“重力電燈”是一種依靠重力做功產生電能的環保型電源,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...
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問題詳情:
“重力電燈”是一種依靠重力做功產生電能的環保型電源,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重力勢能,然後沙袋通過減速器勻速下落帶動發電機發電,點亮燈泡.
(1)發電機是“重力電燈”的核心部件之一,發電機的線圈在磁場中 磁感線產生電流,這種電流是電 (選填“直流”或“交流”).發電的過程屬於 (選填“電生磁”或“磁生電”),這個過程將 能轉化為電能.
(2)“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 A,它工作 h消耗0.01度的電能.
(3)將一個重為400N的沙袋舉高1.8m後從靜止開始釋放至落地,重力做功 J,調節減速器,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燈泡正常發光 s.此時沙袋通過減速器勻速下落的速度為 m/s.
【回答】
【考點】電磁感應;電功率與電能、時間的關係;電功率與電壓、電流的關係.
【分析】(1)產生感應電流的關鍵是:閉合電路的部分導體,做切割磁感線運動;當發電機中沒有換向器時,產生的電流為交流電;
根據消耗的能量和得到的能量得出能量的轉化;
(2)根據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;
(3)根據W=Gh即可求出重力做的功;根據機械效率和W=Pt即可求出燈泡工作的時間;根據速度公式即可求出沙袋下落的速度.
【解答】解:(1)發電機的線圈在磁場中切割磁感線產生電流,由於沒有換向器,因此這種電流是交流電;發電的過程屬於磁生電,這個過程消耗了機械能,得到了電能,因此將機械能轉化為電能.
(2)由P=UI可得,燈泡正常工作時的電流:I===0.5A;
由W=Pt可得,消耗0.01度的電能,燈泡工作的時間:t===10h;
(3)重力做的功:W′=Gh=400N×1.8m=720J;
由ηW′=Pt可得:
80%×720J=1W×t
t==576s;
沙袋通過減速器勻速下落的速度:v===3.125×10﹣3m/s.
故*為:(1)切割;交流;磁生電;機械;(2)0.5;10;(3)720;576;3.125×10﹣3.
知識點:九年級下
題型:綜合題
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