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（2014•滨湖区一模）2013年12月24日21时12分，嫦娥三号探测器搭载着“玉兔号”月球车成功降落月球表面，探测器

来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：物理作业 时间：2024/05/07 18:38:13
（2014•滨湖区一模）2013年12月24日21时12分，嫦娥三号探测器搭载着“玉兔号”月球车成功降落月球表面，探测器着陆后进行了月球车和探测器“两器分离”的过程，分离后嫦娥三号和“玉兔号”互拍照片，如图甲所示．

“玉兔号”月球车以太阳能为能源，能够耐受月球表面真空、低重力、强辐射、摄氏零下180度到零上150度极限温度等极端环境，由于月夜温度极低，电子设备无法正常工作，所以“玉兔号”将进入休眠状态，等到月昼来临，“玉兔号”将自主唤醒，进入工作状态．
（1）根据上述信息，请判断以下说法中正确的是______．
A．接近月面探测器需要悬停寻找最佳降落地点，悬停时它受到的是平衡力
B．“玉兔号”月球车在月球上没有惯性
C．“玉兔号”月球车的零件应使用热胀冷缩较大的材料制作
D．“两器分离”后月球车和探测器可以利用超声波进行联系
（2）小明对月球车的“唤醒系统”非常感兴趣，他利用光敏电阻设计了一个“模拟唤醒系统”，如图乙所示，该系统同“唤醒电路”、“控制电路”等组成，其中电源的电压为6V，电阻箱的电阻为（0-9999Ω），Rp是光敏电阻，它的阻值随光强的变化关系如图丙所示，光强用符号E表示，国际单位为坎德位，用符号cd表示．若a、b两端电压必须等于或大于4V时，控制电路才能启动，唤醒玉兔并驱动玉兔工作，请回答下列问题：（控制电路对你回答问题没有影响）
①小明设定光强为3.0cd时唤醒玉兔，电阻箱的阻值至少应调到多大？（下两问中电阻箱的阻值保持此数值不变）．
②在控制电路启动后，当光强从3.0cd-8.0cd时，电阻箱消耗的电功率最大值是多少？
③在控制电路启动前，若光强从1.0cd-3.0时，请你取合适的特殊值计算说明光敏电阻消耗的功率如何变化？
（1）A．探测器悬停时处于平衡状态，受到的力为平衡力，故A正确；
B．惯性的量度是质量，“玉兔号”月球车质量不变，惯性不变，故B不正确；
C．因月球极端环境，月球车的零件应使用热胀冷缩较小的材料制作，故C不正确；
D．因月球上是真空，没有传播声音的介质，声音“两器分离”后月球车和探测器部可以利用超声波进行联系，故D不正确；
（2）①由图丙可知，光强为3.0cd时，RP3=6Ω，玉兔被唤醒时，UR=4V，此时电阻箱接入电路中的电阻最小，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，RP两端的电压：
UP=U-UR=6V-4V=2V，
因串联电路中各处的电流相等，
由I=
U
R可得，电路中的电流：
I3=
UP
RP3=
2V
6Ω=
1
3A，
则变阻箱的最小阻值：
R=
UR
R=
4V

1
3A=12Ω；
②电阻箱的阻值不变，由图象可知光强从3.0cd-8.0cd时，RP的最小阻值为3Ω，此时电阻箱消耗的电功率最大，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，此时电路中的电流：
I最大=
U
RP+R=
6V
3Ω+12Ω=0.4A，
变阻箱消耗的最大功率：
P最大=（I最大）2R=（0.4A）2×12Ω=1.92W；
③由图丙可知，当光强为1.0cd时RP1=18Ω，当光强为2.0cd时RP2=9Ω，
电路中的电流分别为：
I1=
U
RP1+R=
6V
18Ω+12Ω=0.2A，I2=
U
RP2+R=
6V
9Ω+12Ω=
2
7A，
1cd、2cd、3cd时，RP的电功率依次为：
P1=I12RP1=（0.2A）2×18Ω=0.72W，
P2=I22RP2=（
2
7A）2×9Ω≈0.73W，
P3=I32RP1=（0.4A）2×6Ω=0.96W，
综上可知，光强从1.0cd-3.0时，光敏电阻消耗的功率是增大的．
答：（1）A；
（2）①小明设定光强为3.0cd时唤醒玉兔，电阻箱的阻值至少应调到12Ω；
②在控制电路启动后，当光强从3.0cd-8.0cd时，电阻箱消耗的电功率最大值是1.92W；
③在控制电路启动前，若光强从1.0cd-3.0时，光敏电阻消耗的功率逐渐增大．
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