Question

【題目】當(dāng)前城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程中，在一些場館和樓房建設(shè)工地上，常見一種“塔吊”的起重設(shè)備，其主要組成為電動(dòng)機(jī)和機(jī)械兩部分，如圖所示．假設(shè)某“塔吊”配置的電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)有：額定電壓380V，額定功率38kW，線圈電阻0.5Ω．在一次起吊中，該“塔吊”電動(dòng)機(jī)正常工作25s，把質(zhì)量為3t的重物吊起22m（g取10N/kg）．求：
（1）電動(dòng)機(jī)吊起重物的過程中消耗的電能．
（2）電動(dòng)機(jī)正常工作過程中線圈產(chǎn)生的熱量．
（3）該次起吊過程中“塔吊”機(jī)械部分的機(jī)械效率．

Answer 1

【答案】
（1）解：由于電動(dòng)機(jī)正常工作，消耗的功率等于額定功率，即P=38kW=3.8×104W，工作時(shí)間t=25s，所以電動(dòng)機(jī)消耗的電能為：

W=Pt=3.8×104W×25s=9.5×105J

答：電動(dòng)機(jī)吊起重物的過程中消耗的電能9.5×105J

（2）解：電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的電流：I= = =100A

線圈產(chǎn)生的熱量：Q=I2Rt=（100A）2×0.5Ω×25s=1.25×105J

答：電動(dòng)機(jī)正常工作過程中線圈產(chǎn)生的熱量1.25×105J

（3）解：線圈電流產(chǎn)生熱量即該“塔吊”本身消耗的電能為W1=Q=1.25×105J，

所以“塔吊”電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的總量，即機(jī)械部分所做的總功為：W總=W﹣W1=9.5×105J﹣1.25×105J=8.25×105J

該次起吊過程中“塔吊”機(jī)械部分的機(jī)械效率：

η= ×100%= ×100%= ×100%=80%

答：該次起吊過程中“塔吊”機(jī)械部分的機(jī)械效率80%．

【解析】（1）已知電動(dòng)機(jī)的額定功率和工作的時(shí)間，根據(jù)公式W=Pt可求消耗的電能．（2）已知電動(dòng)機(jī)的額定功率和額定電壓，根據(jù)公式I= 可求電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的電流，線圈產(chǎn)生的熱量根據(jù)公式Q=I2Rt可求．（3）已知電動(dòng)機(jī)消耗的電能和產(chǎn)生的熱量，二者之差就是對(duì)電能轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能，利用W有=Gh可求克服物體重力做的有用功，最后利用公式η= 求出機(jī)械效率．