物理試題中的有關(guān)“間歇性”問(wèn)題

劉義銀

(江蘇省泰州市興化市臨城中心校 225700)

間歇就是動(dòng)作、變化等隔一定時(shí)間就停息一會(huì)兒，一般指人或問(wèn)題的和電器工作時(shí)的間歇，在今年的期末試題中八年級(jí)出現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)間歇性問(wèn)題，九年級(jí)出現(xiàn)了電功間歇性問(wèn)題，學(xué)生的錯(cuò)誤率都是相當(dāng)?shù)母撸旅娼Y(jié)合兩道試題分析一下相關(guān)問(wèn)題如何突破.

例1 隨著中國(guó)鐵路的發(fā)展.高鐵時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨.下表為G1204次高鐵列車從南京到北京的運(yùn)行時(shí)刻表.

站名南京徐州濟(jì)南北京到站時(shí)間10:3111:4313:16發(fā)車時(shí)間9:1610:3311:46路程/km03306101024

根據(jù)列車運(yùn)行時(shí)刻表回答下列問(wèn)題.

(1)G1204次高鐵列車由南京到北京的平均速度是多少km/h.

(2)列車從南京到徐州和從徐州到濟(jì)南，哪一個(gè)路段運(yùn)行得較快？

分析在第一問(wèn)題中高鐵由南京到北京的平均速度，根據(jù)原理v=s/t可知必須知道南京到北京的總路程(s=1024km-0km=1024km)和南京到北京的總運(yùn)動(dòng)時(shí)間(t=13∶16-9∶16=4h)

解(1)v=s/t=1024km÷4h=256km/h

答：G1204次高鐵列車由南京到北京的平均速度是256km/h.

問(wèn)題：有部分較好的學(xué)生在計(jì)算時(shí)將在徐州休息的時(shí)間2min和在濟(jì)南休息的時(shí)間3min減去，即運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為3h55min，可以借助對(duì)應(yīng)量的理解和龜兔賽跑的故事幫助學(xué)生理清中途的休息時(shí)間也算整個(gè)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間.

(2)v南京—徐州=s南—徐/t南—徐=330km÷(10:31-9:16)=330km÷1.25h=264km/h

v徐州—濟(jì)南=s徐—濟(jì)/t徐—濟(jì)南=(610km-330km)÷(11:43-10:33)=280km÷(7/6)h=240km/h

v南京—徐州>v徐州—濟(jì)南

答：列車從南京到徐州和從徐州到濟(jì)南，南京到徐州路段運(yùn)行得較快.

問(wèn)題：有部分學(xué)生在計(jì)算南京到徐州段的速度時(shí)，在時(shí)間的采集上誤將兩段的出發(fā)時(shí)間差理解為該段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，增加了計(jì)算的難度，最后還是徒勞，可借助于常規(guī)的比賽幫助學(xué)生理解到站后的其他時(shí)間不屬于該段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間.

例2 如圖所示，為某型號(hào)電飲水機(jī)的銘牌及簡(jiǎn)化后的電路原理圖，其中S為手動(dòng)開(kāi)關(guān)，S1為溫控開(kāi)關(guān)，R1為加熱器中的電阻絲，R2為待機(jī)時(shí)指示燈所在支路上的保護(hù)電阻(電路中忽略了指示燈及其電阻).通過(guò)測(cè)試得知，在待機(jī)時(shí)間最長(zhǎng)的季節(jié)，待機(jī)22min后加熱2min，然后再待機(jī)、加熱，如此循環(huán).求：(1)待機(jī)最長(zhǎng)是在____季(選填“夏”或“冬”)，待機(jī)時(shí)通過(guò)R2的最大電流； (2)電阻R1的阻值；(3)飲水機(jī)制熱2min電阻R1放出的熱量.

分析(1)待機(jī)時(shí)該飲水機(jī)加熱完畢，處于保溫狀態(tài)，但這時(shí)電熱絲對(duì)水保溫加熱沒(méi)有水放出的熱多，所以水溫在慢慢下降，夏天氣溫較高，于熱水的溫差小，水的熱散失較慢，所以待機(jī)時(shí)間最長(zhǎng).

待機(jī)時(shí)只有R2工作，而24h待機(jī)消耗的電量≤0.66kW·h，要計(jì)算通過(guò)R2的最大電流，則R2待機(jī)24h消耗的電量也最大，即等于0.66kW·h.在24h內(nèi)，該飲水機(jī)每待機(jī)22min后加熱2min，每24min有22min處于待機(jī)狀態(tài),所以一天待機(jī)的總時(shí)間是t待=[22min÷(22min+2min)]×24h=22h.

解方法1：I2=w/ut=(0.66×3.6×106J)÷(220V×22×3600s)≈0.14A；

方法2：P2=W/t=0.66kW·h÷22h=0.03kw=30w

I2=P2/u=30w÷220V≈0.14A；

(2)當(dāng)S、S1都閉合時(shí)，飲水機(jī)制熱，水吸收的熱量大于放出的熱量，即為制熱，R1、R2并聯(lián)額定制熱功率為330w，R2的最大功率為30w，則R1的電功率為(330w-30w)=300w，所以，R1=U2/P=(220V)2÷(330w-30w)≈161Ω.也可先計(jì)算電流再計(jì)算電阻.

(3)Q1=P制熱t(yī)1=300w×2×60s=3.6×104J

答：(1)待機(jī)最長(zhǎng)是在夏季，待機(jī)時(shí)通過(guò)R2的最大電流約為0.14A；(2)電阻R1的阻值是161Ω；(3)飲水機(jī)制熱2min電阻R1放出的熱量是3.6×104J.

洗衣機(jī)和空調(diào)在工作時(shí)也存在間歇性的特點(diǎn)，同學(xué)們?cè)谟龅絾?wèn)題的時(shí)候要分析好這樣的用電器“工作”和“休息”的時(shí)間段，抓住相對(duì)應(yīng)的物理量，做到心中有數(shù)，有的放矢，就會(huì)以不變應(yīng)萬(wàn)變，使自己更好地解決間歇性及其他相關(guān)的問(wèn)題，使自己更上一層樓.