòng)才會(huì)打到熒光屏上而顯示亮點(diǎn)P,如圖所示.確定最終偏移:

圖片???? 圖片

圖片

16.帶電體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

圖片

磁場(chǎng)

1.磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁感線

(1)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向

安培定則

圖片

圖片

圖片

立體圖

圖片

圖片

圖片

(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加——平行四邊形法則

圖片

(3)地磁場(chǎng)特點(diǎn)

①地磁場(chǎng)的N極在地理南極附近,地磁場(chǎng)的S極在地理北極附近,磁感線分布如圖所示。

圖片

②地磁場(chǎng)B的水平分量(Bx)總是從地理南極指向地理北極,而豎直分量(By),在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下。赤道處的地磁場(chǎng)沿水平方向,指向北。

2. 安培力

安培力公式FBIL,要求兩兩垂直,應(yīng)用時(shí)要滿足:

(1)BL垂直;

(2)L是有效長(zhǎng)度,即垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的直線長(zhǎng)度,如彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L等于兩端點(diǎn)所連直線的長(zhǎng)度(如圖所示),相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端。

圖片圖片

(3)安培力的方向——左手定則

圖片

(4)兩平行通電直導(dǎo)線的相互作用:“同流合污”

圖片

5)安培力作用下的平衡問(wèn)題,解題的關(guān)鍵是要根據(jù)立體圖畫(huà)出受力的平面圖。

圖片圖片

(6)兩種電路連接方式所受安培力的區(qū)別

圖片??? 圖片

??? F=BI1L+BI2L=BIL????????? F=0

3.勻速圓周運(yùn)動(dòng)半徑公式和周期公式

vB,帶電粒子僅受洛倫茲力作用,在垂直于磁感線的平面內(nèi)以入射速度v勻速圓周運(yùn)動(dòng).

圖片→ 導(dǎo)出公式:半徑R圖片?? 周期T圖片圖片???

說(shuō)明:? 

Rmv(動(dòng)量),圖片

T與速度v無(wú)關(guān)。

4..帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

(1)圓心的確定

圖片

①已知入射方向和出射方向時(shí),可通過(guò)入射點(diǎn)和出射點(diǎn)作垂直于入射方向和出射方向的直線,兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖甲所示,圖中P為入射點(diǎn),M為出射點(diǎn))。

②已知入射方向和出射點(diǎn)的位置時(shí),可以通過(guò)入射點(diǎn)作入射方向的垂線,連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn),作其中垂線,這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖乙所示,P為入射點(diǎn),M為出射點(diǎn))。

(2)半徑的確定和計(jì)算

利用平面幾何關(guān)系,求出該圓的可能半徑(或圓心角),求解時(shí)注意以下幾個(gè)重要的幾何特點(diǎn):

圖片

(1)粒子速度的偏向角(φ)等于圓心角(α),并等于AB弦與切線的夾角(弦切角θ)的2倍(如圖),即φα=2θωt。

(2)相對(duì)的弦切角(θ)相等,與相鄰的弦切角(θ′)互補(bǔ),即θθ′=180°。

(3)直角三角形的幾何知識(shí)(勾股定理)。AB中點(diǎn)C,連接OC,則△ACO、△BCO都是直角三角形。

(3)運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定

粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間為T,當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)的圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角為α時(shí),其運(yùn)動(dòng)時(shí)間可由下式表示:

t圖片T(或t圖片T),t圖片(l為弧長(zhǎng))。

【巧學(xué)活用】(1)處理該類問(wèn)題常用的幾個(gè)幾何關(guān)系

① 3個(gè)點(diǎn):入射點(diǎn)、出射點(diǎn)、軌跡圓心;

② 3條線:入射點(diǎn)、出射點(diǎn)與圓心的連線——半徑,入射點(diǎn)與出射點(diǎn)的連線——弦;

③ 3個(gè)角:速度偏轉(zhuǎn)角、圓心角、弦切角,其中偏轉(zhuǎn)角等于圓心角,也等于弦切角的兩倍。

(2)帶電粒子在不同邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng):

類別

特點(diǎn)

圖示

直線

邊界

進(jìn)出磁

場(chǎng)具有

對(duì)稱性

圖片

平行

邊界

存在臨界條件

圖片

圓形

邊界

沿徑向射

入必沿徑

向射出

圖片

環(huán)形

邊界

與邊界相切

圖片

5.帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界與極值問(wèn)題

(1)動(dòng)態(tài)放縮法

當(dāng)帶電粒子射入磁場(chǎng)的方向確定,但射入時(shí)的速度v大小或磁場(chǎng)的強(qiáng)弱B變化時(shí),粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r隨之變化。在確定粒子運(yùn)動(dòng)的臨界情景時(shí),可以以入射點(diǎn)為定點(diǎn),將軌道半徑放縮,作出一系列的軌跡,從而探索出臨界條件。如圖所示,粒子進(jìn)入長(zhǎng)方形邊界OABC形成的臨界情景為

圖片

(2)定圓旋轉(zhuǎn)法

當(dāng)帶電粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速率v大小一定,但射入的方向變化時(shí),粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r是確定的。在確定粒子運(yùn)動(dòng)的臨界情景時(shí),可以以入射點(diǎn)為定點(diǎn),將軌跡圓旋轉(zhuǎn),作出一系列軌跡,從而探索出臨界條件,如圖所示為粒子進(jìn)入單邊界磁場(chǎng)時(shí)的情景。

圖片

6.運(yùn)動(dòng)的往復(fù)性形成多解

圖片圖片

7.“磁發(fā)散”和“磁聚焦”

磁發(fā)散

磁聚焦

帶電粒子從圓形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊界上同一點(diǎn)射入,如果軌跡半徑與磁場(chǎng)半徑相等,則粒子出射方向與入射點(diǎn)的切線方向平行

帶電粒子平行射入圓形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),如果軌跡半徑與磁場(chǎng)半徑相等,則粒子從磁場(chǎng)邊界上同一點(diǎn)射出,該點(diǎn)切線與入射方向平行

圖片

8.電偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)的比較


垂直進(jìn)入磁場(chǎng)(磁偏轉(zhuǎn))

垂直進(jìn)入電場(chǎng)(電偏轉(zhuǎn))

情景圖

圖片

圖片

受力

FBqv0B大小不變,方向總指向圓心,方向變化,FB為變力

FEqE,FE大小、方向不變,為恒力

運(yùn)動(dòng)規(guī)律

勻速圓周運(yùn)動(dòng)

r圖片,T圖片

類平拋運(yùn)動(dòng)

vxv0vy圖片t

xv0t,y圖片t2

運(yùn)動(dòng)時(shí)間

t圖片T圖片

t圖片,具有等時(shí)性

動(dòng)能

不變

變化

9.弦長(zhǎng)公式

圖片

10.帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的兩類典型運(yùn)動(dòng)

勻速直線運(yùn)動(dòng)

勻速圓周運(yùn)動(dòng)

圖片

圖片

11.帶電粒子在疊加場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析?

圖片

恒定電流

1 三個(gè)定律

1)歐姆定律(部分電路)

①伏安特性曲線

圖片

電流的三個(gè)表達(dá)式:(i)I=圖片定義式);(ii)圖片(決定式,歐姆定律);(iii)I=neSv(微觀決定式)

2電阻定律

表達(dá)式:Rρ圖片(決定式);電阻定義式:R圖片。

3焦耳定律

(1)電功和電熱

電功:WqUUIt。

電熱:電流流過(guò)一段導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量QI2Rt(焦耳定律)。

③純電阻電路與非純電阻電路對(duì)比


純電阻電路

非純電阻電路

實(shí)例

白熾燈、電爐、電飯鍋、電熱毯、電熨斗及轉(zhuǎn)子被卡住的電動(dòng)機(jī)等

電動(dòng)機(jī)、電解槽、日光燈等

電功與電熱

WUIt,QI2Rt圖片t,WQ

WUIt,QI2Rt,W>Q

2 閉合電路歐姆定律

(1)路端電壓U與電流I的關(guān)系UEIr.

圖片

當(dāng)電路斷路即I=0時(shí),縱坐標(biāo)的截距為電源電動(dòng)勢(shì)

當(dāng)外電路短路即U=0時(shí),橫坐標(biāo)的截距為短路電流

圖線的斜率的絕對(duì)值為電源的內(nèi)阻.

圖片

(2)純電阻電路中輸出功率隨R的變化關(guān)系:PI2R圖片

當(dāng)Rr時(shí),電源的輸出功率最大為Pm圖片.

當(dāng)P<Pm時(shí),每個(gè)輸出功率對(duì)應(yīng)兩個(gè)外電阻R1R2,且R1R2r2.

3. 含電容器電路的分析

(1)電路的簡(jiǎn)化“先去后并”:不分析電容器的充、放電過(guò)程時(shí),把電容器所處的支路視為斷路,簡(jiǎn)化電路時(shí)可以去掉,求電荷量時(shí)再在相應(yīng)位置補(bǔ)上.

(2)處理方法:電路穩(wěn)定后,與電容器串聯(lián)的電路中沒(méi)有電流,同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)線,即電阻不起降低電壓的作用,與電容器串聯(lián)的電阻視為等勢(shì)體.電容器的電壓為與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓.

(3)電容器所帶電荷量的變化的計(jì)算:

如果變化前后極板帶電的電性相同,那么通過(guò)所連導(dǎo)線的電荷量等于初、末狀態(tài)電容器所帶電荷量之;

如果變化前后極板帶電的電性相反,那么通過(guò)所連導(dǎo)線的電荷量等于初、末狀態(tài)電容器所帶電荷量之

4. 電路的動(dòng)態(tài)分析常用方法:

(1)程序法:電路結(jié)構(gòu)的變化(電阻變化)→總電阻的變化→總電流的變化→路端電壓的變化→固定支路電壓、電流的分析→變化支路電壓、電流的分析。

(2)極限法:因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)引起的電路變化問(wèn)題,可將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端分別滑至兩個(gè)極端去討論。

(3)串反并同:當(dāng)電路中電阻變化時(shí),與變化電阻成串聯(lián)關(guān)系的用電器的電流變化情況與電阻變化情況相反,與變化電阻成并聯(lián)關(guān)系的用電器的電流變化情況與電阻變化情況相同。

5.兩類等效電源

等效電源法

第一類:圖片

第二類:圖片

等效電動(dòng)勢(shì)

圖片

圖片

等效內(nèi)阻

圖片

圖片

6U/IΔU/ΔI區(qū)別

(1)對(duì)于定值電阻R:R=圖片=圖片;

(2)對(duì)于可變電阻: R=圖片≠ 圖片?;

(3)等效電源的內(nèi)阻:電路的動(dòng)態(tài)分析中,等效電源的內(nèi)阻等于路端電壓的變化量U與干路電流的變化量ΔI的比值的絕對(duì)值,=圖片 .

電磁感應(yīng)

1. 判斷感應(yīng)電流方向

(1)用楞次定律判斷

①楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟

圖片

②楞次定律中“阻礙”的含義:

圖片

圖片

圖片圖片

圖片

阻礙原磁通量變化——“增反減同”

阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)——“來(lái)拒去留”

使回路面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)——“增縮減擴(kuò)”

阻礙原電流的變化——“增反減同”

(2)用右手定則判斷

楞次定律、右手定則、左手定則、安培定則的比較

應(yīng)用的定則

安培(右手螺旋)定則

左手定則

右手定則

手勢(shì)圖

圖片

圖片

圖片

因果關(guān)系

電生磁

電受力

動(dòng)生電

形象記憶

“磁”的右半邊“茲”螺旋寫(xiě)法,用右手螺旋;

“力”的最后一筆“丿”方向向左,用左手;

“電”的最后一筆“乚”方向向右,用右手。

2 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小

情景圖

圖片

圖片

圖片

圖片

法拉第電磁感應(yīng)定律En圖片

回路(不一定閉合)

一段直導(dǎo)線(或等效成直導(dǎo)線)

繞一端轉(zhuǎn)動(dòng)的一段導(dǎo)體棒

繞與B垂直且在導(dǎo)線框平面內(nèi)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)線框

E=圖片

EBLv

E圖片BL2ω

ENBSωsin(ωtφ0)

【臨考叮囑】

①公式En圖片求解的是一個(gè)回路中某段時(shí)間內(nèi)的平均電動(dòng)勢(shì),在磁通量均勻變化時(shí),瞬時(shí)值才等于平均值。

②公式E=圖片可用于計(jì)算平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),此時(shí)圖片為一段時(shí)間磁感應(yīng)強(qiáng)度的平均變化率;也可用于計(jì)算瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),此時(shí)圖片為某時(shí)刻磁感應(yīng)強(qiáng)度的瞬時(shí)變化率,對(duì)應(yīng)B-t圖象中為某點(diǎn)的斜率,S為該時(shí)刻的有效面積;

有效性:EBlv中的l為切割磁感線的導(dǎo)體棒的有效長(zhǎng)度,即導(dǎo)體與v垂直的方向上的投影長(zhǎng)度。

兩個(gè)有效長(zhǎng)度的區(qū)別

圖例

圖片

圖片

圖片

EBlv中的有效長(zhǎng)度l

ab間的直線距離

ab的投影長(zhǎng)度lsin β

ab長(zhǎng)l

安培力FBIl中的有效長(zhǎng)度l

ab間的直線距離

ab長(zhǎng)l

ab長(zhǎng)l

④相對(duì)性:EBlv中的速度v是相對(duì)于磁場(chǎng)的速度,若磁場(chǎng)也運(yùn)動(dòng)時(shí),應(yīng)注意速度間的相對(duì)關(guān)系。

3.電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題

(1)解決電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題三部曲

圖片

1)電源正負(fù)極:導(dǎo)體棒可以等效為電源。在外電路,電流從正極流向負(fù)極;在電源內(nèi)部,電流從負(fù)極流向正極。(如圖甲)

(2)雙電源:在分析雙桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí),要注意是同向還是反向,可以根據(jù)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向來(lái)確定。(如圖乙)

圖片?? 圖片

???????????? 圖甲????????????????????????????? 圖乙

(3)感應(yīng)電量qn圖片,通過(guò)回路截面的電荷量q僅與n、ΔΦ和回路總電阻R有關(guān),與時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)關(guān)。

(4)能量轉(zhuǎn)化及焦耳熱的求法???

(1)能量轉(zhuǎn)化

(2)求解焦耳熱Q的幾種方法

圖片

圖片

4電磁感應(yīng)中的圖像問(wèn)題

(1)圖像類型

圖片

(2)分析方法

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5.四步法分析電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題

(1)解決電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的一般思路是“先電后力”,具體思路如下:

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(2)導(dǎo)軌問(wèn)題

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近代物理

1 光電效應(yīng)

(1)兩條研究線索:

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(2)定量分析光電效應(yīng)時(shí)應(yīng)抓住的三個(gè)關(guān)系式

①愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程:EkW0.

②最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系:EkeUc.

③逸出功與極限頻率、極限波長(zhǎng)λc的關(guān)系:W0ch圖片.

(3) 四類圖象

圖象名稱

圖線形狀

由圖線直接(間接)得到的物理量

最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線

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①極限頻率圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)νc

②逸出功圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值W0=|-E|=E

③普朗克常量圖線的斜率kh

顏色相同、強(qiáng)度不同的光,光電流與電壓的關(guān)系

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①遏止電壓Uc圖線與橫軸的交點(diǎn)

②飽和光電流Im電流的最大值

③最大初動(dòng)能EkmeUc

顏色不同時(shí),光電流與電壓的關(guān)系

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①遏止電壓Uc1、Uc2

②飽和光電流

③最大初動(dòng)能Ek1eUc1Ek2eUc2

遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線

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①截止頻率νc圖線與橫軸的交點(diǎn)

②遏止電壓Uc隨入射光頻率的增大而增大

③普朗克常量h等于圖線的斜率與電子電量的乘積,即hke.(注此時(shí)兩極之間接反向電壓)

2.波粒二象性

?(1)個(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。

(2)頻率越低波動(dòng)性越顯著,越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象;頻率越高粒子性越顯著,越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象,貫穿本領(lǐng)越強(qiáng)。

(3)光在傳播過(guò)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。

(4)由光子的能量ε,光子的動(dòng)量p圖片表達(dá)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(zhǎng)λ。由以上兩式和波速公式cλν還可以得出:εpc

(5)物質(zhì)波:任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體,小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對(duì)應(yīng),其波長(zhǎng)λ圖片,p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量,h為普朗克常量.

3玻爾的原子模型

(1)玻爾理論:

①軌道假設(shè):原子中的電子在庫(kù)侖引力的作用下,繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng),電子繞核運(yùn)動(dòng)的可能軌道是不連續(xù)的。

②定態(tài)假設(shè):電子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),原子處于不同的狀態(tài),因而具有不同的能量,即原子的能量是不連續(xù)的。這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)稱為定態(tài),在各個(gè)定態(tài)中,原子是穩(wěn)定的,不向外輻射能量。

③躍遷假設(shè):原子從一個(gè)能量狀態(tài)向另一個(gè)能量狀態(tài)躍遷時(shí)要放出或吸收一定頻率的光子,光子的能量等于兩個(gè)狀態(tài)的能量差,即EmEn。

(2)原子躍遷的兩種類型

(1)原子吸收光子的能量時(shí),原子將由低能級(jí)態(tài)躍遷到高能級(jí)態(tài)。但只吸收能量為能級(jí)差的光子,原子發(fā)光時(shí)是由高能級(jí)態(tài)向低能級(jí)態(tài)躍遷,發(fā)出的光子能量仍為能級(jí)差。

(2)實(shí)物粒子和原子作用而使原子激發(fā)或電離,是通過(guò)實(shí)物粒子和原子碰撞來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在碰撞過(guò)程中,實(shí)物粒子的動(dòng)能可以全部或部分地被原子吸收,所以只要入射粒子的動(dòng)能大于或等于原子某兩個(gè)能級(jí)差值,就可以使原子受激發(fā)而躍遷到較高的能級(jí);當(dāng)入射粒子的動(dòng)能大于原子在某能級(jí)的能量值時(shí),也可以使原子電離。

3關(guān)于能級(jí)躍遷的三點(diǎn)說(shuō)明

(1)當(dāng)光子能量大于或等于13.6 eV時(shí),也可以被處于基態(tài)的氫原子吸收,使氫原子電離;當(dāng)處于基態(tài)的氫原子吸收的光子能量大于13.6 eV,氫原子電離后,電子具有一定的初動(dòng)能。

(2)當(dāng)軌道半徑減小時(shí),庫(kù)侖引力做正功,原子的電勢(shì)能減小,電子動(dòng)能增大,原子能量減小。反之,軌道半徑增大時(shí),原子電勢(shì)能增大、電子動(dòng)能減小,原子能量增大。

(3)一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí),可能輻射出的光譜線條數(shù):NCn2圖片。

(4)巴耳末公式圖片R(圖片圖片) n=3,4,5……式中n只能取整數(shù),R稱為里德伯常量R=1.10×107m1。

①巴耳末線系的4條譜線都處于可見(jiàn)光區(qū)。

②在巴耳末線系中n值越大,對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λ越短,即n=3時(shí),對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)最長(zhǎng);n=6時(shí),對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)最短。

4. 核反應(yīng)類型與核反應(yīng)方程

(1)核反應(yīng)的四種類型

類型

可控性

核反應(yīng)方程典例

衰變

α衰變

自發(fā)

圖片U圖片Th圖片He

β衰變

自發(fā)

圖片Th圖片Pa圖片e

人工轉(zhuǎn)變

人工控制

圖片N圖片He圖片O圖片H

(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)

圖片He圖片Be圖片C圖片n

(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)

圖片Al圖片He圖片P圖片n

(約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素,同時(shí)發(fā)現(xiàn)正電子)

圖片P圖片Si圖片e

重核裂變

比較容易進(jìn)行人工控制

圖片U圖片n圖片Ba圖片Kr3圖片n

圖片U圖片n圖片Xe圖片Sr10圖片n

輕核聚變

很難控制

圖片H圖片H圖片He圖片n

(2).典型問(wèn)題——原子核的人工轉(zhuǎn)變與衰變的比較


原子核的衰變

原子核的人工轉(zhuǎn)變

發(fā)生反應(yīng)的原子核

具有放射性的不穩(wěn)定核

所有的原子核

反應(yīng)條件

自發(fā)進(jìn)行,無(wú)條件

利用α粒子、質(zhì)子、中子或γ光子作為“炮彈”轟擊靶核

反應(yīng)本質(zhì)

核子數(shù)變化,形成新核

核子的重組,形成新核


原子核的衰變

原子核的人工轉(zhuǎn)變

典型反應(yīng)

圖片U→圖片Th圖片He

圖片N圖片He→圖片O+圖片H

核反應(yīng)方程的特點(diǎn)

箭頭左邊只有一個(gè)放射性原子核

箭頭左邊有靶核和“炮彈”各一個(gè)

核反應(yīng)的規(guī)律

質(zhì)量數(shù)守恒(注意質(zhì)量并不守恒),電荷數(shù)守恒

書(shū)寫(xiě)方程的原則

尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí),不能僅僅依據(jù)守恒定律主觀臆造

(3)解答有關(guān)核反應(yīng)方程問(wèn)題的技巧

(1)熟記常見(jiàn)基本粒子的符號(hào)——是正確書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程的基礎(chǔ).如質(zhì)子(圖片H)、中子(圖片n)、α粒子(圖片He)、β粒子(圖片e)、正電子(圖片e)、氘核(圖片H)、氚核(圖片H)等.

(2)掌握核反應(yīng)方程遵守的規(guī)律——是正確書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程或判斷某個(gè)核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù),所以要理解并應(yīng)用好質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒的規(guī)律.

(3)明白核反應(yīng)過(guò)程是不可逆的——核反應(yīng)方程只能用箭頭連接并表示反應(yīng)方向,不能用等號(hào)連接.

(4).三種射線

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(5)半衰期

①定義:放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間.

②影響因素:放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的,跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒(méi)有關(guān)系.半衰期是統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)個(gè)別、少數(shù)原子無(wú)意義.

③公式:NN·(圖片)圖片?? mm·(圖片)圖片?? t表示衰變時(shí)間、τ表示半衰期.

5.核能的計(jì)算方法

(1)根據(jù)ΔE=Δmc2計(jì)算時(shí),Δm的單位是“kg”,c的單位是“m/s”,ΔE的單位是“J”.

(2)根據(jù)ΔE=Δm×931.5 MeV計(jì)算時(shí),Δm的單位是“u”,ΔE的單位是“MeV”.

(3)根據(jù)核子比結(jié)合能來(lái)計(jì)算核能:原子核的結(jié)合能=核子比結(jié)合能×核子數(shù).

(4)借助動(dòng)量守恒和能量守恒計(jì)算.

6.比結(jié)合能與原子核穩(wěn)定的關(guān)系:

(1)比結(jié)合能的大小能夠反映原子核的穩(wěn)定程度,比結(jié)合能越大,原子核就越難拆開(kāi),表示該原子核就越穩(wěn)定。

(2)核子數(shù)較小的輕核與核子數(shù)較大的重核,比結(jié)合能都比較小,表示原子核不太穩(wěn)定;中等核子數(shù)的原子核,比結(jié)合能較大,表示原子核較穩(wěn)定。

(3)當(dāng)比結(jié)合能較小的原子核轉(zhuǎn)化成比結(jié)合能較大的原子核時(shí),就可能釋放核能。例如,一個(gè)核子數(shù)較大的重核分裂成兩個(gè)核子數(shù)小一些的核,或者兩個(gè)核子數(shù)很小的輕核結(jié)合成一個(gè)核子數(shù)大一些的核,都能釋放出巨大的核能。

特別提醒:(1)結(jié)合能大的原子核,比結(jié)合能不一定大,結(jié)合能小的原子核,比結(jié)合能不一定小。

(2)核的大小與原子核穩(wěn)定的關(guān)系方面:中等大小核的比結(jié)合能最大、原子核最穩(wěn)定。

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