第一章 矢量分析

2019-04-21 12:14

1 矢量分析

1.在球面坐标系中,当?与?无关时,拉普拉斯方程的通解为:( )。 2.我们讨论的电磁场是具有确定物理意义的( ),这些矢量场在一定的区域内具有一定的分布规律,除有限个点或面以外,它们都是空间坐标的连续函数。

3. 矢量场 在闭合面 的通量定义为 ,它是一个标量;矢量场的

( )也是一个标量,定义为 。

4. 矢量场 在闭合路径 的环流定义为 ,它是一个标量;矢量场的旋

度是一个( ),它定义为 。

5.标量场u(r)中,( )的定义为 ,

其中n为 变化最快的方向上的单位矢量。

6. 矢量分析中重要的恒等式有 任一标量的梯度的旋度恒为( )。

任一矢量的旋度的散度恒为( )

7. 算符▽是一个矢量算符,在直角坐标内,是个( ),而

是个( ),

是个( )。

,所以

8. 亥姆霍兹定理总结了矢量场的基本性质,分析矢量场总要从它的散度和旋度开始着手,( )方程和( )方程组成了矢量场的基本微分方程。

9. ( )坐标、( )坐标和球坐标是电磁理论中常用的坐标 10. 标量:( )。如电压U、电荷量Q、电流I、面积S 等。 11. 矢量:( )。如电场强度矢量、磁场强度矢量、作用力矢量、速度矢量等。

12. 标量场:在指定的时刻,空间每一点可以用一个标量( )地描述,则该标量函数定出标量场。例如物理系统中的温度、压力、密度等可以用标量场来表示。

13. 矢量场:在指定的时刻,空间每一点可以用一个矢量( )地描述,则该矢量函数定出矢量场。例如流体空间中的流速分布等可以用矢量场来表示。 14. 旋度为零的矢量场叫做( ) 15. 标量函数的梯度是( ),如静电场 16.无旋场的( )不能处处为零 17. 散度为零的矢量场叫做( ) 18. 矢量的旋度是( ),如恒定磁场 19.无散场的( )不能处处为零 20.一般场:既有( ),又有( ) 21.任一标量的梯度的旋度恒为( ) 22.任一矢量的旋度的散度恒为( )。

23. 给定三个矢量和:

求:(1); (2);

(3); (4);

(5)在上的分量:

(6); (7);

(8)和。

24. 三角形的三个顶点为(0,1,-2)、(4,1,-3)和(6,2,5)。

(1) 判断是否为一直角三角形。

(2) 求三角形的面积。

25. 求方向。

(-3,1,4)点到P(2,-2,3)点的距离矢量及的

26. 给定两矢量

上的分量。

和,求在

27. 如果给定一未知矢量与已知矢量的矢量积,那么便可以确定该未知矢量。设

为一矢量,

,而

已知,试求

28. 在圆柱坐标中,一点的位置由定出,

求该点在(1)直角坐标中;(2)球坐标中的坐标。

29. 用球坐标表示的场,

(1) 求在直角坐标系中点(-3,4,5)处的和;

(2) 求与矢量构成的夹角。

30. 球坐标中两个点(和

间夹角的余弦为

)和()定出两个位置矢量和。证明

提示:

,在直角坐标中计算。

31. 一球面S的半径为5,球心在原点上,计算:的值。

32. 在由r=5,z=0和z=4围成的圆柱形区域,对矢量定理。

验证散度

33. 求(1)矢量的散度;

(2)求对中心在原点的一个单位立方体的积分;

(3)求对此立方体表面的积分,验证散度定理。

34. 计算矢量对一个球心在原点,半径为a的球表面的积分,并求体积的部分。

对球

35. 求矢量沿xy平面上的一个边长为2的正方形回路的

对此回路所包围

线积分,此正方形的两边分别与x轴和y轴相重合。再求的表面积分,验证斯托克斯定理。

36. 求矢量

对此圆面积的积分。

沿圆周的线积分,再计算

37. 证明:(1)一常矢量。

,(2),(3),其中为

38. 一径向矢量场用函数

会有什么特点呢?

,表示,如果,那么

39. 给定矢量函数的直线分别计算从点吗?

,试:(1)沿抛物线

的线积分

;(2)沿连接该两点的值,这个

是保守场

40. 求标量函数的梯度及再一个指定方向的方向导数。此方向由单

位矢量定出;求(2,3,1)点的导数值。

41. 试采用与推导式(1,3,8)相似的方法计算圆柱坐标下的计算式。

42. 方程量。

给出一椭球族。求椭球表面上任意一点的单位法向矢

43. 现有三个矢量场

问:(1)哪些矢量可以由一个标量函数的梯度表示?哪些矢量可以用一个矢量的旋度表示?

(2)求出这些矢量的源分布。

44. 利用直角坐标证明:


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