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高中物理热力学辅导

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热力学第一定律

§2.1 改变内能的两种方式

热力学第一定律

2.1.1、作功和传热

作功可以改变物体的内能。如果外界对系统作功W 。作功前后系统的内能分别为1E 、2E ,则有

W E E =-12

没有作功而使系统内能改变的过程称为热传递或称传热。它是物体之间存在温度差而发生的转移内能的过程。在热传递中被转移的内能数量称为热量,用Q 表示。传递的热量与内能变化的关系是

Q E E =-12

做功和传热都能改变系统的内能,但两者存在实质的差别。作功总是和一定宏观位移或定向运动相联系。是分子有规则运动能量向分子无规则运动能量的转化和传递;传热则是基于温度差而引起的分子无规则运动能量从高温物体向低温物体的传递过程。

2.1.2、气体体积功的计算 1、准静态过程

一个热力学系统的状态发生变化时,要经历一个过程,当系统由某一平衡态开始变化,状态的变化必然要破坏平衡,在过程进行中的任一间状态,系统一定不处于平衡态。如当推动活塞压缩气缸中的气体时,气体的体积、温度、压强均要发生变化。在压缩气体过程中的任一时刻,气缸中的气体各部分的压强和温度并不相同,在靠近活塞的气体压强要大一些,温度要高一些。在热力学中,为了能利用系统处于平衡态的性质来研究过程的规律,我们引进准静态过程

的概念。如果在过程进行中的任一时刻系统的状态发生的实际过程非常缓慢地进行时,各时刻的状态也就非常接近平衡态,过程就成了准静态过程。因此,准静态过程就是实际过程非常缓慢进行时的极限情况

对于一定质量的气体,其准静态过程可用V p -图、T p -图、T v -图上的一条曲线来表示。注意,只有准静态过程才能这样表示。

2、功

在热力学中,一般不考虑整体的机械运动。热力学系统状态的变化,总是通过做功或热传递或两者兼施并用而完成的。在力学中,功定义为力与位移这两个矢量的标积。在热力学中,功的概念要广泛得多,除机械功外,主要的有:流体体积变化所作的功;表面张力的功;电流的功。

(1)机械功

有些热力学问题中,应考虑流体的重力做功。如图2-1-1所示,

一直立的高2h 的封闭圆筒,被一水平隔板C 分成体积皆为V 的两部分。其中都充有气体,A 的密度A ρ较小,B 的密度B ρ较大。现

将隔板抽走,使A 、B 气体均匀混合后,重力对气体做的总功为

A B h

h

图2-1-1

图2-1-2

Vgh

h Vg

h Vg

W B A B A )(2

12

2

ρ-ρ=

ρ-ρ=

(2)流体体积变化所做的功

我们以气体膨胀为例。设有一气缸,其中气体的压强为P ,活塞的面积S(图2-1-2)。当活塞缓慢移动一微小距离x ?时,在这一微小的变化过程中,认为压强P 处处均匀而且不变,因此是个准静态过程。气体对外界所作的元功V p x pS W ?=?=',外界(活塞)对气体做功

V p W W ?-='-=,当气体膨胀时V ?>0,外界对气体做功W <0;气

体压缩时V ?<0,外界对气体做功W >0。

如图2-1-3所示的A 、B 是两个管状容器,除了管较粗的部分高低不同之外,其他一切全同。将两容器抽成真空,

再同时分别插入两个水银池中,水银沿管上升。大气压强皆为P ,进入管中水银体积皆为V ,所以大气对两池中水银所做功相等,但由于克服重力做功A 小于B ,所以A 管中水银

内能增加较多,其温度应略高。

准静态过程可用p-V 图上一条曲线来表示,功值W 为

p-V 图中过程曲线下的面积,当气体被压缩时W >0。反之

W <0。如图2-1-4所示的由A 态到B 态的三种过程,气体都

对外做功,由过程曲线下的面积大小可知:ACB 过程对外功最大,AB 次之,ADB 的功最小。由此可知,在给定系统的初态

和终态,并不能确定功的数值。功是一个过程量,只有当系统的状态发生变化经历一个过程,才可能有功;经历不同的过程,功

的数值一般而言是不同的。

(3)表面张力的功

液面因存在表面张力而有收缩趋势,要加大液面就得作功。

设想一沾有液膜的铁丝框ABCD (图2-1-5)。长为 2αl 的力作用在BC 边上。要使BC 移动距离△x ,则外力F 作的功为

W =F △x =2αl △x=α△S 。

式中α为表面张力系数,α指表面上单位长度直线两侧液面的相互拉力,△S 指BC 移动中液膜两个表面面积的总变化。外力克服表面张力的功转变为液膜的表面能。

由此可见,作功是系统与外界相互作用的一种方式,也是两者的能量相互交换的一种方式。这种能量交换的方式是通过宏观的有规则运动来完成的。我们把机械功、电磁功等统称为宏观功。

2.1.3、热力学第一定律

当系统与外界间的相互作用既有做功又有热传递两种方式时,设系统在初态的内能1E ,经历一过程变为末态的内能2E ,令12E E E -=?。在这一过程中系统从外界吸收的热量为Q ,外界对系统做功为W ,则△E=W+Q 。式中各量是代数量,有正负之分。系统吸热Q >0,系

A B

图2-1-3

图2-1-5

统放热Q <0;外界做功W >0,系统做功W <0;内能增加

△E >0,内能减少△E <0。热力学第一定律是普遍的能量转化和守恒定律在热现象中的具体表现。

2.1.4、 热量

当一个热力学系统与温度较高的外界热接触时,热力学系统的温度会升高,其内能增加,状态发生了变化。在这个状态变化的过程中,是外界把一部分内能传递给了该系统,我们就说系统从外界吸收了热量。如果系统与外界没有通过功来交换能量,系统从外界吸收了多少热量,它的内能就增加多少。热量是过程量。

做功和传递热量都可以使系统的内能发生变化,但它们本质上是有区别的,做功是通过物体的宏观位移来完成的,是通过有规则的运动与系统内分子无规则运动之间的转换,从而使系统的内能有所改变;传递热量是通过分子之间的相互作用来完成的,是系统外物体分子无规则运动与系统内分子无规则运动之间的传递,从而使系统的内能有所改变。为了区别起见,我们把热量传递叫做微观功。

2.1.5、气体的自由膨胀

气体向真空的膨胀过程称为气体的自由膨胀。气体自由膨胀时,没有外界阻力,所以外界不对气体做功W=0;由于过程进行很快,气体来不及与外界交换热量,可看成是绝热过程Q=0;根据热力学第一定律可知,气体绝热自由膨胀后其内能不变,即△E=0。

如果是理想气体自由膨胀,其内能不变,气体温度也不会变化,即△T=0;如果是离子气体自由膨胀,虽内能不变,但分子的平均斥力势能会随着体积的增大而减小,分子的平均平动动能会增加,从而气体温度会升高,即△T >0;如果是存在分子引力的气体自由膨胀后,其内能不变,但平均分子引力势能会增大,分子平均平动动能会减小,气体温度会降低,即△T <0。

例1、绝热容器A 经一阀门与另一容积比A 的容积大得多的绝热容器B 相连。开始时阀门关闭,两容器中盛有同种理想气体,温度均为30℃,B 中气体的压强是A 中的两倍。现将阀门缓慢打开,直至压强相等时关闭。问此时容器A 中气体的温度为多少?假设在打开到关闭阀门的过程中处在A 中的气体与处在B 中的气体之间无热交换。已知每摩尔该气体的内能为E =2.5RT 。

分析:因为B 容器的容积远大于A 的容积,所以在题述的过程中,B 中气体的压强和温度均视为不变。B 容器内部分气体进入A 容器,根据题设,A 容器内气体是个绝热过程。外界(B 容器的剩余气体)对A 气体做功等于其内能的增量,从而求出A 气体的最终温度。

解:设气体的摩尔质量为M ,A 容器的体积V ,打开阀门前,气体质量为m ,压强为p ,温度为T 。打开阀门又关闭后,A 中气体压强为2p ,温度为'

T ,质量为'

m ,则有

RT

M

m pV =

T R M

m pV ''=

2

进入A 气体质量)

12(T T R

MpV m m m -'=

-'=?,设这些气体处在B 容器中时所占体积

为V

T T RT Mp

m V )2

1(

2-

'

=?=

?。为把这些气体压入A 容器,B 容器中其他气体对这些气体做

的功为

)

12(

2-'

=??=T T pV V P W 。A 中气体内能的变化

)(25T T R

M m E -'?'=

?。根据热力

学第一定律有

E W ?=

)

1(5)12(T T pV T T pV '-=-'

K T 353='

例2、一根长为76cm 的玻璃管,上端封闭,插入水银中。水银充满管子的一部分。封闭体积内有空气moI 3

10

0.1-?,如图2-1-6所示,大

气压为76cmHg 。空气的摩尔定容热容量1

1

5.20--??=K moI J C V ,当玻璃管温度降低10℃时,求封闭管内空气损失的热量。

分析:取封闭在管内的空气为研究对象,为求出空气在降温过程中的放热,关键是确定空气在降温过程中遵循的过程方程。由于管内空气压强p 等于大气压强与管内水银柱压强之差,因管长刚好76cm ,故P 与空气柱高度成正比,即封闭气体的压强与其体积成正比。随着温度降低,管内水银柱上升,空气的压强与体积均减小,但仍保持正比关系。

解:设在降温过程中管内封闭空气柱的高度为h ,水银柱高度为h ',则cm h h 76='+。管内封闭空气的压强为

gh

h g P p ρρ='-=0

式中ρ为水银密度,上式表明,在降温过程中,空气的压强p 与空气柱高度h 成正比,因管粗细均匀,故p 与空气体积V 成正比,即p ∝V

这就是管内封闭空气在降温过程中所遵循的过程方程。

空气在此过程中的摩尔热容量

R

C C V

2

1=。

T nC Q Q ?-=-=吸放

)

10)(31.82

15.20(10

3

-?+

?-=-

J 247.0=

本题也可直接由热力学第一定律求解,关键要求得空气膨胀做功。由题给数据,可分析得空气对水银柱做功是线性力做功的情形。

§2.2 热力学第一定律对理想气体的应用

2.2.1、等容过程

气体等容变化时,有=

T

P

恒量,而且外界对气体做功0=?-=V p W 。根据热力学第一

定律有△E=Q 。在等容过程中,气体吸收的热量全部用于增加内能,温度升高;反之,气体放出的热量是以减小内能为代价的,温度降低。

图2-1-6

p

V i

T C n E Q V ???=

??=?=2

式中 R

i T

E v T

Q C V ?=??=

?=2

)(

2.2.1、等压过程

气体在等压过程中,有=

T

V

恒量,如容器中的活塞在大气环境中无摩擦地自由移动。

根据热力学第一定律可知:气体等压膨胀时,从外界吸收的热量Q ,一部分用来增加内能,温度升高,另一部分用于对外作功;气体等压压缩时,外界对气体做的功和气体温度降低所减少的内能,都转化为向外放出的热量。且有

T nR V p W ?-=?-= T

nC Q p ?=

V

p i T nC E v ??=

?=?2

定压摩尔热容量p C

与定容摩尔热容量V C 的关系有R

C C

v p +=。该式表明:1mol 理想

气体等压升高1K 比等容升高1k 要多吸热8.31J ,这是因为1mol 理想气体等压膨胀温度升高1K 时要对外做功8.31J 的缘故。

2.2.3、等温过程

气体在等温过程中,有pV =恒量。例如,气体在恒温装置内或者与大热源想接触时所发生的变化。

理想气体的内能只与温度有关,所以理想气体在等温过程中内能不变,即△E =0,因此有Q=-W 。即气体作等温膨胀,压强减小,吸收的热量完全用来对外界做功;气体作等温压缩,压强增大,外界的对气体所做的功全部转化为对外放出的热量。

2.2.4、绝热过程

气体始终不与外界交换热量的过程称之为绝热过程,即Q=0。例如用隔热良好的材料把容器包起来,或者由于过程进行得很快来不及和外界发生热交换,这些都可视作绝热过程。

理想气体发生绝热变化时,p 、V 、T 三量会同时发生变化,仍遵循=

T pV

恒量。根据热力

学第一定律,因Q=0,有

)

(2

1122V p V p i T nC E W v -=?=?=

这表明气体被绝热压缩时,外界所作的功全部用来增加气体内能,体积变小、温度升高、压强增大;气体绝热膨胀时,气体对外做功是以减小内能为代价的,此时体积变大、温度降低、压强减小。气体绝热膨胀降温是液化气体获得低温的重要方法。

例:0.020kg 的氦气温度由17℃升高到27℃。若在升温过程中,①体积保持不变,②压强保持不变;③不与外界交换热量。试分别求出气体内能的增量,吸收的热量,外界对气体做的功。

气体的内能是个状态量,且仅是温度的函数。在上述三个过程中气体内能的增量是相同的且均为:

J T nC E v 6231031.85.15=???=?=? ① ① 等容过程中 0=W ,J E Q 623=?=

② 在等压过程中 T R C n T nC Q V P ?+=?=)(

J 3

10039.11031.85.25?=???= J Q E W 416-=-?=

③ 在绝热过程中 0=Q ,J E W 623=?=

1mol 温度为27℃的氦气,以1

100-?s m 的定向速度注入体积为15L 的真空容器中,容器

四周绝热。求平衡后的气体压强。

平衡后的气体压强包括两部分:其一是温度27℃,体积15L 的2mol 氦气的压强0p ;其二是定向运动转向为热运动使气体温度升高△T 所导致的附加压强△p 。即有

V

T R n T V

R n p p p ??

+?

=?+=00

氦气定向运动的动能完全转化为气体内能的增量:

T

R n mv

??

=2

3212

V v

M

V

RT n p 320+?

=a a P P 5

3

5

103.3)107.1103.3(?≈?+?=

2.2.5、其他过程

理想气体的其他过程,可以灵活地运用下列关系处理问题。 气态方程: n R T pV =

热力学第一定律: T nC Q W E V ??=+=? 功:W=±(ρ-V 图中过程曲线下面积)

过程方程:由过程曲线的几何关系找出过程的P ~V 关系式。若某理想气体经历V-T 图中的双曲线过程,其过程方程为:

VT=C 或者 C pV =2

2.2.6、绝热过程的方程 绝热过程的状态方程是

u

u V P V P 2

11= 其中 v

p C

C u /=

2.2.7、循环过程

系统由某一状态出发,经历一系列过程又回到原来状态的过程,称为循环过程。热机循环过程在P-V 图上是一根顺时针绕向的闭合曲线(如图2-2-1)。系统经过循环过程回到原来状态,因此△E=0。

图2-2-1

由图可见,在ABC 过程中,系统对外界作正功,在CDA 过程中,外界对系统作正功。在热机循环中,系统对外界所作的总功:

='W (P-V 图中循环曲线所包围的面积)而且由热力学第一定律可知:在整个循环中系统

绕从外界吸收的热量总和1Q ,必然大于放出的热量总和2Q ,而且

W Q Q '=-21

热机效率表示吸收来的热量有多少转化为有用的功,是热机性能的重要标志之一,效率的定义为

121

1Q Q Q W -

='=

η<1

例1一台四冲程内燃机的压缩比r =9.5,热机抽出的空气和气体燃料的温度为

27℃,在larm=KPa 3

10压强下的体积为0V ,

如图2-2-2所示,从1→2是绝热压缩过程;2→3混合气体燃爆,压强加倍;从3→4活塞外推,气体绝热膨胀至体积05.9V ;这是排气阀门打开,压

强回到初始值larm(压缩比是气缸最大与最小体积比,γ是比热容比)。(1)确定状态1、2、3、4的压强和温度;(2)求此循环的热效率。

分析:本题为实际热机的等容加热循环——奥托循环。其热效率取决于压缩比。

解:对于绝热过程,有='V p 恒量,结合状态方程,有1

-r TV 恒量。

(1)状态1,atm p 11=,K T 3001=

1

011

2)

(--=γγrV T V T

得 K T 3.738461.23002=?=,atm p 38.232= 在状态3,atm p p 76.46223==,K T T 6.1476223== 用绝热过程计算状态4,由 1

31

04)

(--=γγγV T V T

得 K T 6004=,atm p 24=。

(2)热效率公式中商的分母是2→3过程中的吸热,这热量是在这一过程中燃烧燃料所获得的。因为在这一过程中体积不变,不做功,所以吸收的热量等于气体内能的增加,即

)(23T T m C V -,转化为功的有用能量是2→3过程吸热与4→1过程放热之差:

)()(1413T T m C T T m C V V -+- 热效率为: 23142342311)

()

(T T T T T T m C T T T T m C V V --+

=---+=

η

V

00

rV

图2-2-2

绝热过程有: 1

3

31

4

4--=γγV T V T ,1

2

21

1

1--=γγV T V T

因为 14V V =,32V V =

故 231

4

T T T T =

,

21

1T T -

=η, 而 γγγ---===111

1

22

1

)1()

(

r r V V T T

因此 γ

η--=11r

热效率只依赖于压缩比,η=59.34%,实际效率只是上述结果的一半稍大些,因为大量的

热量耗散了,没有参与循环。

§2-3 热力学第二定律

2.3.1、卡诺循环

物质系统经历一系列的变化过程又回到初始状态,这样的周而复始的变化过程为循环过程,简称循环。在P-V 图上,物质系统的循环过程用一个闭合的曲线表示。经历一个循环,回到初始状态时,内能不变。利用物质系统(称为工作物)持续不断地把热转换为功的装置叫做热机。在循环过程中,使工作物从膨胀作功以后的状态,再回到初始状态,周而复始进行下去,并且必而使工作物在返回初始状态的过程中,外界压缩工作物所作的功少于工作物在膨胀时对外所做的功,这样才能使工作物对

外做功。获得低温装置的致冷机也是利用工作物的循

环过程来工作的,不过它的运行方向与热机中工作物

的循环过程相反。 卡诺循环是在两个温度恒定的热源之间工作的循环过程。我们来讨论由平衡过程组成的卡诺循环,工作物与温度为1T 的高温热源接触是等温膨胀过程。同样,与温度为2T 的低温热源接触而放热是等温压缩过程。因为工作物只与两个热源交换能量,所以当工作

物脱离两热源时所进行的过程,必然是绝热的平衡过

程。如图2-3-1所示,在理想气体卡诺循环的P-V 图上,曲线ab 和cd 表示温度为1T 和2T 的两条等温线,曲线bc 和da 是两条绝热线。我们先讨论以状态a 为始点,沿闭合曲线abcda 所作的循环过程。在abc 的膨胀过程中,气体对外做功1W 是曲线abc 下面的面积,在cda 的压缩过程中,外界对气体做功2W 是曲线cda 下面的面积。气体对外所做的净功)

(21W W W -=就是闭合曲线abcda 所围面积,气体在等温膨胀过程ab 中,从高温热源吸热

12

1V V

nRTIn Q =

,p

p p p 1 4 2 3 图2-3-1

气体在等温压缩过程cd 中,向低温热源放热

43

22V V In

nRT Q =。应用绝热方程

1

3

21

2

1--=r r V T V T 和1

4

21

11--=r r V T V T 得 431

2

V V V V =

所以 1224

322V V In

nRT V V In nRT Q ==

22

1

1T Q T Q =

卡诺热机的效率

12

1

2

11

1T T Q Q Q Q W -

=-==

η

我们再讨论理想气体以状态a 为始点,沿闭合曲线adcba 所分的循环过程。显然,气体将从低温热源吸取热量2Q ,又接受外界对气体所作的功W ,向高温热源传热21Q W Q +=。由于循环从低温热源吸热,可导致低热源的温度降得更快,这就是致冷机可以致冷的原理。致冷机的功效常用从低温热源中吸热2Q 和所消耗的外功W 的比值来量度,称为致冷系数,即

212

2Q Q Q W

Q -==ω,对卡诺致冷机而言,

212

T T T -=

ω。

有一卡诺致冷机,从温度为-10℃的冷藏室吸取热量,而向温度为20℃的物体放出热量。设该致冷机所耗功率为15kW ,问每分钟从冷藏室吸取的热量是多少?

令K T 2931=,K T 2632=,则30

263

212=

-=T T T ω。每分钟作功

J W 5

3109601015?=??=,所以每分钟从冷藏室中吸热J W Q 6

21089.7?=?=ω。

2.3.2、热力学第二定律

表述1:不可能制成一种循环动作的热机,只从一个热源吸取热量,使之全部变为有用的功,而其他物体不发生任何变化。

表述2:热量不可能自动地从低温物体转向高温物体。

在表述1中,我们要特别注意“循环动作”几个字,如果工作物进行的不是循环过程,如气体作等温膨胀,那么气体只使一个热源冷却作功而不放出热量便是可能的。该叙述反映了热功转换的一种特殊规律,并且表述1与表述2具有等价性。我们用反证法来证明两者的等价性。

假设表述1不成立,亦即允许有一循环E 可以

从高温热源取得热量1Q ,并全部转化为功W 。这样我们再利用一个逆卡诺循环口接受E 所作

p

图2-3-2

W(=1Q ),使它从低温热源2T 取得热量2Q ,输出热量21Q Q +给高温热源。现在把这两个循环总的看成一部复合致冷机,其总的结果是,外界没有对他做功而它却把热量2Q 从低温热源传给了高温热源。这就说明,如果表述1不成立,则表述2也不成立。反之,也可以证明如果表述2不成立,则表述1也必然不成立。

试证明在P-V 图上两条绝热线不能相交。

假定两条绝热线Ⅰ与Ⅱ在P-V 图上相交于一点A ,如图2-3-2所示。现在,在图上再画一等温线Ⅲ,使它与两条绝热线组成一个循环。这个循环只有一个单热源,它把吸收的热量全部转变为功,即η=1,并使周围没有变化。显然,这是违反热力学第二定律的,因此两条绝热线不能相交。

2.3.3、卡诺定理

设有一过程,使物体从状态A 变到状态B 。对它来说,如果存在另一过程,它不仅使物体进行反向变化,从状态B 回复到状态A ,而且当物体回复到状态A 时,周围一切也都各自回复到原状,则从状态A 进行到状态B 的过程是个可逆过程。反之,如对于某一过程,不论经过怎样复杂曲折的方法都不能使物体和外界恢复到原来状态而不引起其他变化,则此过程就是不可逆过程。

气体迅速膨胀是不可逆过程。气缸中气体迅速膨胀时,活塞附近气体的压强小于气体内部的压强。设气体内部的压强为P ,气体迅速膨胀—微小体积△V ,则气体所作的功W ,小于p △V 。然后,将气体压回原来体积,活塞附近气体的压强不能小于气体内部的压强,外界所作的功2W 不能小于p △V 。因此,迅速膨胀后,我们虽然可以将气体压缩,使它回到原来状态,但外界多作功12W W -;功将增加气体的内能,而后以热量形式释放。根据热力学第二定律,我们不能通过循环过程再将这部分热量全部变为功;所以气体迅速膨胀的过程是不可逆过程。只有当气体膨胀非常缓慢,活塞附近的压强非常接近于气体内部的压强p 时,气体膨胀—微小体积△V 所作的功恰好等于p △V ,那么我们才能非常缓慢地对气体作功p △V ,将气体压回原来体积。所以,只有非常缓慢的亦即平衡的膨胀过程,才是可逆的膨胀过程。同理,只有非常缓慢的亦即平衡的压缩过程,才是可逆的压缩过程。在热力学中,过程的可逆与否和系统所经历的中间状态是否平衡密切相关。实际的一切过程都是不可逆过程。

卡诺循环中每个过程都是平衡过程,所以卡诺循环是理想的可逆循环卡诺定理指出:(1)在同样高温(温度为1T )和低温(温度为2T )之间工作的一切可逆机,不论用什么工作物,效率都

等于)

1(12

T T -

。(2)在同样高低温度热源之间工作的一切不可逆机的效率,不可能高于可逆机,

η≤

121T T -

下面我们给予证明。

设高温热源1T ,低温热源2T ,一卡诺理想可逆机E 与另一可逆机E ',在此两热源之间工

作,设法调节使两热机可作相等的功W 。现使两机结合,由可逆机E '从高温热源吸热'1Q 向

低温热源放热W Q Q -'

='12,其效率

1Q W

=

η。可逆机E '所作功W 恰好提供给卡诺机E ,而

使E 逆向进行,从低温热源吸热W Q Q -=12,向高温热源放热1Q ,其效率为

1Q W =

η。我

们用反证法,先设η'>η。由此得'

1Q <1Q ,即'

2Q <2Q 。当两机一起运行时,视他们为一

部复合机,结果成为外界没有对这复合机作功,而复合机却能将热量'

-='-1122

Q Q Q Q 从低温热源送至高温热源,违反了热力学第二定律。所以η'>η不可能。反之,使卡诺机E 正向运行,而使可逆机E '逆行运行,则又可证明η'>η为不可能,即只有η'=η才成立,也就是说在相同的1T 和2T 两温度的高低温热源间工作的一切可逆机,其效率均为

121T T -

如果用一台不可逆机E ''来代替上面所说的E '。按同样方法可以证明η''>η为不可能,即只有η≥η''。由于E ''是不可逆机,因此无法证明η≤η''。所以结论是η≥η'',即在相同1T 和2T 的两温度的高低温热源间工作的不可逆机,它的效率不可能大于可逆机的效率。

2.3.4、热力学第二定律的统计意义

对于热量传递,我们知道,高温物体分子的平均动能比低温物体分子的平均动能要大,两物体相接触时,能量从高温物体传到低温物体的概率显然比反向传递的概率大得多。对于热功转换,功转化为热是在外力作用下宏观物体的有规则定向运动转变为分子无规则运动的过程,这种转换的概率大,反之,热转化为功则是分子的无规则运动转变为宏观物体的有规则运动的过程,这种转化的概率小。所以,热力学第二定律在本质上是一条统计性的规律。一般说来,一个不受外界影响的封闭系统,其内部发生的过程,总是由概率小的状态向概率大的状态进行,由包含微观状态数目少的宏观状态向包含微观状态数目多的宏观状态进行,这是热力学第二定律统计意义之所在。

例1、某空调器按可逆卡诺循环运转,其中的作功装置连续工作时所提供的功率0P 。(1)夏天室外温度恒为1T ,启动空调器连续工作,最后可将室温降至恒定的2T 。室外通过热传导在单位时间内向室内传输的热量正比于(21T T -)(牛顿冷切定律),比例系数A 。试用1T ,0P 和A 来表示2T (2)当室外温度为30℃时,若这台空调只有30%的时间处于工作状态,室温可维持在20℃。试问室外温度最高为多少时,用此空调器仍可使室温维持在20℃。(3)冬天,可将空调器吸热、放热反向。试问室外温度最低为多少时,用此空调器可使室温维持在20℃。

分析:夏天,空调机为制冷机,作逆向卡诺循环,从室内吸热,向室外放热,对工作物质作功。为保持室温恒定,空调器从室内吸热等于室外向室内通过热传导传输的热量。冬天刚好相反,空调器为热机,作顺向卡诺循环,从室外吸热,向室内放热。为保持室温恒定,空调器向室内的放热应等于室内向室外通过热传导传输的热量。

解:(1)夏天,空调器为制冷机,单位时间从室内吸热2Q ,向室外放热1Q ,空调器的平

均功率为P ,则P Q Q +=21。对可逆卡诺循环,则有2211T Q T Q =,P T T T Q 212

2-=。通过热传导传热)(21T T A Q -=,由2Q Q =得

2

21T A

P T T ?=

-

????

????+

-+

=A PT A P A

P

T T 12

124)(21

因空调器连续工作,式中 0P P =, ????

????+

-+

=A T P A P A

P T T 102

00

124)(21

(2)K T 2931=,03.0P P =,K T 3031=,而所求的是0P P =时对应的1T 值,记为max 1T ,

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- 13 -

20

213.0T A P T T ?=

-

2

02max 1T A P T T ?=

-

解得C K T T T T

26.3826.311)(3.0212max 1==-+

=。

(3)冬天,空调器为热机,单位时间从室外吸热'1Q ,向室内放热'2Q ,空调器连续工作,

功率为0P ,有012P Q Q +'=',''

=

''22

11T Q T Q ,由热平衡方程得:

1

2212)(P T T T T T A ?-='

-=

K

T T T T T T A

P T T 74.2742)(max 122max 122021=-=--=?-

='

=C

74.1

若空调器连续工作,则当冬天室外温度最低为1.74℃,仍可使室内维持在20℃。

高中物理电磁学所有概念知识分享

十、电场 1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷:(e=1.60×10-19C);带电体电荷量等于元电荷的整数倍 2.库仑定律:F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:点电荷间的作用力(N),k:静电力常量k=9.0×109N?m2/C2,Q1、Q2:两点电荷的电量(C),r:两点电荷间的距离(m),方向在它们的连线上,作用力与反作用力,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引} 3.电场强度:E=F/q(定义式、计算式){E:电场强度(N/C),是矢量(电场的叠加原理),q:检验电荷的电量(C)} 4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2 {r:源电荷到该位置的距离(m),Q:源电荷的电量} 5.匀强电场的场强E=UAB/d {UAB:AB两点间的电压(V),d:AB两点在场强方向的距离(m)} 6.电场力:F=qE {F:电场力(N),q:受到电场力的电荷的电量(C),E:电场强度(N/C)} 7.电势与电势差:UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q 8.电场力做功:WAB=qUAB=Eqd{WAB:带电体由A到B时电场力所做的功(J),q:带电量(C),UAB:电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)} 9.电势能:EA=qφA {EA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),φA:A点的电势(V)} 10.电势能的变化ΔEAB=EB-EA {带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值} 11.电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-qUAB (电势能的增量等于电场力做功的负值) 12.电容C=Q/U(定义式,计算式) {C:电容(F),Q:电量(C),U:电压(两极板电势差)(V)} 13.平行板电容器的电容C=εS/4πkd(S:两极板正对面积,d:两极板间的垂直距离,ω:介电常数) 常见电容器〔见第二册P111〕 14.带电粒子在电场中的加速(Vo=0):W=ΔEK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/2 15.带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下) 类平垂直电场方向:匀速直线运动L=Vot(在带等量异种电荷的平行极板中:E =U/d) 抛运动平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2,a=F/m=qE/m 注: (1)两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律:原带异种电荷的先中和 后平分,原带同种电荷的总量平分; (2)电场线从正电荷出发终止于负电荷,电场线不相交,切线方向为场强方向,电场线密处场强大,顺着电场线电势越来越低,电场线与等势线垂直; (3)常见电场的电场线分布要求熟记〔见图[第二册P98];

高中物理热学知识点

《热学》 一、知识网络 分子直径数量级 物质是由大量分子组成的 阿伏加德罗常数 油膜法测分子直径 分子动理论 分子永不停息地做无规则运动 扩散现象 布朗运动 分子间存在相互作用力,分子力的F -r 曲线 分子的动能;与物体动能的区别 物体的内能 分子的势能;分子力做功与分子势能变化的关系;E P -r 曲线 物体的内能;影响因素;与机械能的区别 单晶体——各向异性(热、光、电等) 晶体 多晶体——各向同性(热、光、电等) 有固定的熔、沸点 非晶体——各向同性(热、光、电等)没有固定的熔、沸点 浸润与不浸润现象——毛细现象——举例 饱和汽与饱和汽压 液晶 体积V 气体体积与气体分子体积的关系 温度T (或t ) 热力学温标 分子平均动能的标志 压强的微观解释 压强P 影响压强的因素 求气体压强的方法 改变内能的物理过程 做功 ——内能与其他形式能的相互转化 热传递——物体间(物体各部分间)内能的转移 热力学第一定律 能量转化与守恒 能量守恒定律 热力学第二定律(两种表述)——熵——熵增加原理 能源与环境 常规能源.煤、石油、天然气 新能源.风能、水能、太阳能、核能、地热能、海洋能等 二、考点解析 考点64 物体是由大量分子组成的 阿伏罗德罗常数 要求:Ⅰ 阿伏加德罗常数(N A =6.02×1023mol -1)是联系微观量与宏观量的桥梁。 设分子体积V 0、分子直径d 、分子质量m ;宏观量为.物质体积V 、摩尔体积V 1、物质质量M 、摩尔质量μ、物质密度ρ。 分 子 动 理 论 固体 液体 热力 学 气 体 热力学定律

(1)分子质量:A A ==N V N m ρμ (2)分子体积:A A 10PN N V V μ== (对气体,V 0应为气体分子占据的空间大小) (3)分子直径:○1球体模型.V d N =)2(343A π 303A 6=6=ππV N V d (固体、液体一般用此模 型)○2立方体模型.30=V d (气体一般用此模型)(对气体,d 应理解为相邻分子间的平均距离) (4)分子的数量:A 1A 1A A ====N V V N V M N V N M n ρμρμ固体、液体分子可估算分子质量、 大小(认为分子一个挨一个紧密排列);气体分子不可估算大小,只能估算气体分子所占空间、分子质量。 考点65 用油膜法估测分子的大小(实验、探究) 要求:Ⅰ 在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,有下列操作步骤,请补充实验步骤C 的内容及实验步骤E 中的计算式: A .用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒中,记下滴入1mL 的油酸酒精溶液的滴数N ; B .将痱子粉末均匀地撒在浅盘内的水面上,用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液,逐滴向水面上滴入,直到油酸薄膜表面足够大,且不与器壁接触为止,记下滴入的滴数n ; C .________________________________________________________________________ D .将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,以坐标纸上边长1cm 的正方形为单位,计算出轮廓内正方形的个数m (超过半格算一格,小于半格不算) E .用上述测量的物理量可以估算出单个油酸分子的直径 d = _______________ cm . 考点66 分子热运动 布朗运动 要求:Ⅰ 1)扩散现象:不同物质彼此进入对方(分子热运动)。温度越高,扩散越快。 扩散现象说明:组成物体的分子总是不停地做无规则运动,温度越高分子运动越剧烈;分子间有间隙 2)布朗运动:悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动,不是液体分子的无规则运动! 布朗运动发生的原因是受到包围微粒的液体分子无规则运动地撞击的不平衡性造成的.因而布朗运动说明了分子在永不停息地做无规则运动. (1)布朗运动不是固体微粒中分子的无规则运动.(2)布朗运动不是液体分子的运动.(3)课本中所示的布朗运动路线,不是固体微粒运动的轨迹.(4)微粒越小,温度越高,布朗运动越明显. 3)扩散现象是分子运动的直接证明;布朗运动间接证明了液体分子的无规则运动 考点67 分子间的作用力 要求:Ⅰ 1)分子间引力和斥力一定同时存在,且都随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减小而增大,但斥力变化快。 2)实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力。随分 子间距离的增大,分子力先变小后变大再变小。(注意:这 是指 r 从小于r 0开始到增大到无穷大)。 3)分子力的表现及变化,对于曲线注意两个距离,即r 0(10 -10m )与10r 0。①当分子间距离为r 0(约为10-10m )时,分 子力为零,分子势能最小;②当分子间距离r >r 0时,分子 力表现为引力。当分子间距离由r 0增大时,分子力先增大后 减小;③当分子间距离r <r 0时,分子力表现为斥力。当分子间距离由r 0减小时,分子力不断增大 考点68 温度和内能 要求:Ⅰ 温度和温标:1)温度:反映物体冷热程度的物理量(是一个宏观统计概念) ,是物体分子平均动能大小的

大学物理_电磁学公式全集

静电场小结 一、库仑定律 二、电场强度 三、场强迭加原理 点电荷场强点电荷系场强 连续带电体场强 四、静电场高斯定理 五、几种典型电荷分布的电场强度 均匀带电球面均匀带电球体 均匀带电长直圆柱面均匀带电长直圆柱体 无限大均匀带电平面

六、静电场的环流定理 七、电势 八、电势迭加原理 点电荷电势点电荷系电势 连续带电体电势 九、几种典型电场的电势 均匀带电球面均匀带电直线 十、导体静电平衡条件 (1) 导体内电场强度为零;导体表面附近场强与表面垂直。 (2) 导体是一个等势体,表面是一个等势面。 推论一电荷只分布于导体表面 推论二导体表面附近场强与表面电荷密度关系 十一、静电屏蔽 导体空腔能屏蔽空腔内、外电荷的相互影响。即空腔外(包括外表面)的电荷在空腔内的场强为零,空腔内(包括内表面)的电荷在空腔外的场强为零。

十二、电容器的电容 平行板电容器圆柱形电容器 球形电容器孤立导体球 十三、电容器的联接 并联电容器串联电容器 十四、电场的能量 电容器的能量电场的能量密度 电场的能量 稳恒电流磁场小结 一、磁场 运动电荷的磁场毕奥——萨伐尔定律 二、磁场高斯定理 三、安培环路定理 四、几种典型磁场 有限长载流直导线的磁场 无限长载流直导线的磁场 圆电流轴线上的磁场

圆电流中心的磁场 长直载流螺线管内的磁场 载流密绕螺绕环内的磁场 五、载流平面线圈的磁矩 m和S沿电流的右手螺旋方向 六、洛伦兹力 七、安培力公式 八、载流平面线圈在均匀磁场中受到的合磁力 载流平面线圈在均匀磁场中受到的磁力矩 电磁感应小结 一、电动势 非静电性场强电源电动 势 一段电路的电动势闭合电路的电动势 当时,电动势沿电路(或回路)l的正方向,时沿反方向。 二、电磁感应的实验定律 1、楞次定律:闭合回路中感生电流的方向是使它产生的磁通量反抗引起电磁感应的磁通量变化。楞次定律是能量守恒定律在电磁感应中的表现。 2、法拉第电磁感应定律:当闭合回路l中的磁通量变化时,在回路中的感应电动势为 若时,电动势沿回路l的正方向,时,沿反方向。对线图,为全磁通。

高中物理-热力学第一定律

高中物理-热力学第一定律 如图,一个质量为m 的T 形活塞在气缸内封闭一定量的理想气体,活塞体积可忽略不计,距气缸底部h 0处连接一U 形细管(管内气体的体积可忽略)。初始时,封闭气体温度为T 0,活塞距离气缸底部1.5h 0,两边水银柱存在高度差。已知水银密度为ρ,大气压强为p 0,气缸横截面积为S ,活塞竖直部分高为1.2h 0,重力加速度为g 。 (1)通过制冷装置缓慢降低气体温度,当温度为多少时两边水银面恰好相平? (2)从开始至两水银面恰好相平的过程,若气体放出的热量为Q ,求气体内能的变化。 【参考答案】(1) (2)0.3h 0(p 0S +mg )–Q 【试题解析】(1)初态时,气体压强,体积V 1=1.5h 0S ,温度为T 0 要使两边水银面相平,气缸内气体的压强p 2=p 0,此时活塞下端一定与气缸底接触,V 2=1.2h 0 设此时温度为T ,由理想气体状态方程有 解得 (2)从开始至活塞竖直部分恰与气缸底接触,体积变小,气体压强不变,外界对气体做功,其后体积不变,外界对气体不做功,故外界对气体做的功W =p 1ΔV =()×0.3h 0S 由热力学第一定律有ΔU =W –Q =0.3h 0(p 0S +mg )–Q 【知识补给】 状态变化与内能变化 中学常见的状态变化主要有等温变化、等容变化、等压变化和绝热变化。 000455p ST p S mg +10mg p p S =+11220p V p V T T =000455p ST T p S mg =+0mg p S +

(1)等温变化:理想气体的内能等于分子动能,不变;一般气体的分子间距较大,分子间作用力为引力,体积增大,则分子势能增大,内能增大。 (2)等容变化:理想气体的内能随温度升高而增大;一般气体分子势能不变,温度升高时分子动能增大,内能增大;体积不变则外界对气体不做功,内能变化只与热传递有关。 (3)等压变化:理想气体的内能随温度升高而增大;一般气体温度升高时,分子平均速率增大,压强不变,则分子数密度应减小,即体积增大,分子势能和分子动能都增大,内能增大。(4)绝热变化:与外界无热交换,内能变化只与体积变化,即外界对气体做的功有关;理想气体的体积增大时,内能减小,温度降低,压强减小;一般气体的体积增大时,内能减小,分子势能增大,分子动能减小,温度降低,压强减小。 下列说法正确的是 A.物体的温度升高,物体内所有分子热运动的速率都增大 B.物体的温度升高,物体内分子的平均动能增大 C.物体吸收热量,其内能一定增加 D.物体放出热量,其内能一定减少 如图所示为密闭的气缸,外力推动活塞P压缩气体,对缸内气体做功800 J,同时气体向外界放热200 J,缸内气体的 A.温度升高,内能增加600 J B.温度升高,内能减少200 J C.温度降低,内能增加600 J D.温度降低,内能减少200 J 如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A,其中A→B和C→D为等温过程,B→C为等压过程,D→A为等容过程。

高中物理电磁学和光学知识点公式总结大全

高中物理电磁学知识点公式总结大全 来源:网络作者:佚名点击:1524次 高中物理电磁学知识点公式总结大全 一、静电学 1.库仑定律,描述空间中两点电荷之间的电力 ,, 由库仑定律经过演算可推出电场的高斯定律。 2.点电荷或均匀带电球体在空间中形成之电场 , 导体表面电场方向与表面垂直。电力线的切线方向为电场方向,电力线越密集电场强度越大。 平行板间的电场 3.点电荷或均匀带电球体间之电位能。本式以以无限远为零位面。 4.点电荷或均匀带电球体在空间中形成之电位。 导体内部为等电位。接地之导体电位恒为零。 电位为零之处,电场未必等于零。电场为零之处,电位未必等于零。 均匀电场内,相距d之两点电位差。故平行板间的电位差。 5.电容,为储存电荷的组件,C越大,则固定电位差下可储存的电荷量就越大。电容本身为电中性,两极上各储存了+q与-q的电荷。电容同时储存电能,。 a.球状导体的电容,本电容之另一极在无限远,带有电荷-q。 b.平行板电容。故欲加大电容之值,必须增大极板面积A,减少板间距离d,或改变板间的介电质使k变小。 二、感应电动势与电磁波 1.法拉地定律:感应电动势。注意此处并非计算封闭曲面上之磁通量。 感应电动势造成的感应电流之方向,会使得线圈受到的磁力与外力方向相反。 2.长度的导线以速度v前进切割磁力线时,导线两端两端的感应电动势。若v、B、互相垂直,则 3.法拉地定律提供将机械能转换成电能的方法,也就是发电机的基本原理。以频率f 转动的发电机输出的电动势,最大感应电动势。 变压器,用来改变交流电之电压,通以直流电时输出端无电位差。 ,又理想变压器不会消耗能量,由能量守恒,故 4.十九世纪中马克士威整理电磁学,得到四大公式,分别为 a.电场的高斯定律 b.法拉地定律 c.磁场的高斯定律 d.安培定律 马克士威由法拉地定律中变动磁场会产生电场的概念,修正了安培定律,使得变动的电场会产生磁场。e.马克士威修正后的安培定律为 a.、 b.、 c.和修正后的e.称为马克士威方程式,为电磁学的基本方程式。由马克士威方程式,预测了电磁波的存在,且其传播速度。 。十九世纪末,由赫兹发现了电磁波的存在。 劳仑兹力。 右手定则:右手平展,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中,若磁力线垂直进入手心(当磁感线为直线时,相当于手心面向N极),大拇指指向导线运动方向,则四指所指方向

高中物理知识点总结热力学基础

一、教学内容:热力学基础 (一)改变物体内能的两种方式:做功与热传递 1、做功:其她形式的能与内能之间相互转化的过程,内能改变了多少用做功的数值来量度,外力对物体做功,内能增加,物体克服外力做功,内能减少。 2、热传递:它就是物体间内能转移的过程,内能改变了多少用传递的热量的数值来量度,物体吸收热量,物体的内能增加,放出热量,物体的内能减少,热传递的方式有:传导、对流、辐射,热传递的条件就是物体间有温度差。 (二)热力学第一定律 1、内容:物体内能的增量等于外界对物体做的功W与物体吸收的热量Q的总与。 2、表达式:。 3、符号法则:外界对物体做功,W取正值,物体对外界做功,W取负值,吸收热量Q 取正值,物体放出热量Q取负值;物体内能增加取正值,物体内能减少取负值。 (三)能的转化与守恒定律 能量既不能凭空产生,也不能凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体转移到另一个物体。在转化与转移的过程中,能的总量不变,这就就是能量守恒定律。 (四)热力学第二定律 两种表述:(1)不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其她变化。 (2)不可能从单一热源吸收热量,并把它全部用来做功,而不引起其她变化。

热力学第二定律揭示了涉及热现象的宏观过程都有方向性。 (3)热力学第二定律的微观实质就是:与热现象有关的自发的宏观过程,总就是朝着分子热运动状态无序性增加的方向进行的。 (4)熵就是用来描述物体的无序程度的物理量。物体内部分子热运动无序程度越高,物体的熵就越大。 (五)说明的问题 1、第一类永动机就是永远无法实现的,它违背了能的转化与守恒定律。 2、第二类永动机也就是无法实现的,它虽然不违背能的转化与守恒定律,但却违背了热力学第二定律。 (六)能源与可持续发展 1、能量与环境 (1)温室效应:化石燃料燃烧放出的大量二氧化碳,使大气中二氧化碳的含量大量提高,导致“温室效应”,使得地面温度上升,两极的冰雪融化,海平面上升,淹没沿海地区等不良影响。 (2)酸雨污染:排放到大气中的大量二氧化硫与氮氧化物等在降水过程中溶 入雨水,使其形成酸雨,酸雨进入地表、江河、破坏土壤,影响农作物生长,使生物死亡,破坏生态平衡,同时腐蚀建筑结构、工业装备、动力与通讯设备等,还直接危害人类健康。 2、能量耗散与能量降退 (1)能量耗散:在能量转化过程中,一部分机械能转变成内能,而这些内能最 终流散到周围的环境中,我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用,这种现象叫做能量的耗散。 (2)能量降退:从可被利用的价值来瞧,内能较之机械能、电能等,就是一种低品质的能量。能量耗散不会使能的总量减少,却会导致能量品质的降低。 二、重点、难点 (一)热力学第一定律

(word完整版)高中物理热学试题及答案

热学试题 一选择题: 1.只知道下列那一组物理量,就可以估算出气体中分子间的平均距离 A.阿伏加徳罗常数,该气体的摩尔质量和质量 B.阿伏加徳罗常数,该气体的摩尔质量和密度 C.阿伏加徳罗常数,该气体的质量和体积 D.该气体的质量、体积、和摩尔质量 2.关于布朗运动下列说法正确的是 A.布朗运动是液体分子的运动 B.布朗运动是悬浮微粒分子的运动 C.布朗微粒做无规则运动的原因是由于它受到水分子有时吸引、有时排斥的结果 D.温度越高,布朗运动越显著 3.铜的摩尔质量为μ(kg/ mol),密度为ρ(kg/m3),若阿伏加徳罗常数为N A,则下列说法中哪个是错误 ..的 A.1m3铜所含的原子数目是ρN A/μ B.1kg铜所含的原子数目是ρN A C.一个铜原子的质量是(μ / N A)kg D.一个铜原子占有的体积是(μ / ρN A)m3 4.分子间同时存在引力和斥力,下列说法正确的是 A.固体分子间的引力总是大于斥力 B.气体能充满任何仪器是因为分子间的斥力大于引力 C.分子间的引力和斥力都随着分子间的距离增大而减小 D.分子间的引力随着分子间距离增大而增大,而斥力随着距离增大而减小 5.关于物体内能,下列说法正确的是 A.相同质量的两种物体,升高相同温度,内能增量相同 B.一定量0℃的水结成0℃的冰,内能一定减少 C.一定质量的气体体积增大,既不吸热也不放热,内能减少 D.一定质量的气体吸热,而保持体积不变,内能一定减少 6.质量是18g的水,18g的水蒸气,32g的氧气,在它们的温度都是100℃时A.它们的分子数目相同,分子的平均动能相同 B.它们的分子数目相同,分子的平均动能不相同,氧气的分子平均动能大 C.它们的分子数目相同,它们的内能不相同,水蒸气的内能比水大 D.它们的分子数目不相同,分子的平均动能相同 7.有一桶水温度是均匀的,在桶底部水中有一个小气泡缓缓浮至水面,气泡上升过程中逐渐变大,若不计气泡中空气分子的势能变化,则 A.气泡中的空气对外做功,吸收热量 B.气泡中的空气对外做功,放出热量 C.气泡中的空气内能增加,吸收热量 D.气泡中的空气内能不变,放出热量 8.关于气体压强,以下理解不正确的是 A.从宏观上讲,气体的压强就是单位面积的器壁所受压力的大小 B.从微观上讲,气体的压强是大量的气体分子无规则运动不断撞击器壁产生的 C.容器内气体的压强是由气体的重力所产生的 D.压强的国际单位是帕,1Pa=1N/m2

高中物理概念电磁学

一、库伦定律 ①电荷: ①电荷量(简称电量):用来度量带电体(静电)所含电量的多少。其符号是Q,单位是库伦(简称库),用符号C表示。通常正电荷量用正数表示,负电荷量用负数表示。 ②元电荷:也可叫做基本电荷。任意电荷量都等于该元电荷的整数倍,用e 表示。e= 1.6021892×10-19C,可取e=1.6×10-19C。它是一个电子或质子所带电荷量。 ③点电荷:忽略其体积的带电质点,其所带电荷可以用Q或q来表示。 ④净电荷:在导体中,未被电性抵消的电荷量叫做净电荷量,简称净电荷。 ⑤电荷平分原理:两个点电荷或体积相等的两个电荷相遇后,各自所带的电荷量为两个点电荷电量之和的一半。(正电荷用正值代入,负电荷用负值代入。) ②库伦定律: ①概念:在真空中的两个点电荷间的作用力的大小与它们的电量乘积成正比,与它们之间距离平方成反比,作用力的方向存在于它们的连线上。其中的这种作用力叫做静电力或库伦力。其方向遵循:同种电荷相斥,异种电荷相吸 ②公式其中k就是静电力恒量,在真空条件下其值为 k=9.0×109 二、电场、电场强度和电场线 ①电场: ①电场:电荷间的互相作用是通过电场发生的,只要有电荷,其周围就有电场。静电力就是电场对其他电荷的作用力。 ②对电场的认识:电场对处于其中的电荷有力的作用,可对电荷做功,从而具有能量和动量,而没有静止质量,具体形状等。 ②电场强度和电场线: ①电场强度:①概念:我们定义:电场力与检验电荷量的比值叫做其电场的电场强度。它是用来描述场源电荷发出电场的性质的物理量,与检验电荷无关。其符号是E,单位是N/C。电场强度是个矢量,其方向就是场源电荷的电场对 电场内正电荷的静电力方向。②k就是静电力恒量,Q是源电荷的电量。 ②电场线:①概念:电场线是这样一种曲线,它能表示电场强度,它每一点的切线方向与该处电场强度方向一致。电场强度方向就是电场线的方向。 ②电场线的性质:电场线的疏密可以表示电场强度的大小,电场线越密,电场强度越大。场源电荷为正电荷的电场线箭头指向背离源电荷方向,场源电荷为负电荷的电场线箭头指向靠近源电荷方向。

高中物理热学知识点归纳全面很好

选修3-3热学知识点归纳 一、分子运动论 1. 物质是由大量分子组成的 (1)分子体积 分子体积很小,它的直径数量级是 (2)分子质量 分子质量很小,一般分子质量的数量级是 (3)阿伏伽德罗常数(宏观世界与微观世界的桥梁) 1摩尔的任何物质含有的微粒数相同,这个数的测量值: 设微观量为:分子体积V 0、分子直径d 、分子质量m ; 宏观量为:物质体积V 、摩尔体积V 1、物质质量M 、摩尔质量μ、物质密度ρ. 分子质量: 分子体积: (对气体,V 0应为气体分子平均占据的空间大小) 分子直径: 球体模型: V d N =3A )2(34π 303 A 6=6=ππV N V d (固体、液体一般用此模型) 立方体模型:30=V d (气体一般用此模型)(对气体,d 理解为相邻分子间的平均距离) 分子的数量.A 1 A 1A A N V V N V M N V N M n ====ρμρμ 2. 分子永不停息地做无规则热运动 (1)分子永不停息做无规则热运动的实验事实:扩散现象和布郎运动。 (2)布朗运动 布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的固体微粒的无规则运动。布朗运动不是分子本身的 运动,但它间接地反映了液体(气体)分子的无规则运动。 (3)实验中画出的布朗运动路线的折线,不是微粒运动的真实轨迹。 因为图中的每一段折线,是每隔30s 时间观察到的微粒位置的连线,就是在这短短的30s 内,小颗粒的运动也是极不规则的。 (4)布朗运动产生的原因 大量液体分子(或气体)永不停息地做无规则运动时,对悬浮在其中的微粒撞击作用的不平衡性是产生布朗运动的原因。简言之:液体(或气体)分子永不停息的无规则运动是产生布朗运动的原因。 (5)影响布朗运动激烈程度的因素

高中物理电磁学公式总整理

高中物理電磁學公式總整理 電子電量為19106.1-?庫侖(Coul),1Coul=181025.6?電子電量。 一、靜電學 1.庫侖定律,描述空間中兩點電荷之間的電力 r r q kq r r q q F ??41221221012==πε ,2 2 1221041r q kq r q q F ==πε,229/109Coul m Nt k ??≈ 由庫侖定律經過演算可推出電場的高斯定律kq q A d E E πε40==?=Φ?? 。 2.點電荷或均勻帶電球體在空間中形成之電場 r r kq q F E ?211== ,21r kq q F E == 導體表面電場方向與表面垂直。電力線的切線方向為電場方向,電力線越密集電場強度越大。 平行板間的電場A kq A kq E ππ224= = 3.點電荷或均勻帶電球體間之電位能r q kq U e 2 1= 。本式以以無限遠為零位面。 4.點電荷或均勻帶電球體在空間中形成之電位r kq q U V e 1==。 導體內部為等電位。接地之導體電位恆為零。 電位為零之處,電場未必等於零。電場為零之處,電位未必等於零。 均勻電場內,相距d 之兩點電位差θcos Ed d E V =?=? 。故平行板間的電位差 d A kq Ed V π2==?。 5.電容V C q V q C ?=?= ,,為儲存電荷的元件,C 越大,則固定電位差下可儲存的電荷量就越大。電容本身為電中性,兩極上各儲存了+q 與-q 的電荷。電容同時 儲存電能,C q CV U E 222 2==。

a.球狀導體的電容k r r kq q V q C === ,本電容之另一極在無限遠,帶有電荷-q 。 b.平行板電容kd A A kqd q V q C ππ22== = 。故欲加大電容之值,必須增大極板面積A ,減少板間距離d ,或改變板間的介電質使k 變小。 二、電路學 1.理想電池兩端電位差固定為ε。實際電池可以簡化為一理想電池串連內電阻r 。實際電池在放電時,電池的輸出電壓Ir V -=?ε,故輸出之最大電流有限制,且輸出電壓之最大值等於電動勢,發生在輸出電流=0時。 實際電池在充電時,電池的輸入電壓Ir V +=?ε,故輸入電壓必須大於電動勢。 2.若一長度d 的均勻導體兩端電位差為V ?,則其內部電場d V E ?=。導線上沒有 電荷堆積,總帶電量為零,故導線外部無電場。理想導線上無電位降,故內部電場等於0。 3.克希荷夫定律 a.節點定理:電路上任一點流入電流等於流出電流。 b.環路定理:電路上任意環路上總電位升等於總電位降。 三、靜磁學 1.必歐-沙伐定律,描述長 d 的電線在r 處所建立的磁場 2 0sin 4r Id dB θπμ =,20?4r r Id B d ?= πμ ,A m T /10470??=-πμ 磁場單位,MKS 制為Tesla ,CGS 制為Gauss ,1Tesla=10000Gauss ,地表磁場約為0.5Gauss ,從南極指向北極。 由必歐-沙伐定律經過演算可推出安培定律?=?NI d B 0μ 2.重要磁場公式 無限長直導線磁場 長 之螺線管內之磁場 r NI B πμ20= NI B 0μ=

高中物理20种电磁学仪器

高中物理20 种电磁学仪器 1. 电视机原理 1. 电视机的显像管中,电子束的偏转是用磁偏转技术实现的. 电子束经过电压为U的加速电场后,进入一圆形匀强磁场区,如图所示. 磁场方向垂直于圆面. 磁场区的中心为O,半径为r. 当不加磁场时,电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点. 为了让电子束射到屏幕边缘P,需要加磁场,使电子束偏转一已知角度θ,此时磁场的磁感应强度 B 应为多少? 解析:如图所示,电子在磁场中沿圆弧ab 运动,圆心为O,半径为R,以v 表示电子进入磁= 场时的速度,m、e 分别表示电子的质量和电荷量,则 1 2 eU mv 2 evB 2 mv R 又有tan 2 r R 由以上各式解得: B 1 2mv r e tan 2 2. 电磁流量计 2. 电磁流量计广泛应用于测量可导电液体(如污水)在管中的流量(在单位时间内通过管内横截面的流体的体积).为了简化,假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道.其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c.流量计的两端与输送流体的管道相连接(图中虚线).图中流量计的上下两面是金属材料,前后两面是绝缘材料.现于流量计所在处加磁感应强度 B 的匀强磁场,磁场方向垂直前后两面.当导电流体稳定地流经流量计时,在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R 的电流表的两端连接,I 表示测得的电流值.已知流体的电阻率为ρ,不计电流表的内阻,则可求得流量为() A. I c bR B a B. I b aR B c

C. I cR a B b D. I R bc B a 2. 质谱仪 3. 如图是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图。设法使某有机化合物的气态分子导 入图中所示的容器 A 中,使它受到电子束轰击,失去 一个电子变成正一价的分子离子。分子离子从狭缝s1 以很小的速度进入电压为U 的加速电场区(初速不 计),加速后,再通过狭缝s2、s3 射入磁感强度为 B 的匀强磁场,方向垂直于磁场区的界面PQ。最后,分 子离子打到感光片上,形成垂直于纸面而且平行于狭 缝s3 的细线。若测得细线到狭缝s3 的距离为d,试 导出分子离子的质量m的表达式。 解析:以m、q 表示离子的质量电量,以v 表示离子从狭缝s2 射出时的速度,由功能关系可得 射入磁场后,在洛仑兹力作用下做圆周运动,由牛顿定律可得 式中R为圆的半径。感光片上的细黑线到s3 缝的距离d=2R 解得 4. 磁流体发电 3. 磁流体发电是一种新型发电方式,图1 和图 2 是其工作原理示意图。图1 中的长方体是发电导管,其中空部分的长、高、宽分别为l 、a、b,前后两个侧面是绝缘体,上下两个 侧面是电阻可略的导体电极,这两个电极与负载电阻R1相连。整个发电导管处于图 2 中磁

高中物理概念热力学

一、分子动理论 ①基本观点: ①物质是由大量分子组成的。①阿伏伽德罗常量:在12克碳单质中,所含有的碳-12分子个数。其符号是N A。我们将此定义为1mol(读作:摩尔,简称:摩。),其值为×1023mol-1。单位是:mol-1。我们将1mol分子的质量叫做摩尔质量,其符号是M。单位 是kg/mol。1g/mol=1×10-3kg/mol。② 般单分子质量的数量级是10-27~10-26(kg)。③分子体积(此公式 不适用于气体)其中V mol是一摩尔物质所对应的体积(摩 尔体积)理想气体的摩尔体积恒 为22.4L/mol。 得出。④ ②分子在永不停息地做热运动。①扩散现象:不同物质能够相互渗透的现象。扩散现象说明了:分子在永不停息地做热运动,温度越高,扩散越快。分子之间存在间隙。②布朗运动:悬浮微粒在流

体中永不停息地做无规则运动的现象。微粒越小,布朗运动越明显;温度越高,布朗运动越激烈。它间接地反映了液体分子的运动是永不停息的、无规则的。③热运动:分子的永不停息、无规则运动。 ③分子间存在相互作用力。①分子间同时存在分子引力和分子斥力,表现的分子间作用力是其合力。②分子引力和分子斥力均随分子间距变大而减小,但斥力减小更快。当某一分子受力平衡时,此时的分子间距r0叫做平衡距离。③内能:分子势能和分子动能的统称。分子势能与两分子间距离有关,分子距离越大,分子势能越大。分子动能与温度有关,温度越高,分子动能越大。内能可通过热传递和做功的方式改变。分子间各作用力的图像如下: ②分子运动速率统计: ①无论是低温还是高温,其分子运动速率统计图像都呈“中间多,两头少”的分布规律,它表明了在某一温度下一定数量的分子,其单个分子速率为其最小值和最大值的分子个数远远小于单个分子速率为分子平均速率的分子个数。

高中物理专题-热力学定律

高中物理专题-热力学定律 在绝热气缸中封闭着两部分同种类的气体A和B,中间用绝热活塞隔开,活塞用销钉固定着。开始时两部分气体的体积和温度都相同,气体A的质量大于气体B的质量。撤去销钉后活塞可以自由移动,最后达到平衡。关于B部分气体的内能和压强的大小 A.内能增加,压强不变B.内能不变,压强不变 C.内能增加,压强增大D.内能不变,压强增大 【参考答案】C 【试题解析】因为气体A的质量大于气体B的质量,故开始时气体A的压强大于气体B的压强,撤去销钉后,A气体膨胀对B气体做功,故B气体内能增加,压强增大,选C。 【知识补给】 功和内能 (1)气体做功的特征是气体体积的变化,若气体只有压强的变化而无体积的变化,气体不做功。 (2)做功的对象是实物,故气体向真空膨胀不做功。 (3)理想气体被绝热压缩,则内能增加,温度升高,体积减小,压强一定增大;理想气体绝热膨胀,则内能减少,温度降低,压强一定增大。 如图所示,内壁光滑的绝热气缸竖直立于地面上,绝热活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸中,活塞静止时处于A位置。现将一重物轻轻地放在活塞上,活塞最终静止在B位置。则活塞在B位置时与活塞在A位置时相比较

A.气体的内能可能相同 B.气体的温度一定不同 C.单位体积内的气体分子数不变 D.单位时间内气体分子撞击单位面积气缸壁的次数一定增多 如图所示,绝热气缸固定在水平地面上,气缸内用绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。开始时活塞静止在图示位置现用力使活塞缓慢向右移动一段距离,则在此过程中 A.外界对缸内气体做正功 B.缸内气体的内能不变 C.缸内气体在单位时间内作用于活塞单位面积的冲量增大 D.在单位时间内缸内气体分子与活塞碰撞的次数减少 如图所示,用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分,先把活塞锁住,将质量和温度都相同的理想气体氢气和氧气分别充入容器的两部分,然后提起销子,使活塞可以无摩擦地滑动,当活塞平衡时 A.氢气的温度不变B.氢气的压强减小 C.氢气的体积减小D.氧气的温度升高 绝热气缸的质量为M,绝热活塞的质量为m,活塞与气缸壁之间无摩擦且不漏气,气缸中密封一部分理想气体,最初气缸被销钉固定在足够长的光滑固定斜面上。如图所示,现拔去销钉,让气缸在斜面上自由下滑,当活塞与气缸相对静止时,被封气体与原来气缸静止在斜面上时相比较,下列说法中正确的是 A.气体的压强不变B.气体的内能减小

高中物理电磁学知识点梳理

高中物理知识点梳理 电磁学部分: 1、基本概念: 电场、电荷、点电荷、电荷量、电场力(静电力、库仑力)、电场强度、电场线、匀强电场、电势、电势差、电势能、电功、等势面、静电屏蔽、电容器、电容、电流强度、电压、电阻、电阻率、电热、电功率、热功率、纯电阻电路、非纯电阻电路、电动势、内电压、路端电压、内电阻、磁场、磁感应强度、安培力、洛伦兹力、磁感线、电磁感应现象、磁通量、感应电动势、自感现象、自感电动势、正弦交流电的周期、频率、瞬时值、最大值、有效值、感抗、容抗、电磁场、电磁波的周期、频率、波长、波速2、基本规律: 电量平分原理(电荷守恒) 库伦定律(注意条件、比较-两个近距离的带电球体间的电场力) 电场强度的三个表达式及其适用条件(定义式、点电荷电场、匀强电场) 电场力做功的特点及与电势能变化的关系 电容的定义式及平行板电容器的决定式 部分电路欧姆定律(适用条件) 电阻定律 串并联电路的基本特点(总电阻;电流、电压、电功率及其分配关系) 焦耳定律、电功(电功率)三个表达式的适用范围 闭合电路欧姆定律 基本电路的动态分析(串反并同) 电场线(磁感线)的特点 等量同种(异种)电荷连线及中垂线上的场强和电势的分布特点 常见电场(磁场)的电场线(磁感线)形状(点电荷电场、等量同种电荷电场、等量异种电荷电场、点电荷与带电金属板间的电场、匀强电场、条形磁铁、蹄形磁铁、通电直导线、环形电流、通电螺线管) 电源的三个功率(总功率、损耗功率、输出功率;电源输出功率的最大值、效率) 电动机的三个功率(输入功率、损耗功率、输出功率) 电阻的伏安特性曲线、电源的伏安特性曲线(图像及其应用;注意点、线、面、斜率、

高中物理热学知识点

选修3-3《热学》 一、知识网络 分子直径数量级 物质是由大量分子组成的 阿伏加德罗常数 油膜法测分子直径 分子动理论 分子永不停息地做无规则运动 扩散现象 布朗运动 分子间存在相互作用力,分子力的F -r 曲线 分子的动能;与物体动能的区别 物体的内能 分子的势能;分子力做功与分子势能变化的关系;E P -r 曲线 物体的内能;影响因素;与机械能的区别 单晶体——各向异性(热、光、电等) 晶体 多晶体——各向同性(热、光、电等) 有固定的熔、沸点 非晶体——各向同性(热、光、电等)没有固定的熔、沸点 浸润与不浸润现象——毛细现象——举例 饱和汽与饱和汽压 液晶 体积V 气体体积与气体分子体积的关系 温度T (或t ) 热力学温标 分子平均动能的标志 压强的微观解释 压强P 影响压强的因素 求气体压强的方法 改变内能的物理过程 做功 ——内能与其他形式能的相互转化 热传递——物体间(物体各部分间)内能的转移 热力学第一定律 能量转化与守恒 能量守恒定律 热力学第二定律(两种表述)——熵——熵增加原理 能源与环境 常规能源.煤、石油、天然气 新能源.风能、水能、太阳能、核能、地热能、海洋能等 二、考点解析 考点64 物体是由大量分子组成的 阿伏罗德罗常数 要求:Ⅰ 阿伏加德罗常数(N A =6.02×1023mol -1)是联系微观量与宏观量的桥梁。 设分子体积V 0、分子直径d 、分子质量m ;宏观量为.物质体积V 、摩尔体积V 1、物质质量M 、摩尔质量μ、物质密度ρ。 (1)分子质量:A A ==N V N m ρμ (2)分子体积:A A 10PN N V V μ== (对气体,V 0应为气体分子占据的空间大小) 分 子 动 理 论 热力 学 固体 热力学定律 液体 气 体

高中物理电学公式大全

高中物理电学公式总结大全 一.电场 1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷: 2.库仑定律:F=kQ1Q2/r2(在真空中) 3.电场强度:E=F/q(定义式、计算式) 4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2 5.匀强电场的场强E=U AB/d 6.电场力:F=qE 7.电势与电势差:U AB=φA-φB,U AB=W AB/q=-ΔE AB/q 8.电场力做功:W AB=qU AB=Eqd 9.电势能:E A=qφA 10.电势能的变化ΔE AB=E B-E A 11.电场力做功与电势能变化ΔE AB=-W AB=-qU AB (电势能的增量等于电场力做功的负值)0 12.电容C=Q/U(定义式,计算式) 13.平行板电容器的电容C=εS/4πkd 14.带电粒子在电场中的加速 (V o=0):W=ΔE K或qU=mV t2/2,V t=(2qU/m)1/2 15.带电粒子沿垂直电场方向以速度V o进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下) 类平垂直电场方向:匀速直线运动L=V o t(在带等量异种电荷的平行极板中:E=U/d) 抛运动平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2,a=F/m=qE/m 二、恒定电流 1.电流强度:I=q/t 2.欧姆定律:I=U/R 3.电阻、电阻定律:R=ρL/S 4.闭合电路欧姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR 5.电功与电功率:W=UIt,P=UI 6.焦耳定律:Q=I2Rt 7.纯电阻电路中:由于I=U/R,W=Q,因此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R 8.电源总动率、电源输出功率、电源效率:P总=IE,P出=IU,η=P出/P总

高考物理热力学综合题

1.根据热力学定律,下列说法正确的是() A.电冰箱的工作过程表明,热量可以从低温物体向高温物体传递 B.空调机在制冷过程中,从室内吸收的热量少于向室外放出的热量 C.科技的进步可以使内燃机成为单一的热源热机 D.对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少,形成“能源危机” 【答案】AB 【考点】热力学第一定律、热力学第二定律 【解析】在外界帮助的情况下,热量可以从低温物体向高温物体传递,A 对;空调在制冷时,把室内的热量向室外释放,需要消耗电能,同时产生热量,所以向室外放出的热量大于从室内吸收的热量,B 对;根据热力学第二定律,可知内燃机不可能成为单一热源的热机,C 错;因为自然界的能量是守恒的,能源的消耗并不会使自然界的总能量减少,D 错。 2.液体与固体具有的相同特点是 (A)都具有确定的形状(B)体积都不易被压缩 (C)物质分子的位置都确定(D)物质分子都在固定位置附近振动 答案:B 解析:液体与固体具有的相同特点是体积都不易被压缩,选项B正确。 3.已知湖水深度为20m,湖底水温为4℃,水面温度为17℃,大气压强为1.0×105Pa。当一气泡从湖底缓慢升到水面时,其体积约为原来的(取g=10m/s2,ρ=1.0×103kg/m3) (A)12.8倍(B)8.5倍(C)3.1倍(D)2.1倍 答案:C 解析:湖底压强大约为3个大气压,由气体状态方程,当一气泡从湖底缓慢升到水面时,其体积约为原来的3.1倍,选项C正确。 4. 图6为某同学设计的喷水装置,内部装有2L水,上部密封1atm的空气0.5L,保持阀门关闭,再充入1atm的空气0.1L,设在所有过程中空可看作理想气体,且温度不变,下列说法正确的有 A.充气后,密封气体压强增加 B.充气后,密封气体的分子平均动能增加 C.打开阀门后,密封气体对外界做正功 D.打开阀门后,不再充气也能把水喷光 【答案】AB 【考点】热力学第一定律、热力学第二定律 【解析】在外界帮助的情况下,热量可以从低温物体向高温物体传递,A 对;空调在制冷时,把室内的热量向室外释放,需要消耗电能,同时产生热量,所以向室外放出的热量大于从室内吸收的热量,B 对;根据热力学第二定律,可知内燃机不可能成为单一热源的热机,C 错;因为自然界的能量是守恒的,能源的消耗并不会使自然界的总能量减少,D 错。 5.A.[选修3-3](12分)如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中,和为等温过程,和为绝热过程(气体与外界无热量交换)。这就是著名的“卡诺循环”。

高中物理电磁学基础知识

一、电场基本规律 2、库仑定律 (1)定律内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。 (2)表达式:k=9.0×109N?m2/C2——静电力常量 (3)适用条件:真空中静止的点电荷。 1、电荷守恒定律:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移过程中,电荷的总量保持不变。(1)三种带电方式:摩擦起电,感应起电,接触起电。 (2)元电荷:最小的带电单元,任何带电体的带电量都是元电荷的整数倍,e=1.6×10-19C ——密立根测得e的值。 二、电场能的性质 1、电场能的基本性质:电荷在电场中移动,电场力要对电荷做功。 2、电势φ (1)定义:电荷在电场中某一点的电势能Ep与电荷量的比值。 (2)定义式:φ——单位:伏(V)——带正负号计算 (3)特点: ○1电势具有相对性,相对参考点而言。但电势之差与参考点的选择无关。 ○2电势一个标量,但是它有正负,正负只表示该点电势比参考点电势高,还是低。 ○3电势的大小由电场本身决定,与Ep和q无关。 ○4电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到零势点时电场力所做的功。 (4)电势高低的判断方法 ○1根据电场线判断:沿着电场线电势降低。φA>φB ○2根据电势能判断: 正电荷:电势能大,电势高;电势能小,电势低。 负电荷:电势能大,电势低;电势能小,电势高。 结论:只在电场力作用下,静止的电荷从电势能高的地方向电势能低的地方运动。 3、电势能Ep (1)定义:电荷在电场中,由于电场和电荷间的相互作用,由位置决定的能量。电荷在某点的电势能等于电场力把电荷从该点移动到零势能位置时所做的功。 (2)定义式:——带正负号计算 (3)特点: ○1电势能具有相对性,相对零势能面而言,通常选大地或无穷远处为零势能面。 ○2电势能的变化量△Ep与零势能面的选择无关。 4、电势差UAB (1)定义:电场中两点间的电势之差。也叫电压。 (2)定义式:UAB=φA-φB (3)特点: ○1电势差是标量,但是却有正负,正负只表示起点和终点的电势谁高谁低。若UAB>0,则UBA<0。 ○2单位:伏 ○3电场中两点的电势差是确定的,与零势面的选择无关 ○4U=Ed匀强电场中两点间的电势差计算公式。——电势差与电场强度之间的关系。 5、静电平衡状态

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