第十二 電磁振蕩電磁波 相對(duì)論
第一節(jié) 電磁振蕩 電磁波
基礎(chǔ)知識(shí) 一、電磁振蕩
在振蕩電路里產(chǎn)生振蕩電流的過程中，由容器極板上的電荷，通過線圈的電流，以及跟電流和電荷相聯(lián)系的磁場(chǎng)和電場(chǎng)都發(fā)生周期性變化的現(xiàn)象，叫做電磁振蕩。
1. LC振蕩電路
由自感線圈和電容器組成的電路就是最簡(jiǎn)單的振蕩電路，簡(jiǎn)稱LC回路。 在LC回路里，產(chǎn)生的大小和方向都做周期性變化的電流，叫做振蕩電流。 如圖所示，先將電鍵S和1接觸，電鍵閉合后電給電容器C充電，然后S和2接觸，在LC回路中就出現(xiàn)了振蕩電流。大小與方向都做同期性變化的電流叫振蕩電流．
2．電磁振蕩
在產(chǎn)生振蕩電流的過程中，電容器上極板上的電荷q，電路中的電流i，電容器內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度E，線圈中磁感應(yīng)強(qiáng)度B都發(fā)生周期性的變化，這種現(xiàn)象叫做電磁振蕩．
（1）從振蕩的表象上看：LC振蕩過程實(shí)際上是通過線圈L對(duì)電容器C充、放電的過程。
（2）從物理本質(zhì)上看：LC振蕩過程實(shí)質(zhì)上是磁場(chǎng)能和電場(chǎng)能之間通過充、放電的形式相互轉(zhuǎn)化的過程。
3．振蕩的周期和頻率
電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時(shí)間叫做周期。一秒鐘內(nèi)完成的周期性變化的次數(shù)叫做頻率。在電磁振蕩發(fā)生時(shí)，如果不存在能量損失，也不受外界其它因素的影響，這時(shí)的振蕩周期和頻率叫做振蕩電路的固有周期和固有頻率，簡(jiǎn)稱振蕩電路的周期和頻率。理論研究表明，周期T和頻率f跟自感系數(shù)L和電容C的關(guān)系： 　
注意：當(dāng)電路定了，該電路的周期與頻率就是定值，與電路中電流的大小，電容器上帶電量多少無(wú)關(guān)．
4．LC振蕩過程中規(guī)律的表達(dá)。
（1）定性表達(dá)。在LC振蕩過程中，磁場(chǎng)能及與磁場(chǎng)能相關(guān)的物理量（如線圈中電流強(qiáng)度、線圈電流周圍的磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度、穿過線圈的磁通量等）和電場(chǎng)能及與電場(chǎng)能相關(guān)的物理量（如電容器的極板間電壓、極板間電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度、極板上電量等）都隨時(shí)間做周期相同的周期性變化。這兩組量中，一組最大時(shí)，另一組恰最小；一組增大時(shí)，另一組正減小。這一特征正是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律所決定的。
（2）定量表達(dá)。在LC振蕩過程中，盡管磁場(chǎng)能和電場(chǎng)能的變化曲線都比較復(fù)雜，但與之相關(guān)的其他物理量和變化情況卻都可以用簡(jiǎn)單的正（余）弦曲線給出定量表達(dá)。以LC振蕩過程中線圈L中的振蕩電流i（與磁場(chǎng)能相關(guān)）和電容器C的極板間交流電壓u（與電場(chǎng)能相關(guān)）為例，其變化曲線分別如圖中所示。
注意：分析電磁振蕩要掌握以下三個(gè)要點(diǎn)（突出能量守恒的觀點(diǎn)）：
⑴理想的LC回路中電場(chǎng)能E電和磁場(chǎng)能E磁在轉(zhuǎn)化 過程中的總和不變。
⑵回路中電流越大，L中的磁場(chǎng)能越大（磁通量越大）。
⑶極板上電荷量越大，C中電場(chǎng)能越大（板間場(chǎng)強(qiáng)越大、兩板間電壓越高、磁通量變化率越大）。
因此LC回路中的電流圖象和電荷圖象總是互為余函數(shù)。
5．LC振蕩過程的階段分析和特殊狀態(tài)
如圖所示，在O、t2、t4時(shí)刻，線圈中振蕩電流i為0，磁場(chǎng)能最小，而電容器極板間電壓u恰好達(dá)到最大值，電場(chǎng)能最多，在t1、t3時(shí)刻則正相反，振蕩電流、磁場(chǎng)能均達(dá)到最大值，而電壓為0，電場(chǎng)能最少。在O→t1和t2→t3階段，電流增強(qiáng)，磁場(chǎng)能增多，而電壓降低，電場(chǎng)能減小，這是電容器放電把電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能的階段；在t1→t2和t3→t4階段，電流減弱，磁場(chǎng)能減小，而電壓升高，電場(chǎng)能增多，這是電容器充電把磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能的階段。
例1．在如圖所示的L振蕩電路中，當(dāng)線圈兩端N間電壓為零時(shí)，對(duì)電路情況的敘述正確的是（ AD ）
A．電路中電流最大
B．線圈內(nèi)磁場(chǎng)能為零
C．電容器極板上電量最多
D．電容器極板間場(chǎng)強(qiáng)為零
解析：N間電壓為零，即電容器極板間電壓為零，這時(shí)極板上無(wú)電荷，故板間場(chǎng)強(qiáng)為零，電路中電流強(qiáng)度最大，線圈中磁場(chǎng)能最大．
說(shuō)明：在LC振蕩電路中，由于線圈有自感作用，且線圈無(wú)電阻，它的電壓和電流關(guān)系就不同于一般直流電路，決不能用直流電路的知識(shí)進(jìn)行研究．對(duì)于LC振蕩電路中的一般問題，可通過電容器的有關(guān)知識(shí)和能量轉(zhuǎn)換關(guān)系分析求解．
例2．如圖所示電路，先接通a觸點(diǎn)，讓電容器充電后再接通b觸點(diǎn)．設(shè)這時(shí)可變電容器電容為C，線圈自感系數(shù)為L(zhǎng)，
（1）經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間電容 C上電荷第一次釋放完？
（2）這段時(shí)間內(nèi)電流如何變化？?jī)啥穗妷喝绾巫兓��?br>（3）在振蕩過程中將電容C變小，與振蕩有關(guān)的物理量中哪些將隨之改變？哪些將保持變化？
解析：（1）極板上電行由最大到零需要1／4周期時(shí)間，所以t=T/4=π
（2）從能量角度看，電容器釋放電荷，電場(chǎng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌?chǎng)能，待電荷釋放完畢時(shí)，磁場(chǎng)能達(dá)到最大，線圈兩端電壓與電容兩極板間電壓一致，由于放電，電容兩極板間電壓由最大值減至零，線圈兩端電壓也由最大值減為零．值得注意的是這段時(shí)間內(nèi)電流由零逐漸增大．當(dāng)線圈兩端電壓為零時(shí)，線圈中電流強(qiáng)度增至最大．千萬(wàn)不要把振蕩電路看成直流電路，把電容器看成一個(gè)電，把線圈看成一個(gè)電阻．這里電磁能沒有被消耗掉，只是不斷地相互轉(zhuǎn)化．在直流電路中，電阻上通過的電流和電阻兩端的電壓，變化步調(diào)一致，電壓大電流也大，電壓小電流也�。�在振蕩電路中，存在自感現(xiàn)象及線圈電阻為零的情況，電流和電壓變化步調(diào)不一致，所以才出現(xiàn)電壓為零時(shí)電流最大的現(xiàn)象．
（3）在振蕩過程中，當(dāng)電容器C變小時(shí)，根據(jù)周期公式，周期T變小，頻率f增大．同時(shí)不論是增大電容極板間的距離d，還是減小正對(duì)面積S，電容C變小，外力都對(duì)電容做功，振蕩電路能量都增加，故電場(chǎng)能、磁場(chǎng)能、磁感強(qiáng)度和振蕩電流的最大值都增加．極板上電荷最大值將不變，極板電壓最大值將增加．若減小正對(duì)面積S使電容C變小時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度最大值增加．
例3． 某時(shí)刻LC回路中電容器中的電場(chǎng)方向和線圈中的磁場(chǎng)方向如右圖所示。則這時(shí)電容器正在_____（充電還是放電），電流大小正在______（增大還是減�。�。
分析：用安培定則可知回路中的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，而上極
板是正極板，所以這時(shí)電容器正在充電；因?yàn)槌潆娺^程電場(chǎng)能增大，
所以磁場(chǎng)能減小，電流也減小。
二．電磁場(chǎng)、電磁波
1．麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的要點(diǎn)：
（1）變化的磁（電）場(chǎng)將產(chǎn)生電（磁）場(chǎng)。
（2）變化的磁（電）場(chǎng)所產(chǎn)生的電（磁）場(chǎng)取決于磁（電）場(chǎng)的變化率。具體地說(shuō)，均勻變化的磁（電）場(chǎng)將產(chǎn)生恒定的電（磁）場(chǎng)，非均勻變化的磁（電）場(chǎng)將產(chǎn)生變化的電（磁）場(chǎng)，周期性變化的磁（電）場(chǎng)將產(chǎn)生周期相同的周期性變化的電（磁）場(chǎng)。
（3）變化的磁場(chǎng)和變化的電場(chǎng)互相聯(lián)系著，形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一體——電磁場(chǎng)。
變化的電場(chǎng)，其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)其周圍產(chǎn)生電場(chǎng)．
注意：均勻變化的電場(chǎng)（或磁場(chǎng)）其周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)（或電場(chǎng)）．
2．電磁場(chǎng)：變化的電場(chǎng)磁場(chǎng)形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體叫電磁場(chǎng)．
3．電磁波：變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播，形成了電磁波
①電磁波是怎樣產(chǎn)生的：
如果在空間某處發(fā)生了周期性變化的電場(chǎng)，就會(huì)在空間引起周期性變化的磁場(chǎng)，這個(gè)周期性變化的磁場(chǎng)又會(huì)在較遠(yuǎn)的空間引起新的周期性變化的電場(chǎng)，新的周期性變化的電場(chǎng)又會(huì)在更遠(yuǎn)的空間引起新的周期性變化的磁場(chǎng)……這樣，電磁場(chǎng)就由近及遠(yuǎn)向周圍空間傳播開去，形成了電磁波。
②電磁波的特點(diǎn)：
a.電磁波的傳播不需要介質(zhì)，但可以在介質(zhì)中傳播。
b.電磁波是橫波。E與B的方向彼此垂直，而且都跟波的傳播方向垂直，因此電磁波是橫波。電磁波的傳播不需要靠別的物質(zhì)作介質(zhì)，在真空中也能傳播。
c.電磁波的波速等于光速，實(shí)際上，光就是特定頻率范圍內(nèi)的電磁波。
電磁波的波長(zhǎng)、頻率、波速三者之間的關(guān)系是：λ=C/f。 此式為真空中傳播的電磁波各物理量之間的關(guān)系式。
d．場(chǎng)是能量貯存的場(chǎng)所，電磁波貯存電磁能．
e．赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在，還測(cè)定了電磁波的波長(zhǎng)和頻率，得到了電磁波的傳播速度．
注意：⑴要深刻理解和應(yīng)用麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩大支柱：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)�？梢宰C明：振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)；振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)。
⑵按照麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的，形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一的場(chǎng)，這就是電磁場(chǎng)。電場(chǎng)和磁場(chǎng)只是這個(gè)統(tǒng)一的電磁場(chǎng)的兩種具體表現(xiàn)。
4.無(wú)線電波的發(fā)射和接收
無(wú)線電技術(shù)中使用的電磁波叫做無(wú)線電波。 無(wú)線電波的波長(zhǎng)從幾毫米到幾十千米。 根據(jù)波長(zhǎng)(或頻率)，通常將無(wú)線電波分成幾個(gè)波段，每個(gè)波段的無(wú)線電波分別有不同的用途。
⑴無(wú)線電波的發(fā)射：
無(wú)線電波的發(fā)射必須采用開放電路，如圖⑴所示，開放電路由振蕩器、互感線圈、天線、地線等幾部分組成。
說(shuō)明：有效地發(fā)射電磁波的條是：①頻率足夠高（單位時(shí)間內(nèi)輻射出的能量P∝f 4）；②形成開放電路（把電場(chǎng)和磁場(chǎng)分散到盡可能大的空間離里去）。
在發(fā)射用于通信等無(wú)線電波時(shí)，必須讓電磁波隨各種信號(hào)而改變，這一過程叫調(diào)制。 使高頻振蕩的振幅隨信號(hào)而改變叫做調(diào)幅，使高頻振蕩的頻率隨信號(hào)而改變叫做調(diào)頻。
⑵無(wú)線電波的接收：
無(wú)線電波的接收必須采用調(diào)諧電路，如圖⑵所示，調(diào)諧電路由可變電容器、電感線圈、天線、地線等幾部分組成。
當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)，這種現(xiàn)象叫電諧振。使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧。另外，要還原為原始的信號(hào)，還必須有檢波等解調(diào)過程。
5.電視和雷達(dá)
⑴電視：
在電視的發(fā)射端，用攝像管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，利用電信號(hào)對(duì)高頻振蕩進(jìn)行調(diào)制然后通過天線把帶有信號(hào)的電磁波發(fā)射出去; 在電視的接收端，通過調(diào)諧、檢波、解調(diào)等過程將電信號(hào)送到顯像管，再由顯像管將電信號(hào)還原成圖象。
⑵雷達(dá)：
雷達(dá)是利用無(wú)線電波測(cè)定物體位置的無(wú)線電設(shè)備，是利用電磁波遇到障礙物后發(fā)生反射的現(xiàn)象工作的。
例4．關(guān)于電磁場(chǎng)的理論，下列說(shuō)法中正確的是（ BD ）
A．變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)一定是變化的
B．變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)不一定是變化的
C．均勻變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生的電場(chǎng)也是均勻變化的
D．振蕩電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生同樣頻率的振蕩磁場(chǎng)
解析：麥克斯韋電磁理論指出，如果電場(chǎng)的變化是均勻的，產(chǎn)生的磁場(chǎng)是穩(wěn)定的；如果電場(chǎng)的變化是不均勻的，產(chǎn)生的磁場(chǎng)是變化的；振蕩電路是按正弦（或余弦）規(guī)律變化的，它產(chǎn)生的磁場(chǎng)也按正弦（或余弦）規(guī)律變化．
說(shuō)明：變化電場(chǎng)有均勻變化和非均勻變化兩種，其產(chǎn)生的磁場(chǎng)就有穩(wěn)定和變化之分．新產(chǎn)生的場(chǎng)在某一時(shí)刻的大小取決于原的場(chǎng)在這一時(shí)刻的變化率．均勻變化的場(chǎng)，其變化率是一個(gè)定值，故新產(chǎn)生的場(chǎng)就是一個(gè)穩(wěn)定場(chǎng)．
例5．LC振蕩電路中線圈的電感為2×10-6Hz，欲使它發(fā)射出長(zhǎng)波長(zhǎng)為15 m的電磁波，電容器的電容應(yīng)多大？
解析：電磁波在真空（或空氣）中傳播時(shí)，不論其頻率大小如何，速度均為C（C＝3．00×108m/s），且波長(zhǎng)和頻率成反比關(guān)系，由此求得頻率．然后由LC振蕩電路的頻率公式，即可求得電容C的大�。� 因?yàn)镃=λf，所以f=c/λ=2×107Hz。
又f=1/2π 得C＝1/4π2Lf2=3．1×10-11F＝31 pF
例6．. 一臺(tái)收音機(jī)，把它的調(diào)諧電路中的可變電容器的動(dòng)片從完全旋入到完全旋出，仍然收不到某一較高頻率的電臺(tái)信號(hào)。要想收到該電臺(tái)信號(hào)，應(yīng)該______（增大還是減�。╇姼芯�圈的匝數(shù)。
分析：調(diào)諧電路的頻率和被接受電臺(tái)的頻率相同時(shí)，發(fā)生電諧振，才能收到電臺(tái)信號(hào)。由公式 可知，L、C越小，f越大。當(dāng)調(diào)節(jié)C達(dá)不到目的時(shí)，肯定是L太大，所以應(yīng)減小L，因此要減小匝數(shù)。
例7． 某防空雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率為f=3×103HZ，屏幕上尖形波顯示，從發(fā)射到接受經(jīng)歷時(shí)間Δt=0.4ms，那么被監(jiān)視的目標(biāo)到雷達(dá)的距離為______km。該雷達(dá)發(fā)出的電磁波的波長(zhǎng)為______m。
分析：由s= cΔt=1.2×105m，這是電磁波往返的路程，所以目標(biāo)到雷達(dá)的距離為s /2=0.6×105m=60km；由c=fλ可得λ= 0.1m
例8． 電子感應(yīng)加速器是利用變化磁場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)加速電子
的。如圖所示，在圓形磁鐵的兩極之間有一環(huán)形真空室，用交變電
流勵(lì)磁的電磁鐵在兩極間產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，從而在環(huán)形室內(nèi)產(chǎn)生很強(qiáng)
的電場(chǎng)，使電子加速．被加速的電子同時(shí)在洛倫茲力的作用下沿圓
形軌道運(yùn)動(dòng)。設(shè)法把高能電子引入靶室，就能進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)工作。
已知在一個(gè)軌道半徑為r=0.84m的電子感應(yīng)加速器中，電子在被加
速的4.2ms內(nèi)獲得的能量為120eV．設(shè)在這期間電子軌道內(nèi)的高頻交變磁場(chǎng)是線性變化的，磁通量的最小值為零，最大值為1.8Wb，試求電子在加速器中共繞行了多少周？
　　分析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，環(huán)形室內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E= = 429V，設(shè)電子在加速器中繞行了N周，則電場(chǎng)力做功NeE應(yīng)該等于電子的動(dòng)能E，所以有N= E/Ee，帶入數(shù)據(jù)可得N=2.8×105周。　

第二節(jié) 傳感器
1．光敏電阻
光敏電阻的材料是一種半導(dǎo)體．無(wú)光照射時(shí)，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強(qiáng)，導(dǎo)電性能變好．所似光敏電阻的電阻值隨著光照的增強(qiáng)而減�。� 光敏電阻在被光照射時(shí)電阻發(fā)生變化，這樣光敏電阻就可以把光照強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換為電阻大小這個(gè)電學(xué)量．
例9．如圖10-3-1所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖．其中R1為光敏電阻，R2 為定值電阻，此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是（ ）
A．當(dāng)有光照射R1時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓
B．當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓
C．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次
D．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次
【例１】解析：R1為光敏電阻，當(dāng)有光照射出R1的阻值變小，R2上的電壓變大，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓．由題意知，當(dāng)傳送帶上的物體擋住光時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓，這種電壓高低交替變化的信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)的功能，達(dá)到自動(dòng)計(jì)數(shù)目的．故AC選項(xiàng)正確．
答案：AC
說(shuō)明：本題中的自動(dòng)計(jì)數(shù)器具有廣泛的應(yīng)用，它是利用光敏電阻對(duì)光的敏感特性將光照強(qiáng)度這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量，并將電路中的電壓用信號(hào)處理系統(tǒng)識(shí)別以達(dá)到計(jì)數(shù)的目的．
2．熱敏電阻和金屬熱電阻
熱敏電阻是由半導(dǎo)體材料制成的，其電阻隨溫度變化明顯，導(dǎo)電能力隨溫度的升高而增強(qiáng)
某些金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大，用這樣的金屬可以制作成溫度傳感器，稱為熱電阻．有一種常用的金屬熱電阻是用金屬鉑制作的．
熱敏電阻或金屬熱電阻能夠把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)董，但相比而言，金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，測(cè)溫范圍大．而熱敏電阻的靈敏度較好．
3．電容式位移傳感器
它是利用運(yùn)動(dòng)物體附帶的電介質(zhì)板在電容器內(nèi)部插入的多少改變電容器的電容，從而把物體的位移這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電容這個(gè)電學(xué)量．
4．霍爾元
①霍爾元：在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體（如砷化銦）薄片上，制作四個(gè)電極E、F、、N，當(dāng)該半導(dǎo)體中的電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，它在當(dāng)磁場(chǎng)、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)了電勢(shì)差．這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，利用霍爾效應(yīng)制成的元稱為霍爾元．如圖10-3-3所示．
霍爾元能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量．
②霍爾元的原理
外部磁場(chǎng)使運(yùn)動(dòng)的載流子受到洛倫茲力，在導(dǎo)體板的一側(cè)聚集，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會(huì)出現(xiàn)多余的另一種電荷，從而形成橫向電場(chǎng)；橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力，當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)體板左右兩例會(huì)形成穩(wěn)定的電壓，被稱為霍爾電勢(shì)差或霍爾電壓 ．
例10．如圖10-3-4所示，有電流 流過長(zhǎng)方體金屬塊，金屬塊寬度為 ，高度為 ，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里，金屬塊單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為 ，試問金屬塊上、下表面哪面電勢(shì)高？電勢(shì)差是多少？
解析：當(dāng)電流在導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷在洛倫茲力作用下，分別向?qū)�體上、下表面聚集，在導(dǎo)體中形成電場(chǎng)，其中上表面帶負(fù)電，電勢(shì)低，隨著正、負(fù)電荷不斷向下、上表面積累，電場(chǎng)增強(qiáng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷所受電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)即 時(shí)，電荷將不再向上或向下偏轉(zhuǎn)，上、下表面間形成穩(wěn)定電壓．
因?yàn)樽杂呻姾蔀殡娮�，故由左手定則可判定電子向上偏，則上表面聚集負(fù)電荷，下表面帶多余等量的正電荷，故下表面電勢(shì)高，設(shè)其穩(wěn)定電壓為U，當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷所受電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，即
又因?yàn)閷?dǎo)體中的電流 故
　答案：下表面電勢(shì)高；電勢(shì)差為
說(shuō)明：⑴判斷電勢(shì)高低時(shí)注意載流子是正電荷還是負(fù)電荷．
⑵由以上計(jì)算得上下兩表面間的電壓穩(wěn)定時(shí) ，其中 為單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)， 為電子電荷量，對(duì)固定的材料而言為定值，若令 ，則 ，此即本所給出的公式．

第三節(jié) 相對(duì)論
1.狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)
（1）狹義相對(duì)性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理定律總是相同的
（2）光速不變?cè)�理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的
2．時(shí)間和空間的相對(duì)性
（1）“同時(shí)”的相對(duì)性：兩個(gè)事是否同時(shí)發(fā)生，與參考系的選擇有關(guān)
（2）長(zhǎng)度的相對(duì)性（尺縮效應(yīng)）
（3）時(shí)間間隔的相對(duì)性（鐘慢效應(yīng)）
（4）質(zhì)量的相對(duì)性 （質(zhì)量隨速度變大）
（4）相對(duì)論的時(shí)空觀：相對(duì)論認(rèn)為空間和時(shí)間與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)．
3．質(zhì)能方程：

后練習(xí)
1. 2010•天津•1下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法正確的是
A．均勻變化的磁場(chǎng)能夠在空間產(chǎn)生電場(chǎng)
B．電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同
C．只要有電場(chǎng)和磁場(chǎng)，就能產(chǎn)生電磁波
D．電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播
答案：A
2..根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（ ）
A．變化的電場(chǎng)可產(chǎn)生磁場(chǎng)
B．均勻變化的電場(chǎng)可產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)
C．振蕩電場(chǎng)能夠產(chǎn)生振蕩磁場(chǎng)
D．振蕩磁場(chǎng)能夠產(chǎn)生振蕩電場(chǎng)
解析：（1）恒定的磁場(chǎng)不能產(chǎn)生電場(chǎng)，恒定的電場(chǎng)也不能產(chǎn)生磁場(chǎng)。
（2）均勻變化的磁場(chǎng)（B是t的一次函數(shù)）只能產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)，均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)。
（3）非均勻變化的磁場(chǎng)才能產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，非均勻變化的電場(chǎng)才能產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。
（4）振蕩（按正弦規(guī)律變化）的磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率振蕩的電場(chǎng)，反之也然。
所以此題B選項(xiàng)正確

3. 關(guān)于電磁波在真空中傳播速度，下列說(shuō)法中不正確的是 （ ）
A．頻率越高，傳播速度越大
B．電磁波的能量越強(qiáng)，傳播速度越大
C．波長(zhǎng)越長(zhǎng)，傳播速度越大
D．頻率、波長(zhǎng)、強(qiáng)弱都不影響電磁波的傳播速度
解析：頻率由波決定，能量由頻率決定，傳播速度由介質(zhì)決定，波長(zhǎng)由頻率和波共同決定。此題選項(xiàng)為ABC

4. 如圖所示的是一個(gè)水平放置的玻璃環(huán)形小槽，槽內(nèi)光滑、槽的寬度和深度處處相同．現(xiàn)將一直徑略小于槽寬的帶正電的小球放入槽內(nèi)，讓小球獲一初速度v0在槽內(nèi)開始運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)，有一變化的磁場(chǎng)豎直向下穿過小槽外徑所包圍的面積，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨時(shí)間成正比增大，設(shè)小球運(yùn)動(dòng)過程中帶電量不變，那么（ ）
A．小球受到的向心力大小不變
B．小球受到的向心力大小增加
C．磁場(chǎng)力對(duì)小球做功
D．小球受到的磁場(chǎng)力不斷增加
解析：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)對(duì)帶正電的小球加速，速度增加，向心力增加，小球的洛倫茲力增加，所以此題選BD。

5. 某電路中電場(chǎng)隨時(shí)間變化的圖象如下圖所示，能發(fā)射電磁波的電場(chǎng)是哪一種？ （ ）

解析：周期性變化的電磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生周期性變化的磁電場(chǎng)，進(jìn)而在介質(zhì)中形成電磁場(chǎng)。這樣電磁場(chǎng)傳播出去形成電磁波所以此題選D。

6. 將下圖所示的帶電的平行板電容器C的兩個(gè)極板用絕緣工具緩緩拉大板間距離的過程中，在電容器周圍空間 （ ）
A．會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)
B．會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)
C．不產(chǎn)生磁場(chǎng)
D．會(huì)產(chǎn)生振蕩的磁場(chǎng)
解析：變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，此題選A。

7. 電子鐘是利用LC振蕩電路工作計(jì)時(shí)的，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電子鐘每天要慢30s，造成這一現(xiàn)象的原因可能是 （ ）
A．電池用久了 B．振蕩電路中電容器的電容大了
C．振蕩電路中線圈的電感大了 D．振蕩電路中電容器的電容小了
解析：LC回路的周期 ，由此公式可知電子鐘的周期由電感和電容共同決定，與其它因素?zé)o關(guān)。此題選BC。
8. 建立完整的電磁場(chǎng)理論并首先預(yù)言電磁波存在的科學(xué)家是 （ ）
A．法拉第 B．奧斯特 C．赫茲 D．麥克斯韋
解：此題選D。
9.（05.廣東物理•8）關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波，下列說(shuō)法正確的是 （ ACD ）
A．電磁波是橫波
B．電磁波的傳播需要介質(zhì)
C．電磁波能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象
D．電磁波中電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向處處互相垂直
10．河南省南召二高2010屆高三上學(xué)期期末模擬關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波的認(rèn)識(shí)正確的是（ C ）
A．任何電場(chǎng)在它周圍空間都會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)
B．電磁波和機(jī)械波一樣依賴于介質(zhì)傳播
C．電磁波在真空中的傳播速度等于光在真空中的傳播速度
D．電磁波是縱波
11．四川省宜賓市2010屆高三摸底測(cè)試關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波，下列說(shuō)法中不正確的是（ A ）
A.變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，兩者相互聯(lián)系，統(tǒng)稱為電磁場(chǎng)
B.電磁場(chǎng)從發(fā)生區(qū)域由近及遠(yuǎn)的傳播稱為電磁波
C.電磁波是一種物質(zhì)，可在真空中傳播。所以平日說(shuō)真空是沒有實(shí)物粒子，但不等于什么都沒有，有“場(chǎng)”這種特殊物質(zhì)
D.電磁波在真空中的傳播速度總是3×108m/s

本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://www.portlandfoamroofing.com/gaosan/46143.html

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