题目内容
5．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，让电动机的转轴同定不动时的电流”．
| 型号 | 工作电压范围U/V | 额定电压U额/V | 额定电流I额/A | 额定功率（输出）P输/W | 额定转速n/r•min-1 | 堵转电流I堵/A |
| RS-360SH-14280 | 8.0-30-0 | 12 | 0.34 | 2.15 | 5000 | 1.36 |
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？
分析 这道题主要考查电动机额定功率和热损耗．电机的额定功率主要要热损耗和机械损耗造成，以额定功率运行时，再求出该电动机的热损耗功率和机械损耗功率．
解答 解：（1）把双刀双掷的两个动片接在电源两端，可以实现电源对电动机供电电流方向的改变，（或者是把电源与下端的两个接线柱接通，双刀双掷开关的动片与电动机接通，开关的上、下四个静片分别交叉连接也可以实现题意的目的），如图所示：
（2）与输入轴固定在一起的齿轮周长小，齿轮数少，与输出轴固定在一起的齿轮周长大，齿轮数多．因此，输入轴转动很多圈才能带动输出轴转动一圈，实现减速的功能．
（3）①由于电动机正常运行时的总功率P总=U额I额=12V×0.34A=4.08W，
电动机的额定输出功率P出=2.15W，
故电动机以额定功率运行时的效率η=$\frac{{P}_{出}^{\;}}{{P}_{额}^{\;}}$×100%=$\frac{2.15W}{4.08W}$×100%=52.7%．
②由I=$\frac{U}{R}$可得，电动机正常运行时的电阻R=$\frac{{U}_{额}^{\;}}{{I}_{额}^{\;}}$=$\frac{12V}{1.36A}$=8.82Ω，
故电动机的热损耗功率为P热=I额2R=（0.34A）2×8.82Ω=1.02W，
电动机的额外功率P额=P总-P出=4.08W-2.15W=1.93W，
故电动机的机械损耗功率P损=P额-P热=1.93W-1.02W=0.91W．
③对于传动装置，其输入的功率为P入=2.15W，
已知每半边的窗帘滑轨长度为1.5m，
窗帘运行的速度v=$\frac{s}{t}$=$\frac{1.5m}{6s}$=0.25m/s，
则传动装置的输出功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=2Fv=2×2N×0.25m/s=1W，
故传动装置的机械效率η=$\frac{{P}_{输出}^{\;}}{{P}_{输入}^{\;}}$×100%=$\frac{1W}{2.15W}$×100%=46.5%．
故要求其传动装置的机械效率大于46.5%．
答：（1）见下图：
（2）与输入轴固定在一起的齿轮周长小，齿轮数少，与输出轴固定在一起的齿轮周长大，齿轮数多．因此，输入轴转动很多圈才能带动输出轴转动一圈，实现减速的功能．
（3）①该电动机的效率为52.7%．
②该电动机的热损耗功率为1.02W；机械损耗功率为0.91W．
③要求传动装置的机械效率大于46.5%．
点评 这道题要熟练运用功的公式，分析电动机运行时的额定功率和热损耗，根据这些数据再计算传动装置的机械效率．
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小学生10分钟应用题系列答案
小灯泡的伏安特性曲线如图所示（只画出了AB段），由图可知，当灯泡两端电压由3V变为6V时，其灯丝电阻改变了多少Ω．| A． | 船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的 | |
| B． | 船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的 | |
| C． | 航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的 | |
| D． | 航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的 |
地面上有一个半径为R的圆形跑道，高为h的平台边缘上的P点在地面上P′点的正上方，P′与跑道圆心O的距离为L（L＞R），如图所示．跑道上停有一辆小车，现从P点水平抛出小沙袋，使其落入小车中（沙袋所受空气阻力不计）．问：| A． | 在真空中，红光的波长比紫光的小 | |
| B． | 玻璃对红光的折射率比对紫光的大 | |
| C． | 在玻璃中，红光的传播速度比紫光的大 | |
| D． | 发生全反射时红光的临界角比紫光的大 |
如图所示，水平面上有一质量为M、倾角为θ的斜面，一质量为m的物体沿斜面匀速下滑，斜面始终保持静止．下列说法正确的是 （ ）| A． | 地面对斜面的支持力为Mg | B． | 地面对斜面的支持力为（M+m）g | ||
| C． | 地面对斜面的摩擦力方向水平向右 | D． | 地面对斜面的摩檫力方向水平向左 |
如图，光滑水平桌面上有一光滑小孔O，轻绳穿过小孔，一端连接着质量为2kg的小球A，另一端连接着质量为4kg的重物B，
如图甲所示，一足够长、与水平面夹角θ=53°的倾斜轨道与竖直面内的光滑圆轨道相接，圆轨道的半径为R，其最低点为A，最高点为B．可视为质点的物块与斜轨间有摩擦，物块从斜轨上某处由静止释放，到达B点时与轨道间压力的大小F与释放的位置距最低点的高度h的关系图象如图乙所示．忽略轨道相接处距最低点的高度，且不计物块通过轨道相接处时的能量损失，取重力加速度g=10m/s2，sin 53°=$\frac{4}{5}$，cos 53°=$\frac{3}{5}$，求：