高二文科物理教案解析：基本原理及實際應用

一、物理學史及物理學家

1、 電閃雷鳴是自然界常見的現象，古人認為那是天神之火，是天神對罪惡的懲罰，直到1752年，偉大的科學家富蘭克林冒着生命危險在美國費城進行了著名的風箏實驗，把天電引了下來，發現天電和摩擦產生的電是一樣的，才使人類擺脱了對雷電現象的迷信。

2、 伏打於1800年春發明了能夠提供持續電流的電堆最早的直流電源。他的發明為科學家們由靜電轉入電流的研究創造了條件，揭開了電力應用的新篇章。

3、 以美國發明家愛迪生和英國化學家斯旺為代表的一批發明家，發明和改進了電燈，改變了人類日出而作、日沒而息的生活習慣。

4、 1820年，丹麥物理學家奧斯特用實驗展示了電與磁的聯繫，説明了電與磁之間存在着相互作用，這對電與磁研究的深入發展具有劃時代的意義，也預示了電力應用的可能性。

5、 英國物理學家法拉第經過10年的艱苦探索，終於在1831年發現了電磁感應現象，進一步揭示了電現象與磁現象之間的密切聯繫，奏響了電氣化時代的序曲。

6、 英國物理學家麥克斯韋建立完整的電磁場理論並預言電磁波的存在，他的理論，足以與牛頓力學理論相媲美，是物理學發展史上的一個里程碑式的貢獻。

7、 德國物理學家赫茲用實驗證實了電磁波的存在，為無線電技術的發展開拓了道路，被譽為無線電通信的先驅。後人為了紀念他，用他的名字命名了 頻率的單位。

二、基本原理及實際應用

1、 避雷針利用_尖端放電_原理來避雷：帶電雲層靠近建築物時，避雷針上產生的感應電荷會通過針尖放電，逐漸中和雲中的電荷，使建築物免遭雷擊。

2、 各種各樣的電熱器如電飯鍋、電熱水器、電熨斗、電熱毯等都是利用_電流的熱效應_來工作的。

3、 在磁場中，通電導線要受到安培力的作用，我們使用的電動機就是利用這個原理來工作的。

4、 磁場對運動電荷有力的作用，這種力叫做洛倫茲力。電視機顯象管就是利用了電子束磁偏轉_的原理。

5、 利用電磁感應的原理，人們製造了改變交流電壓的裝置變壓器,在現代化生活中發揮着極其重要的作用。

6、 日光燈的電子鎮流器是利用_自感現象_工作的;而電磁爐和金屬探測器是利用_渦流_工作的。

7、 電磁波具有能量，人們利用電磁波中的某個波段製造了_微波爐_來加熱食物。

8、 電磁波可以通過電纜、 光纜 進行有線傳播，也可以實現 無線 傳輸。在進行無線電通信時，需要發送和接受無線電波，_天線_是發射和接受無線電波的必要設備。

9、 把聲音、圖像等信號加載到高頻電磁波上的過程，稱為 調製 。信號的調製方式有調幅信號和調頻信號兩種方式。其中調頻 信號由於抗干擾能力強，操作性強，因此高質量的音樂和語言節目，電視伴音採用這種信號調製方式。

10、下面列出一些醫療器械的名稱和這些器械運用的物理現象。請將相應的字母填寫在運用這種現象的醫療器械後面的空格上。

⑴ 光機 D ; ⑵紫外線燈 C ;⑶理療醫用神燈照射傷口，可使傷口癒合得較好。這裏的神燈是利用了 E 。

A.光的全反射; B.紫外線具有很強的熒光作用;

C.紫外線具有殺菌消毒作用; D. 射線的很強的貫穿力;

E.紅外線具有顯著的熱作用; F.紅外線波長較長易發生衍射。

三、基本概念及規律應用

1、 電荷、元電荷、電荷守恆

(1)自然界中只存在兩種電荷：用_絲綢_摩擦過的_玻璃棒_帶正電荷，用_毛皮__摩擦過的_硬橡膠棒_帶負電荷。同種電荷相互_排斥_，異種電荷相互_吸引_。電荷的多少叫做電荷量_，用_Q_表示，單位是_庫侖，簡稱庫，用符號C表示。

(2)到目前為止，科學實驗發現的最小電荷量是電子所帶的電荷量。這個最小電荷用e表示，它的數值為1.6010-19C。實驗指出，所有帶電物體的電荷量或者等於它，或者是它的整數倍，因此我們把它叫做元電荷。

(3)用_摩擦_和_感應_的方法都可以使物體帶電。無論那種方法都不能_創造_電荷，也不能_消滅_電荷，只能使電荷在物體上或物體間發生_轉移_，在此過程中，電荷的總量_不變_，這就是電荷守恆定律。

例題1：保護知識產權，抵制盜版是我們每個公民的責任與義務。盜版書籍影響我們的學習效率甚至會給我們的學習帶來隱患。小華有一次不小心購買了盜版的物理參考書，做練習時，他發現有一個關鍵數字看不清，拿來問老師，如果你是老師，你認為可能是下列幾個數字中的那一個 ( B )

A.6.210-19C B.6.410-19C

C.6.610-19C D.6.810-19C

2、 庫侖定律

(1)內容：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，跟它們電荷量的乘積成正比，跟它們距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。

(2)公式： F =KQ1Q2/r2___其中k=9.0109 N﹒m2/C2

(3)應用：

例題2：真空中有兩個靜止的點電荷，它們之間的作用力為F，若它們的帶電量都增大為原來的2倍，距離減少為原來的1/2，它們之間的相互作用力變為 ( D )

A.F/2 B.F C.4F D.16F

例題3：真空中有兩個相距0.1m、帶電量相等的點電荷，它們間的靜電力的大小為10-3N，求每個點電荷所帶電荷量是元電荷的多少倍?

答案：2.11010

3、 電場、電場強度、電場線

(1)帶電體周圍存在着一種物質，這種物質叫_電場_，電荷間的相互作用就是通過_電場_發生的。

(2)電場強度(場強)①定義：放在電場中某點的電荷所受電場力F跟它的電荷量的比值

②公式: E=F/q_由公式可知，場強的單位為牛每庫

③場強既有大小_，又有方向，是矢量。方向規定：電場中某點的場強方向跟正電荷在該點所受的電場力的方向相同。

(3)電場線可以形象地描述電場的分佈。電場線的疏密程度反映電場的強弱;電場線上某點的切線方向表示該點的場強方向，即電場方向。勻強電場的電場線特點：距離相等的平行直線。

例題4：某電場的電場線如右下圖所示，則某點電荷A和B所受電場力的大小關係是( A )

B. FA

例題5：關於電場線，下列説法正確的是 ( D )

A.電場線方向一定是帶電粒子在電場中受力的方向

B.兩條電場線在電場中可以相交

C.電場線就是帶電粒子在電場中的運動軌跡

D.在同一幅電場分佈圖中電場越強的地方，電場線越密

4、 電容器、電容

(1)某電容器上標有220V 300， 300F=____________F=___________pF

(2)關於電容器的電容，下列説法正確的是 ( D )

A.電容器所帶的電荷越多，電容就越大

B.電容器兩極板間的電壓越高，電容就越大

C.電容器所帶電荷增加一倍，電容就增加一倍

D.電容是描述電容器容納電荷本領的物理量

5、 電流、電源、電動勢

(1)電流的概念：電荷的定向移動形成電流。

(2)電流產生條件：導體兩端有電壓。電源在電路中的作用是保持導體上的電壓，使導體中有持續的電流。

(3)電流的方向：規定正電荷定向移動的方向為電流的方向。在金屬導體中，電流的方向與自由電子定向移動方向相反。

(4)電流描述電流強弱的物理量。定義：通過導線某橫截面的電荷量與所用時間的比值

公式：I=Q/t單位：安培簡稱安，符號A，常用單位mA和A。單位換算關係：_________________________、_________________________________

(5)電動勢是用來描述電源本身性質的物理量。符號E，單位伏特。電動勢在數值上等於電源沒有接入電路時兩極間的電壓。

例題6：某電池電動勢為1.5V，如果不考慮它內部的電阻，當把它的兩極與150的電阻連在一起時，16秒內有_0.16_C的電荷定向移動通過電阻的 橫截面，相當於_ 1.01018個電子通過該截面。

例題7：如右圖所示的穩恆電路中, R1=1,R2=2,R3=3那麼通過電阻R1、R2、R3的電流強度之比I1:I2:I3 為 ( C )

A.1:2:3 B.3:2:1 C.2:1:3 D.3:1:2

6、 電流的熱效應焦耳定律

(1)內容：電流通過導體產生的熱量，跟電流的二次方，導體的電阻、通過的時間成正比。

(2)公式：Q=I2Rt

例題8：通過電阻R的電流強度為I時，在t時間內產生的熱量為Q，若電阻為2R，電流強度為I/2，則在時間t內產生的熱量為 ( C )

A.4Q B.2Q C.Q/2 D.Q/4

例題9：把四個完全相同的電阻A、B、C、D串連後接入電路，消耗的總功率為P，把它們並聯後接入該電路，則消耗的總功率為 ( D )

A.P B.4P C.8P D.16P

7、磁場、磁感線、地磁場、電流的磁場、磁性材料

(1)磁體和電流的周圍都存在着磁場,磁場對磁體和電流都有力的作用.磁場具有方向性,規定在磁場中任一點,小磁針北極的受力方向為該點的磁場方向.也就是小磁針靜止時北極所指的方向。

(2)磁感線可以形象地描述磁場的分佈。磁感線的疏密程度反映磁場的強弱;磁感線上某點的切線方向表示該點的場強方向，即磁場方向。勻強磁場的磁感線特點：距離相等的平行直線。

(3)地球的地理兩極與地磁兩極並不完全重合，其間有一個交角，叫做磁偏角。

(4)不論是直線電流的磁場還是環形電流的磁場，都可以用安培定則來判斷其方向，判斷直線電流的具體做法是右手握住導線，讓伸直的拇指的方向與電流的方向一致，那麼，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環繞方向。

(5)通常我們所説的鐵磁性物質是指磁化後的磁性比其他物質磁性強得多的物質，也叫強磁性物質。這些物質由很多已經磁化的小區域組成，這些小區域叫做磁疇。

例題10：在通電螺線管內部有一點A,通過A點的磁感線方向一定是 ( B、C )

A.從螺線管的N極指向S極

B.放在該點的小磁針北極受力的方向

C.從螺線管的S極指向N極

D.放在該點的小磁針的南極受力的方向

例題11：下列關於磁鐵的使用的説法中不正確的是 (D)

A.磁鐵受到撞擊會使磁鐵的磁性減弱

B.原先沒有磁性的鐵，在長期受到磁鐵的吸引會產生磁性

C.對磁鐵加熱會使磁鐵的磁性減弱

D.永磁體在受到加熱或敲打後，其磁性不會發生改變

例題12：下列物品中必須用到磁性材料的是 ( B )

碟片 B.計算機上的磁盤 C.電話卡 D.喝水用的搪瓷杯子

例題13：一塊磁鐵從高出掉到地上，雖然沒有斷，但磁性變弱了，這是因為 ( B )

A.磁鐵被磁化了 B.磁鐵因劇烈震動而退磁了

C.磁鐵是非磁性物質 D.磁鐵是軟磁性材料

8、磁場對通電導線的作用力

例題14：將長0.5m，通過4A電流的通電導線放在勻強磁場中,當導線和磁場方向垂直時,通電導線所受磁場力為0.3N,則勻強磁場的磁療感應強度B大小為0.15T,若將通電導線中的電流減為2A,則這時勻強磁場的B為 0.15 T,導線受安培力為 0.15N.

例題15：如圖所示,一條放在磁場中的通電導線,導線與磁場方向垂直，圖中已經分別標明電流、磁場和安培力這三個物理量中兩個量的方向,試在圖中標出第三個量的方向.

例題16：如下圖所示，電流從A點分兩路通過對稱的半圓分路匯合於B點，在圓環中心處的磁感應強度為 為零 (填最大最小或為零)

例題17：如圖在傾角為30的斜面上,水平固定一根20cm長的銅棒,將其兩端用軟導線與電源連接,銅棒中通有2A的電流,方向如圖4所示,如空間存在豎直向上的、磁感應強度為0.4T的勻強磁場,則銅棒受到的安培力的大小為0.16 N,方向是水平向右

例題18：關於磁場對通電直導線作用力的大小，下列説法中正確的是( B )

A.通電直導線跟磁場方向平行時作用力最小，但不為零

B.通電直導線跟磁場方向垂直時作用力最大

C.作用力的大小跟導線與磁場方向的夾角大小無關

D.通電直導線跟磁場方向不垂直時肯定無作用力

例題19：以下説法正確的是 (A )

A.通電導線在磁場中可能會受到力的作用

B.磁鐵對通電導線不會有力的作用

C.兩根通電導線之間不可能有力的作用

D.兩根通電導線之間只可能有引力的作用，不可能有斥力的作用

例題20：某同學畫的表示磁場B、電流I和安培力F的相互關係如圖所示，其中正確的是(D )

例題21：如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根長直導線，導線與磁鐵垂直，給導線通以垂直紙面向外的電流，則( A )

A.磁鐵對桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用.

B.磁鐵對桌面壓力減小，受到桌面的摩擦力作用.

C.磁鐵對桌面壓力增加，不受桌面的摩擦力作用.

D.磁鐵對桌面壓力增加，受到桌面的摩擦力作用.

例題22：在赤道附近的地磁場可看做是沿南北方向的勻強磁場，磁感應強度的大小是0.510-4T。如果赤道上有一根沿東西方向的直導線，長20m，通有從東向西的電流30A，問地磁場對這根導線的作用力有多大?方向如何?

0.03N，向下

9、磁場對運動電荷的作用力

例題23：關於電荷所受電場力和洛倫茲力，正確的説法是 ( B )

A.電荷在磁場中一定受洛倫茲力作用

B.電荷在電場中一定受電場力作用

C.電荷所受電場力一定與該處電場方向一致

D.電荷所受的洛倫茲力不一定與磁場方向垂直

10、電磁感應現象、磁通量、感應電動勢、法拉第電磁感應定律

閉合電路中由於_磁通量_的變化，電路中產生了感應電流，也就是產生了感應電動勢__。產生感應電動勢的那部分電路相當於_電源__，電路中的感應電動勢與磁通量的變化率成正比。這就是法拉第電磁感應定律。

例題24：關於電磁感應現象的有關説法中，正確的是 ( D )

A、只要穿過閉合電路中的磁通量不為零，閉合電路中就一定有感應電流發生

B、穿過閉合電路中的磁通量減少，則電路中感應電流就減小

C.穿過閉合電路中的磁通量越大，閉合電路中的感應電動勢越大

D.穿過閉合電路中的磁通量變化越快，閉合電路中感應電動勢越大

例題25：關於感應電動勢和感應電流,下列説法中正確的是 (B)

A.只有當電路閉合, 且穿過電路的磁通量發生變化時，電路中才有感應電動勢

B.只有當電路閉合，且穿過電路的磁通量發生變化時，電路中才有感應電流

C.不管電路是否閉合，只要有磁通量穿過電路，電路中就有感應電動勢

D.不管電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發生變化，電路中就有感應電流

(1)交流電的有效值是根據_電流的熱效應_ 來規定的，對於正弦交流電，它的有效值是其峯值的0.707倍。若把電容器接在交流電路中，則它能起到隔直流和通交流作用。

(2)頻率為50Hz的正弦電流，對人體的安全電壓有效值不能超過 ，這個交流電壓的週期是0.02 ，峯值是50.9_ 。

例題26：有一台使用交流電的電冰箱上標有額定電壓為 的字樣，這 是指 ( D )

A.交流電電壓的瞬時值 B.交流電電壓的最大值

C.交流電電壓的平均值 D.交流電電壓的有效值

12、變壓器

例題27：一台理想變壓器的原線圈有1320匝，副線圈有36匝。原線圈與220V的交變電壓相接，計算副線圈兩端輸出的電壓。若副線圈接有電阻是3 負載，求副線圈的輸出功率。

(1)6(2)12

例題28：有一個負載電阻值為R，當將它接在20 V的直流電源上時，消耗的電功率為P，若將R接在圖5中的變壓器的次級電路中消耗的電功率是P/2.已知變壓器的輸入電壓的最大值為200 V，求此變壓器的原、副線圈的匝數之比.

10：1

13、高壓輸電

(1)遠距離輸電時，減少輸電線路電能損失的途徑有兩個，一是減小導線電阻，二是減小輸電電流。

(2)水電站向小山村輸電，輸送的電功率為 ，若以 送電，線路上電功率損失 ，線路的總電阻是_9 ;若以 送電，線路上電功率損失可降至1.1 。

例題29：遠距離輸電都採用高壓輸電，其優點是 ( D )

A.可增大輸電電流 B.可加快輸電速度

C.可增大輸電功率 D.可減少輸電線上的能量損失

例題30：遠距離輸電中，發電廠輸送的電功率相同，如果分別採用輸電電壓為U1=110kV輸電和輸電電壓為U2=330kV輸電。則兩種情況中，輸電線上通過的電流之比I1∶I2等於 ( B )

A.1∶1 B.3∶1 C.1∶3 D.9∶1

14、自感現象、渦流

例題31：關於自感現象，下列説法中正確的是 (D)

A.對於同一線圈，通過它的電流越大，線圈中產生的自感電動勢越大

B.對於同一線圈，通過它的磁通量越大，線圈中產生的自感電動勢越大

C.對於同一線圈，當電流變化越大時，線圈中產生的自感電動勢越大

D.對於同一線圈，當電流變化越快時，線圈中產生的自感電動勢越大

例題32：關於自感係數，下列説法中錯誤的是 ( C )

A.其他條件相同，線圈越長自感係數就越大

B.其他條件相同，線圈匝數越密自感係數就越大

C.其他條件相同，線圈越細自感係數就越大

D.其他條件相同，有鐵芯的線圈比沒有鐵芯的線圈自感係數大

15、電磁波及其應用

例題33：根據麥克斯韋電磁理論，如下説法正確的是 ( D )

A.變化的電場一定產生變化的磁場

B.均勻變化的電場一定產生均勻變化的磁場

C.穩定的電場一定產生穩定的磁場

D.振盪交變的電場一定產生同頻率的振盪交變磁場

例題34：關於電磁場和電磁波的正確説法是 ( B )

A.電場和磁場總是相互聯繫的，它們統稱為電磁場

B.電磁場由發生的區域向遠處的傳播形成電磁波

C.在電場周圍一定產生磁場，磁場周圍一定產生電場

D.電磁波是一種波，聲波也是一種波，理論上它們是同種性質的波動

例題35：以下有關在真空中傳播的電磁波的説法正確的是 ( B )

A.頻率越大，傳播的速度越大

B.頻率不同，傳播的速度相同

C.頻率越大，其波長越大

D.頻率不同, 傳播速度也不同

例題36：太陽輻射的能量集中在紅外線 、可見光和紫外線三個區域內。波長在黃綠光附近，輻射的能量最強 ，我們的眼睛正好能感受這個區域的電磁輻射。

例題37：電磁波在傳播過程中，保持不變的物理量是 ( A )

A.頻率 B.波長 C.振幅 D.波速

例題38：在電磁波譜中，紅外線、可見光和倫琴射線( 射線)三個波段的頻率大小關係是 ( B ) A.紅外線的頻率最大，可見光的頻率最小

B.倫琴射線的頻率最大，紅外線的頻率最小

C.可見光的頻率最大，紅外線的頻率最小

D.倫琴射線頻率最大，可見光的頻率最小

例題39：關於紫外線，下列説法中正確的是 (C )

A.一切物體都會發出紫外線

B.紫外線可用於無線電通訊

C.紫外線有較高的能量，足以破壞細胞中的物質

D.在紫外線照射下，所有物質會發出熒光

例題40：如圖所示的球形容器中盛有含碘的二硫化碳溶液，在太陽光的照射下，地面呈現的是圓形黑影，在黑影中放一支温度計，可發現温度計顯示的温度明顯上升，則由此可斷定 ( C )

A.含碘的二硫化碳溶液對於可見光是透明的

B.含碘的二硫化碳溶液對於紫外線是不透明的

C.含碘的二硫化碳溶液對於紅外線是透明的

D.含碘的二硫化碳溶液對於紅外線是不透明的

例題41：轉換電視頻道，選擇自己喜歡的電視節目，稱為 ( D )

A.調幅 B.調頻 C.調製 D.調諧

例題42：電磁波在空氣中的傳播速度為3108m/s，某廣播電台能夠發射波長為50m的無線電波，那麼收音機接收這個電台時調諧的頻率應工作在 ( C )

A.150MHz B.500MHz C.6.00MHz D.3.00MHz

例題43：下列可作為傳感器的來使用的是 ( A )

A.受力而形變的彈簧 B.實驗室內養殖的兔子

C.用來砌房子的磚頭 D.自然界的風

例題44：大量信息的存儲和多用户的使用對信息安全提出了嚴峻的挑戰，下列四項中對計算機系統的信息危害最大的是 ( B )

A.內存大小 B.計算機病毒 C.電腦的存儲速度 D.電腦的計算速度

例題45：用遙控器調換電視機的頻道的過程，實際上就是傳感器把光信號轉化為電信號的過程。下列屬於這類傳感器的是 ( A )

A.紅外報警裝置 B.走廊照明燈的聲控開關

C.自動洗衣機中的壓力傳感裝置 D.電飯煲中控制加熱和保温的温控器

[高二文科物理教案解析：基本原理及實際應用]