小明自己设计并动手将房间里的窗帘改成电动窗帘。为此他购置了微-优题课

小明自己设计并动手将房间里的窗帘改成电动窗帘。为此他购置了微型电动机及减速装置、电源、双刀双掷开关、滑轮、皮带、拉绳等器材，对原有的窗帘盒进行改造。
1．如图22甲所示，小明在窗帘盒（上方的双虚线框）内安装了电动装置，电动装置通过拉绳拉着窗帘一起运动。改变通过微型电动机的电流方向，就可改变其转轴转动的方向，从而将窗帘打开或关闭。利用双刀双掷开关，可以实现电源对电动机供电电流方向的改变。请你在图22甲右侧的虚线框内，完成电源、双刀双掷开关和接线柱间的电路连接。
2．电动机的转速一般很高，需要安装减速装置，如图22乙所示。请说明减速装置的减速原理。
3．下表是所使用的微型电动机的部分数据。表格中，额定功率是“电动机在额定电压和额定电流下工作时的输出功率”，堵转电流是“在额定电压下，让电动机的转轴固定不动时的电流”。

请根据表中的有关数据计算：
（1）以额定功率运行时，该电动机的效率为多少？
（2）电动机的额外功率主要由热损耗和机械损耗造成，请分别求出以额定功率运行时，该电动机的热损耗功率和机械损耗功率？
（3）在图22甲中，减速装置、飞轮、皮带、滑轮、拉绳共同构成了传动装置。已知每半边的窗帘滑轨长度为1.5m，要求自动窗帘能够在6s内从完全关闭到完全打开。
拉动半边窗帘时，挂钩和滑轨间的平均摩擦力为2N。则安装电动窗帘时，对传动装置的机械效率有何要求？

科目物理题型综合题难度困难

知识点：机械效率的计算电功率的计算欧姆定律的应用

如图甲所示， $A$ 、 $B$ 为不同材料制成的体积相同的实心正方体，浸没在圆柱形容器的水中，容器内部底面积是正方体下表面积的4倍。沿固定方向缓慢匀速拉动绳子，开始时刻， $A$ 的上表面刚好与水面相平，滑轮组绳子自由端的拉力 $F$ 大小为 $F_{0}$ ， $F$ 随绳端移动距离 $s_{绳}$ 变化的图象如图乙所示。已知动滑轮的重力 $G_{动} = 5 N$ ， $g$ 取 $10 N / kg$ 。除了连接 $A$ 、 $B$ 间的绳子承受拉力有一定限度外，其它绳子都不会被拉断。滑轮与轴的摩擦、绳的质量等次要因素都忽略不计。

（1）正方体 $A$ 、 $B$ 之间的绳子长度 $L_{绳}$ 是多少？

（2）正方体 $A$ 和 $B$ 的密度 $ρ_{A}$ 、 $ρ_{B}$ 分别是多少？

（3）整个过程中，水对容器底部压强的最大变化量△ $p$ 是多少？

某科技小组同学发现实验室有一只标有“ $XkΩ$ ”的电阻 $(X$ 为模糊不清的一个数字），为了测出这只电阻的阻值，他们进行了如下探究：

（1）首先设计的实验电路如图1所示，使用的器材有：两节新干电池、待测电阻 $R_{X}$ 、电压表 $V (0 ? 3 V$ 、 $0 ? 15 V$ 量程）、电流表 $A (0 ? 0.6 A$ 、 $0 ? 3 A$ 量程）、滑动变阻器（标有“ $50 Ω 1 A$ ” $)$ 、开关、导线若干。实验后发现，该方案无法测出电阻 $R_{x}$ 的值，其主要原因是　　。

（2）经讨论后他们利用原有器材并补充适当的器材，重新设计测量电阻 $R_{x}$ 的实验方案。小李设计的电路图如图2所示，其中定值电阻 $R_{0} = 2 kΩ$ ．他连接电路后，闭合 $S_{1}$ ，断开 $S_{2}$ ，想先测出电源电压，但读出电压表示数 $U = 2 V$ ，与两节干电池能提供的电压相差很大。请教老师后才知道，电压表相当于一个能显示自身两端电压的定值电阻。则根据小李的测量数据和电源电压（取 $3 V)$ ，可估算出电压表自身的电阻为　　 $kΩ$ 。

（3）小组其他同学设计的实验电路如图所示，在电源电压恒定且已测出的条件下，能先测出电压表自身电阻后，再测出 $R_{x}$ 阻值的电路是　　。

（4）他们选择正确方案测出 $R_{x}$ 的阻值后，又有同学提出，应该通过多次测量求平均值来减小误差。在正确方案的基础上，通过下列操作，能实现多次测量 $R_{x}$ 阻值的是　　。

$A$ ．改变电源电压 $B$ ．将 $R_{0}$ 换成 $50 Ω$ 的定值电阻 $C$ ．将电压表换成“ $0 ? 0.6 A$ ”的电流表

如图1所示，置于水平地面的薄壁容器上面部分为正方体形状，边长 $l_{1} = 4 cm$ ，下面部分也为正方体形状，边长 $l_{2} = 6 cm$ ，容器总质量 $m_{1} = 50 g$ ，容器内用细线悬挂的物体为不吸水的实心长方体，底面积 $S_{物} = 9 c m^{2}$ ，下表面与容器底面距离 $l_{3} = 2 cm$ ，上表面与容器口距离 $l_{4} = 1 cm$ ，物体质量 $m_{2} = 56.7 g$ 。现往容器内加水，设水的质量为 $M$ ，已知 $ρ_{水} = 1.0 \times 10^{3} kg / m^{3}$ ， $g = 10 N / kg$ 。

（1）当 $M = 58 g$ 时，水面还没有到达物体的下表面，求此时容器对水平地面的压强；

（2）当 $M = 194 g$ 时，求水对容器底部的压力；

（3）当 $0 ⩽ M ⩽ 180 g$ 时，求出水对容器底部的压力 $F$ 随 $M$ 变化的关系式，并在图2中作出 $F - M$ 图像。

小王同学在科技创新活动中设计了一个可以测量金属滑片旋转角度的电路。如图1所示，把电阻丝 $EF$ 弯成半圆形（电阻丝的电阻与其长度成正比）， $O$ 为圆心， $OP$ 为一能够绕圆心 $O$ 转动的金属滑片， $P$ 与 $EF$ 接触良好。如图2所示， $A$ 为电流表（可选择 $A_{1}$ ：量程为 $100 mA$ 、内阻 $r_{1} = 4 Ω$ 或 $A_{2}$ ：量程为 $20 mA$ 、内阻 $r_{2} = 18 Ω)$ ； $R$ 为滑动变阻器，阻值变化范围为 $0 ~ 100 Ω$ ，保护电阻 $R_{0} = 40 Ω$ ，理想电源电压 $U = 1.5 V$ 不变，电流表可看成一个能显示通过自身电流大小的定值电阻。

选择合适的电流表，把 $E$ 、 $O$ 两个接线柱分别与 $M$ 、 $N$ 相接，为了从电流表上直接读出 $OP$ 的旋转角度。请完成以下内容：

（1）连接好电路后，将 $OP$ 转到 $E$ 端，闭合开关 $S$ ，再调节滑动变阻器 $R$ 使电流表示数为最大刻度值，此时电流表指针所指位置处标注的读数是0度。则电流表应选择　　（选填“ $A_{1}$ ”或“ $A_{2}$ ” $)$

（2）保持滑动变阻器滑片位置不变，把 $OP$ 转到 $F$ 端，电流表的示数为 $7.5 mA$ ，此时电流表指针所指的位置处标注的读数是180度，则电流表最大刻度的一半处应标注的读数是　　度；电流表刻度值为　　 $mA$ 处，应标注的读数是36度。

（3）在完成其它标注后，小王同学发现表盘新的刻度值不均匀，为帮她解决这个问题，同学们用理想电压表设计了如下四个改进的电路，其中可行的两个是　　。

武都引水工程被誉为“第二个都江堰”，具有防洪、灌溉、生态环保、国土资源保护、工业生活供水、旅游以及发电等综合利用功能的大型骨干水利工程。作为武引一期工程的骨干屯水库 $- -$ 沉抗水库位于绵阳市的游仙区沉抗镇境内，距离绵阳市区15公里，现已成为绵阳的著名旅游景点“仙海风景区”。作为二期工程内容的武都水库位于我市江油武都镇的涪江干流上。总库容5.72亿立方米，碾压混凝土大坝高120米，设计控灌面积228万亩。武都电站是依托武都水库兴建的坝后式电站，装有三台机组，总装机容量15万千瓦 $(g = 10 N / kg, ρ_{水} = 1.0 \times 10^{3} kg / m^{3})$ 。

①若电站实际年平均发电量为6.1亿 $kW \cdot h$ ，电力系统吸收的有效电量为5.745亿 $kW \cdot h$ ，其中电厂用电 $0.5 %$ ，出厂后专用输变电损失 $1 %$ ，按平均上网电价0.28元 $/ kW \cdot h$ 计算，电站年收益多少亿元？（保留三位数）

②若电站水面落差（水面与发电机之间的高度差）为 $80 m$ ，按装机容量满负荷发电，发电机机械能转化为电能的效率为 $75 %$ ，水的流量 $Q$ 为多少？（流量 $Q :$ 单位时间内流过截面积的体积）

③仙海中学兴趣小组在仙海湖面上做实验，用一机动船拖拉一无动力的木船以 $1.5 m / s$ 匀速前进，机动船的质量为 $2 \times 10^{3} kg$ ，内燃机功率为 $170 kW$ ，木船下部都可以视为长方体，底面面积为 $12 m^{2}$ ，吃水深度 $0.4 m$ ，两船受到的阻力都是船重的0.5倍，机动船的内燃机效率是多少？