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动态变化问题教学交流

2019-12-19周成美

数理化解题研究 2019年34期
关键词:断路电压表电流表

周成美

(贵州省安顺市第二高级中学 561000)

一、动态平衡问题

指物体在多力作用缓慢移动问题。高考中三力作用平衡最热.

例1如图1,用轻绳AO、BO系住一物体使其处于平衡状态,绳AO与竖直方向成一角度,绳BO水平.当绳子的悬点A缓慢向右移动时,BO始终保持水平,在AO到达竖直方向前,分析两绳子AO和BO的拉力情况?

例2如图2,竖直绝缘墙壁上的O正下方处有一个固定的质点A,在O点用丝线悬挂着另ー个质点B.A、B两质点因带同种电荷而相斥,致使悬线与竖直方向成一角度,由于缓慢漏电使A、B两质点带的电荷量逐渐减少,在电荷漏完之前A、B未接触,丝线对B拉力的变化情况?

解法一 解析法1、2两题均是三个力下动态平衡,由两题的力三角形图知:1.题在变化过程中力三角形始终有一个角θ保持不变.解析法应用正弦定理,如图3所示.2.题在变化过程中力三角形中三个角都在变化,所以应避免角而用三角形相似,如图4所示.

解法二 图像法力三角形边的长短表力大小.所以作出满足条件动态平衡的三角形可直观看力的变化.例1题的动态如图5所示,由图可知FA减小、FB减小.同学们自己作出例2题的力动态图会发现有一条边(即有一个力)几乎不变,由图无法确定此力是不变还是变化很小,所以用解析法.

总结规律三力作用动态平衡(1)通用方法:解析法即导出函数表达式再判断和图像法.(2)注意:①控制一个角不变选择正弦定理,三个角都变选择三角形相似.②图像法:作出满足题意条件的动态图,有一条边长短几乎不变时是无法确定此力是否变化用解析法

二、电容动态变化

电路中因为电容器结构改变而产生一系列的变化.

例3可以研究影响平行板电容器的因素.设两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为θ.实验中,极板所带电荷量不变,若( ).

A.保持S不变增大d则θ变大

B.保持d不变减小S则θ变小

C.保持S不变插入介质则θ变大

D.保持S不变插入金属板则θ变大

例3解此题是充电后断路状态即控制电量Q不变

B.保持d不变,减小S,由上两公式知,C减小U增大θ增大,B错.

C.保持S不变,插入介质,是ε增大,由上两公式知,C增大U减小θ减小,C.错.

D.保持S不变,插入金属板,注意插入金属板等效d减小,由上两公式知C增大U减小θ减小,D错.故选A.

总结规律(1)方法:解析法即导出函数表达式再判断.(2)注意:①看清是Q不变还是U不变,②插入介质是ε增大,插入金属板等效d减小.

三、动态电路

指闭合电路某电阻变化而引起各部分电流、电压、电功率变化过程.

例4如图7所示的电路中,当滑动变阻器的滑片向b端移动时( ).

A.电压表V和电流表A的读数都增大

B.电压表V的读数增大,电流表A的读数减小

C.电压表V和电流表A的读数都减小

D.电压表V的读数减小,电流表A的读数增大

例5 如图8所示,灯泡A、B都能正常发光,后来由于电路中某个电阻发生断路,致使灯泡A比原来亮一些,B比原来暗一些,则断路的电阻是( ).

A.R1B.R2

C.R3D.R4

例4解E、r、R1、R2不变,变阻器滑片向b端移动R3减小,总电阻减小,I=E/R,总电流I增大,即r、R的电流、电压、电功率增大,路端电压U=E-Ur减小,R2的电压U2=E-Ur-U1减小,R2的电流I2、功率P2减小,R3的电流I3=A=I-I2增大.故选D.

找规律R3减小,与R3串联的电流表A、R1的I1、U1、P1增大,与R并联的电压表V、R2的I2、U2、P2减小.所以动态电路具有‘串反并同’的规律.

例5解E、r、R1、R2保持不变.故障等效为电阻,断路看成电阻R故增大、短路看成电阻R故减小.由‘串反并同’知,R1断路A、B均变亮;R2断路A变亮B变暗;R3断路B变亮A变暗;R4断路A、B均不亮.故选B.

例6如图9所示,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻,开关S是闭合的.V1和V2为理想电压表,读数分别为U1和U2;A1、A2和A3为理想电流表,读数分别为I1、I2和I3.现断开S,U1数值不变,下列推断中正确的是( ).

A.U2变小、I3变小 B.U2不变、I3变大

C.I1变小、I2变小 D.I1变大、I2变大

解理想变压器的电压与匝数成正比,由于理想变压器原U1数值不变,U2不变.断开S等效R增大由‘串反并同’知I3变大、I2变小,由U1I1=U2I2知I1变小.故选B、C

总结规律动态电路的方法有:①解析法即导出函数表达式再判断(最常用) ②口诀法.开关、故障均等效为电阻,用‘串反并同’判断 ③注意:输出电压与负载无关

四、动态变化的图像

例7一辆汽车在水平路面上以速度v0匀速行驶时,发动机的功率为P,牵引力为F0.从t1时刻起汽车开上一个倾角为θ的坡路,若汽车功率保持不变,水平路面与坡路路况相同,汽车经过一段时间的变速运动后又进入匀速运动状态,则图10中关于汽车速度和牵引力的图象正确的是( ).

解汽车在水平路面上以速度v0匀速行驶,汽车P不变,汽车开上一个倾角为θ的坡路,由于阻力增大作减速,F=P/V知牵引力F增大,D错.a=(f-F)/m知加速度减小,v-t图斜率减小,A对B错.速度变化越来越慢,牵引力F越来越慢,F-t图斜率减小,C错.故选A

总结规律动态问题的图像方法:(1)导出纵坐标与横坐标函数再作图(最常用).(2)导不出纵坐标与横坐标函数的,①判纵坐标值增大与减小看图走向,②判断纵坐标值变化快慢即斜率大小变化看图像弯曲方向.

总之,不只是动态问题,各种类型题,你们要从做过的题总结方法,注意易错点.用方法解高考题,用你注意到易错点避免出错,在高考中取得优异成绩.

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