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功率.定義求法和推論求法 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

A.(選修模塊3-3)(12分)
(1)下列四幅圖的有關(guān)說(shuō)法中正確的是        

A.分子間距離為r0時(shí),分子間不存在引力和斥力
B.水面上的單分子油膜,在測(cè)量油膜直徑d大小時(shí)可把他們當(dāng)做球形處理
C.食鹽晶體中的鈉、氯離子按一定規(guī)律分布,具有空間上的周期性
D.猛推木質(zhì)推桿,氣體對(duì)外界做正功,密閉的氣體溫度升高,壓強(qiáng)變大
(2)已知某物質(zhì)摩爾質(zhì)量為M,密度為ρ,阿伏加德羅常數(shù)為NA,則該物質(zhì)的分子質(zhì)量為      ,單位體積的分子數(shù)為      . 
(3)如圖,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)等容過(guò)程變化到狀態(tài)B,此過(guò)程中氣體吸收的熱量Q=6.0×102J,

求:
①該氣體在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng);
②該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B過(guò)程中內(nèi)能的增量。
B.(選修模塊3-4)(12分)
(1)下列四幅圖的有關(guān)說(shuō)法中正確的是      

A.由兩個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像可知:它們的相位差為/2或者
B.當(dāng)球與橫梁之間存在摩擦的情況下,球的振動(dòng)不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)
C.頻率相同的兩列波疊加時(shí),某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng),某些區(qū)域的振動(dòng)減弱
D.當(dāng)簡(jiǎn)諧波向右傳播時(shí),質(zhì)點(diǎn)A此時(shí)的速度沿y軸正方向
(2)1905年愛(ài)因斯坦提出的狹義相對(duì)論是以狹義相對(duì)性原理和           這兩條基本假設(shè)為前提的;在相對(duì)于地面以0.8c運(yùn)動(dòng)的光火箭上的人觀測(cè)到地面上的的生命進(jìn)程比火箭上的生命進(jìn)程要   (填快或慢)。
(3)如圖所示,△ABC為等腰直角三棱鏡的橫截面,∠C=90°,一束激光a沿平行于AB邊射入棱鏡,經(jīng)一次折射后射到BC邊時(shí),剛好能發(fā)生全反射,求該棱鏡的折射率n和棱鏡中的光速。

C.(選修模塊3-5)(12分)
(1)下列說(shuō)法正確的是
A.某放射性元素經(jīng)過(guò)19天后,余下的該元素的質(zhì)量為原來(lái)的1/32,則該元素的半衰期為 3.8天
B.a(chǎn)粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)
C.對(duì)放射性物質(zhì)施加壓力,其半衰期將減少
D.氫原子從定態(tài)n=3躍遷到定態(tài)n= 2,再躍遷到定態(tài)n = 1,則后一次躍遷輻射的光的波長(zhǎng)比前一次的要短
(2)光電效應(yīng)和       都證明光具有粒子性,      提出實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性。
(3)如圖所示,水平光滑地面上依次放置著質(zhì)量均為m ="0.08" kg的10塊完全相同的長(zhǎng)直木板。質(zhì)量M =" 1.0" kg、大小可忽略的小銅塊以初速度v0="6.0" m/s從長(zhǎng)木板左端滑上木板,當(dāng)銅塊滑離第一塊木板時(shí),速度大小為v1="4.0" m/S。銅塊最終停在第二塊木板上。取g="10" m/s2,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字。求:

①第一塊木板的最終速度
②銅塊的最終速度

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A.(選修模塊3-3)(12分)

(1)下列四幅圖的有關(guān)說(shuō)法中正確的是        

A.分子間距離為r0時(shí),分子間不存在引力和斥力

B.水面上的單分子油膜,在測(cè)量油膜直徑d大小時(shí)可把他們當(dāng)做球形處理

C.食鹽晶體中的鈉、氯離子按一定規(guī)律分布,具有空間上的周期性

D.猛推木質(zhì)推桿,氣體對(duì)外界做正功,密閉的氣體溫度升高,壓強(qiáng)變大

(2)已知某物質(zhì)摩爾質(zhì)量為M,密度為ρ,阿伏加德羅常數(shù)為NA,則該物質(zhì)的分子質(zhì)量為      ,單位體積的分子數(shù)為      . 

(3)如圖,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)等容過(guò)程變化到狀態(tài)B,此過(guò)程中氣體吸收的熱量Q=6.0×102J,

求:

①該氣體在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng);

②該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B過(guò)程中內(nèi)能的增量。

B.(選修模塊3-4)(12分)

(1)下列四幅圖的有關(guān)說(shuō)法中正確的是      

A.由兩個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像可知:它們的相位差為/2或者

B.當(dāng)球與橫梁之間存在摩擦的情況下,球的振動(dòng)不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)

C.頻率相同的兩列波疊加時(shí),某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng),某些區(qū)域的振動(dòng)減弱

D.當(dāng)簡(jiǎn)諧波向右傳播時(shí),質(zhì)點(diǎn)A此時(shí)的速度沿y軸正方向

(2)1905年愛(ài)因斯坦提出的狹義相對(duì)論是以狹義相對(duì)性原理和           這兩條基本假設(shè)為前提的;在相對(duì)于地面以0.8c運(yùn)動(dòng)的光火箭上的人觀測(cè)到地面上的的生命進(jìn)程比火箭上的生命進(jìn)程要   (填快或慢)。

(3)如圖所示,△ABC為等腰直角三棱鏡的橫截面,∠C=90°,一束激光a沿平行于AB邊射入棱鏡,經(jīng)一次折射后射到BC邊時(shí),剛好能發(fā)生全反射,求該棱鏡的折射率n和棱鏡中的光速。

C.(選修模塊3-5)(12分)

(1)下列說(shuō)法正確的是

A.某放射性元素經(jīng)過(guò)19天后,余下的該元素的質(zhì)量為原來(lái)的1/32,則該元素的半衰期為 3.8天

B.a(chǎn)粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)

C.對(duì)放射性物質(zhì)施加壓力,其半衰期將減少

D.氫原子從定態(tài)n=3躍遷到定態(tài)n= 2,再躍遷到定態(tài)n = 1,則后一次躍遷輻射的光的波長(zhǎng)比前一次的要短

(2)光電效應(yīng)和       都證明光具有粒子性,      提出實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性。

(3)如圖所示,水平光滑地面上依次放置著質(zhì)量均為m ="0.08" kg的10塊完全相同的長(zhǎng)直木板。質(zhì)量M =" 1.0" kg、大小可忽略的小銅塊以初速度v0="6.0" m/s從長(zhǎng)木板左端滑上木板,當(dāng)銅塊滑離第一塊木板時(shí),速度大小為v1="4.0" m/S。銅塊最終停在第二塊木板上。取g="10" m/s2,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字。求:

①第一塊木板的最終速度

②銅塊的最終速度

 

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A.(選修模塊3-3)(12分)
(1)下列四幅圖的有關(guān)說(shuō)法中正確的是        

A.分子間距離為r0時(shí),分子間不存在引力和斥力
B.水面上的單分子油膜,在測(cè)量油膜直徑d大小時(shí)可把他們當(dāng)做球形處理
C.食鹽晶體中的鈉、氯離子按一定規(guī)律分布,具有空間上的周期性
D.猛推木質(zhì)推桿,氣體對(duì)外界做正功,密閉的氣體溫度升高,壓強(qiáng)變大
(2)已知某物質(zhì)摩爾質(zhì)量為M,密度為ρ,阿伏加德羅常數(shù)為NA,則該物質(zhì)的分子質(zhì)量為      ,單位體積的分子數(shù)為      . 
(3)如圖,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)等容過(guò)程變化到狀態(tài)B,此過(guò)程中氣體吸收的熱量Q=6.0×102J,

求:
①該氣體在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng);
②該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B過(guò)程中內(nèi)能的增量。
B.(選修模塊3-4)(12分)
(1)下列四幅圖的有關(guān)說(shuō)法中正確的是      

A.由兩個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像可知:它們的相位差為/2或者
B.當(dāng)球與橫梁之間存在摩擦的情況下,球的振動(dòng)不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)
C.頻率相同的兩列波疊加時(shí),某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng),某些區(qū)域的振動(dòng)減弱
D.當(dāng)簡(jiǎn)諧波向右傳播時(shí),質(zhì)點(diǎn)A此時(shí)的速度沿y軸正方向
(2)1905年愛(ài)因斯坦提出的狹義相對(duì)論是以狹義相對(duì)性原理和           這兩條基本假設(shè)為前提的;在相對(duì)于地面以0.8c運(yùn)動(dòng)的光火箭上的人觀測(cè)到地面上的的生命進(jìn)程比火箭上的生命進(jìn)程要   (填快或慢)。
(3)如圖所示,△ABC為等腰直角三棱鏡的橫截面,∠C=90°,一束激光a沿平行于AB邊射入棱鏡,經(jīng)一次折射后射到BC邊時(shí),剛好能發(fā)生全反射,求該棱鏡的折射率n和棱鏡中的光速。

C.(選修模塊3-5)(12分)
(1)下列說(shuō)法正確的是
A.某放射性元素經(jīng)過(guò)19天后,余下的該元素的質(zhì)量為原來(lái)的1/32,則該元素的半衰期為 3.8天
B.a(chǎn)粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)
C.對(duì)放射性物質(zhì)施加壓力,其半衰期將減少
D.氫原子從定態(tài)n=3躍遷到定態(tài)n= 2,再躍遷到定態(tài)n = 1,則后一次躍遷輻射的光的波長(zhǎng)比前一次的要短
(2)光電效應(yīng)和       都證明光具有粒子性,      提出實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性。
(3)如圖所示,水平光滑地面上依次放置著質(zhì)量均為m ="0.08" kg的10塊完全相同的長(zhǎng)直木板。質(zhì)量M =" 1.0" kg、大小可忽略的小銅塊以初速度v0="6.0" m/s從長(zhǎng)木板左端滑上木板,當(dāng)銅塊滑離第一塊木板時(shí),速度大小為v1="4.0" m/S。銅塊最終停在第二塊木板上。取g="10" m/s2,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字。求:

①第一塊木板的最終速度
②銅塊的最終速度

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第七部分 熱學(xué)

熱學(xué)知識(shí)在奧賽中的要求不以深度見(jiàn)長(zhǎng),但知識(shí)點(diǎn)卻非常地多(考綱中羅列的知識(shí)點(diǎn)幾乎和整個(gè)力學(xué)——前五部分——的知識(shí)點(diǎn)數(shù)目相等)。而且,由于高考要求對(duì)熱學(xué)的要求逐年降低(本屆尤其低得“離譜”,連理想氣體狀態(tài)方程都沒(méi)有了),這就客觀上給奧賽培訓(xùn)增加了負(fù)擔(dān)。因此,本部分只能采新授課的培訓(xùn)模式,將知識(shí)點(diǎn)和例題講解及時(shí)地結(jié)合,爭(zhēng)取讓學(xué)員學(xué)一點(diǎn),就領(lǐng)會(huì)一點(diǎn)、鞏固一點(diǎn),然后再層疊式地往前推進(jìn)。

一、分子動(dòng)理論

1、物質(zhì)是由大量分子組成的(注意分子體積和分子所占據(jù)空間的區(qū)別)

對(duì)于分子(單原子分子)間距的計(jì)算,氣體和液體可直接用,對(duì)固體,則與分子的空間排列(晶體的點(diǎn)陣)有關(guān)。

【例題1】如圖6-1所示,食鹽(NaCl)的晶體是由鈉離子(圖中的白色圓點(diǎn)表示)和氯離子(圖中的黑色圓點(diǎn)表示)組成的,離子鍵兩兩垂直且鍵長(zhǎng)相等。已知食鹽的摩爾質(zhì)量為58.5×10-3kg/mol,密度為2.2×103kg/m3,阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023mol-1,求食鹽晶體中兩個(gè)距離最近的鈉離子中心之間的距離。

【解說(shuō)】題意所求即圖中任意一個(gè)小立方塊的變長(zhǎng)(設(shè)為a)的倍,所以求a成為本題的焦點(diǎn)。

由于一摩爾的氯化鈉含有NA個(gè)氯化鈉分子,事實(shí)上也含有2NA個(gè)鈉離子(或氯離子),所以每個(gè)鈉離子占據(jù)空間為 v = 

而由圖不難看出,一個(gè)離子占據(jù)的空間就是小立方體的體積a3 ,

即 a3 =  = ,最后,鄰近鈉離子之間的距離l = a

【答案】3.97×10-10m 。

〖思考〗本題還有沒(méi)有其它思路?

〖答案〗每個(gè)離子都被八個(gè)小立方體均分,故一個(gè)小立方體含有×8個(gè)離子 = 分子,所以…(此法普遍適用于空間點(diǎn)陣比較復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)。)

2、物質(zhì)內(nèi)的分子永不停息地作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)

固體分子在平衡位置附近做微小振動(dòng)(振幅數(shù)量級(jí)為0.1),少數(shù)可以脫離平衡位置運(yùn)動(dòng)。液體分子的運(yùn)動(dòng)則可以用“長(zhǎng)時(shí)間的定居(振動(dòng))和短時(shí)間的遷移”來(lái)概括,這是由于液體分子間距較固體大的結(jié)果。氣體分子基本“居無(wú)定所”,不停地遷移(常溫下,速率數(shù)量級(jí)為102m/s)。

無(wú)論是振動(dòng)還是遷移,都具備兩個(gè)特點(diǎn):a、偶然無(wú)序(雜亂無(wú)章)和統(tǒng)計(jì)有序(分子數(shù)比率和速率對(duì)應(yīng)一定的規(guī)律——如麥克斯韋速率分布函數(shù),如圖6-2所示);b、劇烈程度和溫度相關(guān)。

氣體分子的三種速率。最可幾速率vP :f(v) = (其中ΔN表示v到v +Δv內(nèi)分子數(shù),N表示分子總數(shù))極大時(shí)的速率,vP == ;平均速率:所有分子速率的算術(shù)平均值, ==;方均根速率:與分子平均動(dòng)能密切相關(guān)的一個(gè)速率,==〔其中R為普適氣體恒量,R = 8.31J/(mol.K)。k為玻耳茲曼常量,k =  = 1.38×10-23J/K 〕

【例題2】證明理想氣體的壓強(qiáng)P = n,其中n為分子數(shù)密度,為氣體分子平均動(dòng)能。

【證明】氣體的壓強(qiáng)即單位面積容器壁所承受的分子的撞擊力,這里可以設(shè)理想氣體被封閉在一個(gè)邊長(zhǎng)為a的立方體容器中,如圖6-3所示。

考查yoz平面的一個(gè)容器壁,P =            ①

設(shè)想在Δt時(shí)間內(nèi),有Nx個(gè)分子(設(shè)質(zhì)量為m)沿x方向以恒定的速率vx碰撞該容器壁,且碰后原速率彈回,則根據(jù)動(dòng)量定理,容器壁承受的壓力

 F ==                            ②

在氣體的實(shí)際狀況中,如何尋求Nx和vx呢?

考查某一個(gè)分子的運(yùn)動(dòng),設(shè)它的速度為v ,它沿x、y、z三個(gè)方向分解后,滿足

v2 =  +  + 

分子運(yùn)動(dòng)雖然是雜亂無(wú)章的,但仍具有“偶然無(wú)序和統(tǒng)計(jì)有序”的規(guī)律,即

 =  +  +  = 3                    ③

這就解決了vx的問(wèn)題。另外,從速度的分解不難理解,每一個(gè)分子都有機(jī)會(huì)均等的碰撞3個(gè)容器壁的可能。設(shè)Δt = ,則

 Nx = ·3N = na3                         ④

注意,這里的是指有6個(gè)容器壁需要碰撞,而它們被碰的幾率是均等的。

結(jié)合①②③④式不難證明題設(shè)結(jié)論。

〖思考〗此題有沒(méi)有更簡(jiǎn)便的處理方法?

〖答案〗有!懊睢彼蟹肿右韵嗤乃俾蕍沿+x、?x、+y、?y、+z、?z這6個(gè)方向運(yùn)動(dòng)(這樣造成的宏觀效果和“雜亂無(wú)章”地運(yùn)動(dòng)時(shí)是一樣的),則 Nx =N = na3 ;而且vx = v

所以,P =  = ==nm = n

3、分子間存在相互作用力(注意分子斥力和氣體分子碰撞作用力的區(qū)別),而且引力和斥力同時(shí)存在,宏觀上感受到的是其合效果。

分子力是保守力,分子間距改變時(shí),分子力做的功可以用分子勢(shì)能的變化表示,分子勢(shì)能EP隨分子間距的變化關(guān)系如圖6-4所示。

分子勢(shì)能和動(dòng)能的總和稱為物體的內(nèi)能。

二、熱現(xiàn)象和基本熱力學(xué)定律

1、平衡態(tài)、狀態(tài)參量

a、凡是與溫度有關(guān)的現(xiàn)象均稱為熱現(xiàn)象,熱學(xué)是研究熱現(xiàn)象的科學(xué)。熱學(xué)研究的對(duì)象都是有大量分子組成的宏觀物體,通稱為熱力學(xué)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱系統(tǒng))。當(dāng)系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不再隨時(shí)間變化時(shí),這樣的狀態(tài)稱為平衡態(tài)。

b、系統(tǒng)處于平衡態(tài)時(shí),所有宏觀量都具有確定的值,這些確定的值稱為狀態(tài)參量(描述氣體的狀態(tài)參量就是P、V和T)。

c、熱力學(xué)第零定律(溫度存在定律):若兩個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)中的任何一個(gè)系統(tǒng)都和第三個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài),那么,這兩個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)也必定處于熱平衡。這個(gè)定律反映出:處在同一熱平衡狀態(tài)的所有的熱力學(xué)系統(tǒng)都具有一個(gè)共同的宏觀特征,這一特征是由這些互為熱平衡系統(tǒng)的狀態(tài)所決定的一個(gè)數(shù)值相等的狀態(tài)函數(shù),這個(gè)狀態(tài)函數(shù)被定義為溫度。

2、溫度

a、溫度即物體的冷熱程度,溫度的數(shù)值表示法稱為溫標(biāo)。典型的溫標(biāo)有攝氏溫標(biāo)t、華氏溫標(biāo)F(F = t + 32)和熱力學(xué)溫標(biāo)T(T = t + 273.15)。

b、(理想)氣體溫度的微觀解釋?zhuān)?img width="17" height="23" alt="" hspace="1" vspace="1" src="http://thumb.zyjl.cn/pic1/2008/07/30/14/20080730144028274170797-53.jpg" /> = kT (i為分子的自由度 = 平動(dòng)自由度t + 轉(zhuǎn)動(dòng)自由度r + 振動(dòng)自由度s 。對(duì)單原子分子i = 3 ,“剛性”〈忽略振動(dòng),s = 0,但r = 2〉雙原子分子i = 5 。對(duì)于三個(gè)或三個(gè)以上的多原子分子,i = 6 。能量按自由度是均分的),所以說(shuō)溫度是物質(zhì)分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。

c、熱力學(xué)第三定律:熱力學(xué)零度不可能達(dá)到。(結(jié)合分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)2和溫度的微觀解釋很好理解。)

3、熱力學(xué)過(guò)程

a、熱傳遞。熱傳遞有三種方式:傳導(dǎo)(對(duì)長(zhǎng)L、橫截面積S的柱體,Q = K

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第九部分 穩(wěn)恒電流

第一講 基本知識(shí)介紹

第八部分《穩(wěn)恒電流》包括兩大塊:一是“恒定電流”,二是“物質(zhì)的導(dǎo)電性”。前者是對(duì)于電路的外部計(jì)算,后者則是深入微觀空間,去解釋電流的成因和比較不同種類(lèi)的物質(zhì)導(dǎo)電的情形有什么區(qū)別。

應(yīng)該說(shuō),第一塊的知識(shí)和高考考綱對(duì)應(yīng)得比較好,深化的部分是對(duì)復(fù)雜電路的計(jì)算(引入了一些新的處理手段)。第二塊雖是全新的內(nèi)容,但近幾年的考試已經(jīng)很少涉及,以至于很多奧賽培訓(xùn)資料都把它刪掉了。鑒于在奧賽考綱中這部分內(nèi)容還保留著,我們還是想粗略地介紹一下。

一、歐姆定律

1、電阻定律

a、電阻定律 R = ρ

b、金屬的電阻率 ρ = ρ0(1 + αt)

2、歐姆定律

a、外電路歐姆定律 U = IR ,順著電流方向電勢(shì)降落

b、含源電路歐姆定律

在如圖8-1所示的含源電路中,從A點(diǎn)到B點(diǎn),遵照原則:①遇電阻,順電流方向電勢(shì)降落(逆電流方向電勢(shì)升高)②遇電源,正極到負(fù)極電勢(shì)降落,負(fù)極到正極電勢(shì)升高(與電流方向無(wú)關(guān)),可以得到以下關(guān)系

UA ? IR ? ε ? Ir = UB 

這就是含源電路歐姆定律。

c、閉合電路歐姆定律

在圖8-1中,若將A、B兩點(diǎn)短接,則電流方向只可能向左,含源電路歐姆定律成為

UA + IR ? ε + Ir = UB = UA

 ε = IR + Ir ,或 I = 

這就是閉合電路歐姆定律。值得注意的的是:①對(duì)于復(fù)雜電路,“干路電流I”不能做絕對(duì)的理解(任何要考察的一條路均可視為干路);②電源的概念也是相對(duì)的,它可以是多個(gè)電源的串、并聯(lián),也可以是電源和電阻組成的系統(tǒng);③外電阻R可以是多個(gè)電阻的串、并聯(lián)或混聯(lián),但不能包含電源。

二、復(fù)雜電路的計(jì)算

1、戴維南定理:一個(gè)由獨(dú)立源、線性電阻、線性受控源組成的二端網(wǎng)絡(luò),可以用一個(gè)電壓源和電阻串聯(lián)的二端網(wǎng)絡(luò)來(lái)等效。(事實(shí)上,也可等效為“電流源和電阻并聯(lián)的的二端網(wǎng)絡(luò)”——這就成了諾頓定理。)

應(yīng)用方法:其等效電路的電壓源的電動(dòng)勢(shì)等于網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓,其串聯(lián)電阻等于從端鈕看進(jìn)去該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源為零值時(shí)的等效電阻。

2、基爾霍夫(克?品颍┒

a、基爾霍夫第一定律:在任一時(shí)刻流入電路中某一分節(jié)點(diǎn)的電流強(qiáng)度的總和,等于從該點(diǎn)流出的電流強(qiáng)度的總和。

例如,在圖8-2中,針對(duì)節(jié)點(diǎn)P ,有

I2 + I3 = I1 

基爾霍夫第一定律也被稱為“節(jié)點(diǎn)電流定律”,它是電荷受恒定律在電路中的具體體現(xiàn)。

對(duì)于基爾霍夫第一定律的理解,近來(lái)已經(jīng)拓展為:流入電路中某一“包容塊”的電流強(qiáng)度的總和,等于從該“包容塊”流出的電流強(qiáng)度的總和。

b、基爾霍夫第二定律:在電路中任取一閉合回路,并規(guī)定正的繞行方向,其中電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和,等于各部分電阻(在交流電路中為阻抗)與電流強(qiáng)度乘積的代數(shù)和。

例如,在圖8-2中,針對(duì)閉合回路① ,有

ε3 ? ε2 = I3 ( r3 + R2 + r2 ) ? I2R2 

基爾霍夫第二定律事實(shí)上是含源部分電路歐姆定律的變體(☆同學(xué)們可以列方程 UP = … = UP得到和上面完全相同的式子)。

3、Y?Δ變換

在難以看清串、并聯(lián)關(guān)系的電路中,進(jìn)行“Y型?Δ型”的相互轉(zhuǎn)換常常是必要的。在圖8-3所示的電路中

☆同學(xué)們可以證明Δ→ Y的結(jié)論…

Rc = 

Rb = 

Ra = 

Y→Δ的變換稍稍復(fù)雜一些,但我們?nèi)匀豢梢缘玫?/p>

R1 = 

R2 = 

R3 = 

三、電功和電功率

1、電源

使其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。如發(fā)電機(jī)、電池等。發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔;干電池、蓄電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔;光電池是將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔;原子電池是將原子核放射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽辉陔娮釉O(shè)備中,有時(shí)也把變換電能形式的裝置,如整流器等,作為電源看待。

電源電動(dòng)勢(shì)定義為電源的開(kāi)路電壓,內(nèi)阻則定義為沒(méi)有電動(dòng)勢(shì)時(shí)電路通過(guò)電源所遇到的電阻。據(jù)此不難推出相同電源串聯(lián)、并聯(lián),甚至不同電源串聯(lián)、并聯(lián)的時(shí)的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的值。

例如,電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻分別為ε1 、r1和ε2 、r2的電源并聯(lián),構(gòu)成的新電源的電動(dòng)勢(shì)ε和內(nèi)阻r分別為(☆師生共同推導(dǎo)…)

ε = 

r = 

2、電功、電功率

電流通過(guò)電路時(shí),電場(chǎng)力對(duì)電荷作的功叫做電功W。單位時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力所作的功叫做電功率P 。

計(jì)算時(shí),只有W = UIt和P = UI是完全沒(méi)有條件的,對(duì)于不含源的純電阻,電功和焦耳熱重合,電功率則和熱功率重合,有W = I2Rt = t和P = I2R = 。

對(duì)非純電阻電路,電功和電熱的關(guān)系依據(jù)能量守恒定律求解。 

四、物質(zhì)的導(dǎo)電性

在不同的物質(zhì)中,電荷定向移動(dòng)形成電流的規(guī)律并不是完全相同的。

1、金屬中的電流

即通常所謂的不含源純電阻中的電流,規(guī)律遵從“外電路歐姆定律”。

2、液體導(dǎo)電

能夠?qū)щ姷囊后w叫電解液(不包括液態(tài)金屬)。電解液中離解出的正負(fù)離子導(dǎo)電是液體導(dǎo)電的特點(diǎn)(如:硫酸銅分子在通常情況下是電中性的,但它在溶液里受水分子的作用就會(huì)離解成銅離子Cu2+和硫酸根離子S,它們?cè)陔妶?chǎng)力的作用下定向移動(dòng)形成電流)。

在電解液中加電場(chǎng)時(shí),在兩個(gè)電極上(或電極旁)同時(shí)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程叫作“電解”。電解的結(jié)果是在兩個(gè)極板上(或電極旁)生成新的物質(zhì)。

液體導(dǎo)電遵從法拉第電解定律——

法拉第電解第一定律:電解時(shí)在電極上析出或溶解的物質(zhì)的質(zhì)量和電流強(qiáng)度、跟通電時(shí)間成正比。表達(dá)式:m = kIt = KQ (式中Q為析出質(zhì)量為m的物質(zhì)所需要的電量;K為電化當(dāng)量,電化當(dāng)量的數(shù)值隨著被析出的物質(zhì)種類(lèi)而不同,某種物質(zhì)的電化當(dāng)量在數(shù)值上等于通過(guò)1C電量時(shí)析出的該種物質(zhì)的質(zhì)量,其單位為kg/C。)

法拉第電解第二定律:物質(zhì)的電化當(dāng)量K和它的化學(xué)當(dāng)量成正比。某種物質(zhì)的化學(xué)當(dāng)量是該物質(zhì)的摩爾質(zhì)量M(克原子量)和它的化合價(jià)n的比值,即 K =  ,而F為法拉第常數(shù),對(duì)任何物質(zhì)都相同,F(xiàn) = 9.65×104C/mol 。

將兩個(gè)定律聯(lián)立可得:m = Q 。

3、氣體導(dǎo)電

氣體導(dǎo)電是很不容易的,它的前提是氣體中必須出現(xiàn)可以定向移動(dòng)的離子或電子。按照“載流子”出現(xiàn)方式的不同,可以把氣體放電分為兩大類(lèi)——

a、被激放電

在地面放射性元素的輻照以及紫外線和宇宙射線等的作用下,會(huì)有少量氣體分子或原子被電離,或在有些燈管內(nèi),通電的燈絲也會(huì)發(fā)射電子,這些“載流子”均會(huì)在電場(chǎng)力作用下產(chǎn)生定向移動(dòng)形成電流。這種情況下的電流一般比較微弱,且遵從歐姆定律。典型的被激放電情形有

b、自激放電

但是,當(dāng)電場(chǎng)足夠強(qiáng),電子動(dòng)能足夠大,它們和中性氣體相碰撞時(shí),可以使中性分子電離,即所謂碰撞電離。同時(shí),在正離子向陰極運(yùn)動(dòng)時(shí),由于以很大的速度撞到陰極上,還可能從陰極表面上打出電子來(lái),這種現(xiàn)象稱為二次電子發(fā)射。碰撞電離和二次電子發(fā)射使氣體中在很短的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了大量的電子和正離子,電流亦迅速增大。這種現(xiàn)象被稱為自激放電。自激放電不遵從歐姆定律。

常見(jiàn)的自激放電有四大類(lèi):輝光放電、弧光放電、火花放電、電暈放電。

4、超導(dǎo)現(xiàn)象

據(jù)金屬電阻率和溫度的關(guān)系,電阻率會(huì)隨著溫度的降低和降低。當(dāng)電阻率降為零時(shí),稱為超導(dǎo)現(xiàn)象。電阻率為零時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度稱為臨界溫度。超導(dǎo)現(xiàn)象首先是荷蘭物理學(xué)家昂尼斯發(fā)現(xiàn)的。

超導(dǎo)的應(yīng)用前景是顯而易見(jiàn)且相當(dāng)廣闊的。但由于一般金屬的臨界溫度一般都非常低,故產(chǎn)業(yè)化的價(jià)值不大,為了解決這個(gè)矛盾,科學(xué)家們致力于尋找或合成臨界溫度比較切合實(shí)際的材料就成了當(dāng)今前沿科技的一個(gè)熱門(mén)領(lǐng)域。當(dāng)前人們的研究主要是集中在合成材料方面,臨界溫度已經(jīng)超過(guò)100K,當(dāng)然,這個(gè)溫度距產(chǎn)業(yè)化的期望值還很遠(yuǎn)。

5、半導(dǎo)體

半導(dǎo)體的電阻率界于導(dǎo)體和絕緣體之間,且ρ

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