棒平动切割B时达到的最大速度问题;及电路中产生的热量Q;通过导体棒的电量问题 ①vm?F合外RB2L2 (F合外为导体棒在匀速运动时所受到的合外力)。 求最大速度问题,尽管达最大速度前运动为变速运动,感应电流(电动势)都在变化,但达最大速度之后,感应电流及安培力均恒定,计算热量运用能量观点处理,运算过程得以简捷。 12mvm (WF 为外力所做的功; Wf-为克服外界阻力做的功); 2???n????t?③流过电路的感应电量q?I?t???t?n RR?tR②Q=WF -Wf-. 【例】长L1宽L2的矩形线圈电阻为R,处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘,线圈与磁感线垂直。将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场,求: ① 拉力F大小; L② 拉力的功率P; v F LB ③ 拉力做的功W; ④ 线圈中产生的电热Q; ⑤通过线圈某一截面的电荷量q。 B2L2VE2E?BL2V,I?,F?BIL2,?F??V;RR22BL2LV1P?FV?V2;W?FL1??V;R解析: E??Q?W?V;q?I?t?t?与v无关。RR特别要注意电热Q和电荷q的区别,其中 q与速度无关! - 36 -
交变电流 电磁场
交变电流(1)中性面线圈平面与磁感线垂直的位置,或瞬时感应电动势为零的位置。
中性面的特点:a.线圈处于中性面位置时,穿过线圈的磁通量Φ最大,但
产生:矩形线圈在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动。
?Φ?t=0;
变化规律e=NBSωsinωt=Emsinωt;i=Imsinωt;(中性面位置开始计时),最大值Em=NBSω ...四值:①瞬时值②最大值③有效值电流的热效应规定的;对于正弦式交流U=2I1?I22 不对称的正弦波 I?2Um2=0.707Um ④平均值
不对称方波:I?2I2m1?Im2 2求某段时间内通过导线横截面的电荷量Q=IΔt=εΔt/R=ΔΦ/R
我国用的交变电流,周期是0.02s,频率是50Hz,电流方向每秒改变100次。 瞬时表达式:e=e=2202sin100πt=311sin100πt=311sin314t
线圈作用是“通直流,阻交流;通低频,阻高频”. 电容的作用是“通交流、隔直流;通高频、阻低频”.
变压器两个基本公式:① U1?n1 ②P入=P出,输入功率由输出功率决定, ...........
U2n2远距离输电:一定要画出远距离输电的示意图来,
包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。并按照规范在图中标出相应的物理量符号。一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为、n1、n1/ n2、n2/,相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。
功率之间的关系是:P1=P1/,P2=P2/,P1/=Pr=P2。 电压之间的关系是:
U1n1U2n2 ??Ur?U2。?,?,U1?n1?U2?n2?U1电流之间的关系是:
?II1n1n???Ir?I2.求输电线上的电流往往是这类问题的突破口。 ?,2?2,I1?n1I2?n2I1输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。
U1?2分析和计算时都必须用Pr?Ir,Ur?Irr,而不能用Pr?。
r2rP1?L1, 特别重要的是要会分析输电线上的功率损失Pr????????U??SU1?2S?1?2解决变压器问题的常用方法(解题思路)
①电压思路.变压器原、副线圈的电压之比为U1/U2=n1/n2;当变压器有多个副绕组时U1/n1=U2/n2=U3/n3=?? - 37 -
②功率思路.理想变压器的输入、输出功率为P入=P出,即P1=P2;当变压器有多个副绕组时P1=P2+P3+?? ③电流思路.由I=P/U知,对只有一个副绕组的变压器有I1/I2=n2/n1;当变压器有多个副绕组时n1I1=n2I2+n3I3+?? ④(变压器动态问题)制约思路.
(1)电压制约:当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时,输出电压U2由输入电压决定,即U2=n2U1/n1,可简述为“原制约副”.
(2)电流制约:当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定,且输入电压U1确定时,原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定,即I1=n2I2/n1,可简述为“副制约原”.
(3)负载制约:①变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定,P2=P负1+P负2+?;
②变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定,I2=P2/U2; ③总功率P总=P线+P2.
动态分析问题的思路程序可表示为:
UUn21?1I?2RU1U2n2负载??????U???????I22决定决定PP1?P2(I1U1?I2U2)1?I1U1??????????I??????P1
1决定决定”型变压器时有
不适用于恒
⑤原理思路.变压器原线圈中磁通量发生变化,铁芯中ΔΦ/Δt相等;当遇到“ΔΦ1/Δt=ΔΦ2/Δt+ΔΦ3/Δt,适用于交流电或电压(电流)变化的直流电,但
定电流
光学:美国迈克耳逊用旋转棱镜法较准确的测出了光速,
反射定律(物像关于镜面对称);由偏折程度直接判断各色光的折射定律n?sini?C?sin90?on
sin?v介sinC?空
?介光学中的一个现象一串结论
色散现象 红 黄 紫 n v λ(波动性) 小 大 大 (明显) 大 小 小 (不明显) 衍射 容易 难 C临 干涉间距 γ (粒子性) E光子 小 (不明显) 大 (明显) 小 大 光电效应 难 易 小 大 大 小 结论:(1)折射率n、; (2)全反射的临界角C; (3)同一介质中的传播速率v; (4)在平行玻璃块的侧移△x (5)光的频率γ,频率大,粒子性明显.; (6)光子的能量E=hγ则光子的能量越大。越容易产生光电效应现象 (7)在真空中光的波长λ,波长大波动性显著; (8)在相同的情况下,双缝干涉条纹间距x越来越窄 (9)在相同的情况下,衍射现象越来越不明显 全反射的条件:光密到光疏;入射角等于或大于临界角
全反射现象:让一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到直边上,可以看到一部分光线从玻璃直边上折射到空气中,一部分光线
反射回玻璃砖内.逐渐增大光的入射角,将会看到折射光线远离法线,且越来越弱.反射光越来越强,当入射角增大到某一角度C临时,折射角达到900,即是折射光线完全消失,只剩下反射回玻璃中的光线.这种现象叫全反射现象.折射角变为900时的入射角叫临界角
应用:光纤通信(玻璃sio2) 内窥镜 海市蜃楼 沙膜蜃景 炎热夏天柏油路面上的蜃景 - 38 -
水中或玻璃中的气泡看起来很亮.
理解:同种材料对不同色光折射率不同;同一色光在不同介质中折射率不同。
几个结论:1紧靠点光源向对面墙平抛的物体,在对面墙上的影子的运动是匀速运动。
2、两相互正交的平面镜构成反射器,任何方向射入某一镜面的光线经两次反射后一定与原入射方向平行反向。 3、光线由真空射入折射率为n的介质时,如果入射角θ满足tgθ=n,则反射光线和折射光线一定垂直。 4、由水面上看水下光源时,视深d'?d/n;若由水面下看水上物体时,视高d'?nd。
5、光线以入射角i斜射入一块两面平行的折射率为n、厚度为h的玻璃砖后,出射光线仍与入射光线平行,但存在侧移量
△x?dsini(1?cosin?sini22) 两反射光间距?x'?dsin2in-sini22
双缝干涉: 条件f相同,相位差恒定(即是两光的振动步调完全一致) 当其反相时又如何?
亮条纹位置: ΔS=nλ; 暗条纹位置: ?S?(2n?1)?(n=0,1,2,3,、、、); 2条纹间距 :?X?L??a???d?x?da
dn-1LL(n-1)(ΔS :路程差(光程差);d两条狭缝间的距离;L:挡板与屏间的距离) 测出n条亮条纹间的距离a
薄膜干涉:由膜的前后两表面反射的两列光叠加,实例:肥皂膜、空气膜、油膜、牛顿环、光器件增透膜
(厚度是绿光在薄膜中波长的1/4,即增透膜厚度d=λ/4)
衍射:现象,条件 单缝 圆孔 柏松亮斑(来历) 任何物体都能使光发生衍射致使轮廓模糊
三种圆环区别:单孔衍射(泊松亮斑) 中间明而亮,周围对称排列亮度减弱,条纹宽变窄的
空气膜干涉环 间隔间距等亮度的干涉条纹 牛顿环 内
疏外密的干涉条纹
条纹
干涉、衍射、多普勒效应(太阳光谱红移?宇宙在膨胀)、偏振都是波的
特有现象,证明光具有波动性;衍射表明了光的直线传播只有一种近似规律;说明任何物理规律都受一定的条件限制
的.
光的电磁说?麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的传播速度相同,提出光在本质上是一种电磁波——这就是光的电磁说,赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性。
?电磁波谱。波长从大到小排列顺序为:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。各种电磁波中,除可见光以外,相邻两个波段间都有重叠。 无线电波 频率:小产生机理 在振荡电路中, 自由电子作周原子的外层电子受到激发产生的 期性运动产生 红外线 可见光 小 波动性:明显大 粒子性:不明显紫外线 X射线 不明显 明显 原子的内层电原子核受到激子受到激发后发后产生的 产生的 ?射线 组成频率波 波长:大?红外线、紫外线、X射线的主要性质及其应用举例。 种 类 红外线 紫外线 X射线 产 生 一切物体都能发出 一切高温物体能发出 阴极射线射到固体表面 主要性质 热效应 化学效应 穿透能力强 应用举例 遥感、遥控、加热 荧光、杀菌、合成VD2 人体透视、金属探伤 T之间满足关系λ
m? T = b(b
?实验证明:物体辐射出的电磁波中辐射最强的波长λ- 39 -
m和物体温度
为常数)。可见高温物
体辐射出的电磁波频率较高。在宇宙学中,可根据接收恒星发出的光的频率,分析其表面温度。
光五种学说:原始微粒说(牛顿),波动学说(惠更斯),电磁学说(麦克斯韦),
光子说(爱因斯坦),波粒两相性学说(德布罗意波)概率波
各种电磁波产生的机理,特性和应用,光的偏振现象说明光波是横波,也证明光的波动性. 激光的产生特点应用(单色性,方向性好,亮度高,相干性好) 光电效应实验装置,现象,所得出的规律(四)爱因斯坦提出光子学说的背景
爱因斯坦光电效应方程:mVm2/2=hf-W0一个光子的能量E=hf (决定了能否发生光电效应) 光电效应规律:实验装置、现象、总结出四个规律
①任何一种金属都有一个极限频率,入射光的频率必须大于这个极限频率,才能产生光电效应;低于这个极限频率的光不能产生光电效应。
②光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光频率的增大而增大。 ③入射光照到金属上时,光子的发射几乎是瞬时的,一般不超过10-9s ④当入射光的频率大于极限频率时,光电流强度与入射光强度成正比。
康普顿效应(石墨中的电子对x射线的散射现象)这两个实验都证明光具粒子性 光波粒二象性:
?情况体现波动性(大量光子,转播时,λ大), ?粒子性 光波是概率波(物质波) 任何运动物体都有λ与之对应(这种波称为德布罗意波) 《原子、原子核》知识归类
整个知识体系,可归结为:两模型(原子的核式结构模型、波尔原子模型);六子(电子、质子、中子、正电子、?粒子、?光子);四变(衰变、人工转变、裂变、聚变);两方程(核反应方程、质能方程)。 4条守恒定律(电荷数守恒、质量数守恒、能量守恒、动量守恒)贯串全章。
1.汤姆生模型(枣糕模型) 汤姆生发现电子,使人们认识到原子有复杂结构。从而打开原子的大门. 2.卢瑟福的核式结构模型(行星式模型)卢瑟福α粒子散射实验装置,现象,从而总结出核式结构学说
α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔,实验现象:结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但是有少数α粒子发生了较大的偏转.这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。
卢瑟福由α粒子散射实验提出:在原子的中心有一个很小的核,叫原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间运动。
由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m。 而核式结构又与经典的电磁理论发生矛盾:①原子是否稳定,②其发出的光谱是否连续
3.玻尔模型(引入量子理论,量子化就是不连续性,整数n叫量子数)玻尔补充三条假设
?定态--原子只能处于一系列不连续的能量状态(称为定态),电子虽然绕核运转,但不会向外辐射能量。 (本假设是针对原子稳定性提出的)
?跃迁--原子从一种定态跃迁到另一种定态,要辐射(或吸收)一定频率的光子(其能量由两定态的能量差决定)(本假设针对线状谱提出) (h??E初?E终) 辐射(吸收)光子的能量为hf=E
初
-E末
氢原子跃迁的光谱线问题[一群氢原子可能辐射的光谱线条数为N?Cn2?n?n?1?]。
2[ (大量)处于n激发态原子跃迁到基态时的所有辐射方式]
?能量和轨道量子化----定态不连续,能量和轨道也不连续;(即原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相
n E/eV 对应,原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道分布也是不连续的) ∞ 0
(针对原子核式模型提出,是能级假设的补充) 4 -0.85 氢原子的激发态和基态的能量(最小)与核外电子轨道半径间的关系是: 【说明】氢原子跃迁
① 轨道量子化rn=nr1(n=1,2.3?) r1=0.53×10
2
-10
3 E2 m
2 -3.4
能量量子化:En?E1 E1=-13.6eV
2n② - 40 -
E1 E3 1 -13.6
氢原子的能级图