计算物理大作业
大学物理学 大作业参考解答
静电场中的导体和电介质
大作业参考解答
选择题1：当一个带电导体达到静电平衡时， （A）导体表面上电荷密度较大处电势较高； （B）导体表面曲率较大处电势较高； （C）导体内部的电势比导体表面的电势高； （D）导体内任一点与表面上任一点的电势差等于零。
NIZQ 第1页
大学物理学
静电场中的导体和电介质
d a
a
E dx
x
d a d ln ln 0 a 0 a
0 q 1 C U U A U B ln d a
NIZQ 第18页
大学物理学
静电场中的导体和电介质
计算题3：如图所示，在一不带电的金属球旁，有一点电荷 +q，金属球半径为R，点电荷+q与金属球球心的间距为d， 试求： （1）金属球上感应电荷在球心处产生的电场强度。 （2）若取无穷远处为电势零点，金属球的电势为多少？
-σ1 σ1 σ2 -σ2
d1 (A) d2 (C) 1
d2 (B) d1 d2 (D) 2 d1
2
d1
d2
1 2 d1 d2 0 0
NIZQ 第8页
大学物理学
静电场中的导体和电介质
填空题1：如图所示，两同心导体球壳，内球壳带 电量+q，外球壳带电量 -2q . 静电平衡时，外球壳 的内表面带电量为 ；外表面带电量 -q 为 。 -q
q CU r C 0U r q 0
U E E0 d
1 1 1q 2 W qU CU r E0 2 2 2C
NIZQ 第16页
2
计算题1：两块相互平行的导体板a和b ，板面积均为S，
大学物理学
静电场中的导体和电介质
高中物理基本运算练习题
高中物理基本运算练习题一、力学部分1. 一物体从静止开始沿水平面加速运动，经过5秒后速度达到10m/s，求物体的加速度。
2. 一质量为2kg的物体，在水平面上受到一个6N的力作用，求物体的加速度。
3. 一物体在水平面上做匀速直线运动，速度为5m/s，经过10秒后，求物体通过的位移。
4. 一物体从10m高空自由下落，不计空气阻力，求物体落地时的速度。
5. 一质量为3kg的物体，在水平面上受到两个力的作用，其中一个力为8N，方向向东，另一个力为6N，方向向北，求物体的合力。
二、电磁学部分1. 一根长为2m的直导线，通以电流2A，求导线周围磁场强度。
2. 一半径为0.1m的圆线圈，通以电流1A，求圆线圈中心的磁感应强度。
3. 一闭合线圈在磁场中做匀速转动，转动周期为0.02秒，求线圈的角速度。
4. 一电阻为10Ω的导线，两端电压为20V，求导线中的电流。
5. 一电容器的电容为100μF，充电后两板间的电压为200V，求电容器储存的电荷量。
三、光学部分1. 一束光从空气射入水中，入射角为30°，求折射角。
2. 一平面镜将一束光线反射，入射角为45°，求反射角。
3. 一凸透镜的焦距为10cm，一物体放在距透镜20cm处，求像的位置。
4. 一凹透镜的焦距为15cm，一物体放在距透镜30cm处，求像的位置。
5. 一束光通过一狭缝，形成单缝衍射图样，狭缝宽度为0.1mm，求第一级暗纹的位置。
四、热学部分1. 一物体的质量为4kg，温度从20℃升高到30℃，求物体吸收的热量。
2. 一理想气体在标准大气压下，体积为0.5m³，温度为27℃，求气体的压强。
3. 一质量为2kg的物体，在恒定压力作用下，温度从30℃升高到50℃，求物体所做的功。
4. 一物体在等压过程中，温度从100℃升高到200℃，求物体体积的变化量。
5. 一质量为1kg的理想气体，在等温过程中，体积从0.2m³扩大到0.4m³，求气体对外做的功。
【大题】工科物理大作业04-刚体定轴转动
【大题】工科物理大作业04-刚体定轴转动 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN0404 刚体定轴转动班号 学号 姓名 成绩一、选择题（在下列各题中，均给出了4个~5个答案，其中有的只有1个是正确答案，有的则有几个是正确答案，请把正确答案的英文字母序号填在题后的括号内）1．某刚体绕定轴作匀变速转动，对刚体上距转轴为r 处的任一质元来说，在下列关于其法向加速度n a 和切向加速度τa 的表述中，正确的是：A ．n a 、τa 的大小均随时间变化；B ．n a 、τa 的大小均保持不变；C ．n a 的大小变化，τa 的大小保持恒定；D ．n a 的大小保持恒定，τa 大小变化。
（C ）[知识点］刚体匀变速定轴转动特征，角量与线量的关系。
[分析与题解] 刚体中任一质元的法向、切向加速度分别为 r a n 2ω=，r a τβ=当β = 恒量时，t βωω+=0 ，显然r t r a n 202)(βωω+==，其大小随时间而变，ra τβ=的大小恒定不变。
2. 两个均质圆盘A 和B ，密度分别为ρA 和ρB ，且B ρρ>A ，但两圆盘的质量和厚度相同。
若两盘对通过盘心且与盘面垂直的轴的转动惯量分别为A I 和B I ，则 A ．B I I >A； B. B I I <A ；C ．B I I =A ； D. 不能确定A I 和B I 的相对大小。
（B ）[知识点］转动惯量的计算。
[分析与题解] 设A 、B 两盘厚度为d ，半径分别为R A 和R B ，由题意，二者质量相等，即B B A A d R d R ρπρπ22=因为B A ρρ>， 所以22B A R R < 且转动惯量221mR I =，则B A I I <3．在下列关于刚体的表述中，不正确的是：A ．刚体作定轴转动时，其上各点的角速度相同，线速度不同；B ．刚体定轴转动的转动定律为βI M =，式中β,,I M 均对同一条固定轴而言的，否则该式不成立；C ．对给定的刚体而言，它的质量和形状是一定的，则其转动惯量也是唯一确定的；D ．刚体的转动动能等于刚体上各质元的动能之和。
高二物理60道计算题含答案汇编
（2）小球向右摆动过程中，摆线与竖直方向的最大角度；
（3）小球向右摆动过程中，小球的最大动能。
22.（10分）发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户,如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器.
（1）画出上述输电全过程的线路图.
（2）若发电机的输出功率是100 kW,输出电压是250 V,升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25,求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流.
（1）粒子的电荷量q与质量m之比；
（2）粒子在磁场中运动的时间。
19．（8分）如图所示，A、B和C、D为真空中两对平行金属板，A、B两板间的电压为U1，C、D两板间的电压为U2。一带电粒子从A板的小孔进入电场，粒子的初速度可视为零，经电场加速后从B板小孔射出，并沿C、D两板中线进入偏转电场。已知C、D两板之间的距离为d，极板长为l。带电粒子的质量为m，所带电荷量为q，带电粒子所受重力不计。求：
（1）金属棒切割磁感线产生的感应电动势的大小；
（2）通过电阻R的电流大小和方向；
（3）拉力F的大小。
18．（8分）如图所示，MN表示真空中垂直于纸面的平板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B。一带电粒子从平板上的狭缝O处以垂直于平板的初速度v射入磁场区域，最后到达平板上的P 点。已知B、v以及P 到O的距离l 。粒子重力不计，求：
9、（本题12分）如图15所示，回旋加速器D型盒的半径为R ，用来加速质量为m 、电量为q的质子，使质子由静止加速到能量为E后，从A孔射出，试求：
（1）加速器中匀强磁场B的大小；
（2）设D型盒间的电压为U ，电场视为匀强电场，质子每次经过电场加速后能量增加，加速到上述能量所需回旋的周数是多少？
新课程高三物理计算题精选(含答案)
专题“大文字量应用题”1. （394字，组合题）如图所示为某种弹射装置的示意图，光滑的水平导轨MN右端N处与水平传送带理想连接，传送带长度L=4.0m，皮带轮沿顺时针方向转动，带动皮带以恒定速率v=3.0m/s匀速传动。
三个质量均为m=1.0kg的滑块A、B、C置于水平导轨上，开始时滑块B、C之间用细绳相连，其间有一压缩的轻弹簧，处于静止状态。
滑块A以初速度v0=2.0m/s沿B、C连线方向向B运动，A与B碰撞后粘合在一起，碰撞时间极短，可认为A与B碰撞过程中滑块C的速度仍为零。
因碰撞使连接B、C的细绳受扰动而突然断开，弹簧伸展，从而使C与A、B分离。
滑块C脱离弹簧后以速度v C=2.0m／s滑上传送带，并从右端滑出落至地面上的P点。
已知滑块C与传送带之问的动摩擦因数μ=0.20，重力加速度g取10m／s2。
求：（1）滑块c从传送带右端滑出时的速度大小；（2）滑块B、C用细绳相连时弹簧的弹性势能E p；（3）若每次实验开始时弹簧的压缩情况相同，要使滑块C总能落至P点，则滑块A与滑块B 碰撞前速度的最大值V m是多少?解（1）滑块C 滑上传送带后做匀加速运动，设滑块C 从滑上传送带到速度达到传送带的速度v 所用的时间为t ，加速度大小为a ，在时间t 内滑块C 的位移为x 。
根据牛顿第二定律和运动学公式 μmg=ma222C v v S a-= 解得 S=1.25m ＜L即滑块C 在传送带上先加速，达到传送带的速度v 后随传送带匀速运动，并从右端滑出，则滑块C 从传道带右端滑出时的速度为v=3.0m/s 。
（2）设A 、B 碰撞后的速度为v1，A 、B 与C 分离时的速度为v2，C 的速度为v C ，由动量守恒定律mv 0=2mv 12mv 1=2mv 2+mv C 由能量守恒规律2221211122222P C mv E mv mv +=+ 解得E P =1.0J（3）在题设条件下，若滑块A 在碰撞前速度有最大值，则碰撞后滑块C 的速度有最大值，它减速运动到传送带右端时，速度应当恰好等于传递带的速度v 。
大学物理标准化作业答案
x)
Acos 2p( t x 2 L)
， 则入射波的表达式为y1 = __________________．
O
L
Bx
三、1（5519）在绳上传播的入射波表达式为 y1 Acos(t 2p
，入射波在x = 0处绳端反射，反射端为自由端．设反射波不
x
)
衰减，求驻波表达式．
解：入射波在x = 0处引起的振动方程为 y10 Acost
2
22
波节:
2π x
p
2
(2n 1) p
2
xn
2
n 0,1,2,3
3 如图所示，一平面简谐波沿x轴正方向传播，BC为波密媒
质的反射面．波由P点反射，OP = 3 /4， DP 6在t = 0时，O处质
(A) 动能为零，势能最大． (B) 动能为零，势能为零． (C) 动能最大，势能最大． (D) 动能最大，势能为零［ C ］
二、填空题 3、在同一媒质中两列频率相同的平面简谐波的强度之比I1 / I2 = 16，
则这两列波的振幅之比是A1 / A2 = _______4__________．
一、选择题
(1) 反射波的表达式； (2) 合成的驻波的表达式；
(3) 波腹和波节的位置．
解： (1)
y10
A cos 2π t T
y20
A cos(2π t T
p)
y2
A cos[2π( t T
x)p]
(2)
xp
tp
y
y1
y2
2 A cos(2π
) cos(2π
2
T
) 2
(3) 波腹: 2π x p np x (n 1) n 1,2,3,4
计算力学大作
以下确定 Q(y)，和 R(x)； 将 u，V 代入 exy 表达式得
PLx PLx 2 dQ( y) vPy 2 dR( x) (1 v) P h 2 ( y2 ) EJ 2 EJ dy 2 EJ dx EJ 4
再分别对 x 和 y 求导并积分有
Q( y )
vPy 3 (1 v) Py 3 (1 v) Pyh 2 Ay B 6 EJ 3EJ 4 EJ PLx 2 Px3 R( x) Ax C 2 EJ 6 EJ
{
联立解得：
c1 2P h3
c2 0
c3
3P 2h
c4
P 2
故： 有上式求解应力：
A
P y y3 ( L x)(1 3 4 3 ) 2 h h
X
2 A P( L x) y y 2 J
{ 利用广义 Hooked 定律
eij
2 A y 0 x 2 2 A P h2 xy ( y2 ) yx 2J 4
目录
计算力学大作业 ......................................................................................................... 1 一． 解析部分 ................................................................................................... 1 二． 数值计算结果 ............................................................................................ 4 第一组： ..................................................................................................... 4 第二组 ......................................................................................................... 8 第三组 ......................................................................................................... 9 第四组 ....................................................................................................... 10 三． COMSOL 计算 .......................................................................................... 11 1x16 网格................................................................................................... 11 1x20 网格................................................................................................... 13 Finer 网格（由 COMSOL 自动生成） ....................................................... 14 较短梁讨论 ....................................................................................................... 15
物理练习题计算力的大小和方向
物理练习题计算力的大小和方向在物理学中，计算力的大小和方向是解决许多问题的关键。
我们经常遇到需要计算合力、分解力、力的投影等问题。
掌握计算力的大小和方向对于解决这些问题至关重要。
本文将介绍一系列物理练习题，帮助读者提升计算力的能力。
练习题1：一辆汽车质量为1000kg，以20m/s的速度向东行驶。
假设汽车受到的阻力为100N，求汽车的合力大小和方向。
解答：首先，根据牛顿第一定律，汽车受到合力才能保持匀速直线运动。
合力的大小等于阻力的大小，即100N。
合力的方向与阻力相反，即向西。
练习题2：一只小狗用10N的力拉着一个木箱向东移动，木箱受到的摩擦力为5N向西。
求小狗施加的拉力大小和方向。
解答：根据牛顿第一定律，木箱受到合力才能保持匀速直线运动。
由于木箱受到摩擦力向西，所以小狗施加的拉力大小等于木箱受到的摩擦力大小，即5N。
小狗施加的拉力方向与摩擦力方向相反，即向东。
练习题3：一个斜面上放置着一个物体，物体受到重力和斜面的支持力。
已知物体在斜面上的重力分力为300N，斜面的倾斜角为30°，求物体受到的斜面支持力大小和方向。
解答：根据三角函数的定义，物体在斜面上的斜面支持力的大小等于物体在斜面上的重力分力的正弦值乘以重力的大小，即300N * sin(30°) = 150N。
物体受到的斜面支持力方向垂直于斜面向上。
练习题4：一个物体受到两个力的作用，一个力的大小为5N，方向向上。
另一个力的大小为3N，方向向右上方，与水平方向夹角为45°。
求该物体所受合力的大小和方向。
解答：首先，将方向向右上方分解为水平方向和竖直方向的分力。
根据三角函数的定义，水平方向分力的大小为3N * cos(45°) ≈ 2.12N，竖直方向分力的大小为3N * sin(45°) ≈ 2.12N。
合力的水平方向分力为2.12N，竖直方向分力为5N + 2.12N ≈ 7.12N。
面向新世纪课程教材大学物理大作业答案——刚体力学作业
L2
−
L1
=
J 2ω2
−
J1ω1
质点的动量定理
dpr
=
r F
⋅
dt
∫ r
I
=
tr F ⋅ dt =
t0
pr − pr0 = mvr − mvr0
三、刚体的角动量守恒定律
1. 角动量守恒定律
∫ 由角动量定理
r M
当
r M外
=
0
时，
外
d
t r
ΔL
= =
Δ 0
r L
r L
=
恒矢量
P.6
1
区分两类冲击摆
(1)
大作业题解
刚体力学
第3章 刚体力学基础
一、对转轴的力矩
r M
=
rr
×
r F
单位：N·m
r M
=
rr
×
r F⊥
r M
=
rr
×
r F
大小: 方向:
M = Frsinϕ
rr
→
r F
右旋前进方向
二、定轴转动定律
M z = Jβ
P.2
转动惯量(moment of inertia)
∑ 1. 定义 J = iri2mi 单位: kg ⋅ m 2
l/4 O
[ A]
mg l = 1 Jω 2 J = 7 ml 2
22
48
⇒ ω = 4 3g 7l
P.11
9．如图所示，一人造卫星到地球中心C的最大距离和
最小距离分别为RA和RB。设人造卫星对应的角动量分
别为LA和LB，动能分别为EkA和EkB，则有
(A) LB > LA，EkB > EkA
大学物理知识题及答案解析
(2) y 3102 cos4π(t x 5) u
y 3102 cos4π[(t x ) ]
20
三、计算题 5、设入射波的表达式为
y1
A cos2( x
t T
)
在x = 0处发生反射，反射点为一固定端．设反射时无能量损失，求
(1) 反射波的表达式； (2) 合成的驻波的表达式；
(3) 波腹和波节的位置．
2
n 0,1,2,3 6
6.如图，一角频率为w ，振幅为A的平面简谐波沿x轴正方向 传播，设在t = 0时该波在原点O处引起的振动使媒质元由平 7
衡位置向y轴的负方向运动．M是垂直于x轴的波密媒质反射面
．已知OO＇=7λ/4，PO＇=λ/4（λ为该波波长）；设反射波不
衰减求：(1) 入射波与反射波的表达式;；
y (m) u = 0.08 m/s
(1) 该波的波动表达式； (2) P处质点的振动方程． （10分）
P
x (m)
O 0.20 0.40 0.60
解：(1) O处质点，t = 0 时
-0.04
，
y0 Acos 0 v0 Aw sin 0
所以 1
2
2分
又 T / u (0.40/ 0.08) s= 5 s
已知A点的振动方程为 y 3 10 2 cos 4t (SI)．
(1) 以A点为坐标原点写出波的表达式； (2) 以距A点5 m处的B点为坐标原点，写出波的表达式．
解：y 310 2 cos 4t (1) y 3102 cos4π(t x )
u
u
BA
x
y 3102 cos4π(t x ) 20
间距a＝2×10-4 m的双缝上，屏到双缝的距离D＝2 m．求： (1) 中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距； (2) 用一厚度为e＝6.6×10-5 m、折射率为级明纹处？(1 nm = 10-9 m)
物理作业练习题
物理作业练习题1. 假设一个火箭从地球表面起飞，其质量为10,000千克，推进器每秒耗费的燃料质量为100千克。
火箭的喷气速度为3000米/秒，求：a. 火箭起飞后1分钟的速度；b. 火箭起飞后1分钟的质量。
解答：a. 根据牛顿第三定律，火箭的推力与燃料喷出速度之积等于喷出速度与火箭质量减小速度之积。
设火箭速度为V，喷出速度为v，则：推力 = (10,000+100)kg * V = 100kg * v即 V = (100kg * v) / (10,000+100)kg = v / 100.11分钟共有60秒，所以火箭起飞后1分钟的速度为：V_1 = v / 100.1 * 60 = (3000m/s) / 100.1 * 60 = 1798.20m/sb. 火箭起飞后1分钟的质量为：10,000kg + 100kg * 60 = 16,000kg2. 一个小汽车以20米/秒的速度匀速行驶，突然看到前方有红灯亮起，需要紧急停车。
小汽车司机踩下刹车踏板，刹车后小汽车在1秒内的减速度为4 m/s²。
求：a. 小汽车在刹车后的2秒内行驶的距离；b. 小汽车在刹车后的3秒内停下来的时间。
解答：a. 根据匀加速直线运动的公式，小汽车在刹车后的2秒内行驶的距离为：S = V0 * t + (1/2) * a * t²S = 20m/s * 2s + (1/2) * (-4m/s²) * (2s)² = 40m + (-8m) = 32mb. 小汽车在刹车后的3秒内的速度为：V = V0 + a * tV = 20m/s + (-4m/s²) * 3s = 20m/s - 12m/s = 8m/s根据匀减速直线运动的公式，小汽车在刹车后的时间为：t = (V - V0) / at = (0m/s - 20m/s) / (-4m/s²) = 5s即小汽车在刹车后的3秒内停下来的时间为3秒加上5秒，等于8秒。
工科物理大作业07-恒定磁场(1)
图7-10707 恒定磁场（1）班号 学号 姓名 成绩一、选择题（在下列各题中，均给出了4个~5个答案，其中有的只有1个是正确答案，有的则有几个是正确答案，请把正确答案的英文字母序号填在题后的括号内）1．通有电流I 的无限长导线abcd ，弯成如图7-1所示的形状。
其中半圆段的半径为R ，直线段ba 和cd 均延伸到无限远。
则圆心O 点处的磁感强度B 的大小为：A ．R I RIπμμ4400+； B ．RIR I πμμ2400+； C ．RI R Iπμμ4200+； D ．R Iπμ0。
（A ）[知识点] 载流导线磁场的公式，磁场B 的叠加原理。
[分析与解答] 无限长载流直导线ab 在其延长线上任一点产生的磁场有 01=B半径为R 的半圆形截流导线bc 在圆心处产生的磁场为 αR I μB π402=RIμR I μ4ππ400==，方向为⊗ 半无限长截流直导线cd 在距其一端点R 处产生的磁场为 RIμB π403=，方向为⊗ O 点的磁场可以看成由三段载流导线的磁场叠加而得，即 3210B B B B ++= 由于方向一致，则RIμR I μB B B B π44003210+=++=，方向为⊗。
2. 如图7-2所示，载流圆形线圈（半径a 1）与正方形线圈（边长a 2）通有相同的电流I 。
若两个线圈的中心O 1、O 2处的磁感强度大小相等，则半径a 1与边长a 2的比值21:a a 为：图7-2图7-3A ．1:1； B. 1:2π；C.4:2π； D.8:2π。
（D ）[知识点] 载流导线的磁场公式，磁场叠加原理。
[分析与解答] 圆形线圈中心的磁场为1012a IμB =正方形线圈中心的磁场为()[]202022245sin 45sin 244a Iμa I μB π=︒--︒⨯π= 由题意知 21B B = 即2010222a Iμa I μπ= 则8221π=a a3．如图7-3所示，两个半径为R 的相同金属圆环，相互垂直放置，圆心重合于O 点，并在a 、b 两点相接触。
62道高中物理大型综合计算题集汇编
物理计算题1. 如图位于水平地面的小车上，有一固定的竖直光滑绝缘管，管底部有质量m=0.2g 、电荷量q=8×10-5C 的小球，小球的直径比管的内径略小．在管口所在水平面MN 的下方存在着垂直纸面向里、磁感应强度B 1= 15T 的匀强磁场，MN 面的上方还存在着竖直向上、场强E=25V/m 的匀强电场和垂直纸面向外、磁感应强度B 2=5T 的匀强磁场．现让小车始终保持v=2m/s 的速度匀速向右运动，以带电小球刚经过场的边界PQ 为计时的起点，测得小球对管侧壁的弹力F N 随高度h 变化的关系如图所示．g 取10m/s 2，不计空气阻力．求： （1）小球刚进入磁场B 1时的加速度大小a ； （2）绝缘管的长度L ； （3）小球离开管后再次经过水平面MN 时距管口的距离△x ．解：（1）以小球为研究对象，竖直方向小球受重力和恒定的洛伦兹力f 1，故小球在管中竖直方向做匀加速直线运动，加速度设为a ，则2112m/s f mg qvB mga m m--===（2）在小球运动到管口时，F N ＝2.4×10－3N ，设v 1为小球竖直分速度，由11N F qv B =，则112m/s N Fv qB ==由212v aL =得21m 2v L a==（3）小球离开管口进入复合场，其中qE ＝2×10－3N ，mg ＝2×10－3N ．故电场力与重力平衡，小球在复合场中做匀速圆周运动，合速度v '与MN 成45°角，轨道半径为R ，m 22='=qB v m R ， 小球离开管口开始计时，到再次经过MN所通过的水平距离12m x = 对应时间s 42412ππ===qB m T t 小车运动距离为x 2，2m 2x vt π==2. 如图所示，粒子源S 可以不断地产生质量为m 、电荷量为+q 的粒子(重力不计)．粒子从O 1孔漂进(初速不计)一个水平方向的加速电场，再经小孔O 2进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域，电场强度大小为E ，磁感应强度大小为B 1，方向如图．虚线PQ 、MN 之间存在着水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小为B 2(图中未画出)．有一块折成直角的硬质塑料板abc(不带电，宽度很窄，厚度不计)放置在PQ 、MN 之间(截面图如图)，a 、c 两点恰好分别位于PQ 、MN 上，ab=bc=L ，α= 45°．现使粒子能沿图中虚线O 2O 3进入PQ 、MN 之间的区域．（1）求加速电压U 1．（2）假设粒子与硬质塑料板相碰后，速度大小不变，方向变化遵守光的反射定律．粒子在PQ 、MN 之间的区域中运动的时间和路程分别是多少？解：（1）粒子源发出的粒子，进入加速电场被加速，速度为v 0，根据动能定理得：20121mv qU =要使粒子能沿图中虚线O 2O 3进入PQ 、MN 之间的区域，则粒子所受到向上的洛伦兹力与向下的电场力大小相等，B qv qE 0=1，得到10B E v =，解得21212qB mE U ＝ （2）粒子从O 3以速度v 0进入PQ 、MN 之间的区域，先做匀速直线运动打到ab 板上，再以大小为v 0的速度垂直于磁场方向向上运动．粒子将以半径R 在垂直于磁场的平面内作匀速圆周运动，转动一周后打到ab 板的下部．由于不计板的厚度，所以质子从第一次打到ab 板到第二次打到ab 板后运动的时间为粒子在磁场运动一周的时间，即一个周期T ． 由Rmv qvB 202=和运动学公式02v R T π=，得22qB m T π=粒子在磁场中共碰到2块板，做圆周运动所需的时间为T t 21= 粒子进入磁场中，在v 0方向的总位移s=2Lsin45°，时间为02v st =， 则t=t 1+t 2=EL B qB m1224+π3. 某同学设想用带电粒子的运动轨迹做出“0”、“8”字样，首先，如图甲所示，在真空空间的竖直平面内建立xoy坐标系，在y1=0.1m和y2=0.2m处有两个与x轴平行的水平界面PQ 和MN把空间分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域，在三个区域中分别存在匀强磁场B1、B2、B3、，其大小满足B2=2B1=2B3=0.02T，方向如图甲所示.在Ⅱ区域中的y轴左右两侧还分别存在匀强电场E1、E2（图中未画出），忽略所有电、磁场的边缘效应. ABCD是以坐标原点O为中心对称的正方形，其边长L=0.2m.现在界面PQ上的A处沿y轴正方向发射一比荷q/m=108q/c的带正电荷的粒子（其重力不计），粒子恰能沿图中实线途经BCD三点后回到A点并做周期性运动，轨迹构成一个“0”字.己知粒子每次穿越Ⅱ区域时均做直线运动.（1）求E1、E2场的大小和方向.（2）去掉Ⅱ和Ⅲ区域中的匀强电场和磁场，其他条件不变，仍在A处以相同的速度发射相同的粒子，请在Ⅱ和Ⅲ区城内重新设计适当的匀强电场或匀强磁场，使粒子运动的轨迹成为上、下对称的“8”字，且粒子运动的周期跟甲图中相同，请通过必要的计算和分析，求出你所设计的“场”的大小、方向和区域，并在乙图中描绘出带电粒子的运动轨迹和你所设计的“场”.（上面半圆轨迹己在图中画出）4.如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，一个半径r=0.10m、匝数n=20的线圈套在永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布（其右视图如图乙所示）．在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为B=0.20T，线圈的电阻为R1=0.50Ω，它的引出线接有R2=9.5Ω的小电珠L．外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过电珠．当线圈向右的位移x随时间t变化的规律如图丙所示时（x取向右为正）．求：（1）线圈运动时产生的感应电动势E的大小；（2）线圈运动时产生的感应电流I的大小，并在图丁中画出感应电流随时间变化的图象，至少画出0~0.4s的图象（在图甲中取电流由C向上通过电珠L到D为正）；（3）每一次推动线圈运动过程中作用力F的大小；（4）该发电机的输出功率P．/s丙/s乙甲B A解：⑪从图可以看出，线圈往返的每次运动都是匀速直线运动，其速度为m/s 8.0m/s 1.008.0==∆∆=t x v线圈做切割磁感线运动产生的感应电动势(有效长度)： V 2V 8.02.01.014.32202=⨯⨯⨯⨯⨯==rBv n E π (2)感应电流 A 2.0A 5.05.9221=+=+=R R E I根据右手定则可得，当线圈沿x 正方向运动时，产生的感应电流在图（甲）中是由D 向下经过电珠L 流向C 的．于是可得到如答图所示的电流随时间变化的图象．(3)由于线圈每次运动都是匀速直线运动，所以每次运动过程中推力必须等于安培力．N)(5.02.01.014.322.020)2(=⨯⨯⨯⨯⨯====B r nI nILB F F π安推(4)发电机的输出功率即灯的电功率W 38.0W 5.9)2.0(222=⨯==R I P5. 静电喷漆技术具有效率高，浪费少，质量好，有利于工人健康等优点，其装置如图所示。
大学物理大作业答案(2024)
引言概述：正文内容：一、力学1.牛顿三定律的应用解释牛顿第一定律的原理，并给出实际应用的例子。
找出物体的质心，并计算其位置坐标。
利用牛顿第二定律计算物体所受的合力和加速度。
2.作用力和反作用力解释作用力和反作用力的概念，并给出相关案例。
计算物体所受的作用力和反作用力的大小和方向。
应用牛顿第三定律解决实际问题。
3.动能和动能守恒计算物体的动能，并解释其物理意义。
说明动能守恒定律的原理，给出相应的实例。
利用动能守恒定律解决能量转化问题。
4.力学振动和波动解释简谐振动的特征和公式，并计算相关参数。
介绍波的基本概念和性质，并给出波动方程的解释。
分析机械波的传播和干涉现象。
5.万有引力和天体运动介绍万有引力定律的公式和原理。
计算引力和重力的大小和方向。
描述行星运动的轨道和速度，并解释开普勒定律。
二、热学1.理想气体定律和状态方程解释理想气体和实际气体的区别。
推导理想气体定律，解释每个变量的含义。
计算理想气体的性质和状态。
2.热力学第一定律和功解释热力学第一定律的原理，并给出相应公式。
计算系统的内能变化和热量的传递。
分析功的定义和计算方法。
3.热力学第二定律和熵介绍热力学第二定律的概念和表述方法。
计算熵的变化和热力学过程的可逆性。
解释热力学第二定律对能量转化的限制。
4.热传导和热辐射分析热传导的机制和方法，并计算热传导的速率。
描述热辐射的特性和功率密度。
利用热传导和热辐射解决实际问题。
5.热力学循环和效率给出常见热力学循环的定义和示意图。
计算热力学循环的效率和功率输出。
分析热力学循环的改进方法和应用。
三、电磁学1.静电场和电势描述静电场的特性和形成原理，并给出电势的定义。
计算电场和电势的大小和方向。
利用电势差解决电荷移动和电场中的工作问题。
2.电场和电场强度推导库仑定律和电场强度公式。
计算由点电荷、带电导体和带电平面产生的电场。
分析电场中带电粒子受力和加速度。
3.电容和电容器解释电容和电容器的概念和原理，并计算其电容量。
中科大计算热物理4.3大作业
误差函数演化：
2 / 14
《计算热物理》4.3 大作业
中国科学技术大学
林某人
i1, j
4 0 0 i01, j i0, j 1 i0, j 1 1 2 i 1, j 2 i, j X X
ik X X 4 0 = e e ik X X eikY Y e ikY Y 1 2 2 i, j X X 4 0 = 2 cos k X X 2 cos kY Y 1 2 2 i, j X X gi0 ,j
中间节点的离散方程： P
0.25 E W N S
左边界节点的离散方程： B
0.25 2 E N S 0.05
右边界节点的离散方程： B 得到计算结果如下： 计算时间：27.0934 秒 迭代次数：197 温度数值分布：
在无量纲化条件下求解。 解： T (T1 T0 ) ; t ( c H 2 ) ; x H X ; y H Y
2T T T1 T0 X T1 T0 2 x 2 x x X H X x H 2 X 2 2T T1 T0 2 同理： 2 y H 2 Y 2
（b）用 ADI 格式离散。 解：空间导数都取二阶中心差，交替对 x, y 取隐式。
* * P S 2 P N E 2 P W P X 2 Y 2 2 * * * P P S 2 P N E 2 P W X 2 Y 2 2
0
e
大学物理标准化作业答案
2（3817）一简谐振动的表达式为 x Acos(3t )
，已知 t = 0时的初位移为0.04 m，初速度为0.09 m/s，
则振幅A
0.05 m =_____________
，初相
=______-_3_6_._9_°_____．
5.一物体作简谐振动，其速度最大值vm = 3×10-2 m/s，其振幅 A = 2×10-2 m．若t = 0时，物体位于平衡位置且向x轴的负方向 运动. 求：(1) 振动周期T； (2) 加速度的最大值am ；
(C)
x
1 2
(2k
1)
其中的k = 0，1，2，3, …．
(B) x 1 k
2
(D) x (2k 1) / 4
［ D］
二、填空题
2、（3445）．沿弦线传播的一入射波在x = L处（B点）发生反射，
反射点为自由端（如图）．设波在传播和反射过程中振幅不变，
且反射波的表达式为
2、（3045） 一质点作简谐振动，其振动方程为x
=
0.24
cos(1
pt
1
p)
试用旋转矢量法求出质点由初始状态（t = 0的状2态）运3动到
(SI)，
x = -0.12 m，v < 0的状态所需最短时间Dt．
解：旋转矢量如图所示． 由振动方程可得
1π
2
D 1 p
3
Dt D / 0.667 s
86400
mm = 2.99 mm
即摆锤应向上移2.99 mm，才能使钟走得准确．
一、选择题
标准化作业（2）
1．一个质点作简谐振动，振幅为A， 在起始时刻质点的位移为 1 A
高考物理计算题汇总200条
1、单位时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的体积流量（以下简称流量）。
有一种利用电磁原理测量非磁性导电液体（如自来水、啤酒等）流量的装置，称为电磁流量计。
它主要由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表两部分组成。
传感器的结构如图所示，圆筒形测量管内壁绝缘，其上装有一对电极a 和c,a,c 间的距离等于测量管内径D ，测量管的轴线与a 、c 的连接方向以及通电线圈产生的磁场方向三者相互垂直。
当导电液体流过测量管时，在电极a 、c 间出现感应电动势E ，并通过与电极连接的仪表显示出液体流量Q 。
设磁场均匀恒定，磁感应强度为B 。
（1） 已知330.40, 2.510,0.12/D m B T Q m s -==⨯=，设液体在测量管内各处流速相同，试求E 的大小（π去3.0）（2） 一新建供水站安装了电磁流量计，在向外供水时流量本应显示为正值。
但实际显示却为负值。
经检查，原因是误将测量管接反了，既液体由测量管出水口流入，从入水口流出。
因水已加压充满管道，不便再将测量管拆下重装，请你提出使显示仪表的流量指示变为正值的简便方法；（3） 显示仪表相当于传感器的负载电阻，其阻值记为R 。
a 、c 间导电液体的电阻r随液体电阻率的变化而变化，从而会影响显示仪表的示数。
试以E 、R 、r 为参量，给出电极a 、c 间输出电压U 的表达式，并说明怎样可以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响。
解：（1）导电液体通过测量管时，相当于导线做切割磁感线的运动，在电极a 、c 间切割感应线的液柱长度为D ，设液体的流速为v ，则产生的感应电动势为E=BDv ①由流量的定义，有 Q=Sv=v D 42π ②①、②式联立解得 D BQDQ BD E ππ442==代入数据得 V V E 33100.14.0312.0105.24--⨯=⨯⨯⨯⨯=（2）能使仪表显示的流量变为正值的方法简便，合理即可，如：改变通电线圈中电流的方向，是磁场B 反向；或将传感器输出端对调接入显示仪表。
物理经典计算题集锦(含答案)
物理经典计算题集锦(含答案)题目一：
一个质量为 2kg 的物体以速度 4m/s 向右运动，在一个平稳的水平地面上受到水平方向的 10N 的恒力作用。
求该物体在 10s 内的位移。
答案：
物体受到的恒力为摩擦力和阻力的合力。
由于没有其他力的作用，根据牛顿第二定律可以得出恒力的大小等于物体的加速度乘以物体的质量。
即：
恒力 = 加速度 * 质量
由于加速度是恒定的，所以可以根据恒力和质量的关系求出加速度。
然后根据加速度和初速度求出位移。
计算过程如下：
恒力 = 加速度 * 2kg
10N = 加速度 * 2kg
加速度 = 10N / 2kg
加速度 = 5m/s^2
位移 = 初速度 * 时间 + 0.5 * 加速度 * 时间^2
位移 = 4m/s * 10s + 0.5 * 5m/s^2 * (10s)^2
位移 = 40m + 0.5 * 5m/s^2 * 100s^2
位移 = 40m + 250m
位移 = 290m
所以，该物体在 10s 内的位移为 290m。
题目二：
一个弹簧的劲度系数为 100 N/m，当受到 20N 的力时，弹簧被压缩了多少米？
答案：
根据胡克定律，弹簧的力和弹簧的压缩量之间存在线性关系。
即：
力 = 劲度系数 * 压缩量
可以根据给定的力和劲度系数求出压缩量。
计算过程如下：
压缩量 = 力 / 劲度系数
压缩量 = 20N / 100 N/m
压缩量 = 0.2m
所以，弹簧被压缩了 0.2 米。
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即a=2.999时，是二周期分岔点
a=3.449时，是四周期分岔点
a=3.544时，是八周期分岔点
……………………………………
当a=3.569时，分岔数超过了41，该程序统计不到改点分岔数
而当a=3.582时，分岔数又变成了24个。
3.582之后除少数区域种群数量演化会出现有限个周期#43;1;
m(l)=2.6+0.001*(i-1-1);
n(l)=k(i+1);
end
end
程序说明：分岔点程序只是统计了x(1：1000)即a在[2.6 3.6]区间的图形分岔情况，且只能统计分岔小于41的数据点，种群演化达到稳定时不动点超过41个，或种群将一直处于混乱状态达不到稳定时，分岔数将会计算为41。当相邻的两个a值所对应的分岔数k发生变化时，前一个a值即为一个分岔点，a值稍微大一点时，分岔数发生变化，即种群演化时的不动点数量发生变化，即此点为费根鲍姆图的一个分岔点。
a0=x(i);
k(i+1)=1;
forj=1:40
x(i)=u(i)*(x(i)-x(i).^2);
a=x(i);
ifabs(a-a0)>1e-6
k(i+1)=k(i+1)+1;%k为分岔数
else此部分为求分岔点程序
break;
end
end
if k(i)~=k(i+1)%当k不相同时，此时的a为一个分岔点
说明：分岔点的精度取决于a的分解步长，上述程序a的分解步长为0.001，即精度为0.001.
问题：生物种群的数量演化模型可以表示为一维非线性迭代方程
取初值 ，参数a从2.6变化到4，编程画出n大于150的不动点 与参数a的关系图，即费根鲍姆图。
并求出二周期，四周期，八周期等周期分岔点。
matlab程序如下：
x=0.6;
u=2.6:0.001:4;
forj=1:15000;x=u.*(x-x.^2);end
费根鲍姆图如下：
计算得到数组m，n：
m=[2.999000000000000 3.449000000000000 3.5440000000000003.564000000000000 3.568000000000000 3.569000000000000 3.5820000000000003.583000000000000]
fori=1:100画费根
x=u.*(x-x.^2);plot(u,x,'r.','marker','.','markersize',1);hold on;鲍姆图
end
gridon;set(gca,'fontsize',16);xlabel('a'),ylabel('x');
k(1)=1;
l=0;
fori=1:1000