期末考前必备知识清单02 （选必二）高二物理下学期沪科版

沪科版 知识清单01 选必二 第一部分 安培力与洛伦兹力 一 安培力 1. 安培力的方向：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内．让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向．拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向． 2.安培力的大小 1）磁场和电流平行时：F＝0. 2）磁场和电流垂直时（F、B、I要两两垂直）：， 3）B与I的夹角为θ：. 【提分点拨】L是有效长度：弯曲通电导线的有效长度L等于连接两端点的直线的长度，相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端. 图中均等效为ac直线电流 二 安培力作用下的力电综合问题 1. 求解安培力作用下导体平衡问题的基本思路 1）选对象：通电导线或通电导体棒 2）平面化分析力：变立体图为平面图，如侧视图、剖面图或俯视图等，导体棒或导线用圆圈⭕表示，电流方向用“×”或“●”表示，由左手定则判断安培力的方向，并画出平面受力分析图，安培力的方向F安⊥B、F安⊥I.如图所示： 3）列方程：在其他力基础上多一个安培力，根据平衡条件列方程 【提分点拨】求解关键：电磁问题力学化；立体图形平面化 2. 安培力做功问题：安培力做功与路径有关，绕闭合回路一周，安培力做的功可以为正，可以为负，也可以为零，而不像重力和电场力那样做功总为零. 三 洛伦兹力 1. 洛伦兹力的方向 1）判定方法：应用左手定则，注意四指应指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向； 2）方向特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B、v决定的平面．(注意B和v可以有任意夹角) 【提分点拨】 1）洛伦兹力的特性：洛伦兹力始终垂直于v的方向，所以洛伦兹力一定不做功 2）洛伦兹力是安培力的微观实质，安培力是洛伦兹力的宏观表现.所以洛伦兹力的方向与安培力的方向一样也由左手定则判定. 2. 洛伦兹力的大小 1）v∥B时：； 2）v⊥B时：； 3）v与B的夹角为θ：. 【提分点拨】在磁场中静止的电荷不受洛伦兹力作用 3.洛伦兹力与电场力比较 洛伦兹力 电场力 产生条件 v≠0且v不与B平行 (说明：运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用) 电荷处在电场中 大小 (v⊥B) 力方向与场方向的关系 F⊥B，F⊥v F∥E 做功情况 任何情况下都不做功 可能做功，也可能不做功 作用效果 　只改变电荷的速度方向,不改变速度大小 　既可以改变电荷的速度大小,也可以改变速度的方向 四 带电粒子在磁场中的运动 1. 基本思路 1）画轨迹：确定圆心，用几何方法求半径并画出轨迹 2）找联系：轨迹半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角、运动时间相联系，运动时间与周期相联系 3）用规律：利用牛顿第二定律和圆周运动的规律，特别是周期公式和半径公式 2.基本公式：、 3.重要结论：、 4.基本类型：在带电粒子只受洛伦兹力作用的条件下（电子、质子、α粒子等微观粒子的重力通常忽略不计）， 1）若带电粒子的速度方向与磁场方向平行（相同或相反），带电粒子以入射速度v做匀速直线运动. 2）若带电粒子的速度方向与磁场方向垂直，带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速率v做匀速圆周运动. 5.圆心的确定 1）轨迹上的入射点和出射点的速度方向的垂线的交点为圆心，如图(a) 2）轨迹上入射点速度方向的垂线和入射点、出射点两点连线中垂线的交点为圆心，如图(b) 3）沿半径方向距入射点距离等于r的点，如图(c)(当r已知或可算) 6. 半径的确定 1）由物理公式求，洛伦兹力提供向心力：.得轨迹半径：. 2）由几何关系求，一般由数学知识(勾股定理、三角函数等)通过计算来确定，如图 或由求得 7. 时间的求解 1）周期：、，可知T与运动速度和轨迹半径无关，只和粒子的比荷和磁场的磁感应强度有关． 2）运动时间：当带电粒子转过的圆心角为θ(弧度)时，所用时间. 8. 临界点常用的结论： 1）刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切． 2）时间最长或最短的临界条件：当以一定的速率垂直射入磁场时，运动的弧长越长，运动时间越长；当比荷相同，入射速率v不同时，圆心角越大，运动时间越长； 9. 带电粒子在磁场中运动的多解成因 1）磁场方向不确定形成多解； 2）带电粒子电性不确定形成多解； 3）速度不确定形成多解； 4）运动的周期性形成多解。 【提分点拨】 (1)粒子从同一直线边界射入磁场和射出磁场时，入射角等于出射角(如图甲，θ1=θ2=θ3)。 (2)沿半径方向射入圆形磁场的粒子，出射时亦沿半径方向(如图乙，两侧关于两圆心连线OO'对称)。 (3)粒子速度方向的偏转角等于其轨迹对应的圆心角(如图甲，α1=α2)。 五 带电粒子在组合场中的运动 1．组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或在同一区域，电场、磁场交替出现． 2．分析思路 1）画运动轨迹：根据受力分析和运动学分析，大致画出粒子的运动轨迹图． 2）找关键点：确定带电粒子在场区边界的速度(包括大小和方向)是解决该类问题的关键． 3）划分过程：将粒子运动的过程划分为几个不同的阶段，对不同的阶段选取不同的规律处理． 3．常见粒子的运动及解题方法 1）处于电场中 ①匀变速直线运动：利用牛顿第二定律、运动学公式、动能定理求解 ②类平抛（斜抛）运动：利用运动的分解、功能关系求解 2）处于磁场中 ①匀速直线运动“运动运动学公式求解 ②匀速圆周运动：利用集合知识、圆周运动、牛顿第二定理求解 ③螺旋运动：分解成直线运动和匀速圆周运动求解 4.解题思路 1）先读图：看清并且明白场的变化情况 2）受力分析：分析粒子在不同的变化场区的受力情况 3）过程分析：分析粒子在不同时间段内的运动情况 4）找衔接点：找出衔接点相邻两过程的物理量 5）选规律：联立不同阶段的方程求解 5.典型类型 1）带电粒子在匀强电场中做匀加速直线运动，在匀强磁场中做匀速圆周运动，如图所示． 2）带电粒子在匀强电场中做类平抛(或类斜抛)运动，在磁场做匀速圆周运动，如图所示 六 带电粒子在叠加场中的运动 1.磁场力、重力并存 1）若重力和洛伦兹力平衡,则带电体做匀速直线运动. 2）若重力和洛伦兹力不平衡,则带电体将做复杂的曲线运动,因洛伦兹力不做功,故机械能守恒. 2.电场力、磁场力并存(不计重力的微观粒子) 1）若电场力和洛伦兹力平衡,则带电体做匀速直线运动. 2）若电场力和洛伦兹力不平衡,则带电体做复杂的曲线运动,可用动能定理求解. 3.电场力、磁场力、重力并存 1）若三力平衡,带电体做匀速直线运动. 2）若重力与电场力平衡,带电体做匀速圆周运动. 3）若合力不为零,带电体可能做复杂的曲线运动,可用能量守恒定律或动能定理求解. 【提分点拨】 1）带电粒子在复合场中做直线运动 ①带电粒子所受合外力为零时，做匀速直线运动，处理这类问题，应根据受力平衡列方程求解.   ②带电粒子所受合外力恒定，且与初速度在一条直线上，粒子将作匀变速直线运动，处理这类问题，根据洛伦兹力不做功的特点，选用牛顿第二定律、动量定理、动能定理、能量守恒等规律列方程求解. 2）带电粒子在复合场中做曲线运动   ①当带电粒子在所受的重力与电场力等值反向时，洛伦兹力提供向心力时，带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动.处理这类问题，往往同时应用牛顿第二定律、动能定理列方程求解.   ②当带电粒子所受的合外力是变力，与初速度方向不在同一直线上时，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子的运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线，一般处理这类问题，选用动能定理或能量守恒列方程求解. 七 常见现代科学仪器 1. 质谱仪 1）作用：测量带电粒子质量和分离同位素． 2）原理(如图所示) ①加速电场：； ②偏转磁场：，； 由以上两式可得，，. 2.回旋加速器 1）构造：如图所示，D1、D2是半圆金属盒，D形盒处于匀强磁场中，D形盒的缝隙处接交流电源． 2）原理：交流电周期和粒子做圆周运动的周期相等，使粒子每经过一次D形盒缝隙，粒子被加速一次． 3）最大动能：由、得，粒子获得的最大动能由磁感应强度B和盒半径R决定，与加速电压无关． 4）总时间：粒子在磁场中运动一个周期，被电场加速两次，每次增加动能，加速次数，粒子在磁场中运动的总时间.(忽略粒子在狭缝中运动的时间) 3. 速度选择器 1）平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直．(如图所示) 2）带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是，即. 3）速度选择器只能选择粒子的速度，不能选择粒子的电性、电荷量、质量． 4）速度选择器具有单向性． 4. 磁流体发电机 1）原理：如图所示，等离子体喷入磁场，正、负离子在洛伦兹力的作用下发生偏转而聚集在B、A板上，产生电势差，它可以把离子的动能通过磁场转化为电能． 2）电源正、负极判断：根据左手定则可判断出图中的B是发电机的正极． 3）发电机路端电压U和内阻r：设A、B平行金属板的面积为S，两极板间的距离为l，磁场磁感应强度为B，等离子体的电阻率为ρ，喷入气体的速度为v. ①路端电压U：当正、负离子所受电场力和洛伦兹力平衡时，两极板间达到的最大电势差为U，则，即. ②发电机内阻：. 5. 电磁流量计 1）流量(Q)：单位时间流过导管某一截面的导电液体的体积． 2）导电液体的流速(v)的计算 如图所示，一圆柱形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向右流动．导电液体中的自由电荷(正、负离子)在洛伦兹力作用下发生偏转，使a、b间出现电势差，当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差(U)达到最大，由，可得. 3）流量的表达式：. 4）电势高低的判断：根据左手定则可得. 6. 霍尔元件、霍尔效应及霍尔电压 1）定义：高为h、宽为d的导体(自由电荷是电子或正电荷)置于匀强磁场B中，当电流通过导体时，在导体的上表面A和下表面A′之间产生电势差，这种现象称为霍尔效应，此电压称为霍尔电压． 2）电势高低的判断：如图所示，导体中的电流I向右时，根据左手定则可得，若自由电荷是电子，则下表面A′的电势高．若自由电荷是正电荷，则下表面A′的电势低． 3）霍尔电压：导体中的自由电荷(电荷量为q)在洛伦兹力作用下偏转，A、A′间出现电势差，当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，A、A′间的电势差(U)就保持稳定，由，，，联立解得，称为霍尔系数． 【提分点拨】 速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔元件的共同特点：带电粒子在叠加场中受到的静电力和洛伦兹力平衡(即或)，带电粒子做匀速直线运动． 第二部分 电磁感应 一 电磁感应现象、楞次定律及右手定则 1. 电磁感应现象及感应电流：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应．产生的电流叫做感应电流. 【提分点拨】产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化，即 2. 楞次定律 1）内容:感应电流的磁场，总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化. 2）应用楞次定律的思路 ①原磁场：原磁场的方向 ②原磁通量：原磁场磁通量的变化 ③感应磁场：通过楞次定律判断感应电流的磁场方向 ④感应电流：通过安培定则判断感应电流的方向 3. 右手定则：判断感应电流的方向 1）内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内； 让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。 二 “三定则、一定律”及电学中的“三个效应 1．“三个定则”“一个定律”的比较 名称 基本现象 应用的定则或定律 电流的磁效应 运动电荷、电流产生磁场 安培定则 磁场对电流的作用 磁场对运动电荷、电流有作用力 左手定则 电磁感应 部分导体做切割磁感线运动 右手定则 闭合回路磁通量变化 楞次定律 2. “三个定则”和“一个定律”的因果关系 1）因电而生磁(I→B)→安培定则； 2）因动而生电(v、B→I)→右手定则； 3）因电而受力(I、B→F)→左手定则； 4）因磁而生电(S、B→I)→楞次定律． 3．应用思路 1）应用楞次定律时，一般要用到安培定则来分析原来磁场的分布情况． 2）研究感应电流受到的安培力，一般先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力的方向，或者直接应用楞次定律的推论确定． 3）“三定则、一定律”中只要是涉及力的判断都用左手判断，涉及“电生磁”或“磁生电”的判断都用右手判断，即“左力右电”． 4. 三个效应 1）电流热效应：焦耳，当电流通过电阻时，电流做功而消耗电能，产生了热量。 2）电流磁效应：奥斯特，任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象。 3）电磁感应：法拉第，放在变化磁通量中的导体，会产生电动势。 三 法拉第电磁感应定律 1. 内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比. 2. 公式： ，其中n为线圈匝数． 【提分点拨】 1）E的大小与无关，决定于磁通量的变化率. 2）当仅由的变化引起时，，其中S为线圈在磁场中的有效面积．若，则. 3）当仅由的变化引起时， 4）当、同时变化时，则. 3. 导体切割磁感线的动生电动势 1）导体平动切割磁感线：当导体做切割磁感线运动时，其感应电动势的计算公式为. 当三者两两垂直时，感应电动势. 公式中的为导体切割磁感线的有效长度．如图 图甲：. 图乙：沿v1方向运动时，. 图丙：沿v1方向运动时，；沿v2方向运动时，. 图丁： . 四 电磁感应与电路问题 在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，将它们接上电容器，便可使电容器充电;将它们接上电阻等用电器，便可对用电器供电，在回路中形成电流.因此，电磁感应问题往往与电路问题联系在一起 1. 电源：做切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的回路相当于电源， 1）动生问题(棒切割磁感线)产生的电动势,方向由右手定则判断. 2）感生问题(磁感应强度的变化)的电动势,方向由楞次定律判断.而电流方向都是由等效电源内部负极流向正极的方向. 2. 电阻：产生感应电动势的导体或回路的电阻相当于电源的内阻，其余部分的电阻是外电阻 3. 路端电压：或 4. 感应电流：，为电源部分内阻. 五 力学三大观点与电磁感应结合的综合问题 1. 解题思路：“先源后路、先电后力，再是运动、能量”，即 1）“源”的分析：用法拉第电磁感应定律(或)确定电动势的大小,用楞次定律或右手定则判断电流的方向 2）“路”的分析：画等效电路图，弄清串、并联关系，求电流 3）“力”的分析：分析杆或线圈受力情况，求及合力 4）“运动”的分析：由力和运动的关系，确定运动模型，求加速度 5）“能量”的分析：分析研究过程中能量转化关系列方程 2. 求解焦耳热Q的三种方法 1)焦耳定律：Q=I2Rt，适用于电流恒定的情况； 2)功能关系：Q=W克安(W克安为克服安培力做的功)； 3)能量转化：Q=ΔE(其他能的减少量)。 3. 动量定理在电磁感应中的应用：当题目中涉及速度v、电荷量q、运动时间t、运动位移x时常用动量定理求解．导体棒或金属框在感应电流所引起的安培力作用下做非匀变速直线运动时 1）安培力的冲量： ① ② 2）磁通量变化量：. 3）通过导体棒或金属框的电荷量为： 【提分点拨】q仅与n、ΔΦ和回路总电阻R总有关，与时间长短无关，与Φ是否均匀变化无关。 4）求位移： 【提分点拨】初、末速度已知的变加速运动，在用动量定理列出的式子中，；若已知q或x也可求末速度 5）求运动时间： ， 六 电磁感应现象的应用 【提分点拨】若已知运动时间，也可求q、x、v中的任一个物理量 1. 互感现象 1）当一线圈中的电流发生变化时，在临近的另一线圈中产生感应电动势，叫做互感现象。 2）互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且也可以发生于任何两个相互靠近的电路之间. 2. 自感现象   1）自感现象:由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象. 2）自感电动势:在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势.自感电动势的大小取决于线圈自感系数和本身电流变化的快慢，自感电动势方向总是阻碍电流的变化. 3）公式：.式中L为自感系数，影响因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关． 4）通电自感和断电自感的比较 电路图 器材要求 A1、A2同规格，R＝RL，L较大 L很大(有铁芯) 通电时 在S闭合瞬间，灯A2立即亮起来，灯A1逐渐变亮，最终一样亮 灯A立即亮，然后逐渐变暗达到稳定 断电时 回路电流减小，灯泡逐渐变暗，A1电流方向不变，A2电流反向 ①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗； ②若I2＞I1，灯泡闪亮后逐渐变暗． 两种情况下灯泡中电流方向均改变 5）自感中“闪亮”与“不闪亮”问题 与线圈串联的灯泡 与线圈并联的灯泡 电路图 通电时 　电流逐渐增大,灯泡逐渐变亮 　电流突然增大,灯泡立刻变亮,然后电流逐渐减小达到稳定 断电时 　电流逐渐减小,灯泡逐渐变暗,电流方向不变 　电路中稳态电流为I1、I2 　①若I2≤I1,则灯泡逐渐变暗;②若I2>I1,则灯泡闪亮后逐渐变暗.两种情况灯泡中电流方向均改变 3. 涡流现象【提分点拨】分析自感问题的三个技巧 1）通电自感：通电时自感线圈相当于一个变化的电阻，阻值由无穷大逐渐减小。 2）断电自感：断电时自感线圈相当于电源，电动势由某值逐渐减小到零。 3）电流稳定时，自感线圈相当于导体，是否需要考虑其电阻根据题目而定。 1）涡流：块状金属放在变化磁场中，或者让它在磁场中运动时，金属块内产生的漩涡状感应电流． 2）产生原因：金属块内磁通量变化→感应电动势→感应电流． 3）应用： ①涡流热效应的应用,如真空冶炼炉. ②涡流磁效应的应用,如探雷器. 4. 电磁阻尼 当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体的相对运动． 5.电磁驱动 如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流使导体受到安培力而运动起来． 第三部分 交变电流 一 交变电流及交变电流的描述 1. 定义：大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流.按正弦规律变化的电动势、电流称为正弦交流电. 2. 产生：线圈绕垂直于匀强磁场方向的轴匀速转动． 2. 函数式: （其中） 【提分点拨】若从线圈平面和磁场方向平行时开始计时，交变电流的变化规律为 3．两个特殊位置的特点 ①线圈平面与中性面重合时，S⊥B，磁通量最大，电动势为零，磁通量的变化率为零，电流方向将发生改变． ②线圈平面与中性面垂直时，S∥B，磁通量为零，电动势最大，磁通量的变化率最大，电流方向不改变． 4．一个周期内线圈中电流的方向改变两次． 5.交变电流的四个值 表达式 应用 最大值 Em=nBSω 计算电容器的耐压值 瞬时值 e=Emsin ωt 计算某时刻所受安培力 有效值 E= 电表的读数及计算电热、电功及保险丝的熔断电流 平均值 = 计算通过导体的电荷量 【提分点拨】有效值的计算 1）正弦式交变电流：E=，I=，U=。 2）非正弦式交变电流：计算有效值时，要根据电流的热效应，即“一个周期”内“相同电阻”上产生“相同热量”，然后分段求和列式，求得有效值。 二 电感、电容对交流电的阻碍作用 1. 电感:通直流、阻交流;通低频、阻高频. 1）影响因素：线圈的自感系数越大，交流的频率越高，电感器对交变电流阻碍作用越大． 2）通直流，阻交流；通直流，通低频，阻高频 2. 电容:通交流、隔直流;通高频、阻低频. 1）影响因素：电容器的电容越大，交流的频率越高，电容器对交变电流阻碍作用越小． 2）作用：“通交流，隔直流；通高频，阻低频”． 三 变压器及远距离供电 1. 理想变压器:工作时无功率损失（即无铜损、铁损），因此，理想变压器原副线圈电阻均不计. 1)构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的． 2)原理：电磁感应的互感现象． 2.理想变压器的关系式:   1）电压关系:原决定副， （变压比），即电压与匝数成正比. 2）功率关系: 副决定原，，即 3）电流关系:副决定原， （变流比），即对只有一个副线圈的变压器电流跟匝数成反比. 4)频率关系：f出＝f入． 【提分点拨】变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制，低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制. 3. 变压器动态变化问题：常见的理想变压器的动态分析一般分匝数比不变和负载电阻不变两种情况: 1）匝数比不变的情况(如图所示) ①U1不变,根据=,输入电压U1决定输出电压U2,不论负载电阻R如何变化,U2不变. ②当负载电阻发生变化时,I2变化,输出电流I2决定输入电流I1,故I1发生变化. ③I2变化引起P2变化,P1=P2,故P1发生变化. 2）负载电阻不变的情况(如图所示) ①U1不变, 发生变化,故U2变化. ②R不变,U2变化,故I2发生变化. ③根据,P2发生变化,再根据P1=P2,故P1变化,P1=U1I1,U1不变,故I1发生变化. 3）等效电阻法：适合解决原线圈上有电阻 当理想变压器的副线圈接纯电阻元件时，可以把理想变压器(含副线圈中的元件)等效成一个电阻来处理，设原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原线圈输入电压为U1，电流为I1，副线圈输出电压为U2，电流为I2，副线圈负载电阻为R，则等效电阻R等效===()2=()2R。 4. 远距离输电： 1）理清三个回路 2）抓住两个联系 ①理想的升压变压器中线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是=，=，P1=P2。 ②理想的降压变压器中线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是=，=，P3=P4。 3）掌握一个守恒，能量守恒关系：P1=P损+P3。 4）3.输电线路功率损失的四种计算方法 P损=P1-P4 P1为输送的功率，P4为用户得到的功率 P损=R线 I线为输电线路上的电流，R线为输电线路总电阻 P损= ΔU为输电线路上损失的电压，不要与U2、U3相混 P损=ΔU·I线 5）远距离输电的三个易错点: ①输电线上损失的功率,U应为输电线上损耗的电压,而不是输电电压; 【提分点拨】解有关远距离输电问题时，公式或不常用，其原因是在一般情况下，U线不易求出，且易把和相混淆而造成错误. ②输电导线损耗的电功率: ，因此，当输送功率一定时,输电电压增大到原来的n倍,输电线上损耗的功率就减小到原来的; 第四部分 电磁振荡与电磁波 一 电磁振荡 1.振荡电路：产生大小和方向都做周期性迅速变化的电流(即振荡电流)的电路．由电感线圈L和电容C组成最简单的振荡电路，称为LC振荡电路． 2.电磁振荡：在LC振荡电路中，电容器不断地充电和放电，就会使电容器极板上的电荷量q、电路中的电流i、电容器内的电场强度E、线圈内的磁感应强度B发生周期性的变化，这种现象就是电磁振荡． 3.电磁振荡的周期和频率 1）周期T＝2π. 2）频率f＝. 4.用图象对应分析：振荡过程中电流、极板上的电荷量、电场能和磁场能之间的对应关系 【提分点拨】 1）放电过程中电容器储存的电场能逐渐转化为线圈的磁场能． 2）充电过程中线圈中的磁场能逐渐转化为电容器的电场能． 5. LC振荡电路充、放电过程的判断方法 根据电流流向判断 当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电场能转化，处于充电过程；反之，当电流流出带正电的极板时，电荷量减少，电场能向磁场能转化，处于放电过程 根据物理量的变化趋势判断 当电容器的带电荷量q(电压U、电场强度E)增大或电流i(磁感应强度B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程 根据能量判断 电场能增加时充电，磁场能增加时放电 二 电磁波 1. 麦克斯韦的电磁场理论 1）变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场. 2）随时间均匀变化的磁场产生稳定电场.随时间不均匀变化的磁场产生变化的电场.随时间均匀变化的电场产生稳定磁场，随时间不均匀变化的电场产生变化的磁场. 3）变化的电场和变化的磁场总是相互关系着，形成一个不可分割的统一体，这就是电磁场. 2. 电磁波   1）周期性变化的电场和磁场总是互相转化，互相激励，交替产生，电磁场由发生区域由近及远地向周围传播，形成电磁波. 2）电磁波是横波，电磁波的电场、磁场、传播方向两两垂直,如图所示. 3）电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度相同(都等于光速) 4）不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小． 5）电磁波从一种介质进入另一介质，频率不变、波速和波长均发生变化，电磁波传播速度等于波长和频率的乘积，即. 3. 电磁波的发射与接收 1）发射电磁波需要开放的高频振荡电路，并对电磁波根据信号的强弱进行调制(两种方式：调幅、调频)． 2）接收电磁波需要能够产生电谐振的调谐电路，再把信号从高频电流中解调出来，调幅波的解调也叫检波． 4. 电磁波谱 按照电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱．按波长由长到短排列的电磁波谱为：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。 【提分点拨】 1）各种电磁波的产生机理分别是：无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的；伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生的；γ射线是原子核受到激发后产生的。 2）红外线、紫外线、X射线的主要性质及其应用举例。 种 类 产 生 主要性质 应用举例 红外线 一切物体都能发出 热效应 遥感、遥控、加热 紫外线 一切高温物体能发出 化学效应 荧光、杀菌、合成VD2 X射线 阴极射线射到固体表面 穿透能力强 人体透视、金属探伤 3）波长不同的电磁波表现出不同的特性,其中波长较长的无线电波和红外线等易发生干涉、明显的衍射现象,波长较短的紫外线、X射线、γ射线等穿透能力较强. 4）电磁波谱中,相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线,如紫外线和X射线、X射线和γ射线都有重叠,但它们产生的机理不同. 第五部分 传感器 一 传感器及其工作原理 1．传感器的定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出．通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断． 2．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制． 3．传感器的组成：传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成． 4．传感器应用的一般模式 二 光敏电阻 光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量． 三 金属热电阻和热敏电阻 1．金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这一特性，金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻． 2．热敏电阻：用半导体材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小． 四 电阻应变片 1．电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变时，其电阻也随之变化的现象． 2．电阻应变片：电阻应变片有金属电阻应变片和半导体电阻应变片，半导体电阻应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应． 3．电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量． 利用传感器制作简单的自动控制装置 五 利用传感器制作简单的自动控制装置 实验1　门窗防盗报警装置 1.实验器材和装置 干簧管作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在．继电器(虚线框部分)作为执行装置．发光二极管LED作为电路正常工作提示，R为发光二极管的限流电阻，起保护作用．蜂鸣器H作为报警提醒．电路设计如图． 2．电路工作原理 当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两簧片被磁化相吸，继电器接通而工作．当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电，动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警． 3．实验操作 (1)检查干簧管．用磁体直接靠近干簧管，观察干簧管簧片能否正常动作． (2)连接电路．连接电路前，要检查其他元件是否也能正常工作． (3)接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象． 实验2　光控开关 1．实验器材和装置 光敏电阻完成光信号向电信号的转变．晶体三极管将电流进行放大，同时具有完成断路和接通的开关作用．发光二极管LED模仿路灯．电路设计如图甲． 为了能够驱动更大功率的负载，需用继电器来启、闭另外的供电电路，如图乙所示． 2．电路工作原理 (1)光较强时，光敏电阻阻值小，三极管不导通，继电器断路，处于常开状态，小灯泡L不亮． (2)光较弱时，光敏电阻阻值变大，三极管导通，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合，点亮小灯泡L. 3．实验操作 (1)连接电路，检查无误后，接通电源． (2)用白光照射光敏电阻，调节R1，使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光． (3)减弱光敏电阻的光照强度，当光减弱到某种程度时，发光二极管LED或小灯泡L发光． (4)让光照加强，当光照强到某种程度时，发光二极管LED或小灯泡L熄灭． 1 / 28 学科网（北京）股份有限公司 $