更新时间:作者:小小条
13 .有关“功与功率”的易错点
功与功率,贯穿着力学、电磁学始终。特别是变力做功,慎用力的平均值处理,往往利用动能定理。某一个力做功的功率,要正确认清P=F·v的含意,这个公式可能是即时功率也可能是平均功率,这完全取决于速度。但不管怎样,公式只是适用力的方向与速度一致情形。如果力与速度垂直则该力做功的功率一定为零(如单摆在最低点小球重力的功率,物体沿斜面下滑时斜面支持力的功率都等于零),如果力与速度成一角度,那么就要进一步进行修正。

在计算电路中功率问题时,要注意电路中的总功率、输出功率与电源内阻上的发热功率之间的关系。特别是电源的最大输出功率的情形(即外电路的电阻小于等效内阻情形)。还有必要掌握会利用图像来描述各功率变化规律。
14.有关“机械能守恒定律运用”的注意点有
机械能守恒定律成立的条件是只有重力或弹簧的弹力做功。题目中能否用机械能守恒定律最显著的标志是“光滑”二字。
机械能守恒定律的表达式有多种,要认真区别开来。如果用E表示总的机械能,用EK表示动能,EP表示势能,在字母前面加上“△”表示各种能量的增量,则机械能守恒定律的数学表达式除一般表达式外,还有如下几种:E1=E2;EP1+EK1=EP2+EK2;△E=0;△E1+△E2=0;△EP=-△EK;△EP+△EK=0等。需要注意的,凡能利用机械能守恒解决的问题,动能定理一定也能解决,而且动能定理不需要设定零势能,更表现其简明、快捷的优越性。(“动能定理”或“功能原理”高考必考!)
15.关于各种“转弯”情形
在实际生活中,人沿圆形跑道转弯、骑自行车转弯、汽车转弯、火车转弯还有飞机转弯等等各种“转弯”情形都不尽相同。唯一共同的地方就是必须有力提供它们“转弯”时做圆周运动的向心力。显然,不同“转弯”情形所提供向心力的不一定是相同的:
(1)人沿圆形轨道转弯所需的向心力由人的身体倾斜使自身重力产生分力以及地面对脚的静摩擦力提供;
(2) 人骑自行车转弯情形与人转弯情形相似;
(3) 汽车转弯情形靠的是地面对轮胎提供的静摩擦力得以实现的;
(4)火车转弯则主要靠的是内、外轨道的高度差产生的合力(火车自身重力与轨道支持力,注意不是火车重力的分力)来实施转弯的;
(5)飞机在空中转弯,则完全靠改变机翼方向,在飞机上下表面产生压力差来提供向心力而实施转弯的。
16.要认清和掌握电场、电势(电势差)、电势能等基本概念
首先可以将“电场”与“重力场”相类比(还可以将磁场一同来类比,更容易区别与掌握),电场力做功与重力做功相似,都与路径无关,重力做正功重力势能一定减少,同样电场力做正功那么电势能一定减少,反之亦然。由此便可以容易认清引入电势的概念。电势具有相对意义,理论上可以任意选取零势能点,因此电势与场强是没有直接关系的;电场强度是矢量,空间同时有几个点电荷,则某点的场强由这几个点电荷单独在该点产生的场强矢量叠加;电荷在电场中某点具有的电势能,由该点的电势与电荷的电荷量(包括电性)的乘积决定,负电荷在电势越高的点具有的电势能反而越小;带电粒子在电场中的运动有多种运动形式,若粒子做匀速圆周运动,则电势能不变.(另外,还要注意库仑扭秤与万有定律中卡文迪许扭秤装置进行比较。)
要熟悉电场线和等势面与电场特性的关系。在熟悉静电场线和等势面的分布特征与电场特性的关系,特别注意下面几点:⑴电场线总是垂直于等势面;⑵电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面.同时,一定要清楚在匀强电场(非匀强电场公式不成立)中,可以用U=Ed公式来进行定量计算,其中d是沿场强方向两点间距离。另外还要的是,两个等量异种电荷的中垂线与两个同种电荷的中垂线的电场分布及电势分布的特点。
17.要认清匀强电场与电势差的关系、电场力做功与电势能变化的关系
在由电荷电势能变化和电场力做功判断电场中电势、电势差和场强方向的问题中,先由电势能的变化和电场力做功判断电荷移动的各点间的电势差,再由电势差的比较判断各点电势高低,从而确定一个等势面,最后由电场线总是垂直于等势面确定电场线的方向.由此可见,电场力做功与电荷电势能的变化关系具有非常重要的意义。注意在计算时,要注意物理量的正负号。
18.认清带电粒子经加速电场加速后进入偏转电场的运动情形
带电粒子在极板间的偏转可分解为匀速直线运动和匀加速直线运动,我们处理此类问题时要注意平行板间距离的变化时,若电压不变,则极板间场强发生变化,加速度发生变化,这时不能盲目地套用公式,而应具体问题具体分析。但可以凭着悟性与感觉:当加速电场的电压增大,加速出来的粒子速度就会增大,当进入偏转电场后,就很快“飞”出电场而来不及偏转,加上如果偏转电场强越小,即进入偏转电场后的侧移显然就越小,反之则变大。
19.要对平行板电容器的电容、电压、电量、场强、电势等物理量进行准确的动态分析
这里特别提出两种典型情况:
一是电容器一直与电源保持连接着,则说明改变两极板之间的距离,电容器上的电压始终不变,抓住这一特点,那么一切便迎刃而解了;
二是电容器充电后与电源断开,则说明电容器的电量始终不变,那么改变极板间的距离,首先不变的场强,(这可以用公式来推导,E=U/d=Q/Cd,又C=εs/4πkd,代入,即得出E与极板间的距离无关,还可以从电量不变角度来快速判断,因为极板上的电荷量不变则说明电荷的疏密程度不变即电场强度显然也不变。)
20.要闭合电路中的电流强度、电压、电功率等物理随着某一电阻变化进行准确的动态分析
闭合电路中的电流强度、电压、电功率等物理量随着某一电阻变化进行准确的动态分析(有的题目还会介入变压器、电感、电容、二极管甚至逻辑电路等装置或元件)是高考必考的问题,必须引起足够重视进行必要的训练。
闭合电路的动态分析方法一定要严格按“局部→整体→局部”的程序进行。对局部,要判断电阻如何变化,从而判断总电阻如何变化.对整体,首先判断干路电流回路随总电阻增大而减小,然后由闭合电路欧姆定律得路端电压随总电阻增大而增大.第二个局部是重点,也是难点.需要根据串、并联电路的特点和规律及欧姆定律交替判断.另外,还可用“极限思维方式”来分析。如某一电阻增大或减小,我们完全可以认为它增大到无穷大造成电路断路或减小为零造成短路,这样分析简洁、快速,但要在其它物理随这变化的电阻作单调性变化才行。
21. 要正确理解伏安特性曲线
电压随电流变化的U-I图线与“伏安特性”曲线I-U图线,历来一直高考重点要考的内容(其中电学实验测电源的电动势、内阻,测小灯泡的功率,测金属丝的电阻率等等都是必考内容)。这里特别的是有两点:
(1)首先要认识图线的两个坐标轴所表示的意义、图线的斜率所表示的意义等,特别注意的是纵坐标的起始点有可能不是从零开始的。
(2)线路产的连接无非为四种:电流表内接分压、电流表外接分压、电流表内接限流、电流表外接限流。一般来说,采用分压接法用的比较多。至于电流表内外接法则取决于与之相连的电阻,显然电阻越大,内接误差越小,反之亦然。
(3)另外,对仪表的选择首先要注意量程,再考虑读数的精确。
22. 要准确把握“游标卡尺与螺旋测微器”读数规律
电学实验中关于相关的游标卡尺与螺旋测微器计数问题,这是高考经常随着实验考查的。但同学们总是读错,主要原因是没有掌握读数的最基本要领。只要记住,中学要求,只有螺旋测微器需要估读,游标卡尺不需要估读。所以应有下列规律:在用螺旋测微器计数时,只要以毫米(mm)为单位的,小数点后面一定是三小数,遇到整数就加零。在用游标卡尺计数时,有十分度、二十分度和五十分度三种,只要以毫米(mm)为单位的,那么十分度的尺,小数点后面一定得保留一位数,如果是二十分度和五十分度的,则以毫米为单位的,小数点后面一定保留二位数。记住这样的规律,那么读起数来,就不会容易出错。
这里还有必要提示一下,关于伏特表、安培表、欧姆表等各种仪表的读数要留心一下。
23.要准确把握“与粒子相关的各种重要装置——直线加速器、回旋加速器、速度选择器、磁液体发电机、质谱仪、电磁流量计、霍尔效应”的基本用途与基本原理
这是带电粒子在复合场(至少存在重力场、电场和磁场中两个场)的综合应用,高考题中频繁出现。其中有一个最基本的特点:电场力(或重力)只是用来对带电粒子做功的;磁场只是用来使带电粒子偏转的(洛仑兹力永远不做功)。
(1)直线加速器:就是带电粒子经过一直线型的加速电场进行加速。使用的公式为:qU=mv2/2;
(2)回旋加速器:就是带电粒子经过交变电场的不断加速又经过磁场的不断回旋,最终达到很大的能量。显然,交变电场的作用是加速,磁场的作用是使粒子改变方向后不断地重复加速。用到的主要公式是:加速时qU=mvt2/2- mv02/2(开始加速时的公式为qU=mv2/2);偏转时:qvB= m·4π2/T2;
(3)速度选择器:就是只有以一定初速度的粒子进入某正交的电场与磁场,才能匀速地被“选择”出来,其它不满足这一速度的粒子将发生偏离而不能被匀速“选择”。所使用的主要公式就是:qvB= qE;显然,所满足的速度条件是:v=E/B;(注意,近年来常考的是带电粒子在复合场中的运动,且场力不平衡,最好的方法是利用将运动分解)
(4)磁液体发电机:就是等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正、负电的粒子)“喷入”某个极板间的磁场中,最终粒子在磁场的作用下发生上下偏转而聚集到两极板上形成了电势差,最终粒子匀速“飞行”时,两极板的电势差最大,这两极板就相当于一电源,这种装置就叫磁液体发电机。使用到的主要公式是:qvB= qE电,则两极板的最大电势差即电源的电动势为E=E电·d=Bvd,其中d为两极板间的距离;
(5)质谱仪:就是通过测量微观带电粒子质量和分析同位素的一种装置。就是将带电粒子通过速度选择器后,再经过磁场编转,找了不同粒子偏转的不同的半径而计算出所应对质量。主要使用的公式是:qvB= qE,(速度选择器),进入磁场后有qvB=mv2/r,得出m=qBr/v=qB2r/E
(6)电磁流量计:就是由一个非磁性材料制成的装有导电液体的导管,在外部磁场的作用下,使液体中的自由电荷发生偏离,使得导管上下表面形成电场。当自由电荷在其中所受的电场力与洛仑兹力平衡时,导管上下表面就形成稳定的电势差,由此就可以算出流动的液体流量。所用的主要公式是:qvB= qE=Uq/d,得出v=U/Bd,液体的流量为Q=Sv=πd2/4·U/Bd=πd U /4B,其中,d是导管的直径。
(7)霍尔效应:将载流导体放在一匀强磁场中,当磁场方向与电流方向垂直时,导体将在与磁场、电流的垂直方向上形成电势差(也叫霍尔电压),这个现象就称之为霍尔效应。所使用的主要公式是:
evB= eE=eU/d,其中v是电流中自由电子移动的平均速度,又由电流强度的微观表达式I=nevS,(其中S为横截面积),得出电势差U=IB/neh,其中h为形成电势差两表面的距离。
24.在电磁场中所涉及到的带电粒子何时考虑重力何时不考虑重力?
一般情况下:微观粒子如,电子(β粒子)、质子、α粒子及各种离子都不考虑自身的重力;如果题目中告知是带电小球、尘埃、油滴或液滴等带电颗粒都应考虑重力。如无特殊说明,题目中附有具体相关数据,可通过比较来确定是否考虑重力。
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