高二阶段是学生学习能力提升的关键时期,随着自觉性的增强,他们不仅能够通过教师授课获取知识,更开始主动通过自学探索未知领域。以下是高二物理上册人教版的核心知识点梳理,希望能为同学们的学习提供有力支持。
一、电流与电路基础
1. 电流强度
电流强度是衡量电荷流动快慢的物理量,其计算公式为I=q/t,其中I表示电流强度(单位:安培A),q表示在时间t内通过导体横截面的电量(单位:库仑C),t表示时间(单位:秒s)。
2. 欧姆定律
欧姆定律揭示了电压、电流与电阻之间的关系,表达式为I=U/R,其中I为导体中的电流强度(单位:安培A),U为导体两端的电压(单位:伏特V),R为导体的电阻值(单位:欧姆Ω)。
3. 电阻与电阻定律
导体的电阻值与其材料、长度和横截面积有关,计算公式为R=ρL/S,其中ρ表示材料的电阻率(单位:欧姆/米Ω/m),L表示导体的长度(单位:米m),S表示导体的横截面积(单位:平方米m²)。
4. 闭合电路欧姆定律
闭合电路中的总电流由电源电动势和电路总电阻决定,表达式为I=E/(r+R),其中I为电路中的总电流(单位:安培A),E为电源电动势(单位:伏特V),R为外电路电阻(单位:欧姆Ω),r为电源内阻(单位:欧姆Ω)。此外,电动势还可以表示为E=Ir+IR或E=U内+U外,其中U内为电源内部电压,U外为外电路电压。
5. 电功与电功率
电功表示电流在电路中做的功,计算公式为W=UIt,其中W为电功(单位:焦耳J),U为电压(单位:伏特V),I为电流(单位:安培A),t为时间(单位:秒s)。电功率则表示电流做功的快慢,计算公式为P=UI,其中P为电功率(单位:瓦特W)。
6. 焦耳定律
焦耳定律描述了电流通过导体时产生的热量,计算公式为Q=I²Rt,其中Q为电热(单位:焦耳J),I为通过导体的电流(单位:安培A),R为导体的电阻值(单位:欧姆Ω),t为通电时间(单位:秒s)。
7. 纯电阻电路
在纯电阻电路中,由于I=U/R,电功W等于电热Q,因此W=Q=UIt=I²Rt=U²t/R。
8. 电源功率与效率
电源总功率为P总=IE,电源输出功率为P出=IU,电源效率为η=P出/P总,其中I为电路总电流(单位:安培A),E为电源电动势(单位:伏特V),U为路端电压(单位:伏特V),η为电源效率。
9. 电路串并联特性
串联电路中,电阻、电压与功率成正比,计算公式为R串=R1+R2+R3;并联电路中,电阻、电流与功率成反比,计算公式为1/R并=1/R1+1/R2+1/R3。电流关系上,串联电路中总电流等于各分支电流之和,并联电路中总电流等于各分支电流之和;电压关系上,串联电路中总电压等于各分支电压之和,并联电路中各分支电压相等;功率分配上,串联电路中总功率等于各分支功率之和,并联电路中总功率等于各分支功率之和。
10. 欧姆表测电阻
欧姆表通过测量电路中的电流来间接测量电阻值。其电路组成包括电源、电流表和调零电阻Ro。测量原理基于欧姆定律,通过调节Ro使电表指针满偏,得到Ig=E/(r+Rg+Ro),接入被测电阻Rx后,通过电表的电流为Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx),由于Ix与Rx对应,因此可指示被测电阻大小。使用方法包括机械调零、选择量程、欧姆调零、测量读数(注意挡位倍率)、拨off挡。注意事项包括测量时与原电路断开、选择量程使指针在中央附近、每次换挡要重新短接欧姆调零。
11. 伏安法测电阻
电流表内接法中,电压表示数为U=UR+UA,电流表示数为I=IR+IV,测量值Rx=U/I=(UA+UR)/IR=RA+Rx>R真;电流表外接法中,电压表示数为U=UR,电流表示数为I=IR+IV,测量值Rx=U/I=UR/(IR+IV)=RVRx/(RV+R)。选择电路条件取决于Rx与RA的比值,当Rx>RA[或Rx>(RARV)^(1/2)]时选用电流表内接法,当RxRx;分压接法中,电压调节范围较大,电路复杂,功耗较大,适用于调节电压的选择条件为Rp<Rx。
二、物理量单位与特性
1. 单位换算
1A=10³mA=10⁶μA;1kV=10³V=10⁶mA;1MΩ=10³kΩ=10⁶Ω。
2. 电阻率与温度
各种材料的电阻率都随温度的变化而变化,金属电阻率随温度升高而增大。
3. 串并联电阻特性
串联总电阻大于任何一个分电阻,并联总电阻小于任何一个分电阻。
4. 电源特性
当电源有内阻时,外电路电阻增大时,总电流减小,路端电压增大;当外电路电阻等于电源电阻时,电源输出功率最大,此时的输出功率为E²/(2r)。
5. 其他相关内容
电阻率与温度的关系、半导体及其应用、超导及其应用(见第二册P127)。
三、高二物理上册必背知识点
1. 牛顿第一定律(惯性定律)
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种运动状态为止。具体表现为:只有当物体所受合外力为零时,物体才能处于静止或匀速直线运动状态;力是改变物体运动状态的原因;力是产生加速度的原因。
2. 惯性
物体保持匀速直线运动或静止状态的性质叫惯性。一切物体都有惯性,惯性的大小由物体的质量决定,惯性是描述物体运动状态改变难易的物理量。
3. 牛顿第二定律
物体的加速度跟所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟物体所受合外力的方向相同。数学表达式为a=F合/m;加速度随力的产生而产生、变化而变化、消失而消失;当物体所受力的方向和运动方向一致时,物体加速;当物体所受力的方向和运动方向相反时,物体减速。
4. 牛顿第三定律
物体间的作用力和反作用力总是等大、反向、作用在同一条直线上的。作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失;作用力和反作用力与平衡力的根本区别是作用力和反作用力作用在两个相互作用的物体上,平衡力作用在同一物体上。
四、交变电流(正弦式交变电流)
1. 电压与电流瞬时值
电压瞬时值e=Emsinωt,电流瞬时值i=Imsinωt,其中ω=2πf。
2. 电动势与电流峰值
电动势峰值Em=nBSω=2BLv,电流峰值(纯电阻电路中)Im=Em/R总。
3. 有效值
正(余)弦式交变电流有效值:E=Em/(√2);U=Um/(√2);I=Im/(√2)。
4. 理想变压器关系
原副线圈中的电压与电流及功率关系:U1/U2=n1/n2;I1/I2=n2/n1;P入=P出。
5. 远距离输电
采用高压输送电能可以减少电能在输电线上的损失,损失功率公式为P损′=(P/U)²R,其中P损′为输电线上损失的功率,P为输送电能的总功率,U为输送电压,R为输电线电阻。
6. 物理量及单位
ω为角频率(单位:弧度/秒rad/s);t为时间(单位:秒s);n为线圈匝数;B为磁感强度(单位:特斯拉T);S为线圈的面积(单位:平方米m²);U为输出电压(单位:伏特V);I为电流强度(单位:安培A);P为功率(单位:瓦特W)。
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