普通物理(2)期末复习

普通物理（2）期末复习2013.12.27静电场电场强度定义描述（电场线)计算(高斯定律)电场强度电场强度：描述场中各点电场的强弱的物理量。试验电荷条件1)电量充分地小2)线度足够地小试验表明：确定场点比值与试验电荷无关电场强度定义电场线（假想曲线）：规定：

方向：电场线上每一点的切线方向；大小：在电场中任一点，取一垂直于该点场强方向的面积元，使通过单位面积的电力线数目，等于该点场强的量值。性质：不相交；不闭合，起于正电荷,止于负电荷。不会在没有电荷处中断，也不会形成闭合曲线。

特点：非均匀,而且球对称分布。点电荷Q激发的电场真空+Q若Q为负电荷？高斯定理1）高斯面上的电场强度为所有内外电荷的总电场强度；4）仅高斯面内的电荷对高斯面的电通量有贡献；2）高斯面为封闭曲面；5）静电场是有源场。3）穿出高斯面的电通量为正，穿入为负；总结常见的对称问题*球对称（均匀带电球体,球面等）*柱对称(均匀带电长直线,长圆柱体等)*面对称（无限大均匀带电平面）高斯定理的典型应用点电荷、球面、球体、同心球面（球对称）无限长直线、圆柱面、圆柱体、同轴圆柱面（柱对称）word文件“高斯定理的应用”电势电势保守性电势定义等势面保守性场强沿闭合路径的线积分为零电势差和电势定义电势差(电压)21dlE电势j若选2为零势点，则j2=0，21dlE某点的电势等于：将单位正电荷移到无穷远处（零势点）电场力做的功。电势零点的选择：1、带电体为有限大小时，电势零点通常选择在无限远处。2、带电体为无限大时，取有限远处(的某点)为电势零点。3、点电荷和无限大带电体组成的带点系统，应选取有限远处为电势零点。电势是标量，有正负之分。电场力把电荷q0从a处移到b处所做的功可以表示为：电场强度是描述静电场力的性质的物理量；电势是描述静电场的能量性质的物理量；因此，场强和电势能全面地描述静电场的性质。1、电势是标量，只有正负之分。2、点电荷系空间某点的电势为各电荷在该点产生电势的代数和。3、正（负）电荷的场中各点电势为正（负）。4、正（负）电荷沿电力线移动，从高电势到低电势，电势能降低（升高），电场力作正（负）功。静电势能点电荷Q的电势等势面的特征（见书）电介质所谓电介质，是指不导电的物质，即绝缘体，内部没有可以移动的电荷。若把电介质放入静电场中，电介质原子中的电子和原子核在电场力的作用下，在原子范围内作微观的相对位移。达到静电平衡时，电介质内部的场强也不为零。在外电场中电介质要受到电场的影响，同时也影响外电场。+++++++-------电介质对电容的影响相对电容率相对电容率电容率+++++++-------磁场磁场与磁感应强度磁场产生、本质（稳恒磁场和感生磁场的差别）、磁力的本质磁感应强度的定义、洛仑兹力（矢量）磁通量磁场的高斯定律

磁感应线：用来描述磁场分布的曲线。磁感应线上任一点切线的方向——B的方向。B的大小可用磁感应线的疏密程度表示。磁感应线密度：在与磁感应线垂直的单位面积上的穿过的磁感应线的数目。

磁感应线特性磁感应线是环绕电流的无头尾的闭合曲线，无起点无终点；磁感应线不相交。1、内容

通过任意闭合曲面的磁通量必等于零。2、解释磁感应线是闭合的，因此有多少条磁感应线进入闭合曲面，就一定有多少条磁感应线穿出该曲面。

磁场是有旋/无散场(非保守场)；静电场是有源场，保守场

磁极相对出现，不存在磁单极；单独存在正负电荷3、说明S磁场的高斯定律安培环路定理在稳恒电流的磁场中，磁感应强度B沿任何闭合回路L的线积分，等于穿过这回路的所有电流强度代数和的μ0倍，数学表达式：L1、内容符号规定：电流方向与L的环绕方向服从右手关系的I为正，否则为负。安培环路定律对于任一形状的闭合回路均成立。安培环路定律中的电流都应该是闭合恒定电流，可以是无限长也可以是有限的。B的环流与电流分布有关，但路径上B仍是闭合路径内外电流的合贡献。物理意义：磁场是非保守场，不能引入势能。

说明磁力带电粒子在电场和磁场中所受的力电场力洛仑兹力洛仑兹力的方向垂直于运动电荷的速度和磁感应强度所组成的平面，且符合右手螺旋定则。带电粒子在电场和磁场中所受的力

q

BvFm2、速度方向与磁场方向垂直洛仑兹力的大小方向：垂直与速度的和磁场的方向回旋半径回旋周期回旋频率圆周运动+

q,mR带电粒子在磁场中的运动1、速度方向与磁场方向平行带电粒子受到的洛仑兹力为零，粒子作直线运动。3、速度方向与磁场方向有夹角把速度分解成平行于磁场的分量与垂直于磁场的分量平行于磁场的方向：F//=0，匀速直线运动垂直于磁场的方向：F⊥=qvBsinθ，匀速圆周运动粒子作螺旋线向前运动，轨迹是螺旋线。回旋半径回旋周期螺距——粒子回转一周所前进的距离载流导线在磁场中所受的力一、安培力法拉第电磁感应定律单位:1V=1Wb/s

与L反向

与L同向2、电动势方向:1、内容：当穿过闭合回路所包围面积的磁通量发生变化时，不论这种变化是什么原因引起的，回路中都有感应电动势产生，并且感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值。负号表示感应电动势总是反抗磁通的变化动生电动势（重点）感生电动势引起磁通量变化的原因有两种：1．磁场不变，回路全部或局部在稳恒磁场中运动——动生电动势（驱动力：洛仑兹力）2．回路不动，磁场随时间变化——感生电动势当上述两种情况同时存在时，则同时存在动生电动势与感生电动势。

动生电动势的计算闭合导体回路不闭合回路例：一根长度为L的铜棒，在磁感应强度为B的均匀的磁场中，以角速度w在与磁场方向垂直的平面上绕棒的一端O作匀速运动，试求铜棒两端之间产生的感应电动势的大小。解法2：用法拉第电磁感应定律解法1：按定义式解振动简谐振动的运动学描述1.解析法由x=Acos(

t+

)已知表达式

A、

、

已知A、

、

表达式三角函数问题。2.曲线法已知振动曲线

A、

、

已知A、

、

振动曲线oA-AtxT用振动曲线描述简谐振动

3.旋转矢量法（相量图法）投影到Y,描述Y方向的谐振动投影到X轴,描述X方向的谐振动xAO

逆时针简谐振动的速度、加速度速度速度也是简谐振动

比x领先

/2加速度也是简谐振动由运动学：简谐运动的动力学牛二定律：即：作简谐振动的质点所受合外力与它对于平衡位置的位移成正比，方向相反。F称为回复力。反过来：受到指向平衡位置的力的质点作简谐振动。即：受合外力为F=－kx的质点做简谐振动。由牛二定律：F=ma得微分学上，必有：x＝Acos(ωt+

）简谐振动的动力学方程其中A、

由初始条件决定。

、T是固有角频率、固有周期由谐振子的固有物理性质决定结论：一个谐振子(确定m,k)，只能有一个固定的频率，但可以有无数的A和j，即可做无数种振动。简谐振动的能量(以水平弹簧振子为例)(1)动能oxmx0=0(2)势能情况同动能。(3)机械能结论:简谐振动系统机械能守恒xtTEk(1/2)kA2oEpE波动

机械波的产生1.产生条件：(1)波源；(2)媒质2.机械波：机械振动在弹性媒质中的传播(如弹性绳上的波)。弹性媒质的质元之间以弹性力相联系。3传播特征：由近及远传播振动状态。

波的传播1.波是振动状态的传播··························································048121620t=0t=T/4t=T/2··········································t=3T/4·························t=T弹性绳上的横波结论：(1)质元并未“随波逐流”。波的传播不是媒质质元的传播。(2)“上游”的质元依次带动“下游”的质元振动。(3)某时刻某质元的振动状态将在较晚时刻于“下游”某处出现--波是振动状态的传播(4)同相点----质元的振动状态相同。波长

相位差2。相邻的同相点间的距离叫做2.波是相位的传播·由于振动状态是由相位决定的，“振动状态的传播”也可说成是“相位的传播”某时刻某点的相位将在较晚时刻重现于“下游”某处于是沿波的传播方向，各质元的相位依次落后··ab

xxu传播方向

b点和a点的相位比较即a点在t时刻的相位(或振动状态)经

t的时间传给了与它相距为x的b点，or

b点在t+

t时刻的相位(或振动状态)与a点在t时刻的情况相同(即波的传播速度)。

x

t

图中b点比a点的相位落后三.波的特征量1.波长

:

两相邻同相点间的距离2.波的频率

:

媒质质点(元)的振动频率即单位时间传过媒质中某点的波的个数

3.波速u:

单位时间波所传过的距离波速ｕ又称相速度(相位传播速度)u是联系时间周期性和空间周期性的物理量λ五、波形曲线(波形图)yo

xut波形曲线

四.波是能量的传播质元的振动动能、质元间的弹性势能2.波的传播：①是同方向同频率同振幅但不同相位的集体振动。各质元不随波的传播而向前移动。②是相位的传播。即状态的传播③是能量的传播。1.产生的条件：波源和媒质简谐波Oxy12345678一简谐波的形成A.波形曲线是各媒点在某时刻的y位置的连线（即y-x曲线）；B.不同时刻有不同的波形，并以波速u

平移；C.波形曲线y=f(x)所反映的函数称波函数。Oxy12345678u1.波长

—波线上相邻同相点的距离。3.周期T=/u2.波速u—振动的相的传播速度。相速4.频率5.波数k=2π/二.描述简谐波的物理量决定于媒质的惯性和弹性。三.一维简谐波的表达式(波函数)讨论:沿ｘ方向传播的一维简谐波(u,

)假设:媒质无吸收(质元振幅均为A)

x··dxo任一点ｐ参考点ａ波速ｕ已知：参考点a的振动表达式为ya(t)=Acos(

t

a)求写：任一点p的振动表达式。比较：p点和a点的振动·其A和

均各相同·但p点比a点相位落后。任一点p的振动表达式为普遍式相位落后式★如果选原点为参考点(即d=0)，且其初相

a为零，则可得表达式为：时间落后式相位落后式周期性式若波沿x负方向传播则波动方程：四.一维简谐波表达式的物理意义由y(x,t)

cos(

t-kx)从几方面讨论1.固定

x,(x=x0)（x0

点