(2011?廈門模擬)風(fēng)能是一種環(huán)保型的可再生能源.據(jù)勘測,廈門沿海蘊(yùn)藏大量的風(fēng)能,具有很大的開發(fā)前景.設(shè)某一小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出U=250V穩(wěn)定的直流電壓,它只給如圖所示的皮帶傳送裝置的電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)未畫出)供電.已知電動(dòng)機(jī)的額定電壓U=250V,額定功率Pm=500W,線圈電阻R=5.0Ω.傳送帶兩端A、B之間距離s=10m,高度差h=4.0m.在運(yùn)送貨箱的過程中,傳送帶的運(yùn)行速度始終保持v2=1.0m/s不變.不計(jì)輸電導(dǎo)線的電阻和皮帶傳送裝置各部分的摩擦損耗.重力加速度g取10m/s2.求
(1)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),電動(dòng)機(jī)的自身消耗的功率和機(jī)械功率;
(2)如果將一貨箱(可視為質(zhì)點(diǎn))以1.0m/s方向沿傳送帶向上的速度放到傳送帶上A處(放上后立即保持相對(duì)靜止),那么貨箱的質(zhì)量不得超過多少.
(3)如果將一貨箱(可視為質(zhì)點(diǎn))無初速地放到傳送帶上A處,經(jīng)t=1.0s后貨箱與傳送帶保持相對(duì)靜止,當(dāng)貨箱被運(yùn)送至B處離開傳送帶時(shí)再將另一個(gè)相同的貨箱以相同的方式放到A處,如此反復(fù),總保持傳送帶上有且僅有一個(gè)貨箱.貨箱的質(zhì)量不得超過多少.
分析:(1)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定功率與額定電壓,求出正常工作時(shí)的電流.電動(dòng)機(jī)的自身消耗的功率PR=I2R,機(jī)械功率為P機(jī)械=Pm-I2R.
(2)根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律:電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率等于克服貨箱的重力做功的功率,列式,求出貨箱的質(zhì)量.
(3)貨箱在傳送帶上加速運(yùn)動(dòng)時(shí),帶動(dòng)傳送帶運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)需要消耗較大的電功率,所以在貨箱加速過程中電動(dòng)機(jī)如果不超過其允許消耗的最大功率,勻速運(yùn)行過程中就不會(huì)超過其允許消耗的最大電功率.分析貨箱的運(yùn)動(dòng)情況,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出貨箱勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移和上升的高度,即可求出貨箱增加的機(jī)械能和內(nèi)能,而貨箱增加的機(jī)械能和系統(tǒng)增加的內(nèi)能之和應(yīng)小于等于P機(jī)械t,列式,可求出貨箱質(zhì)量的最大值.
解答:解:(1)設(shè)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)流過它的電流為I,此時(shí)電動(dòng)機(jī)自身消耗的功率為PR,輸出功率為P機(jī)械
則  I=
Pm
U
=
500
250
A=2.0A              
  PR=I2R=20W            
  P機(jī)械=Pm-I2R=480W        
(2)根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律有:
  mgvy=P機(jī)械
由幾何關(guān)系可得  vy=0.4m/s           
解得  m=120kg              
(3)貨箱在傳送帶上加速運(yùn)動(dòng)時(shí),帶動(dòng)傳送帶運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)需要消耗較大的電功率,所以在貨箱加速過程中電動(dòng)機(jī)如果不超過其允許消耗的最大功率,勻速運(yùn)行過程中就不會(huì)超過其允許消耗的最大電功率.        
設(shè)貨箱在恒力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移為sx,上升的高度為hx
根據(jù)勻加速運(yùn)動(dòng)公式
  sx=
1
2
v2t=0.50m,
根據(jù)幾何關(guān)系解得
  hx=0.20m             
設(shè)貨箱質(zhì)量為m,貨箱被加速的過程中其機(jī)械能增加量為E,
  E=Ep+Ek=mghx+
1
2
mv22
設(shè)貨箱與傳送帶之間的摩擦力為f,對(duì)于貨箱在傳送帶上被加速的過程,根據(jù)動(dòng)能定理有
  fsx-mghx=
1
2
mv22             
在貨箱加速運(yùn)動(dòng)過程中,傳送帶的位移s=v2t=1.0m,所以貨箱與傳送帶之間的相對(duì)位移△s=s-sx=0.50m,
根據(jù)功能關(guān)系  Q=f?△s               
聯(lián)立解得  Q=
mv22+2mghx
2sx
△s              
為使電動(dòng)機(jī)工作過程中不超過允許的最大值,應(yīng)有Ep+Ek+Q小于等于P機(jī)械t,即
  mghx+
1
2
mv22+
mv22+2mghx
2sx
△s≤P機(jī)械t    
解得  m=
2P機(jī)械tsx
(
v
2
2
+2ghx)(sx+△s)
≤96kg,即貨箱質(zhì)量不得大于96kg   
答:
(1)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),電動(dòng)機(jī)的自身消耗的功率為20W,機(jī)械功率為480W;
(2)如果將一貨箱(可視為質(zhì)點(diǎn))以1.0m/s方向沿傳送帶向上的速度放到傳送帶上A處(放上后立即保持相對(duì)靜止),那么貨箱的質(zhì)量不得超過120kg.
(3)貨箱的質(zhì)量不得大于96kg.
點(diǎn)評(píng):解答本題的關(guān)鍵是分析能量如何轉(zhuǎn)化的,根據(jù)能量守恒定律列式,再結(jié)合電路知識(shí)和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行求解.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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(2011?廈門模擬)滑雪運(yùn)動(dòng)員以一定的初速度從一定高度的平臺(tái)水平飛出,運(yùn)動(dòng)過程中運(yùn)動(dòng)員視為質(zhì)點(diǎn)并不計(jì)空氣阻力.下列定性描述運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)過程中的水平距離x、豎直位移y、水平速度vx、豎直速度vy隨時(shí)間t的變化圖象中正確的是( 。

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(2011?廈門模擬)據(jù)中新社3月10日消息,我國將于2011年上半年發(fā)射“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器,2011年下半年發(fā)射“神舟八號(hào)”飛船并與“天宮一號(hào)”實(shí)現(xiàn)對(duì)接.某同學(xué)得知上述消息后,畫出“神舟八號(hào)”和“天宮一號(hào)”繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的假想圖如圖所示,A代表“天宮一號(hào)”,B代表“神舟八號(hào)”,虛線為各自的軌道.由此假想圖,可以判斷(  )

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(2011?廈門模擬)下列說法中正確的是( 。

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(2011?廈門模擬)圖甲、圖乙分別表示兩種電壓的波形,其中圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化.下列說法正確的是(  )

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(2011?廈門模擬)(1)在做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)時(shí),先將橡皮條的一端固定在水平木板上,另一端系上帶有繩套的兩根細(xì)繩;先后兩次拉伸橡皮條,一次是用兩個(gè)彈簧測力計(jì)通過兩細(xì)繩互成角度地拉橡皮條,另一次是用一個(gè)彈簧測力計(jì)通過細(xì)繩拉橡皮條.
①實(shí)驗(yàn)操作中,下列說法正確的是
AB
AB

A.彈簧測力計(jì)、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)貼近木板且與木板平行;
B.拉橡皮條的細(xì)繩要長些,標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些;
C.拉力F1和F2的夾角越大越好;
D.先將其中一個(gè)彈簧測力計(jì)沿某一方向拉到最大量程,然后只需調(diào)節(jié)另一個(gè)彈簧測力計(jì)拉力的大小和方向,把橡皮條另一端拉到O點(diǎn).
②實(shí)驗(yàn)中,要求先后兩次力的作用效果相同,指的是
D
D

A.用兩個(gè)彈簧測力計(jì)拉力F1和F2的大小之和等于一個(gè)彈簧測力計(jì)拉力的大小;
B.橡皮條沿同一方向伸長;
C.橡皮條伸長到同一長度;
D.橡皮條沿同一方向伸長到同一長度.
(2)熱敏電阻包括正溫度系數(shù)電阻器(PTC)和負(fù)溫度系數(shù)電阻器(NTC).正溫度系數(shù)電阻器(PTC)在溫度升高時(shí)電阻值越大,負(fù)溫度系數(shù)電阻器(NTC)在溫度升高時(shí)電阻值越小,熱敏電阻的這種特性,常常應(yīng)用在控制電路中.某實(shí)驗(yàn)小組選用下列器材探究通過熱敏電阻Rx(常溫下阻值約為10.0Ω)的電流隨其兩端電壓變化的特點(diǎn).
A.電流表A1(量程100mA,內(nèi)阻約1Ω)  
B.電流表A2(量程0.6A,內(nèi)阻約0.3Ω)
C.電壓表V1(量程3.0V,內(nèi)阻約3kΩ)   
D.電壓表V2(量程15.0V,內(nèi)阻約10kΩ)
E.滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為10Ω)      
F.滑動(dòng)變阻器R′(最大阻值為500Ω)
G.電源E(電動(dòng)勢15V,內(nèi)阻忽略)      
H.電鍵、導(dǎo)線若干
①實(shí)驗(yàn)中改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置,使加在熱敏電阻兩端的電壓從零開始逐漸增大,請(qǐng)?jiān)谒峁┑钠鞑闹羞x擇必需的器材,應(yīng)選擇的器材為電流表
B
B
;電壓表
D
D
;滑動(dòng)變阻器
E
E
.(只需填寫器材前面的字母即可)
②請(qǐng)?jiān)谒峁┑钠鞑闹羞x擇必需的器材,在如圖1所示的虛線框內(nèi)畫出該小組設(shè)計(jì)的電路圖.

③該小組測出熱敏電阻R1的U一I圖線如圖2曲線Ⅰ所示.請(qǐng)分析說明該熱敏電阻是
PTC
PTC
熱敏電阻(填PTC或NTC).
④該小組又通過查閱資料得出了熱敏電阻R2的U一I圖線如圖2曲線Ⅱ所示.然后又將熱敏電阻R1、R2分別與電池組連成如圖3所示電路.測得通過R1和R2的電流分別為0.30A和0.60A,則電池組的電動(dòng)勢為
10
10
V,內(nèi)阻為
6.7
6.7
Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).

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