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4. 如图甲所示,用由一个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组,提升吊篮C及其中的重物A和电动机B。启动电动机,它所提供的拉力F随时间t的变化关系如图乙所示,吊篮上升的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系分别如图丙和丁所示,若一切摩擦和绳重均可忽略不计,在1~2 s内,滑轮组的机械效率为90%,则下列说法正确的是 (

A.在0~1 s内,电动机提供的拉力所做的功为825 J
B.在1~2 s内,电动机提供的拉力的功率为1500 W
C.在0~3 s内,电动机提供的拉力的功率为1700 W
D.动滑轮重为200 N
CD
)A.在0~1 s内,电动机提供的拉力所做的功为825 J
B.在1~2 s内,电动机提供的拉力的功率为1500 W
C.在0~3 s内,电动机提供的拉力的功率为1700 W
D.动滑轮重为200 N
答案:
4.CD解析:A.由图甲可知,n=4,由图丁知,在
0~1s内物体上升的高度h=0.5m,则电动机提供的拉力端移动的距离s=nh=4×0.5m=2m,由图乙知,在0~1s内对应的拉力F=550N,在0~1s内,电动机提供的拉力所做的功W=Fs=
550N×2m=1100J,故A错误;B、D.由图丁知,在1~2s内物体上升的高度h1=1.5m −0.5m=1m,电动机提供的拉力端移动的距离s1=nh1=4×1m=4m,由图乙知,在1~2s内对应的拉力F1=500N,在1~2s内,电动机提供的拉力所做的功W1=F1s1=500N×4m=2000J,此段时间内,拉力的功率P1=$\frac{W1}{t}$=$\frac{2000J}{1s}$=
2000W,由题意知,滑轮组所做的额外功W额=
(1−90%)W1=(1−90%)×2000J=200J,在忽略摩擦和绳重时,额外功是由于提升动滑轮产生的,由W额=G动h可得,动滑轮的重力G动=$\frac{W额}{h1}$=$\frac{200J}{1m}$=200N,故 B错误,D正确 ;C.由图乙、丙可知,在1~3s内对应的拉力F1=500N,吊篮上升的速度v=1m/s,电动机提供的拉力端移动的距离s2=vt=4×1.0m/s×(3s−1s)=8m,在1~3s内,电动机提供的拉力所做的功W2=
Fs2=500N×8m=4000J,在0~3s内,电动机拉力所做的总功W总=W+W2=1100J十4000J=5100J,电动机提供的拉力的功率P=
W总/t=$\frac{5100J}{3s}$=1700W,故 C正确。故选CD。
t $\frac{5100J}{3s}$
[考点]滑轮、滑轮组机械效率的计算;功的简单计算;功率的计算;动滑轮的重力。
0~1s内物体上升的高度h=0.5m,则电动机提供的拉力端移动的距离s=nh=4×0.5m=2m,由图乙知,在0~1s内对应的拉力F=550N,在0~1s内,电动机提供的拉力所做的功W=Fs=
550N×2m=1100J,故A错误;B、D.由图丁知,在1~2s内物体上升的高度h1=1.5m −0.5m=1m,电动机提供的拉力端移动的距离s1=nh1=4×1m=4m,由图乙知,在1~2s内对应的拉力F1=500N,在1~2s内,电动机提供的拉力所做的功W1=F1s1=500N×4m=2000J,此段时间内,拉力的功率P1=$\frac{W1}{t}$=$\frac{2000J}{1s}$=
2000W,由题意知,滑轮组所做的额外功W额=
(1−90%)W1=(1−90%)×2000J=200J,在忽略摩擦和绳重时,额外功是由于提升动滑轮产生的,由W额=G动h可得,动滑轮的重力G动=$\frac{W额}{h1}$=$\frac{200J}{1m}$=200N,故 B错误,D正确 ;C.由图乙、丙可知,在1~3s内对应的拉力F1=500N,吊篮上升的速度v=1m/s,电动机提供的拉力端移动的距离s2=vt=4×1.0m/s×(3s−1s)=8m,在1~3s内,电动机提供的拉力所做的功W2=
Fs2=500N×8m=4000J,在0~3s内,电动机拉力所做的总功W总=W+W2=1100J十4000J=5100J,电动机提供的拉力的功率P=
W总/t=$\frac{5100J}{3s}$=1700W,故 C正确。故选CD。
t $\frac{5100J}{3s}$
[考点]滑轮、滑轮组机械效率的计算;功的简单计算;功率的计算;动滑轮的重力。
5. 如图所示的电路中,电源两端的电压保持不变。只闭合开关$S_1$时,将滑动变阻器的滑片移至最左端,电流表$A_1$的示数为1.2 A,再将滑片移至最右端,电压表$V_2$的示数变化了4 V,电流表$A_1$的示数变化了0.8 A;只闭合开关$S_1$、$S_2$时,电路的功率为P,只闭合开关$S_1$、$S_3$时,电路的功率为$P^′$,已知$P∶P^′=1∶2$,若将开关$S_1$、$S_2$和$S_3$都闭合,则下列说法正确的是 (

A.$R_1$、$R_3$的阻值分别为2.5 Ω、5 Ω
B.电流表$A_2$的最小示数为2.4 A
C.电压表$V_1$的示数始终为18 V
D.电路的最小功率为108 W
BD
)A.$R_1$、$R_3$的阻值分别为2.5 Ω、5 Ω
B.电流表$A_2$的最小示数为2.4 A
C.电压表$V_1$的示数始终为18 V
D.电路的最小功率为108 W
答案:
5.BD解析:A.由图可知,只闭合开关S₁时,R₁、R₂、R₃串联,滑片移至最左端,R₂接入电路的阻值为零,电流表A₁的示数I=1.2A,由欧姆定律可知,I=$\frac{U}{R₁+R₃}$①,将滑片移至最右端时,滑动变
阻器接入电路的阻值最大,电路中的电流最小,由欧姆定律可知,I'=$\frac{U}{R₁+R₂+R₃}$②,电压表V₂测量R₃两端的电压,由题意和欧姆定律可得,R₃=
$\frac{ΔU}{ΔI}$=$\frac{4V}{0.8A}$=5Ω;只闭合开关S₁、S₂时,电路中只有R₁工作,则P=$\frac{U²}{R₁}$;只闭合S₁、S₃时,电路中只有R₃工作,则P'=$\frac{U²}{R₃}$;由题意可知,$\frac{U²}{R₁}$:$\frac{U²}{R₃}$=
1:2,因为R₃=5Ω,解得R₁=10Ω,,将R₁=
10Ω,R₃=5Ω代入①②,联立解得U=18V,R₂=30Ω,故A错误;B、C.将开关S₁、S₂和S₃都闭合,R₁、R₂、R₃并联,电流表A₂测量通过R₁、R₂ 的总电流,电压表V₂测电源电压,所以电压表V₂ 的示数始终为18V,电压表V₁的示数为0;当R₂ 接入电路的阻值最大时,电流表A₂的示数最小,最小示数I小=I₁+I₂=$\frac{U}{R₁}$+$\frac{U}{R₂}$=$\frac{18V}{10Ω}$+$\frac{18V}{30Ω}$=2.4A,故B正确,C错误;D.三个开关都闭合时,R₁、R₂、R₃并联,当滑动变阻器的接入电路阻值最大时,电路中的电功率最小,则P小=P₁+P₂+P₃=$\frac{U²}{R₁}$+$\frac{U²}{R₂}$+$\frac{U²}{R₃}$=$\frac{(18V)²}{10Ω}$+$\frac{(18V)²}{30Ω}$+$\frac{(18V)²}{5Ω}$=108W,故D正确。故选BD。
[考点]电功率的综合计算;欧姆定律的应用;欧姆定律的多状态计算。
阻器接入电路的阻值最大,电路中的电流最小,由欧姆定律可知,I'=$\frac{U}{R₁+R₂+R₃}$②,电压表V₂测量R₃两端的电压,由题意和欧姆定律可得,R₃=
$\frac{ΔU}{ΔI}$=$\frac{4V}{0.8A}$=5Ω;只闭合开关S₁、S₂时,电路中只有R₁工作,则P=$\frac{U²}{R₁}$;只闭合S₁、S₃时,电路中只有R₃工作,则P'=$\frac{U²}{R₃}$;由题意可知,$\frac{U²}{R₁}$:$\frac{U²}{R₃}$=
1:2,因为R₃=5Ω,解得R₁=10Ω,,将R₁=
10Ω,R₃=5Ω代入①②,联立解得U=18V,R₂=30Ω,故A错误;B、C.将开关S₁、S₂和S₃都闭合,R₁、R₂、R₃并联,电流表A₂测量通过R₁、R₂ 的总电流,电压表V₂测电源电压,所以电压表V₂ 的示数始终为18V,电压表V₁的示数为0;当R₂ 接入电路的阻值最大时,电流表A₂的示数最小,最小示数I小=I₁+I₂=$\frac{U}{R₁}$+$\frac{U}{R₂}$=$\frac{18V}{10Ω}$+$\frac{18V}{30Ω}$=2.4A,故B正确,C错误;D.三个开关都闭合时,R₁、R₂、R₃并联,当滑动变阻器的接入电路阻值最大时,电路中的电功率最小,则P小=P₁+P₂+P₃=$\frac{U²}{R₁}$+$\frac{U²}{R₂}$+$\frac{U²}{R₃}$=$\frac{(18V)²}{10Ω}$+$\frac{(18V)²}{30Ω}$+$\frac{(18V)²}{5Ω}$=108W,故D正确。故选BD。
[考点]电功率的综合计算;欧姆定律的应用;欧姆定律的多状态计算。
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