范德格拉夫起电机演示试验
范式起电机实验报告完整版
范式起电机实验报告完整版范式起电机，又叫范德拉夫起电机，是一种用来产生静电高压的装置。
下面来简单认识一下关于范式起电机的实验。
【实验仪器介绍】范式起电机演示仪由大金属壳、绝缘支架、传送带、转轮、尖端导体、接地导体板、尖端导体组成。
自己做实验用到的范式起电机【实验原理】当空腔导体的腔内没有其它带电体时，在静电平衡状态下导体空腔内表面上无电荷，电荷只能分布在空腔的外表面，范得格拉夫起电机就是利用空腔导体的这一特性制成的。
大金属壳由绝缘支柱支持着，传送带是橡胶布做成的，由一对转轮带动。
传送带由联接电源一端的尖端导体喷射电荷而带电。
在尖端导体的对面，传送带背后的接地导体板的作用是加强由尖端导体向传送带的电荷喷射。
当带电传送带经过另一尖端导体的近旁时，尖端导体便将电荷传送给与它相接的导体球壳。
这些电荷将全部分布在金属壳的外表面上，使它相对于地的电位不断的提高。
起电机由于静电感应而使箔片上带上电荷并连续取得并积聚较多的电荷，而箔片上的电荷又通过尖端放电的途径而使莱顿瓶不断地积累电荷，达到获得较高的电压的目的。
开始上辊与胶带摩擦而发生的负电荷，被上辊旁的上集电梳所收集到电极球上。
同时胶带与上辊摩擦而发生的正电荷，由胶带输送到下辊，被下辊旁的下集电梳收集入地。
而下辊发生的负电荷，由胶带运送到上辊，被上集电梳收集到电极球上，电机不停地运转，不断反复上述过程，从而发生很高电位.，形成大量电荷会聚在球形罩上。
【实验现象】1.使头发竖立：由于人身导电，所以当起电机启动时，电荷便传到身上。
因为头发上的电荷互相排斥，头发便竖立起来。
（图片脑补）2.吸引发泡胶球：当发泡胶球移近起电机的球形罩时，发泡胶球中分子内的电荷分布将发生变化。
在分子内，正负两极的电荷被轻微地分离，产生所谓极化的现象。
此时球形罩上的电荷与分子内相反的电荷产生微小的吸力，从而吸引整个发泡胶球。
3.排斥纸屑。
此外，该实验能产生高电压，但能量极小，不会对人体产生伤害，当然自己也可以采用一些安全措施，这个实验还是挺有趣的。
物理演示实验室仪器设备详细列表- 华东师范大学物理实验教学中心
Ⅱ-2-01
电光调制实验仪
开放探索
080
Ⅱ-2-02
光通讯实验仪
开放探索
081
Ⅱ-2-03
LD激光通讯测量仪（包括彩电）
开放探索
082
Ⅱ-2-04
激光监听实验仪
开放探索
083
Ⅱ-2-05
光纤光学与半导体激光器的特性
开放探索
084-093
Ⅱ-3-01
电磁趣味演示
趣味物理
10件
094
Ⅱ-3-02
氢电池
波动综合演示仪
课堂演示
042
Ⅰ-2-06
看得见的声波
开放探索
自制
043
Ⅰ-2-07
纵波传播
开放探索
自制
044
Ⅰ-2-08
弹簧纵驻波演示仪
开放探索
045
Ⅰ-2-09
液体驻波演示仪-昆特管
开放探索
046
Ⅰ-2-10
耦合摆
课堂演示
047
Ⅰ-2-11
水波的传播、干涉
开放探索
共12组实验
048
Ⅰ-3-01
过山车（不同轨道）
033
Ⅰ-1-27
大型混沌摆
开放探索
034
Ⅰ-1-28
真实气体实验仪
开放探索
035
Ⅰ-1-29
空气动力仪
开放探索
036
Ⅰ-1-30
热机
开放探索
037
Ⅰ-2-01
鱼洗
课堂演示
038
Ⅰ-2-02
孤波
课堂演示
039
Ⅰ-2-03
激光李萨如图形演示仪
课堂演示
范德格拉夫
典型范德格拉夫起电机原理示意图一个简单的范德格拉夫起电机由丝绸腰带组成，或类似的有弹性的介质材料，包围在两个金属滚轮上，其中之一是中空的，2个电极（2）及（7），尖锐的金属以梳状行的形式，分别被放置在靠近底部的下滑轮和球体内，滑轮。
电刷（2）连接到球上，同时电刷（7）接地。
当皮带运行过在前面的低电刷，在周围的电场下，它将携带负电荷。
当皮带触摸上滚轮（3），移出一些电子，使得滚轮带负电荷（如果末端是绝缘的），负电荷的电场添加使空气电离。
然后从电子从皮带上离开转移到上电刷上，使皮带带正电的，因为它的电荷下降，而末端的带负电荷。
球体外壳与上滚轮发生电磁感应，在它的外表面积累产生的正电荷，上滚轮的放电及皮带极性发生变化使其恢复电中性。
由于皮带继续运行，通过皮带传递，球继续积累正电荷，直到充满。
它越是远离地面，最终的电量就越多。
1) 中空金属球壳2) 上部电极3) 上部滚轴（金属制）4) 这条带子带有正电荷5) 这条带子带有负电荷6) 下部滚轴（可以采用丙烯酸玻璃制制）7) 下部电极（接地）8) 带负电的球型装置，用于将主球壳放电9) 因电位差产生的电花。
你得准备好材料和工具买一个空心金属球（五金店），在3/4处锯开，取一段橡胶或其他材料剪成长条，粘成一个圈，作为传送皮带取一段硬塑料膜（文具店）或纸，卷成筒，用纸做一个基座，找两根塑料棒（可从笔上截下），找一根金属棒（从衣架上截取），一个蛋糕上的叉子，一个电动机（转速一定要快），电池盒一个。
然后开始组装用电烙铁将金属棒焊接在金属球中；塑料膜上部各打两个洞，一个塑料棒绕上皮带穿过；另一个塑料棒固定在电动机上，基座上打两个洞塑料棒绕上皮带穿过，电动机与电池盒焊在一起；用502或其他胶水将塑料膜、金属球和基座粘在一起（你可以将塑料膜上下两端剪开一些以便粘住）。
至此就完成了，当然，这个起动机比较小，可能效果不明显。
2021高考人教版物理每日一练：专题54 电场能的性质 (含解析)
专题54电场能的性质1．[2020·重庆测试]真空中，一直线上有M、O、N、P四个点，相邻两点间距相等，现在O点放一点电荷Q，如图所示，则()A．电势φM＝φN B．电势φM＝φPC．场强大小E M＝E P D．电势差U ON＝U NP2．[2020·全国卷Ⅱ]如图，竖直面内一绝缘细圆环的上、下半圆分别均匀分布着等量异种电荷．a、b为圆环水平直径上的两个点，c、d 为竖直直径上的两个点，它们与圆心的距离均相等．则()A．a、b两点的场强相等B．a、b两点的电势相等C．c、d两点的场强相等D．c、d两点的电势相等3．[2020·河北衡水中学月考](多选)如图所示，在真空中A、B两点分别固定等量异种点电荷－Q和＋Q，O是A、B连线的中点，acbd 是以O 为中心的正方形，m、n、p分别为ad、db、bc的中点，下列说法正确的是()A．m、n两点的电场强度相同B．电势的高低关系φn＝φpC．正电荷由a运动到b，其电势能增加D．负电荷由a运动到c，电场力做负功4．[2020·河南六市联考]边长为1 cm的正三角形ABC处于匀强电场中，电场方向平行于三角形所在平面．将电子由A 点移动到B 点，电场力做功4 eV ，将电子由A 点移动到C 点，电场力做功2 eV .电场强度大小为( )A ．200 V /mB ．300 V /mC ．200 3 V /mD ．400 V /m5.[2020·广东七校联考]如图所示是两个等量异种点电荷，A 、B 为两点电荷连线的垂直平分线上两点，C 、D 为两点电荷连线上两点，且A 、B 、C 、D 与O 点间的距离相等，则( )A ．A 、B 、C 、D 四点场强相同 B ．C 点电势比D 点电势低C ．试探正电荷沿直线从A 运动到B ，电场力不做功D ．试探正电荷从C 运动到D ，电势能增加6．对于真空中电荷量为q 的静止点电荷而言，当选取离点电荷无穷远处的电势为零时，离点电荷距离为r 处的电势为φ＝kq r (k 为静电力常量)．如图所示，两电荷量大小均为Q 的异种点电荷相距为d ，现将一质子(电荷量为e)从两电荷连线上的A 点沿以负电荷为圆心、半径为R 的半圆形轨迹ABC 移到C 点，在质子从A 点到C 点的过程中，系统电势能的变化情况为( )A ．减少2kQeR d 2－R 2B ．增加2kQeR d 2＋R 2C ．减少2kQe d 2－R 2D ．增加2kQe d 2＋R 27．[2020·金华十校联考]如图所示为范德格拉夫起电机，直流高压电源的正电荷通过电刷E 、传送带、电刷F ，源源不断地传到球壳的外表面，并均匀地分布在球壳的外表面上，从而在球壳和大地间形成高电压．当达到某稳定的高压时，一个电子仅在电场力作用下，从金属球壳外空间中A 点运动到B 点，下列说法正确的是( )A ．电子在A 点的电势能小于B 点的电势能B ．电子在A 点的加速度小于B 点的加速度C ．电子在A 点的速度小于B 点的速度D ．A 点的电势比B 点的电势低8．[2020·广州调研](多选)如图，在匀强电场中，质量为m 、电荷量为＋q 的小球由静止释放沿斜向下做直线运动，轨迹与竖直方向的夹角为θ，则( )A ．场强最小值为mg qB ．电场方向可能水平向左C ．电场力对小球可能不做功D ．小球的电势能可能增加9．[2020·成都摸底](多选)如图所示为某电场中的一条电场线．一负电荷以大小为v 0的速度从M 点沿电场线运动到N 点，经历时间为t 1，电势能变化量为ΔE p 1.另一正电荷以大小为v 0的速度从N 点沿电场线运动到M 点，经历时间为t 2，电势能变化量为ΔE p 2.已知v 0的方向平行于电场线，两电荷的质量相等、电荷量绝对值相等，不计电荷的重力，则()A．ΔE p1可能小于ΔE p2B．ΔE p1一定等于ΔE p2C．t1可能小于t2D．t1一定等于t210．[2019·全国卷Ⅲ](多选)如图，电荷量分别为q和－q(q>0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上，a、b是正方体的另外两个顶点．则()A．a点和b点的电势相等B．a点和b点的电场强度大小相等C．a点和b点的电场强度方向相同D．将负电荷从a点移到b点，电势能增加11．[2020·山东潍坊模拟]如图所示，相距10 cm的平行板A和B 之间有匀强电场，电场强度E＝2×103V/m，方向向下．电场中C点距B板3 cm，B板接地，下列说法正确的是()A．A板电势φA＝2×104V B．A板电势φA＝－200 VC．C点电势φC＝60 V D．C点电势φC＝－60 V12．[2020·辽宁五校协作体联考]如果空气中的电场很强，空气将急速地发生破裂或分解，那么空气就从绝缘体变成了异体，这种现象称为空气的“击穿”．已知高铁上方的高压电接触网的电压为27.5 kV.阴雨天时当雨伞伞尖周围的电场强度达到2.5×104V/m时空气就有可能被击穿．因此乘客阴雨天打伞站在站台上时，伞尖与高压电接触网的距离应大于()A．0.6 m B．1.1 mC．1.6 m D．2.1 m13．[2020·贵阳市高三测试]如图所示，竖直实线表示某匀强电场中的一簇等势面，具有一定初速度的带电小球的电场中从A到B做直线运动(如图中虚线所示)．小球只受电场力和重力，则该带电小球从A运动到B的过程中()A ．做匀速直线运动B ．机械能守恒C ．机械能逐渐增大，电势能逐渐减小D ．机械能逐渐减小，电势能逐渐增大14．[2019·全国卷Ⅱ](多选)静电场中，一带电粒子仅在电场力的作用下自M 点由静止开始运动，N 为粒子运动轨迹上的另外一点，则( )A ．运动过程中，粒子的速度大小可能先增大后减小B ．在M 、N 两点间，粒子的轨迹一定与某条电场线重合C ．粒子在M 点的电势能不低于其在N 点的电势能D ．粒子在N 点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行 15.[2020·包头测试](多选)如图所示，匀强电场的方向与长方形abcd 所在的平面平行，ab ＝3ad.电子从a 点运动到b 点的过程中电场力做的功为4.5 eV ；电子从a 点运动到d 点的过程中克服电场力做的功为4.5 eV .以a 点的电势为电势零点，下列说法正确的是( )A ．b 点的电势为4.5 VB ．c 点的电势为3 VC ．该匀强电场的方向是由b 点指向a 点D ．该匀强电场的方向是由b 点垂直指向直线ac16．[2020·海口调研](多选)如图所示，在光滑绝缘水平地面上相距为L 处有两个完全相同的带正电小球A 和B ，它们的质量都为m.现由静止释放B 球，同时A 球以大小为v 0的速度沿两小球连线方向向B 球运动，运动过程中，两球最小距离为L 3，下列说法正确的是( )A ．距离最小时与开始时B 球的加速度之比为9:1B ．从开始到距离最小的过程中，电势能的增加量为12mv 20C ．A 、B 组成的系统动能的最小值是14mv 20D ．B 球速度的最大值为v 017.(多选)如图，同一平面内的a 、b 、c 、d 四点处于匀强电场中，电场方向与此平面平行，M 为a 、c 连线的中点，N 为b 、d 连线的中点．一电荷量为q(q>0)的粒子从a 点移动到b 点，其电势能减小W 1；若该粒子从c 点移动到d 点，其电势能减小W 2.下列说法正确的是( )A ．此匀强电场的场强方向一定与a 、b 两点连线平行B ．若该粒子从M 点移动到N 点，则电场力做功一定为W 1＋W 22C ．若c 、d 之间的距离为L ，则该电场的场强大小一定为W 2qLD ．若W 1＝W 2，则a 、M 两点之间的电势差一定等于b 、N 两点之间的电势差18．[2020·山西大同开学考试]如图甲，A 、B 是一条电场线上的两点，若在某点释放一初速度为零的电子，电子仅受电场力作用，并沿电场线从A 点运动到B 点，其速度随时间变化的规律如图乙所示．则( )A ．A 、B 两点的电势φA <φBB ．A 、B 两点的电场强度E A ＝E BC ．电子在A 、B 两点的电场力F A >F BD ．电子在A 、B 两点的电势能E p A <E p B19．[2020·合肥质检](多选)如图所示，A 、B 、C 、D 为匀强电场中相邻的四个等势面，一电子经过等势面D 时，动能为16 eV ，速度方向垂直于等势面D ，飞经等势面C 时，电势能为－8 eV ，飞至等势面B 时速度恰好为零，已知相邻等势面间的距离均为 4 cm ，(电子重力不计)则下列说法正确的是( )A ．电子做匀变速直线运动B．匀强电场的场强大小为100 V/mC．等势面A的电势为－8 VD．电子再次飞经D等势面时，动能为16 eV20．[2020·邯郸摸底](多选)如图所示，虚线A、B、C、D是某匀强电场中的4个平行且等距的等势面，其中等势面C的电势为0，一电子仅在静电力的作用下运动，经过A、D等势面时的动能分别为26 eV和5 eV，则下列说法正确的是()A．等势面D的电势为－7 VB．等势面B的电势为4 VC．该电子不可能到达电势为－10 V的等势面D．该电子运动到某一位置，其电势能变为8 eV时，它的动能为4 eV21．[2020·长春质检]如图所示，MN是一正点电荷产生的电场中的一条电场线，某一带负电的粒子(不计重力)从a运动到b经过这条电场线的轨迹如图中虚线所示．下列判断正确的是()A．粒子从a运动到b的过程中动能逐渐减小B．粒子在a点的电势能大于在b点的电势能C．正点电荷一定位于M的左侧D．粒子在a点的加速度大于在b点的加速度22．[2020·福州测试](多选)如图所示，匀强电场中的三个点A、B、C构成一个直角三角形，∠ACB＝90°，∠ABC＝60°，BC＝d.把一个带电荷量为＋q的点电荷从A 点移动到B 点电场力不做功，从B 点移动到C 点电场力做功为W.若规定C 点的电势为零，则( )A ．A 点的电势为－W qB ．B 、C 两点间的电势差为U BC ＝W qC ．该电场的电场强度大小为W dqD ．若从A 点沿AB 方向飞入一电子，其运动轨迹可能是甲23．用如图1所示装置研究平抛运动．将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上．钢球沿斜槽轨道PQ 滑下后从Q 点飞出，落在水平挡板MN 上．由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点．移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点．(1) 下列实验条件必须满足的有________．A ．斜槽轨道光滑B ．斜槽轨道末段水平C ．挡板高度等间距变化D ．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球(2) 为定量研究，建立以水平方向为x 轴、竖直方向为y 轴的坐标系．a ．取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q 点，钢球的________(选填“最上端”、“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点；在确定y 轴时________(选填“需要”或者“不需要”)y 轴与重锤线平行．b ．若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图2所示，在轨迹上取A 、B 、C 三点，AB 和BC 的水平间距相等且均为x ，测得AB 和BC 的竖直间距分别是y 1和y 2，则y 1y 2________13(选填“大于”、“等于”或者“小于”)．可求得钢球平抛的初速度大小为________ (已知当地重力加速度为g ，结果用上述字母表示)．(3) 为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是________．A ．从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹B ．用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹C ．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹(4) 伽利略曾研究过平抛运动，他推断：从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样．这实际上揭示了平抛物体________．A ．在水平方向上做匀速直线运动B ．在竖直方向上做自由落体运动C ．在下落过程中机械能守恒(5) 牛顿设想，把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点就一次比一次远，如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星．同样是受地球引力，随着抛出速度增大，物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运动，请分析原因．24．[2019·全国卷Ⅲ]空间存在一方向竖直向下的匀强电场，O 、P 是电场中的两点．从O 点沿水平方向以不同速度先后发射两个质量均为m 的小球A 、B.A 不带电，B 的电荷量为q(q>0)．A 从O 点发射时的速度大小为v 0，到达P 点所用时间为t ；B 从O 点到达P 点所用时间为t 2.重力加速度为g ，求(1)电场强度的大小；(2)B 运动到P 点时的动能．专题54 电场能的性质1．A 点电荷周围的等势面为以点电荷为圆心的同心圆，M 、N 两点距点电荷距离相等，则φM ＝φN ，A 正确；由于不知点电荷的电性，无法判断φM 与φP 的大小，B 错误；由点电荷电场强度公式E ＝k Q r 2可知，场强大小E M >E P ，C 错误；沿电场线ONP 电场线变稀疏，由于是非匀强电场，且ON 与NP 间的距离相等，故U ON >U NP ，D 错误．2．ABC 圆环上电荷量分布关于cd 左右对称，且对称部分电性相同；圆环上、下部分电荷量分布关于ab 对称，但上、下部分所带电荷的电性相反．故直线ab 上场强处处垂直于ab 竖直向下，沿电场线方向电势逐渐降低，由此可知：E a ＝E b ，φa ＝φb ，E c ＝E d ，φc >φd ，故A 、B 、C 正确，D 错误．3．BC 由等量异种电荷形成的电场的特点可知，m 、n 两点的电场方向不同，A 错误；n 、p 两点关于A 、B 连线上下对称，电势相等，B 正确；正电荷由a 运动到b ，电场力做负功，电势能增大，C 正确；负电荷由a 运动到c ，电场力做正功，D 错误．4．D 取AB 的中点为D 连接CD ，则AB 垂直于CD ，由题意可知，CD 在同一等势面上，则AB 一定是同一电场线上的两点，即E ＝U AB d＝W AB le ＝400 V/m ，D 正确．5．C6．A A 点的电势为φA ＝－k Q R ＋k Q d －R ＝－kQ (d －2R )R (d －R )，C 点的电势为φC ＝－k Q R ＋k Q d ＋R ＝－kQd R (d ＋R )，则A 、C 两点间的电势差为U AC＝φA －φC ＝－kQ (d －2R )R (d －R )＋kQd R (d ＋R )＝2kQR d 2－R 2，质子从A 点移到C 点，电场力做功为W AC ＝eU AC ＝2kQeR d 2－R 2，且做的是正功，所以质子的电势能减少2kQeR d 2－R 2，故A 正确． 7．A 8.CD 9.BC10．BC 本题通过两等量异种点电荷的电场考查了电场力的性质与电场能的性质，利用点电荷所处的空间位置考查了学生的推理能力，体现了运动与相互作用观念、能量观念等物理观念的素养要素．由点电荷产生的电势分布可知q 在a 点产生的电势低于在b 点产生的电势，－q 在a 点 产生的电势也低于在b 点产生的电势，故φa <φb ，再由E p ＝qφ可知负电荷在a 、b 两点的电势能E pa >E pb ，故A 、D 均错误. 由点电荷的场强分布可知q 在a 点产生的场强与－q 在b 点产生的场强完全相同，q 在b 点产生的场强与－q 在a 点产生的场强也完全相同，故a 点与b 点的总场强也完全相同，B 、C 均正确．11．C 由U ＝Ed 可知，两极板之间的电势差为200 V ；又φB ＝0，所以A 板的电势为200 V ，AB 错误；C 点的电势φC ＝310φA ＝60 V ，C正确，D 错误．12．B 由题意知伞尖与高压电接触网间的电势差U ＝27.5 kV ，当电场强度E ＝2.5×104 V/m 时，由公式U ＝Ed 得d ＝U E ＝27.5×1032.5×104m ＝1.1 m ，伞尖与高压电接触网的距离应大于1.1 m ，B 正确．13．D 电场线与等势面垂直，所以电场线应水平；带电小球在匀强电场中受到竖直向下的重力和水平方向的电场力作用，带电小球做直线运动，合力与速度在一条直线上，所以带电小球所受的电场力方向必定水平向左，小球做匀减速直线运动，选项A 错误；由于电场力对带电小球做负功，所以带电小球的机械能逐渐减小，电势能逐渐增大，选项BC 错误，D 正确．14．AC 本题考查带电粒子在电场中运动的问题，体现了能量观念、科学推理等核心素养．粒子仅在电场力作用下由静止开始运动，运动过程中，电场力可能先做正功后做负功，速度可能先增大后减小，A 正确；若电场线为曲线，则粒子运动的轨迹与电场线不重合，B 错误；由能量守恒定律知动能与电势能之和恒定，而粒子在N 点有动能或动能为0，则粒子在N 点的电势能不可能高于在M 点的电势能，C 正确；粒子在N 点所受电场力的方向沿电场线切线方向，与轨迹切线不一定平行，D错误．15．AD16.AC17.BD18．A由题图乙可知，电子由静止开始沿电场线从A运动到B，电场力的方向从A到B，电子带负电，则场强方向从B到A，根据沿电场线方向电势降低可知，电势φA<φB，A正确；由速度—时间图象可知，图线的斜率逐渐增大，电子的加速度增大，电子所受电场力增大，则电场力F A<F B，而F＝qE，所以E A<E B，B、C错误；电子在电势高处电势能小，E p A>E p B，D错误．19．ACD20.AD21.B22.BD23．(1)BD(2)a.球心需要b．大于xgy2－y1(3)AB(4)B(5)物体初速度较小时，运动范围很小，引力可以看作恒力——重力，做平抛运动；随着物体初速度增大，运动范围变大，引力不能再看作恒力；当物体初速度达到第一宇宙速度时，它就围绕地球做圆周运动而成为地球卫星．解析：本题考查研究平抛运动实验，突出考查了实验分析及探究能力，体现了科学探究、科学推理的素养要素．(1)研究平抛运动实验，必须满足的条件是钢球以相同的初速度沿水平方向抛出，则无论斜槽是否光滑，只要每次从同一位置无初速度释放钢球，且斜槽轨道末端水平，钢球抛出的初速度就相同且沿水平方向，A项错误，B、D项正确；实验只需用平滑曲线表示轨迹，挡板高度无需等间距变化，故C项错误．(2)a.因为每次压点痕迹位于水平正对球心的位置，故静置于Q 点的钢球球心对应的白纸上的位置为原点．坐标系以水平方向为x轴，竖直方向为y轴，故需要y轴与重锤线平行．b.在竖直方向上，若初速度为零，则满足y1y1＝13，当竖直方向初速度大于零时，则满足y1y1>13；根据y2－y1＝gt2得t＝y2－y1g，而v0＝xt，得v0＝xgy2－y1.(3)水由细管管口水平喷出后，可以看成水做平抛运动，故此法可得到平抛运动轨迹，A项正确；平抛小球频闪照片取圆心点做的记录点与实验中的痕迹点一致，故B项正确；铅笔做平抛运动时，因为没有水平压力作用，笔尖不会在白纸上留下平抛运动轨迹，故C项错误．(4)因为平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀加速直线运动，由运动的独立性原理可知平抛物体的飞行时间t＝2hg由下落高度决定，所以伽利略的推断揭示了平抛物体在竖直方向上做自由落体运动，故B 项正确，A 、C 项错误．(5)物体初速度较小时，运动范围很小，引力可以看作恒力——重力，物体做平抛运动；随着物体初速度增大，运动范围变大，引力不能再看作恒力；当物体初速度达到第一宇宙速度时，它就围绕地球做圆周运动而成为地球卫星．24．(1)3mg q (2)2m (v 20＋g 2t 2)解析：本题考查电场强度和电场力，以及考生应用牛顿第二定律和动能定理解决带电粒子在电场中运动的问题，考查考生的综合分析能力. 题目情景常见，运动过程简单，为中等难度题. 体现了模型建构、科学推理的素养要求．(1)设电场强度的大小为E ，小球B 运动的加速度为a .根据牛顿第二定律、运动学公式和题给条件，有mg ＋qE ＝ma ①12a ⎝ ⎛⎭⎪⎫t 22＝12gt 2②解得E ＝3mg q ③(2)设B 从O 点发射时的速度为v 1，到达P 点时的动能为E k ，O 、P 两点的高度差为h ，根据动能定理有E k －12m v 21＝mgh ＋qEh ④且有v 1t 2＝v 0t ⑤h ＝12gt 2⑥联立③④⑤⑥式得E k ＝2m (v 20＋g 2t 2)⑦。
电荷、范德格拉夫起电机讲解
前面几章讲了与电场有关的理论，而在实际的生活中，电场和我们的距离也并不 是遥不可及，很多人一提到电压就心生敬畏，但是利用电场的性质却可以为人类 的生活增添许多乐趣，下面来看两个与电场用有关的例子。
图1所示的是人双手触摸在起电机的球壳上时，头发竖起的现象，其中球壳的对 地电压可达百万伏特级别，这种起电机最初是由范德格拉夫在1931年研制的， 因此也称为范德格拉夫起电机，图2是起电机的简化原理图，其中A为带正电的 对地金属球壳，DD'为两个旋转滚筒，
静电现象除了为人类提供娱乐外，还可以用来除尘，图3是静电除尘器的内部原 理简化图，其中B为接地的带正电的金属圆筒，A为负高压多边形金属细棒，金 属棒与圆筒之间就会形成极强的径向对称电场，而金属棒附近的强电场会使空气 发生电离，
产生自由电子与正离子，显然正离子会被金属棒吸附住，而电子就会在电场力的 作用下向圆筒内壁运动，运动期间则会撞击到尘埃使尘埃带负电，于是尘埃就在 电场力的作用下一点一点积累在圆筒内壁，从而达到净化气流的目的。
图一
随着输电带不断地移动，球壳A上的正电荷就会越来越多，其对地电压可达几百 万伏；
人之所以可以把手放在这个高压球壳上，而不发生触电现象，是因为球壳上的正 电荷固定在金属原子中，当人用手触摸时，球壳电场会把人体内的负电荷电子吸 引到球壳上，这些负电荷与球壳正电荷中和，而人的头发就会带上正电荷，头发 丝之间相互排斥，于是就会竖起来，也就是说这只是一种电荷转移现象，并不是 真正地给人体通电。从整体上来看人并不是直接触摸底部的高压电源，而是间接 地使人体带正电荷。
图3
图3
下一章《做定向移动的电子数越多电流就大吗，电流决定式告诉你电流本质》带 你探秘电流的本质。
范德格拉夫起电机演示试验
悬浮地球仪Magnetic suspension globe磁悬浮地球仪运用磁悬浮的科学原理，将地球仪在无任何支撑及触点的空中自转,展示地球的真实状态，具有独特的视觉效果，给人以奇特新颖的感觉和精神享受。
同时具有很高的欣赏和使用价值，地球球面为标准的世界地图，世界各国疆域，版图及重要城市尽收眼底,寓教娱乐，融知识和趣味于一体，感受高科技产品的神奇魅力。
[实验装置]磁悬浮地球仪如图1所示。
仪器内部装置如图2所示。
整个装置由A，B，C三部分组成，A为待悬浮体地球仪，B，C分别为上下固定点。
在地球仪A的南北两极处各安装一个小的永磁体，外N极内S极；C处安装一个永磁体，极性为上S极下N极。
[现象观察]图1磁悬浮地球仪装置BC图2 地球仪内部构件示意图1．接通电源；2．双手持地球仪,使北极点自上而下慢慢接近上磁极,在一定高度处突然觉得手持力消失，双手松开即可将地球仪悬浮在空中，并在空中缓慢地转动地球仪。
[现象解密]本实验是利用磁体间的相互作用实现常温磁悬浮的。
但通常情况下，磁体间距离越近作用力越大。
因此，由静磁场对磁体的作用而形成的磁悬浮一般是不稳定的。
这里是在上磁极上安装有一个带有负反馈功能的电磁线圈，使得在一定高度处有一个势能极小点。
地球仪的常温磁悬浮就是利用这一极小点：即把地球仪放置在该势能极小点处。
为了实现磁悬浮，采取了两项措施，那就是负反馈调节磁力和用磁力定位。
B为上固定点，它由永磁体E、磁场敏感元件F和励磁线圈D组成。
如果没有D，只靠E的作用不可能使A稳定地浮起来。
为使A能稳定地悬浮，特意在上固定点B设置F和D，令励磁线圈D通以一定强度的电流，电流线圈产生的磁场方向与永磁体E的相同，即它们的合磁场对地球仪上的N极产生吸引。
磁场敏感元件F感知地球仪A上极地磁极的位置，若地球仪A靠近E的S极时，合磁场将较强，有更吸引A往上的趋势，此时受F调整的控制电路将减弱流过D线圈的电流，使合磁场变弱，A将因吸引减弱而不向上运动；反之，若A 偏下，F感知地球仪偏下，F调整控制电路将增强流过D线圈的电流，使合磁场变强，A将因吸引力增强而不向下运动。
2024届浙江省物理选考模拟卷(一)
2024届浙江省物理选考模拟卷（一）一、单选题 (共7题)第(1)题如图所示，一手持迷你小风扇内安装有小直流电动机，其线圈电阻为R M ，额定电压为U ，额定电流为I 。
将它与电动势为E 、内电阻为r 的直流电源连接，电动机恰好正常工作，则（ ）A ．电源的输出功率为EIB ．电动机的总功率为I 2R MC ．电动机消耗的热功率为I 2rD ．电动机输出的机械功率为第(2)题用长为1.4m 的轻质柔软绝缘细线，拴一质量为1.0×10－2kg 、电荷量为2.0×10-8C 的小球，细线的上端固定于O 点．现加一水平向右的匀强电场，平衡时细线与铅垂线成370，如图所示．现向左拉小球使细线水平且拉直，静止释放，则（sin370=0.6）A ．该匀强电场的场强为3.75×107N/CB ．平衡时细线的拉力为0.17NC ．经过0.5s ，小球的速度大小为6.25m/sD ．小球第一次通过O 点正下方时，速度大小为7m/s第(3)题2024年3月20日，“鹊桥二号”中继星由长征八号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射升空。
如图所示，“鹊桥二号”临近月球时，先在周期为24小时的环月大椭圆冻结轨道Ⅰ上运行一段时间，而后在近月点变轨，进入周期为12小时的环月大椭圆冻结轨道Ⅱ。
已知轨道Ⅰ的近月点距离月球表面的高度为，远月点距离月球表面的高度为，月球半径为，，忽略地球引力的影响，则轨道Ⅱ的远月点距离月球表面的高度为（ ）A ．B ．C ．D ．第(4)题如图所示为氢原子的能级图。
大量处于n =3激发态的氢原子自发跃迁时发出波长分别为的三种谱线。
下列说法中正确的是（ ）A．B．C．D．第(5)题一细绳上出现沿x轴传播的周期性横波，绳上各点均作简谱振动，某时刻其中一段的波形如图所示。
此时质点b沿y轴负方向运动，当质点b到达波谷时，下列分析正确的是（）A．质点a的位移小于0B．质点a的位移等于0C．质点c的位移小于0D．质点c的位移等于0第(6)题范德格拉夫起电机部分结构如图所示，金属球壳固定在绝缘支柱顶端，绝缘材料制成的传送带套在两个转轮上，由电动机带动循环运转。
3.静电实验研究--实验报告
静电实验研究实验报告【实验目的】1、掌握静电的特点分析静电演示实验成功的关键。
2、掌握静电学的主要实验的演示方法掌握韦氏起电机和范德格拉夫起电机的构造及使用方法。
3、加深对静电现象及其原理的理解。
【实验器材】静电计韦氏起电机、范德格拉夫起电机、验电器、验电羽、金属网、尖形布电器、平行板电容器、枕形导体、球形导体、起点盘及静电除尘装置、绝缘体等。
【仪器介绍】一、验电器验电器是用来检验物质是否带电的仪器。
验电器的结构如图1所示验电器的工作原理是当带电物质接触金属球时就会有很少的带电粒子传到验电器上面金属箔就会张开。
验电器金属箔张开的角度和物质带电量的大小成正比。
利用验电器判断物质所带电量正负的方法很简单先将一个物体与球接触再将另一个物体与球接触张角变大表明两物体带同种电荷张角变小或张角先变小后变大表明两物体带异号电荷。
二、静电计将验电器装上刻度盘与金属底座就构成了一个静电计静电计的示意图如右图静电计可以测量图 2 静电计带点物质的电势。
将带点物质连接到小球上显示的就是对于地面的电势。
将两个物体分别接于金属球和底座测得的就是两物体的电势差。
三、起电机1、韦氏起电机韦氏起电机是实验室常用的起电机示意图如下图 1 验电器示意图图3 韦氏起电机示意图韦氏起电机是利用静电感应原理制作的它靠莱顿瓶积累电荷。
当积累的电荷达到一定的数量两个金属球就会放电。
2、范德格拉夫起电机图4范德格拉夫起电机范德格拉夫起电机是利用橡胶皮带将负电荷从内部不断的运送到电极上使电机所带的电荷越来越多电势也越来越高。
理论上对地电位可以达到无穷大。
【实验内容】实验一演示感应起电1、摩擦起电两种物质相互摩擦电子在力的作用下会从一个物体转移到另一个物体两个物体就会带异号电荷。
丝绸摩擦玻璃棒带正电。
毛皮摩擦橡胶棒带负电。
带电玻璃棒接触验电器验电器有张角。
带电橡胶棒接触验电器张角闭合。
可见两个带异号电荷。
2、感应起电将带电物体靠近导体由于同性相斥异性相吸导体靠近带点物质的部分会带异号电荷远离的部分带同种电荷。
中学物理实验研究范氏起电机
中学物理实验研究范式器电机的研究简介范氏起电机，即范德格拉夫起电机（Van de Graaff generato），是由美国科学家范德格拉于1931年发明的。
起电机以摩擦生电的原理，不断产生大量电荷。
起电机内里有一条橡皮带，由胶辘带动运转。
可产生高达几万到十几万伏电压。
范氏起电机的有摩擦生电和当空腔导体的腔内没有其它带电体时在静电平衡状态下导体空腔内表面上无电荷，电荷只能分布在空腔的外表面。
范得格拉夫起电机就是利用空腔导体的这一特性制成的。
实验仪器图示：1，蓄电球 8，白炽灯开关2，调整螺丝 9，底座3，集电流 10，电源开关4，皮带 11，接地插孔5，有机玻璃圆筒 12，干燥用白炽灯6，像胶带 13，放电球7，电动机 14，放电球绝缘杆如图是范氏起电机的示意图，蓄电球是一个空心的不接地的球壳，当电源接通后，电动机会带动橡胶带转动，同时摩擦产生电荷。
并通过橡胶带自身的滚动，这些电荷会聚集在球壳外。
当球壳上聚集到一定电荷时，关闭电源，电动机停止转动，这时用放电球13靠近球壳，就会看见球壳和放点球之间产生电火花，即明显放电现象。
这时的电压可以达到几万十几万伏。
实验仪器范氏起电机放点导体棒实验步骤（1）仔细阅读范氏起电机的说明书，熟悉仪器。
（2）按照要求，连接电源，打开开关，同时打开干燥用的白炽灯。
（3）一段时间后，关闭开关，握住放电球的绝缘手柄，使放电球靠近球壳，记下实验现象，应该会看到球壳和放电球之间有明显的电火花产生，并在短暂放电后结束，这时候要粗略测量出放电球和球壳之间的距离。
（4）重复几次实验，并粗略估算出范氏起电机可以产生的电压。
实验注意事项（1）在起电机聚集电荷的时候，不要离起电机太近。
（2）在放电之前不要用手去触摸球壳，虽然起电机所聚集的电量较小，一般不会对人体产生太大的伤害，不过过高的瞬间电流也多多少少会对人体产生影响。
实验记录现象：当放电球靠近导体球壳到一定距离的时候，会看到导体球壳与放电球之间产生明显地电火花，并很快就消失。
范德格拉夫起电机演示试验
最速下降线Brachistochrone伽利略在1630年提出一个问题──“一个质点在重力作用下，从一个给定点到不在它垂直下方的另一点，如果不计摩擦力，问沿着什么曲线滑下所需时间最短。
”。
他说这曲线是圆，可是这是一个错误的答案。
瑞士数学家约翰．伯努利在1696年再提出这个最速降线的问题（problem of brachistochrone），征求解答。
次年已有多位数学家得到正确答案，其中包括牛顿、莱布尼兹、洛必达和伯努利家族的成员。
这问题的正确答案是连接两个点上凹的唯一一段旋轮线。
[实验装置]本演示仪器有三条固定的轨道，一条是直线，一条是任意曲线，一条是下凹的摆线。
摆线看上去似乎是最长。
这三图1 最速下降线演示仪条轨道的起点和终点是完全相同的，如图1所示。
[现象观察]把三个球，分别放在三条轨道顶端的挡板前，用手拿开挡板，三球同时从顶端下滑。
结果表明，下凹的曲线轨道路线最长，但放在它上面的球反而先于直线和另一曲线轨道上的球到达终点。
[现象解密]物体沿轨道下降的速度还是简单地只取决于轨道的长度，而且还要取决于轨道的形状。
这三个球下落是重力作用的结果，球所受重力沿切线方向的分量越大，下落的速度就越快；而摆线轨迹是一条圆滚曲线，它的轨迹比较陡峭，重力在它切线方向上的分量比较大，球下落速度比较快，先到达终点；而直线和另一条曲线的轨道虽然短，但球下落的速度较摆线上的球下落速度慢，因此后到达终点。
哪么，这条最速降线的轨迹又是什么呢？假設A 、B 两点之間无摩擦力，如果路径如图2所示。
小球由A 到O 的速度是1V ，由O 到B 的速度是2V ，則从A 到B 所花的时间：12T =所花时间最短，需取极值，即满足：0dTdx= 由此可得：1212sin sin V V αα=图2 A 、B 固定的折线路径如果路径变成如图3的折线，1212sin sin V V αα=同理可得：31241234sin sin sin sin V V V V αααα∴===如果将A 、B 之间的路径越折越多，即越切越细，则可以发现，在每一点会有sin k Vα=，这里k 为常数。
范德格拉夫静电起电机
范德格拉夫静电起电机静电加速器是加速质子、α粒子、电子等带点粒子的一种装置，静电加速器的电压可高达数百万伏，它主要是靠静电起电机产生的，静电起电机最常用的一种是1931年由范德格拉夫（R.J.Van de Graaff,1901-1967）研制出来的，故亦称范德格拉夫静电起电机。
图6-29是静电起电机的工作原理图。
图中金属球壳A是起电机的高压电极，它由绝缘支柱C支撑着。
球壳内和绝缘支柱底部装有一对转轴D和D`，转轴上装有传送电荷的输电带（绝缘带B），并由电动机驱使它们转动。
在输电带附近装有一排针尖E（叫喷电针尖），而针尖与直流高压电源的正极相接，且相对地面的电压高达几万伏，故而在喷电针尖E附近电场很强，使气体发生电离，产生尖端放电现象。
在强电场的作用下，带正电的电荷从喷电针尖飞向输电带B，并附着在输电带上随输电带一起向上运动。
当输电带B上的正电荷进入金属球壳A时，遇到一排与金属球壳相连的针尖F（叫刮电针尖），因静电感应使刮电针尖F带负电，同时使球壳A带正电并分布在球壳的外表面上。
由于针尖F附近电场很强，产生尖端放电使刮电针尖上的负电荷与输电带上的正电荷中和，从而使输电带B恢复到不带电的状态而向下运动。
就这样，随着输电带的不断运转，金属球壳外表面所积累的正电荷越来越多，其对敌的电压也就越来越高，成为高压正电极。
同样道理，如果喷电针尖E与直流高压电源的负极相接，则将使金属球壳成为高压负电极。
不同极性的高压电极，可分别用来加速不同电荷符号的带电粒子。
由于尖端放电、漏电、电晕等原因，金属球壳的对地电压不可能很高，即使把金属球可放到有几个大气压的氮气中，其对地电压也只能达到数百万伏。
如果在金属球壳内放一离子源，离子将被加速而成为高能离子束。
近代范德格拉夫静电加速器可将氮和氧的离子加速到具有100MeV的动能。
目前静电加速器除用于核物理的研究外，在医学、化学、生物学和材料的辐射处理等方面都有广泛的应用。
范德格拉夫起电机的制作与静电
WU11 每个实验用一张ppt，只要写个标题就行了。实验展示通过现 场演示或视频播放。然后简单叙述一下原理。实验的标题我起 的可能不太准确，你可以想想有没有更合适的。
Windows User, 2019/6/25
幻灯片 10
WU9 这里放一段视频，对应的是“3.依装置图摆放，在两球间用丝绳 悬挂一棉团之类的轻小物体，可看到棉团在两球间往复弹跳。 原因：中性棉团被大球吸引，碰触而带负电，继而被大球排 斥，碰触小球而恢复电中性。”同样，如果能现场演示，视频就 不播放了。
WU6
幻灯片 8
WU6 在这里放一段范德格拉夫起电机运行的视频，最好能够看到电 弧。如果在现场演示，这个视频就不要播放了。
Windows User, 2019/6/25
WU8 WU11
利用范德格拉夫起电机进行的静电实验
1.尖端放电
WU9
2019/7/5
W利U1用0 范德格拉夫起电机进行的静电实验
Windows User, 2019/6/25
幻灯片 2
WU4 你调整一下格式，或者用竖排，参考下一页。
Windows User, 2019/6/25
WU12 “讨论”没有太多实质性内容，我就直接去掉了。
Windows User, 2019/6/25
2019/7/5
WU3
主要内容
•引言 •范德格拉夫起电机的设计与制作 •利用范德格拉夫起电机进行的静电实验 •结语
Windows User, 2019/6/25
WU10 另外，碰触小球后不会变成电中性，而是带正电了，所以会弹 向带负电的大球。
Windows User, 2019/6/25
范德格拉夫静电起电机
范德格拉夫静电起电机范德格拉夫静电起电机是一种利用静电起电原理的电器设备，广泛应用于实验室、医疗、工业生产等领域。
该起电机利用静电作用将原本平衡的电荷分开，使得正电荷在一侧聚集、负电荷在另一侧聚集，从而产生静电场。
当两个电荷之间存在电位差时，就会发生放电现象，产生电流。
这种静电起电机具有结构简单、操作便捷、效率高等特点，被广泛应用于科研、生产等领域。
范德格拉夫静电起电机的工作原理是基于范德格拉夫发电机的静电效应。
范德格拉夫电晶体通过静电作用将电荷限制在晶体表面，形成高压区和低压区，从而产生电势差。
通过放电电压将两个区域连接起来，从而将产生的电荷转移至高压区，形成电流。
这样就可以实现起电机的工作。
范德格拉夫静电起电机在实验室研究中有着广泛的应用。
例如，在物理实验中，可以利用范德格拉夫静电起电机产生高压电场，用于实验中的放电现象研究；在化学实验中，可以利用静电起电机产生足够的静电场，用于离子分析实验等。
这些实验都需要高压的电场条件，而范德格拉夫静电起电机正好可以满足这一需求。
除了在实验室中的应用外，范德格拉夫静电起电机还被广泛应用于医疗领域。
例如，静电起电机可以用于心脏手术中的静电除颤，通过产生静电场作用于心脏表面，消除心脏异常跳动。
此外，静电起电机还可以用于皮肤病患者的电治疗，通过改变皮肤表面的静电场，促进皮肤细胞的再生，加速伤口愈合。
在工业生产领域，范德格拉夫静电起电机也有着重要的应用价值。
例如，在纺织生产中，可以利用静电起电机对纤维进行带电处理，增强纤维之间的吸附力，提高纤维的质量；在印刷行业，可以利用静电起电机使油墨及时吸附在印刷材料表面，提高印刷效率。
这些应用都充分展示了范德格拉夫静电起电机在工业生产中的重要作用。
虽然范德格拉夫静电起电机在各个领域都有着广泛的应用，但在实际使用中仍然存在一些问题需要解决。
例如，起电机本身的维护和保养工作比较繁琐，需要定期进行清洁和润滑，以确保起电机的正常工作；另外，起电机在长时间使用后，静电效应会逐渐减弱，需要及时更换部件，保证电机的性能。
(静电起电原理)静电范德格拉夫起电机
范德格拉夫起电机工作原理我们大多数人都见过这个能让人们的头发直立的、称作范德格拉夫起电机的设备。
该设备看起来就像一个安装在底座上的大铝球，您可以从下图中看到它的效果。
Photo courtesy-->约翰·兹维萨和他的儿子近距离体验范德格拉夫起电机！您是否曾经想知道这个设备到底是什么、它是如何工作的、发明它的目的是什么以及您自己如何制作一台这样的设备？当然，它不是为了让人们的头发直立而发明的……或者，您是否曾经在干燥的冬日里拖着赤足走过地毯，然后在碰到某个金属物体时受到从未有过的电击？您是否曾想了解静电和静电贴纸的奥秘？如果您曾思考过上述任一问题，那么本文将为您提供完美的答案。
在本篇博闻网文章中，我们将对范德格拉夫起电机和静电进行一般性的讨论。
您甚至将学会如何制作自己的范德格拉夫起电机！要了解范德格拉夫起电机以及它的工作方式，您需要了解静电。
我们几乎全都熟悉静电，因为我们能在冬天看到并感觉到它。
在干燥的冬日，静电能够在我们的身体中累积，并且使电火花从我们的身体跳到金属物体或其他人的身体上。
当电火花跳跃时，我们能够看到、感觉到它，并听到电火花的声音。
词根英语中“electron”（电子）一词来自于希腊语中意思为amber（琥珀）的单词！在科学课上，您还可能用静电做过一些实验。
例如，如果您用丝绸摩擦玻璃棒或用毛线摩擦琥珀，那么玻璃和琥珀将产生静电荷，能够吸引小的纸片或塑料。
要了解在身体或玻璃棒产生静电荷时发生了什么事情，您需要了解组成我们日常所见之万物的原子。
所有物质都由原子组成，原子本身由带电粒子组成。
原子具有由中子和质子组成的原子核。
它们还具有由电子组成的“外壳”。
通常，物质呈电中性，这意味着电子和质子的数量相等。
如果原子具有的电子数超过质子数，则原子带负电。
如果它的质子数超过电子数，则带正电。
一些原子保持电子的能力比其他原子强。
物质保持电子能力的强弱决定了它在摩擦电序中的位置。
电磁学实验
跳环式楞次定律
实验目的：利用通电线圈及线圈内的铁芯所产生的变化磁场与铝环 的相互作用，演示楞次定律。
实验原理：
铁芯为φ26 X 450的软铁棒，线圈为有机玻璃骨架、 φ0.7mm高强度漆色线绕制而成。 当线圈中突然通电流时，穿过闭合的小铝环中的磁通 量发生变化，根据楞次定律可知，闭合铝环中会产生感 生电流、感生电流的方向和原线圈中的电流方向相反。 因此与原线圈相斥，相斥的电磁力是铝环上跳。
磁性轨道是用钢板加工成椭圆形轨道用作磁轭,上 面铺以钕铁硼(NdFeB)永磁块(表磁为0.4T)形成磁性导 轨.两边轨道起保证超导体周期运动的磁约束作用. 加速装置是使永磁体绕水平轴旋转在竖直面内产生 旋转磁场的方法来实现的.在扁圆柱形的尼龙轮上, 镶有 四块钕铁硼(NdFeB)磁块,尼龙轮固定在玩具电机轴上,电 机又固定在磁轨道面的正上方.当电机快速转动时,在此 导轨面的上方产生一绕水平轴旋转的磁场.若磁场转向与 超导体在轨道面上前进的方向同向时,则当超导体通过磁 旋转磁场的下方时便产生一驱动超导块加速前进的磁驱 动力,从而起加速作用. 操作方法：1、将列车模型放在液氮中浸泡一定时间(约3分钟),使 里面的超导材料由正常态 转变为超导态. (超导态就是 电阻率为零的状态).2、正悬浮:轨道朝上,将列车放置 在磁轨道上,列车便悬浮.注意使悬浮间隙处处相同.打 开加速用的旋转电机,轻轻推动一下列车,给它一初速度, 列车便沿着轨道无摩擦地运动起来. 3、倒挂悬浮:将轨 道翻转180,使磁面朝下,其余操作同2即可演示.
操作方法：1、闭合铝环的上跳演示
将电源插座插入电源，打开电源开关，将铝环套入铁 棒内按动操作开关。当开关接通则铝环高高跳起，当保 持操作开关接通状态不变，则铝环保持一定高度，选在 铁棒中央；当断开操作开关，则铝环落下。
《第3节 电势差》教学设计(部级优课)
《选修3-1第二章第3节电势差》教学设计一、教材依据：鲁科2003课标版选修3-1第二章第3节电势差二、设计思想：《电势差》这一节的地位具有双重性，首先，它是初高中知识的结合点，是初中所学电压知识的延续和深入；同时，高中知识层面上，本节内容具有承上启下的作用。
本节内容是在学生学习了“电势和电势能”之后，使用类比方法进一步加深对电势知识的学习，并为下一节内容奠定基础。
通过创设学生感兴趣的情境，使学生处于最大限度的主动激发状态，充分展示高一学生所特有的好动性、表现欲，从而有效地发现学生的个性并发展学生的创新能力。
三、教学目标：知识与技能：知道电势差就是电压；会推导电势差与电场力做功的关系，并用该式进行计算；理解电势差正、负值的意义，理解电势差与电势零点的选取无关。
过程与方法：通过类比高度差与电势差，理解电势差与电势零点的选取无关；经历实验和理论双重的科学探究过程，认识电势差的定义；通过数理结合推导电场力做功与电势差的关系，了解数学、类比思想在物理中的应用；情感态度与价值观：通过实际情景培养学生关注物理、关注生活的意识，并且培养学生在生活中应用物理知识的意识；以及培养学生的逻辑思维能力、与合作精神；四、教学重难点：教学重点：电势差的概念；电势差与电场力做功的关系；电势差正、负值的意义；教学难点：电势差概念及与电势零点的选取无关的理解；电势差与电场力做功的关系的推导。
五、教学准备：拍摄好范德格拉夫起电机点亮日光灯的微课、量程为-500μA～500μA的灵敏电流计、等势线描绘仪（其中的底板、电极、导电纸、探针和导线）、学生电源（直流输出6V）、打火机、PPT等六、教学过程：一）创设情境，引入新课【微课演示实验】范德格拉夫起电机能否点亮日光灯导语：同学们，与你们日常学习相伴的日光灯大家最熟悉不过了，我们都知道日光灯通电就可以发光。
有传言说不通电就可以使日光灯发光，你们相信吗？学生：部分相信，部分不相信。
教师：物理是一门实验学科，老师带你们一起去验证一下，让我们拭目以待。
怎样才能成功地做好静电实验
怎样才能成功地做好静电实验点击数：1057 次录入时间：2008-4-15 8:59:00 编辑：lixiangmail摘要：简要分析静电实验难做的原因，讨论做好实验的方法。
关键词：静电实验经验。
静电演示实验是物理教师感到最难做的物理实验之一，有时在实验准备时能做成功，一上讲台就莫名其妙地不灵了。
因此，一些老师很怕做静电演示实验，特别是在天气不好的阴雨天气。
影响静电实验成败的因素颇多，仪器、材料、天气、操作、洁净等等。
这些因素作用在具体的仪器条件和实验环境下，往往使问题变得复杂和捉摸不定。
讨论这些因素的作用，对每一实验方法及仪器结构和原理的理解，才能在具体的实验条件下发现问题的症结，及时采取有效措施使实验得以成功。
１．静电的特点及其所导致的漏电问题静电的特点是高电压，微电量。
这一特点使得静电电荷很容易漏，且常常是一漏就光。
这种情况在天气潮湿时尤为突出。
为什么会这样呢？人们自然会想到潮湿的空气绝缘性差，静电电荷自然容易通过暴露于空气中的带电部分而漏掉。
这就使不少老师只有在天气干燥时才敢在课堂上做静电演示实验。
实际上这是没有把握漏电的关键所致，因为常见的漏电实际上主要是由于材料的绝缘性能不好引起的。
这里特别要指出的是，对于静电来说，在低压情况下（如交流市电）我们所熟悉的不少绝缘体，如硬纸板、干木棒、塑料电线甚至玻璃棒，橡胶棒都是不可*的绝缘体，在空气潮湿、材料老化变性或表面不甚清洁时更是如此。
课本中介绍的用丝绸摩擦玻璃棒和用毛皮摩擦胶棒的起电方法之所以效果不佳，原因不是用这些材料摩擦时不能起电，而是玻璃棒和橡胶棒不易保持住电荷，空气不够干燥时，通常被我们视为绝缘体的这些材料在静电（高压）条件下形同导体，漏电之快，出乎意料。
这就是影响静电实验诸因素中最致命的一个。
在进行静电实验前，必须对仪器进行仔细检验，所有绝缘部分（如绝缘导体的支杆、支座、起电盘的手柄、验电器导电杆与外壳之间的绝缘塞等）都必须采用绝缘性能良好的材料。
物理演示实验
19 潜望镜
原理：
✓ 当光线经过与水平面成45°角的上下两面平行镜面时，参 观者在下部的观察孔就能看到上面的物体。
✓ 光的镜面反射。
操作：
✓ 目镜在下面。
注意：
✓ 爱护仪器。
20 魔法钱箱
原理：
✓ 根据平面镜成像的特点制成。
操作：
✓ 向一个四周封闭、一面通透的空箱顶部放进一枚硬币。 ✓ 从正面看不到硬币；但从后面能找到了硬币。
✓ 用手可改变电场分布，改变发光颜色，利用此原理可制作 等离子电视。
操作：
✓ 打开电源。 ✓ 用手触摸球面，可改变发光颜色。 ✓ 使用完毕，关闭电源。
注意：
✓ 爱护仪器，小心击碎。
08 热声效应
原理：
✓ 本演示仪是共振型驻波热声制冷实验装置。 ✓ 在谐振管上端有一热声堆，扬声器产生的声波
在谐振管内形成纵向驻波； ✓ 输入最大功率声波，揩振管上端温度会渐渐升
✓ 全息照片既记录了物体反射光的强度，又记录 了物体反射光的相位。
✓ 在一张全息底片上可以分层记录多幅全息照。
操作：
✓ 改变观察角度，可以看到玻璃中的齿轮和卡尺。
注意：
✓ 全息照片仍为单面图像； ✓ 当你不小心打碎全息照片时，每块碎片都能
再现物体的完整画面。
05 范氏起电机
原理：
✓ 高压电源通过尖端放电的方式，将电荷传到并分布在球壳 上，球壳电位将达到10万伏。
✓ 稳定悬浮靠内部负反馈机制来保持。
操作：
✓ 通电后，慢慢抽出小匙，使地球仪悬浮。
注意：
✓ 使用完毕，关闭电源。 ✓ 操作上，动作要轻。
33 双锥体上坡
原理：
✓ 虽然圆锥看上去“爬”到坡上了，但其实圆锥重心是下降的。
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悬浮地球仪
Magnetic suspension globe
磁悬浮地球仪运用磁悬浮的科学原理，将地球仪在无任何支撑及触点的空中自转,展示地球的真实状态，具有独特的视觉效果，给人以奇特新颖的感觉和精神享受。
同时具有很高的欣赏和使用价值，地球球面为标准的世
界地图，世界各国疆域，版图及
重要城市尽收眼底,寓教娱乐，
融知识和趣味于一体，感受高科
技产品的神奇魅力。
[实验装置]
磁悬浮地球仪如图1所示。
仪器内部装置如图2所示。
整个装
置由A，B，C三部分组成，A为待悬浮体地球仪，B，C分别为上下固定点。
在地球仪A的南北两极处各安装一个小的永磁体，外N极内S极；C处安装一个永磁体，极性为上S极下N极。
[现象观察]
图1磁悬浮地球仪装置
B
C
图2 地球仪内部构件示意图
1．接通电源；
2．双手持地球仪,使北极点自上而下慢慢接近上磁极,在一定高度处突然觉得手持力消失，双手松开即可将地球仪悬浮在空中，并在空中缓慢地转动地球仪。
[现象解密]
本实验是利用磁体间的相互作用实现常温磁悬浮的。
但通常情况下，磁体间距离越近作用力越大。
因此，由静磁场对磁体的作用而形成的磁悬浮一般是不稳定的。
这里是在上磁极上安装有一个带有负反馈功能的电磁线圈，使得在一定高度处有一个势能极小点。
地球仪的常温磁悬浮就是利用这一极小点：即把地球仪放置在该势能极小点处。
为了实现磁悬浮，采取了两项措施，那就是负反馈调节磁力和用磁力定位。
B为上固定点，它由永磁体E、磁场敏感元件F和励磁线圈D组成。
如果没有D，只靠E的作用不可能使A稳定地浮起来。
为使A能稳定地悬浮，特意在上固定点B设置F和D，令励磁线圈D通以一定强度的电流，电流线圈产生的磁场方向与永磁体E的相同，即它们的合磁场对地球仪上的N极产生吸引。
磁场敏感元件F感知地球仪A上极地磁极的位置，若地球仪A靠近E的S极时，合磁场将较强，有更吸引A往上的趋势，此时受F调整的控制电路将减弱流过D线圈的电流，使合磁场变弱，A将因吸引减弱而不向上运动；反之，若A 偏下，F感知地球仪偏下，F调整控制电路将增强流过D线圈的电流，
使合磁场变强，A将因吸引力增强而不向下运动。
总之，在控制电路的调节下，地球仪A受到的磁力与重力平衡，悬浮在空中。
下固定点C的作用是防止地球仪A摆动，使A总是趋于竖直并稳定地悬浮在空中。
[知识拓展]
目前世界上有三种类型的磁悬浮。
一是以德国为代表的常导电式磁悬浮，二是以日本为代表的超导电动磁悬浮，这两种磁悬浮都需要用电力来产生磁悬浮动力。
而第三种，就是中国的永磁悬浮，它利用特殊的永磁材料，不需要任何其他动力支持。
中国永磁悬浮与国外磁悬浮相比有五大方面的优势：一是悬浮力强。
二是经济性好。
三是节能性强。
四是安全性好。
五是平衡性稳定。
槽轨永磁悬浮是专为城市之间的区域交通设计的，列车在高架的槽轨上运行，设计时速230公里，既可客运，又可货运。
[思考题]
1．用交流涡流能否实现物体的常温磁悬浮?
2．当出现断电时悬浮体会自动向上吸起，避免了向下掉损坏悬浮体，试分析其原理。