全国部分地区大学生物理竞赛电磁学部分
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电磁感应部分基本要求:1、掌握法拉第电磁感应定律,会用法拉第电磁感应定律求电动势;2、掌握动生电动势计算公式并会用该公式求相关习题;3、掌握感生电动势计算公式,会求两种类型的感生电动势;4、掌握自感、互感的定义,会求自感、互感系数以及自感、互感电动势;5、掌握通电线圈的储能公式,磁场能量计算公式,会计算无限长载流圆柱面、体限定区域内的能量;6、了解真空中麦克斯韦方程组中每个方程的物理意义;7、掌握平面电磁波的性质、能量密度及能流密度公式。
相关习题:一、计算题1.如图所示,一根很长的直导线载有交变电流0i I sin t ω=,它旁边有一长方形线圈ABCD ,长为l ,宽为b a -,线圈和导线在同一平面内,求:(1)穿过回路ABCD 的磁通量m Φ;(2)互感系数;(3)回路ABCD 中的感应电动势。
2.一长直载充导线,电流强度I=10A ,有另一变长L=0.2m 金属棒AB ,在载流导线的平面内以2m ·5-1的速度平行于导线运动。
如图所示:棒的一端离导线a=0.1m ,求运动导线中的电动势εAB ,哪点电势高?ACDlbia3.如图,长度为R 的均匀导体棒OA 绕O 点以角速度ω转动,均匀磁场B 的方向与转动平面垂直。
试求棒中动生电动势的大小并说明方向。
⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯A O ωB4.长直导线与矩形单匝线圈共面放置,导线与线圈的长边平行,矩形线圈的边长分别为a 、b ,它到直导线的距离为c (如图所示),当矩形线圈中通有电流t I I ωsin 0=时,求直导线中的感应电动势。
5.一圆环形线圈a 由1N 匝细线绕成,截面积半径为r ,放在另一个匝数为2N ,半径为R 的圆环形线圈b的中心,其中R r >>,两线圈同轴,求(1)两线圈的互感系数M ;(2)当线圈a 中的电流以dI dt变化时,求线圈b 中的感生电动势(习题16.13)。
6.一无限长直导线,截面各处的电流密度相等,电流为I 。
第30届全国部分地区大学生物理竞赛比赛简介第30届全国部分地区大学生物理竞赛是一个面向全国部分地区大学生物理爱好者的比赛,旨在促进大学生对物理学的学习和研究,培养他们的科学研究能力和创新精神。
比赛内容广泛,包括理论知识考核、实验操作、综合分析和创新设计等。
比赛时间和地点本届比赛将于2021年10月15日至17日在北京市举行。
比赛地点为北京市某一高校的物理实验室和教室,为了保障比赛的公平公正,各参赛队伍将会在现场进行实时监控和考核。
比赛组织和规则本届比赛由全国部分地区高校物理学会联合举办,比赛分为初赛和决赛两个阶段。
初赛将通过线上方式进行,考生需要在规定时间内完成一系列的选择题和计算题,以及提交理论分析和创新设计的报告。
经初赛筛选出的前100名队伍将进入决赛,参加现场实验操作和综合分析。
比赛的评分将综合考虑参赛队伍在各个环节的表现,包括理论知识掌握程度、实验操作技巧、综合分析能力和创新设计水平等。
评委将根据评分标准,对参赛队伍进行排名和评奖。
比赛内容本次竞赛的题目将紧密结合大学物理课程内容,涵盖力学、热学、电磁学、光学、量子力学等多个领域。
参赛队伍需要通过理论知识考核、实验操作以及综合分析来展示自己的物理学水平。
比赛包括以下几个环节: 1. 理论知识考核:参赛队伍需要回答一系列选择题和计算题,检验他们对物理理论的掌握程度。
2. 实验操作:参赛队伍需要在规定时间内完成若干实验操作,包括使用仪器设备和进行数据处理分析等。
3. 综合分析:参赛队伍需要针对所给实验数据进行综合分析,解答与实验相关的问题。
4. 创新设计:参赛队伍需要依据所学的物理知识和研究方法,选择一个自己感兴趣的物理问题,并进行创新性设计实验或解决方案。
比赛奖项本届比赛设立了以下奖项: - 一等奖:前10%的队伍将获得一等奖,并获得奖金2000元。
- 二等奖:前30%的队伍将获得二等奖,并获得奖金1000元。
- 三等奖:前60%的队伍将获得三等奖,并获得奖金500元。
大学物理竞赛—电磁学题目训练知识点罗列1、电场和磁场的计算2、电能和磁能的计算3、有电解质和磁介质存在的情况4、电容器的电容和螺线管的自感互感5、静电场力和磁场力的计算6、动生电动势和感生电动势的计算例1:如图,两边为电导率很大的导体,中间两层是电导率分别为和的均匀导电介质,它们的厚度分别为d 1和d 2,导体的横截面积为S ,流过的电流为I 。
求:(1)两层导电介质中的电场强度;(2)每层导电介质两端的电势差。
1σ2σ12σσ12d d IISIjE σσ==SIE 11σ=SIE 22σ=SId d E U 11111σ==SId d E U 22222σ==解:(1)由欧姆定律的微分形式,有:于是:(2)根据电势的定义可得:解:例2一半径为的半球形电极埋在大地里,大地视为均匀的导电介质,其电导率为,求接地电阻。
rI1r 2r 跨步电压若通有电流I ,求半径为,两个球面的电压。
1r 2r σr 2d 1d 22rrr R R r rσπσπ∞∞===⎰⎰221112212d 111d ()22r r r r r R R r r r σπσπ===-⎰⎰12121211()2I V V IR r r σπ-==-211212111d ()2r r V V E r r r σπ-==-⎰另一种解法:j Eσ=22I j rπ=22I E rπσ⇒=rI1r 2r例3 两根长直导线沿半径方向引到铁环上A 、B 两点,并与很远的电源相连,如图所示。
求:环中心的磁感应强度。
A BI I OABI OI l 21l 21⎰B I 10d l m π40r 2=1l 1解:==I 1I 2R 2R 1l 2l 1=B =B 1B 2⎰B I 20d l m π40r 2=2l 2I l =I 21l 21其他几种变化:AoB:0=B O 处环心IO R⎪⎭⎫⎝⎛-=πI m 11200R B IO R⎪⎭⎫⎝⎛+=πI m 11200R B1IIabco2≠B12IIoab=B12abcdoII=B例4 半径为R 的木球上绕有细导线,所绕线圈很紧密,相邻的线圈彼此平行地靠着,以单层盖住半个球面,共有N 匝。
物理竞赛练习题《电场》班级____________座号_____________姓名_______________1、半径为R的均匀带电半球面,电荷面密度为σ,求球心处的电场强度。
2、有一均匀带电球体,半径为R,球心为P,单位体积内带电量为ρ,现在球体内挖一球形空腔,空腔的球心为S,半径为R/2,如图所示,今有一带电量为q,质量为m的质点自L点(LS⊥PS)由静止开始沿空腔内壁滑动,不计摩擦和质点的重力,求质点滑动中速度的最大值。
3、在-d ≤x ≤d 的空间区域内,电荷密度ρ>0为常量,其他区域均为真空。
若在x =2d 处将质量为m 、电量为q (q <0)的带电质点自静止释放。
试问经多长时间它能到达x =0的位置。
4、一个质量为M 的绝缘小车,静止在光滑水平面上,在小车的光滑板面上放一个质量为m 、带电量为+q 的带电小物体(可视为质点),小车质量与物块质量之比M :m =7:1,物块距小车右端挡板距离为l ,小车车长为L ,且L =1.5l 。
如图所示,现沿平行于车身方向加一电场强度为E 的水平向右的匀强电场,带电小物块由静止开始向右运动,之后与小车右挡板相碰,碰后小车速度大小为碰前物块速度大小的1/4。
设小物块滑动过程中及其与小车相碰过程中,小物块带电量不变。
(1)通过分析与计算说明,碰撞后滑块能否滑出小车的车身?(2)若能滑出,求由小物块开始运动至滑出时电场力对小物块所做的功;若不能滑出,求小物块从开始运动至第二次碰撞时电场力对小物块所做的功。
E物理竞赛练习题 《电势和电势差》班级____________座号_____________姓名_______________1、两个电量均为q =3.0×10-8C 的小球,分别固定在两根不导电杆的一端,用不导电的线系住这两端。
将两杆的另一端固定在公共转轴O 上,使两杆可以绕O 轴在图面上做无摩擦地转动,线和两杆长度均为l =5.0cm 。
物理竞赛辅导——电磁学一、电磁学的主要内容 二、q 分布 E三、电势的计算四、B的计算 五、电磁感应六、电磁力、功、能一、 电磁学的主要内容 1、 研究对象2、 场方程式的意义3、 源激发场的规律4、 场对电荷的作用5、 电磁场的能量二、q 分布 EE 、D 高斯定理对称求E 、D 。
重点在对称性分析。
三、 电势的计算 1、 场的观点 2、 路的观点 四、B的计算 1. 电流 → B 2. 运动电荷 → B五、 电磁感应1、 感应电动势的计算公式2、 自感和互感3、 电路方程 六、 电磁力、功、能1、 带电粒子在电磁场中运动2、 静电力、静电能3、 安培力作功、磁能电磁学的最大特点——以场为主要的研究对象掌握静电场、稳恒磁场的各种计算 (包括场的分布及其对外作用) 熟悉电场与磁场之间的转化规律 电路元件(电容、电阻、电感)感含稳恒电场静E E E +=)(位含磁化电流传B B B +=)(麦克斯韦方程组的积分形式:一、电磁学的主要内容 1、研究对象——场、电荷2、场方程式的意义电荷 电场磁场麦克斯韦方程组的积分形式:全电流密度 t DJ J ∂∂+= 全全电流总是连续的,全电流是闭合的。
,有介质时正确⎰∑=⋅SS qS E ε内d 错误正确例:六届一、3⎰∑=⋅SS qS E ε内d 不成立(1)要明确定理的意义和适用范围仅适用于电荷以“平方反比律”激发的场。
E线不能闭合,可以引电势例:二届一、612,0 dBR R dt>>比较a,b 两点电势?整个回路2d d LSB dB E l S r t dt επ∂=⋅=-⋅=-∂⎰⎰感 12I R R ε=+,等效电路图12112()22()ab R R U IR R R εε-=-+=+120ab R R U >∴>,若12R R =,此时谈a,b 两点电势没有意义。
R 1R 2ab仅适用于场源电流闭合的情况。
有限长直导线,上式成立?(2)定理的应用不限于对称求E 、B电势简化B通量计算例:一届二、4试判断能否产生一个磁感应强度 r r f B)(=形式的磁场?解:作一半径为0r 的同心球面S ,用反证法4)( ˆd )(d 200≠=⋅=⋅⎰⎰r r r f r S r r f S B ssπ这违反B的高斯定理。
第37届全国部分地区大学生物理竞赛这份报告将介绍《第37届全国部分地区大学生物理竞赛》的详细内容。
比赛将于[日期]在[地点]进行。
此次竞赛将有来自各地区高校的优秀大学生参加。
竞赛包括理论考试和实践考试两部分。
其中理论考试将涵盖物理学的不同领域,包括力学、电磁学、光学等。
实践考试将对学生应用物理知识解决实际问题的能力进行考察。
比赛将分为多个阶段,包括初赛、复赛和决赛。
初赛将筛选出表现优秀的参赛者晋级至复赛,而复赛将再次选拔出最终的决赛选手。
竞赛将设立一、二、三等奖以及优胜奖,以表彰表现出色的参赛者。
通过举办这一竞赛活动,旨在激发大学生对物理学的兴趣与热爱,推动物理学科的发展,并培养更多具有物理素养的优秀人才。
第37届全国部分地区大学生物理竞赛》将为全国高校的物理研究者提供一个展示自己才能的平台,并促进交流与竞争。
欢迎大家积极参与!这篇文章将为大家介绍第37届全国部分地区大学生物理竞赛的背景、目的和重要性。
我们将讨论该竞赛的历史以及对参与学生的学术发展和技能培养的积极影响。
物理竞赛作为一种学术竞赛活动,旨在促进学生对物理学科的研究和兴趣。
该竞赛为大学生提供了一个展示他们物理知识和解决问题能力的平台。
同时,该竞赛还为学生们提供了锻炼团队合作能力、创新思维和实践技能的机会。
过去的历史显示,全国部分地区大学生物理竞赛一直受到广泛关注和参与。
众多高水平的学生通过参与竞赛,不仅加深了对物理学科的理解,同时还培养了他们解决实际问题的能力。
这样的竞赛对于学生们在学术上的发展和技能的培养起到了积极的推动作用。
在接下来的内容中,我们将进一步探讨第37届全国部分地区大学生物理竞赛的详情,包括竞赛的时间、地点以及竞赛的具体规则和要求。
希望通过本文的介绍,能够激发更多学生的兴趣,参与到这一有意义的学术竞赛中来。
为了保证文章的简洁和清晰,接下来将详细展开我们的内容。
该竞赛的组织方式包括以下内容:报名流程参赛学校需要按照指定的时间和途径进行报名。
第37届全国部分地区大学生物理竞赛1. 赛事概述第37届全国部分地区大学生物理竞赛是一项面向全国部分地区大学本科生的比赛,旨在推动大学生物理学科的学习和交流,提高大学生物理学知识水平和解题能力。
2. 比赛时间和地点比赛将于2021年12月10日举行,具体地点将在比赛前公布。
3. 比赛内容和形式本次比赛分为个人赛和团体赛两个阶段。
3.1 个人赛个人赛分为笔试和实验两个部分。
3.1.1 笔试笔试部分主要考察参赛选手对于物理学的基础理论知识的掌握和应用能力。
试题将涵盖力学、热学、电磁学、光学、量子力学等多个领域,并注重对解题思路和推导过程的考察。
3.1.2 实验实验部分将安排几个物理实验项目,参赛选手需要根据实验装置和测量数据,进行实验现象的观察、数据分析和结论的推导等。
3.2 团体赛团体赛将以小组形式进行,每个小组由3-5人组成。
参赛小组需要共同解答一套复杂的物理问题,并给出详细的解决方案和计算过程。
团体赛注重合作意识、团队协作和解决问题的能力。
4. 参赛资格和报名方式4.1 参赛资格本次比赛面向全国部分地区的在校大学本科生,参赛选手应具备较好的物理学基础知识和一定的解题能力。
4.2 报名方式参赛选手可通过所在学校的物理学或学生社团组织进行报名,具体报名流程将在比赛通知中公布。
5. 奖项设置和评选标准5.1 奖项设置本次比赛将设立以下奖项:•一等奖:若干名•二等奖:若干名•三等奖:若干名•其他特别奖项:最佳团队奖、最佳个人奖等5.2 评选标准奖项的评选将综合考虑个人赛和团体赛的成绩。
个人赛的评分将根据参赛选手在笔试和实验部分的得分进行综合评定。
团体赛的评分将根据参赛小组在解决复杂物理问题的过程中展现的合作意识、团队协作能力和解决问题的深度和创新性进行评估。
6. 注意事项6.1 参赛选手规定参赛选手需携带有效的学生证件参赛,并按照比赛规定的时间和地点准时参加比赛。
6.2 笔试准备参赛选手在比赛前,建议复习物理学科的基础理论知识,并多做一些典型的物理题目练习,以提高解题能力。
物理竞赛电磁学教材
以下是一些电磁学教材,适合物理竞赛学习:
1. 《电磁学(上、下册)》郑晓光著
这本教材是中国科学院的高级物理教材之一,内容深入浅出,重点介绍了电磁学的基本原理和应用。
2. 《电磁学(上、下册)》大赞著
这本教材是清华大学物理系的经典教材,内容全面、详细,结合了数学推导和物理概念,适合对电磁学有一定基础的学生。
3. 《电磁学讲义》王学文著
这本教材是北京大学物理学院的教材,内容系统、全面,讲解清晰明了,适合初学者学习。
4. 《电磁学引论》Griffiths著
这本教材是国外著名的电磁学教材,内容严谨、深度适中,注重物理概念和数学推导的结合,适合深入学习电磁学的学生。
5. 《电动力学》Jackson著
这本教材是国外著名的电磁学教材之一,内容深入、理论严谨,适合对电磁学有一定理论基础的学生。
根据个人的学习需求和水平,可以选择适合自己的教材进行学习。
另外,参加物理竞赛还需要进行大量的练习和习题,建议结合教材进行习题训练,加深对电磁学知识的理解和应用能力的提高。
物理竞赛练习题《电场》班级____________座号_____________姓名_______________1、半径为R的均匀带电半球面,电荷面密度为σ,求球心处的电场强度。
2、有一均匀带电球体,半径为R,球心为P,单位体积内带电量为ρ,现在球体内挖一球形空腔,空腔的球心为S,半径为R/2,如图所示,今有一带电量为q,质量为m的质点自L点(LS⊥PS)由静止开始沿空腔内壁滑动,不计摩擦和质点的重力,求质点滑动中速度的最大值。
3、在-d ≤x ≤d 的空间区域内,电荷密度ρ>0为常量,其他区域均为真空。
若在x =2d 处将质量为m 、电量为q (q <0)的带电质点自静止释放。
试问经多长时间它能到达x =0的位置。
4、一个质量为M 的绝缘小车,静止在光滑水平面上,在小车的光滑板面上放一个质量为m 、带电量为+q 的带电小物体(可视为质点),小车质量与物块质量之比M :m =7:1,物块距小车右端挡板距离为l ,小车车长为L ,且L =1.5l 。
如图所示,现沿平行于车身方向加一电场强度为E 的水平向右的匀强电场,带电小物块由静止开始向右运动,之后与小车右挡板相碰,碰后小车速度大小为碰前物块速度大小的1/4。
设小物块滑动过程中及其与小车相碰过程中,小物块带电量不变。
(1)通过分析与计算说明,碰撞后滑块能否滑出小车的车身?(2)若能滑出,求由小物块开始运动至滑出时电场力对小物块所做的功;若不能滑出,求小物块从开始运动至第二次碰撞时电场力对小物块所做的功。
E物理竞赛练习题 《电势和电势差》班级____________座号_____________姓名_______________1、两个电量均为q =3.0×10-8C 的小球,分别固定在两根不导电杆的一端,用不导电的线系住这两端。
将两杆的另一端固定在公共转轴O 上,使两杆可以绕O 轴在图面上做无摩擦地转动,线和两杆长度均为l =5.0cm 。