在2024年的考研数学物理应用题中,考生需面对的题目类型丰富多样,既考验了基础知识的掌握,也考验了综合运用知识解决实际问题的能力。以下是一道原创的数学物理应用题:
题目:某工厂生产一种新型节能灯,其功率P与电压U和电流I的关系为P=UI。已知该节能灯在电压为220V时,电流为0.5A,功率为110W。现欲将该节能灯的功率提升至150W,问需要调整的电压和电流分别是多少?
解答:
1. 根据题目中给出的功率公式P=UI,我们可以计算出在220V电压下,电流I为0.5A时的功率P。
P = U * I = 220V * 0.5A = 110W
2. 要使功率提升至150W,我们可以设调整后的电压为U',电流为I'。根据功率公式,我们有:
P' = U' * I'
3. 将P'设为150W,我们可以列出方程:
150W = U' * I'
4. 由于功率P与电压U和电流I成正比,我们可以根据比例关系来求解U'和I'。在原始条件下,我们有:
P / U = I
110W / 220V = 0.5A
5. 将比例关系应用于调整后的条件,我们得到:
150W / U' = I'
6. 由于功率提升,电流I'会相应增加,但电压U'会相应降低。我们可以通过交叉相乘来求解U'和I':
U' = 150W / I'
I' = 150W / U'
7. 将原始条件下的功率和电压代入比例关系,我们可以解出I':
I' = 150W / 110W = 1.36A
8. 现在我们知道了调整后的电流I',我们可以计算出调整后的电压U':
U' = 150W / 1.36A ≈ 110.91V
因此,为了将节能灯的功率提升至150W,需要将电压调整至大约110.91V,电流调整至1.36A。
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