風能是一種環(huán)保型的可再生能源。據(jù)勘測,我國利用風力資源至少有2.53×105MW,所以風能是很有開發(fā)前途的能源。風力發(fā)電是將風的動能通過風力發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能的過程。某風力發(fā)電機將傘氣的動能轉(zhuǎn)化為電能的效率=20%,空氣密度,其有效受風面積S=20m2。此風力發(fā)電機輸出U=250V穩(wěn)定的直流電壓,用它給如圖11所示的皮帶傳送裝置的電動機(電動機未畫出)供電,輸電線電阻不計。已知皮帶傳送裝置的電動機的額定電壓U=250V,允許消耗電功率的最大值Pm=500W,線圈電阻R=5.0Ω,在該電動機消耗電功率達到最大值的情況下,電動機及皮帶傳送裝置各部分由于摩擦而損耗的功率與皮帶傳送裝置輸出的機械功率之比為1:5。重力加速度g取10m/s2.

(1)求此風力發(fā)電機在風速=10m/s時輸出的電功率;

(2)求皮帶傳送裝置的電動機消耗電功率達到最大值時,皮帶傳送裝置輸出的機械功率;

(3)已知傳送帶兩端A、B之間距離s=10m,高度差h=4.0m。現(xiàn)將一貨箱(可視為質(zhì)點)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靜止,當貨箱被運送至B處離開傳送帶時再將另一個相同的貨箱以相同的方式放到A處,如此反復,總保持傳送帶上有一個(也只有一個)貨箱。,在運送貨箱的過程中,傳送帶的運行速度始終保持不變。若要保證皮帶傳送裝置的電動機所消耗電功率始終不超過Pm=500W,貨箱的質(zhì)量應滿足怎樣的條件。

(1)2.6 ×103W

(2)400W

(3)貨箱質(zhì)量不得大于80kg


解析:

(1)1s內(nèi)吹到風力發(fā)電機有效面積上空氣的體積V=Sv1……………………………2分

       這些空氣所具有的動能Ek=ρVv12………………………………………………………2分

       風力發(fā)電機輸出的電功率  P===2.6 ×103W………………………………2分

(2)設帶動傳送帶的電動機消耗電功率最大時通過它的電流為I,此時電動機輸出功率為P輸出,皮帶傳送裝置輸出的機械功率為P機械。

       則I==2.0A…………………………………………………2分

       P輸出=PmI2R=480W……………………………2分

       根據(jù)題意可知P機械=P輸出=400W……………………………2分

(3)設貨箱在恒力作用下做勻加速直線運動的位移為sx,上升的高度為hx。

       根據(jù)勻加速運動公式有sx=v2t=0.50m,

       根據(jù)幾何關(guān)系解得hx=0.20m………………1分

       貨箱在傳送帶上加速運動時,帶動傳送帶運行的電動機需要消耗較大的電功率,所以在貨箱加速過程中電動機如果不超過其允許消耗的最大功率,勻速運行過程中就不會超過其允許消耗的最大電功率!1分

       設貨箱質(zhì)量為m,貨箱被加速的過程中其機械能增加量為E,由于貨箱與傳送帶的摩擦產(chǎn)生的熱量為QE=Ep+Ek=mghx+mv22……………………………………1分

       設貨箱與傳送帶之間的摩擦力為f,對于貨箱在傳送帶上被加速的過程,根據(jù)動能定理有 fsx-mghx=mv22 。

       在貨箱加速運動過程中,傳送帶的位移s=v2t=1.0m,所以貨箱與傳送帶之間的相對位移Δs=s-sx=0.50m ,根據(jù)功能關(guān)系Q=f·Δs

       聯(lián)立解得Q=Δs………………………………1分

       為使電動機工作過程中不超過允許的最大值,應有Ep+Ek+Q小于等于P機械t,即

       mghx+mv22+ΔsP機械t………………………………………………1分

       解得≤80kg,即貨箱質(zhì)量不得大于80kg…………………1分

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

風能是一種環(huán)保型的可再生能源.據(jù)勘測,我國利用風力資源至少有2.53×105MW,所以風能是很有開發(fā)前途的能源.風力發(fā)電是將風的動能通過風力發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能的過程.某風力發(fā)電機將傘氣的動能轉(zhuǎn)化為電能的效率η=20%,空氣密度ρ=1.3kg/m3,其有效受風面積S=20m2.此風力發(fā)電機輸出U=250V穩(wěn)定的直流電壓,用它給如圖11所示的皮帶傳送裝置的電動機(電動機未畫出)供電,輸電線電阻不計.已知皮帶傳送裝置的電動機的額定電壓U=250V,允許消耗電功率的最大值P電m=500W,線圈電阻R=5.0Ω,在該電動機消耗電功率達到最大值的情況下,電動機及皮帶傳送裝置各部分由于摩擦而損耗的功率與皮帶傳送裝置輸出的機械功率之比為1:5.重力加速度g取10m/s2
(1)求此風力發(fā)電機在風速v1=10m/s時輸出的電功率;
(2)求皮帶傳送裝置的電動機消耗電功率達到最大值時,皮帶傳送裝置輸出的機械功率;
(3)已知傳送帶兩端A、B之間距離s=10m,高度差h=4.0m.現(xiàn)將一貨箱(可視為質(zhì)點)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靜止,當貨箱被運送至B處離開傳送帶時再將另一個相同的貨箱以相同的方式放到A處,如此反復,總保持傳送帶上有一個(也只有一個)貨箱.在運送貨箱的過程中,傳送帶的運行速度始終保持v2=1.0m/s不變.若要保證皮帶傳送裝置的電動機所消耗電功率始終不超過P電m=500W,貨箱的質(zhì)量應滿足怎樣的條件.

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2011?廈門模擬)風能是一種環(huán)保型的可再生能源.據(jù)勘測,廈門沿海蘊藏大量的風能,具有很大的開發(fā)前景.設某一小型風力發(fā)電機輸出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機(電動機未畫出)供電.已知電動機的額定電壓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.在運送貨箱的過程中,傳送帶的運行速度始終保持v2=1.0m/s不變.不計輸電導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)電動機正常工作時,電動機的自身消耗的功率和機械功率;
(2)如果將一貨箱(可視為質(zhì)點)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)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靜止,當貨箱被運送至B處離開傳送帶時再將另一個相同的貨箱以相同的方式放到A處,如此反復,總保持傳送帶上有且僅有一個貨箱.貨箱的質(zhì)量不得超過多少.

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(18分)

       風能是一種環(huán)保型的可再生能源。據(jù)勘測,我國利用風力資源至少有2.53×105MW,所以風能是很有開發(fā)前途的能源。風力發(fā)電是將風的動能通過風力發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能的過程。某風力發(fā)電機將傘氣的動能轉(zhuǎn)化為電能的效率=20%,空氣密度,其有效受風面積S=20m2。此風力發(fā)電機輸出U=250V穩(wěn)定的直流電壓,用它給如圖11所示的皮帶傳送裝置的電動機(電動機未畫出)供電,輸電線電阻不計。已知皮帶傳送裝置的電動機的額定電壓U=250V,允許消耗電功率的最大值Pm=500W,線圈電阻R=5.0Ω,在該電動機消耗電功率達到最大值的情況下,電動機及皮帶傳送裝置各部分由于摩擦而損耗的功率與皮帶傳送裝置輸出的機械功率之比為1:5。重力加速度g取10m/s2.

(1)求此風力發(fā)電機在風速=10m/s時輸出的電功率;

(2)求皮帶傳送裝置的電動機消耗電功率達到最大值時,皮帶傳送裝置輸出的機械功率;

(3)已知傳送帶兩端A、B之間距離s=10m,高度差h=4.0m。現(xiàn)將一貨箱(可視為質(zhì)點)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靜止,當貨箱被運送至B處離開傳送帶時再將另一個相同的貨箱以相同的方式放到A處,如此反復,總保持傳送帶上有一個(也只有一個)貨箱。,在運送貨箱的過程中,傳送帶的運行速度始終保持不變。若要保證皮帶傳送裝置的電動機所消耗電功率始終不超過Pm=500W,貨箱的質(zhì)量應滿足怎樣的條件。

 

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科目:高中物理 來源:2010年北京市海淀區(qū)高三第二次模擬考試(理綜)物理部分 題型:計算題

(18分)
風能是一種環(huán)保型的可再生能源。據(jù)勘測,我國利用風力資源至少有2.53×105MW,所以風能是很有開發(fā)前途的能源。風力發(fā)電是將風的動能通過風力發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能的過程。某風力發(fā)電機將傘氣的動能轉(zhuǎn)化為電能的效率=20%,空氣密度,其有效受風面積S=20m2。此風力發(fā)電機輸出U=250V穩(wěn)定的直流電壓,用它給如圖11所示的皮帶傳送裝置的電動機(電動機未畫出)供電,輸電線電阻不計。已知皮帶傳送裝置的電動機的額定電壓U=250V,允許消耗電功率的最大值Pm=500W,線圈電阻R=5.0Ω,在該電動機消耗電功率達到最大值的情況下,電動機及皮帶傳送裝置各部分由于摩擦而損耗的功率與皮帶傳送裝置輸出的機械功率之比為1:5。重力加速度g取10m/s2.
(1)求此風力發(fā)電機在風速=10m/s時輸出的電功率;
(2)求皮帶傳送裝置的電動機消耗電功率達到最大值時,皮帶傳送裝置輸出的機械功率;
(3)已知傳送帶兩端A、B之間距離s=10m,高度差h=4.0m,F(xiàn)將一貨箱(可視為質(zhì)點)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靜止,當貨箱被運送至B處離開傳送帶時再將另一個相同的貨箱以相同的方式放到A處,如此反復,總保持傳送帶上有一個(也只有一個)貨箱。,在運送貨箱的過程中,傳送帶的運行速度始終保持不變。若要保證皮帶傳送裝置的電動機所消耗電功率始終不超過Pm=500W,貨箱的質(zhì)量應滿足怎樣的條件。

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科目:高中物理 來源:2010年北京市海淀區(qū)高三第二次模擬考試(理綜)物理部分 題型:計算題

(18分)

       風能是一種環(huán)保型的可再生能源。據(jù)勘測,我國利用風力資源至少有2.53×105MW,所以風能是很有開發(fā)前途的能源。風力發(fā)電是將風的動能通過風力發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能的過程。某風力發(fā)電機將傘氣的動能轉(zhuǎn)化為電能的效率=20%,空氣密度,其有效受風面積S=20m2。此風力發(fā)電機輸出U=250V穩(wěn)定的直流電壓,用它給如圖11所示的皮帶傳送裝置的電動機(電動機未畫出)供電,輸電線電阻不計。已知皮帶傳送裝置的電動機的額定電壓U=250V,允許消耗電功率的最大值Pm=500W,線圈電阻R=5.0Ω,在該電動機消耗電功率達到最大值的情況下,電動機及皮帶傳送裝置各部分由于摩擦而損耗的功率與皮帶傳送裝置輸出的機械功率之比為1:5。重力加速度g取10m/s2.

(1)求此風力發(fā)電機在風速=10m/s時輸出的電功率;

(2)求皮帶傳送裝置的電動機消耗電功率達到最大值時,皮帶傳送裝置輸出的機械功率;

(3)已知傳送帶兩端A、B之間距離s=10m,高度差h=4.0m,F(xiàn)將一貨箱(可視為質(zhì)點)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靜止,當貨箱被運送至B處離開傳送帶時再將另一個相同的貨箱以相同的方式放到A處,如此反復,總保持傳送帶上有一個(也只有一個)貨箱。,在運送貨箱的過程中,傳送帶的運行速度始終保持不變。若要保證皮帶傳送裝置的電動機所消耗電功率始終不超過Pm=500W,貨箱的質(zhì)量應滿足怎樣的條件。

 

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