《合格性考试物理知识点全解析》
一、运动的描述
1、质点
图片来源于网络，如有侵权联系删除
- 定义：用来代替物体的有质量的点，当物体的形状和大小对研究问题的影响可忽略不计时，可将物体视为质点，研究地球绕太阳公转时，地球可视为质点；但研究地球自转时，不能将地球视为质点。
2、参考系
- 为了描述物体的运动而假定为不动的物体，参考系的选择是任意的，但选择不同的参考系，物体的运动情况可能不同，如坐在行驶汽车中的乘客，以汽车为参考系是静止的，以路边的树木为参考系是运动的。
3、位移和路程
- 位移是矢量，是从初位置指向末位置的有向线段，其大小等于初末位置间的直线距离；路程是标量，是物体运动轨迹的长度，只有在单向直线运动中，位移的大小才等于路程。
4、速度
- 平均速度：\(v = \frac{\Delta x}{\Delta t}\)，表示物体在一段时间内运动的平均快慢程度。
- 瞬时速度：物体在某一时刻（或某一位置）的速度，当\(\Delta t\)趋近于0时，平均速度就趋近于瞬时速度。
5、加速度
- 定义：\(a=\frac{\Delta v}{\Delta t}\)，加速度是描述速度变化快慢的物理量，其方向与速度变化量\(\Delta v\)的方向相同，加速度与速度没有必然联系，速度大，加速度不一定大；加速度大，速度不一定大。
二、匀变速直线运动
1、基本公式
- 速度公式：\(v = v_0+at\)，(v_0\)是初速度，\(v\)是末速度，\(a\)是加速度，\(t\)是时间。
- 位移公式：\(x = v_0t+\frac{1}{2}at^2\)。
- 速度 - 位移公式：\(v^2 - v_0^2 = 2ax\)。
2、自由落体运动
- 定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。
- 特点：初速度\(v_0 = 0\)，加速度\(a = g\)（\(g\approx9.8m/s^2\)），其运动规律满足匀变速直线运动公式，如\(v = gt\)，\(h=\frac{1}{2}gt^2\)，\(v^2 = 2gh\)。
三、相互作用
1、重力
- 产生：由于地球的吸引而使物体受到的力，重力的大小\(G = mg\)，方向竖直向下，重心是物体所受重力的等效作用点，形状规则、质量分布均匀的物体，重心在其几何中心。
2、弹力
- 产生条件：接触且发生弹性形变，弹力的方向与施力物体形变恢复的方向相同，胡克定律\(F = kx\)（\(k\)为劲度系数，\(x\)为弹簧形变量）。
3、摩擦力
- 静摩擦力：产生在相对静止的物体之间，其大小范围是\(0<F_f\leq F_{fm}\)（\(F_{fm}\)为最大静摩擦力），方向与相对运动趋势方向相反。
- 滑动摩擦力：\(F_f=\mu F_N\)（\(\mu\)为动摩擦因数，\(F_N\)为正压力），方向与相对运动方向相反。
四、牛顿运动定律
1、牛顿第一定律
- 内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态，它揭示了力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。
2、牛顿第二定律
- 表达式\(F = ma\)，(F\)是物体所受的合外力，\(m\)是物体的质量，\(a\)是物体的加速度，它表明加速度与合外力成正比，与质量成反比。
3、牛顿第三定律
- 内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，作用力与反作用力是同性质的力，分别作用在两个不同的物体上。
五、曲线运动
1、曲线运动的条件
- 当物体所受合外力的方向与它的速度方向不在同一条直线上时，物体做曲线运动。
2、平抛运动
- 定义：将物体以一定的初速度水平抛出，物体只在重力作用下的运动。
- 可分解为水平方向的匀速直线运动（\(x = v_0t\)）和竖直方向的自由落体运动（\(y=\frac{1}{2}gt^2\)）。
3、圆周运动
- 线速度\(v=\frac{\Delta s}{\Delta t}\)（\(\Delta s\)为弧长），角速度\(\omega=\frac{\Delta\theta}{\Delta t}\)（\(\Delta\theta\)为圆心角），线速度和角速度的关系\(v = r\omega\)（\(r\)为半径）。
图片来源于网络，如有侵权联系删除
- 向心加速度\(a=\frac{v^2}{r}=r\omega^2\)，向心力\(F = ma=\frac{mv^2}{r}=mr\omega^2\)。
六、万有引力定律
1、万有引力定律
- 内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量\(m_1\)、\(m_2\)的乘积成正比，与它们之间距离\(r\)的平方成反比，即\(F = G\frac{m_1m_2}{r^2}\)（\(G\)为引力常量）。
2、天体运动
- 对于天体做圆周运动，万有引力提供向心力，如对于地球卫星\(G\frac{Mm}{r^2}=m\frac{v^2}{r}=m\omega^2r = m\frac{4\pi^2r}{T^2}\)（\(M\)为地球质量，\(m\)为卫星质量，\(r\)为卫星到地心的距离，\(v\)为卫星线速度，\(\omega\)为卫星角速度，\(T\)为卫星周期）。
- 第一宇宙速度\(v_1=\sqrt{\frac{GM}{R}}\)（\(R\)为地球半径），是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度，也是最大环绕速度。
七、机械能守恒定律
1、功
- 定义：力和物体在力的方向上发生的位移的乘积，\(W = Fx\cos\theta\)（\(\theta\)为力与位移方向的夹角），功是标量，正功表示力对物体做功，负功表示物体克服力做功。
2、功率
- 定义：\(P=\frac{W}{t}\)，表示做功的快慢，另一个表达式\(P = Fv\cos\theta\)，当\(v\)为瞬时速度时，\(P\)为瞬时功率；当\(v\)为平均速度时，\(P\)为平均功率。
3、动能定理
- \(W=\Delta E_k\)，合外力对物体做的功等于物体动能的变化量。
4、重力势能
- \(E_p = mgh\)（\(h\)是物体相对于参考平面的高度），重力做功与重力势能变化的关系\(W_G=-\Delta E_p\)。
5、机械能守恒定律
- 在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变，表达式\(E_{k1}+E_{p1}=E_{k2}+E_{p2}\)。
八、电场
1、电荷
- 电荷有正电荷和负电荷之分，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，电荷量\(Q\)是电荷的多少，元电荷\(e = 1.6\times10^{-19}C\)。
2、库仑定律
- \(F = k\frac{Q_1Q_2}{r^2}\)（\(k\)为静电力常量），描述真空中两个静止点电荷之间的相互作用力。
3、电场强度
- 定义：\(E=\frac{F}{q}\)（\(q\)为试探电荷），电场强度是描述电场力的性质的物理量，其方向与正电荷在电场中所受电场力的方向相同。
4、电场线
- 电场线是为了形象描述电场而引入的假想曲线，电场线的疏密表示电场强度的大小，电场线的切线方向表示电场强度的方向。
5、电势
- 定义：\(\varphi=\frac{E_p}{q}\)（\(E_p\)为电荷的电势能），沿着电场线方向电势逐渐降低。
6、电势差
- \(U_{AB}=\varphi_A - \varphi_B\)，\(W = qU_{AB}\)，表示电场力做功与电势差和电荷量的关系。
7、电容器
- 电容\(C=\frac{Q}{U}\)（\(Q\)为电容器所带电荷量，\(U\)为两极板间的电势差），平行板电容器的电容\(C=\frac{\epsilon S}{d}\)（\(\epsilon\)为介电常数，\(S\)为极板面积，\(d\)为极板间距）。
九、恒定电流
1、电流
- 定义：\(I=\frac{Q}{t}\)，单位时间内通过导体横截面的电荷量。
2、电阻
- 电阻定律\(R=\rho\frac{L}{S}\)（\(\rho\)为电阻率，\(L\)为导体长度，\(S\)为导体横截面积）。
3、欧姆定律
- \(I=\frac{U}{R}\)，适用于金属导体、电解液等纯电阻电路。
4、电功和电功率
图片来源于网络，如有侵权联系删除
- 电功\(W = UIt\)，电功率\(P = UI\)，对于纯电阻电路，\(W = I^2Rt=\frac{U^2t}{R}\)，\(P = I^2R=\frac{U^2}{R}\)。
5、焦耳定律
- \(Q = I^2Rt\)，表示电流通过导体产生的热量。
6、串联电路和并联电路
- 串联电路：\(I = I_1=I_2=\cdots\)，\(U = U_1 + U_2+\cdots\)，\(R = R_1+R_2+\cdots\)。
- 并联电路：\(I = I_1+I_2+\cdots\)，\(U = U_1 = U_2=\cdots\)，\(\frac{1}{R}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\cdots\)。
十、磁场
1、磁场
- 磁场是一种特殊的物质，磁体周围存在磁场，电流周围也存在磁场。
2、磁感应强度
- \(B=\frac{F}{IL}\)（\(I\)为电流强度，\(L\)为导线长度，\(F\)为导线所受安培力），磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量。
3、安培力
- \(F = BIL\sin\theta\)（\(\theta\)为电流方向与磁场方向的夹角），当\(\theta = 90^{\circ}\)时，安培力最大\(F = BIL\)；当\(\theta = 0^{\circ}\)时，安培力为零。
4、洛伦兹力
- \(f = qvB\sin\theta\)（\(q\)为粒子电荷量，\(v\)为粒子速度，\(\theta\)为速度方向与磁场方向的夹角），洛伦兹力始终垂直于粒子的速度方向，不做功。
十一、电磁感应
1、电磁感应现象
- 当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中就会产生感应电流。
2、法拉第电磁感应定律
- \(E = n\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}\)（\(n\)为线圈匝数，\(\Delta\Phi\)为磁通量变化量），表示感应电动势的大小与磁通量变化率成正比。
3、楞次定律
- 感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
十二、交变电流
1、交变电流
- 大小和方向都随时间做周期性变化的电流。
2、正弦式交变电流的产生
- 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动产生正弦式交变电流，其表达式\(e = E_m\sin\omega t\)（\(E_m = nBS\omega\)为电动势的最大值，\(n\)为线圈匝数，\(B\)为磁感应强度，\(S\)为线圈面积，\(\omega\)为角速度）。
3、描述交变电流的物理量
- 周期\(T\)和频率\(f\)，\(T=\frac{1}{f}\)；有效值\(I\)、\(U\)，对于正弦式交变电流\(I=\frac{I_m}{\sqrt{2}}\)，\(U=\frac{U_m}{\sqrt{2}}\)（\(I_m\)、\(U_m\)为电流、电压的最大值）。
4、变压器
- 原理：互感现象，\(\frac{U_1}{U_2}=\frac{n_1}{n_2}\)（\(n_1\)、\(n_2\)为原、副线圈匝数），\(I_1U_1 = I_2U_2\)（理想变压器）。
十三、传感器
1、传感器的作用
- 能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电学量，或转换为电路的通断。
2、常见传感器
- 光敏传感器：能将光信号转换为电信号，如光电二极管。
- 热敏传感器：可将温度信号转换为电信号，如热敏电阻。
- 霍尔传感器：能把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。
评论列表