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  • 1 # 甜甜向上精心創作

    對數學不太懂,沒有發言權,不過曾寫過一篇文章,利用數學的影象處理物理問題,現在整理一下,推薦給大家,如有興趣,可以看一下,權當消磨時間。

    先看一個例子:如果加在某定值電阻兩端的電壓從8V升高到10V,透過定值電阻的電流變化了0.2A,則該電阻所消耗的電功率的變化量是A.0.4W B.2.8W C.3.2W D.3.6W

    這是一道很容易出錯的問題,常見錯誤是ΔP=ΔUΔI=(10V-8V)×0.2A=0.4W。

    其錯誤就在於臆造了一個公式ΔP=ΔUΔI,事實上ΔP=P2-P1=U2I2-U1I1,二者完全不是一回事,如作出該電阻的U-I影象,孰是孰非則一目瞭然。透過上圖不難看出,ΔP=P2-P1=U2I2-U1I1是圖中陰影部分面積,而ΔUΔI是矩形ABCD的面積,只是陰影部分的一部分。所以,透過ΔP=ΔUΔI求定值電阻功率的變化量是錯誤的。不僅如此,透過影象,我們可以得到一種新穎的解法,即利用數學面積公式,求出陰影部分面積。還要先做點準備工作,利用數學知識可以證明梯形ABU2U1和梯形ABI2I1的面積相等(此略)。這樣,只要求出一個梯形面積,就可得到陰影部分面積,就是電阻功率變化量的數值。

    對上題,S梯形ABI2I1=1/2(U1+U2)ΔI=1/2×(8V+10V)×0.2A=1.8W則該電阻消耗的功率的變化量ΔP=2S梯形ABI2I1=2×1.8W=3.6W

    為加深印象,下面再舉幾例。

    變題1.如果加在某定值電阻兩端的電壓增大2V,透過該定值電阻的電流從0.3A增大到0.4A,則該電阻的電功率的增大量是 A.0.2W B.1.4W C.1.8W D.3.2W

    解析:S梯形ABU2U1=1/2(I1+I2)ΔU=1/2×(0.3A+0.4A)×2V=0.7W

    該電阻所消耗的電功率的變化量ΔP=2S梯形ABU2U1=2×0.7W=1.4W

    變題2.在如圖所示的電路中,電源電壓保持不變。閉合開關S後,當滑動變阻器的滑片P處在某一位置時,電壓表示數為4V,移動滑動變阻器的滑片P使電流表的示數增大0.2A,發現電阻的功率增大了2W,則此時電壓表的示數為__V,該定值電阻的阻值是__Ω。

    解析:S梯形ABI2I1=1/2(U1+U2)ΔI=1/2ΔP

    即1/2×(4V+U2)×0.2A=1/2×2W

    解之得:U2=6V

    該定值電阻的阻值R=ΔU/ΔI=(6V-4V)/0.2A=10Ω

    變題3.在如圖所示的電路中,電源電壓恆定。閉合開關後,當滑動變阻器的滑片處於a處時,電壓表的示數是8V;當滑動變阻器的滑片滑到b處時,電流表的示數是1A,定值電阻的電功率變化了3.6W。那麼,當滑動變阻器的滑片處於a點時,電流表的示數是__A;當滑動變阻器的滑片處於b點時,電壓表的示數是__V。解析:S梯形ABU2U1=1/2(I1+I2)(U2-U1)=1/2ΔP 即1/2×(I1+1A)×(U2-8V)=1/2×3.6W① S梯形ABI2I1=1/2(U1+U2)(I2-I1)=1/2ΔP 即1/2×(8V+U2)×(1A-I1)=1/2×3.6W② 解由①②組成的方程組得: 當滑動變阻器的滑片在a點時,電流表的示數I1=0.8A;當滑動變阻器的滑片在b點時,電壓表的示數U2=10V。

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