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电场,磁场,恒定电流,电磁感应,交流电,电磁波-章节总结
电场、恒定电流、磁场、电磁感应、交流电、 电磁振荡、 电磁波知识点汇总(附经典例题)Firstly: 一些散琐的知识归纳（一）磁场知识点汇总一、 磁场 ⒈磁场是一种客观物质，存在于磁体和运动电荷（或电流）周围。 ⒉磁场（磁感应强度）的方向规定为磁场中小磁针 N 极的受力方向（磁感线的切线方向） 。 ⒊磁场的基本性质是对放入其中的磁体、运动电荷（或电流）有力的作用。 二、 磁感线 ⒈磁感线是想的，用来对磁场进行直观描述的曲线，它并不是客观存在的。?磁体的外部N极 ? S极 ⒉磁感线是闭合曲线 ? ?磁体的内部S极 ? N极⒊磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向。 ⒋任何两条磁感线都不会相交，也不能相切。 三、 安培定则是用来确定电流方向与磁场方向关系的法则 弯曲的四指代表 ??磁感线的环绕方向(直线电流) ?电流的方向(环形电流或通电螺线管)四、 安培分子电流假说揭示了磁现象的电本质， 即磁体的磁场和电流的磁场一样， 都是 由电荷的运动产生的。 五、 几种常见磁场 ⒈直线电流的磁场：无磁极，非匀强，距导线越远处磁场越弱 ⒉通电螺线管的磁场：管外磁感线分布与条形磁铁类似，管内为匀强磁场。 ⒊地磁场（与条形磁铁磁场类似） ⑴地磁场 N 极在地球南极附近，S 极在地球北极附近。 地磁场 B 的水平分量总是从地球南极指向北极， 而竖直分量南北相反， 在南半球垂直地面向 上，在北半球垂直地面向下 ⑵在赤道平面上，距离地球表面相等的各点，磁感强度相等，且方向水平向北。 ⑶假如地磁场是由地球表面所带电荷产生，则地球表面所带电荷为负电荷（根据安培定则、 地磁场的方向与地球自转方向判断） 。 六、 磁感应强度：⑴定义式 B ?F （定义 B 时， I ? B ）⑵B 为矢量，方向与磁场方 LI向相同，并不是在该处电流的受力方向，运算时遵循矢量运算法则。 七、 磁通量 ⒈定义一：φ =BS，S 是与磁场方向垂直的面积，即φ =B S ? ，如果平面与磁场方向不垂直， 应把面积投影到与磁场垂直的方向上，求出投影面积 S ?⒉定义二：表示穿过某一面积磁感线条数 磁通量是标量，但有正、负，正、负号不代表方向，仅代表磁感线穿入或穿出。 当一个面有两个方向的磁感线穿过时， 磁通量的计算应算 “纯收入” 即ф =ф 1 -ф 2 （ф 1 为 ， 正向磁感线条数，ф 2 为反向磁感线条数。 ） 八、 安培力大小 （θ 为 B 与 I 夹角） F ? ?0, BLI ?⒈公式 F ? BLI sinθ⒉通电导线与磁场方向垂直时，安培力最大 F ? BIL ⒊通电导线平行于磁场方向时，安培力 F ? 0 ⒋B 对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度 ⒌式中的 L 为导线垂直于磁场方向的有效长度。 例如， 半径为 r 的半圆形导线与磁场 B 垂直 放置，导线的的等效长度为 2r，安培力 F ? 2BIr 。 九、 安培力的方向 ⒈方向由左手定则来判断。 ⒉安培力总是垂直于磁感应强度 B 和电流 I 所决定的平面，但 B、I 不一定要垂直。 十、 物体在安培力作用下运动方向的判定方法 ⒈电流元分析法 把整段电流等效分成很多电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方 向，从而判断出整段电流所受合力的方向，最后确定运动方向，注意一般取对称的电流 元分析。 ［例题］ 如图所示，两根垂直纸面、平行且固定放置的直导线 M 和 N，通有同向等 值电流； 沿纸面与直导线 M、 等距放置的另一根可自由移动的通电导线 ab， N 则通电导线 ab 在安培力作用下运动的情况是 A.沿纸面逆时针转动 B.沿纸面顺时针转动 C.a 端转向纸外，b 端转向纸里 D.a 端转向纸里，b 端转向纸外 ⒉等效分析法 环形电流可以等效为小磁针（或条形磁铁） ，条形磁铁也可等效成环形电流，通电螺线 管可等效为多个环形电流或条形磁铁。 ⒊利用结论法 ⑴两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。 ⑵两电流不平行时，有转动到相互平行且方向相同的趋势。 ［例题］ 如图所示, 在水平放置的光滑绝缘杆 ab 上, 挂有两 个相同的金属环 M 和 N． 当两环均通以图示的相同方向的电流 时，分析下列说法中，哪种说法正确 [ ] A．两环静止不动 B．两环互相靠近 C．两环互相远离 D．两环同时向左运动 ⒋特殊位置分析法 根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一般位置。 十一、 通电导体在磁场重力场中的平衡与加速运动问题 ⒈解题思路：与力学平衡与加速运动问题完全相同，对物体进行正确、全面的受力分析 是解题关键，同时要注意受力分析时，先将立体图转换为平面图。 ⒉分析通电导体在平行导轨上受力的题目，主要应用：闭合电路欧姆定律、安培力公式F ? BIL 、物体平衡条件等知识。十二、 洛伦兹力的大小 ⒈当电荷速度方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力的大小 F ? qvB ⒉当 v ? 0 时， F ? 0 ，即磁场对静止的电荷无作用力，磁场只对运动电荷有作用力， 这与电场对其中的静止电荷或运动电荷总有电场力的作用是不同的。 ⒊当电荷运动方向与磁场方向相同或相反，即 v 与 B 平行时，F ? 0。⒋当电荷运动方向与磁场方向夹角为θ 时，洛伦兹力的大小 F ? qvB sinθ 注意： ⑴以上公式中的 v 应理解为电荷相对于磁场的运动速度。 ⑵会推导洛伦兹力的公 式。 十三、 洛伦兹力的方向 ⒈用左手定则来判断：让磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动的方向（或负电荷运动 方向的反方向） ，大拇指指向就是洛伦兹力的方向。 ⒉无论 v 与 B 是否垂直，洛伦兹力总是同时垂直于电荷运动方向与磁场方向。 ［例题］ 阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流，这些微观粒子是 ＿＿＿＿＿． 若在如图所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的磁场， 阴极射线将 ＿＿＿＿＿(填“向上” “向下” “向里” “向外”)偏转． 十四、 洛伦兹力的特点 洛伦兹力的方向总与粒子运动的方向垂直， 洛伦兹力只改变速 度的方向，不改变速度的大小，故洛伦兹力永不做功。 十五、 安培力和洛伦兹力的关系 安培力是洛伦兹力的宏观表现， 洛伦兹力是安培力的微观实质。 方向都由左手定则判断。 洛伦兹力不做功，安培力可以做功。 十六、 洛伦兹力作用下的运动 当带电粒子垂直进入磁场时，洛伦兹力不做功，粒子做匀速圆周运动。由牛顿第二定律mv 2?r 2?m mv 2 ? 可得： qvB ? ，所以 r ? ，粒子运动的周期 T ? qB v qB r［例题］ 如图，MN 是匀强磁场中的一块薄金属板，带电粒子（不计重力）在匀强磁场 中运动并穿过金属板，虚线表示其运动轨迹，由图知： b A、粒子带负电 B、粒子运动方向是 a c abcde M N e C、粒子运动方向是 edcba D、粒子在上半周所用时 d 间比下半周所用时间长 十七、 带电粒子在相互垂直的电场和磁场中的运动 ⒈速度选择器 ⑴作用：可以把具有某一特定速度的粒子选择出来。 ⑵粒子受力特点：同时受相反方向的电场力和磁场力作用。 ⑶粒子匀速通过速度选择器的条件：电场力和洛伦兹力平衡：qE ? qvB ，即速度大小只有满足 v ?通过。E 的粒子才能沿直线匀速 B⑷速度选择器对正、 负电荷均适用, 带电粒子能否匀速通过电、 磁场与粒子所带电荷量、 电性、粒子的质量无关，仅取决于粒子的速度（不是速率） 。 ⑸若 v ?E E 或 v ? ，粒子都将偏离直线运动。 B B⑹粒子若从右侧射入，则不可能匀速通过电磁场，这说明 A K 速度选择器不仅对速度大小有选择， 而且对速度方向也有 v 选择。 v R ⒉磁流体发电机 B ⑴作用：可以把等离子体的内能直接转化为电能。 ⑵原理：高速的等离子体（即高温下电离的气体，含有大 量带正电和负电的微粒，而从整体来说呈中性）喷射入磁场，在洛伦兹力作用下分别聚 集在 A 板和 B 板， 于是在板间形成电场， 当板间电场对电荷的作用力等于电荷所受洛伦 兹力，两板间形成一定的电势差，合上开关 K 后，就能对负载供电。 ⑶磁流体发电机的电动势： E ? Bdv ，推导：当外电路断开时，电源电动势等于路端电压U ? Ed ? ? ? E 源 ? U ? Bdv qvB ? qE ?⒊带电粒子初速度为零：带电粒子做曲线运动。 ［例题］设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场（如图所示） ，已 知一粒子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自 A 点沿曲线 ACB 运动，到达 B 点时速度为零， 点是运动的最低点， C 忽略重力， 则下列说法正确的是 （ ） A．这粒子必带正电 B．A 和 B 点位于同一高度 A B C．粒子在 C 点时速度最大 D．粒子到达 B 点后将沿原曲线返回 十八、 带电粒子在有界匀强磁场中的运动 C 三个问题 ⒈圆心的确定：圆心一定在与速度方向垂直的直线上，根据入射点和出射 点的速度方向做出垂线，交点即为圆心。 ⒉半径的计算：一般是利用几何知识解直角三角形。 ⒊带电粒子在有界磁场中运动时间的确定： 利用圆心角和弦切角的关系或四边形内角和 等于 360 度或速度的偏向角 （带电粒子射出磁场的速度方向与射入磁场的速度方向之间 的夹角）等于圆弧轨道所对的圆心角，再由公式 t ? 运动时间。 十九、 质谱仪? T求 2?O E B1 d B2U 质谱仪主要用于分析同位素，测定其质量、荷质比.下图为一 种常见的质谱仪，由粒子源、加速电场(U)、速度选择器(E、 B1) 和 偏 转 磁 场 (B2) 组 成 . 若 测 得 粒 子 在 回 旋 中 的 轨 道 直 径 为 d ， 求 粒 子 的 荷 质 比.(q 2E ? ) m B1 B2 dP2 B1 S P1 B2［例题］ 如图 15-6 所示为质谱仪测定带电粒子质量的装置的示意 图．速度选择器（也称滤速器）中场强 E 的方向竖直向下，磁感应 强度 B1 的方向垂直纸面向里， 分离器中磁感应强度 B2 的方向垂直纸P3 P4图 15-6面向外．在 S 处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于 E 和 B1 入射到速度选择器中， 若 m甲 ? m乙 ? m丙 ? m丁 ， v甲 ? v乙 ? v丙 ? v丁 ，在不计重力的情况下，则分别打在P1、P2、P3、P4 四点的离子分别是 （）A．甲乙丙丁 B．甲丁乙丙 C．丙丁乙甲 D．甲乙丁丙 二十、 回旋加速器 ⒈工作原理 磁场的作用： 带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入磁场后， 并在洛伦兹力作用下做匀 速圆周运动，其周期和速率、半径均无关（ T ?2?m ） 带电粒子每次进入 D 形盒都运 ， qB动相等的时间（半个周期）后平行电场方向进入电场中加速。 交流电压：为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使之能量不断提高，要在狭缝 处加一个周期与带电粒子在 D 形盒中运动周期相同的交变电压。 ⒉带电粒子的最终能量 当带电粒子的速度最大时，其运动半径也最大，由 r ?mv qBr ，得 v ? 。若 D 形盒的 qB mq2B2R2 半径为 R，则带电粒子的最终动能 E m ? 2m注意： 带电粒子的最终能量与加速电压无关， ⑴ 只与磁感应强度 B 和 D 形盒半径有关。 ⑵带电粒子在电场中加速时间可忽略不计， D 形盒间电势差正、 两 负变化的周期应和粒 子圆周运动的周期相同。二十一、 带电粒子在复合场（电场、磁场、重力场）中的运动 ⒈当带电粒子所受合力为零时，将做匀速直线运动或静止状态。 ⑴洛伦兹力为零（即 v 与 B 平行时） ，重力与电场力平衡，做匀速直a vb 线运动 ⑵洛伦兹力 F 与速度 v 垂直且与重力和电场力的合力平衡，做匀速 v c 直线运动。 ［例题］如图 11-4-11 所示，在真空中，匀强电场的方向竖直向下， 图 11-4-11 匀强磁场的方向垂直纸面向里， 三个油滴 a、 、 带有等量同种电荷， b c 已知 a 静止，b 向右匀速运动，c 向左匀速运动，比较它们的质量应有（ A．a 油滴质量最大 B．b 油滴质量最大 C．c 油滴质量最大 D．a、b、c 质量一样 ⒉当带电粒子所受合力充当向心力，带电粒子做匀速圆周运动。 由于通常情况下，重力和电场力为恒力，故不能充当向心力，所 以一般情况下是重力恰好与电场力平衡，洛伦兹力充当向心力。? ⒊如果受的合力不为零，但方向与速度在同一直线上，粒子将做 ? 匀加速或匀减速直线运动（受重力、电场力、洛伦兹力和弹力） ； 图 11-4-5 如果有杆或面束缚，做变加速直线运动（受重力、电场力、洛伦 兹力、弹力和摩擦力） ［例题］如图所示，足够长的光滑三角形绝缘槽，与水平面的夹角分别为 α 和 β （α ＜β ） ，加垂直于纸面向里的磁场．分别将质量相等、带等量正、负电荷的小球 a、b 依次从两斜面的顶端由静止释放，关于两球在槽上运动的说法正确的是（ ）A．在槽上，a、b 两球都做匀加速直线运动，且 a a ? a b B．在槽上，a、b 两球都做变加速运动，但总有 a a ? a b C．a、b 两球沿直线运动的最大位移是 s a ? sb D．a、b 两球沿槽运动的时间为 t a 和 t b ，则 t a ? t b 二十二、 洛伦兹力多解问题 ⒈带电粒子电性不确定形成多解问题 受洛伦兹力作用的带电粒子，可能带正电，也可能带负电，在相同的初速度下，正负粒 子在磁场中运动轨迹不同，导致形成多解。 ⒉磁场方向不确定形成多解 ⒊临界状态不唯一形成多解 带电粒子在洛伦兹力作用下飞越有界磁场时， 由于粒子运动轨迹是圆弧形， 它可能穿过 0 去，也可能转过 180 从磁场的这边反向飞出，于是形成多解。 ⒋运动的重复性形成多解 带电粒子在部分是电场，部分是磁场的空间运动时，往往运动具有重复性，形成多解。 二十三、 带电粒子在有界磁场中运动的极值问题，注意下列结论 ⒈刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动轨迹和边界相切 ⒉当速度一定时，弧长（或弦长）越长，圆心角越大，则带电粒子在有界磁场中运动时 间越长 ⒊当速度大小变化时，圆心角越大，运动时间越长。二十四、 安培力瞬时作用问题 当有电流通过导线时，导线中必有电荷的定向移动，若只是在瞬间通过电流，由于时间 极短，电流强度没法测量，但是我们可以用“间接法”测量瞬间流过导体截面的电量， 即利用动量定理和其它的规律或公式进行测量。BLI ? t ? ?mv ? BLQ ? ?mv ? Q ??mv BL二十五、 电偏转和磁偏转 二十六、 二级结论 ⒈圆形磁场区域:带电粒子沿半径方向进入,则出磁场时速度方向必过圆心⒉最小圆形 磁场区域的计算：找到磁场边界的两点,以这两点的距离为直径的圆面积最小⒊圆形磁 场区域中飞行的带电粒子的最大偏转角为进入点和出点的连线刚好为磁场的直径⒋带 电粒子在匀强电场、匀强磁场和重力场中，如果做直线运动，一定做匀速直线运动。如 果做匀速圆周运动，重力和电场力一定平衡，只有洛仑兹力提供向心力。⒌电性相同的 电荷在同一磁场中旋转时，旋转方向相同，与初速度方向无关。（二）期末复习题1.如图所示为伏安法测电阻的一种常用电路。以下分析正确的是 ( ) A．此接法的测量值大于真实值 B．此接法的测量值小于真实值 C．此接法要求待测电阻值小于电流表内阻 D．开始实验时滑动变阻器滑动头 P 应处在最左端 R1 2.在如图所示的电路中，E 为电源电动势，r 为电源内阻， A1 R3 R1 和 R3 均为定值电阻，R2 为滑动变阻器。当 R2 的滑动触点 在 a 端时合上开关 S，此时三个电表 A1、A2 和 V 的示数分 A2 a R2 b 别为 I1、I2 和 U。现将 R2 的滑动触点向 b 端移动，则三个 V 电表示数的变化情况是( ) A．I1 增大，I2 不变，U 增大 S E r B．I1 减小，I2 增大，U 减小 C．I1 增大，I2 减小，U 增大 D．I1 减小，I2 不变，U 减小 3.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图，在打开车灯的情况 下，电动机未启动时电流表读数为 10 A，电动机启动时电流表读 数为 58 A，若电源电动势为 12.5 V，内阻为 0.05 Ω ，电流表内 ? M 阻不计，则因电动机启动，车灯的电功率降低了( ) 电动机 A．35.8 W B．43.2 W A C．48.2 W D．76.8 W 4.某同学欲采用如图所示的电路完成相关实验。 图中电流表的量程为 0.6 A， 内阻约 0.1 Ω ； 电压表的量程为 3 V，内阻约 6 kΩ ；Ｇ为小量程电流表；电源电动势约 3 V，内阻较小， 下列电路中正确的是( )A A． V B． V A测定一段电阻丝（约 5 Ω）的电阻 A ? C． V测定电源的电动势和内电阻 （约 3 Ω） G D．描绘小灯泡 （额定电压为 2.5 V） 的伏安特性曲线测定电流表内阻5．如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积 S1＞S2= S3，且 “3”线圈在磁铁的正中 间。设各线圈中的磁通量依次为φ 1、φ 2、φ 3 则它们的大小关系是（ ） A、φ 1&φ 2&φ 3 B、φ 1&φ 2=φ 3 C、φ 1&φ 2&φ 3 D、φ 1&φ 2=φ 3 6．带电粒子（不计重力）可能所处的状态是（ ） ①在磁场中处于平衡状态 ②在电场中做匀速圆周运动 ③在匀强磁场中做抛体运动 ④则在匀强电场中做匀速直线运动： A、①② B、①③ C、②③ D、②④ 7．质量为 m、带电量为 q 的小球，从倾角为 θ 的光滑绝缘斜面上由静 止下滑，整个斜面置于方向水平向外的匀强磁场中，其磁感强度为 B， 如图所示。若带电小球下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下面说 法中正确的是（ ） ①小球带正电 ②小球在斜面上运动时做匀加速直线运动 ③小球在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动 ④则小球在斜面上下滑过程中，当小球对斜面压力为零时的速率为 mgcosθ ／Bq A、①②③ B、①②④ C、①③④ D、②③④ 8.现将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈 A、线圈 B、电流计及开关如下图连接.在开关闭 合、 线圈 A 放在线圈 B 中的情况下， 某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端 P 向左加速滑动 时，电流计指针向右偏转.由此可以判断（ ） A.线圈 A 向上移动或滑动变阻器的滑动端 P ― ― 向右加速滑动都能引起电流计指针向左偏转 + + A B.线圈 A 中铁芯向上拔出或断开开关，都能 0 2 2 引起电流计指针向右偏转 P C.滑动变阻器的滑动端 P 匀速向左或匀速向 B 右滑动，都能使电流计指针静止在中央 + D.因为线圈 A、线圈 B 的绕线方向未知，故 无法判断电流计指针偏转的方向 9.平面上的光滑平行导轨 MN、PQ 上放着光滑导体棒 ab、cd，两棒用细线系住，匀强磁场的 正方向如图甲所示。而磁感应强度 B 随时间 t 的变化图线如图乙所示，不计 ab、cd 间电流 的相互作用，则细线中的张力（ ） A．由 0 到 t0 时间内逐渐增大 B．由 0 到 t0 时间内逐渐减小 C．由 0 到 t0 时间内不变 D．由 t0 到 t 时间内逐渐增大 10.如图所示电路中，A、B 是两个完全相同的灯泡，L 是一个理 L R 想电感线圈，当 S 闭合与断开时，A、B 的亮度情况是（ ） B A.S 闭合时，A 立即亮，然后逐渐熄灭 C A S B.S 闭合时，B 立即亮，然后逐渐熄灭 C.S 闭合足够长时间后，B 发光，而 A 不发光 D.S 闭合足够长时间后，B 立即熄灭发光，而 A 逐渐熄灭 11.如图所示，水平光滑的平行金属导轨，左端与电阻 R 相连接，匀强磁场 B 竖直向下分布 在导轨所在的空间内， 质量一定的金属棒在垂直导轨的方向上搁在导轨上。 今使棒以一定的 初速度向右运动，当其通过位置 a 时速率为 va，通过位置 b 时速率为 vb，到位置 c 时棒刚好 静止。设导轨与棒的电阻均不计，a、b 与 b、c 的间距相等， 则关于金属棒在由 a→b 和 b→c 的两个过程中， 以下说法正 确的是（ ）A．通过棒截面的电量相等 B．棒运动的加速度相等 C．棒通过 a、b 两位置时的速率关系为 va&2vb D．回路中产生的电能 Eab 与 Ebc 的关系为 Eab=3Eb 12.远距离输送电时，在输送的电功率不变的条件下（ ） A．只有增大导线的电阻，才能减小电流，提高输电效率 B．只有提高输电电压，才能减小电流，提高输电效率 C．提高输电电压势必增大输电导线上的能量损耗 D．提高输电电压势必增大输电导线上的电流 13.如图所示，一理想变压器的原线圈匝数 n1＝1000 匝，副线圈匝数 n2＝200 匝，交流电源 的电动势 e＝311sinl00π t(V)，电阻 R＝88Ω ，两电表对电路的影响可忽略不计（ ） A. A 的示数约为 0.10A l B. V 的示数约为 311V 1 C. A 的示数约为 0.75A 2 D. V 的示数约为 62V 2 14.一个弹簧振子，第一次被压缩 x 后释放做自由振动，周期为 T1，第二次被压缩 2x 后释放 做自由振动，周期为 T2，则两次振动周期之比 T1∶T2 为 （ ） A．1∶1 B．1∶2 C．2∶1 C．1∶415.如图 6-16 所示，一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，从波传到 x=5m 的 M 点时开始计时， 已知 P 点相继出现两个波峰的时间间隔为 0.4s，下面说法中正确的是 （ ） A．这列波的波长是 4m B．这列波的传播速度是 10m/s C．质点 Q（x=9m）经过 0.5s 才第一次到达波峰 D．M 点以后各质点开始振动时的方向都是向下 16.如图 6-18 所示，一根张紧的水平弹性长绳上的 a，b 两点，相距 14.0m，b 点在 a 点的右 方，当一列简谐横波沿此长绳向右传播时，若 a 点的位移达到正最大时，b 点的位移恰为零 且向下运动。经过 1.00s 后 a 点的位移为零，且向下运动，而 b 点的位移恰达到负最大，则 这简谐波的波速可能等于（ ） A.4.67m/s B.6m/s C.10m/s D.4m/s－817.实验室进了一批低电阻的电磁螺线管，已知螺线管使用的金属丝电阻率 ρ =1.7?10 Ω m。课外活动小组的同学设计了一个试验来测算螺线管使用的金属丝长度。他们选择了多 用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器（千分尺） 、导线和学生电源等。⑴他们使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作过程分以下三个步骤： ．．．．．．．． （请填写第②步操作） ①将红、黑表笔分别插入多用电表的“＋”“－”插孔；选择电阻档“?1” 、 ； ②________________________________________________________________； ③把红黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接，多用表的示数如图（a）所示。 ⑵根据多用电表示数，为了减少实验误差，并在实验中获得较大的电压调节范围，应从图 9 （b）的 A、B、C、D 四个电路中选择_________电路来测量金属丝电阻； ⑶他们使用千分尺测量金属丝的直径，示数如图所示，金属丝的直径为_________mm； Rx⌒2.5 5.0 2.5P~ARx VAΩV AP B R E S A Rx A－ ~~ 5000Ω/V2500Ω/V ~VA―V―ΩNa?1k ?100 OFF 100 10 1?10 ?1 2.5 10 50 250 500AP B R E S B Rx A V AP B R E S D （b） 0 30 25 20V ~Ω2.5 10 50 250 500 VΩV AP B R E S C+－mA（a）⑷根据多用电表测得的金属丝电阻值，可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为 _________m。 （结果保留两位有效数字） ⑸他们正确连接电路，接通电源后，调节滑动变阻器，发现电流始终无示数。请设计一种方 案，利用多用电表检查电路故障并写出判断依据。 （只需写出简要步骤） ________________________________________________________________________ _ 18.图 a 中电源电动势为 E，内阻可忽略不计；电流表具有一定的内阻，电压表的内阻不是 无限大，S 为单刀双掷开关，R 为待测电阻。当 S 向电压表一侧闭合时，电压表读数为 U1，电流表读数为 I1；当 S 向 R 一侧闭合时，电流表读数为 I2。 ⑴根据已知条件与测量数据，可以得出待测电阻 R＝ 。 ⑵根据图 a 所给出的电路，在图 b 的各器件实物图之间画出连接的导线。R S Vjuy mA juyRSE 图a E 图b19.如图所示,直线 A 为电源的伏安特性曲线， 直线 B 为电阻 R 的伏安特性曲线， 用该电源和 电阻组成一个闭合电路，电源的输出功率和电路的总功率分 别为多少?20.如图所示， 电源电动势为 6 伏， 内阻为 5 欧， A 标有“2V， 灯 O.1 W”, 灯 B 标有“1.5V,0.075W”,灯 C 标有“1.5V,0.15 W”为使三灯都能正常发光，变阻器 R0 的阻值应为多大?滑动 触头 P 应放在何位置?19 题图20 题图21.如图所示，倾角为 θ 的光滑绝缘斜面,处在方向垂直斜面向上的匀强磁场和方向未知的 匀强电场中,有一质量为 m、带电量为一 q 的小球，恰可在斜面上做匀速圆周运动、其角速 度为 ω ， 那么， 匀强磁场的磁感应强度的大小为多少？未知电场的最小场强的大小为多少？ 方向如何？22.如图所示，空间分布着图示的匀强电场 E(宽为 L)和匀强磁场 B，一带电粒子质量为 m， 电量为 q,(不计重力)从 A 点由静止释放后经电场加速后进入磁场，穿过中间磁场进入右边 磁场后能按某一路径再返回 A 点而重复前述过程． 求中间磁场的宽度 d 和粒子的运动周期 （虚 线为磁场分界线，并不表示有什么障碍物）23.两条彼此平行间距 l=0.5m 的光滑金属导轨水平固定放置，导轨左端接阻值 R =2Ω 的 电阻，右端接阻值 RL=4Ω 的小灯泡，如图（a）所示．在导轨的 MNQ P 矩形区域内有竖直向 上的匀强磁场， M P 的长 d =2m , MNQP 区域内磁场的磁感应强度 B 随时间 t 变化如图 b） （所示．垂直导轨跨接一金属杆，金属杆的电阻 r=2Ω ，两导轨电阻不计．在 t=0 时，用水平 恒力 F 拉金属杆，使金属杆由静止开始从 GH 位置向右运动，当金属杆从 GH 位置运动到 PQ 位置的过程中，小灯泡的亮度一直没有变化．求： （1）通过小灯泡的电流 I； （2）水平恒力 F 的大小； （3）金属杆的质量 m。24.发电机的转子是匝数为 100 匝、 边长为 20 cm 的正方形线圈， 将它置于磁感应强度 B=0.05 T 的匀强磁场中， 绕着垂直于磁感线方向的轴以ω =100π rad/s 的角速度转动， 当线圈平面 跟磁场方向垂直时开始计时，线圈和外电路的总电阻 R=10 Ω . (1)写出交变电流瞬时值表达式； (2)线圈从计时开始，转过? 过程中通过线圈某一截面的电荷量为多少？ 325.如图 6-1 所示，光滑圆弧轨道的半径为 R，圆弧底部中点为 O，两个相同的小球分别在 O 正上方 h 处的 A 点和离 O 很近的轨道 B 点，现同时释放两球，使两球正好在 O 点相碰。问 h 应为多高？答案： 1.A 2.B 3.B 4.AB 14.A 15.ABD 16.AC ⑵D5.C6.A 7.B 8.B 9.B 10.AC 11.AD 12.B 13.A17. ⑴将红、黑表笔短接，调整调零旋钮调零 ⑶0.260 mm （0.258―0.262 mm 均给分）⑷ R S12m 或 13m ⑸以下两种解答都正确： ①使用多用电表的电压档位，接通电源，逐个 测量各元件、导线上的电压，若电压等于电 源电压，说明该元件或导线断路故障。 ②使用多用电表的电阻档位，断开电路或拆下 元件、导线，逐个测量各元件、导线上的电阻，若 电阻为无穷大，说明该元件或导线断路故障. 18. R ? EE E ?U ? I2 I119. 4W；6W 20. 30Ω P 应在距左端 R0/3 处 21.m? qd?mg sin ? 沿斜面向下 q6 ELmq 2qB T ? ? 2t1 ? t 2 ? t 3 ? 2 2mL 7?m ? qE 3qB22.23. (1) I=0.1A. (2) 0.3N (3) 1.2kg -3 24. (1)i=2π sin100π t A (2)1?10 C25.（三）电学实验综合1．在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所 示，用米尺测量金属丝的长度 l=0. 810 m．金属丝的电阻大约为 4Ω ，先用伏安法测出金属 丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率． (1)从图中读出金属丝的直径为 mm.(2)在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测电阻丝外，还有如下供选择的实验器材： A．直流电源：电动势约 4.5 V，内阻很小； B.电流表 A1：量程 0～0.6 A，内阻 0. 125Ω ; C．电流表 A2：量程 0～3. 0 A，内阻 0. 025Ω ; D．电压表 V：量程 0～3 V，内阻 3 kΩ ; E.滑动变阻器 R1：最大阻值 10Ω ； F.滑动变阻器 R2：最大阻值 50Ω ; G．开关、导线等． 在可供选择的器材中，应该选用的电流表是 是 。 (3)根据所选的器材，在如图所示的方框中画出实验电路图． (4) 若 根 据 伏 安 法 测 出 电 阻 丝 的 电 阻 为 Rx=4. 1Ω ， 则 这 种 金 属 材 料 的 电 阻 率 为 Ω ?m.（保留二位有效数字） 答案：(1)0.520±0.002 (2) A1 R1 (3）实验电路如图所示 (4)(1.1±0.1)?10-6，应该选用的滑动变阻器2．一个标有“12 V”字样，功率未知的灯泡，测得灯丝电阻 R 随灯泡两端电压变化的关系 图线如图所示，利用这条图线计算： (1)在正常发光情况下，灯泡的电功率 P= W.(2)假设灯丝电阻与其绝对温度成正比，室温有 300 K，在正常发光情况下，灯丝 的温度为 K.(3)若一定值电阻与灯泡串联，接在 20 V 的电压上，灯泡能正常发光，则串联电阻的阻 值为 Ω. (2)1 800 (3)4答案：(1)243．有一根细长而均匀的金属管线样品，横截面如图所示．此金属材料重约 1～2 N，长约为 30 cm，电阻约为 10Ω ．已知这种金属的电阻率为 ? ，密度为 ? 0 ．因管内中空部分截面积 形状不规则，无法直接测量，请设计一个实验方案，测量中空部分的截面积 S0，现有如下器 材可选： A．毫米刻度尺 C．电流表（600 mA,1. 0Ω ) E．电压表（3 V,6 kΩ ) G．滑动变阻器（10 kΩ ,2 A) 的导线若千． (1)除待测金属管线外，还应选用的器材有 （只填代号字母） ． B．螺旋测微器 D．电流表（3 A,0. 1Ω ) F．滑动变阻器（2 kΩ ,0. 5 A) H．蓄电池（6 V,0.05Ω ) I．开关一个，带夹子(2)在图中画出你所设计方案的实验电路图，并把所选仪器连成实际测量电路． (3)实验中要测量的物理量有： S0= 。 ，计算金属管线内部空间截面积 S0 的表达式为答案：(1)ABCEGHI (2）如图所示（3）横截面边长 a、管线长度 l、电压表示数 U、电 流表示数 IS0 ? a 2 ??IlU4．某同学用一个定值电阻 R、两个开关、一个电压表和若干导线连成一个测量电源内阻的 实验电路，如图所示，已知电压表的内阻远大于电源的内电阻，其量程大于电源电动势，表 盘上刻度清晰，但数字不清，电源内阻约为几欧．(1)在方框内画出实验电路图． (2)实验中始终闭合开关 S1， 当开关 S2 处于断开和闭合两 种状态时，电压表指针偏转格数分别为 n1、n2，则计算电源 内阻的表达式是 r= 答案：(1 )略 （2） 。n1 ? n2 R n25．现有一种特殊的电池，它的电动势 E 约为 9V，内阻 r 约为 50Ω ，已知该电池允许输出的 最大电流为 50 mA，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图(a)所示的电路进 行实验， 图中电压表的内阻很大， 对电路的影响可不考虑， 为电阻箱， R 阻值范围 0～9 999Ω ， R0 是定值电阻，起保护电路的作用．(1)实验室备有的定值电阻 R0 有以下几种规 格： A. 10Ω 2.5 W C. 200Ω 1. 0 W B. 100Ω 1. 0 W D. 2 000Ω 5.0 W 。本实验应选哪一种规格？答(2)该同学接入符合要求的 R0 后，闭合开关 S，调整电阻箱的阻值，读取电压表的示数 改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图 (b)所示的图线（已知该直线的截距为 0.1 V )．则根据该同学所作出的图线可求得该电池的电动势 E 为 答案：(1 )C (2)10 46±2-1V，内阻 r 为Ω.6. (1)在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中，为减小实验误差，方便调节，请在如图所示的 四个电路图和给定的三个滑动变阻器中选取适当的电路和器材，并将它们的编号填在横线 上． 应选取的电路是 ，滑动变阻器应选取 。E 总阻值 I5Ω ，最大允许电流 2A 的滑动变阻器 F.总阻值 200Ω ，最大允许电流 2A 的滑动变阻器 G．总阻值 1 000Ω ，最大允许电流 1A 的滑动变阻器(2)由实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图中 b 线，将该小灯泡与一干电池组成闭合电 路， 该电池两极的电压随电路中电流的变化关系图线如图中 a 线， 则小灯泡与电池连接后的 实际功率为 W. 答案：(1 )C E (2)0. 72 0. 24 W;若再将一阻值为 0.75Ω 的电阻串联在电路中，则小灯泡的实际功率为7．有一待测的电阻器 Rx，其阻值约在 40～50Ω 之间，实验室准备用来测量该电阻值的实验 器材有： 电压表 V(量程 0～10 V，内电阻约 20 kΩ ) ; 电流表 A,（量程 0～500 mA，内电阻约 20Ω ); 电流表 A,（量程 0～300 mA，内电阻约 4Ω ) ; 滑动变阻器 R,（最大阻值为 10Ω ,额定电流为 2 A) ; 滑动变阻器 R2（最大阻值为 250Ω ，额定电流为 0.1 A); 直流电源 E（电动势为 9V，内电阻约为 0. 5Ω ); 开关及若干导线． 实验要求电表读数从零开始变化，并能多测出几组电流、电压值，以便画出 I－U 图线． (1)电流表应选用 ．(2）滑动变阻器选用 （选填器材代号）). (3)请在如图甲所示的方框内画出实验电路图，并将图乙中器材连成符 合要求的电路． 答案：(1 )A1 (2)R1 (3）电路图如图所示答案：(1 )b D 或 R, (2) (1.48 士 0.02) 答案：(1)1.46 0. 73 答案：(1)1. 0 KΩ 0.77(0.75～0.80) (2)3 5（图线略） 将选择开关打到“?100”挡；将两表笔短接，调节调零旋钮，进行欧姆挡调零； 再将被测电阻接到两表笔之间测量其阻值并读出读数； 测量完毕将选择开 关打到“OFF”挡． (2）如图 8 所示． (3）大于． 8．利用如图所示电路测量一量程为 300 mV 的电压表的内阻 RV, RV 约为 300Ω ．某同学的实 验步骤如下：①按电路图正确连接好电路，把滑动变阻器 R 的滑片 P 滑到 a 端，闭合开关 S2，并将电 阻箱 R0 的阻值调到较大； ②闭合开关 S1，调节滑动变阻器滑片的位置，使电压表的指针指到满刻度； ③保持开关 S1 闭合和滑动变阻器滑片 P 的位置不变， 断开开关 S2， 调整电阻箱 R0 的阻值 大小，使电压表的指针指到满刻度的一半；读出此时电阻箱 R0 的阻值，即等于电压表内阻 RV. 实验所提供的器材除待测电压表、电阻箱（最大阻值 999. 9Ω )、电池（电动势约 1. 5 V，内阻可忽略不计） 、导线和开关之外，还有如下可供选择的实验器材： A.滑动变阻器（最大阻值 150Ω ); C.定值电阻（阻值约 20Ω ) ; B.滑动变阻器（最大阻值 10Ω ）; D.定值电阻（阻值约 200Ω ).根据以上设计的实验方法，回答下列问题： (1)为了使测量比较精确，从可供选择的实验器材中，滑动变阻器 R 应选 用 ．定值电阻 R'应选用 （填序号） ．(2)对于上述测量方法，从实验原理分析可知，在测量无误的情况下，实际测出的电压 表内阻的测量值 R 测 真实值 RV(填“大于”、“小于”或“等于”） ，且在其他条件不 （填“大”或“小”） ．变的情况下，若 R 越大，其测量值 R 测的误差就越 答案：(1 )B C (2）大于 小9．某同学为了测电流表 A 的内阻精确值，有如下器材： 电流表 A1 量程 300 mA， （ 内阻约为 5Ω ); 电压表 V（量程 15 V，内阻约为 3 kΩ ) ; 滑动变阻器 R1(0～10Ω ，额定电流为 1 A); 0. 3 A) ; 电源 E（电动势 3 V，内阻较小） ． 导线、开关若干． 电流表 A2 量程 600 mA， （ 内阻约为 1Ω ) ; 定值电阻 R0 (5Ω ) ; 滑动变阻器 R2(0～250Ω ，额定电流为(1)要求电流表 A1 的示数从零开始变化，且多测几组数据，尽可能的减少误差．在如 图所示线框内画出测量用的电路图，并在图中标出所用仪器的代号． (2)若选测量数据中的一组来计算电流表 A1 的内阻 r1，则所用电流表 A1 的内阻 r1 表达式 为 r1 = ；式中各符号的意义是 。答案：(1）电路如图所示 (2 ) r1 ?I 2 ? I1 R0 I1I1、I2 分别为电流表示数，R0 是定值电阻大小．10． 小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变化， 一研究性学习小组在实验室通过实验研究这 一问题，实验室备有的器材是：电压表（0.3 V,3 kΩ )、电流表（0～ 0.6 A,0.1Ω )、电池、开关、滑动变阻器、待测小灯泡、导线若干．实 验时，要求小灯泡两端电压从零逐渐增大到额定电压以上． (1)他们应选用图 85 中图所示电路进行实验．(2)根据实验测得数据描绘出如图所示 U－I 图象，由图分析可知，小 灯 是 泡 电 阻 随 温 度 T 变 。 (3)已知实验中使用的小灯泡标有 1. 5 V 字样，请你根据上述实验结 果求出小灯泡在 1. 5 V 电压下的实际功率是 答案：(1 )A (2 )R 随温度 T 升高而增大 （3)0.69 W W. 化 的 关 系11．在把电流表改装为电压表的实验中，提供的器材有①电流表（量程 0～ 100 ? A， 内阻几百欧） ②标准电压表 ， （量程 0～3 V),③电阻箱 （0～9 999Ω ) ,④ 电阻箱（0～99 999Ω ),⑤滑动变阻器（0～50Ω ,额定电流 1. 5 A),⑥电源（电 动势 6 V，有内阻） ，⑦电源（电动势 12 V，无内阻） ，⑧开关 两只，导线若干． (1)该实验首先要用半偏法测定电流表的内阻．如果采用 如图所示的电路测定电流表的内电阻并且要想得到较高的精 确度，那么从以上给出的器材中，可变电阻 R1 应选用 源应选用 （填器材前的序号） ． ，可变电阻 R2 应选用 ，电(2)如果测得电流表 A 的内阻为 800Ω 要把它改装为量程为 0～3 V 的电压表，则改装的 方法是给电流表串联一个阻值为 Ω 的电阻．(3)如图甲所示器材中，一部分是将电流表改装为电压表所需的，其余是为了把改装成 的电压表跟标准电压表进行校对所需的．在图 88 乙的方框中画出改装和校对都包括在 内的电路图（要求对。-3 V 的所有刻度都能在实验中进行校对） ；然后将器材实物按以 上要求连接成实验电路． 答案：(1)④ ③ ⑥ (2)29 200 (3）如图所示（四）电压表和电流表、伏安法测电阻（学案）学习目标： （1）理解表头改装成常用电压表和电流表的原理，会求分压电阻和分流电阻的阻 值。会给改装后的电压表、电流表标度。 （2）掌握伏安法测电阻的原理和方法，能正确选择两种接法。 教学过程： 一、电表的改装： 1、电流表改装成电压表：例 1、如图所示，一个有 3 V 和 30 V 两种量程的电压 表，表头内阻为 15 Ω ，满偏电流为 1 mA,求 R1、R2 的阻值 各为多大？答案：R1=2985 Ω ，R2=27000 Ω2、电流表改装成大量程的电流表：例 2、如图所示，有一个表头 G，满偏电流 Ig=500 mA，内阻 Rg=200 Ω ,用它改装为有 1 A 和 10 A 两种量程的电流表，求 R1、 R2 的阻值各为多大？ 答案：R1=20 Ω R2=180 Ω 二、伏安法测电阻： 1、测量电路形式： 安培表内接法： V A安培表外接法： V A伏安法测电阻中安培表内接法和外接法的选择：①RX 较大，满足 RX&&RA 时，用内接法；RX 较小，满足 RX〈 V 时，用外接法。 〈R ②当 RX 比 RA 大很多，但又比 RV 小很多时，可采用计算临界电阻值的方法，先计算临界电 阻 R0= R A RV ,若 RX&R0，可视为较大，采用内接法。若 RX&R0，可视为较小，采用外接 法。 2、滑动变阻器的基本接法： 限流式：与待测电阻串联。分压式：部分与待电阻并联。RX RX 注：采用限流式电压的可调范围为 RXU/（R+RX）~U。采用分压式电压的调节范围为 0~U。 3、器材和电路选择 基本原则：安全――不损坏实验器材。 准确――尽可能减小实验误差。 省电――在保证实验正常进行的前提下，应使电源的功率尽可能 小，以减少电能损耗。 例 3、如图所示，用伏安法测定一个定值电阻的阻值，实验所需器材规格如下： 待测电阻 Rx（约 100 Ω ） ；直流毫安表（量程 10 mA，内阻 50 Ω ） ；直流电压表（量 程 3 V， 内阻 5 kΩ ） ；直流电源 （输出电压 4 V，内阻可不计） 、滑动变阻器 （最大阻值 15 Ω ， 允许最大电流 1 A） ；电键 1 个，导线若干条. 根据器材的规格和实验要求，画出实验电路图，并连接好实物图。答案：分压、安培表外接。三、课后练习： 1．把电流表改装成伏特表时，下列说法中正确的是： ( ) A．改装原理是串联电阻有分压作用 B．改装成电压表后，原电流表本身允许通过的最大电流值也随着变大了 C．改装后原电流表自身的内阻也增大了 D．改装后使用时，加在原电流表两端的电压的最大值不可能增大 2．有一只电压表它的内阻是 100Ω ，量程是 O.2V，改装成量程 10A 的电流表，电压表 上应： ( ) A．并联 0.002Ω 的电阻 B．并联 O.02Ω 的电阻 C．并联 50Ω 的电阻 D．串联 4900Ω 的电阻 3．电流表 G 的内阻为 Rg,量程为 I，用它测量电压时,量程为 U；用它改装成较大量程 的电流表的内阻是 RA，这几个量的关系是： ( ) A．RA&Rg,U &Rg IB．RA&Rg&U IU U &Rg D．RA&Rg= I I 4．关于伏安法测电阻．以下说法正确的是： ( ) A．不论采用电流表内接法还是外接法．测量值都偏大 B．不论采用电流表内接法还是外接法．测量值均偏小 C．引起误差的原因都是因为电压表的分流 D．若采用电流表外接法．引起误差的原因是因为电压表的分流 5． 用一个电压表两端直接与电源的两极相连接测量电源两端的电压， 电压表的示数为 U，且电源电动势为 E，则有： ( ) A．E&U B．E=U C．E&U D．不能确定 6．用伏安法测量未知电阻 R 的阻值，已知 R 约为几百欧姆，电压表的内阻为 5kΩ ， 电流表的内阻为 0.05Ω ，为减少测量 R 的误差，应选用图 7―1 中哪个电路： ( )C．RA&Rg,图 7―1 7．两个定值电阻 R1、R2 串联后接在输出电压 U 稳定于 12V 的 直流电源上．有人把一个内阻不是远大于 R1、R2 的电压表接在 R1 两 端（如图 7-2） ，电压表的示数为 8V．如果他把此电压表改接在 R2 两 端，则电压表的示数将： （ ） A．小于 4V B．等于 4V C．大于 4V 小于 8V D．等于或大于 8V 图 7-2 8．用伏安法测电阻有如图 7-3 所示两种测量方法，下列说法正确的是： （ ） A．若 Rx＞＞Rv，用(a)图测得 Rx 值误差较小 B．若 Rx＜＜Rv，用(a)图测得 Rx 值误差较小 C．若 Rx＞＞RA，用(b)图测得 Rx 值误差较小 D．无论 Rx 之值如何，用(a)图 Rx 的测量值总比真值小，用(b)图测得的 Rx 值总比真值大图 7-3 图 7-4 9．如图 10-5-5 所示，两个定值电阻 R1 和 R2 串联在恒压电路上．用伏特表 V1 和 V2 分别 测量电阻 R2 两端的电压，当 K1 闭合，K2 断开时，V1 读数为 8.9 伏；当 K1 断开，K2 合时，V2 的读数为 8.6 伏．当 K1、K2 均断开时，R2 两端的实际电压为： （ ） A．略大于 8.9 伏 B．略小于 8.6 伏 C．在 8.9 伏和 8.6 伏之间 D．条件不足无法确定 10．有一个电流表 G，把它改装成量程是 3V 的电压表时，要串联一个 1000Ω 的电阻， 如果要把它改装成量程是 8V 的电压表时， 要串联一个 3500Ω 的电阻， 则这个电流表 G 的内阻 Rg=________，满偏电流 Ig=________． 11．一个量程为 0.6A 的电流表，其刻度盘如图 7―5 所示，若此电流表的两端并联一 个电阻，其阻值等于该电流表内阻的 l／2，使其成为一个新的电流表，则图示的刻度盘上 的每一小格表示______A． 0.2 0.4 0 图 7―5 0.6A12．一个待测电阻，阻值在 100～200Ω 之间，额定功率为 0.25W，现在用伏安法进一 步测其阻值，可供选择的器材除导线和电键外，还有： V （1）电流表(0.50mA)，内电阻为 20Ω （2）电压表(O～3V)，内电阻为 10KΩ A （3）滑动变阻器(0～20Ω )，额定电流为 2A （4）电池组 E=12V，r=0 请根据上述实验器材的规格，画出最后实验所用电路图。 答案： 第 12 题解答图 1．AD 2．B 3．D 4．D 5．A 6．B 7．A 8．BCD 9．A 10．500Ω 2mA 11．0.06A 12．见右图（五）高二复习一、物理学史及物理学家 1、 电闪雷鸣是自然界常见的现象，古人认为那是“天神之火” ，是天神对罪恶的惩罚，直 到 1752 年，伟大的科学家富兰克林冒着生命危险在美国费城进行了著名的风筝实验， 把天电引了下来，发现天电和摩擦产生的电是一样的，才使人类摆脱了对雷电现象的迷 信。 2、 伏打于 1800 年春发明了能够提供持续电流的“电堆”――最早的直流电源。他的发明 为科学家们由静电转入电流的研究创造了条件，揭开了电力应用的新篇章。 3、 以美国发明家爱迪生和英国化学家斯旺为代表的一批发明家，发明和改进了电灯，改变 了人类日出而作、日没而息的生活习惯。 4、 1820 年， 丹麦物理学家奥斯特用实验展示了电与磁的联系， 说明了电与磁之间存在着相 互作用，这对电与磁研究的深入发展具有划时代的意义，也预示了电力应用的可能性。 5、 英国物理学家法拉第经过 10 年的艰苦探索，终于在 1831 年发现了电磁感应现象，进一 步揭示了电现象与磁现象之间的密切联系，奏响了电气化时代的序曲。 6、 英国物理学家麦克斯韦建立完整的电磁场理论并预言电磁波的存在，他的理论，足以与 牛顿力学理论相媲美，是物理学发展史上的一个里程碑式的贡献。 7、 德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在，为无线电技术的发展开拓了道路，被誉 为无线电通信的先驱。后人为了纪念他，用他的名字命名了 频率的单位。 二、基本原理及实际应用 1、 避雷针利用_尖端放电_原理来避雷：带电云层靠近建筑物时，避雷针上产生的感应电荷 会通过针尖放电，逐渐中和云中的电荷，使建筑物免遭雷击。 2、 各种各样的电热器如电饭锅、电热水器、电熨斗、电热毯等都是利用_电流的热效应_来 工作的。3、 在磁场中，通电导线要受到安培力的作用，我们使用的电动机就是利用这个原理来工作 的。 4、 磁场对运动电荷有力的作用，这种力叫做洛伦兹力。电视机显象管就是利用了电子束磁 偏转_的原理。 5、 利用电磁感应的原理，人们制造了改变交流电压的装置――变压器,在现代化生活中发 挥着极其重要的作用。 6、 日光灯的电子镇流器是利用_自感现象_工作的；而电磁炉和金属探测器是利用_涡流_工 作的。 7、 电磁波具有能量，人们利用电磁波中的某个波段制造了_微波炉_来加热食物。 8、 电磁波可以通过电缆、 光缆 进行有线传播，也可以实现 无线 传输。在进行无线电通 信时，需要发送和接受无线电波，_天线_是发射和接受无线电波的必要设备。 9、 把声音、图像等信号加载到高频电磁波上的过程，称为 调制 。信号的调制方式有调 幅信号和调频信号两种方式。其中调频 信号由于抗干扰能力强，操作性强，因此高质 量的音乐和语言节目，电视伴音采用这种信号调制方式。 10、 下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象。 请将相应的字母填写在运用 这种现象的医疗器械后面的空格上。 ⑴ X 光机 D ； ⑵紫外线灯 C ；⑶理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈 合得较好。这里的“神灯”是利用了 E 。 A．光的全反射； B．紫外线具有很强的荧光作用； C．紫外线具有杀菌消毒作用； D． X 射线的很强的贯穿力； E．红外线具有显著的热作用； F．红外线波长较长易发生衍射。 三、基本概念及规律应用 1、 电荷、元电荷、电荷守恒 （1）自然界中只存在两种电荷：用_丝绸_摩擦过的_玻璃棒_带正电荷，用_毛皮__摩擦过的 _硬橡胶棒_带负电荷。同种电荷相互_排斥_，异种电荷相互_吸引_。电荷的多少叫做电荷量 _，用_Q_表示，单位是_库仑，简称库，用符号 C 表示。 （2）到目前为止，科学实验发现的最小电荷量是电子所带的电荷量。这个最小电荷用 e 表 -19 示，它的数值为 1.60?10 C。实验指出，所有带电物体的电荷量或者等于它，或者是它的 整数倍，因此我们把它叫做元电荷。 （3）用_摩擦_和_感应_的方法都可以使物体带电。无论那种方法都不能_创造_电荷，也不 能_消灭_电荷， 只能使电荷在物体上或物体间发生_转移_， 在此过程中， 电荷的总量_不变_， 这就是电荷守恒定律。 例题 1：保护知识产权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务。盗版书籍影响我们的学习 效率甚至会给我们的学习带来隐患。小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做 练习时，他发现有一个关键数字看不清，拿来问老师，如果你是老师，你认为可能是 下列几个数字中的那一个 （ B ） -19 -19 A．6.2?10 C B．6.4?10 C -19 -19 Ｃ．6.6?10 C Ｄ．6.８?10 C 2、 库仑定律 （1）内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，跟它们电荷量的乘积成正比，跟它 们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。 2 9 2 2 （2）公式： F =KQ1Q2/r ___其中 k=9.0?10 Nqm /C （3）应用： 例题 2：真空中有两个静止的点电荷，它们之间的作用力为 F，若它们的带电量都增大为原来的 2 倍，距离减少为原来的 1/2，它们之间的相互作用力变为 （ Ｄ ） A．F/2 B．F Ｃ．4F Ｄ．16F -3 例题 3：真空中有两个相距 0.1m、带电量相等的点电荷，它们间的静电力的大小为 10 N， 求每个点电荷所带电荷量是元电荷的多少倍？ １０ 答案：２.１?10 3、 电场、电场强度、电场线 （1）带电体周围存在着一种物质，这种物质叫_电场_，电荷间的相互作用就是通过_电场_ 发生的。 （2）电场强度（场强）①定义：放在电场中某点的电荷所受电场力 F 跟它的电荷量的比值 ②公式: Ｅ＝F／q_由公式可知，场强的单位为牛每库 ③场强既有大小_，又有方向，是矢量。方向规定：电场中某点的场强方向跟正电荷在该点 所受的电场力的方向相同。 （3）电场线可以形象地描述电场的分布。电场线的疏密程度反映电场的强弱；电场线上某 点的切线方向表示该点的场强方向，即电场方向。匀强电场的电场线特点：距离相等的平行 直线。 例题 4：某电场的电场线如右下图所示，则某点电荷 A 和 B 所受电场力的大小关系是（ A ） A．FA&FB B． FA&FB Ｃ．FA=FB Ｄ．电荷正负不明无法判断 例题 5：关于电场线，下列说法正确的是 （ D ） A．电场线方向一定是带电粒子在电场中受力的方向 A B B．两条电场线在电场中可以相交 C．电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹 D．在同一幅电场分布图中电场越强的地方，电场线越密 4、 电容器、电容 （1）某电容器上标有“220V 300μ F” 300μ F＝____________F＝___________pF ， （2）关于电容器的电容，下列说法正确的是 （ D ） A．电容器所带的电荷越多，电容就越大 B．电容器两极板间的电压越高，电容就越大 Ｃ．电容器所带电荷增加一倍，电容就增加一倍 Ｄ．电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量 5、 电流、电源、电动势 （1）电流的概念：电荷的定向移动形成电流。 （2）电流产生条件：导体两端有电压。电源在电路中的作用是保持导体上的电压，使导体 中有持续的电流。 （3）电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。在金属导体中，电流的方向 与自由电子定向移动方向相反。 （4）电流――描述电流强弱的物理量。定义：通过导线某横截面的电荷量与所用时间的比 值 公式：I=Q/t 单位：安培简称安，符号 A，常用单位 mA 和μ A。单位换算关系： _________________________、_________________________________ （5）电动势是用来描述电源本身性质的物理量。符号 E，单位伏特。电动势在数值上等于 电源没有接入电路时两极间的电压。 例题 6：某电池电动势为 1.5V，如果不考虑它内部的电阻，当把它的两极与 150Ω 的电阻连在一起时， 秒内有_0.16_C 的电荷定向移动通过电阻的 横 16 １８ 截面，相当于_ 1.0?10 个电子通过该截面。例题 7：如右图所示的稳恒电路中, R1=1Ω ,R2=2Ω ,R3=3Ω 那么通过电阻 R1、R2、R3 的电 流强度之比 I1:I2:I3 为 （ C ） A.1:2:3 B.3:2:1 C.2:1:3 D.3:1:2 6、 电流的热效应――焦耳定律 （1）内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方，导体的电阻、通过的时间成正比。 2 （2）公式：Q=I Rt 例题 8：通过电阻 R 的电流强度为 I 时，在 t 时间内产生的热量为 Q，若电阻为 2R，电流强 度为 I/2，则在时间 t 内产生的热量为 ( C ) A．4Q B．2Q Ｃ．Q/2 Ｄ．Q/4 例题 9：把四个完全相同的电阻 A、B、C、D 串连后接入电路，消耗的总功率为 P，把它们并 联后接入该电路，则消耗的总功率为 ( D ) A．P B．4P Ｃ．8P Ｄ．16P 7、磁场、磁感线、地磁场、电流的磁场、磁性材料 （1）磁体和电流的周围都存在着磁场,磁场对磁体和电流都有力的作用.磁场具有方向性, 规定在磁场中任一点,小磁针北极的受力方向为该点的磁场方向.也就是小磁针静止时北极 所指的方向。 （2）磁感线可以形象地描述磁场的分布。磁感线的疏密程度反映磁场的强弱；磁感线上某 点的切线方向表示该点的场强方向，即磁场方向。匀强磁场的磁感线特点：距离相等的平行 直线。 （3）地球的地理两极与地磁两极并不完全重合，其间有一个交角，叫做磁偏角。 （4）不论是直线电流的磁场还是环形电流的磁场，都可以用安培定则来判断其方向，判断 直线电流的具体做法是右手握住导线，让伸直的拇指的方向与电流的方向一致，那么，弯曲 的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。 （5）通常我们所说的铁磁性物质是指磁化后的磁性比其他物质磁性强得多的物质，也叫强 磁性物质。这些物质由很多已经磁化的小区域组成，这些小区域叫做“磁畴” 。 例题 10：在通电螺线管内部有一点 A,通过 A 点的磁感线方向一定是 （ B、C ） A．从螺线管的 N 极指向 S 极 B．放在该点的小磁针北极受力的方向 C．从螺线管的 S 极指向 N 极 D．放在该点的小磁针的南极受力的方向 例题 11：下列关于磁铁的使用的说法中不正确的是 （D） A．磁铁受到撞击会使磁铁的磁性减弱 B．原先没有磁性的铁，在长期受到磁铁的吸引会产生磁性 C．对磁铁加热会使磁铁的磁性减弱 D．永磁体在受到加热或敲打后，其磁性不会发生改变 例题 12：下列物品中必须用到磁性材料的是 （ B ） A．DVD 碟片 B．计算机上的磁盘 C．电话卡 D．喝水用的搪瓷杯子 例题 13：一块磁铁从高出掉到地上，虽然没有断，但磁性变弱了，这是因为 （ B ） A．磁铁被磁化了 B．磁铁因剧烈震动而退磁了 C．磁铁是非磁性物质 D．磁铁是软磁性材料 8、磁场对通电导线的作用力 例题 14：将长 0.5m，通过 4A 电流的通电导线放在匀强磁场中,当导线和磁场方向垂直时, 通电导线所受磁场力为 0.3N,则匀强磁场的磁疗感应强度 B 大小为 0.15T,若将通电导线中的 电流减为 2A,则这时匀强磁场的 B 为 0.15 T,导线受安培力为 0.15N.例题 15：如图所示,一条放在磁场中的通电导线,导线与磁场方向垂直，图中已经分别标明 电流、磁场和安培力这三个物理量中两个量的方向,试在图中标出第三个量的方向.例题 16：如下图所示，电流从 A 点分两路通过对称的半圆分路汇合于 B 点，在圆环中心处 的磁感应强度为 为零 （填“最大” “最小”或“为零” ）I AB例题 17： 如图在倾角为 30°的斜面上,水平固定一根 20cm 长的铜棒,将其两端用软导线与电 源连接,铜棒中通有 2A 的电流,方向如图 4 所示,如空间存在竖直向上的、 磁感应强度为 0.4T 的匀强磁场,则铜棒受到的安培力的大小为０.１６ N,方向是水平向右 例题 18：关于磁场对通电直导线作用力的大小，下列说法中正确的是（ B ） A．通电直导线跟磁场方向平行时作用力最小，但不为零 B．通电直导线跟磁场方向垂直时作用力最大 C．作用力的大小跟导线与磁场方向的夹角大小无关 D．通电直导线跟磁场方向不垂直时肯定无作用力 例题 19：以下说法正确的是 （A ） A．通电导线在磁场中可能会受到力的作用 B．磁铁对通电导线不会有力的作用 C．两根通电导线之间不可能有力的作用 D．两根通电导线之间只可能有引力的作用，不可能有斥力的作用 例题 20： 某同学画的表示磁场 B、 电流 I 和安培力 F 的相互关系如图所示， 其中正确的是 （D ）例题 21：如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正 中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导 线通以垂直纸面向外的电流，则（ A ）S NA．磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用．B．磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用．C．磁铁对桌面压力增加，不受桌面的摩擦力作用． D．磁铁对桌面压力增加，受到桌面的摩擦力作用． 例题 22：在赤道附近的地磁场可看做是沿南北方向的匀强磁场，磁感应强度的大小是 0.5 －4 ?10 T。如果赤道上有一根沿东西方向的直导线，长 20m，通有从东向西的电流 30A，问地 磁场对这根导线的作用力有多大？方向如何？ ０.０３Ｎ，向下 9、磁场对运动电荷的作用力 例题 23：关于电荷所受电场力和洛伦兹力，正确的说法是 （ B ） A．电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用 B．电荷在电场中一定受电场力作用 C．电荷所受电场力一定与该处电场方向一致 D．电荷所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直 10、电磁感应现象、磁通量、感应电动势、法拉第电磁感应定律 闭合电路中由于_磁通量_的变化，电路中产生了感应电流，也就是产生了感应电动势__。产 生感应电动势的那部分电路相当于_电源__， 电路中的感应电动势与磁通量的变化率成正比。 这就是法拉第电磁感应定律。 例题 24：关于电磁感应现象的有关说法中，正确的是 （ D ） A、只要穿过闭合电路中的磁通量不为零，闭合电路中就一定有感应电流发生 B、穿过闭合电路中的磁通量减少，则电路中感应电流就减小 C．穿过闭合电路中的磁通量越大，闭合电路中的感应电动势越大 D．穿过闭合电路中的磁通量变化越快，闭合电路中感应电动势越大 例题 25：关于感应电动势和感应电流,下列说法中正确的是 (B) A．只有当电路闭合, 且穿过电路的磁通量发生变化时，电路中才有感应电动势 B．只有当电路闭合，且穿过电路的磁通量发生变化时，电路中才有感应电流 C．不管电路是否闭合，只要有磁通量穿过电路，电路中就有感应电动势 D．不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电流 11、交变电流 （1）交流电的有效值是根据_电流的热效应_ 来规定的，对于正弦交流电，它的有效值是其 峰值的 0.707 倍。若把电容器接在交流电路中，则它能起到隔直流和通交流作用。 （2）频率为 50Hz 的正弦电流，对人体的安全电压有效值不能超过 36V ，这个交流电压的 周期是 0.02 s ，峰值是 50.9_ V 。 例题 26：有一台使用交流电的电冰箱上标有额定电压为“ 220V ”的字样，这“ 220V ”是 指 ( D ) A．交流电电压的瞬时值 B．交流电电压的最大值 C．交流电电压的平均值 D．交流电电压的有效值 12、变压器 例题 27：一台理想变压器的原线圈有 1320 匝，副线圈有 36 匝。原线圈与 220V 的交变电压 相接，计算副线圈两端输出的电压。若副线圈接有电阻是 3 ? 负载，求副线圈的输出功率。 （1）6（2）12例题 28：有一个负载电阻值为 R，当将它接在 20 V 的直流电源上时，消耗的电功率为 P， 若将 R 接在图 5 中的变压器的次级电路中消耗的电功率是 P/2． 已知变压器的输入电压的最 大值为 200 V，求此变压器的原、副线圈的匝数之比． 10：1U2 R13、高压输电 图5 （1）远距离输电时，减少输电线路电能损失的途径有两个，一是减小导线电阻，二是减小 输电电流。 （2）水电站向小山村输电，输送的电功率为 50 Kw ，若以 1500V 送电，线路上电功率损失 10 Kw ，线路的总电阻是_9 ? ；若以 4500V 送电，线路上电功率损失可降至 1.1 Kw 。 例题 29：远距离输电都采用高压输电，其优点是 ( D ) A．可增大输电电流 B．可加快输电速度 C．可增大输电功率 D．可减少输电线上的能量损失 例题 30：远距离输电中，发电厂输送的电功率相同，如果分别采用输电电压为 U1=110kV 输 电和输电电压为 U2=330kV 输电。 则两种情况中， 输电线上通过的电流之比 I1∶I2 等于 ( B ) A．1∶1 B．3∶1 C．1∶3 D．9∶1 14、自感现象、涡流 例题 31：关于自感现象，下列说法中正确的是 (D) A．对于同一线圈，通过它的电流越大，线圈中产生的自感电动势越大 B．对于同一线圈，通过它的磁通量越大，线圈中产生的自感电动势越大 C．对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈中产生的自感电动势越大 D．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中产生的自感电动势越大 例题 32：关于自感系数，下列说法中错误的是 ( C ) A．其他条件相同，线圈越长自感系数就越大 B．其他条件相同，线圈匝数越密自感系数就越大 C．其他条件相同，线圈越细自感系数就越大 D．其他条件相同，有铁芯的线圈比没有铁芯的线圈自感系数大 15、电磁波及其应用 例题 33：根据麦克斯韦电磁理论，如下说法正确的是 ( D ) A．变化的电场一定产生变化的磁场 B．均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场 C．稳定的电场一定产生稳定的磁场 D．振荡交变的电场一定产生同频率的振荡交变磁场 例题 34：关于电磁场和电磁波的正确说法是 ( B ) A．电场和磁场总是相互联系的，它们统称为电磁场 B．电磁场由发生的区域向远处的传播形成电磁波 C．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场 D．电磁波是一种波，声波也是一种波，理论上它们是同种性质的波动 例题 35：以下有关在真空中传播的电磁波的说法正确的是 ( B ) A．频率越大，传播的速度越大 B．频率不同，传播的速度相同 C．频率越大，其波长越大 D．频率不同, 传播速度也不同 例题 36：太阳辐射的能量集中在红外线 、可见光和紫外线三个区域内。波长在黄绿光附近，辐射的能量最强 ，我们的眼睛正好能感受这个区域的电磁辐射。 例题 37：电磁波在传播过程中，保持不变的物理量是 ( A ) A．频率 B．波长 C．振幅 D．波速 例题 38：在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线（ X 射线）三个波段的频率大小关系 是 ( B ) A．红外线的频率最大，可见光的频率最小 B．伦琴射线的频率最大，红外线的频率最小 C．可见光的频率最大，红外线的频率最小 D．伦琴射线频率最大，可见光的频率最小 例题 39：关于紫外线，下列说法中正确的是 (C ) A．一切物体都会发出紫外线 B．紫外线可用于无线电通讯 C．紫外线有较高的能量，足以破坏细胞中的物质 D．在紫外线照射下，所有物质会发出荧光 太阳光 例题 40：如图所示的球形容器中盛有含碘的二硫化碳溶液，在太阳光的照射下， 地面呈现的是圆形黑影， 在黑影中放一支温度计， 可发现温度计显示的温度明显 上升，则由此可断定 ( C ) A．含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的 含碘溶液 B．含碘的二硫化碳溶液对于紫外线是不透明的 C．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的 D．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的 例题 41：转换电视频道，选择自己喜欢的电视节目，称为 ( D ) A．调幅 B．调频 C．调制 D．调谐 8 例题 42： 电磁波在空气中的传播速度为 3?10 ｍ/ｓ， 某广播电台能够发射波长为 50ｍ的无 线电波，那么收音机接收这个电台时调谐的频率应工作在 ( C ) A．150MHz B．500MHz C．6.00MHz D．3.00MHz 例题 43：下列可作为传感器的来使用的是 ( A ) A．受力而形变的弹簧 B．实验室内养殖的兔子 C．用来砌房子的砖头 D．自然界的风 例题 44：大量信息的存储和多用户的使用对信息安全提出了严峻的挑战，下列四项中对计 算机系统的信息危害最大的是 ( B ) A．内存大小 B．计算机病毒 C．电脑的存储速度 D．电脑的计算速度 例题 45：用遥控器调换电视机的频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的 过程。下列属于这类传感器的是 ( A ) A．红外报警装置 B．走廊照明灯的声控开关 C．自动洗衣机中的压力传感装置 D．电饭煲中控制加热和保温的温控器温度计Secondly:电场，恒定电流，磁场----三章的教案集人教板―新课标物理选修 3―1 教案 第一章、静电场 第一节、电荷及其守恒定律（1 课时） 教学目标 （一）知识与技能 1．知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念． 2．知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分 开． 3．知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电 荷分开． 4．知道电荷守恒定律． 5．知道什么是元电荷． （二）过程与方法 1、通过对初中知识的复习使学生进一步认识自然界中的两种电荷 2、 通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷， 而是使物体中的电荷分开． 但对一个与外界没有电荷交换的系统， 电荷的代数和不变。 （三）情感态度与价值观 通过对本节的学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质 重点：电荷守恒定律 难点：利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。 教具：丝绸，玻璃棒，毛皮，硬橡胶棒，绝缘金属球，静电感应导体，通草球。 教学过程： （一）引入新课：新的知识内容，新的学习起点．本章将学习静电学．将从物质的微 观的角度认识物体带电的本质，电荷相互作用的基本规律，以及与静止电荷相联系的 静电场的基本性质。 【板书】第一章 静电场 复习初中知识： 【演示】摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的性质，这种现象叫摩擦起电，这样的物 体就带了电． 【演示】用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互 排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引，所以自然界存在两种电荷．同种电荷相 互排斥，异种电荷相互吸引． 【板书】自然界中的两种电荷 正电荷和负电荷：把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用正数表示．把 用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表示． 电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引． （二）进行新课：第 1 节、电荷及其守恒定律 【板书】 1、 电荷 （1）原子的核式结构及摩擦起电的微观解释 构成物质的原子本身就是由带电微粒组成。原子：包括原子核（质子和中子）和核外电子。 （2）摩擦起电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同． 实质：电子的转移． 结果：两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷． （3）金属导体模型也是一个物理模型 P3 用静电感应的方法也可以使物体带电． 【演示】：把带正电荷的球 C 移近彼此接触的异体 A，B(参见课本图 1.1－1)．可以 看到 A，B 上的金属箔都张开了，表示 A，B 都带上了电荷．如果先把 C 移走，A 和 B 上的金属箔就会闭合．如果先把 A 和 B 分开，然后移开 C，可以看到 A 和 B 仍带有电 荷；如果再让 A 和 B 接触，他们就不再带电．这说明 A 和 B 分开后所带的是异种等量 的电荷，重新接触后等量异种电荷发生中和． 【板书】（4）、静电感应：把电荷移近不带电的异体，可以使导体带电的现象。利 用静电感应使物体带电，叫做感应起电． 提出问题：静电感应的原因？ 带领学生分析物质的微观分子结构，分析起电的本质原因：把带电的球 C 移近金 属导体 A 和 B 时，由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，使导体上的自由电子 被吸引过来，因此导体 A 和 B 带上了等量的异种电荷．感应起电也不是创造了电荷， 而是使物体中的正负电荷分开，是电荷从物体的一部分转移到另一部分。 得出电荷守恒定律． 【板书】2、电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到 另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分． 另一种表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。 ○引导学生分析问题与练习 3 3．元电荷 电荷的多少叫做电荷量．符号：Q 或 q 单位：库仑 符号：C 元电荷:电子所带的电荷量，用 e 表示. 注意：所有带电体的电荷量或者等于 e，或者等于 e 的整数倍。就是说，电荷量 是不能连续变化的物理量。 电荷量 e 的值：e=1.60?10 C 比荷：电子的电荷量 e 和电子的质量 me 的比值,为 【小结】对本节内容做简要的小结 ●巩固练习 1．关于元电荷的理解，下列说法正确的是：[ A．元电荷就是电子 B．元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量 C．元电荷就是质子 D．物体所带的电量只能是元电荷的整数倍 2．5 个元电荷的电量是________， 16 C 电量等于________元电荷． 3．关于点电荷的说法，正确的是：[ ] A．只有体积很小的带电体才能看成点电荷 B．体积很大的带电体一定不能看成点电荷 C．当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，这 两个带电体可看成点电荷 ]-19e ? 1.76 ? 1011 C/K meD．一切带电体都可以看成点电荷 ●作业 1．复习本节课文． 2．思考与讨论：引导学生完成课本 P5 问题与练习 1-4 说明： 1、两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、摩擦起电的知识，这些在初中都已经 讲过，本节重点是讲述静电感应现象．要做好演示实验，使学生清楚地知道什么是静电 感应现象．在此基础上，使学生知道，感应起电也不是创造了电荷，而是使物体中的正 负电荷分开，使电荷从物体的一部分转移到另一部分．本节只说明静电感应现象。 2．在复习摩擦起电现象和讲述静电感应现象的基础上，说明起电的过程是使物体 中正负电荷分开的过程，进而说明电荷守恒定律． 3．要求学生知道元电荷的概念，而密立根实验作为专题，有条件的学校可以组织 学生选学． 第二节、库仑定律（1 课时） 教学目标 （一）知识与技能 1．掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解库仑定律的含义及其公式表达， 知道静电力常量． 2．会用库仑定律的公式进行有关的计算． 3．知道库仑扭秤的实验原理． （二）过程与方法 通过演示让学生探究影响电荷间相互作用力的因素，再得出库仑定律 （三）情感态度与价值观 培养学生的观察和探索能力 重点：掌握库仑定律 难点：会用库仑定律的公式进行有关的计算 教具：库仑扭秤(模型或挂图)． 教学过程：（一）复习上课时相关知识 （二）新课教学【板书】----第 2 节、库仑定律 提出问题：电荷之间的相互作用力跟什么因素有关？ 【演示】：带正电的物体和带正电的小球之间的相互作用力的大小和方向．使同学通过 观察分析出结论(参见课本图 1.2－1)． 【板书】：1、影响两电荷之间相互作用力的因素：1．距离．2．电量． 2、库仑定律 内容表述：力的大小跟两个点电荷的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二 次方成反比．作用力的方向在两个点电荷的连线上 公式： F ? k静电力常量 k = 9.0?109N?m2/C2 适用条件：真空中，点电荷――理想化模型 【介绍】：（1）．关于“点电荷”，应让学生理解这是相对而言的，只要带电体本 身的大小跟它们之间的距离相比可以忽略，带电体就可以看作点电荷．严格地说点电 荷是一个理想模型，实际上是不存在的．这里可以引导学生回顾力学中的质点的概q1 q 2 r2念．容易出现的错误是：只要体积小就能当点电荷，这一点在教学中应结合实例予以 纠正． （2）．要强调说明课本中表述的库仑定律只适用于真空，也可近似地用于气体 介质，对其它介质对电荷间库仑力的影响不便向学生多作解释，只能简单地指出：为 了排除其他介质的影响，将实验和定律约束在真空的条件下． 扩展：任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的．任意两点电荷之间 的作用力都遵守库仑定律．用矢量求和法求合力． 利用微积分计算得：带电小球可等效看成电量都集中在球心上的点电荷． 静电力同样具有力的共性，遵循牛顿第三定律，遵循力的平行四边形定则． 【板书】：3、库仑扭秤实验（1785 年，法国物理学家．库仑） 【演示】：库仑扭秤(模型或挂图)介绍：物理简史及库仑的实验技巧． 实验技巧：（1）．小量放大．（2）．电量的确定． 【例题 1】：试比较电子和质子间的静电引力和万有引力．已知电子的质量 m1=9.10 ?10-31kg， 质子的质量 m2=1.67?10-27kg． 电子和质子的电荷量都是 1.60?10-19C． 分析：这个问题不用分别计算电子和质子间的静电引力和万有引力，而是列公 式，化简之后，再求解． 解：电子和质子间的静电引力和万有引力分别是F1 = kQ 1Q 2 m1 m 2 F1 kQ 1Q 2 ，F2 = G 2 ， = 2 F2 Gm1 ?m 2 r r可以F1 9.0?10 9 ?1.60?10 ?19 ?1.60?10 ?19 = = 2.3?10 39 F2 6.67 ?10 ?11 ? 9.10?10 ? 31 ?1.67 ?10 ? 27看出，万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似，表述的都是力，这是相同之处；它们的实质区别 是：首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力，绝没有相排斥的力．其次， 由计算结果看出，电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小的很多，因此在 研究微观带电粒子间的相互作用时，主要考虑静电力，万有引力虽然存在，但相比之 下非常小，所以可忽略不计． 【例题 2】：详见课本 P9 【小结】对本节内容做简要的小结 （三）巩固练习 1、 复习本节课文及阅读科学漫步 2、 引导学生完成问题与练习，练习 1、2、4，作业 3、5。 参考题 1．真空中有两个相同的带电金属小球 A 和 B，相距为 r，带电量分别为 q 和 2q， 它们之间相互作用力的大小为 F．有一个不带电的金属球 C，大小跟 A、B 相同，当 C 跟 A、B 小球各接触一次后拿开，再将 A、B 间距离变为 2r，那么 A、B 间的作用力的 大小可为：[ A．3F/64 ] B．0 C．3F/82 D．3F/162．如图 14－1 所示，A、B、C 三点在一条直线上，各点都有一个点电荷，它们 所带电量相等．A、B 两处为正电荷，C 处为负电荷，且 BC=2AB．那么 A、B、C 三个点电荷所受库仑力的大小之比 为________．3．真空中有两个点电荷，分别带电 q1=5?10-3C，q2=－2?10-2C，它们相距 15cm，现引入第三个点电荷，它应带电量为________，放在________位置才能使三个 点电荷都处于静止状态． 4．把一电荷 Q 分为电量为 q 和(Q－q)的两部分，使它们相距一定距离，若想使 它们有最大的斥力，则 q 和 Q 的关系是________． 说明： 1．点电荷是一种理想化的物理模型，这一点应该使学生有明确的认识． 2．通过本书的例题，应该使学生明确地知道，在研究微观带电粒子的相互作用时为什 么可以忽略万有引力不计． 3．在用库仑定律进行计算时，要用电荷量的绝对值代入公式进行计算，然后根据是同 种电荷，还是异种电荷来判断电荷间的相互作用是引力还是斥力． 4．库仑扭秤的实验原理是选学内容，但考虑到库仑定律是基本物理定律，库仑扭秤 的实验对检验库仑定律具有重要意义，所以希望教师介绍给学生，可利用模型或挂图 来介绍． 第三节、电场 教学目标 （一）知识与技能 1．知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊 物质形态． 2． 理解电场强度的概念及其定义式， 会根据电场强度的定义式进行有关的计算， 知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的． 3．能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式，并能用此公 式进行有关的计算． 4．知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算． （二）过程与方法 通过分析在电场中的不同点，电场力 F 与电荷电量 q 的比例关系，使学生理解比 值 F/q 反映的是电场的强弱，即电场强度的概念；知道电场叠加的一般方法。 （三）情感态度与价值观 培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法。 重点：电场强度的概念及其定义式 难点：对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算 教学过程 （一）引入新课 问题引入：电荷间的相互作用力是怎样产生的？ （二）新课教学-----第 3 节 电场 电场强度 1、电场： 启发学生从哲学角度认识电场，理解电场的客观存在性，不以人的意识为转移，但能为 人的意识所认识的物质属性． 利用课本图 14－5 说明： 电荷 A 和 B 是怎样通过电场与其他电 荷发生作用．电荷 A 对电荷 B 的作用，实际上是电荷 A 的电场对电荷 B 的作用；电荷 B 对电 荷 A 的作用，实际上是电荷 B 的电场对电荷 A 的作用． （1）电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质――电场发生的，电荷的周围都存在 电场强度（2 课时）电场. 特殊性：不同于生活中常见的物质，看不见，摸不着，无法称量，可以叠加. 物质性：是客观存在的，具有物质的基本属性――质量和能量. （2）基本性质：主要表现在以下几方面 ①引入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用， 且同一点电荷在电场中不同点处受 到的电场力的大小或方向都可能不一样. ②电场能使引入其中的导体产生静电感应现象. ③当带电体在电场中移动时，电场力将对带电体做功，这表示电场具有能量. 可见，电场具有力和能的特征 提出问题：同一电荷 q 在电场中不同点受到的电场力的方向和大小一般不同， 这是什么因素造成的？引出电场强度的概念：因为电场具有方向性以及各点强弱不 同，所以造成同一电荷 q 在电场中不同点受到的电场力的方向和大小不同，我们用电 场强度来表示电场的强弱和方向． 2、电场强度(E)： 由图 1.2-1 可知带电金属球周围存在电场。且从小球受力情况可知，电场的强 弱与小球带电和位置有关。引出试探电荷和场源电荷---（1）关于试探电荷和场源电荷-（详见 P12） 注意：检验电荷是一种理想化模型，它是电量很小的点电荷，将其放入电场后 对原电场强度无影响 指出：虽然可用同一电荷 q 在电场中各点所受电场力 F 的大小来比较各点的电 场强弱，但是电场力 F 的大小还和电荷 q 的电量有关，所以不能直接用电场力的大小 表示电场的强弱．实验表明：在电场中的同一点，电场力 F 与电荷电量 q 成正比，比 值 F/q 由电荷 q 在电场中的位置所决定， 跟电荷电量无关， 是反映电场性质的物理量， 所以我们用这个比值 F/q 来表示电场的强弱． （2）电场强度 ①定义：电场中某一点的电荷受到的电场力 F 跟它的电荷量 q 的比值，叫做该 点的电场强度，简称场强．用 E 表示。 公式（大小）：E=F/q 单位：N/C 意义 P13 （适用于所有电场）提出问题：电场强度是矢量，怎样表示电场的方向呢？ ②方向性：物理学中规定，电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受的电场 力的方向相同． 指出：负电荷在电场中某点所受的电场力的方向跟该点的场强方向相反． 带领学生讨论真空中点电荷周围的电场，说明研究方法：将检验电荷放入点电 荷周围的电场中某点，判断其所受的电场力的大小和方向，从而得出该点场强．． ◎唯一性和固定性 电场中某一点处的电场强度 E 是唯一的， 它的大小和方向与放入该点电荷 q 无关， 它决 定于电场的源电荷及空间位置，电场中每一点对应着的电场强度与是否放入电荷无关. 带领学生总结出真空中点电荷周围电场的大小和方向． 在此过程中注意引导学生总 2 的区别及联系． 结公式 E=F/q 和 E=kQ/r 3、（真空中）点电荷周围的电场、电场强度的叠加 （1）点电荷周围的电场 ①大小：E=kQ/r2 （只适用于点电荷的电场）②方向：如果是正电荷，E 的方向就是沿着 PQ 的连线并背离 Q；如果是负电荷： E 的方向就是沿着 PQ 的连线并指向 Q．(参见课本图 14－7) 说明：公式 E=kQ/r2 中的 Q 是场源电荷的电量，r 是场中某点到场源电荷的距 离．从而使学生理解：空间某点的场强是由产生电场的场源电荷和该点距场源电荷的 距离决定的，与检验电荷无关． 提出问题：如果空间中有几个点电荷同时存在，此时各点的场强是怎样的呢？ 带领学生由检验电荷所受电场力具有的叠加性，分析出电场的叠加原理． （2）电场强度的叠加原理：某点的场强等于该点周围各个电荷单独存在时在该 点产生的场强的矢量和． 先分析方法（P13-14）后举例：先在同一直线再不在同一直线。 例如：课本图 1.3-3 中 P 点的场强，等于＋Q1 在该点产生的场强 E1 和 Q2 在该 点产生的场强 E2 的矢量和．从而使学生进一步理解到，任何带电体都可以看做是有 许多点电荷组成的． 利用点电荷场强的计算公式及叠加原理就可以计算出其周围各点 场强． 【例题】（课本 P9 例题演变）在真空中有两个点电荷 Q1=＋3.0?10-8C 和 Q2= －3.0?10-8C， 它们相距 0.1m， 求电场中 A 点的场强． 点与两个点电荷的距离相等， A r=0.1m 分析：点电荷 Q1 和 Q2 的电场在 A 点的场强分别为 E1 和 E2，它们大小相等，方 向如图所示，合场强 E 在 E1 和 E2 的夹角的平分线上，此平分线跟 Q1 和 Q2 的连线平 行． 解：E=E1cos60°＋E2cos60° =2E1cos60°=2kQ1cos60°/r2 代入数值得 E=2.7?104N/C 可以证明：一个半径为 R 的均匀球体（或球壳）在外部产生的电场，与一个位 于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同，球外各点和电场强度一样 即：E=kQ/r2 ◎组织学生讨论课本中的【说一说】，由学生讨论后归纳： （1）关于静电平衡 （2）静电平衡后导体内部电场的特点： ①处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零（注意：这时的场强是合 场强，即外电场和感应电场的叠加） ②处于静电平衡状态的导体，电荷只分布在导体的外表面上。 4、电场线 （1）电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方 向表示该点的电场强度的方向。 （2）电场线的基本性质 ①电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向. ②电场线的疏密反映电场强度的大小(疏弱密强). ③静电场中电场线始于正电荷或无穷远，止于负电荷或无穷远.它不封闭，也不在无电 荷处中断. ④任意两条电场线不会在无电荷处相交(包括相切) 介绍各种点电荷电场线的分布情况。 【演示】模拟电场线指出：电场线是为了形象描述电场而引入的，电场线不是实际存在的线。 5、匀强电场 (1)定义：电场中各点场强的大小相等、方向相同的电场就叫匀强 电场. (2)匀强电场的电场线： 是一组疏密程度相同(等间距)的平行直线. 例如，两等大、正对且带等量异种电荷的平行金属板间的电场中，除边 缘附近外，就是匀强电场.如图 14.3-1. 常见电场的电场线 电场 正点电荷 电场线图样 简要描述 发散状负点电荷会聚状等量同号电荷相斥状等量异号电荷相吸状匀强电场平行的、等间距的、同向的直线（三）【小结】对本节内容做简要的小结 ◎巩固练习 1．下列说法中正确的是：[ABC ] A．只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场 B．电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西 C．电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电 荷有力的作用 2．下列说法中正确的是：[BC ] A．电场强度反映了电场的力的性质，因此场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电 场力成正比 B．电场中某点的场强等于 F/q，但与检验电荷的受力大小及带电量无关 C．电场中某点的场强方向即检验电荷在该点的受力方向 D．公式 E=F/q 和 E=kQ/r2 对于任何静电场都是适用的 3．下列说法中正确的是：[ACD ] A．场强的定义式 E=F/q 中，F 是放入电场中的电荷所受的力，q 是放入电场中的电荷 的电量 B．场强的定义式 E=F/q 中，F 是放入电场中的电荷所受的力，q 是产生电场的电荷的 电量C．在库仑定律的表达式 F=kq1q2/r2 中 kq2/r2 是电荷 q2 产生的电场在点电荷 q1 处 的场强大小，此场对 q1 作用的电场力 F=q1?kq2/r2，同样 kq1/r2 是电荷 q1 产生的 电场在点电荷 q2 处的场强的大小，此场对 q2 作用的电场力 F=q2?kq1/r2 D．无论定义式 E=F/q 中的 q 值(不为零)如何变化，在电场中的同一点，F 与 q 的比值 始终不变 4．讨论电场力与电场强度的区别于联系物理量 比较内容 物理意义 区 决定因素 大小 别 方向 单位 联系 电场力 电荷在电场中所受力 由电场和电荷共同决定 F=qE 正电荷受力与 E 同向 负电荷受力与 E 反向 N 电场强度 反映电场的力的属性 仅由电场自身决定 E=F/q 规定 E 的方向为正电荷在 该点的受力方向 N/C(或 V/m) F=qE(普遍适用)●作业 1． 复习本节课文 2． 思考课本 P16 问题与练习第(1)、(3)、(4)、(5)、(7)题． 3．将(2)、(6)题做在作业本上． 参考题 1． 在电场中某一点，当放入正电荷时受到的电场力向右，当放入负电荷时受到电场力向 左，下列说法正确的是：[ ] A．当放入正电荷时，该点的场强向右，当放入负电荷时，该点的场强向左 B．只有在该点放入电荷时，该点才有场强 C．该点的场强方向一定向右 D．以上说法均不正确 2． 真空中，两个等量异种点电荷电量数值均为 q，相距 r．两点电荷连线中点处 的电场强度的大小为：[ ] 2 A．B．2kq/r C．4k/r2 D．8kq/r23．真空中，A，B 两点上分别设置异种点电荷 Q1、Q2，已知两点电荷间引力为 10N， Q1=1.0?10-2C，Q2=2.0?10-2C．则 Q2 在 A 处产生的场强大小是________N/C，方向 是________；若移开 Q2，则 Q1 在 B 处产生的场强的大小是________N/C，方向是 ________． 说明 1．电场强度是表示电场强弱的物理量，因而在引入电场强度的概念时，应该使 学生了解什么是电场的强弱， 同一个电荷在电场中的不同点受到的电场力的大小是不 同的，所受电场力大的点，电场强． 2．应当使学生理解为什么可以用比值 F/q 来表示电场强度，知道这个比值与电 荷 q 无关，是反映电场性质的物理量． 用比值定义一个新的物理量是物理学中常用的方法，应结合学生前面学过的类 似的定义方法，让学生领会电场强度的定义．3．应当要求学生确切地理解 E=F/q 和 E=kQ/r2 这两个公式的含义，以及它们的 区别和联系． 4．应用电场的叠加原理进行计算时不应过于复杂，一般只限于两个电场叠加的 }