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1、第十二章 電磁振蕩電磁波 相對(duì)論 第一節(jié) 電磁振蕩 電磁波基礎(chǔ)知識(shí) 一、電磁振蕩在振蕩電路里產(chǎn)生振蕩電流的過程中,由容器極板上的電荷,通過線圈的電流,以及跟電流和電荷相聯(lián)系的磁場(chǎng)和電場(chǎng)都發(fā)生周期性變化的現(xiàn)象,叫做電磁振蕩。1. LC振蕩電路由自感線圈和電容器組成的電路就是最簡單的振蕩電路,簡稱LC回路。 在LC回路里,產(chǎn)生的大小和方向都做周期性變化的電流,叫做振蕩電流。 如圖所示,先將電鍵S和1接觸,電鍵閉合后電源給電容器C充電,然后S和2接觸,在LC回路中就出現(xiàn)了振蕩電流。大小與方向都做同期性變化的電流叫振蕩電流2電磁振蕩 在產(chǎn)生振蕩電流的過程中,電容器上極板上的電荷q,電路中的電流i,電容
2、器內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度E,線圈中磁感應(yīng)強(qiáng)度B都發(fā)生周期性的變化,這種現(xiàn)象叫做電磁振蕩(1)從振蕩的表象上看:LC振蕩過程實(shí)際上是通過線圈L對(duì)電容器C充、放電的過程。(2)從物理本質(zhì)上看:LC振蕩過程實(shí)質(zhì)上是磁場(chǎng)能和電場(chǎng)能之間通過充、放電的形式相互轉(zhuǎn)化的過程。3振蕩的周期和頻率電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時(shí)間叫做周期。一秒鐘內(nèi)完成的周期性變化的次數(shù)叫做頻率。在電磁振蕩發(fā)生時(shí),如果不存在能量損失,也不受外界其它因素的影響,這時(shí)的振蕩周期和頻率叫做振蕩電路的固有周期和固有頻率,簡稱振蕩電路的周期和頻率。理論研究表明,周期T和頻率f跟自感系數(shù)L和電容C的關(guān)系: 注意:當(dāng)電路定了,該電路的周期與頻率就是定值,
3、與電路中電流的大小,電容器上帶電量多少無關(guān)4LC振蕩過程中規(guī)律的表達(dá)。(1)定性表達(dá)。在LC振蕩過程中,磁場(chǎng)能及與磁場(chǎng)能相關(guān)的物理量(如線圈中電流強(qiáng)度、線圈電流周圍的磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度、穿過線圈的磁通量等)和電場(chǎng)能及與電場(chǎng)能相關(guān)的物理量(如電容器的極板間電壓、極板間電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度、極板上電量等)都隨時(shí)間做周期相同的周期性變化。這兩組量中,一組最大時(shí),另一組恰最小;一組增大時(shí),另一組正減小。這一特征正是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律所決定的。 (2)定量表達(dá)。在LC振蕩過程中,盡管磁場(chǎng)能和電場(chǎng)能的變化曲線都比較復(fù)雜,但與之相關(guān)的其他物理量和變化情況卻都可以用簡單的正(余)弦曲線給出定量表達(dá)。以LC振蕩過程中線圈
4、L中的振蕩電流i(與磁場(chǎng)能相關(guān))和電容器C的極板間交流電壓u(與電場(chǎng)能相關(guān))為例,其變化曲線分別如圖中所示。注意:分析電磁振蕩要掌握以下三個(gè)要點(diǎn)(突出能量守恒的觀點(diǎn)):充電充電放電放電充電放電t1t1t2t2t3t3t4t4t5t5理想的LC回路中電場(chǎng)能E電和磁場(chǎng)能E磁在轉(zhuǎn)化 過程中的總和不變?;芈分须娏髟酱?,L中的磁場(chǎng)能越大(磁通量越大)。極板上電荷量越大,C中電場(chǎng)能越大(板間場(chǎng)強(qiáng)越大、兩板間電壓越高、磁通量變化率越大)。因此LC回路中的電流圖象和電荷圖象總是互為余函數(shù)。5LC振蕩過程的階段分析和特殊狀態(tài)如圖所示,在O、t2、t4時(shí)刻,線圈中振蕩電流i為0,磁場(chǎng)能最小,而電容器極板間電壓u恰
5、好達(dá)到最大值,電場(chǎng)能最多,在t1、t3時(shí)刻則正相反,振蕩電流、磁場(chǎng)能均達(dá)到最大值,而電壓為0,電場(chǎng)能最少。在Ot1和t2t3階段,電流增強(qiáng),磁場(chǎng)能增多,而電壓降低,電場(chǎng)能減小,這是電容器放電把電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能的階段;在t1t2和t3t4階段,電流減弱,磁場(chǎng)能減小,而電壓升高,電場(chǎng)能增多,這是電容器充電把磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能的階段。例1在如圖所示的L振蕩電路中,當(dāng)線圈兩端MN間電壓為零時(shí),對(duì)電路情況的敘述正確的是( AD ) A電路中電流最大 B線圈內(nèi)磁場(chǎng)能為零 C電容器極板上電量最多 D電容器極板間場(chǎng)強(qiáng)為零 解析:MN間電壓為零,即電容器極板間電壓為零,這時(shí)極板上無電荷,故板間場(chǎng)強(qiáng)為零,電路中
6、電流強(qiáng)度最大,線圈中磁場(chǎng)能最大 說明:在LC振蕩電路中,由于線圈有自感作用,且線圈無電阻,它的電壓和電流關(guān)系就不同于一般直流電路,決不能用直流電路的知識(shí)來進(jìn)行研究對(duì)于LC振蕩電路中的一般問題,可通過電容器的有關(guān)知識(shí)和能量轉(zhuǎn)換關(guān)系來分析求解例2如圖所示電路,K先接通a觸點(diǎn),讓電容器充電后再接通b觸點(diǎn)設(shè)這時(shí)可變電容器電容為C,線圈自感系數(shù)為L,(1)經(jīng)過多長時(shí)間電容 C上電荷第一次釋放完?(2)這段時(shí)間內(nèi)電流如何變化?兩端電壓如何變化?(3)在振蕩過程中將電容C變小,與振蕩有關(guān)的物理量中哪些將隨之改變?哪些將保持變化?解析:(1)極板上電行由最大到零需要14周期時(shí)間,所以t=T/4= (2)從能量
7、角度看,電容器釋放電荷,電場(chǎng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌?chǎng)能,待電荷釋放完畢時(shí),磁場(chǎng)能達(dá)到最大,線圈兩端電壓與電容兩極板間電壓一致,由于放電,電容兩極板間電壓由最大值減至零,線圈兩端電壓也由最大值減為零值得注意的是這段時(shí)間內(nèi)電流由零逐漸增大當(dāng)線圈兩端電壓為零時(shí),線圈中電流強(qiáng)度增至最大千萬不要把振蕩電路看成直流電路,把電容器看成一個(gè)電源,把線圈看成一個(gè)電阻這里電磁能沒有被消耗掉,只是不斷地相互轉(zhuǎn)化在直流電路中,電阻上通過的電流和電阻兩端的電壓,變化步調(diào)一致,電壓大電流也大,電壓小電流也小在振蕩電路中,存在自感現(xiàn)象及線圈電阻為零的情況,電流和電壓變化步調(diào)不一致,所以才出現(xiàn)電壓為零時(shí)電流最大的現(xiàn)象 (3)在振蕩過程中
8、,當(dāng)電容器C變小時(shí),根據(jù)周期公式,周期T變小,頻率f增大同時(shí)不論是增大電容極板間的距離d,還是減小正對(duì)面積S,電容C變小,外力都對(duì)電容做功,振蕩電路能量都增加,故電場(chǎng)能、磁場(chǎng)能、磁感強(qiáng)度和振蕩電流的最大值都增加極板上電荷最大值將不變,極板電壓最大值將增加若減小正對(duì)面積S使電容C變小時(shí),電場(chǎng)強(qiáng)度最大值增加C L例3 某時(shí)刻LC回路中電容器中的電場(chǎng)方向和線圈中的磁場(chǎng)方向如右圖所示。則這時(shí)電容器正在_(充電還是放電),電流大小正在_(增大還是減?。?。 分析:用安培定則可知回路中的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向,而上極板是正極板,所以這時(shí)電容器正在充電;因?yàn)槌潆娺^程電場(chǎng)能增大,所以磁場(chǎng)能減小,電流也減小。二電磁
9、場(chǎng)、電磁波1麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的要點(diǎn):(1)變化的磁(電)場(chǎng)將產(chǎn)生電(磁)場(chǎng)。(2)變化的磁(電)場(chǎng)所產(chǎn)生的電(磁)場(chǎng)取決于磁(電)場(chǎng)的變化率。具體地說,均勻變化的磁(電)場(chǎng)將產(chǎn)生恒定的電(磁)場(chǎng),非均勻變化的磁(電)場(chǎng)將產(chǎn)生變化的電(磁)場(chǎng),周期性變化的磁(電)場(chǎng)將產(chǎn)生周期相同的周期性變化的電(磁)場(chǎng)。(3)變化的磁場(chǎng)和變化的電場(chǎng)互相聯(lián)系著,形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一體電磁場(chǎng)。變化的電場(chǎng),其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)其周圍產(chǎn)生電場(chǎng) 注意:均勻變化的電場(chǎng)(或磁場(chǎng))其周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)(或電場(chǎng))2電磁場(chǎng):變化的電場(chǎng)磁場(chǎng)形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體叫電磁場(chǎng)3電磁波:變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生,由近及遠(yuǎn)地
10、向周圍傳播,形成了電磁波電磁波是怎樣產(chǎn)生的:如果在空間某處發(fā)生了周期性變化的電場(chǎng),就會(huì)在空間引起周期性變化的磁場(chǎng),這個(gè)周期性變化的磁場(chǎng)又會(huì)在較遠(yuǎn)的空間引起新的周期性變化的電場(chǎng),新的周期性變化的電場(chǎng)又會(huì)在更遠(yuǎn)的空間引起新的周期性變化的磁場(chǎng)這樣,電磁場(chǎng)就由近及遠(yuǎn)向周圍空間傳播開去,形成了電磁波。電磁波的特點(diǎn): a.電磁波的傳播不需要介質(zhì),但可以在介質(zhì)中傳播。b.電磁波是橫波。E與B的方向彼此垂直,而且都跟波的傳播方向垂直,因此電磁波是橫波。電磁波的傳播不需要靠別的物質(zhì)作介質(zhì),在真空中也能傳播。 c.電磁波的波速等于光速,實(shí)際上,光就是特定頻率范圍內(nèi)的電磁波。 電磁波的波長、頻率、波速三者之間的關(guān)系
11、是:=C/f。 此式為真空中傳播的電磁波各物理量之間的關(guān)系式。d場(chǎng)是能量貯存的場(chǎng)所,電磁波貯存電磁能e赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在,還測(cè)定了電磁波的波長和頻率,得到了電磁波的傳播速度注意:要深刻理解和應(yīng)用麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩大支柱:變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng),變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。可以證明:振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng);振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)。 按照麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論,變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的,形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一的場(chǎng),這就是電磁場(chǎng)。電場(chǎng)和磁場(chǎng)只是這個(gè)統(tǒng)一的電磁場(chǎng)的兩種具體表現(xiàn)。4.無線電波的發(fā)射和接收無線電技術(shù)中使用的電磁波叫做無線電波。 無線電波的波長從幾毫米到幾十千米。 根據(jù)波長
12、(或頻率),通常將無線電波分成幾個(gè)波段,每個(gè)波段的無線電波分別有不同的用途。無線電波的發(fā)射: 無線電波的發(fā)射必須采用開放電路,如圖所示,開放電路由振蕩器、互感線圈、天線、地線等幾部分組成。說明:有效地發(fā)射電磁波的條件是:頻率足夠高(單位時(shí)間內(nèi)輻射出的能量Pf 4);形成開放電路(把電場(chǎng)和磁場(chǎng)分散到盡可能大的空間離里去)。在發(fā)射用于通信等無線電波時(shí),必須讓電磁波隨各種信號(hào)而改變,這一過程叫調(diào)制。 使高頻振蕩的振幅隨信號(hào)而改變叫做調(diào)幅,使高頻振蕩的頻率隨信號(hào)而改變叫做調(diào)頻。無線電波的接收: 無線電波的接收必須采用調(diào)諧電路,如圖所示,調(diào)諧電路由可變電容器、電感線圈、天線、地線等幾部分組成。 當(dāng)接收電
13、路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí),接收電路產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng),這種現(xiàn)象叫電諧振。使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧。另外,要還原為原始的信號(hào),還必須有檢波等解調(diào)過程。5.電視和雷達(dá)電視:在電視的發(fā)射端,用攝像管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),利用電信號(hào)對(duì)高頻振蕩進(jìn)行調(diào)制然后通過天線把帶有信號(hào)的電磁波發(fā)射出去; 在電視的接收端,通過調(diào)諧、檢波、解調(diào)等過程將電信號(hào)送到顯像管,再由顯像管將電信號(hào)還原成圖象。雷達(dá):雷達(dá)是利用無線電波來測(cè)定物體位置的無線電設(shè)備,是利用電磁波遇到障礙物后發(fā)生反射的現(xiàn)象工作的。 例4關(guān)于電磁場(chǎng)的理論,下列說法中正確的是( BD ) A變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)一定是變化的 B變
14、化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)不一定是變化的 C均勻變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生的電場(chǎng)也是均勻變化的 D振蕩電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生同樣頻率的振蕩磁場(chǎng) 解析:麥克斯韋電磁理論指出,如果電場(chǎng)的變化是均勻的,產(chǎn)生的磁場(chǎng)是穩(wěn)定的;如果電場(chǎng)的變化是不均勻的,產(chǎn)生的磁場(chǎng)是變化的;振蕩電路是按正弦(或余弦)規(guī)律變化的,它產(chǎn)生的磁場(chǎng)也按正弦(或余弦)規(guī)律變化 說明:變化電場(chǎng)有均勻變化和非均勻變化兩種,其產(chǎn)生的磁場(chǎng)就有穩(wěn)定和變化之分新產(chǎn)生的場(chǎng)在某一時(shí)刻的大小取決于原來的場(chǎng)在這一時(shí)刻的變化率均勻變化的場(chǎng),其變化率是一個(gè)定值,故新產(chǎn)生的場(chǎng)就是一個(gè)穩(wěn)定場(chǎng)例5LC振蕩電路中線圈的電感為210-6Hz,欲使它發(fā)射出長波長為15 m的電磁波,電
15、容器的電容應(yīng)多大? 解析:電磁波在真空(或空氣)中傳播時(shí),不論其頻率大小如何,速度均為C(C300108m/s),且波長和頻率成反比關(guān)系,由此求得頻率然后由LC振蕩電路的頻率公式,即可求得電容C的大小 因?yàn)镃=f,所以f=c/=2107Hz。 又f=1/2 得C1/42Lf2=3110-11F31 pF例6. 一臺(tái)收音機(jī),把它的調(diào)諧電路中的可變電容器的動(dòng)片從完全旋入到完全旋出,仍然收不到某一較高頻率的電臺(tái)信號(hào)。要想收到該電臺(tái)信號(hào),應(yīng)該_(增大還是減?。╇姼芯€圈的匝數(shù)。 分析:調(diào)諧電路的頻率和被接受電臺(tái)的頻率相同時(shí),發(fā)生電諧振,才能收到電臺(tái)信號(hào)。由公式可知,L、C越小,f越大。當(dāng)調(diào)節(jié)C達(dá)不到目的
16、時(shí),肯定是L太大,所以應(yīng)減小L,因此要減小匝數(shù)。例7 某防空雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率為f=3103MHZ,屏幕上尖形波顯示,從發(fā)射到接受經(jīng)歷時(shí)間t=0.4ms,那么被監(jiān)視的目標(biāo)到雷達(dá)的距離為_km。該雷達(dá)發(fā)出的電磁波的波長為_m。 分析:由s= ct=1.2105m,這是電磁波往返的路程,所以目標(biāo)到雷達(dá)的距離為s /2=0.6105m=60km;由c=f可得= 0.1m圖1-116例8 電子感應(yīng)加速器是利用變化磁場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)來加速電子的。如圖所示,在圓形磁鐵的兩極之間有一環(huán)形真空室,用交變電流勵(lì)磁的電磁鐵在兩極間產(chǎn)生交變磁場(chǎng),從而在環(huán)形室內(nèi)產(chǎn)生很強(qiáng)的電場(chǎng),使電子加速被加速的電子同時(shí)在洛倫茲力的作用
17、下沿圓形軌道運(yùn)動(dòng)。設(shè)法把高能電子引入靶室,就能進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)工作。已知在一個(gè)軌道半徑為r=0.84m的電子感應(yīng)加速器中,電子在被加速的4.2ms內(nèi)獲得的能量為120MeV設(shè)在這期間電子軌道內(nèi)的高頻交變磁場(chǎng)是線性變化的,磁通量的最小值為零,最大值為1.8Wb,試求電子在加速器中共繞行了多少周?分析:根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,環(huán)形室內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E= 429V,設(shè)電子在加速器中繞行了N周,則電場(chǎng)力做功NeE應(yīng)該等于電子的動(dòng)能EK,所以有N= EK/Ee,帶入數(shù)據(jù)可得N=2.8105周。第二節(jié) 傳感器1光敏電阻光敏電阻的材料是一種半導(dǎo)體無光照射時(shí),導(dǎo)電性能不好;隨著光照的增強(qiáng),導(dǎo)電性能變好所似光敏電
18、阻的電阻值隨著光照的增強(qiáng)而減小 光敏電阻在被光照射時(shí)電阻發(fā)生變化,這樣光敏電阻就可以把光照強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換為電阻大小這個(gè)電學(xué)量圖10-3-1例9如圖10-3-1所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖其中R1為光敏電阻,R2 為定值電阻,此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是( )A當(dāng)有光照射R1時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓B當(dāng)有光照射R1時(shí),信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓C信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次D信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次【例】解析:R1為光敏電阻,當(dāng)有光照射出R1的阻值變小,R2上的電壓變大,信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓由題意知,當(dāng)傳送帶上的物體擋住光時(shí),信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓,這種電壓高低交替變化的信號(hào)
19、轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)的功能,達(dá)到自動(dòng)計(jì)數(shù)目的故AC選項(xiàng)正確答案:AC說明:本題中的自動(dòng)計(jì)數(shù)器具有廣泛的應(yīng)用,它是利用光敏電阻對(duì)光的敏感特性將光照強(qiáng)度這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量,并將電路中的電壓用信號(hào)處理系統(tǒng)識(shí)別以達(dá)到計(jì)數(shù)的目的2熱敏電阻和金屬熱電阻熱敏電阻是由半導(dǎo)體材料制成的,其電阻隨溫度變化明顯,導(dǎo)電能力隨溫度的升高而增強(qiáng) 某些金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大,用這樣的金屬可以制作成溫度傳感器,稱為熱電阻有一種常用的金屬熱電阻是用金屬鉑制作的 熱敏電阻或金屬熱電阻能夠把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)董,但相比而言,金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好,測(cè)溫范圍大而熱敏電阻的靈敏度較好3
20、電容式位移傳感器它是利用運(yùn)動(dòng)物體附帶的電介質(zhì)板在電容器內(nèi)部插入的多少來改變電容器的電容,從而把物體的位移這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電容這個(gè)電學(xué)量4霍爾元件霍爾元件:在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體(如砷化銦)薄片上,制作四個(gè)電極E、F、M、N,當(dāng)該半導(dǎo)體中的電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),它在當(dāng)磁場(chǎng)、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)了電勢(shì)差這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng),利用霍爾效應(yīng)制成的元件稱為霍爾元件如圖10-3-3所示圖10-3-3霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量霍爾元件的原理 外部磁場(chǎng)使運(yùn)動(dòng)的載流子受到洛倫茲力,在導(dǎo)體板的一側(cè)聚集,在導(dǎo)體板的另一側(cè)會(huì)出現(xiàn)多余的另一種電荷,從而形成橫向電場(chǎng);橫向電場(chǎng)對(duì)電子施
21、加與洛倫茲力方向相反的靜電力,當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí),導(dǎo)體板左右兩例會(huì)形成穩(wěn)定的電壓,被稱為霍爾電勢(shì)差或霍爾電壓圖10-3-4例10如圖10-3-4所示,有電流流過長方體金屬塊,金屬塊寬度為,高度為,有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里,金屬塊單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為,試問金屬塊上、下表面哪面電勢(shì)高?電勢(shì)差是多少?解析:當(dāng)電流在導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí),運(yùn)動(dòng)電荷在洛倫茲力作用下,分別向?qū)w上、下表面聚集,在導(dǎo)體中形成電場(chǎng),其中上表面帶負(fù)電,電勢(shì)低,隨著正、負(fù)電荷不斷向下、上表面積累,電場(chǎng)增強(qiáng),當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷所受電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)即時(shí),電荷將不再向上或向下偏轉(zhuǎn),上、下表面間形成穩(wěn)定電壓 因?yàn)樽杂呻?/p>
22、荷為電子,故由左手定則可判定電子向上偏,則上表面聚集負(fù)電荷,下表面帶多余等量的正電荷,故下表面電勢(shì)高,設(shè)其穩(wěn)定電壓為U,當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷所受電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí),即又因?yàn)閷?dǎo)體中的電流故 答案:下表面電勢(shì)高;電勢(shì)差為 說明:判斷電勢(shì)高低時(shí)注意載流子是正電荷還是負(fù)電荷 由以上計(jì)算得上下兩表面間的電壓穩(wěn)定時(shí),其中為單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù),為電子電荷量,對(duì)固定的材料而言為定值,若令,則,此即課本所給出的公式第三節(jié) 相對(duì)論1.狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)(1)狹義相對(duì)性原理:在不同的慣性參考系中,一切物理定律總是相同的(2)光速不變?cè)恚赫婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中都是相同的2時(shí)間和空間的相對(duì)性(1)“同時(shí)
23、”的相對(duì)性:兩個(gè)事件是否同時(shí)發(fā)生,與參考系的選擇有關(guān)(2)長度的相對(duì)性(尺縮效應(yīng))(3)時(shí)間間隔的相對(duì)性(鐘慢效應(yīng))(4)質(zhì)量的相對(duì)性 (質(zhì)量隨速度變大)(4)相對(duì)論的時(shí)空觀:相對(duì)論認(rèn)為空間和時(shí)間與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)3質(zhì)能方程:課后練習(xí)1. 2010天津1下列關(guān)于電磁波的說法正確的是A均勻變化的磁場(chǎng)能夠在空間產(chǎn)生電場(chǎng) B電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同C只要有電場(chǎng)和磁場(chǎng),就能產(chǎn)生電磁波 D電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播答案:A2.根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論,下列說法中錯(cuò)誤的是( )A變化的電場(chǎng)可產(chǎn)生磁場(chǎng) B均勻變化的電場(chǎng)可產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)C振蕩電場(chǎng)能夠產(chǎn)生振蕩磁場(chǎng) D振蕩磁場(chǎng)能夠產(chǎn)生振蕩電場(chǎng)
24、解析:(1)恒定的磁場(chǎng)不能產(chǎn)生電場(chǎng),恒定的電場(chǎng)也不能產(chǎn)生磁場(chǎng)。(2)均勻變化的磁場(chǎng)(B是t的一次函數(shù))只能產(chǎn)生恒定的電場(chǎng),均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)。(3)非均勻變化的磁場(chǎng)才能產(chǎn)生變化的電場(chǎng),非均勻變化的電場(chǎng)才能產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。 (4)振蕩(按正弦規(guī)律變化)的磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率振蕩的電場(chǎng),反之也然。所以此題B選項(xiàng)正確 3. 關(guān)于電磁波在真空中傳播速度,下列說法中不正確的是 ( )A頻率越高,傳播速度越大 B電磁波的能量越強(qiáng),傳播速度越大C波長越長,傳播速度越大 D頻率、波長、強(qiáng)弱都不影響電磁波的傳播速度解析:頻率由波源決定,能量由頻率決定,傳播速度由介質(zhì)決定,波長由頻率和波源共同決定。此題選項(xiàng)為ABC4. 如圖所示的是一個(gè)水平放置的玻璃環(huán)形小槽,槽內(nèi)光滑、槽的寬度和深度處處相同現(xiàn)將一直徑略小于槽寬的帶正電的小球放入槽內(nèi),讓小球獲一初速度v0在槽內(nèi)開始運(yùn)動(dòng),與此同時(shí),有一變化的磁場(chǎng)豎直向下穿過小槽外徑所包圍的面積,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨時(shí)間成正比增大,設(shè)小球運(yùn)動(dòng)過程中帶電量不變,那么( )A小球受到的向心力大小不變B小球受到的向心力大小增加C磁場(chǎng)力對(duì)小球做功D小球受到的磁場(chǎng)力不斷增加解析:變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)對(duì)帶正電的小球加速,速度增
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