登陆注册
8224000000087

第87章 高斯定理的估算

“这位同学,请保持清醒,不要在考场上打瞌睡。”监考老师十分严肃的提醒沈奇。

“嗯,抱歉。”沈奇揉揉太阳穴,最近一段时间改《奥数冠军沈奇的数学技巧》的稿子,改的他心力憔悴,没怎么休息好。

“赶紧搞定最后一道计算题,搞完了回家补觉。”沈奇打起精神,仔细审题。

审完最后一道25分的计算题,沈奇终于有了几分兴趣:“就这最后一题,像是正规物理老师出的题。”

物理计算题大多配有示意图,不配图的物理题一般呈现两种极端,一种是简单的想打瞌睡,另一种是难的吊炸天。

初赛镇宅之题的分值最高,25分,这道计算配有示意图。

示意图是一个圆,从圆心O到圆周七点钟方位画有一条虚线R,这条虚线R是圆的半径。在圆心O旁边不远处有个小黑点mq。

本题的文字描述是:

“如图所示,电荷线密度为λ(λ>0),半径为R的均匀带电圆环固定在光滑的水平绝缘桌面上。质量为m、电量为q的光滑小球,静止放在桌面上与圆环中心O点非常接近的位置处。”

“设圆环上电荷的分布不受小球电荷的影响,试判断小球之后的运动是否为振动?”

“若为振动,设小球初始位置与O点的距离r0<<R,试用适当的近似方法估算小球的振动周期T。”

估算与严格计算的区别在于,估算可以绕过复杂的数学演算,直接获得正确的定性结论和比较接近的粗略定量结果。

就初赛最后一道计算题而言,小球的运动是振动还是非振动,沈奇必须给出定性结论,判断不得有误。这是第一步。

对于同一道物理题,如果采用估算方法,可选择的途径往往不止一条。

很明显,这是道电磁学题目,沈奇在诸多种估算方法中,选择静电场高斯定理为依据开始答题。

沈奇作出一个辅助图,取通过O点并与圆环平面垂直的轴为x轴。

在圆平面上以O点为圆心,作半径为r的圆。

将此圆沿x轴的正负方向各延展l,一个圆柱面就此形成。

沈奇取此圆柱面为高斯面,因其中无电荷,根据高斯定理可得:

?E*ds=0

高斯定理一祭出,真相越来越清晰。

带正电的小球所受静电力总是指向圆环中心O点,为恢复性保守力,小球的运动为振动,振动中心就是O点。

沈奇很快解决了第一问,这就是定性给结论,接受过物竞培训的学生应该都能给出正确的结论性判断。

第二问要求沈奇估算小球的振动周期T,稍微麻烦一点点。

圆柱两端面的电通量可以近似的用x轴上的电场强度来计算,沈奇作出计算:

E1=λ(2πR)l/4πε(R^2+l^2)^3/2=λRl/2ε(R^2+l^2)^3/2

那么通过两端面的电通量近似值就出来了:

?两端面E*ds≈E1*2πr^2

通过圆柱侧面的电通量可以近似的用圆平面上与O点相距为r处的电场强度Er来计算,根据高斯定理可得:

?圆柱面E*ds=?两端面E*ds+?侧面E*ds=0

那么带电小球在r处所受静电力为:

Fr=qEr=-λq/4εR^2*r

考虑到线性恢复力,小球在它的作用下将绕O点做简谐振动。

所以周期T=4πR根号εm/λq

“搞定。”历经CMO乃至IMO的洗礼,沈奇在学科竞赛的赛场上已算一位经验丰富的老将。

数竞也好,物竞也罢,竞赛模式大同小异。

既然是老将,就不能骄傲自大、暴躁浮夸,必须时刻保持严谨的竞赛作风。

沈奇检查了一遍考卷,然后交卷,此时距开考过去了30多分钟。

“这尼玛?”

“卧槽?”

“这么早交卷?”

“不停的写,写满试卷也得30分钟吧?”

“这货不用思考的?还是瞎几把写?”

同一考场的其他选手明显受到沈奇交卷的影响,各自在心中高呼MMP。

虽然CPhO全国初赛的考卷不难,但这么早交卷也属罕见。

物竞圈子里也有眼尖的选手:“提前交卷这货……莫非是沈奇?那个国际奥数竞赛的冠军?”

沈奇走到考场门口,阿嚏,忽然打了个喷嚏,脊梁骨竟冒出一丝寒意。

“谁在骂我?”沈奇猛然回头,眼神犀利扫视众选手。

“草!”

众选手菊花乱颤,遂埋头继续答题。

“喂,交了卷请迅速离开考场。”监考老师催促沈奇,并快速审视沈奇的试卷,该写的都写满了,有理有据,不像瞎蒙,这种情况允许提前两个多小时交卷。

沈奇大步离去,在考场外见到了穆蓉。

“这……沈奇你也太快了吧?”穆蓉有些意外。

沈奇略显从容:“一般一般,亚洲第三。”

“那亚洲前二是谁?”穆蓉忍住不让自己发笑。

沈奇一本正经的说到:“是校长和穆老师。”

“哈哈。”穆蓉终于忍不住笑了起来,又觉得疑惑:“你这政治觉悟,政治考试不可能拿B吧?”她也听说了,沈奇政治考试拿了个B,其余几门都是A。

“哎,谁不曾年轻过,懵懂过。”沈奇一想起政治考试就不爽,黑历史啊,无法抹去的污点。当然了,高二下学期之前沈奇黑历史挺多的,既然无法抹去,那便坦然面对。

沈奇伸了个懒腰:“哈欠……好困,我要睡觉了。”

“去吧,回家好好休息,辛苦了。”穆蓉没有跟沈奇讨论任何一题,沈奇的行动说明了一切。

初赛的阅卷工作将在一到两周内完成,CPhO的复赛安排在四月中旬举行。

第二天,沈奇在南港二中遇见了几个校物竞队的队友。

“我估完分,觉得能考个140?”物竞队的队友林星宇说到。

“我错了一道选择题、两道填空题,两道计算题,初赛得分大概在120到130之间。”另一位队友白玲烨说到。

“你呢沈奇大佬?”林星宇问到。

“我估计在200分左右?或许最后一道计算题某些步骤要扣掉一两分,也说不准,不知道。”沈奇说到。

“牛!”林星宇对沈奇有种盲目的崇拜,200分就是满分。

“完了完了,初赛晋级分数线被沈奇拉高了。”白玲烨苦哈哈的说到。

“白玲烨你数学怕是不及格哦。”林星宇说到,“全国那么多选手参赛,一个满分就拉高分数线了?吐槽都不会,差评!”

……

……

(昨天初二在亲戚家喝大了,刚起床,脑壳疼,起来发一章存稿然后接着睡,今天估计码不了几个字,晚上还要去其他亲戚家吃饭,在我老家过年,20岁以上的男人不喝酒是不被允许的。

接到起点的通知,3月1日上架,我得存点稿,今天估计存一章稿都难,所以只能更新一章。)

同类推荐
  • 纨绔神医

    纨绔神医

    生日宴会当晚,方源被自家的黑心老爹丢上街头,除了身份证之外啥玩意都没有,倒霉的方源必须在试炼期内好好活下去并且成就一番事业,幸好,方源凭着一身医术,在医院里找到了自己的幸福……妖孽人生从此拉开序幕。
  • 媒人

    媒人

    因为电视曾被称作“最富魅力的大众传播媒体”,这部描写电视人的小说就叫了“媒人”,“拉郎配”也好、“诱嫁”也好,已经不是婚介场所独霸的买卖了。中国电视剧草创初期,呈现出日后必将大大发达的迹象。作为文化圈人,作者以荒诞小说为载体,以离奇夸张的故事来讽刺现实,将娱乐界的丑陋一面集中放大,揭示了当今商品经济的大潮之下,电视媒体人苦海沉浮、追逐名利的众生相,以此讽刺现实,以警醒世人,促使社会人和圈内人都反思,呼唤他们回归理性和人生的终极价值。
  • 超级神魔医院系统

    超级神魔医院系统

    主角意外获得超级系统,使一个濒临倒闭的小诊所发展成为一家火爆万界的神魔医院!商界大佬前来求医?领号排队去,这边吴上将治好了再叫他来。阿修罗界那边打起来了?快,找太上老君加大丹药收购量!不行你去找精灵族弄一批生命之泉来急用。撒旦大人,我知道你这边年年入侵外界伤者多消耗大,但是该付钱的还是要付的……
  • 护身保镖

    护身保镖

    自从叶玄当上了那个机器人女王的保镖之后,他的目标就只有一个,那就是让他那个美若天仙的姐姐过的好。
  • 我真不靠脸吃饭

    我真不靠脸吃饭

    回到都市的楚辞本欲平凡度日,谁知却遭遇未婚妻的逼婚。楚辞满脸懵逼,望着天仙般的未婚妻,无奈的说道:“我只想安静的生活,我真不靠脸吃饭,你换个靠脸吃饭的祸害成吗?”
热门推荐
  • The Nature Faker

    The Nature Faker

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 似锦

    似锦

    (已出版)人都说姜家四姑娘是一等一的美人儿,可惜被安国公府摘走了这朵鲜花。然而姜似出嫁前夕,未婚夫与别的女人跳湖殉情了。。。。
  • 全球商界精英都爱玩的366个思维游戏

    全球商界精英都爱玩的366个思维游戏

    刀不磨,会生锈;脑不用,不灵光!本书是一本针对商界人士精心编写的训练大脑思维的游戏书。全书共有10章,涵盖了利害思维、宏观思维、整合思维、要素思维等10种比较有代表性的、商务人士经常要用到的思维方式,每章既有方法解析,又有实例可供练习,共收录了代表性强的366个思维游戏。通过阅读本书,一方面,您能掌握思维游戏题的解题方法,另一方面,您又能徜徉在这366个与商业思维相关的游戏的解题趣味中,从而开启商业智慧,越玩越聪明。
  • 穿越变身土豪金女

    穿越变身土豪金女

    “放肆,大胆莫忘芸!你竟敢抗旨!”皇上在大殿之上怒目而视着依旧不为所动的莫忘芸。只见那倾国倾城的面貌下义正言辞的说道:“民女身份低微配不得延太子殿下,民女知所向往的生活,是自由自在,一生一世一双人的情感!若皇上真要执意如此,那么民女今日就此赴死也决不妥协!”那双坚定的眸子异常的耀眼!众人也都震惊了!似乎不知道这个女子为何会如此说出这样的话语,而莫忘芸却异常的平静!殊不知,就是这样一个女子,在未知的世界里过的很是肆意潇洒!喜欢的要点收藏哦!
  • 痴妃追夫(全本)

    痴妃追夫(全本)

    本文慢热,希望亲们坚持看下去,一定不会让大家失望。————————————————————————亲们:本文的原名为《冷情王妃》,改了文名,文文开篇有所修改,文中女主的名字全都改用穿越后的,希望大家看文时,能够适应,冥在此向大家道歉,鞠躬,希望各位还能一如继往的支持!———————————————————————简介:痴傻女凌雨箬一朝穿越成为永康王朝权倾朝野的大将军之女,最尊贵的俊逸王爷被迫娶其为妃.她曾以为会在王府中平凡度过一生,岂料因为曾经的前尘旧案,王朝突造巨变,俊逸王爷流放远方,她却为一句承诺誓死追随,一路相护相随的忧郁男子——楚风流,使她芳心微动。而他却心有所属,一路追追逐逐,心已累,情已伤,蓦然回首,守在他身边的人,却还是那个痴傻的她,终于逾越心中那道鸿沟,然而却已万劫不覆,他只能留下最后遗言,“抱歉、、、、、、我爱你!”俊逸王爷司徒墨轩因爱上了她,牺牲自己成全他们,他说,“雨箬的愿望我都帮她实现,即使性命攸关。”然而在凌雨箬看到面目全非的司徒墨轩出现时,却心中大乱,不知爱的到底是谁,一路坎坷,一路颠簸凌雨箬终于脱掉痴傻的外衣,为世人争夺一方净土。司徒墨轩以生命和容貎作代价能否赢得雨箬芳心?性命能否保住?容颜能否挽回?却已成迷。与此同时,一直为各国争夺的五行图浮出水面,终于将那使他流放的后宫大案再次牵出,最后真相到底如何,敬请关注!————————————————————————冥的新坑《千年情殇》望大家继续支持!读者群:80377941
  • 素手药香

    素手药香

    柴素锦曾是世间女子羡慕至极之人,最受宠的长公主,有英俊无双的驸马爷。一夕间,莫名暴毙,她跌落神坛,成了家破人亡被人退婚的丑女。本已看淡过往,她却又被迫卷入皇权之争。尔虞我诈,是非恩怨,冤冤相报何时了?她不再是那个靠红颜宠爱、表面风光的女子。她也不稀罕只爱江山利用真情的男子。此生她要游遍天下,用尽所学救百姓疾苦,只愿药香长存不图虚名功利!后世曾留有关于她的传奇佳话:我执素手,唤上古灵芝,医天下病者。缈缈药香,救死扶伤,成就绝世医圣。
  • 幸运萝卜

    幸运萝卜

    信仰永生之蛇的冬眠族坚信人越矮越幸运的传统。很不幸的是三木是冬眠族里最幸运的人。“现在,我只能依靠自己的力量和我的好运气了。”三木抽出短刀慢慢的说道。
  • 智慧谋略宝库1

    智慧谋略宝库1

    雄心勃勃的帝王将相、能言善辩的文士说客、善于经营的富商巨贾、巧夺天工的能工巧匠,《智慧谋略宝库》一书囊括。凭借智慧,运用计谋,达到事业或人生的预期目标,是生存的必须,是生活的必然。变幻无穷、克敌制胜的方法智谋尽在其中。
  • 徐光启传

    徐光启传

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 山海经密码1

    山海经密码1

    这是一个历史记载的真实故事:4000年前,一个叫有莘不破的少年,独自游荡在如今已是繁华都市的大荒原上,他本是商王朝的王孙,王位的继承人,此时却是一个逃出王宫的叛逆少年。在他的身后,中国最古老的两个王朝正在交替,夏王朝和商王朝之间,爆发了一场有史以来最伟大的战争。