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大學聯考物理易錯36點

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1 受力分析,往往漏“力”百出

大學聯考物理易錯36點

對物體受力分析,是物理學中最重要、最基本的知識,分析方法有“整體法”與“隔離法”兩種。對物體的受力分析可以說貫穿着整個高中物理始終,如、力學中的重力、彈力(推、拉、提、壓)與摩擦力(靜摩擦力與滑動摩擦力),電場中的電場力(庫侖力)、磁場中的洛侖茲力(安培力)等等。在受力分析中,最難的是受力方向的判別,最容易錯的是受力分析往往漏掉某一個力。在受力分析過程中,特別是在“力、電、磁”綜合問題中,第一步就是受力分析,雖然解題思路正確,但考生往往就是因爲分析漏掉一個力(甚至重力),就少了一個力做功,從而得出的答案與正確結果一定大相徑庭,痛失整題分數。還要說明的是在分析某個力發生變化時,運用的方法是數學計算法、動態矢量三角形法(注意只有滿足一個力大小方向都不變、第二個力的大小可變而方向不變、第三個力大小方向都改變的情形)和極限法(注意要滿足力的要單調變化情形)。

2 要對摩擦力認識模糊

摩擦力包括靜摩擦力,因爲它具有“隱敝性”、“不定性”特點和“相對運動或相對趨勢”知識的介入而成爲所有力中最難認識、最難把握的一個力,任何一個題目一旦有了摩擦力的存在,其難度與複雜程度將立即會隨之加大。最典型的就是“傳送帶問題”,這問題可以將摩擦力各種可能情況全部包括進去,建議同學們從下面四個方面好好認識摩擦力:

(1)物體所受的滑動摩擦力永遠與其相對運動方向相反。這裏難就難在相對運動的認識;說明一下,滑動摩擦力的大小略小於最大靜摩擦力,但往往在計算時又等於最大靜摩擦力。還有,計算滑動摩擦力時,那個正壓力不一定等於重力。

(2)物體所受的靜摩擦力永遠與物體的相對運動趨勢相反。顯然,最難認識的就是“相對運動趨勢方”的判斷。可以利用假設法判斷,即:假如沒有摩擦,那麼物體將向哪運動,這個假設下的運動方向就是相對運動趨勢方向;還得說明一下,靜摩擦力大小是可變的,可以通過物體平衡條件來求解。

(3)摩擦力總是成對出現的。但它們做功卻不一定成對出現。其中一個最大的誤區就是,摩擦力就是阻力,摩擦力做功總是負的。無論是靜摩擦力還是滑動摩擦力,都可能是動力。

(4) 關於一對同時出現的摩擦力在做功問題上要特別注意以下情況:

可能兩個都不做功。(靜摩擦力情形)

可能兩個都做負功。(如子彈打擊迎面過來的木塊)

可能一個做正功一個做負功但其做功的數值不一定相等,兩功之和可能等於零(靜摩擦可不做功)、可能小於零(滑動摩擦)也可能大於零(靜摩擦成爲動力)。

可能一個做負功一個不做功。(如,子彈打固定的木塊)

可能一個做正功一個不做功。(如傳送帶帶動物體情形)

(建議結合討論“一對相互作用力的做功”情形)

3 要對彈簧中的彈力有一個清醒的認識

彈簧或彈性繩,由於會發生形變,就會出現其彈力隨之發生有規律的變化,但要注意的是,這種形變不能發生突變(細繩或支持面的作用力可以突變),所以在利用牛頓定律求解物體瞬間加速度時要特別注意。還有,在彈性勢能與其他機械能轉化時嚴格遵守能量守恆定律以及物體落到豎直的彈簧上時,其動態過程的分析,即有最大速度的情形。

4 要對“細繩、輕杆”有一個清醒的認識

在受力分析時,細繩與輕杆是兩個重要物理模型,要注意的是,細繩受力永遠是沿着繩子指向它的收縮方向,而輕杆出現的情況很複雜,可以沿杆子方向“拉”、“支”也可不沿杆子方向,要根據具體情況具體分析。

5 關於小球“系”在細繩、輕杆上做圓周運動與在圓環內、圓管內做圓周運動的情形比較

這類問題往往是討論小球在最高點情形。其實,用繩子繫着的小球與在光滑圓環內運動情形相似,剛剛通過最高點就意味着繩子的拉力爲零,圓環內壁對小球的壓力爲零,只有重力作爲向心力;而用杆子“系”着的小球則與在圓管中的運動情形相似,剛剛通過最高點就意味着速度爲零。因爲杆子與管內外壁對小球的作用力可以向上、可能向下、也可能爲零。還可以結合汽車駛過“凸”型橋與“凹”型橋情形進行討論。

6 要對物理圖像有一個清醒的認識

物理圖像可以說是物理考試必考的內容。可能從圖像中讀取相關信息,可以用圖像來快捷解題。隨着試題進一步創新,現在除常規的速度(或速率)-時間、位移(或路程)-時間等圖像外,又出現了各種物理量之間圖像,認識圖像的最好方法就是兩步:一是一定要認清座標軸的意義;二是一定要將圖像所描述的情形與實際情況結合起來。(關於圖像各種情況我們已經做了專項訓練。)

7 要對牛頓第二定律-F=ma有一個清醒的認識

著名而簡潔的公式“F=ma”,有着極其豐富的內涵:

首先,這是一個矢量式,也就意味着a的方向永遠與產生它的那個力的方向一致!(F可以是合力也可以是某一個分力)

第二、F與a是關於“m”一一對應的,千萬不能張冠李戴,這在解題中經常出錯。主要表現在求解連接體加速度情形。

第三、將“F=ma”變形成F=m△v/△t,其中,a=△v/△t得出△v= a·△t這在“力、電、磁”綜合題”的“微元法”有着廣泛的應用(近幾年連續考到)。

第四、驗證牛頓第二定律實驗,是一個必須掌握的重點實驗,特別要注意的:

(1)注意實驗方法用的是控制變量法;

(2)注意實驗裝置和改進後的裝置(光電門),平衡摩擦力,沙桶或小盤與小車質量的關係等;

(4)注意數據處理時,對紙帶勻加速運動的判斷,利用“逐差法”求加速度。(用‘平均速度法’求速度)

(5)會從“a-F”“a-1/m”圖像中出現的誤差進行正確的誤差原因分析。

8 要對“機車啓動的兩種情形”有一個清醒的認識

機車以恆定功率啓動與恆定牽引力啓動,是動力學中的一個典型問題。這裏要注意是兩點:

(1)以恆定功率啓動,機車總是做的變加速運動(加速度越來越小,速度越來越大);以恆定牽引力啓動,機車先做的勻加速運動,當達到額定功率時,再做變加速運動。最終最大速度即“收尾速度”就是Vm=P額/f。

(2)要認清這兩種情況下的速度-時間圖像。曲線的“漸近線”對應的最大速度

還要說明的,當物體變力作用下做變加運動時,有一個重要情形就是:當物體所受的合外力平衡時,速度有一個最值。即有一個“收尾速度”,這在電學中經常出現,如:“串”在絕緣杆子上的帶電小球在電場和磁場的共同作用下作變加速運動,就會出現這一情形,在電磁感應中,這一現象就更爲典型了,即導體棒在重力與隨速度變化的安培力的作用下,會有一個平衡時刻,這一時刻就是加速度爲零速度達到極值的時刻。凡有“力、電、磁”綜合題目都會有這樣的情形。

9 要對物理的“變化量”、“增量”、“改變量”和“減少量”、“損失量”等要有一個清醒的認識

研究物理問題時,經常遇到一個物理量隨時間的變化,最典型的是動能定理的表達(所有外力做的功總等於物體動能的增量)。這時就會出現兩個物理量前後時刻相減問題,同學們往往會隨意性地將數值大的減去數值小的,而出現嚴重錯誤。其實物理學規定,任何一個物理量(無論是標量還是矢量)的變化量、增量還是改變量都是將後來的減去前面的。(矢量滿足矢量三角形法則,標量可以直接用數值相減)結果正的就是正的,負的就是負的。而不是錯誤地將“增量”理解增加的量。顯然,減少量與損失量(如能量)就是後來的減去前面的值。

10 兩物體運動過程中的“追遇”問題

兩物體運動過程中出現的追擊類問題,在大學聯考中很常見,但考生在這類問題則經常失分。常見的“追遇類”無非分爲這樣的九種組合:一個做勻速、勻加速或勻減速運動的物體去追擊另一個可能也做勻速、勻加速或勻減速運動的物體。顯然,兩個變速運動特別是其中一個做減速運動的情形比較複雜。雖然,“追遇”存在臨界條件即距離等值的或速度等值關係,但一定要考慮到做減速運動的物體在“追遇”前停止的情形。另外解決這類問題的方法除利用數學方法外,往往通過相對運動(即以一個物體作參照物)和作“V-t”圖能就得到快捷、明瞭地解決,從而既贏得考試時間也拓展了思維。

值得說明的是,最難的傳送帶問題也可列爲“追遇類”。還有在處理物體在做圓周運動追擊問題時,用相對運動方法最好。如,兩處於不同軌道上的人造衛星,某一時刻相距最近,當問到何時它們第一次相距最遠時,最好的方法就將一個高軌道的衛星認爲靜止,則低軌道衛星就以它們兩角速度之差的那個角速度運動。第一次相距最遠時間就等於低軌道衛星以兩角速度之差的那個角速度做半個周運動的時間(即等於π/△ω)。

11 萬有引力中公式的使用最會出現張冠李戴的錯誤

萬有引力部分是大學聯考必考內容,這部分內容的特點是公式繁雜,主要以比例的形式出現。其實,只要掌握其中的規律與特點,就會迎刃而解的。最主要的是在解決問題時公式的選擇。最好的方法是,首先將相關公式一一列來,即:mg=GMm/R2=mv2/R=m·ω2R=m·4π2/T2,再由此對照題目的要求正確的選擇公式。其中要注意的是:

(1)地球上的物體所受的萬有引力就認爲是其重力(不考慮地球自轉)。

(2) 衛星的軌道高度要考慮到地球的半徑。

(3)地球的同步衛星一定有固定軌道平面(與赤道共面且距離地面高度爲3.6×107m)、固定週期(24小時)。

(4)要注意衛星變軌問題。要知道,所有繞地球運行的衛星,隨着軌道高度的增加,只有其運行的週期隨之增加,其它的如速度、向心加速度、角速度等都減小。

12 有關“小船過河”的兩種情形

“小船過河”類問題是一個典型的運動學問題,一般過河有兩種情形:即最短時間(船頭對準對岸行駛)與最短位移問題(船頭斜向上遊,合速度與岸邊垂直)。這裏特別的是,過河位移最短情形中有一種船速小於水速情況,這時船頭航向不可能與岸邊垂直,須要利用速度矢量三角形進行討論。

另外,還有在岸邊以恆定速度拉小船情形,要注意速度的正確分解。

13 有關“功與功率”的易錯點

功與功率,貫穿着力學、電磁學始終。特別是變力做功,慎用力的平均值處理,往往利用動能定理。某一個力做功的功率,要正確認清P=F·v的含意,這個公式可能是即時功率也可能是平均功率,這完全取決於速度。但不管怎樣,公式只是適用力的方向與速度一致情形。如果力與速度垂直則該力做功的功率一定爲零(如單擺在最低點小球重力的功率,物體沿斜面下滑時斜面支持力的功率都等於零),如果力與速度成一角度,那麼就要進一步進行修正。

在計算電路中功率問題時,要注意電路中的總功率、輸出功率與電源內阻上的發熱功率之間的關係。特別是電源的最大輸出功率的情形(即外電路的電阻小於等效內阻情形)。還有必要掌握會利用圖像來描述各功率變化規律。

14 有關“機械能守恆定律運用”的注意點有

機械能守恆定律成立的條件是隻有重力或彈簧的彈力做功。題目中能否用機械能守恆定律最顯著的標誌是“光滑”二字。

機械能守恆定律的表達式有多種,要認真區別開來。如果用E表示總的機械能,用EK表示動能,EP表示勢能,在字母前面加上“△”表示各種能量的增量,則機械能守恆定律的數學表達式除一般表達式外,還有如下幾種:E1=E2;EP1+EK1=EP2+EK2;△E=0;△E1+△E2=0;△EP=-△EK;△EP+△EK=0等。需要注意的,凡能利用機械能守恆解決的問題,動能定理一定也能解決,而且動能定理不需要設定零勢能,更表現其簡明、快捷的優越性。(“動能定理”或“功能原理”大學聯考必考!)

15 關於各種“轉彎”情形

在實際生活中,人沿圓形跑道轉彎、騎自行車轉彎、汽車轉彎、火車轉彎還有飛機轉彎等等各種“轉彎”情形都不盡相同。唯一共同的地方就是必須有力提供它們“轉彎”時做圓周運動的向心力。顯然,不同“轉彎”情形所提供向心力的不一定是相同的:

(1)人沿圓形軌道轉彎所需的向心力由人的身體傾斜使自身重力產生分力以及地面對腳的靜摩擦力提供;

(2) 人騎自行車轉彎情形與人轉彎情形相似;

(3) 汽車轉彎情形靠的是地面對輪胎提供的靜摩擦力得以實現的;

(4)火車轉彎則主要靠的是內、外軌道的高度差產生的合力(火車自身重力與軌道支持力,注意不是火車重力的分力)來實施轉彎的;

(5)飛機在空中轉彎,則完全靠改變機翼方向,在飛機上下表面產生壓力差來提供向心力而實施轉彎的。

16 要認清和掌握電場、電勢(電勢差)、電勢能等基本概念

首先可以將“電場”與“重力場”相類比(還可以將磁場一同來類比,更容易區別與掌握),電場力做功與重力做功相似,都與路徑無關,重力做正功重力勢能一定減少,同樣電場力做正功那麼電勢能一定減少,反之亦然。由此便可以容易認清引入電勢的概念。電勢具有相對意義,理論上可以任意選取零勢能點,因此電勢與場強是沒有直接關係的;電場強度是矢量,空間同時有幾個點電荷,則某點的場強由這幾個點電荷單獨在該點產生的場強矢量疊加;電荷在電場中某點具有的電勢能,由該點的電勢與電荷的電荷量(包括電性)的乘積決定,負電荷在電勢越高的點具有的電勢能反而越小;帶電粒子在電場中的運動有多種運動形式,若粒子做勻速圓周運動,則電勢能不變.(另外,還要注意庫侖扭秤與萬有定律中卡文迪許扭秤裝置進行比較。)

16 要熟悉電場線和等勢面與電場特性的關係

在熟悉靜電場線和等勢面的分佈特徵與電場特性的關係,特別注意下面幾點:⑴電場線總是垂直於等勢面;⑵電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面.同時,一定要清楚在勻強電場(非勻強電場公式不成立)中,可以用U=Ed公式來進行定量計算,其中d是沿場強方向兩點間距離。另外還要的是,兩個等量異種電荷的中垂線與兩個同種電荷的中垂線的電場分佈及電勢分佈的特點。

17 要認清勻強電場與電勢差的關係、電場力做功與電勢能變化的關係

在由電荷電勢能變化和電場力做功判斷電場中電勢、電勢差和場強方向的問題中,先由電勢能的變化和電場力做功判斷電荷移動的各點間的電勢差,再由電勢差的比較判斷各點電勢高低,從而確定一個等勢面,最後由電場線總是垂直於等勢面確定電場線的方向.由此可見,電場力做功與電荷電勢能的變化關係具有非常重要的意義。注意在計算時,要注意物理量的正負號。

18 認清帶電粒子經加速電場加速後進入偏轉電場的運動情形

帶電粒子在極板間的偏轉可分解爲勻速直線運動和勻加速直線運動,我們處理此類問題時要注意平行板間距離的變化時,若電壓不變,則極板間場強發生變化,加速度發生變化,這時不能盲目地套用公式,而應具體問題具體分析。但可以憑着悟性與感覺:當加速電場的電壓增大,加速出來的粒子速度就會增大,當進入偏轉電場後,就很快“飛”出電場而來不及偏轉,加上如果偏轉電場強越小,即進入偏轉電場後的側移顯然就越小,反之則變大。

19 要對平行板電容器的電容、電壓、電量、場強、電勢等物理量進行準確的動態分析

這裏特別提出兩種典型情況:

一是電容器一直與電源保持連接着,則說明改變兩極板之間的距離,電容器上的電壓始終不變,抓住這一特點,那麼一切便迎刃而解了;

二是電容器充電後與電源斷開,則說明電容器的電量始終不變,那麼改變極板間的距離,首先不變的場強,(這可以用公式來推導,E=U/d=Q/Cd,又C=εs/4πkd,代入,即得出E與極板間的距離無關,還可以從電量不變角度來快速判斷,因爲極板上的電荷量不變則說明電荷的疏密程度不變即電場強度顯然也不變。)

20 要閉合電路中的電流強度、電壓、電功率等物理隨着某一電阻變化進行準確的動態分析

閉合電路中的電流強度、電壓、電功率等物理量隨着某一電阻變化進行準確的動態分析(有的題目還會介入變壓器、電感、電容、二極管甚至邏輯電路等裝置或元件)是大學聯考必考的問題,必須引起足夠重視進行必要的訓練。

閉合電路的動態分析方法一定要嚴格按“局部→整體→局部”的程序進行。對局部,要判斷電阻如何變化,從而判斷總電阻如何變化.對整體,首先判斷幹路電流回路隨總電阻增大而減小,然後由閉合電路歐姆定律得路端電壓隨總電阻增大而增大.第二個局部是重點,也是難點.需要根據串、並聯電路的特點和規律及歐姆定律交替判斷.另外,還可用“極限思維方式”來分析。如某一電阻增大或減小,我們完全可以認爲它增大到無窮大造成電路斷路或減小爲零造成短路,這樣分析簡潔、快速,但要在其它物理隨這變化的電阻作單調性變化才行。

21 要正確理解伏安特性曲線

電壓隨電流變化的U-I圖線與“伏安特性”曲線I-U圖線,歷來一直大學聯考重點要考的內容(其中電學實驗測電源的電動勢、內阻,測小燈泡的功率,測金屬絲的電阻率等等都是必考內容)。這裏特別的是有兩點:

(1)首先要認識圖線的兩個座標軸所表示的意義、圖線的斜率所表示的意義等,特別注意的是縱座標的起始點有可能不是從零開始的。

(2)線路產的連接無非爲四種:電流表內接分壓、電流表外接分壓、電流表內接限流、電流表外接限流。一般來說,採用分壓接法用的比較多。至於電流表內外接法則取決於與之相連的電阻,顯然電阻越大,內接誤差越小,反之亦然。

(3)另外,對儀表的選擇首先要注意量程,再考慮讀數的精確。

 22 要準確把握“遊標卡尺與螺旋測微器”讀數規律

電學實驗中關於相關的遊標卡尺與螺旋測微器計數問題,這是大學聯考經常隨着實驗考查的。但同學們總是讀錯,主要原因是沒有掌握讀數的最基本要領。只要記住,中學要求,只有螺旋測微器需要估讀,遊標卡尺不需要估讀。所以應有下列規律:在用螺旋測微器計數時,只要以毫米(mm)爲單位的,小數點後面一定是三小數,遇到整數就加零。在用遊標卡尺計數時,有十分度、二十分度和五十分度三種,只要以毫米(mm)爲單位的,那麼十分度的尺,小數點後面一定得保留一位數,如果是二十分度和五十分度的,則以毫米爲單位的,小數點後面一定保留二位數。記住這樣的規律,那麼讀起數來,就不會容易出錯。

這裏還有必要提示一下,關於伏特表、安培表、歐姆表等各種儀表的讀數要留心一下。

23 要準確把握“與粒子相關的各種重要裝置--直線加速器、迴旋加速器、速度選擇器、磁液體發電機、質譜儀、電磁流量計、霍爾效應”的'基本用途與基本原理

這是帶電粒子在複合場(至少存在重力場、電場和磁場中兩個場)的綜合應用,大學聯考題中頻繁出現。其中有一個最基本的特點:電場力(或重力)只是用來對帶電粒子做功的;磁場只是用來使帶電粒子偏轉的(洛侖茲力永遠不做功)。

(1)直線加速器:就是帶電粒子經過一直線型的加速電場進行加速。使用的公式爲:qU=mv2/2;

(2)迴旋加速器:就是帶電粒子經過交變電場的不斷加速又經過磁場的不斷迴旋,最終達到很大的能量。顯然,交變電場的作用是加速,磁場的作用是使粒子改變方向後不斷地重複加速。用到的主要公式是:加速時qU=mvt2/2- mv02/2(開始加速時的公式爲qU=mv2/2);偏轉時:qvB= m·4π2/T2;

(3)速度選擇器:就是隻有以一定初速度的粒子進入某正交的電場與磁場,才能勻速地被“選擇”出來,其它不滿足這一速度的粒子將發生偏離而不能被勻速“選擇”。所使用的主要公式就是:qvB= qE;顯然,所滿足的速度條件是:v=E/B;(注意,近年來常考的是帶電粒子在複合場中的運動,且場力不平衡,最好的方法是利用將運動分解)

(4)磁液體發電機:就是等離子體(即高溫下電離的氣體,含有大量帶正、負電的粒子)“噴入”某個極板間的磁場中,最終粒子在磁場的作用下發生上下偏轉而聚集到兩極板上形成了電勢差,最終粒子勻速“飛行”時,兩極板的電勢差最大,這兩極板就相當於一電源,這種裝置就叫磁液體發電機。使用到的主要公式是:qvB= qE電,則兩極板的最大電勢差即電源的電動勢爲E=E電·d=Bvd,其中d爲兩極板間的距離;

(5)質譜儀:就是通過測量微觀帶電粒子質量和分析同位素的一種裝置。就是將帶電粒子通過速度選擇器後,再經過磁場編轉,找了不同粒子偏轉的不同的半徑而計算出所應對質量。主要使用的公式是:qvB= qE,(速度選擇器),進入磁場後有qvB=mv2/r,得出m=qBr/v=qB2r/E

(6)電磁流量計:就是由一個非磁性材料製成的裝有導電液體的導管,在外部磁場的作用下,使液體中的自由電荷發生偏離,使得導管上下表面形成電場。當自由電荷在其中所受的電場力與洛侖茲力平衡時,導管上下表面就形成穩定的電勢差,由此就可以算出流動的液體流量。所用的主要公式是:qvB= qE=Uq/d,得出v=U/Bd,液體的流量爲Q=Sv=πd2/4·U/Bd=πd U /4B,其中,d是導管的直徑。

(7)霍爾效應:將載流導體放在一勻強磁場中,當磁場方向與電流方向垂直時,導體將在與磁場、電流的垂直方向上形成電勢差(也叫霍爾電壓),這個現象就稱之爲霍爾效應。所使用的主要公式是:

evB= eE=eU/d,其中v是電流中自由電子移動的平均速度,又由電流強度的微觀表達式I=nevS,(其中S爲橫截面積),得出電勢差U=IB/neh,其中h爲形成電勢差兩表面的距離。

 24 在電磁場中所涉及到的帶電粒子何時考慮重力何時不考慮重力?

一般情況下:微觀粒子如,電子(β粒子)、質子、α粒子及各種離子都不考慮自身的重力;如果題目中告知是帶電小球、塵埃、油滴或液滴等帶電顆粒都應考慮重力。如無特殊說明,題目中附有具體相關數據,可通過比較來確定是否考慮重力。

 25 要特別注意題目中的臨界狀態的關鍵詞

無論在力學還是在電學中,物理問題總會涉及到一些特殊狀態,其中臨界狀態就是常見的特殊狀態。對於比較難的題目,這種狀態往往就隱含的各種條件裏面,需要認真審題挖掘,建議特別注意下列關鍵詞語:“恰好“、”剛好”、“至少”等。找到了這臨界狀態的關鍵詞也就找到了解題的“突破口”了。

26 電磁感應中的安培定則、左手定則、右手定則以及楞次定律、電磁感應定律一定牢固掌握熟練運用

安培定則--判別運動電荷或電流產生的磁場方向(因電而生磁);

左手定則--判別磁場對運動電荷或電流的作用力方向(因電而生動);

右手定則--判別切割磁力線感應電流的方向(因動而生電);

楞次定律--是解決閉合電路的磁通量變化產生感應電流方向判別的主要依據。要真正準確、熟練地運用“楞次定律”一定要明白:“誰”阻礙“誰”;“阻礙”的是什麼;如何“阻礙”;“阻礙”後結果如何。(注意:“阻礙”與“阻止”有本質的區別)

電磁感應定律--就是法拉弟解決 “切割磁力線的導體或閉合迴路產生感應電動勢” 定量方法。其表達式多種多樣:

對於閉合線圈:E=n△Φ/△t=nS△B/△t=nB△S/△t;(注意:求某一段時間內通過某一電阻上的電量,往往利用此公式求解)

對於導體棒:E=BLv,E=BL2ω/2,

交流電:E=nBSω·sinωt

27 解“力、電、磁”綜合題最重要的兩步驟和最主要的採分點

電磁感應與力電知識綜合運用,應該是大學聯考重點考又是考生得分最低的問題之一。失分主要原因就是審題不清、對象不明、思路混亂。

其實,解決這類問題有一個“萬變不離其宗”的方法步驟:

第一步:就是首先必須從讀題審題目中找出兩個研究對象,一是電學對象。即電源(電磁感應產生的電動勢)及其迴路(包括各電阻的串、並聯方式);二是力學對象:這個對象不是導體就是線圈,其運動狀態一般是做有一定變化規律變速運動;

第二步:選擇好研究對象後,一定要按下列程序進行分析:畫導體受力(千萬不能漏力)--→運動變化分析--→感應電動勢變化--→感應電流變化--→合外力變化--→加速度變化--→速度變化--→感應電動勢變化--→······,這種變化總是相互聯繫相互影響的。其中有一重要臨界狀態就是加速度a=0時,速度一定達到某個極值。

採分點:這類題目必定會用到:牛頓第二定律、法拉弟電磁感應定律、閉合電路歐姆定律、動能定理、能量轉化與守恆定律(功能原理),摩擦力做功就是使機械能轉化爲熱能,電流做功就是使機械能轉化爲電能(電阻上的熱能)。

28 交變電流中的線圈所處的兩個位置的幾個特殊的最值要記牢

閉合線圈在磁場中轉動就會產生按正弦或餘弦規律變化的交流電。在這一過程中,當線圈轉動到兩個特殊位置時,其相應的電流、電動勢、磁通量大小、磁通量的變化率、電流方向都會有所不同:

第一特殊位置:線圈平面與磁場方向垂直的位置即中性面,則一定有如下情況,磁通量最大--→磁通量的變化率最小(0)--→感應電動勢最小(爲0)--→感應電流最小(爲0)--→此位置電流方向將發生改變(線圈轉動一週,兩次經過中性面,電流方向改變兩次)。

第二個特殊位置:線圈平面與磁場方向平行的位置,所得的結果與上述相反。

有一個規律顯然看出來:磁通量的變化率、感應電動勢與感應電流變化總是一致的。

29 要正確區別交變電流中的幾個特殊的最值

在正、餘弦交變電流中電流、電壓(電動勢)、功率經常涉及的幾個值:瞬時值、最大值(峯值)、有效值、平均值:

瞬時值:就是交流電某一時刻的值,即i=Imsinωt;e=Emsinωt;

峯值(最值):Em=nBSω(注意電容器的擊穿電壓);Im= Em/(R+r);

有效值:特別注意有效值的定義,只能對於正弦或餘弦交流而言,各物理量纔有的關係。如果其它類型的交流電唯一方法就利用電流的熱效應在相同時間內所對直流電發熱相等來計算得出。

平均值:就是交變電流圖像中的圖線與時間所圍成的面積與所對應的時間比值。特別用在計算通過電路中某一電阻的電量:q= △Φ/R。

30 要正確理解變壓器工作原理,會推導變壓器的電流、電壓比,會畫出電能輸送的原理圖

變壓器知識是交流電中的一個重要內容,也是大學聯考必考的內容之一。

變壓器改變電壓原理就是利用電磁感應定律設計的。通過該定律可以直接得到理想變壓器的原、副線圈上的電壓比U1/U2=n1/n2;利用輸出功率等於輸入功率的關係也很快得出原、副線圈上的電流比:I1/I2=n1/n2。這裏只指只有一個副線圈情形,如果有兩個以上的副線圈,那麼必須還是按照電磁感應定律去推導。

這裏特別說明的要注意“電壓互感器”與“電流互感器”的原理與接法。

 31 要正確理解振動圖像與波形圖像(橫波)

應該從研究對象進行比較(一個質點與無數個質點);

應該從圖像的意義進行比較(一個質點的某時刻的位置與無數質點在某一時刻位置);

應該從圖像的特點進行比較(雖然都是正弦曲線,但座標軸不同);

應該從圖像提供的信息進行比較(相似的是質點的振幅,回覆力,但不同的是週期、質點運動方向、波長等);

應試從圖像隨時間變化進行比較(一個是隨時間推移圖像延續而形狀不變,一個是隨時間推移,圖像沿傳播方向平移);

[注]:一個完整的曲線對於振動圖來說是一個週期,而對於波形圖來說卻是一個波長。

判斷波形圖像中質點在某一時刻的振動方向,可以用“平移法”、“太陽照射法”、“上下坡法”、“三角形法”等。

32 要認清“機械波與電磁波(包括光波)”、“泊松亮斑”與“牛頓環”的區別

機械波與電磁波(包括光波),雖然都是波,都是能量傳播的一種形式,都具有干涉、衍射(橫波還有偏振)特性,但它們也還有本質上的區別,如:

(1)機械波由做機械振動的質點相互聯繫引起的,所以它傳播必須依賴介質,而電磁波(包括光波)是由振盪的電場與振盪的磁場(注意,是非均勻變化的)引起的,所以它的傳播不需要依靠質點,可以在真空中傳播;

(2)機械波從空氣進入水等其它介質時,速度將增大,而電磁波(包括光波)剛好相反,它在真空中傳播速度最大,機械波不能在真空中傳播;

(3)機械波有縱波與橫縱,而電磁波就是橫波,具有偏振性;

[注]:兩列波發生干涉時,必要有一點條件(即頻率相同),產生干涉後,振動加強的點永遠加強,反之振動減弱的點永遠減弱。

“泊松亮斑”與“牛頓環”的區別這兩個重要光學現象,非常相似,都是圓開圖像,但本質有區別。

泊松亮斑:當光照到不透光的小圓板上時,在圓板的陰影中心出現的亮斑 (在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環)。這是光的衍射現象;

牛頓環:是用一個曲率半徑很大的凸透鏡的凸面和一平面玻璃接觸,在日光下或用白光照射時,可以看到接觸點爲一暗點,其周圍爲一些明暗相間的彩色圓環;而用單色光照射時,則表現爲一些明暗相間的單色圓圈。這些圓圈的距離不等,隨離中心點的距離的增加而逐漸變窄。 這是光的干涉現象。

33 要掌握“狹義相對論”的兩種效應

狹義相對論的“尺縮效應”與“鐘慢效應”。其中,有一首趣味詩可以形象描述相對論的“縮尺效應”:某個小夥劍術精,出剌迅捷如流星,由於空間收縮性,長劍變成小鐵釘。

34 電磁波譜 與“幾何光學、物理光學、原子物理”相關“知識鏈”

一定要掌握電磁波譜從“長波-短波-微波-紅外線--可見光(紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫)-紫外線-X射線-g射線”這一個波長由km(103m)數量級的無線電波(包括長波、短波和微波)到波長只有?(10-10m)數量級的X、g射線這樣一個龐大的“家族”。這個“家族”從最長的無線電波到最短的g射線有一個特別的規律,即:如從紫外線到g射線一定有一個知識鏈將幾何光學、物理光學與原子物理聯繫在一起。掌握這個“跨度”很大的知識鏈記牢,那麼課本的3-4和3-5中的與光相關的題目就迎刃而解了。如從紫外線到g射線:我們會發現它們的波長越來越短--說明頻率越來越高--說明粒子性越來越顯著(波動性越來越不明顯)--說明越來越不容易發生衍射現象--說明發生干涉(或衍射)條紋的寬度越來越窄--說明越來越容易產生光電效應--說明將它們分別照射一金屬板發生光電效應時逸出的光電子(注意與光子的區別)的最大初動能就越來越大--說明通過三凌鏡的偏折角越來越大--說明相對於介質的折射率越來越大--說明從介質向空氣入射時發生全反射的臨界角越來越小--說明在介質中傳播的速度越來越小--說明是從原子能級軌道上激發躍遷的能級差越來越大。

  35 關於“多普勒效應”、“電流的磁效應”、“霍爾效應”、“光電效應”、“康普頓效應”的比較

這幾種重要物理效應,分散在課本中,我們可以集結到一起進行綜合比較:

多普勒效應:這是聲學中的一種現象,即聲源向觀察靠近時,觀察者將聽到聲源發出的頻率變高,反之背離觀察者頻率將變低。

電流的磁效應:就是通電導線或導電螺旋管周圍產生磁場的現象。

霍爾效應:如友情23所述,就是將載流導體放在一勻強磁場中,當磁場方向與電流方向垂直時,導體將在與磁場、電流的垂直方向上形成電勢差(也叫霍爾電壓),這個現象就稱之爲霍爾效應。

光電效應:就是將一束光(由一定頻率的光子組成的)照射到某金屬板上,金屬板表面立即會有電子逸出的現象(這種電子稱之爲光電子)。這一效應不僅說明光具有粒子性還說明光子具有能量。

康普頓效應:就是當光在介質中與物質微粒相互作用而向不同方向傳播,這種散射現象中,人們發現光的波長髮生了變化。這一現象叫康普頓效應,它不僅說明光具有粒子性有能量外還說明光具有動量。

36 掌握人類對“原子、原子核”認識的發展史

談到原子與原子核首先要記住兩個重要人物:一個因爲陰極射線而發現電子說明原子內有複雜結構的英國物理學家湯姆孫;一個是因爲發現天然放射現象而說明原子核內有複雜結構的法國科學家貝克勒爾。

從物理學史的角度來學習人類對“原子、原子核”認識的發展史,是學好《原子物理學》的一個重要方法。

1、從十九世紀物理學大廈頂上的“兩朵烏雲”(一朵出現在光的波動理論,另一朵出現在麥克斯韋和玻耳茲曼的能量均分理論)開始,就進行了一次物理學革命,從而揭開了二十世紀的愛因斯坦時代--相對論與量子力學。而人們對物質的組成認識也是從十九世紀末湯姆孫發現從物理學家呂克爾的陰極射線發現了電子,由此揭開了原子的內部結構,並形成了一系列的原子模型:湯姆孫的“西瓜模型”(模型不正確)→盧瑟福的“核式結構” →玻爾的“軌道模型”。

這裏特別注意的是:

(1)“盧瑟福的“核式結構”實驗基礎--α粒子散射實驗,該實驗中的兩個關鍵詞:“絕大多數”、“少數”的含義,這個實驗可以估算出原子核的尺度。

(2)玻爾的“軌道模型”的兩個著名假設的含義:①定態假設:電子只能在一些分立的軌道上運動,而且不會輻射電磁波。②頻率條件假設:能級差與原子吸收(或放出)的光子能量相同。

2、由於法國物理學家貝克勒爾發現了天然放射現象從而揭開了原子核內部的複雜結構。由此就出現了一些列的重大發現:

(1)三種射線α射線(氦核流,電離能力最強);β射線(電子流)、γ(光子,能量很高,穿透能力最強)與三種衰變(注意衰變的特點、衰變方程及半衰期跟什麼因素有關,跟什麼因素無關);

(2)質子、中子的發現(要會寫出核反應方程);

(3)原子核的人工轉變(會正確地寫出核反應方程,注意電荷數與質量數相等);

(4)原子核的結合能與比結合能(會正確地運用愛因斯坦的質能方程,數據處理要精確,特別是比結合能的意義,它的計算方法是將結合能除以核子的個數,比結合能是原子核是否穩定的量度)。

(5)重核裂變(原子彈)與輕核聚變(氫彈)及核電站原理,要正確地寫出相關核反應方程

這些都是大學聯考物理易錯點,希望每位考試都能重視,避免在考試的時候再這些大學聯考物理易錯點中丟分。