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在某建筑工地上，用电动吊车将水泥板吊上房顶．电动机铭牌上标有“220V，2KW”字样，电动机线圈的电阻为4.84Ω．电动机正常工作25s将质量为240kg的水泥板匀速提升10m高（取g=10N/-物理
[db:作者]  2020-05-30 00:00:00  零零社区

题文

在某建筑工地上，用电动吊车将水泥板吊上房顶．电动机铭牌上标有“220V，2KW”字样，电动机线圈的电阻为4.84Ω．电动机正常工作25s将质量为240kg的水泥板匀速提升10m高（取g=10N/kg）．
①这段时间内，拉力对水泥板做多少功？
②这段时间内，电动机消耗多少电能？电流通过电动机线圈产生的热量为多少？
③求整个电动吊车的机械效率．
题型：问答题  难度：中档

答案

①拉力对水泥板做功：
W=Gh=mgh=240kg×10N/kg×10m=24000J；
②∵电动机正常工作，
∴P=P额=2000W，
25s消耗的电能：
W=Pt=2000W×25s=50000J．
此时通过电动机的电流：
I=
P额
U额
=
2000W
220V
=
100
11
A，
电流产生的热量：
Q=I2Rt=（
100
11
A）2×4.84Ω×25s=10000J；
③整个电动吊车的机械效率：
η=
W
Q
=
24000J
50000J
=48%．
答：①这段时间内，拉力对水泥板做24000J的功；
②这段时间内，电动机消耗50000J的电能，电流通过电动机线圈产生的热量为10000J；
③整个电动吊车的机械效率为48%．

据专家权威分析，试题“在某建筑工地上，用电动吊车将水泥板吊上房顶．电动机铭牌上标有“..”主要考查你对  功的计算，机械效率的计算，能量转化效率，电功或电能的计算，焦耳定律的变形公式的应用  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

功的计算机械效率的计算能量转化效率电功或电能的计算焦耳定律的变形公式的应用

考点名称：功的计算

  • 功的计算公式：
    功（W）等于力（F）跟物体在力的方向上通过的距离（s）的乘积。（功=力×距离），W=FS。

    单位：
    国际单位制中，力的单位是N，距离的单位是m，功的单位是N·m，它有一个专用名称叫做焦耳，简称焦，用符号J表示，1J=1N·m。

  • 在利用该公式进行计算时的注意点：
    (1)力与物体移动的距离在方向上必须一致；

    (2)力与物体移动的距离必须对应于同一物体；

    (3)力与物体移动的距离必须对应于同一段时间。

考点名称：机械效率的计算

  • 机械效率的定义：
    有用功跟总功的比值叫做机械效率；

    计算公式：
    η=

  • 机械效率的意义：
    （1）机械效率的功率是标志机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，这个机械的性能越好。

    （2）机械效率的高度并不决定使用机械是省力还是费力，效率高只说明有用功在总功所占的比例；省力还是费力是指做一定的有用功时，所用动力的大小。机械效率高不一定省力。

  • 功，功率和机械效率的比较：
    物理量 物理意义 定义 符号 公式 单位 说明
    功 做功即能量的转化 有力作用在物体上，并且物体在力的方向上移动了一段距离，就说力对物体做了功 W W=Fs J l. 功率大小由功和时间共同决定，单独强调某一方面是错误的 2．功率和机械效率是两个不同的物理量，它们之问没有直接关系
    功率 做功快慢 单位时间内完成的功 P W(国际单位)
    kW，MW（常用单位）
    机械效率 反映机械性能的物理量 有用功占总功的总值 η 无

  • 汽车的机械效率和功率：
        机械效率与功率是两个完全不同的概念。
        这两个物理量是从不同方面反映机械性能的，它们之间没有必然的联系。
        功率大表示机械做功快；机械效率高表示机械对总功的利用率高。功率大的机械不一定机械效率高。内燃机车功率可以达到几千千瓦，但效率只有30％r～ 40%，反之，机械效率高的机械功率不一定大。安装在儿童玩具汽车里的电动机效率可达80%，但功率却只有凡瓦特。

考点名称：能量转化效率

  • 能量转换效率：
    是指一个能量转换设备所输出可利用的能量，相对其输入能量的比值。输出可利用的能量可能是电能、机械功或是热量。主要和输出能量可利用的程度有关。

    公式：
    效率=

考点名称：电功或电能的计算

  • 电功计算基本公式及推导公式（适用于纯电阻电路）：W=UIt，W=I2Rt，W=U2t/R，W=Pt，W=Uq。

  • 电功计算：
    1. W=UQ电
    电能也是一种能量，而这种能量的实施者就是电荷，电荷量就是这种能量在一般的时间内所有参与作功从A点到B点的实行者，每个电荷从A点到B点做的功就是电压，两者相乘就是AB的电功，就是消耗的电能

    2. W=UIt
    我们来看一下电功的含义，电功通俗的讲就是AB之间的一段时间A点到B点所消耗的电能（A点到B点可以是一个用电器，也可以是一部分电路）电压的实质是一个单位的电荷从A点到B点所做的功，电流提供的是在一个单位时间内AB之间的电荷量，时间也有了，那么AB之间的电荷量在一定时间内从A点到B点所做的功也就是消耗的电能就是W=UIt

    3. W=Pt
    W电功、P电功率、t时间
    像功的计算方法一样就是功率乘以时间，在生活中可以理解为工作总量=工作效率×工作时间，同样道理电所做的功当就等于电做功的效率乘以时间

    W=I2Rt　（纯电阻电路）

考点名称：焦耳定律的变形公式的应用

  • 纯电阻电路：
    纯电阻电路就是除电源外，只有电阻元件的电路，或有电感和电容元件，但它们对电路的影响可忽略。电压与电流同频且同相位。电阻将从电源获得的能量全部转变成内能，这种电路就叫做纯电阻电路。　基本上，只要电能除了转化为热能以外没有其他能的转化，此电路为纯电阻电路。

    事例：例如：电灯，电烙铁，熨斗，电炉等等，他们只是发热。它们都是纯电阻电路。但是，发动机，电风扇等，除了发热以外，还对外做功，所以这些是非纯电阻电路。白炽灯把90%以上的电能都转化为热能，只有很少转化为光能。所以，在中学电学计算中，白炽灯也近似看做纯电阻。而节能灯则大部分能量转换成了光能所以节能灯属于非纯电阻电路。这也是为什么白炽灯远比节能灯耗电的原因（节能灯几乎将电能全部转化为了光能）

    焦耳定律的推导公式：    ，Q=UIt，适用范围，纯电阻电路。

  • 电热器的“双挡”问题：
    1．“双挡”中的电阻：电热器通常设计有“高温挡” 和“低温挡”。根据可知，当U一定时，电阻越大，电功率越小；电阻越小，电功率越大。所以高温挡总电阻最小，低温挡总电阻最大。
    2．“双挡”的控制开关
    (1)短路式
          两个电阻串联，把开关与其中一个电阻并联，如下图所示。

          当闭合开关时，有一个电阻短路，只有一个电阻工作，此时为高温挡；当断开开关时，两电阻串联，电阻大一些，电热器的功率小一些，此时为低温挡。
    (2)单刀双掷式
        主要工作电阻放在干路上，一条支路用导线，一条支路连接在附加电阻上，如下图所示。

        当开关掷向附加电阻的支路时，两电阻串联，为低温挡；当开关掷向导线支路时，只有主要工作电阻工作，此时为高温挡。
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