1、选择性必修第二册知识点复习提纲目录第一章 安培力与洛伦兹力1. 磁场对通电导线的作用力2. 磁场对运动电荷的作用力3. 带电粒子在匀强磁场中的运动4. 质谱仪与回旋加速器第二章 电磁感应1. 楞次定律2. 法拉第电磁感应定律3. 涡流、电磁阻尼和电磁驱动4. 互感和自感第三章 交变电流1. 交变电流2. 交变电流的描述3. 变压器4. 电能的输送第四章 电磁振荡与电磁波1. 电磁振荡2. 电磁场与电磁波3. 无线电波的发射和接收4. 电磁波谱第五章 传感器 1. 认识传感器2. 常见传感器的工作原理及应用3. 利用传感器制作简单的自动控制装第一章 安培力与洛伦兹力第一节 磁场对通电导线的作用力
2、一、安培力的方向1. 安培力：人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力2. 安培力的方向 （1）用左手定则判定：伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向（2）安培力的方向特点：FB，FI，即F垂直于B和 I 决定的平面（注意：B和I 可以有任意夹角）3. 安培力的大小（1）磁场和电流垂直时：F=BIL （2）磁场和电流平行时：F=0 （3）磁感应强度B的方向与电流方向成角：F=BILsin 4. 磁电式电流表（1）物理学原理：通电线圈因安培力而转动（2）磁电式电流表最基本的组
3、成部分是磁体和放在磁体两级之间的线圈第二节 磁场对运动电荷的作用力一、洛伦兹力1. 定义：运动电荷在磁场中受到的力2. 方向（1）左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。（2）方向特点：FB，Fv，即F垂直于B、v决定的平面3. 洛伦兹力的大小（1）v/B时，F=0 （2）vB时，F=qvB （3）v与B夹角为时，F=qvBsin 第三节 带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动1. 若 v/B，带电粒子以入射速度v 做匀速直线运
4、动 2. 若vB，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3. 基本公式（1）向心力公式：qvB=mv2r （2）轨道半径公式：r=mvqB （3）周期公式：T=2rv=2mqB , f=1T=qB2m , =2T=2f=qBm 注意：T的大小与轨道半径r和运行速率v无关，只与磁场的磁感应强度B和粒子的比荷qm有关 4. 洛伦兹力方向的特点 (1)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面 (2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化 (3)左手判断洛伦兹力方向，但一定分正、负电荷5. 洛伦兹力与电场力的比较洛伦兹力电场力产生条件v0且v不与B
5、平行电荷处在电场中大小F=qvBvBF=qE力方向与场方向的关系一定是FB，Fv正电荷受力与电场方向相同，负电荷受力与电场方向相反做功情况任何情况下都不做功可能做正功、负功，也可能不做功作用效果只改变电荷的速度方向，不改变速度大小既可以改变电荷的速度大小，也可以改变运动的方向6. 圆心的确定（1）已知入射点、出射点、入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨迹的圆心(如图甲所示，图中P为入射点，M为出射点) （2）已知入射方向、入射点和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就
6、是圆弧轨迹的圆心(如图乙所示，P为入射点，M为出射点)7. 半径的确定：可利用物理学公式或几何知识(勾股定理、三角函数等)求出半径大小 8. 运动时间的确定：粒子在磁场中运动一周的时间为 T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为时，其运动时间表示为：t 2T 或 t R v 9. 求解粒子在匀强磁场中运动问题的步骤： (1)画轨迹：即确定圆心，画出运动轨迹 (2)找联系：轨迹半径与磁感应强度、运动速度的联系，偏转角度与圆心角、运动时间的联系，在磁场中的运动时间与周期的联系 (3)用规律：即牛顿运动定律和圆周运动的规律，特别是周 期公式、半径公式10. “磁偏转”和“电偏转”匀强电场中的偏转匀强磁场
7、中的偏转偏转产生条件带电粒子以速度v0垂直射入匀强电场带电粒子以速度v0垂直射入匀强磁场受力特征只受恒定的电场力F=qE，方向与初速度方向垂直只受大小恒定的洛伦兹力F=qv0B，方向始终与速度方向垂直运动性质匀变速曲线运动（类平抛）匀速圆周运动轨迹抛物线圆或圆弧动能变化动能增大动能不变二、带电粒子在复合场中的运动 1. 复合场的分类 (1)叠加场：电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存 (2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠或在同一区域，电场、磁场交替出现 2. 带电粒子在复合场中的运动分类 (1)静止或匀速直线运动：当带电粒子在复合场中所受合外力为零时,将处于静止状态或做匀速
8、直线运动(2)匀速圆周运动：当带电粒子所受的重力与电场力大小相等、方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动 (3)非匀变速曲线运动：当带电粒子所受的合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一条直线上时，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线第四节 质谱仪与回旋加速器一、质谱仪1. 构造：如图，由粒子源、加速电场、加速电场、偏转磁场和照相底片构成2. 原理：粒子由静止在加速电场中被加速，根据动能定理可得关系式qU=12mv2.粒子在磁场中受洛伦兹力偏转，做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得关系式qvB=mv2r 。由以上两式可得
9、出需要研究的物理量，如粒子轨道半径、粒子质量、比荷r=1B2mUq 、m=qr2B22U 、qm=2UB2r2 二、回旋加速器1. 构造：如图D1、D2是半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源，D形盒处于匀强磁场中2. 原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子经电场加速，经磁场回旋，由qvB=mv2r，得Ekm=q2B2r22m ，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B和D形盒半径r决定，与加速电压无关三、速度选择器1. 平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直，这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器2. 带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qE=qvB，即
10、v=EB 四、磁流体发电机1. 磁流体发电是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能2. 根据左手定则，如图中的B是发电机正极3. 磁流体发电机两极板间的距离为L，等离子体速度为v，磁场的磁感应强度为B，则由qE=qUL=qvB 得两极板间能达到的最大电势差U=BLv 五、电磁流量计1. 工作原理：如图，圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，导电液体在管中向左流动导电液体中的自由电荷（正、负离子），在洛伦兹力的作用下横向偏转，a,b间出现电势差，形成电场，当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a,b间的电势差就保持稳定，即qvB=qE=qUd ，所以v=UBd ，因此液体流量Q=Sv=d24U
11、Bd=dU4B 第二章 电磁感应第一节 楞次定律一、楞次定律1. 楞次定律（1）内容：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）适用情况：所有的电磁感应现象2. 右手定则 （1）内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都 与手掌在同一个平面内，让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导 体运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向 （2）适用情况：导体切割磁感线产生感应电流3. 楞次定律推论的应用（1）阻碍原磁通量的变化“增反减同”（2）阻碍相对运动“来拒去留”（3）使线圈面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩”（4）阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同“第二节 法拉第电磁感应定律
12、一、法拉第电磁感应定律 1. 感应电动势 （1）感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势，产生感应电动势的那部分导体就相当于电源，导体的电阻相当于电源内阻 （2）感应电流与感应电动势的关系：遵循闭合电路欧姆定律， 即 I ERr .第 15 页 共 16 页2. 法拉第电磁感应定律 （1）内容：闭合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 （2）公式：En t ，n 为线圈匝数 （3）感应电动势的大小由穿过闭合电路的磁通量的变化率 t和线圈的匝数共同决定，而与磁通量、磁通量的变化量的大小没有必然联系3. 导体切割磁感线的情形 （1）若 B、l、v 相互垂直，则 EBlv.（
13、2）若 Bl，lv，v 与 B夹角为，则 EBlvsin4. 应用电磁感应定律应注意的三个问题 （1）公式En t求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势，在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值 （2）利用公式EnS B t求感应电动势时，S 为线圈在磁场范围内的有效面积 （3）通过回路截面的电荷量 q 仅与 n、和回路电阻 R 有关，与时间长短无关推导如下：q I t n tRt n R 5. 公式 EBlv 的应用 （1）使用条件：除了磁场是匀强磁场外，还需 B、l、v 三者相互垂直实际问题中当它们不相互垂直时，应取垂直的分量进行计算，公式可为 EBlvsin ，为 B 与 v 方向间的夹
14、角 （2）使用范围：导体平动切割磁感线时，若 v 为平均速度，则 E 为平均感应电动势，即 E Bl v .若 v 为瞬时速度，则 E 为相应的瞬时感应电动势 （3）有效性：公式中的 l 为有效切割长度，即导体与 v 垂直的方向上的投:影长度例如，求下图中 MN 两点间的电动势时，有效长度分别为 甲图：lcdsin . 乙图：沿 v1方向运动时，l MN ；沿v2方向运动时，l0. 丙图：沿 v1方向运动时，l 2R；沿v2方向运动时，l0； 沿v3方向运动时，lR （4）相对性 EBlv 中的速度 v 是相对于磁场的速度，若磁场也运动，应注意速度间的相对关系6. 感应电动势两个公式的比较公式
15、En tEBlv导体一个回路一段导体适用普遍适用导体切割磁感线意义常用于求平均电动势既可以求平均值也可以求瞬时值联系本质上是统一的，但是，当导体做切割磁感线运动时，用EBlv求E比较方便；当穿过电路的磁通量发生变化时，用En t求E比较方便第三节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动一、涡流、电磁阻尼和电磁驱动1. 涡流：当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生像水的旋涡状的感应电流2. 电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动。这种现象称为电磁阻尼3. 电磁驱动：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，使导体受到安培力作用，安培力使
16、导体运动起来交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的第四节 互感和自感一、互感和自感1. 互感：电磁感应现象中，两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势。这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作互感电动势。2. 自感现象 （1）概念：由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势 （2）表达式：EL I t . （3）自感系数 L 的影响因素：与线圈的大小、形状、匝数以 及是否有铁芯有关二、自感现象的分析 1. 自感现象“阻碍”作用的理解（1）流过线圈的电流增加时，线圈中产生的自感电动
17、势与电流方向相反，阻碍电流的增加，使其缓慢地增加（2）流过线圈的电流减小时，线圈中产生的自感电动势与电流方向相同，阻碍电流的减小，使其缓慢地减小 2. 自感现象的四个特点 (1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化 (2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化 (3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体 (4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只 是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向 3. 自感现象中的能量转化：通电自感中，电能转化为磁场能；断电自感中，磁场能转化为电能第三章 交变电流第一节 交变电流一、交变电流1. 交变电流：电流、电压大小和方向随时间做周
18、期性变化 （方向不随时间变化的电流称为直流）2. 正弦交流电（1）产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动 （2）中性面 定义：与磁场方向垂直的平面 特点：线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次 （3）图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线第二节 交变电流的描述一、描述交变电流的物理量 1. 交变电流的周期和频率的关系：T 1f 2. 峰值和有效值 （1）峰值：交变电流的峰值是它能达到的最大值 （2）有效值：让交流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交流
19、的一个周期内它们产生的热量相等，则这个恒定电流 I、恒定电压 U 就是这个交变电流的有效值 （3）正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系I=Im2 ，U=Um2 ，E=Em23平均值： E n tBLv 二、交变电流的变化规律 1. 正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)函数图像磁通量=m cost=BS cost电动势e=Em sint=nBS sint电压u=Um sint=REmR+r sint电流i=Im sint=EmR+r sint2. 两个特殊位置的特点 （1）线圈平面与中性面重合时，SB，最大， t0，e 0，i0，电流方向将发生改变 （2）线圈平面与中性面垂直时
20、，S/B，0， t最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变第三节 变压器一、变压器原理 1. 工作原理：电磁感应的互感现象（1）变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的（2）一个线圈与交流电源连接，叫作原线圈，也叫初级线圈（3）另一个线圈与负载连接，叫作副线圈，也叫次级线圈2. 理想变压器的基本关系式 （1）功率关系：P入=P出（2）电压关系：U1U2=n1n2 ，若 n1n2 ，为降压变压器；若n1n2 ，为升压变压器（3）电流关系：只有一个副线圈时，I1I2=n2n1 ；有多个副线圈时，U1I1=U2I2+U3I3+UnIn （4）原、副线圈的每一匝的磁通量都相同，磁通量变化率也相同
21、，频率也就相同二、理想变压器的动态分析1. 匝数比不变的情况（如图）（1）U1不变，根据U1U2=n1n2可以得出不论负载电阻R如何变化，U2不变（2）当负载电阻发生变化时，I2变化，根据I1I2=n2n1可以判断I1的变化情况（3）I2变化引起P2变化，根据P1=P2，可以判断P1的变化2. 负载电阻不变的情况（如图）（1）U1不变，n1n2发生变化，U2变化（2）R不变，U2变化，I2发生变化（3）根据P2=U22R 和P1=P2,可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化三、特殊变压器的求解1. 自耦变压器：高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失的理想模型，自耦
22、变压器(又称调压器)，它只有一个线圈，其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系对自耦变压器均适用2. 互感器：分为电压互感器和电流互感器电压互感器电流互感器原理图原线圈的连接并联在高压电路中串联在大电流电路中副线圈的连接连接电压表连接电流表互感器的作用将高电压变为低电压将大电流变为小电流利用的公式U1U2=n1n2I1n1=I2n2第四节 电能的输送一、远距离输电1. 输电线路（如图）2. 输电电流（1）I=PU （2）I=U-UR3. 电压损失（1）U=U-U （2）U=IR4. 功率损失（1）P=P-P （2）P=I2R=(PU)2R=U
23、2R二、远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例)1. 功率关系：P1=P2， P3=P4， P2=P损+P32. 电压、电流关系：U1U2=n1n2=I2I1 ， U3U4=n3n4=I4I3 U2=U+U3 ，I2=I3=I线 3. 输电电流：I线=P2U2=P3U3=U2-U3R线 4. 输电线上损耗的电功率：P损=I线U=I线2R=(P2U2)2R线 三、解决远距离输电问题应注意下列几点 （1）画出输电电路图 （2）注意升压变压器副线圈中的电流与降压变压器原线圈中的电流相等 （3）输电线长度等于距离的2倍（4）计算线路功率损失一般用P损=I2R线第四章 电磁振荡与电磁波第一节 电磁振荡
24、一、电磁振荡的产生1. 振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流（1）振荡电流实际上就是交变电流，不过习惯上指频率很高的交变电流2. 振荡电路：产生振荡电流的电路（1）LC振荡电路：当开关置于线圈一侧时，由电感线圈L和电容C组成的电路，就是最简单的振荡电路3. 电磁振荡：在整个过程中，电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在周期性地变化着的现象就是电磁振荡二、电磁振荡的能量变化1. 电磁振荡的过程中，电场能和磁场能会发生周期性地转化。2. 任何电路都有电阻，电路中总有一部分能量转化为内能，还有一部分能量以电磁波的形式辐射出去，振荡电路中的能量
25、会逐渐减少，振荡电流的振幅逐渐减小，直到最后停止振荡3. 如果能够适时地把能量补充到振荡电路中，以补偿能量损耗，就可以得到振幅不变的等幅振荡。三、电磁振荡的周期和频率1. 电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫作周期。周期的倒数叫作频率，数值等于单位时间内完成的周期性变化的次数2. LC电路的周期T与电感L、电容C的关系是：T=2LC 3. 频率： f=12LC 4. 单位：周期T（秒s）、频率f（赫兹Hz）、电感L（亨利H）、电容C（法拉F）5. 如果没有能量损失，也不受其他外界条件影响，这时的周期和频率叫作振荡电路的固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期的频率第二节 电磁场与电磁波一、电磁
26、波的产生 1. 麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场 2. 电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场 3. 电磁波：电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波 （1）电磁波是横波，在空间传播不需要介质 （2）真空中电磁波的速度为 3.0108 m/s. （3）电磁波能产生干涉、衍射、反射和折射等现象第三节 无线电波的发射和接收一、无线电波的发射和接收1. 电磁波的发射 （1）发射条件：足够高的频率和开放电路 （2）调制：在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制叫作调幅调频
27、：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调制叫作调频2. 电磁波的接收 （1）调谐：使接收电路产生电谐振的过程 电谐振：当接收电路的固有频率跟受到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫作电谐振，相当于机械振动中的共振。（2）解调：使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程3. 高频电视信号的传播方式主要有三种：地面无线电传输、有线网络传输、卫星传输第四节 电磁波谱一、电磁波谱1. 电磁波谱：按电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成的谱2. 电磁波：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线等（1）无线电波：技术上把波长大于1mm（频率低于300GHz）的电磁波称
28、作无线电波。广泛应用于通信、广播及其他信号传输（2）红外线：红外线的波长比无线电波短，比可见光长。所有物体都发射红外线。热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强。（3）可见光：能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，称为可见光（波长为400760nm）.（4）紫外线：人眼看不到比紫光波长更短的电磁波。在紫光之外，波长范围为5370nm的电磁波是紫外线。具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质。（5）X射线和射线：波长比紫外线更短的电磁波就是X射线和射线了。X射线对生命物质有较强的作用，具有很强的穿透本领，检查人体内部器官，探测金属。射线具有很高的能量，能破坏生命物质，用来治疗某些癌症，可用于探测金属构件内
29、部的缺陷第五章 传感器 第一节 认识传感器一、传感器1. 传感器是指这样一类器件或装置：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出。通常转换成可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制二、传感器的种类1. 物理传感器：力传感器、磁传感器、声传感器（利用物质的物理特性或物理效应）2. 化学传感器：离子传感器、气体传感器（利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号）3. 生物传感器：酶传感器、微生物传感器、细胞传感器（利用生物活性物质的选择
30、性来识别和测定生物化学性质）三、传感器的组成1. 组成：基本部分一般由敏感元件、转换元件组成（1）敏感元件（检测）：是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分（2）转换元件（转换）：是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分第二节 常见传感器的工作原理及应用一、光敏电阻1. 光敏电阻是光电传感器中常见的光敏元件2. 光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，原因是：硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能差；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。二、金属热电阻和热敏电阻1. 金属热电阻和热敏电阻就是传感器中常见的感知温度的敏感元件2. 热电阻：用金属丝可以制作温度传感器3. 热敏电阻：用半导体材料制作热敏电阻三、电阻应变片1. 电阻应变片：是一种使用非常广泛的力敏元件2. 金属的电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变（伸长或缩短）时，其电阻随着它所受机械形变的变化而发生变化的现象。3. 原理：工作原理基于半导体材料的压阻效应（当单晶体导体材料沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化的现象称为压阻效应）第 16 页 共 16 页学科网（北京）股份有限公司
浙公网安备33030202001339号