题目内容

1．如图是预计2018年底竣工的光谷广场综合体，常年有多部“塔吊”参与工作，从今年3月底开始，由武汉爆破有限公司承担的爆破任务，预计总共爆破石方和混凝土共32.5万立方米，难度堪称亚洲第一．
（1）爆破施工过程中是化学能转化为机械能，若石方和混凝土的密度2500kg/m3，则总爆破的石方和混凝土的质量是8.125×108kg．
（2）经考察发现“塔吊”的主要组成为电动机和机械两部分，如图所示．假设某“塔吊”配置的电动机铭牌上标有：额定电压380V，额定功率38kW，线圈电阻0.5Ω．在一次起吊中，该“塔吊”电动机正常工作25s，把质量为3t的重物吊起22m（g取10N/kg）．求：
①电动机吊起重物的过程中消耗的电能．
②电动机正常工作过程中线圈产生的热量．
③该次起吊过程中“塔吊”机械部分的机械效率．

分析 （1）爆破工程是通过化学变化将化学能转化为内能，又将内能转化为机械能的过程；
根据密度的变形公式即可求出总爆破的石方和混凝土的质量；
（2）①已知电动机的额定功率和工作的时间，根据公式W=Pt可求消耗的电能．
②已知电动机的额定功率和额定电压，根据公式I=$\frac{P}{U}$可求电动机正常工作时的电流，线圈产生的热量根据公式Q=I2Rt可求．
③已知电动机消耗的电能和产生的热量，二者之差就是对电能转化成的机械能，机械能与消耗电能的比值即为机械效率．

解答 （1）爆破工程是通过化学变化将化学能转化为内能，又将内能转化为机械能的过程，因此爆破施工过程中是化学能转化为机械能；
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，总爆破的石方和混凝土的质量：m=ρV=2500kg/m3×32.5×104m3=8.125×108kg．
（2）①由于电动机正常工作，消耗的功率等于额定功率，即P=38kW=3.8×104W，工作时间t=25s，所以电动机消耗的电能为：W=Pt=3.8×104W×25s=9.5×105J；
②由P=UI可得，电动机正常作时的电流：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{3.8×1{0}^{4}W}{380V}$=100A；
线圈产生的热量：Q=I2Rt=（100A）2×0.5Ω×25s=1.25×105J；
③电流产生热量消耗的电能W1=Q=8×104J，电能转化为的机械能：W机=W-W1=9.5×105J-1.25×105J=8.25×105J；
起吊过程中“塔吊”机械部分的机械效率：η=$\frac{{W}_{机}}{W}$×100%=$\frac{8.25×1{0}^{5}J}{9.5×1{0}^{5}J}$×100%≈86.8%．
答：（1）化学；机械；8.125×108；
（2）①电动机吊起重物的过程中消耗的电能为9.5×105J；
②电动机正常工作过程中线圈产生的热量为1.25×105J．
③该次起吊过程中“塔吊”机械部分的机械效率为86.8%．

点评 本题考查能量转化问题、密度公式的应用、消耗电能、产生热量、机械效率等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，解题过程中还要注意单位的换算．

练习册系列答案
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加热时间/min01234
温度/℃沙子2029374552
水2022242628
（1）为比较不同物质吸热升温性质的不同，可采用以下两种方法：
①吸收相同的热量比较升高的温度；
②升高相同的温度比较吸收的热量．
本次实验采用的是方法①（①/②）．
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实验序号 物体重力G（牛）使用定滑轮时测力计的示数F1（牛）  使用动滑轮时测力计的示数F2（牛）
 1 1.00 1.00 0.65
 2 1.50 1.50 0.90
 32.00  2.001.15
（1）分析实验序号1或2或3中的数据及相关条件，可得到定滑轮的使用特点是：使用定滑轮竖直缓慢提起相同物体，拉力等于物体的重力．
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