Question

6．如今大城市普遍存在著停車難的問題，圖甲是集存車、綠化、景觀、防盜、戶外廣告等多功能為一體的“路邊空中綠化存車亭”；存車時(shí)只需40秒就可以把車子“鎖上天”．圖乙為“路邊空中綠化存車亭”的工作原理圖，其中A為存車架，O為桿OB的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，桿的B端固定懸掛泊車裝置，BC為牽引OB桿轉(zhuǎn)動(dòng)的鋼絲繩，M為牽引鋼絲繩的電動(dòng)機(jī)．存車時(shí)，汽車開到存架上，電動(dòng)機(jī)通過鋼絲繩BC將桿OB拉到一定高度固定；取車時(shí)，將OB桿放下使存車架落回地面．
請(qǐng)根據(jù)以上信息回答下列問題：（忽略O(shè)B的重力和機(jī)械各部分的摩擦力）
（1）圖乙中使用了定滑輪，它的作用是改變力的方向；
（2）這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)兩端的電壓為220V，通過線圈的電流為10A，若此線圈的電阻為2Ω，那么它在一分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量為1.2×10⁴J，這臺(tái)電動(dòng)機(jī)電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為90.9%．

Answer 1

分析 （1）使用定滑輪不省力也不費(fèi)力，但可以改變力的方向；
（2）根據(jù)焦耳定律公式Q=I²Rt求出在一分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量，根據(jù)公式P=UI可求電動(dòng)機(jī)的總電功率；再根據(jù)公式P=I²R計(jì)算線圈消耗的功率，總功率減去線圈消耗的功率就是電動(dòng)機(jī)的輸出功率，輸出功率與總功率的比值就是這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的效率．

解答 解：（1）圖乙中使用了定滑輪，定滑輪的特點(diǎn)是不省力，但可以改變力的方向；
（2）這臺(tái)電動(dòng)機(jī)1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量：Q=I²Rt=（10A）²×2Ω×60s=1.2×10⁴J；
電動(dòng)機(jī)的電功率：P_總=UI=220V×10A=2200W，
線圈消耗的功率：P_圈=I²R=（10A）²×2Ω=200W，
輸出功率：P_出=P_總-P_圈=2200W-200W=2000W，
這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的效率：η=$\frac{{P}_{出}}{{P}_{總}}$=$\frac{2000W}{2200W}$≈90.9%．
故答案為：（1）改變力的方向；（2）1.2×10⁴；90.9．

點(diǎn)評(píng) 本題考查定滑輪的作用、焦耳定律的計(jì)算及其應(yīng)用，是一道理論聯(lián)系實(shí)際的好題目．