23.（10分）一位设计师设计了一种“重力灯”。无论你在地球哪一个角落，无论当地的天气如何，它都可以实现照明。如图甲是这种“重力灯”的结构简化图，当重物下落时拉动绳子，转轴转动时，小灯泡就可以发光。重复以上操作，可以实现长时间照明。现挂上一个质量为25kg的重物，该重物恰好可以缓慢匀速下落。在重物下落高度为2.4m的过程中，就可以供一个标有“3.6 V1W”字样的IED灯持续正常发光4min。（g取10N/kg）
（1）甲图虚线框内一定有__________，它的工作原理是__________。
（2）求重物下落时，重力做功的功率。
（3）求重物在一次下落过程中，甲图装置能量转化的效率。
（4）取下灯泡，将甲图装置的两个输出端接入乙图中的a、b两个接线柱进行实验（设该装置在短时间实验过程中可以稳定输出36V电压）。R0为标有“5Ω 0.3A”的定值电阻，滑动变阻器R1标有“50Ω 1A”，电流表选择量程为0～0.6A，电压表选择量程为0～3V。为了保证电路安全，求滑动变阻器接人电路的阻值变化范围。
【考点】电磁联系、能量的转化、功、功率、欧姆定律
【分析】（1）将重力势能转化为电能，即机械能转化为电能，此装置中必定有发电机，而发电机的工作原理是电磁感应；
（2）W总=Gh=mgh=25×10×2.4J=600J
（3）W有用=P有用t=1×4×60J=240J
（4）电路中最大电流为0.3A，根据欧姆定律得:
解得:R1=7Ω，即:R1最小阻值为7Ω。
电压表最大示数为3V，则:
解得:R1=25Ω，即:R1最大阻值为25Ω。
所以，为了保证电路安全，R1接入电路的阻值变化范围为7～25Ω。
【答案】（1）发电机 电磁感应 （2）2.5W （3）40% （4）7~25Ω
（2）求重物下落时，重力做功的功率。
（3）求重物在一次下落过程中，甲图装置能量转化的效率。
（4）取下灯泡，将甲图装置的两个输出端接入乙图中的a、b两个接线柱进行实验（设该装置在短时间实验过程中可以稳定输出36V电压）。R0为标有“5Ω 0.3A”的定值电阻，滑动变阻器R1标有“50Ω 1A”，电流表选择量程为0～0.6A，电压表选择量程为0～3V。为了保证电路安全，求滑动变阻器接人电路的阻值变化范围。
【考点】电磁联系、能量的转化、功、功率、欧姆定律
【分析】（1）将重力势能转化为电能，即机械能转化为电能，此装置中必定有发电机，而发电机的工作原理是电磁感应；
（2）W总=Gh=mgh=25×10×2.4J=600J
（3）W有用=P有用t=1×4×60J=240J
（4）电路中最大电流为0.3A，根据欧姆定律得:
解得:R1=7Ω，即:R1最小阻值为7Ω。
电压表最大示数为3V，则:
解得:R1=25Ω，即:R1最大阻值为25Ω。
所以，为了保证电路安全，R1接入电路的阻值变化范围为7～25Ω。
【答案】（1）发电机 电磁感应 （2）2.5W （3）40% （4）7~25Ω
