必修第三册
第20讲 电荷 库仑定律
考点一 三种起电方式
摩擦起电 摩擦过后的两物体带有等量异种电荷
接触起电 带电的物体接触不带电的物体,使不带电的物体带上与带电体电性相同的电荷
感应起电 一个带电体靠近导体时,导体近端感应出异种电荷,远端感应出同种电荷
注意 三种起电方式的本质都是电荷发生了移动
[例1] (2025·江苏合格性考试)用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,是因为( )
A.丝绸失去正电荷 B.丝绸失去电子
C.玻璃棒失去电子 D.玻璃棒得到正电荷
考点二 元电荷 电荷守恒定律
电荷单位 库仑,简称库,符号为C
元电荷 任何带电体的电荷量都是e=1.60×10-19 C 的整数倍。因此,电荷量e被称为元电荷
电荷守恒定律 电荷既不会创造,也不会消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一个部分转移到另一部分。在转移的过程中,电荷的代数和不变
[例2] (2024·扬州合格性考试模拟)关于元电荷,下列说法正确的是( )
A.物体所带的电荷量叫作元电荷
B.任何带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍
C.元电荷是电荷量的基本单位,其大小为1 C
D.元电荷实质上指电子本身
考点三 库仑定律
内容 在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,其大小与它们的电荷量q1、q2的乘积成正比,与它们距离r的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上
公式 F=k,其中k叫静电力常量,数值k=9.0×109 N·m2/C2
适用条件 真空中的点电荷
[例3] (2025·江苏合格性考试)两个带电导体间的位置如图所示,下列说法正确的是( )
A.减小A的电荷量,θ角变大
B.减小A的电荷量,θ角不变
C.增大A的电荷量,θ角变大
D.增大A的电荷量,θ角变小
[例4] (2025·邳州合格性考试模拟)两个完全相同的金属小球相距为r,所带电荷量分别为+3Q和-Q,库仑力为F,将两小球接触后再放回原处,它们之间的库仑力为( )
A. B. C.3F D.F
1.(2025·盐城合格性考试)第一个较为精确测量元电荷e数值的科学家是( )
A.密立根 B.库仑 C.法拉第 D.牛顿
2.(2025·盐城合格性考试)下列关于电荷的说法正确的是( )
A.点电荷是一种理想化模型,实际不存在
B.物体所带的电荷量可以是任意值
C.只有很小的球形带电体才叫作点电荷
D.摩擦能起电,是因为摩擦创造了新的电荷
3.(2025·海门合格性考试模拟)如图所示,分别使塑料丝和塑料管带电,此时塑料丝悬在空中,状似“章鱼”。由此可判断塑料丝和塑料管( )
A.均不带电 B.带同种电荷
C.带异种电荷 D.无法确定
4.(2025·盐城合格性考试)球形导体A带3q的负电荷,另一完全相同的球形导体B带q的正电荷,将两导体接触一会儿后再分开,则导体B的带电荷量为( )
A.-q B.q C.2q D.4q
5.(2025·盐城合格性考试)如图所示,在感应起电中,带负电物体靠近带绝缘底座的导体时,M处将( )
A.带正电 B.带负电
C.不带电 D.以上答案均有可能
6.(2025·如皋合格性考试模拟)真空中两个固定点电荷之间的距离为3r,所带电荷量均为Q,静电力常量为k,它们之间的静电力大小为( )
A. B. C. D.
第21讲 电场 电场强度 静电的防止与利用
考点一 电场强度
定义 放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值
定义式 E=
单位 牛每库(N/C)
方向 电场强度是矢量,电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同
物理意义 电场强度是描述电场的力的性质的物理量,与试探电荷受到的静电力大小无关
点电荷的电场 E=k
电场的叠加原理 若空间同时存在多个点电荷,在空间某点的电场强度等于各个点电荷单独存在时在该点产生的电场强度的矢量和
[例1] (2025·徐州模拟)为测定电场中某点的电场强度,先在该点放一点电荷,电荷量为+q,测得该点的电场强度为E1;再在该点改放另一个点电荷,电荷量为-2q,测得该点的电场强度为E2。则( )
A.E1=E2,方向相同 B.E1=E2,方向相反
C.E1E2,方向相反
考点二 电场线
定义 用来形象直观地描述电场的曲线,曲线上每一点的切线方向都和该处的电场强度方向一致
特点 (1)电场线是为了形象描述电场而假想的线,实际并不存在。 (2)任意两条电场线不相交。 (3)电场线的疏密反映了电场强度的大小。 (4)电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷。 (5)匀强电场的电场线是间隔距离相等的平行直线
[例2] (2025·盐城合格性考试模拟)下列各图中,a、b两点的电场强度相同的是( )
A B C D
[例3] (2025·盐城合格性考试模拟)几个点电荷周围电场的分布如图所示,其中带负电的是( )
A.甲、乙 B.丙、丁 C.乙 D.甲、丙、丁
考点三 静电的防止与利用
[例4] (2025·江苏合格性考试模拟)关于避雷针能够避免建筑物被雷击的原因,下列分析不正确的是( )
A.云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地
B.避雷针的尖端向云层放电,中和了云层中的电荷
C.云层与避雷针发生摩擦,避雷针上产生的电荷被导入大地
D.避雷针由尖锐的导体做成,利用的是尖端放电现象
1.(2025·江苏合格性考试)如图所示是等量同种电荷的电场线,A、B为电场中的两点,A到相邻正电荷的距离小于B到相邻正电荷的距离。则( )
A.EA>EB,方向相同
B.EA>EB,方向不同
C.EAD.EA2.(2025·江苏合格性考试模拟)下列正确描述正点电荷电场线的图示是( )
A B C D
3.(2025·江苏合格性考试调研)如图所示,A、B是同一条电场线上的两点,这两点电场强度的关系是( )
A.EA>EB,方向相同 B.EA>EB,方向不同
C.EA4.(2025·扬州合格性考试联考)在电场中某点放一试探电荷,其电荷量为q,试探电荷受到的电场力为F,撤去试探电荷后,该点电场强度大小为( )
A. B. C.Fq D.0
5.(2025·江苏合格性考试调研)地毯中会掺入少量的导电金属丝,其目的是( )
A.增加地毯韧性 B.增强美观效果
C.减小磨损影响 D.减轻静电影响
6.(2025·南京合格性考试模拟)两个静止的带电粒子a、b在电场中的受力方向如图所示,下列判断正确的是( )
A.a、b都带正电
B.a、b都带负电
C.a所在处的电场强度比b所在处的小
D.a所在处的电场强度比b所在处的大
第22讲 静电场中的能量
观察电容器的充、放电现象
考点一 电势能和电势
1.电势能
概念 电荷在电场中具有的势能。用Ep表示
单位 焦耳,符号J
公式 静电力做的功等于电势能的减少量,WAB=EpA-EpB
特点 静电力做正功,电势能减少;静电力做负功,电势能增加
2.电势
定义 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值
定义式 =
单位 国际单位制中,电势的单位是伏特,符号是V,1 V=1 J/C
特点 (1)标矢性:电势是标量,只有大小,没有方向,但有正负。 (2)电势描述电场能的性质,取决于电场本身,与试探电荷无关
高低判断 沿着电场线的方向电势逐渐降低
[例1] (2025·盐城合格性考试联考)真空中一静止的、带负电的点电荷,其周围的电场线分布如图所示,a、b、c是同一条电场线上的三个点,它们的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec,电势分别为a、b、c。下列说法正确的是( )
A.Ea>Eb>Ec B.Ea=Eb=Ec
C.a=b=c D.a>b>c
[例2] (2025·兴化合格性考试模拟)如图所示为描述某静电场的电场线,a、b是同一条电场线上的两个点,把正点电荷由a点沿电场线移到b点的过程中,关于电场力对电荷所做的功及电荷电势能的变化,下列说法正确的是( )
A.电场力做正功,电势能增加 B.电场力做正功,电势能减少
C.电场力做负功,电势能增加 D.电场力做负功,电势能减少
考点二 电势差
定义 电场中两点间电势的差值叫作电势差,也叫电压
公式 设电场中A点的电势为A,B点的电势为B,则A、B两点之间的电势差为:UAB=A-B,B、A两点之间的电势差为:UBA=B-A,所以 UAB=-UBA
电势差的正负 电势差是标量,但有正、负。电势差的正、负表示两点电势的高低
静电力做功 与电势差的关系 UAB=
电势差的影响因素 电势差UAB由电场本身的性质决定,与移动电荷q及电场力是否做功无关
匀强电场中电势差 与电场强度的关系 U=Ed或E=,d为两点沿电场方向的距离
[例3] (2025·江苏合格性考试)如图所示,电场强度为E的匀强电场中,沿电场线方向的A、B两点间的距离为d,电势差为U。将正电荷q从A移动到B的过程中,电场力做功为( )
A.W=qE B.W=Ed C.W=qU D.W=qd
[例4] (2025·海门合格性考试模拟)如图所示,将电荷量为Q的负点电荷从电场中的A点移至B点,A、B两点间的电势差为U,则A到B电场力做功为( )
A.-QU B.QU C.- D.
考点三 电容器
1.电容器的电容
定义 电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电压U之比
公式 定义式为C=,决定式为C=(仅适用于平行板电容器)
单位 电容的国际单位是法拉,符号为F,常用的单位还有微法和皮法, 1 F=106 μF=1012 pF
物理意义 电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量
2.电容器的充放电
续 表
充电特点 (1)有电流,电流方向为流入电容器正极板,电流由大到小。 (2)电容器所带电荷量增加,电容器两极板间电压升高
放电特点 (1)有电流,电流方向是从正极板流出,电流由大到小。 (2)电容器所带电荷量减少,电容器两极板间电压降低
[例5] (2025·连云港合格性考试模拟)如图所示,电容器上标有“450 V 470 μF”,若该电容器击穿电压为500 V,下列说法正确的是( )
A.该电容器两极间的电压减少10 V,电荷量减少47 C
B.电容器所带的电荷量为零时,电容器的电容也为零
C.电容器允许施加的最大电压为450 V
D.若电容器电压为100 V,则电容器所带电荷量为0.047 C
[例6] (2025·江苏合格性考试调研)用如图所示的电路研究平行板电容器的充、放电。先将S接a,再将S接b,则( )
A.接a时,电容器放电,上极板带正电
B.接a时,电容器充电,上极板带负电
C.接b时,电容器放电,上极板带正电
D.接b时,电容器充电,上极板带负电
考点四 带电粒子在电场中的运动
带电粒子在电场中的加速 带电粒子在电场中的偏转
电场力做功粒子做加速运动 垂直电场方向:不受力,做匀速直线运动;沿着电场方向:受恒定的电场力,做初速度为零的匀加速直线运动
[例7] (2025·扬州合格性考试联考)如图所示,一带电粒子以速度v垂直于电场从某点射入极板M、N之间,并从右侧射出电场。如果M、N间电压变为原来的4倍,粒子仍以原速度v射入,且仍能从右侧射出。不计粒子重力,则前后两次带电粒子在电场中运动的时间之比为( )
A.4∶1 B.1∶4 C.1∶1 D.2∶1
1.(2025·江苏合格性考试)某元件上的铭牌上标有“100 μF 20 V”,该元件是( )
A.滑动变阻器 B.电容器 C.电动机 D.电阻箱
2.(2025·如皋合格性考试模拟)电荷量为-q的点电荷位于电场某点时,其电势能为Ep,若把该点电荷换成电荷量为3q的点电荷,电场中该点的电势为( )
A. B.- C. D.-
3.(2025·江苏合格性考试模拟)下列说法正确的是( )
A.E=适用于任何电场
B.E=k适用于匀强电场
C.E=适用于任何电场
D.E是矢量,由U=Ed可知,U也是矢量
4.(2025·江苏合格性考试模拟)如图所示,a、b是正电荷Q产生的电场中一条电场线上的两点。a、b两点电场强度大小分别为Ea、Eb,a、b两点电势为a、b,下列判断正确的是( )
A.Ea=Eb,a=b B.Ea>Eb,a=b
C.Ea=Eb,a>b D.Ea>Eb,a>b
5.(2025·江苏合格性考试调研)如图所示,A、B为某电场线上的两点,下列结论正确的是( )
A.把正电荷从A移到B,静电力做正功,电荷的电势能减少
B.把负电荷从A移到B,静电力做负功,电荷的电势能减少
C.把负电荷从A移到B,静电力做正功,电荷的电势能增加
D.无论是正电荷还是负电荷,从A移到B,电势能均逐渐减少
6.(2025·新沂合格性考试模拟)将一个电荷量为q的正电荷在匀强电场中从A点移到B点,电场力做功W,则A、B两点之间的电势差等于( )
A. B. C.qW D.0
7.(2025·江苏合格性考试模拟)滑动变阻器是下列器件中的( )
A B C D
第23讲 电路及其应用
考点一 电流
物理意义 表示电荷定向移动强弱程度的物理量
公式 如果用I表示电流、q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量,则有I=
单位 在国际单位制中,电流的单位是安培(基本单位),简称安,符号是A。 常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(μA)。1 mA=10-3 A,1 μA=10-6 A
方向 正电荷定向移动的方向规定为电流的方向
[例1] (2025·扬州合格性考试模拟)一段东西方向放置的导电材料中,在2 s内有0.4 C负电荷向东移动通过导体横截面,则导体中电流的大小和方向是( )
A.0.4 A,向东 B.0.2 A,向东
C.0.2 A,向西 D.1 A,向东
考点二 欧姆定律、电阻定律
欧姆 定律 I=
斜率表示电阻,图中R1R2
电阻定律 R=ρ,电阻率ρ与导体材料有关,与导体的温度有关
[例2] (2025·江苏合格性考试模拟)关于导体的电阻,下列表述正确的是( )
A.跟导体两端的电压成正比 B.跟导体中的电流成反比
C.取决于导体的材料、长度和横截面积 D.取决于导体中的电流和电压
[例3] (2025·江苏合格性考试模拟)甲、乙是两根长度和材料相同的电阻丝,甲的横截面积是乙的一半,若测得甲电阻丝的阻值为2 Ω,则乙电阻丝的阻值为( )
A.0.5 Ω B.1 Ω C.2 Ω D.4 Ω
考点三 串联电路和并联电路
串联电路中的电流处处相等 并联电路的总电流等于各支路电流之和
串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和 并联电路的总电压与各支路两端电压相等
串联电路的总电阻等于电路中各部分电阻之和 并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和
[例4] (2025·扬州合格性考试模拟)如图所示,电阻R1=1 Ω,R2=1 Ω,R3=4 Ω,当通过电阻R1的电流为2 A时,通过R3的电流为( )
A.0.4 A B.0.5 A
C.1 A D.2 A
1.(2025·扬州合格性考试联考)电弧是一种气体放电现象,电流通过某些绝缘介质(例如空气)产生瞬间火花。已知某次电弧在5×10-3 s内释放了0.4 C电荷量,则这段时间形成的电流为( )
A.0.8 A B.8 A
C.12.5 A D.80 A
2.(2025·盐城合格性考试联考)由电阻定律R=ρ变形后得电阻率ρ=R可知( )
A.电阻率随导体电阻的增大而增大
B.电阻率随导体长度l的减小而增大
C.电阻率随导体横截面积的减小而增大
D.电阻率只与导体的材料和温度有关
3.(2025·泰州合格性考试模拟)下列方法可使一根铜丝电阻减半的是( )
A.长度加倍 B.长度减半
C.横截面积减为原来的 D.横截面积减半
4.(2025·江苏合格性考试模拟)一个小灯泡上标有“3 V 0.3 A”,它在正常发光时的电阻是( )
A.10 Ω B.0.9 Ω
C.0.1 Ω D.0.01 Ω
5.(2025·徐州合格性考试模拟)三个相同的电阻串联起来的总电阻为54 Ω,将它们并联起来的总电阻是( )
A.3 Ω B.6 Ω C.8 Ω D.12 Ω
6.(2025·江苏合格性考试调研)如图所示是某台灯电路,台灯亮度可调节,圆弧abc为均匀电阻丝,P为调节滑片,若电源电压恒定,现让滑片P由a沿逆时针方向滑到c,在此过程中,关于台灯两端的电压变化情况的判断正确的是( )
A.变小 B.不变 C.变大 D.无法确定
第24讲 实验:测量金属丝的电阻率
用多用电表测量电学中的物理量
测量电源的电动势和内阻
考点一 测量金属丝的电阻率
实验 基础 伏安法测电阻,即用电压表测金属丝两端的电压,用电流表测金属丝的电流,根据Rx=计算金属丝的电阻Rx,然后用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度l,用螺旋测微器测量金属丝的直径d,计算出金属丝的横截面积S;根据电阻定律Rx=ρ,得出计算金属丝电阻率的公式ρ
[例1] (2025·江苏合格性考试调研)用10分度的游标卡尺测量某物体长度,测得的读数如图所示,则该物体的长度为 mm。
[例2] (2025·江苏合格性考试模拟)在“测量金属丝的电阻率”实验中,用伏安法测量金属丝的电阻Rx,采用的实验电路图如图甲所示。
(1)在实验电路图中,开关S闭合前,滑动变阻器的滑片P应先滑至 (选填“a”或“b”)端。
(2)某次测量,电压表的量程为0～3.0 V,指针如图乙,其读数为 V。
(3)考虑电表内阻对测量的影响,Rx的测量值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
考点二 用多用电表测量电学中的物理量
实验 基础 (1)机械调零:检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置。若不指零,则可用小螺丝刀进行机械调零。 (2)测量定值电阻。 ①电阻调零。根据被测电阻的估计阻值,选择合适的挡位,把两表笔短接,观察指针是否指在电阻表的“0”刻度,若不指在电阻表的“0”刻度,调节电阻表的调零旋钮,使指针指在电阻表的“0”刻度处。 ②将被测电阻接在两表笔之间,待指针稳定后读数。 ③读出指针在刻度盘上所指的数值,用读数乘以所选挡位的倍率。 ④测量完毕,将选择开关置于“OFF”挡
[例3] (2025·徐州模拟)多用电表的面板如图所示。
(1)使用多用电表的电流和电压挡时,应先检查指针是否停在左端的“0”位置上。如果指针没有指“0”,应该调节 ,使指针指在左端的“0”位置上。
(2)使用电阻挡时,应先将红表笔和黑表笔接触,检查指针是否指在右端的“0”位置上。如果指针没有指“0”,应该调节 ,使指针指在右端的“0”位置上。
考点三 测量电源的电动势和内阻
实验原理 闭合电路欧姆定律
实验器材 电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、刻度尺、铅笔等
实验步骤 (1)选择合适的电表量程,按图连接好电路。 (2)把滑动变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端。 (3)闭合开关,调节滑动变阻器,测量出多组I、U值填入表格中。 (4)断开开关,拆除电路,整理好器材
数据处理 建立UI坐标系,在坐标平面内描出各组(I,U)值所对应的点,然后尽量多地通过这些点作一条直线,不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧,则直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距),直线斜率的绝对值即为电池的内阻r,即r=||
误差分析 (1)偶然误差:①电表读数不准引起误差。②图像法求E和r时作图不准确。 (2)系统误差:①采取电流表内接法,由于电压表分流造成电动势和内阻的测量值均偏小。②采取电流表外接法,由于电流表分压,造成内阻的测量值偏大
[例4] (2025·盐城合格性考试联考)在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中,
(1)备有下列器材:
A.干电池1节 B.滑动变阻器(0～20 Ω)
C.滑动变阻器(0～1 kΩ) D.电压表(0～3 V)
E.电流表(0～0.6 A) F.电流表(0～3 A)
G.开关、导线若干
其中滑动变阻器应选 ,电流表应选 (只填器材前的序号)。
(2)某同学根据实验数据画出的UI图像如图所示。
由图像可得电池的电动势为 V,内电阻为 Ω。
1.(2025·连云港合格性考试模拟)某同学用游标卡尺测量一电学元件的直径,其示数如图所示,则该示数为( )
A.9.20 mm B.9.40 mm C.12.20 mm D.12.40 mm
2.(2025·如皋合格性考试模拟)在利用多用电表电阻挡前要进行欧姆调零,欧姆调零利用的是( )
A.甲旋钮 B.乙旋钮 C.丙旋钮 D.丁插孔
3.(2025·扬州合格性考试模拟)如图所示为伏安法测电阻的部分电路,由于电表内阻的影响,R的测量值小于真实值,引起误差的原因是( )
A.电流表分压 B.电流表分流 C.电压表分流 D.电压表分压
4.(2025·江苏合格性考试调研)如图所示为某同学用电流表和电压表测量电阻的部分实验电路图。在某次测量中,电压表的示数为9.0 V,电流表的示数为0.30 A,已知电流表内阻为0.5 Ω,根据测量数据可计算出电阻R= Ω。
5.(2025·南通合格性考试模拟)为了测量某电线厂生产的铜芯电线的电阻率,某同学截取了一段电线,并用米尺测出其长度为l,用螺旋测微器测量电线的直径为D,其刻度位置如图所示。
(1)测得的电线直径D的示数为 mm。
(2)用伏安法测量这段电线的电阻为R,则该铜芯电线材料的电阻率的表达式为
(用题中所给字母表示)。
6.(2025·邳州合格性考试模拟)某同学在测量电源的电动势和内阻时,根据实验记录数据画出UI图像,则由图像可分析得到电源的电动势为 V,内阻为 Ω。
第25讲 电能 能量守恒定律
考点一 电路中的能量转化
1.电功
电流做功 的实质 导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功,电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程
公式 W=UIt
单位 国际单位是焦耳,符号是J。 常用单位:千瓦时(kW·h),也称“度”,1 kW·h=3.6×106 J
注意 电功W=UIt=qU对任何电路都适用
2.电功率
公式 P==UI
单位 国际单位是瓦特,符号是W。常用单位:千瓦(kW)
物理 意义 电功率是用来表示电流做功快慢的物理量
注意 (1)电功率的大小与功的多少无关,与时间的长短也无关,P=只是定义式,用来计算电功率的大小。 (2)额定功率:用电器正常工作时所消耗的功率叫作额定功率。 (3)实际功率:用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率
[例1] (2025·扬州合格性考试联考)扫地机器人额定工作电压为12 V,工作电流为2.5 A,正常工作1 min,电流做的功为( )
A.30 J B.150 J
C.288 J D.1 800 J
[例2] (2025·泰州合格性考试模拟)某电热水壶的额定电流为I,电阻为R,则该电热水壶的额定功率为( )
A. B. C.IR D.I2R
考点二 焦耳定律
内容 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻及通电时间成正比
表达式 Q=I2Rt
说明 纯电阻电路 电路中只有电阻,电能全部转化成内能。如电阻、电炉丝、白炽灯等 非纯电阻电路 除内能外,还把电能转化成其他形式的能。 如电动机、电解槽等
[例3] (2025·江苏合格性考试模拟)功率相同的下列四种用电器,分别接入家庭电路中,在相同的时间内,通过它们的电流产生的热量最多的是( )
A.洗衣机 B.电风扇 C.电视机 D.电烙铁
考点三 闭合电路的欧姆定律
闭合电路
电动势 (1)定义:非静电力所做的功与所移动的电荷量之比。 (2)定义式:E=。 (3)单位:伏特,符号是V
闭合电路的 欧姆定律 (1)内容:闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电阻之和成反比。 (2)表达式:I=,或者E=I(R+r),E=U外+Ir,E=U外+U内
[例4] (2025·徐州合格性考试模拟)如图所示,电路中电阻R=2.0 Ω,电源内阻r=1.0 Ω,闭合开关S后,电压表的示数为2.00 V,则电源电动势E为( )
A.1.0 V B.2.0 V
C.3.0 V D.6.0 V
考点四 能源与可持续发展
能量守 恒定律 (1)内容:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。 (2)说明:确认了永动机的不可能性
能量转移 或转化的 方向性 (1)能量转移或转化的方向性:能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的自发变化过程具有方向性。 (2)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
[例5] (2025·江苏合格性考试调研)PM2.5主要来自化石燃料、生活物质、垃圾的焚烧,为了控制污染,我们要节约及高效利用资源。关于能源和能量,下列说法正确的是( )
A.自然界的石油、煤炭等资源可供人类永久使用
B.能量被使用后就消失了,所以要节约资源
C.人类应多开发与利用太阳能、风能等新能源
D.能量耗散说明自然界的能量正在不断减少
1.(2025·江苏合格性考试调研)下列家用电器中把电能主要转化为内能的是( )
A B C D
2.(2025·兴化合格性考试模拟)常用手电筒是用两节干电池串联作为电源的,与之相匹配的小灯泡的规格应是(所示数据为灯泡的额定电压)( )
A.1.5 V B.3.0 V C.4.5 V D.6.0 V
3.(2025·江苏合格性考试调研)通过电阻R的电流为I时,在t时间内产生的热量为Q,若电阻为R,电流为2I,则在时间内产生的热量为( )
A.4Q B.2Q C. D.
4.(2025·江苏合格性考试模拟)两个电阻分别标有“1 A 4 W”和“2 A 1 W”,则它们的电阻之比为( )
A.2∶1 B.16∶1
C.4∶1 D.1∶16
5.(2025·连云港合格性考试模拟)在如图所示的电路中,电源的内阻r=2.0 Ω,电阻R=8.0 Ω,不计电流表的内阻。闭合开关S后,电流表的示数I=0.30 A。电源的电动势E为( )
A.1.0 V B.2.4 V
C.3.0 V D.6.0 V
6.(2025·盐城合格性考试联考)某人称设计出“超级推进器”,该推进器由超导体、激光器、制冷剂以及计算机控制系统组成,其神奇之处在于能通过自身的循环工作,源源不断地获得动力,而不需要消耗任何能源。事实上,这是不可能实现的,因为他的设计违反了( )
A.质量守恒定律 B.电荷守恒定律
C.机械能守恒定律 D.能量守恒定律
7.(2025·连云港合格性考试模拟)如图所示,电路中电源内阻不能忽略,闭合开关S,当滑动变阻器R的滑片向左滑动时( )
A.电压表示数不变 B.电压表示数变小
C.电流表示数变大 D.电流表示数变小
第26讲 磁场 磁感线 磁感应强度 磁通量
考点一 磁场 磁感线
1.磁场及作用
磁场的定义 存在于磁体周围或电流周围的一种客观存在的特殊物质,能够传递它们之间的相互作用
磁场的来源 永磁体的周围存在磁场;通电导体周围存在磁场;运动电荷的周围存在磁场
磁场基本性质 对处于其中的磁体、通电导体或运动电荷有力的作用
磁极间的作用 同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引
奥斯特 实验 1820年,丹麦物理学家奥斯特发现,当给导线通电时,与导线平行放置的小磁针发生转动。电流磁效应的发现,首次揭示了电与磁之间的联系
磁铁对通电导体的作用 磁场对电流也会产生力的作用
电流和电流之间的作用 同向电流相互吸引,异向电流相互排斥
2.磁感线
磁场的方向 小磁针静止时N极所指的方向,即N极受力的方向;小磁针静止时S极所指的反方向,即S极受力的反方向
磁感线的 特点 (1)磁感线上任意一点的切线方向表示该位置的磁场方向,也是小磁针在该位置时N极的受力方向,或小磁针在该位置静止时N极的指向。 (2)磁感线的疏密程度表示磁场的强弱,磁感线密集处磁场强,稀疏处磁场弱。 (3)磁感线为闭合曲线,无起点和终点。在磁体的外部磁感线由N极指向S极,在磁体的内部磁感线则由S极指向N极。 (4)磁感线不能相交。
3.安培定则及几种常见的磁场
直线电流 的磁场
(1)安培定则:用右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。 (2)结论:由图可知,直线电流的磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆,这些同心圆在与导线垂直的平面内,且离导线越近,磁感线越密,磁感应强度越大
环形电流 的磁场
安培定则:让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向
通电螺线 管的磁场
(1)安培定则:用右手握住螺线管,让弯曲四指所指的方向和电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向。也就是说,拇指指向通电螺线管的N极。 (2)结论:通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似,通电螺线管内部的磁场比两极处的磁场更强
[例1] (2025·江苏合格性考试调研)下列关于磁场的说法正确的是( )
A.磁场和电场都是客观存在的特殊物质
B.磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的
C.电流与电流之间是通过电场发生相互作用的
D.磁场只有在磁体与磁体、磁体与电流之间发生作用时才产生
[例2] (2025·盐城合格性考试模拟)下列各图中,已标出电流I、磁感应强度B的方向,其中符合安培定则的是( )
A B C D
考点二 磁感应强度
控制变量法 探究影响通 电导线受力 的因素 通电导线与磁场方向垂直(平行不受力)时,它受力的大小既与导线的长度l成正比,又与导线中的电流I成正比
磁感应强 度的大小 在磁场中垂直于磁场方向放置的通电导线,所受的磁场力F跟电流I和导线长度l的乘积Il的比值叫磁感应强度
磁感应强 度的公式 B=(定义式,是用比值法定义的,磁感应强度B的大小只决定于磁场本身的性质,而与F、I、l均无关),磁感应强度是矢量,它的方向就是该处小磁针静止时N极所指的方向。
磁感应强 度的单位 国际单位是特斯拉,简称特,符号是T,1 T=1
匀强磁场 各点的磁感应强度的大小相等、方向相同的磁场
[例3] (2025·南京合格性考试模拟)在匀强磁场中,一根长0.1 m的通电导线中的电流为20 A,这条导线与磁场方向垂直时,所受磁场力为0.04 N。则该磁场磁感应强度的大小为( )
A.0.01 T B.0.02 T C.25 T D.100 T
考点三 磁通量
定义式 匀强磁场中磁感应强度B和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积,即Φ=BS(适用条件:匀强磁场;磁场与平面垂直)。磁通量是标量
磁场与平 面不垂直 时的磁通 量 磁感应强度B与研究的平面不垂直时,这个面在垂直于磁感应强度B方向的投影面积S′与B的乘积表示磁通量。
单位 国际单位是韦伯,简称韦,符号是Wb,1 Wb=1 T·m2
[例4] (2025·南京合格性考试模拟)在匀强磁场中,穿过平面的磁通量最大时,该平面与磁场方向的关系为( )
A B C D
1.(2025·徐州模拟)首先发现通电导线周围存在磁场的物理学家是( )
A.安培 B.法拉第
C.奥斯特 D.特斯拉
2.(2025·徐州合格性考试模拟)下列物理量属于标量的是( )
A.电流 B.安培力
C.电场强度 D.磁感应强度
3.(2025·扬州新华中学合格性考试模拟)图中箭头表示磁感线的方向,则小磁针静止时N极的指向应( )
A.向上 B.向下 C.向左 D.向右
4.(2025·连云港合格性考试模拟)磁体与电流周围均有磁场,下列选项磁感线方向表示正确的是( )
A B C D
5.(2025·江苏合格性考试模拟)如图所示,当导线中通有电流时,小磁针发生偏转。这个实验说明了( )
A.通电导线周围存在磁场
B.通电导线周围存在电场
C.电流通过导线时产生焦耳热
D.电流越大,产生的磁场越强
6.(2025·常州合格性考试模拟)如图所示,a、b是环形通电导线内外两侧的两点,这两点磁感应强度的方向( )
A.均垂直于纸面向外
B.a点水平向左;b点水平向右
C.a点垂直于纸面向外,b点垂直于纸面向里
D.a点垂直于纸面向里,b点垂直于纸面向外
7.(2025·江苏合格性考试模拟)如图所示,通电直导线右边有一个矩形线框,线框平面与直导线共面,若使线框逐渐远离(平动)通电导线,则穿过线框的磁通量将( )
A.逐渐增大 B.逐渐减小
C.保持不变 D.不能确定
8.(2025·如皋合格性考试模拟)如图所示,正方形线圈abcd的边长为L,垂直放在磁感应强度为B的匀强磁场中,则穿过线圈的磁通量为( )
A.2BL2 B.BL2
C. D.
第27讲 电磁感应现象及应用 电磁波初步
考点一 电磁感应现象及应用
发现 法拉第经历了长达10年的探索,发现了电磁感应现象
探究感应 电流产生 的条件 导线ab切割磁感线时,闭合回路中产生感应电流 磁铁插入和拉出线圈时,闭合回路中产生感应电流 开关闭合、断开瞬间,开关闭合时迅速移动滑动变阻器的滑片,闭合回路中皆产生感应电流
产生感应 电流的条件 当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中就产生感应电流
[例1] (2025·常州合格性考试训练)探究电磁感应现象的实验装置如图所示,下列操作不能使电流表指针偏转的是( )
A.闭合开关瞬间 B.断开开关瞬间
C.闭合开关后,拔出线圈A瞬间 D.线圈A放在线圈B中不动
考点二 电磁波的发现及应用
发现 麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹通过实验证实了电磁波的存在
电磁场理论 变化的磁场产生电场;变化的电场产生磁场
传播 电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c=λf。电磁波在真空中传播的速度等于光速,为c=3×108 m/s
电磁波谱 红外线用来加热理疗,紫外线可以消毒,X射线用于诊断病情;γ射线可以摧毁病变的细胞
[例2] (2025·徐州合格性考试模拟)下列说法正确的是( )
A.电磁波在真空中以光速c传播
B.电磁波波长越短,频率越低
C.声波只能在空气中传播
D.光需要介质才能传播
[例3] (2025·徐州合格性考试模拟)关于电磁波,以下说法正确的是( )
A.只要有电场和磁场就能产生电磁波
B.红外线具有较高的能量,常常利用其灭菌消毒
C.γ射线穿透能力不强,可用来检查金属内部伤痕
D.麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹通过实验证实了电磁波的存在
考点三 能量量子化
热辐射规律 温度越高,热辐射中波长较短的成分越强
普朗克的 能量子假设 振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍,这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子
能量子大小 ε=hν,ν是电磁波的频率,h是普朗克常量,h=6.626 070 15×10-34 J·s
爱因斯坦 光子假设 光是由一个个不可分割的能量子组成的,这些能量子叫作光子,光子的能量ε=hν
[例4] (2025·徐州合格性考试模拟)关于能量量子化的有关认识,下列说法正确的是( )
A.只有热的物体才向外热辐射
B.原子的发射光谱是连续的亮线
C.爱因斯坦认为电磁场是不连续的
D.普朗克把能量子引入物理学,进一步完善了“能量连续变化”的传统观念
1.(2025·徐州合格性考试模拟)最早提出能量量子化观点的物理学家是( )
A.爱因斯坦 B.密立根
C.普朗克 D.卢瑟福
2.(2025·江苏合格性考试调研)下列现象属于电磁感应现象的是( )
A.闭合线圈靠近磁铁时产生电流
B.通电线圈在磁场中受磁场作用力转动
C.磁铁吸引小磁针
D.小磁针在通电导线附近发生偏转
3.(2025·徐州合格性考试模拟)下列操作能使灵敏电流表的指针发生偏转的是( )
A.导体棒ab保持静止
B.导体棒ab竖直向下运动
C.导体棒ab向左运动
D.导体棒ab竖直向上运动
4.(2025·江苏合格性考试模拟)如图所示,矩形线圈与磁场垂直,且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外。下述过程中不能使线圈产生感应电流的是( )
A.以dc为轴转动45°
B.以ad为轴转动45°
C.将线圈向右平移
D.将线圈向左平移
5.(2025·扬州合格性考试联考)英国物理学家麦克斯韦建立了经典电磁场理论,下列说法正确的是( )
A.变化的磁场产生变化的电场
B.变化的电场产生变化的磁场
C.周期性变化的电场产生电磁波
D.周期性变化的电场产生恒定的磁场
6.(2025·南通合格性考试模拟)下列说法正确的是( )
A.电磁波是一种客观存在的物质
B.光只有在真空中才能传播
C.声波能在真空中传播
D.红外线具有很强的荧光作用
7.(2025·江苏合格性考试调研)某肺炎病人拍摄的CT胸片如图所示,病毒感染处的密度与其他部分不同,片中显示为白斑。拍摄CT胸片时使用的是下列哪种电磁波( )
A.X射线 B.红外线
C.无线电波 D.紫外线
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第20讲 电荷 库仑定律
考点过关
[例1] C 两个物体摩擦,失去电子的物体带正电,得到电子的物体带负电,所以丝绸带负电,玻璃棒带正电。
[例2] B 元电荷是物体最小的电荷量,故A错误;任何带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍,故B正确;元电荷是最小的电荷量,其大小为1.60×10-19 C,电荷量的基本单位是C,故C错误;电子所带的电荷量等于元电荷,故D错误。
[例3] C 根据库仑定律表达式F=k可知,库仑力与所带电荷量的乘积成正比,与距离的平方成反比,故A的电荷量越大,θ角越大,C正确。
[例4] B 接触前两个带电小球之间的库仑力大小为F=k,接触之后两球电荷中和后再均分,故每个小球的带电荷量为Q,此时的库仑力大小为F′=k=,故选B。
课堂达标
1.A 美国物理学家密立根通过油滴实验较为精确测定了元电荷e的电荷量,故A正确。
2.A 点电荷是一种理想化模型,实际并不存在,A正确;自然界中所有带电物体所带电荷量均为元电荷的整数倍,即元电荷是自然界中最小的电荷量单位,B错误;点电荷是一种理想化模型,在所研究的问题中可以忽略带电体的形状、大小时均可将该物体看成点电荷,C错误;摩擦起电的实质是电荷的转移,自然界中的电荷遵循守恒定律,既不能凭空产生也不能凭空消灭,D错误。
3.B 塑料丝状似“章鱼”,说明受到斥力作用,而带同种电荷互相排斥。故选B。
4.A 球形导体A带3q的负电荷,相同的球形导体B带q的正电荷,将两导体接触一会后,两导体则带2q的负电荷,后再分开,两导体各带-q的电荷,则有导体B的带电荷量为-q,A正确,B、C、D错误。
5.B 感应起电过程是电荷在静电力作用下,从物体的一部分转移到另一个部分,且近端感应出异种电荷,远端感应出同种电荷,由题图知M为远端,则M处带负电。故选B。
6.A 根据库仑定律可知,真空中两个点电荷之间的相互作用力为F=,故选A。
第21讲 电场 电场强度
静电的防止与利用
考点过关
[例1] A 电场强度由电场本身决定,与放入的检验电荷电性、电荷量无关,故E1=E2,方向相同。故选A。
[例2] C 由A图可知,a、b两点的电场强度方向不同,A错误;由B图可知,a、b两点处的电场线疏密程度不同,则电场强度大小不同,B错误;由C图可知,a、b两点在同一匀强电场中,则a、b两点的电场强度相同,C正确;由D图可知,a、b两点处的电场线疏密程度不同,电场线方向也不同,则a、b两点的电场强度不同,D错误。
[例3] C 电场线是由正电荷或无穷远出发指向无穷远或负电荷,可知甲、丙、丁带正电,乙带负电。故选C。
[例4] C 当带电云层靠近建筑物时,避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电,逐渐中和云中的电荷,使建筑物免遭雷击,其原理为尖端放电,C错误,符合题意,A、B、D正确,不符合题意。
课堂达标
1.B AB两点电场线方向不同,电场线越密,对应的电场强度越大。
2.A 正点电荷的电场线是以点电荷为中心,由内向外呈发散状态的直线,可知图示中的第一个图像符合要求。故选A。
3.C 电场线越密表示该处电场强度越大,电场线上每一点的切线方向跟该点的电场强度方向相同,A、B、D错误,C正确。
4.A 电场强度是由电场本身性质决定的,与试探电荷的电荷量及试探电荷受到的电场力均无关,因此撤去试探电荷后,该点电场强度大小仍为,A正确,B、C、D错误。
5.D 人走在地毯上,鞋子与地毯之间会频繁摩擦,容易产生静电而引发火灾,在地毯中掺入少量的导电金属丝可以将因摩擦而产生的电荷导入大地,从而减轻静电的影响。故选D。
6.D 根据正电荷在电场中所受电场力与电场强度方向相同,负电荷在电场中所受电场力与电场强度方向相反可知a带负电,b带正电,A、B错误;根据电场线的疏密程度可知a所在处的电场强度比b所在处的大,D正确,C错误。
第22讲 静电场中的能量
观察电容器的充、放电现象
考点过关
[例1] A 距离负电荷越近的位置电场线越密集,电场强度越大,即Ea>Eb>Ec,A正确,B错误;沿电场线方向电势逐渐降低,可知a[例2] C 正电荷在电场中的受力方向与电场强度的方向相同,可知把正点电荷由a点沿电场线移到b点的过程中,电场力做负功,电势能增加。故选C。
[例3] C 根据电场力做功的公式W=qU=qEd判断C正确。
[例4] A 根据电场力做功与电势差的关系式可知,W=-QU,判断A正确。
[例5] D 根据C=可得,ΔQ=C·ΔU=470×10-6 F×10 V=4.7×10-3 C,即该电容器两极间的电压减少10 V,电荷量减少4.7×10-3 C,A错误;电容反映电容器容纳电荷的本领大小,与电容器所带的电荷量无关,B错误;该电容器击穿电压为500 V,则电容器允许施加的最大电压为500 V,C错误;根据C=可得,Q=CU=470×10-6 F×100 V=0.047 C,若电容器电压为
100 V,则电容器所带电荷量为0.047 C,D正确。
[例6] C 接a时,电容器上极板与电源正极相连,电源给电容器充电,电流从电源正极流出,产生充电电流,因此上极板带正电,下极板带负电,A、B错误;接b时,电容器与导线、电流表G构成闭合回路放电,上极板带正电,C正确,D错误。
[例7] C 根据题意可知,带电粒子在垂直于电场方向上做匀速直线运动,前后两次均从右侧射出,其垂直于电场方向上的位移不变,由于垂直于电场方向上速度不变,由x=vt可得t=,可知前后两次带电粒子在电场中运动的时间不变,即时间之比为1∶1。故选C。
课堂达标
1.B 铭牌上标有的“100 μF 20 V”是电容器的电容和额定电压,B正确。
2.B 直接根据电势的定义式判断B正确。
3.C E=只适用于匀强电场,A错误;E=k适用于真空中的点电荷形成的电场,B错误;E=适用于任何电场,C正确;E是矢量,U是标量,D错误。
4.D 正电荷形成的电场向外发散,如图所示。电场线的疏密反映电场强度大小,因a点电场线比b点密集,可知a点电场强度较大,即Ea>Eb;沿电场线电势逐渐降低,可知a>b,故选D。
5.A 正电荷受到静电力沿A到B,从A移到B过程中,静电力做正功,电荷的电势能减少,A正确;负电荷受到的静电力沿B到A,从A移到B过程中,静电力做负功,电荷的电势能增加,B、C错误;由以上分析可知,D错误。
6.A 由题意知,电场力对正电荷做功为W,则由电场力做功W=qU,得A、B两点之间的电势差为U=,故选A。
7.B A为热水壶,B为滑动变阻器,C为电容器,D为多用电表。故选B。
第23讲 电路及其应用
考点过关
[例1] C 由电流的定义可得电流的大小为I== A=0.2 A,电流的方向与负电荷定向移动方向相反,故向西,C正确。
[例2] C 导体的电阻从定义上等于电压与电流的比值,但与电压及电流没有直接关系,而是由导体的材料、长度及横截面积决定的,A、B、D错误,C正确。
[例3] B 根据电阻定律R=ρ,由于甲、乙是两根长度和材料相同的电阻丝,且甲的横截面积是乙的一半,则甲的电阻是乙的电阻的两倍;若测得甲电阻丝的阻值为2 Ω,则乙电阻丝的阻值为1 Ω。故选B。
[例4] C 通过电阻R1的电流为2 A时,并联电路两端电压U并=I(R1+R2)=4 V,则通过R3的电流为I3==1 A,C正确。
课堂达标
1.D 根据电流的定义式I=,解得I== A=80 A,故选D。
2.D 电阻率反映了导体本身的属性,在温度不变的情况下,电阻率只与导体的材料有关。故选D。
3.B 根据R=ρ判断B正确。
4.A 根据欧姆定律可知小灯泡正常发光时的电阻为R== Ω=10 Ω,故选A。
5.B 串联总电阻为R串=3R0,R0=18 Ω,并联总电阻为R并=,所以R并=6 Ω,B正确。
6.C 在滑片P由a沿逆时针方向滑到c的过程中,接入电路的电阻变小,根据欧姆定律可知电路中电流变大,对电灯有U=IR,可知电灯两端的电压增大。故选C。
第24讲 实验:测量金属丝的电阻率
用多用电表测量电学中的物理量
测量电源的电动势和内阻
考点过关
[例1] 【答案】 13.7
【解析】 由题图可知,游标尺为10分度,且第7个小格与主尺对齐,则物体的长度为l=
13 mm+0.1×7 mm=13.7 mm。
[例2] 【答案】 (1)b (2)0.60 (3)偏小
【解析】 (1)为了保护电路安全,在实验电路图中,开关S闭合前,滑动变阻器的滑片P应先滑至b端。
(2)电压表的量程为0～3.0 V,分度值为0.1 V,由题图乙可知读数为0.60 V。
(3)电路图中,电流表采用外接法,由于电压表的分流,使得电流表示数大于待测电阻的电流,根据欧姆定律可知,Rx的测量值偏小。
[例3] 【答案】 (1)指针定位螺丝 (2)调零旋钮
【解析】 (1)使用多用电表的电流和电压挡时,应先检查指针是否停在左端的“0”位置上。如果指针没有指“0”,应该调节指针定位螺丝,使指针指在左端的“0”位置上。
(2)使用电阻挡时,应先将红表笔和黑表笔接触,检查指针是否指在右端的“0”位置上。如果指针没有指“0”,应该调节调零旋钮,使指针指在右端的“0”位置上。
[例4] 【答案】 (1)B E (2)1.4 2.8
【解析】 (1)为了调节方便,应使电表示数变化明显,滑动变阻器应选择阻值较小的B;1节干电池的电动势约为1.5 V,通过电池的电流不能太大,所以电流表应选量程为0～0.6 A的E。
(2)根据闭合电路欧姆定律可得E=U+Ir,则有U=-Ir+E,可知UI图像的纵轴截距等于电动势,则有E=1.4 V,UI图像斜率的绝对值等于内阻,则有r=||= Ω=2.8 Ω。
课堂达标
1.C 游标卡尺读数为主尺读数与游标尺读数之和,所以为12 mm+4×0.05 mm=12.20 mm,故选C。
2.C 甲为机械调零旋钮,乙为选择开关,丙为欧姆调零旋钮,丁为正接线柱。
3.C R真=,R测==,所以测量值小于真实值,主要是电压表分流。
4.【答案】 29.5
【解析】 由题图知=R+RA,即 Ω=R+0.5 Ω,所以R=29.5 Ω。
5.【答案】 0.680 ρ=
【解析】 (1)根据螺旋测微器读数规则,D=0.5 mm+18×0.01 mm=0.680 mm。
(2)根据电阻定律R=ρ,ρ==。
6.【答案】 3.0 1.0
【解析】 由闭合电路欧姆定律可知U=E-Ir,由数学知识可知,纵轴截距为电源的电动势,故电动势为E=3.0 V,图像斜率的绝对值表示电源的内阻,即r=||= Ω=1.0 Ω。
第25讲 电能 能量守恒定律
考点过关
[例1] D 电流做的功W=UIt=1 800 J,故选D。
[例2] D 根据P=I2R判断D正确。
[例3] D 四个用电器额定功率一样,即它们在相同时间内消耗的电能一样。洗衣机主要是把电能转化为机械能;电风扇主要是把电能转化为机械能;电视机主要是把电能转化为声能和光能;电烙铁主要将电能转化为内能,产生热量;故产生热量最多的是电烙铁,故选D。
[例4] C 根据闭合电路欧姆定律,可得电阻R两端的电压为U=·R,解得电动势为3.0 V,故选C。
[例5] C 煤、石油虽然是当今人类利用的主要能源,但不能短期内从自然界得到补充,是不可再生能源,不可能供人类永久使用,A错误;能量被使用后转化为其他形式的能,能量并没有消失,B错误;太阳能和风能,包括水能等都是可再生能源且为清洁能源,应该尽量开发,C正确;能量虽然守恒,但有些能量使用以后不能再被利用,所以要节约资源,但能量不会减少,也不会消失,只是形式发生转变,D错误。
课堂达标
1.B 电风扇、洗衣机、吸尘器都是将电能转化为机械能,电熨斗是将电能转化为内能。故选B。
2.B 一节干电池的电动势为1.5 V,两节干电池串联作为电源的电动势为3.0 V。
3.B 依题意,有Q=I2Rt,则条件变化时,有Q′=(2I)2R=2Q,故选B。
4.B 根据公式P=I2R,得两电阻阻值分别为4 Ω和0.25 Ω,所以阻值之比为16∶1,B正确。
5.C 根据闭合电路欧姆定律得E=I(R+r),代入数据得E=3.0 V,故C正确,A、B、D错误。
6.D 任何机器只能转换能量存在的形式,并不能制造能量,题目中的装置是一种永动机,它违背了能量守恒定律,故选D。
7.D 当滑动变阻器R的滑片向左滑动时,R阻值变大,总电阻变大,总电流减小,即电流表示数减小,内阻上的电压变小,可知路端电压变大,即电压表示数变大。故选D。
第26讲 磁场 磁感线
磁感应强度 磁通量
考点过关
[例1] A 磁场和电场都是客观存在的特殊物质,不是人为规定的,故A正确,B错误;电流与电流之间是通过磁场发生相互作用的,故C错误;磁体及电流周围都存在磁场,磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生作用的,故D错误。
[例2] C 根据安培定则可知,选项A图中的磁场方向应该是逆时针方向,故A错误;根据安培定则可知,选项B图中的磁场方向在导线的右侧向里,左侧向外,故B错误;根据安培定则可知,选项C图中的磁场方向正确,故C正确;根据安培定则可知,选项D图中的磁场方向应该向右,故D错误。
[例3] B B== T=0.02 T。
[例4] D 磁通量Φ=BSsin θ,其中θ是B与S之间的夹角,当B与S之间的夹角为90°时,磁通量最大。
课堂达标
1.C 首先发现通电导线周围存在磁场的物理学家是丹麦的物理学家奥斯特。
2.A 安培力、电场强度、磁感应强度皆为矢量,电流为标量。
3.A 由题图可知磁感线的方向是向上的;根据磁感线的方向与小磁针静止时N极所指的方向一致,可知小磁针静止时N极所指的方向是向上的。
4.A 条形磁铁周围的磁场在磁体外部是从N极到S极,选项A正确,B错误;直导线周围的磁场用安培定则判断,可知C图中和D图中的磁感线方向均与图中所画的方向相反,选项C、D错误。
5.A 当导线中通有电流时,小磁针会发生偏转,说明电流能产生磁场,从而使小磁针受到磁场力而发生偏转,即通电导线周围存在磁场,不能说明其他。故A正确,B、C、D错误。
6.D 由于环形电流的方向是顺时针的,由安培定则可知,环心处的磁感应强度方向是垂直于纸面向里的,环外的磁感应强度方向是向外的,因此a点磁感应强度的方向垂直于纸面向里,b点的垂直于纸面向外。
7.B 离导线越远,电流产生的磁场越弱,穿过线框的磁感线条数越少,磁通量逐渐减小。
8.B Φ=BS=BL2。
第27讲 电磁感应
现象及应用 电磁波初步
考点过关
[例1] D 闭合开关瞬间,线圈A中电流产生了磁场,导致线圈B的磁通量增大,则线圈B中产生感应电流使电流表指针偏转,A不符合题意;开关断开瞬间,线圈A中电流产生的磁场消失,导致线圈B的磁通量减小,则线圈B中产生感应电流使电流表指针偏转,B不符合题意;开关闭合后,线圈A从线圈B拔出的过程中,线圈B的磁通量减小,则线圈B中产生感应电流使电流表指针偏转,C不符合题意;线圈A放在线圈B中不动,则线圈B的磁通量不发生改变,无感应电流产生,电流表指针不偏转,D符合题意。
[例2] A 电磁波在真空中的速度为光速c,故A正确;根据波长与频率的关系λ=可知,当传播速度v一定时(同种介质),电磁波的波长和频率成反比,即波长越短,频率越高,故B错误;声波的传播需要介质,但介质不限于空气,声波在固体和液体中也可以传播,故C错误;光属于电磁波,电磁波的传播不需要介质,故D错误。
[例3] D 周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场,周期性变化的磁场产生同频率变化的电场,这样才能使电场和磁场交替产生向外传播,形成电磁波;若电场和磁场不变,不能产生电磁波,故A错误。紫外线具有较高的能量,常常利用其灭菌消毒;红外线常常用来加热物体,故B错误。工业上利用γ射线来检查金属内部伤痕,是因为γ射线穿透能力很强,故C错误。麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹证实了电磁波的存在,故D正确。
[例4] C 一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的温度有关,称为热辐射,故A错误;原子的能级是分立的,所以放出的光子的能量也是分立的,因此原子的发射光谱是一些分立的亮线,故B错误;爱因斯坦把能量子假设进行了推广,认为电磁场本身就是不连续的,故C正确;普朗克把能量子引入物理学,进一步破除了“能量连续变化”的传统观念,故D错误。
课堂达标
1.C 普朗克认为,带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍,说明微观粒子的能量不是连续的,只能取分立值,即能量是量子化的,因此量子化的观点最早是由普朗克提出来的。
2.A 闭合线圈靠近磁铁时,闭合回路的磁通量发生变化,产生感应电流,是电磁感应现象,故A正确;通电线圈在磁场中发生转动是电流受到磁场力的作用产生的,不是电磁感应现象,故B错误;磁铁吸引小磁针属于磁现象,不是电磁感应现象,故C错误;小磁针在通电导线附近发生偏转是电流产生磁场引起的,不是电磁感应现象,故D错误。
3.C 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中会产生感应电流。导体棒ab静止和在竖直方向运动时均不切割磁感线,电路中不会产生感应电流;导体棒ab左右运动时会切割磁感线,电路中会产生感应电流,电路中灵敏电流表的指针会发生偏转。
4.A 以dc为轴转动45°,有效面积不变,穿过线圈的磁通量不变,线圈不产生感应电流,故A正确;以ad为轴转动45°,有效面积减小,穿过线圈的磁通量减小,线圈中产生感应电流,故B错误;将线圈向右平移,全部进入磁场之前,穿过线圈的磁通量增大,线圈中产生感应电流,故C错误;将线圈向左平移,全部从磁场出来之前,穿过线圈的磁通量减小,线圈中产生感应电流,故D错误。
5.C 根据麦克斯韦的电磁场理论可知,变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场,均匀变化的电(磁)场产生恒定不变的磁(电)场,周期性变化的电场在周围空间产生周期性变化的磁场,故A、B、D错误;周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替,会在其周围产生电磁场,从而形成电磁波,故C正确。
6.A 赫兹证实了电磁波的存在,A正确;光既能在真空中传播,也能在其他介质中传播,B错误;声波传播需要介质,C错误;紫外线具有很强的荧光作用,D错误。
7.A 医学中的CT胸片使用的是X射线。
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