物理竞赛电磁学2年
2020年高中物理竞赛—电磁学B03泊松方程 拉普拉斯方程 (共13张PPT)
电磁学B
电磁场与波
3.3 泊松方程 拉普拉斯方程
补充内容：拉普拉斯运算
标量场的拉普拉斯运算 对标量场的梯度求散度的运算称为拉普拉斯运算。记作：
gu 2u
式中：“2”称为拉普拉斯算符。
在直角坐标系中：
2u
2u x2
2u y 2
2u z 2
3.3 泊松方程 拉普拉斯方程
矢量场的拉普拉斯运算
r
ev r
ev
r sin
)( aU )
r
evr
aU r2
解法二：电荷均匀分布在导体球上，呈点对称。
设导体球带电总量为Q，则可由高斯定理求得，在球外空间，电场 强度为：
v E
Q
40r 2
evr
U
Evgdrv Q ( 1) Q
a
40 r a 40a
Q 40aU
v E
aU r2
evr
可用于求解静电场的边值问题。
例 半径为a的带电导体球，已知球体电位为U，
求空间电位分布及电场强度分布。
解法一：导体球是等势体。
r
a
时：Ev
U
0
r a时：
2 0 ra U r 0
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Байду номын сангаас
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v
E
(evr
问题的求解。
THE END
谢谢观看！
Evgdrv
r
aU r r2 dr
aU r
38届高中物理竞赛试题及答案
38届高中物理竞赛试题及答案在第38届高中物理竞赛中，试题设计旨在考察学生的物理基础知识、分析问题和解决问题的能力。
以下是本次竞赛的试题及答案。
试题一：力学问题题目描述：一个质量为m的物体从高度h处自由下落，忽略空气阻力，求物体落地时的速度。
解答：根据自由落体运动的公式，物体落地时的速度v可以通过公式v = √(2gh)计算得出。
其中，g为重力加速度，取9.8m/s²。
试题二：电磁学问题题目描述：一个长为L的导线，通有电流I，导线与电流方向垂直的磁场强度为B，求导线受到的安培力。
解答：根据安培力公式F = BIL，其中B为磁场强度，I为电流，L为导线长度。
将已知数值代入公式，即可求得导线受到的安培力。
试题三：光学问题题目描述：一束单色光从折射率为n1的介质入射到折射率为n2的介质，入射角为θ1，求折射角θ2。
解答：根据斯涅尔定律，n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)。
已知n1、n2和θ1，可以通过公式求得折射角θ2。
试题四：热学问题题目描述：一个理想气体在等压过程中从状态A变化到状态B，已知状态A的温度为T1，体积为V1，求状态B的温度T2。
解答：根据理想气体状态方程PV = nRT，其中P为压强，n为摩尔数，R为气体常数，T为温度，V为体积。
在等压过程中，P和n为常数，因此T1 * V1 = T2 * V2。
已知T1和V1，以及状态B的体积V2，可以求得T2。
试题五：现代物理问题题目描述：一个电子在磁场中做圆周运动，已知电子的电荷量为e，质量为m，磁场强度为B，求电子运动的轨道半径r。
解答：根据洛伦兹力公式F = evB，其中F为洛伦兹力，e为电子电荷量，v为电子速度，B为磁场强度。
由于电子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，因此有F = mv²/r。
将两个公式联立，解得r = mv/eB。
以上是第38届高中物理竞赛的部分试题及答案，这些题目覆盖了物理学的多个重要领域，旨在全面考察学生的物理知识和应用能力。
高中物理竞赛知识点
高中物理竞赛知识点摘要：在高中物理竞赛中，掌握一定的物理知识点对于取得好成绩至关重要。
本文将介绍一些高中物理竞赛中常见的知识点，包括力学、热学、电磁学和光学等方面的内容。
通过学习和理解这些知识点，同学们可以更好地准备和应对物理竞赛。
一、力学1. 牛顿三定律：牛顿第一定律（惯性定律）、牛顿第二定律（力与加速度的关系）、牛顿第三定律（作用力和反作用力）。
2. 运动学：匀速直线运动、匀加速直线运动、曲线运动、圆周运动等基本概念和计算方法。
3. 力学中的几个关键概念：作用力、质量、重力、摩擦力、弹力、弹性势能、动能、功和功率等。
4. 牛顿运动定律的应用：通过具体问题的分析和计算，掌握牛顿运动定律在实际运动中的应用，如斜面运动、谐振运动等。
5. 天体运动：了解行星运动和开普勒定律，理解宇宙中的引力作用。
二、热学1. 温度和热量：热学基本概念，包括温度、热量、热平衡、比热容等。
2. 热传导和传热：热传导的基本原理和计算，了解传热的三种方式：导热、对流和辐射。
3. 热力学定律：热力学第一定律（能量守恒定律）、热力学第二定律（热不可逆过程、熵增原理）等。
4. 热力学循环和功率：热力学循环的工作原理与效率计算，了解功率的概念和计算方法。
三、电磁学1. 电荷和电场：电荷的性质和基本单位，电场的概念和计算方法。
2. 电位差和电势：电场中两点之间的电位差和电势差的概念和计算。
3. 电流和电阻：电流的定义和计算，欧姆定律及其在电路中的应用。
4. 电路分析和电路图：串联、并联、混联电路的分析，理解电路图的符号和组成。
5. 磁场和电磁感应：磁场的产生和性质，电磁感应的基本原理和应用，包括法拉第电磁感应定律等。
四、光学1. 光的直线传播和折射：光的直线传播和折射的基本规律与计算方法，了解光的折射定律和斯涅尔定律。
2. 光的反射：光的反射定律和镜面成像的基本原理。
3. 光的干涉与衍射：理解干涉和衍射的基本概念和现象，了解杨氏双缝干涉和单缝衍射的基本原理。
物理竞赛_安培定律(3篇)
第1篇一、引言安培定律是电磁学中一个重要的基本定律，它揭示了电流与磁场之间的关系。
自1820年安培发现电流对磁针有作用以来，安培定律在电磁学领域发挥了举足轻重的作用。
本文将深入探讨安培定律的原理、推导过程、应用领域以及物理竞赛中的相关题目。
二、安培定律的原理与推导1. 安培定律的原理安培定律描述了电流产生的磁场对放置在磁场中的电流元所受力的关系。
具体来说，电流元在磁场中所受的力与电流的大小、电流元的长度、电流元与磁场方向的夹角以及磁感应强度成正比。
2. 安培定律的推导（1）法拉第电磁感应定律：当闭合回路中的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势。
（2）洛伦兹力定律：带电粒子在磁场中受到的力与粒子的电荷、速度以及磁感应强度成正比。
（3）安培定律的推导：假设一个电流元长度为l，电流为I，放置在磁感应强度为B的磁场中，电流元与磁场方向的夹角为θ。
根据洛伦兹力定律，电流元中的每个带电粒子所受的力为F = qvBsinθ，其中q为电荷量，v为粒子速度。
将电流元中的所有带电粒子所受的力相加，得到电流元在磁场中所受的力为F = IBlBsinθ。
三、安培定律的应用1. 磁场对电流的作用：安培定律可以用来计算磁场对电流的作用力，为电动机、发电机等电磁设备的设计提供了理论依据。
2. 磁感应强度：通过安培定律，可以计算磁感应强度的大小，为磁场的测量和评估提供了方法。
3. 电磁场：安培定律与法拉第电磁感应定律结合，可以描述电磁场的传播和变化。
4. 物理竞赛中的应用：在物理竞赛中，安培定律常常出现在以下题型：（1）计算电流在磁场中所受的力；（2）求解磁感应强度的大小；（3）分析电磁场的传播和变化。
四、物理竞赛中的安培定律题目解析1. 题目一：一根长直导线通有电流I，放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，求导线所受的力。
解析：根据安培定律，导线所受的力为F = IBlBsinθ，其中θ为导线与磁场方向的夹角。
2. 题目二：一个电流元长度为l，电流为I，放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，求电流元所受的力。
物理竞赛考纲
物理竞赛考纲物理竞赛考纲是指在物理竞赛中所要求的知识点和考查内容。
物理竞赛是一项考察学生物理知识和解题能力的竞赛活动，对参赛学生的物理基础和思维能力有较高的要求。
下面将从物理竞赛考纲的内容和特点进行介绍。
一、力学力学是物理竞赛考纲中的重要内容之一。
它研究物体的运动和力的作用。
在力学部分，学生需要掌握牛顿定律、动量守恒定律、能量守恒定律等基本原理。
此外，还要了解质点、刚体、弹性碰撞、圆周运动等相关概念和定理。
二、电磁学电磁学也是物理竞赛考纲中的重要内容。
它研究电荷的运动和电磁场的相互作用。
在电磁学部分，学生需要掌握库仑定律、电场、电势、电流、电磁感应等基本概念和定律。
此外，还要了解电容、电阻、电路等相关知识。
三、热学热学是物理竞赛考纲中的另一个重要内容。
它研究物体的热传导、热膨胀、热辐射等现象。
在热学部分，学生需要掌握热力学定律、热量和温度的概念、热平衡、热传导等基本知识。
此外，还要了解热容、热功、热效率等相关概念和计算方法。
四、光学光学也是物理竞赛考纲中的重要内容之一。
它研究光的传播和光与物质的相互作用。
在光学部分，学生需要掌握光的反射、折射、干涉、衍射等基本原理。
此外，还要了解透镜、光的波粒二象性等相关概念和定律。
五、其他内容除了上述几个重要的内容外，物理竞赛考纲还包括其他一些知识点，如原子物理、核物理、相对论等。
这些内容通常较为高级和复杂，对学生的物理素养和逻辑思维能力有较高的要求。
物理竞赛考纲的特点是综合性强、难度较大。
它要求学生对物理知识点有深入的理解和掌握，并能够熟练运用这些知识解决问题。
此外，物理竞赛还注重培养学生的实验能力和创新思维。
在竞赛中，学生不仅要能够解答理论问题，还要进行实验设计和数据分析。
物理竞赛考纲是物理竞赛中的重要指导文件，它规定了竞赛的知识点和考查要求。
参赛学生要根据考纲的要求，有针对性地进行学习和复习，提高自己的物理素养和解题能力。
同时，要注重培养实践能力和创新思维，做到理论联系实际，灵活运用物理知识解决问题。
2023年广东省中学物理竞赛范围和提纲
2023年广东省中学物理竞赛范围和提纲比赛范围
1. 力学：
- 物体的运动学与动力学
- 力和运动的基本原理
- 胡克定律和弹簧振子
- 动量和动量守恒
- 能量守恒与机械能
- 简谐振动与机械波
2. 热学：
- 热学基本概念与温度度量
- 热力学第一定律
- 理想气体的状态方程
- 热机和热机效率
- 热平衡与热传递
3. 光学：
- 光的传播和折射定律
- 光的反射和镜像
- 光的干涉和衍射
- 光的波粒二象性
- 光的光路与成像
4. 电磁学：
- 静电场和静电场能
- 电流和电路的基本概念
- 电磁感应和电磁感应定律
- 电场和电势
- 交变电流和交流电路基本知识
竞赛提纲
1. 选择题：
- 根据给定的条件和数据，选择正确的答案- 考察对物理概念和定律的掌握程度
- 需要进行简单的计算和推理
2. 解答题：
- 根据题目要求，详细阐述解题思路和步骤
- 考察对物理知识的理解和应用能力
- 需要展示计算过程和推理逻辑
3. 实验题：
- 根据实验步骤和数据，进行数据处理和分析
- 考察对物理实验原理和数据处理方法的掌握
- 需要进行实验结果的推断和解释
4. 计算题：
- 根据给定的数据，进行物理量的计算和推导
- 考察对物理公式和计算方法的掌握
- 需要准确计算并给出结果和解释
以上为2023年广东省中学物理竞赛的范围和提纲，参赛同学应充分掌握所列内容，注重理解和应用能力的培养。
祝愿所有参赛者取得出色的成绩！。
物理竞赛学什么，你清楚吗？
物理竞赛学什么，你清楚吗？上期文章我们说过，搞竞赛要找好苗子，首先他是热情的，勤奋的，其次是有抱负的，不畏艰难的；当然不能是临时抱佛脚的是学生自身的必备条件。
当然碰到好的竞赛辅导老师，有利的家庭环境和学校环境，合理的学习训练规划以及临场心态和运气也是学习竞赛不可或缺的条件。
今天我们的主题是“物理竞赛怎么学”1首先，要清楚物理竞赛的考试形式及流程物理竞赛分为预赛、复赛和决赛。
预赛由全国竞赛委员会统一命题，采取笔试的形式，所有在校的中学生都可以报名参加。
在预赛中成绩优秀的学生由地、市、县推荐，可以参加复赛。
复赛包括理论和实验两部分，理论部分由全国竞赛委员会统一命题；实验部分由各省、自治区、直辖市竞赛委员会命题；最初理论部分140分，实验部分60分，后改为理论部分160分，实验部分40分。
根据复赛中理论和实验的总成绩，由省、自治区、直辖市竞赛委员会推荐成绩优秀的学生参加决赛。
决赛由全国竞赛委员会命题和评奖。
每届决赛设一等奖15名左右，二等奖30名左右，三等奖60名左右。
此外，还设总成绩最佳奖、理论成绩最佳奖、实验成绩最佳奖和女同学成绩最佳奖等单项特别奖。
2其次，物理竞赛考什么主要涉及：力学、热学、电学、光学、近代物理、数学基础、其他方面力学a)运动学b)牛顿运动定律力学中常见的几种力c)物体的平衡d)动量e)冲量矩质点和质点组的角动量角动量守恒定律f)机械能g)流体静力学h)振动i)波和声热学a)分子动理论b)热力学第一定律c)热力学第二定律d)气体的性质e)液体的性质f)固体的性质g)物态变化h)热传递的方式i)热膨胀电学a)静电场b)稳恒电流c)物质的导电性d)磁场e)电磁感应f)交流电g)电磁震荡和电磁波光学a)几何光学b)波动光学c)光的本性近代物理a)原子结构b)原子核c)不确定关系实物粒子的波粒二象性d)狭义相对论爱因斯坦假设时间和长度的相对论效应e)太阳系银河系宇宙和黑洞的初步知识其它方面a)物理知识在各方面的应用。
2022-2023学年高二物理竞赛课件：位移电流 麦克斯韦电磁场理论
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— —EdΦ2)法m d拉l第电0磁B感S应dBtS定 律dS
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静电场是保守场，变化磁场可以激发涡旋电场
4.
全电流安培环路 定理
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传导电流和变化电场可以激发涡旋磁场
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I传导 I位移 I传导
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若传导电流为零
(全电H流 安 d培l环路定理D)
dS
L
S t
变化电场产生磁 场的数学表达式
补充：含互感电路的磁场能量初始状态：
L1 M L2
稳i1定状0态：i2 0
i1 I10 i2 I 20
“1” i1
“2”
i2
注意：有两种情况： 1）磁通相助；
一般情况位移电流
ID
dΦD dt
d dt
D dS
S
D
dS
S t
• 位移电流与传导电流连接起来恰好构成连续的闭合电流
麦克斯韦提出全电流的概念
I全 I传导 I位移
ID
I R
在普遍情形下，全电流在空间永远是连续不中断的，并且
构成闭合回路
麦克斯韦将安培环路定理推广
位移电流 密度 jD
P1
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IC
ID
R
极板间任一点的位移电流密度
jD
Байду номын сангаас
D
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π
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