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4. 某款“手摇晾衣架”的简化结构图如图所示,晾晒衣服时转动摇柄,衣架平稳上升。小张在家用2个衣架晾晒一床重20 N的被子,被子在10 s内竖直匀速提升了1 m。已知摇柄对绳子施加的拉力F=10 N,每个衣架重1 N,每个滑轮重1 N,杆重1 N,不计摇柄与绳之间的摩擦,g取10 N/kg。在该过程中,下列说法正确的是 (

A.拉力F的功率为0.4 W
B.该装置的机械效率为50%
C.克服绳重和摩擦做的额外功为15 J
D.若将被子再拧干一些挂上去,该装置的机械效率会更高
BC
)A.拉力F的功率为0.4 W
B.该装置的机械效率为50%
C.克服绳重和摩擦做的额外功为15 J
D.若将被子再拧干一些挂上去,该装置的机械效率会更高
答案:
4.BC 解析:A.由图可知,$n = 4$,拉力做的总功$W_{总}=Fs=Fnh=10N×4×1m=40J$,拉力$F$的功率$P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{40J}{10s}=4W$,故A错误;B.拉力做的有用功$W_{有}=Gh=20N×1m=20J$,该装置的机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{20J}{40J}×100\%=50\%$,故B正确;C.克服滑轮、杆和衣架做的额外功$W_{轮 + 杆 + 架}=(2G_{轮} + G_{杆} + 2G_{架})h=(2×1N + 1N + 2×1N)×1m=5J$,克服绳重和摩擦做的额外功$W_{绳 + 摩}=W_{总}-W_{有}-W_{轮 + 杆 + 架}=40J - 20J - 5J=15J$,故C正确;D.若将被子再拧干一些挂上去,此时被子的重力减小,有用功减小,而额外功不变,由$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{W_{有}}{W_{有} + W_{额}}=\frac{1}{1 + \frac{W_{额}}{W_{有}}}$可知,该装置的机械效率变小,故D错误。故选BC。
[考点]滑轮、滑轮组机械效率的计算;功率的计算;滑轮组绳子上的拉力;额外功的计算。
[考点]滑轮、滑轮组机械效率的计算;功率的计算;滑轮组绳子上的拉力;额外功的计算。
5. 如图所示的电路中,电源电压U恒定不变,R₁∶R₂=4∶3。让滑动变阻器R₁的滑片位于中点,开关S₂、S₃断开,开关S₁从触点a转到触点b,电压表的示数变化了1 V,电流表的示数变化了0.2 A,电路的总功率从P₁变到P₂,P₁∶P₂=2∶1;接着,闭合S₂、S₃,将R₁的滑片移到最左端,电流表A₁的示数为I₁,电流表A₂的示数为1.6 A,电路的总功率为P。下列结果正确的是 (

A.R₂=15 Ω
B.U=9 V
C.I₁=1.9 A
D.P=12.4 W
AC
)A.R₂=15 Ω
B.U=9 V
C.I₁=1.9 A
D.P=12.4 W
答案:
5.AC 解析:B.让滑动变阻器$R_1$的滑片位于中点,开关$S_2$、$S_3$断开,开关$S_1$从接触$a$转到触点$a$时,$R_1$、$R_3$串联,电压表测$R_1$两端的电压,电路中的电流$I_1'=\frac{U}{\frac{R_1}{2} + R_3}$,电路的总功率$P_1=\frac{U^{2}}{\frac{R_1}{2} + R_3}$,开关$S_1$从触点$a$转到触点$b$时,$R_1$、$R_2$、$R_3$串联,电压表测$R_1$、$R_2$两端的电压之和,电流表测电路中的电流,电路中的电流$I_2'=\frac{U}{\frac{R_1}{2} + R_2 + R_3}$,电路的总功率$P_2=\frac{U^{2}}{\frac{R_1}{2} + R_2 + R_3}$,由题意可知,$\frac{R_1}{R_2}=\frac{4}{3}$,即$R_2=\frac{3}{4}R_1$,$\frac{P_1}{P_2}=\frac{\frac{R_1}{2} + R_2 + R_3}{\frac{R_1}{2} + R_3}=\frac{\frac{R_1}{2} + \frac{3}{4}R_1 + R_3}{\frac{R_1}{2} + R_3}=\frac{\frac{5}{4}R_1 + R_3}{\frac{1}{2}R_1 + R_3}=\frac{5}{4}$,则$R_3=\frac{1}{4}R_1$,开关$S_2$、$S_3$断开,开关$S_1$接触触点$a$时,电压表测$R_1$两端的电压,根据串联电路的分压规律可得,$\frac{U_1}{U_3'}=\frac{\frac{R_1}{2}}{R_3}=\frac{\frac{R_1}{2}}{\frac{1}{4}R_1}=2$,则电压表的示数$U_1=\frac{2}{3}U$,开关$S_1$从触点$a$转到触点$b$时,$R_1$、$R_2$、$R_3$串联,电压表测$R_1$、$R_2$两端的电压之和,根据串联电路的分压规律可得,$\frac{U_1'}{U_3'}=\frac{\frac{R_1}{2} + R_2}{R_3}=\frac{\frac{R_1}{2} + \frac{3}{4}R_1}{\frac{1}{4}R_1}=\frac{5}{1}$,则电压表的示数$U_1'=\frac{5}{6}U$,根据题意可得,$\Delta U=U_1' - U_1=\frac{5}{6}U - \frac{2}{3}U=\frac{1}{6}U=1V$,则电源电压$U=6V$,故B错误;A.由题意可知,$I_1' - I_2'=0.2A$,即$\frac{U}{\frac{R_1}{2} + R_3} - \frac{U}{\frac{R_1}{2} + R_2 + R_3}=0.2A$,则有$\frac{U}{\frac{R_1}{2} + \frac{1}{4}R_1} - \frac{U}{\frac{R_1}{2} + \frac{3}{4}R_1 + \frac{1}{4}R_1}=0.2A$,即$\frac{6V}{\frac{3}{4}R_1} - \frac{6V}{\frac{3}{2}R_1}=0.2A$,则$R_1=20\Omega$,所以$R_2=\frac{3}{4}×20\Omega=15\Omega$,故A正确;C、D.再闭合$S_2$、$S_3$,将$R_1$的滑片移到最左端时,$R_1$、$R_2$、$R_3$并联,电流表$A_1$测干路电流,电流表$A_2$测通过$R_2$、$R_3$的电流之和,此时通过$R_1$的电流$I_{R1}=\frac{U}{R_1}=\frac{6V}{20\Omega}=0.3A$,则电流表$A_1$的示数$I_1=I_{R1} + I_{A2}=0.3A + 1.6A=1.9A$,电路的总功率$P=UI_1=6V×1.9A=11.4W$,故C正确,D错误。故选AC。
[考点]欧姆定律的应用;串并联的比例计算;电功率的综合计算。
[考点]欧姆定律的应用;串并联的比例计算;电功率的综合计算。
6. (4分)如图甲所示为某大型商场的洗手间安装的自动感应干手器,其工作原理简化图如图乙所示。

干手器参数

(1)当有人使用干手器时,光敏电阻R的阻值会变
(2)根据如图和你自己的使用情况,下面分析正确的是
A. 自动感应干手器可以长时间随便使用
B. 该自动感应干手器正常工作时只能吹热风
C. 自动感应干手器的外壳材质是导体材料
D. 自动感应干手器一定使用的是两孔插头
(3)若某校科创小组的同学调查统计了该商场半天内顾客累计使用该干手器约1000次,平均每次使用时间为18 s,干手器参数如表所示,则该干手器半天消耗的电能约为
(4)该干手器吹出热风温度参数为35℃~45℃,若想提高热风的温度,你的方法是
干手器参数
(1)当有人使用干手器时,光敏电阻R的阻值会变
变小
,感应开关闭合,工作电路的电动机开始工作。(2)根据如图和你自己的使用情况,下面分析正确的是
B
A. 自动感应干手器可以长时间随便使用
B. 该自动感应干手器正常工作时只能吹热风
C. 自动感应干手器的外壳材质是导体材料
D. 自动感应干手器一定使用的是两孔插头
(3)若某校科创小组的同学调查统计了该商场半天内顾客累计使用该干手器约1000次,平均每次使用时间为18 s,干手器参数如表所示,则该干手器半天消耗的电能约为
5
kW·h。(4)该干手器吹出热风温度参数为35℃~45℃,若想提高热风的温度,你的方法是
减小加热电阻丝的阻值
。(写出合理的建议即可)
答案:
6.
(1)变小
(2)B
(3)5
(4)减小加热电阻丝的阻值
解析:
(1)当有人使用干手器时,光敏电阻$R$的阻值会变小,控制电路中的电流变大,感应开关闭合,工作电路的电动机开始工作。
(2)A.自动感应干手器不可以长时间随便使用,每次感应开关接通的时间只有18s,故A不符合题意;B.加热电阻丝和电动机并联,接通时,同时工作,该自动感应干手器正常工作时只能吹热风,故B正确;C.为了保证用电安全,自动感应干手器的外壳材质是绝缘体,故C错误;D.自动感应干手器一定使用的是三孔插座,故D错误。故选B。
(3)加热电阻丝和电动机同时工作的总功率$P=P_1 + P_2=50W + 950W=1000W=1kW$,干手器半天消耗的电能$W=Pt=1kW×\frac{18}{3600}h×1000=5kW·h$。
(4)若想提高热风的温度,根据$P=\frac{U^{2}}{R}$可知,在电压一定时,减小加热电热丝的电阻即可。
[考点]三线插头和三孔插座的连接;常见的导体与绝缘体;电阻大小与导线长度、横截面积、材料之间的关系;电功与电能的计算。
(1)变小
(2)B
(3)5
(4)减小加热电阻丝的阻值
解析:
(1)当有人使用干手器时,光敏电阻$R$的阻值会变小,控制电路中的电流变大,感应开关闭合,工作电路的电动机开始工作。
(2)A.自动感应干手器不可以长时间随便使用,每次感应开关接通的时间只有18s,故A不符合题意;B.加热电阻丝和电动机并联,接通时,同时工作,该自动感应干手器正常工作时只能吹热风,故B正确;C.为了保证用电安全,自动感应干手器的外壳材质是绝缘体,故C错误;D.自动感应干手器一定使用的是三孔插座,故D错误。故选B。
(3)加热电阻丝和电动机同时工作的总功率$P=P_1 + P_2=50W + 950W=1000W=1kW$,干手器半天消耗的电能$W=Pt=1kW×\frac{18}{3600}h×1000=5kW·h$。
(4)若想提高热风的温度,根据$P=\frac{U^{2}}{R}$可知,在电压一定时,减小加热电热丝的电阻即可。
[考点]三线插头和三孔插座的连接;常见的导体与绝缘体;电阻大小与导线长度、横截面积、材料之间的关系;电功与电能的计算。
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