题目内容
6．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）如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 （1）欲使双刀双掷开关掷向下功掷向上时，通过电动机的电流方向相反，则只需把双刀双掷的两个动片接在电源两端，当接下端时，通过电动中的电流一个方向，再接上端时，通过电动机中的电流又一个方向，（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）．
（3）①根据表中数据可知，电动机正常运行时的额定电压和额定电流，利用P总=U额I额=可求得电动机正常运行时的总功率；已知电动机的额定输出功率P出=2.15W，利用η=$\frac{{P}_{出}}{{P}_{额}}$×100%可求得电动机的效率；
②已知电动机正常运行时的额定电压和额定电流，利用欧姆定律公式变形可求得电动机正常运行时的电阻，然后利用P热=I额2R求得电动机的热损耗功率，电动机的额外功率P额=P总-P出，故电动机的机械损耗功率P损=P额-P热．
③已知传动装置的输入功率，利用v=$\frac{s}{t}$可求得窗帘运行的速度，然后利用P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求得传动装置的输出功率，再利用η=$\frac{{P}_{输出}}{{P}_{输入}}$求得传动装置的机械效率即可．
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 此题考查电功率的计算和机械效率的计算，涉及到的知识点较多，难度较大，是一道竞赛题．
新思维假期作业暑假吉林大学出版社系列答案
蓝天教育暑假优化学习系列答案| A． | 探究铁生锈的条件 | B． | 探究溶质在水中的溶解速率 | ||
| C． | 探究条形磁铁周围磁场的分布 | D． | 探究液体压强特点 |
用如图所示滑轮组将重6×102N的物体匀速提高2m，该滑轮组的机械效率为60%，所用的时间为20s．求：
（1）请你用线段把图1的实物图按照图2电路图连接起来：
（2）开始实验前，滑动变阻器的滑片应移到左端．
（3）如果该同学移动滑片3次，记录实验数据如表：
| 实验次数 | 电流/安 | 电压/伏 |
| 1 | 0.1 | 1 |
| 2 | 0.2 | 2 |
| 3 | 0.3 | 3 |
如图所示，两个底面积均为S的圆桶，放在同一水平面上，桶内装有水，水面高度分别为h1和h2，水的密度为ρ，两桶间有细管相连，现把连接两桶的阀门打开，最后两桶水面高度相等，则这过程中重力对水做的功等于（ ）| A． | ρgS（h1-h2） | B． | $\frac{1}{2}$ρgS（h1-h2） | C． | $\frac{1}{2}$ρgS（h1-h2）2 | D． | $\frac{1}{4}$ρgS（h1-h2）2 |
如图所示，甲、乙、丙三个密度均匀的实心正方体分别放在水平地面上，它们对水平地面的压强相等．甲、乙、丙对地面压力最大的是甲，密度最大的是丙．
如图甲所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，调节滑动变阻器阻值从最大变化到最小，R1和R2中的某个电阻其“I-U”关系图线如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）| A． | R1的阻值是10Ω | B． | 电压表V2的示数变化范围是0～4V | ||
| C． | R1的电功率变化范围是0.4W～3.6W | D． | 滑动变阻器R2的最大阻值30Ω |