高中物理电磁学知识高考前必看总结.doc

高中物理电磁学公式、规律汇总
稳恒电流
1、电流：（电荷的定向移动形成电流）
定义式： I =
微观式： I = nesv，（n为单位体积内的电荷数，v为自由电荷定向移动的速率。）
（说明：将正电荷定向移动的方向规定为电流方向。
在电源外部，电流从正极流向负极；在电源内部，电流从负极流向正极。）
2、电阻：
定义式：（电阻R的大小与U和I无关）
决定式：R = ρ （电阻率ρ只与材料性质和温度有关，与横截面积和长度无关）
电阻串联、并联的等效电阻：
串联：R=R1+R2+R3 +……+Rn
并联：
4、欧姆定律：
（1）部分电路欧姆定律（只适用于纯电阻电路）：

（2）闭合电路欧姆定律：I =
①路端电压： U = E －I r= IR
②有关电源的问题：
总功率： P总= EI
输出功率： P总= EI－Ir = （当R=r时，P出取最大值，为）
损耗功率：
电源效率： = =
5、电功和电功率：
电功：W=UIt 电功率：P=UI
电热：Q= 热功率：P热=
对于纯电阻电路： W= Q UIt= U =
对于非纯电阻电路： W >Q UIt > U> （欧姆定律不成立）
电场
1、电场的力的性质：
电场强度：（定义式） E = （q 为试探电荷，场强的大小与q无关）
点电荷电场的场强： E = （Q为场源电荷）
匀强电场的场强：E = （d 为沿场强方向的距离）
2、电场的能的性质：
电势差： U = （或 W = U q ）
UAB = φA−φB
电场力做功与电势能变化的关系：W = − DEP

（说明：建议应用以上公式进行计算时，只代入绝对值，方向或者正负单独判断。）

3、静电平衡
(1) 处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。
(2) 处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其表面为一个等势面。
(3) 处于静电平衡状态的导体，表面上任何一点的场强方向都跟该点的表面垂直。
(4) 处于静电平衡状态的导体，电荷只能分布在导体的外表面上。
4、电容
定义式：C＝＝ （Q是指每个极板所带电荷量的绝对值。）
决定式：C＝
注意：①平行板电容器充电后保持两极板与电源相连，U不变，
②平行板电容器充电后两极板与电源断开， Q不变
5、带电粒子在电场中的运动：
① 加速： q U=mv2 − 0
②偏转：（类平抛） x= vo t vx = vo
y =a t2 vy= a t
a = tanθ=
磁场
1、磁场对通电导线的作用（安培力）：F = BIL
（要求 B⊥I，力的方向由左手定则判定；若B∥I，则力的大小为零）
2、磁场对运动电荷的作用（洛仑兹力）： f= qvB
(要求v⊥B, 力的方向也是由左手定则判定，但四指必须指向正电荷的运动方向；
若B∥v,则力的大小为零)
3、带电粒子在磁场中运动：
当带电粒子垂直射入匀强磁场时，洛仑兹力提供向心力，带电粒子做匀速圆周运动。即： qvB =
可得： r = , T= (确定圆心和半径是关键)
4、带电粒子在复合场中运动
①回旋加速器

A A/上交变电压的周期为带电粒子在磁场中作匀速圆周运动的周期：
粒子获得的最大速度与回旋加速器的直径有关，直径越大，粒子的最大速度就越大。qvm B=m
②质谱仪(同位素荷质比和质量的测定)
加速电场：
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
－ － － － ― ― ―
v
磁场：
③速度选择器（正交的匀强磁场和匀强电场组成速度选择器）
洛伦兹力和电场力平衡：qvB=Eq，

说明：
a．这个结论与离子带何种电荷、电荷多少都无关。
b．若速度小于这一速度，电场力将大于洛伦兹力，带电粒子 向电场力方向偏转，电场力做正功，动能将增大。
若大于这一速度，将向洛伦兹力方向偏转，电场力将做负功，动能将减小。

④磁流体发电机：

U
B
C
D
E
F
I

两极电势差达到最大值的条件f = F, 即,
则磁流体发电机的电动势。
⑤霍尔效应
当静电力与洛仑兹力达到平衡时，导体板两侧会形成稳定的电压
I＝nqsv
整理后，得： 令 ，因为n为材料单位体积的带电粒子个数，q为单个带电粒子的电荷量，它们均为常数，所以有：
电磁感应
1、感应电流的方向判定：①导体切割磁感应线：右手定则；
②磁通量发生变化：楞次定律。
2、感应电动势的大小：
① E = BLv （要求L垂直于B、v，否则要分解到垂直的方向上 ）
②E =
（①式常用于计算瞬时值，②式常用于计算平均值）
c
b
交变电流
1、交变电流的产生：线圈在磁场中匀速转动，
若线圈从中性面(线圈平面与磁场方向垂直)开始转动，
感应电动势瞬时值：e = Em sinωt ,
Em = nBSω

2、正弦式交流电的四个值：
（1）峰值：Em=nBωS∥，出现在B//S时刻，与线圈的形状及转轴所在的位置无关。
（2）瞬时值：从中性面（BS）开始计时：e=Emsinωt
从垂直中性面（B//S）开始计时，e=Emcosωt（：指转过的角度）
（3）平均值：利用求解，是求解“通过导体横截面电量”的基础。
（4）“有效值”的理解：
峰值和有效值之间的“”关系仅适用于正弦式交流电。
相同时间内“热效应相等”是求解有效值的根本原则。
电压表、电流表的测量值指“有效值”，凡未作特殊说明时，一般均指“有效值”。

（注意：平均值用来求“通过导体横截面电量”，而有效值用来求“电热”。）
3、电感和电容对交流的影响：
（1）电感：通直流，阻交流；通低频，阻高频
（2）电容：通交流，隔直流；通高频，阻低频
（3）电阻：交、直流都能通过，且都有阻碍
4、变压器原理（理想变压器）：
（1）功率：P1 = P2 （2）电压：
（3）电流：如果只有一个副线圈 ： 若有多个副线圈：n1I1= n2I2 + n3I3
电磁场和电磁波
1、电磁振荡（LC回路）的周期：T = 2π
2、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。
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）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=3.0×108m/s。
（3）波速和波长、频率的关系：c＝λf
注意：麦克斯韦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。

a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点。电场线与矩形所在的平面平行。已知a点的电势是20V，b点的电势是24V，d点的电势是4V，如图。由此可知，c点的电势为（ ）
A、4V B、8V C、12V D、24V
全国卷Ⅰ如图所示，LOO’L’为一折线，它所形成的两个角∠LOO’和∠OO’L‘均为450。折
答案.Bw.w.w.k.s.5.u.c.o.m
【解析】发现电流的磁效应的科学家是丹麦的奥斯特.而法拉第是发现了电磁感应现象
（广东卷理科基础）5．导体的电阻是导体本身的一种性质，对于同种材料的导体，下列表述正确的是
A．横截面积一定，电阻与导体的长度成正比
B．长度一定，电阻与导体的横截面积成正比
C．电压一定，电阻与通过导体的电流成正比
D．电流一定，电阻与导体两端的电压成反比
答案.A
【解析】对于同中材料的物体,电阻率是个定值,根据电阻定律可知A正确

（广东卷理科基础）12．关于同一电场的电场线，下列表述正确的是
A．电场线是客观存在的
B．电场线越密，电场强度越小
C．沿着电场线方向，电势越来越低
D．电荷在沿电场线方向移动时，电势能减小
答案.C
【解析】电场是客观存在的,而电场线是假想的,A错.电场线越密的地方电场越大B错.沿着电场线的方向电势逐渐降低C对.负电荷沿着电场线方向移动时电场力做负功电势能增加D错
（广东卷理科基础）13．带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用。下列表述正确的是
A．洛伦兹力对带电粒子做功
B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能
C．洛伦兹力的大小与速度无关
D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向
答案.B
【解析】根据洛伦兹力的特点, 洛伦兹力对带电粒子不做功,A错.B对.根据,可知大小与速度有关. 洛伦兹力的效果就是改变物体的运动方向,不改变速度的大小.
（广东卷理科基础）15．搬运工人沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车，当力沿斜面向上，大小为F时，物体的加速度为a1；若保持力的方向不变，大小变为2F时，物体的加速度为a2，则
A．al=a2 B．a1<a2<2al C．a2=2a1 D．a2>2al
答案.D

【解析】当为F时有,当为2F时有,可知,D对.

（广东卷理科基础）16．如图6，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。M和N是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右点。不计重力，下列表述正确的是
A．粒子在M点的速率最大
B．粒子所受电场力沿电场方向
C．粒子在电场中的加速度不变
D．粒子在电场中的电势能始终在增加

答案.C
【解析】根据做曲线运动物体的受力特点合力指向轨迹的凹一侧,再结合电场力的特点可知粒子带负电,即受到的电场力方向与电场线方向相反,B错.从N到M电场力做负功,减速.电势能在增加.当达到M点后电场力做正功加速电势能在减小则在M点的速度最小A错,D错.在整个过程中只受电场力根据牛顿第二定律加速度不变.
2．图9是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是
A．质谱仪是分析同位素的重要工具
B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
C．能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/B
D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小
【答案】ABC。
【解析】由加速电场可见粒子所受电场力向下，即粒子带正电，在速度选择器中，电场力水平向右，洛伦兹力水平向左，如图所示，因此速度选择器中磁场方向垂直纸面向外B正确；经过速度选择器时满足,可知能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/B，带电粒子进入磁场做匀速圆周运动则有，可见当v相同时，，所以可以用来区分同位素，且R越大，比荷就越大，D错误。

（广东物理）18. （15分）如图18（a）所示，一个电阻值为R ，匝数为n的圆形金属线与阻值为2R的电阻R1连结成闭合回路。线圈的半径为r1 . 在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图18（b）所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0 . 导线的电阻不计。求0至t1时间内
（1）通过电阻R1上的电流大小和方向；
（2）通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量。

【解析】⑴由图象分析可知，0至时间内
由法拉第电磁感应定律有
而
由闭合电路欧姆定律有
联立以上各式解得 通过电阻上的电流大小为
由愣次定律可判断通过电阻上的电流方向为从b到a
⑵通过电阻上的电量
通过电阻上产生的热量
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