方法05控制變量法-高考物理電學(xué)十大方法精講

方法05控制變量法在物理研究中，如果要確定兩個以上的物理量之間的相互關(guān)系，我們可以先保持其中的一個或幾個物理量不變，從而確定其中某兩個量之間的相互關(guān)系進而研究各物理量之間的關(guān)系，這種研究方法叫控制變量法.【調(diào)研1】用控制變量法，可以研究影響平行板電容器電容的因素，如圖所示．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，下列判斷中正確的是（）A．保持S不變，增大d，則θ變小B．保持S不變，增大d，則θ變大C．保持d不變，減小S，則θ變大D．保持d不變，減小S，則θ變小解析：B、C根據(jù)電容的定義式C=，保持S不變，增大d，電容C減小，再根據(jù)U=，知U增大，所以C變大．故A錯誤，B正確；保持d不變，減小S，電容C減小，再根據(jù)U=，知U增大，所以θ變大．故C正確，D錯誤．【調(diào)研2】新型電壓傳感器能夠在不形成電流的條件下，準(zhǔn)確測定電壓隨時間的變化規(guī)律.某同學(xué)利用電壓傳感器來研究物體的運動情況，如圖甲所示，A、B為電容器的兩個極板，C為絕緣直板.現(xiàn)將A固定在C的左端，B固定在小車上，使A、B帶等量異種電荷后與電壓傳感器連接，將小車以一定的初速度釋放，電壓傳感器的顯示屏上出現(xiàn)的電壓隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示，則小車做()勻減速運動勻速運動勻加速運動變加速運動AB甲AB甲CUU0tO乙解析：C因題中A、B兩板構(gòu)成電容器，A、B帶電量保持不變，設(shè)帶電量為Q，A、B間距為d，由乙圖可知，U=U0-k′t，其中k′為大于零的常數(shù)，結(jié)合電容器的定義式C=和平行板電容的決定式C=，得d=(U0-k′t)，即A、B間距隨時間均勻減小，所以小車做勻速運動，C正確.【調(diào)研3】如圖所示是阻值不同的兩個電阻的電流隨電壓變化的圖線（I-U圖線）。從圖中得到的下列結(jié)論中正確的是（）A.R1>R2；B.R1、R2串聯(lián)后的總電阻的I-U圖線在區(qū)域Ⅱ；C.R1、R2并聯(lián)后的總電阻的I-U圖線在區(qū)域Ⅲ；D.R1、R2并聯(lián)后的總電阻的I-U圖線在區(qū)域I；UUIR1R2ⅠⅡⅢ解析：首先要明確I-U圖線的物理意義，實際上該圖線就是根據(jù)歐姆定律I=作出的R圖線。要比較R1與R2的大小，由I=可知，顯然可以控制電流不變，通過分析電壓U1與U2的關(guān)系，從而判斷R1與R2的大小，或者可以控制電壓不變，通過分析電流I1與I2的大小關(guān)系，從而判斷R1與R2的相對大小.解法一：控制電流不變。如圖甲所示，過縱軸某一點I0做橫軸的平行線，交R1、R2于A、B兩點，由圖線可以看出U1<U2.這樣由I=可知，當(dāng)I一定時，R與U成正比。所以R1<R2.又因為R串>R2，R并<R1（R串為兩電阻串聯(lián)后的總電阻，R并為兩電阻并聯(lián)后的總電阻，兩電阻串聯(lián)后的總電阻比任何一個串聯(lián)的導(dǎo)體的電阻都要大，并聯(lián)后的總電阻比其中最小的電阻還要小）,所以R串線在區(qū)域Ⅲ內(nèi)，R并線在區(qū)域I內(nèi)。故答案為D.UUIU1U2R1R2ⅠⅡⅢI0ABUIU0I2R1R2ⅠⅡⅢI1CD甲乙解法二：控制電壓不變。如圖乙所示，過橫軸某一點U0做縱軸的平行線，交R1、R2于C、D兩點，由圖線