微分方程练习卷(附答案)

免费可打印的微分方程练习卷:6 道题,从简单到考试水平,附答案。可打印或另存为 PDF。

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1.简单
t (h)y7 h250

某个量按 dy/dt = −k·y 衰减,k > 0。t = 0 时为 500,t = 7 h 时为 250。 求速率常数 k,以 h⁻¹ 计。

y(0) = 500y(7) = 250
k = h⁻¹
2.简单
t (h)Nt = ?10000

一个细菌培养物开始时有 2000 个细胞,按 dN/dt = k·N 增长,k = 0.07 h⁻¹。多少小时 t 后细胞数达到 10000?

N0 = 2000k = 0.07 h⁻¹N = 10000
t = h
3.中等
t (min)T (°C)26Ta​158 °C

一个 400 °C 的钢锻件放在 26 °C 的车间里冷却。 26 min 后其温度为 158 °C。 它遵循牛顿冷却定律 dT/dt = −k·(T − Tₐ)。 求常数 k,以 min⁻¹ 计。

T0 = 400 °CTa = 26 °CT(26) = 158 °C
k = min⁻¹
4.中等
t (min)T (°C)32Ta​T = ?

一个 320 °C 的钢锻件放在 23 °C 的车间里冷却。 它遵循牛顿冷却定律 dT/dt = −k·(T − Tₐ)。 已知 k = 0.02 min⁻¹,求 32 min 后的温度 T。

T0 = 320 °CTa = 23 °Ck = 0.02 min⁻¹t = 32 min
T = °C
5.困难
t (min)m (kg)15 minm = ?

一个水箱装有 400 L 水,其中溶有 5 kg 盐。 每升含盐 0.25 kg 的盐水以 2 L/min 流入,混合均匀的溶液以相同流量流出。 15 min 后水箱中有多少盐 m?

V = 400 Lm0 = 5 kgc = 0.25 kg/Lr = 2 L/min
m = kg
6.困难
tyK = 10ymax​ = ?

一个系统在 t ≥ 0 时满足 y″ + y′ + 16.25y = 162.5,从静止开始:y(0) = 0,y′(0) = 0。求其阶跃响应的峰值 ymax。

y″ + y′ + 16.25y = 162.5y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =

答案

  1. 1. k = 0.09902 h⁻¹
  2. 2. t = 22.99 h
  3. 3. k = 0.04006 min⁻¹
  4. 4. T = 179.6 °C
  5. 5. m = 11.86 kg
  6. 6. ymax = 16.75

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