未解决的物理学问题
纯理论方面的问题
这里列出的基础理论问题或理论构想缺乏实验证明。在这些问题之间，可能有强烈的相互关联。例如，额外维度或超对称可能有办法解释级列问题（hierarchy problem）。物理学者认为，完整无瑕的量子引力理论应该能够解释大多数列出的问题（除了稳定岛问题以外）。
量子引力、物理宇宙学、广义相对论
真空剧变（vacuum catastrophe）
从航海家探测卫星测量到的数据所推断出的真空能量密度上限为1014 GeV/m3，而从量子场论计算出的零点能密度却为10121 GeV/m3，两个数值竟然相差了107个数量级。这差异被惊叹为“物理史上最差劲的理论预测”，并且很多物理学者认为这显示出当今物理理论的重大瑕疵。
量子引力
如何整合量子力学和广义相对论成为完整一致的理论（即量子场论）？最基础而言，时空是否是连续的，还是离散的？这完整一致的理论是否涉及由一种假定的引力子所传递的作用力，还是从时空离散结构衍生的产物（圈量子引力论的理论）？在超小尺度、超大尺度或其它极端案例，广义相对论的预测与量子引力理论有什么差异？
黑洞、黑洞资讯、黑洞辐射
理论预期的黑洞热辐射现象是否属实？此种辐射是否带有关于黑洞内部结构的资讯，如同规范-引力二元性（gauge-gravity duality）所建议，还是不然，如同史蒂芬·霍金的原本计算？若为不然，则黑洞能够蒸发干净，注意到量子力学并没有给出摧毁资讯的机制，那么，储存于黑洞的资讯又会怎么样？是否黑洞蒸发到某一程度就会自动停止，只剩下残余黑洞？根据无毛定理，黑洞只有三种属性：质量、电荷量、角动量；除此以外，没有任何内部结构。这定理是否正确？为何尚未找出探勘黑洞内部的方法？
额外维度
大自然是否拥有多于四个时空维度。假若答案为“是”，则到底有多少时空维度？维度是不是宇宙的基本属性，还是其它物理定律的合理结果？物理实验能否观测到更高维度的证据？宇宙暴胀（cosmic inflation）
宇宙暴胀理论是否正确？若为正确，这段时期所发生事件的细节为何？这造成暴胀的假定暴胀场（inflation field）到底为何？假若暴胀在过去某一时间曾经发生，有否有可能借着量子力学涨落的暴胀机制，继续自我维持暴胀，因此在宇宙某超远处，这暴胀仍旧正在进行中？
“泡沫宇宙”示意图，宇宙1到宇宙6各自有自己的物理常数，人类的“宇宙”不过是其中的一个“泡沫”而已
多重宇宙
有否足够的物理理论基础来支持期待其它宇宙的存在，虽然这些宇宙从根本而言是无法观测到的？例如，量子力学的多世界是否存在？在这些宇宙里，在高能量状况，由于使用别种方式破坏物理力的明显对称，所造成的物理定律是否会迥然不同。使用人择原理来消解全局宇宙困境是否正确？
宇宙监督假设（cosmic censorship hypothesis）
黑洞内部有一个奇点。通常在这奇点的外围有一层事件视界，速度最快的光波也无法逃离到事件视界之外。裸奇点是缺乏事件视界的奇点。由于没有事件视界隔离，物理学者可以观测到裸奇点的物理行为。但是，至今为止，物理学者尚未观测到裸奇点的蛛丝马迹。物理学者怀疑，从实际物理的初始条件是否能形成裸奇点？罗杰·彭罗斯提出的“宇宙监督假设”表明，这是不可能的事。但是，物理学者还不能证明这假设的任何版本为正确无误。
时序保护猜想
在广义相对论的爱因斯坦场方程的某些解答中，会出现有封闭类时曲线，即粒子移动于时空的世界线为封闭回路，从初始点移动经过一段路程后，又会返回初始点。封闭类时曲线意味着一种时间旅行，能够返回过去的时间旅行。史蒂芬·霍金的时序保护猜想表明，强烈地不允许任何除了微观尺度以外的时间旅行。结合广义相对论与量子力学在一起的量子引力理论，能否排除封闭类时曲线的可能性？
时间箭头
物理学在微观（microscopic）的层次几乎完全是时间对称（time symmetry）的。这意味着，假设将时间流逝的方向倒转，则原本物理定律仍然会保持为正确。但是在宏观层次，时间存在着明显的流逝方向。时间箭头就是用于描述这种不对称的现象。由于时间演进和时间反演而产生的不同物理现象，它们给出的关于时间属性的资料为何？
根据CPT对称（CPT symmetry）理论，从CP破坏的证实可以立即断言时间是无法反演的。因此，时间对称性不成立，时间箭头可以建立起来。但是，这方法并不是直接地，而是间接地证实时间对称性不成立。测量基本粒子的内禀电偶极矩实验可以更强烈、更直接地证实这性质。假设基本粒子拥有内禀电偶极矩，则宇称对称性和时间对称性都会被破坏。更详尽细节，请查阅基本粒子的电偶极矩。对于各种粒子的电偶极矩，现在最准确的实验测值为
中子：[6]、
电子：[7]、
水银：[8]。
另外一个衍生的问题是，为什么CP破坏只有在某些弱相互作用的衰变中才能观测得到，例如K介子衰变（kaon decay），而在其它相互作用都观测不到？
局域性原理（principle of locality）与非局域现象
局域性原理表明，物体只会被其紧邻周遭环境事物影响。1935年，阿尔伯特·爱因斯坦等发表EPR吊诡，量子力学的基础理论，因为违背了局域性原理，可能在某方面不正确。三十年之后，约翰·贝尔（John Bell）提出反驳，局域隐变量理论（local hidden variable theory）不能复制量子力学的所有预测。在量子力学里，是否会出现非局域现象？假设非局域现象存在，这是否只局限于资讯传输；能量或物质能否能以非局域方式的传播？在哪种状况可以观测到非局域现象？非局域现象的存在与否，对于时空的基本结构，有什么含意？非局域现象与量子纠缠有什么关联？如何借着非局域现象来显明量子力学基础性质的正确诠释？
宇宙的终极命运
根据天文观测和宇宙学理论，可以对可观测宇宙未来的演化作出预言。宇宙最终是否走向热寂、大崩坠、大撕裂、大反弹，还是按照多重宇宙论的论述，可能存在很多各种各样的宇宙，新的宇宙可能正在诞生，同时老旧的宇宙可能正在湮灭，但整个平行宇宙永远不会完全终结？
高能物理学／粒子物理学
希格斯机制
希格斯粒子是标准模型预言的一种自旋为零的玻色子，预期将可以帮助解释宇宙万物的质量。但是，至今尚未在实验中观察到，是标准模型中最后一种未被发现的粒子。请问希格斯
粒子是否存在？假若不存在，则可否采纳无希格斯模型（higgsless model）？假若存在，是否还存在有其它种类的希格斯粒子？欧洲核子研究组织于2012年7月4日宣布大型强子对撞器发现的新玻色子是否就是希格斯玻色子？
级列问题（hierarchy problem）
为什么引力是那么的微弱？只有当质量在普朗克尺度时，大约为1019 GeV，超大于电弱尺度（electroweak scale）（246 GeV，电弱理论描述的物理行为所涉及的能量），引力才会显得强劲。为什么这尺度的相差会有如天壤之别？是什么物理过程使得电弱尺度的物理量，例如希格斯粒子的质量，无法获得普朗克尺度数量级的量子修正？请问这是因为超对称、额外维度，还是人择的精细调整（fine-tuning）？
绝对无法从磁棒制备出磁单极子。假设将磁棒一切为二，则不会发生一半是指北极，另一半是指南极的状况，而会是切开的每一个部分都有其自己的指北极与指南极。
磁单极子
绝对无法从磁棒制备出磁单极子。假设将磁棒一切为二，则不会发生一半是指北极，另一半是指南极的状况，而会是切开的每一个部分都有其自己的指北极与指南极。
在最初宇宙、高能量的时期，粒子有否带有磁荷？若有，则为何现在那么难侦测到它们？现在有没有任何磁单极子仍旧存在？（保罗·狄拉克指出，某种磁单极子的存在可以解释电荷量子化）。
质子衰变与大统一理论
怎样能够将量子场论的三种不同的基本相互作用，即强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用，统一成为单独一种相互作用？至今为止，一些常见的主流大统一模型为SO(10)模型、乔吉-格拉肖模型（Georgi–Glashow model）等等。由于这些模型预测的新粒子的质量为大统一尺度（GUT scale）数量级，大大地超过碰撞实验的可能范围，所以，物理学者无法做实验直接观测到这些新粒子。因此，物理学者必需使用间接方法，例如，质子衰变实验、基本
粒子电偶极矩实验、中微子属性实验、磁单极子侦测实验等等。注意到质子为质量最轻的重子，质子是否为绝对的稳定？倘若不是，质子的半衰期为何？日本的超级神冈侦测器并没有确切地侦测到任何质子衰变事件。从实验得到的数据，质子的寿命被设定为超过1033年。超对称
时空超对称是否正确？超对称破坏（supersymmetry breaking）是怎样发生的，是为什么发生的？超对称是否能够稳定电弱尺度，避免大幅度量子修正？最轻的超对称粒子是否为暗物质的组成成分之一？
第四代夸克与轻子
由于共同提出卡比博-小林-益川矩阵来解释CP破坏的现象，并且给出了标准模型会允许多达三代夸克与轻子存在的原因，小林诚与益川敏英因此荣获2008年诺贝尔物理学奖。这理论并没有限制最多只能有三代。那么，有否可能找到第四代夸克或轻子？是否能够构想出解释不同代粒子之间质量差异的理论，一种关于汤川耦合（Yukawa coupling）的理论？
中微子
宇宙演化与中微子的关系？中微子的属性为何？中微子的质量为何？
反物质
在宇宙中，为什么侦测实验结果显示，物质比反物质多很多？大爆炸应该制造出同样数量的粒子与反粒子，而粒子会和反粒子湮灭产生光子。因此宇宙应该充满了光子，而不会有很多物质存在。但是，宇宙现在的状况并不是这样。在大爆炸发生之后，一定有某些物理定律不平等地作用于物质与反物质。请问这些物理定律为何？在最初宇宙是否有某些作用力存在，但是后来随着宇宙演化，这些作用力已消失无踪？
核子物理学
理论稳定岛的三维描绘图。
量子色动力学
强相互作用物质有哪些相态？在宇宙中，这些相态的角色为何？核子的内部结构为何？量子色动力学对于强相互作用物质的属性方面的预测为何？哪种机制主掌了夸克和胶子的变迁为π介子与核子？是什么机制造成了量子色动力学的重要特色：夸克禁闭与渐近自由（asymptotic freedom）？怎样将量子色动力学与广义相对论合并为一个完整理论？
核子天文物理学（nuclear astrophysics）
中子星和稠密核物质（nuclear matter）的物理性质为何？描述宇宙中各种元素的核合成过程？驱动恒星与星际爆炸的核子反应为何？
原子核
核力如何将质子与中子结合为稳定原子核（stable nucleus）？
稳定岛
有些化学元素的原子核，其质子和中子的数目恰巧为魔数数目，核物理学家推测这些化学元素特别稳定。这理论称为稳定岛理论。鉴于这理论，最沉重的稳定或介稳定原子核为何
其它
量子混沌（quantum chaos）
对应原理表明，经典力学是量子力学的经典极限，怎样以量子力学来表述经典的混沌动力系统？
量子测量
哪一种量子力学的诠释最为正确？量子理论对于大自然的描述，包括量子态叠加、波函数坍缩、量子退相干等等，怎样解释作实验观测到的大自然？换另外一种方法，应用测量问题（measurement problem）来表明，即造成波函数坍缩为确定态的量子测量是由哪种程序构成的？
物理资讯（physical information）
除了黑洞或波函数坍缩以外，还有哪些物理现象，不可挽回地湮灭了关于其先前所处状态的资讯？
万有理论
又称为“终极理论”，万有理论试图解释与联结所有已知的物理现象，并且预测在原则上可行的任何实验的结果。但是，构筑这理论所遇到最困难的问题是，怎样将广义相对论与量子力
学统一为单一理论？
基础物理常数（fundamental physical constant）
能够解释所有基础物理常数的理论为何？基础物理常数是否会随着时间的演进而改变？
规范场论
于2000年，克雷数学研究所发表七大千禧年大奖难题，其中一道题目为杨-米尔斯存在性与质量间隙。这是理论物理中规范场论的一道基础问题。杨-米尔斯理论是一种规范场论。获胜者必须严格证明杨－米尔斯场论存在（即需符合构造性量子场论（constructive quantum field theory）的标准），亦要证明质量间隙（mass gap），即此理论所预测质量最轻的粒子，其质量为正值。
缺乏清楚科学解释的经验现象
物理宇宙学
宇宙的存在
形成宇宙或多重宇宙的物质、能量、时空、基本作用力，它们的源头为何？能否设计出可行的实验来证实多重宇宙存在。
重子不对称性
为什么在可观测宇宙中，重子的数量比反重子多很多？
宇宙学常数问题
大多数量子场理论都预测非常大的量子真空零点能。根据广义相对论，宇宙真空里蕴藏的这些能量会产生引力场，因此，零点能密度与宇宙学常数有关，从零点能密度计算出的宇宙学常数也非常大，比天文观测值10?47GeV大了40个数量级。这就是宇宙学常数问题。为什么从量子真空的零点能密度计算出的宇宙学常数，会与天文观测值相差这么大？是什么物理机制抵销这超大数值？
宇宙质量分布饼图。
暗物质
无法用电磁辐射侦测，而是从作用于可见物质与背景辐射的引力效应连带推断出来的物质，称为暗物质。物理学者尚不清楚什么是暗物质的基本成分？是否与超对称有关？归因于暗物质的天文现象，实际上是否是引力的延伸？
暗能量
暗能量是一种充溢于整个空间的能量的假定形式。暗能量倾向于增加宇宙膨胀速度。最近完成的关于超过20万座星系的调查，似乎确定了暗能量的存在。但是，物理学者仍旧无法精确地描述与解释暗能量的物理性质。暗能量主要有两种模型：宇宙学常数模型与第五元素模型。每一种模型都有其强点与弱点，尚未有任何实验结果令人信服地显示哪一种模型为正确模型，也可能都不够正确。
暗能量密度、物质密度与宇宙标度因子的对数-对数关系线图，两条关系线恰好相交于现在。宇宙巧合问题（cosmic coincidence problem）
为什么恰巧就在这时候，宇宙的暗能量密度与物质密度几乎等值？这问题称为“宇宙巧合问题”。
如右图所示，物质密度与宇宙标度因子的三次方成反比：
，
而暗能量密度与宇宙标度因子的关系式为
;
其中，是依暗能量的本质而定的常数，必需小于3。
假设暗能量是宇宙学常数或真空零点能，则，暗能量密度为常数，那么，这
种万年不遇的巧合实在令人费解。难道暗能量密度是某种标量场，或许暗能量与物质会发生某种耦合，从而造成暗能量密度与物质密度几乎等值？
熵(时间箭头)
宇宙最初是处于一个高度有序的状态，一个低熵状态。为什么会出现这么高度有序的状态，从而造成过去与未来的区别，以及热力学第二定律？
宇宙视界问题（universe horizon problem）
为什么大爆炸理论对于夜晚天空的各向异性的预测值似乎大于观测数据，而遥远的宇宙却显得那么均匀？宇宙暴胀理论已广泛地被天文学者接受为解答，但仍旧可能有其它解答，例如，光速可变理论。
宇宙微波背景辐射的各向异性的黄道定向
微波天空在距离一百三十亿光年以外的某些大型特征，似乎跟太阳系的运动与定向有所关联。这是否为系统误差、观测结果被局域效应污染，还是哥白尼原则未经解释的破坏？
宇宙的形状（shape of the universe）
宇宙共动空间（comoving space）的3-流形，又称为“宇宙的形状”，是什么样子？现时，天文学者仍旧不清楚宇宙的曲率与拓扑，天文学者只知道，以可观测尺度衡量，曲率接近于零。宇宙暴胀假设建议，宇宙的形状可能无法测量，但是，于2003年，尚皮耶·卢敏内（Jean-Pierre Luminet）等与其他研究团队建议，宇宙的形状可能为庞加莱同调球面（homology sphere）。经过威尔金森微波各向异性探测器三年观测得到的数据确认了这模型的一些预测，但是，这模型的正确性尚未得到广泛支持。
高能物理学／粒子物理学
电弱对称破缺（electroweak symmetry breaking）
到底是什么机制打破了电弱规范对称，从而赋予W及Z玻色子质量？是标准模型的简单希格斯机制吗，虽然希格斯玻色子到现时为止仍未被发现，还是根据艺彩理论（technicolor theory）的点子，是大自然用一种类似强作用力的新规范作用力来破坏了电弱规范对称？物理学者希望能够用大型强子对撞机做实验核对艺彩理论。
中微子质量
究竟是什么机制赋予中微子质量？任何粒子，假若其反粒子就是自己，则称此粒子为马约拉那粒子。中微子是否为马约拉那粒子？如果中微子满足马约拉纳方程，我们便有机会观察到不放出中微子的双重β衰变（double beta decay）。有没有可能会是因为中微子的特殊属性，
从而使得中微子无法与一个正常粒子发生碰撞而互相湮灭？目前有许多实验试图去验证中微子是否为马约拉纳粒子。
中微子超光速异常（OPERA neutrino anomaly）
乳胶追踪中微子震荡计划（the Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus）（OPERA）是一个检验中微子振荡现象的实验。于2011年9月，欧洲核子研究组织（CERN）与OPERA共同宣布，从它们合作测量到的中微子飞行时间数据，它们发现缈中微子以超光速运动。请问这是做错实验获得的结果，还是狭义相对论的确切瑕疵？2012年2月22日，科学新闻网页杂志Science Insider报告，从全球定位系统接收器到电脑之间的光纤缆线，由于与电脑的集成电路卡连接不良，造成了60奈秒延迟。将连接维修后，这问题不再发生。这实验失误似乎可以解释中微子的超光速异常。但是，仍旧必需做实验拿到更多数据来检验这假说。
基本粒子的惯性质量与引力质量比率
根据广义相对论的等效原理，对于所有基本粒子，惯性质量与引力质量比率为1 。但是，对于很多粒子，并没有任何实验确认这论点。特别而言，物理学者很想知道，具有某宏观质量的反物质，其重量为何？
质子自旋危机（proton spin crisis）
质子是自旋为1/2的费米子，但是，于1988年，欧洲μ子共同研究（European Muon Collaboration）团队发现，质子的三个主要价夸克只贡献出总自旋的20-30%。自旋的其它部分是什么机制贡献出的，是由胶子，还是由持续不断地生成与湮灭中的海夸克对偶所贡献出的？
量子色动力学的非微扰方法
在涉及到描述原子核的能量尺度范围，量子色动力学的方程无法解析，虽然格点量子色动力学（lattice QCD）貌似可以给出在这极限的解答。那么，量子色动力学怎样描述核子与核子内部组构的物理现象呢？
夸克禁闭
为什么所有实验，都只能观测到从夸克或胶子建成的粒子，像介子或重子，而无法观测到自由存在的夸克或胶子？这现象是怎样从量子色动力学里面出现？
强CP问题与轴子
为什么强相互作用对于宇称与电荷共轭（charge conjugation）运算具有不变性？1977年提出的皮塞-奎恩理论（Peccei–Quinn theory）是否为这问题的正确解答？
假想的粒子
超对称理论与其它广为人知的理论预测了很多假想粒子，其中，哪些假想粒子真正存在于大自然？
天文学、天文物理学
相对论性喷流：活跃星系核周围的相对论性等离子体束与中心的超大质量黑洞自转轴方向一致，从而沿喷流方向射出
吸积盘喷流（accretion disc jet）
为什么环绕着某些像活跃星系核一类的星体的吸积盘，会沿着其旋转轴喷出相对论性喷流？天文学者认为这些喷流有很多用途，从除去正在形成的恒星的角动量，到将活跃星系核内部重新离子化。但是，天文学者仍旧不清楚吸积盘喷流的初始由来。
准周期性震荡（quasi-periodic oscillation）
有些像白矮星、中子星、黑洞一类的致密星，其吸积盘的内部边缘在某频率附近会忽隐忽现地发射出X射线，这现象称为“准周期性震荡”。可以从星体的功率谱的峰点找到震荡痕迹。物理学者不知道为什么会出现准周期性震荡？为什么这些震荡的频率与中心物体的质量成正比？有时候，在功率谱会出现多个峰点。为什么对于不同的星体，这些峰点的频率比率会不一样。
日冕加热问题（coronal heating problem）
为什么太阳的日冕（大气层）温度（1至3百万K）超高于表面温度（6000K）？对于这问题，过去几十年，物理学者提出了很多理论，但只有两个理论可能最为正确：波动加热理论（wave heating theory）与磁重联理论（magnetic reconnection theory）。磁重联理论的缺陷是，
为什么观测到的磁重联效应比较理论预测快过很多数量级？美国国家航空航天局的太阳侦测加级器任务（solar probe plus mission）预定于2015年启航，准备勘测太阳的日冕加热状况。
天文观测到的弥漫星际带线谱的相对强度。
弥漫星际带（Diffuse interstellar band）
是什么物质造成了在天文线谱里观测到的多条星际吸收线？请问这些物质是否为分子物质？假若是分子物质，到底是哪些分子物质，它们是怎样形成的？
伽马射线爆发
从遥远的星系突然发生的超大能量爆炸，其所伴随的快闪伽马射线，称为“伽马射线爆发”，是宇宙最明亮的电磁事件，通常持续时间在0.01-1000秒。物理学者不清楚为什么会发生这种短时段、高强度的猝爆[15]？于2008年，美国国家航空航天局发射了费米伽马射线空间望远镜，该卫星搭载的伽马射线爆发监视系统（Gamma-ray Burst Monitor, GBM）可用来研究伽马射线爆发。
质量-速度色散关系（M-σ relation）
星系核球内的恒星的速度色散（velocity dispersion）与位于星系中心的超重黑洞的质
量之间的经验关系，称为“质量-速度色散关系”：
；
其中，是常数，大约为。
质量-速度色散关系可以用来精确地计算超重黑洞的质量。但是，物理学者不清楚促成这关系的物理原因为何？
观测异常
先锋号异常（Pioneer anomaly）:先锋10号与先锋11号是美国国家航空航天局分别于1972年与1973年发射的两艘太空船，现在已逃离太阳系。在距离太阳大约20天文单位之后，观测到的两艘太空船的加速度与预测发生差异，大约为(8.74 ± 1.33) × 10?10 m/s2。现今，仍旧没有任何满意的理论能够解释这异常。
飞掠异常（flyby anomaly）:为什么卫星飞掠过地球后的能量会与理论预测不同？这异常最先发现于1990年伽利略号探测器的飞掠过地球。通过仔细检查深空网络纪录的多普勒数据，天文学者意外地发现66mHz频移，对应于速度在近地点增加了3.92mm/s。天文学者尚未能够给出满意答案。
典型的螺旋星系自转曲线：预测的（A）和观测的（B）。
星系自转问题:观测到的星球绕着星系中心转动的速度与应用牛顿力学预测的理论速度，两者为何不一致？暗物质和暗物质晕是否是造成这问题的主要因素？
超高能量宇宙射线（ultra-high-energy cosmic ray）
地球附近根本没有超高能量宇宙射线源，为何有一些宇宙射线会拥有不可能般高的能量？GZK极限是源自远处的宇宙射线所拥有能量的理论上限。超过GZK极限的宇宙射线会与宇宙微波背景辐射耦合，制造π介子。这程序会重复发生，直到宇宙射线的能量低于GZK极限为止。所以，应该不可能观测到任何源自远处的超高能量宇宙射线。但是，这些似从远处发射出的超高能量宇宙射线，并没有遵守GZK极限的规则，与宇宙微波背景辐射发生反应，而奇迹般地存活移动到地表附近，才被观测到，请问原因为何？
土星自转周期
航海家1号与航海家2号分别于1981年及1982年飞越土星时测量得到无线电讯号周期为10 h 39 min。卡西尼太空船在2004年接近土星时，发现无线电的周期增加至10 h 45 m。造成变化的原因仍不清楚，但这种变化被认为是由于无线电的来源可能移动到土星内部不同的纬度位置，从而改变了自转周期，而不是出自于土星本身自转周期上的变化。目前还没有方
法可以直接测量土星核心的自转速率。
凝聚态物理学
非晶质物质
液态或固态物质是怎样玻璃化转变至玻璃态物质？是什么物理过程给出了玻璃的一般物理性质？
低温电子发射（cryogenic electron emission）
在非常低温、无光状况，为什么光电倍增管会自发性地发射电子，而且，随着温度降低，发射率会增加？
高温超导
某些物质能够在高于50 K以上的温度仍旧具有超导电性。但是，物理学者不清楚促成这现象的机制为何。
紊流
能否设计出一个理论模型来解释紊流的物理行为和内部结构？在什么条件下，纳维-斯托克斯方程有平滑解？这是克雷数学研究所于2000年设立的千禧年大奖难题中的一大难题。近期已找到解答的问题
长时间伽马射线爆发(2003)
长时间伽马射线爆发分类为时间久过于2秒钟的伽马射线爆发，这种爆发与大质量星体的死亡有关，此种星体的死亡过程类似于超新星事件，常称为极超新星。
太阳中微子问题(2002)
这问题指的是测量到的太阳中微子通过地球的数量与理论计算有所差异。从对于中微子物理的研究结果，物理学者修改了粒子物理学的标准模型，提出中微子振荡的概念，要求中微子具有质量，可以在电中微子、μ中微子和τ中微子，这三种中微子之间相互变换。由于这些崭新理论的提出，这问题已得解答。
年龄危机（age crisis）(1990s)
大约在1990年代中期，物理学者估计宇宙的年龄比银河系最早的恒星还要年轻30至80亿年。这意味着哈勃常数的估计不正确，或大爆炸理论不正确，或是需要宇宙学常数一类的暗能量。后来，对于恒星距离更精准的估计，将恒星年龄减少了好几十亿年，对于宇宙正在加速度扩张这论据也终于获得天文实验证实。由于这些进展，年龄危机不再成立。
类星体(1980s)
这是一种亮度特高、位于非常遥远、红移值特大的星体。最先发现于1950年代后期，有很多年，物理学者不清楚类星体的物理模型。后来，越来越多的证据显示，类星体实际是一种活动星系核，其核心位置有一个超大质量黑洞，附近的物质不停地掉入黑洞里，形成巨大的能量辐射与物质喷流向外喷出。现在，这理论已被学术界接受。
物理学教程(第二版)-马文蔚下册公式原理整理(1)
物理期末知识点整理 1、 计算题知识点 1） 电荷在电场中运动，电场力做功与外力做功的总的显影使得带电粒子动能增加。 2） 球面电荷均匀分布，在球内各点激发的电势，特别是在球心激发的电势（根据高斯定理，球面内的电场强度为零，球内的电势与球面的电势相等 04q R επε= ，电势满足叠加原理） 3） 两个导体球相连接电势相等。 4） 载流直导线在距离r 处的磁感应强度02I B r μπ= ，导线在磁场中运动产生的感应电动势。（电场强度02E r λπε= ）t φ ξ=- 5） 载流直导线附近的线框运动产生的电动势。 6） 已知磁场变化，求感应电动势的大小和方向。 7） 双缝干涉，求两侧明纹间距，用玻璃片覆盖其中的一缝，零级明纹的移 动情况。（两明纹间距为' d d d λ?= ，要求两侧明纹的间距，就是要看他们之间有多少个d ?，在一缝加玻璃片，使得一端的光程增加，要使得两侧光程相等，光应该向加玻璃片的一方移动） 8） 牛顿环暗环公式，理解第几暗环的半径与k 的关系。（r =k=0、1、2…..）） 9） 光栅方程，光栅常数，第几级主极大与相应的衍射角，相应的波长，每厘米刻线条数，第一级谱线的衍射角（光栅明纹方程(')sin b b k θλ+=±（k=0、1、2….）暗纹方程(')sin (21)/2b b k θλ+=±+（k=0、1、2….）光栅常数为'b b +） 10） 布鲁斯特定律，入射角与折射角的关系2 1 tan b n n θ= 2、 电场强度的矢量合成 3、 电荷正负与电场线方向的关系（电场线从正电荷发出，终止于负电荷） 4、 安培环路定理0Bdl I μ=?。 5、 导线在磁场中运动（产生感应电动势），电流在磁场中运动受到安培力的作用。 6、 干涉条件（频率相同，相位相等或相位差恒定，振动方向相同） b θ
高中物理学业水平考试常用公式
高中物理必修1常用公式 1．平均速度：总 总t s v = 2．匀变速直线运动：(1)基本公式(知三求二) ①at v v t +=0 ②202 1at t v s += ③as v v t 22 2=- ④t v v s t ?+= 20 ⑤22 1at t v s t -= (2)辅助公式①平均速度：2 0t v v v += ②时间中点的瞬时速度：v v t =中 (3)比值公式 ①速度：v Ⅰ:v Ⅱ:v Ⅲ＝1:2:3 ②第N 秒内的位移：s Ⅰ:s Ⅱ:s Ⅲ＝1:3:5 ③前N 秒内的位移：s 1:s 2:s 3＝1:4:9 ④连续相等时间内的位移差：s N －s N －1＝aT 2 3．力学公式 ①重力：mg G = ②弹簧的弹力：kx F = ③滑动摩擦力：N f μ= ④合力的范围：21F F -≤合F ≤21F F + ⑤斜面上物体重力的分解： 下滑分力：G 1=mgsinθ 垂直分力(压力)：G 2=mgcosθ 4．牛顿第二定律：ma F = 高中物理必修2常用公式 5．曲线运动基本规律：①条件：v 0与合F 不共线 ②速度方向：切线方向 ③弯曲方向：总是从v 0的方向转向合F 的方向 7．自由落体运动 ①末速度： gh gt v t 2== ②下落高度：22 1gt h = ③下落时间：g h t 2= 8．平抛运动 ②合速度：222 0t g v v t += ③速度方向：0 tan v gt = α ⑤位移方向：0 2tan v gt =β ⑥飞行时间：g h t 2=，与v 0无关 9．线速度：T r t s v ?==π2 角速度：T t π? ω2== 线速度与角速度的关系：ωr v = t v x 0=2 21gt y =0 v v x =gt v y =
物理学教程(马文蔚、周雨青)上册课后答案 五
第五章 机械振动 5-1 一个质点作简谐运动，振幅为A ，在起始时刻质点的位移为2 A - ，且向x 轴正方向运动，代表此简谐运动的旋转矢量为（ ） 题5-１ 图 分析与解（B ）图中旋转矢量的矢端在x 轴上投影点的位移为－A /2，且投影点的运动方向指向Ox 轴正向，即其速度的x 分量大于零，故满足题意．因而正确答案为（B ）． 5-2 一简谐运动曲线如图（a ）所示，则运动周期是（ ） (A) 2.62 s (B) 2.40 s (C) 2.20 s （D ）2.00 s 题5-２ 图 分析与解 由振动曲线可知，初始时刻质点的位移为 A /2，且向x 轴正方向运动．图（ｂ）是其相应的旋转矢量图，由旋转矢量法可知初相位为-．振动曲线上给出质点从A /2 处运动到x =0处所需时间为1 s ，由对应旋转矢量图可知相应的相位差65232πππ?=+=?，则角频率1s rad 65Δ/Δ-?==π?ωt ，周期 s 40.22==ω πT .故选（B ）． 5-3 两个同周期简谐运动曲线如图（a ） 所示， x 1 的相位比x 2 的相位（ ） （A ） 落后2π （B ）超前2 π （C ）落后π （D ）超前π 分析与解 由振动曲线图作出相应的旋转矢量图（b ） 即可得到答案为（B ）．
题5 -３ 图 5-4 两个同振动方向、同频率、振幅均为A 的简谐运动合成后，振幅仍为A ，则这两个简谐运动的相位差为（ ） （A ） 60 （B ）90 （C ）120 （D ）180 分析与解 由旋转矢量图可知两个简谐运动1和2的相位差为120 时，合成后的简谐运动3的振幅仍为A .正确答案为（C ）． 题5-4 图 5-5 若简谐运动方程为?? ? ?? +=4ππ20cos 10.0t x ，式中x 的单位为m ，t 的单位为s.求：（1） 振幅、频率、角频率、周期和初相；（2）s 2=t 时的位移、速度和加速度． 分析 可采用比较法求解．将已知的简谐运动方程与简谐运动方程的一般形式()?ω+=t A x cos 作比较，即可求得各特征量．运用与上题相同的处理方法，写出位移、速度、加速度的表达式，代入t 值后，即可求得结果． 解 （1） 将()()m π25.0π20cos 10.0+=t x 与()?ω+=t A x cos 比较后可得：振幅A ＝0.10m ，角频率1 s rad π20-?=ω，初相?＝0.25π，则周期s 1.0/π2==ωT ，频率Hz /1T =v ． （２）s 2=t 时的位移、速度、加速度分别为 ()m 1007.7π25.0π40cos 10.02-?=+=t x ()-1s m 44.4π25.0π40sin π2d /d ?-=+-==t x v ()-22222s m 1079.2π25.0π40cos π40d /d ??-=+-==t x a
大学物理热学总结
大学物理热学总结 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
大学物理热学总结 (注：难免有疏漏和不足之处，仅供参考。 ) 教材版本：高等教育出版社《大学物理学》热力学基础 1、体积、压强和温度是描述气体宏观性质的三个状态参量。 ①温度：表征系统热平衡时宏观状态的物理量。摄氏温标，t表示，单位摄氏度（℃）。热力学温标，即开尔文温标，T表示，单位开尔文，简称开（K）。 热力学温标的刻度单位与摄氏温标相同，他们之间的换算关系： T/K=273.15℃+ t 温度没有上限，却有下限，即热力学温标的绝对零度。温度可以无限接近0K，但永远不能达到0K。 ②压强：气体作用在容器壁单位面积上指向器壁的垂直作用力。单位帕斯卡，简称帕（Pa）。其他：标准大气压（atm）、毫米汞高（mmHg）。 1 atm =1.01325×105 Pa = 760 mmHg ③体积：气体分子运动时所能到达的空间。单位立方米（m3）、升（L） 2、热力学第零定律：如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡，则这两个系统也必处于热平衡。 该定律表明：处于同一热平衡状态的所有热力学系统都具有一个共同的宏观特征，这一特征可以用一个状态参量来表示，这个状态参量既是温度。3、平衡态：对于一个孤立系统（与外界不发生任何物质和能量的交换）而言，如果宏观性质在经过充分长的时间后保持不变，也就是系统的状态参量不再岁时间改变，则此时系统所处的状态称平衡态。 通常用p—V图上的一个点表示一个平衡态。（理想概念） 4、热力学过程：系统状态发生变化的整个历程，简称过程。可分为： ①准静态过程：过程中的每个中间态都无限接近于平衡态，是实际过程进行的无限缓慢的极限情况，可用p—V图上一条曲线表示。 ②非准静态过程：中间状态为非平衡态的过程。
高中物理学考公式与知识点总结
★★★内部资料请勿外传雷锋学校物理组 高中物理学考公式概念总 结 一、直线运动： 1、匀变速直线运动： x v （1）平均速度t （定义式）平均速度的方向即为运动方向 v - 平均速度国际单位：米每秒m/s 常用单位：千米每时km/h 换算关系1m/s=3.6km/h （2）加速度 a v t v v t 加速度描述速度变化的快慢，也叫速度的变化率0 t ｛以Vo 为正方向， a 与Vo 同向( 做加速运动)a>0 ；反向（做减速运动）则 a<0｝ 注: 主要物理量及单位: 初速度( v):m/s ；加速度(a):m/s 0 2；末速度( v ):m/s ； t 时间(t): 秒(s) ；位移(x): 米（m）；路程(s): 米（m）；三个基本物理量：长度质量时间对应三个基本单位：m kg s （3）基本规律：速度公式v v at t 0 位移公式 1 x v t at 2 2 几个重要推论： 2 2 (1) v t v 2ax （v 初速度， o v 末速度匀加速直线运动： a 为正值，匀减速直线运动（比如刹车）：a 为负值，）t (2) A B 段中间时刻的即时速度：*(3) AB 段位移中点的即时速度： V V x V ＝0 t V t 2 2 t 2 2 v v o t V s 2 2 注意公式在什么条件下用比较好？（在什么条件不知或不需要知道或者也用不到时，该用哪个公式？） ( V V at t 0 不涉及到X ) （ 1 2 2 V 2 a X V t at 不需要求V t ）（ 2 X V 0 2 t 不涉及到时间t 求位移）（0 X V V t V 2 t 不知道 a ） （5）初速无论是否为零, 匀变速直线运动的质点, 在连续相邻的相等的时间间隔内的位移之 差为一常数： 2 x aT (a 一匀变速直线运动的加速度，T 一每个时间间隔的时间) （用来求纸带问题中的加速度，注意单位的换算） （6）自由落体： ①初速度Vo＝0 ②末速度V gt t ③下落高度 1 2 h gt （从Vo 位置向下计算） 2 ④推论 2 2gh V 全程平均速度 t V平均 V t 2 注:(1) 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，遵循匀变速直线运动规律； (2)a ＝g＝9.8m/s 2≈10m/s2（重力加速度在赤道附近较小, 在高山处比平地小，方向竖直向下）。
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第一章 质点运动学 1 -1 质点作曲线运动,在时刻t 质点的位矢为r,速度为v ,速率为v,t 至(t ＋Δt)时间内的位移为Δr, 路程为Δs, 位矢大小的变化量为Δr ( 或称Δ｜r ｜),平均速度为v ,平均速率为v ． (1) 根据上述情况,则必有( ) (A) ｜Δr｜= Δs = Δr (B) ｜Δr｜≠ Δs ≠ Δr,当Δt→0 时有｜dr ｜= ds ≠ dr (C) ｜Δr｜≠ Δr ≠ Δs,当Δt→0 时有｜dr ｜= dr ≠ ds (D) ｜Δr｜≠ Δs ≠ Δr,当Δt→0 时有｜dr ｜= dr = ds (2) 根据上述情况,则必有( ) (A) ｜v ｜= v ,｜v ｜= v (B) ｜v ｜≠v ,｜v ｜≠ v (C) ｜v ｜= v ,｜v ｜≠ v (D) ｜v ｜≠v ,｜v ｜= v 分析与解 (1) 质点在t 至(t ＋Δt)时间内沿曲线从P 点运动到P′点,各量关系如图所示, 其中路程Δs ＝PP′, 位移大小｜Δr｜＝PP′,而Δr ＝｜r ｜-｜r ｜表示质点位矢大小的变化量,三个量的物理含义不同,在曲线运动中大小也不相等(注：在直线运动中有相等的可能)．但当Δt→0 时,点P′无限趋近P 点,则有｜dr ｜＝ds,但却不等于dr ．故选(B)． (2) 由于｜Δr ｜≠Δs,故t s t ΔΔΔΔ≠r ,即｜v ｜≠v ． 但由于｜dr ｜＝ds,故 t s t d d d d =r ,即｜v ｜＝v ．由此可见,应选(C)． 1 -2 一运动质点在某瞬时位于位矢r(x,y)的端点处,对其速度的大小有四种意见,即 (1)t r d d ； (2)t d d r ； (3)t s d d ； (4)22d d d d ??? ??+??? ??t y t x ． 下述判断正确的是( ) (A) 只有(1)(2)正确 (B) 只有(2)正确 (C) 只有(2)(3)正确 (D) 只有(3)(4)正确 分析与解t r d d 表示质点到坐标原点的距离随时间的变化率,在
大学物理热力学论文[1]
《大学物理》课程论文 热力学基础 摘要： 热力学第一定律其实是包括热现象在内的能量转换与守恒定律。热力学第二定律则是指明过程进行的方向与条件的另一基本定律。热力学所研究的物质宏观性质，特别是气体的性质，经过气体动理论的分析，才能了解其基本性质。气体动理论，经过热力学的研究而得到验证。两者相互补充，不可偏废。人们同时发现，热力学过程包括自发过程和非自发过程，都有明显的单方向性，都是不可逆过程。但从理想的可逆过程入手，引进熵的概念后，就可以从熵的变化来说明实际过程的不可逆性。因此，在热力学中，熵是一个十分重要的概念。关键词： （1）热力学第一定律（2）卡诺循环（3）热力学第二定律（4）熵 正文： 在一般情况下，当系统状态变化时，作功与传递热量往往是同时存在的。如果有一个系统，外界对它传递的热量为Q，系统从内能为E1 的初始平衡状态改变到内能为E2的终末平衡状态，同时系统对外做功为A,那么，不论过程如何，总有： Q= E2—E1+A 上式就是热力学第一定律。意义是：外界对系统传递的热量，一部分
是系统的内能增加，另一部分是用于系统对外做功。不难看出，热力学第一定律气其实是包括热量在内的能量守恒定律。它还指出，作功必须有能量转换而来，很显然第一类永动机违反了热力学第一定律，所以它根本不可能造成的。 物质系统经历一系列的变化过程又回到初始状态，这样的周而复始的变化过程称为循环过程，或简称循环。经历一个循环，回到初始状态时，内能没有改变，这是循环过程的重要特征。卡诺循环就是在两个温度恒定的热源（一个高温热源，一个低温热源）之间工作的循环过程。在完成一个循环后，气体的内能回到原值不变。卡诺循环还有以下特征： ①要完成一次卡诺循环必须有高温和低温两个热源： ②卡诺循环的效率只与两个热源的温度有关，高温热源的温 度越高，低温热源的温度越低，卡诺循环效率越大，也就 是说当两热源的温度差越大，从高温热源所吸取的热量Q1 的利用价值越大。 ③卡诺循环的效率总是小于1的（除非T2 =0K）。 那么热机的效率能不能达到100％呢？如果不可能到达100％，最大可能效率又是多少呢？有关这些问题的研究就促进了热力学第二定律的建立。 第一类永动机失败后，人们就设想有没有这种热机：它只从一个热源吸取热量，并使之全部转变为功，它不需要冷源，也没有释放热量。这种热机叫做第二类永动机。经过无数的尝试证明，第二类永动
高中物理学考公式大全
学习必备 欢迎下载 高中物理学考公式大全 一、运动学基本公式 1．匀变速直线运动基本公式： 速度公式：(无位移)at v v t +=0 位移公式：（无末速度）2 02 1at t v x + = 推论公式（无时间）：ax v v t 2202=- （无加速度）t v v x t 2 0+= 2、计算平均速度 t x v ??=【计算所有运动的平均速度】 2 0t v v v += 【只能算匀变速运动的平均速度】 3、打点计时器 (1)两种打点计时器 （a ）电磁打点计时器： 工作电压（6V 以下） 交流电 频率50HZ （b ）电火花打点计时器：工作电压（220v ） 交流电 频率50HZ 【计数点要看清是相邻的打印点（间隔 ）还是每隔个点取一个计数点(间隔0.1s)】 （2）纸带分析 （a (b)求某点速度公式：t x v v t 22==【会根据纸带计算某个计数点的瞬时速度】 二、力学基本规律 1、不同种类的力的特点 （1）．重力：mg G =（2r GM g ∝ ，↓↑g r ,，在地球两极g 最大，在赤道g 最小） (2). 弹力: x k F ?= 【弹簧的劲度系数k 是由它的材料，粗细等元素决定的，与它受不受力以及在弹 性线度内受力的大小无关】 (3).滑动摩擦力 N F F ?=μ；【在平面地面上，FN=mg ，在斜面上等于重力沿着斜面的分力】 静摩擦力F 静 :0～F max ,【用力的平衡观点来分析】 2．合力：2121F F F F F +≤≤-合 力的合成与分解：满足平行四边形定则 三、牛顿运动定律 （1）惯性：只和质量有关 （2）F 合=ma 【用此公式时，要对物体做受力分析】 (3)作用力和反作用力：大小相等、方向相反、性质相同、同时产生同时消失，作用在不同的物体上（这是与平衡力最明显的区别） （4）运用牛顿运动定律解题
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第九章 静 电 场 9－1 电荷面密度均为＋σ的两块“无限大”均匀带电的平行平板如图(A ) 放置，其周围空间各点电场强度E (设电场强度方向向右为正、向左为负)随 位置坐标x 变化的关系曲线为图(B )中的( ) 题 9-1 图 分析与解 “无限大”均匀带电平板激发的电场强度为0 2εσ，方向沿带电平板法向向外，依照电场叠加原理可以求得各区域电场强度的大小和方向.因 而正确答案为(B ). 9－2 下列说法正确的是( ) (A )闭合曲面上各点电场强度都为零时，曲面内一定没有电荷 (B )闭合曲面上各点电场强度都为零时，曲面内电荷的代数和必定为零 (C )闭合曲面的电通量为零时，曲面上各点的电场强度必定为零 (D )闭合曲面的电通量不为零时，曲面上任意一点的电场强度都不可能为零 分析与解 依照静电场中的高斯定理，闭合曲面上各点电场强度都为零时，曲面内电荷的代数和必定为零，但不能肯定曲面内一定没有电荷；闭合曲面 的电通量为零时，表示穿入闭合曲面的电场线数等于穿出闭合曲面的电场线 数或没有电场线穿过闭合曲面，不能确定曲面上各点的电场强度必定为零；同理闭合曲面的电通量不为零，也不能推断曲面上任意一点的电场强度都不 可能为零，因而正确答案为(B ). 9－3 下列说法正确的是( ) (A ) 电场强度为零的点，电势也一定为零 (B ) 电场强度不为零的点，电势也一定不为零
(C) 电势为零的点，电场强度也一定为零 (D) 电势在某一区域内为常量，则电场强度在该区域内必定为零 分析与解电场强度与电势是描述电场的两个不同物理量，电场强度为零表示试验电荷在该点受到的电场力为零，电势为零表示将试验电荷从该点移到参考零电势点时，电场力作功为零.电场中一点的电势等于单位正电荷从该点沿任意路径到参考零电势点电场力所作的功；电场强度等于负电势梯度.因而正确答案为(D). *9－4在一个带负电的带电棒附近有一个电偶极子，其电偶极矩p的方向如图所示.当电偶极子被释放后，该电偶极子将( ) (A) 沿逆时针方向旋转直到电偶极矩p水平指向棒尖端而停止 (B) 沿逆时针方向旋转至电偶极矩p水平指向棒尖端，同时沿电场线方向朝着棒尖端移动 (C) 沿逆时针方向旋转至电偶极矩p水平指向棒尖端，同时逆电场线方向朝远离棒尖端移动 (D) 沿顺时针方向旋转至电偶极矩p 水平方向沿棒尖端朝外，同时沿电场线方向朝着棒尖端移动 题9-4 图 分析与解电偶极子在非均匀外电场中，除了受到力矩作用使得电偶极子指向电场方向外，还将受到一个指向电场强度增强方向的合力作用，因而正确答案为(B). 9－5精密实验表明，电子与质子电量差值的最大范围不会超过±10－21e，而中子电量与零差值的最大范围也不会超过±10－21e，由最极端的情况考虑，一个有8个电子，8个质子和8个中子构成的氧原子所带的最大可能净电荷是多少？若将原子视作质点，试比较两个氧原子间的库仑力和万有引力的大小. 分析考虑到极限情况，假设电子与质子电量差值的最大范围为2×10－21e，中子电量为10－21e，则由一个氧原子所包含的8个电子、8个质子和8个中子可求原子所带的最大可能净电荷.由库仑定律可以估算两个带电氧原子间的库仑力，并与万有引力作比较.
高中物理力学公式大全
高中物理力学公式大全 一、力（常见的力、力的合成与分解） 1）常见的力 1. 重力g＝mg （方向竖直向下，g＝9.8m/s2 ≈10m/s2，作用点在重心，适用于地球表面附近） 2. 胡克定律 f ＝kx ｛方向沿恢复形变方向，k：劲度系数(n/m) ，x：形变量(m) ｝ 3. 滑动摩擦力 f ＝μfn ｛与物体相对运动方向相反，μ：摩擦因数，fn ：正压力(n) ｝ 4. 静摩擦力0≤f 静≤fm （与物体相对运动趋势方向相反，fm 为最大静摩擦力） 5. 万有引力 f ＝gm1m2/r2 （g＝ 6.67 ×10-11n•m2/kg2, 方向在它们的连线上） 6. 静电力 f ＝kq1q2/r2 （k＝9.0 ×109n•m2/c2, 方向在它们的连线上） 7. 电场力 f ＝eq （e：场强n/c ，q：电量c，正电荷受的电场力与场强方向相同） 8. 安培力 f ＝bilsin θ（θ为b 与l 的夹角，当l⊥b 时:f ＝bil ，b//l 时:f ＝0） 9. 洛仑兹力 f ＝qvbsin θ（θ为b 与v 的夹角，当v⊥b 时：f ＝qvb，v//b 时:f ＝0） 注: (1) 劲度系数k 由弹簧自身决定; (2) 摩擦因数μ与压力大小及接触面积大小无关，由接触面材料特性与表面状况等决定; (3)fm 略大于μfn ，一般视为fm≈μfn; (4) 其它相关内容：静摩擦力（大小、方向）〔见第一册p8〕； (5) 物理量符号及单位b：磁感强度(t) ，l ：有效长度(m) ，i: 电流强度(a) ，v：带电粒子速度(m/s),q: 带电粒子（带电体）电量(c); (6) 安培力与洛仑兹力方向均用左手定则判定。 2）力的合成与分解 1. 同一直线上力的合成同向:f ＝f1+f2 ，反向：f ＝f1-f2 (f1>f2) 2. 互成角度力的合成： f ＝(f12+f22+2f1f2cos α)1/2 （余弦定理）f1 ⊥f2 时:f ＝(f12+f22)1/2 3. 合力大小范围：|f1-f2| ≤ f ≤|f1+f2| 4. 力的正交分解：fx ＝fcos β，fy ＝fsin β（β为合力与x 轴之间的夹角tg β＝fy/fx ） 注： (1) 力( 矢量) 的合成与分解遵循平行四边形定则; (2 ）合力与分力的关系是等效替代关系, 可用合力替代分力的共同作用, 反之也成立; (3) 除公式法外，也可用作图法求解, 此时要选择标度, 严格作图; (4)f1 与f2 的值一定时,f1 与f2 的夹角( α角) 越大，合力越小; (5 ）同一直线上力的合成，可沿直线取正方向，用正负号表示力的方向，化简为代数运算。 二、动力学（运动和力） 1. 牛顿第一运动定律( 惯性定律）：物体具有惯性，总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止 2. 牛顿第二运动定律： f 合＝ma或a＝f 合/ma{ 由合外力决定, 与合外力方向一致} 3. 牛顿第三运动定律： f ＝-f´{ 负号表示方向相反,f 、f´ 各自作用在对方，平衡力与作用力反作用力区别，实际应用：反冲运动} 4. 共点力的平衡 f 合＝0，推广｛正交分解法、三力汇交原理｝
高中物理磁学公式总结
高中物理磁学公式总结 高中物理磁场公式 1.磁感应强度是用来表示磁场的强弱和方向的物理量，是矢量，单位T，1T=1N/Am 2.安培力F=BIL；(注：L&perp；B) {B:磁感应强度(T)，F:安培力(F)，I:电流强度(A)，L:导线长度(m)} 3.洛仑兹力f=qVB(注V&perp；B)；质谱仪{f:洛仑兹力(N)，q:带电粒子电量(C)，V:带电粒子速度(m/s)｝ 4.在重力忽略不计(不考虑重力)的情况下，带电粒子进入磁场的运动情况(掌握两种)： (1)带电粒子沿平行磁场方向进入磁场:不受洛仑兹力的作用，做匀速直线运动V=V0 (2)带电粒子沿垂直磁场方向进入磁场:做匀速圆周运动，规律如下 (a)F向=f洛=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=qVB；r=mV/qB；T=2πm/qB； (b)运动周期与圆周运动的半径和线速度无关，洛仑兹力对带电粒子不做功(任何情况下)；(c)解题关键:画轨迹、找圆心、定半径、圆心角(=二倍弦切角)。 强调：(1)安培力和洛仑兹力的方向均可由左手定则判定，只是洛仑兹力要注意带电粒子的正负； (2)磁感线的特点及其常见磁场的磁感线分布要掌握；
(3)其它相关内容：地磁场/磁电式电表原理、回旋加速器、磁性材料 高中物理电磁感应公式 1.[感应电动势的大小计算公式] 1)E=nΔΦ/Δt(普适公式){法拉第电磁感应定律，E：感应电动势(V)，n：感应线圈匝数，ΔΦ/Δt:磁通量的变化率｝ 2)E=BLV垂(切割磁感线运动) {L:有效长度(m)｝； 3)Em=nBSω(交流发电机最大的感应电动势){Em:感应电动 势峰值｝ 4)E=BL2ω/2(导体一端固定以ω旋转切割) {ω:角速度(rad/s)，V:速度(m/s)｝ 2.磁通量Φ=BS {Φ:磁通量(Wb)，B:匀强磁场的磁感应强度(T)，S:正对面积(m2)} 3.感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定{电源内部的电流方向：由负极流向正极｝ *4.自感电动势E自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系数(H)(线圈L有铁芯比无铁芯时要大)，ΔI:变化电流，t:所用时间，ΔI/Δt:自感电流变化率(变化的快慢)｝ 注：(1)感应电流的方向可用楞次定律或右手定则判定，楞次定律应用要点；(2)自感电流总是阻碍引起自感电动势的电流的变化；(3)单位换算：1H=103mH=106μH。(4)其它相关内容：自感、日光灯。
马文蔚物理学教程测试卷_A
诚杜 姓专 学信考试 绝作弊 名 业班级 籍号 2030/ 2031学年《大学物理88学时》 复习 试卷 甲 此为非正规复习测试卷，总分100，小题每个2分，大题每个5分，采用减分制，剩下的算考勤 课程编号： 一、填空题（每空1分，共计20分） 1、1 -1 质点作曲线运动,在时刻t 质点的位矢为r ,速度为v ,速率为v ,t 至(t ＋Δt )时间内的位移为Δr , 路程为Δs , 位矢大小的变化量为Δr ( 或称Δ｜r ｜),平均速度为v ,平均速率为v ． (1) 根据上述情况,则必有( ) (A) ｜Δr ｜= Δs = Δr (B) ｜Δr ｜≠ Δs ≠ Δr ,当Δt →0 时有｜d r ｜= d s ≠ d r (C) ｜Δr ｜≠ Δr ≠ Δs ,当Δt →0 时有｜d r ｜= d r ≠ d s (D) ｜Δr ｜≠ Δs ≠ Δr ,当Δt →0 时有｜d r ｜= d r = d s (2) 根据上述情况,则必有( ) (A) ｜v ｜= v ,｜v ｜= v (B) ｜v ｜≠v ,｜v ｜≠ v (C) ｜v ｜= v ,｜v ｜≠ v (D) ｜v ｜≠v ,｜v ｜= v 2、 用水平力F N 把一个物体压着靠在粗糙的竖直墙面上保持静止．当F N 逐渐增大时,物体所受的静摩擦力F f 的大小( ) (A) 不为零,但保持不变 (B) 随F N 成正比地增大 (C) 开始随F N 增大,达到某一最大值后,就保持不变 (D) 无法确定 3、对功的概念有以下几种说法： (1) 保守力作正功时,系统内相应的势能增加； (2) 质点运动经一闭合路径,保守力对质点作的功为零； (3) 作用力和反作用力大小相等、方向相反,所以两者所作功的代数和必为零． 下列上述说法中判断正确的是( ) (A) (1)、(2)是正确的 (B) (2)、(3)是正确的 (C) 只有(2)是正确的(D) 只有(3)是正确的 4、一圆盘绕通过盘心且垂直于盘面的水平轴转动，轴摩擦不计．如图射来两个质量相同，速度大小相同，方向相反并在一条直线上的子弹，它们同时射入圆盘并且留在盘内，则子弹射入后的瞬间，圆盘和子弹系统的角动量L 以及圆盘的角速度ω的变化情况为( ) (A )L 不变，ω增大 (B )两者均不变 (C )L 不变，ω减小 (D )两者均不确定
高中物理公式大全(学考用)
力 学 一、力 1、重力：G=mg ，方向竖直向下，g=9.8m/s 2≈10m/s 2，作用点在物体重心。 2、静摩擦力：0≤f 静≤≤f m ，与物体相对运动趋势方向相反，f m 为最大静摩擦力。 3、滑动摩擦力：f=μN ，与物体运动或相对运动方向相反，μ是动摩擦因数，N 是正压力。 4、弹力：F = kx （胡克定律），x 为弹簧伸长量（m ），k 为弹簧的劲度系数（N/m ）。 5、力的合成与分解： ①两个力方向相同，F 合=F 1＋F 2，方向与F 1、F 2同向 ②两个力方向相反，F 合=F 1－F 2，方向与F 1（F 1较大）同向 互成角度（0<θ<180o）：θ增大→F 减少 θ减小→F 增大 θ=90o，F=2 22 1F F +，F 的方向：tg φ= 1 2 F F 。 F 1=F 2，θ=60o，F=2F 1cos30o， F 与F 1，F 2的夹角均为30o，即φ=30o θ=120o，F=F 1=F 2，F 与F 1，F 2的夹角均为60o，即φ=60o 由以上讨论，合力既可能比任一个分力都大，也可能比任一个分力都小，它的大小依赖于两个分力之间的夹角。合力范围：（F 1－F 2）≤F ≤(F 1＋F 2) 求 F 1、F 2两个共点力 的合力大小的公式（F1与F2夹角为θ）： 二、直线运动 匀速直线运动：位移vt x =。平均速度t x v = 匀变速直线运动： 1、位移与时间的关系，公式：22 1at t v x o + = 2、速度与时间的关系，公式：at v v o t += 3、位移与速度的关系：ax v v o t 22 2=-，适合不涉及时间时的计算公式。 4、平均速度t x v v v v t o t =+= =22 ，即为中间时刻的速度。 5、中间位移处的速度大小22 2 2 t o x v v v +=，并且22t x v v > 匀变速直线运动的推理： 1、匀变速直线运动的物体，在任意两个连续相等的时间里的位移之差是个恒量，即△s=s n+1 —s n =aT 2=恒量 2、初速度为零的匀加速直线运动（设T 为等分时间间隔）： ①1T 末、2T 末、3T 末……瞬时速度的比值为 v 1:v 2:v 3......:v n =1:2:3......:n ②1T 内、2T 内、3T 内……的位移之比为 s 1:s 2:s 3:……:s n =12:22:32……:n 2 ③第一个T 内、第二个T 内、第三个T 内……位移之比为 S I :S II :S III :……:S n =1:3:5……:(2n-1) ④从静止开始通过连续相等的位移所用时间的t 1:t 2:t 3:......:t n =)1(:......:)23(:)12(:1----n n 自由落体运动 (1)位移公式:22 1gt h = θ cos 2212221F F F F F ++=
高中物理学考公式及知识点总结-()
高中物理学考公式及知识点总结-()
高中物理学考公式概念总结 一、直线运动： 1、匀变速直线运动： （1）平均速度 t x v = （定义式） 平均速度的方向即为运动方向 v -平均速度 国际单位：米每秒m/s 常用单位：千米每时 km/h 换算关系 1m/s=3.6km/h （2） （3）加速度t v v t v a 0 t -= ??= 加速度描述速度变化的快慢，也叫速度的变化率 ｛以Vo 为正方向，a 与Vo 同向(做加速运动)a>0；反向（做减速运动）则a<0｝ 注:主要物理量及单位:初速度(0v ):m/s ； 加速度(a):m/s 2； 末速度(t v ):m/s ； 时间(t):秒(s)； 位移(x):米（m ）； 路程(s):米（m ）； 三个基本物理量：长度 质量 时间 对应三个基本单位：m kg s （3） 基本规律： 速度公式 at v v t +=0 位移公式 2012 x t at v =+ 几个重要推论： (1)ax v v t 22 02=- （o v 初速度，t v 末速度 匀加速直线运动：a 为正值，匀减速直线运动（比如刹车）：a 为负值，） (2) A B 段中间时刻的即时速度： *(3) AB 段位移中点的即时速度： V ＝022t t V V x V t +== 2 s V = 注意 公式在什么条件下用比较好（在什么条件不知或不需要知道或者也用不到时，该用哪个公式） (at V V t +=0 不涉及到X ) （202 1 X at t V += 不需要求t V ） （X 2202a V V t =- 不涉及到
湖南高中物理学业水平考试公式及知识点总结(学生)
高中物理会考公式概念总结 一、直线运动： 1、匀变速直线运动： （1）平均速度 t x v = （定义式） 平均速度的方向即为运动方向 v -平均速度 国际单位：米每秒m/s 常用单位：千米每时 km/h 换算关系 1m/s=h （2）加速度v v t v a 0t -=??= 加速度描述速度变化的快慢，也叫速度的变化率 ｛以Vo 为正方向，a 与Vo 同向(做加速运动)a>0；反向（做减速运动）则a<0｝ 注:主要物理量及单位:初速度(0v ): ； 加速度(a): ； 末速度(t v ): ； 时间(t): ； 位移(x): ； 路程(s): ； 三个基本物理量： ， 对应三个基本单位： ， （3） 基本规律： 速度公式 v v t + =0 位移公式 012x t at v =+ 几个重要推论： (1)ax v v t 2202=- （o v 初速度，t v 末速度 匀加速直线运动：a 为正值，匀减速直线运动（比如刹车）：a 为负值，） (2) A B 段中间时刻的即时速度： *(3) AB 段位移中点的即时速度： V ＝ 2 2s V = 注意 都是在什么条件下用比较好（在什么条件不知或不需要知道或者也用不到时，该用哪个公式） （5）初速无论是否为零,匀变速直线运动的质点,在连续相邻的相等的时间间隔内的位移之差为一常数： (a 一匀变速直线运动的加速度，T 一每个时间间隔的时间) （用来求纸带问题中的加速度，注意单位的换算） （6）自由落体： ①初速度Vo ＝ ②末速度gt V t = ③下落高度21gt h = （从Vo 位置向下计算） ④推论2t V gh = 全程平均速度 2 t V V =平均 aT x =?
大学物理第九章热力学基础历年考题
第9章热力学基础 一、选择题 1. 对于准静态过程和可逆过程, 有以下说法．其中正确的是 [] (A>准静态过程一定是可逆过程 (B>可逆过程一定是准静态过程 (C>二者都是理想化的过程 (D>二者实质上是热力学中的同一个概念 2. 对于物体的热力学过程, 下列说法中正确的是 [] (A>内能的改变只决定于初、末两个状态, 与所经历的过程无关 (B>摩尔热容量的大小与所经历的过程无关 (C>在物体内, 若单位体积内所含热量越多, 则其温度越高 (D>以上说法都不对 3. 有关热量, 下列说法中正确的是 [](A>热是一种物质 (B>热能是物质系统的状态参量 (C>热量是表征物质系统固有属性的物理量 (D>热传递是改变物质系统内能的一种形式 4. 关于功的下列各说法中, 错误的是 [](A>功是能量变化的一种量度 (B>功是描写系统与外界相互作用的物理量 (C>气体从一个状态到另一个状态, 经历的过程不同, 则对外作的功也不一样 (D>系统具有的能量等于系统对外作的功 5. 理想气体状态方程在不同的过程中有不同的微分表达式, 式表示 [](A>等温过程(B>等压过程 (C>等体过程(D>绝热过程 6. 理想气体状态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式, 式表示 [](A>等温过程(B>等压过程 (C>等体过程(D>绝热过程 7. 理想气体状态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式, 式表示 [](A>等温过程(B>等压过程 (C>等体过程(D>绝热过程 8. 理想气体状态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式,
则式表示 [](A>等温过程(B>等压过程 (C>等体过程(D>任意过程 9. 热力学第一定律表明: [](A>系统对外作的功不可能大于系统从外界吸收的热量 (B>系统内能的增量等于系统从外界吸收的热量 (C>不可能存在这样的循环过程, 在此过程中, 外界对系统所作的功 不等于系统传给外界的热量 (D>热机的效率不可能等于1 10. 对于微小变化的过程, 热力学第一定律为d Q= d E d A．在以下过程中, 这三者同时为正的过程是 [](A>等温膨胀(B>等容膨胀 (C>等压膨胀(D>绝热膨胀 11. 对理想气体的等压压缩过程，下列表述正确的是 [](A> d A＞0, d E＞0, d Q＞0 (B> d A＜0, d E＜0, d Q＜0 (C> d A＜0, d E＞0, d Q＜0 (D> d A = 0, d E = 0, d Q = 0 12. 功的计算式适用于 [](A>理想气体(B>等压过程 (C>准静态过程(D>任何过程 13. 一定量的理想气体从状态出发, 到达另一状态．一次是等温压缩到, 外界作功A；另一次为绝热压缩到, 外界作功W．比较这两个功值的大小是 [](A>A＞W(B>A = W(C>A＜W (D>条件不够，不能比较 14. 1mol理想气体从初态(T1、p1、V1 >等温压缩到体积V2, 外界对气体所作的功为 [](A>(B> (C>(D> 15. 如果W表示气体等温压缩至给定体积所作的功, Q表示在此过程中气体吸收的热量, A表示气体绝热膨胀回到它原有体积所作的功, 则整个过程中气体内能的变化为 [](A>W＋Q－A(B>Q－W－A (C>A－W－Q(D>Q＋A－W
高中物理必考公式大全
高考必考物理公式大全 一、质点的运动 1）匀变速直线运动： 1.平均速度（定义式）v = t s 2.加速度a = t v v t 0 -｛以v o 为正方向，a 与v o 同向(加速)a >0；反向则a <0｝ 3.速度v t ＝v 0+at 4.位移(如图) ⑴ s =v t ⑵ s =20t v v +t ⑶ s = v 0t +2 1 at 2 ⑷ s = a v v t 220 2- ⑸ s =2 1 (v 0+v 0+at ) ⑹ s =-t v t 2 1 at 2 5.有用推论 中间时刻速度v t /2=v = 2 0t v v + 中间位置速度v s/2＝ 2 220t v v + 6.速度的大小比较： v s/2>v t /2 7. 初速度为零的匀变速直线运动的特殊规律设T 为时间单位 ⑴ 1T 末、2T 末、3T 末……瞬时速度的比为v 1:v 2:v 3……v n =1:2:3:……:n ⑵ 1T 内、2T 内、3T 内……位移的比为s 1: s 2: s 3……s n =12:22:32:……:n 2 ⑶ 第一个T 内、第二个T 内、第三个T 内……位移s Ⅰ: s Ⅱ: s Ⅲ……s N =1:3:5:……:(2n -1) ⑷ 通过连续相同位移所用时间的比 t 1:t 2:t 3……v n =1:(2-1):(3-2):…:(n -1-n ) 8.实验用推论Δs ＝aT 2｛Δs 为连续相邻相等时间T 内位移之差｝{证明看图2} 9.主要物理量及单位:初速度(v 0):m/s ；加速度(a ):m/s 2；末速度(v t ):m/s ；时间(t )秒(s)；位移(s):米（m ）；路程:米；速度单位换算：1m/s=3.6km/h 。 注： t v 0v t t O 图1 t (n -2)T (n -1)T T 图2
高中物理学考公式及知识点总结
高中物理学考公式概念总结 一、直线运动： 1、匀变速直线运动： （1）平均速度 t x v = （定义式） 平均速度的方向即为运动方向 v -平均速度 国际单位：米每秒m/s 常用单位：千米每时 km/h 换算关系 1m/s=3.6km/h （2）加速度t v v t v a 0 t -= ??= 加速度描述速度变化的快慢，也叫速度的变化率 ｛以Vo 为正方向，a 与Vo 同向(做加速运动)a>0；反向（做减速运动）则a<0｝ 注:主要物理量及单位:初速度(0v ):m/s ； 加速度(a):m/s 2 ； 末速度(t v ):m/s ； 时间(t):秒(s)； 位移(x):米（m ）； 路程(s):米（m ）； 三个基本物理量：长度 质量 时间 对应三个基本单位：m kg s （3） 基本规律： 速度公式 at v v t +=0 位移公式 20 1 2x t at v =+ 几个重要推论： (1)ax v v t 22 02 =- （ o v 初速度， t v 末速度 匀加速直线运动：a 为正值，匀减速直线运动（比如刹车） ：a 为负值，） (2) A B 段中间时刻的即时速度： *(3) AB 段位移中点的即时速度： V ＝022t t V V x V t +== 2 s V =注意 公式在什么条件下用比较好？（在什么条件不知或不需要知道或者也用不到时，该用哪个公式？） (at V V t +=0 不涉及到X ) （202 1X at t V += 不需要求t V ） （X 22 02a V V t =- 不涉及到时间 t 求位移）（0X 2t V V V t += = 不知道 a ） （5）初速无论是否为零,匀变速直线运动的质点,在连续相邻的相等的时间间隔内的位移之差为一常数： (a 一匀变速直线运动的加速度，T 一每个时间间隔的时间) （用来求纸带问题中的加速度，注意单位的换算） （6）自由落体： ①初速度Vo ＝0 ②末速度gt V t = ③下落高度2 2 1gt h =（从Vo 位置向下计算） ④推论2 2t V gh = 全程平均速度 2 t V V = 平均 注:(1)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，遵循匀变速直线运动规律； (2)a ＝g ＝9.8m/s 2 ≈10m/s 2 （重力加速度在赤道附近较小,在高山处比平地小，方向竖直向下）。 二、相互作用： 1、重力G ＝mg （方向竖直向下，g ＝9.8m/s 2 ≈10m/s 2 ，作用点在重心，重心不一定在物体上，适用于地球表面附近） 2、弹力，胡克定律：x F k =弹(x 为伸长量或压缩量；k 为劲度系数，只与弹簧的原长、粗细和材料有关) 3、求 1F 和2F 两个共点力的合力： (1) 力的合成和分解都遵从平行四边行定则。 (2) 两个力的合力范围： ? F 1－F 2 ? ≤ F ≤ F 1 +F 2 (3) 合力可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力。 2 aT x =?