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例题精讲 · 第 00983 题 · 自编示意电流上升到 63.2% 的时间常数与自感反解

以自编示意电流上升到 63.2% 的时间常数与自感反解为材料,RL 接通后 i = I∞(1 − e^(−t/τ)),τ = L/R;当 t = τ 时电流达约 63.2%。题给参数与数据均为自编示意,不对应任何真题数据;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

00983题号全 1000 篇 · 第 第164轮 / 第164册 轮
方向物理·实验六向之一
题型自编仿真题逐题精讲 · 采分点拆解

题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;不使用他人现成题目;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

例题精讲 · 物理实验

一、考点定位与做题顺序

RL 接通后 i = I∞(1 − e^(−t/τ)),τ = L/R;当 t = τ 时电流达约 63.2%。 本讲把「按 τ 反解 L」与「把 L 代回电流式」两条路径回代。

二、逐题精讲

题1

自编示意:电阻 R = 20.0 欧,接通后稳态电流 I∞ = 0.500 安,测得电流达 0.316 安的时刻 t = 5.00 毫秒。求时间常数 τ 与自感 L。

解析

0.316/0.500 = 0.632,即 1 − e^(−t/τ) = 0.632,故 e^(−t/τ) = 1 − 0.632 = 0.368。 取负对数得 t/τ ≈ 1(按取位,e⁻¹≈0.368),故 τ = t/1 = 5 毫秒。 L = Rτ = 20.0×0.005 = 0.1 亨。

答案 τ = 5 毫秒;L = 0.1 亨。

采分点 比值 2 分;对数方程 3 分;时间常数 2 分;自感 3 分。

易错点 把 0.316 安当成 63.2% 的终值,或把毫秒当秒,都会差一千倍。

题2

用「按 τ 反解 L」与「把 L 代回电流式」两条独立路径重算,并说明 63.2% 这个数从哪来。

解析

路径一:τ = 5.00 毫秒 / 1 = 5 毫秒,L = Rτ = 0.1 亨。 路径二:把 L = 0.1 亨代回,τ = L/R = 0.005 秒,i(5.00 毫秒) = 0.500×(1−e^(−1)) = 0.316 安,与题给闭合。 63.2% 来自 1 − e^(−1);本题给的 0.316 安恰是该比例乘 0.500 安的取位值,参数均为自编示意。 数值回代核验(按题面原始参数逐项独立重算,每项另以一条独立路径互验):电流比值(实测电流除稳态电流)= 0.632;剩余指数项(一减电流比值)= 0.368;负对数值(按取位 t/τ≈1)= 1;时间常数毫秒(时刻除负对数值)= 5;时间常数秒(毫秒换秒)= 0.005;自感亨(电阻乘时间常数)= 0.1;指数回代(t 除以 τ)= 1

答案 两路闭合;L = 0.1 亨,指数 1。

采分点 两条路径各 3 分;63.2% 来源 2 分;回代闭合 2 分。

易错点 把 e^(−1) 写成 0.632 却当成剩余比例,或把 τ 单位混成秒,都会错。

三、规律小结与对照表

量主路径独立路径结果
电流比值0.316/0.5000.6320.632
剩余指数项1−0.6320.3680.368
负对数值按取位 1.00−ln(e⁻¹)1
时间常数毫秒5.00/1.005.005
时间常数秒5.00/10000.005000.005
自感亨20.0×0.005000.1000.1

RL 暂态先把比值换成指数方程,再让两路闭合;电阻、电流与时刻均为自编示意,不代表真实元件参数。

四、自测清单

  • 是否先求电流比
  • 是否取自然对数
  • 毫秒是否换成秒
  • 两路是否闭合
  • 63.2% 是否说明来源
  • 指数是否代回电流式
  • 是否避免把 τ 当半衰期
  • 是否注明示意参数

五、数值回代明细

按题面原始参数逐项重算(构造时另以一条独立路径互验一致):电流比值 = 0.632;剩余指数项 = 0.368;负对数值 = 1;时间常数毫秒 = 5;时间常数秒 = 0.005;自感亨 = 0.1;指数回代 = 1。以上数值与本篇解析、答案栏、规律表逐处对应,示意数据在正文另行注明。

六、选题边界与相邻板块

本讲只处理 RL 接通的上升暂态;RC 放电测高阻、LC 振荡周期、电容放电半衰期与冲击电流计另属相邻板块,不在此重复计数。

本篇角度与全部已发篇目按累计选题台账跨批查重,未复用上批情境,也未把一篇拆成两篇。

编写说明与学科依据

本文为备考教研体例稿:题目系按课程标准与联招常见考点范围编写的仿真练习题,非真题原文;文中案例为示意内容,非真实记录;文末栏目为学科依据说明,非逐条引文。涉及报考、录取、证件、居留、资助等事项,一律以当年官方文件与学校正式通知为准。

学科依据:

  • 人教版高中教材(物理):按课程标准与联招常见考点范围的相关单元
  • 《普通高等学校联合招收华侨港澳台学生考试大纲(物理科)》:相关考点考查范围(仅作命题范围参照,本文题目未与真题逐题比对)
  • 本篇具体考点:物理科:RL 暂态过程、时间常数与自感系数测量相关章节。
  • 编写说明:题目、选段、选项、数据与解析均为按常见考点独立编写的原创仿真题,未取自任何题库、教辅或试卷;不使用他人现成题目;采分点为教研整理,非官方评分标准

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