全册知识点清单-2026-2027学年高二下学期物理教科版选择性必修第二册

教科版高中物理选择性必修第二册 知识点清单（全册五章） 磁场对电流的作用 · 电磁感应 · 交流电 · 电磁振荡与电磁波 · 传感器 概念 ＋ 公式 ＋ 易错提醒 ｜ 全册五章 21 节 ｜ 可直接打印 第一章 磁场对电流的作用 1.1 安培力 安培力：磁场对通电导线的作用力。安培 1820 年发现，实质是通电导线间的磁场相互作用。 方向用左手定则：磁感线垂直穿入手心，四指指向电流方向，大拇指指向安培力方向。安培力垂直于磁场方向与电流方向所在的平面。 大小：导线与磁场垂直时 ；夹角为 θ 时 ；平行时安培力为零。 同向电流相互吸引，异向电流相互排斥。 1.2 安培力的应用 直流电动机：滑环（换向器）使线圈每转半圈电流方向改变一次，保证连续转动；电能转化为机械能。 电磁炮（轨道炮）：强电流在导轨间产生强磁场，弹丸受安培力加速发射，不用火药。 磁电式电流表：辐向磁场中安培力与电流成正比，游丝弹力与偏转角度成正比；灵敏度高，过载易烧坏。 电磁弹射：航母甲板利用安培力弹射舰载机，比蒸汽弹射更可控、平稳。 1.3 洛伦兹力 洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力。方向用左手定则，正电荷四指指向运动方向，负电荷指向运动反方向。 大小：速度与磁场垂直时 ；夹角 θ 时 ；平行时为零。 洛伦兹力永不做功，只改变速度方向，不改变速度大小。 带电粒子垂直进入匀强磁场做匀速圆周运动：半径 ，周期 ，周期与速度、半径无关。 速度方向与磁场有夹角时，粒子做螺旋运动：沿磁场方向匀速直线运动，垂直平面内匀速圆周运动。 1.4 洛伦兹力的应用 磁场控制粒子偏转：只改变运动方向，不改变速度大小，用于显像管电子束偏转。 质谱仪：速度选择器（qE=qvB₁，只有 v=E/B₁ 的粒子通过），偏转半径测比荷 q/m=v/(B₂R)。 回旋加速器（劳伦斯 1931）：D 形盒内粒子做圆周运动，电场间隙加速；周期与速度无关，最大动能 q²B²R²/(2m) 由 D 形盒半径决定。 霍尔效应（1879 霍尔）：载流导体在磁场中上下表面出现电势差，可制特斯拉计、电流计等。 表1 安培力与洛伦兹力对比 力 施力对象 大小 做功特点 安培力 通电导线 F=BILsinθ 可做正功（电动机） 洛伦兹力 运动电荷 F=qvBsinθ 永不做功，只改变方向 第二章 电磁感应及其应用 2.1 楞次定律 楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。增反减同。 楞次定律是能量守恒定律在电磁感应中的具体表现：克服阻碍做功，机械能转化为电能。 判断五步：明确回路 → 明确原磁场方向 → 判断磁通量增减 → 确定感应电流磁场方向 → 安培定则判感应电流方向。 右手定则：导线切割磁感线时，磁感线穿入手心，拇指指运动方向，四指指感应电流方向。与楞次定律结果一致，切割时更简便。 2.2 法拉第电磁感应定律 感应电动势：磁通量变化产生的电动势，比感应电流更本质；回路不闭合也有感应电动势。 法拉第定律：感应电动势与磁通量变化率成正比，（n 匝线圈）。 导线切割磁感线：（B、L、v 两两垂直）；速度与磁场夹角 α 时 。 能量转化：外力克服安培力做功，机械能转化为电能，电能再转化为焦耳热。 2.3 涡流 电磁阻尼 电磁驱动 涡流：大块金属中由电磁感应形成的环形感应电流。热效应有害时用硅钢片叠合减小；利用时做高频感应炉、电磁炉。 电磁阻尼：感应电流受安培力阻碍导体运动。应用：磁电式电表铝框迅速稳定、电磁制动。 电磁驱动：涡流受安培力带动导体跟随磁场运动，转速低于磁场转速。应用：感应电动机（异步电动机）。 金属探测仪、电涡流阻尼器（上海中心大厦）都是涡流的应用。 2.4 自感 自感：线圈自身电流变化引起自身电磁感应。自感电动势阻碍电流变化：通电时阻碍增大（灯慢慢变亮），断电时阻碍减小（灯延迟熄灭）。 自感电动势 ，自感系数 L 单位亨利（H），1 mH=10⁻³ H，1 μH=10⁻⁶ H。 自感系数由线圈形状、直径、匝数决定，有铁芯时大得多。 日光灯：启动器接通再断开瞬间，镇流器产生瞬时高压点燃灯管；正常工作时降压限流。 双线绕法使两线圈磁通量抵消，避免自感。 第三章 交流电 3.1 交变电流 恒定电流：大小方向都不随时间变化。交变电流：大小方向都随时间做周期性变化。 正弦交变电流由矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动产生。 瞬时值：，，。峰值 。 中性面：线圈平面与磁场垂直的位置，磁通量最大、感应电动势为零；每经过中性面电流方向改变一次。 发电机把机械能转化为电能，电动机把电能转化为机械能。我国工频 50 Hz。 3.2 正弦交变电流的描述 周期 T、频率 f：，。 峰值：一个周期内电压电流的最大值。电容器耐压要按峰值选。 有效值：按热效应定义，正弦交流电 ，。家庭电压 220 V 是有效值，峰值 311 V。 交流电表读数、铭牌数值、功率计算一律用有效值。 3.3 变压器 变压器结构：闭合铁芯（硅钢片叠合）+ 原线圈 + 副线圈。互感是变压器工作的基础。 理想变压器：电压与匝数成正比 ；输入功率等于输出功率，电流与匝数成反比 。 升压变压器 n₂>n₁，降压变压器 n₂<n₁。电压高的一边电流小，导线细。 电压互感器：降压变压器，初级并联高压线路，次级接电压表。电流互感器：升压变压器，初级串联电路，次级接电流表，副线圈不许开路、必须接地。 3.4 电能的传输 输电损失：电压损失 ，功率损失 。 减小损耗的办法：减小电流（提高输电电压）或减小电阻（增大导线截面积）。高压输电效果显著：电压提高 100 倍，功率损耗减为原来的万分之一。 远距离输电系统：发电站升压 → 高压输电线 → 降压变电站 → 用户。 直流输电：高压输电环节用直流，两端整流和逆变（换流）。 第四章 电磁振荡与电磁波 4.1 电磁振荡 LC 振荡电路：电感线圈 L 与电容器 C 组成的电路。振荡电流大小方向周期性迅速变化。 电磁振荡过程中电场能与磁场能周期性相互转化，与机械振动中动能势能转化相似。 阻尼振荡：能量损耗，振幅减小；无阻尼振荡：振幅不变，给电路补充能量可维持。 固有周期 ，固有频率 。调节电容或电感可改变频率（调谐）。 4.2 电磁波 麦克斯韦两大假设：变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场。 变化的电场和磁场交替产生，形成电磁场；电磁场由近及远传播形成电磁波。 电磁波是横波，传播不需要介质，真空中速度等于光速 c=3×10⁸ m/s；频率与振荡电路频率相同。 赫兹 1888 年用实验证实电磁波存在，并证明其能反射、折射、干涉、衍射。 4.3 电磁波谱 电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ 射线按频率排列。 可见光波长 400～760 nm，紫光频率最高、红光波长最长。 红外线：热效应显著，遥控、红外遥感；紫外线：杀菌消毒、荧光效应、防伪；X 射线：穿透能力强，医学透视、工业探伤；γ 射线：穿透力最强，γ 刀治癌、探伤，需防护。 4.4 无线电波的发射、传播与接收 有效发射条件：开放电路（天线、地线）；振荡频率足够高。 调制：把信号加在载波上。调幅 AM（振幅随信号变），调频 FM（频率随信号变）。 传播方式：地波（长波、中波，绕障碍物）；天波（短波，电离层反射）；直线传播（微波，需中继站，3 颗同步卫星覆盖全球）。 接收：调谐（电谐振，固有频率等于电磁波频率时感应电流最强）；解调从载波中取出信号。 4.5 无线电波与移动互联网 蜂窝系统：基站覆盖区域呈正六边形排列；基站连接移动交换中心。 Wi-Fi（IEEE 802.11）、蓝牙、NFC 等都是无线通信协议，用电磁波传递数据。 数字信号：时间离散、幅度固定，由 0 和 1 表示；经采样、量化、编码生成。抗干扰强、便于存储和加密。 第五章 传感器 5.1 认识传感器 传感器：把被测的非电信息按一定规律转换成电信号的器件或装置。 组成：敏感元件（感受非电信息）+ 转换元件（转换成电学量）+ 信号调节转换电路（放大、消除干扰）。 光敏电阻：光照越强电阻越小，把光强转换成电阻。干簧管：磁场控制开关。 分类：物理传感器、化学传感器、生物传感器。 5.2 常见传感器的工作原理 温度传感器：热敏电阻（NTC 随温度升高电阻减小、PTC 增大）；热电阻 R=R₀(1+αt)（铂、铜）；热双金属片（两种金属膨胀系数不同，受热弯曲控制电路）。 光传感器：光电门、光电式转速表（光敏二极管产生脉冲信号）；火灾报警器（遮光型、散射型）。 力传感器：应变片式，压力使梁弯曲，上应变片电阻变大、下应变片电阻变小，输出电压差值反映压力大小。用于电子秤。 5.3 传感器的应用举例 电熨斗：热双金属片温度传感器，触点分离断电路、温度降低再接通，维持温度范围。 电饭锅：感温铁氧体，温度达到居里点（103 ℃）失去铁磁性，自动断电。 火灾报警器：光电式烟雾报警器，烟雾散射或遮挡光，受光元件信号变化报警。 汽车：发动机、底盘、车身三大系统使用几十到上百个传感器。 5.4 自制简单的控制电路 光控 LED 灯：光敏电阻 + 三极管。无光照时光敏电阻阻值达 MΩ 量级，三极管导通，LED 发光。 温度报警器：热敏电阻 + 三极管 + 蜂鸣器。温度升高热敏电阻阻值减小，达到设定温度时蜂鸣器报警。 调节可变电阻可改变触发阈值：天更暗才亮灯时调大光控电阻；更高温度才报警时调大报警电阻。 表2 常见敏感元件对比 敏感元件 感受的物理量 输出的电学量 典型应用 光敏电阻 光照强弱 电阻（光强→电阻） 路灯、自动水龙头 热敏电阻 NTC/PTC 温度 电阻 温度计、温控电路 热双金属片 温度 形变→电路通断 电熨斗、热保护器 应变片 压力 电阻变化 电子秤、力传感器 干簧管 磁场 开关通断 磁控开关 感温铁氧体 温度 铁磁性→通断 电饭锅 附 全册公式速查 表3 选择性必修第二册公式速查 公式 意义 适用板块 F=BILsinθ 安培力 磁场 F=qvBsinθ 洛伦兹力 磁场 R=mv/(qB) 圆周运动半径 磁场 T=2πm/(qB) 圆周运动周期 磁场 E=nΔΦ/Δt 法拉第定律 电磁感应 E=BLv 切割感应电动势 电磁感应 E_L=LΔI/Δt 自感电动势 电磁感应 e=E_m sinωt，E_m=NBSω 正弦交流电 交流电 U=U_m/√2，I=I_m/√2 有效值 交流电 U₁/U₂=n₁/n₂ 变压器电压 交流电 I₁/I₂=n₂/n₁ 变压器电流 交流电 P损=I²r，U损=Ir 输电损耗 交流电 T=2π√(LC) 电磁振荡周期 电磁振荡 f=1/(2π√(LC)) 电磁振荡频率 电磁振荡 c=3×10⁸ m/s 电磁波真空速度 电磁波 1 学科网（北京）股份有限公司 $