Question

7．重力燈是英國里弗斯設計的一款概念環(huán)保燈，它是通過一定的裝置將重力勢能轉(zhuǎn)化為電能的設備，如圖所示．已知沙袋重力為200N，用滑輪系統(tǒng)將它提升到2m高處，然后放手讓沙袋下降到地面，此過程中重力所做的功是400J，利用滑輪系統(tǒng)的目的是省力且改變拉力的方向，傳動裝置帶動發(fā)電機發(fā)電，發(fā)電機的工作原理是電磁感應．已知重力燈功率為0.5W，重力勢能轉(zhuǎn)化為電能效率為50%，則每舉高一次該沙袋使重力燈正常照明400s．

Answer 1

分析 （1）已知沙袋重力和下降的高度，利用W=Gh計算重力所做的功；
（2）根據(jù)滑輪組的工作特點分析解答；
（3）閉合電路中的一部分導體切割磁感線時，電路會產(chǎn)生感應電流；
（4）根據(jù)重物重力做的功與電能之間的關系得到電能的大小，又知燈的功率，利用P=$\frac{W}{t}$變形計算時間；

解答 解：（1）重力所做的功：W=Gh=200N×2m=400J；
（2）由圖可知，該滑輪系統(tǒng)是有一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組，既可以省力，又可以改變拉力的方向；
（3）發(fā)電機的工作原理是電磁感應現(xiàn)象，即閉合電路中的一部分導體切割磁感線時，電路會產(chǎn)生感應電流；
（4）由η=$\frac{{W}_{電}}{W}$得重物重力做的功轉(zhuǎn)化的電能為：
W_電=Wη=400J×50%=200J，
由P=$\frac{W}{t}$得每舉高一次重物能使該燈正常照明的時間：
t=$\frac{{W}_{電}}{P}$=$\frac{200J}{0.5W}$=400s；
故答案為：（1）400；（2）省力且改變拉力的方向；（3）電磁感應；（4）400．

點評 本題考查功的計算、滑輪組的工作特點、電功率與電能、時間的關系，屬于常見題型，熟練掌握相關的公式是解題的關鍵．