高中物理电磁学总复习试题
高考物理电磁学知识点之静电场知识点总复习含答案

高考物理电磁学知识点之静电场知识点总复习含答案一、选择题1.某电场的电场线的分布如图所示一个带电粒子由M点沿图中虚线所示的途径运动通过N点。
下列判断正确的是()A.粒子带负电B.电场力对粒子做正功C.粒子在N点的加速度小D.N点的电势比M点的电势高2.某静电场的一簇等差等势线如图中虚线所示,从A点射入一带电粒子,粒子仅在电场力作用下运动的轨迹如实线ABC所示。
已知A、B、C三点中,A点的电势最低,C点的电势最高,则下列判断正确的是( )A.粒子可能带负电B.粒子在A点的加速度小于在C点的加速度C.粒子在A点的动能小于在C点的动能D.粒子在A点的电势能小于在C点的电势能3.如图,电子在电压为U1的加速电场中由静止开始运动,然后,射入电压为U2的两块平行板间的电场中,射入方向跟极板平行,整个装置处在真空中,重力可忽略,在满足电子能射出平行板区的条件下,在下述四种情况中,一定能使电子的侧向位移变大的是A.U1增大,U2减小B.Uı、U2均增大C.U1减小,U2增大D.U1、U2均减小v进入某电场,由于电场力和重力的作用,4.质量为m的带电微粒以竖直向下的初速度微粒沿竖直方向下落高度h后,速度变为零。
重力加速度大小为g。
该过程中微粒的电势能的增量为()A .2012mv B .mgh C .2012mv mgh + D .2012mv mgh - 5.三个α粒子在同一地点沿同一方向飞入偏转电场,出现了如图所示的轨迹,由此可以判断下列不正确的是A .在b 飞离电场的同时,a 刚好打在负极板上B .b 和c 同时飞离电场C .进电场时c 的速度最大,a 的速度最小D .动能的增加值c 最小,a 和b 一样大6.在某电场中,把电荷量为2×10-9C 的负点电荷从A 点移到B 点,克服静电力做功4×10-8J ,以下说法中正确的是( )A .电荷在B 点具有的电势能是4×10-8J B .点电势是20VC .电荷的电势能增加了4×10-8JD .电荷的电势能减少了4×10-8J 7.如图所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中坐标原点O 处的电势为0V ,点A 处的电势为6V ,点B 处的电势为3V ,则电场强度的大小为A .200V /mB .2003/V mC .100/V mD .1003/V m8.如图所示的实验装置中,平行板电容器的极板A 与一灵敏静电计相连,极板B 接地.若极板B 稍向上移动一点,由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是( )A .两极板间的电压不变,极板上的电荷量变大B .两极板间的电压不变,极板上的电荷量变小C.极板上的电荷量几乎不变,两极板间电压变小D.极板上的电荷量几乎不变,两极板间电压变大9.图甲中AB是某电场中的一条电场线。
高中物理电磁学大题

一、计算题(60分)1.(5分)如图所示,两平行金属板A、B板长L=8cm,两板间距离d=8cm,A板比B板电势高300V,一带正电的粒子电量q=10﹣10C,质量m=10﹣20kg,沿电场中心线RO垂直电场线飞入电场,初速度v0=2×106m/s,粒子飞出平行板电场后经过界面MN、PS间的无电场区域后,进入固定在O点的点电荷Q形成的电场区域,(设界面PS右边点电荷的电场分布不受界面的影响),已知两界面MN、PS相距为12cm,O点在中心线上距离界面PS为9cm,粒子穿过界面PS最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏bc上。
(静电力常数k=9×109Nm2/C2)(1) 求粒子穿过界面MN时偏离中心线OR的距离多远?(2) 试在图上粗略画出粒子运动的轨迹;(3) 确定点电荷Q的电性并求其电量的大小。
2.(5分)如图所示,空间有电场强度E=1.0×103 V/m竖直向下的匀强电场,长L=0.4m不可伸长的轻绳一端固定于O点,另一端系一质量m=0.05kg带正电q=5×10-4C的小球,拉起小球至绳水平后在A点无初速度释放,当小球运动至O点的正下方B点时,绳恰好断裂,小球继续运动并垂直打在同一竖直平面且与水平面成θ=300,无限大的挡板MN上的C点。
重力加速度g=10m/s2。
试求:(1) 绳子能承受的最大拉力;(2) A、C两点的电势差;(3) 当小球刚要运动至C点时,突然施加一恒力作用在小球上,同时把挡板迅速水平向右移动3.2m,若小球仍能垂直打在档板上,所加恒力的方向与竖直向上方向的夹角α的取值范围。
3.(5分)如图所示,平行于纸面的匀强电场中有三点A、B、C,其连线构成边长L=√3cm的等边三角形,现将一电荷量为q1=-1×10-8C的点电荷从A点移到B点,电场力做功为W1=3×10-6J,将另一电荷量为q2=2×10-8C的点电荷从A点移到C点,电荷克服电场力做功为W2=6×10-6J.(1) 求匀强电场的电场强度大小和方向;(2)一质量为m=1×10-6kg、电荷量q=3×10-8C的微粒在B点时的速度方向指向C,随后恰好通过A点,求该微粒通过A点时的动能。
2023高中物理电磁学复习 题集附答案

2023高中物理电磁学复习题集附答案本文为2023高中物理电磁学复习题集,附带答案。
以下是一些常见的物理电磁学习题,希望能够帮助你巩固相关知识点。
1. 第一题:一个电荷为+5μC的粒子静止在坐标原点上,它周围的电场强度是多少?答案:+5μC电荷在原点产生的电场强度为0。
2. 第二题:一个电子静止在坐标轴上的点A,电子自A点开始沿x轴正方向移动2m,求此过程中的电势变化。
答案:电子受到电场力的作用,沿着电场力方向移动,即x轴正方向,因此电势变化为正。
根据公式ΔV = -Ed,其中ΔV为电势变化量,E为电场强度,d为位移。
根据题目给出的信息,可知电场强度E与电子电量q的比值恒定,即E = kq/r²,其中k为电场常量,q为电子电量,r为距电子的距离。
由于电场力的方向与电场强度的方向相反,所以ΔV = E × d = -kd。
3. 第三题:一个有限长直导线,导线均匀带有电荷密度λ,求解导线上某一点P的电场强度。
答案:根据导线的电荷分布,可以将线密度λ看作一个线元,电元dE对点P的电场强度为dE = kdλ/r,其中r为点P到线元的距离。
将所有的线元叠加起来,可以得到整个导线上点P的电场强度为E = ∫dE =∫kdλ/r。
4. 第四题:一半径为R的均匀充电球,带电量为Q,求球外面的电场强度。
答案:球外点P与球心O连线与球面相交,沿着球面上的一小段圆周弧元的电场强度相等,符合位矢叠加原理。
设球面元的电荷量为dQ,球面元上的电场强度为dE,由于球面元带电体均匀,因此整个球面上的电场强度大小相等,方向指向球心。
球外一点的电场强度可以看作是球面上所有电场强度的叠加,因此球外点的电场强度为E = kQ/r²,其中k为电场常量,Q为球的总电量,r为球心到点P的距离。
5. 第五题:一个电子从电势为V1的地方沿着电场力线方向到电势为V2的地方,求电子所受的电场力做功。
答案:根据题意,电子从电势为V1的地方到电势为V2的地方,说明在此过程中电势降低,因为电势差ΔV = V2 - V1 < 0。
高二物理电磁学题库及答案

高二物理电磁学题库及答案一、选择题1、下列关于电场强度的说法中,正确的是()A 电场强度是描述电场强弱的物理量B 电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的电场力成正比C 电场中某点的电场强度与试探电荷的电荷量成反比D 电场中某点的电场强度方向就是试探电荷在该点所受电场力的方向答案:A解析:电场强度是描述电场强弱和方向的物理量,A 选项正确;电场中某点的电场强度是由电场本身决定的,与试探电荷在该点所受的电场力以及试探电荷的电荷量均无关,B、C 选项错误;电场中某点的电场强度方向是正试探电荷在该点所受电场力的方向,D 选项错误。
2、真空中两个等量异种点电荷,电荷量数值均为 q,相距为 r,则两点电荷连线中点处的电场强度大小为()A 0B \(k\frac{2q}{r^2}\)C \(k\frac{4q}{r^2}\)D \(k\frac{8q}{r^2}\)答案:D解析:根据库仑定律,两点电荷在连线中点处产生的电场强度大小相等,方向相同。
一个点电荷在中点处产生的电场强度大小为\(E = k\frac{q}{(\frac{r}{2})^2} = k\frac{4q}{r^2}\),则两个点电荷在中点处产生的电场强度大小为\(2E = k\frac{8q}{r^2}\)。
3、下列关于磁场的说法中,正确的是()A 磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质B 磁场只存在于磁极周围C 磁场对放入其中的磁极有力的作用D 磁场对放入其中的电流有力的作用答案:A解析:磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质,A 选项正确;磁场存在于磁体和电流周围,B 选项错误;磁场对放入其中的磁极有力的作用,C 选项正确;磁场对放入其中的通电导体有力的作用,D 选项错误。
4、长为 L 的直导线中通有电流 I,在与其垂直的匀强磁场中受到的安培力大小为 F,则磁场的磁感应强度大小为()A \(B =\frac{F}{IL}\)B \(B \geq \frac{F}{IL}\)C \(B \leq \frac{F}{IL}\)D 以上都不对答案:B解析:当导线与磁场垂直时,磁感应强度\(B =\frac{F}{IL}\);当导线与磁场不垂直时,磁感应强度\(B \geq \frac{F}{IL}\)。
电磁学考试题库及答案高中

电磁学考试题库及答案高中电磁学是物理学中的一个重要分支,它研究的是电荷、电场、电流、磁场以及它们之间的相互作用。
以下是一份高中电磁学考试题库及答案,供同学们学习和练习。
一、选择题1. 电荷间的相互作用遵循以下哪条定律?A. 牛顿第一定律B. 牛顿第二定律C. 库仑定律D. 欧姆定律答案:C2. 以下哪个单位是用来测量电流的?A. 伏特(V)B. 安培(A)C. 欧姆(Ω)D. 法拉(F)答案:B3. 一个电路中,电阻为10Ω,通过它的电流为0.5A,根据欧姆定律,该电路两端的电压是多少伏特?A. 2VB. 5VC. 10VD. 20V答案:B4. 电磁波的传播速度在真空中是多少?A. 299,792,458 m/sB. 300,000 km/sC. 3×10^8 m/sD. 3×10^11 m/s答案:C5. 法拉第电磁感应定律表明什么?A. 电流的产生与磁场的变化有关B. 电流的产生与电场的变化有关C. 磁场的产生与电流的变化有关D. 电场的产生与磁场的变化有关答案:A二、填空题6. 电场强度的定义式是 \( E = \frac{F}{q} \),其中 \( E \) 表示电场强度,\( F \) 表示电荷所受的电场力,\( q \) 表示电荷量。
答案:电场强度7. 电流的国际单位是安培,用符号 \( A \) 表示。
答案:安培8. 一个闭合电路的总电阻为 \( R \),电源的电动势为 \( E \),电路中的电流 \( I \) 可以通过欧姆定律计算,即 \( I = \frac{E}{R} \)。
答案:欧姆定律9. 电磁波的三个主要特性包括:波长、频率和速度。
答案:波长、频率10. 法拉第电磁感应定律表明,当磁场变化时,会在导体中产生感应电动势。
答案:感应电动势三、简答题11. 简述电磁波的产生原理。
答案:电磁波是由变化的电场和磁场相互作用产生的,它们以波的形式向外传播,不需要介质,可以在真空中传播。
高中物理电磁学常考题总结(带答案解析)

高中物理电磁学常考题总结(带答案解析)姓名:__________ 班级:__________考号:__________*注意事项:1、填写答题卡的内容用2B铅笔填写2、提前xx分钟收取答题卡一、综合题(共60题;共0分)1.如图所示,厚度不计的圆环套在粗细均匀、长度为0.8m的圆柱顶端。
圆环可在园柱上滑动,同时从静止释放,经0.4s圆柱与地相碰,圆柱与地相碰后速度瞬间变为0,且不会倾倒。
(1)求静止释放瞬间,圆柱下端离地的高度(2)若最终圆环离地的距离为0.6m,则圆环与圆柱间的滞动摩擦力是圆环重力的几倍?(3)若圆环速度减为0时,恰好到达地面,则从静止释放时圆环离地的高度为多少?2.如图所示,ABCD是游乐场中的滑道,它位于竖直平面内,由两个半径分别为R1=10m和R2=2m的1/4光滑田弧,以及长L=10m、动摩擦因数=0.1的水平滑连组成,所有滑道平滑连接,D点恰好在水面上。
游客(可视为质点)可由AB弧的任意位置从静止开始下滑,游客的质量为m=50kg。
(1)若到达AB弧的末端时速度为5m/s,此时游客对滑道的压力多大?(2)若要保证游客能滑入水中,开始下滑点与B点间网弧所对应的圆心角要足什么条件。
(可用三角函数表示)(3)若游客在C点脱离滑道,求其落水点到D点的距离范围。
3.如图1所示是某质谱仪的模型简化图,P点为质子源,初速度不计的质子经电压加速后从O点垂直磁场边界射入,在边界OS的上方有足够大的垂直纸面的匀强磁场区域,B=0.2T。
a、b间放有一个宽度为L ab =0.1cm的粒子接收器S,oa长度为2m。
质子的比荷,质子经电场、磁场后正好打在接收器上。
(1)磁场的方向是垂直纸面向里还是向外?(2)质子进入磁场的角度范围如图2所示,向左向右最大偏角,所有的质子要打在接收板上,求加速电压的范围(结果保留三位有效数字,取cos80=0.99, )。
(3)将质子源P换成气态的碳I2与碳14原子单体,气体在P点电离后均帯一个单位正电(初速度不计),碳12的比荷C/kg,碳14的比荷保持磁感应强度不变,从O 点入射的角度范围不变,加速电压可以在足够大的范围内改变。
高一物理电磁学基础专项练习题及答案

高一物理电磁学基础专项练习题及答案一、选择题1. 下列属于静电现象的是:A) 驾驶汽车行驶于柏油路面产生的摩擦电B) 用玻璃棒摩擦橡胶棒后能吸附小纸片C) 电流通过金属导线产生的发光现象D) 磁铁吸附铁钉的现象答案:B2. 下列说法正确的是:A) 电荷是宇宙间最小的物质单位B) 地球表面有电场存在C) 直流电流的电流方向是一直不变的D) 电流的方向总是由正极向负极答案:B3. 关于电流强度的描述,下列错误的是:A) 电流强度的单位是安培(A)B) 电流强度与导线截面积成正比C) 电流强度可以用示数为5A的安培表测量D) 电流强度与电阻成反比答案:D4. 在电路中,如果两个电阻相互连接,可以得到下列哪种电阻:A) 并联电阻B) 串联电阻C) 交流电阻D) 相等电阻答案:B5. 下列哪种元件是阻止电流通过的:A) 导线B) 电池C) 变压器D) 开关答案:D二、填空题1. 在电路中,当电源电压为12V,电阻为4Ω时,电流强度为______A。
答案:3A2. 一个电感器带有450回路的线圈,每回路电流变化率为200A/s,则该电感器的自感系数为______H。
答案:900H3. 一根电阻为50Ω的导线通过电流为0.2A的电流,则导线两端的电压为______V。
答案:10V4. 如果两个电阻值分别为30Ω和20Ω的电阻串联,总电阻为______Ω。
答案:50Ω5. 电阻为5Ω的电路接入8A的电流,则电压为______V。
答案:40V三、解答题1. 一根长为2m的导线,通过电流为5A的电流。
求导线两端的电压。
答案:根据欧姆定律,电压等于电流乘以电阻。
导线的电阻由导线的材质决定,与电流无关。
所以导线两端的电压为5A × 2Ω = 10V。
2. 在一个并联电路中,三个电阻分别为10Ω、20Ω和30Ω。
求总电阻。
答案:并联电路中,总电阻的倒数等于各电阻的倒数之和的倒数。
所以总电阻为(1/10Ω + 1/20Ω + 1/30Ω)^-1 = 5Ω。
高三物理新课标电磁感应规律及其应用复习题(含答案)

高三物理新课标电磁感应规律及其应用复习题(含答案)电磁感应现象是指放在变化磁通量中的导体,会发生电动势,以下是电磁感应规律及其运用温习题,请考生练习。
一、选择题(共8小题,每题5分,共40分。
在每题给出的四个选项中,第1~5题只要一项契合6~8题有多项契合标题要求,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
)1.有一个磁悬浮玩具,其原理是应用电磁铁发生磁性,让具有磁性的玩偶动摇地飘浮起来,其结构如下图。
假定图中电源的电压恒定,可变电阻为一可随意改动电阻大小的装置,那么以下表达正确的选项是()A.电路中的电源必需是交流电源B.电路中的a端须衔接直流电源的负极C.假定添加盘绕软铁的线圈匝数,可添加玩偶飘浮的最大高度D.假定将可变电阻的电阻值调大,可添加玩偶飘浮的最大高度2.如下图,一导线弯成直径为d的半圆形闭合回路。
虚线MN 右侧有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于回路所在的平面。
回路以速度v向右匀速进入磁场,直径CD一直与MN 垂直。
从D点抵达边界末尾到C点进入磁场为止,以下说法中正确的选项是()A.感应电流方向为顺时针方向B.CD段直导线一直不受安培力C.感应电动势的最大值E = BdvD.感应电动势的平均值=Bdv3. (2021唐山一模)如下图,一呈半正弦外形的闭合线框abc,ac=l,匀速穿过边界宽度也为l的相邻磁感应强度大小相反的匀强磁场区域,整个进程中线框中感应电流图象为(取顺时针方向为正方向)()4.如下图,有一闭合的等腰直角三角形导线ABC。
假定让它沿BA的方向匀速经过有清楚边界的匀强磁场(场区宽度大于直角边长),以逆时针方向为正,从图示位置末尾计时,在整个进程中,线框内的感应电流随时间变化的图象是图中的()5.(2021长春质量监测)如下图,用一根横截面积为S的粗细平均的硬导线R的圆环,把圆环一半置于平均变化的磁场中,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小随时间的变化率=k(k0),ab为圆环的一条直径,导线的电阻率为,那么以下说法中正确的选项是()A.圆环具有扩张的趋向B.圆环中发生逆时针方向的感应电流C.图中ab两点间的电压大小为kR2D.圆环中感应电流的大小为6.如下图的正方形导线框abcd,电阻为R,现维持线框以恒定速度v沿x轴运动,并穿过图中所示的匀强磁场区域。
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物理总复习电磁学复习容:高二物理(第十三章 电场、第十四章 恒定电流、第十五章 磁场、第十六章 电磁感应、第十七章 变交电流、第十八章 电磁场与电磁波)复习围:第十三章~第十八章电磁学§.1 第十三章 电场1. (1)电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能消灭,只能从一个物体转移给另一个物体或者从物体的一部分转移到另一部分.(2)应用起电的三种方式:摩擦起电(前提是两种不同的物质发生摩擦)、感应起电(把电荷移近不带电的导体(不接触导体),使导体带电)、接触带电.注意:①电荷量e 称为元电荷电荷量C 1060.119-⨯=e ;②电子的电荷量e 和电子的质量m 的比叫做电子的比荷C/kg 1076.111⨯=em e. ③两个完全相同的带电金属小球接触时................电荷量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分;原带同种电荷的总电荷量平分.2. 库仑定律.⑴适用对象:点电荷.注意:①带电球壳可等效点电荷. 当带电球壳均匀带电时,我们可等效在球心处有一个点电荷;球壳不均匀带电荷时,则等效点电荷就靠近电荷多的一侧.②库仑力也是电场力,它只是电场力的一种.⑵公式:221r Q Q k F ⋅=(k 为静电力常量等于229/c m N 109.9⋅⨯).3.(1)电场:只要有电荷存在,电荷周围就存在电场(电场是描述自身的物理量...........),电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用,这种力叫做电场力. (2)ⅰ. 电场强度(描述自身的物理量........): E = F / q 这个公式适用于一切电场,电场强度E 是矢量,物理学中规定电场中某点的场强方向跟正电荷在该点的电场力的方向相同,即正电荷受的电场力方向,即E 的方向为负电荷受的电场力的方向的反向. 此外F = Eq 与221r Q Q k F ⋅=不同就在于前者适用任何电场,后者只适用于点电荷.注意:①对检验电荷(可正可负)的要求:一是电荷量应当充分小;二是体积也要小. ②E = F / q 中F 是检验电荷所受电场力,q 为检验电荷的电量③凡是“描述自身的物理量”统统不能说××正此,××反比(下同).ⅱ. 点电荷的电场场强2r kQ E =对象就必须是以点电荷Q 为场源电荷的电量,因此它只适用于点电荷形成的电场.注意:若两个点电荷相距为r ,将两个点电荷移近至r 趋近于零,由2r kQ E =知,这时的E 为无穷大.(×)(这时的两个点电荷不能看作质点了,不符和2r kQ E =的适用条件)4. 电场线:电场线上每一点的切线方向与该点的场强方向一致(与电场线的走向方向相同的那一个方向). ①电场线的疏密程度表示场强的大小,电场线越密(疏)场强越大(小). ②电场线的分布情况可用实验来摸拟,而电场线都是假想的线.相等的平行直线.附:若电场线平行,但间距不等,则这样的电场不存在.[简证:假设存在,W AB = qES =U AB q ,因为E 不同(由于间距不同造成)且S 相同,所以S E U S E q q U AB AB ⋅=⇒⋅⋅=⋅]④点电荷的电场线分布是直线型(如图).⑤电场线不可能相交,也不可能闭合.(不同于磁感线)⑥电场线不是带电粒子的在电场中的运动轨迹,但可能重合.(例如:匀强电场中粒子沿电场线运动). ⑦电场线从正电荷出来终止于负电荷(包括从正电荷出发终止于无穷远处或来自无穷远终止于负电荷). ⑧等势体永远不会有电场线(如果有电场线,必定有电势降低,这与等势体矛盾).5. 静电屏敞:导体的自由电子在外电场的作用下重新分布的现象,叫做静电感应.当导体的自由电子不再做定向移动时,此时导体处于静电平衡.注意:处于静电平衡的导体部场强处处为零,但导体表面的场强不为零,场强方向垂直于外表面(等势面). 6. 电势差、电势、电势能、等势面. (一) 电势差(电势差是标量).①Uq W =(电场力做功与路径无关,只和初未位置的电势差有关,q 的“十,一”一同代入计算)②电势差跟带电量q 无关,只跟电场中的两点之间的位置有关. 这表示电势差是反映电场自身的物理量............... ③电势差单位:V ,1V=1J / c ,电势差的绝对值表示的就是电压. ④Ed U =(只适用于匀强电场,d 为等势面间的距离),E 的方向是电势降低最快的方向.(二)电势(特殊的电势差,同样是标量“+,—”之分表示的是大小,B A AB U ϕϕ-=初电势减去未电势). ①零电势的选取:大地或大地相连的物体或无穷远处.注:大地不能看作电源,大地可当作导体处理. 例如:→RAVRAV,得A 、V 表读数相同.②电势与零电势选取有关,电势差与零电势选取无关.③电势的高低仍然由电场自身来决定→反映电场自身的物理量........... ④沿着电场线的方向,电势越来越低.⑤电势为零是人为选取的.例如电场强度为零的区域电势一定为零(×)(电场强度为零是客观的,它一般是在等势体)注意:①电荷只在电场力作用下就一定由高电势向低电势运动.(×)(若初速度不为零,就由低电势向高电势运动)②带电粒子是在电场力作用下,可以做匀速圆周运动.③初速度为零的正、负电荷一定朝着电势能低的地方运动.(因为初速度为零,所以电荷的运动是电场力的方向,如图. 若不知初速度是否为零,则正、负电荷不一定朝着电势能低的地方运动,可能向电势能高的地方运动)④在正点电荷形成的电场中任意一点,电势总是大于零的(选了无穷远为零电势)同理在负点电荷形成的电场中任意一点,电势总是小于零的→往往就使负电荷在这个电场中的电势能大于正电荷的电势能.⑤一带电粒子在电场中只受电场力作用时,可能出现的运动状态是匀速圆周运动或是匀变速曲线运动或匀加或匀减速直线运动.(三)电势能.①q ⋅=ϕε q U ⋅=∆ε(q 的“+,—”一同代入计算,它表大小) 注:q εϕ=,J 10εA =和J 10εB -=,则A ε>B ε,这与重力势能类似.②电势能由电荷性质与电势差共同决定................. ③电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增大.④电势能与机械能守恒的形式是:未未末初初初ϕϕq mgh mv q mgh mv ++=++222121(条件是:只受电场力和重力) 注意:放在电场中某一定点的正电荷,其电量越多,只有电势能不一定越多.例如:把电荷放在零电势上. (四)等势面.①电场线与等势面垂直(由ο900cos =⇒=⋅⋅=θθs f w 得)并且电场线由高电势的等势面指向低电势的等势面. ②任意两个等势面不可能相交.③初未位置在同一等势面的电荷所受的电场力对电荷不做功.空间上则是一个球.⑤发生静电平衡的导体是等势体,等势体无电场线. ⑥等差等势面间的距离越小的地方,场强越大(如图).常用判断方法:赋值法等差等势面的分布[附]:常见的等势面分布.Ⅰ. 等量的异种电荷的等势面.l 线是等势线,且选无穷远处为零电势,则l 的电势为零. 电场强度E 是向两边递减. 电场线分布(越稀疏),放在O 点E 合为最大(与L 线上的E 合相比较,若与L '线上E 相比较,0点的电势是最小的)Ⅱ. 等量的同种电荷的等势面.l 线是电场线,l 线上的电势自O. 在O 点E 合=0. 电场强度是自O 点向两边是先增后减, 当33arccos=α时,E 合为最大.(同为负电荷,则亦一样)注:在L 线上放上负电荷,则负电荷是往负运动的;在L '线上放上正电荷,则正电荷是往负运动的.简证:令33cos (cos 1cos 2)32(212)cos 1)(cos1(cos2sincos 22322222=-=⇒⋅≤--=⇒=αααααααα当y y Ⅲ. 匀强电场的等势面.7. 电容:描述电容器容纳电荷本领的物理量.①i. 使电容器的两个极板带上等量的异种电荷的过程叫做充电,这可以用灵敏电流计观察到短暂电流充电稳定后,电路中就无电流了,但两极板的电势差就等于电源的电动势.其它形势的能转化为电场能.ii. 把充电后的极板接通电荷互相中和(电荷没有消失,只是失去了电量而已),电容器就不再带电,这个过程是放电,这可形成短暂的放电电流,电场能转化为其它形式的能.共同判断方法可简记为充电时,电流从电源正极流向电容器正极板(负极同理). 放电时,则电流从电源正极流向电容器负极板(负极同理).②kd S C U Q U Q C πε4,⋅=∆∆==(k 为静电力常量,ε为介电常数空气的介电常数最小,S 为正对面积)电容是电容器本身........的性质...,这与电势差、场强是相同道理. 例如:C-U 图像应为图1,而不是UQ C ∆∆=得图2 注:在一个电容器充电稳定后,若突然使极板间距离减小,则极板电势大于 电动势(C↓U 不变→Q↓→电荷返回电源→必有电势差→ϕ极板>ϕ电动势). ③电容是标量,单位是法拉简称法符号F. pF 10μF 101F 126==④静电计是检验电势差的,电势差越大,静电计的偏角越大,那么电容就越小(假设Q 不变). 验电器是检验物体是否带电,原理是库仑定律.⑤ⅰ. 容器保持与电源连接,则U 不变.U kdSCU Q πε4==→d 增加,Q 减小(减小的Q 返回电源);d 减小,Q 增加(继续充电).注:插入原为L 且与极板同面积的金属板A (如图). 由于静电平衡A 极场强为零→相当于平行板电容器两极板缩短L 距离,故C 是增加(ε是空气为最小,故也是增加的)同时dU E =同样E 是增加的.ⅱ. 电容器充电后与电源断开,则Q 不变dUE =→d 增加,E 减小;d 减小,E 增大. SkdQ d U E ⋅==επ4→无论d 怎样变化,E 恒定不变.注:仅插入原为L 且与两极板面积相同的金属板A ,则同样是d 减小c 增大,U 减小,E 同样不变. ⑥电容器的击穿电压和工作电压:击穿电压是电容器的极限电压.额定电压是电容器最大工作电压.αEE合E++d dE 合COS αsin kQd 2α=28.带电粒子在电场中的运动.(一)加速电场(设q 的初速为零).mqU U qU mv 2212=⇒=注:不考虑重力的有电子,质子H 11,β粒子,α粒子(He 42);考虑重力的有宏观带电粒子(如带电小球,带电液滴). (二)偏转电场(既使粒子发生偏转同时也被加速). 偏转量dmv qUL y 2022=偏转角Lymdv qUL 2tan 20==θ推论:①荷质比相同的粒子以相同的初速度,以相同的方式进入同一电场,则偏转量和偏转角相同 ②动能相同的带电粒子,电量相同时,以相同方式进入同一电场,偏转量偏转角相同(荷质比相同) ③动量相同的粒子,电量与质量乘积相同时,以相同方式进入同一电场偏转量偏转角相同(荷质比相同) (三)加速电场与偏转电场综合.①dU LU y 1224=(由dm q U m Eq a m qU Lt at y 212,2,21====得),则d U L U y 1224=叫示波器的灵敏度.②带同种电荷,但电荷量不同的n 个带电粒子由静止先经过加速电场,然后经过偏转电场,则这n 个粒子的轨迹是一样的(简证:dU L U qU m L md qU y m qU v 122122114221,2=⋅⋅==与电荷量无关).§.2 第十四章 恒定电流1. (一)电源、电流、电阻.电荷的定向移动形成电流,正电荷定向移动的方向为电流方向(电流强度是标量)电源的正极电势高,负极的电势低.因此电源的电压叫做电动势.电动势E (标量)是由电源本身性质决定........的,表示电源把其它形式的能转化电能本领大小的物理量.若是理想电源即阻为零E=U+U 路.①在外电路中电流是从高电势流向低电势.②在电路中,电流是从低电势(负极)流向高电势(正极)③tqI =(与通过导体横截面积的大小无关),I=nqSv (S 横截面积,v 定向移动速率,n 单位体积的自由电荷个数) 注:ο1自由电子定向移动的速率<自由电子热运动的平均速率<电流速率.ο2如果正、负两种电荷往相反方向定向通过横截面积而形成电流,这时对应q 为两种电荷的电荷量之和(负电荷等效反方向过来的正电荷)若是同种电荷,则是电荷量之差④欧姆定律:RU I =适用对象:金属,电解质溶液(对气态导体和半导体不适用)或者是伏安特性曲是直线即纯电阻.⑤电阻定律:SL R ⋅=ρ,R .是反映自身的物理量.........,ρ是反映材料导电性能的物理量,称为材料电阻率.纯金属的电阻率小,而合金的电阻率大.各种材料的电阻率都是随温度变化,有的随温度增高而增大.有的随温度增高而减小,而有的随温度增高而不变化. 例如:在灯泡(“220,100W”)工作时电阻为484Ω,则不工作时的电阻是小于484Ω(随工作而升高的温度使R 变大).附:①半导体材料的导电性受温度、光照、掺入微量杂质影响.②大多数金属在温度降到某一数值时,都会出现电阻突然为的现象,这个现象叫做超导,共温度称为超导转变温度(或临界温度)零.③rR E I +=(只适用于纯电阻电路)④EI= U 路I+ UI,,U 路I 叫做外电路的消耗功率或者电源输出功率, UI 叫做电路的发热功率.U 路=E —Ir (适用于一切电路),EI 叫做电源功率或者电路总功率.注:①当电源两端短路时,R 外=0,此时路端电压为零. ②路端电压与电流的图象:dAL +++++(短路电流)(二)电功和电功率.电功率单位:瓦特w, 电功单位:J 常用单位:kwh 千瓦时又称“度“1kwh = 3.6×610J ①W=UIt(适用于一切电路) t RU Rt I W 22==(适用于纯电阻电路)②UI tWP ==(适用于一切电路) RU R I P 22==(只适用于纯电阻电路)③焦耳定律:Rt I Q 2=(适用于一切电路) W 总=RtI t RURt I 222==(只适用于纯电阻电路电功等于电热)W 总=W 机+W 热=UIt=+Rt I 2W 机=UIt (适用于非纯电阻电路)④热功率P=R I 2(适用于一切电路) P=UI=P 热+P 机=R I 2+P 机(适用于非纯电阻电路) 注:①电动机在正常工作的情况下,W 总=W 机+W 热 而在电动机被卡住的情况下,W 总= W 热等效于纯电阻电路,电动机在因电压不足而不能转时,也同样可等效纯电阻电路,亦可用欧姆定律.②在纯电路电路中,电路上消耗的总功率等于各个电阻上消耗的功率之和(无论是串联,还是并联).③电源输出功率曲线: ο1当R 外= r 时,此时电源输出功率为最大.简证:P 输=⇒+'+='+RR r EI ),R (R I 2P 输2r RR r R R E )R (R R)R (r E 2222++'++'='++'+=有最大值,则R '+R = r .ο2滑动变阻器的最大功率的条件同样是R+r =R '时,这时采用R 与r 等效为一个新的电源阻.简证:P 滑=22r)(2R E 2r 2R R r)(R R E R )rR R E(R I 22222⋅+≤++'++'='++'='⋅(当r R R +='时取等) ④关于并联电路的最大电阻电路问题. 推导:22111212121R R R R R R R R ≤⇒≥+=当R 1 = R 2, R 有最大值.⑤处于开路的用电器相当于一根导线(如图). (R 1相当于一根导线)⑥串联,并联,混联特点是:其中任何一个阻值增大,则总电阻增大.2.(一)电流表的改装. ①电流表G 改装电压表V. ②电流表G 改装电流表A.(“量程”指通过电流表、电压表的满偏电流、满偏电压、电流表、电压表本身就是用电器) (二)伏安法测电阻.①伏安法测电阻原理:部份电路的欧姆定律. ②伏安法测电阻的两种接法.电流表外接法:在电压表的阻远远大于R 时,使用(此时I 0≈0). 电流表接法:在电流表的阻远远小于R 时,使用(此时V 0≈0).附:如果不知道Rx ,Rv ,RA 的阻值,可用试触法,即通过不同的电表连接方式的电路,看电压表电流变化情况.如果电流表变化明显,说明电压表阻对电路影响大,应选用电流表接法同理,若电压表变化明显选用电流表外接法(简记为电流接,→电流表变化大.电压外接→电压表变化大).→用百分比来判断变化大小. 例如:用接法,A 表为1mA,V 为2V ;用外接法,A 表为2mA ,V 表为3V ,则A ϕ=(2-1)/2>V ϕ=(3-2)/3,故A 表变化大,选接法.§.3 第十五章 磁场1. 磁场、磁感线.(1)磁场的产生. 磁极磁场磁极; 磁极磁场电流;电流磁场电流.(2)磁场的作用:①磁场法对放入其中的磁极有力的作用(同各磁极互相排斥,异各磁极互相吸引). ②磁场对放入其中的通电导线亦有力的作用,相向电流,相互吸引,异向电流互相排斥. (3)磁场的方向性,在磁场中的任一点,小磁针北极受力的方向.......,亦即小磁针静止时北极所指的方向..........,就是那一点的磁场方向(两处有着重点符号文字等价).R1→→滑动变阻器的阻值III 与I 相同R 1,另一部份电阻处于短路状态(4)磁感线:假想的一族曲线,在磁体外部从北极出发同到南极在部从南极到北极→闭合的曲线(电场线是非闭合曲线,其相同点都是不相交的曲线). 但是磁感线从磁体N 极出发,终止于磁体S 极是错误的,那是因为磁感线是回到S 极. 此外,通电螺线管部的磁场是匀强磁场. 注:①磁感线走势的方向上的切线方向为磁场方向. 特别的,在磁场部(如图) 则不能等效小磁针了.②磁感线虽然是假想的线但可用实验摸拟. ③磁感线的疏密表磁场或磁感应强度的大小.(5)地磁场:地球本身就是一个磁场,是地球北极是地磁场的南极,地球南极是地磁场的北极,两极的磁感线是垂直地球两极. 在赤道,磁感线是与地球表面平行的. 2. 安培力、洛伦磁力.(1)①安培力:通电导线在磁场中受到磁场对它的安培力.②F 安=IBL (L 为有效长度,如图有效长度,L 平行于B 时,F 安为0,L 垂直于B 时,F 安为最大). 注:用B = F/IL 来测量B=F 安/IL,非匀强磁场时需要L 足够短. ③B 叫磁感应强度,是描述磁场自身的物理量..........T. ④磁感应强度的方向某点磁场的方向为该点磁感应强度的方向(B 为矢量).⑤安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面.注:一小段通电导体放在磁场中A 处受磁场力比放在B 处大,则A 处磁感应强度比B 处磁感应强度大.(×)[不知放入方式,即F 安=BIL 中L 是有效长度不知. 又如同一通电导体在a 、b 受力情 况,不能判断](2)①洛伦磁力:磁场对运动电荷....能够有洛伦磁力. ②F 洛 = qvB(v 为有效速度,如图有效速度,v 0平行于B 时,F 洛 = 0,v 0垂直于 B时,F洛为最大)③F 洛与v 有瞬时对应关系,即v 瞬对应瞬时洛伦磁力.④洛伦磁力对运动电荷不做功(f 洛垂直于v 与B 确定的平面,故f⊥v 由微元法知W f =0)⑤安培力不同于洛伦磁力,安培力可以做功. (若电荷沿等势面移动,安培力不做功) 注: F 洛 = qVB 可由F 安 = (nqSv)LB 是nLS 个运动电荷所受的合力.3. ⑴电荷在洛伦磁力作用下的圆周运动:qVB = mv 2/ r Bq mv r =→,而qB2r v 2r T ππ==.由此可见,荷质比相同的粒子以相同速度进入同一磁场,其轨道半径相同;带电量相同的粒子以相同的动量进入同一磁场,其轨道半径相同,荷质比相同的粒子,进入同一磁场,其周期相同.注:①电场或磁场都会使运动带电粒子发生偏转.②利用质谱仪对某种元素进行测量,可以准确测出各种同位素的原子量.⑵带电粒子的初速度v 0与B 成θ角进入磁场:粒子做螺旋运动,将粒子的速度v 0分解为两个方向,一个与B 垂直分量0v v =⊥θsin ,另一个与B 平行的分量θcos 011v v =,粒子由于v 0而做匀速圆周运动,其轨道半径为θsin 0Bqmv R =另一方面,v 11在其方向上做匀速直线运动,这样的合运动就叫做螺旋运动,其螺距(粒子运转一周前进的距离)θπcos 20Bqmv S =.附:推导Bqm v S πθ2cos =⑶带电粒子在匀强磁场中的功量变化问题附:(1)推导qBd P =∆由f=qBV 得∑∑==∆=∆ni i i ni t qvB t f 11∑∑==∆==∆=∆⇒ni ni i i P qBd P t f 11注意:①P ∆与d 必须垂直. ②在P ∆方向除有络伦磁力(或络伦磁力分力)外不能在有其他力或者其它力的合力为零. (2)应用举例.如图所示,一质量为m ,带电量为q 的带电粒子(重力不能忽略),以速度V 0从上竖直进入一宽度为d 的匀强磁场区域中,磁感应强度为B ,试求粒子飞出磁场的方向?很明显,在X 方向除洛仑磁力外无其他力的作用,所以有效长度BBBSθcos mv P x =∆qBd =,而粒子在下落过程中只有重力作功,所以有2020222121v gd v mgd mv mv +=⇒=-代入上式则得22cos vgd m qBd +=θ.⑷电荷在电场和磁场中运动—速度选择器.→=⇒=BEv qE B qv 00即满足V 0的粒子到达右端,值得一提的是,若粒子从右端射入,由于V 的方向与从左端射入v的方向发生了变化,则还需将电压变化.§4. 第十六章 电磁感应 1. 磁通量、电磁感应、感应电流. (1)磁通量:Φ= BS (B 为匀强磁场,S 为有效面积) ①Φ是标量,但有正负(不表大小)“+”表示给定的一个平面来讲,是穿入(穿出)比如穿过某面的磁通量是Φ,将面转过180°穿过该面的磁通量为Φ-②磁通量单位是韦,单位Wb.③初未Φ-Φ=∆Φ特别地当磁感应强度反向时:Φ-=Φ-Φ-=∆Φ2. ④产生感应电流图象:(互余关系)(2)感应电流.产生感应电流的条件是:一是电路闭合,二是穿过闭合电路的磁通量有变化.(3)法拉第电磁感应定律:E = n t∆∆Φ或E=BLv (L 为有效长度—垂直于磁场的长度,v为有效速度—垂直于磁场的切割速度→可归纳为“三垂线”- B 、L 、v 三者相互垂直) 附:ⅰ两种常见的有效长度.ⅱ回路构造法:可将A 、B 两端用直线相连,构成闭合回路,该闭合回路没有感生电流,说明直线AB 上的感应电动势与弧B A )上的感应电动势大小相等,方向相反而抵消,所以弧B A )上的感应电动势就等于AB 线上的感应电动势,AB线长就是B A )弧长的等效长度,所以对这样一类非直线导体,它的等效长度可用“回路构造”法,与安培力中等效长度用“回路构造法”类似.①对于上式,常用E = nt∆∆Φ,计算一般时间E 感的平均值,而E=BLV 常用于计算瞬时电动势. ②产生感应电动势不同于感应电流,其电路是否闭合对是否产生感应电动势没有影响. ③两种切割公式:(一)平动切割BLV E 感=.(二)转动切割中v BL w L 21BL E ⋅=⋅⋅=.SL S 21=扇 ∆Φ=22121BL B L L BS ⋅=⋅⋅⋅=∆θθ中v BL L 21BL E θΔt ⋅=⋅⋅=⇒=ωω④RQ ∆Φ=适用于电流没有反向的前提下.⑤若线框在磁场中运动,由于Φ没有变化,则不产生感应电动势,也无电流,但是当视AD 、BC 为导体做切割磁感线运动,则有A ϕ>D ϕ,B ϕ>C ϕ只是加起来就为零而已.(4)楞次定律:感应电流产生的磁场总是要阻碍引起感应应电流的磁通量的变化,可归纳为Φ是增加的,B 感与B 原反向;Φ是减小的,B 感与B 原同向.注意:①当闭合回路的部分导体做切割磁感线的运动时,一定产生感应电流.(×)[例如:线框上下平动,总之,磁通量是否发生变化是判断是否产生感应电流的充要条件]OA AB 为弧AB的有效长度AB 为弧AB的有效长度+v 0②I 感的方向是电路的方向→常用判断感应电动势的正负极,但要得注意的是电源部的电势高低,是由低电势(负极)流向高电势(正极).③整个闭合回路在磁场中出来时,闭合电路中一定产生电磁感应电流.(×)[线框在磁场中与磁感线平行时] 2. 自感.(1)自感现象属于电磁感应现象,它是由于通电线圈中自身电流变化而引起的电磁感应现象. (2)作用:阻碍原电流的增加,起延迟时间的作用(3)I 自的方向:原I 是增加的,自I 的方向与原I 相反;原I 是减小的,自I 的方向与原I 方向相同(4)ΔtΔI L ΔtΔΦn E 原自⋅=⋅=(L 为自感系数,描述线圈产生自感电动势大小本领的物理量其单位为享,用H 表示μH 10mH 101H 63==,它的大小是由线圈本身决定.......) 注:决定自感系数的因数-线圈的自感系数是由线圈本身决定的,与通不通电流,电流的大小无关.线圈的横截面积越大,线圈越长,匝数越密,它的自感系数就越大.实际上它与线圈上单位长度的匝数n 成正比,与线圈的体积成正比.除此外,线圈有无铁芯起相当大的作用,有铁芯比没有铁芯,自感系数要大得多.附:至于灯泡中的电流是突然变大还是变小(也就是说灯泡是否突然变得更亮一下),就取决于2I 与1I 谁大谁小,也就是取决于R 和r 谁大谁小的问题:如果R >r ,灯泡会先更亮一下才熄灭;如果R = r ,灯泡会由原亮度渐渐熄灭;如果R <r ,灯泡会先立即暗一些,然后渐渐熄灭.〈当R >r ,则I 1<I 2 当S 断开,则灯泡的电流为I 2 RI R I P 2122φ⋅=变亮;当R = r ,则I 1=I 2,当S 断开,则灯泡电流为I 1,保持原亮;当R <r ,则I 1>I 2,当S 断开,则灯泡电流为I 2,变暗.〉可见灯泡的这种瞬间变化,取决于灯泡电阻R 与线圈直流电阻r ,而不是线圈的自感系数,线圈的自感系数决定了这种缓慢熄灭持续的时间,L 越大,持续的时间越长. 自感总是阻碍原电流的变化,即尽可能的维持原电流的大小,但是最后灯泡还是要熄灭.(5)线圈L 的3种等效状态1°通电瞬间相当于一个无穷大的电阻 2°通电稳定时,相当于一根导线3°断电时,相当于一个电源(6)自感的防止:用双线绕法——产生反向电流,使磁场相互抵消. 3. 日光灯. (1)电路图.(2)起动器和镇流器作用:①起动器实际上就是一个自动开关,一通一断,使通过镇流器的电流急剧变化,如果一直接通,则不能使水银导电. ②镇流器在日光灯起动时提供瞬时高压,而在日光灯正常工作时起降压限流的作用. §5. 第十七章 交变电流 1. 直流电,交流电 (1)直流电(DC ):电流方向不随时间变化的电流. (2)交流电(AC ):电流方向随时间变化的电流.2. 发电机原理:电磁感应原理E = nBS ωSin ωt (从与中性面垂直的时刻开始计时)若是从与中性面垂直位置开始计时,则t nBS ωBSωE ω=.附:1°中性面(B⊥S 的位置)有Φ为max 等于BS ;E=0V ;每经过一次中性面,电流改变一次,对于一个周期,则电流改变两次.2°S 与中性面垂直有0=Φ,E=BS ω,t∆∆Φ为max. (→=Φt BS ωωcos 不乘以→=t nBS E n ωωsin ,乘以n )3. 表征交变电流的物理量:最大值、有效值、平均值—根据电流热效应的定义,相同电阻,相等时间,产生相等的热量;I 、V 表就是该交流电的有效值,铭牌A 、V 表读数都是有效值,一般来说,最大值E=NBS ω;而平均值,则是E = nt∆∆Φ,当计算通过导体的电量时,用平均值.原线圈副线圈输出输入。