Question

12．“重力電燈”是一種依靠重力做功產(chǎn)生電能的環(huán)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(zhuǎn)化為沙袋的重力勢能，然后沙袋通過減速器勻速下落帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，點(diǎn)亮燈泡．
（1）發(fā)電機(jī)是“重力電燈”的核心部件之一，發(fā)電機(jī)的線圈在磁場中切割磁感線產(chǎn)生電流，這種電流是電交流（選填“直流”或“交流”）．發(fā)電的過程屬于磁生電（選填“電生磁”或“磁生電”），這個(gè)過程將機(jī)械能轉(zhuǎn)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(shí)電流為0.5 A，它工作10 h消耗0.01度的電能．
（3）將一個(gè)重為400N的沙袋舉高1.8m后從靜止開始釋放至落地，重力做功720 J，調(diào)節(jié)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(zhuǎn)化為燈泡的電能，此時(shí)發(fā)電機(jī)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(fā)光576s．此時(shí)沙袋通過減速器勻速下落的速度為3.125×10^-3m/s．

Answer 1

分析 （1）產(chǎn)生感應(yīng)電流的關(guān)鍵是：閉合電路的部分導(dǎo)體，做切割磁感線運(yùn)動；當(dāng)發(fā)電機(jī)中沒有換向器時(shí)，產(chǎn)生的電流為交流電；
根據(jù)消耗的能量和得到的能量得出能量的轉(zhuǎn)化；
（2）根據(jù)P=UI的變形公式可求出燈泡正常工作時(shí)的電流；由W=Pt即可求出消耗0.01度電所用的時(shí)間；
（3）根據(jù)W=Gh即可求出重力做的功；根據(jù)機(jī)械效率和W=Pt即可求出燈泡工作的時(shí)間；根據(jù)速度公式即可求出沙袋下落的速度．

解答 解：（1）發(fā)電機(jī)的線圈在磁場中切割磁感線產(chǎn)生電流，由于沒有換向器，因此這種電流是交流電；發(fā)電的過程屬于磁生電，這個(gè)過程消耗了機(jī)械能，得到了電能，因此將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能．
（2）由P=UI可得，燈泡正常工作時(shí)的電流：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{2V}$=0.5A；
由W=Pt可得，消耗0.01度的電能，燈泡工作的時(shí)間：t=$\frac{W}{P}$=$\frac{0.01kW•h}{0.001kW}$=10h；
（3）重力做的功：W′=Gh=400N×1.8m=720J；
由ηW′=Pt可得：
80%×720J=1W×t
t=$\frac{80%×720J}{1W}$=576s；
沙袋通過減速器勻速下落的速度：v=$\frac{s}{t}$=$\frac{1.8m}{576s}$=3.125×10^-3m/s．
故答案為：（1）切割；交流；磁生電；機(jī)械；（2）0.5；10；（3）720；576；3.125×10^-3．

點(diǎn)評 本題綜合考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象、功、功率計(jì)算公式的應(yīng)用以及速度的計(jì)算；涉及的內(nèi)容較多，但都屬于基礎(chǔ)知識考查范圍．