Question

【題目】小黃同學(xué)幫助鄰居殘疾人老章叔叔買來(lái)了一輛電動(dòng)輪椅，小黃和章叔叔一起研究說(shuō)明書，電動(dòng)輪椅的原理簡(jiǎn)圖如圖所示。他們了解到，操縱桿可操縱雙刀雙擲開(kāi)關(guān) S 以及滑動(dòng)變阻器 R1 的滑片 P。前推操縱桿時(shí)輪椅慢慢前進(jìn)，繼續(xù)前推操縱桿時(shí)輪椅快速前進(jìn)；后拉操縱桿時(shí)輪椅慢慢后退。蓄電池的電壓為 U（保持不變），R2 為定值電阻：

(1)原理圖中雙刀雙擲開(kāi)關(guān) S 中間的連接物（深色部分）為___ （選填“導(dǎo)體”或“絕緣體”）；

(2)從原理圖和以上描述可知，當(dāng)開(kāi)關(guān)接到______兩個(gè)接線柱時(shí)，輪椅前進(jìn)。若輪椅以v0 的速度勻速前進(jìn)，此過(guò)程中輪椅受到的平均阻力為 f，電池的輸出功率為 P0，求此過(guò)程中輪椅工作的效率_______；

(3)當(dāng)輪椅后退時(shí)電動(dòng)機(jī)的功率是 P1，此時(shí)電流表示數(shù)為 I，求 R2的阻值______。

Answer 1

【答案】絕緣體 2、3

【解析】

(1)[1]雙擲開(kāi)關(guān)中間的連接物應(yīng)為絕緣體，要不開(kāi)關(guān)閉合就會(huì)出現(xiàn)短路現(xiàn)象。

(2)[2]根據(jù)題意及電路圖知，輪椅向前運(yùn)動(dòng)時(shí)其速度可變，則電動(dòng)機(jī)應(yīng)與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，通過(guò)變阻器阻值變化，控制通過(guò)電動(dòng)機(jī)電流的大小，從而控制其運(yùn)動(dòng)的速度，所以輪椅前進(jìn)時(shí)，開(kāi)關(guān)接到2、3兩個(gè)接線柱。

[3]由題意知，輪椅勻速前進(jìn)時(shí)的牽引力F等于輪椅所受的平均阻力f，那么此時(shí)電動(dòng)機(jī)的工作功率

P=Fv0=fv0

則輪椅的工作效率

(3)[4]輪椅后退時(shí)，雙擲開(kāi)關(guān)接通接線柱1和2，此時(shí)電動(dòng)機(jī)和電阻R2串聯(lián)。已知時(shí)電動(dòng)機(jī)的功率是P1，根據(jù)P=UI得，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓

那么電阻R2兩端的電壓

U2=U-U1=

所以