• 语文教案
  • 数学教案
  • 英语教案
  • 物理教案
  • 化学教案
  • 生物教案
  • 政治教案
  • 历史教案
  • 地理教案
  • 科学教案
  • 音乐教案
  • 美术教案
  • 幼儿教案
  • 综合教案
  • 您现在的位置:书业网 > 教案大全 > 物理教案 > 正文

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    来源:书业网 时间:2016-01-11

    第一章 运动的描述 匀变速直线运动的研究

    第1单元 直线运动的基本概念

    1、 机械运动:一个物体相对于另一物体位置的改变(平动、转动、直线、曲线、圆周)

    参考系、质点、时间和时刻、位移和路程

    运动的描述

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    速度、速率、平均速度

    加速度

    直线运动的条件:a、v0共线

    即时速度:对应于某一时刻(或位置)的速度,方向为物体的运动方向。(v?lim

    ?s

    ?t?0?t

    即时速率:即时速度的大小即为速率;

    【例1】物体M从A运动到B,前半程平均速度为v1,后半程平均速度为v2,那么全程的平均速度是:( D )

    2

    v12?v22v1v2

    A.(v1+v2)/2 B.v1?v2 C. D.

    v1?v2v1?v2

    【例2】某人划船逆流而上,当船经过一桥时,船上一小木块掉在河水里,但一直航行至上游

    某处时此人才发现,便立即返航追赶,当他返航经过1小时追上小木块时,发现小木块距离桥有匀速直线运动 s=vt ,s-t图,(a=0)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    12

    5400米远,若此人向上和向下航行时船在静水中前进速率相等。试求河水的流速为多大? vt?v0?at,s?v0t?at

    2解析:选水为参考系,小木块是静止的;相对水,船以恒定不变的速度运动,到船“追上”小典型的直线运动 规律

    木块,船往返运动的时间相等,各为1 小时;小桥相对水向上游运动,到船“追上”小木块,小v0?vt22

    t v?v0?2as,s?

    桥向上游运动了位移5400m,时间为2小时。易得水的速度为0.75m/s。 匀变速直线运动

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    v - t图 t2

    自由落体(a=g) 6、平动:物体各部分运动情况都相同。 转动:物体各部分都绕圆心作圆周运动。

    特例 7、加速度:描述物体速度变化快慢的物理量,a=△v/△t (又叫速度的变化率),是矢量。a的方

    竖直上抛(a=g)

    向只与△v的方向相同(即与合外力方向相同)。

    参考系:假定为不动的物体 (1)加速度与速度没有直接关系:加速度很大,速度可以很小、可以很大、也可以为零(某(1) 参考系可以任意选取,一般以地面为参考系 瞬时);加速度很小,速度可以很小、可以很大、也可以为零(某瞬时); (2) 同一个物体,选择不同的参考系,观察的结果可能不同 (2)加速度与速度的变化量没有直接关系:加速度很大,速度变化量可以很小、也可以很大;(3) 一切物体都在运动,运动是绝对的,而静止是相对的 加速度很小,速度变化量可以很大、也可以很小。加速度是“变化率”——表示变化的快慢,不表2、 质点:在研究物体时,不考虑物体的大小和形状,而把物体看成是有质量的点,或者说用一个示变化的大小。

    有质量的点来代替整个物体,这个点叫做质点。 (3)当加速度方向与速度方向相同时,物体作加速运动,速度增大;若加速度增大,速度增(1) 质点忽略了无关因素和次要因素,是简化出来的理想的、抽象的模型,客观上不存在。 大得越来越快;若加速度减小,速度增大得越来越慢(仍然增大)。当加速度方向与速度方向相反(2) 大的物体不一定不能看成质点,小的物体不一定就能看成质点。 时,物体作减速运动,速度减小;若加速度增大,速度减小得越来越快;若加速度减小,速度减小(3) 转动的物体不一定不能看成质点,平动的物体不一定总能看成质点。 得越来越慢(仍然减小)。 (4) 某个物体能否看成质点要看它的大小和形状是否能被忽略以及要求的精确程度。 8 匀速直线运动和匀变速直线运动 3、时刻:表示时间坐标轴上的点即为时刻。例如几秒初,几秒末。 【例3】一物体做匀变速直线运动,某时刻速度大小为4m/s,经过1s后的速度的大小为10m/s,那 时间:前后两时刻之差。时间坐标轴线段表示时间,第n秒至第n+3秒的时间为3秒 么在这1s内,物体的加速度的大小可能为 (6m/s或14m/s) (对应于坐标系中的线段) 【例4】关于速度和加速度的关系,下列说法中正确的是(B) 4、位移:由起点指向终点的有向线段,位移是末位置与始位置之差,是矢量。 A.速度变化越大,加速度就越大 B.速度变化越快,加速度越大 路程:物体运动轨迹之长,是标量。路程不等于位移大小 C.加速度大小不变,速度方向也保持不变 (坐标系中的点、线段和曲线的长度) D.加速度大小不断变小,速度大小也不断变小

    s5、速度:描述物体运动快慢和运动方向的物理量, 是矢量。

    9、匀速直线运动:v?,即在任意相等的时间内物体的位移相等.它

    平均速度:在变速直线运动中,运动物体的位移和所用时间的比值,υ=s/t(方向为位移的方t向) 是速度为恒矢量的运动,加速度为零的直线运动. 平均速率:为质点运动的路程与时间之比,它的大小与相应的平均速度之值可能不相同(粗略描匀速s - t图像为一直线:图线的斜率在数值上等于物体的速度。

    述运动的快慢)

    - 1 -

    直线运动

    第2单元 匀变速直线运动规律

    匀变速直线运动公式 1.常用公式有以下四个

    vt?v0?at s?v0t?

    v?vt122

    at vt2?v0t ?2as s?022

    2.匀变速直线运动中几个常用的结论

    ①Δs=aT 2,即任意相邻相等时间内的位移之差相等。可以推广到sm-sn=(m-n)aT 2 ②vt/2

    综合应用例析

    【例1】在光滑的水平面上静止一物体,现以水平恒力甲推此物体,作用一段时间后换成相反方向的水平恒力乙推物体,当恒力乙作用时间与恒力甲的作用时间相同时,物体恰好回到原处,此时物体的速度为v2,若撤去恒力甲的瞬间物体的速度为v1,则v2∶v1=?

    【解析】

    v?vts?0?,某段时间的中间时刻的即时速度等于该段时间内的平均速度。

    2tv?v

    ,某段位移的中间位置的即时速度公式(不等于该段位移内的平均速度)。 2

    20

    2t

    s??s?,而s?

    v1v?(?v2)t,?s??1t 得v2∶v1=2∶1 22

    vs/2?

    可以证明,无论匀加速还是匀减速,都有vt/2?vs/2。

    3.初速度为零(或末速度为零)的匀变速直线运动

    做匀变速直线运动的物体,如果初速度为零,或者末速度为零,那么公式都可简化为: v?gt , s?

    思考:在例1中,F1、F2大小之比为多少?(答案:1∶3)

    【例2】一辆汽车沿平直公路从甲站开往乙站,起动加速度为2m/s2,加速行驶5秒,后匀速行驶2分钟,然后刹车,滑行50m,正好到达乙站,求汽车从甲站到乙站的平均速度?

    解析:起动阶段行驶位移为:

    匀加速 匀速

    12

    s1 2

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    3

    s1=at1 ??(1)

    2

    12v

    at , v2?2as , s?t 22

    匀速行驶的速度为: v= at1 ??(2)

    匀速行驶的位移为: s2 =vt2 ??(3) 刹车段的时间为: s3 =

    甲 t1 t2 t3 乙

    4.初速为零的匀变速直线运动

    ①前1秒、前2秒、前3秒??内的位移之比为1∶4∶9∶?? ②第1秒、第2秒、第3秒??内的位移之比为1∶3∶5∶??

    ③前1米、前2米、前3米??所用的时间之比为1∶2∶∶??

    ④第1米、第2米、第3米??所用的时间之比为1∶2?1∶(3?2)∶?? 对末速为零的匀变速直线运动,可以相应的运用这些规律。 5.一种典型的运动

    经常会遇到这样的问题:物体由静止开始先做匀加速直线运动,紧接着又做匀减速直线运动到静止。用右图描述该过程,可以得出以下结论:

    ①s?

    v

    t3 ??(4) 2

    汽车从甲站到乙站的平均速度为:

    v=

    s1?s2?s325?1200?501275

    ?m/s?m/s?9.44m/s

    t1?t2?t35?120?10135

    【例3】一物体由斜面顶端由静止开始匀加速下滑,最初的3秒内的位移为s1,最后3秒内的

    位移为s2,若s2-s1=6米,s1∶s2=3∶7,求斜面的长度为多少?

    解析:设斜面长为s,加速度为a,沿斜面下滑的总时间为t 。则:

    斜面长: s =

    A B C 6、解题方法指导:

    解题步骤:

    (1)确定研究对象。(2)明确物体作什么运动,并且画出运动示意图。(3)分析研究对象的运动过程及特点,合理选择公式,注意多个运动过程的联系。(4)确定正方向,列方程求解。(5)对结果进行讨论、验算。

    解题方法:

    (1)公式解析法:假设未知数,建立方程组。本章公式多,且相互联系,一题常有多种解法。要熟记每个公式的特点及相关物理量。

    (2)图象法:如用v—t图可以求出某段时间的位移大小、可以比较vt/2与vS/2,以及追及问题。用s—t图可求出任意时间内的平均速度。

    (3)比例法:用已知的讨论,用比例的性质求解。

    (4)极值法:用二次函数配方求极值,追赶问题用得多。

    (5)逆向思维法:如匀减速直线运动可视为反方向的匀加速直线运动来求解。

    - 2 -

    v11

    ,t?,s?t ②v1?v2?v?B aa2

    a1、s1、t1 a2、s2、t2

    12 ?? ( 1)

    at2

    1

    前3秒内的位移:s1 = at12 ??(2)

    21

    后3秒内的位移: s2 =s -a (t-3)2 ?? (3)

    2

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    s2-s1=6 ?? (4) s1∶s2 = 3∶7 ?? (5) 解(1)—(5)得:a=1m/s2 t= 5s s=12 . 5m 【例4】物块以v0=4米/秒的速度滑上光滑的斜面,途经A、B两点,已知在A点时的速度是B点时的速度的2倍,由B点再经0.5秒物块滑到斜面顶点C速度变为零,A、B相距0.75米,求斜面的长度及物体由D运动到B的时间?

    解析:物块匀减速直线运动。设A点速度为VA、B点速度VB,加速度为a,斜面长为S。

    A到B: vB2 ? vA2 =2asAB ……(1) vA = 2vB … …(2)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    B到C: 0=vB + at0 ……..(3)

    解(1)(2)(3)得:vB=1m/s a= ?2m/s2

    2

    D到C 0 ? v0=2as (4) s= 4m

    从D运动到B的时间: D到B: vB =v0+ at1 t1=1.5秒 D到C再回到B:t2 = t1+2t0=1.5+2?0.5=2.5(s)

    【例5】一质点沿AD直线作匀加速直线运动,如图,测得它在AB、BC、CD三段的时间均为t,测得位移AC=L1,BD=L2,试求质点的加速度?

    解:设AB=s1、BC=s2、CD=s3 则:

    A B C D

    s2?s1=at2 s3?s2=at2 两式相加:s3?s1=2at2

    由图可知:L2?L1=(s3+s2)?(s2+s1)=s3?s1 则:a =

    v1=

    ttss

    ??(1) v2= ??(2)v2=v1+a(1?2) ??(3)

    22t1t2

    12

    at1 ??(1) 2

    解(1)(2)(3)得相同结果。 方法(3):设前一段位移的初速度为v0,末速度为v,加速度为a。 前一段s: s=v0t1 + 后一段s: s=vt2 +

    12

    at2 ??(2) v = v0 + at ??(3) 2

    解(1)(2)(3)得相同结果。

    例8.某航空公司的一架客机,在正常航线上做水平飞行时,突然受到强大的垂直气流的作用,使飞机在10 s内下降高度为1800 m,造成众多乘客和机组人员的伤害事故,如果只研究在竖直方向上的运动,且假设这一运动是匀变速直线运动.

    (1)求飞机在竖直方向上产生的加速度多大?

    (2)试估算成年乘客所系安全带必须提供多大拉力才能使乘客不脱离座椅.

    解:由s=

    L2?L1

    2

    2t

    【例6】一质点由A点出发沿直线AB运动,行程的第一部分是加速度为a1的匀加速运动,接着做加速度为a2的匀减速直线运动,抵达B点时恰好静止,如果AB的总长度为s,试求质点走完AB全程所用的时间t?

    解:设质点的最大速度为v,前、后两段运动过程及全过程的平均速度相等,均为

    v。 2

    122s2?1800at及:a=2?m/s2=36 m/s2. 21000t

    v

    全过程: s=t ??(1)

    2

    匀加速过程:v = a1t1 ??(2) 匀减速过程:v = a2t2 ??(3) 由(2)(3)得:t1=

    vv

    t2? 代入(1)得: a1a2

    2sa1a2vvv

    s = (? ) s=

    a1?a22a1a2

    将v代入(1)得: t =

    2s?v

    2s2sa1a2a1?a2

    ?

    2s(a1?a2)

    a1a2

    【例7】一个做匀加速直线运动的物体,连续通过两段长为s的位移所用的时间分别为t1、t2,求物体的加速度?

    解:方法(1):设前段位移的初速度为v0,加速度为a,则:

    12

    at1 ??(1) 2

    12

    全过程2s: 2s=v0(t1+t2)+a(t1?t2) ??(2)

    2

    2s(t1?t2)

    消去v0得: a =

    t1t2(t1?t2)

    前一段s: s=v0t1 +

    方法(2):设前一段时间t1的中间时刻的瞬时速度为v1,后一段时间t2的中间时刻的瞬时速度为v2。所以:

    - 3 -

    由牛顿第二定律:F+mg=ma得F=m(a-g)=1560 N,成年乘客的质量可取45 kg~65 kg,因此,F相应的值为1170 N~1690 N

    第3单元 自由落体与竖直上抛运动

    1、 自由落体运动:物体仅在重力作用下由静止开始下落的运动

    重快轻慢”――非也

    亚里斯多德――Y 伽利略――――N

    (1)特点:只受重力作用,即υ0=0、a=g(由赤道向两极,g增加由地面向高空,g减小一般认为

    g不变)

    (2)运动规律: V = g t H = g t2. / 2 V2 = 2 g H

    对于自由落体运动,物体下落的时间仅与高度有关,与物体受的重力无关。 (3)符合初速度为零的匀加速直线运动的比例规律

    2、 竖直上抛运动:物体上获得竖直向上的初速度υ0后仅在重力作用下的运动。 特点:只受重力作用且与初速度方向反向,以初速方向为正方向则---a=-g

    运动规律:

    (1) V=V0-g t =

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    V0

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    / g

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    (2) H=V0 t-g t2 / 2

    (3) V02-V2=2gH H=V02 / 2g

    (4) v = ( V0 +V) / 2

    ?

    例:竖直上抛,V0=100m / s 忽略空气阻力

    (1)、多长时间到达最高点?

    0=V0-g t t=V

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    0 / g=10秒

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    500米

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    理解加速度

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    (2)、最高能上升多高?(最大高度)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    100m/s

    0-V0

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    2=-2g H 02/2g=500米

    (3)、回到抛出点用多长时间?

    H=g t2 t=10秒 时间对称性

    (4)、回到抛出点时速度=?

    V=g t V=100m / s 方向向下 速度大小对称性 (5)、接着下落10秒,速度=?

    v=100+10310=200m/s 方向向下

    (6)、此时的位置?

    s=100310+0.53103102=1500米

    (7)、理解前10秒、20秒 v(m/s)

    30秒 内的位移

    -结论:时间对称性

    速度大小对称性

    注意:若物体在上升或下落中还受有恒空气阻力,则物体的运动不再是自由落体和竖直上抛运动,分别计算上升a上与下降a下的加速度,利用匀变速公式问题同样可以得到解决。 例题分析:

    例1、 从距地面125米的高处,每隔相同的时间由静止释放一个小球队,不计空气阻力,g=10米/

    2

    秒,当第11个小球刚刚释放时,第1个小球恰好落地,试求:(1)相邻的两个小球开始下落的时间间隔为多大?(2)当第1个小球恰好落地时,第3个小球与第5个小球相距多远?

    (拓展)将小球改为长为5米的棒的自由落体,棒在下落过程中不能当质点来处理,但可选棒上某点来研究。

    - 4 -

    例2、 在距地面25米处竖直上抛一球,第1秒末及第3秒末先后经过抛出点上方15米处,试求:

    (1)上抛的初速度,距地面的最大高度和第3秒末的速度;(2)从抛出到落地所需的时间(g=10m/s2)

    例3、 一竖直发射的火箭在火药燃烧的2S内具有3g的竖直向上加速度,当它从地面点燃发射后,

    它具有的最大速度为多少?它能上升的最大高度为多少?从发射开始到上升的最大高度所用的时间为多少?(不计空气阻力。G=10m/s2)

    第4单元 直线运动的图象

    知识要点:

    1、 匀速直线运动

    对应于实际运动

    1、 位移~时间图象,某一时刻的位移 S=v t

    ⑴截距的意义:出发点距离标准点的距离和方向 ⑵图象水平表示物体静止

    斜率绝对值 = v的大小 ⑶,交叉点表示两个物体相遇 2、 速度~时间图象,某一时刻的速度 V?

    S

    t

    阴影面积 = 位移数值(大小)上正下负

    2、 匀变速直线运动的速度——时间图象(υ—t图)

    a?

    vt?v0

    ?vt?v0?at

    (2) 比较速度变化的快慢,即加速度

    (3) 交叉点表示速度相等

    (4) 面积 = 位移 上正下负 【例1】 一个固定在水平面上的光滑物

    块,其左侧面是斜面AB,右侧面是曲面AC。已知AB和AC的长度相同。两个小球p、q

    同时从A点分别沿AB和AC由静止开始下t

    滑,比较它们到达水平面所用的时间

    A.p小球先到 B.q小球先到 C.两小球同时到 D.无法确定

    解:可以利用v-t图象(这里的v是速率,曲线下的面积表示路程s)定性地进行比较。在同一个v-t图象中做出p、q的速率图线,显然开始时q的加速度较大,斜率较大;由于机械能守恒,末速率相同,即曲线末端在同一水平图线上。为使路程相同(曲线和横轴所围的面积相同),显然q用的时间较少。

    【例2】 两支完全相同的光滑直角弯管(如图所示)现有两只相同小/

    球a和a 同时从管口由静止滑下,问谁先从下端的出口掉出?(假设通v2 过拐角处时无机械能损失) 解析:首先由机械能守恒可以确定拐角处v1> v2,而两小球到达出

    口时的速率v相等。又由题薏可知两球经历的总路程s相等。由牛顿第

    v二定律,小球的加速度大小a=gsinα,小球a第一阶段的加速度跟小球

    a/第二阶段的加速度大小相同(设为a1);小球a第二阶段的加速度跟小

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    /球a第一阶段的加速度大小相同(设为a2),根据图中管的倾斜程度,显然有a1> a2。根据这些物理量大小的分析,在同一个v-t图象中两球速度曲线下所围的面积应该相同,且末状态速度大小也相同(纵坐标相同)。开始时a球曲线的斜率大。由于两球两阶段加速度对应相等,如果同时到达(经历时间为t1)则必然有s1>s2,显然不合理。考虑到两球末速度大小相等(图中vm),球a/ 的速度图象只能如蓝线所示。因此有t 1 2 t1< t2,即a球先到。

    【例3】一物体做加速直线运动,依次通过A、B、C三点,AB=BC。物体在AB段加速度为a1,在BC段加速度为a2,且物体在B点的速度为vB?

    vA?vC

    ,则 2

    A.a1> a2 B.a1= a2 C.a1< a2 D.不能确定

    解析:依题意作出物体的v-t图象,如图所示。图线下方所围成的面积表示物体的位移,由几何知识知图线②、③不满足AB=BC。只能是①这种情况。因为斜率表示加速度,所以a1<a2,选项C正确。

    【例4】蚂蚁离开巢沿直线爬行,它的速度与到蚁巢中心的

    距离成反比,当蚂蚁爬到距巢中心的距离L1=1m的A点处时,速度是v1=2cm/s。试问蚂蚁从A点爬到距巢中心的距离L2=2m的B点所需的时间为多少?

    解析:本题若采用将AB无限分割,每一等分可看作匀速直线运动,然后求和,这一办法原则上可行,实际上很难计算。

    题中有一关键条件:蚂蚁运动的速度v与蚂蚁离巢的距离x成反比,11

    即?x,作出?x图象如图示,为一条通过原点的直线。从图上可以vv

    看出梯形ABCD的面积,就是蚂蚁从A到B的时间:

    2

    L21112?L1

    T?(?)(L2?L1)??75s

    2v1v22L1v1

    - 5 -

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    第二章 相互作用

    第1单元 力 重力和弹力 摩擦力

    一、力:是物体对物体的作用

    (1) 施力物体与受力物体是同时存在、同时消失的;力是相互的 (2) 力是矢量(什么叫矢量——满足平行四边形定则) (3) 力的大小、方向、作用点称为力的三要素 (4) 力的图示和示意图

    (5) 力的分类:根据产生力的原因即根据力的性质命名有重力、弹力、分子力、电场力、磁场

    力等;根据力的作用效果命名即效果力如拉力、压力、向心力、回复力等。(提问:效果相同,性质一定相同吗?性质相同效果一定相同吗?大小方向相同的两个力效果一定相同吗?)

    (6) 力的效果:1、加速度或改变运动状态 2、形变

    (7) 力的拓展:1、改变运动状态的原因 2、产生加速度 3、牛顿第二定律 4、牛顿第三定

    二、常见的三种力 1重力

    (1) 产生:由于地球的吸引而使物体受到的力,是万有引力的一个分(2) 方向:竖直向下或垂直于水平面向下 (3) 大小:G=mg,可用弹簧秤测量

    两极 引力 = 重力 (向心力为零)

    赤道 引力 = 重力 + 向心力 (方向相同) 由两极到赤道重力

    加速度减小,由地面到高空重力加速度减小

    (4) 作用点:重力作用点是重

    心,是物体各部分所受重力的合力的作用点。 重心的测量方法:均匀规则几何体的重心在其几何中心,薄片物体重心用悬挂法;重心不一定在物体上。

    2、弹力

    (1)产生:发生弹性形变的物体恢复原状,对跟它接触并使之发生形变的另一物体产生的力的作用。

    (2)产生条件:两物体接触;有弹性形变。

    (3)方向:弹力的方向与物体形变的方向相反,具体情况有:轻绳的弹力方向是沿着绳收缩的方向;支持力或压力的方向垂直于接触面,指向被支撑或被压的物体;弹簧弹力方向与弹簧形变方向相反。

    (4)大小:弹簧弹力大小F=kx(其它弹力由平衡条件或动力学规律求解)

    1、 K是劲度系数,由弹簧本身的性质决定 2、 X是相对于原长的形变量 3、 力与形变量成正比

    (5) 作用点:接触面或重心

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    【例1】如图所示,两物体重力分别为G1、G2,两弹簧劲度系数分别为k1、k2,弹簧两端与物体和地面相连。用竖直向上的力缓慢向上拉G2,最后平衡时拉力F=G1+2G2,求该过程系统重力势能的增量。

    解析:关键是搞清两个物体高度的增量Δh1和Δh2跟初、末状态两根弹簧的形变量Δx1、Δx2、/

    Δx1、Δx2/间的关系。

    无拉力F时 Δx1=(G1+G2)/k1,Δx2= G2/k2,(Δx1、Δx2为压缩量)

    加拉力F时 Δx1/=G2/k1,Δx2/= (G1+G2) /k2,(Δx1/、Δx2/为伸长量)

    Δ

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    而Δh1=Δx1+Δx1/,Δh2=(Δx1/+Δx2/)+(Δx1+Δx2)

    2

    系统重力势能的增量ΔEp= G1?Δh1+G2?Δh2

    Δx2 k2 ?G1?G2G2?

    整理后可得:?EP??G1?2G2?? ???k?k2?Δ1 1 1?练习

    1.关于两物体之间的弹力和摩擦力,下列说法中正确的是( ) A.有摩擦力一定有弹力

    B.摩擦力的大小与弹力成正比

    C.有弹力一定有摩擦力

    D.弹力是动力,摩擦力是阻力 力

    2.如图,两本书A、B逐页交叉后叠放在一起并平放在光滑的水平桌面上,设每张书页的质量为5g,每本书均是200张,纸与纸之间的动摩擦因数为0.3,问至少要用多大的水平力才能将它们拉开?(g取10米/秒2)

    3、弹簧秤的读数是它受到的合外力吗?

    3、摩擦力

    (1)产生:相互接触的粗糙的物体之间有相对运动(或相对运动趋势)时,在接触面产生的阻碍相对运动(相对运动趋势)的力;

    (2)产生条件:接触面粗糙;有正压力;有相对运动(或相对运动趋势); (3)摩擦力种类:静摩擦力和滑动摩擦力。

    静摩擦力

    (1)产生:两个相互接触的物体,有相对滑动趋势时产生的摩擦力。 (2)作用效果:总是阻碍物体间的相对运动趋势。

    (3)方向:与相对运动趋势的方向一定相反(**与物体的运动方向可能相反、可能相同、还可能成其它任意夹角)

    (4)方向的判定:由静摩擦力方向跟接触面相切,跟相对运动趋势方向相反来判定;由物体的平衡条件来确定静摩擦力的方向;由动力学规律来确定静摩擦力的方向。 (5) 作用点 V = 2

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    滑动摩擦力

    V = 3

    (1)产生:两个物体发生相对运动时产生的摩擦力。 (2)作用效果:总是阻碍物体间的相对运动。

    (3)方向:与物体的相对运动方向一定相反(**与物体的运动方向可能相同;可能相反;也可能成其它任意夹角)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    - 6 -

    (4)大小:f=μN(μ是动摩擦因数,只与接触面的材料有关,与接触面积无关) (5) 作用点

    f = μmg

    f = μ(

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    mg +ma)

    f = μmg cos

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    θ

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    第2单元 力的合成和分解

    一、标量和矢量

    矢量:满足平行四边行定则(力、位移、速度、加速度、动量、冲量、电场强度、磁感应强度)

    标量:不满足平行四边行定则(路程、时间、质量、体积、密度、功和功率、电势、能量、

    磁通量、振幅)

    1.矢量和标量的根本区别在于它们遵从不同的运算法则:标量用代数法;矢量用平行四边形定则或三角形定则。

    矢量的合成与分解都遵从平行四边形定则(可简化成三角形定则)。平行四边形定则实质上是一种等效替换的方法。一个矢量(合矢量)的作用效果和另外几个矢量(分矢量)共同作用的效果相同,就可以用这一个矢量代替那几个矢量,也可以用那几个矢量代替这一个矢量,而不改变原来的作用效果。

    2.同一直线上矢量的合成可转为代数法,即规定某一方向为正方向。与正方向相同的物理量用正号代入.相反的用负号代入,然后求代数和,最后结果的正、负体现了方向,但有些物理量虽也有正负之分,运算法则也一样.但不能认为是矢量,最后结果的正负也不表示方向如:功、重力势能、电势能、电势等。

    二、力的合成与分解

    力的合成与分解体现了用等效的方法研究物理问题。 合成与分解是为了研究问题的方便而引人的一种方法.用合力来代替几个力时必须把合力与各分力脱钩,即考虑合力则不能考虑分力,同理在力的分解时只考虑分力而不能同时考虑合力。

    1.力的合成

    (1)力的合成的本质就在于保证作用效果相同的前提下,用一个力的作用代替几个力的作用,这个力就是那几个力的“等效力”(合力)。力的平行四边形定则是运用“等效”观点,通过实验总结出来的共点力的合成法则,它给出了寻求这种“等效代换”所遵循的规律。

    (2)平行四边形定则可简化成三角形定则。由三角形定则还可以得到一个有用的推论:如果n个力首尾相接组成一个封闭多边形,则这n个力的合力为零。

    (3)共点的两个力合力的大小范围是

    |F1-F2| ≤ F合≤ F1+F2 1

    (4) 共点的三个力合力的最大值为三个力的大小之和,最小值可能为零。 2

    【例1物体受到互相垂直的两个力F1、

    【例2】 小车向右做初速为零的匀加速运动,物体恰好沿车后壁匀速下滑。试分析下滑过程中物体所受摩擦力的方向和物体速度方向的关系。

    解析:物体受的滑动摩擦力始终和小车的后壁平行,方向竖直向上,而物体相对于地面的速度方向不断改变(竖直分速度大小保持不变,水平分速度逐渐增大),所以摩

    擦力方向和运动方向间的夹角可能取90°和180°间的任意值。

    点评:无明显形变的弹力和静摩擦力都是被动力。就是说:弹力、静摩擦力的大小和方向都无法由公式直接计算得出,而是由物体的受力情况和运动情况共同决定的。

    例题分析:

    例3、下面关于摩擦力的说法正确的是: D A、阻碍物体运动的力称为摩擦力;

    B、滑动摩擦力方向总是与物体的运动方向相反; C、静摩擦力的方向不可能与运动方向垂直; D、接触面上的摩擦力总是与接触面平行。

    例4、如图所示,物体受水平力F作用,物体和放在水平面上的斜面都处于静止,若水平力F增大一些,整个装置仍处于静止,则:A

    A、 斜面对物体的弹力一定增大;

    B、 斜面与物体间的摩擦力一定增大;

    C、 水平面对斜面的摩擦力不一定增大; D、 水平面对斜面的弹力一定增大;

    例5、用一个水平推力F=Kt(K为恒量,t为时间)把一重为G的物体压在竖直的足够高的平整墙上,如图所示,从t=0开始物体所受的摩擦力f随时间t变化关系是哪一个?B

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    - 7 -

    F2的作用,若两力大小分别为5N、5 N,求这两个力的合力.

    解析:根据平行四边形定则作出平行四边形,如图所示,由于F1、F2相互垂直,所以作出的平行四边形为矩形,对角线分成的两个三角形为直角三角形,由勾股定理得:

    F?F1?F2?(5)2?52N=10 N

    合力的方向与F1

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    的夹角θ为:

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    22

    F53

    θ=30° tg??2??

    F153

    2.力的分解

    (1)力的分解遵循平行四边形法则,力的分解相当于已知对角线求邻边。

    (2)两个力的合力惟一确定,一个力的两个分力在无附加条件时,从理论上讲可分解为无数组分力,但在具体问题中,应根据力实际产生的效果来分解。

    【例2将放在斜面上质量为m的物体的重力mg分解为下滑力F1和对斜面的压力F2,这种说法正确吗?

    解析:将mg分解为下滑力F1这种说法是正确的,但是mg的另一个分力F2不是物体对斜面的压力,而是使物体压紧斜面的力,从力的性质上看,F2是属于重力的分力,而物体对斜面的压力属于弹力,所以这种说法不正确。

    【例3将一个力分解为两个互相垂直的力,有几种分法?

    解析:有无数种分法,只要在表示这个力的有向线段的一段任意画一条直线,在有向线段的另一端向这条直线做垂线,就是一种方法。如图所示。

    (3)几种有条件的力的分解

    ①已知两个分力的方向,求两个分力的大小时,有唯一解。

    ②已知一个分力的大小和方向,求另一个分力的大小和方向时,有唯一解。 ③已知两个分力的大小,求两个分力的方向时,其分解不惟一。 ④已知一个分力的大小和另一个分力的方向,求这个分力的方向和另一个分力的大小时,其分解方法可能惟一,也可能不惟一。

    (4)用力的矢量三角形定则分析力最小值的规律:

    ①当已知合力F的大小、方向及一个分力F1的方向时,另一个分力F2取最小值的条件是两分力垂直。如图所示,F2的最小值为:F2min=F sinα

    ②当已知合力F的方向及一个分力F1的大小、方向时,另一个分力F2

    取最小值的条件是:所求分力F2与合力F垂直,如图所示,F2的最小值为:F2min=F1sinα

    ③当已知合力F的大小及一个分力F1的大小时,另一个分力F2取最小值的条件是:已知大小的分力F1与合力F同方向,F2的最小值为|F-F1|

    (5)正交分解法:

    把一个力分解成两个互相垂直的分力,这种分解方法称为正交分解法。 用正交分解法求合力的步骤:

    ①首先建立平面直角坐标系,并确定正方向

    ②把各个力向x轴、y轴上投影,但应注意的是:与确定的正方向相同的力为正,与确定的正方向相反的为负,这样,就用正、负号表示了被正交分解的力的分力的方向

    ③求在x轴上的各分力的代数和Fx合和在y轴上的各分力的代数和Fy合

    ④求合力的大小 F?

    合力的方向:tanα=

    Fy合Fx合

    (α为合力F与x轴的夹角)

    【例4质量为m的木块在推力F作用下,在水平地面上做匀速运动.已知木块与地面间的动摩擦因数为μ,那么木块受到的滑动摩擦力为下列各值的哪个?

    A.μmg B.μ(mg+Fsinθ)

    C.μ(mg+Fsinθ) D.Fcosθ

    解析:木块匀速运动时受到四个力的作用:重力mg、推力F、支持力FN、摩擦力Fμ.沿水平方向建立x轴,将F进行正交分解如图(这样建立坐标系只需分解F),由于木块做匀速直线运动,所以,在x轴上,向左的力等于向右的力(水平方向二力平衡);在y轴上向上的力等于向下的力(竖直方向二力平衡).即

    Fcosθ=Fμ ① FN=mg+Fsinθ ② 又由于Fμ=μFN ③

    ∴Fμ=μ(mg+Fsinθ) 故B、D答案是正确的.

    三、综合应用举例

    【例5水平横粱的一端A插在墙壁内,另一端装有一小滑轮B,一轻绳的一端C固定于墙上,另一端跨过滑轮后悬挂一质量m=10 kg的重物,∟CBA=30°,如图甲所示,则滑轮受

    2

    到绳子的作用力为(g=10m/s)

    A.50N B.50N C.100N D.1003N 解析:取小滑轮作为研究对象,悬挂重物的绳中的弹力是T=mg=10310N=100 N,故小滑轮受绳的作用力沿BC、BD方向的大小都是100N,分析受力如图(乙)所示. ∟CBD=120°,∟CBF=∟DBF,∴∟CBF=60°,⊿CBF是等边三角形.故F=100 N。选C。

    【例6已知质量为m、电荷为q的小球,在匀强电场中由静止释放后沿直线OP向斜下方运动(OP和竖直方向成θ角),那么所加匀强电场的场强E的

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    最小值是多少?

    解析:根据题意,释放后小球所受合力的方向必为OP方向。用三角形定则从右图中不难看出:重力矢量OG的大小方向确定后,合力F的方向确定(为OP方向),而电场力Eq的矢量起点必须在G点,终点必须在OP射线上。在图

    中画出一组可能的电场力,不难看出,只有当电场力方向与OP方向垂直时Eq

    才会最小,所以E也最小,有E =mgsin? q

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    F2 【例7轻绳AB总长l,用轻滑轮悬挂重G的物体。绳能

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    - 8 -

    (Fx合)2?(Fy合)2

    承受的最大拉力是2G,将A端固定,将B端缓慢向右移动d而使绳不断,求d的最大可能值。

    解:以与滑轮接触的那一小段绳子为研究对象,在任何一个平衡位置都在滑轮对它的压力(大小为G)和绳的拉力F1、F2共同作用下静止。而同一根绳子上的拉力大小F1、F2总是相等的,它们的合力N是压力G的平衡力,方向竖直向上。因此以F1、F2为分力做力的合成的平行四边形一定是菱形。利用菱形对角线互相垂直平分的性质,结合相似形知识可得d∶l =∶4,所以d最大为l

    4

    【例8一根长2m,重为G的不均匀直棒AB,用两根细绳水平悬挂在天花板上,如图所示,求直棒重心C的位置。

    解析:当一个物体受三个力作用而处于平衡状态,如果其中两个力的作用线相交于一点.则第三个力的作用线必通过前两个力作用线的相交点,把O1A和O2B延长相交于O点,则重心C一定在过O点的竖直线上,如图所示由几何知识可知:

    BO=AB/2=1m BC=BO/2=0.5m 故重心应在距B端 0.5m处。

    【例9如图(甲)所示.质量为m的球放在倾角为α的光滑斜面上,试分析挡板AO与斜面间的倾角β为多大时,AO所受压力最小?

    解析:虽然题目问的是挡板AO的受力情况,但若直接以挡板为研究对象,因挡板所受力均为未知力,将无法得出结论.以球为研究对象,球所受重力产生的效果有两个:对斜面产生的压力N1、对挡板产生的压力 N2,根据重力产生的效果将重力分解,如图(乙)所示,

    当挡板与斜面的夹角β由图示位置变化时,N1

    大小改变但方向不变,始终与斜面垂直,N2的大小和方向均改变,如图(乙)中虚线所示,由图可看出挡板AO与斜面垂直时β=90°时,挡板AO所受压力最小,最小压力N2min =mgsinα。

    第3单元 共点力作用下物体的平衡

    一、物体的受力分析 1.明确研究对象

    在进行受力分析时,研究对象可以是某一个物体,也可以是保持相对静止的若干个物体。在解决比较复杂的问题时,灵活地选取研究对象可以使问题简洁地得到解决。研究对象确定以后,只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力(即研究对象所受的外力),而不分析研究对象施予外界的力。

    2.按顺序找力

    先场力(重力、电场力、磁场力),后接触力;接触力中必须先弹力,后摩擦力(只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力)。 3.只画性质力,不画效果力

    画受力图时,只能按力的性质分类画力,不能按作用效果(拉力、压力、向心力等)画力,否则将出现重复。

    4.需要合成或分解时,必须画出相应的平行四边形(或三角形) 二、物体的平衡

    物体的平衡有两种情况:一是质点静止或做匀速直线运动,物体的加速度为零;二是物体不转

    - 9 -

    动或匀速转动(此时的物体不能看作质点)。

    理解:对于共点力作用下物体的平衡,不要认为只有静止才是平衡状态,匀速直线运动也是物体的平衡状态.因此,静止的物体一定平衡,但平衡的物体不一定静止.还需注意,不要把速度为零和静止状态相混淆,静止状态是物体在一段时间内保持速度为零不变,其加速度为零,而物体速度为零可能是物体静止,也可能是物体做变速运动中的一个状态,加速度不为零。由此可见,静止的物体速度一定为零,但速度为零的物体不一定静止.因此,静止的物体一定处于平衡状态,但速度为零的物体不一定处于静止状态。

    总之,共点力作用下的物体只要物体的加速度为零,它一定处于平衡状态,只要物体的加速度不为零,它一定处于非平衡状态 三、共点力作用下物体的平衡

    1.共点力——几个力作用于物体的同一点,或它们的作用线交于同一点(该点不一定在物体上),这几个力叫共点力。

    2.共点力的平衡条件

    在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零,即F合=0或Fx合=0,Fy合=0 3.判定定理

    物体在三个互不平行的力的作用下处于平衡,则这三个力必为共点力。(表示这三个力的矢量首尾相接,恰能组成一个封闭三角形)

    【例1如下图所示,木块在水平桌面上,受水平力F1 =10N,F2 =3N而静止,当撤去F1后,木块仍静止,则此时木块受的合力为A

    A.0 B.水平向右,3N C.水平向左,7N D.水平向右,7N

    【例2】氢气球重10 N,空气对它的浮力为16 N,用绳拴住,由于受水平风力作用,绳子与竖直方向成30°角,则绳子的拉力大小是_____,水平风力的大小是____ (答案:4N 2N)

    四、综合应用举例

    1.静平衡问题的分析方法

    【例3如图甲所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的。一根细线跨在碗口上,线的两端分别系有质量为m1和m2的小球,当它们处于平衡状态时,质量为m1的小球与O点的连线与水平线的夹

    m2

    角为α=60°。两小球的质量比m为A

    1

    2

    3

    2

    F1

    A.3 B.3 C.2 D.2 2.动态平衡类问题的分析方法

    【例4 重G的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。若挡板逆时针缓慢转到水平位置,在该过

    程中,斜面和挡板对小球的弹力的大小F1、F2各如何变化?

    (F1逐渐变小,F2先变小后变大。当F2⊥F1,即挡板与斜面垂直时,F2最小)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    F

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    2

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    【例5如图7所示整个装置静止时,绳与竖直方向的夹角为30o。AB连线与OB垂直。若使带电小球A的电量加倍,带电小球B重新稳定时绳的拉力多大?

    【解析】AOB与FBT′围成的三角形相似,则有:AO/G=OB/T。说明系统处于不同的平衡状态时,拉力T大小不变。由球A电量未加倍时这一特殊状态可以得到:T=Gcos30o。球A电量加倍平衡后,绳的拉力仍是Gcos30o。 3.平衡中的临界、极值问题

    当某种物理现象(或物理状态)变为另一种物理现象(或另一物理状态)时的转折状态叫临界状态。可理解成“恰好出现”或“恰好不出现”。

    极限分析法:通过恰当地选取某个物理量推向极端(“极大”、“极小”、“极左”、“极右”)从而把比较隐蔽的临界现象(“各种可能性”)暴露出来,便于解答。 例题分析:

    例2、拉力F作用重量为G

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    的物体上,使物体沿水平面匀速前进,如图8-2

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    所示,若物体与地面的动摩擦因数为μ,则拉最小时,力和地面的夹角

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    θ为多大?最小拉力为多少?

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    2

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    1/221/2) (θ=arcCOS1/

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    (1+μ)时,Fmin=μG/(1+μ)

    例6如图8-3所示,半径为R,重为G的均匀球靠竖直墙放置,左下有厚为h的木块,若不计摩擦,用至少多大的水平推力F推

    1/2

    木块才能使球离开地面?(F=G[h(2R-h)]/(R-h))

    【例7跨过定滑轮的轻绳两端,分别系着物体A和物体B,物体A放在倾角为θ的斜面上(如图l—4-3(甲)所示),已知物体A的质量为m ,物体A与斜面的动摩擦因数为μ(μ<tanθ),滑轮的摩擦不计,要使物体A静止在斜面上,求物体B的质量的取值范围。 (物体B的质量的取值范围是:m(sinθ-μcosθ)≤mB≤m(sinθ+μcosθ))

    【例8 用与竖直方向成α=30°斜向右上方,大小为F的推力把一个重量为G的木块压在粗糙竖直墙上保持静止。求墙对木块的正压力大小N和墙对木块的摩擦力大小f。 解:当F?2G时,f=0;当F?2G时,f?F?G,方向竖直

    2合的方法。

    隔离法:物体之间总是相互作用的,为了使研究的问题得到简化,常将研究对象从相互作用的物体中隔离出来,而其它物体对研究对象的影响一律以力来表示的研究方法叫隔离法。

    整体法:在研究连接体一类的问题时,常把几个相互作用的物体作为一个整体看成一个研究对象的方法叫整体法。

    【例9 有一个直角支架AOB,AO水平放置,表面粗糙, OB竖直向下,表面光滑。AO上套有小环P,OB上套有小环Q,两环质量均为m,两环由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连,并在某一位置平衡(如图所示)。现将P环向左移一小段距离,两环再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,AO杆对P环的支持力FN和摩擦力f的变化情况是 B

    A.FN不变,f变大 B.FN不变,f变小 C.FN变大,f变大 D.FN变大,f变小

    例10图7-1所示,两个完全相同重为G的球,两球与水平面间的动摩擦因数都是μ,一根轻绳两端固结在两个球上,在绳的中点施一个竖直向上的拉力,当绳被拉直后,两段绳间的夹角为θ。问当F至少多大时,两球将发生滑动?

    例11图7-3所示,光滑的金属球B放在纵截面为等腰三角形的物体A与竖直墙壁之间,恰好匀速下滑,已知物体A的重力是B的重力的6倍,不计球跟斜面和墙壁之间摩擦,问:物体A与水平面之间的动摩擦因数μ是多少?

    5.“稳态速度”类问题中的平衡

    【例12物体从高空下落时,空气阻力随速度的增大而增大,因此经过一段距离后将匀速下落,这个速度称为此物体下落的稳态速度。已知球形物体速度不大时所受的空气阻力正比于速度v,且

    -42

    正比于球半径r,即阻力f=krv,k是比例系数。对于常温下的空气,比例系数k=3.4310Ns/m。已知水的密度??1.0?10kg/m,重力加速度为g?10m/s。求半径r=0.10mm的球形雨滴在无风情况下的稳态速度。

    解析:雨滴下落时受两个力作用:重力,方向向下;空气阻力,方向向上。当雨滴达到稳态速

    3

    2

    3

    向下;当F?2G时,f?G?F,方向竖直向上。

    2

    4.整体法与隔离法的应用

    对于连结体问题,如果能够运用整体法,我们优先采用整体法,这样涉及的研究对象少,未知量少,方程少;不计物体间相互作用的内力,或物体系内的物体的运动状态相同,一般首先考虑整体法,对于大多数动力学问题,单纯采用整体法并不一定能解决,通常采用整体法和隔离法相结

    度后,加速度为0,二力平衡,用m表示雨滴质量,有mg-krv=0,m?4?r

    3

    ?/3,求得

    v?4?r2?g/3k,v=1.2m/s。

    6.绳中张力问题的求解 【例13】重G的均匀绳两端悬于水平天花板上的A、B两点。静止时绳两端的切线方向与天花板成

    - 10 -

    FF

    α角。求绳的A端所受拉力F1和绳中点C处的张力F2。

    解:以AC段绳为研究对象,根据判定定理,虽然AC所受的三个力分别作用在不同的点(如图中的A、C、P点),但它们必为共点力。设它们延长线的交点为O,用平行四边形定则作图可得:

    跨过滑轮连接A和B的轻绳长为L,求平衡时OA和OB分别多长?

    针对训练

    1.把重20N的物体放在倾角为30°的粗糙斜面上,物体右端与固定在斜面上的轻弹簧相连接,如图所示,若物体与斜面间的最大静摩擦力为 12 N,则弹簧的弹力为( )

    A.可以是22N,方向沿斜面向上 B.可以是2N.方向沿斜面向上 C.可以是2N,方向沿斜面向下 D.可能为零

    2两个物体A和B,质量分别为M

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    m

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ,用跨过定滑轮的轻绳相连,

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    A

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    静止

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    于水平地面上,如图所示,不计摩擦力,A对绳的作用力的大小与地面对

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    A

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    的作用力的大小分别为()

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    A.mg

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ,(M-m)g B.mg,Mg C.(M-m)g, M g D.(M+m)g,(M-m)g

    3如图所示,当倾角为45°时物体m处于静止状态,当倾角θ再增大一些,物体m仍然静止(绳子质量、滑轮摩擦不计)下列说法正确的是( )

    A.绳子受的拉力增大

    B.物林m对斜面的正压力减小 C.物体m受到的静摩擦力可能增大 D.物体m受到的静摩擦力可能减小

    4.如图所示,两光滑硬杆AOB成θ角,在两杆上各套上轻环P、Q,两环用细绳相连,现用恒力F沿OB方向拉环Q ,当两环稳定时细绳拉力为( )

    A.Fsinθ B.F/sinθ C.Fcosθ D.F/cosθ 5.如图所示,一个本块A放在长木板B上,长木板B放在水平地面上.在恒力F作用下,长木板B以速度v匀速运动,水平弹簧秤的示数为T.下列关于摩擦力正确的是( )

    A.木块A受到的滑动摩擦力的大小等于T B.木块A受到的静摩擦力的大小等于T

    C.若长木板B以2v的速度匀速运动时,木块A受到的摩擦力大小等于2T D.若用2F的力作用在长木板上,木块A受到的摩擦力的大小等于T

    6.如图所示,玻璃管内活塞P下方封闭着空气,P上有细线系住,线上端悬于O点,P的上方有高h的水银柱,如不计水银、活塞P与玻璃管的摩擦,大气压强为p0保持不变,则当气体温度升高时(水银不溢出)( )

    A.管内空气压强恒为(p0十ρgh)(ρ为水银密度) B.管内空气压强将升高 C.细线上的拉力将减小 D.玻璃管位置降低

    F1?

    GG

    ,F2?

    2sin?2tan?

    F2

    7 解答平衡问题时常用的数学方法

    根据平衡条件解答平衡问题,往往要进行一定的数学运算才能求得结果,在选择数学方法可针对如下几种情况进行:

    1、物体受三力作用而平衡,且三力成一定的夹角,一般将三力平衡化为二力平衡,对应数学方法:

    (1)正弦定理:如图6-1所示,则有F1/sinα=F2/sinβ=F3/sinγ (2)三角形相似:这种方法应用广泛,具体应用时先画出力的 三角形,再寻找与力的三角形相似的空间三角形,(即具有物理 意义的三角形和具有几何意义的三角形相似)由相似三角形建立 比例关系求解。

    2、多力合成时为了便于计算,往往把这些力先正交分解,根据:∑FX=0 ∑FY=0 求解。 3、动态平衡问题:解析法和图象法。

    解析法:对研究对象形的任一状态进行受力分析,建立平衡方程,求出因变量与自变量的一般函数

    关系,然后根据自变量变化情况而确定因变量的变化情况。

    图象法:对研究对象在状态变化过程中的若干状态进行受力分析,依据某一参量的变化,在同一图

    中作出若干状态下的平衡图,再由边角变化关系确定某些力的大小及方向的变化情况。

    【例14】如图所示,在半径为R的光滑半球面正上方距球心h处悬挂一定滑轮,重为G的小球A用绕过滑轮的绳子被站在地面上的人拉住。人拉动绳子,在与球面相切的某点缓慢运动到接近顶点的过程中,试分析半球对小球的支持力N和绳子拉力F如何变化。

    解析:小球在重力G,球面的支持力N,绳子的拉力F作用下,处于动态平衡。任选一状态,受力如图4所示。不难看出,力三角形ΔFAG’与几何关系三角形ΔBAO相似,从而有:

    NRFL??, G'hG'h

    (其中G’与G等大,L为绳子AB的长度)

    由于在拉动过程中,R、h不变,绳长L在减小,可见:球面的支持力N?

    RL

    G大小不变,绳子的拉力F?G在减小。 hh

    例15图6-2所示,小圆环重G,固定的竖直大环半径为R,轻弹簧原长为L(L﹤R)其倔强系数为K,接触面光滑,求小环静止时弹簧与竖直方向的夹角θ?

    提示:可利用正弦定律求解或三角形相似法求解

    例34、如图6-3所示,一轻杆两端固结两个小物体A、B,mA=4mB

    7.如图(甲)所示,将一条轻而柔软的细绳一端拴在天花板上的A点.另一端拴在竖直墙上的B点,A和B到O点的距离相等,绳的长度是OA的两倍。图(乙)所示为一质量可忽略的动滑轮K,滑轮下悬挂一质量为m的重物,设摩擦力可忽略,现将动滑轮和重物一起挂到细绳上,在达到平衡时,绳所受的 拉力是多大?

    8.长L的绳子,一端拴着半径为r,重为G的球,另一端固定在倾角为θ的光滑斜面的A点上,如图所示,试求绳子中的张力

    参考答案:

    1.ABCD 2.A 3.BCD 4.B 5.AD 6.D

    7.3

    3mg 8.T?

    G(L?r)sin? L2?2rL

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    第三章 牛顿运动定律

    知识网络:

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    第1单元 牛顿运动三定律

    一、牛顿第一定律(内容):

    (1)保持匀速直线运动或静止是物体的固有属性;物体的运动不需要用力来维持

    (2)要使物体的运动状态(即速度包括大小和方向)改变,必须施加力的作用,力是改变物体运动状态的原因

    1.牛顿第一定律导出了力的概念

    a??v,有速

    ?t

    度变化就一定有加速度,所以可以说:力是使物体产生加速度的原因。(不能说“力是产生速度的原因”、“力是维持速度的原因”,也不能说“力是改变加速度的原因”。) 2.牛顿第一定律导出了惯性的概念

    惯性:物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。惯性应注意以下三点:

    (1)惯性是物体本身固有的属性,跟物体的运动状态无关,跟物体的受力无关,跟物体所处的地理位置无关

    (2)质量是物体惯性大小的量度,质量大则惯性大,其运动状态难以改变

    (3)外力作用于物体上能使物体的运动状态改变,但不能认为克服了物体的惯性 3.牛顿第一定律描述的是理想化状态

    牛顿第一定律描述的是物体在不受任何外力时的状态。而不受外力的物体是不存在的。物体不受外力和物体所受合外力为零是有区别的,所以不能把牛顿第一定律当成牛顿第二定律在F=0时的特例。

    4、不受力的物体是不存在的,牛顿第一定律不能用实验直接验证,但是建立在大量实验现象的基础之上,通过思维的逻辑推理而发现的。它告诉了人们研究物理问题的另一种方法,即通过大量的实验现象,利用人的逻辑思维,从大量现象中寻找事物的规律。

    5、牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,不能简单地认为它是牛顿第二定律不受外力时的特例,牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系,牛顿第二定律定量地给出力与运动的关系。

    【例1】在一艘匀速向北行驶的轮船甲板上,一运动员做立定跳远,若向各个方向都用相同的力,则 ( D )

    A.向北跳最远 B.向南跳最远

    C.向东向西跳一样远,但没有向南跳远 D.无论向哪个方向都一样远

    【例2】某人用力推原来静止在水平面上的小车,使小车开始运动,此后改用较小的力就可以

    维持小车做匀速直线运动,可见( )

    A.力是使物体产生运动的原因 B.力是维持物体运动速度的原因 C.力是使物体速度发生改变的原因 D.力是使物体惯性改变的原因

    【例3】如图中的甲图所示,重球系于线DC下端,重球下再系一根同样的线BA,下面说法中正确的是( )

    A.在线的A端慢慢增加拉力,结果CD线拉断 B.在线的A端慢慢增加拉力,结果AB线拉断 C.在线的A端突然猛力一拉,结果AB线拉断 D.在线的A端突然猛力一拉,结果CD线拉断

    解析:如图乙,在线的A端慢慢增加拉力,使得重球有足够的时间发生

    向下的微小位移,以至拉力T2逐渐增大,这个过程进行得如此缓慢可以认为重球始终处于受力平衡状态,即 T2=T1+mg,随着T1增大,T2也增大,且总是上端绳先达到极限程度,故CD绳被拉断,A正确。若在A端突然猛力一拉,因为重球质量很大,力的作用时间又极短,故重球向下的位移极小,以至于上端绳未来得及发生相应的伸长,T1已先达到极限强度,故AB绳先断,选项C也正确。

    二、牛顿第三定律(12个字——等值、反向、共线 同时、同性、两体、) 1.区分一对作用力反作用力和一对平衡力

    一对作用力反作用力和一对平衡力的共同点有:大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。不同点有:作用力反作用力作用在两个不同物体上,而平衡力作用在同一个物体上;作用力反作用力一定是同种性质的力,而平衡力可能是不同性质的力;作用力反作用力一定是同时产生同时消失的,而平衡力中的一个消失后,另一个可能仍然存在。 2.一对作用力和反作用力的冲量和功

    一对作用力和反作用力在同一个过程中(同一段时间或同一段位移)的总冲量一定为零,但作的总功可能为零、可能为正、也可能为负。这是因为作用力和反作用力的作用时间一定是相同的,而位移大小、方向都可能是不同的。 3、效果不能相互抵消

    【例4】汽车拉着拖车在水平道路上沿直线加速行驶,根据牛顿运动定律可知(B C ) A.汽车拉拖车的力大于拖车拉汽车的力 B.汽车拉拖车的力等于拖车拉汽车的力 C.汽车拉拖车的力大于拖车受到的阻力 D.汽车拉拖车的力等于拖车受到的阻力

    【例5】甲、乙二人拔河,甲拉动乙向左运动,下面说法中正确的是AC A.做匀速运动时,甲、乙二人对绳的拉力大小一定相等

    B.不论做何种运动,根据牛顿第三定律,甲、乙二人对绳的拉力大小一定相等 C.绳的质量可以忽略不计时,甲乙二人对绳的拉力大小一定相等 D.绳的质量不能忽略不计时,甲对绳的拉力一定大于乙对绳的拉力 【例6】物体静止在斜面上,以下几种分析中正确的是D A.物体受到的静摩擦力的反作用力是重力沿斜面的分力 B.物体所受重力沿垂直于斜面的分力就是物体对斜面的压力

    C.物体所受重力的反作用力就是斜面对它的静摩擦力和支持力这两个力的合力 D.物体受到的支持力的反作用力,就是物体对斜面的压力 【例7】物体静止于水平桌面上,则

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    A.桌面对物体的支持力的大小等于物体的重力,这两个力是一对平衡力 B.物体所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力 C.物体对桌面的压力就是物体的重力,这两个力是同一种性质的力 D.物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对平衡的力 三、牛顿第二定律

    1.定律的表述

    物体的加速度跟所受的外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合力的方向相同,即F=ma (其中的F和m、a必须相对应)

    特别要注意表述的第三句话。因为力和加速度都是矢量,它们的关系除了数量大小的关系外,还有方向之间的关系。明确力和加速度方向,也是正确列出方程的重要环节。

    若F为物体受的合外力,那么a表示物体的实际加速度;若F为物体受的某一个方向上的所有力的合力,那么a表示物体在该方向上的分加速度;若F为物体受的若干力中的某一个力,那么a仅表示该力产生的加速度,不是物体的实际加速度。

    2.对定律的理解:

    (1)瞬时性:加速度与合外力在每个瞬时都有大小、方向上的对应关系,这种对应关系表现为:合外力恒定不变时,加速度也保持不变。合外力变化时加速度也随之变化。合外力为零时,加速度也为零

    (2)矢量性:牛顿第二定律公式是矢量式。公式a?

    F

    只表示加速度与合外力的大小关系.m

    矢量式的含义在于加速度的方向与合外力的方向始终一致.

    (3)同一性:加速度与合外力及质量的关系,是对同一个物体(或物体系)而言,即 F与a均是对同一个研究对象而言.

    (4)相对性;牛顿第二定律只适用于惯性参照系 3.牛顿第二定律确立了力和运动的关系

    牛顿第二定律明确了物体的受力情况和运动情况之间的定量关系。联系物体的受力情况和运动情况的桥梁或纽带就是加速度。

    4.应用牛顿第二定律解题的步骤

    ①明确研究对象。可以以某一个物体为对象,也可以以几个物体组成的质点组为对象。设每个质点的质量为mi,对应的加速度为ai,则有:F合=m1a1+m2a2+m3a3+??+mnan

    对这个结论可以这样理解:先分别以质点组中的每个物体为研究对象用牛顿第二定律:∑F1=m1a1,∑F2=m2a2,??∑Fn=mnan,将以上各式等号左、右分别相加,其中左边所有力中,凡属于系统内力的,总是成对出现并且大小相等方向相反的,其矢量和必为零,所以最后得到的是该质点组所受的所有外力之和,即合外力F。

    ②对研究对象进行受力分析。同时还应该分析研究对象的运动情况(包括速度、加速度),并把速度、加速度的方向在受力图旁边画出来。

    ③若研究对象在不共线的两个力作用下做加速运动,一般用平行四边形定则(或三角形定则)解题;若研究对象在不共线的三个以上的力作用下做加速运动,一般用正交分解法解题(注意灵活选取坐标轴的方向,既可以分解力,也可以分解加速度)。

    ④当研究对象在研究过程的不同阶段受力情况有变化时,那就必须分阶段进行受力分析,分阶段列方程求解。 例9:如图,质量m=4kg的物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.5,在与水平成θ=37°角的恒力F作用下,从静止起向右前进t1=2.0s后撤去F,又经过t2=4.0s物体刚好停下。 求:F的大小、最大速度vm、总位移s。 (54.5 20 60 )

    四、超重和失重问题

    升降机中人m =50kg,a=2 m/s向上或向下,求秤的示数 N 1、 静止或匀速直线 N=mg

    视重=重力 平衡 a = 0

    2、 向上加速或向下减速,a向上

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    N-mg= ∴N=mg

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    +ma

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    视重>重力 超重 3、 向下加速或向上减速,a向下 mg-N=ma

    ∴N=mg- 视重<重力 失重

    4, 如果a=g向下,

    则N=0 台秤

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    无示数

    完全失重 注意:

    ①、物体处于“超重”或“失重”状态,地球作用于物体的重力始终存在,大小也无变化; ②、发生“超重”或“失重”现象与物体速度方向无关,只决定于物体的加速度方向;

    ③、在完全失重状态,平常一切由重力产生的物理现象完全消失。如单摆停摆、浸在水中的物体不

    受浮力等。

    五、牛顿定律的适用范围:

    (1) 只适用于研究惯性系中运动与力的关系,不能用于非惯性系; (2) 只适用于解决宏观物体的低速运动问题,不能用来处理高速运

    动问题;

    (3) 只适用于宏观物体,一般不适用微观粒子。

    例10、如图所示,升降机内质量为m的小球用轻弹簧系住,悬在升降机内,当升降机以a=

    g

    加速度减速上升时,秤系数为( A ) 3

    A、2mg/3 B、mg/3 C、4mg/3 D、mg

    例10、如图所示,电梯中有一桶水,水面上漂浮一木块,其质量为m,静止时木块一部分浸在水中,当电梯以a加速上升时,问木块浸在水中的深度如何变化?(不变) 注意:

    ①、电梯加速运动时,水也处在超重状态;

    ②、物体所受浮力是物体上、下表面受到的水的压力差f=m(g?a)V排 ③、

    第2单元 牛顿运动定律的应用

    一、牛顿运动定律在动力学问题中的应用

    1.运用牛顿运动定律解决的动力学问题常常可以分为两种类型

    (1)已知受力情况,要求物体的运动情况.如物体运动的位移、速度及时间等. (2)已知运动情况,要求物体的受力情况(求力的大小和方向).

    但不管哪种类型,一般总是先根据已知条件求出物体运动的加速度,然后再由此得出问题的答案.常用的运动学公式为匀变速直线运动公式,

    2

    式可得v0?2?gs得??0.09,t1=3.3s

    (2)在斜面上运动的时间t2=

    2h

    ?0.8s,t=t1+t2=4.1s 2

    gsin?

    vt?v0?at,s?v0t?

    122sv?vt2

    at,vt?v0?2as,??0?vt/2等. 2t2

    【例3】静止在水平地面上的物体的质量为2 kg,在水平恒力F推动下开始运动,4 s末它的

    速度达到4m/s,此时将F撤去,又经6 s物体停下来,如果物体与地面的动摩擦因数不变,求F的大小。

    解析:物体的整个运动过程分为两段,前4 s物体做匀加速运动,后6 s物体做匀减速运动。

    前4 s内物体的加速度为a1?

    2.应用牛顿运动定律解题的一般步骤

    (1)认真分析题意,明确已知条件和所求量,搞清所求问题的类型.

    (2)选取研究对象.所选取的研究对象可以是一个物体,也可以是几个物体组成的整体.同一题目,根据题意和解题需要也可以先后选取不同的研究对象.

    (3)分析研究对象的受力情况和运动情况.

    (4)当研究对象所受的外力不在一条直线上时:如果物体只受两个力,可以用平行四边形定则求其合力;如果物体受力较多,一般把它们正交分解到两个方向上去分别求合力;如果物体做直线运动,一般把各个力分解到沿运动方向和垂直运动的方向上.

    (5)根据牛顿第二定律和运动学公式列方程,物体所受外力、加速度、速度等都可根据规定的正方向按正、负值代入公式,按代数和进行运算.

    (6)求解方程,检验结果,必要时对结果进行讨论. 3.应用例析 【例1】一斜面AB长为10m,倾角为30°,一质量为2kg的小物体(大小不计)从斜面顶

    2

    端A点由静止开始下滑,如图所示(g取10 m/s)若斜面与物体间的动摩擦因数为0.5,求小物体下滑到斜面底端B点时的速度及所用时间.

    【例2】如图所示,一高度为h=0.8m粗糙的水平面在B点处与一倾角为θ=30°光滑的斜面BC连接,一小滑块从水平面上的A点以v0=3m/s的速度在粗糙的水平面上向右运动。运动到B点时小滑块恰能沿光滑斜面下滑。已知AB间的距离s=5m,求:

    (1)小滑块与水平面间的动摩擦因数; (2)小滑块从A点运动到地面所需的时间;

    解析:(1)依题意得vB1=0,设小滑块在水平面上运动的加速度大小为a,则据牛顿第二定律可得f=μmg=ma,所以a=μg,由运动学公

    v?04

    ?m/s2?1m/s2 ① t14

    设摩擦力为F?,由牛顿第二定律得F?F??ma1 ② 后6 s内物体的加速度为a2?

    0?v?42

    ?m/s2??m/s2 ③ t263

    物体所受的摩擦力大小不变,由牛顿第二定律得 ?F??ma2 ④ 由②④可求得水平恒力F的大小为 F?m(a1?a2)?2?(1?

    2

    )N?3.3N 3

    二、整体法与隔离法

    1.整体法:在研究物理问题时,把所研究的对象作为一个整体来处理的方法称为整体法。采用整体法时不仅可以把几个物体作为整体,也可以把几个物理过程作为一个整体,采用整体法可以避免对整体内部进行繁锁的分析,常常使问题解答更简便、明了。

    运用整体法解题的基本步骤:

    ①明确研究的系统或运动的全过程.

    ②画出系统的受力图和运动全过程的示意图.

    ③寻找未知量与已知量之间的关系,选择适当的物理规律列方程求解

    2.隔离法:把所研究对象从整体中隔离出来进行研究,最终得出结论的方法称为隔离法。可以把整个物体隔离成几个部分来处理,也可以把整个过程隔离成几个阶段来处理,还可以对同一个物体,同一过程中不同物理量的变化进行分别处理。采用隔离物体法能排除与研究对象无关的因素,使事物的特征明显地显示出来,从而进行有效的处理。

    运用隔离法解题的基本步骤:

    ①明确研究对象或过程、状态,选择隔离对象.选择原则是:一要包含待求量,二是所选隔离对象和所列方程数尽可能少

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    .

    ②将研究对象从系统中隔离出来;或将研究的某状态、某过程从运动的全过程中隔离出来. ③对隔离出的研究对象、过程、状态分析研究,画出某状态下的受力图或某阶段的运动过程示意图.

    ④寻找未知量与已知量之间的关系,选择适当的物理规律列方程求解.

    3.整体和局部是相对统一的,相辅相成的。

    隔离法与整体法,不是相互对立的,一般问题的求解中,随着研究对象的转化,往往两种方法交叉运用,相辅相成.

    4.应用例析

    【例4】如图所示,A、B两木块的质量分别为mA、mB,在水平推力F作用下沿光滑水平面匀加速向右运动,求A、B间的弹力FN。

    解析:这里有a、FN两个未知数,需要要建立两个方程,要取两次研究对象。比较后可知分别以B、(A+B)为对象较为简单(它们在水平方向上都只受到一个力作用)。可得FN?

    第3单元 解析典型问题

    问题1:必须弄清牛顿第二定律的矢量性。

    牛顿第二定律F=ma是矢量式,加速度的方向与物体所受合外力的方向相同。在解题时,可以利用正交分解法进行求解。

    例1、如图1所示,电梯与水平面夹角为300,当电梯加速向上运动

    时,人对梯面压力是其重力的6/5,则人与梯面间的摩擦力是其重力的

    多少倍? 分析与解:对人受力分析,他受到重力mg、支持力FN和摩擦力Ff作用,如图1所示.取水平向右为x轴正向,竖直向上为y轴正向,

    此时只需分解加速度,据牛顿第二定律可得:

    Ff=macos300, FN-mg=masin300 图1

    因为

    mB

    F

    mA?mB

    FfFN63

    . ?,解得?

    mg5mg5

    点评:这个结论还可以推广到水平面粗糙时(A、B与水平面间μ

    相同);也可以推广到沿斜面方向推A、B向上加速的问题,有趣的是,答案是完全一样的。

    【例5】如图所示,质量为M的木箱放在水平面上,木箱中的立杆上套着一个质量为m的小球,开始时小球在杆的顶端,由静止释放后,小球沿杆下滑的加速度为重力加速度的

    11

    ,即a=g,则小球在下滑的过22

    程中,木箱对地面的压力为多少?

    解法一:(隔离法)

    mg-Ff=ma ① FN -Ff′-Mg=0 ②

    且Ff=Ff′ ③ 由①②③式得FN=

    2M?m

    g 2

    2M?m

    g. 2

    由牛顿第三定律知,木箱对地面的压力大小为 FN′=FN =

    解法二:(整体法)

    对于“一动一静”连接体,也可选取整体为研究对象,依牛顿第二定律列式: (mg+Mg)-FN = ma+M30

    2M?m

    g,由牛顿第三定律知: 22M?m

    木箱对地面压力FN′=FN=g.

    2

    故木箱所受支持力:FN=

    另例: 如图所示,在箱内倾角为α的固定光滑斜面上用平行于斜面的细线固定一质量为m的木块。求:⑴箱以加速度a匀加速上升,⑵箱以加速度a向左匀加速运动时,线对木块的拉力F1和斜面对箱的压力F2各多大? 解:⑴a向上时,由于箱受的合外力竖直向上,重力竖直向下,所以F1、F2的合力F必然竖直向上。可先求F,再由F1=Fsinα和F2=Fcosα求解,得到:

    1

    x F1=m(g+a)sinα,F2=m(g+a)cosα 显然这种方法比正交分解法简单。

    ⑵a向左时,箱受的三个力都不和加速度在一条直

    线上,必须用正交分解法。可选择沿斜面方向和垂直于斜面方向进行正交分解,(同时正交分解a),然后分别沿x、y轴列方程求F1、F2: F1=m(gsinα-acosα),F2=m(gcosα+asinα)

    还应该注意到F1的表达式F1=m(gsinα-acosα)显示其有可能得负值,这意味这绳对木块的力是推力,这是不可能的。这里又有一个临界值的问题:当向左的加速度a≤gtanα时F1=m(gsinα-acosα)沿绳向斜上方;当a>gtanα时木块和斜面不再保持相对静止,而是相对于斜面向上滑动,绳子松弛,拉力为零。

    问题2:必须弄清牛顿第二定律的瞬时性。

    牛顿第二定律是表示力的瞬时作用规律,描述的是力的瞬时作用效果—产生加速度。物体在某一时刻加速度的大小和方向,是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方向来决定的。当物体所受到的合外力发生变化时,它的加速度随即也要发生变化,F=ma对运动过程的每一瞬间成立,加速度与力是同一时刻的对应量,即同时产生、

    同时变化、同时消失。

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    2(a)

    - 16 -

    例2、如图2(a)所示,一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上,L1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,L2水平拉直,物体处于平衡状态。现将L2线剪断,求剪断瞬时物体的加速度。

    (l)下面是某同学对该题的一种解法:

    分析与解:设L1线上拉力为T1,L2线上拉力为T2,重力为mg,物体在三力作用下保持平衡,有

    T1cosθ=mg, T1sinθ=T2, T2=mgtanθ

    剪断线的瞬间,T2突然消失,物体即在T2反方向获得加速度。因为mg tanθ=ma,所以加速度a=g tanθ,方向在T2反方向。

    你认为这个结果正确吗?请对该解法作出评价并说明理由。

    (2)若将图2(a)中的细线L1改为长度相同、质量不计的轻弹簧,

    如图2(b)所示,其他条件不变,求解的步骤和结果与(l)完全相同,

    即 a=g tanθ,你认为这个结果正确吗?请说明理由。

    分析与解:(1)错。因为L2被剪断的瞬间,L1上的张力大小发生了变化。剪断瞬时物体的加速度a=gsinθ.

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    2(b) (2)对。因为L2被剪断的瞬间,弹簧L1的长度来不及发生变化,

    其大小和方向都不变。

    问题3:必须弄清牛顿第二定律的独立性。

    当物体受到几个力的作用时,各力将独立地产生与其对应的加速度(力的独立作用原理),而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度叠加的结果。那个方向的力就产生那个方向的加速度。

    例3、如图3所示,一个劈形物体M放在固定的斜面上,上表面水平,

    在水平面上放有光滑小球m,劈形物体从静止开始释放,则小球在碰到斜

    面前的运动轨迹是:C

    A.沿斜面向下的直线 B.抛物线 C.竖直向下的直线 D.无规则的曲线。 图

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    3 问题4:必须弄清牛顿第二定律的同体性。 加速度和合外力(还有质量)是同属一个物体的,所以解题时一定要把研究对象确定好,把研究对象全过程的受力情况都搞清楚。 例4、一人在井下站在吊台上,用如图4所示的定滑轮图

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    5 装置拉绳把吊台和自己提升上来。图中跨过滑轮的两段绳都

    认为是竖直的且不计摩擦。吊台的质量m=15kg,人的质量为图4

    M=55kg,起动时吊台向上的加速度是a=0.2m/s2,求这时人对吊台的压力。(g=9.8m/s2) a

    分析与解:选人和吊台组成的系统为研究对象,受力如图5所示,F为绳的拉

    力,由牛顿第二定律有:2F-(m+M)g=(M+m)a

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    6

    则拉力大小为:F?

    (M?m)(a?g)

    ?350N

    2

    再选人为研究对象,受力情况如图6所示,其中FN是吊台对人的支持力。由牛顿第二定律得:F+FN-Mg=Ma,故FN=M(a+g)-F=200N.

    由牛顿第三定律知,人对吊台的压力与吊台对人的支持力大小相等,方向相反,因此人对吊台的压力大小为200N,方向竖直向下。

    问题5:必须弄清面接触物体分离的条件及应用。

    相互接触的物体间可能存在弹力相互作用。对于面接触的物体,在接触面间弹力变为零时,它们将要分离。

    例5、一根劲度系数为k,质量不计的轻弹簧,上端固定,下端系一质量为m的物体,有一水平板将物体托住,并使弹簧处于自然长度。如图7所示。现让木板由静止开始以加速度a(a<g=匀加速向下移动。求经过多长时间木板开始与物体分离。

    分析与解:设物体与平板一起向下运动的距离为x时,物体受重力mg,弹簧的弹力F=kx和平板的支持力N作用。据牛顿第二定律有:

    mg-kx-N=ma得N=mg-kx-ma

    图7

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    m(g?a)

    当N=0时,物体与平板分离,所以此时x?

    k

    因为x?

    12

    at,所以t?22m(g?a)

    ka

    例6、一弹簧秤的秤盘质量m1=1.5kg,盘内放一质量为m2=10.5kg的物体P,弹簧质量不计,其劲度系数为k=800N/m,系统处于静止状态,如图9所示。现给P施加一个竖直向

    上的力F,使P从静止开始向上做匀加速直线运动,已知在最初0.2s内F是变化的,在0.2s后是恒定的,求F的最大值和最小值各是多少?(g=10m/s2)

    分析与解:因为在t=0.2s内F是变力,在t=0.2s以后F是恒力,所以在t=0.2s时,P离开秤盘。此时P受到盘的支持力为零,由于盘的质量m1=1.5kg,所以此时弹簧不能处于原长,这与例2轻盘不同。设在0_____0.2s这段时间内P向上运动的距离为x,对物体P据牛顿第二定律可得: F+N-m2g=m2a

    对于盘和物体P整体应用牛顿第二定律可得: 图9

    ?(m?m2)g?F?k?1?x??(m1?m2)g?(m1?m2)a

    k??

    令N=0,并由述二式求得x?

    m2g?m1a12

    ,而x?at,所以求得a=6m/s2.

    2k

    当P开始运动时拉力最小,此时对盘和物体P整体有Fmin=(m1+m2)a=72N.

    当P与盘分离时拉力F最大,Fmax=m2(a+g)=168N. 问题6:必须会分析临界问题。

    例7、如图10,在光滑水平面上放着紧靠在一起的AB两物

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    - 17 -

    图10

    体,B的质量是A的2倍,B受到向右的恒力FB=2N,A受到的水平力FA=(9-2t)N,(t的单位是s)。从t=0开始计时,则:

    A.A物体3s末时的加速度是初始时的5/11倍; B.t>4s后,B物体做匀加速直线运动; C.t=4.5s时,A物体的速度为零;

    D.t>4.5s后,AB的加速度方向相反。

    分析与解:对于A、B整体据牛顿第二定律有:FA+FB=(mA+mB)a,设A、B间的作用为N,则对B据牛顿第二定律可得: N+FB=mBa

    解得N?mB

    有不同的速度和加速度。以质点组为研究对象的好处是可以不考虑组内各物体间的相互作用.

    M 例9、用质量为m、长度为L的绳沿着光滑水平面拉动质量

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    为M的物体,在绳的一端所施加的水平拉力为F, 如图14所示,求:

    图14 (1)物体与绳的加速度; (2)绳中各处张力的大小(假定绳的质量分布均匀,下垂度

    可忽略不计。)

    分析与解:(1)以物体和绳整体为研究对象,根据牛顿第二定律可得:F=(M+m)a,解得a=F/(M+m).

    (2)以物体和靠近物体x长的绳为研究对象,如图15所示。根据牛顿第二定律可得:Fx=(M+mx/L)a=(M+

    FA?FB16?4t

    ?FB?N

    mA?mB3

    M

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    当t=4s时N=0,A、B两物体开始分离,此后B做匀加速直线运动,而A做加速度逐渐减小的加速运动,当t=4.5s时A物体的加速度为零而速度不为零。t>4.5s后,A所受合外力反向,即A、

    mF

    x) . LM?m

    由此式可以看出:绳中各处张力的大小是不同的,当x=0时,绳施于物体M的力的大小为

    图15

    FA?FB

    a?B的加速度方向相反。当t<4s时,A、B的加速度均为。

    mA?mB

    综上所述,选项A、B、D正确。

    例8、如图11所示,细线的一端固定于倾角为450的光滑楔形滑块A的顶端P处,细线的另一端拴一质量为m的小球。当滑块至少以加速度a= 向左运动时,小球对滑块的压力等于零,当滑块以a=2g的加速度向左运动时,线中拉力T= 。

    分析与解:当滑块具有向左的加速度a时,小球受重力mg、绳

    的拉力T和斜面的支持力N作用,如图12所示。

    在水平方向有Tcos450-Ncos450=ma; 在竖直方向有

    图11

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    00

    Tsin45-Nsin45-mg=0.

    m(g?a)m(g?a),T?由上述两式可解出:N? 00

    2sin452cos45

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    由此两式可看出,当加速度a增大时,球受支持力N减小,绳拉

    力T增加。当a=g时,N=0,此时小球虽与斜面有接触但无压力,处于

    临界状态。这时绳的拉力T=mg/cos450=2mg.

    当滑块加速度a>g时,则小球将“飘”离斜面,只受两力作用,如图13所示,此时细线与水平方向间的夹角α<450.由牛顿第二定律得:Tcos

    22

    α=ma,Tsinα=mg,解得T?ma?g?

    M

    F。

    M?m

    A 例10、如图16所示,AB为一光滑水平横杆,杆上套一轻环,B

    环上系一长为L质量不计的细绳,绳的另一端拴一质量为m的小球,

    现将绳拉直,且与AB平行,由静止释放小球,则当细绳与AB成θ角时,小球速度的水平分量和竖直分量的大小各是多少?轻环移动图16

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    距离d是多少?

    分析与解:本题是“轻环”模型问题。由于轻环是套在光滑水平横杆上的,在小球下落过程中,由于轻环可以无摩擦地向右移动,故小球在落到最低点之前,绳子对小球始终没有力的作用,小球在下落过程中只受到重力作用。因此,小球的运动轨迹是竖直向下的,这样当绳子与横杆成θ角时,小球的水平分速度为Vx=0,小球的竖直分速度Vy?

    2gLsin?。可求得轻环移动的距离是

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    13

    d=L-Lcosθ.

    例11. 如图所示,mA=1kg,mB=2kg,A、B间静摩擦力的最大值是5N,水

    平面光滑。用水平力F拉B,当拉力大小分别是F=10N和F=20N时,A、B

    F 的加速度各多大?

    解:先确定临界值,即刚好使A、B发生相对滑动的F值。当A、B间的静

    摩擦力达到5N时,既可以认为它们仍然保持相对静止,有共同的加速度,又可以认为它们间已经

    2

    发生了相对滑动,A在滑动摩擦力作用下加速运动。这时以A为对象得到a =5m/s;再以A、B系统为对象得到 F =(mA+mB)a =15N

    ⑴当F=10N<15N时, A、B一定仍相对静止,所以aA?aB?

    5mg。

    问题7:必须会用整体法和隔离法解题。

    在应用牛顿第二定律解题时,有时为了方便,可以取一组物体(一组质点)为研究对象。这一组物体一般具有相同的速度和加速度,但也可以

    F

    ?3.3m/s2

    mA?mB

    ⑵当F=20N>15N时,A、B间一定发生了相对滑动,用质点组牛顿第二定律列方程

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    - 18 -

    F?mAaA?mBaB,而a A =5m/s2,于是可以得到a B =7.5m/s2

    问题8:必须会分析与斜面体有关的问题。(系统牛顿第二定律)

    例12. 如图,倾角为α的斜面与水平面间、斜面与质量为m的木块间的动摩擦因数均为μ,木块由静止开始沿斜面加速下滑时斜面始终保持静止。求水平面给斜面的摩擦力大小和方向。

    解:以斜面和木块整体为研究对象,水平方向仅受静摩擦力作用,整体法:Ff?mg(sin???cos?)cos?

    共用时间 t?t1?t2?

    1SV2

    摩擦力对零件做功 W?mV ?

    2V2?g

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    FN=Mg+mg(cosα+μsinα)sinα

    例13、(难)如图17所示,水平粗糙的地面上放置一质量为M、倾角为θ的斜面体,斜面体表面也是粗糙的有一质量为m的小滑块以初速度V0由斜面底端滑上斜面上经过时间t到达某处速度为零,在小滑块上滑过程中斜面体保持不动。求此过程中水平地面对斜面体的摩擦力与支持力各为多大?

    分析与解:取小滑块与斜面体组成的系统为研究对象,系统受到的外力有重力(m+M)g/地面对系统的支持力N、静摩擦力f(向下)。建立如图17所示的坐标系,对系统在水平方向与竖直方向分别应用牛顿第二定律得:

    图17

    -f=0-mV0cosθ/t, [N-(m+M)g]=0-mV0sinθ/t 所以f?

    例15、(难)如图19所示,传送带与地面的倾角θ=37,从A到B的长度为16m,传送带以V0=10m/s的速度逆时针转动。在传送带上端无初速的放一个质量为0.5㎏的物体,它与传送带之间的动摩擦

    oo

    因数μ=0.5,求物体从A运动到B所需的时间是多少?(sin37=0.6,cos37=0.8)

    分析与解:物体放在传送带上后,开始阶段,传送带的速度大于物体的速度,传送带给物体一沿斜面向下的滑动摩擦力,物体由静止开始加速下滑,受力分析如图20(a)所示;当物体加速至与传送带速度相等时,由于μ<tanθ,物体在重力作用下将继续加速,此后物体的速度大于传送带的速度,传送带给物体沿传送带向上的滑动摩擦力,但合力沿传送带向下,物体继续加速下滑,受力分析如图20(b)所示。综上可知,滑动摩擦力的方向在获得共同速度的瞬间发生了“突变” 。

    开始阶段由牛顿第二定律得:mgsinθ+μmgcosθ=ma1;

    2

    所以:a1=gsinθ+μgcosθ=10m/s;

    物体加速至与传送带速度相等时需要的时间t1=v/a1=1s;发生的位移:

    2

    s=a1t1/2=5m<16m;物体加速到10m/s 时仍未到达B点。

    2

    第二阶段,有:mgsinθ-μmgcosθ=ma2 ;所以:a2=2m/s ;设第二阶段物体滑动到B 的

    2/

    时间为t2 则:LAB-S=vt2+a2t2/2 ;解得:t2=1s , t2=-11s (舍去)。故物体经历的总时间t=t1+t 2 =2s .

    ω (a) mg mg

    (b)

    图 19 图 20

    mV0cos?mV0sin?

    ,方向向左;N?(m?M)g?。 tt

    图18

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    问题9:必须会分析传送带有关的问题。

    例14、如图18所示,某工厂用水平传送带传送零件,设两轮子圆心的距离为S,传送带与零件间的动摩擦因数为μ,传送带的速度恒为V,在P点轻放一质量为m的零件,并使被传送到右边的Q处。设零件运动的后一段与传送带之间无滑动,则传送所需时间为

    ,摩擦力对零件做功为 .

    分析与解:

    由于f=μmg=ma,所以a=μg.

    2

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    - 19 -

    加速时 t1?

    VV121V? 加速位移 S1?at1? a?g22?g

    通过余下距离所用时间 t2?

    S?S1SV

    ??

    VV2?g

    第四章 机械能

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ③用动能定理W =ΔEk 或功能关系 5、变力做功的计算

    ①动能定理

    ②用平均值代替公式中的F。如果力随位移是均匀变化的,则平均值 F =

    F1?F2

    2

    ③F~S图象中面积=功 ④W = Pt

    【例2】用力将重物竖直提起,先是从静止开始匀加速上升,紧接着匀速上升。如果前后两过程的运动时间相同,不计空气阻力,则( D )

    A.加速过程中拉力做的功比匀速过程中拉力做的功大 B.匀速过程中拉力做的功比加速过程中拉力做的功大 C.两过程中拉力做的功一样大 D.上述三种情况都有可能

    第1单元 功和功率

    一、功

    1.功:力对空间积累效应,和位移相对应(也和时间相对应)。功等于力和沿该力方向上的位移的乘积。求功必须指明是“哪个力”“在哪个过程中”做的 2、功的正负

    ①0≦θ≦90时, W>0 正功 利于物体运动,动力

    ②、 θ=90 时, W=0 零功 不做功

    00

    ③、 90≦θ≦180 时 W<0 负功 阻碍物体运动,阻力

    【例1】质量为m的物体,受水平力F的作用,在粗糙的水平面上运动,下列说法中正确的是(A、C、D ) [注意功是怎样改变能量的]

    A.如果物体做加速直线运动,F一定做正功 B.如果物体做减速直线运动,F一定做负功 C.如果物体做减速直线运动,F可能做正功 D.如果物体做匀速直线运动,F一定做正功 3、功是标量

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    阻碍物体运动,是动力还是阻力。 4、合力功的计算

    ①w合 = F合3S COSθ

    ②w合 = 各个力的功的代数和

    11

    W1?F1?s1?m(g?a)?at2?m(g?a)at2

    22解析: ①

    W2?F2s2?mgat2 ②

    比较①、②知:当a>g时,W1?W2;当a=g时,W1?W2;当a<g时,W1?W2

    6.一对作用力和反作用力做功的特点

    (1)一对作用力和反作用力在同一段时间内,可以都做正功、或者都做负功,或者一个做正功、一个做负功,或者都不做功。

    (2)一对作用力和反作用力在同一段时间内做总功可能为正、可能为负、可能为零。 (3)一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零(静摩擦力)、可能为负(滑动摩擦力),但不可能为正。

    拓展:作用力和反作用力在同一段时间内的冲量一定大小相等,方向相反,矢量和为零。 7.功的物理含义

    关于功不仅要从定义式W=Fs cos α 进行理解和计算, 还应理解它的物理含义. 功是能量转化的量度,即:做功的过程是能量的一个转化过程,这个过程做了多少功,就有多少能量发生了转化.对物体做正功,物体的能量增加.做了多少正功,物体的能量就增加了多少;对物体做负功,也称物体克服阻力做功,物体的能量减少,做了多少负功,物体的能量就减少多少.因此功的正、负表示能的转化情况,表示物体是输入了能量还是输出了能量. 8、区别保守力和非保守力做功的不同:与路径有无关系 二、功率 ——功率是描述做功快慢的物理量。

    ⑴功率的定义式:P?

    W

    ,所求出的功率是时间t内的平均功率。 t

    ⑵功率的计算式:P=Fvcosθ,其中θ是力与速度间的夹角。该公式有两种用法:①求某一时

    - 20 -

    刻的瞬时功率。这时F是该时刻的作用力大小,v取瞬时值,对应的P为F在该时刻的瞬时功率;②当v为某段位移(时间)内的平均速度时,则要求这段位移(时间)内F必须为恒力,对应的P为F在该段时间内的平均功率。P的正负取决于cosθ的正负,即功的正负

    【例3】 质量为0.5kg的物体从高处自由下落,在下落的前2s内重力对物体做的功是多少?这2s内重力对物体做功的平均功率是多少?2s末,重力对物体做功的即时功率是多少?(g取

    10m/s2)

    121

    gt??10?22?20m,WG?mgh?0.5?10?20?100J, 22W

    ?50W, 2s末速度vt?gt?10?2m/s?20m/s, 平均功率P?t

    解析:前2s,h?

    2s末即时功率P?mgvt?100W。

    ⑶重力的功率可表示为PG=mgvy,即重力的瞬时功率等于重力和物体在该时刻的竖直分速度之积。

    ⑷汽车的两种加速问题。当汽车从静止开始沿水平面加速运动时,有两种不同的加速过程,但分析时采用的基本公式都是P=Fv和F-f = ma

    v

    ①恒定功率的加速。由公式P=Fv和F-f=ma知,由于P恒定,随a 着v的增大,F必将减小,a也必将减小,汽车做加速度不断减小的加

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    PPmm速运动,直到F=f,a=0,这时v达到最大值vm?。可见恒定?Ff功率的加速一定不是匀加速。这种加速过程发动机做的功只能用W=Pt计算,不能用W=Fs计算(因

    为F为变力)。

    ②恒定牵引力的加速。由公式P=Fv和F-f=ma知,由于F恒定,所以a恒定,汽车做匀加速运动,而随着v的增大,P也将不断增大,直到P达到额定功率Pm,功率不能再增大了。这时匀加速

    PP运动结束,其最大速度为vm此后汽车要想继续加速就只能做恒定功率的变加速??m?m?vm,Ff运动了。可见恒定牵引力的加速时功率一定不恒定。这种加速过程发动机做的功只能用W=F?s计算,

    不能用W=P?t计算(因为P为变功率)。

    要注意两种加速运动过程的最大速度的区别。

    【例4】质量为m、额定功率为P的汽车在平直公路上行驶。若汽车行驶时所受阻力大小不变,并以额定功率行驶,汽车最大速度为v1,当汽车以速率v2(v2<v1)行驶时,它的加速度是多少? 解析:F-f=ma 其中f?

    所做的功。

    解析:①所求的是运动中的阻力,若不注意“运动中的阻力不变”,则阻力不易求出。以最大速度行驶时,根据P =Fv,可求得F =4000N。而此时牵引力和阻力大小相等。

    ②设匀加速运动的时间为t,则t时刻的速度为v =a t =2t,这时汽车的功率为额定功率。由P =Fv,将F =8000N和v =2 t代入得t =5s。

    ③由于3s时的速度v =at =6m/s,而牵引力由F—Ff =m a得F = 8000N,故此时的功率为P = Fv = 4.83104W。

    ④虽然功率在不断变化,但功率却与速度成正比,故平均功率为额定功率的一半,从而得牵引

    5

    力的功为W = Pt = 4000035J=2310J. 三、针对训练

    1.一质量为m的木块静止在光滑的水平面上,从t=0开始,将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上,在t=T时刻F的功率是( )

    F2T2F2TA. B.

    mmF2T

    C.

    2mF2T2

    D.

    2m

    2.火车从车站开出作匀加速运动,若阻力与速率成正比,则( )

    A.火车发动机的功率一定越来越大,牵引力也越来越大 B.火车发动机的功率恒定不变,牵引力也越来越小

    C.当火车达到某一速率时,若要保持此速率作匀速运动,发动机的功率这时应减小

    D.当火车达到某一速率时,若要保持此速率作匀速运动,则发动机的功率一定跟此时速率的平方成正比

    3.同一恒力按同样方式施于物体上,使它分别沿着粗糙水平地面和光滑水平抛面移动相同一段距离时,恒力的功和平均功率分别为W1、P1和W2、P2,则二者的关系( )

    A.W1?W2、P1?P2 B.W1?W2、P1?P2 C.W1?W2、P1?P2 D.W1?W2、P1?P2

    4.如图甲所示,滑轮质量、摩擦均不计,质量为2kg的物体在F作用下由静止开始向上做匀加速运动,其速度随时间的变化关系如图乙所示,由此可知( )

    2

    A.物体加速度大小为2 m/sB.F的大小为21N

    C.4s末F的功率大小为42W D.4s内F做功的平均功率为42W

    5.物体静止在光滑水平面上,先对物体施一水平向右的恒力F1,经时间t后撤去F1,立即再对它施加一水平向左的恒力F2,又经时间t后物体回到原出发点,在这一过程中,F1、F2分别对物体做的功W1、W2之比为多少

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ?

    P(v1?v2)P11PP

    , F? 得 a?(?)? v1v2mv1v2mv1v2

    【例5】质量是2000kg、额定功率为80kW的汽车,在平直公路上行驶中的最大速度为20m/s。若

    2

    汽车从静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为2m/s,运动中的阻力不变。求:①汽车所受阻力的大小。②汽车做匀加速运动的时间。③3s末汽车的瞬时功率。④汽车在匀加速运动中牵引力

    6.如图所示,在光滑的水平面上,物块在恒力F=100N作用下从A点运动到B点,不计滑轮的大小,不计绳、滑轮间摩擦,H=2.4m,α=37°,β=53°,求拉力F所做的功

    1、重力势能(Ep)?举高。物体由于受到重力的作用,而具有的与其相对位置有关的能量叫做重力势能。 Ep=m g h (h是重心相对于零势能面的高度) (1)、相对性 ①“零高度”或“零势能面”,(大地或最低点) ②势能的正负和大小是相对于零势能面的 ③势能的正负和大小于零势能面的选取有关 (2)重力势能变化量的绝对性——

    ①跟物体的初位置的高度和末位置的高度有 关,跟物体运动的路径无关。 ②重力势能改变量与零势能面的选取无关 ③重力势能的改变量与路径无关

    (3)重力势能的改变——重力做正功,重力势能减 小,重力做负功,重力势能增大(等值变化)

    2、弹性势能(Ep)?弹性形变

    发生形变的物体,在恢复原状时能够对外做功,因而具有能量,叫弹性势能,跟物体形变和材料有关。 三、动能定理

    1. 动能定理的推导

    物体只在一个恒力作用下,做直线运动

    第2单元 动能 势能 动能定理

    一、动能

    1.动能:物体由于运动而具有的能,叫动能。其表达式为:Ek?

    V22?V121212

    w=FS=m a 3 即 w=mv2?mv1

    222a

    推广: 物体在多个力的作用下、物体在做曲线运动、物体在变力的作用下 结论: 合力所做的功等于动能的增量 w?

    112

    mv2?mv12 合力做正功动能增加,合力22

    12

    mv。 2

    做负功动能减小

    注:动能定理表达式是一个标量式,不能在某一个方向上应用动能定理。

    【例1】 一个质量为m的物体静止放在光滑水平面上,在互成60°角的大小相等的两个水平恒力作用下,经过一段时间,物体获得的速度为v,在力的方向上获得的速度分别为v1、v2,那么在这段时间内,其中一个力做的功为

    A.

    2.对动能的理解

    (1)动能是一个状态量,它与物体的运动状态对应.动能是标量.它只有大小,没有方向,而且物体的动能总是大于等于零,不会出现负值.

    (2)动能是相对的,它与参照物的选取密切相关.如行驶中的汽车上的物品,对汽车上的乘客,物品动能是零;但对路边的行人,物品的动能就不为零。

    3.动能与动量的比较

    (1)动能和动量都是由质量和速度共同决定的物理量,

    12111

    mv B.mv2 C.mv2 D.mv2

    3642

    错解:在分力F1的方向上,由动动能定理得

    W1?

    11v12

    mv1?m()2?mv2,故A正确。 222cos30?6

    12

    mv,某个分力的功为2

    正解:在合力F的方向上,由动动能定理得,W?Fs?

    12p2

    Ek?mv= 或 p?2mEk

    22m

    (2)动能是标量,动量是矢量。物体的动能变化,则其动量一定变化;物体的动量变化,则

    其动量不一定变化。

    (4)动能决定了物体克服一定的阻力能运动多么远;动量则决定着物体克服一定的阻力能运动多长时间。动能的变化决定于合外力对物体做多少功,动量的变化决定于合外力对物体施加的冲量。

    二、势能(位能)

    W1?F1scos30??

    F11

    scos30??Fs?mv2,故B正确。

    2cos30?24

    2.对外力做功与动能变化关系的理解:

    外力对物体做正功,物体的动能增加,这一外力有助于物体的运动,是动力;外力对物体做负功,物体的动能减少,这一外力是阻碍物体的运动,是阻力,外力对物体做负功往往又称物体克服阻力做功. 功是能量转化的量度,外力对物体做了多少功;就有多少动能与其它形式的能发生了转化.所以外力对物体所做的功就等于物体动能的变化量.即 .

    3.应用动能定理解题的步骤

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    (1)确定研究对象和研究过程。和动量定理不同,动能定理的研究对象只能是单个物体,如果是系统,那么系统内的物体间不能有相对运动。(原因是:系统内所有内力的总冲量一定是零,而系统内所有内力做的总功不一定是零)。

    (2)对研究对象受力分析。(研究对象以外的物体施于研究对象的力都要分析,含重力)。 (3)写出该过程中合外力做的功,或分别写出各个力做的功(注意功的正负) (4)写出物体的初、末动能。按照动能定理列式求解。

    【例2】 将小球以初速度v0竖直上抛,在不计空气阻力的理想状况下,小球将上升到某一最大高度。由于有空气阻力,小球实际上升的最大高度只有该理想高度的80%。设空气阻力大小恒定,求小球落回抛出点时的速度大小v。

    解:有空气阻力和无空气阻力两种情况下分别在上升过程对小球用动能定理:

    11122?2f?mg mv0,可得H=v0/2g,mgH?mv0和0.8?mg?f?H

    422

    再以小球为对象,在有空气阻力的情况下对上升和下落的全过程用动能定理。全过程重力做的功为零,所以有:f?2?0.8H?

    112

    mv0?mv2,解得v?22

    3

    0 5

    四、动能定理的综合应用

    1.应用动能定理巧求变力的功

    如果我们所研究的问题中有多个力做功,其中只有一个力是变力,其余的都是恒力,而且这些恒力所做的功比较容易计算,研究对象本身的动能增量也比较容易计算时,用动能定理就可以求出这个变力所做的功。

    【例5】一辆车通过一根跨过定滑轮的绳PQ提升井中质量为m的物体,如图所示.绳的P端拴在车后的挂钩上,Q端拴在物体上.设绳的总长不变,绳的质量、定滑轮的质量和尺寸、滑轮上的摩擦都忽略不计.开始时,车在A点,左右两侧绳都已绷紧并且是竖直的,左侧绳长为H.提升时,车加速向左运动,沿水平方向从A经过B驶向C.设A到B的距离也为H,车过B点时的速度为vB.求在车由A移到B的过程中,绳Q端的拉力对物体做的功.

    解析:设绳的P端到达B处时,左边绳与水平地面所成夹角为θ,物体从井底上升的高度为h,速度为v,所求的功为W,则据动能定理可得:

    W?mgh?

    【例3】如图所示,质量为m的钢珠从高出地面h处由静止自由下落,落到地面进入沙坑h/10停止,则

    (1)钢珠在沙坑中受到的平均阻力是重力的多少倍?

    (2)若让钢珠进入沙坑h/8,则钢珠在h处的动能应为多少?设钢珠在沙坑中所受平均阻力大小不随深度改变。

    解析:(1)取钢珠为研究对象,对它的整个运动过程,由动能定理得W=WF+WG=△EK =0。取钢珠停止处所在水平面为重力势能的零参考

    111

    平面,则重力的功WG=mgh,阻力的功WF=? Ff h, 代入得

    1H

    mv2 因绳总长不变,所以: h??H 2sin?

    根据绳联物体的速度关系得:v=vBcosθ 由几何关系得:??由以上四式求得: W?

    ?

    4

    12

    mvB?mg(2?1)H 4

    1010

    111mgh?Ff h=0,故有Ff /mg=11。即所求倍数为11。 1010

    (2)设钢珠在h处的动能为EK,则对钢珠的整个运动过程,由动能定理得W=WF+WG=△EK =0,进一步展开为9mgh/8—Ff h/8= —EK,得EK=mgh/4。

    【例4】 质量为M的木块放在水平台面上,台面比水平地面高出h=0.20m,木块离台的右端L=1.7m。质量为m=0.10M的子弹以

    v0=180m/s的速度水平射向木块,并以v=90m/s的速度水平射出,木块落到水平地面时的落地点到台面右端的水平距离为s=1.6m,求

    木块与台面间的动摩擦因数为μ。

    解:本题的物理过程可以分为三个阶段,在其中两个阶段中有

    机械能损失:子弹射穿木块阶段和木块在台面上滑行阶段。所以本题必须分三个阶段列方程:

    子弹射穿木块阶段,对系统用动量守恒,设木块末速度为v1,mv0= mv+Mv1??① 木块在台面上滑行阶段对木块用动能定理,设木块离开台面时的速度为v2,

    有:?MgL?

    2.应用动能定理简解多过程问题。

    物体在某个运动过程中包含有几个运动性质不同的过程(如加速、减速的过程),此时可以分段考虑,也可以对全过程考虑。

    【例7】 如图所示,斜面足够长,其倾角为α,质量为m的滑块,距挡板P为s0,以初速度v0沿斜面上滑,滑块与斜面间的动摩擦因数为μ,滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面方向的重力分力,若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失,求滑块在斜面上经过的总路程为多少?

    解析:滑块在滑动过程中,要克服摩擦力做功,其机械能不断减少;又因为滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面方向的重力分力,所以最终会停在斜面底端。

    在整个过程中,受重力、摩擦力和斜面支持力作用,其中支持力不做功。设其经过和总路程为L,对全过程,由动能定理得:

    2

    mgS0sin??1120mv mgS0sin???mgLcos??0?mv0得L?

    2?mgcos?

    112

    Mv12?Mv2??②

    22

    木块离开台面后平抛阶段,s?v2

    2h

    g?③ , 由①、②、③可得μ=0.50

    3.利用动能定理巧求动摩擦因数

    【例8】 如图所示,小滑块从斜面顶点A由静止滑至水

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    平部分

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    C

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    点而停止。

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    已知斜面高为h,滑块运动的整个水平距离为s,设转角B处无动能损失,斜面和水平部分与小滑块的动摩擦因数相同,求此动摩擦因数。

    解析:滑块从A点滑到C点,只有重力和摩擦力做功,

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    设滑块质量为m,动摩擦因数为?,斜面倾角为?,斜面底边长s1,水平部分长s2,由动能定理得:

    mgh??mgcos??

    s1h

    ??mgs2?0s1?s2?s 由以上两式得??

    scos?

    从计算结果可以看出,只要测出斜面高和水平部分长度,即可计算出动摩擦因数。

    4.利用动能定理巧求机车脱钩问题

    【例9】总质量为M的列车,沿水平直线轨道匀速前进,其末节车厢质量为m,中途脱节,司机发觉时,机车已行驶L的距离,于是立即关闭油门,除去牵引力。设运动的阻力与质量成正比,机车的牵引力是恒定的。当列车的两部分都停止时,它们的距离是多少? 解:对车头,脱钩后的全过程用动能定理得:

    12

    FL?k(M?m)gs1??(M?m)v0对

    2

    车尾,脱钩后用动能定理得:

    ?kmgs2??

    12mv0 2

    ML

    M?m

    而?s?s1?s2,由于原来列车匀速,所以F=kMg,以上方程解得?s?

    五、针对训练

    1.质量为m的物体,在距地面h高处以g/3 的加速度由静止竖直下落到地面.下列说法中正确的是

    5.如图所示,质量m=0.5kg的小球从距地面高H=5m处自由下落,到达地面恰能沿凹陷于地面的半圆形槽壁运动,半圆槽半径R=0.4m。小球到达槽最低点时速率为10m/s,并继续沿槽壁运动直到从槽右端边缘飞出??,如此反复几次,设摩擦力恒定不变,求:(设小球与槽壁相碰时不损失能量)

    (1)小球第一次离槽上升的高度h;

    (2)小球最多能飞出槽外的次数(取g=10m/s2)。

    11

    A.物体的重力势能减少mgh B.物体的动能增加mgh

    3311

    C.物体的机械能减少mgh D.重力做功mgh

    33

    2.质量为m的小球用长度为L的轻绳系住,在竖直平面内做圆周运动,运动过程中小球受空

    气阻力作用.已知小球经过最低点时轻绳受的拉力为7mg,经过半周小球恰好能通过最高点,则此过程中小球克服空气阻力做的功为

    A.mgL/4 B.mgL/3 C.mgL/2 D.mgL

    3.如图所示,木板长为l,板的A端放一质量为m的小物块,物

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    块与板间的动摩擦因数为μ。开始时板水平,在绕O点缓慢转过一个小角度θ的过程中,若物块始终保持与板相对静止。对于各力做功的情况,下列说法正确的是 ( )

    A、摩擦力对物块所做的功为mglsinθ(1-cosθ)

    B、弹力对物块所做的功为mglsinθcosθ C、木板对物块所做的功为mglsinθ D、合力对物块所做的功为mgl cosθ

    4.质量为m的飞机以水平速度v0飞离跑道后逐渐上升,若飞机在此过程中水平速度保持不变,同时受到重力和竖直向上的恒定升力(该升力由其他力的合力提供,不含重力),今测得当飞机在水平方向的位移为l时,它的上升高度为h,求:(1)飞机受到的升力大小;(2)从起飞到上升至h高度的过程中升力所做的功及在高度h处飞机的动能.

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    第3单元 机械能守恒定律

    一、机械能守恒定律

    1、 条件

    (和只受到重力不同)

    ⑵只有系统内的弹力做功,动能和弹性势能相互转化,机械能的总量保持不变。 (3) 其它力的总功为零,机械能守恒(举例:木块压缩弹簧) 2、对机械能守恒定律的理解:

    ①“守恒”是时时刻刻都相等。 ② “守恒”是“进出相等” ③要分清“谁”、“什么时候”守恒 ④、是否守恒与系统的选择有关 ⑤、⑴机械能守恒定律的研究对象一定是系统,至少包括地球在内。通常我们说“小球的机械能守恒”其实一定也就包括地球在内,因为重力势能就是小球和地球所共有的。另外小球的动能中所用的v,也是相对于地面的速度。

    3、机械能守恒定律的各种表达形式

    ⑴初状态 = 末状态 ⑵ 增加量 = 减少量

    用⑴时,需要规定重力势能的参考平面。用⑵时则不必规定重力势能的参考平面,因为重力势能的改变量与参考平面的选取没有关系。尤其是用ΔE增=ΔE减,只要把增加的机械能和减少的机械能都写出来,方程自然就列出来了。 4、解题步骤

    ⑴确定研究对象和研究过程。⑵判断机械能是否守恒。⑶选定一种表达式,列式求解。 5、动能定理与机械能守恒的联系

    1、 动能定理适用于任何物体(质点),机械能守恒定律适用于系统 2、 动能定理没有条件,机械能守恒定理有条件限制 3、 动能定理有时可改写成守恒定律 二、机械能守恒定律的综合应用

    例1、如图所示,质量分别为2 m和3m的两个小球固定在一根直角尺的两端A、B,直角尺的顶点O处有光滑的固定转动轴。AO、BO的长分别为2L和L。开始时直角尺的

    AO部分处于水平位置而B在O的正下方。让该系统由静止开始自由转动,求:⑴当A到达最低点时,A小球的速度大小v;⑵ B球能上升的最大高度h;⑶开始转动后B球可能达到的最大速度vm。

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    解析:以直角尺和两小球组成的系统为对象,由于转动过程不受摩擦

    和介质阻力,所以该系统的机械能守恒。

    v1

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ⑴过程中A的

    重力势能

    减少, A、B的动能

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    和B的重力势能增⑴

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ⑵ ⑶ 加,A的即

    左偏了α角。2mg?2Lcosα=3mg?L(1+sinα),此式可化简为4cosα-3sinα=3,解得sin(53°-α)=sin37°,α=16°

    ⑶B球速度最大时就是系统动能最大时,而系统动能增大等于系统重力做的功WG。设OA从开始转过θ角时B球速度最大,

    112

    ?2m??2v???3m?v2=2mg?2Lsinθ-3mg?L(1-cosθ) 22

    4gL

    =mgL(4sinθ+3cosθ-3)≤2mg?L,解得vm?

    11

    例2、如图所示,半径为R的光滑半圆上有两个小球A、B,质量分别为m和M,由细线挂着,今由静止开始无初速度自由释放,求小球A升至最高点C时A、B两球的速度?

    解析:A球沿半圆弧运动,绳长不变,A、B两球通过的路程相等,

    A上升的高度为h?R;B球下降的高度为H?

    由机械能守恒定律得:??EP??EK ;

    2?R?R

    ?;对于系统,42

    ??EP??Mg

    ?R

    2

    ?RMg?2mgR

    ?vc?

    M?m

    ?mgR?

    1

    (M?m)v2 2

    例3、如图所示,均匀铁链长为L,平放在距离地面高为2L的光滑水平面上,其长度的

    1

    悬垂于桌面下,从静止开始释放铁链,求铁链5

    41LL11mg2L?mg(2L?)?mg?mv2 得:v?74gL 5510225

    下端刚要着地时的速度? 解:选取地面为零势能面:

    11v?8gL

    时速度总是B的2倍。2mg?2L?3mg?L??2m?v2??3m? ??,解得v?

    1122?2?

    ⑵B球不可能到达O的正上方,它到达最大高度时速度一定为零,设该位置比OA竖直位置向

    2

    例4、如图所示,粗细均匀的U形管内装有总长为4L的水。开始时阀门K闭合,左右支管内水面高度差为L。打开阀门K后,左右水面刚好相平时左管液面的速度是多大?

    (管的内部横截面很小,摩擦忽略不计)

    解析:由于不考虑摩擦阻力,故整个水柱的机械能守恒。从初始状态到左右支管水面相平为止,相当于有长L/2的水柱由左管移到右管。系统的重力势能减少,动能增加。该过程中,整个水柱势能的减少量等效于高L/2的水柱降低L/2重力势能的减少。不妨设水柱总质量为8m,则

    L1

    mg???8m?v2,得v?gL。

    228点评:需要注意的是研究对象仍然是整个水柱,到两个支管水面相平时,整个水柱中的每一小部分的速率都是相同的。

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    例5、如图所示,游乐列车由许多节车厢组成。列车全长为L,圆形轨道半径为R,(R远大于一节车厢的高度h和长度l,但L>2πR).已知列车的车轮是卡在导轨上的光滑槽中只能使列车沿着圆周运动,在轨道的任何地方都不能脱轨。试问:在没有任何动力的情况下,列车在水平轨道上应具有多大初速度v0,才能使列车通过圆形轨道而运动到右边的水平轨道上?

    解析:当游乐车灌满整个圆形轨道时,游乐车的速度最小,设此时速度为v,游乐车的质量为

    112?mvC?mg2R?mv?2

    2取轨道最低点为零势能点,由机械守恒定律2②

    由①、②两式消去v′,可得vC?5gR

    同理可得小球滑过D点时的速度vD?5gr,设CD段的长度为l,对小球滑过CD段过程应用

    12m1

    mv0?2?RgR?mv2 2L2

    g

    要游乐车能通过圆形轨道,则必有v>0,所以有v0?2R

    L

    m,则据机械能守恒定律得:

    例6、小球在外力作用下,由静止开始从A点出发做匀加速直线运动,到B点时消除外力。然后,小球冲上竖直平面内半径为R的光滑半圆环,恰能维持在圆环上做圆周运动,到达最高点C后抛出,最后落回到原来的出发点A处,如图所示,试求小球在AB段运动的加速度为多大?

    解析:要题的物理过程可分三段:从A到孤匀加速直线

    运动过程;从B沿圆环运动到C的圆周运动,且注意恰能维持在圆环上做圆周运动,在最高点满足重力全部用来提供向心力;从C回到A的平抛运动。

    1212mvD?mvC22动能定理,

    5(R?r)l?

    v2? 将C、vD代入,可得

    ??mgl?

    三、针对训练

    1.将一球竖直上抛,若该球所受的空气阻力大小不变,则其力大小不变,则其上升和下降两过程的时间及损失的机械能的关系是( )

    A.t上>t下,?E上>?E下 B.t上<t下,?E上<?E下

    C.t上<t下,?E

    =?E

    下 D.上=下,

    tt?E

    =?E

    v2

    mg?m

    R① 根据题意,在C点时,满足

    112

    mv2?mvB22从B到C过程,由机械能守恒定律得②

    12R?gt2

    v?5gR 从C回到A过程,满足2由①、②式得B③

    ?mg2R?

    水平位移s=vt,

    2.如图所示,质量、初速度大小都相同的A、B、C三个小球,在同一水平面上,A球竖直上抛,B球以倾斜角θ斜和上抛,空气阻力不计,C球沿倾角为θ的光滑斜面上滑,它们上升的最大高度分别为hA、hB、hC,则( )

    A.hA?hB?hC B.hA?hB?hC

    C.hA?hB?hC D.hA?hB,hA?hC

    3.质量相同的两个小球,分别用长为l和2 l的细绳悬挂在天花板上,如图所示,分别拉起小球使线伸直呈水平状态,然后轻轻释放,当小球到达最低位置时( )

    A.两球运动的线速度相等 B.两球运动的角速度相等 C.两球运动的加速度相等 D.细绳对两球的拉力相等

    4.一个人站在阳台上,以相同的速率v0,分别把三个球竖直向上抛出,竖直向下抛出,水平抛出,不计空气阻力,则三球落地时的速率( )

    A.上抛球最大 B.下抛球最大 C.平抛球最大 D.三球一样大

    5.质量为m的人造地球卫星,在环绕地球的椭圆轨道上运行,在运行过程中它的速度最大值为vm,当卫星由远地点运行到近地点的过程中,地球引力对它做的功为W,则卫星在近地点处的速度为________,在远地点处的速度为______。

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    v?gR④ 由③、④式可得s=2R

    2

    从A到B过程,满足2as?vB⑤ ∴

    a?

    5g4

    例7、如图所示,半径分别为R和r的甲、乙两个光滑的圆形轨道安置在同一竖直平面上,轨道之间有一条水平轨道CD相通,一小球以一定的速度先滑上甲轨道,通过动摩擦因数为μ的CD段,又滑上乙轨道,最后离开两圆轨道。若小球在两圆轨道的最高点对轨道压力都恰好为零,试求水平CD段的长度。

    解析:(1)小球在光滑圆轨道上滑行时,机械能守恒,设小球滑过C点时的速度为

    ,通过甲环最高点速度为v′,根据小球对最高点压力为零,由圆周运

    v?2

    mg?m

    R① 动公式有

    - 26 -

    第4单元 功能关系 动量能量综合

    一、功能关系

    功是一种过程量,它和一段位移(一段时间)相对应;而能是一种状态量,它个一个时刻相对应。两者的单位是相同的(都是J),但不能说功就是能,也不能说“功变成了能”。 做功的过程是能量转化的过程,功是能量转化的量度。

    ⑴物体动能的增量由外力做的总功来量度:W外=ΔEk,这就是动能定理。 ⑵物体重力势能的增量由重力做的功来量度:WG= -ΔEP,这就是势能定理。 ⑶物体机械能的增量由重力以外的其他力做的功来量度:W其它=ΔE机,(W其它表示除重力以外的其它力做的功),这就是机械能守恒定律。

    ⑷物体电势能的改变由重力做的功来量度。 (5)弹性势能的改变由弹力做功来完成

    (6)一对互为作用力反作用力的摩擦力做的总功,用来量度该过程系统由于v

    摩擦而减小的机械能,也就是系统增加的内能。f ?d=Q(d为这两个物体间相对移动的路程)。

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    【例1】 质量为m的物体在竖直向上的恒力F作用下减速上升了H,在这个过程中,下列说法中正确的有A、C

    A.物体的重力势能增加了mgH B.物体的动能减少了FH C.物体的机械能增加了FH

    D.物体重力势能的增加小于动能的减少

    【例2】 如图所示,一根轻弹簧下端固定,竖立在水平面上。其正上方A位置

    有一只小球。小球从静止开始下落,在B位置接触弹簧的上端,在C位置小球所受

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    弹力大小等于重力,在D位置小球速度减小到零。小球下降阶段下列说法中正确的

    是(B、C、D)

    A.在B位置小球动能最大 B.在C位置小球动能最大

    C.从A→C位置小球重力势能的减少大于小球动能的增加

    D.从A→D位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加 二、动量能量综合问题

    我们已经复习了牛顿定律、动量定理和动量守恒、动能定理和机械能守恒。它们分别反映了力的瞬时作用效应、力的时间积累效应和力的空间积累效应。解决力学问题离不开这三种解题思路。

    【例3】 如图所示,a、b、c三个相同的小球,a从光滑斜面顶端由静止开始自由下滑,同时b、c从同一高度分别开始自由下落和平抛。下列说法正确的有

    A.它们同时到达同一水平面 B.重力对它们的冲量相同 C.它们的末动能相同 D.它们动量变化的大小相同

    变化大小相同;b、c所受冲量相同,所以动量变化大小也相同,故D正确。

    【例4】 海岸炮将炮弹水平射出。炮身质量(不含炮弹)为M,每颗炮弹质量为m。当炮身固定时,炮弹水平射程为s,那么当炮身不固定时,发射同样的炮弹,水平射程将是多少?

    解析:两次发射转化为动能的化学能E是相同的。第一次化学能全部转化为炮弹的动能;第二次化学能转化为炮弹和炮身的动能,而炮弹和炮身水

    p2

    平动量守恒,由动能和动量的关系式EK?知,在动量大小相同的情况下,物体的动能和质量

    2m

    2成反比,炮弹的动能E1?1mv12?E,E2?1mv2?

    2

    等于抛出时初速度之比?s2?v2?

    sv1

    M

    E,由于平抛射高相等,两次射程的比

    2M?mMM

    ?s2?s

    M?mM?m

    【例5】 质量M的小车左端放有质量m的铁块,以共同速度v沿光滑

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    水平面向竖直墙运动,车与墙碰撞的时间极短,不计动能损失。动摩擦

    因数μ,车长L,铁块不会到达车的右端。到最终相对静止为止,摩擦生热多少?

    解析:车与墙碰后瞬间,小车的速度向左,大小是v,而铁块的速度未变,仍是v,方向向左。根据动量守恒定律,车与铁块相对静止时的速度方向决定于M与m的大小关系:当M>m时,相对

    2Mmv2

    静止是的共同速度必向左,不会再次与墙相碰,可求得摩擦生热是Q?;当M=m时,显

    M?m

    然最终共同速度为零,当M<m时,相对静止时的共同速度必向右,再次与墙相碰,直到小车停在

    墙边,后两种情况的摩擦生热都等于系统的初动能Q?

    1

    ?M?m?v2 2

    【例6】 用轻弹簧相连的质量均为2 kg的A、B两物块都以v= 6 m/s的速度在光滑的水平地面上运动,弹簧处于原长,质量4 kg的物块C静止在前方,如图所示.B与C碰撞后二者粘在一起运动.求:在以后的运动中:

    (1)当弹簧的弹性势能最大时,物体A的速度多大? (2)弹性势能的最大值是多大?

    (3)A的速度有可能向左吗?为什么?

    解析:(1)当A、B、C三者的速度相等时弹簧的弹性势能最大. 由于A、B、C三者组成的系统动量守恒,(mA+mB)v=(mA+mB+mC)vA′

    解得 vA′=

    (2?2)?6

    m/s=3 m/s

    2?2?4

    2?6

    =2 m/s 2?4

    (2)B、C碰撞时B、C系统动量守恒,设碰后瞬间B、C两者速度为v′,则 mBv=(mB+mC)v′ v′=

    2h

    解析:b、c飞行时间相同(都是;a与b比较,两者平均速度大小相同(末动能相同);

    g)

    但显然a的位移大,所以用的时间长,因此A、B都不对。由于机械能守恒,c的机械能最大(有初动能),到地面时末动能也大,因此C也不对。a、b的初动量都是零,末动量大小又相同,所以动量

    - 27 -

    设物A速度为vA′时弹簧的弹性势能最大为Ep,

    2

    11?221根据能量守恒Ep=(mB+mC)v? +mAv-(mA+mB+mC)vA

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    222

    =

    111

    3(2+4)322+32362-3(2+2+4)332=12 J 222

    (2)两球从开始相互作用到它们之间距离最近时它们之间的相对位移Δs=L-d 由功能关系可得:FΔs=

    (3)A不可能向左运动

    系统动量守恒,mAv+mBv=mAvA+(mB+mC)vB

    设 A向左,vA<0,vB>4 m/s 则作用后A、B、C动能之和

    111

    mAvA2+(mB+mC)vB2>(mB+mC)vB2=48 J 222

    1?2

    实际上系统的机械能 E=Ep+(mA+mB+mC)2vA=12+36=48 J

    2

    根据能量守恒定律,E?>E是不可能的

    E′=

    【例7】 如图所示,滑块A的质量m=0.01 kg,与水平地面间的动摩擦因数μ=0.2,用细线悬挂的小球质量均为m=0.01 kg,沿x轴排列,A与第1只小球及相邻两小球间距离均为s=2 m,线长分别为L1、L2、L3?(图中只画出三只小球,且小球可视为质点),开始时,滑块以速度v0=10 m/s沿x轴正方向运动,设滑块与小球碰撞时不损失机械能,碰撞后小球均恰能在竖直平面内完成完整的圆周运动并再次与滑块正碰

    (1)滑块能与几个小球碰撞?

    (2)求出碰撞中第n个小球悬线长Ln的表达式. 解析:(1)因滑块与小球质量相等且碰撞中机械能守恒,滑块与小球相碰撞会互换速度,小球在竖直平面内转动,机械能守恒,设滑块滑行总距离为s0,有

    111

    mBvB02-(mAvA2+mBvB2)② 代人数据解得F=2.25 N 222

    mv

    (3)根据动量定理,对A球有:Ft=mAvA-0 t=AA

    F

    32

    代入数值解得t= s=3.56 s

    9

    三、针对训练

    1.物体在恒定的合力作用下做直线运动,在时间Δt1内动能由0增大到E1,在时间Δt2内动能由E1增大到E2.设合力在Δt1内做的功是W1、冲量是I1;在Δt2内做的功是W2、冲量是I2.那么

    A.I1>I2,W1=W2 B.I1<I2,W1=W2 C.I1<I2,W1<W2 D.I1=I2,W1<W2

    2.如图所示,分别用两个恒力F1和F2先后两次将质量为m的物体从静止开始,沿着同一个粗糙的固定斜面由底端推到顶端,第一次力F1的方向沿斜面向上,第二次力F2的方向沿水平向右,两次所用时间相同.在这两个过程中

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ??mgs0?0?

    s12

    mv0(个) 得s0=25 m n?0?12 2s

    (2)滑块与第n个球碰撞,设小球运动到最高点时速度为vn′

    ?2vn1122

    ??2mgLn ① mg?m对小球,有: mvn?mvn ②

    22Ln

    1122

    对滑块,有:??mgns?mvn?mv0 ③

    222

    v0?2?gsn50?4n

    解 ①②③三式: Ln? ?

    5g25

    【例8】 如图所示,两个小球A和B质量分别是mA=2.0 kg,mB=1.6 kg.球A静止在光滑水平面上的M点,球B在水平面上从远处沿两球的中心连线向着球A运动.假设两球相距L≤18 m时存在着恒定的斥力F,L>18 m时无相互作用力.当两球相距最近时,它们间的距

    离为d=2 m,此时球B的速度是4 m/s.求:

    (1)球B的初速度;(2)两球之间的斥力大小;

    (3)两球从开始相互作用到相距最近时所经历的时间. 解析:(1)设两球之间的斥力大小是F,两球从开始相互作用到两球相距最近时的时间是t0当两球相距最近时球B的速度是vB=4 m/s,此时球A的速度与球B的速度大小相等,vA=vB=4 m/s. 由动量守恒定律可得:mBvB0=mAvA+mBvB ① 代人数据解得vB0=9 m/s(1分)

    A.F1和F2所做功相同 B.物体的机械能变化相同

    C.F1和F2对物体的冲量大小相同 D.物体的加速度相同

    3.一轻质弹簧,上端悬挂于天花板,下端系一质量为M的平板,处在平衡状态.一质量为m的均匀环套在弹簧外,与平板的距离为h,如图所示,让环自由下落,撞击平板.已知碰后环与板以相同的速度向下运动,使弹簧伸长

    A.若碰撞时间极短,则碰撞过程中环与板的总动量守恒 B.若碰撞时间极短,则碰撞过程中环与板的总机械能守恒 C.环撞击板后,板的新的平衡位置与h的大小无关

    D.在碰后板和环一起下落的过程中,它们减少的动能等于克服弹簧力所做的功

    4.如图所示,质量均为M的木块A、B并排放在光滑水平面上,A上固定一根轻质细杆,轻杆上端的小钉(质量不计)O上系一长度为L的细线,细线的另一端系一质量为m的小球C,现将C球的细线拉至水平,由静止释放,求:

    (1)两木块刚分离时,A、B、C速度各为多大? (2)两木块分离后,悬挂小球的细线与竖直方向的最大夹角多少?

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    - 28 -

    第五章 曲线运动

    第1单元 运动的合成与分解 平抛物体的运动

    一、曲线运动

    1.曲线运动的条件:质点所受合外力的方向(或加速度方向)跟它的速度方向不在同一直线上。物体能否做曲线运动要看力的方向,不是看力的大小。

    2.曲线运动的特点:曲线运动的速度方向一定改变,所以是变速运动。 二、运动的合成与分解(猴爬杆)

    1.从已知的分运动来求合运动,叫做运动的合成,包括位移、速度和加速度的合成,由于它们都是矢量,所以遵循四边形定则。

    2.求已知运动的分运动,叫运动的分解,解题按实际“效果”分解,或正交分解。 3.合运动与分运动的特征:

    ①运动的合成与分解符合平行四边形法则。分运动共线时

    变成了代数相加减。——矢量性 ②合运动与分运动具有“同时性”——同时性 ③每个分运动都是独立的,不受其他运动的影响——独立性 ④合运动的性质是由分运动决定的——相关性

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ⑤实际表现出来的运动是合运动

    a ⑥速度、时间、位移、加速度要一 一对应

    ⑦运动的分解要根据力的作用效果(或正交分解)

    4.两个互成角度的直线运动的合运动是直线运动还是曲线运动?

    三、应用举例:

    1. 过河问题

    例1、一条宽度为L的河流,水流速度为Vs,已知船在静水中的速度为Vc,那么: (1)怎样渡河时间最短?

    (2)若Vc>Vs,怎样渡河位移最小?

    (3)若Vc<Vs,怎样注河船漂下的距离最短? 分析与解:(1)如图2甲所示,设船上头斜向上游与河岸成任意角θ,这时船速在垂直于河岸方向的速度分量V1=Vcsinθ,渡河所需时间为:t?

    渡河时间最短,tmin?

    L. Vc

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    (2)如图2乙所示,渡河的最小位移即河的宽度。为了使渡河位移等于L,必须使船的合速度V的方向与河岸垂直。这是船头应指向河的上游,并与河岸成一定的角度θ。根据三角函数关系有:Vccosθ─Vs=0. 所以θ=arccosVs/Vc,因为0≤cosθ≤1,所以只有在Vc>Vs时,船才有可能垂直于河岸横渡。

    (3)如果水流速度大于船上在静水中的航行速度,则不论船的航向如何,总是被水冲向下游。怎样才能使漂下的距离最短呢?如图2丙所示,设船头Vc与河岸成θ角,合速度V与河岸成α角。可以看出:α角越大,船漂下的距离x越短,那么,在什么条件下α角最大呢?以Vs的矢尖为圆心,以Vc为半径画圆,当V与圆相切时,α角最大,根据cosθ=Vc/Vs,船头与河岸的夹角应为:θ=arccosVc/Vs.

    船漂的最短距离为:xmin?(Vs?Vccos?)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    L

    .

    Vcsin?

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    b

    此时渡河的最短位移为:s?

    LV

    ?sL. cos?Vc

    L

    .

    Vcsin?

    2

    图2甲

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    可以看出:L、Vc一定时,t随sinθ增大而减小;当θ=900时,sinθ=1,所以,当船头与河岸垂直时,

    图2乙

    2.连带运动问题

    【例2】如图所示,汽车甲以速度v1拉汽车乙前进,乙的速度为v2,甲、乙都在水平面上运动,求v1∶v2

    解析:甲、乙沿绳的速度分别为v1和v2cosα,两者应该相等,所以有v1∶v2=cosα∶1

    【例3】 两根光滑的杆互相垂直地固定在一起。上面分别穿有一个小球。小球a、b间用一细直棒相连如图。当细直棒与竖直杆夹角为α时,求两小球实际速度之比va∶vb 解析:a、b沿杆分速度分别为vacosα和vbsinα ∴va∶vb= tanα∶1

    3、会根据运动的合成与分解求解面接触物体的速度问题。

    求相互接触物体的速度关联问题时,首先要明确两接触物体的速度,分析弹力的方向,然后将两物体的速度分别沿弹力的方向和垂直于弹力的方向进行分解,令两物体沿弹力方向的速度相等即可求出。

    例4、一个半径为R的半圆柱体沿水平方向向右以速度V0匀速运

    动。在半圆柱体上搁置一根竖直杆,此杆只能沿竖直方向运动,如图7所示。当杆与半圆柱体接触点P与柱心的连线与竖直方向的夹角为θ,

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    求竖直杆运动的速度。

    解:设竖直杆运动的速度为V1,方向竖直向上由于弹力方向沿OP

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    图2丙

    - 29 -

    方向,所以V0、V1在OP方向的投影相等,即有 V0sin??V1cos?,解得V1=V0.tgθ. 四、平抛运动

    当物体初速度水平且仅受重力作用时的运动,被称为平抛运动。其轨迹为抛物线,性质为匀变速运动。平抛运动可分解为水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动这两个分运动。广义地说,当物体所受的合外力恒定且与初速度垂直时,做类平抛运动。

    1、 (合成与分解的角度)平抛运动基本规律

    ① 速度:vx?v0,vy?gt 合速度 v?

    22

    vx?vy 方向 :tanθ=

    vmin?s/

    2(h?H)g

    ?s

    g2(h?H)

    vyvx

    ?

    gt

    vo

    实际扣球速度应在这两个值之间。

    例6、如图8在倾角为θ的斜面顶端A处以速度V0水平抛出一小球,落在斜面上的某一点B处,设空气阻力不计,求(1)小球从A运动到B处所需的时间;(2)从抛出开始计时,经过多长时间小球离斜面的距离达到最大?

    分析与解:(1)小球做平抛运动,同时受到斜面体的限制,设从小球从

    A运动到B处所需的时间为t,则: 水平位移为x=V0t

    12竖直位移为y=gt 2

    ②位移x=vot y=

    12yg

    gt 合位移大小:s=x2?y2 方向:tanα=??t 2x2vo2V0tan?12

    数学关系得到: gt?(V0t)tan?,t?

    2g

    图8

    122y

    ③时间由y=gt得t=(由下落的高度y决定)

    2x

    竖直方向自由落体运动,匀变速直线运动的一切规律在竖直方向上都成立。

    ④一个有用的推论

    A O 平抛物体任意时刻瞬时时速度方向的反向延长线与初速 B 度延长线的交点到抛出点的距离都等于水平位移的一半。 证明:设时间t内物体的水平位移为s,竖直位移为h,

    则末速度的水平分量vx=v0=s/t,而竖直分量vy=2h/t, tan??

    vyvx

    ?

    2h,所以有s??h?s

    tan?2s

    (2)从抛出开始计时,经过t1时间小球离斜面的距离达到最大,当小球的速度与斜面平行时,小球离斜面的距离达到最大。因Vy1=gt1=V0tanθ,所以t1?

    V0tan?

    。 g

    第2单元 圆周运动

    一、描述述圆周运动物理量:

    v0 v

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    1、线速度=

    s弧长

    v= 矢量方向――切向

    t时间

    2、平抛运动是匀变速曲线运动

    3、平抛中能量守恒

    注意:两个分解(位移和速度)和两个物理量(角度和时间)

    4.应用举例

    【例5】 已知网高H,半场长L,扣球点高h,扣球点离网水平距离s、求:水平扣球速度v的取值范围。

    解析:假设运动员用速度vmax扣球时,球刚好不会出界,用速度

    vmin扣球时,球刚好不触网,从图中数量关系可得:

    理解:单位时间内通过的弧长

    匀速圆周运动不匀速,是角速度不变的运动 可理解为前面学过的即时速度 2、角速度=

    ?角度

    ?? 矢量方向――不要求 单位:rad / s 弧度/ 秒

    t时间

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    vmax??L?s?/

    2hg

    ; ?(L?s)

    g2h

    理解:单位时间内转过的角度

    3 线速度和角速度是从两个不同的角度去描速同一个运动的快慢

    3、周期和频率

    周期(T)――物体运动一周所用的时间

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    - 30 -

    1

    频率(f)――单位时间内完成多少个圆周, 周期倒数(Hz S) T?

    f

    -1

    v2

    提供的向心力 需要的向心力m

    r

    = 圆周运动 > 近心运动

    < 离心运动 =0 切线运动

    1、火车转弯

    如果车轮与铁轨间无挤压力,则向心力完全由重力和支持力提供

    转速(n)――单位时间内转过的圈数 (r/s r/min)

    【例1】如图所示装置中,三个轮的半径分别为r、2r、4r,b点到圆心的距离为r,求图中a、b、c、d各点的线速度之比、角速度之比、加速度之比。 解析:va= vc,而vb∶vc∶vd =1∶2∶4,所以va∶ vb∶vc∶vd =2∶1∶2∶4;ωa∶ωb=2∶1,而ωb=ωc=ωd ,所以ωa∶ωb∶ωc∶ωd =2∶1∶1∶1;再利用a=vω,可得aa∶ab∶ac∶ad=4∶1∶2∶4 二、向心力和加速度

    v2

    1、大小F=m ωr F?m

    r

    2

    v2

    mgtan??m?v?grtan,v增加,外轨挤压,如果v减小,

    r

    内轨挤压

    问题:飞机转弯的向心力的来源

    2、汽车过拱桥

    2、方向: 把力分工—切线方向, 改变速度大小

    半径方向, 改变速度方向,充当向心力 注意:区分匀速圆周运动和非匀速圆周运动的力的不同 3、来源:一个力、某个力的分力、一些力的合力

    v2

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    mgcos??N?m

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    r

    mg sinθ = f 如果在最高点,那么

    v2

    mg?N?m

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    此时汽车不平衡,mg≠N

    r

    说明:F=

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    mv2 / r同样适用于变速圆周运动,F和v

    v2

    补充 :N?m

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    g?m (抛体运动)

    r

    3、圆锥问题

    v24?22

    ??r?2r?4?2 f 2r (2)方向:总指向圆心,时刻向心加速度a:(1)大小:a =rT

    变化 (3)物理意义:描述线速度方向改变的快慢。 三、应用举例

    (临界或动态分析问题)

    Nsin??mg

    Nco?s?m?r?tan??

    2

    g

    ?2r

    ???

    g rtan?

    例:小球在半径为R球心连线跟竖直方向的夹角)与线速度v、周期T的关系。

    - 31 -

    mv2

    mgtan???mRsin??2,

    Rsin?

    由此可得:v?gRtansin,T?2?Rcos??2?h,

    gg

    4、绳杆球

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    这类问题的特点是:由于机械能守恒,物体做圆周运动的速率时刻在改变,物体在最高点处的速率最小,在最低点处的速率最大。物体在最低点处向心力向上,而重力向下,所以弹力必然向上且大于重力;而在最高点处,向心力向下,重力也向下,所以弹力的方向就不能确定了,要分三种情况进行讨论。

    一般地说,当做圆周运动物体所受的合力不指向圆心时,可以将它沿半径方向和切线方向正交分解,其沿半径方向的分力为向心力,只改变速度的方向,不改变速度的大小;其沿切线方向的分力为切向力,只改变速度的大小,不改变速度的方向。分别与它们相应的向心加速度描述速度方向变化的快慢,切向加速度描述速度大小变化的快慢。

    做圆周运动物体所受的向心力和向心加速度的关系同样遵从牛顿第二定律:Fn=man在列方程时,根据物体的受力分析,在方程左边写出外界给物体提供的合外力,右边写出物体需要的向心力(可

    2

    2??选用mv或m?2R或m?。 ??R等各种形式)

    R?T?

    2

    mv2

    ?mg ①弹力只可能向下,如绳拉球。这种情况下有F?mg?R

    即v?gR,否则不能通过最高点。

    【例1】 如图所示的装置是在竖直平面内放置光滑的绝缘轨道,处于水平向右的匀强电场中,以带负电荷的小球从高h的A处静止开始下滑,沿轨道ABC运动后进入圆环内作

    圆周运动。已知小球所受到电场力是其重力的3/4,圆滑半径为R,斜面倾角为θ,sBC=2R。若使小球在圆环内能作完整的圆周运动,h至少为多少?

    解析:小球所受的重力和电场力都为恒力,故可两力等效为一个力F,如图所示。可知F=1.25mg,方向与竖直方向左偏下37o,从图6中可知,能否作完整的圆周运动的临界点是能否通过D点,若恰好能通过D点,即达到D点时球与环的弹力恰好为零。

    22vDvD

    由圆周运动知识得:F?m 即:1.25mg?m

    RR

    mv2

    ?mg,?v?gR,否则车②弹力只可能向上,如车过桥。在这种情况下有:mg?F?R

    将离开桥面,做平抛运动。

    ③弹力既可能向上又可能向下,如管内转(或杆连球、环穿珠)。这种情况下,速度大小v可以取任意值。但可以进一步讨论:①当v?

    由动能定理:mg(h?R?Rcos37?)?

    312

    mg?(hcot??2R?Rsin37?)?mvD 42

    gR时物体受到的弹力必然是向下的;当v?gR时物

    体受到的弹力必然是向上的;当v?gR时物体受到的弹力恰好为零。②当弹力大小F<mg时,向心力有两解:mg±F;当弹力大小F>mg时,向心力只有一解:F +mg;当弹力F=mg时,向心力等于

    零。

    四、牛顿运动定律在圆周运动中的应用(圆周运动动力学问题)

    联立①、②可求出此时的高度h。 五、综合应用例析

    【例2】如图所示,用细绳一端系着的质量为M=0.6kg的物体A静止在水平转盘上,细绳另一端通过转盘中心的光滑小孔O吊着质量为m=0.3kg的小球B,A的重心到O点的距离为0.2m.若A与转盘间的最大静摩擦力为f=2N,为使小球B保持静止,求转盘绕中心O旋转的角速度ω的取值范围.

    解析:要使B静止,A必须相对于转盘静止——具有与转盘相同的角速度.A需要的向心力由绳拉力和静摩擦力合成.角速度取最大值时,A有离心趋势,静摩擦力指向圆心O;角速度取最小值时,A有向心运动的趋势,静摩擦力背离圆心O.

    对于B,T=mg 对于A,T?f?Mr?1 T?f?Mr?2

    2

    2

    v24?22

    ?m?R?m2R?m4?2f2R 1.向心力 (1)大小:F?ma向?mRT

    (2)方向:总指向圆心,时刻变化

    2.处理方法:

    ?1?6.5rad/s ?2?2.9rad/s 所以 2.9 rad/s ???6.5rad/s

    【例3】一内壁光滑的环形细圆管,位于竖直平面内,环的半径为R(比细管的半径大得多).在圆管中有两个直径与细管内径相同的小球(可视为质点).A球的质量为m1,B球的质量为m2.它们沿环形圆管顺时针运动,经过最低点时的速度都为v0.设A球运动到最低点时,B

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    球恰好运动到最

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    - 32 -

    高点,若要此时两球作用于圆管的合力为零,那么m1、m2、R与v0应满足的关系式是______.

    解析:A球通过圆管最低点时,圆管对球的压力竖直向上,所以球对圆管的压力竖直向下.若要此时两球作用于圆管的合力为零,B球对圆管的压力一定是竖直向上的,所以圆管对B球的压力一定是竖直向下的.

    (2)若木球不能做完整的圆周运动,则上升的最大高度为L时满足:

    1m?M(m?M)V12?(m?M)gL 解得:V0?2m

    5gL或V0?

    m?M

    m

    2gL

    2gL.

    所以,要使小球在竖直平面内做悬线不松驰的运动,V0应满足的条件是:

    1122

    最高点时m2v?m2g?2R?m2v0

    22

    根据牛顿运动定律

    2

    v0

    对于A球,N1?m1g?m1 对于B球,

    R

    V0?

    m?Mm

    第三单元 万有引力定律 人造卫星

    一. 地心说和日心说

    1、地心说的内容:地球是宇宙中心,其他星球围绕地球做匀速圆周运动,地球不动。 2、日心说的内容:太阳是宇宙的中心,其他行星围绕地球匀速圆周运动,太阳不动。 日心说是波兰科学家天文学家哥白尼创立的 二.开普勒三定律以及三定律出现的过程:

    (1)所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上。 (2)任何一个行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等。

    (3)所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。

    3 2

    即R/T=k

    最早由开普勒证实了天体不是在做匀速圆周运动。他是在研究丹麦天文学家第谷的资料时产生的研究动机。

    *开普勒是哪个国家的:德国 三.牛顿的万有引力定律

    1.内容:自然界任何两个物体之间都存在着相互作用的引力,两物体间的引力的大小,跟它们的质量的乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比.

    mm

    表达式:F=G122

    r

    -1122

    其中G=6.67310 N2m/kg,叫万有引力常量,卡文迪许在实验室用扭秤装置,测出了引力常量.(英)卡文迪许扭秤 “能称出地球质量的人”

    (小球直径2英寸,大球直径12英寸)

    2.适用条件:①公式适用于质点间的相互作用,②当两个物体间的距离远大于物体本身的大小时,物体可视为质点. ③均匀球体可视为质点,r为两球心间的距离.

    3.万有引力遵守牛顿第三定律,即它们之间的引力总是大小相等、方向相反.

    四.用开普勒第三定律、向心力、牛顿第三定律推导牛顿的万有引力定律

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    :

    - 33 -

    N2?m2g?m2

    v2R

    2v0

    ?(m1?5m2)g?0 又 N1=N2 解得 (m1?m2)R

    【例5】如图所示,滑块在恒定外力作用下从水平轨道上的A点由静止出发到B点时撤去外力,又沿竖直面内的光滑半圆形轨道运动,且恰好通过轨道最高点C,滑块脱离半圆形轨道后又刚好落到原出发点A,试求滑块在AB段运动过程中的加速度.

    v

    解析:设圆周的半径为R,则在C点:mg=mC ①

    R

    离开C点,滑块做平抛运动,则2R=gt/2 ② vCt=sAB ③

    22

    由B到C过程: mvC/2+2mgR=mvB/2 ④

    2

    由A到B运动过程: vB=2asAB ⑤ 由①②③④⑤式联立得到: a=5g/4 例6、如图所示,M为悬挂在竖直平面内某一点的木质小球,悬线长为L,的子弹以水平速度V0射入球中而未射出,要使小球能在竖直平面内运动,发生松驰,求子弹初速度V0应满足的条件。 分两种情况:

    2

    2

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    质量为m且悬线不

    (1)若小球能做完整的圆周运动,则在最高点满足:(m?M)g?(m?M)V2/L

    由机械能守定律得:

    2

    11

    (m?M)V22?(m?M)V12?2(m?M)gL 22m?M

    gL. 由以上各式解得:V0?

    m

    解析:设想中子星赤道处一小块物质,只有当它受到的万有引力大于或等于它随星体所需的向心力时,中子星才不会瓦解。

    设中子星的密度为?,质量为M ,半径为R,自转角速度为?,位于赤道处的小物块质量为m,则有

    GMm2?432

    ?m?R?? M??R? 2

    TR3

    五.用万有引力定律推导开普勒第三定律:

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    由以上各式得??

    3?GT2

    ,代入数据解得:??1.27?1014kg/m3。

    3.卫星的绕行速度、角速度、周期与半径的关系

    GMMmv2

    (1)由G2?m得:v=. 即轨道半径越大,绕行速度越小

    rrr

    GMMm2

    (2)由G2=mωr得:ω= 即轨道半径越大,绕行角度越小 3

    rr

    Mm

    (3)由G3=4π

    r

    mR

    T2得:T=2π

    R3

    即轨道半径越大,绕行周期越大. GM

    六、用万有引力定律分析天体的运动

    1.基本方法:把天体运动近似看作圆周运动,它所需要的向心力由万有引力提供,即

    2?2vGMm2

    mr() g?GMmF=mg=2=mr?== 2

    Trrr

    2.估算天体的质量和密度

    ① “T 、 r”法

    4?2Mm4?2r3

    由G2=m2r得:M=.即只要测出环绕星体M运转的一颗卫星运转的半径和周2

    rTGt

    期,就可以计算出中心天体的质量.

    3?r3M43

    由ρ=,V=πR得:ρ=.R为中心天体的星体半径

    3VGT2R3

    2

    例2、如图所示,A、B两质点绕同一圆心按顺时针方向作匀速圆周运动,A的周期为T1,B的周

    期为T2,且T1<T2,在某时刻两质点相距最近,开始计时,问:(1)何时刻两质点相距又最近?(2)何时刻两质点相距又最远? 分析:选取B为参照物。

    (1)AB相距最近,则A相对于B转了n转,其相对角度△Φ=2πn

    相对角速度为ω相=ω1-ω2经过时间:

    t=△Φ/ω相=2πn/ω1-ω2=

    nT1T2

    (n=1、2、3?)

    T2?T1

    (2)AB相距最远,则A相对于B转了n-1/2转,

    其相对角度△Φ=2π(n-

    1) 2

    当r=R时,即卫星绕天体M表面运行时,ρ=②“g、R”法 g?

    3?

    ,由此可以测量天体的密度. 2

    GT

    GM

    ?M?? 2R

    【例1】中子星是恒星演化过程的一种可能结果,它的密度很大。现有一中子星,观测到它的自转周期为T=

    1

    s。问该中子星的最小密度应是多少才能维持该星的稳定,不致因自转而瓦解。30

    ?11

    计算时星体可视为均匀球体。(引力常数G=6.67?10

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    m3/kg.s2)

    经过时间:t=△Φ/ω相=(2n-1)T1T2/2(T2-T1)(n=1、2、3

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    4.三种宇宙速度

    (1)第一宇宙速度(环绕速度):v1=7.9 km/s最小发射速度,最大绕行速度.“飘”起来的速度

    (2)第二宇宙速度(脱离速度):v2=11.2 km/s是物体挣脱地球的引力束缚需要的最小发射速度.

    (3)第三宇宙速度(逃逸速度):v3=16.7 km/s是物体挣脱太阳的引力束缚需要的最小发射速度.

    5.地球同步卫星

    所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星,它的周期T=24h.要使卫星同步,同步

    - 34 -

    卫星只能位于赤道正上方某一确定高度h.(高度、运行方向、加速度、角速度、线速度大小相同,质量不同)

    解:①周期、角速度、频率、向心力相等

    GMTMm4?2

    ?m由G(R+h)得:h=(

    (R?h)2T24?2

    R表示地球半径

    2

    )?R?3.6?104km=5.6R

    1

    3

    r2m1vrmam

    1?1?2?p1?p2 1?1 ?

    r1m2v2r2m1a2m2

    ③ m1 m2 L????

    在同步卫星的实际发射中,大多数国家采取“变轨发射”,发射过程经

    历以下三个阶段:

    ①发射卫星到达200Km—300Km的圆形轨道上,围绕地球做圆周运动,这条轨道称为“停泊轨道”;

    ②当卫星穿过赤道平面A点时,二级点火工作,使卫星沿一条较大的椭圆轨道运行,地球作为椭圆的焦点,当到达远地点B时,恰为赤道上空3600Km处,这条轨道称为“转移轨道”,沿轨道1和2分别经过A点时,加速度相同;

    ③当卫星到达远地点B时,开动卫星发动机进入同步轨道,并调整运行姿态从而实现电磁通讯,这个轨道叫“静止轨道”。

    七、万有引力复习中应注意的几个问题 1、不同公式和问题中的r,含义不同

    万有引力定律公式F?G

    Gm1m2Gm1m222

    ?m?r?m?r2 r1?r2?L 联立三个方程解答 11222

    LL

    例5 飞船沿半径为R的圆周绕地球运动,其周期为T,如果飞船要返回地面,可在轨道上某一点A处将速率降低到适当数值,从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运行,椭圆与地球表面在B点相切,如图所示,求飞船由A点运动到B点所需要的时间。(已知地球半径为R0)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    R3

    解析:当飞船在圆周上绕地球运动时,有2?k,当飞船进入椭圆

    T

    m1?m2

    中的r 指的是两个物体间的距离,对于相距很远因而可以看2

    r

    2

    ?R?R0?

    轨道运动时,有??/T/2?k,由两式联立得飞船在椭圆轨道上运动的周期

    ?2?

    T/?

    3

    m?v

    做质点的物体,指的是两个球心的距离。而向心力公式F?中的r,对于椭圆轨道指的是曲

    r

    R?R03

    8R3

    1

    ,故解得飞船由A运动到B点所需的时间为t?

    2

    R?R03

    8R3

    T。

    2、万有引力、向心力和重力

    r3

    率半径,对于圆轨道指的是圆半径。开普勒第三定律2?k中的r指的是椭圆轨道的半长轴。因

    T

    此,同一个r在不同公式中所具有的含义不同。

    例3、如图1所示,行星沿椭圆轨道绕太阳运行,且近日点A到太阳的距离为a,远日点B到太阳的距离为b,求行星在A、B两点的运行速率之比?

    解析:由椭圆轨道对称性可知,A、B两点所处曲线的曲率半径相同,设为R,

    22vAvBvMmMmb

    在A处:G2?m(1) ;在B处:G2?m(2)?A?

    RRvBaab

    GMmv2

    ?mg?m 当速度增加时,对于赤道上的某一个物体 ,有

    rr2

    重力减小,向心力增加,当速度v?

    (即第一宇宙速度)时,mg =

    0,物体将“飘”起来,星球处于瓦解的临界状态。

    例6、某星球壳视为球体,自转周期为T,在它的两极处,用弹簧秤测得物体重为P,在它的赤道上,用弹簧秤测得同一物体重为0.9P,求星球的平均密度?

    解析:设星球的半径为R,在两极和赤道上的重力及速度分别为g极、g赤

    22vAvBvAMmMmb

    出现的问题:G2?m; G2?m ?

    abvBaab

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    两极:F万=mg极=P  ( 1)赤道上:F万=m?R?mg赤  (

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    2)

    - 35 -

    2

    例4 如图所示,两个靠得很近的恒星称为双星,这两颗星必须各以一定速度绕某一中心转动才不

    至于因万有引力而吸引在一起,已知双星的质量分别为m1和m2,相距为L,万有引力常量为G,

    G

    3?Mm4?4?R

    ????mR?0.9P?M? 2222

    10GTRT10GT

    ?

    223

    人造卫星中在发射阶段,尚未进入预定轨道的加速阶段,具有竖直向上的加速度,卫星内的所有物体处于超重状态,卫星与物体具有相同的加速度,由于高度h的增加,使r增加,导致F万减小,同时由于升力的变化,使上升加速度a是个变量,设某一时刻即时加速度为a,利用弹簧秤测

    量物体的重力的方法可间接求得距离地面的高度。

    例5、一物体在地球表面重16N,它在以5 例7、如果地球自转速度加快,地球上物体的重量将发生怎样的变化?地球自转角速度等于多少时,在赤道上物体的重量为零?这时一昼夜将有多长?(R地=6370Km,M地=5.98?1024Kg)

    解析:以赤道上的物体为研究对象,设转速为

    n,则:

    s2

    的加速度上升的火箭中的视重为9N,

    g?10Mm4?2

    F万=m?R?mg赤  ?G2?m2R?mg赤;

    RT

    2

    s2

    ,则此时火箭离地面的距离为地球半径的多少倍?

    解析:以物体为对象分析如图所示,设距离地面高度为h,则:T?F万=ma

    ?n?????m?2R??mg赤?;设地球自转的角速度为?0时,mg赤=0,则:

    Mm2

    G2?m?0R  ??0?R

    GM

    ?R2

    6.67?10?11?5.98?1024

    ?1.24?10?3rad33(6370?10)

    T?G

    MmMm

    ?ma ;?G?1 22

    (R?h)(R?h)

    T?

    2?

    Mm

    ?mg?16;联立两式解得:h?3R R2

    卫星进入正常运行轨道,由相同的间距r决定各物体具有相同的运动状态

    近地附近:G

    ?0

    ?5067s

    (a、v、?、T)。卫星上的所有物体为什么处于完全失重状态,这是理解的一

    个难点,减小学生理解难的方法就是采用反证法:假设卫星上所有物体还受到其它力的作用,则:F合?F万?N?Ma/,a?G

    /

    例8 、已知物体从地球上的逃逸速度(第二宇宙速度)v=√2GME/RE,其中G、ME、RE分别是万有引力

    -11228

    恒量、地球的质量和半径.已知G=6.67310N2m/kg,c=2.9979310m/s.求下列问题:

    30

    (1)逃逸速度大于真空中光速的天体叫做黑洞.设某黑洞的质量等于太阳的质量M=1.98310kg,求它的可能最大半径(这个半径叫Schwarz—Child半径);

    -273

    (2)在目前天文观测范围内,物质的平均密度为10kg/m,如果认为我们的宇宙是这样一个均匀大球体,其密度使得它的逃逸速度大于光在真空中的速度c,因此任何物体都不能脱离宇宙,问宇宙的半径至少多大?

    解:(1)由题目所提供的信息可知,任何天体均存在其所对应的逃逸速度v=√2GM/R,其中M、R为天体的质量和半径.

    对于黑洞模型来说,其逃逸速度大于真空中的光速,即v>c,也就是√2GM/R>c.

    2

    黑洞半径 R<2GM/c=2939m=2.94km.

    30

    即质量为1.98310kg的黑洞的最大半径为2.94km.

    3

    (2)把宇宙视为一普通天体,则质量为 M=ρ2V=ρ24πR/3 ①其中R为宇宙半径,ρ为宇宙的密度,则宇宙所对应的逃逸速度 v=√2GM/R ②

    由于题设中宇宙密度使得其逃逸速度大于真空中光速c,即v>c. ③则由上述

    226

    ①②③式可解得宇宙半径R>√3c/8πρG=4310m.

    810

    因1光年=3653243360032.9979310m,所以R>4.23310光年.

    10

    即宇宙半径至少为4.23310光年.

    3、人造卫星中的“超重”、“失重”:

    MN

    ??a,假设不成立,R2m

    因此,凡一切工作原理涉及到重力的有关仪器在卫星中都不能正常使用。

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    第十五章 动 量

    知识网络:

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    t内的冲量,就不能说是力的方向就是冲量的方向。对于方向不断变化的力的冲量,其方向可以通过动量变化的方向间接得出。

    高中阶段只要求会用I=Ft计算恒力的冲量。

    ⑷冲量和功不同。恒力在一段时间内可能不作功,但一定有冲量。 (5)必须清楚某个冲量是哪个力的冲量 (6)求合外力冲量的两种方法

    A、求合外力,再求合外力的冲量 B、先求各个力的冲量,再求矢量和

    【例2】 质量为m的小球由高为H的光滑固定斜面顶端无初速滑到底端过程中,重力、弹力、合力的冲量各是多大?

    解析:力的作用时间都是t?

    2H1

    ?

    gsin2?sin?2H

    ,力的大小g

    依次

    是mg、mgcosα和mgsinα,所以它们的冲量依次是:

    IG?

    m2gHm2gH

    ,IN?,I合?m2gH

    sin?tan?

    点评:特别要注意,该过程中弹力虽然不做功,但对物体有冲量。

    第1单元 动量 冲量 动量定理

    一、动量和冲量

    1.动量——物体的质量和速度的乘积叫做动量:p=mv

    ⑴动量是描述物体运动状态的一个状态量,它与时刻相对应。 ⑵动量是矢量,它的方向和速度的方向相同。 ⑶动量的相对性:由于物体的速度与参考系的选取有关,所以物体的动量也与参考系选取有关,因而动量具有相对性。题中没有特别说明的,一般取地面或相对地面静止的物体为参考系。 (4)研究一条直线上的动量要选择正方向

    二、动量定理

    1.动量定理——物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化。既I=Δp

    ⑴动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因,冲量是物体动量变化的量度。这里所说的冲量是物体所受的合外力的冲量(或者说是物体所受各外力冲量的矢量和)。

    ⑵动量定理给出了冲量(过程量)和动量变化(状态量)间的互求关系。

    ⑶现代物理学把力定义为物体动量的变化率:F??P(牛顿第二定律的动量形式)。动量定理

    ?t

    和牛顿第二定律的联系与区别

    ?2.动量的变化:?p?p?p

    由于动量为矢量,则求解动量的变化时,其运算遵循平行四边形定则。

    A、若初末动量在同一直线上,则在选定正方向的前提下,可化矢量运算为代数运算。 B、若初末动量不在同一直线上,则运算遵循平行四边形定则。

    【例1】一个质量为m=40g的乒乓球自高处落下,以速度v=1m/s碰地,竖直向上弹回,碰撞时间极短,离地的速率为v?=0.5m/s。求在碰撞过程中,乒乓球动量变化为多少?

    取竖直向下为正方向,乒乓球的初动量为:

    p?mv?0.04?1kg?m/s?0.04kg?m/s

    p

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ?

    乒乓球的末动量为:

    ?p p??mv??0.04?(?0.5)kg?m/s??0.02kg?m/s

    正方向 乒乓球动量的变化为:

    p

    ?p?p??p=?0.02?0.04kg?m/s??0.06kg?m/s 负号表示?p的方向与所取的正方向相反,即竖直向上。 2.冲量——力和力的作用时间的乘积叫做冲量:I=Ft

    ⑴冲量是描述力的时间积累效应的物理量,是过程量,它与时间相对应。

    ⑵冲量是矢量,它的方向由力的方向决定。如果力的方向在作用时间内保持不变,那么冲量的方向就和力的方向相同。如果力的方向在不断变化,如绳子拉物体做圆周运动,则绳的拉力在时间

    mv2?mv1

    ?ma 形式可以相互转化 t?p

    ②、F合=动量的变化率,表示动量变化的快慢

    ?t

    ①、F合=

    ③、牛顿定律适用宏观低速,而动量定理适用于宏观微观高速低速 ④、都是以地面为参考系

    ⑷动量定理表达式是矢量式。在一维情况下,各个矢量以同一个规定的方向为正。 (5)如果是变力,那么F表示平均值 (6)对比于动能定理

    I = F t = m v 2 - m v 1

    W = F s =

    11

    m v 22 - m v 21 22

    【例3】以初速度v0平抛出一个质量为m的物体,抛出后t秒内物体的动量变化是多少?

    解析:因为合外力就是重力,所以Δp=Ft=mgt 2.动量定理的定性应用

    【例4】某同学要把压在木块下的纸抽出来。第一次他将纸迅速抽出,木块几乎不动;第二次他将纸较慢地抽出,木块反而被拉动了。这是为什么?

    解析:物体动量的改变不是取决于合力的大小,而是取决于合力冲量的大小。在水平方向上,第一次木块受到的是滑动摩擦力,一般来说大于第二次受到的静摩擦力;

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    但第一次力的作用时间极

    短,摩擦力的冲量小,因此木块没有明显的动量变化,几乎不动。第二次摩擦力虽然较小,但它的作用时间长,摩擦力的冲量反而大,因此木块会有明显的动量变化。 3.动量定理的定量计算

    ⑴明确研究对象和研究过程。研究对象可以是一个物体,也可以是几个物体组成的质点组。质点组内各物体可以是保持相对静止的,也可以是相对运动的。研究过程既可以是全过程,也可以是全过程中的某一阶段。

    ⑵进行受力分析。只分析研究对象以外的物体施给研究对象的力。

    ⑶规定正方向。由于力、冲量、速度、动量都是矢量,在一维的情况下,列式前要先规定一个正方向,和这个方向一致的矢量为正,反之为负。

    ⑷写出初、末动量和合外力的冲量(或各外力在各个阶段的冲量的矢量

    和)。

    ⑸根据动量定理列式求解。

    【例5】质量为m的小球,从沙坑上方自由下落,经过时间t1到达沙坑表

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    面,又经过时间t2停在沙坑里。求:⑴沙对小球的平均阻力F;⑵小球在沙坑

    里下落过程所受的总冲量I。

    解析:设刚开始下落的位置为A,刚好接触沙的位置为B,在沙中到达的

    最低点为C。⑴在下落的全过程对小球用动量定理:重力作用时间为t1+t2,而阻力作用时间仅为t2,以竖直向下为正方向,有:

    【例11】(难)跳伞运动员从2000m高处跳下,开始下落过程未打开降落伞,假设初速度为零,所受空气阻力与下落速度大小成正比,最大降落速度为vm=50m/s。运动员降落到离地面s=200m高处才打开降落伞,在1s内速度均匀减小到v1=5.0m/s,然后匀速下落到地面,试求运动员在空中运动的时间。

    解析:整个过程中,先是变加速运动,接着匀减速,最后匀速运动,作出v—t图线如图(1)所示。由于第一段内作非匀变速直线运动,用常规方法很难求得这1800m位移内的运动时间。考虑动量定理,将第一段的v—t图按比例转化成f—t图,如图(2)所示,则可以巧妙地求得这段时间。

    设变加速下落时间为t1,mgt1?If?mvm

    If??f??t??kv??t?k?v??t?k?s1

    又:mg=kvm,得k?

    所以:mgt1?

    mg

    vm

    mgs1

    ?mvm vm

    mg?t1?t2?

    mg(t1+t2)-Ft2=0, 解得:F?

    t2

    t1?

    vms1501800????41s gvm1050

    ⑵仍然在下落的全过程对小球用动量定理:在t1时间内只有重力的冲量,在t2时间内只有总冲量(已包括重力冲量在内),以竖直向下为正方向,有:

    mgt1-I=0,∴I=mgt1

    点评:若本题目给出小球自由下落的高度,可先把高度转换成时间后再用动量定理。当t1>> t2

    时,F>>mg。

    【例6】 质量为M的汽车带着质量为m的拖车在平直公路上以加速度a匀加速前进,当速度为v0时拖车突然与汽车脱钩,到拖车停

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    / 下瞬间司机才发现。若汽车的牵引力一直未变,车与路面的动摩擦因数为μ,那么拖车刚停下时,汽车的瞬时速度是多大?

    解析:以汽车和拖车系统为研究对象,全过程系统受的合外力始终为?M?m?a,该过程经历时间为v0/μg,末状态拖车的动量为零。全过程对系统用动量定理可得:

    ?M?m?a?v0?Mv???M?m?v0,?v???M?m??a??g?v0

    ?g?Mg

    【例7】 质量为m=1kg的小球由高h1=0.45m处自由下落,落到水平地面后,反跳的最大高度为h2=0.2m,从小球下落到反跳到最高点经历的时间为Δt=0.6s,取g=10m/s2。求:小球撞击地面过程中,球对地面的平均压力的大小F。

    解析:以小球为研究对象,从开始下落到反跳到最高点的全过程动量变化为零,根据下降、上升高度可知其中下落、上升分别用时t1=0.3s和t2=0.2s,因此与地面作用的时间必为t3=0.1s。由动量定理得:mgΔt-Ft3=0 ,F=60N 4.在F-t图中的冲量:F-t图上的“面积”表示冲量的大小。

    第二段1s内:a2?5?50??45m/s2

    1

    2

    v2?vm

    s2??27.5m

    2a2

    所以第三段时间t3?

    s?s2200?27.5

    ??34.5s 空中的总时间:t?t1?t2?t3?76.5s v5

    三、针对训练

    1.对于力的冲量的说法,正确的是 ( ) A.力越大,力的冲量就越大

    B.作用在物体上的力大,力的冲量也不一定大

    C.F1与其作用时间t1的乘积F1t1等于F2与其作用时间t2的乘积F2t2,则这两个冲量相同 D.静置于地面的物体受到水平推力F的作用,经时间t物体仍静止,则此推力的冲量为零

    2.下列关于动量的说法中,正确的是 ( ) A.物体的动量改变,其速度大小一定改变 B.物体的动量改变,其速度方向一定改变

    C.物体运动速度的大小不变,其动量一定不变 D.物体的运动状态改变,其动量一定改变

    3.如图所示为马车模型,马车质量为m ,马的拉力F与水平方向成θ角,在拉力F的拉力作用下匀速前进了时间t,则在时间t内拉力、重力、阻力对物体的冲量大小分别为 ( )

    A.Ft,0,Ftsinθ

    B.Ftcosθ,0,Ftsinθ C.Ft,mgt,Ftcosθ

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    D.Ftcosθ,mgt ,Ftcosθ

    4.一个质量为m的小钢球,以速度v1竖直向下射到质量较大的水平钢板上,碰撞后被竖直向上弹出,速度大小为v2,若v1 = v2 = v,那么下列说法中正确的是 ( )

    A.因为v1 = v2,小钢球的动量没有变化

    B.小钢球的动量变化了,大小是2mv,方向竖直向上 C.小钢球的动量变化了,大小是2mv,方向竖直向下 D.小钢球的动量变化了,大小是mv,方向竖直向上

    5.物体动量变化量的大小为5kg2m/s,这说明 ( ) A.物体的动量在减小 B.物体的动量在增大

    C.物体的动量大小也可能不变 D.物体的动量大小一定变化

    6.初动量相同的A、B两滑冰者,在同样冰面上滑行,已知A的质量大于B的质量,并且它们与冰面的动摩擦因数相同,则它们从开始到停止的滑行时间相比,应是( )

    A.tA>tB B.tA=tB C.tA<tB D.不能确定

    7.质量为m的钢球自高处落下,以速率v1碰地,竖直向上弹回,碰撞时间极短,离地的速率为v2。在碰撞过程中,地面对钢球的冲量方向和大小为 ( )

    A.向下,m(v1-v2) B.向下,m(v1+v2) C.向上,m(v1-v2) D.向上,m(v1+v2)

    8.某物体以-定初速度沿粗糙斜面向上滑,如果物体在上滑过程中受到的合冲量大小为I上,下滑过程中受到的合冲量大小为I下,它们的大小相比较为( )

    A.I上> I下 B.I上<I下 C.I上=I下 D.条件不足,无法判定

    9.对下列几个物理现象的解释,正确的有( ) A.击钉时,不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻

    B.跳高时,在沙坑里填沙,是为了减小人落地时地面对人的冲量

    C.在车内推车推不动,是因为外力冲量为零

    D.初动量相同的两个物体受相同制动力作用,质量小的先停下来

    10.质量相等的A、B两个物体,沿着倾角分别为α和β

    的两个光滑斜面,由静止从同一高度h 2开始下滑到同样的另一高度h ,A、1 的过程中(如图所示)B两个物体相同的物理量是( )

    A.所受重力的冲量 B.所受支持力的冲量 C.所受合力的冲量 D.动量改变量的大小

    11.三颗水平飞行的质量相同的子弹A、B、C以相同速度分别射向甲、乙、丙三块竖直固定的木板。A能穿过甲木板,B嵌入乙木板,C被丙木板反向弹回。上述情况木板受到的冲量最大的是

    A.甲木板 B.乙木板 C.丙木板 D.三块一样大

    13.以初速度20m/s竖直向上抛出一个质量为0.5kg的物体,不计空气阻力,g取10m/s2.则抛出后第1s末物体的动量为______kg2m/s,抛出后第3s末物体的动量为____kg2m/s,抛出3s内该物体的动量变化量是_____kg2m/s.(设向上为正方向)

    16.质量为1kg的物体沿直线运动,其v-t图象如图所示,则此物体前4s和后4s内受到的合外力冲量分别为 __________和_____________。

    17.科学家设想在未来的航天事业中用太阳帆来加速星际宇宙飞船.按照近代光的粒子说,光由光子组成,飞船在太空中张开太阳帆,使太阳光垂直射到太阳帆上,太阳帆面积为S,太阳帆对光的反射率为100﹪,设太阳帆上每单位面积每秒到达n个光子,每个光子的动量为p,如飞船总 质量为m,求飞船加速度的表达式。如太阳帆面对阳光一面是黑色的,情况又如何?

    18.如图所示,水力采煤时,用水枪在高压下喷出强力的水柱冲击煤层,设水柱直径为d = 30cm,水速v =50m/s,假设水柱射在煤层的表面上,冲击煤层后水的速度变为零,求水柱对煤层的平均冲击力.(水的密度ρ= 1.03103kg/m3)

    19.震惊世界的“9.11” 事件中,从录像可以看到客机切入大厦及大厦的坐塌过程. (1)设飞机质量为m、速度为v,撞机经历时间为t,写出飞机对大厦撞击力的表达式.

    (2)撞击世贸大厦南楼的是波音767飞机,波音767飞机总质量约150吨,机身长度为48.5m,撞楼时速度约150m/s,世贸大厦南楼宽63m,飞机头部未从大楼穿出,可判断飞机在楼内运动距离约为机身长度,设飞机在楼内作匀减速运动,估算撞机时间及飞机对大厦撞击力。

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    参考答案

    1.B 2.D 3.C 4.B 5.C 6.C 7.D 8.CD 9.A 10.C 11.D 12. C 13.5,-15 16.0,-8N2S 17.F?t

    ?n[P?(?P)]st,F?2nPs?ma1,a1?

    2nPsnPs

    ;a2?mm

    d

    ??V???vt??(2,由F2t=△P,得F=1.77×105N

    2

    mv2

    19(1)F?;(2)可认为飞机在楼内运动距离红为50m,s?vt,得t?s,

    t3

    18.设时间为1s,?mF=3.43107N

    极短,一般都满足内力远大于外力,所以可以认为系统的动量守恒。碰撞又分弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞三种。

    仔细分析一下碰撞的全过程:设光滑水平面上,质量为m1的物体A以速度v1向质量为m2的静止物体B运动,B的左端连有轻弹簧。在Ⅰ位置A、B刚好接触,弹簧开始被压缩,A开始减速,B开始加速;到Ⅱ位置A、B速度刚好相等(设为v),弹簧被压缩到最短;再往后A、B开始远离,

    ?和v2?。全弹簧开始恢复原长,到Ⅲ位置弹簧刚好为原长,A、B分开,这时A、B的速度分别为v1

    过程系统动量一定是守恒的;而机械能是否守恒就要看弹簧的弹性如何了。

    (1)弹簧是完全弹性的。Ⅰ→Ⅱ系统动能减少全部转化为弹性势能,Ⅱ状态系统动能最小而弹性势能最大;Ⅱ→Ⅲ弹性势能减少全部转化为动能;因此Ⅰ、Ⅲ状态系统动能相等。这种碰撞叫做弹性碰撞。由动量守恒和能量守恒可以证明A、B的最终速度分别为:

    ??v1

    第2单元 动量守恒定律及其应用

    m1?m22m1

    ??(这个结论最好背下来,以后经常要用到。) v1,v2v1。

    m1?m2m1?m2

    一、动量守恒定律

    1.动量守恒定律的内容

    一个系统不受外力或者受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变。

    ??m2v2? 守恒是指整个过程任意时刻相等(时时相等,类比匀速) 即:m1v1?m2v2?m1v1

    定律适用于宏观和微观高速和低速 2.动量守恒定律成立的条件

    ⑴系统不受外力或者所受外力之和为零;

    m1⑵系统受外力,但外力远小于内力,可以忽略不计;

    ??v2??叫完全非弹性碰撞。可以证明,A、B最终的共同速度为v1v1。在完全非弹性碰撞

    ⑶系统在某一个方向上所受的合外力为零,则该方向上动量守恒。 m1?m23.动量守恒定律的表达形式

    过程中,系统的动能损失最大,为: //

    ??m2v2?,即p1+p2=p1+p2, (1)m1v1?m2v2?m1v1

    m1m2v121122

    (2)Δp1+Δp2=0,Δp1= -Δp2 ?Ek?m1v1??m1?m2?v??。

    222m1?m24、理解:①正方向②同参同系③微观和宏观都适用

    5.动量守恒定律的重要意义

    【例1】 质量为M的楔形物块上有圆弧轨道,静止在水平面上。质量为从现代物理学的理论高度来认识,动量守恒定律是物理学中最基本的普适原理之一。(另一个m的小球以速度v1向物块运动。不计一切摩擦,圆弧小于90°且足够长。求最基本的普适原理就是能量守恒定律。)从科学实践的角度来看,迄今为止,人们尚未发现动量守

    小球能上升到的最大高度H 和物块的最终速度v。 恒定律有任何例外。

    解析:系统水平方向动量守恒,全过程机械能也守恒。 5.应用动量守恒定律解决问题的基本思路和一般方法

    ?小球上升过程中,由水平系统动量守恒得:mv(1)分析题意,明确研究对象.在分析相互作用的物体总动量是否守恒时,通常把这些被研究1??M?m?v

    2的物体总称为系统. Mv11122

    (2)要对各阶段所选系统内的物体进行受力分析,弄清哪些是系统内部物体之间相互作用的由系统机械能守恒得:2mv1?2?M?m?v??mgH 解得H?2M?mg 内力,哪些是系统外物体对系统内物体作用的外力.在受力分析的基础上根据动量守恒定律条件,

    2m

    判断能否应用动量守恒。 v1 全过程系统水平动量守恒,机械能守恒,得v?

    M?m(3)明确所研究的相互作用过程,确定过程的始、末状态,即系统内各个物体的初动量和末

    动量的量值或表达式。

    【例2】 动量分别为5kg?m/s和6kg?m/s的小球A、B沿光滑平面上的同一条直线同向运动,A

    注意:在研究地面上物体间相互作用的过程时,各物体的速度均应取地球为参考系。

    追上B并发生碰撞后。若已知碰撞后A的动量减小了2kg?m/s,而方向不变,那么A、B质量之比

    (4)确定好正方向建立动量守恒方程求解。

    的可能范围是什么?

    二、动量守恒定律的应用 / /

    561.碰撞 解析:A能追上B,说明碰前vA>vB,∴;碰后A的速度不大于B的速度, ?mmAB两个物体在极短时间内发生相互作

    用,这种情况称为碰撞。由于作用时间

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    (2)弹簧不是完全弹性的。Ⅰ→Ⅱ系统动能减少,一部分转化为弹性势能,一部分转化为内能,Ⅱ状态系统动能仍和⑴相同,弹性势能仍最大,但比⑴小;Ⅱ→Ⅲ弹性势能减少,部分转化为动能,部分转化为内能;因为全过程系统动能有损失(一部分动能转化为内能)。这种碰撞叫非弹性碰撞。

    (3)弹簧完全没有弹性。Ⅰ→Ⅱ系统动能减少全部转化为内能,Ⅱ状态系统动能仍和⑴相同,但没有弹性势能;由于没有弹性,A、B不再分开,而是共同运动,不再有Ⅱ→Ⅲ过程。这种碰撞

    2222385638?;又因为碰撞过程系统动能不会增加, ,由以上不???

    mAmB2mA2mB2mA2mB

    3mA4

    等式组解得:??

    8mB7

    点评:此类碰撞问题要考虑三个因素:①碰撞中系统动量守恒;②碰撞过程中系统动能不增加;

    ③碰前碰后两个物体位置关系(不穿越)和速度大小应保证其顺序合理。

    2.子弹打木块类问题

    子弹打木块实际上是一种完全非弹性碰撞。作为一个典型,

    它的特点是:子弹以水平速度射向原来静止的木块,并留在木

    块中跟木块共同运动。下面从动量、能量和牛顿运动定律等多个角度来分析这一过程。

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    【例3】 设质量为m的子弹以初速度v0射向静止在光滑水平面上的质量为M的木块,并留在木块中不再射出,子弹钻入

    木块深度为d。求木块对子弹的平均阻力的大小和该过程中木块前进的距离。

    解析:子弹和木块最后共同运动,相当于完全非弹性碰撞。

    从动量的角度看,子弹射入木块过程中系统动量守恒:mv0??M?m?v 从能量的角度看,该过程系统损失的动能全部转化为系统的内能。设平均阻力大小为f,设子弹、木块的位移大小分别为s1、s2,如图所示,显然有s1-s2=d

    12

    对子弹用动能定理:f?s1?1mv0?mv2 ??①

    22

    对木块用动能定理:f?s2?①、②相减得:f?d?

    Mm2

    v0

    2M?m?④

    当子弹速度很大时,可能射穿木块,这时末状态子弹和木块的速度大小不再相等,但穿透过程中系统动量仍然守恒,系统动能损失仍然是ΔEK= f ?d(这里的d为木块的厚度),但由于末状态子弹和木块速度不相等,所以不能再用④式计算ΔEK的大小。

    3.反冲问题

    在某些情况下,原来系统内物体具有相同的速度,发生相互作用后各部分的末速度不再相同而分开。这类问题相互作用过程中系统的动能增大,有其它能向动能转化。可以把这类问题统称为反冲。

    【例4】 质量为m的人站在质量为M,长为L的静止小船的右端,小船的左端靠在岸边。当他向左走到船的左端时,船左端离岸多远?

    解析:先画出示意图。人、船系统动量守恒,总动量始终为零,所以人、船动量大小始终相等。从图中可以看出,人、船的位移大小之和等于L。设人、船位移大小分别为l1、l2,则:

    mv1=Mv2,两边同乘时间t,ml1=Ml2,而l1+l2=L,

    最后共同运动的类型,全过程动能的损失量可用公式:?Ek?

    ∴l2?

    m

    L

    M?m

    1

    Mv2 ??② 2

    121Mm2

    ??③ mv0??M?m?v2?v0

    222M?m点评:这个式子的物理意义是:f?d恰好等于系统动能的损失;根据能量守恒定律,系统动能的损失应该等于系统内能的增加;可见f?d?Q,即两物体由于相对运动而摩擦产生的热(机械能转化为内能),等于摩擦力大小与两物体相对滑动的路程的乘积(由于摩擦力是耗散力,摩擦生热跟路径有关,所以这里应该用路程,而不是用位移)。

    2

    Mmv0

    由上式不难求得平均阻力的大小:f?

    2M?md

    m

    至于木块前进的距离s2,可以由以上②、③相比得出:s2?d

    M?m

    从牛顿运动定律和运动学公式出发,也可以得出同样的结论。由于子弹和木块都在恒力作用下做匀变速运动,位移与平均速度成正比:

    ?v?v?/2v0?vdv0M?ms?dm

    2?0?,???,s2?d

    s2v/2vs2vmM?m

    一般情况下M??m,所以s2<<d。这说明,在子弹射入木块过程中,木块的位移很小,可以忽略不计。这就为分阶段处理问题提供了依据。象这种运动物体与静止物体相互作用,动量守恒,

    点评:应该注意到:此结论与人在船上行走的速度大小无关。不论是匀速行走还是变速行走,甚至往返行走,只要人最终到达船的左端,那么结论都是相同的。

    以上列举的人、船模型的前提是系统初动量为零。如果发生相互作用前系统就具有一定的动量,就不能再用m1v1=m2v2这种形式列方程,而要用(m1+m2)v0= m1v1+ m2v2列式。

    【例5】 总质量为M的火箭模型 从飞机上释放时的速度为v0,速度方向水平。火箭向后以相对于地面的速率u喷出质量为m的燃气后,火箭本身的速度变为多大?

    解析:火箭喷出燃气前后系统动量守恒。喷出燃气后火箭剩余质量变为M-m,以v0方向为正方向,Mv0??mu??M?m?v?,v??

    Mv0?mu

    M?m

    4.爆炸类问题

    【例6】 抛出的手雷在最高点时水平速度为10m/s,这时突然炸成两块,其中大块质量300g仍按原方向飞行,其速度测得为50m/s,另一小块质量为200g,求它的速度的大小和方向。

    分析:手雷在空中爆炸时所受合外力应是它受到的重力G=( m1+m2 )g,可见系统的动量并不守恒。但在爆炸瞬间,内力远大于外力时,外力可以不计,系统动量近似守恒。

    设手雷原飞行方向为正方向,则整体初速度v0?10m/s;m1=0.3kg的大块速度为 v1?50m/s、m2=0.2kg的小块速度为 v2,方向不清,暂设为正方向。 由动量守恒定律:(m1?m2)v0?m1v1?m2v2

    v2?

    (m1?m2)v0?m1v1(0.3?0.2)?10?0.3?50

    ???50m/s

    m20.2

    此结果表明,质量为200克的部分以50m/s的速度向反方向运动,

    其中负号表示与所设正方向相反

    5.某一方向上的动量守恒

    【例7】 如图所示,AB为一光滑水平横杆,杆上套一质量为M的

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    小圆环,环上系一长为L质量不计的细绳,绳的另一端拴一质量为m的小球,现将绳拉直,且与AB平行,由静止释放小球,则当线绳与A B成θ角时,圆环移动的距离是多少?

    解析:虽然小球、细绳及圆环在运动过程中合外力不为零(杆的支持力与两圆环及小球的重力之和不相等)系统动量不守恒,但是系统在水平方向不受外力,因而水平动量守恒。设细绳与AB成θ角时小球的水平速度为v,圆环的水平速度为V,则由水平动量守恒有:MV=mv

    且在任意时刻或位置V与v均满足这一关系,加之时间相同,公式中的V和v可分别用其水平位移替代,则上式可写为:

    Md=m[(L-Lcosθ)-d]

    解得圆环移动的距离: d=mL(1-cosθ)/(M+m) 6.物块与平板间的相对滑动

    【例8】如图所示,一质量为M的平板车B放在光滑水平面上,在其右端放一质量为m的小木块A,m<M,A、B间动摩擦因数为μ,现给A和B以大小相等、方向相反的初速度v0,使A开始向左运动,B开始向右运动,最后A不会滑离B,求:

    (1)A、B最后的速度大小和方向;

    (2)从地面上看,小木块向左运动到离出发点最远处时,平板车向右运动位移大小。 解析:(1)由A、B系统动量守恒定律得: Mv0-mv0=(M+m)v ①

    所以v=

    ?,我们以B、C为系统,C滑上B后与A分离,C、B系统水平方向动量守恒。(2)为计算vC

    ?,B与A的速度同为vA,由动量守恒定律有 C离开A时的速度为vC

    ??(mB?mC)vBmBvB?mCvC

    (m?mC)vB?mBvA(0.3?0.1)?3.0?0.3?2.6??BvC?m/s?4.2m/s

    m0.1C∴

    三、针对训练

    练习1

    1.质量为M的小车在水平地面上以速度v0匀速向右运动。当车中的砂子从底部的漏斗中不断流下时,车子速度将( )

    A.减小 B.不变 C.增大 D.无法确定 2.如图所示,放在光滑水平桌面上的A、B木块中部夹一被压缩的弹簧,当弹簧被放开时,它们各自在桌面上滑行一段距离后,飞离桌面落在地上。A的落地点与桌边水平距离0.5m,B的落地点距离桌边1m,那么( )

    A.A、B离开弹簧时的速度比为1∶2 B.A、B质量比为2∶1

    C.未离开弹簧时,A、B所受冲量比为1∶2 D.未离开弹簧时,A、B加速度之比1∶2

    3.如图所示,在沙堆表面放置一长方形木块A,其上面再放一个质量为m=0.10kg的爆竹B,木块的质量为M=6.0kg。当爆竹爆炸时,因反冲作用使木块陷入沙中深度h=50cm,而木块所受的平均阻力为f=80N。若爆竹的火药质量以及空气阻力可忽略不计,g取10m/s,求爆竹能上升的最大高度。

    2

    M?m

    v0 方向向右

    M?m

    (2)A向左运动速度减为零时,到达最远处,此时板车移动位移为s,速度为v′,则由动量守恒定律得:Mv0-mv0=Mv′ ①

    对板车应用动能定理得:

    11

    -μmgs=mv′2-mv02 ②

    22

    2M?m2

    联立①②解得:s=v0

    2?mg

    【例9】两块厚度相同的木块A和B,紧靠着放在光滑的水平面上,其质量分别为mA?0.5kg,

    mB?0.3kg,它们的下底面光滑,上表面粗糙;另有一质量mC?0.1kg的滑块C(可视为质点),

    以vC?25m/s的速度恰好水平地滑到A的上表面,如图所示,由于摩擦,滑块最后停在木块B上,B和C的共同速度为3.0m/s,求:

    ?。 (1)木块A的最终速度vA; (2)滑块C离开A时的速度vC

    解析:这是一个由A、B、C三个物体组成的系统,以这系统为研究对象,当C在A、B上滑动时,A、B、C三个物体间存在相互作用,但在水平方向不存在其他外力作用,因此系统的动量守恒。

    (1)当C滑上A后,由于有摩擦力作用,将带动A和B一起运动,直至C滑上B后,A、B

    两木块分离,分离时木块A的速度为vA。最后C相对静止在B上,与B以共同速度vB?3.0m/s运动,由动量守恒定律有

    mCvC?mAvA?(mB?mC)vB

    vA?

    mCvC?(mB?mC)vB0.1?25?(0.3?0.1)?3.0

    m/s?2.6m/s

    mA0.5=

    练习2

    1.质量相同的两个小球在光滑水平面上沿连心线同向运动,球1的动量为 7 kg2m/s,球2的动量为5 kg2m/s,当球1追上球2时发生碰撞,则碰撞后两球动量变化的可能值是

    A.Δp1=-1 kg2m/s,Δp2=1 kg2m/s B.Δp1=-1 kg2m/s,Δp2=4 kg2m/s C.Δp1=-9 kg2m/s,Δp2=9 kg2m/s D.Δp1=-12 kg2m/s,Δp2=10 kg2m/s

    2.小车AB静置于光滑的水平面上,A端固定一个轻质弹簧,B端粘有橡皮泥,AB车质量为M,长为L,质量为m的木块C放在小车上,用细绳连结于小车的A端并使弹簧压缩,开始时AB与C都处于静止状态,如图所示,当突然烧断细绳,弹簧被释放,使物体C离开弹簧向

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    B

    端冲去,并跟B端橡皮泥粘在一起,以下说法中正确的是

    A.如果AB车内表面光滑,整个系统任何时刻机械能都守恒 B.整个系统任何时刻动量都守恒

    C.当木块对地运动速度为v时,小车对地运动速度为D.AB车向左运动最大位移小于

    2.如图所示,用细线挂一质量为M的木块,有一质量为m的子弹自左向右水平射穿此木块,穿透前后子弹的速度分别为v0和v(设子弹穿过木块的时间和空气阻力不计),木块的速度大小为( )

    A.(mv0?mv)/M B.(mv0?mv)/M

    C.(mv0?mv)/(M?m) D.(mv0?mv)/(M?m)

    3.载人气球原静止于高h的空中,气球质量为M,人的质量为m。若人要沿绳梯着地,则绳梯长至少是( )

    A.(m+M)h/M B.mh/M C.Mh/m D.h 4.质量为2kg的小车以2m/s的速度沿光滑的水平面向右运动,若将质量为2kg的砂袋以3m/s的速度迎面扔上小车,则砂袋与小车一起运动的速度的大小和方向是( )

    A.2.6m/s,向右 B.2.6m/s,向左 C.0.5m/s,向左 D.0.8m/s,向右

    mv M

    mL M

    4.质量为M的小车静止在光滑的水平面上,质量为m的小球用细绳吊在小车上O点,将小球拉至水平位置A点静止开始释放(如图所示),求小球落至最低点时速度多大?(相对地的速度)

    6.如图所示甲、乙两人做抛球游戏,甲站在一辆平板车上,车与水平地面间摩擦不计.甲与车的总质量M=100 kg,另有一质量m=2 kg的球.乙站在车的对面的地上,身旁有若干质量不等的球.开始车静止,甲将球以速度v(相对地面)水平抛给乙,乙接到抛来的球后,马上将另一质量为m′=2m的球以相同速率v水平抛回给甲,甲接住后,再以相同速率v将此球水平抛给乙,这样往复进行.乙每次抛回给甲的球的质量都等于他接到的球的质量为2倍,求:

    (1)甲第二次抛出球后,车的速度大小.

    (2)从第一次算起,甲抛出多少个球后,再不能接到乙抛回来的球. ((1)

    5.车厢停在光滑的水平轨道上,车厢后面的人对前壁发射一颗子弹。设子弹质量为m,出口速度v,车厢和人的质量为M,则子弹陷入前车壁后,车厢的速度为( )

    A.mv/M,向前 B.mv/M,向后 C.mv/(m+M),向前 D.0

    6.向空中发射一物体,不计空气阻力。当此物体的速度恰好沿水平方向时,物体炸裂成a、b两块,若质量较大的a块的速度方向仍沿原来的方向,则( )

    A.b的速度方向一定与原速度方向相反

    B.从炸裂到落地的这段时间里,a飞行的水平距离一定比b的大 C.a、b一定同时到达水平地面

    D.在炸裂过程中,a、b受到的爆炸力的冲量大小一定相等

    7.两质量均为M的冰船A、B静止在光滑冰面上,轴线在一条直线上,船头相对,质量为m的小球从A船跳入B船,又立刻跳回,A、B两船最后的速度之比是_________________。

    1

    v,向左 (2)10

    M

    参考答案1.A、D 2.B 3.A 4.C 5.D 6.C、D 7.M?m

    5个)

    练习3

    1.在光滑水平面上,两球沿球心连线以相等速率相向而行,并发生碰撞,下列现象可能的是( )

    A.若两球质量相同,碰后以某一相等速率互相分开 B.若两球质量相同,碰后以某一相等速率同向而行 C.若两球质量不同,碰后以某一相等速率互相分开 D.若两球质量不同,碰后以某一相等速率同向而行

    第三单元 动 量 和 能 量

    概述:处理力学问题、常用的三种方法

    一是牛顿定律;二是动量关系;三是能量关系。若考查的物理量是瞬时对应关系,常用牛顿运动定律;若研究对象为一个系统,首先考虑的是两个守恒定律;若研究对象为一个物体,可优先考虑两个定理。特别涉及时间问题时,优先考虑的是动量定理、而涉及位移及功的问题时,优先考虑的是动能定理。两个定律和两个定理,只考查一个物理过程的始末两个状态,对中间过程不予以细究,这正是它们的方便之处,特别是变力问题,就显示出其优越性。

    例题分析:

    例1. 如图所示,质量分别为m和2m的A、B两个木块间用轻弹簧相连,放在光滑水平面上,A靠紧竖直墙。用水平力F将B向左压,使弹簧被压缩一定长度,静止后弹簧储存的弹性势能为E。这时突然撤去F,关于A、B和弹簧组成的系统,下列说法中正确的是 (BD

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    A.撤去F后,系统动量守恒,机械能守恒

    B.撤去F后,A离开竖直墙前,系统动量不守恒,机械能守恒 C.撤去F后,A离开竖直墙后,弹簧的弹性势能最大值为E D.撤去F后,A离开竖直墙后,弹簧的弹性势能最大值为E/3

    [A离开墙前墙对A有弹力,这个弹力虽然不做功,但对A有冲量,因此系统机械能守恒而动量不守恒;A离开墙后则系统动量守恒、机械能守恒。A刚离开墙时刻,B的动能为E,动量为p=4mE向右;以后动量守恒,因此系统动能不可能为零,当A、B速度相等时,系统总动能最小,这时的弹性势能为E/3。]

    指出:应用守恒定律要注意条件。

    对整个宇宙而言,能量守恒和动量守恒是无条件的。但对于我们选定的研究对象所组成的系统,守恒定律就有一定的条件了。如系统机械能守恒的条件

    d 就是“只有重力做功”;而系统动量守恒的条件就是“合外力为零”。

    例2. 长为L宽为d质量为m总电阻为R的矩形导线框上下两边保持水平,在竖直平面内自由落下而穿越一个磁感应强度为B宽度也是d的匀强磁场区。已知线框下边刚进入磁场就恰好开始做匀速运动。则整个线框穿越该磁场的全过程中线框中产生的电热是___________。

    22

    [若直接从电功率计算,就需要根据mg?BLv求匀速运动的速度v、再求电动势E、电功率P、时

    R

    例5如图所示,小木块的质量m=0.4kg,以速度υ=20m/s,水平地滑上一个静止的平板小车,小车的质量M=1.6kg,小木块与小车间的动摩擦因数μ=0.2.(不计车与路面的摩擦)求: (1)小车的加速度;

    (2)小车上的木块相对于小车静止时,小车的速度; (3)这个过程所经历的时间.

    2

    [ (1)0.5m/s;(2)4m/s;(3)8s]

    第二问:对m、M系统研究,利用动量守恒定律很快求出木块相对小车静止时,小车的速度。也可以利用动能定理分别研究m和M,但相对而言要麻烦得多。表明合理选择物理规律求解,可以提高解题速度和准确程度

    例6 如图所示,在光滑水平地面上有一辆质量为M的小车,车上装有一个半径为R的光滑圆环.一个质量为m的小滑块从跟车面等高的平台上以速度V0滑入圆环.试问:小滑

    块的初速度V0满足什么条件才能使它运动到环顶时恰好对环顶无压力? 解析:滑块至圆环的最高点且恰好对环顶无压力,应有

    间t,最后才能得到电热Q。如果从能量守恒考虑,该过程的能量转化途径是重力势能EP→电能E→电热Q,因此直接得出Q=2mgd ]

    mg?mv

    2

    R

    ????(1)式中V是滑块相对圆心O的线速度,方向向左。设小车此时速度u,并

    例3如图所示,质量为1.0kg的物体m1,以5m/s的速度在水平桌面上AB部分的左侧向右运动,桌面AB部分与m1间的动摩擦因数μ=0.2,AB间的距离s=2.25m,桌面其他部分光滑。m1滑到桌边处与质量为2.5kg的静止物体m2发生正碰,碰撞后m2在坚直方

    2

    向上落下0.6m时速度大小为4m/s,若g取10m/s,问m1碰撞后静止在什么位置?

    解析:m1向右运动经过AB段作匀减速运动,由动能定律可以求出离开B点继续向右运动的速度为4米/秒;和m2发生碰撞后,m2作平抛运动,由平抛运动知识可以求出m2做平抛运动的初速度(碰撞之后)为2米/秒。利用动量守恒定律可以

    求出碰撞之后瞬间m1的速度为1米/秒。由动能定律可以求出返回经过AB段,离B点0.25米处停止。

    以该速度方向为正方向,则滑块的对地速度为?(v?u).对滑块和小车组成的系统,由于水平方向所受合外力为零,由动量守恒有

    mv0?Mu?m(v?u)???(2)由滑块和小车系统的机械能守恒有

    mv2?Mu2?m(v?u)2?2mgR???(3)三式联立求解得:0v0?(5M?4m)Rg

    2

    指出:公式v/R中的v是相对圆心的线速度,而本题中的圆心是以u向右移动的,所以滑快对地

    速度为V—u。而动量守恒定律、机械能守恒定律表达式中的速度均应为对地的。

    例7、 如图所示,小车A质量为mA?2kg置于光滑水平面上。初速度为v?14m/s,带电量q=0.2C的可视为质点的物体B,质量为mB?0.1kg,轻放在小车的右端,它们的周转围存在匀强磁场,方向垂直纸面向里,磁场强度为B=0.5T,物体B与小车之间有摩擦力,小车足够长.求(1)物体B的最大速度.(2)小车A的最小速度.(3)在此过程中转变成多少内能

    [解析:小车受到摩擦力作减速运动,物体B受到摩擦力作用而加速运动,其受到的磁场力方向向上,

    把A和B作为一个系统,在竖直方向上合外力为零,

    水平方向不受外力作用,系统总动量守恒.当物体B

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    此时小车A的速度最小,在这个过程中系统损失的动能转变成内能.(1)1

    例4如图所示,球A无初速地沿光滑圆弧滑下至最低点C后,又沿水平轨道前进至D与质量、大小

    完全相同的球B发生动能没有损失的碰撞。B球用长L的细线悬于O点,恰与水平地面切于D点。A球与水平地面间摩擦系数?=0.1,已知球A初始高度h=2米,CD=1米。问:

    (1)若悬线L=2米,A与B能碰几次?最后A球停在何处? (2)若球B能绕悬点O在竖直平面内旋转,L满足什么条件时,A、B将只能碰两次?A球最终停于何处? (1)20次 A球停在C处

    (2)L?0.76米,A球停于离D9.5米处

    v1?

    mBg

    ?10m/s

    全过程系统动能的损失都将转化为系统的内能,而摩擦生热Q?fd??mgd,由能量守恒定

    (2)根据动量守恒定律有:Mv?mv1?Mv2??v2?13.5m/s (3)Q?

    1112

    Mv2?Mv2?mv12?8.75J 222

    1211v?7v2?2

    律列式:?mgd?mv?m?2v???3m??,解得d?。这就是A木板应该具有的最小

    22233?g??

    长度。

    2

    例8静止在太空中的飞行器上有一种装置,它利用电场加速带电粒子,形成向外发射的粒子流,从而对飞行器产生反冲力,使其获得加速度.已知飞行器的质量为M,发射的2价氧离子,发射功率为P,加速电压为U,每个氧离子的质量为m,单位电荷的电量为e,不计发射离子后飞行器质量的变化,求:(1)射出的氧离子速度;(2)每秒钟射出的氧离子数;(3)射出离子后飞行器开始运动的加速度。 [解析:(1)以氧离子为研究对象,根据动能定理,有:?Ek?

    12

    mv?qU?2eU??(1)所以2

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    氧离子速度为 v?2eU/m (2)设每秒钟射出的氧离子数为N,则发射功率可表示为:

    P?N?Ek?2NeU??(2)所以氧离子数为N=P/2eU (3)以氧离子和飞行器为系统,设飞行器的反冲速度为V,根据动量守恒定律?mv?MV?0??N?tmv?MV 所以,飞行器的加速度为

    Pa?m/eU

    M

    例9、质量为0.01kg的子弹以300m/s的水平速度射中一静止在光滑水平面上的木块,子弹进入木块6cm而相对于木块静止下来。在这过程中,木块往前移动了0.2cm。求:(1)木块的末速度;(2)木块的质量

    解析:以子弹和木块为系统,相对静止时共同速度为V 由动量守恒mv0?(m?M)v ① 子弹与木块相对静止时,木块滑动的位移为L,子弹相对地面发生的位移为L+d,对子弹和木块分别利用动能定理:f(L?d)?

    1112mv0?mv2② fL?Mv2 ③ 由以上三式可解得V=10m/S 222

    M=0.29Kg

    例10、 (难)质量为m的长木板A静止在光滑水平面上,另两个质量也是m的铁块B、C同时从A的左右两端滑上A的上表面,初速度大小分别为v和2v,B、C与A间的动摩擦因数均为μ。⑴试分析B、C滑上长木板A后,A的运动状态如何变化?⑵为使B、C不相撞,A木板至少多长? 解:B、C都相对于A滑动时,A所受合力为零,保持静止。这段时间为?t1?v。B刚好相对于A 静止时,C的速度为v,A开向左做

    ?g

    匀加速运动,由动量守恒可求出A、B、C最终的共同速度v??v,这段加速经历的时间为?t2?2v,

    33?g

    最终A将以v??v做匀速运动。

    3

    第六章 电 场

    积成正比,跟它们距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。

    QQ2?2

    F?K122 k?9.0?190Nmc

    r

    1、成立条件①真空中(空气中也近似成立),②点电荷。即带电体的形状和大小对相互作用力

    的影响可以忽略不计。(这一点与万有引力很相似,但又有不同:对质量均匀分布的球,无论两球相距多近,r都等于球心距;而对带电导体球,距离近了以后,电荷会重新分布,不能再用球心距离代替r)。

    2、 正负的处理:绝对值

    五、两个完全相同的带电金属球相碰,电荷先中和,后平分。

    --

    例1、电子m1=9.1310 31 kg, 质子m2=1.67310 27 kg,

    求:静电力和万有引力的比值

    e2K2

    F解:??2.3?1039 ∴计算静电力的时候不用考虑万有引力

    mmF?

    G122

    r

    例2、在真空中同一条直线上的A、B两点固定有电荷量分别为+4Q和-Q的点电荷。①将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置,可以使它在电场力作用下保持静止?②若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止,那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷?电荷量是多大?

    解:C点处引入的点电荷QC= +4Q

    例3、已知如图,带电小球A、B的电荷分别为QA、QB,OA=OB,都用长L的丝线悬挂在O点。静止时A、B相距为d。为使平衡时AB间距离减为d/2

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ,可采用哪些方法

    A.将小球A、B的质量都增加到原来的2倍 B.将小球B的质量增加到原来的8倍

    C

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    .将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    D.将小球A、B

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    的电荷量都减小到原来的一半,同时将小球B的质量增加

    到原来的2倍 kQAQBLkQAQBFdd?解:,可知,选BD ?,而F?

    mgd2mBgL例4、(与力学综合的问题) 已知如图,光滑绝缘水平面上有两只完全相同的金属球A、B,带电

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    量分别为-2Q与-Q。现在使它们以相同的初动能E0(对应的动量大小为p0)开始相向运动且刚好能发生接触。接触后两小球又各自反向运动。当它们刚好回到各自的出发点时的动能分别为E1和E2,动量大小分别为p1和p2。有下列说法:

    ①E1=E2> E0,p1=p2> p0 ②E1=E2= E0,p1=p2= p0

    -2③接触点一定在两球初位置连线的中点右侧某点

    ④两球必将同时返回各自的出发点。其中正确的是C。 A.②④ B.②③ C.①④ D.③④

    第1单元 电场的力的性质

    Ⅰ 电 荷 守 恒 和 库 仑 定 律

    一、两种电荷——自然界中有两种电荷,同性相斥,异性相吸,正负中和 用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电

    转移

    用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电

    摩擦起电是电荷的转移,不是电荷的创造。电荷没有质量 二、电荷守恒定律

    电荷既不能创造,也不能消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,电荷的总量保持不变。这是物理学中的重要基本规律之一。 三、元电荷、点电荷和净电荷

    --

    1、 元电荷:电子负电1.6310 19 C,质子正电1.6310 19 C,把质子或电子的电量叫元电荷1 e=1.6310

    -19

    玻璃棒

    412

    C,所有的带电体的电量都是e的整数倍,如2He、6C

    2、点电荷:(力学中的质点)——如果带电体的形状和大小对它们相互作用力的影响可以忽略不

    计,两个物体间的距离比它们的自身大很多,这样的带电体叫点电荷。 3、净电荷:导体中正负电荷中和后所剩余的电荷

    四、库仑定律(法国)——真空中两个点电荷的相互作用力(静电力或库仑力),跟它们电量的乘

    - 46 -

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    Ⅱ 电 场 和 电 场 强 度

    一、电场:电荷间相互作用的媒介物

    1、 来源:(1)只要有电荷的存在,无论如何,在它们的周围都会产生电场,电场是由电荷决定的。(2)变化的磁场(麦克斯韦) 2、 性质:(1)对放入电场中的电荷由电场力的作用

    电荷 电场

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    电荷

    二、电场强度(场强E,矢量)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    实验表明,对于电场中的某个确定的点,电场力与检验电荷的电量的比值是确定的(除非电场改变) 1、场强的大小 解:由库仑定律得合场强为零的点坐标为x= -5。x= -5、x= -1、x=1这三个点把x轴分成四段,可以证明:同一直线上的两个点电荷所在的点和它们形成的合场强为零的点把该直线分成4段,相邻两段上的场强方向总是相反的。本题从右到左,4个线段(或射线)上的场强方向依次为:向右、向左、向右、向左,所以x= -3点处的合场强方向为向右。

    Ⅲ 电 场 线

    一、电场线 (法拉第)

    在电场中画一组曲线,使曲线上各点切线的方向都跟该点的场强的

    方向一致,即跟该点的正电荷的受力的方向一致,这样的曲线叫电场线。(三向合一)

    二、常见的电场线形状

    电场力

    检验电荷电量

    F

    E

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    = N / C

    q

    2、场强的方向:(或叫做电场的方向)规定正电荷的受力的方向为场强的方向,与负电荷的受力方向相反。

    理解:1、矢量(可以合成或分解)

    2、描述电场的强弱和方向

    3、E是描述电场的性质,不是描述检验电荷的性质,只要电场中某点确定,场强就确定,场强与检验电荷无关,F和q同时变化,但比值不变。

    4、描述电场的力的性质 三、点电荷的场强

    孤立点电荷周围的电场 等量同种点电荷的电场

    匀强电场

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    点电荷与带电平

    E?

    F?q

    KQq

    2?KQqr2

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ?E?

    KQ

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    2r

    场源电荷 检验电荷

    1.电场强度E——是描述电场的力的性质的物理量 四、电场的叠加

    多个电场相互叠加,

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    某点的场强就等于各个场单独存在时在该点场强的矢量和――场的叠

    加原理

    例5、图中边长为a的正三角形ABC的三点顶点分别固定三个点电荷

    +q、+q、-q,求该三角形中心O点处的场强大小和方向。

    kq

    解:每个点电荷在O点处的场强大小都是E?由图可2

    3a/3

    A

    6kq

    得O点处的合场强为EO?2,方向由O指向C 。

    a

    Q

    例6、 如图,在x轴上的x = -1和x =1两点分别固定电荷量为- 4Q和+9Q的点电荷。求:x轴上合场强为零的点的坐标。并求在x = -3点处的合场强方向。

    电场线的形状可以用奎宁的针状晶体或蓖麻油中的头发屑模拟 三、电场线的特点

    1、 从正电荷出发,终止于负电荷 2、 不闭合,不相交

    3、 切线的方向表示电场的方向或正电荷的受力方向

    意义

    4、 疏密程度表示场强的大小,场的强弱 5、 电场线(或E)⊥等势面

    6、 电场线由高的等势面指向低的等势面

    四、匀强电场

    场强的大小和方向各处均相同,电场线平行、等距、同向

    两块等大、平行、靠近、正对、带等量异种电荷的金属板间的电场,(边缘除外)是匀强电场

    例7、如图所示,在等量异种点电荷的电场中,将一个正的试探电荷由A 点沿直线移到O点,再沿直线由O点移到c点。在该过程中,检验电荷所受的电场力大小和方向如何改变?其电势能又如何改变?

    - 47 -

    练习:

    1.处在如图所示的四种电场中P点的带电粒子,由静止释放后只受电场力作用,其加速度一定变大的是

    2.如图所示,带箭头的线段表示某一电场中的电场线的分布情况.一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示.若不考虑其他力,则下列判断中正确的是

    A.若粒子是从A运动到B,则粒子带正电;若粒子是从B运动到A,则粒子带负电 B.不论粒子是从A运动到B,还是从B运动到A,粒子必带负电 C.若粒子是从B运动到A,则其加速度减小 D.若粒子是从B运动到A,则其速度减小

    4.在图所示的竖直向下的匀强电场中,用绝缘的细线拴住的带电小球在竖直平面内绕悬点O做圆周运动,下列说法正确的是

    ①带电小球有可能做匀速率圆周运动 ②带电小球有可能做变速率圆周运动 ③带电小球通过最高点时,细线拉力一定最小④带电小球通过最低点时,细线拉力有可能最小

    A.② B.①② C.①②③ D.①②④

    5.在一高为h的绝缘光滑水平桌面上,有一个带电量为+q、质量为m的带电小球静止,小球到桌子右边缘的距离为s,突然在空间中施加一个水平向右的匀强电场E,且qE= 2 mg,如图所示,求:

    (1)小球经多长时间落地? (2)小球落地时的速度.

    第2单元 电场的能的性质

    Ⅰ 电 势 能 和 电 势 和 电 势 差

    一、电势能(ε标量 焦耳 J )——电场力、相对位置

    1、电荷在电场中受到电场力,所具有的与电荷的位置有关的能量,称电势能或电能。 2、电势能的相对性――选择零势能面,一般选择大地或无穷远为零势能面。(等效)

    3、电场力做功与电势能改变的关系——方法与重力势能相对比

    ①无论电荷的正负,电场力做正功,电势能减小,电场力做负功,电势能增加,做功和电势能的变化量在数值上是相等的

    A到B,正功,εa>εb

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    A到B,负功,εa<εb A B

    ②静电场中,电场力做功与路径无关,电势能的改变量与路径无关 二、 电势能?

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ??

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    1 J / C = 1 V / m

    电量q

    1、 地位:u(或φ)与力学中的高度相当(标量) 2、 相对性:选取大地或无穷远处为零电势点

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    3、 沿电场线方向,电势降低(与电性无关)

    A B

    ε=10J

    φ=5V

    ε=6J φ =3V

    ε=0 φ=0

    4、 电势由电场本身性质决定

    5、 电势是描述电场中能量性质的物理

    6、 意义:电场中某一点的电势在数值等于单位电荷在那一点所具有的电势能。 练习:

    1、 沿电场线方向移动正电荷,电势能 沿电场线方向移动负电荷,电势能正电荷的电场中,电势为 ,负电荷的电场中,电势为

    2、 正电荷的电场中,正的检验电荷电势能为负的检验电荷电势能为 负电荷的电场中,正的检验电荷电势能为,负的检验电荷电势能为 3、 只在电场力的作用下,正电荷顺着电场线运动,只在电场力的作用下,负电荷逆着电场线运动, 4、 比较5J和-7J的大小,理解标量负号的意义。

    - 48 -

    三、电 势 差——电场力做功与电荷电量的比值叫电势差

    1、 在电场中某两点的电势之差,也叫电压 UAB = φA - φB

    2、 UAB?

    S M 0V -2V 5V

    S M 0V -2V

    【例11】 已知ΔABC处于匀强电场中。将一个带电量q= -2310-6C的点电荷从A移到B的过程中,电场力做功W1= -1.2310-5J;再将该点电荷从B移到C,电场力做功W2= 6310-6J。已知A点的电势φA=5V,则B、C两点的电势分别为____V和____V。试在右图中画出通过A点的电场线。 解:先由W=qU求出AB、BC间的电压分别为6V和3V,再根据负电荷A→B电场力做负功,电势能增大,电势降低;B→C电场力做正功,电势能减小,电势升高,知φB= -1VφC=2V。沿匀强电场中任意一条直线电势都是均匀变化的,因此AB中点D的电势与C点电势相同,CD为等势面,过A做CD的垂线必为电场线,方向从高电势指向低电势,所以斜向左下方。

    Ⅱ 等 势 面

    一、等势面——电场中,电势相等的各点所构成的面(等高线和等压线) 二、常见等势面的形状

    三、等势面的特点

    1、 在等势面上移动电荷,电场力不做功 2、 电场线(或E)⊥等势面 6 5 4 3 3、 电场线由高的等势面指向低的等势面

    4、 闭合、等势面不相交

    5、 静电平衡导体是等势体,表面是等势面

    6、 等差等势面――相邻的等势面的电势差相等 (1) 差等势面越密的地方,电场越强,场强越大

    (2) 相邻的等差等势面移动同一个电荷电场力做功

    相等

    7、沿电场方向电势降低最快(场强方向是电势 降落最快的地方)

    - 49 -

    ?A

    q

    ?

    ?B

    q

    ?

    w q

    3、意义:

    ①对应于高度差,由电场本身的性质决定

    ②电势与选择的零电势点有关,电势差与零电势点的选择无关

    4、运用要求:

    1

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    、UAB=ΦA-ΦB =1-4=-3 V 带正负号

    2、U=W/q或

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    W=qU 用绝对值,正负号另行判断(U??4?3V)

    例8:

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    将电量为q=-2310 8 C的点电荷从零电场中点S移动到M点要克服电场力做功43108 J,

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    求M点的电势=?。若再从M点移动到N点,电场力又做正功

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    14310

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    8

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    J

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ,求

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    N点电势=?

    w4?10?8

    解:(1) S到M,

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    U???2V对负电荷做负功,电势降低 ?8

    q2?10

    M到N对负电荷做正功,电势升高

    w?14?10?8

    (2) U????7V?UN?5V ?8

    q2?10

    例9:电子伏是研究微观粒子时常用的能量单位。1ev就是电势差为1V的两点间移动一个元电荷电

    -19-19

    场力所做的功。1ev=1.6310C31V=1.6310 J,把一个二价正离子从大地移动到电场中的A点,w=6ev,求:UA=? 解:U?

    例10、 如图所示,三个同心圆是同一个点电荷周围的三个等势面,已知这三个圆的半径成等差数列。A、B、C分别是这三个等势面上的点,且三点在同一条电场线上。A、C两点的电势依次为φA=10V和φC=2V,则B点的电势是B

    A.一定等于6V B.一定低于6V

    C.一定高于6V D.无法确定

    6eV

    ?3V?UA?3V 2e

    8、匀强电场中,平行等长的线段两个端点间的电势差相等,即匀强电场中的电势均匀变化。 练习

    等量异种电荷

    (1)中垂线的电场强度和电势的特点

    (2)带电粒子从无穷远处移动到中点,分析电场力的做功情况和电势能的改变情况 (3)一个电子由8V到-8V电场力做功情况,电势能的变化情况。

    Ⅲ 电 势 差 与 电 场 强 度 的 关 系 一、公式的推导

    A 小物块所受电场力逐渐减小 B.小物块具有的电势能逐渐减小 C.M点的电势一定高于N点的电势

    D.小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功

    4.如图所示,M、N两点分别放置两个等量种异电荷,A为它们连线的中点,B为连线上靠近N的一点,C为连线中垂线上处于A点上方的一点,在A、B、C三点中.

    A.场强最小的点是A点,电势最高的点是B点 B.场强最小的点是A点,电势最高的点是C点 C.场强最小的点是C点,电势最高的点是B点 D.场强最小的点是C点,电势最高的点是A点

    5.AB连线是某电场中的一条电场线,一正电荷从A点处自由释放,电荷仅在电场力作用下沿电场线从A点到B点运动过程中的速度图象如图所示,比较A、B两点电势φ的高低和场强E的大小,下列说法中正确的是

    A.φA>φB,EA>EB B.φA>φB,EA<EB C.φA<φB,EA>EB D.φA<φB,EA<EB

    6.如图所示,平行的实线代表电场线,方向未知,电荷量为1的正电荷在电场中只受电场力作用,该电荷由A点移到B点,动能0.1 J,若A点电势为-10 V,则

    ①B点电势为零 ②电场线方向向左

    ③电荷运动的轨迹可能是图中曲线① ④电荷运动的轨迹可能是图中曲线② A.①

    B.①②

    C.①②③

    D.①②④

    310-2C损失了

    W?qU

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    W?FL

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    cos??qEd

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ?U

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ?Ed

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    说明:1、适用于匀强电场

    2、U是两点间的电势差,d是沿电场方向的距离

    VJNmN??? 3、单位 1 V ./ m = 1 N / C

    mCmCmC

    4、在匀强电场中,场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上降低的电势。

    二、场强的三种求法

    1、 E=F / q 定义式,适用于任何电场(真空、介质) 2、 E=KQ / r2 适用于点电荷的电场(真空、点电荷) 3、 E=U / d 适用于匀强电场(真空) 针对训练

    1.电场中有A、B两点,一个点电荷在A点的电势能为1.2310-8 J,在B点的电势能为0.80310-8 J.已知A、B两点在同一条电场线上,如图所示,该点电荷的电荷量为1.0310-9C,那么

    A.该电荷为负电荷 B.该电荷为正电荷 C.A、B两点的电势差UAB=4.0 V

    D.把电荷从A移到B,电场力做功为W=4.0 J

    2.某电场中等势面分布如图所示,图中虚线表示等势面,过a、b两点的等势面电势分别为40 V和10 V,则a、b连线的中点c处的电势应

    A.肯定等于25 V B.大于25 V C.小于25 V D.可能等于25 V

    3如图所示,在粗糙水平面上固定一点电荷Q,在M点无初速释放一带有恒定电荷量的小物块,小物块在Q的电场中运动到N点静止,则从M点运动到N点的过程中

    7.如图所示,光滑绝缘的水平面上M、N两点各放一电荷量分别为+q和+2q,完全相同的金属球A和B,给A和B以大小相等的初动能E0(此时动量大小均为p0)使其相向运动刚好能发生碰撞,碰后返回M、N两点时的动能分别为E1和E2,动量大小分别为p1和p2,则

    A.E1=E2=E0 p1=p2=p0 B.E1=E2>E0 p1=p2>p0

    C.碰撞发生在M、N中点的左侧 D.两球不同时返回M、N两点

    - 50 -

    8.已知空气的击穿电场强度为23106 V/m,测得某次闪电火花长为600 m,则发生这次闪电时放电路径两端的电势差U=_______.若这次闪电通过的电荷量为20 C,则释放的能量为_______.(设闪电的火花路径为直线)

    9.如图所示,A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点,已知A、B、C三点的电势分别为φA=15 V,φB =3 V,φC=-3 V,由此可得D点的电势φD=_______ V.

    10.有两个带电小球m1与m2,分别带电+Q1和+Q2,在绝缘光滑水平面上,沿同一直线相向运动,当它们相距r时,速率分别为v1与v2,电势能为E,在整个运动过程中(不相碰)电势能的最大值为多少?

    11.如图所示,小平板车B静止在光滑水平面上,一可以忽略大小的小物块A静止在小车B的左端,已知物块A的质量为m,电荷量为+Q;小车B的质量为M,电荷量为-Q,上表面绝缘,长度足够长;A、B间的动摩擦因数为μ,A、B间的库仑力不计,A、B始终都处在场强大小为E、方向水平向左的匀强电场中.在t=0时刻物块A受到一大小为I,方向水平向右的冲量作用开始向小车B的右端滑行.求: (1)物块A的最终速度大小;

    (2)物块A距小车B左端的最大距离.

    C.从t=T/4时刻释放电子,电子可能在两板间振动,也可能打到右极板上 D.从t=3T/8时刻释放电子,电子必将打到左极板上

    2.带电粒子在匀强电场中的偏转

    规律

    ①、速度规律

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    vx

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ?v0vy?at?

    qELqUL

    ??

    mv0mdv0

    t

    qUL

    ?tan???2

    vxdm0v

    ②、位移规律

    vy

    x?v0t

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    y?

    12at?222dm0vvy

    ?

    ??qUL ?tan

    2

    yqUL

    ?2

    x2dm0v

    ③、角度规律

    tan??

    qUL

    2

    vxdmv0yqUL

    tan???2

    x2dmv0

    tan α = 2 tan β

    速度反向延长平分水平位移就象从水平位移的中点发出来一样

    第3单元 带电粒子在电场中的运动

    一、带电粒子在电场中的运动 1.带电粒子在匀强电场中的加速

    一般带电粒子所受的电场力远大于重力,所以可以认为只有电场力做功。由动能定理W=qU=ΔEK,此式与电场是否匀强无关,与带电粒子的运动性质、轨迹形

    状也无关。

    【例1】 如图所示,两平行金属板竖直放置,左极板接地,中间有小孔。右极板电势随时间变化的规律如

    图所示。电子原来静止在左极板小孔处。(不计重力作用)下列说法中正确的是 AC

    A.从t=0时刻释放电子,电子将始终向右运动,直到打到右极板上 B.从t=0时刻释放电子,电子可能在两板间振动

    t

    3、重力忽略与否

    忽略重力――电子、质子、离子等微观的带电粒子 不忽略重力――尘埃、液滴、小球等 4、 示波器和示波管

    示波管的原理图

    5、带电物体在电场力和重力共同作用下的运动。

    【例2】 已知如图,水平放置的平行金属板间有匀强电场。一根长l的绝缘细绳一端固定在O点,另一端系有质量为m并带有一定电荷的小球。小球原来静止在C点。当给小球一个水平冲量后,它可以在竖直面内绕O点做匀速圆周运动。若将两板间的电压增大为原来的

    3倍,求:要使小球从C点开始在竖直面内绕O点做圆周运动,至少要给小球多大的水平冲量?在这种情况下,在小球运动过程中细绳所

    受的最大拉力是多大? +

    解:原来小球受到的电场力和重力大小相等,增大电压后电场力

    是重力的3倍。在C点,最小速度对应最小的向心力,这时细绳拉力为零,合力为2mg,可求速度为v=gl,因此给小球的最小冲量为I = mgl。在最高点D小球受到的拉力最大。从C到D对

    2mvD1122

    小球用动能定理:2mg?2l?mvD?mvC,在D点F?2mg?,解得F=12mg。

    22l

    【例3】 已知如图,匀强电场方向水平向右,场强E=1.53106V/m,丝线长l=40cm,上端系

    于O点,下端系质量为m=1.03104kg,带电量为q=+4.9310-10C的小球,

    将小球从最低点A由静止释放,求:(1)小球摆到最高点时丝线与竖直方

    向的夹角多大?(2)摆动过程中小球的最大速度是多大?

    解:(1)这是个“歪摆”。由已知电场力Fe=0.75G摆动到平衡位置时丝线与竖直方向成37°角,因此最大摆角为74°。

    (2)小球通过平衡位置时速度最大。由动能定理:1.25mg?0.2l=mvB2/2,vB=1.4m/s。

    二、电容器

    1.电容器——两个彼此绝缘又相隔很近的导体都可以看成一个电容器。

    2.电容器的电容——电容器带电时,两极板就存在了电势差, 电容器的电量跟两极板的电势差的比值叫电容器的电容

    C.左移上极板M D.把下极板N接地

    【例5】 计算机键盘上的每一个按键下面都有一个电容传感器。电

    S

    容的计算公式是C??,其中常量ε=9.0310-12F?m-1,S表示两金属片

    d

    的正对面积,d表示两金属片间的距离。当某一键被按下时,d发生改变,引起电容器的电容发生改变,从而给电子线路发出相应的信号。已知两金属片的正对面积为50mm2,键未被按下时,两金属片间的距离为0.60mm。只要电容变化达0.25pF,电子线路就能发出相应的信号。那么为使按键得到反应,至少需要按下多大距离?

    解:未按下时电容C1=0.75pF,再

    C1d2?C?d

    得和C2=1.00pF,??

    C2d1C2d1

    得Δ

    电量

    电势差

    C?

    Q

    表示电容器容纳电荷本领的物理量,是由电容器本身的性质(导体U

    大小、形状、相对位置及电介质)决定的。

    单位:法拉(F)、皮法(pF)、微法(μF) 1 F = 10 6μF 1 μF = 10 6 pF

    3.平行板电容器的电容

    静电计实验(测量电势差)

    (1) 电计与金属板的连接方法 (2) 指针的偏角与电势差的关系 (3) 电容器的电量基本不变

    (4)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    变距离、正对面积、电介质(绝缘体)观察偏角的变化

    C?

    ?s

    4?kd

    介电常数的定义

    ε为电介质的介电常数(极板间充满电介质使电容增大的倍数),s为正对面积、d为距离、k为

    静电力常量 (注意:额定电压和击穿电压)

    4.两种不同变化

    电容器和电源连接如图,改变板间距离、改变正对面积或改变板间电解质材料,都会改变其电容,从而可能引起电容器两板间电场的变化。这里要分清两种常见的变化:

    (1)电键K保持闭合,则电容器两端的电压恒定(等于电源电动势),这种情况下带电量

    d=0.15mm。

    【例6】一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地,在两极板间有一正电荷(电量很小)固定在P点,如图所示,以E表示两极板间的场强,U表示电容器的电压,W表示正电荷在P点的电势能。若负极板不动,将正极板移到图中虚线所示的位置(AC)

    A U变小,E不变 B E变大,W变大 C U变小,W不变 D U不变,W不变

    5. 电容器与恒定电流相联系

    在直流电路中,电容器的充电过程非常短暂,除充电瞬间以外,电容器都可以视为断路。应该理解的是:电容器与哪部分电路并联,电容器两端的电压就必然与那部分电路两端电压相等。

    【例7】 如图电路中,C2?2C1,R2?2R1,忽略电源电阻,下列说法正确的是( )

    ①开关K处于断开状态,电容C2的电量大于C1的电量;②开关处于断开状态,电容C1的电量大于C2的电量;③开关处于接通状态,电容C2的电量大于C1的电量;④开关处于接通状态,电容C1的电量大于C2的电量。 A.① B.④ C.①③ D.②④

    解析:开关断开时,电容C1、C2两端电压相等,均为E,因为C2?2C1,由C?

    Q?CU?C,而C?

    ?S?SU1

    ?,E?? 4?kdddd

    (2)充电后断开K,保持电容器带电量Q恒定,这种情况下

    d1

    C?,U?,E?

    d?s?s

    ?s

    【例4】 如图所示,在平行板电容器正中有一个带电微粒。K闭合时,该微粒恰好能保持静止。在①保持K闭合;②充电后将K断开;两种情况下,各用什么方法能使该带电微粒向上运动打到上极板?(①选B,②选C。)

    A.上移上极板M B.上移下极板N

    Q

    知Q2?2C1??2Q1,即Q2?Q1,所以①正确;当开关K接通时,R1与R2串联,通过U

    R1和R2的电流相等,C1与R2并联,C2与R1并联,故C1的电压为IR2,C2的电压为IR1又Q1?C1IR2,Q2?C2IR1又C2?2C1,R2?2R1,所以Q1?Q2即两电容的电量相等;所以正确

    选项应为A。

    6、电容器力学综合

    【例8】如图所示,四个定值电阻的阻值相同都为R,开关K

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    有一质量为m带电量为q的小球静止于平行板电容器板间的中点O。现

    在把开关K

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    断开,此小球向一个极板运动,并与此极板相碰,碰撞时无

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    机械能损失,

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    碰撞后小球恰能运动到另一极板处,设两极板间的距离为d电源内阻不计,试计算:⑴电源电动势ε。⑵小球和电容器一个极板碰

    撞后所带的电量q?。

    解析:⑴开关闭合时,电容器两极板间电场方向竖直向上,由小球在O点处静止可知,小球带

    Umgd,即U?;由于R4无电流,电容器两极板间电压dq

    3mgd?2

    U等于电阻R1的端电压,则U?。 ?R??,所以E?

    2q3R?2

    ??3mgd

    ⑵开关断开后,两极板间电压为U?,U??,设此时两极板间场强为?R??

    R?R24q

    U?3mg

    E?,E??;因U??U小球所受的向上的电场力小于重力,小球向下加速运动与下极?

    d4q

    ?板碰撞,碰后小球上升至上极板时速度恰好为零。设小球与下极板碰撞后的电量变为q,对小球

    正电。设两极板间电压为U,则mg?q从运动过程应用动能定理有?qE??

    ④动能的增量相比,c的最小,a和b的一样大

    A.① B.①② C.③④ D.①③④

    4.在图所示的实验装置中,充电后的平行板电容器的A极板与灵敏的静电计相接,极板B接地.若极板B稍向上移动一点,由观察到静电计指针的变化,作出电容器电容变小的依据是

    A.两极间的电压不变,极板上电荷量变小 B.两极间的电压不变,极板上电荷量变大

    C.极板上的电荷量几乎不变,两极间的电压变小 D.极板上的电荷量几乎不变,两极间的电压变大

    5.如图所示,电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动,然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中,射入方向跟极板平行,整个装置处在真空中,重力可忽略,在满足电子能射出平行板区的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏转角θ变大的是

    A.U1变大、U2变大 B.U1变小、U2变大 C.U1变大、U2变小 D.U1变小、U2变小 6密立根油滴实验进一步证实了电子的存在,揭示了电荷的非连续性.如图所示是密立根实验的原理示意图,设小油滴质量为m,调节两板间电势差为U,当小油滴悬浮不动时,测出两板间距离为d.可求出小油滴的电荷量q=_______.

    7.水平放置的平行板电容器的电容为C,板间距离为d,极板足

    够长,当其带电荷量为Q时,沿两板中央水平射入的带电荷量为q的微粒恰好做匀速直线运动.若使电容器电荷量增大一倍,则该带电微粒落到某一极板上所需的时间_______.

    8.来自质子源的质子(初速度为零),经一加速电压为800 kV的直线加速器加速,形成电流强度为1 mA的细柱形质子流,已知质子电荷量e=1.60310-19 C,这束质子流每秒打在靶上的质子数为______,假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的,在质子束中与质子源相距l和4l的两处,各取一段极短的相等长度的质子流,其中的质子数分别为n1和n2,则n1/n2=______. 参考答案

    1AC 2.B 3.D 4D 5.B 6

    dd7

    ?q?E?d?mg?0,所以q??q。 226

    三、针对训练

    1.如图所示,虚线a、b和c 是某静电场中的三个等势面,它们的电势分别为φa、φb和φc,φa>φb>φc,一带正电的粒子射入电场中,其运动轨迹如实线KLMN所示,由图可知

    A.粒子从K到L的过程中,电场力做负功 B.粒子从L到M的过程中,电场力做负功 C.粒子从K到L的过程中,静电势能增加 D.粒子从L到M的过程中,动能减小

    2.离子发动机飞船,其原理是用电压U加速一价惰性气体离子,将它高速喷出后,飞船得到加速,在氦、氖、氩、氪、氙中选用了氙,理由是用同样电压加速,它喷出时

    A.速度大 B.动量大 C.动能大 D.质量大

    3.a、b、c三个α粒子由同一点垂直场强方向进入偏转电场,其轨迹如图所示,其中b恰好飞出电场,由此可以肯定

    ①在b飞离电场的同时,a刚好打在负极板上 ②b和c同时飞离电场

    ③进入电场时,c的速度最大,a的速度最小

    mgdd

    7 Ug

    8.6.2531015个,2/1,n=I/e=6.2531015个,设质子在与质子源相距l和4l的两处的速度分别为v1、v2,则v1/v2=

    nQIttv2al2

    =1/2,极短的相等长度质子流中质子数之比为1?1?1?1?2?

    n2Q2It2t2v112a?4l

    第4单元 电场中的导体

    一、金属导体的特征

    整块金属 = 正离子 + 自由电子

    (热振动) (自由移动)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    二.静电感应现象:放入电场中的导体,其内部的自由电子在电

    场力的作用下向电场的反方向作定向移动,致使导体的两端分别出现等量的正、负电荷。这种现象叫静电感应现象。 三.静电平衡状态

    导体(包括表面)没有电荷定向移动的状态叫做静电平衡状态。 四.处于静电平衡状态导体的性质 (1)导体内部的场强处处为零。

    (2)导体表面上任何一点的场强方向跟该点的表面垂直。

    (3)导体所带的净电荷只分布在导体的外表面上,导体内部没有净电荷。 (4)处于静电平衡状态的导体是等势体,导体表面是等势面。图是孤立导体周围的等势面和电场线形状。

    (5)地球是个大导体,静电平衡状态的地球以及跟它相连的导体都是等势体。

    (6)孤立导体表面的电荷分布特点:在孤立导体表面,向外突出的地方电荷较密,比较平坦的地方电荷较疏,向里凹进的地方电荷最疏。因而导体尖端电荷面密度较大致使该处场强较大,从而可能使得空气被电离成导体而发生尖端放电现象。夜间看到的高压电线周围笼罩着的一层绿色光晕(电晕)就是一种微弱的尖端放电形式。尖端放电致使高压线及高压电极上电荷的丢失,因此,凡对地有高压的导体(或两个相互有高压的导体),其表面都应尽量光滑。避雷针即利用尖端放电的道理制成的。 五、静电屏蔽

    导体网(壳)在静电平衡时,内部场强处处为零,这样就可以保护它所包围的区域,使区域内不受外界电场的影响。叫做静电屏蔽。” 六.静电的防止和利用

    (1)危害:静电由于吸附尘埃会给印刷、制药、合成纤维等工业生产中带来危害。静电对高精密仪器有干扰甚至毁坏作用。静电的最大危害是有可能因静电火花点燃某些易燃物质而引起爆炸。

    (2)防止:最简单而又最可靠的办法是用导线把设备接地,这样可以把电荷引入大地,避免静电积累。油罐车尾部拖的铁链就是一根接地线。调节空气的温度也是防止静电危害的有效方法。

    (3)利用:静电利用依据的物理原理几乎都是让带电的物质微粒在电场力的作用

    下,奔向并吸附到电极上。如图1-25是静电除尘示意图,除尘器由金属管A和管中的金属丝B组成,A接高压电源正极,B接高压电源负极。A、B之间有很强的电场,而且距B越近电场越强。B

    附近的空气分子被强电场电离为电子和正离子,正离子跑到B上得到电子又变成空气分子。电子奔向正极A的过程中吸附到煤粉上便煤粉带负电,吸附到正极A上,排除的烟就成为清洁的了。 【例1】 图1-27中平行金属板A、B间距离为6厘米,电势差保持为300伏,将一块3厘米厚的矩形空腔导体放入A、B之间,它的左侧面P与A平行正对且离A板1厘米。则A、B两板正中央一点C的电势因此而发生怎样的变化?

    A.变为零; B.仍为150伏; C.升高50伏; D.降低50伏。 【解题方法】 平行正对导体间的电场性质为匀强电场;处于静电

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    解:未放空腔前,板间场强

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    由题意知UB=0,UA=300伏,则UC=150伏。

    放入空腔导体后,腔内场强为零,设此时C,点电势变为U′C。因导体为等势体,故有UP=UQ=U′C。

    由于空腔两个侧面与A、B板平行正对,因此A、P之间和Q、B之间场强相等,令其为E′。由题给条件,若设A、P间距为d′,则

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    即2(UA-U′C)=U′C-UB ,

    同理因UB=0,UA=300伏,所以U′C=200伏。即C点电势从150伏变为200伏,升高了50伏,所以应选C选项。

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    第七章 恒定电流

    知识网络:

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    4、适用范围:对金属导体和电解液适用,对气体的导电不适用 5、电阻的伏安特性曲线:注意I-U曲线和U-I曲

    别。还要注意:当考虑到电阻率随温度的变化时,电阻特性曲线不再是过原点的直线。

    四.电阻定律——导体电阻R跟它的长度l成正比,跟 积S成反比。R??

    线的区

    的伏安

    横截面

    l s

    第1单元 基本概念和定律

    一、.电流

    条件:1、导体两端有持续的电压 2、有可以自由移动的电荷

    金属导体――自由电子 电解液――正负离子 气体――正负离子、自由电子 方向:正电荷的定向移动的方向

    导体中电流由高电势流向低电势, 电流在电源外部由正极流向负极

    二、电流强度——(I 标量)——表示电流的强弱。

    通过导体某一截面的电量q跟通过这些电量所用时间的比值,叫电流强度,

    17

    简称电流。

    1、定义式:I?

    (1)ρ是反映材料导电性能的物理量,叫材料的电阻率(反映该材料的性质,不是每根具体的导线的性质)。单位是Ω?m。

    (2)纯金属的电阻率小,合金的电阻率大。 ⑶材料的电阻率与温度有关系:

    ①金属的电阻率随温度的升高而增大(可以理解为温度升高时金属原子热运动加剧,对自由电子的定向移动的阻碍增大。)铂较明显,可用于做温度计;锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变,可用于做标准电阻。

    ②半导体的电阻率随温度的升高而减小(可以理解为半导体靠自由电子和空穴导电,温度升高时半导体中的自由电子和空穴的数量增大,导电能力提高)。

    ③有些物质当温度接近0 K时,电阻率突然减小到零——这种现象叫超导现象。能够发生超导现象的物体叫超导体。材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度TC。我国科学家在1989年把TC提高到130K。现在科学家正努力做到室温超导。

    注意:公式R=

    LU

    是电阻的定义式,而R=ρ是电阻的决定式R与U成正比或R与I成反比IS

    q

    适用于任何电荷的定向移动形成的电流。

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    t

    3

    3

    单位:1 C / s = 1 A 1 A =

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    10 mA 1 mA =

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    10 μA

    注意:在电解液导电时,是正负离子向相反方向定向移动形成电流,在用公式I=q/t计算电流强度时应引起注意。

    2、电流的微观表达式

    已知:粒子电量q 导体截面积s 粒子定向移动的速率v 粒子体密度(单位体积的粒子的个数)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    推导: I?

    qsvtnq??I?nqsv tt

    对于金属导体有I=nqvS(n为单位体积内的自由电子个数,S为导线的横截面积,v为自由电

    -55

    子的定向移动速率,约10m/s,远小于电子热运动的平均速率10m/s,更小于电场的传播速率3

    8

    310m/s),这个公式只适用于金属导体,千万不要到处套用。

    三、欧姆定律

    1、内容:导体中的电流强度跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比

    2、公式:I?

    的说法是错误的,导体的电阻大小由长度、截面积及材料决定,一旦导体给定,即使它两端的电压U=0,它的电阻仍然照旧存在。

    五 .电功和电热

    2

    电功就是电场力做的功,因此是W=UIt;由焦耳定律,电热Q=IRt。其微观解释是:电流通过金属导体时,自由电子在加速运动过程中频繁与正离子相碰,使离子的热运动加剧,而电子速率减小,可以认为自由电子只以某一速率定向移动,电能没有转化为电子的动能,只转化为内能。

    1、电功和电功率

    电功:电场力对运动电荷所做的功,也叫做电流所做的功 W?UItp?UI 适用于任何电路 能量转化:把电能转化成其他形式的能

    2、电热和热功率(焦耳定律)

    电流通过导体时,释放的热量

    Q?I2Rtp?I2R 适用于任何电路

    U R

    能量转化:电能转化为内能

    3、纯电阻电路(一来一去,电能全部转化成内能(电阻、灯泡、电炉、电烙铁))

    引:真空中和电阻中电流作功把电能转变为其它形式的能的不同 (动能、内能、机械能、化学能等)

    3、R电阻,1V / A = 1Ω 1 KΩ = 1000Ω 1 MΩ = 1000KΩ由本身性质决定

    W?Q

    UIt?I2Rt?U?IR

    4、非纯电阻电路(一来多去电能的一部分转化成热能(电动机、电解槽,电感,电容??)

    2

    W=I R t+其他形式的能量,即

    W?Q

    UIt?IRt?U?IR

    2

    5、对于电动机

    2

    UI = I R + 机械P 输入功率 内耗功率 输出功率 机械p 总功率 热功率 机械功率 消耗功率 损失功率 有用功率

    例:电动机,U=220V,I=50A,R=0.4Ω求:

    22

    ①电功率p=UI=22035=11KW ②热功率p=I R=5030.4=1 KW

    【例1】下图所列的4个图象中,最能正确地表示家庭常用的白炽电灯在不同电压下消耗的电功率P

    2

    与电压平方U之间的函数关系的是以下哪个图象

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    2 2

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    2

    o

    A. B. C. D.

    2

    2

    解:此图象描述P随U变化的规律,由功率表达式知:P?U,U越大,电阻越大,图象上对

    R

    应点与原点连线的斜率越小。选C。

    6、关于用电器的额定值问题

    额定电压是指用电器在正常工作的条件下应加的电压,在这个条件下它消耗的功率就是额定功率,流经它的电流就是它的额定电流。

    如果用电器在实际使用时,加在其上的实际电压不等于额定电压,它消耗的功率也不再是额定功率,在这种情况下,一般可以认为用电器的电阻与额定状态下的值是相同的,并据此来进行计算。

    【例2】 某电动机,电压U1=10V时带不动负载,不转动,电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转,电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大?

    解:电动机不转时可视为为纯电阻,由欧姆定律得,R?

    I2R

    质量m=50kg,电源提供给电动机的电压为U=110V,不计各种摩擦,当电动机以v=0.9m/s的恒定速

    2

    率向上提升重物时,电路中的电流强度I=5.0A,求电动机的线圈电阻大小(取g=10m/s).

    2

    解析:电动机的输入功率P=UI,电动机的输出功率P1=mgv,电动机发热功率P2=Ir

    2

    而P2=P - P1,即Ir= UI-mgv 代入数据解得电动机的线圈电阻大小为r=4Ω

    【例4】 来自质子源的质子(初速度为零),经一加速电压为800kV的直线加速器加速,形成

    -19

    电流强度为1mA的细柱形质子流。已知质子电荷e=1.60310C。这束质子流每秒打到靶上的质子数为_________。假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的,在质子束中与质子源相距L和4L的两处,各取一段极短的相等长度的质子流,v v其中的质子数分别为n1和n2,则n1∶n2=_______。 I?解:按定义,

    nenI

    ,???6.25?1015. tte

    由于各处电流相同,设这段长度为l,其中

    的质子数为n个, 由I?

    nnelnev1

    和t?得I?,?n?。而v2?2as,?v?s,?1?tvlvn2s22

    ? s11

    针对练习

    1.关于电阻率,下列说法中不正确的是

    A.电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大,其导电性能越好 B.各种材料的电阻率都与温度有关,金属的电阻率随温度升高而增大

    C.所谓超导体,当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时,它的电阻率突然变为零 D.某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,通常都用它们制作标准电阻

    2.如图所示,厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab=10 cm,bc=5 cm,当将A与B接入电压为U的电路中时,电流强度为1 A,若将C与D接入电压为U的电路中,则电流为 A.4 A B.2 A C.

    11A D.A 24

    U1

    ?5?,这个电阻可认为是不变I1

    2

    3.如图所示,两段材料相同、长度相等、但横截面积不等的导体接在电路中,总电压为U,则.

    ①通过两段导体的电流相等

    ②两段导体内自由电子定向移动的平均速率不同 ③细导体两端的电压U1大于粗导体两端的电压U2 ④细导体内的电场强度大于粗导体内的电场强度 A.① B.①② C.①②③ D.①②③④

    4.一根粗细均匀的导线,两端加上电压U时,通过导线中的电流强度为I,导线中自由电子定

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    向移动的平均速度为v,若导线均匀拉长,使其半径变为原来的

    的。电动机正常转动时,输入的电功率为P电=U2I2=36W,内部消耗的热功率P热=I2R=5W,所以机械功率P=31W

    由例题可知:电动机在启动时电流较大,容易被烧坏;正常运转时电流反而较小。

    【例3】某一直流电动机提升重物的装置,如图所示,重物的

    - 56 -

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    1

    ,再给它两端加上电压U,则 2

    II

    A.通过导线的电流为 B.通过导线的电流为

    46

    vv

    C.

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    自由电子定向移动的平均速率为

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    D.自由电子定向移动的平均速率为

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    4

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    6

    5.如图所示,当滑动变阻器的滑键从最左端向右滑过2R/3时,电压表的读数由U0增大到2U0,若电源内阻不计,则下列说法中正确的是

    A.通过变阻器R的电流增大为原来的2倍

    B.变阻器两端的电压减小为原来的

    23

    倍 C.若R的阻值减小到零,则电压表的示数为4U0 D.以上说法都正确

    7.在电解槽中,1 min内通过横截面的一价正离子和一价负离子的个数分别为1.12531021

    7.531020

    ,则通过电解槽的电流为_______.

    8.如图,电源可提供U=6 V的恒定电压,R0为定值电阻,某同学实验时误将一电流表(内阻忽略)并联于Rx两端,其示数为2 A,当将电流表换成电压表(内阻无限大)后,示数为3 V,则Rx的阻值为____Ω.

    9.将阻值为16 Ω的均匀电阻丝变成一闭合圆环,在圆环上取Q为固定点,P为滑键,构成一圆形滑动变阻器,如图1—28—8所示,要使Q、P间的电阻先后为4 Ω和3 Ω,则对应的θ角应分别是_______和_______.

    10.甲、乙两地相距6 km,两地间架设两条电阻都是6 Ω的导线.当两条导线在甲、乙两地间的某处发生短路时,接在甲地的电压表,如图所示,读数为6 V,电流表的读数为1.2 A,则发生短路处距甲地多远?

    11.某用电器离电源L m,线路上电流为I A,若要求线路上电压不超过U V,输电线电阻率为ρΩ2m,则该输电线的横截面积需满足什么条件?

    12.如图所示是一种悬球式加速度仪.它可以用来测定沿水平轨道做匀加速直线运动的列车的加速度.m是一个金属球,它系在细金属丝的下端,金属丝的上端悬挂在O点,AB是一根长为l的电阻丝,其阻值为R.金属丝与电阻丝接触良好,摩擦不计.电阻丝的中点C焊接一根导线.从O点也引出

    一根导线,两线之间接入一个电压表○

    V (金属丝和导线电阻不计).图中虚线OC与

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    AB相垂直,且OC=

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    h,电阻丝AB接在

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    电压恒为U的直流稳压电源上.

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    整个装置固定在列车中使AB

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    - 57 -

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    沿着车前进的方向.列车静止时金属丝呈竖直状态.当列车加速或减速前进时,金属线将偏离竖直方向θ,从电压表的读数变化可以测出加速度的大小.

    (1)当列车向右做匀加速直线运动时,试写出加速度a与θ角的关系及加速度a

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    与电压表读数U′的对应关系.(2)这个装置能测得的最大加速度是多少?

    第2单元 串并联电路 电表的改装

    一、串并联

    1、串联

    I1 = I2 R = R1 + R2 U = U1 + U2

    2、并联

    I1 + I2 = I U1 = U2

    1R?1R?1

    R? (1)R?R1R2 12R1?R2

    (2) 总电阻小于任何一个电阻

    (3)某一个电阻变大,总电阻变大 (4)某一支路断路,总电阻变大 (5)某一支路短路,总电阻为零

    3、分压器

    (1) 分清负载和空载时的输出电压UCD

    (2) CD间接入电阻的大小和多少对输出电压的影响 (3) p在中点时的输出电压UCD

    4、电源的串联和并联

    【例1】 已知如图,两只灯泡L1、L2分别标有“110V,60W”和“110V,100W”,另外有一只滑动变阻器R,将它们连接后接入220V的电路中,要求两灯泡都正常发光,并使整个电路消耗的总功率最小,应使用下面哪个电路?B

    A. B. C. D.

    L L R R

    L

    R

    【例2】 实验表明,通过某种金属氧化物制成的均匀棒中的电流I跟电压U之间遵循I =kU 3的规

    律,其中U表示棒两端的电势差,k=0.02A/V3。现将该棒与一个可变电阻器R串联在一起后,接在

    一个内阻可以忽略不计,电动势为6.0V的电源上。求:(1)当串联的可变电阻器阻值R多大时,

    3 电路中的电流为0.16A?(2)当串联的可变电阻器阻值R多大时,棒上消耗的电功率是电阻R上

    消耗电功率的1/5? 解:画出示意图如右。

    3(1)由I =kU 和I=0.16A,可求得棒两端电压为2V,因此变阻器两

    端电压为4V,由欧姆定律得阻值为25Ω。

    3

    (2)由于棒和变阻器是串联关系,电流相等,电压跟功率成正比,棒两端电压为1V,由I =kU

    R R

    电键断开

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    得电流为0.02A,变阻器两端电压为5V,因此电阻为250Ω。 电键闭合

    【例3】 图为分压器接法电路图,电源电动势1 为E,内阻不计,变阻器总电阻为r。闭合电键 S后,负载电阻R两端的电压U随变阻器本身 a、b两点间的阻值Rx变化的图线应最接近于

    右图中的哪条实线 R 4

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    xA.① B.② C.③ D.④ 解:当Rx增大时,左半部分总电阻增大, 右半部分电阻减小,所以R两端的电压U应增大,排除④;如果没有并联R,电压均匀增大,图线

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    将是②;实际上并联了R,对应于同一个Rx值,左半部分分得的电压将比原来小了,所以③正确, R3

    选C。

    二、电 路 的 简 化

    三、电路中有关电容器的计算。 原则:

    (1)电容器跟与它并联的用电器的电压相等。 1、 无电流得支路可以除去

    (2)在计算出电容器的带电量后,必须同时判定两板的极性,并标在图上。 2、 等势点可以合并

    (3)在充放电时,电容器两根引线上的电流方向总是相同的,3、 理想导线可以任意长短 所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向。 4、 理想电压表断路,理想电流表短路

    (4) 如果变化前后极板带电的电性相同,那么通过每根引线

    5、 电容充电完毕时断路,看成并联,电压相等 的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差;如果变化前方法:

    后极板带电的电性改变,那么通过每根引线的电荷量等1、 电流分支法 于始末状态电容器电荷量之和。 两种方法经常一起使用 2、 找交叉点法

    R R 【例4】 已知如图,电源内阻不计。为使电容器的带电量增大,可采

    取以下那些方法:BD。 注意:不漏掉任何一个元件,不重复用同一个元件

    A.增大R1 B.增大R2 C.增大R3 D.减小R1 【例5】已知如图,R=30Ω,R=15Ω,R=20Ω,AB间电压U=6V,1231、 A - 6A端为正C=2μF,为使电容器带电量达到Q =2310C,应将R4的 B 阻值调节到多大?

    解:由于R1 和R2串联分压,可知R1两端电压一定为4V,由电容器的电容知:为使C的带电 量为2310-6C,其两端电压必须为1V,所以R3的电压可以为 B 3V或5V。因此R4应调节到20Ω或4Ω。两次电容器上极板分4 1

    别带负电和正电。

    还可以得出:当R4由20Ω逐渐减小的到4Ω的全过程中,2 通过图中P点的电荷量应该是4310-6C,电流方向为向下。

    【例6】如图所示的电路中,4个电阻的阻值均为R,E为直流 - 58 -

    电源,其内阻可以不计,没有标明哪一极是正极.平行板电容器两极板间的距离为d.在平行极板电容器的两个平行极板之间有一个质量为m,电量为q的带电小球.当电键K闭合时,带电小球静止在两极板间的中点O上.现把电键打开,带电小球便往平行极板电容器的某个极板运动,并与此极板碰撞,设在碰撞时没有机械能损失,但带电小球的电量发生变化.碰后小球带有与该极板相同性质的电荷,而且所带的电量恰好刚能使它运动到平行极板电容器的另一极板.求小球与电容器某个极板碰撞后所带的电荷.

    解:由电路图可以看出,因R4支路上无电流,电容器两极板间电压,无论K是否闭合始终等于电阻R3上的电压U3,当K闭合时,设此两极板间电压为U,电源的电动势为E,由分压关系可得U=U3=

    流原理,需要并联的电阻值R?

    IgIR

    Rg?

    Rgn?1

    ,故量程扩大的倍数越高,并联电阻值越小。

    2

    E 3

    小球处于静止,由平衡条件得

    qU

    =mg ② d

    3

    U 4

    当K断开,由R1和R3串联可得电容两极板间电压U′为 U′=

    E 2

    ③, 由①③得U′=

    U′<U表明K断开后小球将向下极板运动,重力对小球做正功,电场力对小球做负功,表明小球所带电荷与下极板的极性相同,由功能关系

    mg

    dU?12

    ?mv-0 ⑤ -q

    222

    12

    mv2

    因小球与下极板碰撞时无机械能损失,设小球碰后电量变为q′,由功能关系得 q′U′-mgd=0-

    联立上述各式解得q′=

    77q球与下板碰后电荷符号未变,电量为原来的. 66

    四、电表的改装

    (1)电流表原理和主要参数

    电流表G是根据通电线圈在磁场中受磁力矩作用发生偏转的原理制成的,且指什偏角θ与电流强度I成正比,即θ=kI,故表的刻度是均匀的。电流表的主要参数有,表头内阻Rg:即电流表线圈的电阻;满偏电流Ig:即电流表允许通过的最大电流值,此时指针达到满偏;满偏电压U:即指针满偏时,加在表头两端的电压,故Ug=IgRg

    (2)电流表改装成电压表

    方法:串联一个分压电阻R,如图所示,若量程扩大n倍,即n=

    需要说明的是,改装后的电压表或电流表,虽然量程扩大了,但通过电流表的最大电流或加在电流表两端的最大电压仍为电流表的满偏电流Ig和满偏电压Ug,只是由于串联电路的分压及并联电路的分流使表的量程扩大了。

    【例7】、一灵敏电流计,允许通过的最大电流(满刻度电流)为Ig=50μA,表头电阻Rg=1kΩ,若改装成量程为Im=1mA的电流表,应并联的电阻阻值为 Ω。若将改装后的电流表再改装成量程为Um=10V的电压表,应再串联一个阻值为Ω

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    的电阻。(答案52.6;9944)

    【例8】如图所示,四个相同的电流表分别改装成两个安培表和两个伏特表。安培表A1的量程大于A2的量程,伏特表V1的量程大于V2的量程,把它们按图接入电路,则

    安培表A1的读数 安培表A2的读数; 安培表A1的偏转角 安培表A2的偏转角; 伏特表V1的读数 伏特表V2的读数;

    伏特表V1的偏转角 伏特表V2的偏转角; 解:大于 等于 大于等于

    五、伏安法——电阻的测量

    电阻的测量有多种方法,主要有伏安法、欧姆表法,除此以外,还有半偏法测电阻、电桥法测电阻、等效法测电阻等等.

    下面主要介绍伏安法测电阻的电路选择

    1.伏安法测电阻的两种电路形式(如图所示) 2.实验电路(电流表内外接法)的选择

    RxR

    >V,一般选电流表的内接法。 RARxRR

    (2)若x<V,一般选电流表外接法。

    RARx

    (1)若

    六、滑动变阻器的使用

    1、滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    U

    ,则根据分压原理,需串联的电阻值Ug

    UR

    Rg?(n?1)Rg,故量程扩大的倍数越高,串联的电阻值Ug

    R?

    越大。

    (3)电流表改装成电流表

    方法:并联一个分流电阻R,如图所示,若量程扩大n倍,即n=

    I

    ,则根据并联电路的分Ig

    - 59 -

    如图两种电路中,滑动变阻器(最大阻值为R0)对负载RL的电压、电流强度都起控制调节作用,通常把图(a)电路称为限流接法,图(b)电路称为分压接法.

    其中,在限流电路中,通RL的电流IL=

    E

    ,当R0>RL时IL主要取决于R0的变化,当

    RL?R0

    U=PR??5≈2.2 V

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    I

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    =P/R?/5=0.45 A. 则电流表应选A1,电压表应选V1.

    又因RA?RV?

    则电流表必须0.2?3000=24.5 Ω>Rx,

    外接.

    因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻Rx,故首先考虑滑动变阻器的限流接法,若用限流接法,则被测电阻Rx上的最小电流为Imin=

    R0<RL时,IL主要取决于RL,特别是当R0<<RL时,无论怎样改变R0的大小,也不会使IL有较大变化.在分压电路中,不论R0的大小如何,调节滑动触头P的位置,都可以使IL有明显的变化.

    2、滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法

    (1)下列三种情况必须选用分压式接法

    ①要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时(如:测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路),即大范围内测量时,必须采用分压接法.

    ②当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0,且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时,必须采用分压接法.因为按图(b)连接时,因RL>>R0>Rap,所以RL与Rap的并联值R并≈Rap,而整个电路的总阻约为R0,那么RL两端电压UL=IR并=

    E6

    =0.11 A<I额,故可用限流电路.电路如图所示. ?

    Ex?R5?50

    U

    2Rap,显然UL∝R0

    Rap,且Rap越小,这种线性关系越好,电表的变化越平稳均匀,越便于观察和操作.

    ③若采用限流接法,电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过RL的额定值时,只能采用分压接法.

    (2)下列情况可选用限流式接法

    ①测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节,只是小范围内测量,且RL与R0接近或RL略小于R0,采用限流式接法.

    ②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小,不能满足分压式接法的要求时,采用限流式接法.

    ③没有很高的要求,仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时,可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法.

    【例9】用伏安法测量某一电阻Rx阻值,现有实验器材如下:待测电阻Rx(阻值约5 Ω,额定功率为1 W);电流表A1(量程0~0.6 A,内阻0.2 Ω);电流表A2(量程0~3 A,内阻0.05 Ω);电压表V1(量程0~3 V,内阻3 kΩ);电压表V2(量程0~15 V,内阻15 kΩ);滑动变阻器R0(0~50

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    【例10】某电流表的内阻在0.1Ω~0.2Ω之间,现要测量其内阻,可选用的器材如下:

    A.待测电流表A1(量程0.6A); B.电压表V1(量程3V,内阻约2kΩ) C.电压表V2(量程15V,内阻约10kΩ); D.滑动变阻器R1(最大电阻10Ω) E.定值电阻R2(阻值5Ω) F.电源E(电动势4V) G.电键S及导线若干

    (1)电压表应选用_____________; (2)画出实验电路图;

    (3)如测得电压表读数V,电流表读数I,则电流表A1内阻表达式为:RA = ____。

    解:利用电压表指电压,电流表指电流的功能,根据欧姆定律R=电源电动势为4V, 在量程为15V的电压表中有

    U

    计算电流表的内阻。由于I

    2

    的刻度没有利用,测3

    量误差较大,因而不能选;量程为3V的电压表其量程虽然小于电源电动势,但可在电路中接入滑动变阻器进行保护,故选用电压表V1。由于电流表的内阻在0.1Ω~0.2Ω之间,量程为0.6A ,电流表上允许通过的最大电压为0.12V,因而伏特表不能并联在电流表的两端,必须将一个阻值为5Ω的定值电阻R2与电流表串联再接到伏特表上,才满足要求。滑动变

    阻器在本实验中分压与限流的连接方式均符合要求,但考虑限流的连接方式节能些,因而滑动变阻器采用限流的连接方式 。故本题电压表选用V1;设计电路图如图1所示;电流表A1内阻的表达式为: RA =

    U

    -R2。 I

    七、针对训练

    1.在如图所示的电路中,R1=R2=R3,在a、c间和b、c间均接有用电器,且用电器均正常工作,设R1、R2、R3上消耗的功率分别为P1、P2、P3,则( )

    A.P1>P2>P3 B.P1>P3>P2 C.P1>P2=P3 D.因用电器的阻值未知,无法比较三个功率的大小

    2、如图所示的电路中,L1、L2为“220V、100W”灯泡,L3、L4为“220V,40W”灯泡,现将两端接入电路,其实际功率的大小顺序是( )

    A.P4>P1>P3>P2 B.P4>P1>P2>P3 C.P1>P4>P2>P3 D.P1>P4>P3>P2

    a b c

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    为了较准确测量Rx阻值,电压表、电流表应选________,并画出实验电路图. 解题方法与技巧:由待测电阻Rx额定功率和阻值的大约值,可以计算待测电阻Rx的额定电压、额定电流的值约为

    - 60 -

    3、如图所示,把两相同的电灯分别拉成甲、乙两种电路,甲电路所加的电压为8V,乙电路所加的电压为14V。调节变阻器R1和R2使两灯都正常发光,此时变阻器消耗的电功率分别为P甲和P乙,下列关系中正确的是( )

    A.P甲 > P乙 B.P甲 <P乙 C.P甲 = P乙 D.无法确定

    5、如图,D为一插头,可接入电压恒定的照明电路中,a、b、c为三只相同且功率较大的电炉,a靠近电源,b、c离电源较远,而离用户电灯L很近,输电线有电阻。关于电炉接入电路后对电灯的影响,下列说法中正确的是( )

    A.使用电炉a时对电灯的影响最大 B.使用电炉b时对电灯的影响比使用电炉a时大 C.使用电炉c时对电灯几乎没有影响

    D.使用电炉b或c时对电灯影响几乎一样

    6、一盏电灯直接接在恒定的电源上,其功率为100W,若将这盏灯先接上一段很长的导线后,再接在同一电源上,在导线上损失的电功率是9W,此时电灯实际消耗的电功率( )

    A.等于91W B.小于91W

    C.大于91W D.条件不足,无法确定 7、把两个标有“6V、3W”和“6V、4W”的小灯泡串联,则串联电路允许达到的最大功率是W;把这两个小灯泡并联,则并联电路允许达到的最大功率是 W。

    8、如图所示的电路中,R1=10Ω,R2=4Ω,R3=6Ω,R4=3Ω,U=2.4V。在ab间接一只理想电压表,它的读数是 ;如在ab间接一只理想电流表,它的读数是 。

    12.如图所示是电饭煲的电路图,S1是一个控温开关,手动闭合后,当此开关温度达到居里点(103 ℃)时,会自动断开,S2是一个自动控温开关,当温度低于70 ℃时,会自动闭合;温度高于80 ℃时,会自动断开.红灯是加热时的指示灯,黄灯是保温时的指示灯.分流电阻R1=R2=500 Ω,加热电阻丝R3=50 Ω,两灯电阻不计.

    (1)分析电饭煲的工作原理.

    (2)如果不闭合开关S1,能将饭煮熟吗?

    (3)计算加热和保温两种状态下,电饭煲消耗的电功率之比

    参考答案

    1. A 2、D 3、A 5、D 6、BD 7、21/4W、7W 8、1.8V、2/3A

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    12、(1)电饭煲盛上食物后,接上电源,S2自动闭合,同时手动闭合S1,这时黄灯短路,红灯亮,电饭煲处于加热状态,加热到80℃时,S2自动断开,S1仍闭合;水烧开后,温度升高到103℃时,开关S1自动断开,这时饭已煮熟,黄灯亮,电饭煲处于保温状态,由于散热,待温度降至70℃时,S2自动闭合,电饭煲重新加热,温度达到80℃时,S2又自动断开,再次处于保温状态.

    (2)如果不闭合开关S1,则不能将饭煮熟,因为只能加热到80℃.

    U2U2

    (3)加热时电饭煲消耗的电功率P1=,保温时电饭煲消耗的电功率P2=,两式

    R并R1?R并

    中R并=

    R2R3500?50500

    Ω.从而有 ???

    R2?R3500?5011

    R1?R并500?500/11

    P1∶P2==12∶1 ?

    R并500/11

    第3单元 闭 合 电 路 欧 姆 定 律

    一、电源

    1、 内部非静电力搬运电荷,对电荷做功 2、两极出现电势差

    3、内部非静电力做功,把其他形式的能转化为电能,外部电流做功,把电能转化成其他形式的能

    非静电力做功W 二、电动势 E=

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    电荷电量q 意义:1、表示把其他形式的能量转化成电能的本领的

    物理

    2、等于电源没接入电路时两极间的电压

    E

    三、外电路和内电路

    1、 在任何电路中,有E = U外 + U内 (类比:挣钱和花钱) 2、 外电路和内电路电流的流向

    四、闭合电路欧姆定律

    E = U外 + U内 即 E = I R + I r ∴ I?

    E

    R?r

    闭合电路中的电流强度跟电源的电动势成正比,跟电路的总电阻成反比。(比较两个欧姆定律的异同)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    闭合电路欧姆定律的表达形式有: ①E=U外+U 内②I?④U?

    E

    (I、R间关系) ③U=E-Ir(U、I间关系) R?r

    R

    E(U、R间关系) R?r

    E

    R?r

    五、路端电压跟负载的关系 E = IR + I r I?

    - 61 -

    R变大,I减小,U内减小,U外变大

    (1),, E = U

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    (2),I0=E / r,短路电流

    六、U外~I的图象

    U外 =

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    -I r + E 1、 电动势

    2、 短路电流Io

    3、 r = E / I0 =tan θ I

    七、闭合电路中的功率

    EI = U外3I + U内3I

    总功率 输出功率 内耗功率

    八、输出功率的最大值

    输出 P?I2

    R

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ?(

    EE2

    R?r

    )2

    ?R 得 P?2

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    R?rR

    ?2r

    PR?r2R时,即R=r时,输出P最大,此时 P?E2

    当4r

    九 电动势和内阻的测量 R

    E = I1 (R1 + r )

    E = I2 (R2 + r )

    得 E=??

    r=?? E?U1?

    2

    Rr1E?UU

    2

    2?

    Rr1

    E=?? r=??

    例题汇总

    【例1】已知如图,E =6V,r =4Ω,R1=2Ω,R2的变化范围是0~10Ω。求:①电源的最大输出功率;②R1上消耗的最大功率;③R2上消耗的最大功率。

    解:①R2=2Ω时,外电阻等于内电阻,电源输出功率最大为2.25W;②R1是定植电阻,电流越大功率越大,所以R2=0时R1上消耗的功率最大为2W;③把R1也看成电源的一部分,等效电源的内阻为

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    6Ω,所以,当R2=6Ω时,R2上消耗的功率最大为1.5W。

    【例2】 电源的内阻不可忽略.已知定值电阻R1=10Ω,R2=8Ω.当电键S接位置1时,电流表的示数为0.20A

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    .那么当电键S接位置2时,电流表的示数

    可能是下列的哪些值

    A.0.28A B.0.25A C.0.22A D.0.19A

    解:电键接2后,电路的总电阻减小,总电流一定增大,所以不可能是0.19A.电源的路端电压一定减小,原来路端电压为2V,所以电键接2后路端电压低于2V,因此电流一定小于0.25A.所以只能选C。

    【例3】 如图所示,电源电动势为E,内电阻为r.当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时,发现电压表V、VΔU12示数变化的绝对值分别为1

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    和ΔU2,下

    列说法中正确的是

    A.小灯泡L1、L3变暗,L2变亮 B.小灯泡L3变暗,L1、L2变亮 C.ΔU1<ΔU2 D.ΔU1>ΔU2 解:触片P从右端滑到左端,总电阻减小,总电流增大,路端电压减小。与电阻蝉联串联的灯泡L 1、L2电流增大,变亮,与电阻并联的灯泡L3电压降低,变暗。U

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    1减小,U2增大,而路端电压U= U1+ U2减小,所以U1的变化量大于 U2的变化量,选BD。

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    【例4】 如图所示,图线a是某一蓄电池组的伏安特性曲线,图线b是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线.若已知该蓄电池组的内阻为

    2.0Ω,则这只定值电阻的阻值为______

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    Ω。现有4只这种规格的定值电

    阻,可任意选取其中的若干只进行组合,作为该蓄电池组的外电路,则所

    组成的这些外电路中,输出功率最大时是_______W。

    解:由图象可知蓄电池的电动势为20V,由斜率关系知外电阻阻值为 I 6Ω。用3只这种电阻并联作为外电阻,外电阻等于2Ω,因此输出功率

    最大为50W。

    例5:.滑动变阻器的两种特殊接法。

    在电路图中,滑动变阻器有两种接法要特别引起重视:

    ⑴右图电路中,当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑向b端的过程中,

    到达中点位置时外电阻最大,总电流最小。所以电流表A的示数先减小后增

    大;可以证明:A1的示数一直减小,而A2的示数一直增大。

    ⑵右图电路中,设路端电压U不变。当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑向b端的过程中,总电阻逐渐减小;总电流I逐渐增大;RX两端的电压逐渐增大,电流IX也逐渐增大(这是实验中常用的分压电路的原理);滑动

    变阻器r左半部的电流I /

    先减小后增大、

    【例6

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    】.黑盒问题。如图所示,黑盒有四个接线

    柱,内有4只阻值均为6Ω的电阻,每只电阻都直接与接线柱相连。测得R,R。

    c ab=6Ωac=Rad=10ΩRbc=Rbd=Rcd=4Ω,试画出黑盒内的电路。 d 解:由于最小电阻是R=RR

    bcbd=cd=4Ω,只有2只6Ω串联后再与1只6Ω并联才能出现4Ω,因此bc、cd 、db间应各接1只电阻。再于ab间接1只电阻,结论正合适。

    十、电路故障问题的分类解析

    1.常见的故障现象

    断路:是指电路两点间(或用电器两端)的电阻无穷大,此时无电流通过,若电源正常时,即

    - 62 -

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    用电压表两端并联在这段电路(或用电器)上,指针发生偏转,则该段电路断路,如电路中只有该一处断路,整个电路的电势差全部降落在该处,其它各处均无电压降落(即电压表不偏转)。

    短路:是指电路两点间(或用电器两端)的电阻趋于零,此时电路两点间无电压降落,用电器实际功率为零(即用电器不工作或灯不亮,但电源易被烧坏)

    2.检查电路故障的常用方法

    电压表检查法:当电路中接有电源时,可以用电压表测量各部分电路上的电压,通过对测量电压值的分析,就可以确定故障。在用电压表检查时,一定要注意电压表的极性正确和量程符合要求。

    电流表检查法:当电路中接有电源时,可以用电流表测量各部分电路上的电流,通过对测量电流值的分析,就可以确定故障。在用电流表检查时,一定要注意电流表的极性正确和量程符合要求。

    欧姆表检查法:当电路中断开电源后,可以利用欧姆表测量各部分电路的电阻,通过对测量电阻值的分析,就可以确定故障。在用欧姆表检查时,一定要注意切断电源。

    试电笔检查法:对于家庭用电线路,当出现故障时,可以利用试电笔进行检查。在用试电笔检查电路时,一定要用手接触试电笔的上金属体。

    3.常见故障电路问题的分类解析 【例7】在如图所示电路的三根导线中,有一根是断的,电源、电阻器R1、R2及另外两根导线都是好的,为了查出断导线,某学生想先将

    万用表的红表笔连接在电源的正极a,再将黑表笔分别连电阻器R1的b

    端和R2的c端,并观察万用表指针的示数,在下列选档中,符合操作规

    程的是:

    A.直流10V挡; B.直流0.5A挡; C.直流2.5V挡; D.欧姆挡。

    解析:根据题给条件,首先判定不能选用欧姆挡,因为使用欧姆挡时,被测元件必须与外电路断开。

    先考虑电压挡,将黑表笔接在b端,如果指针偏转,说明R1与电源连接的导线断了,此时所测的数据应是电源的电动势6V。基于这一点,C不能选,否则会烧毁万用表;如果指针不偏转,说明R1与电源连接的导线是好的,而R1与R2之间导线和R2与电源间导线其中之一是坏的,再把黑表笔接c点,如果指针偏转,说明R1与R2之间导线是断的,否则说明R2与电源间导线是断的,A项正确。

    再考虑电流表,如果黑表笔接在b端,指针偏转有示数则说明R1与电源连接的导线是断的,此时指示数I=E/(R1+R2)=0.4A,没有超过量程;如果指针不偏转,说明R1与电源间连接的导线是好的,而R1与R2之间导线和R2与电源间导线其中之一是坏的,再把黑表笔接c点,如果指针偏转,说明R1与R2之间导线是断的,此时示数I=E/R2=1.2A,超过电流表量程,故B不能选。

    【例8】某同学按如图所示电路进行实验,实验时该同学将变阻器的触片P移到不同位置时测

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ①电路中E,r分别为电源的电动势和内阻,R1,R2,R3为定值电阻,在这五个物理量中,可根据上表中的数据求得的物理量是(不要求具体计算) 。

    ②由于电路发生故障,发现两电压表示数相同了(但不为零),若这种情况的发生是由用电器引起的,则可能的故障原因是 。

    解析:①先将电路简化,R1与r看成一个等效内阻r=R1+r,则由V1

    和A1的两组数据可求得电源的电动势E;由A2和V1的数据可求出电阻R3;由V2和A1、A2的数据可求出R2。

    ②当发现两电压表的示数相同时,但又不为零,说明V2的示数也是路端电压,即外电路的电压全降在电阻R2上,由此可推断Rp两端电压为零,这样故障的原因可能有两个,若假设R2是完好的,则Rp一定短路;若假设RP是完好的,则R2一定断路。

    【例9】如图所示的电路中,闭合电键,灯L1、L2正常发光,由于电路出现故障,突然发现灯L1变亮,灯L2变暗,电流表的读数变小,根据分析,发生的故障可能是:

    (A)R1断路 (B)R2断路(C)R3短路 (D)R4短路

    解析:首先应对电路进行标准化,如图所示为其标准化后的电路。当R1断路时,总电阻增大,所以通过电源的总电流减小,灯L2变暗,电流表的读数变小,而路端电压增大,所以L1两端电压增大,灯L1变亮,所以A选项正确。 当R2断路时,总电阻增大,所以通过电源的总电流减小,灯L1变暗,而路端电压增大,所以L2两端电压增大,灯L2变亮,B选项不正确。

    当R3短路时,总电阻减小,所以通过电源的总电流增大,灯

    L1变亮,而路端电压减小,所以L2两端电压减小,灯L2变暗,因为总电流增加,而通过L2的电流减小,电流表的读数变大,所以C选项不正确。

    当R4短路时,总电阻减小,所以通过电源的总电流增大,灯L1变亮,而路端电压减小,所以L2两端电压减小,灯L2变暗,因为总电流增加,而通过L2的电流减小,电流表的读数变大,所以D选项不正确。

    针对训练

    1.一太阳能电池板,测得它的开路电压为800 mV,短路电流为40 mA,若将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻器连成一闭合电路,则它的路端电压是.

    A.0.10 V B.0.20 V C.0.30 V D.0.40 V

    2.在如图所示的电路中,R1、R2、R3和R4皆为定值电阻,R5

    为可变电阻,电源的电动势为E,内阻为r

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    0,设电流表A的读数为I,电压表V的读数为U0,当R5的滑动触点向图中a端移动时,

    A.I变大,U变小 B.I变大,U变大 C.I变小,U变大 D.I变小,U变小

    3.如图1—30—4所示的电路中,闭合电键S后,灯L1和L2都正常发光,

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    后来由于某种故障使灯

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    L

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    2

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    突然变亮,电压表读数增加,由此推断,这故障可能是

    A.L1灯灯丝烧断 B.电阻R2断路

    C.电阻R2短路 D.电容器被击穿短路

    - 63 -

    4.调整如图所示电路的可变电阻R的阻值,使电压表V的示数增大ΔU,在这个过程中 A.通过R1的电流增加,增加量一定等于ΔU/R1 B.R2两端的电压减小,减少量一定等于ΔU

    C.通过R2的电流减小,但减少量一定小于ΔU/R2 D.路端电压增加,增加量一定等于ΔU

    5.如图所示是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路,在增大电容器两极板间距离的过程中

    10.“加速度计”作为测定物体加速度的仪器,已被广泛地应用于飞机、潜艇、导弹、航天器等装置的制导中,如图所示是“应变式加速度计”的原理图.支架A、B固定在待测系统上,滑块穿在A、B间的水平光滑杆上,并用轻弹簧固接于支架A上,其下端的滑动臂可在滑动变阻器上自由滑动.随着系统沿水平方向做变速运动,滑块相对于支架发生位移,并通过电路转换为电信号从1、2两接线柱输出. 已知滑块质量为m,弹簧劲度系数为k,电源电动势为E,内电阻为r,滑动变阻器总阻值R=4r,有效总长度为L.当待测系统静止时,滑动臂P位于滑动变阻器的中点,且1、2两接线柱输出的电压U0=0.4E.取AB方向为参考正方向.(1)写出待测系统沿AB方向做变速运动的加速度a与1、2两接线柱间的输出电压U间的关系式.(2)确定该“加速度计”的测量范围.

    A.电阻R中没有电流 B.电容器的电容变小

    C.电阻R中有从a流向b的电流 D.电阻R中有从b流向a的电流

    6.某闭合电路的路端电压U随外电阻R变化的图线如图1—30—6所示,则电源的电动势为 _______,内电阻为_______,当U=2 V时,电源的输出功率为_______.

    7.在如图所示的电路中,电源的内阻不可忽略不计,已知R1=10 Ω,R2=8 Ω.S与1连接时,电流表的示数为0.2 A;将S切换到2 时,可以确定电流表的读数范围是_______.

    8.如图所示,电路中电阻R 1=8 Ω,R2=10 Ω,R3=20 Ω,电容器电容C=2 μF,电源电动势E=12 V,内电阻r不计,开关S闭合, 当滑动变阻器的阻值R由2 Ω变至22 Ω的过程中,通过A2的电荷 量是_______,A1的读数变化情况是_______(选填“增大”“减小” “先增后减”“先减后增”).

    9.如图所示的电路中,电池的电动势E=9.0 V,内电阻r=2.0 Ω,固定电阻R 1=1.0 Ω,R2为可变电阻,其阻值在0~10 Ω范围内调节,问:取R2=______时,R 1消耗的电功率最大.取R2=_______时,R2消耗的电功率最大. .

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    - 64 -

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    第八章 磁场

    第1单元 基本概念和安培力

    Ⅰ基本概念

    一、磁场和磁感线(三合一)

    1、磁场的来源:磁铁和电流、变化的电场

    2、磁场的基本性质:对放入其中的磁铁和电流有力的作用 3、磁场的方向(矢量)

    方向的规定:磁针北极的受力方向,磁针静止时N极指向。 4、磁感线:切线~~磁针北极~~磁场方向

    5、典型磁场——磁铁磁场和电流磁场(安培定则(右手螺旋定则))

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    通电直导线周围磁场 通电环行导

    6、磁感线特点: ① 客观不存在、② 外部N极出发到S,内部S极到N极③ 闭合、不相交、④ 描述磁场的方向和强弱

    二.磁通量(Φ 韦伯 Wb 标量)

    通过磁场中某一面积的磁感线的条数,称为磁通量,或磁通 二.磁通密度(磁感应强度B 特斯拉T 矢量)

    B?

    ?2

    S

    1 T = 1 Wb / m 方向:B的方向即为磁感线的切线方向

    意义:1、描述磁场的方向和强弱

    2、由场的本身性质决定 三.匀强磁场

    1、定义:B2、来源:①距离很近的异名磁极之间

    四.了解一些磁场的强弱

    永磁铁――10 -3

    T,电机和变压器的铁芯中――0.8~1.4 T

    超导材料的电流产生的磁场――1000T,地球表面附近――3310-5

    ~7310-5

    T

    比较两个面的磁通的大小关系。如果将底面绕轴L旋转,则磁通量如何变化?

    Ⅱ 磁场对电流的作用——安培力

    一.安培力的方向 ——(左手定则)伸开左手,使大拇指与四指在同一个平面内,并跟四指垂直,让磁感线穿入手心,使四指指向电流的流向,这时大拇指的方向就是导线所受安培力的方向。(向里和向外的表示方法(类比射箭))

    I

    规律:(1)左手定则

    (2)F⊥B ,F⊥I,F垂直于B和I所决定的平面。但B、I不一定垂直

    不受力

    - 65 -

    00

    安培力的大小与磁场的方向和电流的方向有关,两者夹角为90时,力最大,夹角为0时,力=0。猜想由90度到0度力的大小是怎样变化的

    二.安培力的大小:匀强磁场,当B ⊥ I 时,F = B I L

    在匀强磁场中,当通电导线与磁场方向垂直时,电流所受的安培力等于磁感应将度B、电水平方向:向左=

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    F1

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    sinα = BIL1 sin α = B I h 向右=F2 sinβ = BIL2 sin β = B I h

    ? 水平方向平衡

    竖直方向:左导 F1 cos α = BIL1 cos α 右导 F2 cos β

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    = BIL2 cos β

    流I和导线的长度L三者的乘积

    在非匀强磁场中,公式F=BIL近似适用于很短的一段通电导线 三.磁感应强度的另一种定义

    匀强磁场,当B ⊥ I 时,B?

    FIL

    练习

    1、 有磁场就有安培力(3)

    2、 磁场强的地方安培力一定大(3) 3、 磁感线越密的地方,安培力越大(3) 4、 判断安培力的方向

    Ⅲ电流间的相互作用和等效长度

    一.电流间的相互作用

    F F F

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    转向同向, 同

    转向同向, 同同向吸引同向排斥 时靠近

    时靠近

    总结:通电导线有转向电流同向的趋势

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    推导:

    ? F = B I L

    S

    推广:等效长度为导线两端连线的长度

    例题:

    1、安培力的方向

    【例

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    1】如图所示,可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流,不计通电导线的重力,仅在磁场力作用下,导线将如何移动?

    解:先画出导线所在处的磁感线,上下两部分导线所受安培力的方

    向相反,使导线从左向右看顺时针转动;同时又受到竖直向上的磁场的作用而向右移动(不要说成先转90°后平移)。分析的关键是画出相关的磁感线。

    【例2】 条形磁铁放在粗糙水平面上,正中的正上方有一导线,

    通有图示方向的电流后,磁铁对水平面的压力将会___(增大、减小还是不变?)。水平面对磁铁的摩擦力大小为___。

    解:磁铁对水平面的压力减小,但不受摩擦力 【例3】 如图在条形磁铁N极附近悬挂一个线圈,当线圈中通

    有逆时针方向的电流时,线圈将向哪个方向偏转?

    解:用“同向电流互相吸引,反向电流互相排斥”最简单:条

    形磁铁的等效螺线管的电流在正面是向下的,与线圈中的电流方向

    相反,互相排斥,而左边的线圈匝数多所以线圈向右偏转。(本题

    如果用“同名磁极相斥,异名磁极相吸”将出现判断错误,因为那只适用于线圈位于磁铁外部的情况。)

    【例4】 电视机显象管的偏转线圈示意图如右,即时电流方向如图所示。该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转? 解:电子流向左偏转。 2.安培力大小的计算

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    - 66 -

    F=BLIsinα(α为B、L间的夹角)

    高中只要求会计算α=0(不受安培力)和α=90°两种情况。

    【例5】 如图所示,光滑导轨与水平面成α角,导轨宽L。匀强磁场磁感应强度为B。金属杆长也为L ,质量为m,水平放在导轨上。当回路总电流为I1时,金属杆正好能静止。求:⑴B至少多大?这时B的方向如何?⑵若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上,应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止?

    解:画出金属杆的截面图。由三角形定则得,只有当安培力方向沿导

    轨平面向上时安培力才最小,B也最小。根据左手定则,这时B应垂直于

    导轨平面向上,大小满足:BI1L=mgsinα, B=mgsinα/I1L。

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    当B的方向改为竖直向上时,这时安培力的方向变为水平向右,沿导轨方向合力为零,得BI2Lcosα=mgsinα,I2=I1/cosα 【例6】如图所示,质量为m的铜棒搭在U形导线框右端,棒长和框宽均为L,磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下。电键闭合后,在磁场力作用下铜棒被平抛出去,下落h后的水平位移为s。求闭合电键后通过铜棒的电荷量Q。

    解:闭合电键后的极短时间内,铜棒受向右的冲量FΔt=mv0被平抛出去,F=BIL,而瞬时电流和时间的乘积等于电荷量Q=I?Δt,由平抛规律可算铜棒离

    所以F=NBLI=

    1mg

    mg 因此磁感应强度B=。 22NLI

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    msg

    开导线框时的初速度v0?s?sg,最终可得Q?。

    BL2ht2h

    【例7】如图所示,半径为R、单位长度电阻为?的均匀导体环固定在

    水平面上,圆环中心为O,匀强磁场垂直于水平面方向向下,磁感应强度为B。平行于直径MON的导体杆,沿垂直于杆的方向向右运动。杆的电阻可以忽略不计,杆于圆环接触良好。某时刻,杆的位置如图,∟aOb=2θ,速度为v,求此时刻作用在杆上的安培力的大小。

    解:ab段切割磁感线产生的感应电动势为E=vB?2Rsinθ,以a、b为端点的两个弧上的电阻分别为2?R(π-θ)和2?Rθ,回总电阻为

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    r?

    2?R??????

    ?

    2?vB2Rsin2?

    ,总电流为I=E/r,安培力F=IB?2Rsinθ,由以上各式解得:F?。

    ?????【例8】安培秤如图所示,它的一臂下面挂有一个矩形线圈,线圈共有N匝,它的下部悬在均匀磁场B内,下边一段长为L,它与B垂直。当线圈的导线中通有电流I时,调节砝码使两臂达到平衡;然后使电流反向,这时需要在一臂上加质量为m的砝码,才能使两臂再达到平衡。求磁感应强度B的大小。

    解析:根据天平的原理很容易得出安培力F=

    1

    mg, 2

    例9:在原子反应堆中抽动液态金属时,由于不允许转动机械部分和液态金属接触,常使用一种电磁泵.如图1—34—13所示是这种电磁泵的结构示意图,图中A是导管的一段,垂直于匀强磁场放置,导管内充满液态金属.当电流I垂直于导管和磁场方向穿过液态金属时,液态金属即被驱动,并保持匀速运动.若导管内截面宽为a,高为b,磁场区域中的液体通过的电流为I,磁感应强度为B.求:

    (1)电流I的方向; (2)驱动力对液体造成的压强差.

    解:.(1)电流方向由下而上 (2)把液体看成由许多横切液片组成,因通电而受到安培力作用,液体匀速流动时驱动力跟液体两端的压力差相等,即F=Δp2S,Δp=F/S=IbB/ab=IB/a.

    3与地磁场有关的电磁现象综合问题

    (1).地磁场中安培力的讨论

    【例10】已知北京地区地磁场的水平分量为3.03105T.若北京市一高层建筑安装了高100m的金属杆作为避雷针,在某次雷雨天气中,某一时刻的放电电流为105A,此时金属杆所受培力的方向和大小如何?

    分析:首先要搞清放电电流的方向.因为地球带有负电荷,雷雨放电时,是地球所带电荷通过金属杆向上运动,即电流方向向下.

    对于这类问题,都可采用如下方法确定空间的方向:面向北方而立,则空间水平磁场均为“3”;自己右手边为东方,左手边为西方,背后为南方,如图2所示.由左手定则判定电流所受磁场力向右(即指向东方),大小为

    F=BIl=3.0310531053100=300(N).

    用同一方法可判断如下问题:一条长2m的导线水平放在赤道上空,通以自西向东的电流,它所受地磁场的磁场力方向如何?

    (2).地磁场中的电磁感应现象 【例11】绳系卫星是系留在航天器上绕地球飞行的一种新型卫星,可以用来对地球的大气层进行直接探测;系绳是由导体材料做成的,又可以进行地球空间磁场电离层的探测;系绳在运动中又可为卫星和牵引它的航天器提供电力.

    在美国“亚特兰大”号航天飞机在飞行中做了一项悬绳发电实验:航天飞机在赤道上空飞行,

    速度为7.5km/s,方向自西向东.地磁场在该处的磁感应强度B=0.53104T.从航天飞机上发射了一颗卫星,卫星携带一根长l=20km的金属悬绳与航天飞机相连.从航天飞机到卫生间的悬绳指向地心.那么,这根悬绳能产生多大的感应电动势呢?

    分析:采用前面所设想的确定空间方位的方法,用右手定则不难发现,竖起右手,大拇指向右边(即东方),四指向上(即地面的上方),所以航天飞机的电势比卫星高,大小为 E=BLv=0.5

    310532310437.53103=7.53103(V).

    (3).如何测地磁场磁感应强度的大小和方向

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    - 67 -

    地磁场的磁感线在北半球朝向偏北并倾斜指向地面,在南半球朝向偏北并倾斜指向天空,且磁倾角的大小随纬度的变化而变化.若测出地磁场磁感应强度的水平分量和竖直分量,即可测出磁感应强度的大小和方向.

    【例12】测量地磁场磁感应强度的方法很多,现介绍一种有趣的方法.

    如图所示为北半球一条自西向东的河流,河两岸沿南北方向的A、B两点相距为d.若测出河水流速为v,A、B两点的电势差为U,即能测出此地的磁感应强度的垂直分量B⊥.

    因为河水中总有一定量的正、负离子,在地磁场洛仑兹力的作用下,正离子向A点偏转,正、负离子向B点偏转,当A、B间电势差达到一定值时,负离子所受电场力与洛仑兹力平衡,离子不同偏转,即

    二.洛伦兹力的大小

    已知:I ⊥ B匀强、导线截面积s、 电荷电量q、电荷定向移动速率v 单位体积内电荷数n、导线长度L

    有:I?

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    nqsv

    A B

    UUq=B⊥qv,故B⊥=. ddv

    如图所示,在测过B⊥的地方将电阻为R、面积为S的矩形线圈的AD边东西方向放置,线圈从

    水平转到竖直的过程中,测出通过线圈某一截面的电量Q,穿过线圈的磁通量先是B⊥从正面穿过,继而变为B//从反面穿过,那么电量

    Q=I?t?

    ?t

    R

    ?

    ??(B??B//)S

    ? RR

    ∴B//=argtg

    QR22

    ?B? ∴B=B??B//,磁倾角θS

    B?

    B//

    第2单元 磁场对运动电荷的作用――洛伦兹力

    一 .洛伦兹力的方向——左手定则:

    1、 四指指向正电荷的运动方向或负电荷运动的反方向 2、 大拇指指向洛伦兹力的方向 3、 f ⊥ B f ⊥ v

    力向里

    v

    F

    F?BIL

    三.洛伦兹力不做功

    1、判断三种粒子电荷的正负

    2、三个完全相同的金属带电球,同一高度,同时下落

    (1)落地速度V1 = V3 < V2 (2)下落时间 t1

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    t2 <

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    t3

    B

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    E

    2

    f = 2eBv

    四、带 电 粒 子 的 圆 周 运

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    动 1、运动状态

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    v ⊥

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    匀强B

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ,忽略重力

    匀速圆周运动 f ⊥ v,洛伦兹力不做功,速率不变

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    f =

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    q v B

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ,充当向心力 2.轨道半径和周期

    ?f?

    F

    ?f?qvBnsL

    条件B⊥ v

    v

    mv2mv

    半径qvB? ?r?

    rqB

    周期T?

    2?rv

    r?

    2?mmv

    ?T? qBqB

    周期与速率无关,对于确定的磁场,周期取决于荷质比。

    4、q、v、B三者有一个或三个“反向”,则f变向

    若有两个“反向”则f反向不变

    五、电流表构造:

    (1) 蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地福向分布的.

    (2)铝框上绕有线囵,铝框转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针. 六、安培分子电流假说

    导体中的电流是由大量的自由电子的定向移动而形成的,而电流的周国又有磁场,所以电流的磁场应该是由于电荷的运动产生的.那么,磁铁

    - 68 -

    (1)电荷静止,f=0(2)v∠B,f=0(3)v⊥B,f 最大

    的磁场是否也是由电荷的运动产生的呢?

    安培提出在磁铁中分子、原于存在着一种环形电流一一分子电流,分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体.

    磁铁的分子电流的取向大致相同时,对外显磁性;磁铁的分子电流取向杂乱无章时,对外不显磁性。

    近代的原子结构理论证实了分子电流的存在.

    根据物质的微观结构理论,微粒原子由原子核和核外电子组成,原子核带正电,核外电子带负电,电子在库仑力的作用下,绕核高速旋转,形成分子电流.可见,磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的

    例题举例

    【例1】 半导体靠自由电子(带负电)和空穴(相当于带正电)导电,分为p型和n型两种。p型中空穴为多数载流子;n型中自由电子为多数载流子。用以下实验可以判定一块半导体材料是p型还是n型:将材料放在匀强磁场中,通以图示方向的电流I,用电

    压表判定上下两个表面的电势高低,若上极板电势高,就是p型半导

    体;若下极板电势高,就是n型半导体。试分析原因。

    解:分别判定空穴和自由电子所受的洛伦兹力的方向,由于四指

    指电流方向,都向右,所以洛伦兹力方向都向上,它们都将向上偏转。p型半导体中空穴多,上极板的电势高;n型半导体中自由电子多,上极板电势低。

    【例2】 如图直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场。正、负电子同时从同一点O以与MN成30°角的同样速度v射入磁场(电子质量为m,电荷为e),它们从磁场中射出时相距多远?射出的时间差是多少?

    解:由公式知,它们的半径和周期是相同的。只是偏转方向相反。先确定圆心,画出半径,由对称性知:射入、射出点和圆心恰好组成正三角形。所以两个射出点相距2r,由图还可看出,经历时间相差2T/3。

    2mv4?m

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    答案为射出点相距s?,时间差为?t?。关键是找圆心、找Be3Bq

    半径和用对称。

    【例3】长为L的水平极板间,有垂直纸面向内的匀强磁场,如图所示,磁感强度为B,板间距离也为L,板不带电,现有质量为m,电量为q的带正电粒子(不计重力),从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场,欲使粒子不打在极板上,可采用的办法是:

    A.使粒子的速度v<BqL/4m; B.使粒子的速度v>5BqL/4m; C.使粒子的速度v>BqL/m;

    D.使粒子速度BqL/4m<v<5BqL/4m。

    解析:由左手定则判得粒子在磁场中间向上偏,而作匀速圆周运动,很明显,圆周运动的半径大于某值r1时粒子可以从极板右边穿出,而半径小于某值r2时粒子可从极板的左边穿出,现在问题归结为求粒子能在右边穿出时r的最小值r1以及粒子在左边穿出时r的最大值r2,由几何知识得:

    粒子擦着板从右边穿出时,圆心在O点,有: r12=L2+(r1-L/2)2得r1=5L/4,

    又由于r1=mv1/Bq得v1=5BqL/4m,∴v>5BqL/4m时粒子能从右边穿出。

    粒子擦着上板从左边穿出时,圆心在O'点,有r2=L/4,又由r2=mv2/Bq=L/4得v2=BqL/4m ∴v2<BqL/4m时粒子能从左边穿出。综上可得正确答案是A、B。

    第3单元 带电粒子在复合场中的运动

    三种场力的特点

    1、重力的特点:其大小为mg,方向竖直向下;做功与路径无关,与带电粒子的质量及起、讫点的高度差有关

    2、电场力的特点:大小为qE,方向与E的方向及电荷的种类有关;做功与路径无关,与带电粒子的带电量及起、终点的电势差有关

    3、洛伦兹力的特点:大小与带电粒子的速度、磁感应强度、带电量及速度与磁感应强度间的夹角有关,方向垂直于B和V决定的平面;无论带电粒子在磁场中做什么运动,洛伦兹力都不做功

    一 、速度选择器的原理 1、原理图

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    B

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    2、带电粒子的受力特点:电场力F与洛仑兹力f方向相反

    3、带电粒子匀速通过速度选择器的条件:带电粒子匀速通过速度选择器是指粒子从S1水平射入,沿直线匀速通过叠加场区,并从S2水平射出。 从力的角度看,电场力F与洛仑兹力f平衡,即qE?BqV 推出

    V?

    E B

    二.质谱仪——分离同位素测定荷质比的仪器

    经速度选择器的各种带电粒子,射入偏转磁场(B′),不同电性,

    不同荷质比的粒子就会沉积在不同的地方.由qE=qvB,

    v2

    qvB??m s=2R,联立,得不同粒子的荷质比

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    R

    即与沉积处离出口的距离s成反比.

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    - 69 -

    三、磁流体发电机

    磁流体发电——高速的等离子流射入平行板中间的匀强磁场区域,在洛仑兹力作用下使正、负电荷分别聚集在A、B两板,于是在板间形成电场.当板间电场对电荷的作用力等于电荷所受的洛仑兹力时,两板间形成一定的电势差.合上电键S后,就能对负载供电.

    由 qvB=qE 和 U=Ed,得两板间的电势差(电源电动势)为ε=U=vBd.即决定于两板间距,板间磁感强度和入射离子的速度.

    × × × × × 四、电磁流量计

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    如图所示为电磁流量计的示意图,直径为d的非磁

    性材料制成的圆形导管内,有可以导电的液体流动,磁感× ×

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    × × ×

    应强度为B的匀强磁场垂直液体流动方向而穿过一段圆

    3

    形管道。若测得管壁内a、b两点的电势差为U,试求管中液体的流量Q为多少m/s 解q

    由U?K

    IBnevBdh1,得:hvB?K 所以:K? ddne

    U1?dU

    ?qVB; Q??d2V 得 Q? d44B

    五、霍尔效应

    如图所示,厚度为h,宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面A’会产生电势差。这种现象称为霍尔效应。实验表明,当磁场不太强时,电势差U、电

    六、测定电子的比荷

    在实验中,汤姆生采用了如图所示的阴极射线管,从电子枪C出来的电子经过A、B间的电

    场加速后,水平射入长度为L的D、E平

    行板间,接着在荧光屏F中心出现荧光

    斑。若在D、E间加上方向向下、场强为E的匀强电场,电子将向上偏转;如果

    再利用通电线圈在D、E电场区加上一垂

    直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画出)荧光斑恰好回到荧光屏中心。接着再去掉电场,电子向下偏转,偏转角为θ。试解决下列问题:

    (1)在图中画出磁场B的方向 (2)根据L、E、B和θ,求出电子的比荷 〖解〗(1)磁场方向垂直纸面向里

    (2)当电子在D、E间做匀速直线运动时有:eE?Bev

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    mv2

    当电子在D、E间的磁场中偏转时有:Bev?

    r

    eEsin?

    同时又有:L?r?sin? 可得:?

    mB2L

    七、回旋加速器

    (1)有关物理学史知识和回旋加速器的基本结构和原理

    1932年美国物理学家应用了带电粒子在磁场中运动的特点发明了回旋加速器,其原理如图所示。A0处带正电的粒子源发出带正电的粒子以速度v0垂直进入匀强磁场,在磁场中匀速转动半个周期,到达A1时,在A1 A1/处造成向上的电场,粒子被加速,速率由v0增加到v1,然后粒子以v1在磁

    //

    场中匀速转动半个周期,到达A2时,在A2 A2处造成向下的电场,粒子又一次被加速,速率由v1增加到v2,如此继续下去,每当粒子经过A A/的交界面时都是它被加速,从而速度不断地增加。带

    IB

    U?K流I的B的关系为:式中的比例系数K称为霍尔

    d

    系数。

    霍尔效应可解释如下:外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成横向电场。横向电场对电子施加与洛仑兹力方向相反的静电力。当静电力与洛仑兹力达到平衡时,导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。 设电流I是由电子定向移动形成的,电子平均定向速度为V,电量为e,回答下列问题: (1)稳定状态时,导体板侧面A的电势 下侧面A’的电势(填高于、低于或等于) (2)电子所受洛仑兹力的大小为多少?

    (3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时,电子所受的静电力为多少? (4)由静电力和洛仑兹力平衡的条件,证明霍尔系数为K?电子的个数

    【解答】(1)低于 (2)evB (3)e

    1

    。其中n代表导体板单位体积中ne

    2?m/

    ,为达到不断加速的目的,只要在A A上加上qB2?m

    周期也为T的交变电压就可以了。即T电=T?

    qB

    电粒子在磁场中作匀速圆周运动的周期为T?实际应用中,回旋加速是用两个D形金属盒做外壳,两个D形金属盒分别充当交流电源的两极,同时金属盒对带电粒子可起到静电屏蔽作用,金属盒可以屏蔽外界电场,盒内电场很弱,这样才能保证粒子在盒内只受磁场力作用而做匀速圆周运动。

    (2)带电粒子在D形金属盒内运动的轨道半径是不等距分布的

    设粒子的质量为m,电荷量为q,两D形金属盒间的加速电压为U,匀强磁场的磁感应强度为B,粒子第一次进入D形金属盒Ⅱ,被电场加速1

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    次,以

    - 70 -

    U

    或evB h

    (4)电子受到横向静电力的洛仑兹力的作用,两力平衡时有

    U

    ?evB 得 U?hvB h

    Qn?vt?dh??nevdh 通过导体的电流强度为:I?tt

    e

    (式中:n代表导体板单位体积中电子的个数;vt代表长度;dh表横截面积)

    后每次进入D形金属盒Ⅱ都要被电场加速2次。粒子第n次进入D形金属盒Ⅱ时,已经被加速(2n-1)次。

    12

    由动能定理得(2n-1)qU=Mvn。 ??①

    第n次进入D形金属盒Ⅱ后,由牛顿第二定律得qvnB=m由①②两式得rn=

    2(2n?1)qUm

    qB

    2vn

    动后洛伦兹力向右,弹力、摩擦力不断增大,加速度减小。所以开始的加速度最大为a?g?摩擦力等于重力时速度最大,为v?

    ?Eqm

    mgE

    ?。 ?BqB

    rn

    ?? ②

    ??③

    同理可得第n+1次进入D形金属盒Ⅱ时的轨道半径rn+1=

    2(2n?1)qUm

    qB

    ??④

    所以带电粒子在D形金属盒内任意两个相邻的圆形轨道半径之比为

    rn2n?1

    ,可见带电?

    rn?12n?1

    粒子在D形金属盒内运动时,轨道是不等距分布的,越靠近D形金属盒的边缘,相邻两轨道的间距

    越小。

    (3)带电粒子在回旋加速器内运动,决定其最终能量的因素

    由于D形金属盒的大小一定,所以不管粒子的大小及带电量如何,粒子最终从加速器内设出时

    2

    q2B2rn2vn

    应具有相同的旋转半径。由qvnB=m?和 m vn=2mEkn得Ek n=

    2mrn

    【例3】如图所示,两个共轴的圆筒形金属电极,外电

    极接地,其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝a、b、c和d,外筒的外半径为r,在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的均匀磁场,磁感强度的大小为B。在两极间加上电压,使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场。一质量为m、带电量为+q的粒子,从紧靠内筒且正对狭缝a的S点出发,初速为零。如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点S,则两电极之间的电压U应是多少?(不计重力,整个装置在真空中)

    解析:如图所示,带电粒子从S点出发,在两筒之间的电场作用下加速,沿径向穿过狭缝a而进入磁场区,在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动。粒子再回到S点的条件是能沿径向穿过狭缝d.只要穿过了d,粒子就会在电场力作用下先减速,再反向加速,经d重新进入磁场区,然后粒子以同样方式经过c、b,再回到S点。设粒子进入磁场区的速度大小为V,根据动能定理,有qU?

    1

    mv2 2

    可见,粒子获得的能量与回旋加速器的直径有关,直径越大,粒子获得的能量就越大。

    七、带电微粒在重力、电场力、磁场力共同作用下的运动

    【例1】

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    该带电微粒必然带

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    _____

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ,旋转方向为

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    _____

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    。若已知圆半径为

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    r,电场强度为E磁感应强度为B,则线速度为_____。

    解:因为必须有电场力与重力平衡,所以必为负电;由左手定则得逆时针转动;再由Eq?mg和r?mv得v?Brg

    BqE

    【例2】质量为m带电量为q的小球套在竖直放置的绝缘杆上,球与杆间的动摩擦因数为μ。匀强电场和匀强磁场的方向如图所示,电场强度为E,磁感应强度为B。小球由静止释放后沿杆下滑。设杆足够长,电场和磁场也足够大, 求运动过程中小球的最大加速度和最大速度。解:不妨假设设小球带正电(带负电时电场力和洛伦兹力都将反向,结论相同)。刚释放时小球受重力、电场力、弹力、摩擦力作用,向下加速;开始运动后又受到洛伦兹力作用,弹力、摩擦力开始减小;当洛伦兹力等于电场力时加速度最大为g。随着v的增大,洛伦兹力大

    于电场力,弹力方向变为向右,且不断增大,摩擦力随着

    增大,加速度减小,当摩擦力和重力大小相等时,小球速

    设粒子做匀速圆周运动的半径为R,由洛伦兹力公式和牛顿第

    v2

    二定律,有Bqv?m

    R

    由前面分析可知,要回到S点,粒子从a到d必经过

    3

    圆周,4

    所以半径R必定等于筒的外半径r,即R=r.由以上各式解得;

    B2qr2

    U?.

    2m

    【例4】如图所示,空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场。左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向右,电场宽度为L;中间区域匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。一

    个质量为m、电量为q、不计重力的带正电的粒子从电场的左边缘的O点由静止开始运动,穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后,又回到O点,然后重复上述运动过程。求:

    (1)中间磁场区域的宽度d;

    (2)带电粒子从O点开始运动到第一次回到O点所用时间t.

    mgE

    ?。 度达到最大v?

    ?BqB

    若将磁场的方向反向,而其他因素都不变,则开始运

    12V2

    解析:(1)由qEL?mv和BqV?m 得

    2R

    R?

    12mEL

    Bq

    可见在两磁场区粒子运动半径相同,如图13所示,三段圆弧的圆心组成的三角形ΔO1O2O3是等

    边三角形,其边长为2R。所以中间磁场区域的宽度为

    d?Rsin600?

    16mEL

    2Bq

    (2)在电场中

    t2V2mV2mL

    1?

    a?qE?2

    qE

    , 在中间磁场中运动时间tT2?m

    2?3?3qB

    在右侧磁场中运动时间t55?m

    3?6T?3qB,

    则粒子第一次回到O点的所用时间为 t?t2mL7?m

    1?t2?t3?2

    qE?

    3qB

    第九章 电磁感应

    知识网络:

    产生感应电流.

    (3)阻碍不是相反.当原磁通减小时,感应电流的磁场与原磁场同向,以阻碍其减小;当磁体远离导体运动时,导体运动将和磁体运动同向,以阻碍其相对运动. (4)由于“阻碍”,为了维持原磁场变化,必须有外力克服这一“阻碍”而做功,从而导致其它形式的能转化为电能.因此楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现.

    3.楞次定律的具体应用

    从“阻碍相对运动”的角度来看,楞次定律的这个结论可以用能量守恒来解释:既然有感应电流产生,就有其它能转化为电能。又由于是由相对运动引起的,所以只能是机械能减少转化为电能,表现出的现象就是“阻碍”相对运动。 4.运用楞次定律处理问题两种思路方法:

    ①常规法:——据原磁场(B

    楞次定律

    方向及ΔΦ情况)??????确定感应磁场(B

    方向)

    安培定则左手定则

    ??????判断感应电流(I感方向)??????导体受力及运动趋势.

    第1单元 电磁感应 楞次定律

    一、电磁感应现象 1.产生感应电流的条件

    感应电流产生的条件是:穿过闭合电路的磁通量发生变化。

    以上表述是充分必要条件。不论什么情况,只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件,就必然产生感应电流;反之,只要产生了感应电流,那么电路一定是闭合的,穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。

    当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时,电路中有感应电流产生。这个表述是充分条件,不是必要的。在导体做切割磁感线运动时用它判定比较方便。

    2.感应电动势产生的条件。

    感应电动势产生的条件是:穿过电路的磁通量发生变化。

    这里不要求闭合。无论电路闭合与否,只要磁通量变化了,就一定有感应电动势产生。这好比一个电源:不论外电路是否闭合,电动势总是存在的。但只有当外电路闭合时,电路中才会有电流。 二、右手定则

    伸开右手,使大拇指与四指在同一个平面内,并跟四指垂直,让磁感

    R 就是感线穿过手心,使大拇指指向导体的运动方向,这时四指所指的方向

    应电流的方向。 三、楞次定律

    1.楞次定律——感应电流总具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。( 阻碍?原磁场增加时,反抗, 原磁场减小时,补充 )

    2.对“阻碍”意义的理解: (1)阻碍原磁场的变化。“阻碍”不是阻止,而是“延缓”

    (2)阻碍的是原磁场的变化,而不是原磁场本身,如果原磁场不变化,即使它再强,也不会

    ②效果法——由楞次定律可知,感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“原因”,深刻理解“阻碍”的含义.据"阻碍"原则,可直接对运动趋势作出判断. 例题举例

    【例1】一平面线圈用细杆悬于P点,开始时细杆处于水平位置,释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动,已知线圈平面始终与纸面垂直,当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时,顺着磁场的方向看去,线圈中的感应电流的方向分别为B

    位置Ⅰ 位置Ⅱ

    (A)逆时针方向 逆时针方向 (B)逆时针方向 顺时针方向 (C)顺时针方向 顺时针方向 (D)顺时针方向 逆时针方向

    【例2】如图所示,有两个同心导体圆环。内环中通有顺时针方向的电流,外环中原来无电流。当内环中电流逐渐增大时,外环中有无感应电流?方向如何?

    解:由于磁感线是闭合曲线,内环内部向里的磁感线条数和内环外向外的所有磁感线条数相等,所以外环所围面积内(应该包括内环内的面积,而不只是环形区域的面积)的总磁通向里、增大,所以外环中感应电流磁场的方向为向外,由安培定则,外环中感应电流方向为逆时针。

    【例3】 如图所示,闭合导体环固定。条形磁铁S极向下以初速度v0沿过导体环圆心的竖直线下落的过程中,导体环中的感应电流方向如何?

    解:从“阻碍磁通量变化”来看,原磁场方向向上,先增后减,感应电流磁

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    场方向先下后上,感应电流方向先顺时针后逆时针。从“阻碍相对运动”来看,

    先排斥后吸引,把条形磁铁等效为螺线管,根据“同向电流互相吸引,反向电流互相排斥”,也有同样的结论。

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    【例4】 如图所示,O1O2是矩形导线框abcd的对称轴,其左方有匀强磁场。以下哪些情况下abcd中有感应电流产生?方向如何?

    A.将abcd 向纸外平移 B.将abcd向右平移

    C.将abcd以ab为轴转动60° D.将abcd以cd为轴转动60°

    解:A、C两种情况下穿过abcd的磁通量没有发生变化,无感应电流产生。B、D两种情况下原磁通向外,减少,感应电流磁场向外,感应电流

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    方向为abcd。

    【例5】如图所示装置中,cd杆原来静止。当ab 杆做如下那

    些运动时,cd杆将向右移动 (B、D)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    A.向右匀速运动 B.向右加速运动

    C.向左加速运动 D.向左减速运动

    【例6】 如图当磁铁绕O1O2轴匀速转动时,矩形导线框(不考虑重力)将如何运动?

    解:本题分析方法很多,最简单的方法是:从“阻碍相对运动”的角度来看,导线框一定会跟着条形磁铁同方向转动起来。如果不计摩擦阻力,最

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    终导线框将和磁铁转动速度相同;如果考虑摩擦阻力导线框的转速总比条形磁铁转速小些。

    【例7】 如图所示,水平面上有两根平行导轨,上面放两根金属棒a、b。当条形磁铁如图向下移动时(不到达导轨平面),a、b将如何移动?

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    解:若按常规用“阻碍磁通量变化”判断,则要根据下端磁极的极性

    分别进行讨论,比较繁琐。而且在判定a、b所受磁场力时。应该以磁极对它们的磁场力为主,不能以a、b间的磁场力为主(因为它们是受合磁场的作用)。如果主注意到:磁铁向下插,通过闭合回路的磁通量增大,由Φ=BS可知磁通量有增大的趋势,因此S的相应变化应该使磁通量有减小的趋势,所以a、b将互相靠近。

    【例8】如图所示,在条形磁铁从图示位置绕O1O2轴转动90°的过程中,放在导轨右端附近的金属棒ab将如何移动?

    解:无论条形磁铁的哪个极为N极,也无论是顺时针转动还是逆时针转动,在转动90°过程中,穿过闭合电路的磁通量总是增大的(条形磁铁内、外的磁感线条数相同但方向相反,在线框所围面积内的总磁通量和磁铁内部的磁感线方向相同且增大。而该位置闭合电路所围

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    面积越大,总磁通量越小,所以为阻碍磁通量增大金属棒ab将向右移动。

    【例9】如图所示,用丝线悬挂闭合金属环,悬于O点,虚线左边有匀强磁场,右边没有磁场。金属环的摆动会很快停下来。试解释这一现象。若整个空间都有向外的匀强磁场,

    会有这种现象吗?

    解:只有左边有匀强磁场,金属环在穿越磁场边界时,由于磁通量发生变化,环内一定会有感应电流产生,根据楞次定律将会阻碍相对运动,所以摆动会很快停下来,这就是电磁阻尼现象。当然也可以用能量守恒来解释:既然有电流产生,就一定有一部分机械能向电能转化,最后电流通过导体转化为内能。若空间都有匀强磁场,穿过金属环的磁通量反而不变化了,因此不产生感应电流,因此也就不会阻碍相对运动,摆动就不会很快停下来。

    四、电磁感应在实际生活中的应用例析

    【例10】如图所示是生产中常用的一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A跟电源连接,线圈B的两端接在一起,构

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    成一个闭合电路。在拉开开关S的时候,弹簧k并不能立即将衔铁D拉起,从而使触头C(连接工作电路)立即离开,过一段时间后触头C才

    能离开;延时继电器就是这样得名的。试说明这种继电器的工作原理。 解析:当拉开开关S时使线圈A中电流变小并消失时,铁芯中的磁通量发生了变化(减小),从而在线圈B中激起感应电流,根据楞次定

    律,感应电流的磁场要阻碍原磁场的减小,这样,就使铁芯中磁场减弱得慢些,因此弹簧K不能立即将衔铁拉起。

    【例11】如图是家庭用的“漏电保护器“的关键部分的原理图,其

    中P是变压器铁芯,入户的两根电线”(火线和零线)采用双线绕法,绕在铁芯一侧作为原线圈,然后再接入户内的用电器。Q是一个脱扣开关的控制部分(脱扣开关本身没有画出,它是串联在本图左边的火线和零线上,开关断开时,用户供电被切断),Q接在铁芯另一侧副线圈的两端a、b之间,当a、b间没有电压时,Q使得脱扣开关闭合,当a、b间有电压时,脱扣开关即断开,使用户断电。

    (1)用户正常用电时,a、b之间有没有电压?

    (2)如果某人站在地面上,手误触火线而触电,脱扣开关是否会断开?为什么? 解析:(1) 用户正常用电时,a、b之间没有电压,因为双线绕成的初级线圈两根导线中的电流总是大小相等而方向相反的,穿过铁芯的磁通量总为0,副线圈中不会有感应电动势产生。

    (2)人站在地面上手误触火线,电流通过火线和人体而流向大地,不通过零线,这样变压器的铁芯中就会有磁通量的变化,从而次级产生感应电动势,脱扣开关就会断开。

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    第2单元 法拉第电磁感应定律 自感

    一.区分物理

    1、磁通量Φ――穿过某一面积的磁感线的条数 2、磁通量的变化量△Φ = Φ2 - Φ1

    3、磁通量的变化率?t――单位时间内的磁通量的变化

    二.法拉第电磁感应定律——电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。这就是法拉第电磁感应定律。

    1、 反映磁通量变化的快慢 ??

    E?n

    2、 电动势的平均值 ?t

    3、△Φ的产生方式:①改变B,②改变S,③、改变B和S的夹角

    三、推论

    把AB向右移动一段距离,AB长L,速度v,匀强磁场B 当B⊥L,L⊥v,B⊥v时有

    计)。磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外。金属棒ab的质量为m,与导轨接触良好,不计摩擦。从静止释放后ab保持水平而下滑。试求ab下滑的最大速度vm

    解:释放瞬间ab只受重力,开始向下加速运动。随着速度的增大,感应电动势E、感应电流I、安培力F都随之增大,加速度随之减小。当F增大到F=mg时,加速度变为零,这时ab达到最大速度。

    mgRB2L2vm

    由F??mg,可得vm?22

    BLR

    【例3】 如图所示,U形导线框固定在水平面上,右端放有质量为m的金

    属棒ab,ab与导轨间的动摩擦因数为μ,它们围成的矩形边长分别为L1、L2,回路的总电阻为R。从t=0时刻起,在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场B=kt,(k>0)那么在t为多大时,金属棒开始移动?

    解:由E???= kL1L2可知,回路中感应电动势是恒定的,电流大小也是

    ?t

    R

    ??B??SBL?vt

    E??? ?t?t?t

    ?E?BLv(电动势的平均值和瞬时值)

    推广:已知:B,L,ω 求:E=?

    恒定的,但由于安培力F=BIL∝B=kt∝t,随时间的增大,安培力将随之增大。当安培力增大到等于最大静摩擦力时,ab将开始向左移动。这时有:kt?L1?kL1L2??mg,t??mgR

    2

    Rk2L1L2【例4】如图所示,水平面上固定有平行导轨,磁感应强度为B的匀强磁

    场方向竖直向下。同种合金做的导体棒ab、cd横截面积之比为2∶1,长度和

    导轨的宽均为L,ab的质量为m ,电阻为r,开始时ab、cd都垂直于导轨静止,不计摩擦。给ab一个向右的瞬时冲量I,在以后的运动中,cd的最大速度vm、最大加速度am、产生的电热各是多少? 解:给ab冲量后,ab获得速度向右运动,回路中产生感应电流,cd受安

    培力作用而加速,ab受安培力而减速;当两者速度相等时,都开始做匀速运动。所以开始时cd的加速度最大,最终cd的速度最大。全过程系统动能的损失都转化为电能,电能又转化为内能。由

    2

    于ab、cd横截面积之比为2∶1,所以电阻之比为1∶2,根据Q=IRt∝R,所以cd上产生的电热应该是回路中产生的全部电热的2/3。又根据已知得ab的初速度为v1=I/m,因此有:

    ?L2??B??S?21

    E???B???B

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    L?E

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ?2?

    ?t?t?t?

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    2

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ?2?t

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    2

    例题举例:

    【例1】如图所示,长L1宽L2的矩形线圈电阻为R,处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘,线圈与磁感线垂直。求:将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场的过程中,⑴拉力F大小; ⑵拉力的功率P; ⑶拉力做的功W; ⑷线圈中产生的电热Q ;⑸通过线圈某一截面的电荷量q 。

    B2L2v2B2L2vE22解:⑴E?BL2v,I?,F?BIL2,?F??v2 ?v ⑵P?Fv?

    RRR

    ⑶W?FL1?⑸ q?I?t?

    2B2L2IEF ,解得。最后的共同速度为vm=2I/3m,系统动am?E?BLv1,I?,F?BLI,am?2

    r?2rm/23mr 2 2

    能损失为ΔEK=I/ 6m,其中cd上产生电热Q=I/ 9m

    【例5】如图所示,空间存在垂直于纸面的均匀磁场,在半径为a的圆形区域内部及外部,磁场方向相反,磁感应强度的大小均为B。一半径为b,电阻为R的圆形导线环放置在纸面内,其圆心与圆形区域的中心重合。当内、外磁场同时由B均匀地减小到零的过程中,通过导线截面的电量q?____________。

    解析:由题意知:

    BLLv

    ?v ⑷Q?W?v R

    2221

    E??t?与v无关 RR

    注意电热Q和电荷q的区别,其中q???与速度无关!(这个结论以后经常会遇到)。

    R

    【例2】如图,竖直放置的U形导轨宽为L,上端串有电阻R(其余导体部分的电阻都忽略不

    ?1?B?(b2?2a2),?2?0,

    ?????2??1??2?2a2,

    ?2?2a2??

    由q? ,q?

    RR

    【例6】如图所示是一种测量通电螺线管中磁场的装置,把一个很小的测量线圈A放在待测处,

    线圈与测量电量的冲击电流计G串联,当用双刀双掷开关S使螺线管的电流反向时,测量线圈中就产生感应电动势,从而引起电荷的迁移,由表G测出电量Q,就可以算出线圈所在处的磁感应强度B。已知测量线圈共有N匝,直径为d,它和表G串联电路的总电阻为R,则被测处的磁感强度B为多大?

    解析:当双刀双掷开关S使螺线管的电流反向时,测量线圈中就产生感应电动势,根据法拉第电磁

    ??2B?(d/2)2

    ?N感应定律可得:E?N ?t?t

    由欧姆定律得:I?

    QE

    ? ?tR

    2QR

    由上述二式可得:B?

    ?.Nd2

    四、自感现象

    1、 自感——由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。 产生的电动势叫

    自感电动势。电流I变化时,自感电动势阻碍电流的变化(当I增加,自感电动势反抗I的增加,当I减小,自感电动势补充I的减小)

    2、 原因——导体本身的电流变化,引起磁通量的变化

    3、自感电动势和自感系数E?L

    ?I ?t

    ①反映电流变化的快慢

    ②自感系数L

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    决定于线圈的自身(长度、截面积、

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    匝数、铁芯)

    ③自感电动势由

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    L和

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    I的变化率共同决定

    ④单位:亨利 1H=103 mH 1mH=10 3μH 自感现象只有在通过电路电流发生变化才会产

    生.在判断电路性质时,一般分析方法是:当流过线圈

    L的电流突然增大瞬间,我们可以把L看成一个阻值很大的电阻;当流经L的电流突然减小的瞬间,我们可以把L看作一个电源,它提供一个跟原电流同向的电流.

    图2电路中,当S断开时,我们只看到A灯闪亮了一下后熄灭,那么S断开时图1电路中就没有自感电流?能否看到明显的自感现象,不仅仅取决于自感电动势的大小,还取决于电路的结构.在图2电路中,我们预先在电路设计时取线圈的阻值远小于灯A的阻值,使S断开前,并联电路中的电流IL>>IR ,S断开瞬间,虽然L中电流在减小,但这一电流全部流过A灯,仍比S断开前A灯的

    电流大得多,且延滞了一段时间,所以我们看到A灯闪亮一下后熄灭,对图1的电路,S断开瞬间也有自感电流,但它比断开前流过两灯的电流还小,就不会出现闪亮一下的现象.

    除线圈外,电路的其它部分是否存在自感现象?

    当电路中的电流发生变化时,电路中每一个组成部分,甚至连导线,都会产生自感电动势去阻碍电流的变化,只不过是线圈中产生的自感电动势比较大,其它部分产生的自感电动势非常小而已。

    2、自感现象的应用——日光灯

    (1)启动器:利用氖管的辉光放电,起自动把电路接通和断开的作用

    (2)镇流器:在日光灯点燃时,利用自感现象,产生瞬时高压,在日光灯正常发光时,,利用自感现象,起降压限流作用。

    3、日光灯的工作原理图如下:

    图中A镇流器,其作用是在灯开始点燃时起产生瞬时高压的作用;在日光灯正常发光时起起降压限流作用.B是日光灯管,它的内壁涂有一层荧光粉,使其发出的光为柔和的白光;C是启动器,它是一个充有氖气的小玻璃泡,里面装上两个电极,一个固定不动的静触片和一个用双金属片制成的U形触片组成.

    【例7】如图所示的电路中,A1和A2是完全相同的灯泡,线圈L的电阻可以忽略不计,下列说法中正确的是( A、D )

    A.合上开关S接通电路时,A2先亮A1后亮,最后一样亮 B.合上开关S接通电路时,A1和A2始终一样亮

    C.断开开关S切断电路时,A2立即熄灭,A1过一会熄灭 D.断开开关S切断电路时,A1和A2都要过一会才熄灭 四、针对练习

    1.穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟减少2Wb,则( ) A.线圈中感应电动势每秒增加2V B.线圈中感应电动势每秒减少2V C.线圈中无感应电动势

    D.线圈中感应电动势保持不变

    2. 如图,在匀强磁场中,有一接有电容器的导线回路,已知C=30μF,L1=5cm,L2=8cm,磁场

    -2

    以5310T/s的速率均匀增强,则电容器C所带的电荷量 C

    4. 如图所示,平行金属导轨间距为d,一端跨接电阻为R,匀强磁场磁感强度为B,方向垂直平行导轨平面,一根长金属棒与导轨成θ角放置,棒与导轨的电阻不计,当棒沿垂直棒的方向以恒定速度v在导轨上滑行时,通过电阻的电流是 ( )

    A.Bdv/(Rsinθ) B.Bdv/R C.Bdvsinθ/R D.Bdvcosθ/R

    5. 如图所示,圆环a和b的半径之比R1∶R2=2∶1,且是粗细相同,用同样材料的导线构成,连接两环导线的电阻不计,匀强磁场的磁感应强度始终以恒定的变化率变化,那么,当只有a环置于磁场中与只有b环置于磁场中的两种情况下,AB两点的电势差之比为多少?

    7. 如图所示,电阻R和电感线圈L的值都较大,电感线圈的电阻不计,A、B是两只完全相同的灯泡,当开关S闭合时 ,下面能发生的情况是

    A.B比A先亮,然后B熄灭 B.A比B先亮,然后A熄灭 C.A、B一起亮,然后A熄灭 D.A、B一起亮,然后B熄灭

    第3单元 电磁感应与电路规律的综合应用

    一、电路问题

    1、确定电源:首先判断产生电磁感应现象的那一部分导体(电源),其次利用E?n

    流方向逆时针为正,得I-t图线如图(2)所示

    (2)线框进人磁场区ab两端电压U1=I1 r=2.530.2=0.5V 线框在磁场中运动时;b两端电压等于感应电动势U2=B l v=2V

    线框出磁场时ab两端电压:U3=E - I2 r=1.5V 由此得U-t图线如图(3)所示 二、综合例析

    【例2】如图所示,平行导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中(方向向里),间距为L,左端电阻为R,其余电阻不计,导轨右端接一电容为C的电容器。现有一长2L的金属棒ab放在导轨上,ab以a为轴顺时针转过90°的过程中,通过R的电量为多少?

    解析:(1)由ab棒以a为轴旋转到b端脱离导轨的过程中,产生的感应电动势一直增大,对C不断充电,同时又与R构成闭合回路。ab产生感应电动势的平均值

    ??

    或?t

    E?

    ??B?S

    ? ① ?t?t

    E?BLvsin?求感应电动势的大小,利用右手定则或楞次定律判断电流方向。

    2、分析电路结构,画等效电路图

    3、利用电路规律求解,主要有欧姆定律,串并联规律等

    二、图象问题

    1、定性或定量地表示出所研究问题的函数关系

    2、在图象中E、I、B等物理量的方向是通过正负值来反映 3、画图象时要注意横、纵坐标的单位长度定义或表达 【例1】匀强磁场磁感应强度 B=0.2 T,磁场宽度L=3rn,一正方

    形金属框边长ab=l=1m,每边电阻r=0.2Ω,金属框以v=10m/s的速度匀速穿过磁场区,其平面始终保持与磁感线方向垂直,如图所示,求:

    (1)画出金属框穿过磁场区的过程中,金属框内感应电流的I-t图线 (2)画出ab两端电压的U-t图线

    解析:线框进人磁场区时E1=B l v=2 V,I1?

    ?S表示ab扫过的三角形的面积,即?S?

    12L?L?L ② 22

    E3BL2

    通过R的电量Q1?I?t??t ③ 由以上三式解得Q1? ④

    R2R

    在这一过程中电容器充电的总电量Q=CUm ⑤

    Um为ab棒在转动过程中产生的感应电动势的最大值。即

    1

    Um?B?2L?(??2L)?2BL2? ⑥ 联立⑤⑥得:

    2

    Q2?2BL2?C

    (2)当ab棒脱离导轨后(对R放电,通过R的电量为 Q2,所以整个过程中通过 R的总电量为:

    E1

    =2.5 A 4r

    Q=Q1+Q2=BL2(

    方向沿逆时针,如图(1)实线abcd所示,感电流持续的时间t1=

    3

    ?2?C) 2R

    l

    =0.1 s v

    L?l

    =0.2 s, v

    【例3】如图所示,竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=0.5 T,并且

    图(1)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    线框在磁场中运动时:E2=0,I2=0 无电流的持续时间:t2=

    ?B

    =0.1 T/s在变化,水平轨道电阻不计,且不计摩擦阻力,宽0.5 m?t

    线框穿出磁场区时:E3= B l v=2 V,I3?

    E3

    =2.5 A 4r

    的导轨上放一电阻R0=0.1 Ω的导体棒,并用水平线通过定滑轮吊着质量

    M=0.2 kg的重物,轨道左端连接的电阻R=0.4 Ω,图中的l=0.8 m,求至少经过多长时间才能吊起重物. 解题方法:

    由法拉第电磁感应定律可求回路感应电动势E=

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    此电流的方向为顺时针,如图(1)虚线abcd所示,规定电

    ???B

    ?S①:

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ?t?t

    E

    由闭合电路欧姆定律可求出回路中电流 I=

    R0?R

    B2L2v

    因此,ab达到vm时应有:mgsinθ –μmgcosθ-=0 ④ R

    由④式可解得vm?

    由于安培力方向向左,应用左手定则可判断出电流方向为顺时针方向(由上往下看).再根据楞次定律可知磁场增加,在t时磁感应强度为: B′ =(B+

    ?B

    2t) ③ ?t

    mg?sin???cos??R

    22

    BL

    此时安培力为 F安=B′Ilab ④ 由受力分析可知 F安=mg⑤ 由①②③④⑤式并代入数据:t=495 s

    第4单元 电磁感应与力学规律的综合应用

    电磁感应等电学知识和力学知识的综合应用,主要有

    1、利用能的转化和守恒定律及功能关系研究电磁感应过程中的能量转化问题 2、应用牛顿第二定律解决导体切割磁感线运动的问题。

    3、应用动量定理、动量守恒定律解决导体切割磁感线的运动问题。 4、应用能的转化和守恒定律解决电磁感应问题。

    一、电磁感应中的动力学问题

    解决这类问题的关键在于通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态,如速度、加速度取最大值或最小值的条件等。

    【例1】如图,AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨,两导轨间的距离为L,导轨平面与水平面的夹角为θ,在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场,磁感应强度为B,在导轨的 AC端连接一个阻值为 R的电阻,一根质量为m、垂直于导轨放置的金属棒ab,从静止开始沿导轨下滑,求此过程中ab棒的最大速度。已知ab与导轨间的动摩擦因数为μ,导轨和金属棒的电阻不计。

    解析:ab沿导轨下滑过程中受四个力作用,即重力mg,支持力FN 、摩擦力Ff和安培力F安,如图所示,ab由静止开始下滑后,将是v??E??I??F安??a?,所以这是个变加速过程,当加速度减到a=0时,其速度即增到最大v=vm,此时必将处于平衡状态,以后将以vm匀速下滑

    E=BLv ① I=E/R ② F安=BIL ③ 对ab所受的力正交分解,FN = mgcosθ Ff= μmgcosθ

    二、电磁感应中的能量、动量问题

    分析问题时,应当牢牢抓住能量守恒这一基本规律,分析清楚有哪些力做功,就可知道有哪些形式的能量参与了相互转化,然后利用能量守恒列出方程求解。

    【例2】如图,两根间距为l的光滑金属导轨(不计电阻),由一段圆弧部分与一段无限长的水平段组成。其水平段加有竖直向下方向的匀强磁场,其磁感应强度为B,导轨水平段上静止放置一金属棒cd,质量为2m。,电阻为2r。另一质量为m,电阻为r的金属棒ab,从圆弧段M处由静止释放滑至N处进入水平段,圆弧段MN半径R,所对圆心角为60°,求:

    (1)ab棒在N处进入磁场区速度多大?此时棒中电流是多少? (2)ab棒能达到的最大速度是多大?

    (3)ab棒由静止到达最大速度过程中,系统所能释放的热量是多少? 解析:(1)ab棒由静止从M滑下到N的过程中,只有重力做功,机械能守恒,所以到N处速度可求,进而可求ab棒切割磁感线时产生的感应电动势和回路中的感应电流。

    ab棒由M下滑到N过程中,机械能守恒,故有:

    mgR(1?cos60?)?

    12

    mv 解得v?gR 2

    进入磁场区瞬间,回路中电流强度为 I?

    BlgRE

    ?

    2r?r3r

    (2)设ab棒与cd棒所受安培力的大小为F,安培力作用时间为 t,ab 棒在安培力作用下

    做减速运动,cd棒在安培力作用下做加速运动,当两棒速度达到相同速度v′时,电路中电流为零,安培力为零,cd达到最大速度。

    运用动量守恒定律得 mv?(2m?m)v? 解得 v??(3)释放热量等于系统机械能减少量,有Q?

    1

    gR 3

    B2L2v

    由①②③可得F安?

    R

    B2L2v

    以ab为研究对象,根据牛顿第二定律应有:mgsinθ –μmgcosθ-=ma R

    ab做加速度减小的变加速运动,当a=0时速度达最大

    1211

    mv??3mv?2 解得Q?mgR 223

    三、综合例析

    (一)电磁感应中的“双杆问题” 【例3】(2003年全国理综卷)如图所示,两根平行的金属导轨,固定在同一水平面上,磁感应强度B=0.50T的匀强磁场与导轨所在平面垂直,导轨的电阻很小,可忽略不计。导轨间的距离l=0.20m。两根质量均为m=0.10kg的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动,滑动过程中与导轨保持垂直,每根金属杆的电阻为R=0.50Ω。在t=0时刻,两杆都处于静止状态。现有一与导轨平行、大小为0.20N的恒力F作用于金属杆甲上,使金属杆在导轨上滑动。经过t=5.0s

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ,金属杆

    甲的加速度为a=1.37m/s,问此时两金属杆的速度各为多少?

    解析:设任一时刻t两金属杆甲、乙之间的距离为x,速度分别为v1和v2,经过很短的时间△t,杆甲移动距离v1△t,杆乙移动距离v2△t,回路面积改变

    2

    ?S?[(x?v2?t)?v1?t]?t?lx?(v1?v2)l?t

    由法拉第电磁感应定律,回路中的感应电动势E?B回路中的电流 i?

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ?S ?t

    E

    , 杆甲的运动方程F?Bli?ma 2R

    由于作用于杆甲和杆乙的安培力总是大小相等,方向相反,所以两杆的动量(t?0时为0)等于外力F的冲量Ft?mv1?mv2

    【例5】在光滑水平面上,有一垂直向下的匀强磁场分布在宽为L的区域

    内,有一边长为a(a<L)的正方形闭合线圈以初速v0垂直磁场边界滑过磁场

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    后速度变为v(v<v0)那么

    A.完全进入磁场中时线圈的速度大于(v0+v)/2; B.安全进入磁场中时线圈的速度等于(v0+v)/2; C.完全进入磁场中时线圈的速度小于(v0+v)/2; D.以上情况A、B均有可能,而C是不可能的

    解析:设线圈完全进入磁场中时的速度为vx。线圈在穿过磁场的过程中所受合外力为安培力。对于线圈进入磁场的过程,据动量定理可得:

    1F12R1F12Rv?[?(F?ma)]联立以上各式解得1 v?[?(F?ma)] 22mB2F2mB2I2

    代入数据得v1?8.15m/s

    ??Ba2

    ?F?t??Ba??Ba?mvx?mv0

    RR

    对于线圈穿出磁场的过程,据动量定理可得:

    v2?1.85m/s

    【例4】两根相距d=0.20m平行金属长导轨固定在同一水平面,处于竖直方向的匀强磁场中,

    磁场的磁感应强度B=0.2T,导轨上横放着两条金属细杆,构成矩形回路,每条金属细杆的电阻为r=0.25Ω,回路中其余部分的电阻可不计.已知两金属细杆在平行于导轨的拉力的作用下沿导轨朝相反方向匀速平移,速度大小都是v=5.0m/s,如图所示.不计导轨上的摩擦. (1)求作用于每条金属细杆的拉力的大小.

    (2)求两金属细杆在间距增加0.40m的滑动过程共产生的热量. 解析:(1)当两金属杆都以速度v匀速滑动时,每条金属杆中产生的感应电动势分别为: E1=E2=Bdv

    由闭合电路的欧姆定律,回路中的电流强度大小为:I?

    ??Ba2

    ??Ba?mv?mvx ?F?t??BaRR

    由上述二式可得vx?

    v0?v

    ,即B选项正确。 2

    E1?E2

    2r

    【例6】光滑U型金属框架宽为L,足够长,其上放一质量为m的金属棒ab,左端连接有一电容为C的电容器,现给棒一个初速v0,使棒始终垂直框架并沿框架运动,如图所示。求导体棒的最终速度。

    解析:当金属棒ab做切割磁力线运动时,要产生感应电动势,这样,电容器C将被充电,ab棒中有充电电流存在,ab棒受到安培力的作用而减速,当ab棒以稳定速度v匀速运动时,有:BLv=UC=q/C

    而对导体棒ab利用动量定理可得:-BLq=mv-mv0 由上述二式可求得: v?例7.如图,电动机牵引一根原来静止的、长L为1m、质量m为0.1kg的导体棒MN上升,导体棒的电阻R为1Ω,架在竖直放置的框架上,它们处于磁感应强度B为1T的匀强磁场中,磁场方向与框架平面垂直。当导体棒上升h=3.8m时,获得稳定的速度,

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    导体棒上产生的热量为2J,电动机牵引棒时,电压表、电流表的读数分别为7V、1A,电动机内阻r为1Ω,不计框架电阻及一切摩擦,求:

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    1)棒能达到的稳定速度;

    因拉力与安培力平衡,作用于每根金属杆的拉力的大小为F1=F2=IBd。

    B2d2v

    ?3.2?10?2N 由以上各式并代入数据得F1?F2?r

    (2)设两金属杆之间增加的距离为△L,则两金属杆共产生的热量为Q?I?2r?数据得 Q=1.28310-2J.

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    2

    mv0

    m?B2L2C

    ?L

    ,代入2v

    (2)棒从静止至达到稳定速度所需要的时间。

    2

    解析:(1)电动机的输出功率为:P出?IU?Ir?6W

    P出?Fv 其中F为电动机对棒的拉力,

    当棒达稳定速度时F?mg?BI?L 感应电流I??

    EBLv

    ?解得v?2m/s RR

    (2)从棒由静止开始运动至达到稳定速度的过程中,电动机提供的能量转化为棒的机械能和 内能,由能量守恒定律得:P出t?mgh?

    12

    mv2

    ?Q, 解得

    = 1s

    t

    第十章 交变电流 第1单元 交变电流

    一、交变电流的产生

    1. 正弦交流电的产生

    当闭合矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直于磁感线的轴线做匀角速转动时,闭合线圈中就

    有交流电产生.如图所示.设矩形线圈abcd以角速度ω绕oo' 轴、从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转动.此时,线圈都不切割磁感线,线圈中感应电动势等于零.经过时间t线圈转过ωt角,这时ab边的线速度v方向跟磁感线方向夹角等于ωt ,设ab边的长度为l,bd边

    二、描述交变电流的物理量 1、瞬时值:它是反映不同时刻交流电的大小和方向,正弦交流瞬时值表达式为:e??msin?t,

    i?Imsin?t.应当注意必须从中性面开始。

    【例1】有一正弦交流电源,电压有效值U=120V,频率为f=50Hz向一霓虹灯供电,若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0=602V,试估算在一个小时内,霓虹灯发光时间有多长?为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象?

    解析:由正弦交流电的最大值与有效值U的关系得:Um=1202V 设t=0时交流电的瞬时电压U=0则交流电的瞬时表达式为

    U=1202sin100?t V

    如图所示,画出一个周期内交流电的U-t图象,其中阴影部分对应的时间t1表示霓虹灯不能发光的时间,根据对称性,一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t1,

    当U=U0=602V时,由上式得t1=1/600s,再由对称性求得一个周期内能发光的时间:t=T-4t1=

    1

    s,再由比例关系求得一小时内霓虹灯发光的时间为:75

    l?

    的长度为l',线圈中感应电动势为e?2Bl?sin?t,对于N匝线圈,有e?NBS?.sin?.t或者

    2

    写成e?Em.sin?.t(Em?NBS?.?N?m? 叫做电动势的最大值。)由上式,在匀强磁场中,

    绕垂直于磁感线的轴做匀角速转动的线圈里产生的感应电动势是按正弦规律变化的.根据闭合电路欧姆定i?

    t=

    36001

    ??2400s 75eEm

    ?sin?t RR

    很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的,而熄灭的时间只有1/300s(如图t2时刻到t3时刻)

    由于人的眼睛具有视觉暂留现象(暂留时间约1/16

    2、最大值:也叫峰值,它是瞬时值的最大者,它反映的是交流电大小的变化范围,当线圈平面跟磁感线平行时,交流电动势最大,Em?NBS?(转轴垂直于磁感线)。电容器接在交流电路中,则交变电压的最大值不能超过电容器的耐压值。

    【例2】把一电容器C接在220V的交流电路中,为了保证电容不被击穿,电容器C的耐压值是多少?

    解析:不低于2002V,不少学生往把电容器与灯泡类比,额定电压220 V的灯泡接在220 V的交流电源上正常发光.从而错误的认为电容器的耐压值也只要不低于220V即可,事实上,电容器接在交流电路中一直不断地进行充、放电过程.电容器两极间电压最大可达2002V,故电容器C的耐压值应不低于2002V.

    3、平均值:它是指交流电图象中图线与横轴所围成的面积值跟时间的比值.其量值可用法拉第

    2.中性面——线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时,各边都不切割磁感线,线圈中没有感应电流,这个特定位置叫中性面.

    应注意:①中性面在垂直于磁场位置.②线圈通过中性面时,穿过线圈的磁通量最大.③线圈平面通过中性面时感应电动势为零.④线圈平面每转过中性面时,线圈中感应电流方向改变一次,转动一周线圈两次通过中性面,一周里线圈中电流方向改变两次.

    3.正弦交流电的图象

    矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直于磁感线的轴做匀角速转动,线圈里产生正弦交流电.当线圈从中性面开始转动,在一个周期中:在t(0,T/4)时间内,线圈中感应电动势从0达到最大值Em.在t (T/4,T/2)时间内,线圈中感应电动势从最大值Em减小到0.在t (T/2,3T/4)时间内,线圈中感应电动势从0增加到负的最大值-Em.在t (3T/4,T)时间内,线圈中感应电动势的值从负的最大值-Em减小到0.

    电路中的感应电流、路端电压与感应电动势的变化规律相同,如图所示.

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ??2

    来求,特殊地,当线圈从中性面转过90度的过程中,有?Em.

    ??t

    E?E2

    计算平均值切忌用算术平均法即E?1求解。平均值不等于有效值。

    2

    电磁感应定律?N2

    【例3】如图所示,求线圈由图示位置转过60°角的过程中,通过线圈某一横截面的电量. 解析:在计算电量问题中,一定要用电流、电压平均值

    E?N2

    - 81 -

    ??BS 而??

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ??2??1?BSsin60??

    ?t2

    ??ENBS

    又I?,q?I?t ∴q?N2=

    RR2R

    4、有效值:有效值是根据电流的热效应规定的:让交流和直流通过相同阻值的电阻,如果它

    们在相同的时间内产生的热量相等,就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。 正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是:U?

    12

    Q总+μmgcosθ2s+mgsinθ2s=mv0,Q

    2

    R

    =0

    1

    Q=5 J 6总

    12

    Em,I?

    12

    Im,对于非正弦电流的有效

    值以上关系不成立,应根据定义来求。

    ①电器设备上标注的额定值是有效值 ②交流电表测量的是交流的有效值

    ③如果没有特殊强调,交流的数值指的都是有效值

    ④计算某一时间段的功率,要用有效值,计算某一时刻的功率,要用瞬时值,计算通过某个截面的电量,要用平均值

    【例4】 左图所示是某种型号的电

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    热毯的电路图,电热毯接在交变电源上,通过装置P使加在电热丝上的电压的波

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    形如右图所示。此时接在电热丝两端的-2s 交流电压表的读数为

    A.110V B.156V C.220V D.311V

    解:从u-t图象看出,每个周期的前半周期是正弦图形,其有效值为

    三、感抗和容抗(统称电抗) A、电感对电路的影响

    接通直流和交流,比较灯泡的亮度,先接通交流,再接上电感,比较灯泡的亮 1、 感抗:XL?2?fL

    2、 作用:通直流、阻交流、通低频、阻高频 3、 原因:电磁感应(自感) B、电容对电路的影响

    接通直流和交流,比较灯泡的亮度先接通交流,再接上电感,比较灯泡的亮度

    1、 容抗:

    XL?

    1

    2?fC

    2、 作用:通交流、阻支流、通高频、阻低频 3、 原因:充放电过程中,电荷间的相互作用

    C、电感和电容的应用

    1、 高频扼流圈——感抗小,匝数较少,通高频,阻低频 2、 低频扼流圈——感抗大,匝数较多,通低频,阻直流 3、 隔直电容器 4、 高频旁路电容

    D、小结:交流的强度不仅与电压和电阻有关,还与电容和电感有关

    U12TU2

    220V;后半周期电压为零。根据有效值的定义,T???0 ,得

    RR2

    U=156V,选B。

    【例5】如图所示,两平行导轨与水平面间的倾角为??37?,电阻不计,间距L=0.3m,长度足够长,导轨处于磁感应强度B=1T,方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.导轨两端各接一个阻值为R0=2Ω电阻,另一横跨在导轨间的金属棒质量m=1kg,电阻r=1

    Ω棒与导轨间的滑动摩擦因数μ=0.5,当金属棒以平行于导轨的向上初速度υ0=10m/s上滑,直至上升到最高点过程中,

    2

    通过上端电阻电量?q=0.1C(g取10m/s),求上端电阻R0产生的焦耳热?

    解:设棒沿斜面能上升的最大距离为s,B垂直斜面向上,则在棒上升过程中,通过棒某一截面的电量应为2?q.由

    第2单元 变压器 电能的输送

    一、理想变压器

    1、构造:两组线圈(原、副线圈)绕在同一个闭合铁芯上构成变压器.

    2、作用:在输送电能的过程中改变电压. 3、原理:其工作原理是利用了电磁感应现象.(互感). 4、理想变压器的理想化条件及其规律.

    在理想变压器的原线圈两端加交变电压U1后,由于电磁感应的原

    (1(2

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    I?

    2?qE2?qR0

    (?r) =得?

    R?t?t20

    ?r2

    ?q(R0?r)??BLs

    ??2m 而q? ∴s=?t?tBL

    2R223R0?t?6I0R0?t?6QR0 电路总焦耳热为Q总=I总(0?r)?t?(2I0)22

    从金属棒开始运动到最高点过程,利用能量守恒关系有

    E1?n1因,原、副线圈中都将产生感应电动势,根据法拉第电磁感应定律有:

    ??1??2

    E2?n2,,?t?t

    忽略原、副线圈内阻,有 U1=E1 ,U2=E2,另外,考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁,即认为在

    任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等,于是又有 ??1???2由此便可得理想变压器的电

    U1n1

    ?压变化规律为 U2n2

    在此基础上再忽略变压器自身的能量损失(一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分,分别俗称为“铜损”和“铁损”),有P1

    - 82 -

    ?P2 ,而P1?I1U1 ,P2?

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    I2U2

    于是又得理想变压器的电流变化规律为U1I1?U2I2,

    I1n2

    ,由此可见:理想变压器的理想化条?

    I2n1

    【例3】如图,为一理想变压器,K为单刀双掷开关,P为滑动变阻器的滑动触头,U1为加在原线圈两端的电压,I1为原线圈中的电流强度,则(A、B、D)

    A.保持U1及P的位置不变,K由a合到b时,I1将增大

    B.保持U1及P的位置不变,K由b合到a时,R消耗的功率减小 C.保持U1不变,K合在a处,使P上滑,I1将增大

    D.保持P的位置不变,K合在a处,若U1增大,I1将增大

    【例4】一台理想变压器原线圈匝数n1=1100匝,两个副线圈的匝数分别是n2=60匝,n3=600匝,若通过两个副线圈中的电流强度分别是I2=1 A,I3=4 A,求原线圈中的电流强度.

    根据电功率公式有:I1U1=I2U2+I3U3

    ①, 又因为

    件一般指的是:忽略原、副线圈内阻上的分压,忽略原、副线圈磁通量的差别,忽略变压器自身的能量损耗(实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别.)

    二、变压器的物理量变化的规律 1、电压规律

    U1U2

    ?

    n1n2

    理解:(1)U1由电源决定,U2 随U1和n的变化而变化,副线圈相当于一个新电源

    (2)U / n 表示单匝线圈的电压。(类比于砌墙) 2、功率规律 U1I1?U2I2

    理解:(1)理想变压器只传递能量,不消耗能量

    (2)p1随p2的变化而变化,但p1不能无限地变大,要受到发电机最大输出功率地限制

    (类比:银行出纳)

    U1n1n

    ,U2=2U1 ?

    U2n2n1

    I1n2

    ?3、电流规律..

    I2n1

    理解:

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    增大,I2 减小,p2 减小,p1减小,I1 减小

    n2增加,U2增加,I2 增加,p2增加,p1增加,I1增加 结论:I1随I2地变化而变化 4、 多组副线圈

    nU1n1

    ③, 把②③代入①,整理得:I1n1=I2n2+I3n3 ?,U3=3U1

    U3n3n1

    nI?n3I31?60?4?600

    所以I1 = 22A = 2.24 A ?

    n11100

    三、远距离输电

    A、明确物理

    电源的输出电压U,输出功率p 导线上损失电压△U,损失功率△p 用户得到的电压U′,得到的功率p′

    U′,p′

    U1 I1U2 I2 U3I3

    UUU

    (1)无论原副线圈,磁通量变化率相同,所以有 1?2?3??(类比:砌墙)

    n1n2n3

    (2)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    U1I1?U2I2?U3I3

    U2

    t B.怎样减少电能损失Q?IRt?UIt?R

    2

    U1U2U3

    ???k n1n

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    2n3

    1、 减小时间t

    ?..n1I1?n2I2?n3I3??220V nR

    【例1】 理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为

    n1=1760匝、n2=288匝、n3=800 0匝,电源电压为U1=220V。n2上连接的灯泡的实际功率为36W,测得初级线圈的电流为I1=0.3A,求通过n3的负载R的电流I3。

    解:由于两个次级线圈都在工作,所以不能用I∝1/n,而应该用P1=P2+P3和U∝n。由U∝n可求得U2=36V,U3=1000V;由U1I1=U2I2+U3I3和I2=1A可得I3=0.03A。

    【例2】在变电站里,经常要用交流电表去监测电网上的强电流,所用的器材叫电流互感器。如下所示的四个图中,能正确反应其工作原理的是 A

    零线 火线 零线

    L

    减小导线长度L,减小电阻率(铜和铝)增大截面积s s

    p22

    3、 减小电流,提高输出电压?p?IR?()R,⊿p与输出电压U平方反比

    U

    2、 减小电阻R??.

    C.其他方面的能量损失—输电线上的电压损失,除与输电线的电阻有关,还与感抗和容抗有关。当输电线路电压较高、导线截面积较大时,电抗造成的电压损失比电阻造成的还要大。

    【例5】 在远距离输电时,要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个坑口电站,输送的电功率为P=500kW,当使用U=5kV的电压输电时,测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度。求:⑴这时的输电效率η和输电线的总电阻r。⑵若想使输电效率提高到98%,又不改变输电线,那么电站应使用多高的电压向外输电?

    /

    解;⑴由于输送功率为P=500kW,一昼夜输送电能E=Pt=12000度,终点得到的电能E=7200度,

    2

    因此效率η=60%。输电线上的电流可由I=P/U计算,为I=100A,而输电线损耗功率可由Pr=Ir计算,其中Pr=4800/24=200kW,因此可求得r=20Ω。

    - 83 -

    A. B. C. D.

    P?1,原来Pr=200kW,现在要求Pr/=10kW ,计算可得输电电压⑵输电线上损耗功率Pr??r???

    U2?U?

    /

    应调节为U=22.4kV。

    【例6】发电机输出功率为100 kW,输出电压是250 V,用户需要的电压是220 V,输电线电阻为10 Ω.若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%,试求:

    (1)在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比. (2)画出此输电线路的示意图. (3)用户得到的电功率是多少? 解析:输电线路的示意图如图所示,

    2

    输电线损耗功率P线=10034% kW=4 kW,又P线=I2R线 输电线电流I2=I3=20 A

    2

    Ⅱ上接有“8 V,8 W”的灯泡L1、L2,副线圈Ⅲ上接有“6 V,9 W”的灯泡L3、L4,原线圈上接有电阻R1=3 Ω,当a、b两端接交变电源后,L1、L2正常发光,则交变电源的输出功率为

    A.24 W B.34 W C.36 W D.72 W

    原线圈中输入电流I1=所以V

    P100000

    A=400 A ?

    U1250

    V=5000

    n1I2201n

    ,这样U2=U12=250320 ???

    n2I140020n1

    n3U34800240

    ???

    n4U422011

    U3=U2-U线=5000-20310 V=4800 V,所以

    用户得到的电功率P出=100396% kW=96 Kw

    四、针对训练

    1如图所示,在绕制变压器时,某人误将两个线圈绕在图示变压器铁芯的左右两个臂上,当通以交流电时,每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈,另一半通过中间的臂,已知线圈1、2的匝数比为N1∶N2=2∶1,在不接负载的情况下

    A.当线圈1输入电压220 V时,线圈2输出电压为110 V B.当线圈1输入电压220 V时,线圈2输出电压为55 V C.当线圈2输入电压110 V时,线圈1输出电压为220 V D.当线圈2输入电压110 V时,线圈1输出电压为110 V

    2.在某交流电路中,有一正在工作的变压器,原、副线圈匝数分别为n1=600,n2=120,电源电压U1=220 V,原线圈中串联一个0.2 A的保险丝,为保证保险丝不被烧毁,则

    A.负载功率不能超过44 W

    B.副线圈电流最大值不能超过1 A C.副线圈电流有效值不能超过1 A D.副线圈电流有效值不能超过0.2 A

    3.如图(a)、(b)所示,当图中a、b两端与e、f两端分别加上220 V的交流电压时,测得c、d间与g、h间的电压均为110 V.若分别在c、d两端与g、h两端加上110 V的交流电压,则a、b与e、f间的电压为

    A.220 V,220 V B.220 V,110 V C.110 V,110 V D.220 V,0

    4.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数n1∶n2∶n3=3∶2∶1,副线圈

    - 84 -

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    第十二章 机械振动和机械波

    知识网络:

    物理量:振幅、周期、频率

    运动规律

    简谐运动图象

    简谐运动

    弹簧振子:F= - kx

    受力特点 回复力:F= - kx mg 机械振动x 单摆:F??

    受迫振动共振 L

    周期:T?2? 阻尼振动 无阻尼振动

    在的介

    形成和传播特点 质传播

    中类型 纵波

    波的图象

    描述方法机械波波的公式:??vT

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    x=vt

    波的叠加 干涉 衍射

    实例

    多普勒效应

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    特性

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    (2)周期T?2?m,与振幅无关,只由振子质量和弹簧的劲度决定。

    k

    (3)可以证明,竖直放置的弹簧振子的振动也是简谐运动,周期公式也是T?2?m。这个

    k

    结论可以直接使用。

    (4)在水平方向上振动的弹簧振子的回复力是弹簧的弹力;在竖直方向上振动的弹簧振子的回复力是弹簧弹力和重力的合力。

    证明:如图所示,设振子的平衡位置为O,向下方向为正方向,此时弹簧的形变为x0 ,根据胡克定律及平衡条件有mg?kx0?0 ① 当振子向下偏离平衡位置为x时,回复力(即合外力)为

    F回?mg?k(x?x0) ②

    将①代人②得:F回??kx,可见,重物振动时受力符合简谐运动的条件.

    L

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    g

    第1单元 机械振动

    一、基本概念

    1、机械振动——物体(或物体一部分)在某一中心位置附近所做的往复运动

    2.回复力:振动物体所受的总是指向平衡位置的合外力,使物体返回平衡位置的力 注意:①恢复力不一定是物体所受的合力,例单摆

    ③回复力的意义是指向平衡位置方向上的合力 ④恢复力是根据效果命名的

    3.平衡位置:恢复力为零的位置,并非合外力为零的位置。例如单摆。 4.位移:是离开平衡位置的位移

    5.简谐运动——物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比,并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动,叫简谐运动。表达式为:F= -kx

    F=-kx是判断一个振动是不是简谐运动的充分必要条件。凡是简谐运动沿振动方向的合力必须满足该条件;反之,只要沿振动方向的合力满足该条件,那么该振动一定是简谐运动。

    6.振幅:振动物体离开平衡位置的最大距离,是标量,表示振动的强弱,无正负之分。

    7.周期和频率:表示振动快慢的物理量。完成一次全振动所用的时间叫周期,单位时间内完成全振动次数叫频率,大小由系统本身的性质决定,所以叫固有周期和频率。任何简谐运动都有共同的周期公式:T?2?m(其中m是振动物体的质量,k是回复力系数,即简谐运动的判定式F= -kx

    k

    中的比例系数,对于弹簧振子k就是弹簧的劲度,对其它简谐运动它就不再是弹簧的劲度了)。

    二、典型的简谐运动

    1.弹簧振子

    (1) 说明回复力、加速度、速度、动能和势能的变化规律(周期性和对称性) ①回复力指向平衡位置。②位移从平衡位置开始。

    【例1】 如图所示,质量为m的小球放在劲度为k的轻弹簧上,使小球上下振动而又始终未脱离弹簧。(1)最大振幅A是多大?(2)在这个振幅下弹簧对小球的最大弹力Fm是多大?

    解析:该振动的回复力是弹簧弹力和重力的合力。在平衡位置弹力和重力等大反向,合力为零;在平衡位置以下,弹力大于重力,F- mg=ma,越往下弹力越大;在平衡位置以上,弹力小于重力,mg-F=ma,越往上弹力越小。平衡位置和振动的振幅大小无关。因此振幅越大,在最高点处小球所受的弹力越小。极端情况是在最高点处小球刚好未离开弹簧,弹力为零,合力就是重力。这时弹簧恰好为原长。

    (1)最大振幅应满足kA=mg, A=

    mg

    k

    (2)小球在最高点和最低点所受回复力大小相同,所以有:Fm-mg=mg,Fm=2mg

    【例2】弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点之间做简谐运动.B、C相距20 cm.某时刻振子处于B点.经过0.5 s,振子首次到达C点.求:

    (1)振动的周期和频率; (f=1Hz) (2)振子在5 s内通过的路程及位移大小;(10cm.)

    (3)振子在B点的加速度大小跟它距O点4 cm处P点的加速度大小的比值(5:2) 【例3】一弹簧振子做简谐运动.周期为T( D )

    A.若t时刻和(t+△t)时刻振子运动速度的大小相等、方向相反,则Δt一定等于T/2的整数倍

    D.若t时刻和(t+△t)时刻振子运动位移的大小相等、方向相同,则△t一定等于T的整数倍

    C.若△t=T/2,则在t时刻和(t-△t)时刻弹簧的长度一定相等 D.若△t=T,则在t时刻和(t-△t)时刻振子运动的加速度一定相同

    2.单摆。在一不可伸长、忽略质量的细线下端拴一质点,上端固定,构成的装置叫单摆。⑴单摆

    1单摆是实际摆的理想化,2单摆振动可看作简谐运动的特点:○是一个理想模型; ○

    3单摆的等时性(伽利略)的条件:α<10℃。○,在振幅很小的情况下,单摆的振

    动周期与振幅、摆球的质量等无关; ④单摆的回复力由重力沿圆弧方向的分力提供 ⑵ 周期公式:T?2?

    - 85 -

    l

    (惠更斯) g

    v2

    半径方向:T?mgcos??m

    r

    向心力改变速度方向 切线方向:回复力=m g sinθ 改变速度大小

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    θ

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    sin θ = tan θ = x / L,而且回复力指向平衡位置,与位移方向相反,所以对于回复力F

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ,有F?mg⑶单摆周期公式的应用

    xmg?x

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ?kx k 是常数 LL

    4?2L

    1、 测量当地的重力加速度测定重力加速度g,g= (l为等效摆长,是悬点到球心的2

    T

    距离。)

    2、 摆钟(振动周期是2秒的单摆叫秒摆)

    3、惠更斯在1656年利用等时性发明了带摆的计时器

    (4)摆钟问题。单摆的一个重要应用就是利用单摆振动的等时性制成摆钟。在计算摆钟类的问题时,利用以下方法比较简单:在一定时间内,摆钟走过的格子数n与频率f成正比(n可以是分钟数,也可以是秒数、小时数?),再由频率公式可以得到:n?f?1g?1

    2?l(5)另:意大利的伽利略首先发现等时性,即在角度很小时,单摆的周期

    与振幅无关。

    荷兰的惠更斯确立了单摆的周期公式,周期跟摆长的二次方根成正比,跟重力加速度的二次方根成反比,跟振幅和摆球的质量无关

    例4:三根长度相等都为L的细线一端系于C点,另两端固定于天花板上

    相距为L的A、B两点,剩下的一端系一小球。当小球垂直于纸面振动时,其周期为 ;当小球左右摆动时,其周期为 ;

    0.6s。上述判断中正确的是

    A.①③ B.②④ C.①② D.③④

    解析:注意这是悬线上的拉力图象,而不是振动图象。当摆球到达最高点时,悬线上的拉力最小;当摆球到达最低点时,悬线上的拉力最大。因此①②正确。从图象中看出摆球到达最低点时的拉力一次比一次小,说明速率一次比一次小,反映出振动过程摆球一定受到阻力作用,因此机械能应该一直减小。在一个周期内,摆球应该经过两次最高点,两次最低点,因此周期应该约是T=1.2s。因此答案③④错误。本题应选C。

    三、简谐运动的图象

    ⑴图象的描绘

    1、 描点

    2 实验模拟法

    ⑵振动图象的研究方法——把实际振动和图象对应起来 可以从图像中得到以下信息: ①直接读出振幅(注意单位) ②直接读出周期

    ③确定某一时刻物体的位移

    ④判定任一时刻运动物体的速度方向(最大位移处无方向)和加速度方向 ⑤判定某一段时间内运动物体的速度、加速度、动能及势能大小的变化情况

    ⑥计算一段时间内的路程:S?

    t

    ?4A T

    (1?

    答案:2?

    3)L

    2?L gg

    例5:如图,长为l的轻绳一端系于固定点O,另一端系质量为m的小球,将小球从O点正下方l/4处以一定的初速度水平向右抛出,经一定的时间,绳被拉直。以后小球将以O为圆心在竖直平面内摆动,已知绳刚被

    拉直时,绳与竖直线成60角。求:⑴小球水平抛出的初速度V0 ⑵小球摆到最低点时,拉力T (答案:

    ⑶振动图象的应用任何复杂的振动都可以看成是若干个简谐振动的合成

    【例7】 劲度系数为20N/cm的弹簧振子,它的振动图象如图所示,在图中A点对应的时刻(B.)

    A. 振子所受的弹力大小为0.5N,方向指向x轴的负方向

    B.振子的速度方向指向x轴的正方向 C. 在0~4s内振子作了1.75次全振动 D。在0~4s内振子通过的路程为0.35cm,位移为0

    【例8】 摆长为L的单摆做简谐振动,若从某时刻开始计时,(取作t=0),当振动至 t?图中的( D )

    3?

    2L

    时,摆球具有负向最大速度,则单摆的振动图象是g

    3gl

    ;2mg) 2

    【例6】 将一个力电传感器接到计算机上,可以测量快速变化的力。用这种方法测得的某单摆摆动过程中悬线上拉力大小随时间变化的曲线如右图所示。由此图线提供的信息做出下列判断:①t=0.2s时刻摆球正经过最低点;②t=1.1s时摆球正处于最高点;③摆球摆动过程中机械能时而增大时而减小;④摆球摆动的周期约是T=

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    例9.如图所示,一块质量为2 kg、涂有碳黑的玻璃板,在拉力F的作用下竖直向上做匀变速直线运动.一个频率为5 Hz的振动方向为水平且固定的振针,

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    在玻璃板上画出了如图所示的图线,量得OA=1 cm,OB=4 cm,OC=9 cm.求拉力F的大小. (不

    2

    计一切摩擦阻力,取g=10 m/s)

    解:OA=1 cm AB=3 cm BC=5 cm

    2

    因为:TOA=TAB=TBC=T/2=0.1 s 根据:Δs=aT

    a=

    ?sBC?AB2

    ?=2 m/s F-mg=ma 得:F=mg+ma=24 N 22TT

    四、受迫振动与共振

    (1)振动能量 = 动能 + 势能 = 最大位移的势能 = 平衡位置的动能

    由振幅决定,与周期和频率无关

    (2)阻尼振动和无阻尼振动

    1存在阻力做负功,能量减小,振幅减小(减幅振动) 2. 无阻尼振动(等幅振动)

    在振动中,为保持振幅不变(能量不变),应及时地补充能量,使A不变

    (3)受迫振动

    1. 得到持续的,等幅振动的最简单的办法是用周期性的外力(驱动力)作用于物体,物

    体在驱动力作用下的振动,叫受迫振动.

    2. 物体做受迫振动的频率由驱动力决定,等于驱动力频率,而与固有频率无关(奴隶,

    奴隶主)如:钟摆 , 秋千

    (4) 共振——在受迫振动中,驱动力的频率和物体的固有频率相等时,振幅最大

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    5)、共振的防止和应用

    (1)利用共振的有:共振筛、转速计、微波炉、打夯机、跳板跳水、打秋千?? (2)防止共振的有:机床底座、航海、军队过桥、高层建筑、火车车厢??

    共振筛

    【例10】 把一个筛子用四根弹簧支起来,筛子上装一个电动偏心轮,它每转一周,给筛子一个驱动力,这就做成了一个共振筛。不开电动机让这个筛子自由振动时,完成20次全振动用15s;在某电压下,电动偏心轮的转速是88r/min。已知增大电动偏心轮的电压可以使其转速提高,而增加筛子的总质量可以增大筛子的固有周期。为使共振筛的振幅增大,以下做法正确的是

    A.降低输入电压 B.提高输入电压

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    C.增加筛子质量 D.减小筛子质量

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    解析:筛子的固有频率为f固=4/3Hz,而当时的驱动力频率为f驱=88/60Hz,即f固< f驱。为了达到振幅增大,应该减小这两个

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    频率差,所以应该增大固有频率或减小驱动力频率。本题应选AD。

    【例11】 一物体做受迫振动,驱动力的频率小于该物体的固有频率。当驱动力的频率逐渐

    增大时,该物体的振幅将:( D)

    A.逐渐增大 B.先逐渐减小后逐渐增大 C.逐渐减小 D.先逐渐增大后逐渐减小

    【例12】如图所示,在一根张紧的水平绳上,悬挂有 a、b、c、d、e五个单摆,让a摆略偏离平衡位置后无初速释放,在垂直纸面的平面内振动;接着其余各摆也开始振动。下列说法中正确的有:(A、B )

    A.各摆的振动周期与a摆相同

    B.各摆的振幅大小不同,c摆的振幅最大 C.各摆的振动周期不同,c摆的周期最长 D.各摆均做自由振动

    第二单元 机械波

    (一)机械波的产生和传播 波的概念

    一、机械波——机械振动在弹性介质中的传播 二、形成条件

    1、 振动的物体――振源波源、波的发源地,最先振动的质点,不是自由振动,而应是受迫振

    动,有机械振动,不一定有机械波,有机械波必有机械振动。

    2、 传播振动的媒介物――介质应具有弹性的媒质,这里的弹性与前述弹性不同,能形成波的

    媒质叫弹性媒质。

    三、波的特点和传播

    1、 把介质看成是由大量的质点构成的,规定离振源近的称为前一质点,离振源远的称为后一

    个质点。相邻的质点间存在着相互作用力,振动时,前一质点带动后一质点振动 2、 各个质点在平衡位置附近往复振动,不随波的传播而迁移(水中的树叶)

    举例:足球人浪,体操表演 3、 质点做受迫振动,各质点开始振动时的振动方

    向、频率、振幅,对简谐波而言都和振源相同。 4、 各个质点启动同向不同时 【例】 在均匀介质中有一个振源S,它以50HZ下振动,该振动以40m/s的速度沿弹性绳向左、右两边传播。开始时刻S的速度方向向下,试画出在t=0.03s时刻的波形。

    解析:从开始计时到t=0.03s经历了1.5个周期,波分别向左、右传播1.5个波长,该时刻波源S的速

    度方向向上,所以波形如右图所示。

    5、 振动速度和波速的区别。在均匀媒质中波是

    匀速、直线前进的,波由一种媒质进入另一种媒质,f不变,而v变,而质点的振动是变加速运动,二者没有必然联系,不能混淆。 四、波的意义

    1、 传播振动的能量——启动 受迫(机械波传播机械能,电磁波传播电磁能。) 2、 传播振动的形式——振幅 周期 频率(振源如何振动,质点就如何振动) 3、传播信息 (声波、光波、电磁波) 五、波的分类

    1横波――质点的振动方向与波的传播方向垂直(水波、绳波??) 2、纵波——质点的振动方向与波的传播方向共线 (声波)

    - 87 -

    练习:都在水平面的振动也可以形成横波 地震波有横波也有纵波

    (二)机 械 波 的 图 象

    一、波的图象

    用x表示波的传播方向的各个质点的平衡位置,用

    y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移,并规定在横波中位移的方向向上为正。

    取得方法:1、描点法――找到某一时刻介质的各个质点偏离平衡位置的位移 2、拍照 二、波的意义

    横轴:介质各个质点的平衡位置

    纵轴:某一时刻介质的各个质点偏离平衡位置的位移 三、对比振动图象和波的图象

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ((m)

    联系:波动是振动在介质中的传播,两者都是按正弦或余弦规律变化的曲线;振动图象和波的图象中的纵坐标均表示质点的振动位移,它们中的最大值均表示质点的振幅。

    区别:①振动图象描述的是某一质点在不同时刻的振动情况,图象上任意两点表示同一质点在不同时刻偏离平衡位置的位移;波的图象描述的是波在传播方向上无数质点在某一时刻的振动情况,图象上任意两点表示不同的两个质点在同一时刻偏离平衡位置的位移。

    ②振动图象中的横坐标表示时间,箭头方向表示时间向后推移;波的图象中的横坐标表示离开振源的质点的位置,箭头的方向可以表示振动在介质中的传播方向,即波的传播方向,也可以表示波的传播方向的反方向。

    ③振动图象随时间的延续将向着横坐标箭头方向延伸,原图象形状不变;波的图象随着时间的延续,原图象的形状将沿横坐标方向整个儿地平移,而不是原图象的延伸。 4在不同时刻波的图象是不同的;对于不同的质点振动图象是不同的。 ○

    四、振动方向和波的传播方向的联系

    前一质点带动后一质点运动

    1、 由传波方向确定振动方向 2、由振动方向确定传播方向

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    3、画出一定时间的机械波的图象

    (三) 描绘机械波的物理

    一、周期和频率

    在波动中,各个质点的振动周期是相同的,它们都

    等于波源的振动周期,这个周期也叫做波的周期。同样,各个质点的振动频率也是波的频率。 二、波长(λ)和波的推进

    在波动中,相对于平衡位置的位移总相等的两个相邻质点间的距离,叫做波长

    1、在横波中,两个相邻的波峰或波谷间的距离等于波长,在纵波中两个相邻的密部或疏

    部间的距离等于波长。

    2、波动在一个周期中向前推进一个波长

    3、在一个周期内波峰或波谷向前推进一个波长 4、波的传播方向就是波峰或波谷的推进方向 三、波速——1、波的传播速度(公式) 2、波峰或波谷的推进速度

    3、与波源无关,所以波从一种媒质进入另一种媒质时f不变、v变化,波速也是波

    的能量传播速度。

    注意:1、频率或周期取决于振源(受迫振动)

    2、 速取决于介质,波由一种介质进入到另外一种介质时,波速改变,但是频率不变。类比:

    频率相同,“步长”不同

    四 波的多解问题

    时间的周期性 距离的周期性 方向的双向性

    例1:如图为t=0时刻波形,波向左传。已知在t1=0.7s时P点第二次出现波峰,则

    ①质点A和B的位移在t=0时刻相等 ②在t=0时刻C向上运动

    ③在t2=0.9s末Q点第一次出现波峰 ④在t3=1.26s末Q点第二次出现波峰

    例2:以正弦波沿x轴负方向传播,某时刻波形如图。v=10m/s,试画出t1=1.3s;t2=1.5s的波形图

    - 88 -

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    例3:一列横波在x轴上传播,在t1=0和t2=0.005s时的波形图如图,求:

    ①设T>(t2-t1),如果波向左传播波速是多大?如果波向右传播波速是多大?

    ②设T<(t2-t1),且v=6000m/s求波的传播方向。 ③若无条件限制,波速是多大?

    例4:A和B为一列横波上相距6m的两个质点,如图分别为其的振动图像,如果波长大于14m,则这列波的波速为多少?

    例5:一列横波沿直线A、B传播,已知AB两点间距离为3m,某一时刻AB两点相对平衡位置的位移均为零,且AB之间只有一个波峰,求波长λ

    (四 ) 波的特性

    Ⅰ波的衍射

    实验一:机械波遇到小孔

    结论:当小孔的尺寸小于波长或与波长相差不多时,衍射明显

    实验二:机械波遇到障碍物 结论:当障碍物的尺寸小于波长或与波长相差不多时衍射明显 练习

    1、 闻其声不见其人——衍射 2、 空山不见人,但闻人语响——衍射 3、 余音绕梁,三日不绝——反射 4、 雷声轰鸣不断——反射

    5、 让A点动起来的方法有多少?

    Ⅱ波的干涉

    一 波的叠加原理

    1、 相遇时,位移和速度都是矢量和 2、 相遇后,保持原状,继续传播

    3、 峰峰叠加加强,谷谷叠加加强,峰谷叠加减弱

    二 波的干涉

    1、波的传播就是波峰或波谷的推进

    2、干涉条件:振动相同的两列波(相干波源)叠加 3、干涉图样的特点(定性分析) ① 形成加强区和减弱区 ② 加强区和减弱区相互间隔 ③ 强总强,弱总弱

    ④ 加强区振幅增加,但是位移有时可以为零

    4、 定量分析加强区和减弱区的计算

    ?s?

    步调一致

    ?

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    2

    (2n?1)减弱区

    ?s??s?

    步调相反

    ?

    2

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ?2

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    n?n?加

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    强区

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    (2n?1)加强区 ?2n?n?减弱区

    ?

    2

    ?s?

    ?

    2

    5.干涉和衍射现象是波的特有的现象,一切波(包括电磁波)都能发生干涉知衍射,反之,能发生干涉和衍射的一定是波。

    6.声波:①空气中的声波是纵波②人耳能感觉的声波的频率范围是20Hz~20000Hz,波长范围是17mm~17m。③人耳能区分回声和原声的最小时间是0.1s④声波有干涉、衍射、反射现象,声音的共振叫共鸣

    例1:如图所示,a、b两质点是两列相向传播的简谐横波的振源,它们的间距为6m,若a、b振动频率均为5Hz,位移大小和方向始终相同,两列波的波速均为10m/s,则(答案:A.B.D)

    A.ab连线中点是振幅最大点

    B.ab连线上离a为1.5m处无振动 C.ab连线上振动最弱的位置共三处 D. ab连线上振动最强的位置共五处

    例2:如图,湖面上有一个半径为45m的圆周,AB是它的直径,在圆心O和圆周上的A点分别装有同样的振动源,其波在湖面上传播的波长是10m。若一只小船在B处恰好感觉不到振动,它沿圆周慢慢向A划行,在到达A之前的过程中还有几次感觉不到振动?(答案:8次)

    【例2】 如图所示表示两列相干水波的叠加情况,图中的实线表示波峰,虚线表示波谷。设两列波的振幅均为5 cm,且图示的范围内振幅不变,波速和波长分别为1m/s和0.5m。C点是BE连线的中点,下列说法中正确是BCD

    A.C、E两点都保持静止不动

    B.图示时刻A、B两点的竖直高度差为20cm C.图示时刻C点正处于平衡位置且向水面上运动

    - 89 -

    D.从图示的时刻起经0.25s,B点通过的路程为20cm 补充:波的反射和折射,遵循两个定律

    (五) 多 普 勒 效 应

    一 波源发出的频率f——波源单位时间内发出波的个数

    观察者接收到的频率f ——观察者单位时间内接收到的波的个数

    二 相对运动时对频率的影响

    1、 波源和观察者都不动f

    ′′

    A

    = f

    2、 波源不动 ⑴观察者接近波源f 3、观察者不动

    >f ′

    ⑵观察者远离波源f <f

    A

    三 结论

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    互接近,观察者接收到的频率增大;如果二者远离,观察者接收到的频率减小。 四 应用

    ①有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判断火车的运动方向和快慢.

    ②有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远去.

    ③交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波,波被运动的汽车反射回来时,接收到的频率发生变化,由此可指示汽车的速度.

    ④由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远天体相对于地球的运动速度.

    <f ′

    波源靠近观察者f >f

    波源远离观察者f

    波长改变 波速不变

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    多普勒效应是波动过程共有的特征.

    v?vv

    者不动f??(波)f 波源不动f??(波观)f 观察

    v波?v源v波

    例:一列火车鸣笛通过某测速站,当火车驶来时,测速仪接受到汽笛的频率为f1=440Hz;当火车离

    去时,测得汽笛声频率f2=390Hz,若空气中的声速为v=340m/s,试求列车的速度是多少? 解析:设列车速度为v’

    f1?

    (v?v')?1

    ?

    f1?

    (v?v')?1

    ?

    v'?

    f1?f2

    v?20m/s

    f1?f2

    六、次声波和超声波

    人耳能听到的声音的频率范围为20Hz~20000Hz

    ?1、次声波:频率低于20HZ的声波。?2、超声波:频率高于20000HZ的声波

    - 90 -

    第十三章 光学

    知识网络:

    解:小球抛出后做平抛运动,时间t后水平位移是vt,竖直位移是h=

    12

    gt,根据相似形知识2

    可以由比例求得x?glt?t,因此影子在墙上的运动是匀速运动。

    2v

    【例2】某人身高1.8 m,沿一直线以2 m/s的速度前进,其正前方离地面5 m高处有一盏路灯,试求人的影子在水平地面上的移动速度。

    解析:如图所示,设人在时间t内由开始位置运动到G位置,人头部的影子由D点运动到C点。

    三角形ABC∽FGC,有

    CFFG

    ? FAAB?FG

    因为三角形ACD∽AFE,所以有

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    CFCD?EF

    ? FAEF

    由以上各式可以得到即

    CD?EFFG

    ?

    EFAB?FG

    S影?2t2t

    1.8

    = 解得S影=3.125t 。 5?1.8

    第一单元 光的传播 几何光学

    一、光的直线传播 1、几个概念

    ①光源:能够发光的物体

    ②点光源:忽略发光体的大小和形状,保留它的发光性。(力学中的质点,理想化)

    ③光能:光是一种能量,光能可以和其他形式的能量相互转化(使被照物体温度升高,使底片感光、热水器电灯、蜡烛、太阳万物生长靠太阳、光电池)

    ④光线:用来表示光束的有向直线叫做光线,直线的方向表示光束的传播方向,光线实际上不存在,它是细光束的抽象说法。(类比:磁感线 电场线)

    ⑤实像和虚像

    点光源发出的同心光束被反射镜反射或被透射镜折射后,若能会聚在一点,则该会聚点称为实像点;若被反射镜反射或被透射镜折射后光束仍是发散的,但这光束的反向延长线交于一点,则该点称为虚像点.实像点构成的集合称为实像,实像可以用光屏接收,也可以用肉眼直接观察;虚像不能用光屏接收,只能用肉眼观察.

    2.光在同一种均匀介质中是沿直线传播的

    注意前提条件:在同一种介质中,而且是均匀介质。否则,可能发生偏折。如光从空气斜射入水中(不是同一种介质);“海市蜃楼”

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    现象(介质不均匀)。

    点评:光的直线传播是一个近似的规律。当障碍物或孔的尺寸和

    波长可以比拟或者比波长小时,将发生明显的衍射现象,光线将可能偏离原来的传播方向。

    【例1】如图所示,在A点有一个小球,紧靠小球的左方有一个点光源S。现将小球从A点正对着竖直墙平抛出去,打到竖直墙之前,小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是

    A.匀速直线运动 B.自由落体运动 C.变加速直线运动 D.匀减速直线运动

    可见影的速度为3.125m/s 。 二、反射 平面镜成像

    1、反射定律

    光射到两种介质的界面上后返回原介质时,其传播规律遵循反射定律.反射定律的基本内容包含如下三个要点:

    ① 反射光线、法线、入射光线共面; ② 反射光线与入射光线分居法线两侧; ③ 反射角等于入射角,即 ?1??2

    2.平面镜成像的特点——平面镜成的像是正立等大的虚像,像与物关于镜面对称

    3.光路图作法——根据成像的特点,在作光路图时,可以先画像,后补画光路图。 4.充分利用光路可逆——在平面镜的计算和作图中要充分利用光路可逆。(眼睛在某点A通过平面镜所能看到的范围和在A点放一个点光源,该点光源发出的光经平面镜反射后照亮的范围是完全相同的。) 5.利用边缘光线作图确定范围

    【例3】 如图所示,画出人眼在S处通过平面镜可看到障碍物后地面的

    范围。

    /

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    解:先根据对称性作出人眼的像点S,再根据光路可逆,设想S处有一个点光源,它能通过平面镜照亮的范围就是人眼能通过平面镜看到

    的范围。图中画出了两条边缘光线。

    【例4】如图所示,用作图法确定人在镜前通过平面镜可看到AB完整像的范围。

    //

    解:先根据对称性作出AB的像AB,分别作出A点、B点发出的光经平面镜反射后能射到的范围,再找到它们的公共区域(交集)。就是能看到完整像的范围。 三、折射与全反射

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    1.折射定律 (荷兰 斯涅尔)

    光射到两种介质的界面上后从第一种介质进入第二种介质时,其传播规律遵循折射定律.折射定律的基本内容包含如下三个要点:

    ① 折射光线、法线、入射光线共面;

    ② 折射光线与入射光线分居法线两侧;

    sin?

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    1

    ③ 入射角的正弦与折射角的正弦之比等于常数,即

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ?四、棱镜和玻璃砖对光路的作用

    1.棱镜对光的偏折作用

    一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。入射光线经三棱镜两次折射后,射出方向与入射方向相比,向底边偏折,虚像向顶角偏移。

    【例7】 如图所示,一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上,经折射后交于光屏上的同一个点M,若用n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率,下列说法中正确的是

    sin?2

    A.n1<n2,a红光,b蓝光 B.n1<n2,a蓝光,b红光

    sin?1c?1C.n1>n2,a红光,b蓝光 D.n1>n2,a蓝光,b红光 折射定律的各种表达形式:n? (θ1为入、折射角中的较大者,C为全???sin?2

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    v

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ??sinC解:由图可知,b光线经过三棱镜后的偏折角较小,因此折射率较

    反射时的临界角。) 小,是红光。

    ④折射光路是可逆的。 2.全反射棱镜 ⑤n>1 横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。选择适当的入

    o

    ⑥介质确定,n确定。(空气1.00028 水n=1.33 酒精n=1.6)(不以密度为标准) 射点,可以使入射光线经过全反射棱镜的作用在射出后偏转90(右

    o

    ⑦光密介质和光疏介质——(1)与密度不同(2)相对性 (3)n大角小,n小角大 图1)或180(右图2)。要特别注意两种用法中光线在哪个表面发2.全反射现象 生全反射。 (1)现象:光从光密介质进入到光速介质中时,随着入射角的增加,折射光线远离法线,强【例8】 如图所示,自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原度越来越弱,但是反射光线在远离法线的同时强度越来越强,当折射角达到90度时,折射光线认理。它虽然本身不发光,但在夜间骑行时,从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后,会有较强的为全部消失,只剩下反射光线——全反射。 光被反射回去,使汽车司机注意到前面有自行车。尾灯的原理如图所示,下面说法中正确的是

    ( C ) (2)条件:①光从光密介质射向光疏介质;② 入射角达到临界角,即?1?C

    A.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的左表面发生全反射 10

    (3)临界角: 折射角为90(发生全发射)时对应的入射角,sinC? B.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的右表面发生全反射

    n

    C.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的左表面发生

    【例5】 直角三棱镜的顶角α=15°, 棱镜材料的红 全反射 折射率n=1.5,一细束单色光如图所示垂直于左侧面射

    D.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的右表面发生

    入,试用作图法求出该入射光第一次从棱镜中射出的光

    全反射

    线。 紫

    解:由n=1.5知临界角大于30°小于45°,边画边

    3.光的折射和色散

    算可知该光线在射到A、B、C、D各点时的入射角依次是

    一束白光经过三棱镜折射后形式色散,构成红橙黄绿蓝靛紫

    75°、60°、45°、30°,因此在A、B、C均发生全反射,到D点入射角才第一次小于临界角,所以才

    的七条彩色光带,形成光谱。光谱的产生表明白光是由各种单色光组成的复色光,各种单色光的偏

    第一次有光线从棱镜射出。

    转角度不同。

    3.光导纤维,海市蜃楼和内窥镜

    全反射的一个重要应用就是用于光导纤维(简称光纤)。光纤有内、外两层材料,其中内层是光密介质,外层是光疏介质。光在光纤中传播时,每次射到内、外两层材料的界面,都要求入射角大于临界角,从而发生全反射。这样使从一个端面入射的光,经过多次全反射能够没有损失地全部从另一个端面射出。 【例6】如图所示,一条长度为L=5.0m的光导纤维用折射率为n=2的材料制成。一细束激光由其左端的中心点以α= 45°的入射角射入光导纤维内,经过一系列全反射后从右端射出。求:⑴该激光在光导纤维中的速度v是多

    大?⑵该激光在光导纤维中传输所经历的时间是多少? 4.玻璃砖——所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱柱。当光线从上表面入射,从下表面射出时,

    8

    解:⑴由n=c/v可得v =2.1310m/s 其特点是:⑴射出光线和入射光线平行;⑵各种色光在第一次入射后就发生色散;⑶射出光线的侧⑵由n=sinα/sinr可得光线从左端面射入后的折射角为30°,移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关;⑷可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。 射到侧面时的入射角为60°,大于临界角45°,因此发生全反射,同理光线每次在侧面都将发生【例9】 透明材料做成一长方体形的光学器材,要求从上表面射入的光

    全反射,直到光线达到右端面。由三角关系可以求出光线在光纤中通过的总路程为s=2L/,因线可能从右侧面射出,那么所选的材料的折射率应满足B

    -8

    此该激光在光导纤维中传输所经历的时间是t=s/v=2.7310s。 A.折射率必须大于2 B.折射率必须小于2

    C.折射率可取大于1的任意值 D.无论折射率是多大都不可能

    解:从图中可以看出,为使上表面射入的光线经两次折射后从右侧面射出,θ1和θ2都必须小于临界角C,即θ1<C,θ2<C,而θ1+θ2=90°,故C>45°,n=1/sinC<2,选B答案。

    第二单元 光的本性 物理光学

    知识网络: 微粒说(牛顿) 波动说(惠更斯) 电磁说(麦克斯韦) 光子说(爱因斯坦) 光的波粒二象说

    物理光学

    光的干涉

    波动性

    光的衍射

    粒子性――光电效应

    一、粒子说和波动说

    1、 微粒说——(牛顿)认为个光是粒子流,从光源出发,在均匀介质中遵循力学规律做匀速直

    线运动。

    、反射(经典粒子打在界面上) 困难——干涉,衍射(波的特性),折射(粒子受到界面的吸引和排斥:折射角、不能一

    视同仁),光线交叉

    2、波动说——(荷兰)惠更斯、(法)菲涅尔,光在“以太”中以某种振动向外传播

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    成功——反射、折射、 干涉、衍射 困难——光电效应、康普顿效应、偏振

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    19世纪以前,微粒说一直占上风

    (1) 人们习惯用经典的机械波的理论去理解光的本性。 (2) 牛顿的威望

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    (3) 波动理论本身不够完善 (以太、惠更斯无法科学的给出周期和波长的概念) 3

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    、光的电磁说——(英)麦克斯韦,光是一种电磁波 4、光电效应——证明光具有粒子性

    二、光的双缝干涉——证明光是一种波 1、 实验

    1801年,(英)托马斯2杨

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    2(1) 接收屏上看到明暗相间的等宽等距条纹。中央亮条纹

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    (2) 波长越大,条纹越宽 (3)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    如果用复色光(白),出现彩色条纹。中央复色(白)原因:相干光源在屏上叠加(加

    强或减弱)

    3、 小孔的作用:产生同频率的光

    双孔的作用:产生相干光源(频率相同,步调一致,两小孔出来的光是完全相同的。)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    4、 条纹的亮暗

    L

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    2—L1=(2K+1)λ/ 2 弱 L2—L1=2K*λ/ 2 =Kλ 强 5、 条纹间距∝波长

    △X = L / d

    9 10

    6、 1 m = 10 nm 1 m = 10

    【例1】 用绿光做双缝干涉实验,在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹,相邻两条绿条纹间的距离为Δx。下列说法中正确的有 ( C )

    A.如果增大单缝到双缝间的距离,Δx 将增大 B.如果增大双缝之间的距离,Δx 将增大

    C.如果增大双缝到光屏之间的距离,Δx将增大

    D.如果减小双缝的每条缝的宽度,而不改变双缝间的距离,Δx将增大 三、薄膜干涉——光是一种波

    1、 实验酒精中撒钠盐,火焰发出单色的黄光 2、 现象

    (1) 薄膜的反射光中看到了明暗相间的条纹。条

    纹等宽

    (2) 波长越大,条纹越宽

    (3) 如果用复色光,出现彩色条纹

    3、 原因——从前后表面反射回来的两列频率相同的光

    波叠加,峰峰强、谷谷强、峰谷弱( 阳光下的肥皂泡、水面上的油膜、压紧的两块玻璃 )

    4、 科技技上的应用

    (1)查平面的平整程度

    单色光入射,a的下表面与b的上表面反射光叠加,出现明

    暗相间的条纹 ,如果被检查的平面是平的,那么空气厚度相同的各点就位于同一条直线上,干涉后得到的是直条纹,否则条纹弯曲。 (2)增透膜

    膜的厚度为入射光在薄膜中波长的1/4倍时,从薄膜的两个面反射的波相遇,峰谷叠加,反射减,抵消黄、绿光,镜头呈淡紫色。

    【例2】 运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射,尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射,否则将会严重地损坏视力。有人

    想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜。他选用的薄膜材料的折射

    14

    率为n=1.5,所要消除的紫外线的频率为8.1310Hz,那么它设计的这种“增反膜”的厚度至少是多少?

    解:为了减少进入眼睛的紫外线,应该使入射光分别从该膜的前后两个表面反射形成的光叠加后加强,因此光程差应该是波长的整数倍,因此膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的1/2。紫外线

    -7/-7

    在真空中的波长是λ=c/ν=3.7310m,在膜中的波长是λ=λ/n=2.47310m,因此膜的厚度至少

    是1.2310m。

    四.光的衍射——光是一种波 1、实验

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    a 单缝衍射

    b

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    小孔衍射

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    2、条纹的特点:条纹宽度不相同,正中央是亮条纹,最宽最亮,若复色光(白),彩色条纹,中央复色(白)

    3、泊送亮斑——(法)菲涅尔理论 泊松数学推导

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    4、光的直线传播是近似规律

    五.光的电磁说——麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的传播速度相同,提出光在本质上是一种电磁波,这就是光的电磁说,赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性。

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    1

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    、电磁波谱:波长从大到小排列顺序为:无线电波、红外线(一切物体都放出红外线,1800年,英国 赫谢尔 )、可见光、紫外线(一切高温物体,如太阳、弧光灯发出的光都含有紫外线,1801年, 德国

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    里特)、X射线(高速电子流照射到任何固体上都会产生x射线,1895年,德国 伦琴,)、γ射线。各种电磁波中,除可见光以外,相邻两个波段间都有重叠。

    各种电磁波的产生机理分别是:无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的;红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的;伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生的;γ射线是原子核受到激发后产生的。

    3、实验证明:物体辐射出的电磁波中辐射最强的波长λm和物体温度T之间满足关系λm? T = b

    -7

    (b为常数)。可见高温物体辐射出的电磁波频率较高。在宇宙学中,可以根据接收到的恒星发出

    的光的频率,分析其表面温度。

    【例4】 为了转播火箭发射现场的实况,在发射场建立了发射台,用于发射广播电台和电视台两种信号。其中广播电台用的电磁波波长为550m,电视台用的电磁波波长为0.566m。为了不让发射场附近的小山挡住信号,需要在小山顶上建了一个转发站,用来转发_____信号,这是因为该信号的波长太______,不易发生明显衍射。

    解:波长越长越容易明显衍射,波长越短衍射越不明显,表现出直线传播性。这时就需要在山顶建转发站。因此本题的转发站一定是转发电视信号的,因为其波长太短。

    【例5】 伦琴射线管的结构,电源E给灯丝K加热,从而发射出热电子,热电子在K、A间的强电场作用下高速向对阴极A飞去。电子流打到A极表面,激发出高频电磁波,这就是X射线。正确的有 ( AC )

    A.P、Q间应接高压直流电,且Q接正极 B.P、Q间应接高压交流电

    C.K、A间是高速电子流即阴极射线,从A发出的是X射线即一种高频电磁波

    D.从A发出的X射线的频率和P、Q间的交流电的频率相同 六.光电效应——在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。(右图装置中,用弧光灯照射锌版,有电子从锌版表面飞出,使原来不带电的验电器带正电。)光效应中发射出来的电子叫光电子。

    (1)光电效应的规律。①各种金属都存在极限频率ν0,只有ν≥ν0才能发生光电效应;②光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入光的频率增大而增大;③当入射光的频率大于极限频率时,光电流的强度与入光的强度成正比;④瞬时性(光电子的产生不超过-9

    10s)。 (2).光子说

    ①、普朗克量子理论~电磁波的发射和接收是不连续的,是一份一份的,每一份叫能量子或量

    子,每一份的能量是E=h γ,h=6.63310 34 J2s,称为普朗克常量。

    ②爱因斯坦光子说~光的发射、传播、接收是不连续的,是一份一份的,每一份叫一个光子。其能量E=h γ。

    解释:一对一,不积累,能量守恒, ③爱因斯坦光电效应方程 (3).光电管

    阳极

    1

    mv2?h??w E=hν h ?- W(Ek是光电子的最大初动能;?⑷:Ek= 2

    W是逸出功,即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。)

    K (碱金属)

    【例7】 对爱因斯坦光电效应方程EK= hν-W,下面的理解正确的有 (C。)

    A.只要是用同种频率的光照射同一种金属,那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能EK

    B.式中的W表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功 C.逸出功W和极限频率ν0之间应满足关系式W= hν0 D.光电子的最大初动能和入射光的频率成正比 (4).康普顿效应

    在研究电子对X射线的散射时发现:有些散射波的波长比入射波的波长略大。康普顿认为这是因为光子不仅有能量,也具有动量。实验结果证明这个设想是正确的。因此康普顿效应也证明了光具有粒子性。

    七 康普顿效应

    八、光的波粒二象性 1.光的波粒二象性

    人们无法用其中一种观点把光的所有现象解释清楚,只能认为光具有波粒二象性,但不能把它看成宏观经典的波和粒子。减小窄缝的宽度,减弱光的强度,使光子一个一个的通过,到达接收屏的底片上。若暴光时间短,底片上是不规则的亮点,若暴光时间长,底片上是条纹

    干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波;光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子;因此现代物理学认为:光具有波粒二象性。 2.正确理解波粒二象性

    波粒二象性中所说的波是一种概率波,对大量光子才有意义。波粒二象性中所说的粒子,是指其不连续性,是一份能量。

    ⑴个别光子的作用效果往往表现为粒子性;大量光子的作用效果往往表现为波动性。 ⑵ν高的光子容易表现出粒子性;ν低的光子容易表现出波动性。

    ⑶光在传播过程中往往表现出波动性;在与物质发生作用时往往表现为粒子性。 ⑷由光子的能量E=hν,光子的动量p?h表示式也可以看出,光的波动性和粒子性并不矛盾:

    ?

    表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ。

    由以上两式和波速公式c=λν还可以得出:E = p c。

    【例8】 已知由激光器发出的一细束功率为P=0.15kW的激光束,竖直向上照射在一个固态铝

    33

    球的下部,使其恰好能在空中悬浮。已知铝的密度为ρ=2.7310kg/m,设激光束的光子全部被铝

    2

    球吸收,求铝球的直径是多大?(计算中可取π=3,g=10m/s)

    解:设每个激光光子的能量为E,动量为p,时间t内射到铝球上的光子数为n,激光束对铝球的作用力为F,铝球的直径为d,则有:P?nE,F?np光子能量和动量间关系是E = p c,铝球

    tt的重力和F平衡,因此F=ρg??πd,由以上各式解得d=0.33mm。

    八、物质波(德布罗意波)

    由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去,得出物质波(德布罗意波)的概念:任何一个运动着的物体都有一种波与它对应,该波的波长λ=h。

    p

    3

    C.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短,因此更容易发生明显衍射 D.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长,因此更容易发生明显衍射

    -7

    解:为了观察纳米级的微小结构,用光学显微镜是不可能的。因为可见光的波长数量级是10m,远大于纳米,会发生明显的衍射现象,因此不能精确聚焦。如果用很高的电压使电子加速,使它具有很大的动量,其物质波的波长就会很短,衍射的影响就小多了。因此本题应选A。 九.光的偏振

    ⑴光的偏振也证明了光是一种波,而且是横波。各种电磁波中电场E的方向、磁场B的方向和电磁波的传播方向之间,两两互相垂直。

    ⑵光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的,将E的振动称为光振动。 ⑶自然光。太阳、电灯等普通光源直接发出的光,包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿各个方向振动的光波的强度都相同,这种光叫自然光。

    ⑷偏振光。自然光通过偏振片后,在垂直于传播方向的平面上,只沿一个特定的方向振动,叫偏振光。自然光射到两种介质的界面上,如果光的入射方向合适,使反射和折射光之间的夹角恰好是90°,这时,反射光和折射光就都是偏振光,且它们的偏振方向互相垂直。我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。 十、激光

    (1)方向性好.激光束的光线平行度极好,从地面上发射的一束极细的激光束,到达月球表面时,也只发散成直径lm多的光斑,因此激光在地面上传播时,可以看成是不发散的.

    (2)单色性强.激光器发射的激光,都集中在一个极窄的频率范围内,由于光的颜色是由频率决定的,因此激光器是最理想的单色光源.

    由于激光束的高度平行性及极强的单色性,因此激光是最好的相干光,用激光器作光源观察光的干涉和衍射现象,都能取得较好的效果.

    (3)亮度高.所谓亮度,是指垂直于光线平面内单位面积上的发光功率,自然光源亮度最高的是太阳,而目前的高功率激光器,亮度可达太阳的1万倍.

    【例6】 有关偏振和偏振光的下列说法中正确的有 BD A.只有电磁波才能发生偏振,机械波不能发生偏振 B.只有横波能发生偏振,纵波不能发生偏振

    C.自然界不存在偏振光,自然光只有通过偏振片才能变为偏振光

    D.除了从光源直接发出的光以外,我们通常看到的绝大部分光都是偏振光

    【例10】 为了观察到纳米级的微小结构,需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜。下列说法中正确的是 A

    A.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短,因此不容易发生明显衍射 B.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长,因此不容易发生明显衍射

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    第十四章 电磁波和相对论简介

    一、电磁振荡

    1.振荡电路:大小和方向都随时间做周期性变儿的电流叫做振荡电流,能够产生振荡电流的时刻,从左图对应的q-t图象看出,上极板正在充正电;从右图对应的i-t图象看出,L2中的电流向左,正在增大,所以磁场能正在增大。

    二、电磁场和电磁波

    电路叫振荡电路,LC回路是一种简单的振荡电路。

    2.LC回路的电磁振荡过程:可以用图象来形象分析电容器充、放电过程中各物理量的变化规律,如图所示

    3.LC回路的振荡周期和频率

    T?2?LC f?12?LC

    注意:(1)LC回路的T、f只与电路本身性质L、C有关

    (2)电磁振荡的周期很小,频率很高,这是振荡电流与普通交变电流的区别。

    4、分析电磁振荡要掌握以下三个要点(突出能量守恒的观点):

    ⑴理想的LC

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    回路中电场能E电和磁场能E磁在转化过程中的总和不变。

    ⑵回路中电流越大时,L中的磁场能越大(磁通量越大)。

    ⑶极板上电荷量越大时,C中电场能越大(板间场强越大、两板间电压越高、磁通量变化率越大)。 4、LC回路中的电流图象和电荷图象总是互为余函数。

    5、注意特殊点和过程

    a.充电完毕和放电完毕时的特点 b.充电过程和放电过程的特点 c.电场能和磁场能的转化的临界状态

    d.电流在什么时候方向改变

    【例1】右边两图中电容器的电容都是C=4310-6F,电感都

    是L=9310-

    4H,左图中电键K先接a,充电结束后将K扳到b;右图中电键K先闭合,稳定后断开。两图中LC回路开始电磁振

    t 荡t=3.14310-

    4s时刻,C1的上极板正在____电(充电

    还是放电),带_____电(正电还是负电);L2中的电流方向向____(左还是右),磁场能正在_____(增大还是

    减小)。 解:先由公式求出T?2?LC=1.2π310-4s,

    t=3.14310-4

    s时刻是开始振荡后的5

    6

    T。再看与左图对

    应的q-t图象(以上极板带正电为正)和与右图对应的i-t图象(以LC回路中有逆时针方向电流为正),图象都为余弦函数图象。在

    5

    6

    T

    1.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。 点评:变化的磁场在周围激发的电场为涡旋电场,涡旋电场与静电场一样,对电荷有力的作用,但涡旋电场又于静电场不同,它不是静电荷产生的,它的电场线是闭合的,在涡旋电场中移动电荷时,电场力做的功与路径有关,因此不能引用“电势”、“电势能”等概念。另外要用联系的观点认识规律,变化的磁场产生电场是电磁感应的本质。

    【例2】右图中,内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内,有一直径略小于环口径的带正电的小球,正以速率v0沿逆时针方向匀速转动。若在此空间突然加上竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场,设小球运动过程中的电量不变,那么( CD )

    A.小球对玻璃环的压力不断增大 B.小球受到的磁场力不断增大

    C.小球先沿逆时针方向做减速运动,过一段时间后,沿顺时针方向做加速运动

    D.磁场力一直对小球不做功 分析:因为玻璃环所处有均匀变化的磁场,在周围产生稳定的涡旋电场,对带正电的小球做功,由楞次定律,判断电场方向为顺时针,在电场力的作用下,小球先沿逆时针方向做减速运动,过一段时间后,沿顺时针方向做加速运动。小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力:环的弹力N和磁场的洛仑兹力f,而且两个力的矢量和始终提供向心力,考虑到小球速度大小的变化和方向的变化以及磁场强弱的变化,弹力和洛仑兹力不一定始终在增大。洛仑兹力始终和运动方向垂直,所以磁场力不做功。正确为CD。

    2.电磁场:按麦克斯韦的电磁场理论,变化电场和磁场总是相互联系的,形成一个不可分离的统一场,称为电磁场。电场和磁场只是这个统一的电磁场的两种具体表现。

    理解电磁场是统一的整体:

    根据麦克斯韦电磁场理论的两个要点:在变化的磁场的周围空间将产生涡漩电场,在变化的电场的周围空间将产生涡漩磁场.当变化的电场增强时,磁感线沿某一方向旋转,则在磁场减弱时,磁感线将沿相反方向旋转,如果电场不改变是静止的,则就不产生磁场.同理,减弱或增强的电场周围也将产生不同旋转方向的磁场.因此,变化的电场在其周围产生磁场,变化的磁场在其周围产生电场,一种场的突然减弱,导致另一种场的产生.这样,周期性变化的电场、磁场相互激发,形成的电磁场链一环套一环,如下图所示.需要注意的是,这里的电场和磁场必须是变化的,形成的电磁场链环不可能是静止的,这种电磁场是无源场(即:不是由电荷激发的电场,也不是由运动电荷-电流激发的磁场.),并非简单地将电场、磁场相加,而是相互联系、不可分割的统一整体.在电磁场示意图中,电场E矢量和磁场B矢量,在空间相互激发时,相互垂直,以光速c在空间传播.

    - 96 -

    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) 有效地发射电磁波的条件是:①频率足够高(单位时间内辐射出的能量P∝f 4);②

    形成开放电路(把电场和磁场分散到尽可能大的空间里去)。

    (2)电磁波的特点: 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=3.03108m/s。 ③波速和波长、频率的关系:c=λf

    注意:麦克斯韦根据他提出的电磁场理论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

    (2) 电磁波和机械波有本质的不同

    三.无线电波的发射和接收

    (1)无线电波:无线电技术中使用的电磁波 (2)无线电波的发射:如图所示。

    ①调制:使电磁波随各种信号而改变 ②调幅和调频

    (3)无线电波的接收

    流最强,这种现象叫做电谐振。

    ②调谐:使接收电路产生电谐振的过程。调谐电路如图所示。通过改变电容器电容来改变调谐电路的频率。

    ③检波:从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号。 (4).电磁波的应用

    广播、电视、雷达、无线通信等都是电磁波的具体应用。

    雷达:无线电定位的仪器,波位越短的电磁波,传播的直线性越好,反射性能强,多数的雷达工作于微波波段。缺点,沿地面传播探测距离短。中、长波雷达沿地面的探测距离较远,但发射设备复杂。

    【例3】 如图所示,半径为 r 且水平放置的光滑绝缘的环形管道内,

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    有一个电荷量为 e,质量为 m 的电子。此装置放在匀强磁场中,其磁感应强度随时间变化的关系式为 B=B0+kt(k>0)。根据麦克斯韦电磁场理论,均匀变化的磁场将产生稳定的电场,该感应电场对电子将有沿圆环

    切线方向的作用力,使其得到加速。设t=0时刻电子的初速度大小为v0,方向顺时针,从此开始后运动一周后的磁感应强度为B1,则此时电子的速度大小为

    A.

    B1remB0re2?r2ke2?r2ke2

    B.v? C. D.v0?

    mmm

    2

    解:感应电动势为E=kπr2,电场方向逆时针,电场力对电子做正功。在转动一圈过程中对电子用动能定理:kπr2e=

    121

    mv-mv02,得答案B。 22

    【例4】 如图所示,平行板电容器和电池组相连。用绝缘工具将电容器两板间的距离逐渐增

    大的过程中,关于电容器两极板间的电场和磁场,下列说法中正确的是 BD。

    A.两极板间的电压和场强都将逐渐减小 B.两极板间的电压不变,场强逐渐减小 C.两极板间将产生顺时针方向的磁场 D.两极板间将产生逆时针方向的磁场

    【例5】如图所示,氢原子中的电子绕核逆时什快速旋转,匀强磁场垂直于轨道平面向外,电子的运动轨道半径r不变,若使磁场均匀增加,则电子的动能( B )

    A.不变 B.增大 C.减小 D.无法判断 解析:电子在库仑力F和洛伦兹力f作用下做匀速圆周运动,用左手定则判断f和F方向始终相同,两者之和为向心力。当磁场均匀增加时,根据麦克斯韦理论,将激起一稳定电场,由楞次定律及安培定则可判出上述电场的方向为顺时针,这时电子除受到上述两力外,又受到一个逆时针方向的电场力作用,该力对电子做正功,所以电子的动能将增大,故答案B正确。

    四 相对论简介

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    - 97 -

    ①电谐振:当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时,接收电路中产生的振荡电

    第十六章 原子和原子核

    教学过程:

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    一、原子模型

    1.J.J汤姆生模型(枣糕模型)——1897年发现电子,认识到原子有复杂结构。 2.卢瑟福的核式结构模型(行星式模型)

    α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔,结果:绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但是有少数α粒子发生了较大的偏转。这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。

    卢瑟福由α粒子散射实验提出模型:在原子的中心有一个很小的核,叫原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间运动。

    由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15

    m。 3.玻尔模型(引入量子理论)

    (1)玻尔的三条假设(量子化)

    ①轨道量子化:原子只能处于不连续的可能轨道中,即原

    子的可能轨道是不连续的

    ∞n E /eV0

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    ②能量量子化:一个轨道对应一个能级,轨道不连续,所

    4 以能量值也是不连续的,这些不连续的能量值叫做能级。在这

    些能量状态是稳定的,并不向外界辐射能量,叫定态

    ③原子可以从一个能级跃迁到另一个能级。原子由高能级向低

    -3.4

    能级跃迁时,放出光子,在吸收一个光子或通过其他途径获得

    能量时,则由低能级向高能级跃迁。原子在两个能级间跃迁时

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    -13.6 辐射或吸收光子的能量h??E2?E1(量子化就是不连续性,n

    氢原子的能级图

    叫量子数。)

    (2)从高能级向低能级跃迁时放出光子;从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子,也可能是由于碰撞(用加热的方法,使分子热运动加剧,分子间的相互碰撞可以传递能量)。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子;而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。(如在基态,可以吸收E ≥13.6eV的任何光子,所吸收的能量除用于电离外,都转化为电离出去的电子的动能)。

    (3)玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论(轨道量子化和能量量子化),玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论(牛顿第二定律、向心力、库仑力等),所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的困难。

    例1:

    (1) 种可能的跃迁方式 ( C42 ) 12.8eV (2) 计算最高的光子频率

    (3) 计算最大波长 12.1eV

    例2:现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能

    10.2eV 级上,若这些受激氢原子最后都回到基态,则在此过程中发出的光子总数是多少?假定处在量

    子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级

    0eV 的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的

    1

    n?1

    。( D ) A.2200 B.2000 C.1200 D.24 00

    4.氢原子中的电子云

    对于宏观质点,只要知道它在某一时刻的位置和速度以及受力情况,就可以应用牛顿定律确定该质点运动的轨道,算出它在以后任意时刻的位置和速度。

    对电子等微观粒子,牛顿定律已不再适用,因此不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置。玻尔理论中说的“电子轨道”实际上也是没有意义的。更加彻底的量子理论认为,我们只能知道电子在原子核附近各点出现的概率的大小。在不同的能量状态下,电子在各个位置出现的概率是不同的。如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率,画出图来,就像一片云雾一样,可以形象地称之为电子云。

    二、天然放射现象

    1.天然放射现象——天然放射现象的发现,使人们认识到原子核也有复杂结构。

    1895年——汤姆生——电子

    1896年——贝可勒尔——天然放射现象 1897年——伦琴——伦琴射线

    大于等于83号元素的都具有天然放射性,小于83号的有的也具有天然放射性 2.各种放射线的性质比较

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    - 98 -

    γ衰变:原子核的能量也是不连续的,原子核放出射线后,核处于激发态,当它向低能级跃迁时,辐射γ光子。因此γ衰变是伴随着α、β衰变发生的。

    4171

    (2)人工转变:147N?2He?8O?1H(卢瑟福发现质子的核反应)

    三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较:

    如⑴、⑵图所示,在匀强磁场和匀强电场中都是β比α的偏转大,γ不偏转;区别是:在磁场中偏转轨迹是圆弧,在电场中偏转轨迹是抛物线。⑶图中γ肯定打在O点;如果α也打在O点,则β必打在O点下方;如果β也打在O点,则α必打在O点下方。

    ⑴ ⑵ ⑶

    3、半衰期

    1、 描述衰变的快慢

    2、 由核内部本身决定,与所处的物理化学状态无关 3、 是统计规律,少数原子核不存在该规律

    4121

    9Be?He?C?4260n(查德威克发现中子的核反应)

    43013030 27i?013Al?2He?15P?0n 15P?14S1e(小居里人工制造放射性同位素)

    放射性同位素的应用

    ①利用其射线:α射线电离性强,用于使空气电离,将静电泄出,从而消除有害静电。γ射线贯穿性强,可用于金属探伤,也可用于治疗恶性肿瘤。各种射线均可使DNA发生突变,可用于生物工程,基因工程。

    ②作为示踪原子。用于研究农作物化肥需求情况,诊断甲状腺疾病的类型,研究生物大分子结构及其功能。

    ③进行考古研究。利用放射性同位素碳14,判定出土木质文物的产生年代。一般都使用人工制造的放射性同位素(种类齐全,半衰期短,可制成各种形状,强度容易控制)。

    114192

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    1

    (3)重核的裂变: 235,裂变反92U?0n?56Ba?36Kr?30n 在一定条件下(超过临界体积)

    应会连续不断地进行下去,这就是链式反应。

    341(4)轻核的聚变:21H?1H?2He?0n(需要几百万度高温,所以又叫热核反应)

    1n1n

    4、 N?N0() m?m0()

    22

    【例3】如图所示,是利用放射线自动控制铝板厚度的装

    置。假如放射源能放射出α、β、γ三种射线,而根据设计,该生产线压制的是3mm厚的铝板,那么是三种射线中的____射线对控制厚度起主要作用。当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时,将会通过自动装置将M、N两个轧辊间的距离调节得_____些。

    解:α射线不能穿过3mm厚的铝板,γ射线又很容易穿过3mm厚的铝板,基本不受铝板厚度的影响。而β射线刚好能穿透几毫米厚的铝板,因此厚度的微小变化会使穿过铝板的β射线的强度发生较明显变化。即是β射线对控制厚度起主要作用。若超过标准值,说明铝板太薄了,应该将两个轧辊间的距离调节得大些。

    三、核反应(核的变化,电荷数守恒,质量数守恒,质量并不守恒。 )

    (1)衰变:α衰变:

    238922349030

    4114

    U?23490Th?2He(核内21H?20n?2He) 1100

    (核内n?H?Th?234Pa?e01?1e) 91?1

    30

    1

    1

    【例4】关于放射性同位素应用的下列说法中正确的有

    A.放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电,因此达到消除有害静电的目的 B.利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤,也能进行人体的透视

    C.用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异,其结果一定是成为更优秀的品种 D.用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量,以免对人体正常组织造成太大的危害 解:利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性,使空气分子电离成为导体,将静电泄出。γ射线对人体细胞伤害太大,不能用来进行人体透视。作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的,还要经过筛选才能培育出优秀品种。用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用,因此要科学地严格控制剂量。本题选D。 四、核能

    1.核能——核反应中放出的能叫核能。

    2.质量亏损——核子结合生成原子核,所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些,这种现象叫做质量亏损。

    3.爱因斯坦质能方程:物体的能量和质量间存在着正比关系。比例系数为光速的平方。 E?mc ?

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    E??mc

    (在非国际单位里,可以用

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    1Uc=931.5MeV。它表示1原子质量单位的质量跟931.5MeV的能量相对应。)

    - 99 -

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    2

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    β衰变:

    22

    +β衰变:15P?14Si?1e(核内1H?0n?1e)

    4.释放核能的途径

    凡是释放核能的核反应都有质量亏损。核子组成不同的原子核时,平均每个核子的质量亏损是不同的,所以各种原子核中核子的平均质量不同。核子平均质量小的,每个核子平均放的能多。铁原子核中核子的平均质量最小,所以铁原子核最稳定。凡是由平均质量大的核,生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的。

    -27-27

    【例5】 一个氢原子的质量为1.6736310kg,一个锂原子的质量为11.6505310kg,一个

    -27

    氦原子的质量为6.6467310kg。一个锂核受到一个质子轰击变为2个α粒子,⑴写出核反应方程,并计算该反应释放的核能是多少?⑵1mg锂原子发生反应共释放多少核能?

    47

    解:⑴11H+3Li →22He 反应前一个氢原子和一个锂原子共有8个核外电子,反应后两个氦原

    (4)由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式T?2?m可求得它们的周期之比是

    qB

    子也是共有8个核外电子,因此只要将一个氢原子和一个锂原子的总质量减去两个氦原子的质量,

    2

    得到的恰好是反应前后核的质量亏损,电子质量自然消掉。由质能方程ΔE=Δmc得释放核能ΔE=2.76310-12J

    -6-27

    ⑵1mg锂原子含锂原子个数为10÷11.6505310,每个锂原子对应的释放能量是 =2.76310-12J,所以共释放2.373108J核能。

    218

    【例6】 静止的氡核22286Rn放出α粒子后变成钋核84Po,α粒子动能为Eα。若衰变放出的能

    量全部变为反冲核和α粒子的动能,真空中的光速为c,则该反应中的质量亏损为 A.

    4Ea218Ea222Ea

    ?2 B. 0 C.?2 ?2 D.218c222c218c

    p21

    解:由于动量守恒,反冲核和α粒子的动量大小相等,由EK??,它们的动能之比为

    2mm

    222222Ea

    ?E?,由质能方程得质量亏损是?。 4∶218,因此衰变释放的总能量是

    218c2218

    【例7】静止在匀强磁场中的一个105B核俘获了一个速度为向v =7.3310m/s的中子而发生核

    4

    6∶7

    5.核反应堆

    目前的所有正式运行的核电站都是应用裂变发电的。 核反应堆的主要组成是:

    (1)核燃料。用浓缩铀(能吸收慢中子的铀235占3%~4%)。

    (2)减速剂。用石墨或重水(使裂变中产生的中子减速,以便被铀235吸收)。 (3)控制棒。用镉做成(镉吸收中子的能力很强)。

    (4)冷却剂。用水或液态钠(把反应堆内的热量传输出去用于发电,同时使反应堆冷却,保证安全)。

    (5)水泥防护层。用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。 6.粒子物理

    到19世纪末,人们认识到物质由分子组成,分子由原子组成,原子由原子核和电子组成,原子核由质子和中子组成。

    20世纪30年代以来,人们认识了正电子、μ子、K介子、π介子等粒子。后来又发现了各种粒子的反粒子(质量相同而电荷及其它一些物理量相反)。

    现在已经发现的粒子达400多种,形成了粒子物理学。按照粒子物理理论,可以将粒子分成三大类:媒介子、轻子和强子,其中强子是由更基本的粒子——夸克组成。从目前的观点看,媒介子、轻子和夸克是没有内部结构的“点状”粒子。 用粒子物理学可以较好地解释宇宙的演化。

    高中物理一轮复习全套教案(上) (5000字)

    反应,生成α粒子与一个新核。测得α粒子的速度为2310 m/s,方向与反应前中子运动的方向相同,且与磁感线方向垂直。求:⑴写出核反应方程。⑵画出核反应生成的两个粒子的运动轨迹及旋转方向的示意图(磁感线方向垂直于纸面向外)。⑶求α粒子与新核轨道半径之比。⑷求α粒子与新核旋转周期之比。

    17

    解:(1)由质量数守恒和电荷数守恒得:105B+0n→2He+3Li

    4

    4

    (2)由于α粒子和反冲核都带正电,由左手定则知,它们旋转方时针方向

    3

    (3)由动量守恒可以求出反冲核的速度大小是10m/s方向和α粒方向相反,由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式r?mv可

    qB的半径之比是120∶7

    向都是顺子的速度求得它们

    - 100 -