Question

18．閱讀短文，回答問題：
觀光電梯電梯是一種用于多層建筑乘人或載物的運輸工具．電梯的簡易結(jié)構(gòu)如圖甲所示．電梯轎廂和配重分別掛在主電動機(jī)的兩側(cè)，在電梯半載時，轎廂總重和配重的重力基本相等．滿載上升時，主電動機(jī)提供動力，驅(qū)動轎廂．
如圖乙所示，為某商業(yè)大廈安裝的觀光電梯，其相關(guān)參數(shù)如上表．為了安全，電梯設(shè)置了超載自動報警系統(tǒng)，其工作原理如圖丙所示．控制電路的電源電壓U為12V，壓力傳感器的電阻R與所受壓力F的關(guān)系圖象如圖丁所示，電磁繼電器阻值可忽略．當(dāng)電流大于0.2A時，會啟動警報系統(tǒng)，同時無論如何按壓電梯控制器，門電動機(jī)均不工作．此外，電梯需經(jīng)常保養(yǎng)，“運行頻次比ω”是電梯養(yǎng)護(hù)的重要指標(biāo)，ω一般用電梯每天平均待機(jī)時間與運行時間之比來表示．

（1）為便于觀光，電梯的外壁采用玻璃材料，主要是因為玻璃有較好的透光性．該觀光電梯配重的重力約為7000N．（g=10N/kg）
（2）下列有關(guān)該電梯的說法中，正確的是C．
A．主電機(jī)與鋼絲繩之間的摩擦為有害摩擦
B．超載自動報警系統(tǒng)中電磁鐵的右端為S極
C．電梯滿載上行時，電動機(jī)需順時針轉(zhuǎn)動
D．報警電鈴的工作原理是電磁感應(yīng)
（3）乙圖中，當(dāng)站在上升的B電梯里的乘客看到A電梯在上升，則可推知A電梯在上升，且速度大于（選填“大于”、“小于”或“等于”）B電梯的速度．
（4）①根據(jù)題意，補全超載自動報警系統(tǒng)中的受控電路．（要求導(dǎo)線不相交）②控制電路中R₀=20Ω．若使用一段時間，電梯未滿載就報警，則說明R₀的阻值變小（選填“大”或“小”）．
（5）該商業(yè)大廈每天營業(yè)時間為12h，設(shè)電梯均在額定功率下運行．經(jīng)測算，該觀光電梯平均每天耗電72kW•h，則該觀光電梯的“運行頻次比”ω=3.8．

額定電壓/V	220
額定運行功率/kW	25
待機(jī)功率/kW	1
最大載重/N	4000
轎廂質(zhì)量/kg	500

Answer 1

分析 （1）從觀光電梯，乘客在隨電梯豎直上升的過程中，可透過玻璃欣賞到樓外美麗的城市景色這一角度分析；
先根據(jù)Gmg求出轎廂的重力，又知道半載的重力，根據(jù)電梯半載時，轎廂總重和配重的重力基本相等求出該觀光電梯配重的重力；
（2）①對人們有益的摩擦是有益摩擦，對人們有害摩擦是有害摩擦．
②知道電流的方向，根據(jù)安培定則判斷出電磁鐵的N、S極；
③根據(jù)電梯的運動方向可判斷電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向；
④電磁繼電器實質(zhì)是一種電路開關(guān)，它由控制電路和工作電路組成，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和自動控制．其主要部件是一個電磁鐵，利用了電流的磁效應(yīng)．
（3）以上升的B電梯為參照物可判斷A電梯的運動情況以及速度與B電梯的速度大小關(guān)系；
（4）①由題意可知超載時電鈴響，由丁圖可知，壓力越大時，壓力傳感器的電阻值越小，此時線圈中的電流增大，電磁鐵的磁性增強(qiáng)，銜鐵被吸引，據(jù)此進(jìn)行判斷；
②當(dāng)電梯剛好滿載時可知，壓力傳感器所受壓力F=G_最大，根據(jù)圖象可知壓力傳感器的電阻，再歐姆定律和串聯(lián)電路電阻特點求出R₀的阻值；
當(dāng)電梯未滿載時，根據(jù)圖象可判斷壓力傳感器的電阻變化，由于電路總電阻不變，可得出R₀的阻值變化；
（5）知道額定運行功率、待機(jī)功率、平均每天耗電及營業(yè)時間，根據(jù)W=W_運行+W_待機(jī)=P_額t_運行+P_待機(jī)t_待機(jī)求出電梯每天平均待機(jī)時間和運行時間，
再根據(jù)“運行頻次比ω”的定義式ω=$\frac{{t}_{待機(jī)}}{{t}_{運行}}$即可得出答案．

解答 解：（1）乘客在隨電梯豎直上升的過程中，可透過玻璃欣賞到樓外美麗的城市景色，
所以為便于觀光，電梯的外壁采用玻璃材料，主要是因為玻璃有較好的透光性．
轎廂的重力：G_轎廂=mg=500kg×10N/kg=5000N，
電梯半載時：G_半載=$\frac{1}{2}$G_最大=$\frac{1}{2}$×4000N=2000N，
由題意知，配重的重力：
G_配=G_轎廂+G_半載=5000N+2000N=7000N，
（2）A、主電機(jī)與鋼絲繩之間的摩擦使鋼絲繩上升，該摩擦屬于有益摩擦，故A錯誤；
B、超載自動報警系統(tǒng)報警時，電流從電磁鐵的右端導(dǎo)線流入，利用安培定則判斷出電磁鐵的右端為N極，左端為S極，故B錯誤；
C、電梯滿載上行時，鋼絲繩對轎廂由向上的拉力，所以電動機(jī)需順時針轉(zhuǎn)動對其產(chǎn)生向上的摩擦力，故C正確；
D、報警電鈴的工作原理是電的磁效應(yīng)，故D錯誤．
故選：C．
（3）當(dāng)站在上升的B電梯里的乘客看到A電梯在上升，此時B電梯里的乘客以自己的電梯為參照物，
可推知A電梯在 上升，且速度大于B電梯的速度．
（4）①由題意可知，當(dāng)電梯超載時，壓力增大，控制電路電阻減小，電磁鐵的磁性增強(qiáng)，將銜鐵吸向左側(cè)，
動觸點與左側(cè)觸電接觸，電鈴所在的電路接通，電鈴工作，發(fā)出報警聲；
當(dāng)電梯未超載時，壓力較小，控制電路電阻較大，電磁鐵的磁性較弱，在彈簧的作用下，
動觸點與右側(cè)觸電接觸，電動機(jī)所在的電路接通，電動機(jī)工作，電梯正常運行；電路如圖所示：

②當(dāng)電梯剛好滿載時，即壓力傳感器所受壓力F=G_最大=4000N．
由圖象可知，壓力傳感器的電阻R=40Ω，
由歐姆定律得，電路總電阻：
R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{12V}{0.2A}$=60Ω，
根據(jù)串聯(lián)電路電阻特點可知，R₀的阻值：
R₀=R_總-R=60Ω-40Ω=20Ω，
當(dāng)電梯未滿載時，壓力傳感器所受壓力變小，由圖象可知，壓力傳感器的電阻變大，
由于電梯報警時的電流和電源電壓不變，根據(jù)R_總=$\frac{U}{I}$可知，電路總電阻不變，則說明R₀的阻值變�。�
（5）由P=$\frac{W}{t}$得，電梯運行消耗的電能：
W_運行=P_額t_運行=25kW×t_運行，
電梯待機(jī)消耗的電能：
W_待機(jī)=P_待機(jī)t_待機(jī)=1kW×t_待機(jī)，
則電梯平均每天消耗的電能：
W=W_運行+W_待機(jī)，即：25kW×t_運行+1kW×t_待機(jī)=72kW•h---①
t_運行+t_待機(jī)=12h---②
聯(lián)立①②可解得：t_運行=2.5h，t_待機(jī)=9.5h；
則該觀光電梯的“運行頻次比”：
ω=$\frac{{t}_{待機(jī)}}{{t}_{運行}}$=$\frac{9.5h}{2.5h}$=3.8．
故答案為：（1）透光；7000；（2）C；（3）上升；大于；（4）①見上圖；②20；��；（5）3.8．

點評 本題以觀光電梯為背景，涉及到的材料、力與運動、電學(xué)等知識點，綜合性強(qiáng)，關(guān)鍵能從材料中提取有用的信息，熟練運學(xué)過的知識來解決實際問題，有一定的難度．