中国石油大学(华东)大学物理下册总复习-2014.

大学物理（2-2）总复习1、基本概念：0qFErerqE20d41电荷连续分布①电场强度矢量:riiierqE2041＝点电荷系单位正电荷在该点受到的电场力。rerqE2041点电荷电学内容总结rqUrqUrqUiiid414141000电荷连续分布＝点电荷系点电荷②电势:（零点）0d0PPPPlEqWU单位正电荷在该点所具有的电势能。UElEUPPPd0微分关系积分关系场强与电势的关系：③电通量:SeeSESEd,dd④电容:1201221000/ln244RRLCRRRRCdSCRC圆柱形电容器球形电容器平行板电容器孤立导体球21,UUqCUqC⑤电极化强度矢量:VpPe⑥电位移矢量:EEDr0对各向同性介质电容器储能:QUCQCUW2122122⑦静电场能量密度:DEw21电场总能量：VVwWdPED02、基本规律：rerqqF221041②电荷守恒定律：iiiiiiUUEEFF,,内SSqSE01d④高斯定理：⑤静电场的环路定理：0dLlE①库仑定律：③静电场力、场强、电势叠加原理：导体内部场强为零；导体表面场强处处与表面垂直。⑥静电平衡下的导体:静电平衡条件：导体表面附近点的场强垂直导体表面，且与该处电荷面密度成正比。静电平衡条件下导体性质：导体是等势体，导体表面是等势面；导体内部无净电荷，电荷只分布在导体表面上；neE0无极分子的位移极化和有极分子的取向极化。极化电荷面密度:EPPePnn0cos极化的宏观效果：在介质的某些区域出现了束缚电荷；在介质中有未被抵消的电矩；介质内部存在电场。⑦电介质的极化：2112)(nePP3、基本计算(１)、电场强度的计算（包括有导体或有电介质情况）(２)、电势的计算（包括有导体或有电介质情况，包括电势差、电功的计算）(３)、电容的计算及电场能量的计算场强叠加原理；静电场的高斯定理；场强与电势的微分关系。已知电荷分布求电势；(叠加法）已知场强分布求电势。（定义法）③磁化强度矢量：④磁场强度：MBH0①磁感应强度：sinqvFB②磁通量：SeeSBSBd,ddHMmHB)1(00mrmpMV磁学1、基本概念：2、基本规律：电流元的磁场：运动电荷的磁场：①毕—萨定律:SSB0d②高斯定理：③安培环路定理：0dIlHLIlBL0d20d4drelIBrLrrelIB20d4204revqBr④磁场对电流及运动电荷的作用：电流元受的磁力:BlIFdd线电流受的磁力:洛仑兹力:Bvqf⑤平面载流线圈的磁矩及磁力矩：平面载流线圈的磁矩:FrM均匀磁场中：载流线圈所受的磁力矩:mpNISmMpBLBlIF)d(3、基本计算１、磁感应强度的计算（包括有磁介质的情况）２、洛仑兹力及均匀磁场中带电粒子运动规律计算３、安培力及安培力矩的计算附：静电场与稳恒磁场的比较：高斯定理：稳恒磁场静电场001dqSESSSB0d电场强度：qFE电场力：磁感应强度:sinqvFBEqF安培力：洛伦兹力：BlIFdBvqfm点电荷：q电流元：lId运动电荷：qv点电荷的场强rerqE204电流元的磁场：20d4drelIBr运动电荷的磁场：204revqBr环路定理：0dLlE0dIlHL稳恒磁场静电场电势：0d0paaalEqWU点电荷的电势：rqU04电场力做功:WA静电abbaabqUlEqAd电场的能量：无对应内容。磁场的能量：DEwe21:能量密度VDEVwWd21dHBwm21VHBVwWmmd21dIlBL0d电势差：baablEUd导体的电结构静电感应过程铁磁质的结构特点、磁畴磁化过程及特点磁滞回线剩磁、矫顽力导体0内E表面E静电平衡条件：1）体内2）表面推论：体内无净电荷导体是等势体。表面:0E场强和电势的计算铁磁质1)相对磁导率高2)磁化曲线的非线性；3)磁滞。4)存在居里温度。oBH电介质的电结构、极化过程极化强度极化电荷的特性和分布电位移矢量磁介质的电结构、磁化过程磁化强度磁化电流的特性和分布磁场强度电介质中的高斯定理：磁介质中的安培环路定理：电容率磁导率极化率磁化率EVpPee0mmpMHVEPED0BMBH0/0dqSDS0dIlHL1re1rm0r0r2112)(nePP电介质弱磁质一、基本概念:①感应电动势：②动生电动势：③感生电动势：④感应电场：tΦddLlBvd)(SLStBlEdddd感SLStBlEdddd感电磁感应电磁场⑤自感：IΨL⑥互感：IMtIMdd⑦位移电流：StDtISDDdddtDjD二、基本规律：2、楞次定律：1、法拉第电磁感应定律：tΦNtΨtΦdd,dd,dd感应电流自身产生的磁通总是反抗引起感应电流的原磁通的变化。3、麦克斯韦方程组：StDjlHSBStBlEqSDSLSSLSd)(d0dddd00介质性质方程：（各向同性介质）EjHBED0三、计算类型：1、感应电动势的计算：①动生电动势：lBvd）（＝闭合、一段）(ddt方向：楞次定律确定。②感生电动势：lEd感闭合、一段）(ddt方向：楞次定律确定。③自感电动势的计算：④互感电动势的计算：tILdd＝tIMdd1＝2、互感和自感的计算：22IWILm磁场能量的计算：221LIWmHBBHHBwm2121212122VHBWVmd21IM狭义相对论的两个基本假设：所有惯性系中，一切物理定律都具有相同的数学表达式，或物理规律对所有惯性系都是等价的。在任何惯性系中，光在真空中的速率都等于同一恒量c，与光源和观察者的运动状态无关。2221/1cxutttuxx2221/1cxutttuxx洛仑兹变换：,12cuvuvvxxx,1122cuvvvxyy2211cuvvvxzz速度变换：uc此处狭义相对论尺缩效应:201LL运动物体沿其运动方向的长度收缩，称为动尺收缩效应。时间膨胀效应：201相对论质量：20)(1)(cvmvm202cmmcEk相对论动能公式：质能关系2mcE221mvEk0034.1,2,3,...;6.6310nnhhJs构成黑体的分子和原子可看作带电的谐振子。这些谐振子与周围电磁场交换能量，辐射电磁波。谐振子的能量是量子化的：为正整数，称为能量量子数是频率为的谐振子最小能量值。称为普朗克常量。一、重要基本概念：1.普朗克量子假说：量子物理基础2、玻尔氢原子理论三条基本假设——.2)3.1)2.)1nhnmvrLEEhknnk量子化条件假设：跃迁假设：定态假设3、爱因斯坦光子理论——.h光具有粒子性，一束光是一束以光速运动的粒子流，这种粒子称为光子。频率为的光子的能量为4、光电效应本质：5、康普顿效应本质：较高能量的入射光子与物质中的自由电子发生完全弹性碰撞，使散射出的光子波长有原入射部分，也有变长的部分（能量传给电子一部分，使频率减小，波长变长。）称为光电子。表面势垒，逸出表面，的能量，克服金属完全吸收一个入射光子完全非弹性碰撞），与入射光子相互作用（原子中的一个电子，束缚于阴极金属板物质6、物质波：...,hEhPvuv一切物质都具有波粒二象性。但必须注意：粒子速度因为波的相速度但是粒子速度是群速度，不是相速度。7、不确定关系：微观粒子的位置和动量不能同时准确测定。8.波函数：.1.3),(2),(122dV、rttr、tr、归一化条件：单值，有限，连续件：波函数必须满足标准条度。附近粒子出现的概率密时刻，在表示直观的物理意义，而本身没有波函数—波函数的物理意义表示。波函数微观粒子的运动状态用9、泡利不相容原理：10、能量最小原理：不可能有两个或两个以上的电子具有相同的状态（四个量子数）。原子系统处于正常稳定状态时，每个电子趋向占有最低的能级。11、四个量子数:量子数名称字母表示对状态的限制量子数取值范围主量子数n能量主要取决于nn=1,2.3…副量子数l决定轨道角动量的大小；能量与l有关。l=0,1,2,..n-1磁量子数ml决定轨道角动量在外磁场上的分量ml=0,±1..±l自旋磁量子数ms决定自旋角动量在外磁场上的分量ms=±（1/2）12、重要公式:)().11(1~)().11(1~)3).()().cos1()2.21)12212202000002knnkchEknnkRhcmmEcmheUeUhvmAEhkamk氢原子巴耳末公式：反冲电子动能：康普顿散射：光电效应方程：..)6..56.13(.53.0(.)4121112hPhEhtEhpxeVEnEEArrnrnn波粒二象性：）不确定关系：为氢原子基态能）称为玻尔半径）1、电量q均匀分布在长为2l的细杆上，求杆的中垂线上与杆中心距离为a的P的点的电势（设无穷远处为电势零点）。ql2P解：取坐标如图。lq2在x处取电流元dq。oxxdxxqdd它在P点产生的电势：22004d4ddxaxrqU整个杆上的电荷产生的电势：]ln[4d8220220alallqxaxlqUllP2、半径为R的半圆线圈ACD通有电流I1，置于电流为I2的无限长直线电流的磁场中，直线电流I1恰过半圆的直径，两导线互相绝缘。求半圆线圈受到长直线电流I1的磁力。ACD2I1I解：取坐标如图。长直线电流在半圆线圈处产生的磁感应强度大小为：xyRsin210RIB方向：半圆线圈上dl线电流所受的磁力大小：dsin2dd2102RRIIlBIF方向如图。cosddFFy由对称性知：0dyyFFFdyFdxFdsinddFFx22d2102100IIIIFFxx半圆线圈所受I1的磁力大小为：2210IIF方向沿x轴正向。ACD2I1IxyRFdyFdxFd3、两个共面的平面带电圆环，其内外半径分别为R1、R2和R2、R3，外面的圆环以每秒n2转的转速顺时针转动，里面的圆环以每秒n1转的转速逆时针转动。若电荷面密度都是σ，求n1和n2的比值多大时，圆心处的磁感应强度为零。o3R2R1R2n1n解：1）在内圆环上取半径为r宽度为dr的细圆环，则：rrqd2d由于转动而形成的电流：drrnTqi12ddrnriBd2dd10012）整个内圆环在O点产生的磁感应强度为：)(dd