小學英語入門基礎教案
發(fā)表時間:2021-03-22高考物理基礎知識要點復習磁場。
20xx屆高三物理一輪復習全案:第3章磁場單元復習(選修3-1)
【單元知識網絡】
【單元歸納整合】
1.帶電粒子在勻強磁場中作部分圓周運動基本方法。
帶電粒子在勻強磁場中作部分圓周運動時,往往聯系臨界和多解問題,分析解決這類問題的基本方法是:
(1)運用動態(tài)思維,確定臨界狀態(tài)。從速度的角度看,一般有兩種情況:
①粒子速度方向不變,速度大小變化;此時所有速度大小不同的粒子,其運動軌跡的圓心都在垂直于初速度的直線上,速度增加時,軌道半徑隨著增加,尋找運動軌跡的臨界點(如:與磁場邊界的切點,與磁場邊界特殊點的交點等);
②粒子速度大小不變,速度方向變化;此時由于速度大小不變,則所有粒子運動的軌道半徑相同,但不同粒子的圓心位置不同,其共同規(guī)律是:所有粒子的圓心都在以入射點為圓心,以軌道半徑為半徑的圓上,從而找出動圓的圓心軌跡,再確定運動軌跡的臨界點。
(2)確定臨界狀態(tài)的圓心、半徑和軌跡,尋找臨界狀態(tài)時圓弧所對應的回旋角求粒子的運動時間(見前一課時)。
2.帶電粒子在勻強磁場運動的多解問題
帶電粒子在勻強磁場中運動時,可能磁場方向不定、電荷的電性正負不定、磁場邊界的約束、臨界狀態(tài)的多種可能、運動軌跡的周期性以及粒子的速度大小和方向變化等使問題形成多解。
(1).帶電粒子的電性不確定形成多解。當其它條件相同的情況下,正負粒子在磁場中運動的軌跡不同,形成雙解。
(2).磁場方向不確定形成多解。當磁場的磁感應強度的大小不變,磁場方向發(fā)生變化時,可以形成雙解或多解。
(3).臨界狀態(tài)不唯一形成多解。帶電粒子在有界磁場中運動時,可能出現多種不同的臨界狀態(tài),形成與臨界狀態(tài)相對應的多解問題。
(4).帶電粒子運動的周期性形成多解。粒子在磁場中運動時,如果改變其運動條件(如:加檔板、加電場、變磁場等)可使粒子在某一空間出現重復性運動而形成多解
3.磁場最小范圍問題
近年來高考題中多次出現求圓形磁場的最小范圍問題,這類問題的求解方法是:先依據題意和幾何知識,確定圓弧軌跡的圓心、半徑和粒子運動的軌跡,再用最小圓覆蓋粒子運動的軌跡(一般情況下是圓形磁場的直徑等于粒子運動軌跡的弦),所求最小圓就是圓形磁場的最小范圍
【單元強化訓練】
1(20xx北京東城區(qū)二模)如圖所示,兩平行金屬板中間有相互正交的勻強電場和勻強磁場,電場強度為E,磁感應強度為B,一質子沿極板方向以速度v0從左端射入,并恰好從兩板間沿直線穿過。不計質子重力,下列說法正確的是()
A.若質子以小于v0的速度沿極板方向從左端射入,它將向上偏轉
B.若質子以速度2v0沿極板方向從左端射入,它將沿直線穿過
C.若電子以速度v0沿極板方向從左端射入,它將沿直線穿過
D.若電子以速度v0沿極板方向從左端射入,它將沿直線穿過
2(20xx北京市豐臺區(qū)二模)如圖所示,空間存在水平向左的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場,電場和磁場相互垂直。在電磁場區(qū)域中,有一個豎直放置的光滑絕緣圓環(huán),環(huán)上套有一個帶正電的小球。O點為圓環(huán)的圓心,a、b、c為圓環(huán)上的三個點,O點為最高點,c點為最低點,Ob沿水平方向。已知小球所受電場力與重力大小相等?,F將小球從環(huán)的頂端。點由靜止釋放。下列判斷正確的是()
A.當小球運動的弧長為圓周長的l/4時,洛侖茲力最大
B.當小球運動的弧長為圓周長的1/2時,洛侖茲力最大
C.小球從O點到b點,重力勢能減小,電勢能增大
D.小球從b點運動到c點,電勢能增大,動能先增大后減小
3(20xx北京市朝陽區(qū)二模)如圖所示,在豎直虛線MN和M′N′之間區(qū)域內存在著相互垂直的勻強電場和勻強磁場,一帶電粒子(不計重力)以初速度v0由A點垂直MN進入這個區(qū)域,帶電粒子沿直線運動,并從C點離開場區(qū)。如果撤去磁場,該粒子將從B點離開場區(qū);如果撤去電場,該粒子將從D點離開場區(qū)。則下列判斷正確的是()
A.該粒子由B、C、D三點離開場區(qū)時的動能相同
B.該粒子由A點運動到B、C、D三點的時間均不相同
C.勻強電場的場強E與勻強磁場的磁感應強度B之比
D.若該粒子帶負電,則電場方向豎直向下,磁場方向垂直于紙面向外
4(20xx北京市海淀區(qū)二模)如圖7所示,兩平行、正對金屬板水平放置,使上面金屬板帶上一定量正電荷,下面金屬板帶上等量的負電荷,再在它們之間加上垂直紙面向里的勻強磁場,一個帶電粒子以初速度沿垂直于電場和磁場的方向從兩金屬板左端中央射入后向上轉。若帶電粒子所受承力可忽略不計,仍按上述方式將帶電粒子射入兩板間,為使其向下偏轉,下列措施中一定不可行的是()
A.僅增大帶電粒子射入時的速度
B.僅增大兩金屬板所帶的電荷量
C.僅減小粒子所帶電荷量
D.僅改變粒子的電性
5(20xx北京市西城區(qū)二模)歐洲強子對撞機在20xx年初重新啟動,并取得了將質子加速到1.18萬億ev的階段成果,為實現質子對撞打下了堅實的基礎。質子經過直線加速器加速后進入半徑一定的環(huán)形加速器,在環(huán)形加速器中,質子每次經過位置A時都會被加速(圖1),當質子的速度達到要求后,再將它們分成兩束引導到對撞軌道中,在對撞軌道中兩束質子沿相反方向做勻速圓周運動,并最終實現對撞(圖2)。質子是在磁場的作用下才得以做圓周運動的。下列說法中正確的是()
A.質子在環(huán)形加速器中運動時,軌道所處位置的磁場會逐漸減小
B.質子在環(huán)形加速器中運動時,軌道所處位置的磁場始終保持不變
C.質子:在對撞軌道中運動時,軌道所處位置的磁場會逐漸減小
D.質子在對撞軌道中運動時,軌道所處位置的磁場始終保持不變
6、如圖所示,空間存在水平向左的勻強電場和垂直紙面向里的水平勻強磁場。在該區(qū)域中,有一個豎直放置光滑絕緣圓環(huán),環(huán)上套有一個帶正電的小球。O點為圓環(huán)的圓心,a、b、c、d為圓環(huán)上的四個點,a點為最高點,c點為最低點,bd沿水平方向。已知小球所受電場力與重力大小相等。現將小球從環(huán)的頂端a點由靜止釋放。下列判斷正確的是()
A.小球能越過與O等高的d點并繼續(xù)沿環(huán)向上運動
B.當小球運動到c點時,洛侖茲力最大
C.小球從a點到b點,重力勢能減小,電勢能增大
D.小球從b點運動到c點,電勢能增大,動能先增大后減小
7、質譜儀的工作原理示意圖如右圖所示.帶電粒子被加速電場加速后,進人速度選擇器.速度選擇器內相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為B和E.平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2.平板S下方有強度為B0的勻強磁場.下列表述不正確的是
A.速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外
B.質譜儀是分析同位素的重要儀器
C.能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于E/B
D.粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P,粒子的比荷越小
8、(20xx北京東城區(qū)二模)如圖所示,間距為L、電阻為零的U形金屬豎直軌道,固定放置在磁感應強度為B的勻強磁場中,磁場方向垂直紙面里。豎直軌道上部套有一金屬條bc,bc的電阻為R,質量為2m,可以在軌道上無摩擦滑動,開始時被卡環(huán)卡在豎直軌道上處于靜止狀態(tài)。在bc的正上方高H處,自由落下一質量為m的絕緣物體,物體落到金屬條上之前的瞬問,卡環(huán)立即釋改,兩者一起繼續(xù)下落。設金屬條與導軌的摩擦和接觸電阻均忽略不計,豎直軌道足夠長。求:
(1)金屬條開始下落時的加速度;
(2)金屬條在加速過程中,速度達到v1時,bc對物體m的支持力;
(3)金屬條下落h時,恰好開始做勻速運動,求在這一過程中感應電流產生的熱量。
解析:(1)物塊m自由下落與金屬條碰撞的速度為
設物體m落到金屬條2m上,金屬條立即與物體有相同的速度v開始下落,
由m和2m組成的系統相碰過程動量守恒
則
金屬條以速度v向下滑動,切割磁感線,產生感應電動勢,在閉合電路中有感應電流
則金屬條所受安培力為
對于,金屬條和物體組成的整體,由牛頓第二定律可得
則金屬條開始運動時的加速度為
(8分)
(2)當金屬條和物體的速度達到v1時,加速度設為,同理可得,
對物體m來說,它受重力mg和支持力N,則有
(4分)
(3)金屬條和物體一起下滑過程中受安培力和重力,隨速度變化,安培力也變化,做變加速度運動,最終所受重力和安培力相等,加速度也為零,物體將以速度做勻速運動,則有
金屬條的最終速度為
下落h的過程中,設金屬條克服安培力做功為WA,由動能定理
感應電流產生的熱量Q=WA
得:(6分)
9、(20xx北京市豐臺區(qū)二模)如圖所示,兩塊平行金屬板MN、PQ水平放置,兩板間距為d、板長為L,在緊靠平行板右側的等邊三角形區(qū)域內存在著勻強磁場,磁場方向垂直紙面向里,三角形底邊BG與PQ在同一水平線上,頂點A與MN在同一水平線上。
一個質量為m、電量為+q的粒子沿兩板中心線以初速度v0水平射入,若在兩金屬板間加某一恒定電壓,粒子離開電場后垂直AB邊從D點進入磁場,BD=AB,并垂直AC邊射出(不計粒子的重力)。求:
(1)兩金屬板問的電壓;
(2)三角形區(qū)域內磁感應強度大??;
(3)若兩金屬板問不加電壓,三角形區(qū)域內的磁場方向垂直紙面向外。要使粒子進入場區(qū)域后能從BC邊射出,試求所加磁場的磁感應強度的取值范圍。
解:(6分)
(1)粒子在兩塊平行金屬板間的電場中,沿水平方向做勻速運動,豎直方向做初速度為零的勻加速運動。
粒子垂直AB邊進入磁場,由幾何知識得,粒子離開電場時偏角。根據類平拋運動的規(guī)律有:
①(1分)
②(1分)
③(1分)
④(1分)
聯立①②③④解得:(2分)
(8分)(2)由幾何關系得:
粒子在磁場中做圓周運動的軌道半徑為:
⑤(2分)
粒子進入磁場時的速率為:⑥(2分)
根據向心力公式有:⑦(2分)
聯立⑤⑥⑦解得:(2分)
(6分)(3)若兩板間不加電壓,粒子將沿水平以速率v0從AB邊的中點進入磁場。
當粒子剛好從C點射出磁場,磁感應強度最小。設磁感應強度的最小值為B2,
由幾何關系知,對應粒子的最大軌道半徑r2為:r2=d(1分)
根據向心力公式有:(1分)
解得:(1分)
當粒子剛好從E點射出磁場時,磁感應強度最大。
設磁感應強度的最大值為B3,由幾何關系知,
對應粒子的最小軌道半徑r3為:(1分)
同上解出:(1分)
所以所加磁場的磁感應強度的取值范圍為(1分)
10、(20xx北京市宣武區(qū)二模)下圖為湯姆生在1897年測量陰極射線(電子)的荷質比時所用實驗裝置的示意圖。K為陰極,A1和A2為連接在一起的中心空透的陽極,電子從陰檢發(fā)出后被電場加速,只有運動方向與A1和A2的狹縫方向相同的電子才能通過,電子被加速后沿方向垂直進入方向互相垂直的電場、磁場的疊加區(qū)域。磁場方向垂直紙面向里,電場極板水平放置,電子在電場力和磁場力的共同作用下發(fā)生偏轉。已知圓形磁場的半徑為R,圓心為C。
某校物理實驗小組的同學們利用該裝置,進行了以下探究測量:
首先他們調節(jié)兩種場強的大?。寒旊妶鰪姸鹊拇笮镋,磁感應強度的大小為B時,使得電子恰好能夠在復合場區(qū)域內沿直線運動;然后撤去電場,保持磁場和電子的速度不變,使電子只在磁場力的作用下發(fā)生偏轉,打要熒屏上出現一個亮點P,通過推算得到電子的偏轉角為α(即:之間的夾角)。若可以忽略電子在陰極K處的初速度,則:
(1)電子在復合場中沿直線向右飛行的速度為多大?
(2)電子的比荷為多大?
(3)利用上述已知條件,你還能再求出一個其它的量嗎?若能,請指出這個量的名稱。
(1)電子在復合場中二力平衡,
即①
(2)如圖所示,其中r為電子在磁場中做圓(弧)運動的圓軌道半徑。
所以:③
④
又因:⑤
聯解以上四式得:⑥
(3)還可以求出電子在磁場中做圓弧運動的圓半徑r等(或指出:加速電場的電壓U,等即可)
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高考物理基礎知識要點復習光
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20xx屆高三物理一輪復習全案:第2章光(選修3-4)
【考綱知識梳理】
一、光的折射及折射率
1、光的折射
(1)折射現象:光從一種介質斜射入另一種介質,傳播方向發(fā)生改變的現象.
(2)折射定律:折射光線、入射光線跟法線在同一平面內,折射光線、入射光線分居法線兩側,入射角的正弦跟折射角的正弦成正比.
(3)在折射現象中光路是可逆的.
2、折射率
(1)定義:光從真空射入某種介質,入射角的正弦跟折射角的正弦之比,叫做介質的折射率.注意:指光從真空射入介質.
(2)公式:n=sini/sinγ,折射率總大于1.即n>1.
(3)各種色光性質比較:紅光的n最小,ν最小,在同種介質中(除真空外)v最大,λ最大,從同種介質射向真空時全反射的臨界角C最大,以相同入射角在介質間發(fā)生折射時的偏折角最小(注意區(qū)分偏折角和折射角)。
(4)兩種介質相比較,折射率較大的叫光密介質,折射率較小的叫光疏介質.
二、全反射
三、光的干涉現
1、兩列波在相遇的疊加區(qū)域,某些區(qū)域使得“振動”加強,出現亮條紋;某些區(qū)域使得振動減弱,出現暗條紋。振動加強和振動減弱的區(qū)域相互間隔,出現明暗相間條紋的現象。這種現象叫光的干涉現象。
2、產生穩(wěn)定干涉的條件:
兩列波頻率相同,振動步調一致(振動方向相同),相差恒定。兩個振動情況總是相同的波源,即相干波源
(1).產生相干光源的方法(必須保證相同)。
①利用激光(因為激光發(fā)出的是單色性極好的光);
②分光法(一分為二):將一束光分為兩束頻率和振動情況完全相同的光。(這樣兩束光都來源于同一個光源,頻率必然相等)
下面4個圖分別是利用雙縫、利用楔形薄膜、利用空氣膜、利用平面鏡形成相干光源的示意圖
點(或縫)光源分割法:楊氏雙縫(雙孔)干涉實驗;利用反射得到相干光源:薄膜干涉
利用折射得到相干光源:
(2).雙縫干涉的定量分析
如圖所示,縫屏間距L遠大于雙縫間距d,O點與雙縫S1和S2等間距,則當雙縫中發(fā)出光同時射到O點附近的P點時,兩束光波的路程差為δ=r2-r1;由幾何關系得:r12=L2+(x-)2,r22=L2+(x+)2.
考慮到L》d和L》x,可得δ=.若光波長為λ,
①亮紋:則當δ=±kλ(k=0,1,2,…)屏上某點到雙縫的光程差等于波長的整數倍時,兩束光疊加干涉加強;
②暗紋:當δ=±(2k-1)(k=0,1,2,…)屏上某點到雙縫的光程差等于半波長的奇數倍時,兩束光疊加干涉減弱,
據此不難推算出:(1)明紋坐標x=±kλ(k=0,1,2,…)(2)暗紋坐標x=±(2k-1)(k=1,2,…)
測量光波長的方法(3)條紋間距[相鄰亮紋(暗紋)間的距離]△x=λ.(縫屏間距L,雙縫間距d)
用此公式可以測定單色光的波長。則出n條亮條紋(暗)條紋的距離a,相鄰兩條亮條紋間距
用白光作雙縫干涉實驗時,由于白光內各種色光的波長不同,干涉條紋間距不同,所以屏的中央是白色亮紋,兩邊出現彩色條紋。
結論:由同一光源發(fā)出的光經兩狹縫后形成兩列光波疊加產生.
①當這兩列光波到達某點的路程差為波長的整數倍時,即δ=kλ,該處的光互相加強,出現亮條紋;
②當到達某點的路程差為半波長奇數倍時,既δ=,該點光互相消弱,出現暗條紋;
③條紋間距與單色光波長成正比.(∝λ),
所以用單色光作雙縫干涉實驗時,屏的中央是亮紋,兩邊對稱地排列明暗相同且間距相等的條紋
用白光作雙縫干涉實驗時,屏的中央是白色亮紋,兩邊對稱地排列彩色條紋,離中央白色亮紋最近的是紫色亮紋。
原因:不同色光產生的條紋間距不同,出現各色條紋交錯現象。所以出現彩色條紋。
將其中一條縫遮住:將出現明暗相間的亮度不同且不等距的衍射條紋
(3).薄膜干涉現象:光照到薄膜上,由薄膜前、后表面反射的兩列光波疊加而成.劈形薄膜干涉可產生平行相間條紋,
兩列反射波的路程差Δδ,等于薄膜厚度d的兩倍,即Δδ=2d。由于膜上各處厚度不同,故各處兩列反射波的路程差不等。若:Δδ=2d=nλ(n=1,2…)則出現明紋。
Δδ=2d=(2n-1)λ/2(n=1,2…)則出現暗紋。
應注意:干涉條紋出現在被照射面(即前表面)。后表面是光的折射所造成的色散現象。
單色光明暗相間條紋,彩色光出現彩色條紋。
薄膜干涉應用:肥皂膜干涉、兩片玻璃間的空氣膜干涉、浮在水面上的油膜干涉、牛頓環(huán)、蝴蝶翅膀的顏色等。光照到薄膜上,由膜的前后表面反射的兩列光疊加。看到膜上出現明暗相間的條紋。
四、光的衍射。
1.光的衍射現象是光離開直線路徑而繞到障礙物陰影里的現象.
單縫衍射:中央明而亮的條紋,兩側對稱排列強度減弱,間距變窄的條紋。
圓孔衍射:明暗相間不等距的圓環(huán),(與牛頓環(huán)有區(qū)別的)
2.泊松亮斑:當光照到不透光的極小圓板上時,在圓板的陰影中心出現的亮斑。當形成泊松亮斑時,圓板陰影的邊緣是模糊的,在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)。
3.各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射。至使輪廓模糊不清,
4.產生明顯衍射的條件:
(1)障礙物(或孔)的尺寸可以跟波長相比,甚至比波長還小。(當障礙物或孔的尺寸小于0.5mm時,有明顯衍射現象)
Δd≤300λ當Δd=0.1mm=1300λ時看到的衍射現象就很明顯了。
小結:光的干涉條紋和衍射條紋都是光波疊加的結果,但存在明顯的區(qū)別:
(2)單色光的衍射條紋與干涉條紋都是明暗相間分布,但衍射條紋中間亮紋最寬,兩側條紋逐漸變窄變暗,
干涉條紋則是等間距,明暗亮度相同。
白光的衍射條紋與干涉條紋都是彩色的。
(3)意義:①干涉和衍射現象是波的特征:證明光具有波動性。λ大,干涉和衍射現明顯,越容易觀察到現象。
②衍射現象表明光沿直線傳播只是近似規(guī)律,當光波長比障礙物小得多和情況下(條件)光才可以看作直線傳播。(反之)
③在發(fā)生明顯衍射的條件下,當窄縫變窄時,亮斑的范圍變大,條紋間距離變大,而亮度變暗。
光的直進是幾何光學的基礎,光的衍射現象并沒有完全否認光的直進,而是指出光的傳播規(guī)律受一定條件制約的,任何物理規(guī)律都受一定條件限制。(光學顯微鏡能放大2000倍,無法再放大,再放大衍射現象明顯了。)
五、光的偏振
橫波只沿某個特定方向振動,這種現象叫做波的偏振。只有橫波才有偏振現象。
根據波是否具有偏振現象來判斷波是否橫波,實驗表明,光具有偏振現象,說明光波是橫波。
(1)自然光。太陽、電燈等普通光源直接發(fā)出的光,包含垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光,而且沿各個方向振動的光波的強度都相同,這種光叫自然光。自然光通過偏振片后成形偏振光。
(2)偏振光。自然光通過偏振片后,在垂直于傳播方向的平面上,只沿一個特定的方向振動,叫偏振光。自然光射到兩種介質的界面上,如果光的入射方向合適,使反射和折射光之間的夾角恰好是90°,這時,反射光和折射光就都是偏振光,且它們的偏振方向互相垂直。我們通常看到的絕大多數光都是偏振光。除了直接從光源發(fā)出的光外。
偏振片(起偏器)由特定的材料制成,它上面有一個特殊方向(透振方向)只有振動方向和透振方向平行的光波才能通過偏振片。
(3)只有橫波才有偏振現象。光的偏振也證明了光是一種波,而且是橫波。
各種電磁波中電場E的方向、磁場B的方向和電磁波的傳播方向之間,兩兩互相垂直。
(4)光波的感光作用和生理作用主要是由電場強度E引起的,因此將E的振動稱為光振動。
(5)應用:立體電影、照相機的鏡頭、消除車燈的眩光等。
【要點名師精解】
類型一折射定律及折射率的應用
【例1】如圖所示,真空中有一個半徑為R,折射率為n=的透明玻璃球。一束光沿與直徑成θ0=45°角的方向從P點射入玻璃球,并從Q點射出,求光線在玻璃球中的傳播時間。
解析:設光線在玻璃球的折射角為θ,由折射定律得
解得:θ=30°
由幾何知識可知光線在玻璃球中路徑的長度為
L=2Rcosθ=
光在玻璃的速度為v=
光線在玻璃球中的傳播時間t=
名師點撥:做此類題要能正確畫出光路圖,找準幾何關系,再根據折射定律,弄清入射角、折射角、及臨界角的關系就可正確解題。
類型二光的全反射現象,臨界角及其應用
【例2】(09年全國卷Ⅱ)21.一玻璃磚橫截面如圖所示,其中ABC為直角三角形(AC邊末畫出),AB為直角邊ABC=45°;ADC為一圓弧,其圓心在BC邊的中點。此玻璃的折射率為1.5P為一貼近玻璃磚放置的、與AB垂直的光屏。若一束寬度與AB邊長度相等的平行光從AB邊垂直射入玻璃磚,則()
A.從BC邊折射出束寬度與BC邊長度相等的平行光
B.屏上有一亮區(qū),其寬度小于AB邊的長度
C.屏上有一亮區(qū),其寬度等于AC邊的長度
D.當屏向遠離玻璃磚的方向平行移動時,屏上亮區(qū)先逐漸變小然后逐漸變大
解析:.寬為AB的平行光進入到玻璃中直接射到BC面,入射角為45o臨界角,所以在BC面上發(fā)生全反射仍然以寬度大小為AB長度的豎直向下的平行光射到AC圓弧面上.根據幾何關系可得到在屏上的亮區(qū)寬度小于AB的長度,B對.D正確。
答案:BD
名師點評:本題考查光的折射和全反射。當光線由光密介質射向光疏介質入射角大于或等于臨界角時,將會發(fā)生全反射
類型三雙縫干涉中明、暗條紋的分析
【例3】1801年,托馬斯楊用雙縫干涉實驗研究了光波的性質。1834年,洛埃利用單面鏡同樣得到了楊氏干涉的結果(稱洛埃鏡實驗)。
(1)洛埃鏡實驗的基本裝置如圖3(a)所示,S為單色光源,M為一平面鏡。試用平面鏡成像作圖法在答題卡上畫出S經平面鏡反射后的光與S直接發(fā)出的光在光屏上相交的區(qū)域。
(2)設光源S到平面鏡的垂直距離和到光屏的垂直距離分別為a和L,光的波長為λ,在光屏上形成干涉條紋。寫出相鄰兩條亮紋(或暗紋)間距離Δx的表達式。
解析:(1)見圖(b)。
(2)由雙縫干涉相鄰亮紋(或暗紋)間距離公式:。
根據平面鏡成像的對稱性得d=2a,
所以。
名師點評:楊氏雙縫干涉是光的波動性的有力證據,要牢記干涉現象中相鄰兩亮紋(或暗紋)間距離相等,條紋間距的計算式,并理解各個字母所代表物理量的物理含義
【感悟高考真題】
1.(20xx重慶20)如題20圖所示,空氣中有一折射率為的玻璃柱體,其橫截而是圓心角為90o,、半徑為R的扇形OAB、一束平行光平行于橫截面,以45o入射角射到OA上,OB不透光,若考慮首次入射到圓弧上的光,則上有光透出的部分的弧長為
A.1/6R
B.1/4R
C..1/3R
D.5/12R
【答案】B
【解析】根據折射定律,可得光進入玻璃后光線與豎直方向的夾角為30°。過O的光線垂直入射到AB界面上點C射出,C到B之間沒有光線射出;越接近A的光線入射到AB界面上時的入射角越大,發(fā)生全反射的可能性越大,根據臨界角公式得臨界角為45°,如果AB界面上的臨界點為D,此光線在AO界面上點E入射,在三角形ODE中可求得OD與水平方向的夾角為180°-(120°+45°)=15°,所以A到D之間沒有光線射出。
由此可得沒有光線射出的圓弧對應圓心角為90°-(30°+15°)=45°,為1/4R。
2.(20xx全國卷Ⅰ20)某人手持邊長為6cm的正方形平面鏡測量身后一棵樹的高度。測量時保持鏡面與地面垂直,鏡子與眼睛的距離為0.4m。在某位置時,他在鏡中恰好能夠看到整棵樹的像;然后他向前走了6.0m,發(fā)現用這個鏡子長度的5/6就能看到整棵樹的像,這棵樹的高度約為
A.5.5mB.5.0mC.4.5mD.4.0m
【答案】B
【解析】如圖是恰好看到樹時的反射光路,由圖中的三角形可得
,即。人離樹越遠,視野越大,看到樹所需鏡面越小,同理有,以上兩式解得L=29.6m,H=4.5m。
【命題意圖與考點定位】平面鏡的反射成像,能夠正確轉化為三角形求解
3.(20xx全國卷Ⅱ20)頻率不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點射入一厚玻璃板后,其光路如右圖所示,下列說法正確的是
A.單色光1的波長小于單色光2的波長
B.在玻璃中單色光1的傳播速度大于單色光2的傳播速度
C.單色光1通過玻璃板所需的時間小于單色光2通過玻璃板所需的時間
D.單色光1從玻璃到空氣的全反射臨界角小于單色光2從玻璃到空氣的全反射臨界角
4.(20xx北京14)對于紅、黃、綠、藍四種單色光,下列表述正確的是
A.在相同介質中,綠光的折射率最大B.紅光的頻率最高
C.在相同介質中,藍光的波長最短D.黃光光子的能量最小
【答案】C
【解析】紅、黃、綠、藍四種單色光的頻率依次增大,光從真空進入介質頻率不變,B錯。由色散現象同一介質對頻率大的光有大的折射率,A錯。頻率大的光在真空中和介質中的波長都小,藍光的波長最短,C正確。頻率大,光子能量大,D錯。
5.(20xx江蘇物理12(B))(1)激光具有相干性好,平行度好、亮度高等特點,在科學技術和日常生活中應用廣泛。下面關于激光的敘述正確的是
(A)激光是縱波
(B)頻率相同的激光在不同介質中的波長相同
(C)兩束頻率不同的激光能產生干涉現象
(D)利用激光平行度好的特點可以測量月球到地球的距離
(2)如圖甲所示,在楊氏雙縫干涉實驗中,激光的波長為5.30×m,屏上P點距雙縫和的路程差為7.95×m.則在這里出現的應是(選填“明條紋”或“暗條紋”)?,F改用波長為6.30×m的激光進行上述實驗,保持其他條件不變,則屏上的條紋間距將
(選填“變寬”、“變窄”、或“不變”。
(3)如圖乙所示,一束激光從O點由空氣射入厚度均勻的介質,經下表面反射后,從上面的A點射出。已知入射角為i,A與O相距l(xiāng),介質的折射率為n,試求介質的厚度d.
答案:
6.(20xx新課標33(1))如圖,一個三棱鏡的截面為等腰直角ABC,為直角.此截面所在平面內的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊,進入棱鏡后直接射到AC邊上,并剛好能發(fā)生全反射.該棱鏡材料的折射率為_________.(填入正確選項前的字母)
A、B、C、D、
答案:A
解析:根據折射率定義有,,,已知∠1=450∠2+∠3=900,解得:n=
7.(20xx海南物理18(1))一光線以很小的入射角射入一厚度為d、折射率為n的平板玻璃,求出射光線與入射光線之間的距離(很小時.)
【答案】
【解析】如圖,設光線以很小的入射角入射到平板玻璃表面上的A點,折射角為,從平板玻璃另一表面上的B點射出。設AC為入射光線的延長線。由折射定律和幾何關系可知,它與出射光線平行。過B點作,交于D點,則的長度就是出射光線與入射光線之間的距離,由折射定律得
①
由幾何關系得②
③
出射光線與入射光線之間的距離為
④
當入射角很小時,有
由此及①②③④式得⑤
2009年高考題
1.(09全國卷Ⅰ15)某物體左右兩側各有一豎直放置的平面鏡,兩平面鏡相互平行,物體距離左鏡4m,右鏡8m,如圖所示,物體在左鏡所成的像中從右向左數的第三個像與物體的距離是(B)
A.24mB.32mC.40mD.48m
解析:本題考查平面鏡成像.從右向左在左鏡中的第一個像是物體的像距離物體8cm,第二個像是物體在右鏡所成像的像,第3個像是第一個像在右鏡中的像在左鏡中的像距離物體為32cm.
2.(09浙江18)如圖所示,有一束平行于等邊三棱鏡截面的單色光從空氣射向點,并偏折到F點,已知入射方向與邊的夾角為,、分別為邊、的中點,則(AC)
A.該棱鏡的折射率為
B.光在點發(fā)生全反射
C.光從空氣進入棱鏡,波長變小
D.從點出射的光束與入射到點的光束平行
解析:在E點作出法結線可知入射角為60o,折射角為30o,折射率為;由光路的可逆性可知,在BC邊上的入射角小于臨界角,不會發(fā)生全反射,B錯;由公式,可知C對;三棱鏡兩次折射使得光線都向底邊偏折,不會與入射到點的光束平行,故D錯。
3.(09上海物理6)光電效應的實驗結論是:對于某種金屬(AD)
A.無論光強多強,只要光的頻率小于極限頻率就不能產生光電效應
B.無論光的頻率多低,只要光照時間足夠長就能產生光電效應
C.超過極限頻率的入射光強度越弱,所產生的光電子的最大初動能就越小
D.超過極限頻率的入射光頻率越高,所產生的光電子的最大初動能就越大
解析:每種金屬都有它的極限頻率,只有入射光子的頻率大于極限頻率時,才會發(fā)生光電效應,且入射光的強度越大則產生的光子數越多,光電流越強;由光電效應方程,可知入射光子的頻率越大,產生的光電子的最大初動能也越大,與入射光的強度無關,所以AD正確。
4.(09上海物理10)如圖為雙縫干涉的實驗示意圖,若要使干涉條紋的間距變大可改用長更___________(填長、短)的單色光,或是使雙縫與光屏間的距離___________(填增大、減小)。
答案:長,增大。
解析:依據雙縫干涉條紋間距規(guī)律,可知要使干涉條紋的間距變大,需要改用波長更長的單色光,應將增大雙縫與屏之間的距離L。
5.(09廣東物理4)硅光電池是利用光電效應原理制成的器件。下列表述正確的是(A)
A.硅光電池是把光能轉變?yōu)殡娔艿囊环N裝置
B.硅光電池中吸收了光子能量的電子都能逸出
C.逸出的光電子的最大初動能與入射光的頻率無關
D.任意頻率的光照射到硅光電池上都能產生光電效應
解析:硅光電池是把光能轉變?yōu)殡娔艿囊环N裝置,A正確;是利用光電效應原理制成的器件,依據光電效應方程可見只有當入射光子的頻率大于極限頻率時才可能發(fā)生光電效應,B錯誤,C錯誤,D錯誤。
6.(09廣東物理14)(1)在陽光照射下,充滿霧氣的瀑布上方常常會出現美麗的彩虹。彩虹是太陽光射入球形水珠經折射、內反射,再折射后形成的。光的折射發(fā)生在兩種不同介質的上,不同的單色光在同種均勻介質中不同。
答案:(1)界面,傳播速度
7.(09上海6)英國科學家瑞利于1871年證明:一束光穿過大氣距離后,其強度從下降為的公式為,其中叫做吸收系數,式中為光的頻率,為光速,標準狀況下,個/厘米,。定義,叫做衰減長度,它表示光經過距離后其強度降低到原來的。根據以上信息,結合所學知識可以判斷(B)
A.可見光中衰減最厲害的是紅光B.可見光中衰減最厲害的是紫光
C.可見光中衰減最厲害的是黃綠光D.不同顏色的光衰減程序基本相同
8.(09寧夏36)(1)關于光電效應,下列說法正確的是_______(填入選項前的字母,有
填錯的不得分)(A)
A.極限頻率越大的金屬材料逸出功越大
B.只要光照射的時間足夠長,任何金屬都能產生光電效應
C.從金屬表面出來的光電子的最大初動能越大,這種金屬的逸出功越小
D.入射光的光強一定時,頻率越高,單位時間內逸出的光電子數就越多
9.(09天津7)已知某玻璃對藍光的折射率比對紅光的折射率大,則兩種光(C)
A.在該玻璃中傳播時,藍光的速度較大
B.以相同的入射角從空氣斜射入該玻璃中,藍光折射角較大
C.從該玻璃中射入空氣發(fā)生反射時,紅光臨界角較大
D.用同一裝置進行雙縫干涉實驗,藍光的相鄰條紋間距較大
解析:由可知,藍光在玻璃中的折射率大,藍光的速度較小,A錯;以相同的入射角從空氣中斜射入玻璃中,藍光的折射率大,向法線靠攏偏折得多,折射角應較小,B錯。從玻璃射入空氣發(fā)生全反射時的臨界角由公式可知,紅光的折射率小,臨界角大,C正確;用同一裝置進行雙縫干涉實驗,由公式可知藍光的波長短,相鄰條紋間距小,D錯。
10.(09四川21)如圖所示,空氣中有一橫截面為半圓環(huán)的均勻透明柱體,其內圓半徑為r,外圓半徑為R,R=r?,F有一束單色光垂直于水平端面A射入透明柱體,只經過兩次全反射就垂直于水平端面B射出。設透明柱體的折射率為n,光在透明柱體內傳播的時間為t,若真空中的光速為c,則(AB)
A.n可能為B.n可能為2
C.t可能為D.t可能為
解析:只經過兩次全反射可知第一次入射角為45°,反射光路圖如右圖所示。
根據全反射可知臨界角C≤45°,再根據n=可知n≥;光在透明柱體中運動路程為L=4r,運動時間為t=L/V=4nr/c,則t≥4r/c,CD均錯。
11.(09重慶21)用a、b、c、d表示四種單色光,若(A)
①a、b從同種玻璃射向空氣,a的臨界角小于b的臨界角;
②用b、c和d在相同條件下分別做雙縫干涉實驗,c的條紋間距最大
③用b、d照射某金屬表面,只有b能使其發(fā)射電子。
則可推斷a、b、c、d可能分別是
A.紫光、藍光、紅光、橙光B.藍光、紫光、紅光、橙光
C.紫光、藍光、橙光、紅光D.紫光、橙光、紅光、藍光
12.(09福建13)光在科學技術、生產和生活中有著廣泛的應用,下列說法正確的是(D)
A.用透明的標準平面樣板檢查光學平面的平整程度是利用光的偏振現象
B.用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的衍射現象
C.在光導纖維束內傳送圖像是利用光的色散現象
D.光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現象
解析:用透明的標準平面樣板檢查光學平面的平整程度是利用光的薄膜干涉現象,A錯;用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的折射形成的色散現象,B錯;在光導纖維束內傳送圖像是利用光的全反射現象,C錯;光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現象,D對。
二、非選擇題
13.(09山東37)(物理——物理3-4)(2)一束單色光由左側時的清水的薄壁圓柱比,圖2為過軸線的截面圖,調整入射角α,光線拾好在不和空氣的界面上發(fā)生全反射,已知水的折射角為,α的值。
解析:(2)當光線在水面發(fā)生全放射時有,當光線從左側射入時,由折射定律有,聯立這兩式代入數據可得。
考點:光的折射和全放射
14.(09江蘇物理12.B)(1)如圖甲所示,強強乘電梯速度為0.9(為光速)的宇宙飛船追趕正前方的壯壯,壯壯的飛行速度為0.5,強強向壯壯發(fā)出一束光進行聯絡,則壯壯觀測到該光束的傳播速度為。(填寫選項前的字母)
(A)0.4c(B)0.5c(C)0.9c(D)1.0c
(3)圖丙是北京奧運會期間安置在游泳池底部的照相機拍攝的一張照片,照相機的鏡頭豎直向上。照片中,水利方運動館的景象呈現在半徑的圓型范圍內,水面上的運動員手到腳的長度,若已知水的折射率為,請根據運動員的實際身高估算該游泳池的水深,(結果保留兩位有效數字)
答案:(1)D;(3)設照片圓形區(qū)域的實際半徑為,運動員的實際長為折射定律
幾何關系
得
取,解得(都算對)
解析:(1)根據愛因斯坦相對論,在任何參考系中,光速不變。D項正確。
(3)根據題意能畫出光路圖,正確使用物象比解決本題的關鍵。
設照片圓形區(qū)域的實際半徑為,運動員的實際長為,光路如圖
折射定律
幾何關系
得
取,解得
(本題為估算題,在取運動員實際長度時可以有一個范圍,但要符合實際,故求得h值可以不同均可)
15.(09江蘇物理12.C)(3)試通過分析比較,具有相同動能的中子和電子的物質波波長的大小。
答案:(3)粒子的動量,物質波的波長,由,知,則。
解析:(3)物質波的的波長為,要比較波長需要將中子和電子的動量用動能表示出來即,因為,所以,故。
16.(09海南物理18.(1))如圖,一透明半圓柱體折射率為,半徑為R、長為L。一平行光束從半圓柱體的矩形表面垂直射入,從部分柱面有光線射出。球該部分柱面的面積S。
解析:半圓柱體的橫截面如圖所示,為半徑。設從A點入射的光線在B點處恰好滿足全反射條件,由折射定律有
式中,為全反射臨界角。由幾何關系得
②
③
代入題所給條件得
④
17.(09海南物理19)(I)已知:功率為100W燈泡消耗的電能的5%轉化為所發(fā)出的可見光的能量,光速,普朗克常量,假定所發(fā)出的可見光的波長都是560nm,計算燈泡每秒內發(fā)出的光子數。
解析:(I)一波長為光子能量為
設燈泡每秒內發(fā)出的光子數為,燈泡電功率為,則
式中,是燈泡的發(fā)光效率。聯立①②式得
代入題給數據得
18.(09寧夏35.(2))一棱鏡的截面為直角三角形ABC,∠A=30o,斜邊AB=a。棱鏡材料的折射率為n=。在此截面所在的平面內,一條光線以45o的入射角從AC邊的中點M射入棱鏡射出的點的位置(不考慮光線沿原來路返回的情況)。
解析:
設入射角為i,折射角為r,由折射定律得
①
由已知條件及①式得
②
如果入射光線在法線的右側,光路圖如圖1所示。設出射點為F,由幾何關系可得
③
即出射點在AB邊上離A點的位置。
如果入射光線在法線的左側,光路圖如圖2所示。設折射光線與AB的交點為D。
由幾何關系可知,在D點的入射角
④
設全發(fā)射的臨界角為,則
⑤
由⑤和已知條件得
⑥
因此,光在D點全反射。
設此光線的出射點為E,由幾何關系得
∠DEB=
⑦
⑧
聯立③⑦⑧式得
⑨
即出射點在BC邊上離B點的位置。
【考點精題精練】
1、(20xx天津市六校高三第三次聯考)氫原子發(fā)出口、6兩種頻率的光,經三棱鏡折射后的光路如圖所示,若a光是由能級n=4向n=l躍遷時發(fā)出時,則b光可能是()
A.從能級n=3向n=1躍遷時發(fā)出的
B.從能級n=5向n=1躍遷時發(fā)出的
C.從能級n=5向n=2躍遷時發(fā)出的
D.從能級n=3向n=2躍遷時發(fā)出的
2、下列說法中正確的是
A.光的偏振現象說明光波是橫波
B.麥克斯韋用實驗方法證實了電磁波的存在
C.從接收到的高頻信號中還原出所攜帶的聲音或圖像信號的過程稱為調制
D.愛因斯坦狹義相對論指出真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的
3、彩虹和霓是太陽光被大氣中的小水珠折射和反射形成的色散現象如圖所示為太陽光射到空氣中的小水珠發(fā)生色散形成霓的光路示意圖,a、b為兩種折射出的單色光,則以下說法正確的是()
A.a光光子能量大于b光光子能量
B.在水珠中a光的傳播速度大于b光的傳播速度
C.用同一雙縫干涉裝置看到的a光干涉條紋間距
比b光的大
D.如果a光能使某金屬發(fā)生光電效應,則b光也
一定能使該金屬發(fā)生光電效應
3、(20xx浙江省臺州市高三第二次調考)如圖所示,有兩條細束平行單色光a、b射向空氣中橫截面為矩形的玻璃磚的下表面,已知玻璃磚足夠寬.若發(fā)現玻璃磚的上表面只有一束光射出,則下列說法中正確的是
A.其中有束一單色光在玻璃磚的上表面發(fā)生了全反射
B.在玻璃中單色光a的傳播速率大于單色光b的傳播速率
C.若光束a恰好能使某未知金屬發(fā)生光電效應,則b也能
D.減小光束與玻璃磚下表面的夾角θ,上表面會有兩束平行單色光射出
4、“井底之蛙”這個成語常被用來諷刺沒有見識的人,現有井口大小和深度相同的兩口井,一口是枯井,一口是水井(水面在井口之下),兩井底都各有一只青蛙,則:(C)
A、枯井中青蛙覺得天比較小,水井中青蛙看到井外的范圍比較大
B、枯井中青蛙覺得天比較大,水井中青蛙看到井外的范圍比較小
C、枯井中青蛙覺得天比較大,水井中青蛙看到井外的范圍比較大
D、兩只青蛙覺得井口一樣大,水井中青蛙看到井外的范圍比較大
5、如圖所示,一束光從空氣垂直射到直角棱鏡的AB面上,已知棱鏡材料的折射率為1.4,則這束光進入棱鏡后的光路圖應為下面四個圖中的(D)
6、用如圖所示的實驗裝置觀察光的薄膜干涉現象.圖(a)是點燃的酒精燈(在燈芯上灑些鹽),圖(b)是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬線圈.將金屬線圈在其所在的豎直平面內緩慢旋轉,觀察到的現象是(D)
A.當金屬線圈旋轉30°時,干涉條紋同方向旋轉30°
B.當金屬線圈旋轉45°時,干涉條紋同方向旋轉90°
C.當金屬線圈旋轉60°時,干涉條紋同方向旋轉30°
D.干涉條紋保持不變
7、如圖所示,置于空氣中的一不透明容器中盛滿某種透明液體,容器底部靠近器壁處有一豎直放置的6.0cm長的線光源,靠近線光源一側的液面上蓋有一遮光板,另一側有一水平放置的與液面等高的望遠鏡,用來觀察線光源,開始時通過望遠鏡不能看到線光源的任何一部分,將線光源沿容器底向望遠鏡一側平移至某處時,通過望遠鏡剛好可能看到線光源底端.再將光源沿同一方向移動8.0cm,剛好可以看到其頂端,求此液體的折射率n.
(2)當線光源上某一點發(fā)出的光線射到未被遮光板遮住的液面上時,射到遮光邊緣O的那條光線的入射角最小.若線光源底端在A點時,望遠鏡內剛好可以看到此光源底端,設過O點液面的法線為OO1,則①
其中a為此液體到空氣的全反射臨界角(2分)
由折射定律有②(3分)
同理,若線光源頂端在B1點時,通過望遠鏡剛好可以看到此光源頂端,則,設此時線光源底端位于B點,由圖中幾何關系可得
③(1分)
聯立②③式得
④(1分)
由題給條件可知
,
代入③式得n=1.3(3分)
8、如圖所示,有一截面是直角三角形的棱鏡ABC,∠A=30.它對紅光的折射率為n1.對紫光的折射率為n2.在距AC邊d處有一與AC平行的光屏?,F有由以上兩種色光組成的很細的光束垂直AB邊射入棱鏡.
(1)紅光和紫光在棱鏡中的傳播速度比為多少?
(2)為了使紅光能從AC面射出棱鏡,n1應滿足什么條件?
(3)若兩種光都能從AC面射出,求在光屏MN上兩光點間的距離.
解:(1)v紅=C/n1
v紫=C/n2
∴v紅/v紫=n2/n1
(3分.方程2分,結果1分)
(2)C30sinC=
∴n12………………(3分)
(3)
Δx=d(tanr2-tanr1)=d
(方程每個1分,結果1分)
高考物理基礎知識要點復習恒定電流
一名合格的教師要充分考慮學習的趣味性,高中教師要準備好教案,這是教師工作中的一部分。教案可以讓學生能夠在課堂積極的參與互動,幫助高中教師更好的完成實現教學目標。高中教案的內容具體要怎樣寫呢?下面是由小編為大家整理的“高考物理基礎知識要點復習恒定電流”,但愿對您的學習工作帶來幫助。
20xx屆高三物理一輪復習全案:第二章恒定電流單元復習(選修3-1)
【單元知識網絡】
【單元歸納整合】
【單元強化訓練】
1利用雙金屬片溫度傳感器,可以控制電熨斗的溫度,圖7為電熨斗結構圖,關于其控制溫度的原理,下列說法正確的有()
A.雙金屬片上層的膨脹系數應小于下層
B.常溫下(溫度較低時),兩個觸點間應該始終是斷開的
C.熨燙棉麻衣物時需要較高的溫度,因而要向下旋轉調溫旋鈕
D.在較高溫度工作時,若突然斷開電源,兩觸點也會接著斷開
答案C
2、精測試儀的工作原理如圖所示,其中P是半導體型酒精氣體傳感器,該傳感器電阻的倒數與酒精氣體的濃度C成正比,R0為定值電阻.以下關于電壓表示數的倒數()與酒精氣體濃度的倒數()之間關系的圖象,正確的是()
A
3、圖所示,四個電表均為理想電表,當滑動變阻器滑動觸頭P向左端移動時,下面說法中正確的是()
A.伏特表V1的瀆數減小,安培表A1的讀數增大
B.伏特表V1的讀數增大,安培表A1的讀數減小
C.伏特表V2的讀數減小,安培表A2的讀數增大
D.伏特表V2的讀數增大,安培表A2的讀數減小
答案:BC
4、如圖所示,理想變壓器原、副線圈的匝數比為,在原、副線圈電路中分別接有阻值相同的電阻。交變電源電壓為,則下列說法中正確的是
A.電阻兩端的電壓之比為
B.通過電阻的電流之比為
C.電阻上消耗的電功率之比為
D.電阻上消耗的電功率之比為
答案C
5、如圖所示的電路中,各個電鍵均閉合,且k2接a,現要使靜止在平行板電容器兩極板之間的帶電微粒向下運動.則應該()
A.將k1斷開
B.將k2擲在b
C.將k2擲在c
D.將k3斷開
答案:AC
6、如圖所示,一粗糙的平行金屬軌道平面與水平面成θ角,兩軌道上端用一電阻R相連,該裝置處于勻強磁場中,磁場方向垂直軌道平面向上。質量為m的金屬桿ab以初速度v0從軌道底端向上滑行,滑行到某高度h后又返回到底端。若運動過程中金屬桿始終保持與導軌垂直且接觸良好,軌道與金屬桿的電阻均忽略不計。則下列說法正確的是:
A.金屬桿ab上滑過程與下滑過程通過電阻R的電量一樣多
B.金屬桿ab上滑過程中克服重力、安培力與摩擦力所做功之和等于mv02
C.金屬桿ab上滑過程與下滑過程因摩擦而產生的內能不一定相等
D.金屬桿ab在整個過程中損失的機械能等于裝置產生的熱量
答案:ABD
7、如圖所示電路中,電源內阻不可忽略,A、B兩燈均正常發(fā)光,R為一滑動變阻器,P為滑動片,若將滑動片向下滑動,則
A.A燈變亮B.B燈變亮
C.R1上消耗功率變大D.總電流變小
8如圖所示,電源電動勢為E,內電阻為r,平行板電容器兩金屬板水平放置,開關S是閉合的,兩板間一質量為m、電量為q的油滴恰好處于靜止狀態(tài),G為靈敏電流計。則以下說法正確的是()
A.在將滑動變阻器滑片向上移動的過程中,油滴向上加速
運動,G中有從b到a的電流
B.在將滑動變阻器滑片向下移動的過程中,油滴向下加速
運動,G中有從b到a的電流
C.在將滑動變阻器滑片向上移動的過程中,油滴仍然靜止,
G中有從a到b的電流
D.在將S斷開后,油沒仍保持靜止狀態(tài),G中無電流通過
9.如圖所示電路中,三只燈泡原來都正常發(fā)光,當滑動變阻器的滑動觸頭P向右移動時,下面判斷正確的是(AD)
A.L1和L3變暗,L2變亮
B.LI變暗,L2變亮,L3亮度不變
C.L1中電流變化值大于L3中電流變化值
D.Ll上電壓變化值小于L2上的電壓變化值
10.如圖所示的電路,閉合開關S后,a、b、c三盞燈均能發(fā)光,電源電動勢E恒定且內阻r不可忽略。現將變阻器R的滑片稍向上滑動一些,三盞燈亮度變化的情況是(B)
A.a燈變亮,b燈和c燈變暗
B.a燈和c燈變亮,b燈變暗
C.a燈和c燈變暗,b燈變亮
D.a燈和b燈變暗,c燈變亮
11、如圖20所示,電源電動勢E=6V,電源內阻不計.定值電阻R1=2.4kΩ、R2=4.8kΩ.
⑴若在ab之間接一個C=100μF的電容器,閉合開關S,電路穩(wěn)定后,求電容器上所帶的電量;
⑵若在ab之間接一個內阻RV=4.8kΩ的電壓表,求電壓表的示數.
解析:⑴設電容器上的電壓為Uc.
電容器的帶電量解得:Q=4×10-4C
⑵設電壓表與R2并聯后電阻為R并
則電壓表上的電壓為:解得:=3V
12、在如圖甲所示的電路中,螺線管匝數n=1500匝,橫截面積S=20cm2。螺線管導線電阻r=1.0Ω,R1=4.0Ω,R2=5.0Ω,C=30μF。在一段時間內,穿過螺線管的磁場的磁感應強度B按如圖乙所示的規(guī)律變化。求:
(1)求螺線管中產生的感應電動勢;
(2)閉合S,電路中的電流穩(wěn)定后,求電阻R1的電功率;
(3)S斷開后,求流經R2的電量。
解:(1)根據法拉第電磁感應定律
求出E=1.2(V)
(2)根據全電路歐姆定律
根據
求出P=5.76×10-2(W)
(3)S斷開后,流經R2的電量即為S閉合時C板上所帶的電量Q
電容器兩端的電壓U=IR2=0.6(V)
流經R2的電量Q=CU=1.8×10-5(C)
高考物理基礎知識要點復習靜電場
一名優(yōu)秀的教師在教學時都會提前最好準備,作為高中教師就要根據教學內容制定合適的教案。教案可以讓學生能夠在課堂積極的參與互動,幫助高中教師能夠井然有序的進行教學。那么,你知道高中教案要怎么寫呢?小編收集并整理了“高考物理基礎知識要點復習靜電場”,歡迎您參考,希望對您有所助益!
20xx屆高三物理一輪復習全案:第1章靜電場(選修3-1)
【單元知識網絡】
【單元歸納整合】
【單元強化訓練】
1.如圖所示,a、b、c是一條電場線上的三點,電場線的方向由a到c,a、b間距離等于b、c間距離,用φa、φb、φc和Ea、Eb、Ec分別表示a、b、c三點的電勢和場強,可以判定()
A.φa>φb>φcB.Ea>Eb>Ec
C.φa–φb=φb–φcD.Ea=Eb=Ec
答案:A(只有一條電場線,不能確定具體的電場,無法比較電場強弱及兩點間的電勢差)
2.如圖所示,平行的實線代表電場線,方向未知,電荷量為1×10-2C的正電荷在電場中只受電場力作用,該電荷由A點移到B點,動能損失了0.1J,若A點電勢為V,則()
A.B點電勢為零
B.電場線方向向左
C.電荷運動的軌跡可能是圖中曲線a
D.電荷運動的軌跡可能是圖中曲線b
答案:ABD(正電荷從A點移到B點,動能減少,電場力做負功,電勢能增加,電勢升高,UBA=V=10V=φB-φA.得φB=0.電荷所受電場力方向向左,軌跡為曲線b.)
3.如圖所示,細線拴一帶負電的小球,球處在豎直向下的勻強
電場中,使小球在豎直平面內做圓周運動,則()
A.小球不可能做勻速圓周運動
B.當小球運動到最高點時繩的張力一定最小
C.小球運動到最低點時,球的線速度一定最大
D.小球運動到最低點時,電勢能一定最大
答案:D當mg=qE時可以做勻速圓周運動,最高點和最低的向心力是拉力、重力和電場力的合力
4.如圖所示,虛線a、b、c是電場中的三個等勢面,相鄰等勢面間的電勢差相同,實線為一個帶電的質點在僅受電場力作用下,通過該區(qū)域的運動軌跡,P、Q是軌跡上的兩點。下列說法中正確的是()
A.三個等勢面中,等勢面a的電勢最高
B.帶電質點一定是從P點向Q點運動
C.帶電質點通過P點時的加速度比通過Q點時小
D.帶電質點通過P點時的動能比通過Q點時小
答案:BD(質子由高電勢向低電勢運動,動能增加,電勢能減少;由動能定理得,BD正確。)
5、一平行板電容器的電容為C,兩板間的距離為d,上板帶正電,電量為Q,下板帶負電,電量也為Q,它們產生的電場在很遠處的電勢為零。兩個帶異號電荷的小球用一絕緣剛性桿相連,小球的電量都為q,桿長為l,且ld?,F將它們從很遠處移到電容器內兩板之間,處于圖示的靜止狀態(tài)(桿與板面垂直),在此過程中電場力對兩個小球所做總功的大小等于多少?(設兩球移動過程中極權上電荷分布情況不變)()
A.B.0
C.D.
答案:D
6、如圖所示,在平行板電容器正中有一個帶電微粒。K閉合時,該微粒恰好能保持靜止。在①保持K閉合;②充電后將K斷開;兩種情況下,下列說法能實現使該帶電微粒向上運動打到上極板的是()
A.①情況下,可以通過上移上極板M實現
B.①情況下,可以通過上移下極板N實現
C.②情況下,可以通過上移上極板M實現
D.②情況下,可以通過上移下極板N實現
答案:B
7、幾種混合帶電粒子(重力不計),初速為零,它們從同一位置經一電場加速后,又都垂直場方向進入另一相同的勻強電場,設粒子剛出偏轉電場時就打在熒光屏上.且在熒光屏上只有一個光點,則到達熒光屏的各種粒子()
A、電量一定相等B、荷質比一定相等
C、質量一定相等D、質量、電量都可能不等
答案:D
8、如圖,一帶負電的油滴,從坐標原點O以速率V0射入水平的勻強電場,V0方向與電場方向成θ角,已知油滴質量m,測得他在電場中運動到最高點p時的速率恰好為V0.設P點的坐標為(XPYP),則應有()
A、XP0
B、XP0
C、XP=0
D、條件不足,無法判斷
答案:A
9、如圖所示,虛線a,b,c代表電場中的三個等差等勢面,實線為一帶正電的微粒只在電場力作用下通過該區(qū)域時的運動軌跡,P和Q是這條軌跡上兩個點,P,Q相比()
A.P點的電勢高
B.帶電微粒通過P點時的加速度大
C.帶電微粒通過P點時的速度大
D.帶電微粒在P點時的電勢能較大
答案:ABD
10、如圖所示,一電子沿等量異種電荷的中垂線由A→O→B勻速運動,電子重力不計,則電子除受電場力外,所受的另一個力的大小和方向變化情況是()
A.先變大后變小,方向水平向左
B.先變大后變小,方向水平向右
C.先變小后變大,方向水平向左
D.先變小后變大,方向水平向右
答案:B
11、一帶電小球懸掛在平行板電容器內部,閉合電鍵S,電容器充電后,懸線與豎直方向夾角為φ,如圖所示。下列做法中能使夾角φ減小的是()
A.保持電鍵閉合,使兩極板靠近一些;
B.保持電鍵閉合,使滑線變阻器滑片向右移動;
C.保持電鍵閉合,使兩極板分開一些;
D.打開電鍵,使兩極板靠近一些。
答案:C
12、在真空中上、下兩個區(qū)域均為豎直向下的勻強電場,其電場線分布如圖所示,有一帶負電的微粒,從上邊區(qū)域沿平行電場線方向以速度v0勻速下落,并進入下邊區(qū)域(該區(qū)域的電場足夠廣),在下圖所示的速度一時間圖象中,符合粒子在電場內運動情況的是(以v0方向為正方向)
答案:C
13、如圖所為一勻強電場,某帶電粒子從A點運動到B點。在這一運動過程中克服重力做的功為2.0J,電場力做的功為1.5J。則下列說法正確的是()
A.粒子帶負電
B.粒子在A點的電勢能比在B點少1.5J
C.粒子在A點的動能比在B點少3.5J
D.粒子在A點的機械能比在B點少1.5J
答案:D(提示:電勢能的改變決定于電場力做功,動能變化決定于臺外力做功.機械能的變化決定于重力之外的力做功。)
14、傳感器是自動控制設備中不可缺少的元件,已經滲透到宇宙開發(fā)、環(huán)境保護、交通運輸以及家庭生活等各種領域。如圖4所示為幾種電容式傳感器,其中通過改變電容器兩極間距離而引起電容變化的是()
答案:C
15、三個分別帶有正電、負電和不帶電的質量相同的顆粒,從水平放置的平行帶電金屬板左側以相同速度V0垂直電場線方向射入勻強電場,分別落在帶正電荷的下板上的a、b、c三點,如圖10所示,下面判斷正確的是()
A、落在a點的顆粒帶正電,c點的帶負電,b點的不帶電;
B、落在a、b、c點顆粒在電場中的加速度的關系是aaabac;
C、三個顆粒在電場中運動的時間關系是tatbtc;
D、電場力對落在c點的顆粒做負功。
答案:BD
16、環(huán)形對撞機是研究高能粒子的重要裝置,其工作原理的示意圖如圖所示。正、負離子由靜止經過電壓為U的直線加速器加速后,沿圓環(huán)切線方向射入對撞機的真空環(huán)狀空腔內,空腔內存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強磁場,磁感應強度大小為B。兩種帶電粒子將被局限在環(huán)狀空腔內,沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運動,從而在碰撞去迎面相撞。為維持帶電粒子在環(huán)狀空腔中的勻速圓周運動,下列說法中正確的是()
A.對于給定的加速電壓,帶電粒子的比荷q/m越大,磁感應強度B越大
B.對于給定的加速電壓,帶電粒子的比荷q/m越大,磁感應強度B越小
C.對于給定的帶電粒子,加速電壓U越大,粒子運動的周期越小
D.對于給定的帶電粒子,不管加速電壓U多大,粒子運動的周期都不變
答案:BC
17、(20xx北京東城區(qū)二模)如圖所示,一根光滑絕緣細桿與水平面成的角傾斜固定。細桿的一部分處在場強方向水平向右的勻強電場中,場強E=2×104N/C。在細桿上套有一個帶電量為q=-1.73×105C、質量為m=3×10-2kg的小球。現使小球從細桿的頂端A由靜止開始沿桿滑下,并從B點進入電場,小球在電場中滑至最遠處的C點。已知AB間距離,g=10m/s2。求:
(1)帶電小球在曰點的速度vB;
(2)帶電小球進入電場后滑行最大距離x2;
(3)帶電小球從A點滑至C點的時問是多少?
解析:(1)小球在AB段滑動過程中,由機械能守恒
可得(6分)
(2)小球進入勻強電場后,在電場力和重力的作用下,由牛頓定律可得加速度a2
小球進入電場后還能滑行到最遠處C點,BC的距離為
(6分)
(3)小球從A到B和從B到C的兩段位移中的平均速度分別為
小球從A到C的平均速度為
可得
18、(20xx北京市崇文區(qū)二模)如圖所示,在絕緣的水平面上,相隔2L的,4B兩點固定有兩個電量均為Q的正點電荷,G、O、D是AB連線上的三個點,O為連線的中點,CO=OD=。一質量為m、電量為q的帶電物塊以初速度v0從c點出發(fā)沿AB連線向B運動,運動過程中物塊受到大小恒定的阻力作用,但在速度為零時,阻力也為零。當物塊運動到O點時,物塊的動能為初動能的n倍,到達D點剛好速度為零,然后返回做往復運動,直至最后靜止在O點。已知靜電力恒量為k,求:
(1)AB兩處的點電荷在c點產生的電場強度的大小;
(2)物塊在運動中受到的阻力的大小;
(3)帶電物塊在電場中運動的總路程。
解:(1)(5分)設兩個正點電荷在電場中C點的場強分別為E1和E2,在C點的合場強為EC
…………1分
…………1分
…………1分
…………2分
(2)(5分)帶電物塊從C點運動到D點的過程中,先加速后減速。AB連線上對稱點
,電場力對帶電物塊做功為零。設物塊受到的阻力為由動能定理
…………3分
…………2分
(3)(8分)設帶電物塊從C到O點電場力做功為W電,電動能定理
…………2分
…………2分
設帶電物塊在電場中運動的總路程為S,由動能定理
…………2分
…………2
20、(20xx北京市西城區(qū)二模)如圖所示,兩塊相同的金屬板正對著水平放置,電壓U時,一個質量為m、電荷量為+q的帶電粒子,以水平速度v0從A點射入電場,經過一段時間后從B點射出電場,A、B問的水平距離為L。不計重力影響。求
(1)帶電粒子從A點運動到B點經歷的時間t;
(2)A、B問豎直方向的距離y;
(3)帶電粒子經過B點時速度的大小v。
(1)帶電粒子在水平方向做勻速直線運動,
從A點運動到B點經歷的時間(4分)
(2)帶電粒子在豎直方向做勻加速直線運動
板間場強大?。?分)
加速度大?。?分)
A、B間豎直方向的距離(2分)
(3)帶電粒子從A點運動到B點過程中,根據動能定理得
(2分)
而(2分)
解得帶電粒子在B點速度的大?。?分)
高考物理基礎知識歸納:磁場及其描述
第1課時磁場及其描述
基礎知識歸納
1.磁場
(1)磁場:磁極、電流和運動電荷周圍存在的一種物質;所有磁現象都起源于電荷運動;磁場對放入其中的磁體(通電導線和運動電荷)產生力的作用;
(2)磁場的方向:規(guī)定小磁針在磁場中N極的受力方向(或小磁針靜止時N極的指向)為該處的磁場方向.
2.磁感線及其特點
用來形象描述磁場的一組假想曲線,任意一點的切線方向為該點磁場方向,其疏密反映磁場的強弱;在磁體外部磁感線由N極到S極,在內部由S極到N極,形成一組永不相交的閉合曲線.
3.幾種常見的磁感線
(1)條形磁鐵的磁感線:見圖1,外部中間位置磁感線切線與條形磁鐵平行;
(2)蹄形磁鐵的磁感線:見圖2.
圖1圖2
(3)電流的磁感線:電流方向與磁感線方向的關系由安培定則來判定.
直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場
特點無磁極、非勻強且距導線越遠處磁場越弱與條形磁鐵的磁場相似,管內為勻強磁場
且磁場最強,管外為非勻強磁場環(huán)形電流的兩側是N極和S極且離圓環(huán)中心越遠,磁場越弱
立
體
圖
橫截
面圖
縱截
面圖
(4)地磁場的磁感線:見圖3,地球的磁場與條形磁鐵的磁場相似,其主要特點有三個:
①地磁場的N極在地理南極附近,S極在地理北極附近;
②地磁場B的水平分量(Bx)總是從地球南極指向地球北極,而豎直分量By在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下;
③在赤道平面上,距離表面高度相等的各點,磁感應強度相等,且方向水平向北.
(5)勻強磁場的磁感線:磁場的強弱及方向處處相同;其磁感線是疏密相同,方向相同的平行直線;距離很近的兩個異名磁極之間的磁場及通電螺線管內部的磁場(邊緣部分除外),都可以認為是勻強磁場.
4.磁感應強度
用來表示磁場強弱和方向的物理量(符號:B).
定義:在磁場中垂直于磁場方向的通電導線,所受安培力與電流的比值.
大?。築=,單位:特斯拉(符號:T).
方向:磁場中某點的磁感應強度方向是該點磁場的方向,即通過該點的磁感線的切線方向;磁感應強度的大小由磁場本身決定,與放入磁場中的電流無關.磁感應強度是矢量.
5.磁通量(Φ)
在磁感應強度為B的勻強磁場中,有一個與磁場方向垂直的平面,面積為S,我們把B與S的乘積叫做穿過這個面積的磁通量.用公式表示為:Φ=BS.磁通量是標量,但有方向.
重點難點突破
一、理解“磁場方向”、“磁感應強度方向”、“小磁針靜止時北極的指向”以及“磁感線切線方向”的關系
它們的方向是一致的,只要知道其中任意一個方向,就等于知道了其他三個方向.
二、正確理解磁感應強度
1.磁感應強度是由比值法定義的,磁場中某位置的磁感應強度的大小及方向是客觀存在的,由磁場本身的性質決定,與放入的通電導線的電流大小I、導線長度L無關,與通電導線是否受安培力無關,即使不放入通電導體,磁感應強度依然存在;
2.必須準確理解定義式B=成立的條件是通電導線垂直于磁場放置.磁場的方向與安培力的方向垂直;
3.磁感應強度是矢量,遵守矢量分解、合成的平行四邊形定則.
三、安培定則的應用
1.判定直線電流形成的磁場方向:大拇指指電流方向,四指指磁場的環(huán)繞方向.
2.判定環(huán)形電流(或通電螺線管)的磁場方向時,四指指電流方向,大拇指指環(huán)內中心軸線(或螺線管內部)的磁感線方向.
典例精析
1.對磁感應強度的理解
【例1】以下說法正確的是()
A.電流元在磁場中受磁場力為F,則B=,電流元所受磁場力F的方向即為該點的磁場方向
B.電流元在磁場中受磁場力為F,則磁感應強度可能大于或等于
C.磁場中電流元受磁場力大的地方,磁感應強度一定大
D.磁感應強度為零的地方,一小段通電直導線在該處一定不受磁場力
【解析】判斷磁感應強度的大小,需在電流元受力最大的前提下進行,且電流元受磁場力方向與該點磁場方向垂直,故A錯,B對.電流元在磁場中所受磁場力與其放置的位置有關,電流元受力大的地方磁感應強度不一定大,故C錯.
【答案】BD
【思維提升】(1)準確理解公式B=成立的條件是B⊥I,即受力最大的前提是解題的關鍵;
(2)準確理解磁感應強度的大小、方向是由磁場本身的性質決定的,不能說B與F成正比、與IL的乘積成反比.
【拓展1】一根導線長0.2m,通有3A的電流,垂直磁場放入磁場中某處受到的磁場力是6×10-2N,則該處的磁感應強度大小B為0.1T;如果該導線的長度和電流都減小一半,則該處的磁感應強度大小為0.1T.若把這根通電導線放入磁場中的另外一點,所受磁場力為12×10-2N,則該點磁感應強度大小為≥0.2T.
【解析】通電導線垂直放入磁場中,由定義式得
B==T=0.1T
某點的磁感應強度由磁場本身決定,故B=0.1T
當通電導線在某處所受磁場力一定,將其垂直放入時,對應的B最小.
Bmin==T=0.2T,故B′≥0.2T
2.安培定則的應用
【例2】當S閉合時,在螺線管內部的一根小鐵棒被磁化,右端為N極.試判斷通電螺線管的極性和電源的極性,這時用絕緣線懸掛的小通電圓環(huán)將怎樣運動(俯視)?
【解析】小磁針(本題中為磁化后的軟鐵棒)靜止時N極的指向為該點的磁場方向,在螺線管內部磁感線由S極到N極,故螺線管內右端為N極.再根據安培定則及等效法確定電源右端為負極,左端為正極,小通電圓環(huán)順時針轉動(同時靠近螺線管).
【思維提升】明確磁場方向,小磁針N極受力方向(或靜止時N極指向)、磁感線在該點的切線方向及磁感應強度B的方向是同一個方向.明確磁感線在磁體外部是由N極到S極,在內部是由S極到N極的閉合曲線.
【拓展2】彈簧秤下掛一條形磁棒,其中條形磁棒N極的一部分位于未通電的螺線管內,如圖所示.下列說法正確的是(AC)
A.若將a接電源正極,b接負極,彈簧秤示數將減小
B.若將a接電源正極,b接負極,彈簧秤示數將增大
C.若將b接電源正極,a接負極,彈簧秤示數將增大
D.若將b接電源正極,a接負極,彈簧秤示數將減小
【解析】條形磁鐵在本題中可以看做小磁針,當a接電源正極時,條形磁鐵的N極方向與螺線管的磁感線方向相反,相互排斥,示數減小,A對,B錯;同理C對,D錯
3.安培定則與磁感應強度的矢量性
【例3】如圖所示,互相絕緣的三根無限長直導線的一部分ab、cd、ef組成一個等邊三角形.三根導線通過的電流大小相等,方向如圖所示.O為三角形的中心,M、N分別為O關于ab、cd的對稱點.已知三電流形成的合磁場在O點的磁感應強度的大小為B1,在M點的磁感應強度大小為B2,此時合磁場在N點的磁感應強度的大小為.若撤去ef中的電流,而ab、cd中電流不變,則N點的磁感應強度大小為.
【解析】設每根電流線在O點產生的磁感應強度大小為B0,ef、cd在M點產生的磁感應強度大小為B0′,則在O點有B1=B0①
在M點有B2=2B0′+B0②
在N點有BN=B0=B1
撤去ef中的電流后,在N點有BN′=B0+B0′③
由①②③式解得BN′=
【答案】B1;
【思維提升】直線電流的磁場方向由安培定則確定,直線電流的磁場強弱與電流I的大小及位置有關,充分利用“對稱性”是解本題的關鍵.
【拓展3】三根平行的直導線,分別垂直地通過一個等腰直角三角形的三個頂點,如圖所示,現使每條通電導線在斜邊中點O所產生的磁感應強度的大小為B.則該處的實際磁感應強度的大小和方向如何?
【解析】根據安培定則,I1與I3在O點處產生的磁感應強度相同,I2在O點處產生的磁感應強度的方向與B1(B3)相垂直.又知B1、B2、B3的大小均為B,根據矢量的運算可知O處的實際磁感應強度的大小B0=,方向三角形平面內與斜邊夾角θ=arctan2,如圖所示.
易錯門診
【例4】如圖所示,電流從A點分兩路通過環(huán)形支路再匯合于B點,已知兩個支路的金屬材料相同,但截面積不相同,上面部分的截面積較大,則環(huán)形中心O處的磁感應強度方向是()
A.垂直于環(huán)面指向紙內B.垂直于環(huán)面指向紙外
C.磁感應強度為零D.斜向紙內
【錯解】根據磁感應強度的矢量性,在O點場強很有可能選擇C或D.
【錯因】對于兩個支路的電流產生的磁場在O點的磁場的大小沒作認真分析,故選擇C,有時對方向的分析也不具體,所以容易選擇D.
【正解】兩個支路在O處的磁感應強度方向均在垂直于圓環(huán)方向上,但上面支路的電流大,在O處的磁感應強度較大,故疊加后應為垂直于紙面向里,選擇A.
【答案】A
【思維提升】認真審題,結合電路的結構特點,分析電流的大小關系,利用矢量合成原理分析O處的磁感應強度方向.