2 . 等效是物理学常用的科学思想方法。
（1）可以把变化的物理量等效替代为不变量。已知某电流i随时间t变化的关系如图1所示，求其电流的有效值I。
（2）可以把复杂的结构等效为简单的结构。如图2，理想变压器原、副线圈匝数分别为、，原线圈接有电压有效值恒定的交变电源，副线圈负载为阻值R的电阻。
请你证明：若将变压器与负载等效为一定值电阻，则。
（3）可以建构等效物理过程以便于解决问题。在考虑摩擦的情况下，水平弹簧振子可以分段等效为简谐运动。如图3所示，有一水平弹簧振子，弹簧的劲度系数为k，振子的质量为m，与水平面间的动摩擦因数为。拉开弹簧至原长位置O的右侧P点，此时弹簧伸长量为，使振子以某一初速度向左运动，振子越过O点后再次向右运动，恰好返回P点。为实现这一过程，也可将振子初始时拉至P点右侧距离O点为位置，再由静止释放振子，振子也能恰好返回P点。求。

   

5 . 自从钻木取火之后人类第一次烧烤起，烹饪的炉灶在不断地进步，电磁炉（图甲）是百万年间的一次炊具革命——发热主体就是锅自己。电磁炉要用铁锅的原因众说纷纭，我们来揭秘其中原理。电磁炉可以看做一个变压器：炉盘相当于原线圈，锅底既是副线圈又是负载，通过电磁感应产生涡流来加热食物。由于没有铁芯，炉盘的能量传输会有一定损耗，传输效率为η。锅底感应的电动势与原线圈电压的比值称作耦合系数，设为n。一方面铁锅是顺磁质，耦合系数很高，适合做锅体；另一方面铁锅的电阻较为合适，这是由炉盘中的阻抗匹配决定的。电磁炉工作原理可简化为图乙，电源为频率、有效值恒定的电压U，炉盘中配有定值阻抗R_x，锅体回路中的电阻相当于负载。
（1）若通过匹配阻抗R_x的电流为I，求锅体中感应电动势的有效值；
（2）若锅体等效电阻为R，求流过匹配阻抗R_x的电流；
（3）更换不同锅体，相当于调节负载电阻，设传输效率η和耦合系数n都不变，求锅体等效电阻R为多大时加热食物的功率最大。
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