在楼房建设工地上,“塔吊”是常见的一种起重设备,如图所示是“塔吊”的示意图.假设某塔吊配置的电动机铭牌上标有:额定电压380V,额定功率38kW,线圈电阻0.4Ω.在一次吊起重物时,电动机正常工作20s,把重物吊起20m.求:(1)该电动机在这次吊起重物的过程中消耗的电能.(2)电动机工作过程中,线圈产生的热量.(3)在该起重设备中,电能转化为机械能的总量(4)如果这次吊起重物的机械效率为80%,则被吊重物的重力为多少牛?

问题描述:

在楼房建设工地上,“塔吊”是常见的一种起重设备,如图所示是“塔吊”的示意图.假设某塔吊配置的电动机铭牌上标有:额定电压380V,额定功率38kW,线圈电阻0.4Ω.在一次吊起重物时,电动机正常工作20s,把重物吊起20m.求:

(1)该电动机在这次吊起重物的过程中消耗的电能.
(2)电动机工作过程中,线圈产生的热量.
(3)在该起重设备中,电能转化为机械能的总量
(4)如果这次吊起重物的机械效率为80%,则被吊重物的重力为多少牛?

(1)由于电动机正常工作,消耗的功率等于额定功率,即P=38kW=3.8×104W,工作时间t=20s,所以电动机消耗的电能为:
W=Pt=3.8×104W×20s=7.6×105J;
(2)电动机正常作时的电流:
I=

P
U
=
3.8×104W
380W
=100A
线圈产生的热量:Q=I2Rt=(100A)2×0.4Ω×20s=8×104J;
(3)电流产生热量消耗的电能W1=Q=8×104J,电能转化为机械能的总量为
W=W-W1=7.6×105J-8×104J=6.8×105J;
(4)因为η=
W有用
W
=
Gh
W
即 80%=
G×20m
6.8×105J

解得G=2.72×104N.
答:(1)该电动机在这次吊起重物的过程中消耗的电能为7.6×105J.
(2)电动机工作过程中,线圈产生的热量为8×104J.
(3)在该起重设备中,电能转化为机械能的总量为6.8×105J.
(4)如果这次吊起重物的机械效率为80%,则被吊重物的重力为2.72×104N.
答案解析:(1)已知电动机的额定功率和工作的时间,根据公式W=Pt可求消耗的电能.
(2)已知电动机的额定功率和额定电压,根据公式I=
P
U
可求电动机正常工作时的电流,线圈产生的热量根据公式Q=I2Rt可求.
(3)已知电动机消耗的电能和产生的热量,二者之差就是对电能转化成的机械能;
(4)已知机械效率,可求克服物体重力做的有用功,最后利用公式W=Gh求出物体的重力.
考试点:电功的计算;机械效率;焦耳定律.
知识点:本题考查消耗电能、产生热量、物体的重力等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是求物体的重力,这也是本题的重点,解题过程中还要注意单位的换算.