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    2．某物理研究性学习小组想测量电风扇正常运行时的机械功率，于是找到了一台这样的电风扇并从铭牌上读出了额定电压U，但其他字迹不清楚．该小组成员取出电池，并从电风扇连接的电池的正、负两极各接出一条引线，提供的器材有电流表、电压表、滑动变阻器（阻值较小），备用电池若干节，开关、若干导线、固定电池的电池盒．
    （1）测量时，选择的电路图比较合理的是乙图（填写“甲”或“乙”）
    （2）该小组进行了如下实验步骤，请补写步骤③的实验操作过程．
    ①按事先设计的电路连接各元件，并将滑动变阻器的滑动片移动到最左端．
    ②合上开关，将滑动片从最左端开始缓慢向右移动，使电压表和电流表都有明显的示数，但电风扇并未转动，读出电压表和电流表的示数分别为U0、I0．
    ③调节滑动变阻器，使电压表读数为U，读出电流表读致为I；．
    ④用测得的物理量表示电动机M正常运转时输出的机械功率P=$\frac{{I}_{0}U-I{U}_{0}}{{I}_{0}U}$．

    分析 （1）由实验过程并分析不同接法中的误差可选择电路图．
    （2）③由题意可知实验的目的是测量电风扇正常运转时电能转化为机械能的效率；则可分析出实验中的实验方法及实验步骤；
    ④由测量得出的数据利用欧姆定律以及热功率公式可求得热功率；根据可知有关效率的表达式；

    解答 解：（1）由题意可知，实验中应使电动机两端的电压应达到额定电压，而实验中的风扇是采用两节干电池供电，故采用两节干电池供电时，电压稍大于额定电压，故采用限流接法无法保证达到额定电压，故应采用分压接法，故应选用乙图接法；
    （2）电动机输出的功等于电动机消耗的电能与电阻上产生热量的差值；由题意可知，要测量能量转化的效率应先测出电机不转时电动机的电阻，则可求得电动机中产生的内能；再调节滑动变阻器使电风扇正常工作，即电动机两端的电压应为U，故应使电压表读数为U，读出电流表的示数，则可求得电动机消耗的电能及电动机内阻上消耗的内能，即可求出效率；
    故③应为：调节滑动变阻器，使电压表读数为U，读出电流表读致为I；
    ④由欧姆定律可得，电动机内阻r=$\frac{{U}_{0}}{{I}_{0}}$； 电动机正常工作时，消耗的电功率为U0I0；电动机内阻上产生的热功率为I2r=I2$\frac{{U}_{0}}{{I}_{0}}$；故产生的风能为UI-I2$\frac{{U}_{0}}{{I}_{0}}$；
    故工作效率表达式应为：η=$\frac{UI-{I}^{2}\frac{{U}_{0}}{{I}_{0}}}{UI}$=$\frac{{I}_{0}U-I{U}_{0}}{{I}_{0}U}$；
    故答案为：（1）乙；（2）③、调节滑动变阻器，使电压表读数为U，读出电流表数值为I；④$\frac{{I}_{0}U-I{U}_{0}}{{I}_{0}U}$；

    点评 本题要知道电风扇是非纯电阻电路，输出功率等于总功率减去内阻消耗的功率，其电阻不等于电压除以电流；同时要求我们在解题时要注意认真分析实验的目的、原理及题目中给出的实验步骤，从中找出解决题目的关键．

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    4．如图所示，a、b两物块质量分别为m、3m，用不计质量的细绳相连接，悬挂在定滑轮的两侧．开始时，a、b两物块距离地面高度相同，用手托住物块b，然后由静止释放，直至a、b物块间高度差为h，不计滑轮质量和一切摩擦，重力加速度为g．在此过程中，下列说法正确的是（　　）
    A．物块a的机械能守恒
    B．物块b的机械能减少了$\frac{2}{3}$mgh
    C．物块b机械能的减少量等于物块a机械能的增加量
    D．物块a、b与地球组成的系统机械能守恒

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    5．汽车从A点由静止开始沿直线ACB做匀变速直线运动，第4s末到达C点并关闭发动机匀减速前进，再经6s到达B点停止．已知AB长为20m，则下列说法正确的是（　　）
    A．通过C点时速度大小为3m/s
    B．BC段位移为12m
    C．第5s末的速度大小为2m/s
    D．汽车在AC段平均速度等于CB段平均速度

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    10．如图所示，两条金属导轨相距L=1m，水平部分处在竖直向下的匀强磁场B1中，其中MN段平行于PQ段，位于同一水平面内，NN0段与QQ0段平行，位于与水平面成倾角37°的斜面内，且MNN0与PQQ0均在竖直平面内．在水平导轨区域和倾斜导轨区域内分别有垂直于水平面和斜面的匀强磁场B1和B2，且B1=B2=0.5T；ab和cd是质量均为m=0.2kg、电阻分别为Rab=0.5Ω和Rcd=1.5Ω的两根金属棒，ab置于水平导轨上，与水平导轨间的动摩擦因数μ=0.5，cd置于光滑的倾斜导轨上，均与导轨垂直且接触良好．从t=0时刻起，ab棒在水平外力F1作用下由静止开始以a=2m/s2的加速度向右做匀加速直线运动，cd棒在平行于斜面方向的力F2的作用下保持静止状态．不计导轨的电阻．水平导轨足够长，ab棒始终在水平导轨上运动，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2．求：

    （1）t=5s时，cd棒消耗的电功率；
    （2）从t=0时刻起，2.0s内通过ab棒的电荷量q；
    （3）规定图示F1、F2方向作为力的正方向，分别求出F1、F2随时间t变化的函数关系；
    （4）若改变F1和F2的作用规律，使ab棒的运动速度v与位移x满足v=0.4x，cd棒仍然静止在倾斜轨道上，求ab棒从静止开始到x=5m的过程中，F1所做的功．

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    17．有一根细而均匀的导电材料样品（如图a所示），截面为同心圆环（如图b所示），此样品长约为6cm，电阻约为100Ω，已知这种材料的电阻率为ρ，因该样品的内径太小，无法直接测量．现提供以下实验器材：
    A．20分度的游标卡尺
    B．螺旋测微器
    C．电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）
    D．电流表A1（量程50mA，内阻约20Ω）
    E．电流表A2（量程0.3A，内阻约1Ω）
    F．滑动变阻器R（0～20Ω，额定电流2A）[学科  G．直流电源E（约4V，内阻不计）
    H．导电材料样品Rx
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    请根据上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案，回答下列问题：
    ①用游标卡尺测得该样品的长度为L；用螺旋测微器测得该样品的外径如图2所示，其示数D=6.122mm．
    ②请选择合适的仪器，设计一个合理的电路图来 测量导电材料样品的电阻Rx．在图3方框内画出实验电路原理图，并标明所选器材的符号．这个实验电阻Rx的测量值将小于（填“大于”、“等于”或“小于”）实际值．
    ③若某次实验中，电压表和电流表的读数分别为U和I，则用已知物理量和测得的物理量的符号来表示样品的内径d=$\sqrt{{D^2}-\frac{4ρLI}{πU}}$．

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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

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    C．离开试管前小球运动的轨迹是一条抛物线
    D．离开试管后沿着磁感线方向可以看到小球做逆时针方向的圆周运动

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    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    14．现有一个我们未学过的公式x=2π$\sqrt{\frac{m}{k}}$，已知m代表质量这个物理量，k代表弹簧的劲度系数这个物理量，其单位为N/m，可判断x是一个关于时间的物理量．

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    12．一物体做匀变速直线运动，某时刻速度的大小为4m/s，若此后1s内位移的大小为5m，那么该物体（　　）
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