Question

【题目】小黄同学帮助邻居残疾人老章叔叔买来了一辆电动轮椅，小黄和章叔叔一起研究说明书，电动轮椅的原理简图如图所示。他们了解到，操纵杆可操纵双刀双掷开关 S 以及滑动变阻器 R1 的滑片 P。前推操纵杆时轮椅慢慢前进，继续前推操纵杆时轮椅快速前进；后拉操纵杆时轮椅慢慢后退。蓄电池的电压为 U（保持不变），R2 为定值电阻：

(1)原理图中双刀双掷开关 S 中间的连接物（深色部分）为___ （选填“导体”或“绝缘体”）；

(2)从原理图和以上描述可知，当开关接到______两个接线柱时，轮椅前进。若轮椅以v0 的速度匀速前进，此过程中轮椅受到的平均阻力为 f，电池的输出功率为 P0，求此过程中轮椅工作的效率_______；

(3)当轮椅后退时电动机的功率是 P1，此时电流表示数为 I，求 R2的阻值______。

Answer 1

【答案】绝缘体 2、3

【解析】

(1)[1]双掷开关中间的连接物应为绝缘体，要不开关闭合就会出现短路现象。

(2)[2]根据题意及电路图知，轮椅向前运动时其速度可变，则电动机应与滑动变阻器串联，通过变阻器阻值变化，控制通过电动机电流的大小，从而控制其运动的速度，所以轮椅前进时，开关接到2、3两个接线柱。

[3]由题意知，轮椅匀速前进时的牵引力F等于轮椅所受的平均阻力f，那么此时电动机的工作功率

P=Fv0=fv0

则轮椅的工作效率

(3)[4]轮椅后退时，双掷开关接通接线柱1和2，此时电动机和电阻R2串联。已知时电动机的功率是P1，根据P=UI得，电动机两端的电压

那么电阻R2两端的电压

U2=U-U1=

所以