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文檔簡介
1、高中物理易錯難點撈分點匯總一、游標卡尺1、原理(1)設計目的:更加精確的測定小于1mm的長度。(2)設計結構:主尺cm單位,最小分度值1mm,就是一把毫米刻度尺 游標尺常見三種規(guī)格,如下表10分度20分度50分度游標尺長度9mm19mm49mm游標尺格數(shù)102050標注數(shù)字0,5,00,5,10,15,00,1,2,9,0最小分度值0.9mm0.95mm0.98mm與主尺最小分度值的差值l0.1mm0.05mm0.02mm(3)測量原理:校零:未測量時,游標尺零刻線與主尺零刻線對齊,同時游標尺最后一根刻度線也與主尺9mm19mm49mm刻度線對齊。llll測量的是什么:待測物體長度,就是游標尺
2、零刻線與主尺零刻線之間的距離;該距離可直接從主尺讀出游標尺零刻線正對的主尺讀數(shù),但這樣就要估讀,讀數(shù)誤差大;為了更準確讀取1mm以下的長度,則從游標尺讀數(shù)。讀數(shù)原理:a、游標尺零刻線對齊主尺5mm刻度線,讀作l=5mmb、游標尺1刻線對齊主尺刻度線,零刻線相對主尺5mm刻度線后移0.1mm,故游標尺零刻線左側讀數(shù)為l=5mm+0.1mm=5.1mmc、游標尺7刻線對齊主尺刻度線,零刻線相對主尺5mm刻度線后移7×0.1mm,故游標尺零刻線左側讀數(shù)為l=5mm+7×0.1mm=5.7mmd、游標尺零刻線左側整數(shù)倍毫米數(shù)為12mm,此時4刻線對齊主尺刻度線,即零刻線相對主尺12
3、mm刻度線后移4×0.1mm,故游標尺零刻線左側讀數(shù)為l=12mm+4×0.1mm=12.4mm(4)讀數(shù)規(guī)則:整數(shù)倍毫米數(shù)由主尺讀出(游標尺零刻線左側)為l0,小于1mm的部分由游標尺讀出,且第n條刻線與主尺刻線對齊,則讀作n×l,這里l指游標尺最小分度值與主尺最小分度值的差值即精度,公式為2、易錯提醒(1)分度識別:根據(jù)前表識別出是多少分度的游標卡尺,進而讀數(shù)時乘以相應的精度l。(2)游標尺零刻線相關問題:游標尺左邊沿線和零刻線同時出現(xiàn)時,要注意讀取游標尺零刻線左側長度,而不是游標尺左邊沿線左側長度;整數(shù)倍毫米數(shù)l0應先以mm作單位帶進公式計算。(3)特殊讀數(shù)
4、:若遇到如右圖所示情況,則首先搞清楚游標尺上幾號刻線與主尺上多少mm刻線對齊了本圖中是游標尺上4號刻線與主尺上16mm刻線對齊了;然后分析游標尺零刻線的位置本圖中,游標尺零刻線在主尺上16mm刻線左側4個分度值處,即左側4×0.9mm位置處,則本題讀數(shù)為:l=16mm4×0.9mm=12.4mm二、摩擦力做功與摩擦生熱1、功和熱的區(qū)別功是功力對空間的積累效應,熱是能量相互摩擦的兩個物體內(nèi)能的增加量。2、計算式中位移/路程的區(qū)別功的計算式中的l是力直接作用在其上的物體對地的位移,而摩擦生熱時產(chǎn)生的熱量中的s相對是兩個相互接觸的物體間相對滑動的路程。v0v2v1x2x1s相對3
5、、兩者關系(1)推導過程:如圖所示,木板M靜止在光滑水平地面上,其上表面粗糙,一滑塊從其左端已某一速度v0向右滑上木板,經(jīng)過一段時間,木板對地位移為x1,末速度為v1,滑塊對地位移為x2,末速度為v2,則由動能定理,有摩擦力對木板做正功,對應木板動能變化:摩擦力對滑塊做負功,對應滑塊動能變化:由能量守恒,有該過程摩擦產(chǎn)生的熱量為:三式聯(lián)立,得到:,其中(2)兩者關系:從前述推導過程可看出摩擦力的功和摩擦生熱兩者之間的本質(zhì)性區(qū)別。若從能量角度作一分析,則可這樣分析,即:摩擦力對滑塊做負功,將能量“拿來”,使滑塊動能減少;摩擦力對木板做正功,將能量“送走”,使木板動能增加;但是由于,所以“拿來”的
6、能量多于“送走”的能量這沒有送走的部分就是兩者共有的內(nèi)能增量熱量。4、相關結論(1)一對滑動摩擦力做的總功為負功:(2)水平傳送帶勻速運動,將物塊無初速度放到傳送帶上,則物塊動能增加量數(shù)值等于該過程的摩擦生熱:物塊位移為 ,摩擦力對物塊做的功等于物塊動能增加:傳送帶位移為,則摩擦生熱。(3)相對滑動路程的計算:如果兩物體的相對運動是單向直線運動,則可直接用兩物體的位移求差;如果相對運動是往返運動,則必須分段求解相對滑動位移,然后絕對值相加。三、能量-位移圖象(E-x圖象)1、功和能(1)功的計算式為:,其中為物體在力的方向的分位移,為在物體位移方向上的分力。(2)功與能量變化的關系:功是能量變
7、化的量度;高中物理涉及到的有五大功能關系合力功與動能,保守力的功與勢能,除重力之外其他力的功與機械能,摩擦生熱,安培力的功與電能等。2、能量-位移圖象(E-x圖象)的斜率將力分解到位移x和垂直位移方向上來,就得到,即E-x圖象的斜率是該能量對應那個力在x方向的分量。高中物理中常見的幾種E-x圖象的斜率:能量動能勢能機械能重力勢能彈性勢能電勢能功能關系E-x圖象斜率意義合力,或者合力在x方向分量重力G,或者重力在x方向分量Gx彈力,或者彈力在x方向分量F彈x電場力qE,或者電場力在x方向分量qEx除重力之外其他力,或者除重力之外其他力在x方向分量說明:當力就在x方向時,E-x圖象的斜率就是對應的
8、力;當力不在x方向時,則需將力正交分解到垂直和平行x方向,E-x圖象的斜率就是對應的力在x方向的分量。3、舉例說明【例1】(2015 武漢市二月調(diào)考 17)如圖1所示,固定的粗糙斜面長為10m,一小滑塊自斜面頂端由靜止開始沿斜面下滑的過程中,小滑塊的動能Ek隨位移x的變化規(guī)律如圖2所示,取斜面底端為重力勢能的參考平面,小滑塊的重力勢能Ep隨位移x的變化規(guī)律如圖3所示,重力加速度g=10m/s2。根據(jù)上述信息可以求出A、斜面的傾角B、小滑塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)C、小滑塊下滑的加速度的大小D、小滑塊受到的滑動摩擦力的大小EPOx【解析】本題中,圖2是動能-位移圖象(圖象),其斜率是物體所受合外力
9、,由圖可知:=2.5N;圖3是重力勢能-位移圖象(圖象),其斜率的絕對值是物體重力沿斜面的分量,由圖可知:=10N. 則可求出小滑塊受到的滑動摩擦力的大小=7.5N,D答案正確?!敬鸢浮緿【例2】(2014 安徽卷 17)一帶電粒子在電場中僅受靜電力作用,做初速度為零的直線運動。取該直線為x軸,起始點O為坐標原點,其電勢能EP與位移x的關系如右圖所示。下列圖象中合理的是AEOx電場強度與位移關系EkOxvOxaOx粒子動能與位移關系粒子速度與位移關系粒子加速度與位移關系BCD【解析】圖象的斜率的絕對值是帶電粒子所受的電場力,由圖可知圖象斜率即電場力隨x增大而減小,故可知電場強度E應隨x增大而減
10、小,粒子加速度隨x增大而減小,A錯、D正確; 定值,可知Ek應隨x增大而增大,但是電勢能減小得越來越慢,所以Ek增大得也越來越慢,故B錯此處還可如此分析:圖象的斜率就是粒子所受合力即電場力,而由前面分析已知電場力是隨x增大而減小的,故B錯;若C成立,則B成立,故C也錯?!敬鸢浮緿四、衛(wèi)星變軌問題1.衛(wèi)星在圓軌道上做穩(wěn)定圓周運動時,2.衛(wèi)星變軌分析當速度v增加時,根據(jù)向心力計算公式可知衛(wèi)星所需向心力變大,即萬有引力不足提供向心力,所以衛(wèi)星將做離心運動,軌道半徑變大,當速度v變小時,所需向心力將變小,即萬有引力大于所需向心力,則衛(wèi)星將做近心運動,軌道半徑變小。abcPQ如圖所示速度變化問題,軌道a
11、變到軌道b,在P點加速,b變到軌道c,Q點加速,反之,若衛(wèi)星回收問題中,對應兩點都減速;在軌道b上從P到Q點引力做負功,速度減小,動能轉化為引力勢能速度大小問題,軌道a的線速度大于軌道c的線速度;若要比較軌道a線速度和軌道b上Q點的速度大小,應將軌道c補充進來加速度問題,受力決定衛(wèi)星的加速度,力相同則加速度相同。故a,b軌道P點加速度相同b,c軌道Q點加速度相同五、雙星系統(tǒng)一般考慮為兩個天體只在彼此萬有引力作用下做勻速圓周運動的模型Om1m21. 模型建立,如右圖,雙星間距為L,m1的軌道半徑為r1,m2的軌道半徑為r22. 基本規(guī)律 (1)受力規(guī)律,向心力相同 (2)運動規(guī)律,具有相同的周期
12、和角速度,兩星及圓心O三者始終在同一直線上則,即軌道半徑與質(zhì)量成反比又, 線速度之比等于半徑比周期公式: (3)易錯點,易將兩星的軌道半徑視為L (4)若出現(xiàn)雙星中一個吸收另一個的物質(zhì)的問題,抓住中基本方程以及雙星質(zhì)量之和為定值,軌道半徑之和為兩星之間的距離即可六、衛(wèi)星追擊相遇問題1.衛(wèi)星在圓軌道上做穩(wěn)定圓周運動時,可知外層衛(wèi)星的角速度小,若某時刻兩衛(wèi)星間距最小,則經(jīng)歷一ab定時間之后一定會再次出現(xiàn)間距最小的情形。2.模型建立,如圖某時刻a,b相距最近,到下一次再相距最近,應該是a比b多轉一圈,即a轉過的角度比b多2,計算公式為,或者若問題僅為相距最近,則多轉n圈。七、示波管示波問題其原理圖如
13、圖所示,YY決定電子豎直方向的偏轉,XX決定電子水平方向的偏轉,設極板YY、XX間距、板長均相等,設YY極板間電勢差為Uy,右邊緣離屏距離為Ly, XX極板間電勢差為Ux,右邊緣離屏距離為Lx,U1為進入偏轉電極前的加速電壓。屏上以中心點O為坐標原點建立坐標XOY,則可推得電子打在屏上的位置坐標為:,根據(jù)以上表達式推測極板YY、XX上加不同規(guī)律電壓時電子打在屏上的位置或徑跡。(注意對應X、Y軸正方向在屏幕上的對應方位),下面列舉幾種簡單情況:aYY上加正向恒定電壓(Y極板為正),XX上不加電壓;bYY上加如圖(1)所示的正弦交變電壓,XX上不加電壓;cYY上加如圖(1)所示的正弦交變電壓,XX
14、上加一恒定正向電壓(X極板為正);dYY上加如圖(1)所示的正弦交變電壓,XX上加如圖(2)所示的掃描電壓,且兩電壓變化周期相等;eYY上加如圖(1)所示的正弦交變電壓,XX上加如圖(2)所示的掃描電壓,且(2)掃描電壓變化周期是(1)電壓變化周期的2倍;fYY、XX上都加如圖(2)所示的電壓?!咀ⅰ扛鶕?jù)以上情況和對應在屏幕上顯示的圖像,自己尋找規(guī)律,也可以進一步推測在XX和YY方向加上其它不同的交變電壓時在示波器屏幕上對應的圖像。分析亮斑在屏上移動所形成的軌跡:先分別分析x、y兩個方向的分運動,再根據(jù)運動的合成得到亮斑的和運動,從而得出屏上的圖像。八、電源電動勢路端電壓、電源內(nèi)電壓及電源功率
15、問題1閉合電路電動勢與內(nèi)外電壓的關系:EU內(nèi)+U外 (如在電路的動態(tài)分析中比較不同部分U的大?。?電源工作的兩種特殊狀態(tài):斷路:EU外, U內(nèi)0;短路:EU內(nèi), U外03.電源伏安特性曲線函數(shù)關系式:U外EIr 圖線與橫軸交點的物理意義:坐標原點電壓和電流均為0時,橫截距表示電源的短路電流,若坐標原點電壓不為0,則橫截距不表示短路電流。 與縱軸交點的物理意義:電源電動勢; 圖線斜率的物理意義:斜率絕對值等于電源內(nèi)阻。4.純電阻閉合電路(1)閉合電路歐姆定律:, , (2)純電阻構成的閉合電路中,電源輸出功率隨外電路總電阻R的變化關系 ,其圖象如右圖; 當外電路總電阻Rr時,電源輸出功率有最大值
16、, 且等于此時電源總功率的一半。外電路電阻分別取R1、R2時,其輸出功率分別為P1、P2,當滿足時,P1P2。注意:1) 推導此關系式時,R是可變電阻,r是定值電阻. 當外電阻等于內(nèi)電阻,即R=r時,電源輸出功率最大,最大輸出功率為;若R與r不相等,則R值越接近r的值,P出越大. 2)電源的輸出功率與電源的效率是完全不同的物理量. 電源的效率所以當R增大時,效率提高. 當R=r時,電源有最大輸出功率,但效率僅為50,效率并不高. 5. 對某一閉合回路,在功率隨總電流的關系圖線(即PI圖線)中表示電源的總功率圖線,其斜率表示電源的電動勢;表示電源內(nèi)阻的發(fā)熱功率;表示電源的輸出功率;與的交點表示此
17、時外電路電阻等于電源內(nèi)阻,電源輸出功率最大。九、對電阻的理解1定義式:2形狀規(guī)則的電阻決定式:(當然一般材料的電阻率與溫度有關)3定值電阻:電阻不隨所加電壓的變化而變化,電阻值為一固定值,其伏安特性曲線為一過原點的直線。定值電阻為線性原件,滿足下列關系:4非定值電阻:電阻隨所加電壓的變化而變化,其伏安特性曲線為曲線。非定值電阻為非線性原件,滿足下列關系: 5非純電阻元件不滿足歐姆定律:R 【注】電學元件或用電器在工作中表現(xiàn)為純電阻時均可使用公式,如電動機在被卡住而沒有轉動時其內(nèi)阻r、所加電壓U、流經(jīng)電流I之間滿足:,而當電動機正常運轉時其內(nèi)阻r、所加電壓U、流經(jīng)電流I之間滿足:r 。又如在遠距
18、離輸電中,輸電導線電阻的計算:,而應是R 。十、等效電壓源定理該實驗的理論依據(jù)的是“閉合電路的歐姆定律”,設一個閉合電路中外電路兩端的電壓即路端電壓為U,通過電源的電流為I,則有。圖1圖2伏安法測電源的基本電路有兩種電流表的直接法(如圖1)和電壓表的直接法(如圖2);設電壓表讀數(shù)為,電流表讀數(shù)為,則有方程 用同一電路作兩次實驗即可計算出電源電動勢和內(nèi)阻的實驗值、。實驗的系統(tǒng)誤差來源于、與U、I的偏差。 1電流表的直接法 (1)誤差來源分析如圖3所示,電流表測量的是通過電源的電流,但電壓表測量的“外電路中除去電流表之外其余部分”兩端的電壓,有: 圖3則由和,有準確方程變形得: 對比方程,可看出實
19、驗測量值為 (2)“等效法”分析如圖3所示,電壓表實際測量的是虛線框內(nèi)部分“電源、電流表”的“路端電壓”,電流表也是測量的通過該部分的電流,則由方程組計算出的應該是虛線框內(nèi)這個“等效電源”的電動勢E和內(nèi)阻r,而對這個“等效電源”,有 故有 。由上述分析可看出,用電流表的直接法測電源電動勢和內(nèi)阻時,要求,但實際上很接近r甚至大于r,故一般不用此方法,除非是已知的。 2電壓表的直接法 (1)誤差來源分析圖4如圖4所示,電壓表測量的是電源兩端的電壓路端電壓,但是電流表測量的卻是通過“外電路中除去電壓表之外其余部分”的電流,有 則由和,有準確方程有: 變形得: 對比方程,可看出實驗測量值為 (2)“等
20、效法”分析如圖4所示,電流表也是測量的通過虛線框內(nèi)部分“電源、電壓表”的電流,電壓表實際測量的是該部分的“路端電壓”,則由方程組計算出的應該是虛線框內(nèi)這個“等效電源”的電動勢E和內(nèi)阻r,而對這個“等效電源”,有 故有 。圖5將上式變形,有和,而,故用電壓表的直接法測電源電動勢和內(nèi)阻的誤差一般極小。 3小結與拓展 等效電壓源定理:一個包含電源的二端電路網(wǎng)絡,可看成一個等效的電壓源,等效電壓源的電動勢等于“二端電路網(wǎng)絡”兩端的開路電壓,內(nèi)阻等于“二端電路網(wǎng)絡”中去掉電動勢后兩端間的等效電阻。由上述分析可知,“等效法”分析“伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻”實驗中的系統(tǒng)誤差,基本思想是看電流表、電壓表實際測
21、量的是哪個“等效電源”的路端電壓和總電流,實驗測得的就是那個“等效電源”的電動勢和內(nèi)阻。圖6如圖5、6所示,R為電阻箱;在圖5所示實驗中,R相當于電壓表,該電路實際測量的是虛線框內(nèi)“等效電源”,故有 在圖6所示實驗中,R相當于電流表,該電路實際測量的是虛線框內(nèi)“等效電源”,故有 【例1】如圖3所示,電源的電動勢E=2V,內(nèi)阻r=1,定值電阻R0=2,變阻器R的阻值變化范圍為010,求:(1)變阻器R的阻值為多大時,R0消耗的功率最大?(2)變阻器R的阻值為多大時,R上消耗的功率最大?是多少?(3)變阻器R的阻值為多大時,電源的輸出功率最大?是多少?【解析】(1)R0消耗的功率,由于R0是定值電
22、阻,故R0兩端的電壓越大,R0消耗的功率P0越大. 而路端電壓隨著外電阻的增大而增大,所以當R=10時,R0消耗的功率最大. (2)可以把電源和定值電阻R0合起來看作一個等效電源,等效電路圖如圖4所示,等效電源的電動勢E=,等效內(nèi)阻r=,當R=r時,即時R上消耗的功率最大,(3)當外電路電阻與內(nèi)電路電阻相等時,電源輸出功率最大,即時,代入數(shù)值得:R=2時,電源輸出功率最大. 最大輸出功率R0RE r【例2】如圖所示,已知電源電動勢E,內(nèi)阻r,R0為一定值電阻,滑動變阻器最大阻值R,R>R0+r且R0<r問當R= 時,電源的輸出功率最大;R= 時,滑動變阻器R消耗的功率最大;R= 時
23、,定值電阻R0消耗的功率最大。【解析】由上文討論可知,電源的輸出功率取最大值的條件是外電阻的阻值和電源內(nèi)阻相等,因此只要令R+R0=r即可,所以R=r-R0時電源的輸出功率最大;欲求滑動變阻器消耗的功率最大值,因滑動變阻器為可變電阻,R0為定值電阻,可將R0等效為電源內(nèi)阻即可,即令R=R0+r即可;因R0為定值電阻,只要令通過R0的電流取最大值即可,所以令R=0即可讓定值電阻R0消耗的功率取最大值。G紅黑十一、歐姆表原理1、原理:閉合電路歐姆定律2、結構:如右圖,歐姆表有內(nèi)置電源,表筆(插孔)電流遵循“紅進黑出”,所以黑表筆接的是內(nèi)置電源正極;多用電表歐姆檔測量電阻時,黑表筆電勢高于紅表筆。3
24、、操作:(1)選檔:用歐姆表測電阻,應選擇合適的倍率(檔位),使得指針指在中間區(qū)域。(2)調(diào)零:紅黑表筆短接(),調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使得表頭滿偏,即通過表頭電流為Ig,則有:由此公式可得歐姆表內(nèi)阻為。(3)測量:斷開紅黑表筆,指針回到左側零刻線,將紅黑表筆接觸待測電阻兩端,則有: 由此公式可知,當時,即表頭指針半偏(指在中央刻度)。因此歐姆表的中值電阻就是其內(nèi)阻:。(4)讀數(shù):從歐姆檔刻度線讀出相應的數(shù)據(jù)后,還應該乘以相應的倍率。3、易錯提醒:(1)紅黑表筆電勢高低關系:黑高紅低;(2)先換擋后調(diào)零,調(diào)零的對應方程:,以及內(nèi)阻計算:;(3)斷開表筆后,測量電阻前,指針在左側零刻線,如果將待測電
25、阻接在兩表筆之間后,指針偏轉角度過小,是指從左側向右偏轉角度過小,即示數(shù)過大的意思,因此需要讓指針回到中間區(qū)域(示數(shù)變小些),需要換高倍率檔位;反之,指針偏轉角度過大,是指從左側向右偏轉角度過大,即示數(shù)過小的意思,因此需要讓指針回到中間區(qū)域(示數(shù)變大些),需要換低倍率檔位。十二、半偏法測電阻S1R0RS2圖1GR/用半偏法可以測量電流表的電阻(含靈敏電流計)、電壓表的電阻和未知電阻的阻值如何設計實驗電路,如何測量,怎樣減少實驗誤差,下面分類解析1、 用半偏法測電流表的內(nèi)阻Rg電流表的內(nèi)阻Rg的測量電路有圖1和圖2兩種電路應用圖1電路測量電流表的內(nèi)阻:步驟:(1)先閉會開關S1和S2,調(diào)節(jié)變阻器
26、R,使電流表指針指向滿偏;(2)再斷開開關S2,僅調(diào)節(jié)電阻箱R/,使電流表指針指向半偏;(3)電流表的內(nèi)阻等于電阻箱的阻值R/實驗儀器的基本要求:R << R/表流表內(nèi)阻誤差分析:圖2圖1是串聯(lián)半偏,因為流過Rg和R/ 的電流相等,應比較它們的電壓Ug和U2的大小,S2閉合時,兩者電壓之和和U =Ug +U2=Ug +0= Ug ,S2斷開時,電路的總電阻增大,由閉合電路的歐姆定律得:總電流減少,R的右端電阻、R0和電源內(nèi)阻三者電壓之和減少,并聯(lián)部分的電壓U并增大,即U并= Ug/2 +U2/ > Ug所以U2/ > Ug/2 ,R / > Rg 故測量值偏大注:
27、在圖1電路中,R/ 只能用電阻箱,而不能用滑動變阻器,其阻值只需比靈敏電流計的電阻大一點就可以了R一般使用滑動變阻器,其阻值要求較小,要求R << R/ ,以減小因閉合S2而引起總電壓的變化,從而減小誤差應用圖2電路測量電流表的內(nèi)阻:步驟:(1)先將R調(diào)到最左端,閉合S1,斷開S2,調(diào)節(jié)R使電流表滿偏;(2)使R不變,閉合S調(diào)節(jié)電阻箱R使電流表指到滿刻度的一半;(3)此時電阻箱R的讀數(shù)即為電流表的內(nèi)阻Rg實驗的基本要求:R >> R/表流表內(nèi)阻誤差分析圖2是并聯(lián)半偏,在半偏法測內(nèi)阻電路中,當閉合S時,引起總電阻減小,總電流增大,大于原電流表的滿偏電流,而此時電流表半偏,
28、所以流經(jīng)R的電流比電流表電流多,R的電阻比電流表的電阻小,但我們就把R / 的讀數(shù)當成電流表的內(nèi)阻,故測得的電流表的內(nèi)阻偏小注:圖2電路中,R只能用電阻箱,而不能用滑動變阻器,其阻值只需比靈敏電流表的電阻大一點就可以了,R一般使用滑動變阻器,也可用電阻箱或電位器,但其阻值要求較大,要求R >> R/ ,以減小因閉合S2而引起總電流的變化,從而減小誤差2、用半偏法測電壓表的內(nèi)阻應用圖電路測量電壓表的內(nèi)阻圖3步驟:(1)先將R調(diào)到最左端,閉合S1和 S2,調(diào)節(jié)R使電壓表滿偏;(2)使R不變,斷開S調(diào)節(jié)R/ 使電壓表指到滿刻度的一半;(3)此時電阻箱R/ 的讀數(shù)即為電壓表的內(nèi)阻RV 電壓
29、表內(nèi)阻誤差分析:S1RXRS2圖4GR/R0在半偏法測電壓表內(nèi)阻電路中,在斷開S時,引起總電阻增大,滑動變阻器兩端分得電壓將超過原電壓表的滿偏電壓,調(diào)節(jié)R使電壓表半偏時,R/ 上的電壓將比電壓表半偏電壓大,故R/ 的電阻比電壓表的內(nèi)阻大,所以測得電壓表內(nèi)阻偏大注:在圖3電路中,R/ 只能用電阻箱,而不能用滑動變阻器,其阻值只需比電壓表的電阻大一點就可以了,R一般使用滑動變阻器,其阻值要求較小,以減小因閉合S2而引起總電壓的變化,從而減小誤差3、用半偏法測未知電阻Rx的阻值拓展1:如果已知電流表的內(nèi)阻為Rg ,將一個未知的電阻Rx按圖4連接,可以測出未知的電阻Rx的阻值步驟同圖1;測量結果為:R
30、x =R/ - RgGRRK1K2E圖5Rx誤差分析如圖3;拓展2:如果已知電流表的內(nèi)阻為Rg ,將一個未知的電阻Rx按圖5連接,可以測出未知的電阻Rx的阻值步驟同圖2;測量結果為:Rx =R/ - Rg誤差分析如圖2十三、電橋法測電阻原理如圖為惠斯通電橋的原理圖,待測電阻Rx和R1 、R2、 R0四個電阻構成電橋的四個“臂”,檢流計G連通的CD稱為“橋”。當AB端加上直流電源時,橋上的電流表(檢流計)用來檢測其間有無電流及比較“橋”兩端(即CD端)的電位大小。調(diào)節(jié)R1 、R2和R0,可使CD兩點的電位相等,檢流計G指針指零(即Ig=0),此時,電橋達到平衡。電橋平衡時,UAC=UAD,UBC
31、=UBD ,即I1R1= I2R2 ,IxRx= I0R0 。因為G中無電流,所以,I1=Ix,,I2=I0, 。上列兩式相除,得: (1)Rx = CR0 (2)式(2)即為電橋平衡條件。顯然,電橋法測電阻的原理,就是采用電壓比較法。由于電橋平衡須由檢流計示零表示,故電橋測量方法又稱為示零法。當電橋平衡時,已知三個橋臂電阻,就可以求得另一橋臂得待測電阻值。 在實際測量中,為了方便調(diào)整電橋平衡。其中一個橋臂采用變阻箱或采用如右圖所示的可讀出長度的滑線電阻絲,通過調(diào)節(jié)靈敏電流計G的滑動頭D,使電流計中的電流為零,則電橋達到平衡,即可測出AD段和DB段的長度L1、L2由公式:求出待測電阻Rx的值。
32、3.特點:利用電橋法測電阻,結果比較精確,只取決于已知電阻、靈敏電流計的精確度,與電源的電動勢沒有關系,因此在要求精確測電阻時采用此方法。易錯點:電橋原理,計算方法十四、電表的改裝1、擴大微安表的量程若要擴大微安表(或毫安表)的量程,只要在微安表兩端并聯(lián)一個低電阻Rs,(稱為分流電阻)即可,如圖1所示。由于并聯(lián)了分流電阻Rs,大部分電流將從Rs流過,這樣由分流電阻Rs和表頭組成的整體就可以測量較大的電流了。設微安表的量程Ig ,內(nèi)阻為Rg ,若要把它的量程擴大為I0 ,分流電阻Rs應當多大?當AB間的電流為I0時,流過微安表的電流為Ig (這時微安表的指針剛好指到滿刻度),流過Rs的電流Is=
33、 I0 - Ig ,由于并聯(lián)電路兩端電壓相等,故 通常取I0= 10Ig ,100Ig , ,故分流電阻Rs一般為Rg / 9 ,Rg / 99 , 。 即:要把表頭的量程擴大n倍,分流電阻應取2、把微安表改裝成電壓表若要把微安表改裝成電壓表,只要用一個高電阻Rm (稱為分壓電阻)與原微安表串聯(lián)即可,如圖2所示。由于串聯(lián)了分壓電阻Rm ,總電壓的大部分降在Rm上,這樣由分壓電阻Rm和表頭組成的整體就可以測量較大的電壓了。設微安表的量程為Ig ,內(nèi)阻為Rg,若要把它改裝成量程為V0的電壓表,分壓電阻Rm應取多大?當A、B兩點間的電壓為V0時,流過微安表的電流為Ig (這時微安表的指針剛好指到滿刻
34、度。因此只要在微安表的標度盤上直接標上與該電流相應的電壓,微安表就成為電壓表了),根據(jù)歐姆定律,得 設微安表的滿偏電壓為Vg,把微安表的電壓量程擴大了n倍,則有:V0=nVg,所以有Rm=(n-1)Rg易錯點:為了電路設計的方便往往把電流表的兩個量程設計成如圖3的形式。當開關接到b時相當于改裝之前的電流表的內(nèi)阻是Rg +R1滿偏電流還是Ig。此時可知開關接a是小量程,開關接b是大量程十五、回旋加速器1.回旋加速器的加速條件:交流電源的周期與帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期相同.2.在回旋加速器中,帶電粒子的最高能量為:在帶電粒子一定的條件下,Ekm取決于D形盒的最大半徑R和磁感應強度B
35、.易錯點:1.交流電源周期與運動周期關系 2.最大動能相關因素十六、霍爾效應原理:如圖所示,厚度為h、寬度為d的導體板放在垂直于它的磁感應強度為B的勻強磁場中,當電流通過導體板時,截流子(電子)會在洛侖茲力的作用下向A側板偏轉,在導體板的上側面A和下側面A之間會產(chǎn)生電勢差,這種現(xiàn)象稱為霍爾效應穩(wěn)定時有 eBv=eE E=Bv上下兩側電勢差U=Eh=Bhv,又I=nesv S為導體的橫截面積s=hd得 所以 k稱為霍爾系數(shù)易錯點: 1.金屬導體載流子為電子(負電荷) 2.粒子偏轉方向十七、交變電流的有效值有效值的定義:讓交流電和直流電通過同樣阻值的電阻,如果它們在相同時間里產(chǎn)生的熱量相同,這一直
36、流電的數(shù)值就叫做該交變電流的有效值。平均值的定義:在一段時間內(nèi)通過導線的電荷量與時間的比值。交變電流的有效值是按電流產(chǎn)生焦耳熱相等角度,使變化的交變電流與不變的穩(wěn)恒直流等效;交變電流的平均值是按電流通過導線橫截面的電量相等角度,使變化的交變電流與不變的穩(wěn)恒直流等效兩者都是使問題簡化,但角度不同。所以交變電流通過電阻R產(chǎn)生的熱量(或消耗的電功率)要用有效值計算,且與電流的流向無關。交流電通過電阻R的電量要用平均值計算,且與電流流向有關,即如果所求時間內(nèi)電流方向發(fā)生變化,通過電阻的電量應是兩個不同流向時電量的差值。千萬記住不能用交變電流的平均值計算功率,也不能用交變電流的有效值計算電量。十八、電感
37、電容在暫態(tài)電路中的作用電路狀態(tài) 電感電容開關閉合瞬間相當于斷路(無窮大電阻)原理:線圈自感,電流只能從原來的值0逐漸增加,開關閉合,加了電壓,電流為零,故相當于斷路相當于短路(電阻為零)原理:電容器原來不帶電,兩板間電壓為零;開關閉合瞬間,電容器充電電量還沒有累積,因此兩板間電壓仍然為零,充電電流很大,故相當于短路穩(wěn)定電路相當于導線(可能有電阻)斷路開關斷開瞬間相當于電源原理:線圈中電流減小,產(chǎn)生自感電動勢,充當電源給電路供電(電流只能從原來的值逐漸減?。€圈儲存磁場能轉化為電能。相當于電源原理:電容器極板上儲存有電荷,兩板間有電壓,故充當電源給電路供電(正負極板電荷中和),電容器
38、儲存電場能轉化為電能十九、光電效應 (一)光電效應疑難分析1.金屬中的電子只能吸收一個光子的能量。從光開始照射,到釋放出光電子的過程非常快,所需時間非常短,金屬中的電子吸收一個光子的能量后,立即離開金屬表面逸出成為光電子.如果這個電子吸引一個光子的能量后不能逸出成為光電子,那么這一能量就迅速耗散到整個金屬板中,所以一個電子只能吸收一個光子的能量,而不能把幾個光子的能量積累起來。特殊條件下(強激光照射時)可發(fā)生多光子光電效應。2.任何一種金屬,都有一個極限頻率。當光照射金屬時,電子吸收光子的能量后,首先應克服原子核對它束縛,才可以離開金屬表面逸出成為光電子。電子克服金屬原子核的引力所做的功,叫做
39、逸出功。不同的金屬的逸出功是不同的,所以它們的極限頻率也是不同的。逸出功W和極限頻率的關系寫作: 或3.愛因斯坦的光電效應方程是根據(jù)能量守恒定律得出的。金屬表面的電子從入射光中吸收一個光子的能量hv時(電子吸收光子能量,不是光子與電子發(fā)生碰撞),一部分用于電子從金屬表面逸出時所做的逸出功W,另一部分轉換為光電子的最大初動能。即 或 由此公式可以看出光電子的最大初動能與入射光的頻率是線性關系,而不是成正比。4.光強的正確概念以及逸出的光電子數(shù)與光強的關系。光強一般是指單位時間內(nèi)入射到單位面積上光子的總能量。若用n表示每秒鐘射到每平方米上的光子數(shù),每個光子的能量為hv,則光強可寫作: E光強=n&
40、#183;hv(J/s·m2)由公式可以看出光強是由光的頻率和光子的發(fā)射率兩個因素決定的,對同一色光來說,光強相等時,光子數(shù)當然相等,光強不等時,也就是說光子數(shù)不同。對不同色光來說,盡管他們的光強相等,但由于頻率不同,每個光子的能量不同,單位時間內(nèi)入射到單位面積上的光子數(shù)也就不同。并且和頻率成反比關系。由下面關系可以看出:因為 E1=E2 n1hv1=n2hv2 所以 n1:n2=v2:v10-E某單色光使某一金屬逸出光電子,是因為大量光子射到金屬表布時,所謂“萬箭齊發(fā)、一箭中的”,按統(tǒng)計規(guī)律,金屬表面的電子能吸收光子的能量而逸出的光電子數(shù)目與入射的光子數(shù)成正比。若使這一單色光的強度
41、增大一倍,由于其頻率不變,發(fā)射的光子數(shù)也就增大一倍,那么逸出的光電子數(shù)也必然增多一倍。從這個意義上說,單位時間、單位面積上發(fā)射出的光電子數(shù)跟入射光頻率無關,跟入射光強度成正比。(二)與光電效應相關的圖象分析1、最大初動能Ek與入射光頻率的關系圖線(1)極限頻率:圖線與橫軸交點,(2)逸出功:縱截距的絕對值,(3)普朗克常量:斜率 IUIm強光(黃)弱光(黃)2、顏色相同、強度不同的光,光電流與電壓的關系(1)遏止電壓:圖線與橫軸交點(2)飽和光電流(3)最大初動能:Ekm=eUc Uc03、遏止電壓與入射光頻率的關系圖線(1)截止頻率:圖線與橫軸交點(2)遏止電壓:隨入射光頻率的增大而增大(3) 普朗克常量:等于圖線的斜率與電子電量的乘積二十、碰撞可能性的判斷技巧(一)二體對心碰撞可能性判斷三個判據(jù):一,動量守恒判據(jù),二,能量守恒判據(jù)碰后系統(tǒng)總動能小于等于碰前系統(tǒng)總動能,三,現(xiàn)實可能性判據(jù)碰前追得上,碰后不對穿。(二)基本結論所有碰撞的可能,都介于彈性碰撞
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