【題目】電梯為居民出入帶來很大的便利,小明家住某小區(qū)某棟6樓,放學(xué)后,乘電梯回家:

(1)若小明的體重為500N,腳與電梯地面的總接觸面積為0.05m2,則小明對(duì)電梯地面的壓強(qiáng)為多少?

(2)若電梯在20s內(nèi)將小明勻速提升15m,在此過程中,電梯上升的速度是多少?電梯對(duì)小明做了多少功?電梯對(duì)小明做功的功率為多少?

(3)小明又查閱資料,了解到出于安全考慮,電梯都設(shè)置了超載自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng),其工作原理如圖甲所示,電路由工作電路和控制電路組成:在工作電路中,當(dāng)電梯沒有超載時(shí),觸點(diǎn)K與觸點(diǎn)A接觸,閉合開關(guān)S,電動(dòng)機(jī)正常工作;當(dāng)電梯超載時(shí),觸點(diǎn)K與觸點(diǎn)B接觸,電鈴發(fā)出報(bào)警鈴聲,閉合開關(guān)S,電動(dòng)機(jī)不工作.在控制電路中,已知電源電壓U=6V,保護(hù)電阻R1=100Ω,電阻式壓力傳感器(壓敏電阻)R2的阻值隨壓力F大小變化如圖乙所示,電梯底架自重和電磁鐵線圈的阻值都忽略不計(jì).

①在控制電路中,當(dāng)壓敏電阻R2受到的壓力F增大時(shí),其阻值減小,從而使電磁鐵的磁性 (填“增強(qiáng)”“減弱”或“不變”).

②若電磁鐵線圈電流達(dá)到20mA時(shí),銜鐵剛好被吸住,電鈴發(fā)出警報(bào)聲.當(dāng)該電梯廂內(nèi)站立總質(zhì)量為1000kg的乘客時(shí),試通過計(jì)算說明電梯是否超載?(g取10N/kg)

【答案】(1)小明對(duì)電梯地面的壓強(qiáng)為1×104Pa;

(2)電梯上升的速度是0.75m/s;電梯對(duì)小明做了7.5×103J功;電梯對(duì)小明做功的功率為375W;

(3)①增強(qiáng);②電梯超載.

【解析】

試題分析:(1)小明對(duì)電梯地面的壓力等于自身的體重,知道受力面積,根據(jù)公式p=求出小明對(duì)電梯地面的壓強(qiáng);

(2)根據(jù)速度公式求出電梯勻速上升的速度,根據(jù)W=Gh求出電梯對(duì)小明做的功,根據(jù)P=求出電梯對(duì)小明做功的功率;

(3)在控制電路中,當(dāng)壓敏電阻R2受到的壓力F增大時(shí),其阻值減小,根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化,再根據(jù)電磁鐵中電流增大時(shí)磁性增強(qiáng)判斷此時(shí)電磁鐵的磁性的變化;

(4)根據(jù)G=mg求出乘客的重力,也就是對(duì)電梯的壓力,找出圖象中壓力對(duì)應(yīng)的R2電阻值,根據(jù)歐姆定律的知識(shí)計(jì)算出此時(shí)電路中的電流,將這個(gè)電流和20mA比較得出結(jié)論.

解:(1)小明對(duì)電梯地面的壓力F=G=500N,

則小明對(duì)電梯地面的壓強(qiáng)p===1×104Pa;

(2)電梯上升的速度v===0.75m/s;

電梯對(duì)小明做的功W=Gh=500N×15m=7.5×103J;

電梯對(duì)小明做功的功率P===375W;

(3)①在控制電路中,當(dāng)壓敏電阻R2受到的壓力F增大時(shí),其阻值減小,電路中的總電阻減小,

根據(jù)歐姆定律可知,電路中的電流變大,電流增大時(shí)電磁鐵的磁性增強(qiáng);

②電梯廂內(nèi)站立總質(zhì)量為1000kg的乘客時(shí),電梯受到的壓力等于乘客的重力,即

F=G=mg=1000kg×10N/kg=10000N,

由圖乙,當(dāng)壓力F=10000N,對(duì)應(yīng)的壓敏電阻阻值R2=100Ω

串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,

控制電路中的電流:

I===0.03A=30mA,

因?yàn)?0mA>20mA,

所以此時(shí)電梯超載.

答:(1)小明對(duì)電梯地面的壓強(qiáng)為1×104Pa;

(2)電梯上升的速度是0.75m/s;電梯對(duì)小明做了7.5×103J功;電梯對(duì)小明做功的功率為375W;

(3)①增強(qiáng);②電梯超載.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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【題目】某小組同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)研究導(dǎo)體電阻的大小與哪些因素有關(guān).如圖所示,他們?cè)诔叵聦M截面積、長度不同的各種電阻絲接入電路的AB兩點(diǎn)間,同時(shí)用電流表和電壓表測量電流、電壓,計(jì)算出相應(yīng)的電阻值,將數(shù)據(jù)記錄在表一、表二中.

表一 鐵絲

實(shí)驗(yàn)序號(hào)

橫截面積S(毫米2

長度l(米)

電阻R(歐)

1

0.2

1.0

0.09

2

0.2

2.0

0.18

3

0.2

2.0

0.18

4

0.1

1.0

0.18

5

0.3

4.5

0.27

6

0.4

2.0

0.09

表二 康銅絲

實(shí)驗(yàn)序號(hào)

橫截面積S(毫米2

長度l(米)

電阻R(歐)

7

0.1

1.0

5

8

0.2

1.0

2.5

9

0.3

4.5

7.5

①分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào) 可得出的初步結(jié)論是:常溫下,導(dǎo)體的材料、長度相同,導(dǎo)體的橫截面積越大,電阻越。

②分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)1與8或4與7或5與9可得出的初步結(jié)論是:常溫下,

③分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)1與2與3的相關(guān)數(shù)據(jù)可得出的初步結(jié)論是:常溫下,

④在進(jìn)一步綜合分析表一的相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí),該小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)同種材料的導(dǎo)體,在常溫下,其 是一個(gè)定值.他們向老師請(qǐng)教這個(gè)問題,老師建議他們?nèi)フn本上找找看答案.在課本上,他們發(fā)現(xiàn)了如下的一張表格:

表三 長為1米、橫截面積為1毫米2的不同材料的金屬絲在常溫下的電阻值

0.016歐

0.018歐

0.099歐

康銅

鎳鉻合金

1.09~1.12歐

⑤請(qǐng)根據(jù)表二的數(shù)據(jù)計(jì)算表三中空缺部分的數(shù)據(jù)

⑥試依據(jù)表三的數(shù)據(jù)及你的生活經(jīng)驗(yàn)判斷 更適合作為導(dǎo)線的材料,理由是

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(1)在上述實(shí)驗(yàn)中,根據(jù)_____來比較壓力的作用效果的。通過觀察圖(a)、(b),可得出結(jié)論____

(2)此后該同學(xué)又把小桌挪放到一塊木板上,發(fā)現(xiàn)小桌對(duì)木板的壓力作用效果不夠明顯,如圖(c)所示,其原因是____。設(shè)圖(b)中小桌對(duì)海綿的壓強(qiáng)是pb,圖(c)中小桌對(duì)木板的壓強(qiáng)是pc,則pb____pc。(選填“大于”、“等于”或“小于”)

(3)比較上述實(shí)驗(yàn)(b)、(c)可知,根據(jù)壓力的作用效果比較壓強(qiáng)的大小,還需要滿足的條件是:____。

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