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电梯为居民出入带来很大的便利,小明家住某小区某栋6楼,放学后,乘电梯回家:(1)若小明的体重为500N,脚与电梯地面的总接触面积为0.05m2,则小明对电梯地面的压强为多少?(2)若电
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电梯为居民出入带来很大的便利,小明家住某小区某栋6楼,放学后,乘电梯回家:
(1)若小明的体重为500N,脚与电梯地面的总接触面积为0.05m2,则小明对电梯地面的压强为多少?
(2)若电梯在20 s内将小明匀速提升15m,在此过程中,电梯上升的速度是多少?电梯对小明做了多少功?电梯对小明做功的功率为多少?
(3)小明又查阅资料,了解到出于安全考虑,电梯都设置了超载自动报警系统,其工作原理如图甲所示,电路由工作电路和控制电路组成:在工作电路中,当电梯没有超载时,触点K与触点A接触,闭合开关S,电动机正常工作;当电梯超载时,触点K与触点B接触,电铃发出报警铃声,闭合开关S,电动机不工作.在控制电路中,已知电源电压U=6V,保护电阻R1=100Ω,电阻式压力传感器(压敏电阻)R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示,电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计.
①在控制电路中,当压敏电阻R2受到的压力F增大时,其阻值减小,从而使电磁铁的磁性___(填“增强”“减弱”或“不变”).
②若电磁铁线圈电流达到20mA时,衔铁刚好被吸住,电铃发出警报声.当该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时,试通过计算说明电梯是否超载?(g取10N/kg)
(1)若小明的体重为500N,脚与电梯地面的总接触面积为0.05m2,则小明对电梯地面的压强为多少?
(2)若电梯在20 s内将小明匀速提升15m,在此过程中,电梯上升的速度是多少?电梯对小明做了多少功?电梯对小明做功的功率为多少?
(3)小明又查阅资料,了解到出于安全考虑,电梯都设置了超载自动报警系统,其工作原理如图甲所示,电路由工作电路和控制电路组成:在工作电路中,当电梯没有超载时,触点K与触点A接触,闭合开关S,电动机正常工作;当电梯超载时,触点K与触点B接触,电铃发出报警铃声,闭合开关S,电动机不工作.在控制电路中,已知电源电压U=6V,保护电阻R1=100Ω,电阻式压力传感器(压敏电阻)R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示,电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计.
①在控制电路中,当压敏电阻R2受到的压力F增大时,其阻值减小,从而使电磁铁的磁性___(填“增强”“减弱”或“不变”).
②若电磁铁线圈电流达到20mA时,衔铁刚好被吸住,电铃发出警报声.当该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时,试通过计算说明电梯是否超载?(g取10N/kg)
▼优质解答
答案和解析
(1)小明对电梯地面的压力:
F=G=500N,
小明对电梯地面的压强:
p=
=
=104Pa;
(2)电梯匀速上升的速度:
v=
=
=0.75m/s,
电梯对小明做的功:
W=Gh=500N×15m=7500J,
电梯对小明做功的功率:
P=
=
=375W;
(3)①在控制电路中,当压敏电阻R2受到的压力F增大时,其阻值减小,电路中的总电阻减小,
由I=
可知,电路中的电流变大,电流增大时电磁铁的磁性增强;
②电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时,电梯受到的压力等于乘客的重力,即
F=G=mg=1000kg×10N/kg=10000N,
由图乙,当压力F=10000N,对应的压敏电阻阻值R2=100Ω
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,控制电路中的电流:
I=
=
=0.03A=30mA,
因30mA>20mA,
所以,此时电梯超载.
答:(1)小明对电梯地面的压强为104Pa;
(2)在此过程中,电梯上升的速度为0.75m/s,电梯对小明做了7500J的功,电梯对小明做功的功率为375W;
(3)①增强;②此时电梯超载.
F=G=500N,
小明对电梯地面的压强:
p=
F |
S |
500N |
0.05m2 |
(2)电梯匀速上升的速度:
v=
s |
t |
15m |
20s |
电梯对小明做的功:
W=Gh=500N×15m=7500J,
电梯对小明做功的功率:
P=
W |
t |
7500J |
20s |
(3)①在控制电路中,当压敏电阻R2受到的压力F增大时,其阻值减小,电路中的总电阻减小,
由I=
U |
R |
②电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时,电梯受到的压力等于乘客的重力,即
F=G=mg=1000kg×10N/kg=10000N,
由图乙,当压力F=10000N,对应的压敏电阻阻值R2=100Ω
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,控制电路中的电流:
I=
U |
R1+R2 |
6V |
100Ω+100Ω |
因30mA>20mA,
所以,此时电梯超载.
答:(1)小明对电梯地面的压强为104Pa;
(2)在此过程中,电梯上升的速度为0.75m/s,电梯对小明做了7500J的功,电梯对小明做功的功率为375W;
(3)①增强;②此时电梯超载.
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