登陆注册
8421500000087

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
  • 超凶的客服

    超凶的客服

    陆岩得到神级客服系统,每天都有不同世界的人来找陆岩求助,斧头帮的星仔,凌凌漆,林平之,慕容复,叶孤城,白素贞,孙悟空,少司命,绿巨人、金刚狼……还有异形、哥斯拉、侏罗纪恐龙、狂蟒……*************************************************************穿越武侠大陆,开局一个破高中学校。所有武侠人物粉墨登场,正道邪道魔道风云际会,看何时归如何以一校之长,登上武林之巅*************************************************************新书《打造完美女神从吃鸡开始》,作者名:谭道长,已经十万字,成绩还好,确定不太监。书友讨论群:193604165
  • 神级小农民

    神级小农民

    偏僻小山村,悠闲小日子。勤劳朴实的候小启得到逆天传承天官图,从此脚踩村霸,拳打恶狗。带领村民勤劳致富,富可敌国,权倾天下。
  • 超级小司机

    超级小司机

    常人没有的大智慧,非同凡响的洞察力。虽然只是一名小司机,却在前行路上缔造了一个又一个神话……
  • 我本港岛电影人

    我本港岛电影人

    一个关于港岛电影的故事。我是吴孝祖,拍出最好的电影,享受最美好的时光。菇凉的电影院群号:36744687
  • 极品神医

    极品神医

    他是阴间的首席御医,身负重任来到人间。从此,一个超级神医诞生了。他泡校花,踩恶霸,一段牛逼哄哄的故事将在他身上上演……
热门推荐
  • 大乐金刚不空真实三么耶经

    大乐金刚不空真实三么耶经

    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。
  • 星舰厨师

    星舰厨师

    “我真的只是一个厨子!我就想好好的做美食!”在被问起为什么成为人类联邦英雄的时候,周凯总是这么说。“他就是个疯子,我们都没看出来。”这是和周凯一起工作过的舰员们在接受采访时最经常说的一句话。“什么?他是歼灭星盟一个军团的人?大小姐我才是舰长,我才是真正的英雄!”一位不愿意透露姓名的罗裳英女士回复本台记者中说道。那么他究竟只是一个厨子还是一位真正的英雄呢?蓝剑的交流Q裙:308419873。欢迎大家来骚扰
  • 末世重生之昕昕向荣

    末世重生之昕昕向荣

    前世孙昕昕被“恩人”耍得团团转,又当间谍又卖血,最后还给送人头。今生孙昕昕表示自己要奋起,珍爱生命远离渣男,守护家人重建社会主义美好家庭。--情节虚构,请勿模仿
  • 仙魔界之缘起

    仙魔界之缘起

    安放多年的仙魔界恩怨,一直在人的记忆中萦绕,魔都都主为救自己的妻子,决定孤身上仙城换地珠,却引来杀身之祸,心有不甘的都主死前放出两道魔咒,厄运降临在两个即将出生的孩子身上,另一个为复仇而生的孩子也开始了她的旅途。一把天剑即将出现,让平静了十八年的仙魔界再起风云,三位主人公不期而遇,厮杀也开始了。重新揭开十八年前的事情来,一场更大的阴谋像是从地狱中爬出来的魔鬼开始向人间靠近,注定这是仙魔界不平凡的一年。生命的灵魂若是爱,我愿意付出自己的全部来成就你,包括永远活在黑暗的世界中。
  • 就爱女汉子:一不小心汉化了

    就爱女汉子:一不小心汉化了

    21岁的林麒家境殷实、身高够高、皮肤算白、姿色中上,可她是个“恋爱绝缘体”。活21年没谈过一次恋爱的林麒被闺蜜麦莉笑话为“叔女”。不仅如此,身为四肢发达头脑简单的女汉子,她经常遭遇各种糗事,如果吉尼斯有一项“个人囧事纪录”,林麒早破了千百次的最囧纪录。但林麒认为她在二十一年的人生中经历的大大小小的糗事,都不如遇见“淫魔”苏烈之后发生的糗事惊天地泣鬼神。初次见面,她就让苏烈见识到了她的大叔本质,两人第二次交手又差点把人家搞残废,苏烈为此对林麒发布了“追缉令”——扬言要用自己的个人魅力把林麒追到手,并要她答应他三件事。但女汉子林麒就像是天生来克他的,苏烈的王子光芒对她来说根本就毫无威慑力。
  • 谋生亦谋爱

    谋生亦谋爱

    《谋生亦谋爱》分谋生和谋爱两大部分讲述了谋生技能和婚恋智慧。本书选取了作者关于谋生和谋爱的一些小文章,阐述了现代成功女性的生活观和生存智慧,是一本难得的现代女性取得幸福的进阶手册。《谋生亦谋爱》不仅仅局限于教给人们如何应对婚恋问题,更教给人们如何靠自己努力过上向往的生活。
  • 烈焰纹章

    烈焰纹章

    身负血海身仇的蛮部少年,被人族法师收养。在这个疯狂、杀戮的年代,誓要让烈焰战旗插满敌人的位面。又名:符文法师、法坦之名;关于魔法、位面。q群482017066
  • 爱你终有时

    爱你终有时

    爱你,不是你每次犯错我都原谅你的筹码!践踏我,不是我爱你就是卑微的那一方。陶乐爱时墨却不想丢了尊严。年少时的爱恋终究是一场误会还是一场较量
  • 夏日里的疯癫甜心

    夏日里的疯癫甜心

    暗恋帅气警察的夏玲却意外发现被玩弄了,悲伤之余,生活却越来越充满戏剧性……
  • 异世之最强台词系统

    异世之最强台词系统

    肖景云的成名战是对着本要投降的敌方国君说:“做我的儿子吧!(出自海贼王白胡子)”导致敌方愤怒,开始了大反击。他又对着大宗门的内门弟子叫嚣道:“战斗力只有5的渣渣(出自七龙珠拉蒂兹)”他无论面对敌我,骚话频出,操作贼六。他这一生就是为了装所有的逼,让别人无逼可装;作所有的死,让别人无可奈何。