Question

10．小明在地鐵站發(fā)現(xiàn)手持電梯空載時運動較慢，有人站上去時運動較快，電梯滿負荷工作時的部分參數(shù)如下：（g取10N/kg）

額定電壓（U/V）	效率η （%）	速度v（m/s）	最大設計質量（t）	長s（m）	高h（m）
380	80	0.5	4	30	8

（1）如圖是電梯動力裝置示意圖，小明分析：當沒有人站在電梯上，壓敏電阻R的阻值會小，電磁鐵的磁性變強，銜鐵與觸點（“1”或“2”）2接觸，帶動電梯的電動機的轉速變快．
（2）請計算電梯運送一次最大設計質量的物體到電梯頂部所做的有用功．
（3）計算電梯滿負荷狀態(tài)工作時的電流．（結果保留兩位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）左側為壓敏電阻與電磁鐵串聯(lián)的控制電路，右側為帶動電梯運動的電動機工作電路，當銜鐵與觸點1接觸時，R₁與電機串聯(lián)，當銜鐵與觸點2接觸時，電阻R₁被短路，電動機兩端電壓增大；
（2）已知質量，利用G=mg可求重力，再由W=Gh可求有用功；
（3）已知速度和距離可以知道時間，根據(jù)總功和時間計算出功率，最后根據(jù)P=UI計算出電流．

解答 解：（1）當有人走上電梯后，壓敏電阻的阻值減小，控制電路中電流增大，電磁鐵磁性變強，則銜鐵被吸下，與觸點2接觸，則電阻R₁被短路，電動機兩端電壓增大為電源電壓，通過電動機的電流變大，電動機轉速變快，使電梯運動變快；
（2）電梯做的有用功：
W_有用=Gh=mgh=4×10³×10×8m=3.2×10⁵J；
（3）因為v=$\frac{s}{t}$，
所以電梯運行的時間：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{30m}{0.5m/s}$=60s；
由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$，
所以電梯做的總功：
W_總=$\frac{{W}_{有用}}{η}$=$\frac{3.2×1{0}^{5}J}{80%}$═4×10⁵J；
由P=$\frac{W}{t}$，
所以電梯的功率為：
P=$\frac{{W}_{總}}{t}$=$\frac{4×1{0}^{5}J}{60s}$≈3.33×10³W；
由P=UI，
所以電梯滿負荷狀態(tài)工作時的電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{3.33×1{0}^{3}J}{380V}$≈17.54A．
故答案為：（1）�。粡�；2；快；（2）電梯運送一次最大設計質量的物體到電梯頂部所做的有用功是3.2×10⁵J；（3）電梯滿負荷狀態(tài)工作時的電流是17.54A．

點評 本題考查應用物理知識解決實際問題的能力，關鍵是認清電路的構造；對于第二問，要認真分析給出的數(shù)據(jù)，可以采用逆推法得出計算過程．