题目内容
【题目】阅读短文,回答问题: 观光电梯
电梯是一种用于多层建筑乘人或载物的运输工具.电梯的简易结构如图甲所示.电梯轿厢和配重分别挂在主电动机的两侧,在电梯半载时,轿厢总重和配重的重力基本相等.满载上升时,主电动机提供动力,驱动轿厢.
如图乙所示,为某商业大厦安装的观光电梯,其相关参数如上表.为了安全,电梯设置了超载自动报警系统,其工作原理如图丙所示.控制电路的电源电压U为12V,压力传感器的电阻R与所受压力F的关系图象如图丁所示,电磁继电器阻值可忽略.当电流大于0.2A时,会启动警报系统,同时无论如何按压电梯控制器,门电动机均不工作.此外,电梯需经常保养,“运行频次比ω”是电梯养护的重要指标,ω一般用电梯每天平均待机时间与运行时间之比来表示.
额定电压/V | 220 |
额定运行功率/kW | 25 |
待机功率/kW | 1 |
最大载重/N | 4000 |
轿厢质量/kg | 500 |
(1)为便于观光,电梯的外壁采用玻璃材料,主要是因为玻璃有较好的性.该观光电梯配重的重力约为N.(g=10N/kg)
(2)下列有关该电梯的说法中,正确的是 .
A.主电机与钢丝绳之间的摩擦为有害摩擦
B.超载自动报警系统中电磁铁的右端为S极
C.电梯满载上行时,电动机需顺时针转动
D.报警电铃的工作原理是电磁感应
(3)乙图中,当站在上升的B电梯里的乘客看到A电梯在上升,则可推知A电梯在 , 且速度(选填“大于”、“小于”或“等于”)B电梯的速度.
(4)①根据题意,补全超载自动报警系统中的受控电路 . (要求导线不相交)②控制电路中R0=Ω.若使用一段时间,电梯未满载就报警,则说明R0的阻值变(选填“大”或“小”).
(5)该商业大厦每天营业时间为12h,设电梯均在额定功率下运行.经测算,该观光电梯平均每天耗电72kWh,则该观光电梯的“运行频次比”ω= .
【答案】
(1)透光;7000
(2)C
(3)上升;大于
(4);20;小
(5)3.8
【解析】解:(1)乘客在随电梯竖直上升的过程中,可透过玻璃欣赏到楼外美丽的城市景色, 所以为便于观光,电梯的外壁采用玻璃材料,主要是因为玻璃有较好的透光性.
轿厢的重力:G轿厢=mg=500kg×10N/kg=5000N,
电梯半载时:G半载= G最大= ×4000N=2000N,
由题意知,配重的重力:
G配=G轿厢+G半载=5000N+2000N=7000N,(2)A、主电机与钢丝绳之间的摩擦使钢丝绳上升,该摩擦属于有益摩擦,故A错误;
B、超载自动报警系统报警时,电流从电磁铁的右端导线流入,利用安培定则判断出电磁铁的右端为N极,左端为S极,故B错误;
C、电梯满载上行时,钢丝绳对轿厢由向上的拉力,所以电动机需顺时针转动对其产生向上的摩擦力,故C正确;
D、报警电铃的工作原理是电的磁效应,故D错误.
故选:C.(3)当站在上升的B电梯里的乘客看到A电梯在上升,此时B电梯里的乘客以自己的电梯为参照物,
可推知A电梯在 上升,且速度大于B电梯的速度.(4)①由题意可知,当电梯超载时,压力增大,控制电路电阻减小,电磁铁的磁性增强,将衔铁吸向左侧,
动触点与左侧触电接触,电铃所在的电路接通,电铃工作,发出报警声;
当电梯未超载时,压力较小,控制电路电阻较大,电磁铁的磁性较弱,在弹簧的作用下,
动触点与右侧触电接触,电动机所在的电路接通,电动机工作,电梯正常运行;电路如图所示:
②当电梯刚好满载时,即压力传感器所受压力F=G最大=4000N.
由图象可知,压力传感器的电阻R=40Ω,
由欧姆定律得,电路总电阻:
R总= = =60Ω,
根据串联电路电阻特点可知,R0的阻值:
R0=R总﹣R=60Ω﹣40Ω=20Ω,
当电梯未满载时,压力传感器所受压力变小,由图象可知,压力传感器的电阻变大,
由于电梯报警时的电流和电源电压不变,根据R总= 可知,电路总电阻不变,则说明R0的阻值变小.(5)由P= 得,电梯运行消耗的电能:
W运行=P额t运行=25kW×t运行 ,
电梯待机消耗的电能:
W待机=P待机t待机=1kW×t待机 ,
则电梯平均每天消耗的电能:
W=W运行+W待机 , 即:25kW×t运行+1kW×t待机=72kWh﹣﹣﹣①
t运行+t待机=12h﹣﹣﹣②
联立①②可解得:t运行=2.5h,t待机=9.5h;
则该观光电梯的“运行频次比”:
ω= = =3.8.
所以答案是:(1)透光;7000;(2)C;(3)上升;大于;(4)①见上图;②20;小;(5)3.8.
【考点精析】解答此题的关键在于理解欧姆定律及其应用的相关知识,掌握欧姆定律的应用: ① 同一个电阻,阻值不变,与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时,通过的电流也增大.(R=U/I) ② 当电压不变时,电阻越大,则通过的电流就越小.(I=U/R) ③ 当电流一定时,电阻越大,则电阻两端的电压就越大.(U=IR),以及对电功率的计算公式的理解,了解计算电功率公式:P =W/t ;P=UI ; 式中单位P→瓦(w);W→焦;t→秒;U→伏(V);I→安(A)计算电功率还可用公式:P=I2R和P= U2/R.