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4.如图甲所示装置,小欢用力$F$向下拉绳子,使物体$M$在水平地面匀速移动,地面$ab$、$bc$粗糙程度不同。物体$M$重为$400N$,动滑轮重为$5N$,$ab = 2m$,$bc = 3m$。物体$M$从$a$点到$c$点过程中,拉力$F$与$M$移动距离的关系如图乙,不考虑物体大小对运动的影响,忽略绳子重力及滑轮转轴摩擦,对此过程的分析,下列结论正确的是 (

A.绳子自由端移动的距离为$15m$
B.拉力$F$做的功为$840J$
C.拉力$F$在$ab$段做的额外功等于在$bc$段做的额外功
D.物体从$ab$段到$bc$段,滑轮组的机械效率变大
BD
)A.绳子自由端移动的距离为$15m$
B.拉力$F$做的功为$840J$
C.拉力$F$在$ab$段做的额外功等于在$bc$段做的额外功
D.物体从$ab$段到$bc$段,滑轮组的机械效率变大
答案:
4.BD解析:A.物体M从a点到c点过程中,通过的距离s = 2m + 3m = 5m,绳子的有效段数为2,故绳子自由端移动的距离h = 2s = 2×5m = 10m,故A错误;B.ab = 2m,bc = 3m,绳子自由端移动的距离分别为:s₁ = 2×2m = 4m,s₂ = 2×3m = 6m,由图乙知绳子的拉力分别为60N和100N,拉力做的功W = W₁ + W₂ = F₁s₁ + F₂s₂ = 60N×4m + 100N×6m = 840J,故B正确;C.本题中,克服摩擦力做的功为有用功,忽略绳子重力及滑轮转轴摩擦,故克服动滑轮的重力做的功为额外功,ab段和bc段动滑轮提升的高度不同,根据W = Gh可知拉力F在ab段做的额外功不等于在bc段做的额外功,故C错误;D.使物体M在水平地面匀速移动,根据二力平衡,物体受到的滑动摩擦力等于水平面上绳子的拉力大小,因100N大于60N,故可知bc段物体受到的滑动摩擦力大,滑轮组的机械效率η = W有/W总 = W有/(W有 + W外) = fh/(fh + G动h) = f/(f + G动) = 1/(1 + G动/f);动滑轮的重力不变,物体从ab段到bc段,滑动摩擦力变大,故滑轮组的机械效率变大,故D正确。故选BD。
[考点]滑轮(组)的机械效率;滑轮组及其工作特点;有用功和额外功;实验:测量滑轮组的机械效率。
[考点]滑轮(组)的机械效率;滑轮组及其工作特点;有用功和额外功;实验:测量滑轮组的机械效率。
5.如图所示电路。电源电压$U$恒定不变,$R_1 = 30\Omega$,$R_2 = 20\Omega$,滑动变阻器标有“$100\Omega 2A$”字样,电压表量程为$0$~$15V$,电流表量程为$0$~$3A$。当滑动变阻器滑片移到最左端,开关$S$接通触点$1$时,电流表的示数为$0.8A$;当开关$S$接通触点$2$,为保障电路安全,滑动变阻器接入电路的阻值为$R'$;当改变滑片位置、开关$S$接不同触点,在保障电路安全的情况下,电路工作的最大电流和最小电流分别为$I_{大}$和$I_{小}$。下列计算正确的是 (

A.$U = 24V$
B.$R'$的范围为$0$~$100\Omega$
C.$I_{大}:I_{小}=4:1$
D.电路工作的最小功率$P_{小}\approx4.4W$
AC
)A.$U = 24V$
B.$R'$的范围为$0$~$100\Omega$
C.$I_{大}:I_{小}=4:1$
D.电路工作的最小功率$P_{小}\approx4.4W$
答案:
5.AC解析:A.当滑动变阻器滑片移到最左端,开关S接通触点1时,只有R₁连入电路,电流表测量电路中电流,根据I = U/R可得电源电压U = I₁R₁ = 0.8A×30Ω = 24V,故A正确;B.当开关S接通触点2,滑动变阻器和R₂串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,当滑动变阻器连入电路的阻值为0时,电路中的电流I₂ = U/R₂ = 24V/20Ω = 1.2A,已知滑动变阻器允许通过的最大电流为2A,电流表量程为0~3A,则电路是安全的,所以,滑动变阻器连入电路的最小阻值为0;已知电压表量程为0~15V,则当电压表的示数U滑大 = 15V时,变阻器接入电路中的电阻最大,此时R₂两端的最小电压U₂小 = U - U滑大 = 24V - 15V = 9V,则电路中的最小电流I' = U₂小/R₂ = 9V/20Ω = 0.45A,根据欧姆定律可得滑动变阻器接入电路中的最大阻值R滑大 = U滑大/I' = 15V/0.45A ≈ 33.3Ω,所以,R'的范围为0~33.3Ω,故B错误;C.因只有R₁连入电路时电流为0.8A,只有R₂连入电路时电流为1.2A,已知滑动变阻器允许通过的最大电流为2A,电流表量程为0~3A,所以,当改变滑片位置、开关S接不同触点,电路中的最大电流为1.2A,即I大 = 1.2A;当滑动变阻器与R₁串联时,当电压表的示数U滑大 = 15V时,变阻器接入电路中的电阻最大,此时R₁两端的最小电压U₁小 = U - U滑大 = 24V - 15V = 9V,则电路中的最小电流I'' = U₁小/R₁ = 9V/30Ω = 0.3A,当滑动变阻器与R₂串联时,电路中的最小电流I' = 0.45A,由此可知,当改变滑片位置、开关S接不同触点,电路中的最小电流I小 = I'' = 0.3A,则I大:I小 = 1.2A:0.3A = 4:1,故C正确;D.电路工作的最小功率P小 = UI小 = 24V×0.3A = 7.2W,故D错误。故选AC。
[考点]欧姆定律的应用;电功率的计算。
[考点]欧姆定律的应用;电功率的计算。
6.(4分)某品牌电吹风铭牌上标有“$220V 2000W$”字样,有“断开、冷风、慢速中温、快速高温”四个挡位。物理兴趣小组同学把此款电吹风拆解后,发现有两条不同的电阻丝绕于支架上并置于出风筒内,经研究后画出了简化电路图(如图)。

(1)同学们研究说明书和电吹风内部结构后,有以下认识,其中不合理的是
A. 说明书提示“请勿在手湿的情况下使用”,主要是为了防止触电或引发短路
B. 说明书提示“请勿在使用过程中用手触摸出风口”,主要是为了避免烫伤
C. 电吹风额定功率是指电吹风正常工作时的最大发热功率
D. 绕电阻丝的支架应采用绝缘、耐高温材料制作
(2)开关$S$与$0$、$1$两触点接触时,电吹风处于“慢速中温”挡;开关$S$与$2$、$3$两触点接触时,电吹风处于“快速高温”挡。两挡相比,电动机在“快速高温”挡转得更快,原因是
(3)同学们进一步研究发现该电吹风具有过热自动断电保护功能,其内部有一个双金属片开关,当温度达到设定值,双金属片开关自动断开,电吹风停止工作,待温度下降到安全值后又自动接通。则双金属片开关应安装在图中的
(4)同学们在组长家中采用以下步骤测量电吹风的实际功率:
①测量开始前关闭家中所有用电器,记录智能电能表示数为$2127.23kW·h$;
②将电吹风调至“快速高温”挡工作$4$分钟断开开关,记录电能表示数为$2127.36kW·h$;
③根据实验数据,计算电吹风在“快速高温”挡工作的实际功率为
(1)同学们研究说明书和电吹风内部结构后,有以下认识,其中不合理的是
C
。A. 说明书提示“请勿在手湿的情况下使用”,主要是为了防止触电或引发短路
B. 说明书提示“请勿在使用过程中用手触摸出风口”,主要是为了避免烫伤
C. 电吹风额定功率是指电吹风正常工作时的最大发热功率
D. 绕电阻丝的支架应采用绝缘、耐高温材料制作
(2)开关$S$与$0$、$1$两触点接触时,电吹风处于“慢速中温”挡;开关$S$与$2$、$3$两触点接触时,电吹风处于“快速高温”挡。两挡相比,电动机在“快速高温”挡转得更快,原因是
电动机两端的电压更大
。(3)同学们进一步研究发现该电吹风具有过热自动断电保护功能,其内部有一个双金属片开关,当温度达到设定值,双金属片开关自动断开,电吹风停止工作,待温度下降到安全值后又自动接通。则双金属片开关应安装在图中的
d
( 选填“$a$”“$b$”“$c$”或“$d$”)点。(4)同学们在组长家中采用以下步骤测量电吹风的实际功率:
①测量开始前关闭家中所有用电器,记录智能电能表示数为$2127.23kW·h$;
②将电吹风调至“快速高温”挡工作$4$分钟断开开关,记录电能表示数为$2127.36kW·h$;
③根据实验数据,计算电吹风在“快速高温”挡工作的实际功率为
1950
$W$。
答案:
6.
(1)C
(2)电动机两端的电压更大
(3)d
(4)1950
解析:
(1)A.因为生活中的水是导体,手湿的情况下使用容易发生触电或引发短路,故A合理;B.因为电吹风会吹出高温的热空气,用手触摸出风口容易烫伤,故B合理;C.电吹风额定功率是指快速高温挡时电热丝和电动机的总功率,故C不合理;D.支架使用在高温的环境中,所以绕电阻丝的支架应采用绝缘、耐高温材料制作,故D合理。故选C。
(2)由图可知,开关S与0、1两触点接触时,电动机与电阻R₁串联,开关S与2、3两触点接触时,电动机与电阻R₂并联,两种情况下电动机两端的电压不同,所以两挡相比,电动机在“快速高温”挡转得更快,原因是电动机两端的电压更大。
(3)由题意可知,双金属片开关可以切断电路,由图可知,a、b、c点在支路上,d点在干路上,所以双金属片开关应安装在图中的d点。
(4)电吹风在“快速高温”挡工作4min消耗的电能W = 2127.36kW·h - 2127.23kW·h = 0.13kW·h,电吹风在“快速高温”挡工作的实际功率P = W/t = 0.13kW·h/(4/60)h = 1.95kW = 1950W。
[考点]电能表;电功率的计算。
(1)C
(2)电动机两端的电压更大
(3)d
(4)1950
解析:
(1)A.因为生活中的水是导体,手湿的情况下使用容易发生触电或引发短路,故A合理;B.因为电吹风会吹出高温的热空气,用手触摸出风口容易烫伤,故B合理;C.电吹风额定功率是指快速高温挡时电热丝和电动机的总功率,故C不合理;D.支架使用在高温的环境中,所以绕电阻丝的支架应采用绝缘、耐高温材料制作,故D合理。故选C。
(2)由图可知,开关S与0、1两触点接触时,电动机与电阻R₁串联,开关S与2、3两触点接触时,电动机与电阻R₂并联,两种情况下电动机两端的电压不同,所以两挡相比,电动机在“快速高温”挡转得更快,原因是电动机两端的电压更大。
(3)由题意可知,双金属片开关可以切断电路,由图可知,a、b、c点在支路上,d点在干路上,所以双金属片开关应安装在图中的d点。
(4)电吹风在“快速高温”挡工作4min消耗的电能W = 2127.36kW·h - 2127.23kW·h = 0.13kW·h,电吹风在“快速高温”挡工作的实际功率P = W/t = 0.13kW·h/(4/60)h = 1.95kW = 1950W。
[考点]电能表;电功率的计算。
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