高二物理競(jìng)賽知識(shí)點(diǎn)
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高二物理競(jìng)賽知識(shí)點(diǎn)1
1.可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程
一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)，從某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過(guò)某一過(guò)程達(dá)到另一狀態(tài)。若存在另一過(guò)程，能使系統(tǒng)與外界完全復(fù)原(即系統(tǒng)回到原來(lái)的狀態(tài)，同時(shí)消除了原來(lái)過(guò)程對(duì)外界的一切影響)，則原來(lái)的過(guò)程稱為“可逆過(guò)程”。反之，如果用任何方法都不可能使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原，則稱之為“不可逆過(guò)程”。
可逆過(guò)程是一種理想化的抽象，嚴(yán)格來(lái)講現(xiàn)實(shí)中并不存在(但它在理論上、計(jì)算上有著重要意義)。大量事實(shí)告訴我們：與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過(guò)程都是不可逆過(guò)程。
2.對(duì)于開氏與克氏的兩種表述的分析
克氏表述指出：熱傳導(dǎo)過(guò)程是不可逆的。開氏表述指出：功變熱(確切地說(shuō)，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能)的過(guò)程是不可逆的。
兩種表述其實(shí)質(zhì)就是分別挑選了一種典型的不可逆過(guò)程，指出它所產(chǎn)生的效果不論用什么方法也不可能使系統(tǒng)完全恢復(fù)原狀，而不引起其他變化。
請(qǐng)注意加著重號(hào)的語(yǔ)句：“而不引起其他變化”。比如，制冷機(jī)(如電冰箱)可以將熱量q由低溫t2處(冰箱內(nèi))向高溫t1處(冰箱外的外界)傳遞，但此時(shí)外界對(duì)制冷機(jī)做了電功w而引起了變化，并且高溫物體也多吸收了熱量q(這是電能轉(zhuǎn)化而來(lái)的)。這與克氏表述并不矛盾。
3.不可逆過(guò)程的幾個(gè)典型例子
例1(理想氣體向真空自由膨脹)如圖1所示，容器被中間的隔板分為體積相等的兩部分：a部分盛有理想氣體，b部分為真空?，F(xiàn)抽掉隔板，則氣體就會(huì)自由膨脹而充滿整個(gè)容器。
例2(兩種理想氣體的擴(kuò)散混合)如圖2所示，兩種理想氣體c和d被隔板隔開，具有相同的溫度和壓強(qiáng)。當(dāng)中間的隔板抽去后，兩種氣體發(fā)生擴(kuò)散而混合。
例3焦耳的熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)。
這是一個(gè)不可逆過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)中，重物下降帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)而對(duì)水做功，使水的內(nèi)能增加。但是，我們不可能造出這樣一個(gè)機(jī)器：在其循環(huán)動(dòng)作中把一重物升高而同時(shí)使水冷卻而不引起外界變化。由此即可得熱力學(xué)第二定律的“普朗克表述”。
再如焦耳-湯姆生(開爾文)多孔塞實(shí)驗(yàn)中的節(jié)流過(guò)程和各種爆炸過(guò)程等都是不可逆過(guò)程。
4.熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)
對(duì)上面所列舉的不可逆過(guò)程以及自然界中其他不可逆過(guò)程，我們完全能夠由某一過(guò)程的不可逆性證明出另一過(guò)程的不可逆性，即自然界中的各種不可逆過(guò)程都是互相關(guān)聯(lián)的。我們可以選取任一個(gè)不可逆過(guò)程作為表述熱力學(xué)第二定律的基礎(chǔ)。因此，熱力學(xué)第二定律就可以有多種不同的表達(dá)方式。
但不論具體的表達(dá)方式如何，熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)在于指出：一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過(guò)程都是不可逆的，并指出這些過(guò)程自發(fā)進(jìn)行的方向。
高二物理競(jìng)賽知識(shí)點(diǎn)2
電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，正電荷在電場(chǎng)中受力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向一致，所以正電荷沿場(chǎng)強(qiáng)方向，電勢(shì)能減小，負(fù)電荷在電場(chǎng)中受力方向與場(chǎng)強(qiáng)相反，所以負(fù)電荷沿場(chǎng)強(qiáng)方向，電勢(shì)能增大，但電勢(shì)都是沿場(chǎng)強(qiáng)方向減小。
1、原因
電勢(shì)能，電場(chǎng)力，功的關(guān)系與重力勢(shì)能，重力，功的關(guān)系很相似。
E=mgh，重力做正功，重力勢(shì)能減小。
電勢(shì)能的原因就是電場(chǎng)力有做功的能力，凡是勢(shì)能規(guī)律幾乎都是如此，電場(chǎng)力正做功，電勢(shì)能減小，電場(chǎng)力負(fù)做功，電勢(shì)能增大，在做正功的過(guò)程中，電勢(shì)能通過(guò)做功的形式把能量轉(zhuǎn)化為其他形式的能，因而電勢(shì)能減小。
靜電力做的正功功=電勢(shì)能的減小量，靜電力做的負(fù)功=電勢(shì)能的增加量
2、判斷電場(chǎng)力做功的方法
(1)看電場(chǎng)力與帶電粒子的位移方向夾角，小于90度為正功，大于90度為負(fù)功;
(2)看電場(chǎng)力與帶電粒子的速度方向夾角，小于90度為正功，大于90度為負(fù)功;
(3)看電勢(shì)能的變化，電勢(shì)能增加，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能減小，電場(chǎng)力做正功。
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一、起電方法的實(shí)驗(yàn)探究
1.物體有了吸引輕小物體的性質(zhì)，就說(shuō)物體帶了電或有了電荷。
2.兩種電荷
自然界中的電荷有2種，即正電荷和負(fù)電荷。如：絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒所帶的電荷是正電荷;用干燥的毛皮摩擦過(guò)的硬橡膠棒所帶的電荷是負(fù)電荷。同種電荷相斥，異種電荷相吸。
相互吸引的一定是帶異種電荷的物體嗎?不一定，除了帶異種電荷的物體相互吸引之外，帶電體有吸引輕小物體的性質(zhì)，這里的“輕小物體”可能不帶電。
3.起電的方法
使物體起電的方法有三種：摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電
(1)摩擦起電：兩種不同的物體原子核束縛電子的能力并不相同.兩種物體相互摩擦?xí)r，束縛電子能力強(qiáng)的物體就會(huì)得到電子而帶負(fù)電，束縛電子能力弱的物體會(huì)失去電子而帶正電.(正負(fù)電荷的分開與轉(zhuǎn)移)
(2)接觸起電：帶電物體由于缺少(或多余)電子，當(dāng)帶電體與不帶電的物體接觸時(shí)，就會(huì)使不帶電的物體上失去電子(或得到電子)，從而使不帶電的物體由于缺少(或多余)電子而帶正電(負(fù)電).(電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分)
(3)感應(yīng)起電：當(dāng)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子會(huì)向靠近或遠(yuǎn)離帶電體的方向移動(dòng).(電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體)
三種起電的方式不同，但實(shí)質(zhì)都是發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移，使多余電子的物體(部分)帶負(fù)電，使缺少電子的物體(部分)帶正電.在電子轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，電荷的總量保持不變。
二、電荷守恒定律
1.電荷量：電荷的多少。在國(guó)際單位制中，它的單位是庫(kù)侖，符號(hào)是C。
2.元電荷：電子和質(zhì)子所帶電荷的絕對(duì)值1.6×10-19C，所有帶電體的電荷量等于e或e的整數(shù)倍。(元電荷就是帶電荷量足夠小的帶電體嗎?提示：不是，元電荷是一個(gè)抽象的概念，不是指的某一個(gè)帶電體，它是指電荷的電荷量.另外任何帶電體所帶電荷量是1.6×10-19C的整數(shù)倍。)
3.比荷：粒子的電荷量與粒子質(zhì)量的比值。
4.電荷守恒定律
表述1：電荷守恒定律：電荷既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，電荷的總量保持不變。
表述2：在一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)內(nèi)，正、負(fù)電荷的代數(shù)和保持不變。
例：有兩個(gè)完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B，分別帶電荷量為QA=6.4×10-9C，QB=-3.2×10-9C，讓兩個(gè)絕緣小球接觸，在接觸過(guò)程中，電子如何轉(zhuǎn)移并轉(zhuǎn)移了多少?
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