- 热功率
- 共60题
如图所示,为一电动机,AB两端可接电压,电压表、电流表均为理想电表。现用电动机将质量为m=50kg的物体从深井中提出。当电压表示数为40V时,电动机不转,此时电流表示数为10A。当电压表示数变为220V时,电动机恰好能正常工作,物体由静止开始向上加速,此时电流表示数为5A。经过4秒钟,物体到达井口,此时恰好能匀速运动,g=10 m/s2,求:
(1)电动机的内阻;
(2)电动机输出的机械功率;
(3)井的深度。
正确答案
解:(1)电动机不转动时,由得
(2)
(3)当到达匀速时
对物体到井底到刚拉到井口过程,由得
环保汽车将为2008年奥运会场馆服务。某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车,总质量m=3×103 kg。当它在水平路面上以v=36 km/h的速度匀速行驶时,驱动电机的输入电流I=50 A,电压U=300 V。在此行驶状态下
(1)求驱动电机的输入功率P电;
(2)若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机,求汽车所受阻力与车重的比值(g取10 m/s2);
(3)设想改用太阳能电池给该车供电,其他条件不变,求所需的太阳能电池板的最小面积。结合计算结果,简述你对该设想的思考。
已知太阳辐射的总功率P0=4×1026 W,太阳到地球的距离r=1.5×1011 m,太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗,该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%。
正确答案
解:(1)驱动电机的输入功率
(2)在匀速行驶时
汽车所受阻力与车重之比
(3)当阳光垂直电磁板入射时,所需板面积最小,设其为S,距太阳中心为r的球面面积
若没有能量的损耗,太阳能电池板接受到的太阳能功率为,则
设太阳能电池板实际接收到的太阳能功率为P
由于,所以电池板的最小面积
分析可行性并提出合理的改进建议
电动自行车是目前一种较为时尚的代步工具,某厂生产的一种电动自行车,设计质量(包括人)为m=80kg,动力电源选用能量存储量为“36V 10Ah”,即输出电压恒为36V,工作电流与工作时间的乘积为10安培小时的蓄电池(不计内阻),所用电源的额定输出功率P=180W,由于电动机发热造成的损耗(其它损耗不计),自行车的效率为η=80%。如果自行车在平直公路上行驶时所受阻力跟行驶速率和自行车对地面的压力的乘积成正比,即f=kmgv,其中k=5.0×10-3 s·m-1,g取10m/s2。求:
(1)该自行车保持额定功率行驶的最长时间是多少?
(2)自行车电动机的内阻为多少?
(3)自行车在平直的公路上能达到的最大速度为多大?
正确答案
解:(1)根据公式:P=IU,I=5A
再根据电池容量可得:
(2)P热=P-80%P=I2r,r=1.44Ω
(3)经分析可知,当自行车以最大功率行驶且达匀速时速度最大,因此有:F牵=kmgvm
而F牵=
联立代入数据可得:vm=6m/s
如图所示是利用电动机提升重物的示意图,其中D是直流电动机。p是一个质量为m的重物,它用细绳拴在电动机的轴上。闭合开关s,重物p以速度v匀速上升,这时电流表和电压表的示数分别是I=5.0A和U=110V,重物p上升的速度v=0.70m/s。已知该装置机械部分的机械效率为70%,重物的质量m=45kg(g取10m/s2)。求:
(1)电动机消耗的电功率P电;
(2)绳对重物做功的机械功率P机;
(3)电动机线圈的电阻R。
正确答案
解:(1)电动机消耗的电功率为P电=UI=5.5×110W=550W
(2)绳对重物做功的机械功率为P机=mgv=45×10×0.70W=315W
(3)电动机输出的电功率为P机出==
W=450W
电动机线圈的电阻R的发热功率为P电-P机出=100W
由,得电动机线圈的电阻R=
有一个用直流电动机提升重物的装置,重物的质量m=50 kg,电路电压为120 V,当电动机以v=0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流I=5 A,求:
(1)电动机线圈的电阻R等于多少?
(2)电动机对该重物的最大提升速度是多少?
(3)若因故障电动机不能转动,这时通过电动机的电流是多大,电动机消耗的电功率又为多大?(取g=10 m/s2)
正确答案
解:(1)设电动机输入功率为P,输出功率为P1,热消耗功率为P2,则有
P=P1+P2=mgv+I2R
R=Ω =6 Ω
(2)P1=P-P2=UI-I2R=-R(I-)2+
当=I时,P1有最大值为
当I==10 A,电动机的输出最大功率P1大=
=600 W
由于P1大=mgv大,有v大==1.2 m/s
(3)因电动机不能转动,此时电路中电流最大,最大电流为I大==20 A
电动机消耗的功率也最大P2大=I2大R=2400 W
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