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23. 如图所示是家中常见的智能电热马桶盖及电路图,小明通过查阅使用说明书发现其加热电路有三挡功率,电热丝$ R_{1}$、$ R_{2}$的阻值分别为$110{\Omega}$和$220{\Omega}$,通过旋转扇形开关$ S$,接触不同触点,实现高、中、低三个挡位的转换。则其在低温挡工作时,电功率为


220
${W}$,在高温挡工作$1{min}$产生的热量为$3.96×10^4$
${J}$。
答案:
23.220 $3.96×10^4$ 解析:开关接触触点a、b时,电路为断路;开关接触触点b、c时,电路为$R_2$的
简单电路,总电阻最大,根据$P = \frac{U^2}{R}$可知,总功率最小,处于低温挡;开关接触触点c、d时,电路为$R_1$、$R_2$的并联电路,总电阻最小,根据$P = \frac{U^2}{R}$可知,总功率最大,处于高温挡;开关接触触点d、e 时,电路为$R_1$的简单电路,总电阻较大,根据$P = \frac{U^2}{R}$可知,总功率较小,处于中温挡。所以在低温挡工作时的电功率$P_{低温} = \frac{U^2}{R_2} = \frac{(220V)^2}{220\Omega} = 220W$;在高温挡工作1min产生的热量$Q = \frac{U^2}{R_1}t + \frac{U^2}{R_2}t = \frac{(220V)^2}{110\Omega}×60s + \frac{(220V)^2}{220\Omega}×60s = 3.96×10^4J$。
[考点]电热的多挡问题;电功率多挡位问题;电功率的综合计算。
简单电路,总电阻最大,根据$P = \frac{U^2}{R}$可知,总功率最小,处于低温挡;开关接触触点c、d时,电路为$R_1$、$R_2$的并联电路,总电阻最小,根据$P = \frac{U^2}{R}$可知,总功率最大,处于高温挡;开关接触触点d、e 时,电路为$R_1$的简单电路,总电阻较大,根据$P = \frac{U^2}{R}$可知,总功率较小,处于中温挡。所以在低温挡工作时的电功率$P_{低温} = \frac{U^2}{R_2} = \frac{(220V)^2}{220\Omega} = 220W$;在高温挡工作1min产生的热量$Q = \frac{U^2}{R_1}t + \frac{U^2}{R_2}t = \frac{(220V)^2}{110\Omega}×60s + \frac{(220V)^2}{220\Omega}×60s = 3.96×10^4J$。
[考点]电热的多挡问题;电功率多挡位问题;电功率的综合计算。
24.$(2$分)如图甲所示,我国敦煌的塔式光热电站通过平面镜把太阳光反射后会聚到吸热塔,为解释这一原理,我们假设$ S$点为太阳,平面镜如此放置时,反射光线刚好可以射到$A$点,请在图乙中完成太阳$ S$发出的光经镜子反射到达吸热器$A$的光路图。

答案:
24.
解析:先通过平面镜作出太阳S的对称点$S^\prime$,即为S的像;连接$S^\prime A$交平面镜于点O,O为入射点,连接SO即为入射光线,OA为反射光线。
[考点]利用平面镜对称性质完成光路图。
24.
解析:先通过平面镜作出太阳S的对称点$S^\prime$,即为S的像;连接$S^\prime A$交平面镜于点O,O为入射点,连接SO即为入射光线,OA为反射光线。
[考点]利用平面镜对称性质完成光路图。
25.$(2$分)图甲是打开的汽车后备箱盖,它被液压杆支撑(不计后备箱盖重)。关箱盖时,它可看作一个杠杆,图乙是其简化图;$O$是支点,$F_{2}$是液压杆作用在$A$点的阻力。请在图乙中画出:在$B$点关上后备箱盖的最小动力$F_{1}$和阻力臂$L_{2}$。

答案:
25.
解析:过支点作$F_2$的作用线的垂线,该垂线段为阻力臂$L_2$;根据杠杆的平衡条件可知,在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下,要使所用的动力最小,必须使动力臂最长;由图可知,OB作为动力臂最长,最省力,阻力方向向上,因此动力方向向下。
[考点]杠杆的最小动力;力和力臂的画法。
25.
解析:过支点作$F_2$的作用线的垂线,该垂线段为阻力臂$L_2$;根据杠杆的平衡条件可知,在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下,要使所用的动力最小,必须使动力臂最长;由图可知,OB作为动力臂最长,最省力,阻力方向向上,因此动力方向向下。
[考点]杠杆的最小动力;力和力臂的画法。
26.$(6$分)$2024$年$4$月$24$日是第九个“中国航天日”,从首次载人飞行任务成功,到今天进人太空,已经成为中国航天的“家常便饭”,已知某次任务时载人返回舱的总质量约为$3{t}$,在距离地面约为$10{km}$时,返回舱会先打开伞舱盖,然后依次拉开引导伞、减速伞、牵顶伞、最后主降落伞落地,如图所示,总共用时$800{s}$。求:
(1)返回舱从打开伞舱盖到落地的平均速度;
(2)返回舱的重力;
(3)返回舱从打开伞舱盖到落地过程中重力做功的平均功率。
(1)返回舱从打开伞舱盖到落地的平均速度;
(2)返回舱的重力;
(3)返回舱从打开伞舱盖到落地过程中重力做功的平均功率。
答案:
26.解:
(1)返回舱从打开伞舱盖到落地的平均速度$v = \frac{s}{t} = \frac{10×1000m}{800s} = 12.5m/s$;
(2)返回舱的重力
$G = mg = 3×1000kg×10N/kg = 3×10^4N$;
(3)返回舱从打开伞舱盖到落地过程中重力做功$W = Gh = mgh = 3×10^4N×10×1000m = 3×10^8J$,
重力做功的平均功率$P = \frac{W}{t} = \frac{3×10^8J}{800s} = 3.75×10^5W$。
答:
(1)返回舱从打开伞舱盖到落地的平均速度是12.5m/s;
(2)返回舱的重力为$3×10^4N$;
(3)返回舱从打开伞舱盖到落地过程中重力做功的平均功率是$3.75×10^5W$。
[考点]功率的计算;平均速度。
(1)返回舱从打开伞舱盖到落地的平均速度$v = \frac{s}{t} = \frac{10×1000m}{800s} = 12.5m/s$;
(2)返回舱的重力
$G = mg = 3×1000kg×10N/kg = 3×10^4N$;
(3)返回舱从打开伞舱盖到落地过程中重力做功$W = Gh = mgh = 3×10^4N×10×1000m = 3×10^8J$,
重力做功的平均功率$P = \frac{W}{t} = \frac{3×10^8J}{800s} = 3.75×10^5W$。
答:
(1)返回舱从打开伞舱盖到落地的平均速度是12.5m/s;
(2)返回舱的重力为$3×10^4N$;
(3)返回舱从打开伞舱盖到落地过程中重力做功的平均功率是$3.75×10^5W$。
[考点]功率的计算;平均速度。
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