《2025年亮点给力提优课时作业本九年级物理下册苏科版》

7. （2024·山东济宁一模）如图所示，电源电压恒为$10\ V$，滑动变阻器$R$的最大阻值为$20\ \Omega$，直流电动机$M$的额定电压为$6\ V$，线圈电阻为$2\ \Omega$。当闭合开关$S$，滑片$P$移到中点时，电动机刚好正常工作，电动机主要将电能转化为_______，此时电路中的电流为_______$A$，整个电路通电$100\ s$产生的热量为_______$J$。

答案： 机械能@@$0.4$@@$192$@@解析：电动机正常工作时将电能转化为机械能和内能，其中主要是机械能；当闭合开关$S$，滑片$P$移到中点时，滑动变阻器接入电路的阻值$R=\frac{1}{2}×20\Omega = 10\Omega$，电动机与滑动变阻器串联，电动机正常工作，其两端的电压$U_{M}=6V$，则滑动变阻器两端的电压$U_{R}=U - U_{M}=10V - 6V = 4V$，所以电路中的电流$I = I_{R}=\frac{U_{R}}{R}=\frac{4V}{10\Omega}=0.4A$；通电100 s，滑动变阻器产生的热量$Q_{R}=I^{2}Rt=(0.4A)^{2}×10\Omega×100s = 160J$，电动机线圈产生的热量$Q_{M}=I^{2}R_{M}t=(0.4A)^{2}×2\Omega×100s = 32J$，则整个电路通电100 s产生的热量$Q = Q_{R}+Q_{M}=160J + 32J = 192J$。

8. （亮点原创）为满足游客的需求，北京八达岭长城近期开通了无人机“送外卖”服务，最快$5$分钟，来自山下的酸梅汤、雪糕、创可贴等商品就能送到长城上来。该无人机的简化电路如图所示，工作参数如下表。该无人机采用了六旋翼设计，六个旋翼电动机的最大总电流为$12\ A$、电动机的线圈总电阻为$6\ \Omega$。该无人机在最大载重下以最大速度匀速上升$5$分钟，则：（$g$取$10\ N/kg$）
|自重$/kg$|最大载重$/kg$|额定电压$/V$|最大电流$/A$|上升上升速度/$(m·s^{-1})$|
| ---- ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|$7$|$2.5$|$20$|$15$|$6$|
（1）无人机最大功率是多少？
（2）电动机线圈在最大电流下的发热量是多少？
（3）电能转化成货物上升机械能的效率是多少？

答案：
(1) $300W$
(2) $2.592×10^{5}J$
(3) $50\%$ 解析：
(1) 由表格数据可得，无人机最大功率$P_{max}=UI_{max}=20V×15A = 300W$。
(2) 电动机线圈在最大电流下的发热量$Q = I^{2}Rt=(12A)^{2}×6\Omega×5×60s = 2.592×10^{5}J$。
(3) 货物重$G_{货}=m_{货}g = 2.5kg×10N/kg = 25N$，货物上升的高度$h = vt = 6m/s×5×60s = 1800m$，上升过程中对货物做的有用功$W_{有用}=G_{货}h = 25N×1800m = 4.5×10^{4}J$，本次上升过程中无人机消耗的电能$W = UI_{max}t = 20V×15A×5×60s = 9×10^{4}J$，则电能转化成货物上升机械能的效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W}×100\%=\frac{4.5×10^{4}J}{9×10^{4}J}×100\% = 50\%$。