文档文本内容
静电场
知识体系：
章节概述：
考点内容
高考命题实况
命题热点
2020
Ⅰ卷
2020
Ⅱ卷
2019
Ⅰ卷
2019
Ⅱ卷
库仑定律
6
1.电场强度的求解、电场强度与带电粒子
运动轨迹的综合问题；
2.电容器动态变化的问题，电容器与平衡
条件的综合问题；
3.以点电荷、等量异种电荷及等量同种电
荷模型为载体进行综合考查；
4.牛顿运动定律、动能定理及功能关系在
静电场中的综合应用问题；
5.带电粒子在电场中的加速、偏转
电场强度
与电势
6
6
电容
6
带点粒子
在电场运
动
20
6
12
12
知识清单：
第一单元电场力的性质
一、电荷及电荷守恒定律
1.元电荷、点电荷
(1)元电荷：e＝1.6×10－19 C，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，其中质子、正电子
的电荷量与元电荷相同。
(2)点电荷：当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电
荷。
2.静电场
定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。
3.电荷守恒定律
(1)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电。
(2)带电实质：物体带电的实质是得失电子。
二、库仑定律
1.
，式中k＝9.0×109 N·m2/C2，叫静电力常量。
2.适用条件：真空中的点电荷。
三、电场强度
1.定义式：
。单位：N/C 或V/m
2.点电荷的电场强度：
。
3.方向：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向。
4.叠加性：各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。
四、电场线
1.定义：为了形象地描述电场中各点电场强度的强弱及方向，在电场中画出一些曲线，曲线
上每一点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致，曲线的疏密表示电场的强弱。
2.电场线的特点
(1)不闭合：起始于正电荷（或无穷远），终止于负电荷（或无穷远）。
(2)不相交，不相切：任意两条电场线不相交，不相切。
(3)同一电场，电场线越密（等差等势面越密）的地方场强越大。
(4)沿着电场线方向电势降低最快。
【考点一】
库仑力作用下的平衡问题
1.在同一直线上三个自由点电荷的平衡问题
(1)条件：两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零，或每个点电荷受到的两个库仑力必
须大小相等，方向相反。
(2)规律
“三点共线”——三个点电荷分布在同一条直线上；
“两同夹异”——正、负电荷相互间隔；
“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小；
“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。
【考点二】电场线的理解与应用
1.分析带电粒子运动的轨迹类问题的技巧
判断速度方向
带电粒子的轨迹的切线方向为该点处的速度方向
判断电场力(或场强)的方
向
仅受电场力作用时，带电粒子所受电场力方向指向轨迹曲线的凹
侧，再根据粒子的正负判断场强的方向
判断电场力做功的正负
及电势能的增减
若电场力与速度方向成锐角，则电场力做正功，电势能减少；若
电场力与速度方向成钝角，则电场力做负功，电势能增加
2.两种等量点电荷的电场线
电场
电场线
电场强度特点
等量异种点电荷的
电场
①在点电荷的连线上，连线中点
O 处的场强最小，指向负电荷一
方
②连线上的场强大小沿连线先
变小，再变大
③在点电荷连线的中垂线上，O
点场强最大，向外逐渐减小
等量同种点电荷的
电场
①连线中点O 处的场强大小为
零
②连线上的场强大小沿连线先
变小到零，再变大
③在点电荷连线的中垂线上，O
点场强最小，沿中垂线向外先变
大后变小
第二单元电场能的性质
一、电势能、电势
1.电势能
(1)电场力做功与路径无关，只与初、末位置有关。
(2)电场力做的功等于电势能的减少量，即
。
2.电势
(1)定义式：
。
(2)电势是标量，有正、负之分，其正(负)表示该点电势比零电势高(低)。
(3)电势具有相对性，同一点的电势因选取零电势点的不同而不同。
3.等势面
(1)定义：电场中电势相等的各点组成的面。
(2)四个特点
①等势面一定与电场线垂直。
②在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。
③电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。
④等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小。
二、电势差
1.定义式：
。
2.电势差与电势的关系：
，
。
三、电势差与电场强度的关系
1.匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积。即U＝Ed，
也可以写作E＝U
d。
2.公式U＝Ed 的适用范围：匀强电场。
【考点一】
电场线、电势、电势能、等势面之间的关系
1.电势高、低常用的两种判断方法
(1)依据电场线的方向
沿电场线方向电势逐渐降低。
(2)依据
，
，
，
。
2.电势能增、减的判断方法
(1)做功判断法
电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加。
(2)公式法
由
，将q、φ的大小、正负号一起代入公式，若Ep 的正值越大，电势
能越大，若Ep 为负值，其绝对值越小，电势能越大。
(3)能量守恒法
在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增
大，电势能减小，反之，电势能增大。
【考点二】
电场中的功能关系
1.求电场力做功的几种方法
(1)由公式
计算，此公式只适用于匀强电场，变形为
。
(2)由
计算，此公式适用于任何电场。
(3)由电势能的变化计算：
。
(4)由动能定理计算：
。
2.电场中的功能关系
(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变。
(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变。
(3)除重力、弹簧弹力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化。
(4)所有外力对物体所做的功等于物体动能的变化。
第三单元电容器带电粒子在电场中运动
一、电容
1.常见电容器
(1)组成：由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成。
(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值。
2.电容
(1)定义式：C＝Q
U。
(2)单位：法拉(F) 1 F＝106 μF＝1012 pF
3.平行板电容器
决定式：
，k 为静电力常量。
二、带电粒子在匀强电场中运动
三、示波管
1.构造及功能
(1)电子枪：发射并加速电子。
(2)偏转电极YY′：使电子束竖直偏转(加信号电压)；偏转电极XX′：使电子束水平偏转(加扫
描电压)。
2.工作原理
偏转电极XX′和YY′不加电压，电子打到屏幕中心；若只在XX′之间加电压，电子只在X 方
向偏转；若只在YY′之间加电压，电子只在Y 方向偏转；若XX′加扫描电压，YY′加信号电压，
屏上会出现随信号而变化的图像。
【考点一】
平行板电容器的动态分析
1.平行板电容器的动态分析思路
(1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变。
(2)根据决定式C＝εrS
4πkd分析平行板电容器电容的变化。
(3)根据定义式C＝Q
U
分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化。
(4)根据E＝U
d
分析电容器极板间场强的变化。
2.两类典型的动态变化分析
【考点二】
带电体重力是否计入的判断
1.微观粒子(如电子、质子、离子等)和无特别说明的带电粒子，一般都不计重力(并不是忽略
质量)；
2.带电微粒(如油滴、液滴、尘埃、小球等)除有特别说明或暗示外，一般要考虑重力；
3.原则上，所有未明确交代的带电体，都应根据题设运动状态和过程，反推是否计重力(即
隐含条件)。
【考点三】
带电粒子在匀强电场中的偏转
1.偏转问题
(1)条件分析：带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场。
(2)运动形式：类平抛运动。
(3)处理方法：应用运动的合成与分解。
(4)运动规律：
①加速度：
②在电场中的运动时间：
③离开电场时的偏移量
④离开电场时的偏转角
2.两个结论
(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时的偏转角度总
是相同的。
(2)粒子经电场偏转后，末速度的反向延长线与初速度延长线的交点O 为粒子水平位移的中
点，即O 到电场边缘的距离为
。
恒定电流
知识体系：
章节概述：
考点内容
高考命题实况
命题热点
2020
Ⅰ卷
2020
Ⅱ卷
2019
Ⅰ卷
2019
Ⅱ卷
电学实验
4
10
10
10
1.应用串、并联电路规律、闭合电路欧姆
定律及部分电路欧姆定律进行电路动态分
析；
2.非纯电阻电路的分析与计算，将结合实
际问题考查电功和电热的关系。多以选择
题的形式出现；
3.电功、电热的计算及闭合电路欧姆定律
与电磁感应、交变电流相联系的电功、电
热的计算。
知识清单：
第一单元电阻定律欧姆定律电功率及焦耳定律
一、电阻定律
1.电阻
(1)定义式：
(2)物理意义：导体的电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小，
越大，阻碍作用越大。
2.电阻定律
上述表达式是电阻的决定式——适用于金属导体及均匀的电解液。
3.电阻率
(1)计算式：
。
(2)物理意义：反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性。
(3)电阻率与温度的关系
金属：电阻率随温度升高而增大；
半导体：电阻率随温度升高而减小。
二、欧姆定律
1.表达式：I＝U
R。
2. 适用条件：适用于金属和电解液导电，适用于纯电阻电路。
三、电功率、焦耳定律
1.电功
(1)定义：导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动，电场力做的功称为电功。
(2)公式：W＝qU＝IUt。
(3)电流做功的实质：电能转化成其他形式能的过程。
2.电功率
(1)定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的快慢。
(2)公式：P＝W
t ＝IU。
3.焦耳定律
(1)电热：电流流过一段导体时产生的热量。
(2)计算式：Q＝I2Rt。
4.热功率
(1)定义：单位时间内的发热量。
(2)表达式：P＝Q
t ＝I2R。
【考点一】对欧姆定律和电阻定律的理解与应用
电阻的决定式和定义式的比较
公式
R＝ρl
S
R＝U
I
区别
电阻的决定式
电阻的定义式
说明了导体的电阻由哪些因素决定，R
由ρ、L、S 共同决定
提供了一种测电阻的方法——伏安法，R
与U、I 均无关
只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均
匀的电解液
适用于任何纯电阻导体
【考点二】对伏安特性曲线的理解
1.图甲中，图线a、b 表示线性元件，图乙中图线c、d 表示非线性元件。
2.图线a、b 的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故
(如图甲所示)。
3.图线c 的电阻随电压的增大而减小，图线d 的电阻随电压的增大而增大(如图乙所示)。
4.伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值对应这一状态下电阻。
【考点三】电功、电热、电功率和热功率
电功、电热、电功率和热功率的区别
意义
公式
联系
电功
电流在一段电路中所
做的功
W＝UIt
对纯电阻电路，电功等于电热，W＝Q＝
UIt ＝I2Rt；
对非纯电阻电路，电功大于电热，W＞Q
电热
电流通过导体产生的
热量
Q＝I2Rt
电功率
单位时间内电流所做
的功
P＝UI
对纯电阻电路，电功率等于热功率，
；
对非纯电阻电路，电功率大于热功率，
热功率
单位时间内导体产生
的热量
P＝I2R
第二单元闭合电路的欧姆定律
一、电源的电动势和内阻
1.电动势
(1)电源：电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化成电势能的装置。
(2)电动势：非静电力搬运电荷所做功与搬运的电荷量比值，E=W
q ，单位：V。
(3)电动势的物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成电势能本领的大小，在数值
上等于电源没有接入电路时两极间的电压。
2.内阻：电源内部也是由导体组成的，也有电阻r，叫做电源的内阻，它是电源的另一重要
参数。
二、闭合电路的欧姆定律
1.闭合电路的欧姆定律
(1)内容
闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电阻之和成反比。
(2)公式
①I= E
R＋r(只适用于纯电阻电路)；
②
(适用于所有电路)。
2.路端电压与外电阻的关系
一般情况
U＝IR＝E
R＋rR＝
E
1＋r
R
，当R 增大时，U 增大
特殊情况
(1)当外电路断路时，I＝0，U＝E
(2)当外电路短路时，
，U＝0
【考点一】
电路的动态分析
1.电路动态分析的方法
(1)程序法：遵循“局部－整体－部分”的思路，按以下步骤分析：
(2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑动端分别
滑至两个极端去讨论。
(3)串反并同法：“串反”是指某一电阻增大(或减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、
两端电压、电功率都将减小(或增大)。“并同”是指某一电阻增大(或减小)时，与它并联或间
接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(或减小)。
2.电路稳定时电容器的处理方法
电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低
电压的作用，与电容器串联的电阻视为等势体，电容器两端的电压为与之并联的电阻两端的
电压。
【考点二】
电源的功率和效率
1.电源的总功率
(1)任意电路：
。
(2)纯电阻电路：
。
2.电源内部消耗的功率：
。
3.电源的输出功率
(1)任意电路：
。
(2)纯电阻电路：
。
(3)输出功率随R 的变化关系：
①当R＝r 时，电源的输出功率最大，为
。
②当R＞r 时，随着R 的增大输出功率越来越小。
③当R＜r 时，随着R 的增大输出功率越来越大。
④当
时，每个输出功率对应两个可能的外电阻
和
，且
。
⑤P 出与R 的关系如图所示。
4.电源的效率
(1)任意电路：η＝P 出
P 总
×100%＝U
E×100%。
(2)纯电阻电路：η＝R
R＋r×100%＝
1
1＋r
R
×100%，因此在纯电阻电路中R 越大，η越大；当R
＝r 时，电源有最大输出功率，效率仅为50%。
【考点三】电源的U－I 图像的应用
1.纵轴上的截距等于电源的电动势；横轴上的截距等于外电路短路时的电流，即
。
2.图线斜率的绝对值等于电源的内阻，即
，斜率的绝对值越大，表明电源的
内阻越大。
3.图线上任一点对应的U、I 的比值为此时外电路的电阻，即R=U
I 。
4.图中阴影面积UI 为电源的输出功率（注意不是图像和横轴围成的面积），而电源的总功率
，
为电源的发热功率。
磁场
知识体系：
章节概述：
考点内容
高考命题实况
命题热点
2020
Ⅰ卷
2020
Ⅱ卷
2019
Ⅰ卷
2019
Ⅱ卷
安培力
6
1.磁感应强度的理解和计算；
2.安培力、洛伦兹力的特点；
3.有界磁场中的临界问题；
4.带电粒子在匀强磁场中的多解问
题；
5.带电粒子在组合场和复合场中的运
动
洛伦兹力
6
6
圆形磁场
6
复合场
6
平行边界
磁场
12
知识清单：
第一单元磁场的描述及磁场对电流的作用
一、磁场、磁感应强度
1.磁场
(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。
(2)方向：小磁针的N 极所受磁场力的方向。
2.磁感应强度
(1)物理意义：描述磁场的强弱和方向。
(2)大小：
(通电导线垂直于磁场)。
(3)方向：小磁针静止时N 极的指向。
(4)单位：特斯拉(T)。
3.匀强磁场
(1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场。
(2)表示：磁感线平行同向且等间距。
二、磁感线
安培定则
1.磁感线
在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的切线方向跟这点的磁感应强度方向一致。
2.几种常见的磁场
(1)常见磁体的磁场
(2)电流的磁场
通电直导线
通电螺线管
环形电流
安培定则
三、安培力
1.安培力的大小
(1)磁场和电流垂直时：F=BIL。
(2)磁场和电流平行时：F=0。
2.安培力的方向
左手定则判断：
(1)伸出左手，让拇指与其余四指垂直，并且都在同一个平面内。
(2)让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流方向。
(3)拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
【考点一】安培力的分析与计算
1.安培力的大小：
计算安培力常用公式F=BIL，应用时要满足：
(1)B 与L 垂直。
(2)L 是有效长度。例如，如图所示通电导线，在判断和计算安培力的方向和大小时均可等效
为计算和判断ac 直导线的安培力的大小和方向。
第二单元磁场对运动电荷的作用
一、洛伦兹力
1.洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力。
2.洛伦兹力的方向
(1)判定方法：左手定则：
掌心——磁感线垂直穿入掌心；
四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向；
拇指——指向洛伦兹力的方向。
(2)方向特点：F⊥B，F⊥v，即F 垂直于B 和v 决定的平面。
3.洛伦兹力的大小
(1)v∥B 时，洛伦兹力F=0。(θ=0°或180°)
(2)v⊥B 时，洛伦兹力F=qvB。(θ=90°)
(3)v=0 时，洛伦兹力F=0。
二、带电粒子在匀强磁场中的运动
1.若v∥B，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做匀速直线运动。
2.若v⊥B，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度v 做匀速圆周
运动。
3.半径和周期公式：(v⊥B)
【考点一】洛伦兹力的特点与应用
1.洛伦兹力的特点
(1)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面。
(2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化。
(3)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用。
(4)根据左手定则判断洛伦兹力方向，但一定分正、负电荷。
(5)洛伦兹力一定不做功。
2.洛伦兹力与安培力的联系及区别
(1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，二者是相同性质的力，都是磁场力。
(2)安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功。
2.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析方法
【考点二】带电粒子在有界匀强磁场中的运动
情形一
直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示)
情形二
平行边界(存在临界条件，如图所示)
情形三
圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图所示)
第三单元粒子在磁场运动临界及多解问题
一、带电粒子在匀强磁场中运动的临界极值问题
1.分析方法
(1)数学方法和物理方法的结合：如利用“矢量图”“边界条件”等求临界值，利用“三角函
数”“不等式的性质”“二次方程的判别式”等求极值。
(2)一个“解题流程”，突破临界问题
(3)从关键词找突破口：许多临界问题，题干中常用“恰好”、“最大”、“至少”、“不相撞”、“不
脱离”等词语对临界状态给以暗示，审题时，一定要抓住这些特定的词语挖掘其隐藏的规律，
找出临界条件。
2.四个结论
(1)刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切。
(2)当速率v 一定时，弧长越长，圆心角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长。
(3)当速率v 变化时，圆心角大的，运动时间长，解题时一般要根据受力情况和运动情况画
出运动轨迹的草图，找出圆心，根据几何关系求出半径及圆心角等。
(4)在圆形匀强磁场中，当运动轨迹圆半径大于区域圆半径时，则入射点和出射点为磁场直
径的两个端点时，轨迹对应的偏转角最大(所有的弦长中直径最长)。
二
带电粒子在磁场中运动的多解问题
1.带电粒子电性不确定形成多解
受洛伦兹力作用的带电粒子，可能带正电，也可能带负电，在相同的初速度条件下，正、负
粒子在磁场中的运动轨迹不同，因而形成多解。如图所示。
2.磁场方向不确定形成多解
有些题目只告诉了磁感应强度的大小，而未具体指出磁感应强度的方向，此时必须考虑由磁
感应强度方向不确定而形成的多解。如图所示：
3.临界状态不唯一形成多解
如图所示，带电粒子在洛伦兹力作用下飞越有界磁场时，由于粒子运动轨迹是圆弧状，因此，
它可能直接穿过去了，也可能转过180°从入射界面反向飞出，于是形成了多解。如图所示：
4.运动的往复性形成多解
带电粒子在部分是电场、部分是磁场的空间运动时，往往具有往复性，因而形成多解。如图
所示：
第四单元带电粒子在复合场中的运动
一、回旋加速器和质谱仪
1.质谱仪
(1)构造：如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成。
(2)原理：粒子由静止被加速电场加速：
。
粒子在磁场中做匀速圆周运动，有qvB=mv2
r 。
由以上两式可得r=1
B
2mU
q ，m=qr2B2
2U ，q
m= 2U
B2r2。
2.回旋加速器
(1)组成：如图所示，两个D 型盒(静电屏蔽作用)，大型电磁铁，高频振荡交变电
压，两缝间可形成电场。
(2)作用：电场用来对粒子(质子、α粒子等)加速，磁场用来使粒子回旋从而能反复加速。
(3)加速原理：
①回旋加速器中所加交变电压的频率f，与带电粒子做匀速圆周运动的频率相等，f =1
T=
qB
2πm；
②回旋加速器最后使粒子得到的能量，可由公式
来计算，在粒子电
荷量、质量m 和磁感应强度B 一定的情况下，回旋加速器的半径R 越大，粒子的能量就越
大。而粒子最终得到的能量与极间加速电压的大小无关。电压大，粒子在盒中回旋的次数少；
电压小，粒子回旋次数多，但最后能量一定。
二、带电粒子在组合场中的运动
1.“磁偏转”和“电偏转”的比较
电偏转
磁偏转
偏转条件
带电粒子以v⊥E 进入匀强电场
(不计重力)
带电粒子以v⊥B 进入匀强磁场(不计
重力)
受力情况
只受恒定的电场力F=Eq
只受大小恒定的洛伦兹力
F=qvB
运动情况
类平抛运动
匀速圆周运动
运动轨迹
抛物线
圆弧
求解方法
利用类平抛运动的规律
，
，
，
牛顿第二定律、向心力公式
r=mv
qB，T =2πm
qB ，t=θT
2π
2.抓住联系两个场的纽带——速度
电磁感应
知识体系：
章节概述：
考点内容
高考命题实况
命题热点
2020
Ⅰ卷
2020
Ⅱ卷
2019
Ⅰ卷
2019
Ⅱ卷
电磁感应
现象
6
1.楞次定律、右手定则判断感应电流
的方向；
2.感应电动势方向的判断和大小的计
算；
3.与图像结合考查电磁感应现象；
4.电磁感应与力学、电路、能量相结
合的综合考查
感生电动
势
6
电磁感应
图像问题
6
单杆动力
学
6
知识清单：
第一单元电磁感应现象
一、磁通量
1.概念：在磁感应强度为B 的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S 与B 的乘积。
2.公式：Φ=BS。
3.单位：1 Wb=1T·m2。
4.公式的适用条件
(1)匀强磁场；
(2)磁感线的方向与平面垂直，即B⊥S。
5.磁通量的意义
磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数。
二、电磁感应现象
1.电磁感应现象
当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有感应电流产生的现象。
2.产生感应电流的条件
(1)条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。
(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动。
3.产生电磁感应现象的实质
电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合，则产生感应电流；如果回路不闭合，
那么只有感应电动势，而无感应电流。
三、楞次定律
【考点一】楞次定律的理解及应用
楞次定律中“阻碍”的含义
【考点二】楞次定律推论的应用
楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为：感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因，列表
说明如下：
内容
例证
阻碍原磁通量变化
——“增反减同”
阻碍相对运动
——“来拒去留”
使回路面积有扩大或缩小的趋势
——“增缩减扩”
阻碍原电流的变化
——“增反减同”
合上S，B 先亮
第二单元法拉第电磁感应定律自感与涡流
一、法拉第电磁感应定律
1.感应电动势
(1)概念：在电磁感应现象中产生的电动势。
(2)产生条件：穿过回路的磁通量发生改变，与电路是否闭合无关。
(3)方向判断：感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断。
2.法拉第电磁感应定律
(1)内容：感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
(2)公式：E=nΔΦ
Δt ，其中n 为线圈匝数。
(3)感应电流与感应电动势的关系：遵守闭合电路的欧姆定律，即I= E
R＋r。
3.导体切割磁感线的情形
(1)若B、l、v 相互垂直，则E=Blv。
(2)v∥B 时，E=0。
二、自感、涡流
1.自感现象
(1)概念：由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感。
(2)自感电动势
①定义：在自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势。
②表达式：E=LΔI
Δt。
(3)自感系数L
①相关因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关。
②单位：亨利(H)，
,
。
2.涡流
当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生感应电流，这种电流像水的漩
涡所以叫涡流。
【考点一】
法拉第电磁感应定律的应用
1.求解感应电动势常见情况与方法
情景图
研究对象
回路(不一定闭
合)
一段直导线(或等
效成直导线)
绕一端转动的一
段导体棒
绕与B 垂直的轴转
动的导线框
表达式
E=nΔΦ
Δt
E=BLvsin θ
E=1
2BL2ω
E=nBSωsin ωt
2.应考注意点
公式E=n ΔΦ
Δt 的应用。ΔΦ与B、S 相关，ΔΦ
Δt =BΔS
Δt，也可能ΔΦ
Δt =SΔB
Δt ，当B=kt 时，ΔΦ
Δt =kS。
2.法拉第电磁感应定律解题技巧
(1)公式E=n ΔΦ
Δt 是求解回路某段时间内平均电动势的最佳选择。
(2)用公式E=nS ΔB
Δt 求感应电动势时，S 为线圈在磁场范围内的有效面积。
(3)通过回路截面的电荷量q 仅与n、ΔΦ和回路总电阻R 总有关，与时间长短无关，推导如
下：
。
【考点二】导体切割磁感线产生感应电动势的计算
1.公式E=Blv 的使用条件
(1)匀强磁场。
(2)B、l、v 三者相互垂直。
2.E=Blv 的“四性”
(1)正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强磁场外，还需B、l、v 三者互相垂
直。
(2)瞬时性：若v 为瞬时速度，则E 为相应的瞬时感应电动势。
(3)有效性：公式中的L 为导体切割磁感线的有效长度。
如图，棒的有效长度为ab 间的距离。
(4)相对性：E=Blv 中的速度v 是导体相对磁场的速度，若磁场也在运动，应注意速度间的相
对关系。
【考点三】通电自感和断电自感
1.自感现象的四大特点
(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化。
(2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化。
(3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体。
(4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能
使过程停止，更不能使过程反向。
2.自感中“闪亮”与“不闪亮”问题
与线圈串联的灯泡
与线圈并联的灯泡
电路图
通电时
电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮
电流突然增大，然后逐渐减小达到稳定
断电时
电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，
电流方向不变
电路中稳态电流为
：
①若
，灯泡逐渐变暗；
②若
，灯泡闪亮后逐渐变暗。两种情
况灯泡中电流方向均改变
分析自感现象应注意
(1)通过自感线圈中的电流不能发生突变，即通电过程中，电流逐渐变大，断电过程中，电
流逐渐变小，此时线圈可等效为“电源”，该“电源”与其他电路元件形成回路；
(2)断电自感现象中灯泡是否“闪亮”的判断：若断电后通过灯泡的电流比原来强，则灯泡先闪
亮，再慢慢熄灭。
第三单元电磁感应中的电路和图像问题
一、电磁感应中的电路问题
1.电磁感应中电路知识的关系图
2.解决电磁感应中的电路问题三部曲
二、电磁感应中的图像问题
1.电磁感应中常见的图像问题
图像类型
随时间变化的图像，如B－t 图像、Φ－t 图像、E－t 图像、I－t 图像
随位移变化的图像，如E－x 图像、I－x 图像(所以要先看坐标轴：哪个物
理量随哪个物理量变化要弄清)
问题类型
(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像(画图像的方法)
(2)由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量(用图像)
应
用
知
识
四个规律
左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律
六类公式
(1)平均电动势
(2)平动切割电动势E=Blv
(3)转动切割电动势
(4)闭合电路的欧姆定律I =
E
R＋r
(5)安培力F=BIL
(6)牛顿运动定律的相关公式等
2.解决图像问题的一般步骤
(1)明确图像的种类，即是B－t 图像还是Φ－t 图像，或者是E－t 图像、I－t 图像等；
(2)分析电磁感应的具体过程；
(3)用右手定则或楞次定律确定方向的对应关系；
(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式；
(5)根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等；
(6)判断图像。
3 电磁感应中图像类选择题的两个常见解法
(1)排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀
变化还是非均匀变化)，特别是物理量的正负，排除错误的选项。
(2)函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对
图像作出分析和判断。
第四单元电磁感应中的动力学和能量问题
一、电磁感应中的动力学问题
1.电学对象与力学对象的转换及关系
解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是“先电后力”，具体思路如下：
二、电磁感应中的能量问题
1.电磁感应中的能量转化
2.求解焦耳热Q 的三种方法
3.解电磁感应现象中的能量问题的一般步骤
(1)在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体
或回路就相当于电源。
(2)分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量发生了相互转化。
(3)根据能量守恒列方程求解。
三、电磁感应中的“杆＋导轨”模型
1.模型构建
“杆＋导轨”模型是电磁感应问题高考命题的“基本道具”，也是高考的热点，考查的知识点多，
题目的综合性强，物理情景变化空间大，是我们复习中的难点。“杆＋导轨”模型又分为“单
杆”型和“双杆”型(“单杆”型为重点)；导轨放置方式可分为水平、竖直和倾斜；杆的运动状
态可分为匀速、匀变速、非匀变速运动等。
2.模型分类及特点
(1)单杆水平式
物理模型
动态分析
设运动过程中某时刻棒的速度为v，加速度为
a=F
m－B2L2v
mR
，a、v 同向，随v 的增加，a 减小;
当a=0 时，v 最大，I= BLv
R
恒定
收尾状态
运动形式
匀速直线运动
力学特征
a=0
v 最大
vm= FR
B2L2
电学特征
I 恒定
(2)单杆倾斜式
物理模型
动态分析
棒释放后下滑，此时a=gsin α，速度
v↑
E=BLv↑
I=E
R↑
F=BIL↑
a↓;
当安培力F=mgsin α时，a=0，v 最大
收尾
状态
运动形式
匀速直线运动
力学特征
a=0，v 最大，
电学特征
I 恒定
交变电流
知识体系：
章节概述：
考点内容
高考命题实况
命题热点
2020
Ⅰ卷
2020
Ⅱ卷
2019
Ⅰ卷
2019
Ⅱ卷
远距离输电
6
1.交变电流的变化规律，如交变电流
瞬时值表达式、交变电流图像的考
查；
2.交变电流瞬时值、峰值、有效值、
平均值的理解和计算；
3.变压器的原理、远距离输电的考查；
4.含有变压器的动态分析问题的考查
知识清单：
第一单元交变电流的产生和描述
一、交变电流及图像
1. 交变电流
(1)定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流。
(2)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流。
2.正弦交变电流的产生和图像
(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。
(2)图像：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图像
为正弦曲线。如图甲、乙、丙所示。
二、正弦式交流表达式、峰值和有效值
1.周期和频率
(1)周期( T )：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式
T=2π
ω。
(2)频率( f )：交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数。单位是赫兹(Hz)。
(3)周期和频率的关系：T=1
f或f =1
T。
2.正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)
(1)电动势e 随时间变化的规律：e=Emsinωt。
(2)负载两端的电压u 随时间变化的规律：u=Umsinωt。
(3)电流i 随时间变化的规律：i=Imsinωt。其中ω等于线圈转动的角速度，Em=nBSω。
3.交变电流的瞬时值、峰值、有效值
(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数。
(2)峰值：交变电流(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值，也叫最大值。
(3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值。对正弦式交
变电流其有效值和峰值的关系为：
，
，
。
【考点一】
正弦交变电流的产生及变化规律
1.交流电产生过程中的两个特殊位置
图示
概念
中性面位置
与中性面垂直的位置
特点
B⊥S
B∥S
Φ=BS，最大
Φ=0，最小
，最小
，最大
感应电流为零，方向改变
感应电流最大，方向不变
2.正弦式交变电流的变化规律
磁通量：Φ=Φmcos ωt；电动势：e=Emsin ωt；电流：i=Imsin ωt。
【考点二】
交变电流有效值的计算
1.正弦式交流电的有效值：I= Im
2
，U=Um
2
，E=Em
2
2.非正弦式交流电的有效值：根据电流的热效应进行计算。
【考点三】
交变电流“四值”的应用
1.交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较
物理量
物理含义
重要关系
适用情况及说明
瞬时值
交变电流某一时刻
的值
从中性面开始计时
e=Emsin ωt
i=Imsin ωt
计算线圈某时刻的受力情况
峰值
最大的瞬时值
Em=nBSω
Im= Em
R＋r
讨论电容器的击穿电压
有效值
跟交变电流的热效
应等效的恒定电流
的值
U
(只适用于正弦式交变
电流)
(1)计算与电流的热效应有关
的量(如电功、电功率、电热
等)
(2)电气设备“铭牌”上所标的
一般是指有效值
(3)保险丝的熔断电流为有效
值
(4)交流电压表和电流表的读
数为有效值
平均值
某段时间内感应电
动势或电流的平均
值
计算通过电路截面的电荷量
第二单元变压器
一、理想变压器
1.构造和原理
(1)构造：如图1 所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。
图1
(2)原理：电磁感应的互感现象。
2.基本关系式
(1)功率关系：
。
(2)电压关系：
。
有多个副线圈时
。
(3)电流关系：只有一个副线圈时
。
由
及
推出有多个副线圈时，
。
3.几种常用的变压器
(1)自耦变压器——调压变压器，如图A、B 所示。
(2)互感器
电压互感器：把高电压变成低电压，如图C 所示。
电流互感器：把大电流变成小电流，如图D 所示。
二、理想变压器基本规律的应用
1.理想变压器以及原、副线圈基本量的关系
理想变压器
没有能量损失(铜损、铁损)，没有磁通量损失(磁通量全部集中
在铁芯中)
基
本
关
系
功率关系
原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，
电压关系
原、副线圈的电压比等于匝数比，
，与负载的多
少无关
电流关系
只有一个副线圈时，
；有多个副线圈时，由
得
或
频率关系
f1=f2(变压器不改变交流电的频率)
第三单元远距离输电
一、远距离输电
1.输电过程(如图所示)：
2.电压损失
(1)ΔU=U－U′。
(2)ΔU=IR。
3.功率损失
(1)ΔP=P－P′。
(2)ΔP=I2R=ΔU2
R 。
4.输送电流
(1)I=P
U。
(2)I=U－U′
R
。
【考点一】
远距离输电
远距离输电问题的“三二二”
1.理清三个回路
回路1：发电机回路。该回路中，通过线圈1 的电流I1 等于发电机中的电流
I 机；线圈1 两端的电压U1 等于发电机的路端电压U 机；线圈1 输入的电功率P1 等于发电机
输出的电功率P 机。
回路2：输送电路。I2=I3=IR，U2=U3＋ΔU，P2=ΔP＋P3。
回路3：输出电路。I4=I 用，U4=U 用，P4=P 用。
2.抓住两个联系
(1)理想的升压变压器联系着回路1 和回路2，由变压器原理可得：线圈1(匝数为
)和线圈
2(匝数为
)中各个量间的关系是
，
，P1=P2。
(2)理想的降压变压器联系着回路2 和回路3，由变压器原理可得：线圈3(匝数为n3)和线圈
4(匝数为n4)中各个量间的关系是U3
U4
=n3
n4
，I3
I4
=n4
n3
，P3=P4。
3.掌握两种损耗
(1)电压损耗：输电线上的电阻导致的电压损耗，
。
(2)功率损耗：输电线上的电阻发热的功率损耗，
。输电线上能量损耗
是热损耗，计算功率损耗时用公式
或
。
选修3-3
知识体系：
章节概述：
考点内容
高考命题实况
命题热点
2020
Ⅰ卷
2020
Ⅱ卷
2019
Ⅰ卷
2019
Ⅱ卷
分子势能
5
1.以选择题的形式考查分子动理论、
阿伏加德罗常数的应用、气体压强的
微观解释、晶体和非晶体的特点、液
体的表面张力、饱和汽与饱和汽压、
热力学第二定律的理解等；
2.以计算和问答题的形式结合气体考
查内能、气体实验定律、理想气体状
态方程、热力学第一定律等。
气体压强
10
10
10
理想气体
方程
5
5
热力学第
一定律
5
5
知识清单：
第一单元分子动理论
内能
一、分子动理论的基本观点
1.物体是由大量分子组成的
(1)分子很小：
①直径数量级为10－10m。
②质量数量级为10－26～10－27kg。
(2)分子数目特别大：
阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol－1。
2.分子的热运动
(1)扩散现象：由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象。温度越高，扩散越快。
(2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的固体颗粒的永不停息地做无规则运动。其
特点是：
①永不停息、无规则运动。
②颗粒越小，运动越明显。
③温度越高，运动越激烈。
3.分子间存在着相互作用力
(1)分子间同时存在引力和斥力，实际表现的分子力是它们的合力。
(2)引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力比引力变化得快。
二、温度、内能
1.温度
一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。
2.两种温标
摄氏温标和热力学温标。
关系：T=t＋273.15 K。
3.分子的动能
(1)分子动能是分子热运动所具有的动能。
(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值，温度是分子热运动的平均动
能的标志。
(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和。
4.分子的势能
(1)意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能。
(2)分子势能的决定因素：
微观上——决定于分子间距离和分子排列情况；
宏观上——决定于体积和状态。
5.物体的内能
(1)等于物体中所有分子的热运动的动能与分子势能的总和，是状态量。
(2)对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定。
(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。
(4)改变内能的方式
【考点一】微观量的估算
1.微观量
分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。
2.宏观量
物体的体积V、摩尔体积Vm、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ。
3.关系
(1)分子的质量：m0=M
NA
=ρVm
NA
。
(2)分子的体积：
。
(3)物体所含的分子数：N= V
Vm·NA= m
ρVm·NA 或N=m
M·NA=ρV
M·NA。
4.分子的两种模型
(1)球体模型直径
。(常用于固体和液体)
(2)立方体模型边长
。(常用于气体)
对于气体分子，
的值并非气体分子的大小，而是两个相邻的气体分子之间的平均
距离。
【考点二】分子力、分子势能及物体的内能
分子力F、分子势能Ep 与分子间距离r 的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep=0)
(1)当r>r0 时，分子力为引力，若r 增大，分子力做负功，分子势能增加。
(2)当r<r0 时，分子力为斥力，若r 减小，分子力做负功，分子势能增加。
(3)当r=r0 时，分子势能最小。
第二单元固体、液体和气体
一、固体的微观结构
晶体和非晶体
液晶的微观结构
1.晶体与非晶体
分类
比较
晶体
非晶体
单晶体
多晶体
外形
规则
不规则
熔点
确定
不确定
物理性质
各向异性
各向同性
原子排列
有规则，但多晶体每个晶体间的排列无规则
无规则
形成与转化
有的物质在不同条件下能够形成不同的形态，同一物质可能以晶体和非晶体
两种不同的形态出现，有些非晶体在一定条件下也可转化为晶体
典型物质
石英、云母、食盐、硫酸铜
玻璃、蜂蜡、松香
2.晶体的微观结构
(1)晶体的微观结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列。
(2)用晶体的微观结构解释晶体的特点
现象
原因
晶体有规则的外形
由于内部微粒有规则的排列
晶体各向异性
由于内部从任一结点出发在不同方向的相同距离上的微粒数不同
晶体的多形性
由于组成晶体的微粒可以形成不同的空间点阵
3.液晶
(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，保持了液体的流动性。
(2)液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。
(3)液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是杂乱无章的。
(4)液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变。
二、液体的表面张力
1.概念
液体表面各部分间互相吸引的力。
2.作用
液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。
3.方向
表面张力跟液面相切，且跟这部分液面的分界线垂直。
4.大小
液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表面张力变小；液体的密度越大，表
面张力越大。
三、饱和汽压
相对湿度
1.饱和汽与未饱和汽
(1)饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽。
(2)未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽。
2.饱和汽压
(1)定义：饱和汽所具有的压强。
(2)特点：液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的
体积无关。
3.相对湿度
空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比。
即：相对湿度= 水蒸气的实际压强
同温度水的饱和汽压
。
四、气体分子运动速率统计分布
1.气体和气体分子运动的特点
2.气体的压强
(1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定
的压力。
(2)大小：气体的压强在数值上等于气体作用在单位面积上的压力。
公式：p=F
S。
(3)常用单位及换算关系：
①国际单位：帕斯卡，符号：Pa，1 Pa=1 N/m2。
②常用单位：标准大气压(atm)；厘米汞柱(cmHg)。
③换算关系：1 atm=76 cmHg=1.013×105Pa≈1.0×105Pa。
3.气体实验定律
玻意耳定律
查理定律
盖—吕萨克定律
内容
一定质量的某种气体，在温
度不变的情况下，压强与体
积成反比
一定质量的某种气体，在体
积不变的情况下，压强与热
力学温度成正比
一定质量的某种气体，在
压强不变的情况下，体积
与热力学温度成正比
表达式
p1V1=p2V2
p1
T1
=p2
T2
或p1
p2
=T1
T2
V1
T1
=V2
T2
或V1
V2
=T1
T2
图像
4.理想气体状态方程
(1)理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。
(2)理想气体状态方程：p1V1
T1
=p2V2
T2
或pV
T =C。
【考点一】气体压强的计算
1.活塞模型
图甲和图乙所示是最常见的封闭气体的两种方式。
对“活塞模型”类求压强的问题，其基本的方法就是先对“活塞”进行受力分析，然后根据平衡
条件或牛顿第二定律列方程。图甲中活塞的质量为m，活塞横截面积为S，外界大气压强为
p0。由于活塞处于平衡状态，所以p0S＋mg=pS。
则气体的压强为p=p0＋mg
S 。
图甲
图乙
图乙中的液柱也可以看成一个活塞，由于液柱处于平衡状态，所以pS＋mg=p0S。
则气体压强为p=p0－mg
S =p0－ρgh。
2.连通器模型
如图所示，U 形管竖直放置。根据帕斯卡定律可知，同一液体中的相同高度处压强一定相等。
所以气体B 和A 的压强关系可由图中虚线所示的等高线联系起来。
则有pB＋ρgh2=pA。
而pA=p0＋ρgh1，
所以气体B 的压强为
pB=p0＋ρg(h1－h2)。
其实该类问题与“活塞模型”并没有什么本质的区别。熟练后以上压强的关系式均可直接写出，
不一定都要从受力分析入手。
【考点二】气体状态变化的图像问题
类别
图线
特点
举例
p－V
pV=CT(其中C 为恒量)，即pV 之积越大的等温
线，温度越高，线离原点越远
p－1
V
p=CT1
V，斜率k=CT，即斜率越大，温度越高
p－T
p=C
VT，斜率k=C
V，即斜率越大，体积越小
V－T
V=C
pT，斜率k=C
p，即斜率越大，压强越小
第三单元热力学定律与能量守恒定律
一、热力学第一定律
1.改变物体内能的两种方式
(1)做功；(2)热传递。
2.热力学第一定律
(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功
的和。
(2)表达式：ΔU=Q＋W。
(3)ΔU=Q＋W 中正、负号法则：
物理量
意义
符号
W
Q
ΔU
＋
外界对物体做功
物体吸收热量
内能增加
－
物体对外界做功
物体放出热量
内能减少
二、能量守恒定律
1.内容
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，
或者是从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不
变。
2.条件性
能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的。
3.第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律。
三、热力学第二定律
1.热力学第二定律的两种表述
(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
(2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他
影响。或表述为“第二类永动机是不可能制成的”。
2.用熵的概念表示热力学第二定律
在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。
3.热力学第二定律的微观意义
一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。
4.第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律。
【考点一】对热力学第一定律的理解
1.热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出
了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系，即ΔU=Q＋W。
2.几种特殊情况
(1)若过程是绝热的，则Q=0，W=ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加量。
(2)若过程中不做功，即W=0，则Q=ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加量。
(3)若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU=0，则W＋Q=0 或W=－Q。外界对物体做的
功等于物体放出的热量。
【考点二】对热力学第二定律的理解
1.对热力学第二定律关键词的理解
在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”的涵义。
(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助。
(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产
生热力学方面的影响。如吸热、放热、做功等。
2.热力学第二定律的实质
自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。如
3.两类永动机的比较
分类
第一类永动机
第二类永动机
设计要求
不需要任何动力或燃料，却能不断地
对外做功的机器
从单一热源吸收热量，使之完全变成功，
而不产生其他影响的机器
不可能制
成的原因
违背能量守恒
不违背能量守恒，违背热力学第二定律
选修3-4
知识体系：
章节概述：
考点内容
高考命题实况
命题热点
2020
Ⅰ卷
2020
Ⅱ卷
2019
Ⅰ卷
2019
Ⅱ卷
单摆
5
5
1.机械运动的特点及规律；
2.波速、波长、频率间的关系；
3.波动图像与振动图像综合问题及波
的多解性问题；
4.对光的折射、不同色光的折射率、
全反射的考查；
5．光的干涉、衍射、偏振现象的考
查；
6.麦克斯韦电磁理论、电磁波，相对
论的两个基本假设
机械波
5
多普勒效
应与惠更
斯原理
5
几何光学
10
10
10
干涉
10
知识清单：
第一单元机械振动
一、简谐运动
单摆
1. 简谐运动
(1)定义：物体在跟位移大小成正比并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动。
(2)平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置。
(3)回复力
①定义：使物体返回到平衡位置的力。
②方向：总是指向平衡位置。
③来源：属于效果力，可以是某一个力，也可以是几个力的合力或某个力的分力。
(4)简谐运动的特征
①动力学特征：
。
②运动学特征：x、v、a 均按正弦或余弦规律发生周期性变化(注意v、a 的变化趋势相反)。
③能量特征：系统的机械能守恒，振幅A 不变。
2.简谐运动的两种模型
模型
弹簧振子
单摆
示意图
简谐运动
条件
(1)弹簧质量可忽略
(2)无摩擦等阻力
(3)在弹簧弹性限度内
(1)摆线为不可伸缩的轻细线
(2)无空气等阻力
(3)最大摆角小于10°
回复力
弹簧的弹力提供
摆球重力沿与摆线垂直(即切
向)方向的分力
平衡位置
弹簧处于原长处
最低点
周期
与振幅无关
T=2π
l
g
能量转化
弹性势能与动能的相互转化，机
械能守恒
重力势能与动能的相互转化，
机械能守恒
二、简谐运动的公式和图像
1.简谐运动的表达式
(1)动力学表达式：F=－kx，其中“－”表示回复力与位移的方向相反。
(2)运动学表达式：x=Asin(ωt＋φ)，其中A 代表振幅，ω=2πf 表示简谐运动的快慢。
2.简谐运动的图像
(1)从平衡位置开始计时，函数表达式为x=Asin ωt，图像如图甲所示。
(2)从最大位移处开始计时，函数表达式为x=Acos ωt，图像如图乙所示。
三、受迫振动和共振
1.受迫振动
系统在驱动力作用下的振动。做受迫振动的物体，它做受迫振动的周期(或频率)
等于驱动力的周期(或频率)，而与物体的固有周期(或频率)无关。
2.共振
做受迫振动的物体，它的固有频率与驱动力的频率越接近，其振幅就越大，当二
者相等时，振幅达到最大，这就是共振现象。共振曲线如图所示。
【考点一】简谐运动的五个特征
1.动力学特征：F=－kx，“－”表示回复力的方向与位移方向相反，k 是比例系数，
不一定是弹簧的劲度系数。
2.运动学特征：简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比，而方向相
反，为变加速运动，远离平衡位置时，x、F、a、Ep 均增大，v、Ek 均减小，靠
近平衡位置时则相反。
3.运动的周期性特征：相隔T 或nT 的两个时刻振子处于同一位置且振动状态相
同。
4.对称性特征：
(1)相隔T
2或（2n＋1）T
2
(n 为正整数)的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，位移、速度、
加速度大小相等，方向相反。
(2)如图所示，振子经过关于平衡位置O 对称的两点P、P′(OP=OP′)时，速度的大小、动能、
势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等。
(3)振子由P 到O 所用时间等于由O 到P′所用时间，即tPO=tOP′。
(4)振子往复过程中通过同一段路程(如OP 段)所用时间相等，即tOP=tPO。
5.能量特征：振动的能量包括动能Ek 和势能Ep，简谐运动过程中，系统动能与势能相互转
化，系统的机械能守恒。
【考点二】简谐运动的规律及图像
1.简谐运动的数学表达式
x=Asin(ωt＋φ)
2.振动图像提供的信息
(1)由图像可以看出质点振动的振幅、周期。
(2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移。
(3)可以确定各时刻质点的振动方向。
(4)可以确定某时刻质点的回复力、加速度和速度的方向。
(5)比较不同时刻质点的速度、加速度的大小。
【考点三】单摆周期公式的应用
类单摆问题的解题方法
(1)确认符合单摆模型的条件，即：小球沿光滑圆弧运动，小球受场力、轨道支持力，此支
持力类似单摆中的摆线拉力，故此装置可称为“类单摆”。
(2)寻找等效摆长l 及等效加速度g，最后利用公式T=2π
l
g或简谐运动规律分析求解问题。
第二单元机械波
一、机械波概念
1.机械波的形成条件
(1)有发生机械振动的波源。
(2)有传播介质，如空气、水等。
2.传播特点
(1)机械波传播的只是振动的形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不
随波迁移。
(2)介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同。
(3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为4A，位移为零。
3.机械波的分类
(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，有波峰(凸部)和波谷(凹部)。
(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，有密部和疏部。
二、横波的图像
1.横波的图像
(1)坐标轴：横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移。
(2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开平衡位置的位移。
(3)图像：
2.波长、波速、频率及其关系
(1)波长λ
在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离。
(2)波速v：
波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定。
(3)频率f：
由波源决定，等于波源的振动频率。
(4)波长、波速和频率的关系：
①v=λf；②v=λ
T。
三、波的干涉和衍射多普勒效应
1.波的干涉和衍射
波的干涉
波的衍射
条件
两列波的频率必须相同
明显条件：障碍物或孔的尺寸比波长小
或相差不多
现象
形成加强区和减弱区相互隔开的稳定
的干涉图样
波能够绕过障碍物或孔继续向前传播
2.多普勒效应
(1)条件：声源和观察者之间有相对运动。
(2)现象：观察者感到频率发生变化。
(3)实质：声源频率不变，观察者接收到的频率变化。
【考点一】波动图像与波速公式的应用
1.波动图像的信息(如图所示)
(1)直接读取振幅A 和波长λ，以及该时刻各质点的位移。
(2)确定某时刻各质点加速度的方向，并能比较其大小。
(3)结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点的振动方向确定波的传播方向。
2.波速与波长、周期、频率的关系
v=λ
T=λf
波的传播方向与质点振动方向的互判方法
内容
图像
“上下坡”法
沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”
时质点向上振动
“同侧”法
波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线
同侧
“微平移”法
将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x
坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向
【考点二】振动图像和波的图像的关联分析
求解波动图像与振动图像综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法
【考点三】波的多解问题
造成波动问题多解的主要因素有
1.周期性
(1)时间周期性：时间间隔Δt 与周期T 的关系不明确。
(2)空间周期性：波传播距离Δx 与波长λ的关系不明确。
2.双向性
(1)传播方向双向性：波的传播方向不确定。
(2)振动方向双向性：质点振动方向不确定。
3.波形的隐含性形成多解
在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处于隐含
状态。这样，波形就有多种情况，形成波动问题的多解性。
【考点四】
波的干涉、衍射、多普勒效应
1.波的干涉中振动加强点和减弱点的判断
某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差Δr。
(1)当两波源振动步调一致时
若Δr=nλ(n=0，1，2，…)，则振动加强；
若Δr=(2n＋1)λ
2(n=0，1，2，…)，则振动减弱。
(2)当两波源振动步调相反时
若Δr=(2n＋1)λ
2(n=0，1，2，3…)，则振动加强；
若Δr=nλ(n=0，1，2，…)，则振动减弱。
2.多普勒效应的成因分析
(1)接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数。
(2)当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率变大;当波源与观察者相互远离时，观
察者接收到的频率变小。
第三单元光学
一、光的折射
1.折射现象
光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向发生改变的现象，如图所示。
2.折射定律
(1)内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线
的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。
(2)表达式：
，式中n12 是比例常数。
3.折射率
(1)物理意义：折射率反映介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时偏折
大，反之偏折小。
(2)定义式：
，不能说n 与sin θ1 成正比，与sin θ2 成反比。折射率由介质本身的
光学性质和光的频率决定。
(3)计算公式：n=c
v，因v <c，故任何介质的折射率总大于1。
二、全反射
1.全反射
(1)定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将消失，只
剩下反射光线的现象。
(2)条件：①光从光密介质射向光疏介质。②入射角大于等于临界角。
(3)临界角：折射角等于90°时的入射角。若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，
发生全反射的临界角为C，则sin C=1
n。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。
2.光导纤维
光导纤维的原理是利用光的全反射。
三、光的干涉
1.产生条件：
两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样。
2.两种典型的干涉：
(1)杨氏双缝干涉。
①原理如图所示。
②明、暗条纹的条件
(Ⅰ)单色光：形成明暗相间的条纹，中央为明条纹。
a.光的路程差Δr=r2－r1=kλ(k=0，1，2，…)，光屏上出现明条纹。
b.光的路程差Δr=r2－r1=(2k＋1)λ
2(k=0，1，2，…)，光屏上出现暗条纹。
(Ⅱ)白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)。
③相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距公式：Δx=l
dλ。
(2)薄膜干涉。
①相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波。
②图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)纹对应薄膜的厚度相等。单色光照射薄膜时形成
明暗相间的条纹，白光照射薄膜时，形成彩色条纹。
四、光的衍射
偏振
1.光的衍射
(1)发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小
的时候，衍射现象才会明显。
(2)衍射条纹的特点：
①单缝衍射和圆孔衍射图样的比较。
单缝衍射
圆孔衍射
单色光
中央为亮且宽的条纹，
两侧为明暗相间的条纹，
且越靠外，亮条纹的亮度越弱，宽度
越小
①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布
着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆
形亮条纹的亮度越弱，宽度越小；
②亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增
大而减小
白光
中央为亮且宽的白色条纹，
两侧为亮度逐渐变暗、宽度变窄的彩
色条纹，
最靠近中央的色光是紫光，离中央最
远的是红光
中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等
间距的彩色的同心圆环
②泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照到不透明的半径很小的小圆盘上时，在圆盘的阴影中心出现
亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。
2.光的偏振现象
(1)偏振
光波只沿某一特定的方向的振动。
(2)自然光
太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各
个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光。
(3)偏振光
在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。光的偏振证明光是横波。自然光
通过偏振片后，就得到了偏振光。
【考点一】折射定律及折射率的应用
1.对折射率的理解：
(1)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小v=c
n。
(2)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。同一种介质中，频率越大的色
光折射率越大，传播速度越小。
(3)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。
2.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制：
类别
项目
平行玻璃砖
三棱镜
圆柱体(球)
结构
玻璃砖上下表面是平行的
横截面为三角形的三
棱镜
横截面是圆
对光线的作用
通过平行玻璃砖的光线不改
变传播方向，但要发生侧移
通过三棱镜的光线经
两次折射后，出射光
线向棱镜底边偏折
圆界面的法线是过圆
心的直线，经过两次
折射后向圆心偏折
应用
测定玻璃的折射率
全反射棱镜，改变光
的传播方向
改变光的传播方向
【考点二】光的折射、全反射的综合应用
1.解决全反射问题的一般方法
(1)确定光是从光密介质进入光疏介质。
(2)应用sin C=1
n确定临界角。
(3)根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射。
(4)如发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图。
(5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算，解决问题。
【考点三】光的干涉及衍射
单缝衍射与双缝干涉的比较
两种现象
比较项目
单缝衍射
双缝干涉
不同点
条纹宽
度
条纹宽度不等，中央最宽
条纹宽度相等
条纹间
距
各相邻条纹间距不等
各相邻条纹等间距
亮度情
况
中央条纹最亮，两边变暗
条纹清晰，亮度基本相等
相同点
干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的
条纹
【考点四】光的偏振现象
自然光和偏振光的比较
自然光(非偏振光)
偏振光
光的来源
直接从光源发出的光
自然光通过起偏器后的光
光的振动方向
在垂直于光的传播方向的平面内，光振动
沿任意方向，且沿各个方向振动的光的强
度相同
在垂直于光的传播方向的平面
内，光振动沿特定方向
第四单元电磁波与相对论
一、电磁波
1.麦克斯韦电磁场理论
变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场。
2.电磁场
变化电场在周围空间产生磁场，变化磁场在周围空间产生电场，变化的电场和磁场总是相互
联系成为一个完整的整体，这就是电磁场。
3.电磁波
(1)电磁场在空间由近及远的传播，形成电磁波。
(2)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度是相
同的(都等于光速)。
(3)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小。
(4)v=λf，f 是电磁波的频率。
4.电磁波的发射
(1)发射条件：开放电路和高频振荡信号，所以要对传输信号进行调制(包括调幅和调频)。
(2)调制方式
①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变。调幅广播(AM)一般使用中波和短波波段。
②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变。调频广播(FM)和电视广播都采用调频的
方法调制。
5.无线电波的接收
(1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就
是电谐振现象。
(2)使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐。能够调谐的接收电路叫做调谐电路。
(3)从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做检波。检波是调制的逆过程，也叫
做解调。
6.电磁波谱
电磁波谱
特性
应用
真空中波/m
频率/Hz
递变规律
无线电波
波动性强，易
发生衍射
无线电技术
>10－3
<3×1011
波
长
减
小
频
率
增
大
红外线
热效应
红外线遥感
10－3～10－7
1011～1015
可见光
引起视觉
照明、摄影
10－7
1015
紫外线
化学效应、荧
光效应、能杀
菌
医用消毒、防
伪
10－7～10－9
1015～1017
X 射线
贯穿性强
检查、医用透
视
10－8～10－11
1016～1019
γ射线
贯穿本领最
强
工业探伤、医
用治疗
<10－11
>1019
二、相对论
1.狭义相对论的两个基本假设
(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。
(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观测者
间的相对运动没有关系。
2.相对论的质速关系
(1)物体的质量随物体速度的增加而增大，物体以速度v 运动时的质量m 与静止时的质量m0
之间有如下关系：
(2)物体运动时的质量总要大于静止时的质量
。
3.相对论质能关系
用m 表示物体的质量，E 表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为：E=mc2。
【考点一】电磁波和电磁波谱
电磁波与机械波的比较
名称
项目
电磁波
机械波
不同
点
产生
由周期性变化的电场、磁场产生
由质点(波源)的振动产生
本质
是物质，是电磁现象，是电磁振荡的传
播
不是物质，是机械振动在介质
中的传播
传播机理
电磁场交替感应
质点间相互作用
传播介质
不需要介质(在真空中仍可传播)
必须有介质(真空中不能传播)
波的种类
横波
既有横波也有纵波
速度特点
由介质和频率决定，在真空中等于光速
(很大)(c=3×108 m/s)
仅由介质决定
相同
点
能量
都携带能量并传播能量
速度公式
v=λf
遵循规律
均可发生反射、折射、干涉、衍射等现象
选修3-5
知识体系：
章节概述：
考点内容
高考命题实况
命题热点
2020
Ⅰ卷
2020
Ⅱ卷
2019
Ⅰ卷
2019
Ⅱ卷
动量
8
6
10
4
1.动量和动量守恒等基本概念、规律
的理解，一般结合碰撞等实际过程考
查；
2.综合运用动量和机械能的知识分析
较复杂的运动过程；
3.光电效应、波粒二象性的考查；
4．氢原子光谱、能级的考查；
5.放射性元素的衰变、核反应的考查；
6.质能方程、核反应方程的计算；
7.与动量守恒定律相结合的计算。
氢原子光
谱
6
质量亏损
6
核反应
6
6
知识清单：
第一单元动量
一、动量、动量定理
1.动量
(1)定义：运动物体的质量和速度的乘积叫做物体的动量，通常用
来表示。
(2)表达式：
。
(3)单位：kg·m/s。
(4)标矢性：动量是矢量，其方向和速度方向相同。
2.冲量
(1)定义：力和力的作用时间的乘积叫做力的冲量。
(2)表达式：I=Ft。单位：N·s。
(3)标矢性：冲量是矢量，它的方向由力的方向决定。
3.动量定理
项目
动量定理
内容
物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量
表达式
或
意义
合外力的冲量是引起物体动量变化的原因
标矢性
矢量式(注意正方向的选取)
二、动量守恒定律
1.内容：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变。
2.表达式：
或
。
3.适用条件
(1)理想守恒：系统不受外力或所受外力的合力为零，则系统动量守恒。
(2)近似守恒：系统受到的合力不为零，但当内力远大于外力时，系统的动量可近似看成守
恒。
(3)分方向守恒：系统在某个方向上所受合力为零时，系统在该方向上动量守恒。
三、弹性碰撞和非弹性碰撞
1.碰撞
碰撞是指物体间的相互作用持续时间很短，而物体间的相互作用力很大的现象。
2.特点
在碰撞现象中，一般都满足内力远大于外力，可认为相互碰撞的系统动量守恒。
3.分类
动量是否守恒
机械能是否守恒
弹性碰撞
守恒
守恒
非弹性碰撞
守恒
有损失
完全非弹性碰撞
守恒
损失最大
【考点一】动量定理的理解与应用
1.应用动量定理时应注意两点
(1)动量定理的研究对象是一个质点(或可视为一个物体的系统)。
(2)动量定理的表达式是矢量式，在一维情况下，各个矢量必须选同一个正方向。
2.用动量定理解题的基本思路
对过程较复杂的运动，可分段用动量定理，也可整个过程用动量定理。
【考点二】动量守恒定律的条件及应用
1.动量守恒定律适用条件
(1)前提条件：存在相互作用的物体系。
(2)理想条件：系统不受外力。
(3)实际条件：系统所受合外力为0。
(4)近似条件：系统内各物体间相互作用的内力远大于系统所受的外力。
(5)方向条件：系统在某一方向上满足上面的条件，则此方向上动量守恒。
2.动量守恒定律的表达式
(1)
，相互作用的两个物体组成的系统，作用前的动量和等于作
用后的动量和。
(2)
，相互作用的两个物体动量的增量等大反向。
(3)
，系统总动量的增量为零。
【考点三】碰撞模型的规律及应用
碰撞现象满足的规律
(1)动量守恒定律。
(2)机械能不增加。
(3)速度要合理。
①若碰前两物体同向运动，则应有
，碰后原来在前的物体速度一定增大，若碰后两
物体同向运动，则应有
。
②碰前两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变。
第二单元波粒二象性
一、光电效应
1.定义
照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。
2.光电子
光电效应中发射出来的电子。
3.研究光电效应的电路图(如图)：
其中A 是阳极。K 是阴极。
4.光电效应规律
(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应。
低于这个频率的光不能产生光电效应。
(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。
(3)光电效应的发生几乎瞬时的，一般不超过10－9s。
(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比
二、爱因斯坦光电效应方程
1.光子说
在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光
子的能量
。其中
=6.63×10－34J·s。(称为普朗克常量)
2.逸出功
使电子脱离某种金属所做功的最小值。
3.最大初动能
发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最
大值。
4.遏止电压与截止频率
(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压
。
(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频
率)。不同的金属对应着不同的极限频率。
5.爱因斯坦光电效应方程
(1)表达式：
。
(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是
，这些能量的一部分用来克服
金属的逸出功
，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能
。
三、波粒二象性
1.光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。
(2)光电效应说明光具有粒子性。
(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性。
2.物质波
(1)概率波
光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗
条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波。
(2)物质波
任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长
，
为运动物体的动量，
为普朗克常量。
【考点一】光电效应现象和光电效应方程的应用
1.对光电效应的四点提醒
(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率。
(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光。
(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。
(4)光电子不是光子，而是电子。
2.两条对应关系
(1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；
(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。
3.定量分析时应抓住三个关系式
(1)爱因斯坦光电效应方程：
。
(2)最大初动能与遏止电压的关系：
。
(3)逸出功与极限频率的关系：
。
【考点二】光电效应的图像分析
图像名称
图线形状
由图线直接(间接)得到的物理量
最大初动能
与入射光频率
的关系图线
极限频率：图线与
轴交点的横坐标
逸出功：图线与
轴交点的纵坐标的值
普朗克常量：图线的斜率
颜色相同、强度
不同的光，光电
流与电压的关
系
遏止电压
：图线与横轴的交点
饱和光电流
：电流的最大值
最大初动能：
颜色不同时，光
电流与电压的
关系
遏止电压
、
饱和光电流
最大初动能
，
遏止电压
与
入射光频率
的关系图线
截止频率
：图线与横轴的交点
遏止电压
：随入射光频率的增大而增大
普朗克常量
：等于图线的斜率与电子电
量的乘积，即
。(注：此时两极之间
接反向电压)
【考点三】光的波粒二象性、物质波
光既具有波动性，又具有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：
(1)个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。
(2)频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越
不容易看到光的干涉和衍射现象，而贯穿本领越强。
(3)光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性。
第三单元原子结构
一、氢原子光谱
1.原子的核式结构
(1)电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。
(2)α粒子散射实验：1909～1911 年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金
箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子
发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。
(3)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量
都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。
2.光谱
(1)光谱
用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。
(2)光谱分类
有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。
有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。
(3)氢原子光谱的实验规律
巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式
，(n=3，4，5，…)，
是里德伯常量，
=1.10×107 m－1，n 为量子数。
3.玻尔理论
(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电
子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能
量由这两个定态的能量差决定，即
。(
是普朗克常量，
=6.63×10－34 J·s)
(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。原子的定态是不
连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。
4.氢原子的能级、能级公式
(1)氢原子的能级
能级图如图所示
(2)氢原子的能级和轨道半径
①氢原子的能级公式：
(
=1，2，3，…)，其中E1 为基态能量，其数值为
。
②氢原子中电子作匀速圆周运动的轨道半径公式：
(
=1，2，3，…)，其中r1 为基
态半径，又称玻尔半径，其数值为
=0.53×10－10 m。
二、原子结构
1.原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。
2.天然放射现象
(1)天然放射现象
元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现。天然放射现象的发现，说明原子核具有
复杂的结构。
(2)放射性和放射性元素
物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性。具有放射性的元素叫放射性元素。
(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线。
(4)放射性同位素的应用与防护
①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质
相同。
②应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等。
防护：防止放射性对人体组织的伤害。
3.原子核的衰变
(1)衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。
(2)分类
α衰变：
β衰变：
两个典型的衰变方程。
①
衰变：
；
②
衰变：
；
(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。半衰期由原子核内部的因素
决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。
三、结合能
1.核力
(1)定义：
原子核内部，核子间所特有的相互作用力。
(2)特点：
①核力是强相互作用的一种表现；
②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m 之内；
③每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用。
2.结合能
核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，
亦称核能。
3.比结合能
(1)定义：
原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。
(2)特点：
不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原
子核越稳定。
4.质能方程、质量亏损
爱因斯坦质能方程
，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小
，这就是
质量亏损。由质量亏损可求出释放的核能
。
四、核反应方程
1.重核裂变
(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过
程。
(2)典型的裂变反应方程：
。
(3)链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程。
(4)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量。
(5)裂变的应用：原子弹、核反应堆。
(6)反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层。
2.轻核聚变
(1)定义：两轻核结合成质量较大的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高温下进行，因此
又叫热核反应。
(2)典型的聚变反应方程：
【考点一】氢原子能级及能级跃迁
1.定态间的跃迁——满足能级差
(1)从低能级
高能级
吸收能量。
(2)从高能级
低能级
放出能量。
2.电离
电离态与电离能
电离态：
，
基态→电离态：
电离能。
→电离态：
如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能。
【考点二】原子核的衰变及半衰期
1.衰变规律及实质
(1)α衰变和β衰变的比较
衰变类型
α衰变
β衰变
衰变方程
衰变实质
2 个质子和2 个中子结合成一个整体
射出
中子转化为质子和电子
衰变规律
电荷数守恒、质量数守恒
(2)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的。
2.三种射线的成分和性质
名称
构成
符号
电荷量
质量
电离能力
贯穿本领
α射线
氦核
＋2 e
4 u
最强
最弱
β射线
电子
－e
1
1 837 u
较强
较强
γ射线
光子
γ
0
0
最弱
最强
3.半衰期的理解
半衰期的公式：
，
。式中
、
表示衰变前的放射
性元素的原子数和质量，
、
表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，
表示衰变时间，
表示半衰期。
【考点三】核反应方程及核反应类型
核反应的四种类型
类
型
可控性
核反应方程典例
衰变
α衰变
自发
β衰变
自发
人工转变
人工控制
(卢瑟福发现质子)
(查德威克发现中子)
约里奥·居里夫妇发现放
射性同位素，同时发现
正电子
重核裂变
比较容易进
行人工控制
轻核聚变
很难控制
【考点四】质量亏损及核能的计算
1.核能
(1)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即ΔE=Δmc2。
(2)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE=Δmc2。
2.核能释放的两种途径的理解
(1)使较重的核分裂成中等大小的核。
(2)较小的核结合成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，都可以释放能量。
