Question

【題目】如1圖是某小區高層住宅電梯結構的示意圖，它主要是由轎廂、滑輪、配重、纜繩及電動機等部件組成，小明家住該小區某棟樓的16樓，他乘電梯從1樓勻速升到16樓用時50s，已知1樓到16樓的高度為45m，小明重600N，轎廂重5400N，動滑輪和細繩的重力以及摩擦力均忽略不計，針對此過程，解答下列問題。

(1)電動機的工作原理與下列用電器的工作原理相同的是（_________________）

A.電磁起重機 B.揚聲器 C.動圈式話筒 D.電鈴

(2)配重的作用是_________(從下列選項中選填，可多選，只填序號)

①減小電動機的功率　②延長纜繩的使用壽命　③增大電動機輪與纜繩之間的摩擦力

(3)小明一人搭乘電梯時，拉力F的功率是_________W；動滑輪A提升小明的機械效率為_________。

(4)2圖是該電梯超載自動報警系統工作原理的示意圖，在工作電路中，當電梯沒有超載時，觸點K與觸點A接觸，閉合開關S，電動機正常工作，當電梯超載時，觸點K與觸點B接觸，電鈴發出報警鈴聲，即使閉合開關S，電動機也不工作。在控制電路中，已知電源電壓為6V，保護電阻R2=100Ω，電阻式壓力傳感器R1的阻值隨乘客壓力F壓的大小變化如3圖所示，電磁鐵線圈的阻值忽略不計，當電磁鐵線圈電流超過0.02A時，電鈴就會發出警報聲，若乘客人均重為700N，該電梯最多可以乘載_________位乘客。

Answer 1

【答案】B ①② 5400 10% 12

【解析】

(1)[1]電動機是利用通電導體在磁場中受力而轉動的原理制成的

A．通電后的電磁起重機能夠吸引鐵釘，說明電流的周圍存在磁場，A不符合題意；

B．揚聲器是磁場中的線圈在通入交變電流時受力而發生振動的，即通電導體在磁場中受到力的作用，和電動機的原理一樣， B符合題意；

C．人對著話筒說話時,膜片帶動線圈在磁場中做切割磁感線運動而產生感應電流，這是一種電磁感應現象，C不符合題意；

D．電鈴是利用電磁繼電器工作的，是利用電流的磁效應來工作的，D不符合題意。

(2)[2]配重是一種平衡體，其質量應選擇大約跟電梯廂(包括平均搭載的乘客)的質量相等。這樣，當開動電動機時，它只需要供給提升多搭載的乘客上升或少搭載的乘客下降的動力，，其余的重力由配重來平衡，因此可以減小電動機的功率，延長纜繩的使用壽命；

(3)[3]由題意可知

F===3000N

轎廂上升的高度

h=15×3m=45m

拉力移動的距離

s=2h=2×45m=90m

拉力所做的功

W總=Fs=3000N×90m=2.7×105J

拉力的功率為

P=5400W

(3)[4]滑輪提升小明所做的有用功

W有=Gh=600N×45m=2.7×104J

動滑輪A提升小明的機械效率

×100%=×100%=10%

(4)[5]有歐姆定律解得電路中的總電阻

RΩ

此時壓力傳感器的電阻值為

R1=R-R2=300Ω-100Ω=200Ω

根據圖像可知此時壓力最大為9000N，電梯承載的人數

n=≈12.9

取12人。