考前第5天 电路与电磁感应 近代物理初步 [回顾知识] 1．电流强度 I＝定义式 I＝决定式 I＝neSv微观表达式 2．闭合电路欧姆定律 1闭合电路欧姆定律 ①内容I＝E/R＋r，或E＝U＋U′，E＝U＋Ir. ②说明外电路断路时，R→∞，有I＝0，U＝E. 外电路短路时，R＝0，有I＝E/r，U＝0. 3．电源的几个功率 1电源的总功率P总＝EI＝I2R＋r 2电源内部消耗的功率P内＝I2r 3电源的输出功率P出＝UI＝P总－P内 4．法拉第电磁感应定律 1定律内容电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比． E＝ 2定律的几种表示式E＝，E＝BLvsinθ，E＝S＝B，E＝BL2ω. 5．正弦式交变电流瞬时值表达式e＝Emsinωt，U＝Umsinωt，i＝Imsinωt. 正弦式交变电流有效值与最大值的关系E＝，U＝，I＝. 6．理想变压器及其关系式 1电压关系为＝多输出线圈时为＝＝． 2功率关系为P入＝P出多输出线圈时为P入＝P出1＋P出2＋． 3电流关系为＝多输出线圈时为n1I1＝n2I2＋n3I3＋． 4频率关系为f入＝f出． 7．光电效应 1四条实验规律 ①任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于或等于这个频率，才能产生光电效应． ②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大． ③入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不会超过10－9 s. ④当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比． 2光子说爱因斯坦认为光是不连续的，一份一份的，每一份就是一个光子，对应光子的能量ε＝hν. 3光电效应方程Ek＝hν－W0. 8．玻尔理论的三个要点 1定态原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的． 2跃迁原子从一种定态跃迁到另一种定态时吸收或辐射光子的能量为hν＝|E初－E末|. 3轨道原子的不同能量状态跟电子沿不同半径的轨道绕核运动相对应，半径是不连续的． 9．原子核的衰变 1三种射线 种类 α射线 β射线 γ射线 实质 高速氦核流 高速电子流 光子 带电量 2e －e 0 速度 0.1c 0.99c c 贯穿本领 最弱，用一张薄纸能挡住 较强，穿透几毫米厚的铝板 最强，穿透几厘米厚的铅板 对空气的电 离作用 最强 较弱 最弱 2衰变方程 ①α衰变X→Y＋He2个质子和2个中子结合成一整体射出 ②β衰变X→Y＋e中子转化为质子和电子 3半衰期 ①决定因素由核本身的因素决定，与原子核所处的物理状态或化学状态无关． 10．四大核反应方程 [回顾方法] 1．直流电路动态分析的方法 1程序法 基本思路是“部分→整体→部分”，即从阻值变化的部分入手，由串、并联规律判断R总的变化情况，再由欧姆定律判断I总和U端的变化情况，最后再由部分电路欧姆定律判定各部分电流或电压的变化情况．即 R局→R总→I总→U端→ 2直观法 即直接应用“部分电路中的R、I、U的关系”中的两个结论． ①任一电阻R阻值增大，必引起该电阻中电流I的减小和该电阻两端电压U的增大．即R↑→. ②任一电阻R阻值增大，必将引起与之并联的支路中电流I并的增大和与之串联的各电阻两端电压U串的减小．即R↑→. 3极端法 因变阻器滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个端点去讨论． 2．应用楞次定律判断感应电流方向的方法 1确定穿过回路的原磁场的方向；
2确定原磁场的磁通量是“增加”、还是“减小”；
3确定感应电流磁场的方向与原磁场“增则反、减则同”；
4根据感应电流的磁场方向，由安培定则判断感应电流的方向． 3．核能的计算方法 1根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2J． 2根据1原子质量单位u相当于931.5兆电子伏MeV能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm931.5MeV． 3如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能． 4．衰变次数的确定方法 方法一确定衰变次数的方法是依据两个守恒规律，设放射性元素X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素Y，则表示该核反应的方程为X→Y＋nHe＋me.根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程 A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m 由以上两式联立解得n＝，m＝＋Z′－Z 由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组． 方法二因为β衰变对质量数无影响，可先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后根据衰变规律确定β衰变的次数． [回顾易错点] 1．区分电阻R和电流I的定义式和决定式． 2．区分纯电阻电路与非纯电阻电路． 3．区分电容与电感． 4．区分路端电压与电动势． 5．区分变压器原副线圈是“一带一”还是“一带多”． 6．区分变压器两端电压U出与电线上分压U损． 7．区分“磁场的有效面积”与“线圈的面积”． 8．区分“光子”与“光电子”． 9．区分“裂变”与“聚变”． 10．在氢原子跃迁中，区分是“一群”还是“一个”氢原子，区分“跃迁”和“电离”，区分“光子”和“实物粒子”． [保温精练] 1．多选如图所示，电源电动势为E，内阻为r，电压表和电流表均为理想电表，L为白炽灯，其阻值不随温度变化，R1、R2为定值电阻，R为滑动变阻器．当滑动变阻器的滑片从a端向b端滑动时，下列说法正确的是 A．电压表V1、V2、V和电流表A的示数均增大 B．电压表V2和电流表A的示数之比增大 C．白炽灯L变暗 D．电压表V1示数的变化量和电流表A示数的变化量的比值减小 [解析] 当滑动变阻器的滑片从a端向b端滑动时，其接入电路中的电阻增大，因此总电阻增大，总电流减小，路端电压增大，流过R2的电流增大，所以电流表A示数减小，白炽灯L变暗，A错误，C正确；
电压表V2和电流表A的示数的比值为滑动变阻器R接入电路的阻值，增大，B正确；
因为RL＝＝，所以电压表V1示数的变化量和电流表A示数的变化量的比值不变，D错误． [答案] BC 2．2018长春市高三质监多选如图所示，在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场，PQ为两个磁场的理想边界，磁场范围足够大．一个边长为a、质量为m、电阻为R的单匝正方形金属线框，以速度v沿垂直磁场方向从如图所示的实线位置Ⅰ开始向右运动，当线框运动到各有一半面积在两个磁场中的位置Ⅱ时，线框的速度为.则下列说法正确的是 A．在位置Ⅱ时线框中的电功率为 B．此过程中回路产生的电能为mv2 C．在位置Ⅱ时线框的加速度大小为 D．此过程中通过导线横截面的电荷量为 [解析] 线框经过位置Ⅱ时，线框左右两边均切割磁感线，所以此时的感应电动势E＝Ba2＝Bav，故线框中的电功率P＝＝，选项A正确；
线框从位置Ⅰ到位置Ⅱ的过程中，动能减少量ΔEk＝mv2－m2＝mv2，根据能量守恒定律可知，此过程中回路产生的电能为mv2，选项B正确；
线框在位置Ⅱ时，左右两边所受安培力大小均为F＝Ba＝，根据左手定则可知，线框左右两边所受安培力的方向均向左，故此时线框的加速度大小为a＝＝，选项C错误；
由q＝Δt、＝、＝三式联立，解得q＝，线框在位置Ⅰ时其磁通量为Ba2，而线框在位置Ⅱ时其磁通量为零，故q＝，选项D正确． [答案] ABD 3．多选下列说法中正确的是 A．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂的结构 B.Tn衰变成Pb要经过6次α衰变和4次β衰变 C．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 D．经过两个半衰期，放射性物质剩余质量为原来的 E．对于某种金属，超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大 [解析] 卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，但并不能说明原子核有复杂的结构，A错；
据α衰变、β衰变的实质可知Th→Pb＋nHe＋me，得n＝6，m＝4，故B正确；
β衰变中的β射线是由原子核中的中子转变形成的，C错；
每经过一个半衰期，放射性物质剩余质量为原来的一半，所以D正确；
据光电效应方程Ekm＝hν－W0得入射光频率ν越高，所产生的光电子的最大初动能Ekm就越大，E正确． [答案] BDE 4.多选如图为氢原子的能级示意图，则下列对氢原子跃迁的理解正确的是 A．由高能级向低能级跃迁时辐射出来的光电子一定不能使逸出功为3.34 eV的金属发生光电效应 B．大量处于n＝4能级的氢原子向n＝1能级跃迁时，向外辐射6种不同频率的光子 C．大量处于n＝3能级的氢原子向n＝1能级跃迁时，用发 出的光照射逸出功为3.34 eV的金属，从金属表面逸出的光电子的最大初动能为8.75 eV D．如果用光子能量为10.3 eV的光照射处于n＝1能级的氢原子，则该能级的氢原子能够跃迁到较高能级 [解析] 氢原子从高能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差，当氢原子从高能级跃迁到基态时放出的光子的能量最小值为－3.4 eV－－13.6 eV＝10.2 eV，大于3.34 eV，所以一定能使逸出功为3.34 eV的金属发生光电效应，A错误；
大量处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子的种类为C＝＝6，B正确；
大量处于n＝3能级的氢原子向n＝1能级跃迁时，辐射出的光子能量最大为－1.51 eV－－13.6 eV＝12.09 eV，用此光子照射逸出功为3.34 eV的金属，由爱因斯坦光电效应方程可得该金属的最大初动能为12.09 eV－3.34 eV＝8.75 eV，C正确；
当氢原子由低能级向高能级跃迁时，氢原子吸收的光子能量一定等于两能级之间的能量差，而由氢原子的能级图可知任何两能级间的能量差都不等于10.3 eV，因此不能使n＝1能级的氢原子跃迁到较高的能级，D错误． [答案] BC 7