物理竞赛辅导.ppt

物理竞赛辅导1现在学习的是第1页，共49页 电磁学主要内容 电磁学部分考题（第1021届）主主 要要 内内 容容应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅2现在学习的是第2页，共49页电磁学主要内容电磁学主要内容电场电场 磁场磁场电流元磁场电流元磁场磁感应强度磁感应强度电场强度电场强度点电荷电场点电荷电场求场强的方法求场强的方法求磁场的方法求磁场的方法 场强叠场强叠加原理加原理 磁场叠磁场叠加原理加原理 高斯定理高斯定理 安培环路定理安培环路定理 由电势梯度求：由电势梯度求：应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅现在学习的是第3页，共49页电磁学主要内容电磁学主要内容电通量电通量磁通量磁通量 电场电场 磁场磁场面束缚电荷密度面束缚电荷密度面束缚电流密度面束缚电流密度电介质电介质磁介质磁介质体束缚电荷体束缚电荷束缚电流束缚电流应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅现在学习的是第4页，共49页 电场电场 磁场磁场磁磁场场力力电场力电场力洛仑兹力洛仑兹力安培定律安培定律均匀磁场中均匀磁场中电场力的功电场力的功磁场力矩的功磁场力矩的功电磁学主要内容电磁学主要内容电偶极子外场中的电势能电偶极子外场中的电势能线圈在均匀磁场中的磁势能线圈在均匀磁场中的磁势能电荷系的电荷系的静电能静电能其中其中 i为为qi所在处所在处qi以外的其它电以外的其它电荷所产生的电势荷所产生的电势应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅均匀电场中的电偶极子均匀电场中的电偶极子:现在学习的是第5页，共49页电磁学主要内容电磁学主要内容 电场电场 磁场磁场电场能量电场能量磁场能量磁场能量电容电容电感电感电容器储能电容器储能电感器储能电感器储能电场能量密度电场能量密度磁场能量密度磁场能量密度电场储能电场储能磁场储能磁场储能应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅现在学习的是第6页，共49页电磁学主要内容电磁学主要内容电势电势点电荷电势点电荷电势电势叠加原理电势叠加原理静电场中的导体：静电场中的导体：电荷分布在表面电荷分布在表面应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅现在学习的是第7页，共49页电磁学主要内容电磁学主要内容电磁感应电磁感应法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律自感电动势自感电动势动生电动势动生电动势感生电动势感生电动势互感电动势互感电动势应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅现在学习的是第8页，共49页电磁学主要内容电磁学主要内容电磁场与电磁波电磁场与电磁波麦克斯韦方程组：麦克斯韦方程组：电磁波的传播电磁波的传播 能流密度矢量能流密度矢量应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅现在学习的是第9页，共49页补充补充1运动电荷的电磁场运动电荷的电磁场磁场是电场的相对论效应：磁场是电场的相对论效应：做匀速直线运动的点电荷做匀速直线运动的点电荷Q的电场的电场:做匀速直线运动的点电荷做匀速直线运动的点电荷Q的磁场的磁场:非相对非相对论下：论下：应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅现在学习的是第10页，共49页补充二补充二恒定电路计算恒定电路计算应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅不含源电路的欧姆定律不含源电路的欧姆定律:一段含源电路的欧姆定律一段含源电路的欧姆定律:全电路的欧姆定律全电路的欧姆定律:基尔霍夫第一方程组基尔霍夫第一方程组:基尔霍夫第二方程组基尔霍夫第二方程组:戴维南定理：有源二端网络等效于一个电压源，其戴维南定理：有源二端网络等效于一个电压源，其等等于网于网络络的开路的开路电压电压，r等于网等于网络络的除源的除源电电阻阻11现在学习的是第11页，共49页12现在学习的是第12页，共49页第第13届（届（1996年）考题年）考题厚度为厚度为b 的无限大平板的无限大平板(设介电常数设介电常数 0）内分布有均匀体电荷内分布有均匀体电荷（0）的自由电荷，板外两侧分别充有介电常数为）的自由电荷，板外两侧分别充有介电常数为 1与与 2 的电的电介质，求：介质，求：1）板内外的电场分布；）板内外的电场分布；2）板外的）板外的A点与点与B点分点分别距左右两板壁为别距左右两板壁为l，求求UABb llAB 1 20 x-d1d2 应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅13现在学习的是第13页，共49页第第13届（届（1996年）考题年）考题b llAB 1 20 x电荷分布相对平板对称面电荷分布相对平板对称面不对称不对称，设，设x=0的面为的面为E=0面面-d1d21)E的分布：的分布：作如图柱面为高斯面作如图柱面为高斯面x平板内部：平板内部：平板外部：平板外部：左侧：左侧：右侧：右侧：应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅14现在学习的是第14页，共49页b llAB 1 20 x-d1d2板左侧和右侧电场均为均匀电场，都是板左侧束缚电荷、板左侧和右侧电场均为均匀电场，都是板左侧束缚电荷、无限大带电板和右侧束缚电荷共同产生，无限大带电板和右侧束缚电荷共同产生，应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅 E1=E2第第13届（届（1996年）考题年）考题15现在学习的是第15页，共49页b llAB 1 20 x-d1d2方向：方向：应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅第第13届（届（1996年）考题年）考题16现在学习的是第16页，共49页第第17届（届（2000年）考题年）考题如图所示，半径为如图所示，半径为R的半球面的半球面A的球心的球心O位于位于O-z轴上距轴上距O点点R处，半球面横截面与处，半球面横截面与O-xy面平行，坐标原点面平行，坐标原点O处有一电量为处有一电量为q 的点电荷，则半球面的点电荷，则半球面A的电通量的电通量 e=。qA应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅17现在学习的是第17页，共49页第第21届（届（2004年）考题年）考题在半径为在半径为R1、电荷体密度为、电荷体密度为 的的均匀带电球体中，有一半径均匀带电球体中，有一半径为为R2的球形空腔，球形空腔中心相对球体中心的位置矢量的球形空腔，球形空腔中心相对球体中心的位置矢量为为 ，如图所示。（，如图所示。（1）则球形空腔内电场强度的分布为）则球形空腔内电场强度的分布为 ；（；（2）在图中用电场线图示电场强度的分布情况。）在图中用电场线图示电场强度的分布情况。应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅O18现在学习的是第18页，共49页第第21届（届（2004年）考题年）考题应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅OP均匀带电球体内部任一点的电场？均匀带电球体内部任一点的电场？考虑空洞内任意一点考虑空洞内任意一点P的电场：的电场：未挖前（整球体）未挖前（整球体）挖去的小球体挖去的小球体挖去后空洞内挖去后空洞内P点电场：点电场：洞内是均匀场洞内是均匀场19现在学习的是第19页，共49页20现在学习的是第20页，共49页第第10届（届（1993年）考题年）考题三根等长绝缘棒连成正三角形，每根棒上均匀分布等量同号三根等长绝缘棒连成正三角形，每根棒上均匀分布等量同号电荷，测得图中电荷，测得图中P、Q两点（均为相应正三角形的重心）的电两点（均为相应正三角形的重心）的电势分别为势分别为 P和和 Q，若撤去若撤去BC棒，则棒，则P、Q两点的电势为两点的电势为 P=；Q=。ABCPQ应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅21现在学习的是第21页，共49页第第10届（届（1993年）考题年）考题ABCPQ设设AB、BC、CA三棒对三棒对P点的电点的电势贡献及势贡献及AC对对Q点的电势贡献点的电势贡献皆为皆为U1；AB、BC棒对棒对Q点的电势点的电势贡献皆为贡献皆为U2。则：。则：撤去撤去BC棒后，应有：棒后，应有：应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅22现在学习的是第22页，共49页AB z在在xoy面上倒扣着半径为面上倒扣着半径为R的半球面，半球面上电荷均匀分的半球面，半球面上电荷均匀分布，面电荷密度为布，面电荷密度为。A点的坐标为点的坐标为(0,R/2)，B点的坐标为点的坐标为(3R/2,0)，电势差，电势差UAB=。第第13届（届（1996年）考题年）考题CE上球面上球面E下球面下球面E整球面整球面应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅23现在学习的是第23页，共49页24现在学习的是第24页，共49页第第11届（届（1994年）考题年）考题两个固定的均匀带电球面两个固定的均匀带电球面A、B的球心间距的球心间距d远大于远大于A、B的半的半径，径，A的带电量为的带电量为4Q（Q0），），B的带电量为的带电量为Q。由两球心。由两球心确定的直线记为确定的直线记为MN，在，在MN与球面相交处均开出一个足够与球面相交处均开出一个足够小的孔，随小孔挖去的电荷量可忽略不计。如图所示，将小的孔，随小孔挖去的电荷量可忽略不计。如图所示，将一带负电一带负电q（q0代表张力，代表张力，T0时刻圆环因旋转而在环内产生的是张力还是挤压力，时刻圆环因旋转而在环内产生的是张力还是挤压力，进而计算此力的大小。进而计算此力的大小。44现在学习的是第44页，共49页第第21届（届（2004年）考题年）考题应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅 R涡旋电场涡旋电场在圆环处在圆环处的方向？的方向？大小大小？圆环因电场力获得的切向加圆环因电场力获得的切向加速度：速度：t0时刻，圆环运动速度大小为：时刻，圆环运动速度大小为：45现在学习的是第45页，共49页第第21届（届（2004年）考题年）考题应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅 R取一小圆弧，所受洛仑兹力指取一小圆弧，所受洛仑兹力指向圆心向圆心所需向心力的大小为：所需向心力的大小为：为挤压力为挤压力46现在学习的是第46页，共49页47现在学习的是第47页，共49页第第17届（届（2000年）考题年）考题应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅如图电路，每两点间实线所示短导线的电阻为如图电路，每两点间实线所示短导线的电阻为1，则则A、B两端两端点点间间的的电电阻阻为为 。ADCBO电路等效为两部分的电路等效为两部分的并联，二支路各自的并联，二支路各自的电阻为：电阻为：48现在学习的是第48页，共49页第第18届（届（2001年）考题年）考题应 用 学 院 物 理 系 邱 红 梅直流电路如图所示，各支路电流方向限定按图示方向选取。直流电路如图所示，各支路电流方向限定按图示方向选取。先建立可求解支路电流的字符方程，再代入数据计算先建立可求解支路电流的字符方程，再代入数据计算3个支个支路电流。路电流。49现在学习的是第49页，共49页