Question

圖為一電動拉門的部分控制電路和工作原理示意圖，A為電動機，c為電磁鐵，D為銜鐵，E為控制電路電源，F(xiàn)為彈簧，B為電子控制開關(guān)，G為電動機工作電路開關(guān)電動機工作電壓為220V，工作電流為1A，電動機內(nèi)阻為5Ω．當(dāng)需要閉合拉門時，電動機勻速拉動細繩并通過滑輪組帶動拉門運動，電動拉門經(jīng)過2s完全閉合，所移動的距離為2m．（忽略滑輪組工作時的能量損失）
（1）若要自動拉門閉合，控制電路的開關(guān)B應(yīng)當(dāng)是閉合還是斷開？
（2）電動機工作時的功率是多少？電動機發(fā)熱的功率是多少？
（3）電動拉門完全閉合過程中，拉力對拉門需要做多少功？拉門所受的拉力多大？

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)自動拉門閉合時的運動方向分析滑輪組的拉力方向，得出控制電路的工作狀態(tài)；
（2）根據(jù)P=UI求電動機工作時的功率，利用P=I²R求發(fā)熱功率；
（3）根據(jù)電動拉門經(jīng)過2s完全閉合可知：電動機工作2s時所做的功就是拉力對拉門做的功，根據(jù)滑輪組的使用得出拉門時拉力移動的距離，利用F=即可拉力．
解答：解：（1）自動拉門閉合時需要電動機工作拉動滑輪，所以應(yīng)閉合開關(guān)接通電路，讓電磁鐵通電產(chǎn)生磁性，吸引銜鐵，使電動機電路處于工作狀態(tài)；
（2）電動機工作時的功率P=UI=220V×1A=220W，
因為電動機的內(nèi)阻會發(fā)熱，根據(jù)焦耳定律得：發(fā)熱功率為P₁=I²R=（1A）²×5Ω=5W；
（3）電動機工作時消耗的電能一部分因電動機的內(nèi)阻發(fā)熱而消耗，所以電動機對拉門做功的功率為：P₂=P-P₁=220W-5W=215W；
所以電動機對拉門做的功為：W₂=P₂t=215W×2s=430J；
則對拉門的拉力F===215N．
答：（1）若要自動拉門閉合，控制電路的開關(guān)B應(yīng)是閉合；
（2）電動機工作時的功率是220W；電動機發(fā)熱的功率是5W；
（3）電動拉門完全閉合過程中，拉力對拉門需要做430J的功，拉門所受的拉力為215N．
點評：此題綜合性很強，既考查了對功和功率的計算，也考查了電動機中能量轉(zhuǎn)化特點，注意電動機工作時電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機械能．