普通物理(2)期末復(fù)習(xí)

普通物理（2）期末復(fù)習(xí)2013.12.27靜電場電場強(qiáng)度定義描述（電場線)計算(高斯定律)電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度：描述場中各點(diǎn)電場的強(qiáng)弱的物理量。試驗電荷條件1)電量充分地小2)線度足夠地小試驗表明：確定場點(diǎn)比值與試驗電荷無關(guān)電場強(qiáng)度定義電場線（假想曲線）：規(guī)定：

方向：電場線上每一點(diǎn)的切線方向；大?。涸陔妶鲋腥我稽c(diǎn)，取一垂直于該點(diǎn)場強(qiáng)方向的面積元，使通過單位面積的電力線數(shù)目，等于該點(diǎn)場強(qiáng)的量值。性質(zhì)：不相交；不閉合，起于正電荷,止于負(fù)電荷。不會在沒有電荷處中斷，也不會形成閉合曲線。

特點(diǎn)：非均勻,而且球?qū)ΨQ分布。點(diǎn)電荷Q激發(fā)的電場真空+Q若Q為負(fù)電荷？高斯定理1）高斯面上的電場強(qiáng)度為所有內(nèi)外電荷的總電場強(qiáng)度；4）僅高斯面內(nèi)的電荷對高斯面的電通量有貢獻(xiàn)；2）高斯面為封閉曲面；5）靜電場是有源場。3）穿出高斯面的電通量為正，穿入為負(fù)；總結(jié)常見的對稱問題*球?qū)ΨQ（均勻帶電球體,球面等）*柱對稱(均勻帶電長直線,長圓柱體等)*面對稱（無限大均勻帶電平面）高斯定理的典型應(yīng)用點(diǎn)電荷、球面、球體、同心球面（球?qū)ΨQ）無限長直線、圓柱面、圓柱體、同軸圓柱面（柱對稱）word文件“高斯定理的應(yīng)用”電勢電勢保守性電勢定義等勢面保守性場強(qiáng)沿閉合路徑的線積分為零電勢差和電勢定義電勢差(電壓)21dlE電勢j若選2為零勢點(diǎn)，則j2=0，21dlE某點(diǎn)的電勢等于：將單位正電荷移到無窮遠(yuǎn)處（零勢點(diǎn)）電場力做的功。電勢零點(diǎn)的選擇：1、帶電體為有限大小時，電勢零點(diǎn)通常選擇在無限遠(yuǎn)處。2、帶電體為無限大時，取有限遠(yuǎn)處(的某點(diǎn))為電勢零點(diǎn)。3、點(diǎn)電荷和無限大帶電體組成的帶點(diǎn)系統(tǒng)，應(yīng)選取有限遠(yuǎn)處為電勢零點(diǎn)。電勢是標(biāo)量，有正負(fù)之分。電場力把電荷q0從a處移到b處所做的功可以表示為：電場強(qiáng)度是描述靜電場力的性質(zhì)的物理量；電勢是描述靜電場的能量性質(zhì)的物理量；因此，場強(qiáng)和電勢能全面地描述靜電場的性質(zhì)。1、電勢是標(biāo)量，只有正負(fù)之分。2、點(diǎn)電荷系空間某點(diǎn)的電勢為各電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生電勢的代數(shù)和。3、正（負(fù)）電荷的場中各點(diǎn)電勢為正（負(fù)）。4、正（負(fù)）電荷沿電力線移動，從高電勢到低電勢，電勢能降低（升高），電場力作正（負(fù)）功。靜電勢能點(diǎn)電荷Q的電勢等勢面的特征（見書）電介質(zhì)所謂電介質(zhì)，是指不導(dǎo)電的物質(zhì)，即絕緣體，內(nèi)部沒有可以移動的電荷。若把電介質(zhì)放入靜電場中，電介質(zhì)原子中的電子和原子核在電場力的作用下，在原子范圍內(nèi)作微觀的相對位移。達(dá)到靜電平衡時，電介質(zhì)內(nèi)部的場強(qiáng)也不為零。在外電場中電介質(zhì)要受到電場的影響，同時也影響外電場。+++++++-------電介質(zhì)對電容的影響相對電容率相對電容率電容率+++++++-------磁場磁場與磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場產(chǎn)生、本質(zhì)（穩(wěn)恒磁場和感生磁場的差別）、磁力的本質(zhì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義、洛侖茲力（矢量）磁通量磁場的高斯定律

磁感應(yīng)線：用來描述磁場分布的曲線。磁感應(yīng)線上任一點(diǎn)切線的方向——B的方向。B的大小可用磁感應(yīng)線的疏密程度表示。磁感應(yīng)線密度：在與磁感應(yīng)線垂直的單位面積上的穿過的磁感應(yīng)線的數(shù)目。

磁感應(yīng)線特性磁感應(yīng)線是環(huán)繞電流的無頭尾的閉合曲線，無起點(diǎn)無終點(diǎn)；磁感應(yīng)線不相交。1、內(nèi)容

通過任意閉合曲面的磁通量必等于零。2、解釋磁感應(yīng)線是閉合的，因此有多少條磁感應(yīng)線進(jìn)入閉合曲面，就一定有多少條磁感應(yīng)線穿出該曲面。

磁場是有旋/無散場(非保守場)；靜電場是有源場，保守場

磁極相對出現(xiàn)，不存在磁單極；單獨(dú)存在正負(fù)電荷3、說明S磁場的高斯定律安培環(huán)路定理在穩(wěn)恒電流的磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿任何閉合回路L的線積分，等于穿過這回路的所有電流強(qiáng)度代數(shù)和的μ0倍，數(shù)學(xué)表達(dá)式：L1、內(nèi)容符號規(guī)定：電流方向與L的環(huán)繞方向服從右手關(guān)系的I為正，否則為負(fù)。安培環(huán)路定律對于任一形狀的閉合回路均成立。安培環(huán)路定律中的電流都應(yīng)該是閉合恒定電流，可以是無限長也可以是有限的。B的環(huán)流與電流分布有關(guān)，但路徑上B仍是閉合路徑內(nèi)外電流的合貢獻(xiàn)。物理意義：磁場是非保守場，不能引入勢能。

說明磁力帶電粒子在電場和磁場中所受的力電場力洛侖茲力洛侖茲力的方向垂直于運(yùn)動電荷的速度和磁感應(yīng)強(qiáng)度所組成的平面，且符合右手螺旋定則。帶電粒子在電場和磁場中所受的力

q

BvFm2、速度方向與磁場方向垂直洛侖茲力的大小方向：垂直與速度的和磁場的方向回旋半徑回旋周期回旋頻率圓周運(yùn)動+

q,mR帶電粒子在磁場中的運(yùn)動1、速度方向與磁場方向平行帶電粒子受到的洛侖茲力為零，粒子作直線運(yùn)動。3、速度方向與磁場方向有夾角把速度分解成平行于磁場的分量與垂直于磁場的分量平行于磁場的方向：F//=0，勻速直線運(yùn)動垂直于磁場的方向：F⊥=qvBsinθ，勻速圓周運(yùn)動粒子作螺旋線向前運(yùn)動，軌跡是螺旋線?；匦霃交匦芷诼菥唷Ｗ踊剞D(zhuǎn)一周所前進(jìn)的距離載流導(dǎo)線在磁場中所受的力一、安培力法拉第電磁感應(yīng)定律單位:1V=1Wb/s

與L反向

與L同向2、電動勢方向:1、內(nèi)容：當(dāng)穿過閉合回路所包圍面積的磁通量發(fā)生變化時，不論這種變化是什么原因引起的，回路中都有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，并且感應(yīng)電動勢正比于磁通量對時間變化率的負(fù)值。負(fù)號表示感應(yīng)電動勢總是反抗磁通的變化動生電動勢（重點(diǎn)）感生電動勢引起磁通量變化的原因有兩種：1．磁場不變，回路全部或局部在穩(wěn)恒磁場中運(yùn)動——動生電動勢（驅(qū)動力：洛侖茲力）2．回路不動，磁場隨時間變化——感生電動勢當(dāng)上述兩種情況同時存在時，則同時存在動生電動勢與感生電動勢。

動生電動勢的計算閉合導(dǎo)體回路不閉合回路例：一根長度為L的銅棒，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻的磁場中，以角速度w在與磁場方向垂直的平面上繞棒的一端O作勻速運(yùn)動，試求銅棒兩端之間產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小。解法2：用法拉第電磁感應(yīng)定律解法1：按定義式解振動簡諧振動的運(yùn)動學(xué)描述1.解析法由x=Acos(

t+

)已知表達(dá)式

A、

、

已知A、

、

表達(dá)式三角函數(shù)問題。2.曲線法已知振動曲線

A、

、

已知A、

、

振動曲線oA-AtxT用振動曲線描述簡諧振動

3.旋轉(zhuǎn)矢量法（相量圖法）投影到Y(jié),描述Y方向的諧振動投影到X軸,描述X方向的諧振動xAO

逆時針簡諧振動的速度、加速度速度速度也是簡諧振動

比x領(lǐng)先

/2加速度也是簡諧振動由運(yùn)動學(xué)：簡諧運(yùn)動的動力學(xué)牛二定律：即：作簡諧振動的質(zhì)點(diǎn)所受合外力與它對于平衡位置的位移成正比，方向相反。F稱為回復(fù)力。反過來：受到指向平衡位置的力的質(zhì)點(diǎn)作簡諧振動。即：受合外力為F=－kx的質(zhì)點(diǎn)做簡諧振動。由牛二定律：F=ma得微分學(xué)上，必有：x＝Acos(ωt+

）簡諧振動的動力學(xué)方程其中A、

由初始條件決定。

、T是固有角頻率、固有周期由諧振子的固有物理性質(zhì)決定結(jié)論：一個諧振子(確定m,k)，只能有一個固定的頻率，但可以有無數(shù)的A和j，即可做無數(shù)種振動。簡諧振動的能量(以水平彈簧振子為例)(1)動能oxmx0=0(2)勢能情況同動能。(3)機(jī)械能結(jié)論:簡諧振動系統(tǒng)機(jī)械能守恒xtTEk(1/2)kA2oEpE波動

機(jī)械波的產(chǎn)生1.產(chǎn)生條件：(1)波源；(2)媒質(zhì)2.機(jī)械波：機(jī)械振動在彈性媒質(zhì)中的傳播(如彈性繩上的波)。彈性媒質(zhì)的質(zhì)元之間以彈性力相聯(lián)系。3傳播特征：由近及遠(yuǎn)傳播振動狀態(tài)。

波的傳播1.波是振動狀態(tài)的傳播··························································048121620t=0t=T/4t=T/2··········································t=3T/4·························t=T彈性繩上的橫波結(jié)論：(1)質(zhì)元并未“隨波逐流”。波的傳播不是媒質(zhì)質(zhì)元的傳播。(2)“上游”的質(zhì)元依次帶動“下游”的質(zhì)元振動。(3)某時刻某質(zhì)元的振動狀態(tài)將在較晚時刻于“下游”某處出現(xiàn)--波是振動狀態(tài)的傳播(4)同相點(diǎn)----質(zhì)元的振動狀態(tài)相同。波長

相位差2。相鄰的同相點(diǎn)間的距離叫做2.波是相位的傳播·由于振動狀態(tài)是由相位決定的，“振動狀態(tài)的傳播”也可說成是“相位的傳播”某時刻某點(diǎn)的相位將在較晚時刻重現(xiàn)于“下游”某處于是沿波的傳播方向，各質(zhì)元的相位依次落后··ab

xxu傳播方向

b點(diǎn)和a點(diǎn)的相位比較即a點(diǎn)在t時刻的相位(或振動狀態(tài))經(jīng)

t的時間傳給了與它相距為x的b點(diǎn)，or

b點(diǎn)在t+

t時刻的相位(或振動狀態(tài))與a點(diǎn)在t時刻的情況相同(即波的傳播速度)。

x

t

圖中b點(diǎn)比a點(diǎn)的相位落后三.波的特征量1.波長

:

兩相鄰?fù)帱c(diǎn)間的距離2.波的頻率

:

媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)(元)的振動頻率即單位時間傳過媒質(zhì)中某點(diǎn)的波的個數(shù)

3.波速u:

單位時間波所傳過的距離波速ｕ又稱相速度(相位傳播速度)u是聯(lián)系時間周期性和空間周期性的物理量λ五、波形曲線(波形圖)yo

xut波形曲線

四.波是能量的傳播質(zhì)元的振動動能、質(zhì)元間的彈性勢能2.波的傳播：①是同方向同頻率同振幅但不同相位的集體振動。各質(zhì)元不隨波的傳播而向前移動。②是相位的傳播。即狀態(tài)的傳播③是能量的傳播。1.產(chǎn)生的條件：波源和媒質(zhì)簡諧波Oxy12345678一簡諧波的形成A.波形曲線是各媒點(diǎn)在某時刻的y位置的連線（即y-x曲線）；B.不同時刻有不同的波形，并以波速u

平移；C.波形曲線y=f(x)所反映的函數(shù)稱波函數(shù)。Oxy12345678u1.波長

—波線上相鄰?fù)帱c(diǎn)的距離。3.周期T=/u2.波速u—振動的相的傳播速度。相速4.頻率5.波數(shù)k=2π/二.描述簡諧波的物理量決定于媒質(zhì)的慣性和彈性。三.一維簡諧波的表達(dá)式(波函數(shù))討論:沿ｘ方向傳播的一維簡諧波(u,

)假設(shè):媒質(zhì)無吸收(質(zhì)元振幅均為A)

x··dxo任一點(diǎn)ｐ參考點(diǎn)ａ波速ｕ已知：參考點(diǎn)a的振動表達(dá)式為ya(t)=Acos(

t

a)求寫：任一點(diǎn)p的振動表達(dá)式。比較：p點(diǎn)和a點(diǎn)的振動·其A和

均各相同·但p點(diǎn)比a點(diǎn)相位落后。任一點(diǎn)p的振動表達(dá)式為普遍式相位落后式★如果選原點(diǎn)為參考點(diǎn)(即d=0)，且其初相

a為零，則可得表達(dá)式為：時間落后式相位落后式周期性式若波沿x負(fù)方向傳播則波動方程：四.一維簡諧波表達(dá)式的物理意義由y(x,t)

cos(

t-kx)從幾方面討論1.固定

x,(x=x0)（x0

點(diǎn)