题,分析清楚图示情景、应用平衡条件与浮力公式、密度公式即可正确解题。
29.(7分)小洋和同学们通过暑期的勤工俭学为残疾人老王买了一辆电动轮椅。为了帮助老王正确使用,小洋研究了说明书,电动轮椅的原理简图如图所示。他了解到,操纵杆可操纵双刀双掷开关S以及滑动变阻器R1的滑片P.前推操纵杆时轮椅慢慢前进,继续前推操纵杆时轮椅快速前进;后拉操纵杆时轮椅慢慢后退。蓄电池的电压U=24V(保持不变),R2为定值电阻。
(1)原理图中双刀双掷开关S中间的连接物(深色部分)为 绝缘体 (选填“导体”或“绝缘体”);
(2)从原理图和以上描述可知,当开关接到 2 、 3 两个接线柱时,轮椅前进。若轮椅以3m/s的速度匀速前进了8s,此过程中轮椅受到的平均阻力为5N,电池的输出功率为25W,求此过程中轮椅工作的效率;
(3)当轮椅后退时电动机的功率是7W,此时电流表示数为0.5A,求R2的阻值。
【分析】(1)为避免电短路判断双刀双掷开关S中间的连接物(深色部分)性质; (2)由题意可知,当轮椅前进时可以加速,故前进电路中应有可以控制电路中的电流的装置,即应有滑动变阻器,故由电路的特点可知应将开关接到哪一接线柱上;
根据s=vt求出通过的距离,根据=Pt求在这个过程中输出的总能量: 根据二力平衡的条件,求出牵引力F,根据W有=Fs求做的有用功: 根据η=
×100%求此过程中轮椅工作的效率;
(2)判断当轮椅后退时电路图的连接,根据P=UI,求出此时电动机的电压U机, 根据串联电路电压的规律,求出电阻R2两端的电压,由欧姆定律求电阻R2。 【解答】解:
(1)原理图中双刀双掷开关S中间的连接物(深色部分)为绝缘体,否则会造成电短路;
(2)由题意可知,当轮椅前进时,可以通过控制电流的大小而控制速度的大小,故应在电路中接有滑动变阻器;由图可知,只有开关接在2、3时才能将滑动变阻器R1和电动机接入电路,故只能将开关接到2、3两个接线柱控制轮椅前进; 若轮椅以3m/s的速度匀速前进了8s,轮椅通过的距离s=vt=3m/s×8s=24m, 根据二力平衡条件可得,轮椅受到的牵引力:F=f=5N, 牵引力做的有用功:W有=Fs=5N×24m=120J;
电池的输出功率为25W,在这个过程中输出的总能量:W总=Pt=25W×8s=200J; 此过程中轮椅工作的效率:η=
=
×100%=60%;
(3)当开关接1、2时,R2与电动机串联,变阻器没有连入电路中,电路中电流恒定,
当轮椅后退时电动机的功率是7W,根据P=UI可得,此时电动机两端的电压: U机=
=14V,
根据串联电路电压的规律可得,电阻R2两端的电压为: U2=U﹣U机=24V﹣14V=10V, 由I=可得R2的阻值: R2=
=20Ω。
故答案为:(1)绝缘体;
(2)2、3;此过程中轮椅工作的效率为60%; (3)R2=20Ω。
【点评】本题考查了电路图的分析、欧姆定律、电功率公式、功率公式的灵活应用以及串联电路特点的应用等,涉及的知识点较多,综合性强;关键是找出题目中隐含的信息和灵活的应用相关知识进行求解。
2017年湖南省常德市中考物理试卷
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