作 者:刘明华 工作单位:山西省吕梁市贺昌中学
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物理习题中都要用到数学计算,但下面两个物理习题中,用到的数学方法不很常见,而且运算复杂,在各种教参书中只有结论,没有过程,本文就数学应用的细节说明如下:
[例1]如图1所示电路,闭合电键S,当滑动变阻器的触头P从最高端向下滑动时( )
A、 eq \o\ac(○,V)V的读数先变大后变小, eq \o\ac(○,A)A的读数变大
B、 eq \o\ac(○,V)V的读数先变小后变大, eq \o\ac(○,A)A的读数变小
C、 eq \o\ac(○,V)V的读数先变大后变小, eq \o\ac(○,A)A的读数先变小后变大
D、 eq \o\ac(○,V)V的读数先变小后变大, eq \o\ac(○,A)A的读数先变大后变小
分析:先规范电路如图
,设滑动变阻器触头P以上的电阻为
,P以下的电阻为
。
并联电阻
已知
定值,则当
时,
积最大。
所以
先增大
,后减小
。
总电阻
先增大
,后减小
。
总电流
先减小
,后增大
。
eq \o\ac(○,V)V示数
, eq \o\ac(○,V)V示数
;
, eq \o\ac(○,V)V示数
R两端电压
先减小
,后增大
并联电阻两端电压
eq \o\ac(○,V)V示数
先增大
,后减小
一直增大,流过的电流
先不确定,后减小
eq \o\ac(○,A)A的示数
先不确定,后增大
一直减小
eq \o\ac(○,A)A示数
先增大
所以, eq \o\ac(○,A)A示数一直增大,选项A正确
物理量 |
初始增减 |
后来增减 |
R并 |
↑ |
↓ |
R总 |
↑ |
↓ |
I |
↓ |
↑ |
eq \o\ac(○,V)V示数U |
↑ |
↓ |
UR |
↓ |
↑ |
U并 |
↑ |
↓ |
R1 |
↑ |
↑ |
I1 |
― |
↓ |
eq \o\ac(○,A)A示数 |
― |
↑ |
R2 |
↓ |
↓ |
eq \o\ac(○,A)A示数 |
↑ |
― |
[例2]一个允许通过最大电流为2A的电源和一个滑动变阻器,接成图2电路,滑动变阻器的最大阻值
,电源端电压U随外电阻R变化的规律如图3,图中
的直线为图线的渐近线,试求:
(1)电源的电动势E和内电阻
(2) A、B空载时输出电压的范围
(3)若要保证滑动变阻器的滑片任意滑动时,干路电流都不超过2A,则求A、B两端所接负载的最小值RAB小。
分析:(1)由图3是路端电压U和外电阻R的曲线,函数方程
,
用代入法(6V,2A)
(2)A、B空载时,输出电压最小
最大


,对应电路
(3)滑片任意滑动时,干路电流
,所以电