武汉大学刘觉平电动力学第四次作业

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电动力学 郭硕鸿 第三版 第1次课(附录1)

电动力学 郭硕鸿 第三版  第1次课(附录1)

3、高斯定理
它能把一个闭合曲面的面积分转为对该曲面所 包围体积的体积分,反之亦然。
∫∫
s
v v r ∂f x ∂f y ∂f z + + f ⋅ ds = ∫ dV = ∇ ⋅ f dV ∂x ∂y ∂z V V

v ∂ v ∂ v ∂ ∇ = ex + ey + ez ∂x ∂y ∂z
学习参考书:
1、经典电动力学
蔡圣善 朱 耘 编著
复旦大学出版社
2、电动力学
吴寿煌 丁士章 编
西安交通大学出版社
3、Classical Electrodynamics J.D.Jackson (经典电动力学 J.D.杰克逊 著) 人民教育出版社
电动力学习题参考书 电动力学参考书目 1. 郭硕鸿 电动力学 中山大学 2. 曹昌其 电动力学 北京大学 3. 虞福春 电动力学 北京大学 4. 俞允强 电动力学简明教程 北京大学 6. 孙景李 经典电动力学 南京大学 7. 尹真 电动力学 南京大学 8. 刘觉平 电动力学 武汉大学 9. 谢处方 电磁场与电磁波 10. 何启智 电动力学 四川大学 11. 张泽瑜 电动力学 清华大学 12. 吴寿皇 电动力学 十校合编 13. 梁绍荣 电动力学 北京师范大学 14. 郑锡连 电动力学 15. 王一平 工程电动力学 西北电信工程学院 16. 傅君眉 高等电磁理论 西安交大 17. 冯慈璋 电磁场 西安交大 18. 冯慈璋 静态电磁场 西安交大 19. 劳兰 电磁场和电磁波 20. J.D.Jackson, Classical Electrodynamics 21. und, Electromagnetics 22. Leonard Eyges, The Classical Elctromagnetic field 23. Panofy Phillips, Classical Electricity and magnetism 24. Jerry B.Marion, Classical Electromagnetic Radiation 25. David M. Cook, The Theory of the Electromagnetic field 26. R.H.Atkin, Theoretical electromagnetism theory 27. R.Reitz, Foundation of Electromagnetic theory 28. Curtis Johason, Field and Wave Elecreodynamics 1. 林璇英 电动力学习题解 2. 张文灿 电磁场的难题和例题分析 3. 科大编 美国物理试题与解答 第二卷 电磁学 4. B.B 巴蒂金 电动力学习题集 5. 维克史坦 电动力学习题汇编 6. 西安交大编 电路和电磁场习题解 7. D.K.切格 电磁波问题详解 8. 楼仁海 电磁场理论解题指导 9. 罗澄侯 电磁场和电磁波解题方法 10. 余恒清 电磁波理论解题指南

推迟Green函数与时变电磁场.

推迟Green函数与时变电磁场.

并矢Green函数
频域中的有源Maxwell 方程 式中的源与场分别是时域中的源与场的Fourier变换 消去磁场H(x)后
引入并矢Green函数G(x; x’),使它满足微分方程 和相应的边界条件。方程(9.5.3)具有下述形式的特解
现在求解方程(9.5.4)。将方程(9.5.4)两边同乘以算符 得 它显然有形式解 而方程(9.5.7)成为
推迟Green函数与时变电磁场
刘觉平 武汉大学
推迟Green函数与推迟势
导出无界空间中的推迟Green函数、 单色推迟Green函数 以及所谓的并矢Green函数, 给出势的波动方程的基本解、
推迟势和相应的电磁场的场强。
引入的Green函数 形式解
为了确定矢势分布, 需要明确 的物理意义。而这要求对Green 函数加上限制条件(或初始条件)
利用无界空间中单色推迟Green函数,可将单色推 迟势的振幅写成写成三维形式
单色电磁场的普遍形式
单色电磁场可完全由三维矢势的振幅表出。由推迟势所满足 的Lorentz规范条件 当频率不等于零时,
相应的电磁场场强为
(9.4.2)
利用Lorentz规范下的单色推迟势可以得到频域中由变化 的电荷、电流分布激发的电磁场场强振幅的表达式。将
满足初始条件(9.1.7)的Green函数称为超前Green函数,这时观 测时刻t处在激发时刻t’之前Green函数才可能不为零,这仅对 于反粒子(如正电子)才是可能的。 而满足初始条件(9.1.8)的Green函数称为推迟Green函数,记为 Gr(x; x’);它表示x’处t’时刻激发的场只能在稍后的时刻t到达测 量点x,这正好符合辐射问题的实际情形。对于推迟Green函数, 我们有
若采用无界空间中的推迟Green函数的边界条件。与方程(9.3.5) 比较,可知g(x; x’)是无界空间中单色推迟Green函数,即

电动力学刘觉平版课后答案EDEX第5章 (5)

电动力学刘觉平版课后答案EDEX第5章 (5)
2

(


)





(ϕm 2 )r →∞ = − Hr cos θ
∂ϕ = µ0 m 2 ∂r � � B0 − iωt ( H (t ) = e ) µ0 r =a
(ϕm1 )r =a
∂ϕ = (ϕm 2 ) r = a , µ m1 ∂r
r =a
取金属球外的磁标势 ϕ m 2 的试解为 ϕ m 2 = − Hr cos θ + 球内试解为
第六章
目录:
似稳场
习题 6.5......................................................................................................1
习题 6.5
1 试由导体内场的扩散方程及 Ohm 定律证明: 处于交变场中的导体内的电流密度 j 满足方程
i � � ∇ 2 j − μσ j = 0

证明: 导体内的扩散方程 ∇ E − μσ E = 0 , Ohm 定律: j = σ c E 将 Ohm 定律代入扩散方程,得: ∇ 2 j / σ c − µσ j / σ c = 0 即: ∇ 2 j − μσ j = 0
2

i �


(

)
(̇ )
� � � x × ( x × B )dv
因为交变磁场中,导体的磁矩由导体内的传导电流产生,
iω 3µσ c � 1 � � m = ∫ x × jdv = − V 2 4 µ + 2 µ0


V
� � � � � � � � � � � � − x × ( x × B) = B ( x i x ) − ( Bi x ) x = Br 2 − B r cos θ x

【区级联考】北京市大兴区2024届高三下学期第一次模拟考试理综物理高频考点试题(基础必刷)

【区级联考】北京市大兴区2024届高三下学期第一次模拟考试理综物理高频考点试题(基础必刷)

【区级联考】北京市大兴区2024届高三下学期第一次模拟考试理综物理高频考点试题(基础必刷)学校:_______ 班级:__________姓名:_______ 考号:__________(满分:100分时间:75分钟)总分栏题号一二三四五六七总分得分评卷人得分一、单项选择题(本题包含8小题,每小题4分,共32分。

在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)(共8题)第(1)题三位科学家由于在发现和合成量子点方面的突出贡献,荣获了2023年诺贝尔化学奖。

不同尺寸的量子点会发出不同颜色的光。

现有两种量子点分别发出蓝光和红光,下列说法正确的是( )A.蓝光光子的能量大于红光光子的能量B.蓝光光子的动量小于红光光子的动量C.在玻璃中传播时,蓝光的速度大于红光的速度D.蓝光在玻璃中传播时的频率小于它在空气中传播时的频率第(2)题如图甲所示,大量处于第4能级的氢原子向低能级跃迁时能发出多种频率的光,分别用这些频率的光照射图乙电路中的阴极K,只能得到3条光电流随电压变化的关系曲线,如图丙所示。

下列说法正确的是()A.a光照射光电管产生的光电子动能一定比c光大B.该氢原子共发出3种频率的光C.滑动变阻器滑片滑到最左端时,电流表示数一定为0D.图中M点的数值为-4.45第(3)题在图甲所示的交流电路中,输入端、所接电源电压随时间的变化关系如图乙所示。

原线圈电路中接有““8V,4W””的小灯泡,副线圈电路中所接灯泡L的额定电压为,电阻恒为,定值保护电阻。

滑动变阻器的触头滑到适当位置时,两个灯泡恰好都正常工作。

假设变压器是理想变压器。

下列说法正确的是()A.通过灯泡L的电流方向每秒改变25次B.电源的输出功率是C.变压器原、副线圈的匝数比D.滑动变阻器接入电路的电阻为第(4)题如图为科幻电影中的太空电梯示意图。

超级缆绳将地球赤道上的固定基地、同步空间站和配重空间站连接在一起,它们随地球同步旋转,P为太空电梯。

2023年湖北省武汉市高考物理四调试卷+答案解析(附后)

2023年湖北省武汉市高考物理四调试卷+答案解析(附后)

2023年湖北省武汉市高考物理四调试卷1. 1947年,中国科学家钱三强与何泽慧在利用中子轰击铀核的实验中,观察到铀核可能分裂为三部分或四部分,其中的一种裂变反应是。

关于铀核裂变,下列说法正确的是( )A. 的核子平均质量比的小B. 裂变后与裂变前相比,总质量数增加C. 铀核容易俘获快中子而发生裂变释放核能D. 铀的纯度越高,其裂变的链式反应越难进行2. “夸父一号”卫星全称先进天基太阳天文台,是我国首颗综合性太阳探测专用卫星。

已知“夸父一号”绕地球做匀速圆周运动,运行在距离地面高度约为720km的太阳同步晨昏轨道上,如图所示。

与地球同步卫星相比,“夸父一号”( )A. 周期小B. 线速度小C. 加速度小D. 万有引力小3. 在2022年卡塔尔世界杯期间,“电梯球”好像电梯一样急上急下成为球迷们讨论的热门话题。

某次训练中,一运动员在发“电梯球”时,踢在足球上较硬的部位,足球立即获得的速度飞出,由于气流的影响,足球在飞行过程中会颤动,最后以更大的陡度斜坡的倾斜程度急坠,飞进球门,测得“电梯球”在此过程中的阻力系数随速度v的变化关系如图所示。

下列说法正确的是( )A. 研究如何踢出足球时可将其看作质点B. 足球在上升过程中总是处于超重状态C. 足球在飞行过程中阻力系数逐渐减小,机械能减少D. 足球急坠,是因为速度减小到某一数值后阻力系数随速度减小而增大4. 无线充电技术有电磁感应式、磁共振耦合、电磁谐振式等不同方式,不同方式各有千秋,但都使用了LC振荡电路。

一振荡电路在和时刻自感线圈中磁感线方向和电容器中极板带电情况如图所示。

若,选取时间微元,则下列说法正确的是( )A. 在时刻,电容器正在放电B. 从,电路中电流增大C. 从,自感线圈中磁场减弱D. 从,电容器两极板间电场减弱5. “奋进号”潮流能发电机组是世界上单台容量最大的潮流能发电机组,它的吊装如图所示,其核心部件是“水下大风车”,它的叶片转动时可形成半径为5m的圆面。

【全】刘觉平电动力学课后习题答案

【全】刘觉平电动力学课后习题答案

第一章三維歐氏空間中的張量目录:习题1.1 正交坐标系的转动 (2)习题1.2 物理量在空间转动变换下的分类 (9)习题1.3 物理量在空间反演变换下的进一步分类 (10)习题1.4 张量代数 (15)习题1.5 张量分析 (21)习题1.6 Helmholtz定理 (35)习题1.7 正交曲线坐标系 (38)习题1.8 正交曲线坐标系中的微分运算 (42)习题1.11、 设三个矢量,,a b c 形成右(左)旋系,证明,当循环置换矢量,,a b c的次序,即当考察矢量,,(,,)b c a c a b时,右(左)旋系仍保持为右(左)旋系。

证明:()V a b c =⨯⋅,对于右旋系有V>0.当循环置换矢量,,a b c次序时, ()V b c a '=⨯⋅ =()0c a b V ⨯⋅=〉。

(*)所以,右旋系仍然保持为右旋系 同理可知左旋系情况也成立。

附:(*)证明。

由于张量方程成立与否与坐标无关,故可以选取直角坐标系,则结论是明显的。

2、 写出矢量诸分量在下列情况下的变换矩阵:当Cartesian 坐标系绕z 轴转动角度α时。

解:变换矩阵元表达式为 ij i j a e e '=⋅1112212213233233cos ,sin ,sin ,cos ,0,1a a a a a a a a αααα===-===== 故()cos sin 0sin cos 0001R ααααα⎛⎫⎪=- ⎪ ⎪⎝⎭3、 设坐标系绕z 轴转α角,再绕新的y 轴(即原来的y 轴在第一次转动后所处的位置)转β角,最后绕新的z 轴(即原来的z 轴经第一、二次转动后所处的位置)转γ角;这三个角称为Euler 角。

试用三个转动矩阵相乘的办法求矢量诸分量的在坐标轴转动时的变换矩阵。

解:我们将每次变换的坐标分别写成列向量,,,X X X X '''''', 则 ()()(),,z y z X R X X R X X R X αβγ'''''''''''''===∴()()()z y z X R R R X γβα''''''=绕y '-轴转β角相当于“先将坐标系的y '-轴转回至原来位置,再绕原来的y-轴(固定轴)转β角,最后将y-轴转至y '-轴的位置”。

2024届广东省佛山市顺德区高三下学期二模物理核心考点试题

2024届广东省佛山市顺德区高三下学期二模物理核心考点试题

2024届广东省佛山市顺德区高三下学期二模物理核心考点试题学校:_______ 班级:__________姓名:_______ 考号:__________(满分:100分时间:75分钟)总分栏题号一二三四五六七总分得分评卷人得分一、单项选择题(本题包含8小题,每小题4分,共32分。

在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)(共8题)第(1)题小型手摇发电机线圈共N匝,每匝可简化为矩形线圈abcd,磁极间的磁场视为匀强磁场,方向垂直于线圈中心轴,线圈绕匀速转动,如图所示,矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0,不计线圈电阻,则发电机输出电压( )A.峰值是B.峰值为2C.有效值为D.有效值为第(2)题如图所示,四个电荷量均为+q的点电荷固定在一个正方形abcd的四个顶点上,用一小型金属球壳将d点处正电荷封闭在球心位置,球壳半径远小于ab边长。

M、N分别为ab和bc的中点,则下列说法正确的是( )A.O点处的电场强度沿Od方向B.M点处的电场强度沿OM方向C.N点处的电场强度大小为0D.若将金属球壳接地,O点处的电场强度不变第(3)题热力学循环是指工作物质经过一系列状态的变化后回到它的初始状态这种周而复始的全过程,理论上一个热力学循环由三个或多个热力学过程组成(通常为四个),又称循环过程,简称循环。

热力学循环用以实现热能与机械能的转换,如在热力学理论中用卡诺循环研究热机的效率;在热工学中用狄塞尔循环对内燃机进行理论研究等。

我们将一定质量的理想气体热力学循环简化后如图所示,且,下列说法正确的是()A.从A到C过程中气体分子热运动的平均速率先变大后变小B.从A到C过程中气体向外界放热C.从C到A过程中气体对外界做功D.从A到最终回到A的循环过程中气体与外界热量交换为0第(4)题如图,1831年8月29日,法拉第在一个软铁圆环上绕两个互相绝缘的线圈和。

与电池、开关组成回路,的两端用导线连接,导线正下方有一枚小磁针。

量子力学作业参考答案(刘觉平)

量子力学作业参考答案(刘觉平)
同理在本征态 中
因此 = 同理 =
3-4.定义向自旋态 的投影算子为 ,证明:向本征值为 的本征态 和 的投影算子分别为
解:令 , 则 则由 得
1)本征值为1,本征态为


2)本征值为-1,本征态为


习题五
2-7.有限空间平移变换算符为
式中, 为动量算符。
计算 ;期望值 在坐标平移变换下的变化。
(1)解:
得:
而吸收过程中作用距离(即核半径)约为飞米量级,比 小,因此要用量子力学处理。
(2)由
注意到: >>

利用Einstein-de Broglie关系
得:
这比原子半径小的多,因此不需用量子力学处理。
(3)显然子弹不是相对论的,故可利用 。
代入Einstein-de Broglie关系
得: ,这比子弹的运动尺度小的多,不需用量子力学处理。
解:
同取行列式得
det( )=
由于
解之得
9.假设Hilbert空间由厄密算符A的非简并本征态矢 所张成。
a.试证 是零算符。
b.说明算符 的意义。
解:
(1)
(2)由 可知当 , ;
当 , 。由此可知此算符是选出矢量 部分
11.算符 (相应于物理量 )在 和 中的测量值分别为 ,算符 (相应于物理量 )在 和 中的测量值分别为b1和b2,而
习题一
1.计算下列情况的Einstein-de Broglie波长,指出哪种过程要用量子力学处理:
(1)能量为0.025eV的慢中子 被铀吸收;
(2)能量为5MeV的α粒子穿过原子 ;
(3)飞行速度为 质量 为的子弹的运动。

矩形波导中电磁波截止波长的计算(1)(1)

矩形波导中电磁波截止波长的计算(1)(1)

矩形波导中电磁波截止波长的计算之杨若古兰创作周和伟物理与电子信息工程学院07物理学 07234030[摘要]:本文从麦克斯韦方程组出发,从理论上推导了电磁场遵守的动摇方程和时谐电磁波遵守的动摇方程;根据边值关系从理论上求出了时谐电磁波在矩形波导中的解,并对矩形波导管中传播的电磁波波解进行了讨论;计算了分歧尺寸的矩形波导管的截止波长,截止波长大多属于厘米量级,说明波导管只适用于传播微波.[关键词]:矩形波导电磁波截止波长1绪言波导是一种用来束缚或引诱电磁波传输的安装,矩形波导是指横截面是矩形的波导,普通是中空的金属管.也有其他方式的波导安装,如介质棒或由导电材料和介质材料构成的混合构件[1].是以,在广义的定义下,波导不但是指矩形中空金属管,同时也包含其他波导方式如矩形介质波导等,还包含双导线、同轴线、带状线、微带和镜像线、单根概况波传输线等.根据波导横截面的外形分歧还有其他外形波导,如圆波导等.尽管已存在很多分歧波导方式,且新的方式还不竭出现,但直到目前,在实际利用中矩形波导是一种最次要的波导方式.因为无线旌旗灯号传输媒介,具有传输频带宽、传输损耗小、可靠性高、抗干扰能力强等特点,是以波导技术在电子技术领域应用非常广泛,次要用于铁氧体结环形器,窄壁缝隙天线阵[2],速调管矩形波导窗,高精度矩形弯铜波导管加工研讨【3】等器件设备的制作生产,和在地铁旌旗灯号零碎中的利用都很广泛.为了加深对波导传输特性的理解,本文从麦克斯韦方程组出发,推导了电磁场遵守的动摇方程和时谐电磁波遵守的动摇方程;根据边值关系从理论上求出了时谐电磁波在矩形波导中的解,并对矩形波导管中传播的电磁波波解进行了讨论;计算了分歧尺寸的矩形波导管的截止波长,发现其截止波长都在厘米量级,说明波导管只适用于传播微波.2电磁波基来源根基理建立麦克斯韦方程组的历史布景麦克斯韦首先从论述力线着手,初步建立起电与磁之间的基本关系.1855年,他发表了第一篇电磁学论文《论法拉第的力线》.在这篇论文中,用数学说话表述了法拉第的电紧张态和力线概念,引进感生电场概念,推导出了感生电场与变更磁场之间的关系.1862年他发表了第二篇论文《论物理力线》,不单进一步发展了法拉第的思想,扩充到磁场变更发生电场,而且得到了新的结果:电场变更发生磁场.是以预言了电磁波的存在,而且证明了这类波的速度等于光速,揭示了光的电磁实质.1864年他的第三篇论文《纯磁场的动力学理论》,这篇文章包含了麦克斯韦电磁理论研讨的次要成果,麦克斯韦次要从几个基本实验事实出发,应用处论的观点,引进了位移电流概念,按照电磁学的基来源根基理推导出全电流定理,最初建立起电磁场的基本方程.麦克斯韦在总结库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果的基础上.结合本人提出的涡旋电场和位移电流的概念,建立了第一个完好的电磁理论体系.这个次要的研讨结果以论文的方式发表在1865年的英国皇家学会的会报上.论文中列出了最初方式的方程组,由20个等式和20个变量构成,其中包含麦克斯韦方程组的分量方式.麦克斯韦方程组涡旋电场假说、位移电流假说一个闭合回路固定在变更的磁场中,则穿过闭合回路的磁通量就要发生变更.根据法拉第电磁感应定律,闭合回路中要发生感应电动势.因此在闭合回路中,肯定存在一种非静电性电场.麦克斯韦对这类情况的电磁感应景象作出如下假设:任何变更的磁场在它四周空间里都要发生一种非静电性的电场,叫做感生电场,感生电场的场强用符号E 暗示.感生电场与静电场有不异处也有分歧处.它们不异处就是对场中的电荷都施以力的感化.而分歧处是[4]:(1)激发的缘由分歧,静电场是由静电荷激发的,而感生电场则是由变更磁场合激发:(2)静电场的电场线起源于正电荷,终止于负电荷,静电场是势场,而感生电场的电场线则是闭合的,其方向与变更磁场的关系满足左旋法则,是以感生电场不是势场而是涡旋场.恰是因为涡旋电场的存在,才在闭合回路中发生感生电动势,其大小等于把单位正电荷沿任意闭合回路挪动一周时,感生电场合i E 作的功暗示为:⎰=-=Edl dld E m l φ(2.1) 该当指出:法拉第建立的电磁感应定律,只适用于由导体构成的回路,而根据麦克斯韦关于感生电场的假设,电磁感应定律有更深刻的意义,即不管有没有导体构成闭合回路,也不管回路是在真空中还是在介质中,式(2.1)都是适用的.如果有闭合的导体回路放人该感生电场中,感生电场就迫使导体中自在电荷作宏观活动,从而显示出感生电流;如果导体回路不存在,只不过没有感生电流而已,但感生电场还是存在的.从式(2.1)还可看出:感生电场E的环流普通不为零,所以感生电场是涡旋场.位移电流概念是麦克斯韦在建立电磁场理论过程巾提出的次要假设.它标明,磁砀不但可以由电流发生,变更的电场也能够发生磁场.位移电流和有旋电场的概念从两个方面深刻而完好地揭示了电场和磁场之间的内在联系和彼此依存,即电磁场是统一的不成分割的全体.传导电流和位移电流都能发生磁场,两种磁场都能对其中的电流或活动电荷施加磁力,两种磁场的性质也不异,即都是有旋无源的.但是,两种磁场也有区别,除了发生缘由分歧外,因为位移电流其实不暗示电荷在空间的活动,所以它与传导电流分歧,没有热效应和化学效应,只要磁效应.空间的总磁场是传导电流和位移电流发生的磁场之和,是无源有旋的矢量场,其磁力线闭合.位移电流假设的提出,清除了把安培环路定理从恒定情形推广到变更情形时碰到的矛盾和困难,使麦克斯韦得以建立齐备的电磁场方程组.麦克斯韦方程组关于电磁波等理论预言实验的证明,不但具有深刻的理论意义和巨大的利用价值,也证明了位移电流假设的准确性.麦克斯韦方程组的简易推导(1)麦克斯韦方程组的积分方式[5]在电磁学中我们晓得,一个电荷q发出的电通量老是反比于q,与附近有没有其他电荷存在有关.由库仑定律可以推出关于电通量的高斯定理:0εq s d E s =⋅⎰ (2.2)因静电场的电场线分布没有漩涡状结构,因此可推导静电场是无旋的.1831年法拉第发现当磁场发生变更时,附近闭合线圈中的感应电动势与通过该线圈内部的磁通量变更率成反比,可暗示为:S d B dt d s⋅-=⎰ε(2.3)感应电动势是电场强度沿闭合回路的线积分,是以电磁应定律可写为:S d B dt d l d E s ⋅-=⋅⎰⎰(2.4)若回路L 是空间中的一条固定回路,则(2.4)式中对t 的全微分可代为偏微分:S d t B l d E s ⋅∂∂-=⋅⎰⎰(2.5)上面研讨电流和磁场的彼此感化.实验指出,一个电流元历在磁场中所受的力可以表为:B l Id F d ⨯=(2.6)恒定电流激发磁场的规律由毕奥一萨伐尔定律给出.设()'x J 为源点'x 上的电流密度,'r 为由'x 到场点x 的距离,则场点上的磁感应强度为:()()'3'04dr r r x J u x B ⎰⨯= π(2.7) 试(2.7)中的0u 为真空磁导率,积分广泛电流分布区域.细导线上恒定电流激发磁场的毕奥一萨伐尔定律写为:()⎰=34r l Id u x B oπ(2.8)根据安培环路定律,对于连续电流分布j ,在计算磁场沿回路l 的环量时,只需考虑通过觉得l 鸿沟的曲面的电流,在s 以外流过的电流没有贡献.是以,环路定律表为:s d j u l d B s o l⋅=⋅⎰⎰(2.9) 上面研讨了变更磁场激发电场,由麦克斯韦位移电流假设的结论变更电场激发磁场可推广得:s d t E j u l d B o s o ⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=⋅⎰⎰ε(2.10) 由电磁学的常识,我们晓得由电流激发的磁感应线老是闭和曲线,是以,磁感应强度雪是无源场,暗示B 无源性的积分方式是雪对任何闭和曲面的总通量为零,即利用磁场高斯定理得:o s d B s =⋅⎰(2.11)由上得出麦克斯韦方程组的积分方式:s d t E j u l d B o s o l ⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=⋅⎰⎰ε (2.12) (2)麦克斯韦方程组的微分方式【7】由麦克斯韦方程组的积分方式和数学公式:()S d A l d A s l ⨯∇=⋅⎰⎰(2.13)推导出微分方式如下:t E u j u B o o o ∂∂+=⨯∇ ε(2.14)2.2.3 麦克斯韦方程组的意义麦克斯韦方程组最次要的特点是它揭示了电磁场的内部的感化和活动.不但电荷和电流可以激发电磁场,而且变更的电场和磁场也能够彼此激发.是以只需某处发生电磁扰动.因为电磁场彼此激发,它就在空间中活动传播,构成电磁波.麦克斯韦首先从这个方程组在理论上预言了电磁波的存在,而且指出光波就是一种电磁波【10】.麦氏方程组不但揭示了电磁场的活动规律,更揭示了电磁场可以独立于电荷以外而存在,如许就加深了我们对电磁场物资性的认识.从麦克斯韦方程组出发推导电磁波的动摇方程电磁波动摇方程普通情况下,电磁波的基本方程是麦克斯韦方程组[5]:0=⋅∇B (2.15)此刻我们在研讨在没有电荷电流分布的自在空间或均匀的绝缘介质中的电磁场活动方式.在自在空间中,电磁和磁场互相激发,电磁场的活动规律是齐次得到麦克斯韦方程组:0=⋅∇B (2.16)先讨论真空情形.在真空中,E D 0ε= ,H B 0μ=.取( 2.16 )第一式子的旋度并利用第二式得:()2200t E B t E ∂∂-=⨯∇∂∂-=⨯∇⨯∇ εμ(2.17)用矢量分析公式及0=⋅∇E 得代入(2.17)式得电场E 的偏微分方程:022002=∂∂-∇tE E εμ (2.18)在方程组(2.16)式子中消去电场,可以得到磁场B 的偏微分方程:022002=∂∂-∇tB B εμ(2.19) 令001εμ=c (2.20)则E 和B 的方程可以写为 012222=∂∂-∇tB c B (2.21) 方式如(2.21)的方程称为动摇方程时谐电磁波的动摇方程在很多实际情况下,电磁波的激发源常常以大致确定的频率作正弦振荡,因此辐射出的电磁波也以不异的频率作正弦振荡,这类以必定频率作正弦振荡的波称为时谐电磁波【8】.上面就只讨论必定频率的电磁波,设角频率为ω,电磁场对时间的依附关系是t ωcos ,或用复数方式暗示为t e x B t x B ω-=)(),( (2.22)我们研讨时谐情形下的麦氏方程组,在必定频率下对线性均匀介质有 E D ε=,H B μ= 把(2.22)式子(2.16)式,得0=⋅∇H (2.23)在0≠ω的时谐电磁波情形下这组方程不是独立的.因为0)(=⨯∇⨯∇E ,因此0=⋅∇H ,取(2.23)第一式旋度并用第二式的 由()E E E E 22)(-∇=∇-⋅∇∇=⨯∇⨯∇ ,上式子变成 加上式子0=⋅∇E 得到时谐电磁波方程E i E i B ⨯∇-=⨯∇-=μεκω(2.24)3 矩形波导中的电磁波的求解图3-1是矩形波导的结构示意图,波导四壁由良导体构成,其截面长为a ,宽为b .此刻求矩形波导内的电磁波解,选择不断角坐标系,取波导内壁面为0=x 和a ,0=y 和 b ;图 3-1 矩形波导结构z 轴沿传播方向,在必定频率下,管内时谐电磁波遵守亥姆霍兹方程:μεωκ=()满足条件0=⋅∇E 的解 ,此解在管壁上还须要满足鸿沟条件0=⨯E e n 及电场在管壁上的切向分量为0,因为电磁波沿z 轴方向传播,它应有传播因子t i z i z e ωκ-,是以,我们把电场E取为 z ik z e y x E z y x E ),(),,( =()代入()式得0),()(),()(222222=++∂∂+∂∂y x E k k y x E yx z () 用直角坐标分离变量,设()y x ,μ 为电磁波的任不断角分量,它满足方程(),设())()(,y Y x X y x =μ 则上式可分解为两个方程:2222k k k k z y x =++()解()式,得()y x ,μ的特解())sin cos )(sin cos (,2211y k D y k C x k D x k C y x y y x x ++=μ()22,11,,D C D C 是任意常数,()y x ,μ具体暗示E 的某特定分量时,考虑鸿沟0=⨯E e n 和 0=∂∂nE n 还可以得到对这些常数的一些限制条件. 由0=x 和0=y 面上的鸿沟条件可得z ik y x z zz ye k x k A E sin sin 3=)再考虑b y a x ==,面上的鸿沟条件,得b k a k y x ,必须为π的整数倍,即b n k a m k y x ππ==, (.....2,1,0,=n m )m 和n 分别代表沿矩形两边的半波数目.对解()式还必须加上条件0=⋅∇E ,由此条件得 0321=++A ik A k A k z y x ()是以,在321,,A A A 中只要两个是独立的,对于每一组(n m ,)值,有两种独立波模.E 的解出后,磁场H 由式子E i E i B ⨯∇-=⨯∇-=μεκω 给出E i H ⨯∇-=ωμ() 由()式,对必定的(m, n)如果选一种波模具有0=z E ,则该波模的x y k k A A //21-=就完好确定,因此另一种波模必须有0≠z E ,由()式可看出,对0=z E 的波模,0≠z H .是以,在波导内传播的波由如下特点:电场E 和磁场H 不克不及同时为横波.通常选一种波模为0=z E 的波,称横电波(TE ),另一种波模为0=z H 称横电波(TM ).TE 波和TM 波又按(m, n )值的分歧而分为mn TE 和mn TM 波,普通情形下,在波导中可以存在这些波的叠加.4截止波长的推算截止波长公式的理论推导在(3.7)式0321=++A ik A k A k z y x 中,k 为介质内的波数,它由激发频率ω确定;x k 和y k 由b n k a m k y x ππ==,式确定,它们决定于管截面的几何尺寸和波模的(m ,n )数.若激发频率降低到22yx k k k +<,则变成虚数,这时候传播因子z ik ze 变成衰减因子[9].在这类情形下,电磁场不在是沿波导传播的波,而是沿z 轴方向振幅不竭衰减的电场振荡.能够在波导内传播的波的最低频率c ω称为该波模的截止频率.由0321=++A ik A k A k z y x 和bn k a m k y x ππ==, (.....2,1,0,=n m ) (n m ,)型的截止角频率为22,)()(bn a m mn c +=μεπω) 由με1=c ,πω2=f,22,)()(bna m mn c +=μεπω,f c =λ, 得: 22)()(2bn a m +=λ (4.2)若b a >,则10TE 波有最低截止频率μεωπa c 212110,= (4.3)若管内为真空,此最低截止频率为c/2a 响应的截止波长为a c 210,=λ)矩形波导管截止波长的数值计算上一节得到了电磁波在矩形波导中传播的截止波长,为了加深对矩形波导管截止波长的理解,我们利用(4.2)式实际计算了几种分歧几何尺寸的矩形波导管的较低阶模式的截止波长,计算结果如表(4.1)、(4.2)、(4.3)所示.表(4.1)cm cm b a 32⨯=⨯表()cm cm b a 42⨯=⨯表(4.2)cm cm b a 52⨯=⨯表(4.1)是横截面尺寸为cm cm b a 32⨯=⨯的矩形波导管的110110TE TE TE 和、三种模式的截止波长,从表中可看出随模序数的添加,截止波长减小,能够在该波导管中传输的最长波长是01TE 模,其截止波长为cm 6;表()是横截面尺寸为cm cm b a 42⨯=⨯的矩形波导管的110110TE TE TE 和、三种模式的截止波长,从表中可看出随模序数的添加,截止波长减小,能够在该波导管中传输的最长波长是01TE 模,其截止波长为cm 8;表()是横截面尺寸为cm cm b a 52⨯=⨯的矩形波导管的110110TE TE TE 和、三种模式的截止波长,从表中可看出随模序数的添加,截止波长也减小,能够在该波导管中传输的最长波长是01TE 模,其截止波长为cm 10. 5 结论通过对在矩形波导中传播的电磁波的求解,可以晓得电磁波在矩形波导中传播存在一个截止波长,而且波长较短,大都属于厘米量级波——微波,也就是存在一个截止频率,所以波导管相当于一个高通滤波器,频率比截止频率低的电磁波不克不及在波导管中传输,只要频率比截止频率高的电磁波才干在波导管中传输.参考文献:[1]刘觉平. 电动力学[M]. 北京:高等教育出版社, 2004: 259 - 260.[2]史三银.电铸的道理与利用[M].北京:机械工业出版社,2005,3.[3]黄迺本.方奕忠. 电动力学进修辅导书[M]. 北京:高等教育出版社, 2004: 98.[4]郭硕鸿. 电动力学[M]. 北京:高等教育出版社, 1997: 159, 164 - 166.[5]刘玲丽.关于麦克斯韦方程组建立的讨论[J].赣南师范学院物理学报,2002,23(5):124-129.[6]褚言正.经典电磁场麦克斯韦方程组的理论推证[J].重庆工业高等专科黉舍学报,2000,12(4):11—13.[7]胡鸿奎,张占新.麦克斯韦方程微分方式的推导[J].白城师范学院物理学报,2005,14(6):61-62.[8] 李龙,张玉,梁昌洪.矩形波导宽边缝隙天线的改进共形分析[J].电子学报,2003,31(6):860-863.[9] 范颖鹏,杜正伟,龚克.开缝矩形腔屏蔽特性研讨[J].电子与信息学报,2005,27(12):2 005.2 007.[10]kAWAMURA Y,ITAGAKI Y,TOYADA K,et a1.A simple optical device for generating square fiat—top intensity irradiation from a Gaussian laser beam [J].Opt Commun,1983,48(1):44~46.Rectangular waveguide calculation of electromagnetic cutoffwavelengthZhou HeweiDepartment of Physics and Electronic Information ScienceEducation Physics Major 07234030[Abstract] :This paper, starting from maxwell's equations is derived the wave equation and electromagnetic follow when the electromagnetic wave equation following harmony; According to the boundary value relation from theoryand from the electromagnetic field in a rectangular waveguide when the harmony of the rectangular wave solution, and spread of the electromagnetic wave solutions are discussed; Calculated the different sizes of rectangular wave wave the cutoff wavelength, explain only applies to spread microwave. [Key words] :A rectangular waveguide, electromagnetic wave, cutoff wavelength。

电动力学刘觉平版课后答案EDEX第4章 (4)

电动力学刘觉平版课后答案EDEX第4章 (4)
s
所以
��� µ F12 = − 4π
� � � � � ��' j ( x ) × [ j ( x ) × ( x − x )] 2f 3 3 ' 1f � ��' 3 ∫v1 d x ∫v2 d x |x−x | � � �� � µ II ' dl × [dl ' × ( x − x ' )] =− � �� ∫L � ∫ L' 4π � | x − x ' |3 �� � � � �� � � (� µ II ' (dl ⋅ dl ' )( x − x ' ) x − x' ) ' �� �� =− { + dl [ dl ⋅ ]} � � ∫L � ∫ L' 4π � | x − x ' |3 | x − x ' |3
j
m
= - I W/(4p )
解: 将这一电流圈划分成无数的小电流圈,对于每一个小块面元,都相应的有一个磁矩,
� � dm = Idσ I � 1 它所产生的磁标势为 (1) dϕ m = − dσ ⋅∇ 4π r I � 1 所以整个回路 L 产生的磁标势是 ϕm = − dσ ⋅∇ ∫ 4π R � ˆ σ =r ˆ R 2d Ω dσ = rd

R 2d Ω
−1 IΩ =− 2 R 4π
反之,仍然得到这个结果。
这里处理与书上略有不同,将书上的问题揭露出来了。关键是这里面, dσ = R d Ω 不是总 能成立,左边总是大于零,右边可正可负。事实上,如果我们认为 Ω 是总大于零的,而将 正负号归于电流 I, 那也可以。 这里的一些问题本质上是由于观察点与坐标原点不是同一点。

电力系统稳态分析第四次作业参考答案可编辑

电力系统稳态分析第四次作业参考答案可编辑
2、电力系统的节点按运行状态的不同分为哪几类?每类的节点的已知量和待求量是什么?
答:根据已知变量和待求变量的不同,电力系统的节点可以分为PQ节点、PV节点和平衡节点。PV节点已知节点的发电机有功功率PG、无功功率QG和负荷的有功功率PL、无功功率QL,待求量为节点电压大小U和电压相角δ;PV节点已知节点的发电机有功功率PG、节点电压大小U和负荷的有功功率PL、无功功率QL,待求量为电压相角δ和无功功率QG;平衡节点已知负荷的有功功率PL、无功功率QL,和节点电压大小U、电压相角δ=0,待求量为发电机有功功率PG、无功功率QG。
第四次作业参考答案
1、电力系统潮流计算的数学模型为什么采用节点电压方程,而不采用回路电流方程?
答:电力系统潮流计算中之所以采用节点电压方程而不采用回路电流方程,主要由于以下原因:①电力系统等值网络中独立节点数远远少于独立回路数(电力系统等值网络中有很多的接地支路,所以导致独立回路数远远多余独立节点数);②对具有交叉跨接的非平面网络,建立独立节点电压方程式较建立独立回路电流方程式方便;③建立独立节点电压方程式前,不必将并联支路合并,而建立独立回路电流方程式前,需要将并联支路合并,以减少独立方程式数;④网络结构或变压器变比改变时,节点导纳矩阵的修改比较方便。
3、求下图所示等值网络的节点导纳矩阵(图中数值为标么阻抗)。解: Nhomakorabea支路导纳为:
、 、 、
、 、
、 。
各节点的自导纳和互导纳分别为:
、 、
、 、
、 、

、 、 。
节点导纳矩阵为:
4、某系统节点导纳矩阵如下。若在节点1、3间增加一条阻抗Zk=j2的线路,求修改后的节点导纳矩阵。
解:
修改后的节点导纳矩阵为:

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长沙理工大学备课纸电动力学习题.长沙理工大学备课纸第一章习题练习一a r?(x?x')i?(y?y')j?(z?z')k E,k为常, 为常矢量, 1.若为从源点指向场点的矢量0 2???r??r?)??(ra???r?r)?((a?r)?a???______,___, ,_____, ___,_____矢量,则,???r??[E sin(k?r)]????________, ______,_______. ______, r?A)(????0 rr ?kri??(Ee)?3??[rf(r)]?0r??)(??r/r________.当,_______, ______. 时0 ??[rf(r)]?____________f V f内唯一确定. 和____________在,以及该矢量在边界上的切向或法向分量,则练习二3.当下列四个选项(A.存在磁单级, B.导体为非等势体, C.平方反比定律不精确成立,D.光速为非普适常数)中的_ ___选项成立时,则必有高斯定律不成立.满足为稳恒电流情况下的电流密度,则若4.电荷守恒定律的微分形式为_______________,JJ_______________.5.场强与电势梯度的关系式为__________.对电偶极子而言,如已知其在远处的电势为- 1 -长沙理工大学备课纸3???)/(4R?P?R,则该点的场强为__________. 0 a(r?a)Q任意一点的球体内,则在球外的散度为6.自由电荷均匀分布于一个半径为D )a(r?为散度的_____________, 内任意一点D21 P .____________R rbarb,(aE??已知空间电场为7.为常数),则空间电荷分32rr______.布为 a)?a(r I的旋度的大均匀分布于半径为的无穷长直导线内,则在导线外8.电流任意一点B )?(ra的旋度的大小为___________导线内. 任意一点小为________, B??D的微分关系为均匀电介质(介电常数为与电位移矢量)中,自由电荷体密度为9.f ?P?与则与电极化矢量的微分关系为_________________________, 缚电荷体密度为,PP?.间的关系为________________________________fPR的球形区域,设空无穷大的均匀电介质被均匀极化,极化矢量为,若在介质中挖去半径为10.R._____________,则该处的极化电荷面密度为心球的球心到球面某处的矢径为?q___________.电量为11.的均匀介质中,则点电荷附近的极化电荷为的点电荷处于介电常数为H?JJ磁,,,12.某均匀非铁磁介质中稳恒自由电流密度为磁化电流密度为磁导率,磁场强度为,Mf- 2 -长沙理工大学备课纸J?M????H?M J间的关系为_______________与化强度为______,,则______,.M f 13.在两种电介质的分界面上,所满足的边值关系的形式为E,D__________________________,______________________.?E. 如果在介质中沿电场方向挖一窄缝的均匀各向同性介质中的电场为,14.介电常数为则缝中电场强度为______________.?E,在垂直于电场方向横挖一窄缝,则缝介电常数为的无限均匀的各项同性介质中的电场为15.中电场强度大小为______________________.16.在半径为的球内充满介电常数为的均匀介质,球心处放一点电荷,球面为接地导体球壳,?R 如果挖去顶点在球心的立体角等于2的一圆锥体介质,则锥体中的场强与介质中的场强之比为__________________.I?的均匀介质,球心处放一点电荷,球面在半径为的球内充满介电常数为17.?R2?1r的一圆锥体介质,锥体为接地导体球壳,如果挖去顶点在球心的立体角等于2处导体壳上的自由电荷密度与介质附近导体壳上的自由电荷密度之比为.________________________ 为式形矢系值的满所足上界的介种在18.两磁质分面, 边关的量B,H- 3 -纸备课工理大学长沙.,______________________________________________________________19.,则储存在单位长度导体内的磁场能为I以截面半径为b无限长直圆柱导体,均匀地流过电流__________________.),如图在同轴电缆中填满磁导率为的两种磁介质,它们沿轴各占一半空间。

第四次 静电场恒定电流

第四次 静电场恒定电流

练习四 静电场和恒定电流1.(点电荷场强计算)(多选)在光滑绝缘的水平桌面上有四个小球构成菱形,其带电量如图所示.图中-q 与-q 的连线跟-q 与+Q 的连线之间夹角为α,若该系统处于平衡状态,则正确的关系式为( )A .cos 3 α=q8QB .cos 3α=q 2Q 2C .sin 3α=Q 8qD .sin 3α=Q 2q22.(等量电荷周围电场电势分布)如图所示,Q 1、Q 2为两个等量正点电荷,在Q 1、Q 2产生的电场中有M 、N 和O 三点,其中M 和O 在Q 1、Q 2的连线上,O 为连线的中点,N 为Q 1、Q 2连线垂直平分线上的一点,ON =d .下列说法正确的是( )A .在M 、N 和O 三点中,O 点电势最低B .在M 、N 和O 三点中,O 点电场强度最小C .若O 、N 间的电势差为U ,则N 点的电场强度为U dD .若O 、N 间的电势差为U ,将一个带电荷量为q 的正点电荷从N 点移动到O 点,电场力做功为qU3(割补法)已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同.如图所示,半径为R 的球体上均匀分布着电荷量为Q 的电荷,在过球心O 的直线上有A 、B 两个点,O 和B 、B 和A 间的距离均为R .现以OB 为直径在球内挖一球形空腔,若静电力常量为k ,球的体积公式为V =43πr 3,则A 点处检验电荷q 受到的电场力的大小为( )A.5kqQ 36R 2B.7kqQ 36R 2C.7kqQ 32R 2D.3kqQ 16R 2 4.(对称法)均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场.如图所示,在半球面AB 上均匀分布正电荷,总电荷量为q ,球面半径为R ,CD 为通过半球顶点与球心O 的轴线,在轴线上有M 、N 两点,OM =ON =2R ,已知M 点的场强大小为E ,则N 点的场强大小为( )A.kq 4R 2B.kq2R 2-E C.kq4R2-E D.kq2R2+E 5、(电场线与轨迹)(2017·高考天津卷)(多选)如图所示,在点电荷Q 产生的电场中,实线MN 是一条方向未标出的电场线,虚线AB 是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹.设电子在A 、B 两点的加速度大小分别为a A 、a B ,电势能分别为E p A 、E p B .下列说法正确的是( )A .电子一定从A 向B 运动B .若a A >a B ,则Q 靠近M 端且为正电荷C .无论Q 为正电荷还是负电荷一定有E p A <E p BD .B 点电势可能高于A 点电势6、(等差等势面与轨迹)[2-2](多选)如图所示,虚线a 、b 、c 代表电场中三个等势面,相邻等势面之间的电势差相同,实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域的运动轨迹,P 、Q 是这条轨迹上的两点,由此可知( )A .三个等势面中,c 等势面电势最高B .带电质点通过P 点时电势能较大C .带电质点通过Q 点时动能较大D .带电质点通过P 点时加速度较大 7、(电势差与电场强度关系)如图所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中坐标原点O 处的电势为零,点A 处的电势为6 V ,点B 处的电势为3 V ,则电场强度的大小为( )A .200 V/mB .200 3 V/mC .100 V/mD .100 3 V/m8、(2016·高考天津卷)如图所示,平行板电容器带有等量异种电荷,与静电计相连,静电计金属外壳和电容器下极板都接地,在两极板间有一个固定在P 点的点电荷,以E 表示两板间的电场强度,E p 表示点电荷在P 点的电势能,θ表示静电计指针的偏角.若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置,则( )A .θ增大,E 增大B .θ增大,E p 不变C .θ减小,E p 增大D .θ减小,E 不变9、如图,一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连,极板水平放置,极板间距为d ,在下极板上叠放一厚度为l 的金属板,其上部空间有一带电粒子P 静止在电容器中,当把金属板从电容器中快速抽出后,粒子P 开始运动,重力加速度为g .粒子运动加速度为( )A.l dg B.d -l d gC.ld -lg D.dd -lg 10.(带电粒子在电场中的偏转)如图所示,带正电的粒子以一定的初速度v 0沿两板的中线进入水平放置的平行金属板内,恰好沿下板的边缘飞出,已知板长为L ,板间的距离为d ,板间电压为U ,带电粒子的电荷量为+q ,粒子通过平行金属板的时间为t (不计粒子的重力),则( )A .在前t 2时间内,电场力对粒子做的功为qU4B .在后t 2时间内,电场力对粒子做的功为3qU8C .在粒子下落前d 4和后d 4的过程中,电场力做功之比为1∶2D .在粒子下落前d4和后d4的过程中,电场力做功之比为2∶111、(等效重力)如图所示,空间有一水平向右的匀强电场,半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内,O是圆心,AB是竖直方向的直径.一质量为m、电荷量为+q(q>0)的小球套在圆环上,并静止在P点,OP与竖直方向的夹角θ=37°.不计空气阻力.已知重力加速度为g,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.(1)求电场强度E的大小;(2)若要使小球从P点出发能做完整的圆周运动,求小球初速度的大小应满足的条件.12、(电流的微观表达式)在显像管的电子枪中,从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场,设其初速度为零,经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束.已知电子的电荷量为e、质量为m,则在刚射出加速电场时,一小段长为Δl的电子束内的电子个数是( )A.IΔleSm2eUB.IΔlem2eUC. IeSm2eUD.ISΔlem2eU13、(闭合电路欧姆定律)如图所示的电路中,电源电动势E=10V,内阻r=0.5Ω,电动机的电阻R0=1.0Ω,电阻R1=1.5Ω.电动机正常工作时,电压表的示数U1=3.0V,求:(1)电源释放的电功率;(2)电动机消耗的电功率.将电能转化为机械能的功率;(3)电源的输出功率.14、(动态分析)如图所示电路,电源内阻不可忽略.开关S闭合后,在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中( )A.电压表与电流表的示数都减小B.电压表与电流表的示数都增大C.电压表的示数增大,电流表的示数减小D.电压表的示数减小,电流表的示数增大15.(故障分析)在如图所示的电路中,闭合开关S后,L1、L2两灯泡都正常发光,后来由于某种故障使L2突然变亮,电压表读数减小,由此推断,该故障可能是( )A.L1灯丝烧断B.电阻R2断路C.电阻R2短路D.电容器被击穿短路16.(延伸)(多选)如图所示电路中,电源内阻不能忽略,两个电压表均为理想电表.当滑动变阻器R 2的滑动触头P 移动时,关于两个电压表V 1与V 2的示数,下列判断正确的是( )A .P 向a 移动,V 1示数增大、V 2的示数减小B .P 向b 移动,V 1示数增大、V 2的示数减小C .P 向a 移动,V 1示数改变量的绝对值小于V 2示数改变量的绝对值D .P 向b 移动,V 1示数改变量的绝对值大于V 2示数改变量的绝对值 17、(效率与功率)(多选)在如图所示的电路中,电源内阻不能忽略,当移动滑动变阻器滑片时,电流表示数变大,则( )A .电源的总功率一定增大B .电源的输出功率一定增大C .电源内部消耗的功率一定减小D .电源的效率一定减小 18、(含容电路)图17中,E=10V ,R1=4Ω,R2=6Ω,C=30μF ,电池内阻可忽略. (1)闭合电键K,求稳定后通过R1的电流.(2)然后将电键K 断开,求这以后流过R1的总电量.图17。

1全国第三批新高考2024-2024年物理核心考点压轴计算题汇编

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1全国第三批新高考2024-2024年物理核心考点压轴计算题汇编学校:_______ 班级:__________姓名:_______ 考号:__________(满分:100分时间:75分钟)总分栏题号一二三四五六七总分得分评卷人得分一、单项选择题(本题包含8小题,每小题4分,共32分。

在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)(共8题)第(1)题有关量子理论及相关现象,下列说法中正确的是( )A.能量量子化的观点是爱因斯坦首先提出的B.在光电效应现象中,遏止电压与入射光的频率成正比C.一个处于n=4激发态的氢原子向基态跃迁时,最多能辐射出3种频率的光子D.α射线、β射线、γ射线都是波长极短的电磁波第(2)题2019年1月,我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆,在探测器“奔向”月球的过程中,用h表示探测器与地球表面的距离,F表示它所受的地球引力,能够描F随h变化关系的图像是( )A.B.C.D.第(3)题如图所示,正四面体的四个顶点ABCD分别固定一个点电荷,A点电荷量为,其余点电荷为,E、F、H点分别为AB、AD和BC的中点,下列说法正确的是( )A.E点场强大于F点的场强B.E点场强小于H点的场强C.正四面体中心的电势低于F点电势D.将正电荷沿直线从H点移到F点,电势能一直降低第(4)题倾角为的光滑绝缘斜面下半部分存在垂直斜面向上的匀强磁场,一半径为r的单匝圆形金属线圈用绝缘细绳挂在斜面上,圆心为O点,a、b是圆环上的两点,线圈总电阻为R。

如图所示,aOb连线恰好与磁场边界重合,从开始,磁感应强度B随时间t变化的规律为(k为常数,且)。

磁场变化过程中线圈始终未离开斜面,下列说法正确的是( )A.线圈中电流方向为逆时针B.时刻穿过线圈的磁通量为C.ab两端的电压为D.线圈中的感应电流为第(5)题排球运动员在某次发球中,左手托球由静止开始竖直向上运动时,排球脱离左手继续向上运动达到最高点,然后下落被右手击出。

电动力学刘觉平版课后答案EDEX第6章 (6)

电动力学刘觉平版课后答案EDEX第6章 (6)

=
1
�� (F
�� ×G)
2
2
2
1 �� ��* 1 �� ��
1 �� ��
Re(F × G ) = Re(F ×G exp(+iωt − iωt)) = (F × G)
2
2
2
得证
∫ ∫ �� ��
对于标积, Re F ⋅ Re G
= lim 1
T �� ��
1
Re F ⋅ Re Gdt = lim
导电介质 Maxwell 方程组为
��
⎧∇ × E = iωB
⎪�
��


⎪∇ ⎨
×H �
= −iωD +
jf
⇔ ∇×H
= −iωεω E
⎪∇ ⋅ B = 0
⎪⎩∇ ⋅ D = 0
− −(4) − −(5) − −(6) − −(7)
课本已经论述,方程(4)(5)可以推出方程(6)(7)
因此下面只要证明方程组(4)(5)与方程组(1)(2)(3)等价。
将(1)式代入即得(5).
因此(7.1.27)式与 Maxwell 方程组等价。
(7.1.28)式为
2
⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧(E�∇=2∇+ω⋅ εkiH�ω2
� )H = 0 =0 � ∇×H
− −(8) − −(9) − −(10)
显然 (10) ⇔ (5)
对(10)作用旋度,并将(8)代入即可得到(4) 所以(7.1.28)式可以推出 Maxwell 方程组
�� �
��
��
��
而等幅面方程为α • x = 常量,即垂直于α的平面.故因为α垂直的平面和与β垂直的
平面互相平行,故此平面波的振幅矢量在等相位面上为常矢量,从而它为均匀平面波.

刘觉平量子力学作业答案 (2)

刘觉平量子力学作业答案 (2)

请按照下述格式打中、英文以及公式(用MathType ,将题中公式Copy 后换成你的公式,这样就能保持同一格式了!)。

请各位按时交电子作业(WORD 文档,文档命名为学号+姓名+QMEx4)给研究生王峰 Wfa365@Deadline 是10.2晚24:00.习题四3-1.求出算符00y i i σ-⎛⎫= ⎪⎝⎭本征值和本征态。

若对自旋态αβ⎛⎫ ⎪⎝⎭测量y s ,结果为2的概率是多少?解:由()det 0y I σλ-=,得出本征值是λ=1±, 当1λ= 时, y x x σ= 解得本征矢为1112i ϕ⎛⎫=⎪⎝⎭, 当1λ=-时, y x x σ=- 解得本征矢为1112i ϕ--⎛⎫= ⎪⎝⎭而2y y S σ=,故112y S ϕϕ= 112y S ϕϕ--=-, 因此,结果为2的概率为()222*1112Im 448yP S i αϕαβαββ⎡⎤==⋅+=-⎣⎦ 3-2.J 为角动量算符,i ⨯= J J J ,即,J J i J αβαβγγε⎡⎤=⎣⎦ ,,,1,2,3αβγ=。

若m 和n 为任意方向的矢量(注意:它们不是算符),证明: (1)[],i ⋅=⨯ J J n n J ; (2)[],()⋅⋅=⋅⨯ J m J n J m n(3)2,0n J J ⎡⎤=⎣⎦解:(1)由定义可直接证明得:(),J J n J J n J n J n J J J J n i J i n Jαββαββββαβαββαβαβγγε⎡⎤=-⎣⎦=-==⨯(2)已知:[]()()()(),,,Jm J n J m J n J m J n J n J m m n J J m n i J ααββααββββαααβαβαβαβγγε⎡⎤⋅⋅=⋅⋅⎣⎦=⋅⋅-⋅⋅⎡⎤=⎣⎦=而()J m n m n J αβγαβγε⋅⨯=, 所以等式等于()i J m n ⋅⨯(3)已知:[][][]2,,,,0n i i n i i n i n ijnk j k k j J J J J J J J J J J J i J J J J ε⎡⎤==+⎣⎦⎡⎤=+⎣⎦=所以等式成立3-3. 在自旋角动量x -分量的表象中,求自旋角动量y -分量和z -分量的不确定度。

四川省宜宾市2024高三冲刺(高考物理)部编版质量检测(巩固卷)完整试卷

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四川省宜宾市2024高三冲刺(高考物理)部编版质量检测(巩固卷)完整试卷一、单项选择题(本题包含8小题,每小题4分,共32分。

在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)(共8题)第(1)题如图所示,质量M=3kg 、倾角=37°的斜面体静止在粗糙水平地面上。

在斜面上叠放质量m=2kg 的光滑楔形物块,物块在大小为19N 的水平恒力F作用下与斜面体恰好一起向右运动。

已知 sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,取重力加速度g=10 m/s²,则斜面体与水平地面间的动摩擦因数为()A.0.10B.0.18C.0.25D.0.38第(2)题现有大量处于n=4能级的氢原子,这些氢原子向低能级跃迁时会辐射出若干种不同频率的光,氢原子能级示意图如图所示。

下列说法正确的是()A.氢原子向低能级跃迁后核外电子的动能减小B.这些氢原子最多可辐射出4种不同频率的光C.氢原子由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光的波长最短D.用氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级辐射的光照射逸出功为2.65 eV的某种金属,能使该金属发生光电效应第(3)题在图甲所示的交流电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比为2:1,电阻,为滑动变阻器。

电源电压u随时间t按正弦规律变化如图乙所示,则下列说法正确的是( )A.滑片P向下移动时,电流表示数增大B.滑片P向上移动时,电阻的电流增大C.当时,电流表的示数为2A D.当时,电源的输出功率为32W第(4)题中国空间站于2022年全面建成并转入应用与发展新阶段,计划于2023年5月发射天舟六号货运飞船。

飞船将对接“天和”核心舱,对接完成后,可认为空间站贴近地球表面运行。

已知地球的半径为,地球同步卫星离地面的高度约为,地面的重力加速度为,下列说法正确的是( )A.空间站的速度大于B.空间站的周期约为C.地球的自转周期约为D.空间站与地球同步卫星的线速度之比约为第(5)题如图所示,一理想变压器原线圈与定值电阻、理想电流表一起接入电压恒为U的交流电源上,原线圈接入电路的匝数可通过调节触头P进行改变,副线圈和电阻箱、理想电流表连接在一起,下列说法正确的是( )A.保持不变,将触头P向上移动,则的示数变大B.保持不变,将触头P向下移动,电源输出的总功率变小C.保持P的位置不动,增大,则的示数减小,的示数减小D.保持P的位置不动,增大,则的电功率变小,的电功率不变第(6)题“神舟十二号”载人飞船于2021年6月17日采用自主快速交会对接模式成功与“天和核心舱”对接。

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Exercises 2-6-8
Prove that
(1) The interval of the proper times for any two world points with light-like separation is zero;
Solution:
For any two world points with light-like separation we have ()2
0s ∆= ()()()22220s c t l ∆=∆-∆=, so l v c t
∆==∆
For special Lorentz transformation we have
00//τττ==
0τ=So 0τ must be zero.
(2) For three world points 123,,P P P with time-like separation, the Minkowski inequality follows 322131123, for t t t τττ+≤<<
where ji τ is the proper time interval of j P with respect to i P , and the equality is valid if and
only if 123,,P P P lie on the same straight world line.
Solution:
Because 13,P P are in time-like separation, so
()()()222
'c t c t l ∆=∆-∆ Which means we can chose a system of reference, in which 13,P P happened at the same
displace but different time.
So we have:
()
()
(
)313121213232///t t t t t t τττ-=-=-= And
3132210
v v v ==-
So
()3131t t τ=-
(
(21213232t t t t ττ=-=-312132τττ≥+
Only if 210v =, which means the three world points lie on the same straight world line.
(3) For two points 1P and 2P with time-like separation and 12t t <, the proper time interval of a
point particle moving from 1P to 2P through a curve is less than that through a straight line.
Solution:
We separate the curve line into some straight line
121lim n i n i s l →∞==∑
According to the result of the formal question, we have For each two pieces of the straights ij mj im τττ>+,
So ()21121lim n i i n i τττ→∞=>+∑ which means the proper time interval of a
point particle moving from 1P to 2P through a curve is less than that through a straight line.
Exercises 2-6-9
There is a pair of twins, A and B . B flies away from the earth with the velocity v , and when
B has covered a distance of L , he comes back immediately with the velocity -v and finally he meets A again. Calculate the difference of their ages when they meet again. Are the observed results to the difference of their ages by A and B accordant with each other.
Solution:
The total time observed by A is 2/A L v τ=
The time of B observed by A is
()()12
/2//2/B B B A A A
c L c c L c τττγτβγτβγτ=+=-++=
So the difference of their ages is ()(2/1A B L v ττ-=
The difference of their ages is the same, but the observer is always older.
Exercises 2-7-6
Derive the simple relation between tan /2θ and tan /2θ' from Eq. (2.7.10), where θ and θ' are the polar angle of the velocity of a point particle in the inertial frame S and S ', respectively. Assume that the coordinate axes of the two inertial frames S and S ' are parallel to each other, S ' has a constant velocity of V =x V e with respect to S .
Solution:
First we have
sin θ=and ()''cos /cos 1/cos V c V c θθθ+=+ And then 2sin 2sin 1cos 22tan 2sin cos 2sin cos 222θθθ
θθθθθ
-=
=
= So
()
''1/cos cos /tan 2tan V c V c θθθ
+-+==
Exercises 2-7-7
In view of the inertial frame fixed at a star, a rocket starts from the stationary state at 0x =, and moves with an acceleration along x-axis. The acceleration g of the rocket measured by an astronaut in this rocket is a constant. Find the distance the rocket has flied away when its velocity is reached at the magnitude v .
Solution:
According ()33'21/x
x x a a v V c γ'=+
In the view of the inertial frame S ', which is static respect to the rocket at time t ,
We have '0x v =, so ()
32221/a g v c
=- Then
()3222
1/ds ds dv ds v a dt dv dt dv ds g v c dv
====- So
()(
)()
32220
3222202
1/1/21/1v v v s ds v c dv g v c dv g c g --==--==⎰⎰⎰。

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