范文一：2008年理科综合（北京卷）22(16分)均匀导线制成的单位
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2008年理科综合(北京卷)22.(16分)均匀导线制成的单位正方形闭合线框abcd，每边长为L，总电阻为R，总质量为m。将其置于磁感强度为B的水平匀强磁场上方h处，如图所示。线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界平行。当cd边刚进入磁场时，
(1)求线框中产生的感应电动势大小;
(2)求cd两点间的电势差大小;
(3)若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度h所应满
足的条件。
解析:22.(16分)
2gh(1)cd边刚进入磁场时，线框速度v=
E
R(2)此时线框中电流 I=
33RBlgh244cd两点间的电势差U=I()=
22BLgh2
R(3)安培力 F=BIL=
根据牛顿第二定律mg-F=ma,由a=0
22mgR
442BL解得下落高度满足 h=
2008年(天津卷理科综合)25.(22分)磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具(它的驱动系统简化为如下模型(固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框，电阻为R，金属框置于xOy平面内，
长边MN为l平行于y轴，宽为d的NP边平行于x轴，如图l所示。列车轨道沿Ox方向，轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度B沿O x方向按正弦规律分布，其空 间周期为λ ，最大值为B，如图2所示，金属框同一长边上0
各处的磁感应强度相同，整个磁场以速度v沿Ox方向匀速平0
移。设在短暂时间内，MN、PQ边所在位置的磁感应强度随
时问的变化可以忽略，并忽略一切阻力。列车在驱动系统作用
下沿Ox方向加速行驶，某时刻速度为v(,v)。 0
(1)叙述列车运行中获得驱动力的原理;
(2)列车获得最大驱动力，写出MN、PQ边应处于磁场中的
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淘宝主元素QQ523458367旺旺有心诚成淘宝主元素QQ523458367 什么位置及λ与d之间应满足
的关系式;
(3)计算在满足第(2)问的条件下列车速度为v时驱动力的大小。
解析:25.(22分)
(l)由于列车速度与磁场平移速度不同，导致穿过金属框的磁通量发生变化，由于电磁感
应，金属框中会产生感应电流，该电流受到的安培力即为驱动力。 (2)为使列车得最大驱动力，MN、PQ应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的地
方，这会使得金属框所围面积的磁通量变化率最大，导致框中电流最强，也会使得金
,属框长边中电流受到的安培力最大。因此，d应为的奇数倍，即 2
,2d d,(2k，1)或λ= (k?N) ? 22k，1
问条件，则MN、PQ边所在处的磁感就强度大小均为B(3)由于满足第(2)且方向总0
相反，经短暂时间Δt，磁场沿Ox方向平移，同时，金属框沿Ox方向移动的距离为
vΔt。
因为v,v，所以在Δt时间内MN边扫过的磁场面积 0
S,(v,v)lΔt 0
在此Δt时间内，MN边左侧穿过S的磁通移进金属框而引起框内磁通量变化
,Bl(v,v)Δt ? ,,00MN
同理，该Δt时间内，PQ边左侧移出金属框的磁场引起框内磁通量变化
,,,Bl(v,v)Δt ? 00PQ
故在内金属框所围面积的磁通时变化
,, ,,,， ? ,,PQMN
根据法拉第电磁感应定律，金属框中感应电动势大小
,, E, ? ,t
根据闭合电路欧姆定律有
E I, ? R
根据安培力公式，MN边所受的安培力
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F,BIl MN0
PQ边所受的安培力
F,BIl PQ0
根据左手定则，MN、PQ边所受的安培力方向，此时列车驱动力的大小
F,F，F,2 BIl ? MNPQ0
联立解得
224Bl(vv),00 F, ? R
2008年 (广东卷物 理)18((17分)如图15(a)所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距L=0.3m. 导轨左端连接R=0.6Ω的电阻。区域abcd内存在垂直与导轨平面的B=0.6T的匀强磁场，磁场区域宽D=0.2m. 细金属棒A和A用长为2D=0.4m的轻质绝12
缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直。每根金属棒在导轨间的电阻均为r=0.3Ω，导轨电阻不计。使金属棒以恒定的速度v=1.0m/s沿导轨向右穿越磁场。计算从金属棒A进入磁场(t=0)到A离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻R的电流强度，并在12
图15(b)中画出。
解析:18(
0,t(0,0.2s) 1
A产生的感应电动势:E,BDv,0.6，0.3，1.0,0.18V 1
R,rR,,0.2,电阻R与A并联阻值: 2并R，r
R0.2并所以电阻R两端电压 U,E,，0.18,0.072,R，r0.2，0.3并
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U0.072I,,,0.12A通过电阻R的电流: 1R0.6
t,t(0.2,0.4s) 12
E=0, I=0 2
t,t(0.4,0.6s) 同理:I=0.12A 233
2008年(江苏省 物 理)15((16分)如图所示，间距为L的两条足够长的平行金属导轨与
水平面的夹角为θ，导轨光滑且电阻忽略不计(场强为B的条形匀强磁场方向与导轨平面垂
直，磁场区域的宽度为，间距为(两根质量均为、有效电阻均为的导体棒和放在导ddmRab12
轨上，并与导轨垂直( (设重力加速度为) g
(1)若进入第2个磁场区域时，以与同样的速度进入第1个磁场区域，求穿过第1个磁场abab
区域过程中增加的动能?( Ek
(2)若进入第2个磁场区域时，恰好离开第1个磁场区域;此后离开第2个磁场区域时， abab
又恰好进入第2个磁场区域(且(ab
在任意一个磁场区域或无磁场区域
的运动时间均相(求b穿过第2个磁场
区域过程中，两导体棒产生的总焦耳
热Q(
(3)对于第(2)问所述的运动情况，求a
穿出第k个磁场区域时的速率 v
解析:15.(1)a和b不受安培力作用，由机
械能守恒知，
……? ,,Emgdsin,k1
(2)设导体棒刚进入无磁场区域时的速度为v，刚离开无磁场区域时的速度为v，由能量12守恒知，
1122，,，,mvQmvmgdsin在磁场区域中， ……? 12122
1122,，,mvmvmgdsin在无磁场区域中， ……? 21222
Q=mg(d+d)sin ……? 解得 ,12
(3)在无磁场区域
根据匀变速直线运动规律v-v=gtsin, ……? 21
vvd，212,且平均速度 ……? 2t
有磁场区域
棒a受到合力F=mgsin,-Bil ……? 感应电动势,=Blv ……?
,感应电流I= ……? 2R
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22Bl解得 F=mgsin-v ……? ,2R
时间内 根据牛顿第二定律，在t到t+,t
F,,,vt ……(11) ,,m
22Blv,,,,vgt[sin],则有 ……(12) ,,2mR
22Bl解得 v= v=gtsin-d……(13) ,121 2R
联列??(13)式，解得
由题意知，
224mgRdBld21 ,,,,vvsin122BldmR81
交流电路 变压器
2008年理科综合(北京卷)18.一理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=11:5。原线圈与正弦
交变电源连接，输入电压u如图所示。副线圈仅接入
,一个10 的电阻。则
A. 流过电阻的电流是20 A
2B. 与电阻并联的电压表的示数是100V C. 经过1分钟电阻发出的热量是6×103 J D. 变压器的输入功率是1×103 W
2008年高考试题--理综(宁夏卷19.如图a所示，一矩形线圈abcd放置在匀 强磁场 中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度,逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角,,45:时(如图b)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正。则下列四幅图中正确的是D 淘宝主元素QQ523458367旺旺有心诚成淘宝主元素QQ523458367
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2008年 (山东卷理科综合)20.图1、图2分别表示两种电压的
波形，其中图1所示电压按正弦规律变化。下列说法正确的是
A.图l表示交流电，图2表示直流电
B.两种电压的有效值相等
C.图1所示电压的瞬时值表达式为u=311 sinl00πtV
D.图1所示电压经匝数比为10:l的变压器变压后，频率
1变为原来的 10
2008年 (广东卷物 理)5(小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速运动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图2所示。e/V 此线圈与一个R=10Ω的电阻构成闭合电路。不计电路的其
他电阻，下列说法正确的是 20 A(交变电流的周期为0.125s t/s 0 0.125 0.250 B(交变电流的频率为8Hz
-20
2C(交变电流的有效值为A 图2 D(交变电流的最大值为4A
2008年(江苏省 物 理)8(如图所示的电路中，三个相同的灯泡a、b、c和电感L、L与12直流电源连接，电感的电阻忽略不计(电键K从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有
A.先变亮，然后逐渐变暗 a
B.先变亮，然后逐渐变暗 b
C.c先变亮，然后逐渐变暗
D.b、c都逐渐变暗
2008年(天津卷理科综合)17.一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持淘宝主元素QQ523458367旺旺有心诚成淘宝主元素QQ523458367
淘宝主元素QQ523458367旺旺有心诚成淘宝主元素QQ523458367 不变，副线圈接有可调电阻R。设原线圈的电流为I，输入功率为P，副线圈的电流为I，112输出功率为P，当R增大时 2
增大 B. I减小，P减小 A. I减小，P1111
C.增大，P减小 D. I增大，P增大 222
2008年(四川卷理科综合)16(如图，一理想变压器原线
圈接入一交流电源，副线圈电路中R、R、R和R均为固1234
定电阻，开关S是闭合的。 和 为理想电压表，读数V V 12
分别为U和U; 、 和 为理想电流表，读数分别12A A A 123
为、和。现断开，数值不变，下列推断中正确IIISU1231
的是
A(变小、变小 B(不变、变大 UIUI2323
C(变小、变小 D(变大、变大 IIII1212
2008年上海 物理20B((10分)某小型实验水电站输出功率是20kW，输电线路总电阻是6Ω。
(1)若采用380V输电，求输电线路损耗的功率。
(2)若改用5000高压输电，用户端利用n:n,22:1的变压器降压，求用户得到的电12
压。
20B((10分)
3P2010，,解:(1)输电线上的电流强度为I,A,52.63A U380
输电线路损耗的功率为
22P,IR,52.63×6W?16620W,16.62kW 损
3P2010，,(2)改用高压输电后，输电线上的电流强度变为I′,A,4A ,U5000用户端在变压器降压前获得的电压 U,U,I′R,(5000,4×6)V,4976V 1
Un11,根据 Un22
n12U用户得到的电压为U,,×4976V,226.18V 21n221
四. 光学部分
2008年 (全国I理科综合)21.一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角θ射入，穿过玻璃砖自下表射出.已知该玻璃对红光的折射率为1.5.设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t和t，则在θ从0?逐渐增大至90?的过程中 12
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淘宝主元素QQ523458367旺旺有心诚成淘宝主元素QQ523458367 A.t始终大于t B.t始终小于t 1212
C.t先大于后小于t D.t先小于后大于t 1212
2008年全国?卷理科综合15(一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离。在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是
A(红光以30?的入射角入射 B(红光以45?的入射角入射 C(紫光以30?的入射角入射 D(紫光以45?的入射角入射
2008年(四川卷理科综合)21(如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60?。己知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为
3 A( B(1.5 C( D(2 2
2008年(天津卷理科综合)16.下列有关光现象的说法正确的是
在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大 A.
B.以相同入射角从水中射向空气，紫光能发生全反射，红光也一定能发生全反射
C.紫光照射某金属时有电子向外发射，红光照射该金属时也一定有电子向外发射
D.拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度
2008年理科综合(北京卷)13.下列说法正确的是
A. 用分光镜观测光谱是利用光折射时的色散现象
B. 用X光机透视人体是利用光电效应
C. 光导纤维舆信号是利用光的干涉现象
D. 门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象
2008年上海 物理12(在杨氏双缝干涉实验中，如果
(A)用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹
(B)用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹
(C)用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹
(D)用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹
2008年 (广东卷物 理)14((10分)
(1)大海中航行的轮船，受到大风大浪冲击时，为了防止倾覆，应当改变航行方向和 ，使风浪冲击力的频率远离轮船摇摆的 。
(2)光纤通信中，光导纤维传递光信号的物理原理是利用光的 现象。要发生
这种现象，必须满足的条件是:光从光密介质射向 ，且入射角等于或大淘宝主元素QQ523458367旺旺有心诚成淘宝主元素QQ523458367
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于 。
解析:14、(1)速度 频率 (2)全反射 光疏介质 临界角
2008年高考试题--理综(宁夏卷(2)(9分)一半径为R的1/4球体放置在水平面上，球体由折射率为的透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射3
到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如
图所示。已知入射光线与桌面的距离为。求3R/2
出射角,。
解析:(2)
设入射光线与1/4球体的交点为C，连接OC，OC即为入射点的法线。因此，图中的角α为入射角。过C点作球体水平表面的垂线，垂足为B。依题意，?COB=α。又由?OBC知
3sinα= ? 2
设光线在C点的折射角为β，由折射定律得
sin,,3 ? sin,
由??式得
? ,,:30
由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角γ(见图)为30?。由折射定律得 sin1,, ? sin,3
因此
3 ,,sin2
解得
,,:60
2008年 (山东卷理科综合)37(8分)【物理一物理3,4】
麦克斯韦在1865年发表的《电磁场的动力学理论》一文中揭示丁电、磁现象与光的内在联系及统一性，即光是电磁波。
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(1)一单色光波在折射率为l.5的介质中传播，某时刻电场横波图象如图1所示，求该光波的频率。
(2)图2表示两面平行玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上(a、b 是其中的两条平行光线。光线a在玻璃砖中的光路已给出。画出光线b从玻璃砖中首次出射的光路图，并标出出射光线与界面法线夹角的度数。
解析:(1)设光在介质中的传播速度为v，波长为 λ，频率为f，则
vf, ? ,
cv, ? n
cf, 联立 ??式得 ? n,
,7 从波形图上读出渡长λ4 m×10，代入数据解得
14 f,5×l0 Hz ?
2)光路如图所示
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范文二：波沿均匀无损单导线的传播
波沿均匀无损单导线的传播
在电力系统中，对高压和超高压输电，一般都采用多根平行导线和分裂导线，但为研究问题方便，我们先考虑单导线线路的波过程，而多导线线路的波过程可由单导线线路波过程加以推广。同时又为了方便起见，我们假设导线的电阻和对地电导为零，也就是无损耗的。
2.1.1 波过程的一些物理概念
1(波过程
电力系统是各种电气设备，诸如发电机、变压器、互感器、避雷器、断路器、电抗器和电容器等经线路连接成的一个保证安全发供电的整体。从电路的观点看，除电源外，可以用一个由R、L、C三个典型元件的不同组合来表示。对这样一个电路，我们把回路的电流看作是相同的，所考虑的电压只是代表具有集中参数元件的端电压，因此，将电压和电流看作是函数。但是这种电路只适合在电源频率较低，线路实际长度小于电源长条件之下。例如，在工频电压
8v310，作用下，它的波长， ,,,,,60000006000mkmf50
因此在线路不长时，电路中的元件可作为集中参数处理。但是，如果线路或者
1.2us设备的绕组在雷电波作用下，由于雷电波头时间为，则雷电压(或雷电流)由零上升到最大幅值时，雷电波仅在线路上传播360m，也就是说，对长达几十乃至几百公里的输电线路，在同一时间，线路上的雷电压(或雷电流)的幅值是不一样的。这样，当在线路的某一点出现电压、电流的突然变化时，这一变化并不能立即在其他各点出现，而要以一定的形式，按照一定的速度从该点向其他各点传播。这时，该线路中电压和电流不仅与时间有关，而且还与离该点的距离有关。同时，由于线路、绕组有电感、对地电容、绕组匝间存在电容，因此输电线路和绕组就不能用一个集中参数元件来代替，而要考虑沿线上参数的分布性，即用分布参数来表示这些元件的特征。而分布参数的过渡实际上就是电磁波的传播过程，我们简称为波过程。
2(波沿着线路传播
dx以单导线为例，如图2-1所示，将传输线设想为许多无穷小的长度元为串联而成，忽略线路损耗，用、来表示每一个单位长导线的电感和对地LC00
电容。
t,0在时开关S合上，首端突然加上电压，靠近电源的线路电容立即充u
电，同时要向相邻的电容放电。由于电感的存在，较远处的电容要间隔一段时间才能充上一定的电荷。充电电容在导线周围建立起电场，并再向更远处的电容放电。这就是电压波以一定的速度沿方向传播。 x
负
载
LLLdxdxdxLdx0000s
cdxccdxccdxdxdx00000
u负
载
图2-1 单根无损导线上波过程
在电容充放电时，将有电流流过导线的电感，在导线的周围建立起磁场。因
x此和电压波相对应，有一电流波以同样速度沿方向流动。实际上电压波和电流波沿线路的流动就是电磁波的过程。这种电压波、电流波以波的形式沿导线传播称为行波。
3(波阻抗
电磁波沿线路的传播是一个统一体，设线路为零状态时，我们来分析电压波
t,0和电流波之间的联系。在图2-1中，当开关合闸以后，设在时间时，向xt方向传播的电压波和电流波到达x点。在这段时间内，长度为x的导线的电容cx0
i充电到，获得电荷为，这些电荷是在时间t内通过电流波送过来的，因cxuu0
此
cxuit,0
(2-1)
it另一方面，在同样的时间内，长度为x的导线已经建立起电流。这一段导
lxlxi00t线的总电感为，因此所产生的磁链为。这些磁链是在时间内建立的，因此导线上的感应电势为
lxi0u,t (2-2)
t将式(2-1)和(2-2)中消去，可以得到反映电压波和电流波的关系为
lu0Z,,ic0 (2-3)
Z,即波阻抗，通常用表示，其单位为欧姆()，其值取决于单位长度线路
lc00电感和对地电容，与线路长度无关。
已知单位长度导线的电容和电感为
2,,,0rc,0h2dlnrF/m
uuh20rd,lln0,2rH/m
1,,09，，4910,F/m
,7u,，410,0H/m
,0式中 ——真空介电常数;
,r ——相对介电常数;
u0 ——真空导磁常数;
ur ——相对导磁常数;
hd ——导线对地平均高度:
r ——导线半径。
lc00把、代入式(2-3)得
uuh210rdZ,ln2,,,r0r (2-4)
2hdZ,,60ln()对架空线，，一般单导线架空线路。同时看到，Z,,500()r
波阻抗不但与线路周围介质有关，且与导线的半径和悬挂高度有关。
对于电缆，，磁通主要分布在芯线和外皮之间，故较小;又因，u,1l,,4r0r芯线和外皮间距离很近，故比架空线路大得多。因此电缆的波阻抗比架空线要c0
小地多，大约为十几欧到几十欧不等。
4(波速
i从式(2-1)和式(2-2)中消去和。可得波的传播速度 u
x1 v,,tLc00
(2-5)
Lc把单位长导线的、代入式(2-5)得 00
81310，vms,,/
uu,,u,rr00rr (2-6)
从式(2-6)看到:波的传播速度与导线几何尺寸、悬挂高度无关，而仅由导线周围的介质确定。
8,,1u,1vms,，310(/)对架空地线，，，所以(真空中的光速)。 rr
8u,1,,4vmsc,，,1.510(/)/2对于电缆，，，所以，约为光速的一rr
半。
5(电磁能量
对波的传播也可以用电磁场能量的角度来分析。在单位时间里，波走过的长
li度为，在这段导线的电感中流过的电流为，在导线周围建立起磁场，相应的
12能量为()lLi。由于电流对线路电容充电，使导线获得电位，其能量为02
12()lcuuiZ,。根据式(2-3)，可以有，则不难证明 02
c1111u22220 ()()()()lLilLlLulcu,,,00002222ZL0
这就是说:电压、电流沿导线传播的过程，就是电磁场能量沿导线传播的过程，而且导线在单位时间内获得的电场能量相等。
2.1.2 波动方程
1(波动方程的推导
为了推导分布参数线路的波动方程，我们从图2-1中取一回路来进行研究。令x为线路首端到线路某一点的距离。每一单元长度具有电感和电容，LdxCdx00如图2-2所示，线路上的电压、电流都是距离和时间的函数。 uxt(,)ixt(,)
图2-2 分布参数回路
由图2-2的回路，以基尔霍夫两定律为依据，并略去二价无穷小，可以建立起以下的联立偏微分方程
对式(2-7)表示导线上电压变化是由于导线上电感压降引起的，导线上电流变化是由于导线对地电容分流引起的。显然，上述方程对于线路上任何一点和x对于任何时间而变化的电流和电压都是适用的。 t
将式(2-7)第一个方程对再求的导数，第二个方程对再求导数，然后消xt
i去可以得到如下二阶偏微分方程
22,,uu,,LC0022,,xt
(2-8)
同理可得
22,,ii,,LC0022,,xt (2-9)
式(2-8)、(2-9)就是描写线路上点在时间的电压和电流的波动方程，属xt
于自变量和的二阶偏微分方程。 xt
因此，上述波动方程所描述的线路上的电压和电流不仅是时间的函数，t而且也是距离的函数。应用拉氏变换和延迟定理，不难求得波动方程的通解 x
，,uxtuxvtuxvtuu(,)()(),,，，,， qt
，,ixtixvtixvtii(,)()(),,，，,，qt (2-10)
1v,式中
LC00
2(波动方程通解的物理意义
(1)式(2-10)告诉我们，电压和电流的通解都包括两部分，一部分是()xvt,的函数，另一部分是的函数。为了理解这两部分的物理意义，让我们先()xvt，
uxvt(),来研究函数。 q
，，uuxvt,,()u函数说明，传输线各点的电压是随时间而变的。即不仅是距q
x离的函数，而且也是时间的函数。即表示某时某处的电压是的函数，只txvt,
x要不变，电压就具有一定的值。而为了维持不变，就必须随而增xvt,xvt,t
x加，换句话说，即具有一定电压值的点，必须随着时间推移，向正方向前进。
，例如，当时，，代表一个按空间分布的波如图(2-3)虚线所uuxvt,,()tt,q11
，示，在时电压值也表示在图上。当时间过去后，若令uuavt,,()xa,,q
，，则可得，或者，即uuxvtuavt,,，,,[()](),xvtavt,，,,(),xav,，,qq1111
具有值的点从坐标移到处，这就是说，当时间过去之后，空uavt(),a,av，,q1
，间波的各点都向正方向移动了距离，如图的实线所示说明代uuxvt,,()xv,q表一个任意形状的以速度沿负方向传播的行波，叫做反行波。 vx
图2-3 空间波随时间的变化
这样，式(2-10)说明了，任何时刻在线路上的任何点的电压，都可能由一个前行波电压和一个反行波电压叠加而成。同样，线路上任何点的电流，都可能又一个前行波电流和一个反行波电流叠加而成。
图2-4 不同传播方向的电压波与电流波的关系
(2)从关系式(2-3)中，我们知道电压波和电流波的值之间是通过波阻抗Z互相联系。但不同极性的行波向不同方向传播，需要规定一定的正方向。电压波符号只决定导线对地电容上相应电荷的符号，和运动方向无关。电流波的符号不但与响应的电荷符号有关，而且与运动方向有关，我们一般以x正方向作为电流的正方向。这样，当前行波为正时，电流也为正，即电压波与电流波同号，如图2-4所示。但当反行波电压为正时，由于反行波电流与规定的电流正方向相反，所以应为负，如图2-4所示。从图2-4可以看出，在规定波方向前提下，前行波电压和前行波电流总是同号，而反行波电压和反行波电流总异号，即
，uZ ,，i
,uZ,,,i (2-11)
根据式(2-11)，波动方程的通解又可以写成
，,uxtuxvtuxvtuu(,)()(),,，，,， qt
，,1uu，,,,,，,,,，ixtuxvtuxvtii(,)[()()]qfZZZ (2-12)
，,,uu，i,,,i式中， ZZ
(3)分布参数的波阻抗与集中参数电流中的电阻有本质的不同，这里着重指出它的几个主要特点:
1)波阻抗表示具有同一方向的电压波和电流波大小的比值。电磁波通过波阻抗为Z的导线时，能量以电磁能形式存储在周围介质中，而不是被消耗掉。
2)如果导线上即有前行波，又有反行波时，导线上总的电压和电流的比值不再等于波阻抗
uu，(,)uxtqt ,,Z(,)ixtii，qf
LCx3)波阻抗Z的数值只和导线单位长度的电感和电容、有关，与线路00长度无关。
4)为了区别向不同方向运动的行波，Z的前面应该有正、负号，如式(2-11)
所示。
范文三：电流在导线截面分布是均匀的
电流在导线截面分布是均匀的，导线通过交流电流时，电流在导线截面的分布是不均匀的，中心处电流密度小，而靠近表面电流密度大，这种交流电流通过导线时趋于表面的现象叫趋表效应，也叫集肤效应。
管道集肤效应电伴热（加热）技术
电子在导体内总是沿着阻力最小的路线流动。在导体表面及近表层的结构元与导体表面基本平行，电子在其间换位流动阻力较小。而在导体内部结构元呈上下、左右、前后空间排列，电子在其间定向流动要受到五个方向的阻力，（而在表面只有三个方向的阻力）可见电子在导体表层附近运行的阻力要比在内部小得多，这样就导致了电流的集肤效应。
其二，当电子在导线内移动时，在其运动的垂直方向伴生着磁场，（右手定则）其它电子在磁场的作用下向逐步向周边发散移动，于是移向了导线的表层附近，形成了电流的集肤效应。
其三，当然还有温度的影响：在导体内部，电阻产生的热不易散发，温度较高，价和电子运转的速率高，线路不是很扁平，这样就导致了电子通路相对窄小，电阻就高。在导体的表面，散热快、温度低，价和电子运转的速率低，线路扁平，这样就导致了电子通路相对宽大，而故导体表面电阻小，外来电子运行较快，这也是电流集肤的原因之一。 尖端放电 当导体的某部分做得很细很尖时，尖端部分的表面积相对较大，换位移动到此的电子密度相对较大，在尖端部分甚至有些拥挤，有部分电子在拥挤中从尖端溢出，于是就导致了尖端放电现象。集肤效应
什么是集肤效应
集肤效应又叫趋肤效应,当交变电流通过导体时，电流将集中在导体表面流通，这种现象称为集肤效应。为了有效地利用导体材料和使之散热，大电流母线常做成槽形或菱形，另外，在高压输配电线路中，利用钢芯绞线代替铝绞线，这样既节省了铝导体，又增加了导线的机械强度。
集肤效应概述
集肤效应伴热英文应该是“SKIN ELECTRIC CORRENT TRACING”，SECT集肤效应伴热技术长期以来因其研究涉及的工程规模较大，在我国80年代开始应用，推广应用速度较慢。本公司依靠长期的电伴热技术储备和实践，现以成熟的产品设计，完善的系统安装，为用户提供安全可靠的伴热装置。每个集肤效应伴热装置由公司设计，制造，安装。
管道集肤效应电伴热（加热）技术是最近几年来出现的一种新的金属管道加热方法，是大型石油化工等企业热输管道加热保温的新技术、新工艺，国外简称SECT法。此种加热技术具有效率高，适应所有长、中、短距离金属输液管道的伴热和加热，而且具有安全可靠，使用寿命长，安装维修方便等优点，因此广泛用于各种不同性质的液态物质的管道伴热。集肤效应原理 基于交流电的“集肤效应”和“邻近效应”，由于钢管有极强的磁性，即使在工频电压下也会产生显著的集肤效应。所谓集肤效应，就是当交流电通过碳钢导体的电流逐渐趋肤在导体表面的一种现象，而邻近效应是一对通以反向等电流电体间的一种电磁现象，在加热管中的电缆和热管间通过电流时，加热管上电流逐渐趋肤在加热管内壁，而正是这薄薄的内壁产生的焦耳热来满足伴热的需要。
集肤效应电伴热系统产生焦耳热主要来自于三部分：
一、加热管上通电流时，加热管上发出的热。此热量是集肤电伴热系统的主要热量来源。
二、加热管内部电缆产生的热。
三、加热管内磁滞损耗产生部分热。
集肤效应特点
1、适应性强、应用范围广
适应所有长、中、短距离金属输液管道的伴热和加热，适用于管道的不同敷设方式和任何场所，如：地下直埋、水下、地面架空；适用野外或矿场、工厂、易燃易爆场所。
2、安全可靠、安装维修方便
伴热管采用钢管，强度大、密封严，有较好的保护作用。伴热电缆采用耐高温的氟塑料电缆，伴热管由于集肤效应自身形成绝缘结构，使输液管和伴热管外表面不带电，输液管每千米左右做一安全接地，接地电阻不大于4Ω，保证输液管始终是零电位，做到安全可靠。与其它电伴热方式比较，集肤效应热方式维护检查方便，其正常运行时几乎没有维护保养工作量。一旦出现故障，也可以很方便地找出故障点。只要将故障点两端的接、拉线盒打开，将损坏电缆拉出来，换一条即可。而当电热带伴热时，如有一点发生问题，整条伴热线全部拆除且要破坏保温层才能修复。MI电缆也有同样的问题。
3、节约能源，加热效率高
工频集肤效应伴热属于等温加热法，加热效率高。例如输油管道采用工频集肤效应
伴热耗能23lkg/km标煤。采用热循环或蒸汽伴热耗能为1813kg/km标煤。集肤效应伴热是均匀加热，不会出现局部过热现象，随着管输距离的加长提高加热电压即可。
4、可以实现自动化控制
控制、保护屏均可安装在仪表室（值班室）内。内设短路、过流等常规保护，并可通过温度传感器实现温度的准确调节。实现自动化控制，做到无人值守，满足企业现代化发展的要求。
5、可以实现提前预制
输液管与伴热管焊在一起，外面加上保温层和保护壳，可在预制厂内预制加工，既方便施工，又容易保证工程质量。
纯电容交流电路中，电压与电流有效值的比值称做容抗，用符号XC表示。即：XC=U/I=1/2πfC。
在同样的电压作用下，容抗XC越大，则电流越小，说明容抗对电流有限制作用。容抗和电压频率、电容器的电容量均成反比。因频率越高，电压变化越快，电容器极板上的电荷变化速度越大，所以电流就越大；而电容越大，极板上储存的电荷就越多，当电压变化时，电路中移动的电荷就越多，故电流越大。
泄漏电流的计算；及全电压下读取相应的泄漏电流值（应在每次升压后约1min时读取泄漏电流值）。并在耐压试验终了时，读
取耐压后的泄漏电流。将所得泄漏电流值减去同电压时的空载电流，即为本身的泄漏电流。
试验时应随时监视泄漏电流的变化情况，当泄漏值过大时应找原因（如系表面泄漏的影响，应将电缆套管表面擦净，必要时应作屏蔽），尽力排除外界因素对泄漏电流的影响。
来自: 安全管理网（www.safehoo.com） 详细出处：http://www.safehoo.com/Tech/Particular/200805/14055_3.shtml
吸收比是判断电缆绝缘好坏的一个主要因素，吸收比越大（在加压后15s和60s的绝缘电阻数值之比R60/R15），电缆绝缘越好。如果电缆没有吸收现象，则说明电缆绝缘受潮不合格。
如果在试验中发现某一相的泄漏电流特别大时，则应首先分析泄漏电流大的原因，消除外界因素的影响。当确实证明是电缆内部绝缘不好而泄漏电流过大时，可将耐压时间延长至10min，若泄漏电流无上升现象，则应根据泄漏值过大的情况。
1. 涡流是怎样产生的？有何利弊？
答：置于变化磁场中的导电物体内部将产生感应电流，以反抗磁通的变化，这种电流以磁通的轴线为中心呈涡旋形态，故称涡流。
在电机中和变压器中，由于涡流存在，将使铁芯产生热损耗，同时，使磁场减弱，造成电气设备效率降低，容量不能充分利用，所以，多数交流电气设备的铁芯，都是用0.35或0.5毫米厚的硅钢片迭成，涡流在硅钢片间不能穿过，从而减少涡流的损耗。。
涡流的热效应也有有利一面，如可以利用它制成感应炉冶炼金属，可制成磁电式、感应式电工仪表，还有电度表中的阻尼器，也是利用磁场对涡流的力效应制成的。
2. 什么是趋表效应？趋表效应可否利用？
答：当直流电流通过导线时，电流在导线截面分布是均匀的，导线通过交流电流时，电流在导线截面的分布是不均匀的，中心处电流密度小，而靠近表面电流密度大，这种交流电流通过导线时趋于表面的现象叫趋表效应，也叫集肤效应。
考虑到交流电的趋表效应，为了有效地节约有色金属和便于散热，发电厂的大电流母线常用空心的槽
形或菱形截面母线。高压输配电线路中，利用钢芯铝线代替铝绞线，这样既节约了铝导线，又增加了导线的机械强度。
趋表效应可以利用，如对金属进行表面淬火，对待处理的金属放在空心导线绕成的线圈中，线圈中通过高频电流，金属中就产生趋于表面的涡流，使金属表面温度急剧升高，达到表面淬火的目的。
3. 什么是正弦交流电？为什么普遍采用正弦交流电？
答：正弦交流电是指电路中的电流、电压及电势的大小都随着时间按正弦函数规律变化，这种大小和方向都随时间做周期性变化的电流称交变电流，简称交流。
交流电可以通过变压器变换电压，在远距离输电时，通过升高电压可以减少线路损耗。而当使用时又可以通过降压变压器把高压变为低压，这既有利安全，又能降低对设备的绝缘要求。此外，交流电动机与直流电动机比较，则具有构造简单，造价低廉，维护简便等优点。在有些地方需要使用直流电，交流电又可通过整流设备将交流电变换为直流电，所以交流电目前获得了广泛地应用。
4. 什么是交流电的周期、频率和角频率？
答：交流电在变化过程中，它的瞬时值经过一次循环又变化到原来瞬时值所需要的时间，即交流电变化一个循环所需的时间，称为交流电的周期。
周期用符号T表示，单位为秒。周期越长交流电变化越慢，周期愈短，表明愈快。
交流电每秒种周期性变化的次数叫频率。用字母F表示，它的单位是周/秒，或者赫兹，用符号Hz表示。它的单位有赫兹，千赫、兆赫。
角频率与频率的区别在于它不用每秒钟变化的周数来表示交流电变化的快慢，而是用每秒种所变化的电气角度来表示。交流电变化一周其电角变化为360，360等于2π弧度，所以角频率与同期及频率的关系为：
5. 什么是交流电的相位，初相角和相位差？
答：交流电动势的波形是按正弦曲线变化的，其数学表达式为：e=EmSinωt。
上式表明在计时开始瞬间导体位于水平面时的情况。如果计时开始时导体不在水平面上，而是与中性面相差一个角，那么在t=0时，线圈中产生的感应电势为E=Emsinψ。
若转子以ω角度旋转，经过时间t后，转过ωt角度，此时线圈与中性面的夹角为：（ωt+ψ） 上式为正弦电势的一般表达式，也称作瞬时值表达式。式中：
ωT+ψ -----------------相位角，即相位；
ψ ---------------初相角，即初相 。表示t=0时的相位。
在一台发电机中，常有几个线圈，由于线圈在磁场中的位置不同，因此它们的初相就不同，但是它们的频率是相同的。另外，在同一电路中，电压与电流的频率相同，但往往初相也是不同的，通常将两个同频率正弦量相位之差叫相位差。
6. 简述感抗、容抗、电抗和阻抗的意义。
答：交流电路的感抗，表示电感对正弦电流的限制作用。在纯电感交流电路中，电压有效值与电流有效值的比值称作感抗。用符号X表示。XL=U/I=ωL=2πfL。
范文四：两个质量分布均匀的实心正方体A和B由同种材料制成
两个质量分布均匀的实心正方体A和B由同种材料制成，把A和B放在水平地面上，它们对地面的压强分别为3000帕和2000帕．如果把正方体A放在正方体B的正上方，则A对B的压强为____6750帕；如果把正方体A沿竖直方向切去三分之二后，剩余部分放在正方体B的正上方，则正方体B对地面的压强为____4250帕． 解：把实心正方体A和B放在水平地面上时对地面的压强为：
PA====ρhAg=3000Pa，
同理PB=ρhBg=2000Pa， 所以==，SA＞SB，
2
A对B的压强为PAB=
=PA=（如果把正方体A沿竖直方向切去三分之二后，
则剩余部分的压力为变为原来的， 2）PA=（）×3000Pa=6750Pa；
此时B对地面的压力为F=GA+GB，
正方体B对地面的压强为P=
故答案为：6750；4250． =+=×6750Pa+2000Pa=4250Pa．
如图所示，底面积不同的薄壁圆柱形容器内分别盛有液体甲和乙，液面相平．已知甲、乙液体对容器底部压强相等．若分别在两容器中放入一个完全相同的金属球后，且无液体溢出，则 选C
1.
2.
3.
4. A.甲对容器底部压力一定大于乙对容器底部压力 B.甲对容器底部压力可能小于乙对容器底部压力 C.甲对容器底部压强一定大于乙对容器底部压强 D.甲对容器底部压强可能等于乙对容器底部压强
解析 分析：（1）甲乙液面相同，对容器底部压强相等，根据公式P=ρgh可知，甲乙两的液体的密度大小关系；
（2）分别在两容器中放入一个完全相同的金属球后，
金属球排开的液体的体积相等，但甲底面积小，所以液体甲在容器中升高的高度大，根据公式P=ρgh可知，甲乙此时对容器底部的压强的变化；
（3）由于两容器为直壁容器，液体对容器底的压力等于液体重，比较甲乙的重力关系进行判断． 解答：
（1）甲乙液面相同，对容器底部压强相等，根据公式P=ρgh可知，甲乙两的液体的密度相等；
（2）分别在两容器中放入一个完全相同的金属球后，甲底面积小，所以液体甲在容器中升高的高度大，根据公式P=ρgh可知，甲对容器底部的压强大于乙对容器底部的压强；
（3）由于两容器为直壁容器，液体对容器底的压力等于液体重，甲液体的体积小于乙液体的体积，甲液体的重小于乙液体的重，所以甲对容器底部的压力小于乙对容器底部的压力．
故选C．
点评：本题考查了液体压强公式的应用，这是一道推理判断题，根据甲液体对容器底部压强等于乙液体对容器底部压强，两容器内液面等高液体，判断两液体的密度大小是本题的关键． 如图所示，两个底面积不同的圆柱形容器甲和乙，容器足够高，分别盛有两种不同的液体，且液体对容器底部的压强相等．下列措施中(无液体溢出)，一定能使甲液体对容器底部的压强大于乙液体对容器底部压强的方法是()
A.分别抽出相同质量的液体甲、乙
B.分别抽出相同体积的液体甲、乙
C.分别浸没体积相同的实心铜球、实心铝球
D.分别浸没质量相同的实心铝球、实心铜球
A
解析：
试题分析：（1）对于圆柱形这样的直壁容器，对容器底的压力F=ps=ρghs=ρgV=mg=G，即液体对容器底的压力等于液体重．因为图中左容器的底面积大于右容器的底面积，液体对容器底部的压强相等，根据公式p=ρgh可求液体密度的大小；要想使甲对容器底部的压强大于乙对容器底部压强，采取的办法就是抽出的液体产生的△p甲ρ乙，
A、抽出相同质量的液体，减小的压力相等，底面积左边容器的大，所以左边容器减小的压强小，会使左边液体对容器底部的压强大于右边液体对容器底部压强，符合题意；
B、抽出相同体积的液体，
∵ρ甲＞ρ乙，
∴△m甲＞△m乙，
这样可以使左边对容器底的减小的压力大于右边液体对容器底减小的压力，底面积左边容器的大，不好确定哪个减小的压强多，不能确定左边液体对容器底部的压强和右边液体对容器底部压强的关系，不符合题意；
C、分别浸没体积相同的实心铜球、实心铝球，甲容器底面积大，液体升高的高度小，但甲容器内液体的密度大，无法判断甲乙容器内液体产生的压强的大小关系，不合题意；
D、分别浸没质量相同的实心铝球、实心铜球，铝球的密度小，体积大，排开的液体的体积大，但甲容器底面积大，液体升高的高度无法与乙容器内的液体比较，无法判断，故不合题意．
考点：液体压强计算公式的应用
点评：本题考查圆柱形容器内液体产生压强的大小比较，能分析出液体对直壁容器（圆柱形、方形）底的压力等于液体重是解本题的关键．
范文五：【doc】单匝线圈切割磁感线实验的改进
单匝线圈切割磁感线实验的改进
2004年第12期物理通报实验改进与创新 单匝线圈切割磁感线实验的改进
谢作为
(监利中学湖北监利433300)
单匝线圈切割磁感线产生感应电流的实验,是 电磁感应现象一节中的第一个实验,也是这一节中 的重点实验之一.它的成功与否对本节课的讲解以 及后面的右手定则的讲授都有一定的影响.为了使 这一实验能获得成功,一般采用增加磁场的磁感强 度,如用10英寸以上大口径扬声器的磁铁代替u形 磁铁,或用微电流放大器来放大电流完成这个实 验.然而,扬声器上的磁铁的磁性无标识,会给教学 带来一定的困难;使用微电流放大器后,会使这个 实验显得不如书上的直观流畅,给讲解感应电流的 方向带来诸多不便.
众所周知,在匀强磁场中,导体做切割磁感线 运动时产生的感应电动势的大小为E=BLvsin0, E的大小与B,L,,sin0成正比.如果增大B,加长 ,提高三管齐下,那么E应相应地增大许多.据 这一思路,本人将中学物理实验室所配备的型号为 U085的蹄形磁铁10个装配成形如图1的形状,在磁 铁的下面磁极间垫上与其横截面大小相应的软铁 片后固定,这样上面的磁极间就形成了一条宽约 3.5,4mnl
的小缝,可
视为匀强磁
场区,其磁
感强度与教
科书【上
图17—4相
比大为加强
磁铁
图1
线
(装配前先将每个u形磁铁充磁).将直径为2mnl 绝缘漆包线AB置入其中,用导线与J0402型演示电 表或J0420型投影式检流计相连,让导体AB快速切 割磁感线,可见演示电表指针摆动1/4格(检流计达 3格).
如果将导体AB
如图2所示运动.演
示电表指针摆动幅度
还大些.究其原因:电
流表指针从零移到指
示导体中感应电流大
漆包线
图2
小的位置需一定的时间,而导体由于穿过匀强磁场 区的时问较指针移动时间短,指针来不及到达所指 示的位置时,导体己移出了匀强磁场区,导体中的 感应电流已减弱了许
多.笔者试想,如果再
将10个u形磁铁如
同图1那样并在一块
再如图3那样倒扣在
一
起,让导体做切割
磁感线的运动,演示图3
电表指针摆动的幅度应更大些.由于笔者的学校的 U085型蹄形磁铁数目有限,没能进行实验验证,此 想法仅供参考.
参考文献
1全日制普通高级中学教科书(试验修订本?必修加选 修).物理第二册(第2版).北京:人民教育出版社, 20oO.166
…………一一…,'…一.…'一一一…\. ;:
;宇宙寿命还有240亿年?:
;:
;美国科学家日前发表论文介绍
;说,宇宙至少还能"活"240亿年,比: 人们原先预计的要长.:
;科学家们利用哈勃望远镜的观;
i察数据,通过计算宇宙中的暗能量,: ;得出了上述新结论.这只是建立在
:假设之上的理论推算.美国斯坦福: 大学的天体物理学家安德雷?林德: ;领导的研究小组之前曾经称,他们: ;研究预计,宇宙的寿命将还有110亿?? '
;年.:
?
?
(摘自《科学时4~}2004.11.18): 0:'
................一一..........+. ;
一
33—
转载请注明出处范文大全网 » 2008年理科综合（北京卷）
