高中物理概念热力学及高中物理概念电磁学Word格式.docx

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分子势能与两分子间距离有关，分子距离越大，分子势能越大。

分子动能与温度有关，温度越高，分子动能越大。

内能可通过热传递和做功的方式改变。

分子间各作用力的图像如下：

②分子运动速率统计：

①无论是低温还是高温，其分子运动速率统计图像都呈“中间多，两头少”的分布规律，它表明了在某一温度下一定数量的分子，其单个分子速率为其最小值和最大值的分子个数远远小于单个分子速率为分子平均速率的分子个数。

②物体的分子平均速率与温度有关，温度越高，平均速率越大。

分子运动速率统计图如下：

气体的性质

一、气体状态参量

①气体状态参量：

①概念：

用来描述气体状态的物理量。

②气体状态参量有温度、体积和压强。

②温度：

衡量物体冷热程度的物理量，微观上表达了分子平均动能的大小。

②温标：

用来衡量物体冷热程度的标准。

①热力学温标：

将-273℃作为零度的温标。

符号是T。

单位是开尔文，简称开，写作K。

②热力学温标与摄氏温标的换算：

T=t+273K，

③绝对零度：

热力学温标中的零点为绝对零度，即0K。

开尔文认为绝对零度只能无限接近，但不能达到。

③体积：

气体分子能够达到的空间。

单位：

立方米m3。

单位换算：

1m3=103dm3（L）=106cm3（mL）

④压强：

单位面积上所受的压力。

它的大小决定于单位体积内的分子数和分子的平均速率。

单位是帕斯卡，简称帕，写作Pa。

1Pa=1N/m2。

②大气压强：

大气压强是由大气重力产生的。

一个标准大气压强为1.013×

105Pa，也可写作为1atm，其中atm表示标准大气压强，是压强的非国际制单位。

实际中常用汞柱长度来表示，其单位是cmHg（读作厘米汞柱）或mmHg（读作毫米汞柱）。

1atm=1.013×

105Pa=76cmHg=760mmHg。

③气体压强：

①帕斯卡定律：

加在密闭流体上的压强，能够大小不变地由流体向各个方向传递。

②连通器：

上端开口，下端相连的容器。

③连通器原理：

在连通器中，中间液体不间断的同一液体在同一水平液面上压强相等。

由此可知，在连通器中，开口的处液体面上压强等于大气压强。

④管柱内任意压强规律：

某一段液体上方压强加上此段液体压强等于下方压强。

被液体围绕的气体对两液面压强相等。

二、气体状态参量方程

①玻意耳定律（气体的等温变化）：

一定质量的气体，在温度不变时，其压强与体积成反比。

②公式：

①正比式：

。

②乘积式：

③比例式：

③气体的等温判别式：

对于其横截面积相等的各气体，当其初始压强和体积一定时，其压强增量与体积增量的关系为：

④气体的等温曲线（简称：

等温线）：

气体的等温曲线是以体积轴为横轴，气体的压强轴为纵轴的坐标系中，由气体等温变化方程得到的一条双曲线。

②规律：

由

得：

pV=K（K是常量，且与气体的摩尔质量、气体质量及温度有关），所以：

当温度变高时，K值增大，p-V图像就距离坐标轴越远（反比例系数变大），

图像就斜率越大（正比例系数变大）。

②查理定律（气体的等容变化）：

①概念：

一定质量的气体，在体积不变时，其压强与热力学温度成正比。

②公式：

②比例式：

③气体的等容判别式：

①对于其横截面积相等的各气体，当其初始压强和温度一定时，其压强增量与温度增量成正比。

即：

②对于其横截面积不同的各气体，当横截面初始所受压力和温度一定时，横截面所受压力增量与温度增量成正比。

④气体的等容曲线（简称：

等容线）：

气体的等容曲线是以热力学温度轴为横轴，气体的压强轴为纵轴的坐标系中，由气体等容变化方程得到的一条过原点的倾斜直线。

p=CT（C是常量，且与气体的摩尔质量、气体质量及体积有关）。

当体积变大时，C值减小，p-T图像就斜率越小（正比例系数变小）。

因为开尔文认为绝对零度只能无限接近，但不能达到，故接近0K的某一段正比例图线可画成虚线。

值得注意的是，气体的等容曲线一定是该点与绝对零度（0K）的连线。

⑤热力学温标的来源：

最初法国科学家查理用的是摄氏温标，然而发现：

一定质量的气体，在体积不变时，温度每变化1℃，变化的气体压强就等于其0℃时压强的1/273倍。

可见它并不与其成正比，而是线性关系。

英国科学家开尔文提出用热力学温标（即开氏温标）来代替摄氏温标，即：

T=t+273K。

则原方程就化为

（C为该气体0℃时压强的1/273倍，对于一定质量的气体，C是不变的），即

在本章中，一律使用热力学温标。

③盖·

吕萨克定律（气体的等压变化）：

一定质量的气体，在压强不变时，其体积与热力学温度成正比。

③气体的等压曲线（简称：

等压线）：

气体的等压曲线是以热力学温度轴为横轴，气体的体积轴为纵轴的坐标系中，由气体等压变化方程得到的一条过原点的倾斜直线。

V=AT（A是常量，且与气体的摩尔质量、气体质量及压强有关）。

当压强变大时，A值减小，V-T图像就斜率越小（正比例系数变小）。

同样的，接近0K的某一段正比例图线可画成虚线。

值得注意的是，气体的等压曲线一定是该点与绝对零度（0K）的连线。

④理想气体状态方程与克拉伯龙方程

①理想气体：

在任何情况下，气体的状态参量完全按照气体定律变化的气体。

温度较高，压强较小的气体较接近理想气体。

②理想气体状态方程：

一定质量的同种气体，其压强与体积的乘积，和热力学温度的比值是一个定值。

③克拉伯龙方程：

气体压强与体积的乘积，和热力学温度的比值，与该气体的物质的量成正比。

，其中n是该气体的物质的量，m是该气体的质量，M是该气体的摩尔质量，R是普适气体常量，且R=8.31J/（mol·

K）。

③推论：

气体的密度与热力学温度的乘积，和气体压强的比值，与该气体的摩尔质量成正比。

④对普适气体常量的理解：

我们从理想气体状态方程得到

恒量，然而恒量等于多少呢？

我们可以用1mol气体在S.T.P.下体积是22.4L得到这个恒量R。

对于1mol气体来说，

，那么nmol的气体就是n×

8.31J/（mol·

也就是说，单位物质的量的气体升高1开的温度，其内能增量就是8.31J。

物理电磁学

静电和静电场

一、库伦定律

①电荷：

①电荷量（简称电量）：

用来度量带电体（静电）所含电量的多少。

其符号是Q，单位是库伦（简称库），用符号C表示。

通常正电荷量用正数表示，负电荷量用负数表示。

②元电荷：

也可叫做基本电荷。

任意电荷量都等于该元电荷的整数倍，用e表示。

e=1.6021892×

10-19C，可取e=1.6×

10-19C。

它是一个电子或质子所带电荷量。

③点电荷：

忽略其体积的带电质点，其所带电荷可以用Q或q来表示。

④净电荷：

在导体中，未被电性抵消的电荷量叫做净电荷量，简称净电荷。

⑤电荷平分原理：

两个点电荷或体积相等的两个电荷相遇后，各自所带的电荷量为两个点电荷电量之和的一半。

（正电荷用正值代入，负电荷用负值代入。

）

②库伦定律：

在真空中的两个点电荷间的作用力的大小与它们的电量乘积成正比，与它们之间距离平方成反比，作用力的方向存在于它们的连线上。

其中的这种作用力叫做静电力或库伦力。

其方向遵循：

同种电荷相斥，异种电荷相吸的原理。

，其中k就是静电力恒量，在真空条件下其值为k=9.0×

109N·

m2/C2。

二、电场、电场强度和电场线

①电场：

①电场：

电荷间的互相作用是通过电场发生的，只要有电荷，其周围就有电场。

静电力就是电场对其他电荷的作用力。

②对电场的认识：

电场对处于其中的电荷有力的作用，可对电荷做功，从而具有能量和动量，而没有静止质量，具体形状等。

②电场强度和电场线：

①电场强度：

我们定义：

电场力与检验电荷量的比值叫做其电场的电场强度。

它是用来描述场源电荷发出电场的性质的物理量，与检验电荷无关。

其符号是E，单位是N/C。

电场强度是个矢量，其方向就是场源电荷的电场对电场内正电荷的静电力方向。

，其中k就是静电力恒量，Q是源电荷的电量。

②电场线：

电场线是这样一种曲线，它能表示电场强度，它每一点的切线方向与该处电场强度方向一致。

电场强度方向就是电场线的方向。

②电场线的性质：

电场线的疏密可以表示电场强度的大小，电场线越密，电场强度越大。

场源电荷为正电荷的电场线箭头指向背离源电荷方向，场源电荷为负电荷的电场线箭头指向靠近源电荷方向。

三、电势能、电势和电势差

①电势能：

点电荷因处于某一源电荷所产生的电场中而具有的能。

，其中k就是静电力恒量，Q是源电荷的电量，q是点电荷的电量。

其单位是焦耳（J）。

③常用能量定理：

带点粒子的动能增量等于该粒子的电势能、重力势能以及其他阻力所做功之和，即：

④判断粒子做功及电势能大小口诀：

同荷相合，功小能大；

异荷相合，功大能小，相斥反之。

②电势和电势差：

①电势：

点电荷在电场中某一点的电势能Eq与点电荷电量q的比值，叫做该点的电势U。

其符号是U，其单位是伏特，写作V。

对于等量异种电荷，过其连线中点的垂线上，电势处处相等，且等于0。

原因是，力与位移始终垂直，不做功，有无限远处电势等于零，所以电势处处相等，且等于0。

②电势差：

电场中两点之间的电势差值叫做电势差，也叫电压。

其符号是U。

③功的新单位：

电子伏（写作eV），是在研究微观粒子时常用的能量单位。

1eV=1.6×

10-19J

③等势面：

电场中电势相等的点的集合构成的面叫做等势面。

②特点：

同一等势面上运动的电荷，电场力不做功。

电场力做功，电荷的电势能一定改变。

等势面与电场线一定垂直。

③匀强电场：

如果某一电场的某一区域里，其各处电场强度相等，那么该区域就叫做该电场的匀强电场。

④匀强电场中的电势与场强的关系：

由电场力所做的功等于电势能增量得到：

，所以

（其中E是电场强度，d是电荷的位移，θ是位移与场强的夹角）。

四、静电感应

①静电平衡状态：

①静电感应：

导体内自由电子由于受外电场的作用而重新分布的现象。

②感应电荷：

由于静电感应使得原来不显电的导体两端形成的电荷。

感应电荷形成的新电场的场强方向始终与外电场场强方向相反。

②静电平衡状态：

放入电场的导体受到静电感应作用，最终使得导体内部合场强为零，那么我们把这种状态称为静电平衡状态。

②特征：

导体内部场强处处为零。

导体中没有净电荷。

整个导体是个等势体，导体表面是个等势面。

②静电屏蔽：

使得某一空间不受电场作用。

五、电容

①电容器：

两个彼此绝缘而互相靠近的导体以及导体间的电介质构成的整体就是一个电容器，两导体就是该电容器的极板。

它在电路图中符号是两根平行等长的竖线，通常两边标注正负极性。

②电容：

电容器每一个极板上的电荷量与两板间的电势差的比值，符号是C，单位是法拉，简称法，写作F。

1F=106μF=1012pF②公式：

③电容在电路中的一些性质：

由于通电后，极板带电，形成电势差，但两板彼此绝缘，所以整个电容器是不导直流电的。

当电容两端的电压加大到一定程度后，两板彼此不绝缘而导电（电容损坏），这时的电压叫击穿电压。

在交流电路中，极板间形成变化的电场，电流就通过场的形式在电容器间通过的。

所以电容器是“直阻交通”的。

②平行板电容器：

①公式：

，其中k是静电力恒量，ε是取决于两板之间电介质的介电常数，S是两板的重叠面积，d是两板间距。

②电容器的连接：

①耐压式连接法（串联）：

由于串联电路的电流处处相等，因为电流大小与电荷量Q成正比，所以串联电路的电容器电荷量处处相等，因为

，又串联电路中总电压等于各分电压的代数和，所以

，得

，所以串联电容器的总电容的倒数等于各个电容器电容的倒数之和。

②增容式连接法（并联）：

由于并联电路的电压处处相等，总电流等于各分电流的代数和，因为电流大小与电荷量Q成正比，所以串联电路的总电荷量等于各分电荷量的代数和，所以

，所以串联电路的总电容等于各分电容的代数和。

恒定电流

一、欧姆定律

①电流：

导体中的自由电荷在电场力的作用下做定向移动，它移动的量叫做电流强度，简称电流，符号是I，单位是安培，简称安。

电流有方向，其方向是正电荷移动的方向。

电流不是矢量。

通过导体横截面的电量与这些电量通过导体横截面所用的时间的比值就是电流强度，即：

②电流的微观公式：

（其中n是单位体积内自由电子的个数，v是其平均速度，S是横截面积，q是单位电荷量）。

②电阻与内阻：

①电阻：

①描写导体对电流的阻碍作用大小的物理量，电阻的符号是R，其单位是欧姆，简称欧，写作Ω。

②电阻定律：

，其中ρ是电阻率，L是电阻的长度，S是其横截面积。

电阻率的单位是欧·

米，写作Ω·

m。

电阻率与导体本身性质以及导体温度有关，温度越高，电阻越大。

②内阻：

由于供电电池（或在充电的可充电电池）处于电路中也会产生对电路的阻碍作用，则其阻碍作用称为电路的内电阻，简称内阻。

③欧姆定律：

①欧姆定律：

电流跟导体两端的电压成正比，跟导体电阻成反比。

其公式是：

，值得注意的是，欧姆定律只适用于金属和电解液导电。

②电路中欧姆定律的应用：

①串联：

串联电路中U=U1+U2，I=I1=I2，R=R1+R2；

P=I2·

R。

②并联：

并联电路中U=U1=U2，I=I1+I2，

；

P·

R=U2。

其中P是电功率。

③等效电路：

③电功、电功率和电的热功、热功率：

①电功：

电路中由于加在导体两端产生电场而有的电场力在推动自由电子定向移动所做的功。

其公式是

，单位是焦耳。

②电功率：

单位时间内电场力所做的功。

，单位是瓦特。

③电的热功：

电流通过导体所产生的热，与电流平方、导体电阻及通电时间成正比。

④电的热功率：

单位时间内电流通过导体所产生的热，与电流平方、导体电阻成正比。

当电路中没有发生转化时（纯电阻），电热相等，当有需要电能转化成机械能等其他形式时（例如有电动机处于电路中），电热不等。

④电压表、电流表与电阻测定

电压、电流表都是由表头G（表头内部结构见磁场一章）改装而来的，表头指针偏转弧度θ与其通过的电流强度Ig成正比。

①电流表：

将一个电阻R与表头G并联，由该电阻帮表头分流，使得使用量程扩大。

，其中R是并联的电阻，rg是表头G的内阻，Ig是通过表头G的电流强度。

所以I∝Ig∝θ。

②电压表：

将一个电阻R与表头G串联，由该电阻帮表头分压，由于电压表在电路里并联，然而，电阻R与表头G串联的系统内的电阻总和不变，所以电压表两端电压与通过的电流大小成正比，即：

其中R是串联的电阻，rg是表头G的内阻，Ig是通过该系统的电流强度。

所以U∝Ig∝θ。

对于电路中的电表来讲，用伏安法测电阻是有误差的。

由于电压表的内阻趋向于无穷大，所以会使得被测电压变小；

由于电流表的内阻不为零，所以会使得被测电流变小。

电流表接于电压表内侧与接于外侧有很大不同，内接R值偏大，外接R值偏小。

③惠斯通电桥测电阻：

二、闭合电路欧姆定律：

在闭合电路中，由于电源有内阻，所以整个电路可以分为内外两部分。

外电路就是除电源外的电路部分，内电路就是电源内部的电路部分。

①电动势：

内外电路电势之和。

若不计电能损耗，闭合电路中的电动势基本不变。

其符号是E，其单位是伏特，写作V。

E=U内+U外。

②闭合电路欧姆定律：

闭合电路中的电流强度与电源电动势成正比，与内外电路的电阻和成反比。

③路端电压：

闭合电路中的外电路总电压就是路端电压，其大小与电流呈线性关系：

，其中r是电源内阻，E是电动势。

④闭合电路的功率问题：

总功率

电源发热功率

外电路功率

③闭合电路的各图像：

④动态闭合电路分析：

由上述公式可知，总电阻与路端电压正相关，与总电流负相关。

对于只有滑动变阻器和电阻参与的电路，其电压或电流变化量总是最大。

欧姆表：

磁场与电磁感应

一、磁场

①磁场：

磁体间的互相作用是通过磁场发生的，只要有磁体，其周围就有磁场。

磁场的方向就是小磁针N极指向。

通电导线周围也会产生磁场。

②磁感线：

磁感线是这样一种曲线，它上面的每一点的切线方向都与该点磁场方向相同。

②安培定则：

利用安培定则（右手螺旋定则）可以判断通电直导线的磁场方向。

方法是右手握住通电直导线，让伸直的拇指的方向与电流的方向一致，那么，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。

③对于安培定则的理解：

①通电螺线管磁场方向：

右手握住通电螺线管，四指的方向为环形电流方向，大拇指指向为N极指向。

②磁体周围磁场方向：

从N极流出S极流入。

③磁感强度与磁通量：

①磁感强度：

当通电短直导线垂直于磁场方向时，磁场对通电短导线的作用力大小，与导线长度和导线中的电流强度的乘积的比值叫做该处的磁感强度。

磁感强度是个矢量，其方向就是该磁场的方向。

其符号是B，单位是特斯拉，简称特，写作T。

，其中I是导线中的电流强度，l是导线长度。

③匀强磁场：

磁感强度大小和方向相同的某一磁场区域。

②毕奥—萨伐尔定律：

它是通电直导线周围磁感强度的定律。

通电导体内某一电流元周围的磁感强度与电流元的大小成正比，与该点到电流元的距离的平方成反比。

电流元就是很短一段通电导线中的电流I与导线长度

l的乘积。

公式是

，其中κ是其比例系数κ=2×

10-7T·

m/A。

③磁通量：

一个平面内通过的磁感强度就是磁通量。

其符号是

，单位是韦伯，简称韦，写作Wb。

磁通量是一个标量，但有方向。

其公式为：

，其中α就是磁感强度与该平面的夹角。

磁通变化量

④安培力：

磁场对通电短导线的作用力就是安培力，其大小等于垂直于电流的磁感强度、导线长度与导线中的电流强度三者的乘积。

若磁感强度不与电流垂直，则可进行正交分解。

平行的磁感强度不产生安培力。

所以对于与电流成夹角的磁感强度来讲，其产生的安培力的公式是：

F=B·

I·

l·

sinα，其中α就是磁感强度与电流的夹角；

导线长度应是其等效直导线长度。

②根据毕奥—萨伐尔定律，安培力公式也可写成

，此处的安培力是指通电直导线周围磁场的安培力。

③安培力的方向：

安培力的方向可以用左手定则来确定：

伸开左手，使拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线穿入手心，并使四指指向电流的方向，大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向（如右图）。

由此可知，同向平行导线互相吸引，异向平行导线互相排斥。

⑤洛伦兹力：

磁场对带电粒子的作用力就是洛伦兹力，其大小等于磁感强度垂直于带电粒子速度方向的分量、带电粒子速度与带电粒子的电荷量三者的乘积。

平行的磁感强度不产生洛伦兹力。

f=q·

v·

B·

sinα，其中α就是磁感强度与带电粒子速度方向的夹角。

②洛伦兹力的方向：

洛伦兹力的方向可以用左手定则来确定：

伸开左手，使拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线穿入手心，并使四指指向正电荷运动方向或负电荷运动反方向，大拇指所指的方向就是带电粒子所受洛伦兹力的方向。

（如右图）

③带电粒子在匀强磁场中的运动：

①带电粒子平行于磁场方向运动：

由于带电粒子平行于磁场方向运动，所以该粒子不受洛伦兹力（或者说是安培力）影响，继续匀速直线运动。

②带电粒子垂直于磁场方向运动：

由于垂直于磁场方向运动会受到一个垂直于带电粒子速度方向的洛伦兹力，此时带电粒子的运动轨迹是一个圆，洛伦兹力提供向心力（如下图），所以有

，所以带电粒子做圆周运动的半径

，其周期等于该带电粒子的质荷比与其所处磁感强度倒数的2π倍的乘积，且与速度无关是

④洛伦兹力公式的推导：

洛伦兹力相当于安培力对微观状态的电流的作用，然而微观状态的电流就是n个单位体积内电荷量为q的自由电子以v为平均速度通过横截面积为S，单个自由电子所受到的安培力就等于洛伦兹力。

所以

，其中N是一段导体自由电子的个数。

因为

，所以代入化简得：

⑤洛伦兹力公式的应用：

①霍耳效应：

将金属管道放置与一个匀强磁场内，管道内通过导电液体，由于受到磁场对导电液体中阴阳离子的洛伦兹力的作用，使得管道两侧带上正负电荷，从而形成垂直于磁场方向的电场，这种电场叫霍耳电场，这种效应叫霍耳效应（如下图）。

②质谱仪：

③回旋加速器：

二、电磁感应

①电磁感应：

当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中就会产生电流，这种现象就是电磁感应现象，产生的电流就是感应电流。

②感应电动势与法拉第电磁感应定律：

①感应电动势：

由于电磁感应现象产生的电动势就是感应电动势。

感应电动势可因导体线圈与磁场是否发生相对运动分为感生电动势和动生电动势。

②产生感应电流的情况：

②法拉第电磁感应定律：

闭合电路中感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。

，其中E是感应电动势，

是磁通变化量。

若该闭合电路是一个n匝的线圈，且每匝线圈的磁通量变化率相同，那么总感应电动势

③感生电动势与楞次定律：

①感生电动势：

②楞次定律：

④动生电动势与右手定则：

①动生电动势：

②动生电动势的方向：

③动生电动势的推导：

三、自感