物理基本概念和基本規律（中）

2005年1月

41.第一個用電場線描述電場的科學家是——法拉第。電場線并不存在，是人為畫出的。電場線不閉合，磁感應線是閉合的曲線。40.元電荷——電子（質子）所帶的電量（e=1.60×10-19C）為所有電量中的最小值，叫做元電荷。42--45

42.用比值定義的物理量如電場強度E=F/q、電勢差U=W/q、電容C=Q/U、電阻R=U/I、磁感應強度B=Fm/IL等都跟等式右邊的物理量無關。

43.電容器跟電源連接時，U不變，d減小，C增大,Q增大,E增大.

44.電容器充電后跟電源斷開,Q不變,d減小，C增大,U減小,E不變.45.帶電粒子在勻強電場中的運動——

加速：qU=1/2mv2偏轉：類平拋運動.50.

電源的電動勢等于外電路斷開時的路端電壓，路端電壓隨外電阻的增大而增大。

51.

電源的電動勢等于U—I圖線跟縱軸的交點的值，內電阻等于U—I圖線的斜率。50--5252.用伏安法測量電阻時，安培表內接時，R測=U/I=Rx+RA

大電阻（RX>>RA）用內接法;安培表外接時，R測=U/I=RXRV／(RX+RV)小電阻(RX<<RV)用外接法。測量電阻的其它方法

53.電壓表的改裝——串聯一個大電阻GR1IgUUgU1=U-UgRg(U-Ug)/Ug=R1/Rg∴R1=Rg(U-Ug)/Ug=(n-1)Rg54.安培表的改裝——并聯一個小電阻GR2RgIgI2I(I–Ig)R2=IgRg∴R2=RgIg/(I–Ig)=Rg/(n-1)

55.用歐姆表測電阻時，必須先選擇量程，進行調零，測量時待測電阻要跟電源斷開，讀數要乘以倍率，指針應在中央1/3刻度附近。若指針偏轉太大，應換用較小量程，重新進行調零后進行測量。若指針偏轉太小，應換用較大量程，重新調零后進行測量。測量結束，要拔出表筆，并將選擇開關置于OFF或者交流500V檔。歐姆表的黑表筆跟表內電池的正極相連。

多用表的讀數方法55

59.

右手定則應用在確定電流的磁場方向和電磁感應中感應電流的方向；左手定則應用在確定磁場對通電導線的作用力方向和洛侖茲力的方向。60.

帶電粒子在勻強磁場中只受洛侖茲力作用時，做勻速圓周運動。圓周運動的半徑跟動量成正比，圓周運動的周期跟半徑、速度無關。在復合場中的運動要根據受到的合力和初始條件決定。帶電粒子在速度選擇器中做勻速直線運動的條件是：qvB=qE例

質譜儀

回旋加速器61.

電磁感應現象：不論用什么方法，只要穿過閉合電路的磁通量發生變化，閉合電路中就有感應電流產生。產生感應電動勢的那部分導體相當于電源。產生感應電動勢的條件：a.磁通量發生變化。b.回路中的一部分導體做切割磁感應線運動。c.線圈中的電流發生變化（自感現象）62.

判斷感應電流的方向：a.楞次定律（“增反減同”）b.右手定則.感應電流的效果總是阻礙產生感應電流的原因63.

自感現象：由于導體本身的電流發生變化而產生的電磁感應現象叫自感現象。

自感線圈中的電流不能突變。例62--6364.日光燈——鎮流器跟燈管串聯，啟動器跟燈管并聯,電路圖如右圖。鎮流器的作用——啟動時，產生高電壓，幫助點燃；正常工作時的感抗限制電流，保護燈管。注意：燈管兩端的電壓與鎮流器的電壓之和不等于電源電壓。啟動器的作用——自動開關可用普通開關或短絕緣導線代替。-64～S

～

70.減小輸電線路上的功率（電壓）損失的基本方法是用變壓器提高輸電電壓：輸電功率一定的情況下，電壓提高n倍，輸電電流減小到1/n，輸電線路上的電壓損失減小到1/n，輸電線路上的功率損失減小到1/n2例71.對于純電阻電路，歐姆定律仍然適用，只是要用有效值。電感對交流電的阻礙作用叫感抗，交流電的頻率越大、自感系數越大，感抗越大。XL=2πfL電感是“通直流，阻交流，通低頻、阻高頻”。電容對交流電的阻礙作用叫容抗，交流電的頻率越大、電容越大，容抗越小。XC=12πfC電容是“通交流，阻直流，通高頻、阻低頻”。例70-71

73.麥克斯威建立了電磁場理論，預言了電磁波的存在，赫茲用實驗證實了電磁波的存在。

74.麥克斯韋電磁場理論的兩大支柱：變化的磁場產生電場，變化的電場產生磁場72.LC振蕩電路的固有周期固有頻率75.電磁波的傳播速度v與頻率f、波長λ的關系是v=λf77.LC振蕩電路發射的電磁波的波長。78.電磁波的發射——開放電路、調制電磁波的接收——調諧、檢波76.電磁波由一種媒質進入另一種媒質時頻率不變，傳播速度和波長會發生變化。80.惠斯頓電橋平衡條件R1R4=R2R3

示波器的使用R1R4

R3

R2EGSDABC例：某一用直流電動機提升重物的裝置,如上右圖所示.重物的質量m=50千克,電源的電動勢ε=110伏特,不計電源內阻及各處的摩擦.當電動機以v=0.90米/秒的恒定速度向上提升重物時,電路中的電流強度I=5A，由此可見電動機線圈的電阻等于多少？解：由能量守恒定律P電=P機+PR5×110=500×0.90+25RIε=mgv+I2R∴R=4Ω電動機電動機εKmv如圖示電路中，已知直流電動機M的電阻是R，電源的內阻是r，當電動機正常工作時，電壓表的示數是U，電流表的示數是I，則以下結論正確的是()A.ts內電動機產生的熱量是I2RtB.ts內電動機產生的熱量是IUtC.電源電動勢是(IR+Ir)D.電源電動勢是(U+Ir)MAVAD電動機返回上式是從勻強電場的情況得出的，上式同樣適用非勻強電場的情況

由動能定理1/2mv2=qU帶電粒子在電場力的作用下，電場力所的功W=qU，設帶電粒子到達負極板時的速度為V帶電粒子的加速Uq-+qE返回帶電粒子的偏轉如圖所示，在真空中水平放置一對金屬板Y和Y’，板間距離為d．在兩板間加以電壓U，兩板間的勻強電場的場強為E=U/d．現有一電荷量為-q的帶電粒子以水平速度v0射入電場中.Y′φv0Y-qyL帶電粒子在初速度方向做勻速運動L=v0tt=L/v0帶電粒子在電場力方向做勻加速運動帶電粒子通過電場的側移偏向角φ0φv0vtvy返回ORP出Pmr電源的輸出功率:可見電源輸出功率隨外電阻變化的圖線如圖所示，而當內外電阻相等時，電源的輸出功率最大為P—R圖線返回例、如圖所示，abcd是一個邊長為l的正方形，它是磁感應強度為B的勻強磁場橫截面的邊界線，一帶正電粒子從ad邊的中點O與ab邊成30°角且垂直于磁場的方向射入，若該帶電粒子所帶電荷量為q、質量為m（重力不計）則

（1）該帶電粒子在磁場中飛行時間最長是多少？（2）若要帶電粒子飛行時間最長，帶電粒子的速度必須符合什么條件？adcbOv30°解：（1）從ab邊射出飛行時間最長如圖示：∴t=5T/6=5πm／3qB（2）做圓周運動的半徑為r=mv/qBr+rsin30°≤l/2即mv/qB≤l/3∴v≤qBl／3m具有相同核電荷數而不同質量數的原子互稱同位素，質譜儀是分離各種元素的同位素并測量它們質量的儀器，它由靜電加速器、速度選擇器、偏轉磁場、顯示屏等組成，它的結構原理如圖所示。質譜儀的D形盒的半徑為R，用來加速質量為m，帶電量為q的質子，使質子由靜止加速到能量為E后，由A孔射出。求：（1）加速器中勻強磁場B的方向和大小。（2）設兩D形盒間的距離為d，其間電壓為U，加速到上述能量所需回旋周數.（3）加速到上述能量所需時間(不計通過縫隙的時間）。A

～Ud解：（1）由qvB=mv2/RE=1/2×mv2B的方向垂直于紙面向里.（2）質子每加速一次，能量增加為qU，每周加速兩次，所以n=E/2qU（3）周期T=2πm/qB且周期與半徑r及速度v都無關t=nT=E/2qU×2πm/qB=πmE/q2UB回旋加速器返回

例3.如圖所示的電路，L是自感系數較大的線圈，在滑動變阻器的滑動片P從A端迅速滑向B端的過程中，經過AB中點C時通過線圈的電流為I1；P從B端迅速滑向A端的過程中，經過C點時通過線圈的電流為I2；P固定在C點不動，達到穩定時通過線圈的電流為I0，則（）A.I1=

I2=

I0

B.I1>

I0>

I2C.I1=

I2>

I0

D.I1<

I0<I2R1LABCP·RD例4.如圖14所示的電路，L1和L2是兩個相同的小電珠，L是一個自感系數相當大的線圈，其電阻與R相同，由于存在自感現象，在電鍵S接通時，_______燈先亮；S斷開時，_______燈先熄滅。L2L1LRSL1L2返回交流電的產生返回.圖中是某一非正弦交流電電流隨時間變化的圖像，此交流電的有效值是

.Q直=I2RT根據有效值的定義，由Q直=Q交，得到5Ai(A)t(s)0.020.040有效值it圖中是兩個非正弦交流電電流隨時間變化的圖像，它們的最大值都是10A,它們的有效值分別是：itABitA：7.07AB:Q=I1

2RT/2+0=I2RTI1=7.07A∴I=5A有效值返回

例.

如圖所示，abcd是交流發電機的矩形線圈,ab=30cm,bc=10cm,共50匝,它在B=0.8T的勻強磁場中繞中心軸OO′順時針方向勻速轉動，轉速為480r/min,線圈的總電阻為r=1Ω,外電阻為R=3Ω,試求:1.線圈從圖示位置轉過1/4轉的過程中,電阻R上產生的熱量和通過導線截面的電量2.從圖示位置轉過30°時的電流值abcdBRVAEm=NBωS=60.3VIm=Em/（R+r）=15.1A轉過900的過程中電阻R上產生的熱量為Q=I2Rt=I2RT/4=10.7J感應電流的平均值為轉過900的過程中通過導線橫截面的電量為返回2.從圖示位置轉過30°時的電流值為i=Im

sin30°=15.1×0.5=7.55A如圖示：把電阻、電感線圈、電容器并聯接到某一交流電源上，三個電流表的示數相同。若保持電源電壓不變，而將頻率加大，則三個電流表的示數I1、I2、I3的大小關系是（D）I1=I2=I3

I1＞I2＞I3I2＞I1＞I3I3＞I1＞I2RLC交流電路返回A1A2A3～UAV伏安法測E、r返回限流器電路安培表內接法RX＞＞RARXAV限流器電路安培表外接法

RX＜＜RVRXVAAV分壓器電路安培表內接法RX＞＞RAAVRX分壓器電路安培表外接法RX＜＜RVVARX五.伏安法測電阻電路返回替代法測量電阻∵I2R=I1Rx∴Rx=I2R/I1(不計電源內阻)RxRAI1ARRxARRxI2替代比較法測電阻比較法測量電阻VA1伏安法測電壓表電阻VRabSR0半偏法測量電表電阻GS1S2R1R2半偏法R1>100R2時有Rg=R2條件R<<R0由I1Rx=I2R得Rx=I2R／I1比較法測電阻A1A2R1=100Ω

R2=50Ω由I1r1=I2r2得r1=I2r2／I1vRXv甲、乙甲圖中的電壓表的電壓U1、乙圖中的電壓表的電壓U2比較法測電壓表電阻返回Ω表原理注意：歐姆表的黑表筆跟表內電池的正極相連。紅表筆跟表內電池的負極相連。用歐姆表判別二極管好壞時用到這一點。176543289017654328901765432890176543289017654328901765432890×1×100×10×10000×100000×1000電阻箱的使用最大電阻為圖示讀數為45190Ω999999

Ω電阻箱返回多用表的讀數方法0—2.5V交流讀最下刻度歐姆表讀最上刻度乘以倍率其它電壓電流均讀中間刻度如圖示多用電表，選擇開關分別置于下列位置時的讀數是：×100——10V量程——250V量程——5mA量程——2.5V交流量程—

1.00kΩ6.2V155V3.10mA1.85V返回

例.如圖所示，有一理想變壓器，原線圈匝數為n1，兩個副線圈的匝數分別為n2和n3，原副線圈的電壓分別為U1、U2、U3，電流分別為I1、I2、I3，兩個副線圈負載電