Question

【題目】圖甲是電梯結(jié)構(gòu)的示意圖，它主要是由轎廂、滑輪、配重、纜繩及電動機(jī)等部件組成，小明家住21樓，他乘電梯從1樓勻速上升到21樓用時60s，已知每層樓的高度為3 m.小明重500 N，轎廂重4500 N，動滑輪和細(xì)繩的重力以及摩擦力均忽略不計，針對此過程，解答下列問題.

（1）拉力F的功率為多大____？（g取10 N/kg）

（2）動滑輪A提升小明的機(jī)械效率為多少_____？

（3）圖乙是該電梯超載報警系統(tǒng)工作原理圖，在工作電路中，當(dāng)電梯沒有超載時，觸點K與觸點A接觸，閉合開關(guān)S，電動機(jī)正常工作；當(dāng)電梯超載時，觸點K與觸點B接觸，電鈴發(fā)出報警鈴聲，即使閉合開關(guān)S，電動機(jī)也不工作.在控制電路中，已知電源電壓為8 V，保護(hù)電阻R2= 100Ω，電阻式壓力傳感器R1的阻值隨乘客壓力（F壓）大小變化如圖丙所示，電磁鐵線圈的阻值忽略不計，當(dāng)電磁鐵線圈電流超過0.02 A時，電鈴就會發(fā)出警報聲.

①由圖丙可知，電梯承載的人越多，電阻式壓力傳感器R1受到的壓力越大，電阻___________，當(dāng)電流達(dá)到0.02A時，銜鐵被吸下，電鈴發(fā)出警報聲；

②若乘客人均重為600 N，該電梯最多可以乘載多少人______？

③在安全的前提下，如果想增大該電梯的載重量，可以怎樣改變控制電路_____？

Answer 1

【答案】5000W 10％ 越小 13 增大R2或減小電源電壓

【解析】

（1）他乘電梯從1樓勻速升到21樓時，上升的高度：
h=（21-1）×3m=60m，因動滑輪和細(xì)繩的重力以及摩擦力均忽略不計，克服小明重力和轎廂重力做的功為總功，所以，拉力F做的總功：
W總=（G+G轎廂）h=（500N+4500N）×60m=3×105J，
拉力F的功率：

（2）動滑輪A提升小明時做的有用功：
W有=Gh=500N×60m=3×104J，
動滑輪A提升小明的機(jī)械效率：

（3）①電梯承載的人越多，電阻式壓力傳感器R1受到的壓力越大，由丙圖可知，電阻越小，電路中的總電阻越小，由可知，電路中電流越大，當(dāng)電流達(dá)到0.02A時，銜鐵被吸下，電鈴發(fā)出警報聲；
②當(dāng)電流達(dá)到0.02A時，電路的總電阻：

因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，此時壓力傳感器的電阻值：
R1=R-R2=400Ω-100Ω=300Ω，
由圖丙可知，此時的最大壓力為8000N，
電梯承載的人數(shù)=（人），即13人。

③在安全的前提下，只要電流小于0.02A, 電鈴就不會發(fā)出警報聲，此時就可以增大該電梯的載重量；所以可以增大電路的總電阻或者減小電源電壓，從而達(dá)到減小電路電流的目的，增大該電梯的載重量。