上物理期末复习PPT教学课件

1、一、感应电动势与感应电场一、感应电动势与感应电场1. 感应电动势产生的条件感应电动势产生的条件 穿过回路的磁通量发生变化穿过回路的磁通量发生变化2. 感应电动势的两种基本类型感应电动势的两种基本类型感生电动势d()iLvBl 动生电动势法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律dddiSBSt 感应电场非静电场非静电场Ek2第第8章章 电磁感应电磁感应ddiiSLBSElt diiEl 对闭合回路对闭合回路第第2页页/共共39页页第1页/共39页3. 感应电场感应电场 变化的磁场在空间激发一种非静电场变化的磁场在空间激发一种非静电场, 从而从而在此空间的导体中产生感生电动势。只有在导在此空间的导体中

2、产生感生电动势。只有在导体回路中才产生感应电流。体回路中才产生感应电流。注意注意:dd0Bt 2iBrrREt 22iBRrRErt （3）感应电场与静电场的区别）感应电场与静电场的区别（1）判别）判别 i、Ei 的方向：的方向： 右手定则、楞次定律右手定则、楞次定律（2）dddiLElt 3iE 方方向向逆逆时时针针iE dd0Bt 第第3页页/共共39页页第2页/共39页二、自感与互感二、自感与互感d dLILt 1.自感电动势自感电动势2.互感电动势互感电动势dd112IMt N 三、磁场的能量三、磁场的能量212mWLI （通电线圈的磁能通电线圈的磁能）dmmVWwVdd2122VVB

3、B H VV 42122mBwB H 磁能密度磁能密度LI 211212MII自感、互感的意义及自感L、互感M的计算。第第4页页/共共39页页第3页/共39页四、位移电流四、位移电流1.定义定义2.位移电流与传导电流的异同位移电流与传导电流的异同五、麦克斯韦方程组 的积分形式及意义ddDDIt DDjt ddLSDHlISt ddLSBElSt diDSq d0BS 50Dt DjD/DjBDddBt ddDt 第第5页页/共共39页页第4页/共39页1.两根无限长平行直导线有大小相等方向相反的两根无限长平行直导线有大小相等方向相反的 电流电流I，I以以dI/dt 的变化率增长。一矩形线圈位的

4、变化率增长。一矩形线圈位 于导线平面内，如图所示，则于导线平面内，如图所示，则A. 线圈中无感应电流线圈中无感应电流B. 线圈中感应电流为顺时针方向线圈中感应电流为顺时针方向C. 线圈中感应电流为逆时针方向线圈中感应电流为逆时针方向D. 线圈中感应电流方向不确定线圈中感应电流方向不确定II B复习题复习题6第第6页页/共共39页页第5页/共39页2. 边长为边长为a 的正方形导线框和通电流的正方形导线框和通电流I0的长直导线的长直导线 放在同一平面内放在同一平面内, 该框的电阻为该框的电阻为R, 绕绕 oo 轴旋转轴旋转 180 度度 ，在框中流过的电荷量，在框中流过的电荷量 。ab0Io o

5、dqI tddd1tRt 01tR d0 00 0180ln22b abII aaba rrb d 0 00 00ln22bb aII aba rrba 0 0ln2a bI aRb a 7dtR 第第7页页/共共39页页第6页/共39页3.如图，两根彼此紧靠的绝缘导线绕成一个线圈，如图，两根彼此紧靠的绝缘导线绕成一个线圈， 其其A端用焊锡将两根导线焊在一起，另一端端用焊锡将两根导线焊在一起，另一端B处处 作为连接外电路的两个输入端。则整个线圈的作为连接外电路的两个输入端。则整个线圈的 自感系数为自感系数为 DA. 取决于通过的电流的大小取决于通过的电流的大小B. 与去掉其中一根导线后的线圈与

6、去掉其中一根导线后的线圈 的自感系数相等的自感系数相等C. 等于去掉其中一根导线后的线圈等于去掉其中一根导线后的线圈 的自感系数的两倍的自感系数的两倍D. 等于零等于零A.B焊点焊点8第第8页页/共共39页页第7页/共39页4. 已知圆环式螺线管的自感系数为已知圆环式螺线管的自感系数为L。若将该螺线。若将该螺线 管锯成两个半环式的螺线管管锯成两个半环式的螺线管, 则两个半环螺线管则两个半环螺线管 的自感系数的自感系数A. 都等于都等于 L/2C. 都大于都大于 L/2D. 都小于都小于 L/2B. 有一个等大于有一个等大于 L/2，另一个都小于，另一个都小于 L/2 D9第第9页页/共共39页

7、页第8页/共39页5. 如图，两个线圈如图，两个线圈P和和Q并联地接到一电动势恒定并联地接到一电动势恒定 的电源上。线圈的电源上。线圈P的自感和电阻分别是线圈的自感和电阻分别是线圈Q的的 两倍，线圈两倍，线圈P和和Q之间的互感忽略不计。当达到之间的互感忽略不计。当达到 稳定状态后，线圈稳定状态后，线圈P的磁场能量与的磁场能量与Q的磁场能量的磁场能量 的比值是的比值是 。 PQ.mW 0.5212LI10第第10页页/共共39页页第9页/共39页6.已知平行板电容器的电容为已知平行板电容器的电容为C，两极板间的电势，两极板间的电势 差差U随时间变化，其间的位移电流为随时间变化，其间的位移电流为d

8、dDt7. 一平行板电容器（略去边缘效应）在充电时， 沿环路 L1 、 L2 磁场强度的环流中必有dd12A.LLHlHl 1L2L11dd12B.LLHlHl dd12C.LLHlHl A. B. C. 0 D. CUddUCt AddDDit d(d)D St dd0()ESt 0Sd d/d CD. 不能确定不能确定C第第11页页/共共39页页第10页/共39页8. 如图真空中一长直导线通有电流如图真空中一长直导线通有电流 I(t) = I0e-t (I0和和 为常数为常数, t为时间为时间 ), 有一带滑动边的矩形导体框与有一带滑动边的矩形导体框与 长直导线平行共面长直导线平行共面,

9、两者相距两者相距a, 矩形线框的滑动矩形线框的滑动 边的长度为边的长度为b, 并以匀速并以匀速 v 滑动。若忽略线框中的滑动。若忽略线框中的 自感电动势自感电动势, t0 时滑动边与对边重合时滑动边与对边重合, 求任意时求任意时 刻刻 t 线框内感应电动势线框内感应电动势 i 的大小和方向。的大小和方向。解：解：线框内既有感生电动势，又有动生电动势线框内既有感生电动势，又有动生电动势I(t)abvyxdBS 0I( )ln2tabxa 02IBy xaa+bdydS = xdyddit i 的方向的方向: t 1, 为逆时针、为逆时针、 t 1, 为顺时针为顺时针1200I(1)ln2tabe

10、vta 第第12页页/共共39页页第11页/共39页9. 在长直导线旁有一共面的在长直导线旁有一共面的N匝直角三角形线圈，匝直角三角形线圈， 三角形两直角边边长为三角形两直角边边长为a, 距直线为距直线为a, 当三角形当三角形 线圈通电流线圈通电流 i = I0sin t时时, 求长直导线的感应电求长直导线的感应电 动势的表达式。动势的表达式。aaai(t)解：解： 设长直导线中通以电流设长直导线中通以电流I则三角形线圈中的全磁通为则三角形线圈中的全磁通为ddit dNN BS d20()2aaINxaxr ？x0(1ln2)2NIa 0(1ln2)2NaMI dd0 0(1ln2)cos2i

11、NI aiMtt 两者的互感系数两者的互感系数13第第13页页/共共39页页第12页/共39页 10. 一矩形金属线框一矩形金属线框, 边长为边长为a、b(b足够长足够长), 线框质线框质 量为量为m, 自感系数为自感系数为L, 电阻忽略电阻忽略, 线框以初速度线框以初速度v0 沿沿 x 轴方向进入磁感应强度为轴方向进入磁感应强度为B0 的均匀磁场中，的均匀磁场中， 求矩形线圈在磁场内的速度求矩形线圈在磁场内的速度v =v(t) 和沿和沿 x 轴方向轴方向 移动的距离与时间的关系式移动的距离与时间的关系式 x =x(t) 。 x0B 解解：开始进入磁场后：开始进入磁场后 线圈内有线圈内有 动动

12、和和 自自dd00(1)IB avLt dd0(2)vmB aIt 联立求得联立求得dd2220vvt 2220B amL 其中其中12sincosv Ct Ct 000tv vI0cosvvt 0sinvxt 初始条件初始条件14安培力安培力dLFI lB 第第14页页/共共39页页第13页/共39页11. 半径为半径为R的圆形区域内，有垂直向里的的圆形区域内，有垂直向里的 均匀磁场正以速率均匀磁场正以速率dB/dt增加。有一金属棒增加。有一金属棒abc放放 在图示位置，已知在图示位置，已知ab=bc=R。（。（1）a、b、c三点三点 感应电场的大小和方向（在图上标出方向）；感应电场的大小和

13、方向（在图上标出方向）； （2）用感应电场的环路定理可求出圆形区域内外）用感应电场的环路定理可求出圆形区域内外 的感应电场。试计算积分（路径沿金属棒）：的感应电场。试计算积分（路径沿金属棒）：dddcbcir Rr RaabElElEl B dd2abR BEEtdddd222 3cRBRBEttoc, 解解iE （1）根据）根据 的环路定律的环路定律ddiLSBElSt 可求得可求得方向如图所示方向如图所示15第第15页页/共共39页页第14页/共39页解：解：（2）计算积分（路径沿金属棒）计算积分（路径沿金属棒）dddcbcir Rr RaabElElEl 设设o点到导线的垂直距离为点到导

14、线的垂直距离为d32dRdciaEl dddddd220coscos22RRRrBRBlltrt dddddd22022RRRrBdRBdlltrrtrdd234BRt dd212BRtB iE ldlr d16第第16页页/共共39页页第15页/共39页12. 电阻为电阻为R, 电感为电感为L电感器与无感电阻电感器与无感电阻R0串联后串联后接到恒定电势差为接到恒定电势差为U0上，上，（1）S2断开、断开、S1闭合后任一时刻电感器上电压的闭合后任一时刻电感器上电压的 表达式是什么？表达式是什么？（2）电流稳定后再将）电流稳定后再将S2闭合，通过闭合，通过R1的电流的大的电流的大 小和方向？（设

15、小和方向？（设R1 R, R1 I2，I 与与 I1同向。同向。所以所以R0RR1LU0S1S218Rt LieR （2）电流稳定后再将）电流稳定后再将S2闭合，通过闭合，通过R1的电流的大的电流的大 小和方向？（设小和方向？（设R1 R, R1 R0）第第18页页/共共39页页第17页/共39页第第6 6章章 静电场静电场要点：要点：真空中的静电场真空中的静电场静电场中的导体静电场中的导体静电场中的电介质静电场中的电介质电容及静电场的能量电容及静电场的能量1第第19页页/共共39页页第18页/共39页第第6 6章章 静电场静电场1. 基本概念基本概念（1）电场强度）电场强度E0FEq 定义定

16、义204rqEer 基本电场基本电场（2）电势Vd0VPPVEl 定义定义04qVr 2. 基本规律基本规律（1）高斯定理高斯定理（2）环路定理环路定理d01iSSE Sq 内内d0LE l 3. 基本性质基本性质有源场无旋性、保守场一、真空中的静电场一、真空中的静电场1第第20页页/共共39页页第19页/共39页23. 基本方法基本方法点电荷电场叠加点电荷电场叠加高斯定理求对称场高斯定理求对称场电势梯度法电势梯度法d204rqEer d01iSSESq 内内求求E()VVVEijkxyz 求求 Vd0VPPVEl 电势定义法电势定义法电势叠加法电势叠加法04iPiiiiqVVr 记住几种典型

17、电荷的E、V分布：d04qr第第21页页/共共39页页第20页/共39页几种典型电荷的E 和V 分布(1) 点电荷(2) 均匀带电球面2014rqEer E 0()rR 201()4QrRr 04qVr )0( V)0( V V 0(0)4QrRR 0()4QrRr(3) 无限大均匀带电平面02E V 0(0)2xx 0(0)2xx V0 = 0 xo(4) 无限长均匀带电直线无限长均匀带电直线:02Er 0ln2aVr 0 aVra3第第22页页/共共39页页第21页/共39页(5) 无限长均匀带电圆柱面 E)( 0Rr 0()2rRr VRr 00 0ln()2rrRR VR=0(6) 均

18、匀带电细圆环轴线上均匀带电细圆环轴线上322204()QxERx 2204QVRx )0( V4第第23页页/共共39页页第22页/共39页二、静电场中的导体二、静电场中的导体1.导体静电平衡的条件导体静电平衡的条件0 内内E导导体体表表面面表表面面 E导体是等势体导体是等势体导体表面是等势面2.静电平衡时导体上电荷的分布静电平衡时导体上电荷的分布导体内处处净电荷为零导体内处处净电荷为零0E 0 体内体内iq导体表面处的电场导体表面处的电场3.计算有导体存在时电场和导体电荷的分布计算有导体存在时电场和导体电荷的分布依据依据:*静电感应 *静电平衡 * 电荷守恒 *高斯定理5孤立导体表面上的电荷

19、密度孤立导体表面上的电荷密度1R 第第24页页/共共39页页第23页/共39页0ePE 0rDE 0DEP 0r er 11. 电介质的电极化电介质的电极化3. 解题一般步骤解题一般步骤由由q自自D DE 0ePE 两类两类电介质电介质重心不重合重心不重合重心重合重心重合ep有极分子有极分子0 ep无极分子无极分子取向极化取向极化位移极化位移极化2. 有介质时的高斯定理及环路定理有介质时的高斯定理及环路定理三矢量的关系三矢量的关系其中其中电极化率6dSSDSq 自自d0LEl dSSDSq 自自三、静电场中的电介质三、静电场中的电介质第第25页页/共共39页页第24页/共39页1. 电容的定义

20、电容的定义QCV 平行板电容器平行板电容器SCd （3）电容器的储能）电容器的储能2211222QWC VQ VC3. 静电场的能量静电场的能量212wE d212VWEV 2. 求电容的一般步骤求电容的一般步骤设极板带电设极板带电Q求板间的求板间的 E求板间的V或根据或根据“W ”求求CQCV 7四、电容器及静电场的能量四、电容器及静电场的能量能量密度能量密度（1）电荷在外电场的静电能）电荷在外电场的静电能WqV（2）带电体系的静电能）带电体系的静电能12iiiWqVd12qWV q（4）静电场的能量）静电场的能量第第26页页/共共39页页第25页/共39页第第7章章 稳恒磁场稳恒磁场要点：

21、要点：真空中的稳恒磁场真空中的稳恒磁场磁场中的运动电荷磁场中的运动电荷磁介质磁介质1第第27页页/共共39页页第26页/共39页1. 基本概念基本概念磁感应强度磁感应强度B （1）定义）定义2. 基本规律、基本性质基本规律、基本性质（1）高斯定理）高斯定理一、真空中的稳恒磁场一、真空中的稳恒磁场运动电荷在磁场中的受力FqvB 大小大小0MaxFBq v 方向方向MaxFv B （2）毕萨定律d024rI leBr 无源场d0SBS d0iLLBlI （2）安培环路定理有旋场1第第28页页/共共39页页第27页/共39页23. 基本方法基本方法环路定理求对称场环路定理求对称场求求B 毕萨定律d0

22、24rI leBr d0iLLBlI 几种典型电流产生的磁场几种典型电流产生的磁场B 的分布的分布（1）无限长直线电流）无限长直线电流02IBr （2）通电流细圆环轴线上）通电流细圆环轴线上3220222()IRBRx 环心处环心处02IBR 弧心处024ILBR （3）无限长均匀密绕直螺线管内）无限长均匀密绕直螺线管内0BnI n单位长度上的匝数单位长度上的匝数（4）均匀密绕螺绕环内02NIBr （若是通电圆柱或圆柱面？）（若是通电圆柱或圆柱面？）第第29页页/共共39页页第28页/共39页二、磁场中的运动电荷1.运动电荷在均匀磁场中3运动轨迹：螺旋线运动轨迹：螺旋线/2 mvhqB 2 m

23、TqB mvRqB 2. 电流在磁场中的受力电流在磁场中的受力dFI lB 通电线圈在磁场中所受的力矩通电线圈在磁场中所受的力矩mMpB FqvB 受力：受力：安培力安培力mpIS 磁偶极矩磁偶极矩第第30页页/共共39页页第29页/共39页三、磁介质三、磁介质1.磁介质的磁效应磁介质的磁效应顺磁性顺磁性抗磁性抗磁性p 分分子子p 分分子子固有磁矩固有磁矩附加磁矩附加磁矩在外磁场在外磁场B0中中0/ /BB BB 0 2. 有介质时的高斯定理及环路定理有介质时的高斯定理及环路定理0BHM 0rBH HMm 三矢量的关系三矢量的关系mr 10r 其中：其中：铁磁质的磁性：铁磁质的磁性：磁畴理论磁

24、畴理论磁化率0 m 0 m 1 r 1 r d0SBS diLLHlI 4第第31页页/共共39页页第30页/共39页第第5章章 狭义相对论狭义相对论一、一、基本概念、基本规律基本概念、基本规律1. 洛仑兹坐标变换洛仑兹坐标变换21()xvtxv c yy zz 221()tv x ctv c 21 ()xvtxv c 221 ()tvx ctv c 2. 洛仑兹速度变换洛仑兹速度变换21xxxuvuuvc 2211yyxuuuvc 2211zzxuuuvc 牛顿力学时空观与相对论时空观的区别与联系？1第一篇第一篇 力学力学第第32页页/共共39页页第31页/共39页3. 相对论效应相对论效应

25、同时性的相对性同时性的相对性：在相对运动方向上一个惯性系同时发生两事件，在相对运动方向上一个惯性系同时发生两事件，则在另一惯性系观察总是在前一惯性系运动的则在另一惯性系观察总是在前一惯性系运动的后方的那个事件先发生。后方的那个事件先发生。时间的膨胀时间的膨胀（运动的时钟变慢）（运动的时钟变慢）同一地点先后发生的两个事件的时间间隔为同一地点先后发生的两个事件的时间间隔为原时原时原时最短原时最短21 原时原时非原时非原时棒静止时测得的长度叫棒的棒静止时测得的长度叫棒的原长原长长度收缩长度收缩（运动的尺变短）（运动的尺变短）21()LLv c 21 原长原长非原长非原长21 ()ttv c 2固有长

26、度固有长度最长最长第第33页页/共共39页页第32页/共39页相对论质量相对论质量021()mmv c 相对论动量相对论动量021()m vpmvv c 相对论能量相对论能量粒子的总能量粒子的总能量静止能量静止能量相对论动能相对论动能相对论动量与能量的关系相对论动量与能量的关系2mcE 200Em c2200kEEEmcm c22 22 40EP cm c4. 相对论动力学相对论动力学E2P2c2m02c43第第34页页/共共39页页第33页/共39页3. 理解长度测量和同时性的相对性的关系，理解长度测量和同时性的相对性的关系， 正确运用长度缩短的公式。正确运用长度缩短的公式。 4. 正确应用洛仑兹坐标变换公式了解相对论