题目
若沿电流参考方向通过导体横截面的正电荷变化规律为 q(t)=8t^2+2t (c),试求t=0和t=1s 时刻的电流
若沿电流参考方向通过导体横截面的正电荷变化规律为 $q(t)=8t^2+2t$ (c),试求t=0和t=1s 时刻的电流
题目解答
答案
根据题意,$ q(t) = 8t^2 + 2t $,可得电流 $ i(t) = \frac{dq(t)}{dt} = 16t + 2 $。
- 当 $ t = 0 $ 时,$ i(0) = 16 \times 0 + 2 = 2 \, A $。
- 当 $ t = 1 \, s $ 时,$ i(1) = 16 \times 1 + 2 = 18 \, A $。
答案:
$ t = 0 $ 时,$ i = 2 \, A $;
$ t = 1 \, s $ 时,$ i = 18 \, A $。
解析
考查要点:本题主要考查电流的定义及其与电荷量变化的关系,需要学生掌握电流的微分表达式,并能正确对给定电荷量函数求导。
解题核心思路:
根据电流的定义,电流是电荷量对时间的导数,即 $i(t) = \frac{dq(t)}{dt}$。因此,对题目中给出的电荷量函数 $q(t) = 8t^2 + 2t$ 求导,得到电流函数 $i(t)$,再代入 $t=0$ 和 $t=1\,\text{s}$ 计算具体值。
破题关键点:
- 正确应用导数公式,特别是多项式函数的导数规则。
- 代入时间值时注意单位一致性,题目中时间单位为秒,结果单位为安培(A)。
根据电流的定义式 $i(t) = \frac{dq(t)}{dt}$,对 $q(t) = 8t^2 + 2t$ 求导:
-
求导过程:
- $q(t) = 8t^2 + 2t$
- 对 $t$ 求导:
$i(t) = \frac{d}{dt}(8t^2) + \frac{d}{dt}(2t) = 16t + 2$
-
代入时间值:
- 当 $t=0$ 时:
$i(0) = 16 \times 0 + 2 = 2\,\text{A}$ - 当 $t=1\,\text{s}$ 时:
$i(1) = 16 \times 1 + 2 = 18\,\text{A}$
- 当 $t=0$ 时: