Question

20．“重力電燈”是一種依靠重力做功產生電能的環(huán)保型電源．如圖，在使用過程中，首先由人將沙袋舉高，使人的生物能轉化為沙袋的機械能，然后沙袋通過減速器勻速下落帶動發(fā)電機發(fā)電，點亮燈泡．
（1）“重力電燈”燈泡的額定功率為1W，額定電壓為2V，則該燈泡正常工作時電流為0.5A，它工作10h消耗0.01度的電能．
（2）將一個重為400N的沙袋舉高1.8m后從靜止開始釋放至落地，重力做功720J．調節(jié)減速器，讓沙袋勻速下落，且沙袋下落過程中重力勢能減小量的80%轉化為燈泡的電能，此時發(fā)電機的輸出電壓恰為燈泡的額定電壓，則一次舉高沙袋能讓額定功率為1W燈泡正常發(fā)光576s，此時沙袋通過減速器勻速下落的速度為3.125×10^-3m/s．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)P=UI的變形公式可求出燈泡正常工作時的電流；由W=Pt即可求出消耗0.01度電所用的時間；
（2）根據(jù)W=Gh即可求出重力做的功；根據(jù)機械效率和W=Pt即可求出燈泡工作的時間；根據(jù)速度公式即可求出沙袋下落的速度．

解答 解：（1）已知P=1W=0.001kW，
由P=UI可得，
燈泡正常工作時的電流：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{2V}$=0.5A；
由P=$\frac{W}{t}$可得，
消耗0.01度的電能，燈泡工作的時間：t=$\frac{W}{P}$=$\frac{0.01kW•h}{0.001kW}$=10h；
（2）重力做的功：W′=Gh=400N×1.8m=720J；
由“沙袋下落過程中重力勢能減小量的80%轉化為燈泡的電能”可知，
ηW′=Pt：
即80%×720J=1W×t
t=$\frac{80%×720J}{1W}$=576s；
沙袋通過減速器勻速下落的速度：v=$\frac{s}{t}$=$\frac{1.8m}{576s}$=3.125×10^-3m/s．
故答案為：（1）0.5；10；（2）720；576；3.125×10^-3．

點評 本題綜合考查功、功率計算公式的應用以及速度的計算；涉及的內容較多，但都屬于基礎知識考查范圍．