【知识点解析】
1. 静电学基本公式:
- 公式① \( F = \frac{kq_1q_2}{r^2} \) 是库仑定律,适用于任何电荷分布,但当处理点电荷时最为简单。
- 公式② \( U = \frac{kq}{r} \) 表示点电荷在距离其 \( r \) 处的电势,只适用于点电荷。
- 公式③ \( F = qE \) 描述了电场力与电场强度的关系,适用于任何电荷在任何电场中的情况。
- 公式④ \( E = \frac{U}{d} \) 适用于匀强电场,表示电势差与电场强度的关系。
2. 电场强度与电势的关系:
- 电场线的疏密表示电场强度的大小,而电场线的方向代表电势降的方向。在图中,如果电场线越密,电场强度越大;电场线方向从高电势指向低电势。根据描述,选项B正确,即EP>EQ表示P点的电场强度大于Q点,同时P点的电势低于Q点。
3. 电磁学历史:
- 奥斯特是首先发现电流产生磁场的物理学家,这个现象被称为电流的磁效应。
4. 磁感应强度的概念:
- 磁感应强度B的定义式 \( B = \frac{F}{IL} \),说明B与磁场力F和电流I、长度L的乘积成反比,但F与B并不直接成比例关系,而是与I、L和磁场方向的夹角有关。
- 当磁感应强度为零,通电导线不受磁场力,反之不一定成立,因为电流可能与磁场平行,不受力。
5. 通电导线在磁场中的受力:
- 导线在磁场中受到的力(洛伦兹力)取决于B、I、L和角度。当导线处于平衡状态,可能是由于其他力的存在,如摩擦力或支持力。
6. 等量异种电荷的电场:
- 对称点的场强可能相等,取决于电荷分布。电势与场强的关系不是简单的正比,电势与电荷的性质(正负)有关。
- 选项D中,正电荷从d到b移动,电场力做功取决于电势差,与路径无关。
7. 电容器的电量与电压关系:
- 电容器的电压与电量的比值等于电容,若电压减少为原来的1/3,电量减少3倍,说明原来电容器的电量是9倍的减少量,即9×10^-4C。
8. 电源与电阻的电路分析:
- 滑动变阻器触头向b端移动时,总电阻减小,根据欧姆定律,电流表读数增大;而电压表读数的变化取决于电源电动势、内阻和外电阻的组合,具体要看电路的具体连接方式。
9. “滤速器”装置:
- 为了选取特定速率的电子,可以通过电场和磁场的配合。电子在垂直磁场的匀强电场中会受到洛伦兹力,使其做圆周运动。要使电子沿直线运动,必须让这个力与垂直于OO'的分力平衡,这取决于电场的方向和强度。
10. 回旋加速器的工作原理:
- 质子的最大速度由磁场B和频率f决定,不能超过 \( v = \frac{\pi f R}{B} \)。
- 加速电压不影响最大速度,只影响每次加速的能量增量。
- R再大,质子速度也有上限,不可能无限加速,因为速度增加会导致质子的回旋周期与交流电场同步。
- 不同粒子(如α粒子)需要更强的磁场或更高的频率来达到相同的加速效果。
【实验题解析】
11. 使用多用电表测量电阻,应选择适当的挡位。对于100-300Ω的电阻,应选择电阻档的中间挡位,如"×100",以获得准确的读数。之后进行红黑表笔的连接,完成电阻的测量。
以上是对高二物理期末考试试题中的知识点进行的详细解析,涵盖了静电学、电磁学的基本概念、公式应用和实验操作。这些内容是高中物理的重要组成部分,有助于学生理解和掌握电磁现象及其规律。