公考物理常识
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一、力学
7小节
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1.1 运动学基础
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- 机械运动：物体位置随时间的变化，是宇宙中最普遍的现象。
- 参照物：判断物体运动状态时被选作标准的物体。参照物选择不同，对同一物体运动状态的描述可能不同。通常选地面或固定在地面上的物体为参照物。
- 运动和静止的相对性：物体的运动状态是相对参照物而言的，绝对静止的物体不存在。
- 相对运动：两物体运动方向相同、速度相同，则相对静止（如空中加油、接力赛交接棒）。
速度公式
v = s / t （1 m/s = 3.6 km/h）
- 匀速直线运动：速度大小和方向都不变，路程与时间成正比，s-t图像为过原点的倾斜直线。
- 平均速度：v̄ = 总路程 / 总时间，不是各段速度的算术平均值。
- 瞬时速度：某一时刻或某一位置的速度，汽车速度表显示的就是瞬时速度。
易错：平均速度 = 总路程÷总时间，不是 (v₁+v₂)/2。全程平均速度必须用总路程除以总时间计算。
记忆口诀：运动静止相对看，参照物是关键；匀速直线速度恒，平均速度总比总。
1.2 牛顿运动定律
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- 牛顿第一定律（惯性定律）：一切物体在不受外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。是在实验基础上通过推理概括得出的（理想实验法）。
- 惯性：物体保持原来运动状态不变的性质。惯性是物体的固有属性，只与质量有关，与速度大小、是否运动、受力情况无关。质量越大惯性越大。
生活实例：急刹车时人向前倾、拍打衣服除尘、跳远助跑、锤头松了撞击锤柄下端、汽车安全带和安全气囊、甩干机脱水。
- 牛顿第二定律：物体的加速度与所受合外力成正比，与质量成反比，方向与合外力方向相同。F = ma。
- 力的合成：同一直线上方向相同的两个力，合力F=F₁+F₂；方向相反的两个力，合力F=|F₁-F₂|，方向与较大力相同。
- 二力平衡：作用在同一物体上的两个力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上，则物体处于平衡状态（静止或匀速直线运动）。
- 牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，但作用在不同物体上。
易错：作用力与反作用力 ≠ 平衡力。平衡力作用在同一物体上（如重力和支持力），作用力与反作用力作用在两个不同物体上（如书对桌面的压力和桌面对书的支持力）。
1.3 三种基本力
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- 重力：由于地球吸引而使物体受到的力，方向竖直向下（不是垂直向下，也不是指向地心）。G = mg，g ≈ 9.8 N/kg（粗略计算取10）。
- 重心：重力的作用点。形状规则、质量均匀的物体重心在几何中心；重心不一定在物体上（如圆环、空心球、L形物体）。
- 弹力：物体发生弹性形变时产生的力。压力、支持力、拉力、推力都属于弹力。
- 弹簧测力计原理（胡克定律）：在弹性限度内，弹簧的伸长量与所受拉力成正比。F = kx。使用前需调零、观察量程和分度值。
滑动摩擦力
f = μN （μ为动摩擦因数，N为压力）
- 摩擦力产生条件：两物体接触并挤压、接触面粗糙、有相对运动或相对运动趋势。
- 滑动摩擦力大小：只与压力大小和接触面粗糙程度有关，与接触面积大小、运动速度无关。
- 静摩擦力：大小随外力变化而变化，范围 0 < f ≤ fmax，方向与相对运动趋势相反。如手握瓶子静止，静摩擦力等于瓶子重力。
- 增大摩擦：增大压力、增大接触面粗糙程度（鞋底花纹、轮胎花纹）。
- 减小摩擦：减小压力、减小粗糙程度、变滑动为滚动（轴承、轮子）、使接触面彼此分离（气垫船、磁悬浮、加润滑油）。
记忆口诀：重力竖直向下指，弹力形变来产生；摩擦要看压和糙，面积速度不相关。
1.4 压强
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固体压强
p = F / S （单位：帕斯卡 Pa，1 Pa = 1 N/m²）
- 增大压强：增大压力或减小受力面积（刀刃磨薄、针尖、图钉尖、啄木鸟尖嘴）。
- 减小压强：减小压力或增大受力面积（坦克履带、书包宽带、铁轨铺枕木、骆驼大脚掌、滑雪板）。
液体压强
p = ρgh （ρ为液体密度，h为深度——从液面到该点的竖直距离）
- 液体压强特点：液体内部向各个方向都有压强；同一深度各方向压强相等；深度越深压强越大；不同液体，密度越大压强越大。
- 连通器：上端开口、底部相连通的容器。特点：同种液体静止时各容器液面相平。应用：茶壶、船闸、锅炉水位计、过路涵洞、乳牛自动喂水器。
- 帕斯卡原理：加在密闭液体上的压强，能大小不变地向各个方向传递（液压机、千斤顶）。
- 大气压强：马德堡半球实验证明大气压存在且很大；托里拆利实验测出大气压值约 760 mmHg = 1.013×10⁵ Pa。
- 大气压随高度增加而减小（海拔每升高10m，大气压约减小100Pa）。
- 天气影响：晴天大气压比阴天高，冬天比夏天高。
- 沸点与气压关系：气压越高，沸点越高（高压锅）；气压越低，沸点越低（高山上煮不熟饭）。
生活实例：吸管喝饮料、钢笔吸墨水、活塞式抽水机、吸盘挂钩、高压锅、高山反应、飞机起降时耳痛、用注射器吸药液。
1.5 浮力
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阿基米德原理
F浮 = G排 = ρ液 g V排
- 浮力方向：竖直向上。产生原因：液体对物体上下表面的压力差。
- 浮力大小只与液体密度和排开液体的体积有关，与物体密度、形状、浸没深度、物体重力无关。
- 称重法测浮力：F浮 = G - F示（物体在空气中重力减去在液体中测力计示数）。
| 状态 | 力的关系 | 密度关系 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 上浮 | F浮 > G物 | ρ物 < ρ液 | 最终漂浮 |
| 漂浮 | F浮 = G物 | ρ物 < ρ液 | 部分浸入 |
| 悬浮 | F浮 = G物 | ρ物 = ρ液 | 完全浸没，可停在任意深度 |
| 下沉 | F浮 < G物 | ρ物 > ρ液 | 最终沉底 |
高频考法：同一物体在不同液体中浮沉状态比较、轮船从河里驶入海里的变化（浮力不变，V排减小，上浮一些）、潜水艇原理（改变自身重力）、密度计刻度特点（上小下大，上疏下密）、冰块熔化后水面变化（不变）。
应用：轮船（空心法增大V排）、潜水艇（水舱充排水改变重力）、气球飞艇（充密度小于空气的气体如氢气氦气）、密度计、盐水选种、热气球（加热空气减小密度）。
1.6 功和机械能
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功
W = Fs （力与在力的方向上移动距离的乘积，单位：焦耳 J）
- 不做功的三种情况：①有力无距离（推而不动、举而不动）；②有距离无力（物体靠惯性运动）；③力与距离方向垂直（提水桶水平走、卫星绕地球运动）。
功率
P = W/t = Fv （单位：瓦特 W，1 W = 1 J/s，表示做功快慢）
- 功率大表示做功快，但不一定做功多（还要看时间）。
- 动能：物体由于运动而具有的能。与质量和速度有关，速度影响更大（Ek=½mv²）。
- 重力势能：与质量和高度有关（Ep=mgh）。
- 弹性势能：与弹性形变程度有关，形变量越大弹性势能越大。
- 机械能 = 动能 + 势能。
- 机械能守恒：只有重力（或弹力）做功时，动能和势能相互转化，机械能总量保持不变。有摩擦时机械能减少（转化为内能）。
实例：单摆（最高点势能最大、最低点动能最大）、滚摆、自由落体、人造卫星近地点动能大远地点势能大、拉弓射箭（弹性势能→动能）、撑杆跳高。
记忆口诀：做功需要力和距，垂直无功要牢记；功率表示快和慢，动能看质又看速。
1.7 简单机械
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▲ 杠杆五要素：支点O、动力F₁、阻力F₂、动力臂L₁、阻力臂L₂
杠杆平衡条件
F₁L₁ = F₂L₂ （动力×动力臂 = 阻力×阻力臂）
- 杠杆五要素：支点O、动力F₁、阻力F₂、动力臂L₁（支点到动力作用线的垂直距离）、阻力臂L₂。
- 力臂是支点到力的作用线的垂直距离，不是支点到作用点的距离。
| 类型 | 力臂关系 | 特点 | 实例 |
|---|---|---|---|
| 省力杠杆 | L₁ > L₂ | 省力费距离 | 撬棍、羊角锤、钢丝钳、开瓶器、手推车、铡刀 |
| 费力杠杆 | L₁ < L₂ | 费力省距离 | 筷子、镊子、钓鱼竿、船桨、扫帚、手臂、食品夹 |
| 等臂杠杆 | L₁ = L₂ | 不省力不费力 | 天平、定滑轮 |
- 定滑轮：实质是等臂杠杆，不省力但能改变力的方向。s=h。
- 动滑轮：实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，省一半力但不能改变方向。s=2h。
- 滑轮组：F = (G+G动)/n（n为承担物重的绳子段数），绳子自由端移动距离 s = nh。
- 斜面：省力费距离，理想斜面 FL = Gh。斜面越缓越省力（盘山公路、螺丝钉）。
- 轮轴：由轮和轴组成，能绕共同轴线旋转。动力作用在轮上省力（方向盘、门把手、扳手）。
机械效率
η = W有用 / W总 × 100% （永远小于1，因为额外功不可避免）
易错：机械效率与功率无关，效率高不代表功率大；机械效率与是否省力无关；使用任何机械都不省功（功的原理）；提高机械效率的方法：减小机械自重、减小摩擦、增加物重。
二、热学
4小节
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2.1 温度与温度计
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- 温度：表示物体冷热程度的物理量。
- 温度计原理：液体的热胀冷缩性质。常用液体：水银、酒精、煤油。
- 摄氏温度规定：标准大气压下，冰水混合物温度为0℃，沸水温度为100℃，之间分100等份每等份1℃。
- 体温计：量程35℃～42℃，分度值0.1℃，玻璃泡上方有缩口，可离开人体读数，使用前需甩一甩（利用惯性）。
- 温度计使用：玻璃泡全部浸入被测液体，不碰容器底和壁；待示数稳定后读数；读数时玻璃泡继续留在液体中（体温计除外）。
2.2 物态变化（六大变化）
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▲ 固液气三态六种变化：吸热方向（熔化、汽化、升华），放热方向（凝固、液化、凝华）
| 变化 | 方向 | 吸放热 | 典型实例 |
|---|---|---|---|
| 熔化 | 固态→液态 | 吸热 | 冰化水、蜡烛熔化、铁块炼铁、春天冰雪消融 |
| 凝固 | 液态→固态 | 放热 | 水结冰、铁水铸工件、冬天菜窖放桶水防冻 |
| 汽化 | 液态→气态 | 吸热 | 水蒸发、水沸腾、酒精挥发、湿衣服晾干 |
| 液化 | 气态→液态 | 放热 | 雾、露、"白气"、冰棍冒气、玻璃起雾、水管出汗 |
| 升华 | 固态→气态 | 吸热 | 樟脑丸变小、干冰制冷、冰冻衣服变干、钨丝变细 |
| 凝华 | 气态→固态 | 放热 | 霜、雪、雾凇、窗花、灯泡内壁变黑、雾凇 |
- 晶体：有固定熔点（凝固点），熔化（凝固）过程中温度不变。如冰、海波、各种金属、食盐、萘。
- 非晶体：没有固定熔点，熔化过程中温度持续上升。如蜡、松香、玻璃、沥青、蜂蜡。
- 同种晶体的熔点和凝固点相同。
- 蒸发：在任何温度下、只在液体表面进行的缓慢汽化现象。影响因素：温度、液体表面积、表面空气流速。蒸发吸热有致冷作用（擦酒精降温、夏天洒水）。
- 沸腾：在一定温度（沸点）下、液体内部和表面同时进行的剧烈汽化。沸腾时继续吸热但温度不变。气泡上升过程中体积变大（蒸发时气泡上升变小）。
- 液化方法：降低温度、压缩体积（如液化石油气、打火机中的丁烷、火箭燃料液氢液氧）。
易错："白气"不是水蒸气（水蒸气无色透明看不见），而是水蒸气遇冷液化形成的小水滴。霜是凝华不是凝固，雾和露是液化不是熔化。雪是凝华形成的，不是凝固。
高频考法：判断生活现象属于哪种物态变化、吸放热判断、晶体非晶体熔化图像分析、蒸发快慢影响因素、沸腾条件（达到沸点+继续吸热）。
记忆口诀：熔汽升吸热，凝液凝放热；三态六变化，生活要辨清。
2.3 分子动理论与内能
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- 分子动理论：①物质由大量分子组成，分子间有间隙（100mL水+100mL酒精<200mL）；②分子在永不停息地做无规则运动（扩散现象证明）；③分子间存在相互作用的引力和斥力。
- 扩散：不同物质相互接触时彼此进入对方的现象。温度越高扩散越快（分子运动越剧烈）。扩散说明分子在运动且分子间有间隙。
- 分子引力实例：固体很难被拉长、两滴水银靠近自动合成一滴、胶水粘合、铅块压紧后能吊重物。
- 分子斥力实例：固体和液体很难被压缩、分子间有间隙却不能无限靠近。
- 分子间引力和斥力同时存在，距离小时斥力为主，距离大时引力为主，超过10倍分子直径时作用力可忽略。
- 内能：物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和。一切物体都有内能（0℃的冰也有内能）。内能与温度、质量、状态、体积有关。
- 改变内能的两种方式：做功和热传递，二者在改变内能上是等效的。
- 对物体做功，物体内能增加（搓手取暖、压缩气体、钻木取火）；物体对外做功，内能减少（气体膨胀推动活塞、开水顶壶盖）。
- 热传递条件：存在温度差，热量从高温物体传向低温物体（传递的是热量不是温度）。
- 热传递三种方式：热传导（固体）、热对流（液体气体）、热辐射（不需要介质，如太阳传热）。
比热容
c = Q / (m·Δt) （单位：J/(kg·℃)）
- 水的比热容大：c水 = 4.2×10³ J/(kg·℃)，表示1kg水温度升高1℃吸收4.2×10³J热量。
- 比热容是物质的一种特性，与质量、温度变化、吸放热多少无关。一杯水和一桶水比热容相同。
- 比热容大的物质温度变化慢（吸热升温慢、放热降温慢），比热容小的物质温度变化快。
水的比热容大的应用：暖气用水做介质、汽车发动机用水冷却、沿海地区昼夜温差小、秧田晚上灌水防冻、城市建人工湖调节气温。
2.4 热机与能量守恒
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- 热值：1kg（或1m³）某种燃料完全燃烧放出的热量。q = Q/m（固液体）或 q = Q/V（气体）。热值是燃料特性，与质量、是否完全燃烧无关。
- 常见热值：汽油约4.6×10⁷J/kg，天然气约4×10⁷J/m³，氢气约1.4×10⁸J/kg（最高）。
- 四冲程内燃机：吸气冲程（进气门开，活塞下行）→压缩冲程（气门全关，活塞上行，机械能→内能）→做功冲程（火花塞点火，活塞下行，内能→机械能，唯一对外做功的冲程）→排气冲程（排气门开，活塞上行）。
- 一个工作循环：活塞往复2次，飞轮转2圈，经历4个冲程，对外做功1次。
- 汽油机顶部是火花塞，柴油机顶部是喷油嘴（压燃式）。
- 能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，只会从一种形式转化为其他形式，或从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移过程中总量保持不变。是自然界最普遍的定律之一。
三、光学
6小节
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3.1 光的直线传播
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- 条件：光在同种均匀介质中沿直线传播。介质不均匀时光线会弯曲（如海市蜃楼、星星闪烁）。
- 光速：真空中 c = 3×10⁸ m/s（宇宙中最快速度）；空气中近似为c；水中约3/4c；玻璃中约2/3c。光年是长度单位（光在真空中一年传播的距离）。
- 光线是理想化模型，实际不存在（用带箭头的直线表示光的传播路径和方向）。
直线传播实例：影子的形成、小孔成像（倒立的实像，像的形状与孔形状无关）、日食（月球在太阳和地球中间）、月食（地球在太阳和月球中间）、激光准直、排队看齐、射击瞄准"三点一线"、树荫下的圆形光斑（太阳的像）。
3.2 光的反射
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- 反射定律：反射光线、入射光线和法线在同一平面内（三线共面）；反射光线和入射光线分居法线两侧（两线分居）；反射角等于入射角（两角相等）。注意：入射角和反射角都是与法线的夹角，不是与镜面的夹角。
- 光路是可逆的。
- 镜面反射：平行光入射，反射光也平行（如镜面、平静水面、抛光金属）。
- 漫反射：平行光入射，反射光射向各个方向（如黑板、电影屏幕、墙壁）。两者都遵守反射定律。
- 黑板"反光"是因为发生了镜面反射，看不清字是因为镜面反射光太强。
高频考法：平面镜成像特点、反射角入射角判断、镜面反射与漫反射的区分、光路可逆的应用。
- 平面镜成像特点：像与物大小相等、像与物到镜面距离相等、像与物连线与镜面垂直、成的是虚像、左右相反。即像与物关于镜面对称。
- 平面镜成像原理：光的反射。
- 实验注意：用玻璃板代替平面镜（便于确定像的位置）；用两支相同蜡烛（比较像与物大小）；玻璃板要竖直放置。
易错：平面镜成像大小与物体到镜面距离无关，人远离镜子时像大小不变（只是视觉上变小）；虚像不能用光屏承接；倒影是平面镜成像（虚像），不是影子。
3.3 光的折射
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- 折射规律：光从空气斜射入水或其他介质时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角；入射角增大时折射角也增大；光垂直入射时传播方向不变（折射角=入射角=0°）。
- 光从水或玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角。
- 光路可逆。
- 全反射：光从光密介质射向光疏介质，入射角大于临界角时，光线全部反射回原介质（光纤通信、海市蜃楼、钻石闪耀）。
折射实例：水中筷子向上弯折、池水看起来变浅、海市蜃楼（光在不均匀大气中折射）、彩虹（折射+反射+色散）、水中鱼看起来变浅变高（看到的是虚像，实际位置更深）、放大镜、照相机。
3.4 光的色散与物体颜色
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- 色散：白光通过三棱镜分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光（牛顿发现）。说明白光是由各种色光混合而成的复色光。
- 不同色光偏折程度不同：红光偏折最小，紫光偏折最大。
- 色光三原色：红、绿、蓝（RGB），等量混合为白光。彩色电视机、手机屏幕都是这三种色点混合。
- 颜料三原色：品红、黄、青，等量混合为黑色。
- 透明物体颜色：由它透过的色光决定（如红色玻璃只透过红光，吸收其他色光）。无色透明物体能透过所有色光。
- 不透明物体颜色：由它反射的色光决定（如红花反射红光吸收其他色光）。
- 白色物体反射所有色光，黑色物体吸收所有色光（所以夏天穿白色凉快、黑色吸热）。
3.5 透镜及其应用
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▲ 凸透镜三种典型成像：u>2f倒立缩小实像、f
- 凸透镜：中间厚边缘薄，对光有会聚作用。有两个实焦点。
- 凹透镜：中间薄边缘厚，对光有发散作用。有两个虚焦点。
- 焦距f：焦点到光心的距离。焦距越小，透镜会聚（或发散）能力越强。
| 物距 u | 像的性质 | 像距 v | 应用 |
|---|---|---|---|
| u > 2f | 倒立、缩小、实像 | f < v < 2f | 照相机、人眼 |
| u = 2f | 倒立、等大、实像 | v = 2f | 测焦距 |
| f < u < 2f | 倒立、放大、实像 | v > 2f | 投影仪、幻灯机、电影放映机 |
| u = f | 不成像（平行光） | — | 获平行光（手电筒灯罩） |
| u < f | 正立、放大、虚像 | 同侧 | 放大镜 |
记忆口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；实像异侧且倒立，虚像同侧且正立；物近像远像变大（实像），物近像近像变小（虚像）。
- 眼睛：晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏，成倒立缩小的实像。通过睫状体改变晶状体厚薄（焦距）来看清远近物体。
- 近视眼：晶状体太厚或眼球前后径过长，像成在视网膜前方，戴凹透镜矫正（发散光线使像后移到视网膜上）。
- 远视眼：晶状体太薄或眼球前后径过短，像成在视网膜后方，戴凸透镜矫正（会聚光线使像前移到视网膜上）。
- 明视距离约25cm（正常眼睛看近处最舒服的距离）。
- 显微镜：物镜（f
- 望远镜：物镜（u>2f，成倒立缩小实像）+目镜（放大镜），增大视角。
3.6 不可见光
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- 红外线：红光外侧，热效应显著。一切物体都在不停地辐射红外线，温度越高辐射越强。应用：遥控器、红外测温仪、夜视仪、红外取暖、红外追踪、红外遥感。
- 紫外线：紫光外侧，化学效应强，能杀菌消毒、使荧光物质发光、促进维生素D合成。应用：验钞机、紫外线消毒灯、促进钙吸收。过量紫外线对人体有害（皮肤癌、白内障），臭氧层吸收大部分紫外线。
四、电磁学
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4.1 静电现象
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- 摩擦起电：电子从一个物体转移到另一个物体，得电子带负电，失电子带正电。不是创造了电荷，只是电荷转移。
- 电荷间作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
- 验电器：利用同种电荷相互排斥原理检验物体是否带电，张角大小反映带电多少。
- 导体：容易导电的物体，有大量自由移动电荷（金属、人体、大地、石墨、酸碱盐溶液、潮湿的木头）。金属靠自由电子导电。
- 绝缘体：不容易导电的物体，电荷几乎被束缚（橡胶、玻璃、塑料、陶瓷、油、干燥空气、纯水）。
- 导体和绝缘体没有绝对界限，条件改变时可转化（如玻璃加热到红炽状态导电、干燥木头变湿后导电）。
- 半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间（硅、锗），用于二极管、三极管、芯片。
- 超导体：温度降到足够低时电阻变为零的材料，可用于磁悬浮、输电（无损耗）。
静电现象：冬天脱毛衣有火花、梳头后头发飘起、静电复印、静电除尘、静电喷涂、油罐车拖铁链导静电、飞机轮胎用导电橡胶。
4.2 电路基础与欧姆定律
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- 电流（I）：电荷的定向移动形成电流。规定正电荷定向移动方向为电流方向（与电子移动方向相反）。单位：安培（A），1A=1000mA。
- 电压（U）：使电荷定向移动形成电流的原因，电源是提供电压的装置。单位：伏特（V），1kV=1000V。
- 一节干电池1.5V，一节蓄电池2V，家庭电路220V，对人体安全电压不高于36V。
- 电阻（R）：导体对电流的阻碍作用。单位：欧姆（Ω），1MΩ=1000kΩ=10⁶Ω。
- 电阻大小由导体的材料、长度、横截面积、温度决定，与两端电压和通过的电流无关。长度越长电阻越大，横截面积越大电阻越小。
- 滑动变阻器：通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻，从而改变电流和电压。接法"一上一下"，接入电路的是下接线柱到滑片之间的电阻丝。
欧姆定律
I = U / R （导体中电流与两端电压成正比，与电阻成反比）
易错：R = U/I 是电阻的计算式，不是决定式。不能说"电阻与电压成正比、与电流成反比"，电阻是导体本身的性质，不随电压电流改变。
4.3 串联与并联电路
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| 规律 | 串联电路 | 并联电路 |
|---|---|---|
| 电流 | 处处相等 I=I₁=I₂ | 干路等于各支路之和 I=I₁+I₂ |
| 电压 | 总电压等于各部分之和 U=U₁+U₂ | 各支路电压相等 U=U₁=U₂ |
| 电阻 | R=R₁+R₂（越串越大，大于任一分电阻） | 1/R=1/R₁+1/R₂（越并越小，小于任一分电阻） |
| 分配 | 分压：U₁/U₂=R₁/R₂（电阻大分得电压大） | 分流：I₁/I₂=R₂/R₁（电阻大的支路电流小） |
| 特点 | 一处断开全路不通，各用电器相互影响 | 各支路独立工作互不影响，一条支路断开不影响其他 |
高频考法：电路动态分析（滑动变阻器移动时电表示数变化）、故障判断（短路/断路）、串并联电路计算。家庭电路中用电器都是并联的。判断串并联：看电流路径是否唯一，唯一为串联，有多条为并联。
4.4 电功与电功率
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电功
W = UIt = I²Rt = U²t/R （单位：J；常用 kWh，1 kWh = 3.6×10⁶ J = 1度）
电功率
P = W/t = UI = I²R = U²/R （单位：W，1 kW = 1000 W）
- 额定电压：用电器正常工作时的电压。额定功率：在额定电压下的功率。铭牌上标的就是额定值。
- 实际功率：用电器在实际电压下的功率。U实>U额时P实>P额（可能烧坏）；U实
- 灯泡的亮度由实际功率决定，不是额定功率。
- 纯电阻电路中，电能全部转化为内能（如电热器、白炽灯、电熨斗）；非纯电阻电路（如电动机、电风扇）电能主要转化为机械能，少部分转化为内能。
- 焦耳定律：电流通过导体产生的热量 Q = I²Rt。与电流平方成正比、与电阻成正比、与时间成正比。
易错："220V 40W"和"220V 100W"灯泡串联时，40W的更亮（因为电阻大，串联时实际功率大）；并联时100W的更亮。计算：R=U额²/P额，额定功率小的电阻大。
电热应用：电饭锅、电热水器、电熨斗、电烙铁、电热毯、保险丝（电流热效应）。防止电热：电脑风扇散热、电视机散热窗、电动机散热片。
4.5 电与磁
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- 磁体：具有磁性的物体，有N极和S极。同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。磁体两端磁性最强，中间最弱。
- 磁场：磁体周围存在磁场，是真实存在的物质。磁感线是假想曲线，外部从N极出发回到S极，内部从S到N，磁感线不相交。
- 地球本身是巨大磁体，地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近（地磁偏角由沈括最早发现）。
- 电流的磁效应（奥斯特实验，1820年）：通电导线周围存在磁场，首次揭示电与磁的联系。
- 安培定则（右手螺旋定则）：右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指端为N极。
- 电磁铁：通电有磁性，断电无磁性。磁性强弱与电流大小、线圈匝数、有无铁芯有关。电流越大、匝数越多，磁性越强。应用：电磁继电器、电铃、起重机、电磁阀。
- 电磁继电器：利用低电压弱电流控制高电压强电流的开关，实现远程控制和自动控制。
| 现象 | 发现者 | 能量转化 | 应用 |
|---|---|---|---|
| 磁场对电流的作用 | — | 电能→机械能 | 电动机、扬声器、电表 |
| 电磁感应 | 法拉第（1831年） | 机械能→电能 | 发电机、动圈式话筒、变压器 |
- 电动机原理：通电导体在磁场中受力运动。受力方向与电流方向和磁场方向有关。有换向器使线圈持续转动。
- 发电机原理：电磁感应——闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生感应电流。感应电流方向与导体运动方向和磁场方向有关。
- 交流电：大小和方向周期性变化的电流。我国交流电频率50Hz，周期0.02s，每秒方向改变100次。
易错：电动机和发电机原理不要混淆。电动机是"通电受力"（先有电后运动，有电源），发电机是"运动生电"（先有运动后有电，无电源接用电器）。
4.6 家庭电路与安全用电
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- 家庭电路组成：进户线（火线+零线）→电能表→总开关→保险装置→用电器。
- 火线与零线之间电压220V，零线与大地之间电压0V，火线与大地之间220V。
- 试电笔：接触火线氖管发光，接触零线不发光。使用时手必须接触笔尾金属体（形成回路），但不能碰笔尖金属体。
- 各用电器并联，开关接在火线上（断开开关后用电器不带电），螺口灯泡螺旋套接零线（防止换灯泡时触电）。
- 三孔插座：左零右火上接地。三脚插头中上脚接用电器金属外壳，插入时外壳先接地，拔出时后断开，防止外壳带电触电。
- 保险丝：用电阻率大、熔点低的铅锑合金制成，电流过大时温度升高熔断，保护电路。不能用铜丝铁丝代替（熔点太高，起不到保护作用）。
- 空气开关：电流过大时利用电磁原理自动跳闸，可重复使用，现在家庭普遍使用。
- 漏电保护器：发生漏电时自动跳闸，保护人身安全。
- 家庭电路电流过大原因：①短路（火线零线直接连通）；②用电器总功率过大（多个大功率用电器同时使用）。
- 安全用电原则：不接触低压带电体，不靠近高压带电体。
- 触电类型：单线触电（火线→人体→大地）、双线触电（火线→人体→零线）。高压触电：高压电弧触电、跨步电压触电。
- 触电急救：先切断电源（拉闸、挑开电线），再施救，不可直接用手拉触电者。
生活常识：湿手不能碰开关、雷雨天不在大树下避雨、高压线下不钓鱼、更换灯泡先断电、大功率用电器不同时使用、不用湿抹布擦带电用电器、天线远离高压线。
五、声学
3小节
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5.1 声音的产生与传播
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- 产生：声音由物体振动产生，振动停止发声也停止（但声音不一定立即消失，因为已产生的声波还在传播）。
- 传播：声音传播需要介质，真空不能传声（月球上宇航员靠无线电交谈）。固体、液体、气体都能传声。
- 声速：15℃空气中约340 m/s。一般情况下，v固体 > v液体 > v气体。声速与介质种类和温度有关，温度越高声速越大。
- 回声：声音遇到障碍物反射回来。人耳区分原声和回声的时间间隔≥0.1s，对应障碍物距离≥17m。
- 回声测距公式：s = vt/2（除以2因为声音走了往返路程）。应用：声呐测海深、超声波测距、倒车雷达。
- 声音以波的形式传播，叫声波。声波具有能量（超声波清洗、碎石）和信息（B超、声呐）。
5.2 声音的三个特性
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| 特性 | 含义 | 决定因素 | 生活描述 |
|---|---|---|---|
| 音调 | 声音的高低 | 频率（振动快慢），频率越高音调越高 | 男低音/女高音、声音"尖""细" |
| 响度 | 声音的大小/强弱 | 振幅（振动幅度）+距离声源远近 | 大声/小声、震耳欲聋、引吭高歌 |
| 音色 | 声音的品质特色 | 发声体材料、结构、振动方式 | 辨人、辨乐器、"声纹锁"、听声辨物 |
- 频率：物体每秒振动的次数，单位赫兹（Hz）。
- 人耳听觉范围：20 Hz ～ 20000 Hz。
- 超声波：频率高于20000Hz。特点：方向性好、穿透能力强、破碎能力强。应用：B超、声呐、超声波清洗、超声波碎石、倒车雷达、超声波探伤。
- 次声波：频率低于20Hz。产生于地震、海啸、火山爆发、核爆炸、台风。特点：传播距离远、能绕过障碍物、对人体有害。可用于监测自然灾害、预报地震海啸。
- 弦乐器音调：弦越短、越细、越紧，音调越高。管乐器靠空气柱振动，空气柱越短音调越高。
易错：音调和响度是两个独立特性，音调高不代表响度大。"不敢高声语"的"高"指响度大，"男高音"的"高"指音调高，"这首歌太高唱不上去"的"高"指音调高。
5.3 噪声及其控制
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- 噪声：物理学角度——发声体做无规则振动发出的声音；环保角度——妨碍人们正常休息、学习和工作的声音，以及对人们要听的声音产生干扰的声音。
- 噪声等级：分贝（dB）。0dB是人刚能听到的最微弱声音；30～40dB是较理想的安静环境；超过50dB影响睡眠休息；超过70dB影响工作学习；超过90dB影响听力；150dB会使鼓膜出血失去听力。
- 控制噪声三途径：①在声源处减弱（消声器、禁止鸣笛、摩托车消音器）；②在传播过程中减弱（隔音墙、植树造林、关门窗、真空玻璃）；③在人耳处减弱（耳塞、耳罩、头盔）。
- 声音既能传递信息（B超、声呐、听诊器），又能传递能量（超声波清洗、碎石、加湿器）。
六、近代物理与能源
5小节
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6.1 原子结构
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▲ 原子结构：中心原子核（质子+中子），外层电子沿轨道运动
- 原子结构：原子由位于中心的原子核和核外电子组成。原子核由质子和中子组成。
- 质子带正电，电子带负电，中子不带电。质子和中子由夸克组成。
- 核式结构模型（卢瑟福，α粒子散射实验）：原子中心有一个很小的核（集中了全部正电荷和几乎全部质量），电子在核外绕核运动。
- 原子序数 = 质子数 = 核电荷数 = 核外电子数（原子呈电中性）。
- 质量数 ≈ 质子数 + 中子数（电子质量可忽略）。
- 同位素：质子数相同、中子数不同的同种元素的不同原子（如碳-12和碳-14，氢的同位素氕氘氚）。化学性质相同，物理性质不同。
- 放射性：原子核自发地放出射线的现象。贝克勒尔发现天然放射性，居里夫人发现镭和钋。
6.2 核能
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- 核裂变：较重的原子核（如铀-235）分裂成较轻的原子核，释放巨大能量。
- 链式反应：裂变时放出中子，又轰击其他原子核，使裂变持续进行。可控链式反应→核反应堆（核电站）；不可控→原子弹。
- 核聚变：较轻的原子核（如氢的同位素氘氚）结合成较重的原子核（氦），释放比裂变更大的能量。
- 核聚变应用：氢弹（不可控）、太阳发光发热的原理。可控核聚变（人造太阳）仍在研究中（托卡马克装置、EAST东方超环）。
- 核电站能量转化：核能→内能→机械能→电能。核反应堆中用控制棒（镉）吸收中子控制反应速度，用石墨或重水作慢化剂。
| 射线 | 本质 | 带电 | 穿透能力 | 电离能力 |
|---|---|---|---|---|
| α射线 | 氦原子核 | +2e | 最弱（一张纸挡住） | 最强 |
| β射线 | 高速电子流 | -e | 中等（几mm铝板挡住） | 中等 |
| γ射线 | 高频电磁波 | 不带电 | 最强（厚铅板/混凝土） | 最弱 |
核辐射应用：γ刀放疗、工业探伤、辐照育种、食品保鲜、放射性同位素示踪、碳-14测年。防护：时间防护、距离防护、屏蔽防护（铅衣、铅玻璃）。
6.3 电磁波
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▲ 电磁波谱：波长从长到短（频率从低到高），无线电波→微波→红外线→可见光→紫外线→X射线→γ射线
- 电磁波谱（按波长从长到短/频率从低到高）：无线电波 → 微波 → 红外线 → 可见光 → 紫外线 → X射线 → γ射线。
- 电磁波传播不需要介质，真空中传播速度等于光速 c = 3×10⁸ m/s。
- 波速公式：c = λf（波长×频率），波长与频率成反比。
- 电磁波由麦克斯韦预言、赫兹实验证实。
- 电磁波既能传递信息（广播、电视、手机、WiFi、蓝牙），又能传递能量（微波炉加热、激光切割）。
| 波段 | 频率/波长特点 | 主要应用 |
|---|---|---|
| 无线电波 | 波长最长，频率最低 | 广播、电视、移动通信、雷达、导航 |
| 微波 | 波长1mm-1m | 微波炉、卫星通信、雷达、5G通信 |
| 红外线 | 红光外侧，热效应 | 遥控器、红外测温、夜视仪、热成像 |
| 可见光 | 人眼可见，红橙黄绿蓝靛紫 | 照明、摄影、光合作用、光纤通信 |
| 紫外线 | 紫光外侧，化学效应 | 消毒杀菌、验钞、促进VD合成 |
| X射线 | 穿透能力强 | 医学透视（拍片、CT）、安检、晶体结构分析 |
| γ射线 | 频率最高，穿透最强 | 放疗（γ刀）、工业探伤、诱变育种 |
6.4 能源分类
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| 分类方式 | 类型 | 实例 |
|---|---|---|
| 按获取方式 | 一次能源 | 煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、核能、地热能、潮汐能 |
| 二次能源 | 电能、汽油、柴油、氢能、酒精、焦炭 | |
| 按是否可再生 | 可再生能源 | 太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、潮汐能 |
| 不可再生能源 | 煤、石油、天然气、核能（核燃料） | |
| 按对环境影响 | 清洁能源 | 太阳能、风能、水能、氢能、地热能、潮汐能 |
| 非清洁能源 | 煤、石油、天然气（化石能源） |
- 化石能源：煤、石油、天然气，是古代生物遗骸经过漫长地质年代形成，不可再生，燃烧产生大量污染物（CO₂温室气体、SO₂形成酸雨、氮氧化物、粉尘）。
- 新能源：太阳能、风能、核能、地热能、潮汐能、氢能、生物质能。
- 氢能：热值高（约为汽油3倍）、燃烧产物只有水（无污染）、来源广泛（水电解），被称为理想清洁能源。但制取成本高、储存运输困难。
- 太阳能：利用方式：光热转换（太阳能热水器）、光电转换（太阳能电池/光伏）、光化转换（光合作用）。
- 能量转化方向：能量的转化和转移具有方向性，有些能量一旦消耗就很难再利用（如内能散失到环境中），所以要节约能源。
6.5 相对论初步（常识了解）
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- 狭义相对论（爱因斯坦，1905年）两个基本假设：光速不变原理（真空中光速对任何惯性参考系都相同，与光源运动无关）、狭义相对性原理（物理定律在所有惯性系中形式相同）。
- 推论：时间膨胀（运动时钟变慢，"天上一日地上一年"）、长度收缩（运动物体沿运动方向长度变短）、质能方程 E = mc²（质量和能量可以相互转化，核能的理论基础）。
- 广义相对论（1915年）：引力不是力，而是时空弯曲的表现。预言了引力波（2015年首次探测到）、黑洞、光线弯曲（日食观测验证）。
- 相对论和量子力学是现代物理学的两大支柱。公考一般只考常识性了解，不涉及计算。
- 量子力学：研究微观粒子运动规律。普朗克提出量子概念，爱因斯坦解释光电效应，玻尔提出原子结构模型。波粒二象性（光既有波动性又有粒子性）。
📐 公考物理公式速查表
19个公式
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速度
v = s / t
重力
G = mg
密度
ρ = m / V
固体压强
p = F / S
液体压强
p = ρgh
浮力（阿基米德）
F浮 = ρ液gV排
功
W = Fs
功率
P = W/t = Fv
杠杆平衡
F₁L₁ = F₂L₂
机械效率
η = W有/W总×100%
热量
Q = cmΔt
燃料放热
Q = mq（或Vq）
欧姆定律
I = U / R
电功
W = UIt
电功率
P = UI = W/t
焦耳定律
Q = I²Rt
波速
c = λf
质能方程
E = mc²
高频易错点汇总
21条
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- 惯性只与质量有关，与速度无关。不能说"速度大惯性大"。
- 平衡力作用在同一物体上，作用力与反作用力作用在两个物体上。
- 滑动摩擦力与接触面积、运动速度无关，只与压力和粗糙程度有关。
- 浮力与浸没深度无关（完全浸没后），与物体密度无关。
- 平均速度不是速度的平均值，必须用总路程除以总时间。
- 电阻是导体本身性质，与电压电流无关（R=U/I只是计算式）。
- 额定功率大的灯泡不一定更亮，亮度由实际功率决定。
- "白气"是液化的小水滴，不是水蒸气（水蒸气看不见）。
- 霜是凝华（气态→固态），不是凝固；雾/露是液化，不是熔化；雪是凝华。
- 平面镜成像大小与物距无关，人远离镜子像大小不变。
- 音调由频率决定，响度由振幅决定，二者不要混淆。
- 电动机原理是通电导体在磁场中受力（有电源），发电机原理是电磁感应（无电源）。
- 保险丝不能用铜丝/铁丝代替（熔点太高，起不到保护作用）。
- 机械效率永远小于1，与功率大小、是否省力无关。
- 大气压随高度升高而减小，沸点随气压减小而降低。
- 磁感线是假想的，不是真实存在的；磁场是真实存在的。
- 一次能源和二次能源的区分：电能是二次能源（由其他能源转化而来）。
- 核能属于不可再生能源（核燃料有限），但属于清洁能源。
- 重力方向是竖直向下，不是垂直向下，也不是指向地心。
- 力臂是支点到力的作用线的垂直距离，不是支点到作用点的距离。
生活现象原理速查表
36条
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| 生活现象 | 物理原理 |
|---|---|
| 汽车急刹车人前倾 | 惯性 |
| 鞋底/轮胎有花纹 | 增大接触面粗糙程度→增大摩擦 |
| 刀刃磨得很薄 | 减小受力面积→增大压强 |
| 坦克装履带 | 增大受力面积→减小压强 |
| 用吸管喝饮料 | 大气压作用 |
| 高压锅煮饭快 | 气压高→沸点高 |
| 高山上煮不熟饭 | 气压低→沸点低 |
| 轮船浮在水面 | 空心法增大V排→增大浮力 |
| 潜水艇上浮下潜 | 改变自身重力 |
| 冬天哈气有"白气" | 水蒸气遇冷液化 |
| 衣柜里樟脑丸变小 | 升华 |
| 冬天窗户上有冰花 | 凝华（室内水蒸气遇冷玻璃） |
| 影子的形成 | 光的直线传播 |
| 水中筷子变弯 | 光的折射 |
| 平面镜照镜子 | 光的反射 |
| 彩虹 | 光的色散（折射+反射） |
| 海市蜃楼 | 光的折射（不均匀大气） |
| 近视戴凹透镜 | 凹透镜对光有发散作用 |
| 遥控器 | 红外线 |
| 验钞机 | 紫外线使荧光物质发光 |
| 电铃/电磁继电器 | 电流的磁效应（电磁铁） |
| 电动机转动 | 通电导体在磁场中受力 |
| 发电机发电 | 电磁感应 |
| 微波炉加热 | 微波（电磁波）使水分子振动发热 |
| B超检查 | 超声波反射（回声定位） |
| 冬天暖气用水 | 水的比热容大 |
| 汽车发动机用水冷却 | 水的比热容大 |
| 三孔插座接地 | 防止金属外壳漏电触电 |
| 保险丝熔断 | 电流过大→温度升高→熔点低的合金熔断 |
| 闻见花香/饭菜香 | 分子无规则运动（扩散） |
| 固体难压缩 | 分子间存在斥力 |
| 手机/WiFi通信 | 电磁波传递信息 |
| 激光切割/焊接 | 电磁波传递能量 |
| 核电站发电 | 核裂变（可控链式反应） |
| 太阳发光发热 | 核聚变 |