Question

4．倫敦設計與創(chuàng)新組織設計了一種靠重力發(fā)電的重力燈．如圖所示，將質量為18kg的重物掛在繩端，重物距地面2m高．松手后，在0.5h內勻速下落著地，重物下落時拉動繩子帶動發(fā)電機轉動，使3只規(guī)格均為“1.5V0.05W”的小燈泡正常發(fā)光，不計繩重和摩擦．重物下落到地面的過程中，重力做總功等于360J；重力做功的功率等于0.2W；該裝置把重力做的功轉化為電能的效率75%．

Answer 1

分析 （1）知道重物的質量和下降的高度，根據W=Gh可求得重力做的總功；
（2）知道重物的質量和下降的高度以及下落時間，根據P=$\frac{W}{t}$求出重物下落過程中重力做功的功率；
（3）三只燈泡正常發(fā)光時的總功率等于三只燈泡額定功率之和，根據η=$\frac{{W}_{電}}{{W}_{重力}}$=$\frac{{P}_{電}t}{{P}_{重力}t}$=$\frac{{P}_{電}}{{P}_{重力}}$求出該裝置把重力做的功轉化為電能的效率．

解答 解：
（1）重力做的總功：W=Gh=mgh=18kg×10N/kg×2m=360J；
（2）重物下落過程中重力做功的功率：
P_重力=$\frac{W}{t}$=$\frac{360J}{0.5×3600s}$=0.2W；
（3）3只燈泡正常發(fā)光時的總功率：P_電=3×0.05W=0.15W，
該裝置把重力做的功轉化為電能的效率：
η=$\frac{{W}_{電}}{{W}_{重力}}$×100%=$\frac{{P}_{電}t}{{P}_{重力}t}$×100%=$\frac{{P}_{電}}{{P}_{重力}}$×100%=$\frac{0.15W}{0.2W}$×100%=75%．
答：（1）重物下落到地面的過程中，重力做的總功為360J；
（2）重物下落到地面的過程中，重力做功的功率為0.2W；
（3）該裝置把重力做的功轉化為電能的效率為75%．

點評 本題考查了功率和能源轉化效率的計算，關鍵是公式及其變形式的靈活應用，要注意無論串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路中總功率等于各用電器功率之和