一道高考物理题的典型解法

高考中的创新题解法多样, 可以从多角度、 多方位切入, 以达到活跃思维、 提高教学效率之目的     

SOLITARY WAVES IN MARANGONI-BENARD CONVECTING FLUID

In this paper the evolution of nonlinear long surface waves in a Marangoni-Bénard convecting fluid is considered. The fluid system is bounded below by an isothermic plane and above a free deformable surface, on which a heat flux is fixed. We show that the nonlinear behavior of the long surface wave is governed by the Korteweg-de Vries equation when the Rayleigh number is near its critical value. A head-on collision between two solitary waves traveling from opposite directions is also investigated by use of the Poincaré-Lighthill-Kuo method. The results show that the solitary waves emerging from the collision can preserve their original identities to the second order. The phase shifts due to the collision are calculated analytically.     

Level Set追踪等温非牛顿熔全前沿界面

应用Level Set方法追踪薄壁型腔内Hele-Shaw熔体流动前沿界面,采用5阶加权本质无振荡格式耦合中心差分格式实现了充填阶段的动态模拟.准确追踪到了不同时刻熔体前沿界面,并得到了对应的压力等值线分布,数值结果表明Level Set方法是准确追踪注塑成型熔体前沿界面的一种行之有效的方法.     

气体辅助注射成型过程动力学分析

基于气体穿透机理和Hele-Shaw流动模型,对管状模腔中气体冲破熔体前沿形成中空制品气辅成型过程进行了研究,推导出反映充模流动压力梯度比、非牛顿幂率指数等影响因素与计算表层熔体厚度比之间关系的数学公式,建立了熔体前沿和气体前沿速度与位移演化关系的数学模型,分别得出了牛顿流体和非牛顿流体选取不同影响参数时熔体前沿和气体前沿速度、位移的演化曲线.模拟结果表明,所建数学模型能较好的反映熔体前沿和气体前沿速度、位移演化关系.在气体冲破熔体前沿以前,气体接近匀加速运动,前沿位移梯度逐渐增加;熔体前沿的速度几乎保持不变,位移随时间接近线性增长.当气体冲破熔体前沿时,熔体和气体前沿的速度和位移均急速上升.     

非等温广义牛顿流体的无网格模拟

基于原始变量法,将RPIM推广到非等温广义牛顿流动问题的求解.为了减少未知量的个数,压力和速度采用罚函数方法耦合;同时采用积分降阶技术以保证获得满意的数值解.数值实验结果表明,采用罚函数法处理速度和压力在无网格方法中同样适用,且RPIM用于非等温广义牛顿流动问题的求解时具有易施加本质边界条件、计算精度高和收敛性较快的优点.     

Vectorial coupled—mode solitons in one—dimensional photonic crystals

We study the dynamics of vectorial coupled-mode solitons in one-dimensional photonic crystals with quadratic and cubic nonlinearities. Starting from Maxwell's equations, the vectorial coupled-mode equations for the envelopes of two fundamental-frequency optical mode and one low-frequency mode components due to optical rectification are derived by means of the method of multiple scales. A set of coupled soliton solutions of the vectorial coupled-mode equations is provided. The results show that a modulation of the fundamental-frequency optical modes occurs due to the optical rectification field resulting from the quadratic nonlinearity. The optical rectification field disappears when the frequency of the fundamental-frequency optical fields approaches the edge of the photonic bands.     

一种新型的蓝光发射材料δ-Alq3的制备与光谱分析

制备了一种新型的蓝光发射材料δ-Alq3,测试了其红外吸收光谱、X射线衍射谱、紫外-可见光吸收光谱、光致发光光谱和电致发光光谱,并通过与δ-Alq3的光谱性能的比较,研究了Alq3分子空间结构与光谱性能之间的关系.结果表明:δ-Alq3分子空间结构经过真空加热发生变化,生成对称性较差的δ-Alq3;分子空间结构的改变引起Alq3分子中酚环电子云密度的降低和相邻分子间的共轭效应的减弱,导致在紫外-可见吸收光谱中δ-Alq3长波段的π-π*电子跃迁吸收峰向短波方向的移动,在光致发光光谱中δ-Alq3的最大发射峰波长为480 nm,比α-Alq3的最大发射峰波长(515 nm)蓝移35 nm,在电致发光光谱中α-Alq3和δ-Alq3的最大发射峰波长都为520 nm.     

稳态和动态虚拟听觉重放对近场距离感知的影响*

虚拟听觉重放是研究距离感知的一种重要工具,它可分为传统的稳态虚拟听觉重放和动态虚拟听觉重放。然而,稳态虚拟听觉重放经常会产生头中定位而影响距离感知的判断,从而影响最终的实验结果。过去的实验大多采用稳态虚拟听觉重放,因此其结论也存在较大的争议性结论。本文对比研究稳态和动态的虚拟听觉重放对绝对距离感知效果的影响。实验采用非个性化HRTF进行双耳合成,将分布在水平面0.20 m至1.00 m的七个距离、0°至180°的七个方位角下的信号通过耳机进行虚拟重放。心理声学实验结果表明,在稳态虚拟听觉重放条件下,受试者不同程度地报告了存在头中定位。而动态虚拟听觉重放系统能够利用动态因素,从而产生头外化的听觉感知。统计分析表明动态虚拟听觉重放下的距离感知效果与稳态重放存在明显的差异。由于动态虚拟重放更接近真实声源的感知效果,应选用这种方法作为实验工具。同时,在实际的空间声应用中,也应该采用动态虚拟听觉重放产生不同的距离感知。     

异质外延单晶金刚石及其相关电子器件的研究进展

相较于传统的硅材料,宽禁带半导体材料更适合制作高压、高频、高功率的半导体器件,被认为是后摩尔时代材料创新的关键角色。单晶金刚石拥有大禁带宽度、高热导率、高迁移率等优异特性,更是下一代大功率、高频电子器件的理想半导体材料。然而由于可获得单晶金刚石的尺寸较小,且价格昂贵,极大地阻碍了金刚石的发展。历经长时间的探索,异质外延生长技术成为了获得高质量、大面积单晶金刚石的有效手段。本综述从金刚石异质外延的衬底选择、生长机理以及质量改善等方面对近些年来异质外延单晶金刚石的发展进行详细介绍。进一步地,对基于异质外延单晶金刚石的场效应晶体管和二极管的研究进行了总结,说明了异质外延单晶金刚石在电子器件领域的巨大潜力。最后总结了异质外延单晶金刚石仍需面对的挑战,展望了其在未来的应用与发展前景。     

纤维悬浮聚合物熔体描述的均一结构多尺度模型

通过对纤维悬浮聚合物熔体的可逆和不可逆热力学过程的耦合,建立了分子链弹性哑铃模型与悬浮纤维取向描述相耦合的、具有均一 (GENERIC) 结构形式的熔体多尺度模型. 由该均一结构的多尺度模型不仅可以得出熔体不同尺度上的应力贡献,还可为一般多尺度模型方程组的建立提供其结构形式均一化的方法. 关键词： GENERIC结构 纤维取向 黏弹性 聚合物