物理电磁学是高考的重要组成部分,涵盖了众多关键知识点与考点,以下是对其主要考点的详细梳理:
电场
- 库仑定律:掌握真空中点电荷间相互作用力的计算公式$F = k\frac{Q{1}Q{2}}{r^{2}}$,明确其适用条件,即真空中的点电荷,同时要理解电场强度的定义式$E = \frac{F}{q}$,以及点电荷电场强度的决定式$E = k\frac{Q}{r^{2}}$,能够区分电场强度的定义式与决定式的不同应用场景,会通过电场力做功与电势能变化的关系$W{AB} = E{PA} - E_{PB}$来计算电场力做的功和判断电势能的增减。
- 电场线与等势面:熟悉电场线的特点,如电场线从正电荷出发到负电荷终止,不闭合、不相交;电场线的疏密表示电场强度的大小,电场线越密的地方电场强度越大;沿电场线方向电势逐渐降低,理解等势面的概念,知道在同一等势面上移动电荷时电场力不做功,且电场线始终与等势面垂直。
- 电容:理解电容的定义式$C = \frac{Q}{U}$,明确电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量,其大小由电容器本身的性质(如极板间距、正对面积、电介质)决定,而与电容器所带电荷量和两极板间的电压无关,掌握平行板电容器的电容公式$C = \frac{\varepsilon S}{4\pi kd}$,并能运用其分析电容随极板间距、正对面积、电介质变化的情况。
恒定电流
- 电流与电阻:理解电流的定义式$I = \frac{q}{t}$,明确电流的微观表达式$I = nqSv$(n$为导体单位体积内的自由电荷数,$q$为自由电荷的电荷量,$S$为导体的横截面积,$v$为自由电荷的定向移动速率),能够运用欧姆定律$I = \frac{U}{R}$及其变形公式进行简单的电路计算,了解电阻定律$R = \rho\frac{l}{S}$,知道电阻率$\rho$是反映材料导电性能的物理量,不同材料的电阻率不同。
- 电路的分析与计算:熟练掌握串联电路和并联电路的特点,如串联电路中电流处处相等,总电压等于各用电器两端电压之和,总电阻等于各电阻之和;并联电路中各支路两端电压相等,总电流等于各支路电流之和,总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和,能够运用闭合电路欧姆定律$I = \frac{E}{R + r}$(E$为电源电动势,$R$为外电阻,$r$为电源内阻)分析电路中电流、电压的变化情况,以及电源的输出功率、效率等问题。
- 电表的改装与校准:理解电流表和电压表的改装原理,会根据需要将表头改装成大量程的电流表或电压表,掌握电流表内接法和外接法的选择依据,能够根据待测电阻的阻值范围和电表的内阻选择合适的接法以减小测量误差。
磁场
- 磁场的描述:理解磁场的基本概念,掌握磁感应强度的定义式$B = \frac{F}{IL}$(F$为通电导线在磁场中受到的安培力,$I$为电流,$L$为导线长度),知道磁感线的分布特点及意义,能够用安培定则判断通电直导线、环形电流和通电螺线管周围磁场的方向。
- 安培力与洛伦兹力:熟练掌握安培力的计算公式$F = BIL\sin\theta$(\theta$为电流方向与磁场方向的夹角),能够运用左手定则判断安培力的方向,并解决通电导线在磁场中的平衡、加速等力学问题,理解洛伦兹力的大小计算公式$f = qvB\sin\theta$(q$为电荷量,$v$为电荷的运动速度,$\theta$为速度方向与磁场方向的夹角),会用左手定则判断洛伦兹力的方向,能够分析带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动问题,如确定圆心、半径和运动时间等。
电磁感应
- 电磁感应现象与规律:掌握产生感应电流的条件,即穿过闭合回路的磁通量发生变化,理解法拉第电磁感应定律$E = n\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$和楞次定律的内容及应用,能够运用楞次定律判断感应电流的方向,用法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小。
- 动生电动势与感生电动势:理解动生电动势的产生原因,即导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中的自由电荷受到洛伦兹力的作用而产生电动势,掌握动生电动势的计算公式$E = BLv\sin\theta$(B$为磁感应强度,$L$为导体切割磁感线的有效长度,$v$为导体的运动速度,$\theta$为速度方向与磁场方向的夹角),了解感生电动势的产生是由于磁场的变化引起,知道感生电场的概念及特点。
- 互感与自感:理解互感现象和自感现象的概念,知道互感现象是两个相互靠近的线圈由于一个线圈中电流变化而在另一个线圈中产生感应电动势的现象;自感现象是线圈自身电流变化而在线圈中产生感应电动势的现象,掌握自感系数的定义式$L = \frac{\Phi}{I}$,了解自感系数的大小与线圈的匝数、面积、有无铁芯等因素有关,能够分析自感现象在电路中的应用及对电路的影响,如日光灯的启动原理等。
交变电流
- 交变电流的特点:理解交变电流的周期、频率、角频率、峰值、有效值等概念,掌握它们之间的相互关系,如周期$T$与频率$f$互为倒数,角频率$\omega = 2\pi f = \frac{2\pi}{T}$,有效值是根据电流的热效应来定义的,对于正弦式交变电流,其有效值与峰值的关系为$E{有效} = \frac{E{m}}{\sqrt{2}}$,$I{有效} = \frac{I{m}}{\sqrt{2}}$,$U{有效} = \frac{U{m}}{\sqrt{2}}$。
- 变压器与高压输电:掌握变压器的工作原理,即原副线圈中的磁通量变化率相同,从而推导出变压器的电压与匝数的关系$\frac{U{1}}{U{2}} = \frac{n{1}}{n{2}}$和电流与匝数的关系$\frac{I{1}}{I{2}} = \frac{n{2}}{n{1}}$(忽略变压器的损耗),理解高压输电的原理,即通过提高输电电压来减少输电过程中的电能损失,知道在输送功率一定的情况下,电压越高,电流越小,