2025年高二物理下學(xué)期學(xué)科核心概念理解檢測(cè)一、靜電場(chǎng)1.1電場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)線電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量，定義為放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的試探電荷所受的靜電力與電荷量的比值，公式為(E=F/q)。電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，其方向與正電荷在該點(diǎn)所受靜電力的方向相同。電場(chǎng)線是為了形象描述電場(chǎng)而引入的假想曲線，電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，切線方向表示電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。在靜電場(chǎng)中，電場(chǎng)線從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷，且不閉合、不相交。1.2電勢(shì)與電勢(shì)能電勢(shì)是描述電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量，定義為電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能與電荷量的比值，公式為(\varphi=E_p/q)。電勢(shì)是標(biāo)量，其大小與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)，通常取無(wú)窮遠(yuǎn)處或大地為零電勢(shì)點(diǎn)。沿著電場(chǎng)線方向，電勢(shì)逐漸降低。電勢(shì)能是電荷在電場(chǎng)中由于受到電場(chǎng)力作用而具有的能量，其大小與電荷的電荷量和所在位置的電勢(shì)有關(guān)，公式為(E_p=q\varphi)。靜電力做功與路徑無(wú)關(guān)，僅與初末位置的電勢(shì)差有關(guān)，即(W_{AB}=qU_{AB})，靜電力做正功，電勢(shì)能減少；靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能增加。1.3電容與電容器電容器是儲(chǔ)存電荷和電能的裝置，電容是描述電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，定義為電容器所帶電荷量與兩極板間電勢(shì)差的比值，公式為(C=Q/U)。電容的大小由電容器本身的結(jié)構(gòu)決定，與所帶電荷量和電勢(shì)差無(wú)關(guān)。平行板電容器的電容公式為(C=\varepsilonS/(4\pikd))，其中(\varepsilon)為電介質(zhì)的介電常數(shù)，(S)為兩極板的正對(duì)面積，(d)為兩極板間的距離，(k)為靜電力常量。二、恒定電流2.1電流與電阻電流是電荷的定向移動(dòng)形成的，其大小定義為單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量，公式為(I=Q/t)。電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向。電阻是描述導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的物理量，由導(dǎo)體本身的性質(zhì)決定，公式為(R=\rhoL/S)，其中(\rho)為電阻率，與材料和溫度有關(guān)，(L)為導(dǎo)體的長(zhǎng)度，(S)為導(dǎo)體的橫截面積。2.2歐姆定律與電路分析歐姆定律是反映導(dǎo)體中電流與電壓、電阻關(guān)系的基本規(guī)律，內(nèi)容為通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比，公式為(I=U/R)。該定律適用于金屬導(dǎo)體和電解液導(dǎo)電，但不適用于氣體導(dǎo)電和半導(dǎo)體元件。在電路分析中，串聯(lián)電路的總電阻等于各部分電阻之和，電流處處相等，總電壓等于各部分電壓之和；并聯(lián)電路的總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻倒數(shù)之和，各支路兩端的電壓相等，總電流等于各支路電流之和。2.3電功與電功率電功是電流所做的功，實(shí)質(zhì)是電場(chǎng)力對(duì)電荷做功，公式為(W=UIt)。電功率是描述電流做功快慢的物理量，公式為(P=UI)。對(duì)于純電阻電路，電功和電功率還可以表示為(W=I^2Rt=U^2t/R)，(P=I^2R=U^2/R)。三、磁場(chǎng)3.1磁場(chǎng)的基本性質(zhì)與磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場(chǎng)是存在于磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷周圍的一種特殊物質(zhì)，其基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用。磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，定義為垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線所受的安培力與電流和導(dǎo)線長(zhǎng)度乘積的比值，公式為(B=F/(IL))。磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，其方向?yàn)樾〈裴橃o止時(shí)N極所指的方向。3.2安培力與洛倫茲力安培力是磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力，公式為(F=BIL\sin\theta)，其中(\theta)為電流方向與磁場(chǎng)方向的夾角。當(dāng)(\theta=90^\circ)時(shí)，安培力最大，(F=BIL)；當(dāng)(\theta=0^\circ)或(180^\circ)時(shí)，安培力為零。安培力的方向由左手定則判斷：伸開左手，使拇指與其余四指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。洛倫茲力是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力，公式為(f=qvB\sin\theta)，其中(\theta)為電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向的夾角。當(dāng)(\theta=90^\circ)時(shí)，洛倫茲力最大，(f=qvB)；當(dāng)(\theta=0^\circ)或(180^\circ)時(shí)，洛倫茲力為零。洛倫茲力的方向由左手定則判斷：伸開左手，使拇指與其余四指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向（或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向），這時(shí)拇指所指的方向就是運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向。洛倫茲力始終與電荷的運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以洛倫茲力不做功。3.3帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子以垂直于磁場(chǎng)方向的速度進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，洛倫茲力提供向心力，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律可得(qvB=mv^2/r)，解得軌道半徑(r=mv/(qB))，運(yùn)動(dòng)周期(T=2\pim/(qB))。當(dāng)帶電粒子的速度方向與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，粒子做螺旋線運(yùn)動(dòng)。四、電磁感應(yīng)4.1電磁感應(yīng)現(xiàn)象與楞次定律電磁感應(yīng)現(xiàn)象是指閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象。產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。楞次定律是判斷感應(yīng)電流方向的基本規(guī)律，內(nèi)容為感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟：（1）確定原磁場(chǎng)的方向；（2）判斷穿過(guò)閉合電路的磁通量是增加還是減少；（3）根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向；（4）利用安培定則確定感應(yīng)電流的方向。4.2法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律是描述感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的規(guī)律，內(nèi)容為電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比，公式為(E=n\Delta\Phi/\Deltat)，其中(n)為線圈的匝數(shù)。當(dāng)導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為(E=BLv\sin\theta)，其中(\theta)為導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向的夾角。4.3自感與互感自感是由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。自感電動(dòng)勢(shì)的大小與電流的變化率成正比，公式為(E=L\DeltaI/\Deltat)，其中(L)為自感系數(shù)，與線圈的匝數(shù)、形狀、大小以及是否有鐵芯等因素有關(guān)?；ジ惺怯捎谝粋€(gè)線圈中的電流發(fā)生變化，在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，變壓器就是利用互感原理制成的。五、交變電流5.1交變電流的產(chǎn)生與描述交變電流是指大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流。正弦式交變電流是最基本、最常見的交變電流，其產(chǎn)生是將矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。正弦式交變電流的電動(dòng)勢(shì)、電壓和電流的瞬時(shí)值表達(dá)式分別為(e=E_m\sin\omegat)，(u=U_m\sin\omegat)，(i=I_m\sin\omegat)，其中(E_m=NBS\omega)，(U_m)、(I_m)分別為電壓和電流的最大值，(\omega)為角速度，(t)為時(shí)間。交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)定義的，對(duì)于正弦式交變電流，有效值與最大值的關(guān)系為(E=E_m/\sqrt{2})，(U=U_m/\sqrt{2})，(I=I_m/\sqrt{2})。5.2變壓器與遠(yuǎn)距離輸電變壓器是改變交變電流電壓的設(shè)備，其工作原理是互感現(xiàn)象。理想變壓器的基本關(guān)系式為(U_1/U_2=n_1/n_2)，(I_1/I_2=n_2/n_1)，(P_1=P_2)，其中(U_1)、(U_2)分別為原、副線圈兩端的電壓，(n_1)、(n_2)分別為原、副線圈的匝數(shù)，(I_1)、(I_2)分別為原、副線圈中的電流，(P_1)、(P_2)分別為原、副線圈的輸入功率和輸出功率。遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，為了減少輸電線上的電能損失，通常采用高壓輸電，因?yàn)楦鶕?jù)(P=UI)和(P_{損}=I^2R)可知，在輸送功率一定時(shí)，提高輸電電壓可以減小輸電電流，從而減少輸電線上的電能損失。六、傳感器6.1傳感器的基本原理傳感器是一種能夠?qū)⒎请妼W(xué)量（如溫度、壓力、位移、光強(qiáng)等）轉(zhuǎn)換為電學(xué)量（如電壓、電流等）的器件。其基本組成包括敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路。敏感元件是直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件；轉(zhuǎn)換元件是將敏感元件輸出的物理量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的元件；轉(zhuǎn)換電路是將轉(zhuǎn)換元件輸出的電學(xué)量進(jìn)行處理，以獲得便于測(cè)量、傳輸和顯示的電學(xué)信號(hào)的電路。6.2常見傳感器及其應(yīng)用常見的傳感器有溫度傳感器、光敏傳感器、壓力傳感器等。溫度傳感器如熱敏電阻，其電阻值隨溫度的變化而變化，可用于溫度測(cè)量和控制；光敏傳感器如光敏電阻，其電阻值隨光照強(qiáng)度的變化而變化，可用于光控電路和自動(dòng)控制；壓力傳感器如應(yīng)變片式壓力傳感器，其電阻值隨壓力的變化而變化，可用于壓力測(cè)