物理高考題中幾類動態(tài)分析問題的邏輯推理

高中物理因其具有抽象的邏輯思維,使得很多同學(xué)在學(xué)習(xí)時總有很大的困惑,尤其是在處理動態(tài)分析的問題時。下面以平行板電容器、閉合電路歐姆定律及變壓器三個方面所涉及的動態(tài)分析為例,剖析處理動態(tài)分析問題的邏輯推理。

一、平行板電容器的動態(tài)分析

例1用控制變量法,可以研究影響平行板電容器的因素(如圖1)。設(shè)兩極板正對面積為S,極板間的距離為d,靜電計指針偏角為θ。實驗中,極板所帶電荷量不變,若()。

圖1

A.保持S不變,增大d,則θ變大

B.保持S不變,增大d,則θ變小

C.保持d不變,增大S,則θ變小

D.保持d不變,增大S,則θ不變

分析規(guī)律：解決此類問題時常用到四個公式,即兩個電容C的公式、兩個電場強度E的公式。首先要明確不變量,是電壓U不變還是電荷量Q不變。如若電容器充電后與電源相接,則屬于電壓U不變；如若電容器充電后與電源斷開,則屬于電荷量Q不變。此題屬于電荷量Q不變的情況,根據(jù)電容C的兩個公式可知,保持S不變,增大d,則U增大,θ變大；保持d不變,增大S,則U增大,θ變大。答案為A。

二、閉合電路歐姆定律的動態(tài)分析

俗話說“牽一發(fā)而動全身”,在閉合電路中由于某一電阻變化會引起各部分的P、U、I發(fā)生變化。

例2如圖2所示,電源內(nèi)阻不可忽略,開關(guān)S閉合后,在變阻器R0的滑動端向下滑動的過程中()。

圖2

A.電壓表與電流表的示數(shù)都減小

B.電壓表與電流表的示數(shù)都增大

C.電壓表的示數(shù)增大,電流表的示數(shù)減小

D.電壓表的示數(shù)減小,電流表的示數(shù)增大

分析規(guī)律：處理此類問題常用兩種方法,即程序法和規(guī)律法。(1)程序法。電路結(jié)構(gòu)的變化→R的變化→R總的變化→I總的變化→U端的變化→固定支路支路。(2)規(guī)律法。“串反并同”,即電源有內(nèi)阻時,外電路某一電阻減小,通過它的電流變大,與其串聯(lián)的電阻上的P、U、I也變大,變化情況相反；它兩端的電壓將減小,故與之并聯(lián)的電阻上的P、U、I也減小,變化情況相同。簡稱“串反并同”。本題用程序法求解。因R0減小,R總減小,I總增大,U內(nèi)增大,U外減小,U外=U1+U02,U1增大,故R2上電壓增大,電流增大。用規(guī)律法求解。R0減小,根據(jù)“串反并同”可知,電壓表示數(shù)減小,電流表示數(shù)增大。答案為D。

三、變壓器的動態(tài)分析

例3在如圖3所示的電路中,P為滑動變阻器的滑片,保持理想變壓器的輸入電壓U1不變,閉合開關(guān)S,下列說法正確的是()。

圖3

A.P向下滑動時,燈L變亮

B.P向下滑動時,變壓器的輸出電壓不變

C.P向上滑動時,變壓器的輸入電流變小

D.P向上滑動時,變壓器的輸出功率變大

分析規(guī)律：動態(tài)分析問題的思路程序可表示為

解決變壓器的動態(tài)分析問題時,應(yīng)明確“不變量”和“變化量”,把握變化量之間的制約關(guān)系,根據(jù)上述程序分析逐步完成。答案為BD。