问题详情:
“重力电灯”是一种依靠重力做功产生电能的环保型电源,如图,在使用过程中,首先由人将沙袋举高,使人的生物能转化为沙袋的重力势能,然后沙袋通过减速器匀速下落带动发电机发电,点亮灯泡.
(1)发电机是“重力电灯”的核心部件之一,发电机的线圈在磁场中 磁感线产生电流,这种电流是电 (选填“直流”或“交流”).发电的过程属于 (选填“电生磁”或“磁生电”),这个过程将 能转化为电能.
(2)“重力电灯”灯泡的额定功率为1W,额定电压为2V,则该灯泡正常工作时电流为 A,它工作 h消耗0.01度的电能.
(3)将一个重为400N的沙袋举高1.8m后从静止开始释放至落地,重力做功 J,调节减速器,让沙袋匀速下落,且沙袋下落过程中重力势能减小量的80%转化为灯泡的电能,此时发电机的输出电压恰为灯泡的额定电压,则一次举高沙袋能让额定功率为1W灯泡正常发光 s.此时沙袋通过减速器匀速下落的速度为 m/s.
【回答】
【考点】电磁感应;电功率与电能、时间的关系;电功率与电压、电流的关系.
【分析】(1)产生感应电流的关键是:闭合电路的部分导体,做切割磁感线运动;当发电机中没有换向器时,产生的电流为交流电;
根据消耗的能量和得到的能量得出能量的转化;
(2)根据P=UI的变形公式可求出灯泡正常工作时的电流;由W=Pt即可求出消耗0.01度电所用的时间;
(3)根据W=Gh即可求出重力做的功;根据机械效率和W=Pt即可求出灯泡工作的时间;根据速度公式即可求出沙袋下落的速度.
【解答】解:(1)发电机的线圈在磁场中切割磁感线产生电流,由于没有换向器,因此这种电流是交流电;发电的过程属于磁生电,这个过程消耗了机械能,得到了电能,因此将机械能转化为电能.
(2)由P=UI可得,灯泡正常工作时的电流:I===0.5A;
由W=Pt可得,消耗0.01度的电能,灯泡工作的时间: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;
沙袋通过减速器匀速下落的速度:v===3.125×10﹣3m/s.
故*为:(1)切割;交流;磁生电;机械;(2)0.5;10;(3)720;576;3.125×10﹣3.
知识点:九年级下
题型:综合题