2.為確保G20峰會(huì)的順利召開,杭州對(duì)城市基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行大力的提升與改造.在一部正在進(jìn)行檢修的人行天橋的扶梯上,小楊向檢修師傅了解到相關(guān)的信息:扶梯的階梯在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),扶梯的傾斜角為30°,將行人豎直提升的高度為6米;階梯正常情況下的運(yùn)行速度為1米/秒,電動(dòng)機(jī)允許通過的最大電流25安;由于輪軸、機(jī)械傳動(dòng)等方面的摩擦,自動(dòng)扶梯工作時(shí)的機(jī)械效率為80%.在最大電流工作時(shí),扶梯的輸送能力為2人/秒;電動(dòng)機(jī)接在電壓U=380伏不變的電源上,人的平均質(zhì)量為50 千克,求:
(1)扶梯將行人從底端運(yùn)送到頂端的時(shí)間.
(2)電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率.
(3)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻.

分析 (1)知道扶梯的傾斜角和將行人豎直提升的高度,利用直角三角形的知識(shí)可得扶梯長;知道扶梯上升速度,利用v=$\frac{s}{t}$求扶梯將行人從底端運(yùn)送到頂端的時(shí)間;
(2)求出12s輸送人數(shù),利用W有用=Gh=mgh求扶梯做的有用功;知道自動(dòng)扶梯工作時(shí)的機(jī)械效率,可求扶梯做的總功,即電動(dòng)機(jī)輸出功;利用P=$\frac{W}{t}$求輸出功率;
(3)根據(jù)W=UIt可求得消耗的電能,電動(dòng)機(jī)工作產(chǎn)生的熱量等于消耗的電能減去電動(dòng)機(jī)的輸出功,再利用焦耳定律求線圈電阻.

解答 解:
(1)由題知,扶梯的傾斜角為30°,將行人豎直提升的高度為6m,根據(jù)直角三角形的知識(shí)可知30°角所對(duì)的直角邊的長度是斜邊的$\frac{1}{2}$,則扶梯長s=2h=2×6m=12m,
由v=$\frac{s}{t}$得扶梯將行人從底端運(yùn)送到頂端的時(shí)間:
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{12m}{1m/s}$=12s;
(2)扶梯的輸送能力為2人/秒,即每秒運(yùn)送2人,
則12s運(yùn)送乘客的數(shù)量:n=2人/秒×12秒=24人,
自動(dòng)扶梯所做的有用功:
W有用=Gh=mgh=50kg×24×10N/kg×6m=7.2×104J,
由題知,自動(dòng)扶梯工作時(shí)的機(jī)械效率η為80%,
即η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{扶梯}}$=$\frac{7.2×1{0}^{4}J}{{W}_{扶梯}}$=80%,
則W扶梯=$\frac{7.2×1{0}^{4}J}{80%}$=9×104J,
扶梯做的總功,即電動(dòng)機(jī)輸出功:
W輸出=W扶梯=9×104J,
電動(dòng)機(jī)的輸出機(jī)械功率:
P輸出=$\frac{{W}_{輸出}}{t}$=$\frac{9×1{0}^{4}J}{12s}$=7500W;
(3)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)消耗的總電能:
W=UIt=380V×25A×12s=1.14×105J,
電動(dòng)機(jī)工作產(chǎn)生的熱量:
Q=W-W輸出=1.14×105J-9×104J=2.4×104J,
Q=I2Rt=(25A)2×R×12s=2.4×104J,
解得電動(dòng)機(jī)線圈電阻:R=3.2Ω.
答:(1)扶梯將行人從底端運(yùn)送到頂端的時(shí)間為12s.
(2)電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率7500W.
(3)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為3.2Ω.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了速度公式、效率公式和焦耳定律的應(yīng)用,區(qū)分扶梯效率和電動(dòng)機(jī)的效率是關(guān)鍵.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:初中物理 來源: 題型:作圖題

15.如圖所示,根據(jù)通電螺母管的N、S極,在括號(hào)內(nèi)標(biāo)出電源的正極和負(fù)極.

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科目:初中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)探究題

13.在“測(cè)量小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中,所測(cè)燈泡的額定電壓為2.5V.

(1)圖甲是小弘同學(xué)沒有連接完的實(shí)物電路,請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線幫她將電路連接完整;
(2)檢查電路無誤后,小弘移動(dòng)滑動(dòng)變阻器至某一位置,讀出電壓表示數(shù)為2.2V,要測(cè)出小燈泡的額定功率,她應(yīng)將變阻器的滑片P向A端移動(dòng)(選填“A”或“B”),當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí),電流表的示數(shù)如圖乙所示,則小燈泡的額定功率為0.7W.
(3)由于電壓表損壞,小弘同學(xué)再利用一個(gè)阻值已知的電阻R0,設(shè)計(jì)了另一種實(shí)驗(yàn)方案測(cè)小燈泡的額定功率,電路如圖丙所示,其中電源電壓一定但未知,具體操作如下:
①斷開開關(guān)S2、閉合開關(guān)S1,移動(dòng)滑片P至某一位置,讀出電流表示數(shù)I1;
②保持滑片P位置不動(dòng),再斷開開關(guān)S1、閉合開關(guān)S2,讀出電流表示數(shù)I2
③先算出燈泡的電阻RL,再根據(jù)P=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{R}_{L}}$,計(jì)算燈泡的額定功率.
小聰認(rèn)為按此方案測(cè)量,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與真實(shí)值相差較大,原因是:燈的電阻隨溫度(電壓)的升高而增大,,仔細(xì)分析后,小聰將上述步驟①改為:斷開開關(guān)S2、閉合開關(guān)S1,移動(dòng)滑片P使電流表的示數(shù)為$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$就能較準(zhǔn)確測(cè)出燈泡的額定功率了.

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科目:初中物理 來源: 題型:解答題

10.小明探究“水沸騰時(shí)溫度變化的特點(diǎn)”,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示.
(1)加熱一定時(shí)間后,溫度計(jì)的示數(shù)如圖甲所示,此時(shí)水的溫度為89℃;
(2)觀察水的沸騰,測(cè)得數(shù)據(jù)如下表.分析表中數(shù)據(jù)可知,水沸騰過程中的特點(diǎn)為:繼續(xù)吸熱,溫度保持不變.
時(shí)間(min)012345678
溫度(℃)909294969798989898
(3)當(dāng)停止加熱,撤去酒精燈之后,水不會(huì)立即停止沸騰,其原因是鐵圈和石棉網(wǎng)有余熱,溫度高于水的沸點(diǎn),水會(huì)繼續(xù)吸熱.
(4)小雨是學(xué)?萍紕(chuàng)新小組的成員,利用所學(xué)知識(shí)改進(jìn)了探究實(shí)驗(yàn)的器材,如圖乙所示的裝置和器材,可以用來探究水的沸騰特點(diǎn)和物質(zhì)的吸熱能力.
①請(qǐng)說出該實(shí)驗(yàn)裝置比圖甲的實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)點(diǎn):乙圖即能探究水的沸騰特點(diǎn),又能探究物質(zhì)的吸熱能力(答案不限,合理即可)
②小雨用該裝置探究物質(zhì)的吸熱能力,設(shè)計(jì)的電路中的R、R必須滿足的條件是R=R,這樣做的目的是使水和油在相同時(shí)間內(nèi)吸收的熱量相等.
③小雨應(yīng)在兩個(gè)相同的燒杯中應(yīng)加入初溫相同、質(zhì)量相同的水和煤油;且應(yīng)先閉合開關(guān)S1,在閉合開關(guān)S2.實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)誰的溫度不如煤油的溫度升高得慢,這表明水吸熱的本領(lǐng)更強(qiáng).

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科目:初中物理 來源: 題型:選擇題

17.彈簧秤下掛有一個(gè)定滑輪,定滑輪重力為1牛,A、B處于靜止?fàn)顟B(tài),GA=4牛,GB=6牛,如圖.忽略繩重和摩擦,則彈簧秤的示數(shù)為(  )
A.8牛B.9牛C.11牛D.12牛

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科目:初中物理 來源: 題型:填空題

7.請(qǐng)?jiān)跀?shù)字后填上適當(dāng)?shù)膯挝唬何锢碚n本寬度約為16.9cm,一次性紙杯容積約為200ml.

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科目:初中物理 來源: 題型:多選題

14.在圖中,工作原理相同的是( 。
A.B.C.D.

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科目:初中物理 來源: 題型:計(jì)算題

11.如圖甲所示一種家用調(diào)溫式電熨斗,工作過程中電源電壓恒為220V,電熨斗金屬底板質(zhì)量為500g.圖乙是它的工作電路,發(fā)熱部分由調(diào)溫電阻R和定值電阻R0組成(電阻值均不受溫度影響).調(diào)溫電阻R最大阻值為110Ω,預(yù)熱時(shí)電熨斗以最大功率正常工作100s可使金屬底板的溫度從20℃升高到220℃【金屬底板的比熱容為0.44×103J/(kg.℃),假設(shè)電熨斗發(fā)熱體放出的熱量全部被金屬底板吸收】求:

(1)預(yù)熱時(shí)使金屬底板吸收的熱量是多少?
(2)電熨斗的最大功率是多少?
(3)定值電阻R0的阻值是多大?
(4)電熨斗調(diào)溫過程中,電路中的最小電流是多少?

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科目:初中物理 來源: 題型:選擇題

12.如圖所示的用電器中,利用電流熱效應(yīng)工作的是( 。
A.
計(jì)算器
B.
電風(fēng)扇
C.
電暖氣
D.
電視機(jī)

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