高二物理综合复习及模拟试题人教版知识精讲

高二物理综合复习及模拟试题人教版知识精讲

高二物理综合复习及模拟试题人教版 ‎ ‎【本讲教育信息】‎ 一. 教学内容：‎ 综合复习及模拟试题 二. 知识要点：‎ ‎（一）磁场知识结构 ‎（二）电磁感应知识网络结构 ‎（三）磁场电磁感应知识要点：‎ ‎1. 磁场 ‎（1）磁体和电流周围，运动电荷周围存在的一种特殊物质，叫磁场。‎ ‎（2）磁场的方向：规定在磁场中任一点小磁针N极受力方向，就是该点磁场的方向（或者说自由小磁针静止时，N极的指向即为该处磁场的方向）。‎ ‎（3）磁感线：在磁场中画一系列曲线，使曲线上任意点的切线方向都跟该点磁场方向一致，这一系列曲线即为磁感线。磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。‎ 要记住永久磁体——条形磁铁、蹄形磁铁的磁感线分布情况。‎ 在磁体外部磁感线是从N极到S极，在磁体内部磁感线又从S极回到N极；因此，磁感线是不相交、不中断的闭合曲线。‎ ‎（4）电流的磁场——安培定则（右手螺旋定则）‎ 直线电流的磁场、环形电流的磁场、通电螺线管的磁场方向都是由安培定则来判定，要掌握在这三种情况下，安培定则的具体使用方法和这三种磁场磁感线的分布情况。‎ ‎2. 磁感应强度 ‎（1）磁感应强度是表示磁场强弱的物理量。‎ ‎（2）磁感应强度的定义：‎ 在磁场中，垂直于磁场方向的通电导线，受到的安培力F与电流I和导线长度L的乘积的比值，叫做通电导线所在处磁场的磁感应强度。即（定义式）（不是决定式）（与E=F/q、g=GM/R2的定义类似）‎ 磁感应强度是矢量，其方向就是该处磁场的方向（注意：磁感应强度的方向并非安培力的方向）。‎ ‎（3）单位：特斯拉，简称特，代表符号是T。1T＝1N／A·m ‎（4）匀强磁场：如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫做匀强磁场。‎ 匀强磁场的磁感线是疏密均匀、互相平行的直线。‎ 匀强磁场是最简单但又很重要的磁场，距离很近的两个异名磁极之间的磁场，通电螺线管内部的磁场（除边缘部分外）都可认为是匀强磁场。‎ ‎3. 安培力 ‎（1）安培力的大小：F＝BILsinθ（θ是导线和磁场方向的夹角）。‎ ‎（2）安培力的方向：左手定则。‎ 伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，把左手放入磁场中，让磁感线从手心穿入，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的方向就是安培力的方向。‎ 能力延伸：‎ ‎① 安培力F、磁感应强度B、电流I三者的方向关系 ‎② 用有效长度计算安培力的大小 如图所示，弯曲的导线ACD的有效长度为l，等于两端点A、D所连直线的长度，其所受的安培力为：‎ ‎③ 安培力作用下物体运动方向的判断 ‎（1）电流元法：即把整段电流等效成多段直线电流元用左手定则判断出每小段电流元所受安培力方向再判断合力的方向，然后再确定运动方向。‎ ‎（2）等效法：环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可以等效成环形电流或通电螺线管，通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流。‎ ‎（3）利用结论法：‎ a. 当两电流相互平行时，无转动趋势；同向电流相互吸引；反向电流相互排斥；‎ b. 两电流不平行时，有转动到相互平行、电流方向相同的趋势。‎ 利用这些结论分析、判断，可以事半功倍。‎ ‎4. 电流表的工作原理 ‎（1）电流表是测定电流强弱和方向的电学仪器。‎ ‎（2）磁电式电流表的构造：a. 磁性很强的蹄形磁铁；b. 圆柱形铁芯；c. 套在铁芯上可绕轴转动的铝框；d. 绕在铝框上的线圈；e. 铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针。‎ ‎（3）电流表的工作原理：蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的，如图所示，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行。当电流通过线圈的时候，线圈上跟铁芯的轴平行的两边都受安培力作用，如图所示，这两个力产生的力矩使线圈发生转动，线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动角度的增大而增大，当这种阻碍线圈转动的力矩增大到同安培力产生的使线圈发生转动的力矩平衡时，线圈停止转动。即：Kθ=NBIS 安培力F∝I，所以I越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度θ就越大，当线圈中的电流方向改变时，安培力F的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变，所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。‎ ‎5. 磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力 ‎（1）洛伦兹力的大小：f＝qvBsinα（α为v与B的夹角）‎ ‎（2）洛伦兹力的方向：用左手定则来判断。‎ 伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，且与手掌在同一平面内，把左手放入磁场，让磁感线从手心穿入，四指指向正电荷运动的方向（或负电荷运动的反方向）‎ ‎，那么拇指所指的方向就是运动电荷所受洛伦兹力的方向。‎ ‎6. 洛伦兹力的特点 由左手定则知，洛伦兹力的方向一定既垂直于电荷运动的方向，也垂直于磁场方向。由于洛伦兹力的方向与速度的方向垂直，所以洛伦兹力的瞬时功率P＝fvcos90°＝0，即洛伦兹力永远不做功。‎ ‎7. 带电粒子在磁场中的运动 ‎（1）若v∥B，带电粒子所受的洛伦兹力f＝0，因此带电粒子以速度v做匀速直线运动。‎ ‎（2）若v⊥B，带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动。‎ ‎① 向心力由洛伦兹力提供，即 ‎② 轨道半径公式：‎ ‎③ 周期：（与速度无关）‎ ‎8. 质谱仪 ‎（1）质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。‎ ‎（2）质谱仪的原理：‎ 如果容器A中含有电荷量相同而质量有微小差别的粒子，它们经过电势差为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场，它们进入磁场后将沿不同的半径做圆周运动，打到照相底片的不同地方，在底片上形成若干谱线状的细线，叫做质谱线。每一条谱线对应于一定的质量，从谱线的位置可以知道圆周的半径r，如果再已知带电粒子的电荷量q，就可以算出它的质量，所以这种仪器叫做质谱仪，如图所示，即：‎ ‎ ‎ ‎9. 回旋加速器 ‎（1）回旋加速器是产生大量高能量的带电粒子的实验设备。‎ ‎（2）回旋加速器的构造：两个D形金属扁盒，粒子源，D形盒装在真空容器中，巨大的电磁铁，高频电源，引出装置。‎ ‎（3）原理：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其周期跟运动速率和轨道半径无关，对一定的带电粒子和一定的磁感应强度来说，这个周期是恒定的。因此，尽管粒子的速率和半径一次比一次增大，运动周期却始终不变，这样，如果在两个D形盒间形成一个交变电场，使它也以相同的周期往复变化，那就可以保证粒子每经过两D形盒之间时都正好赶上适合的电场方向而被加速。‎ ‎10. 磁通量：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫穿过这个面积的磁通量，Φ＝B·S，若面积S与B不垂直，应以B乘以S在垂直磁场方向上的投影面积S′，即Φ＝B·S′＝B·Scosθ，磁通量的物理意义就是穿过某一面积的磁感线条数。‎ ‎11. 磁通量改变的方式：① 线圈跟磁体之间发生相对运动，这种改变方式是S不变而相当于B发生变化；② 线圈不动，线圈所围面积也不变，但穿过线圈面积的磁感应强度是时间的函数；③ 线圈所围面积发生变化，线圈中的一部分导体做切割磁感线运动，其实质也是B不变而S增大或减小；④ 线圈所围面积不变，磁感应强度也不变，但二者之间夹角发生变化，如匀强磁场中转动的矩形线圈就是典型例子。‎ ‎12. 磁通量改变的结果：磁通量改变的最直接的结果是产生感应电动势，若线圈或线框是闭合的。则在线圈或线框中产生感应电流，因此产生感应电流的条件就是：‎ 穿过闭合回路的磁通量发生变化。‎ ‎13. 感应电流、感应电动势方向的判定：① 是用右手定则，主要用于闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动时，产生的感应电动势与感应电流的方向判定，应用时要特别注意四指指向是电源内部电流的方向，因而也是电势升高的方向，② 是楞次定律，感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。（来拒去留）‎ ‎14. 楞次定律：楞次定律用来判断感应电流方向：感应电流具有这样的方向，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。‎ ‎（1）利用楞次定律判定感应电流方向的一般步骤是：‎ ‎① 明确闭合回路中引起感应电流的原磁场方向；‎ ‎② 确定原磁场穿过闭合回路中的磁通量如何变化（是增大还是减小）；‎ ‎③ 根据楞次定律确定感应电流的磁场方向．注意“阻碍”不是阻止，阻碍磁通量变化指：磁通量增加时，阻碍增加（感应电流的磁场和原磁场方向相反，起抵消作用）（实际上磁通量还是增加）；磁通量减少时，阻碍减少（感应电流的磁场和原磁场方向一致，起补偿作用）（实际上磁通量还是减小）。简称“增反减同”。‎ ‎④ 利用安培定则（右手螺旋定则）确定感应电流方向。‎ ‎（2）对楞次定律中“阻碍”的含义还可以推广为，感应电流的效果总是要阻碍产生感应电流的原因：‎ ‎① 阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化；‎ ‎② 阻碍相对运动，可理解为“来拒去留”；‎ ‎③ 使线圈面积有扩大或缩小的趋势；‎ ‎④ 阻碍原电流的变化。‎ 有时应用以上推论解题比用楞次定律本身更方便。‎ 导体切割磁感线运动时产生感应电流，其方向用右手定则判定，内容是：伸开右手让姆指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导体运动方向，其余四指的方向就是感应电流的方向。‎ ‎（3）应用右手定则时应注意：‎ ‎①‎ ‎ 右手定则仅在导体切割磁感线时使用，应用时要注意磁场方向、运动方向、感应电流方向三者互相垂直。‎ ‎② 当导体的运动方向与磁场方向不垂直时，拇指应指向切割磁感线的分速度方向。‎ ‎③ 若形成闭合回路，四指指向感应电流方向；若未形成闭合回路，四指指向高电势。‎ ‎④“因电而动”用左手定则。“因动而电”用右手定则。（左通右感）‎ 导体切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例，所以判定电流方向的右手定则也是楞次定律的一个特例．用右手定则能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是对导体在磁场中切割磁感线而产生感应电流方向的判定用右手定则更为简便。‎ ‎15. 法拉第电磁感应定律：这是最普遍的表达式，表明了感应电动势的大小取决于磁通量变化的快慢和线圈匝数n。（注意区分Φ、△Φ、）‎ 计算的是Δt时间内的平均电动势，只有当恒定不变时，平均电动势跟瞬时电动势才相等。‎ E = BLv适用于部分导体做切割磁感线运动产生的电动势，且导体运动方向跟磁场方向垂直。‎ E = BLvsinθ中导体运动方向跟磁感线有夹角θ，实际上vsinθ是v垂直磁感线的分量。‎ E = NBsω是线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴做匀速转动时产生的最大电动势，N是线圈匝数。‎ 自感现象中的自感电动势正比于自身电流的变化率，符合电磁感应现象的规律。。体现出了感应电流的效果阻碍产生感应电流的原因，日光灯是它的典型应用。‎ ‎16. 自感系数，反映电流变化快慢 相同时，不同线圈产生的自感电动势大小不同的性质，线圈越长，横截面越大，单位长度上匝数越多，自感系数就越大。‎ ‎17. 法拉第电磁感应定律的两种表达形式：‎ ‎（1）电磁感应现象中感应电动势的大小跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比，。‎ ‎① 表示磁通量变化的快慢．‎ ‎② 是磁通量的平均变化率，E是Δt时间内的平均感应电动势．‎ ‎③ 具体表达式还有、，使用时注意有效面积．‎ ‎④ 可推出电量计算式q=‎ ‎（2）导体切割磁感线运动时，E = BLvsinθ。‎ ‎① 式中θ为导体运动速度v与磁感应强度B的夹角。此式只适用于匀强磁场，若是非匀强磁场则要求L很短。‎ ‎② v恒定时，产生的E恒定；v发生变化时，求出的E是与v对应的瞬时值；v为某段时间的平均速度时，求出的E为该段时间内的感应电动势的平均值。‎ ‎③ 导体平动切割时L用垂直于v的有效长度；转动切割时，速度v用切割部分的平均速度。‎ ‎④ 产生感应电动势的那部分导体相当电源，在解决具体问题时导体可以看成电动势等于感应电动势，内阻等于该导体内阻的等效电源。‎ 感应电动势是反映电磁感应本质的物理量，跟电路是否闭合及组成的电路的外电阻的大小无关；感应电流的形成则要求电路闭合，并且电路中感应电动势的总和要不为零，感应电流的大小还与组成电路的外电阻有关，。‎ ‎【模拟试题】（答题时间：60分钟）‎ 一. 选择题：‎ ‎1.‎ ‎ 鸽子是利用体内所含的微量强磁性物质在地磁场中所受到的作用来辨别方向的，如果在鸽子身上缚一块永磁体材料，且其附近的磁感应强度比地磁场更强，则（ ）‎ A. 鸽子仍能辨别方向 B. 鸽子更容易辨别方向 C. 鸽子会迷失方向　　‎ D. 不能确定鸽子是否会迷失方向 ‎2. 如图所示，匀强磁场中有一个开口向上的绝缘半球面，将带有正电荷的物块从半球左边最高点释放，物块沿半球内壁只能滑到C点处，若将物块自半球右边最高点释放，则物块通过C点后，能滑到的位置为（ ）‎ A. 与C等高的D点 B. 比D点高的某处 C. 比D点低的某处 D. 上述情况都有可能 ‎3. 如图所示，虚线框内有方向正交的匀强电场和匀强磁场，一离子束垂直于电场和磁场方向飞人此区域，恰好做匀速直线运动，从O点离开此区域，如果仅有电场，离子将从a点飞离此区域，经历时间为t1，飞离时速度为vl；如果仅有磁场，离子将从b点飞离此区域，经历时间为t2，飞离时速度为v2，则下列说法中正确的是（ ）‎ A. v1 > v2 B. aO>bO C. tl>t2 　 D. 以上都不正确 ‎4. 宇航员飞到某个不熟悉的行星上，为了测定行星周围是否有磁场，他把一只灵敏电流计和一个线圈组成闭合回路，让线圈做下列运动，并观察电流计的读数，其中正确的是（ ）‎ A. 如果线圈平动，电流计无读数，说明行星上无磁场 B. 如果线圈平动，电流计无读数，不能说明行星上无磁场 C. 如果线圈转动，电流计无读数，说明行星上无磁场 D. 如果线圈转动，电流计无读数，不能说明行星上无磁场 ‎5. 如图所示，在一匀强磁场中有一U型导线框abcd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可在ab、cd上无摩擦地滑动。杆ef及线框中导线的电阻都可不计。开始时，给ef一个向右的初速度，则（ ）‎ A. ef将减速向右运动，但不是匀减速 B. ef将匀减速向右运动，最后停止 C. ef将匀速向右运动 D. ef将往返运动 ‎6. 如图所示，将矩形线圈以不同的速度拉出匀强磁场，第一次与第二次的速度分别为v1和v2，且vlP2‎ C. 流过线圈截面的电量Ql>Q2‎ D. 线圈中通过的电流I1

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