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物理竞赛

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  另一边,师大附中的队员也到现场准备了。
  带队的学生看向观众席:“睿华没人了吗?让一个女生来救场。”
  “睿华一年不如一年了还重点中学呢。”
  “哈哈哈哈……”
  周小达:“他们太过分,看不起谁。”周小达是最藏不住性子的,听到有人看不起睿华,撸起袖子就要和人家打架。
  刘飞:“你别冲动。”
  霍知楠剥了一颗糖放进嘴里:“你们要是给力,就不用我上场了,吃糖吗?”说着把糖盒递过去。
  比赛正式开始,赛场坐满了人,霍知楠就在陆主任身边站着,眼看着今年睿华和附中又要打平,陆主任急得出汗。
  附中的最后一道题难住了睿华的学生。若电荷均匀地分布在长为L的细棒上,求证:
  (1)在棒的延长线,且离棒中心为r处的电场强度为E=1/(πε.)*Q/(4r²-L²)
  (2)在棒的垂直平分线上,离棒为r处的电场强度为
  E=1/(2πε.r)*Q/(4r²+L²)½
  若棒为无限长(即L趋于∞),试将结果与无限长均匀带有直线的电场强度相比较
  PS(请给出具体解法,题中r²表示r的二次方)
  附中学生:“睿华能解这道题吗?”
  洛尚悄悄问身边的顾泽年“能解吗?”
  顾泽年:“可以解,但是这道题不是高中范围的”
  洛尚:“附中耍赖?”
  霍知楠看到这道题紧皱眉头。
  比赛出现了僵持,睿华没有一人能解。
  陆主任:“能解吗?”
  霍知楠:“我试试吧。”
  霍知楠走上台“我是睿华高一四班的霍知楠”
  说完拿起粉笔解题:
  (1)设电荷密度为ρ
  dE=ρdr/4πε(r-L/2)^2
  E=∫ρdr/4πε(r-L/2)^2=ρ/4πε(L/2-r)|从r积到r+L
  E=ρL/πε(4r2-L2),Q=ρL
  设棒最上端与点r的连线与棒的夹角为θ1,下端的夹角为θ2
  dl=rdθ/sin^2θ
  E=ρ/4πε*[∫dl/(r/sinθ)^2*(sinθ(i)+cosθ(j))+∫dl/(r/sinθ)^2*(sinθ(i)+cosθ(-j)]|从各自的θ积分积到π/2
  积分的结果是
  E=ρ/(4πε*r)*[(cosθ1+cosθ2)(i)+(sinθ2-sinθ1)(j)](ij是方向向量计算积分的时候一定要带上)
  中线上sinθ2-sinθ1=0,cosθ1+cosθ2=2cosθ1
  因此化简为E=ρ*cosθ1/2πεr(这个是大小省略方向向量)
  然后cosθ=L/2/sqrt(r^2+(L/2)^2)带入即可
  (注意:Q=ρL)
  而无穷长导线就是θ1=θ2=0,cosθ=1因此为
  ρ/2πε*r
  霍知楠看向附中学生,附中学生连忙翻找自己的笔记本,随后惭愧的低下头。
  主持人:“睿华解题正确,积一分,整场比赛分数累计睿华获胜”
  顾泽年:“你们班的这个女生很厉害”
  洛尚:“知楠物理很好的”
  比赛结束,陆主任送各校离开。霍知楠则回班了,比赛结束其他事情就和她没关系了。
  霍知楠:“题确实有问题”
  洛尚:“我估计是附中的学生怕输才搞出来”
  周小达和刘飞也回班了。
  周小达:“学委万岁!你们是没看到附中那几个学生打脸,哈哈哈哈……”
  “我当时就坐在附中学生旁边,知楠把题解出来的时候,那个主任的脸都黑了。”。
  洛尚:“咱们班这次可是露了脸了,以后出去都注意点。”
  “是!哈哈哈哈……”
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