Question

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观光电梯

电梯是一种用于多层建筑乘人或载物的运输工具．电梯的简易结构如图甲所示．电梯轿厢和配重分别挂在主电动机的两侧，在电梯半载时，轿厢总重和配重的重力基本相等．满载上升时，主电动机提供动力，驱动轿厢．

额定电压/V	220
额定运行功率/kW	25
待机功率/kW	1
最大载重/N	4000
轿厢质量/kg	500

如图乙所示，为某商业大厦安装的观光电梯，其相关参数如上表．为了安全，电梯设置了超载自动报警系统，其工作原理如图丙所示．控制电路的电源电压U为12V，压力传感器的电阻R与所受压力F的关系图像如图丁所示，电磁继电器阻值可忽略．当电流大于0.2A时，会启动警报系统，同时无论如何按压电梯控制器，门电动机均不工作．此外，电梯需经常保养，“运行频次比ω”是电梯养护的重要指标，ω一般用电梯每天平均待机时间与运行时间之比来表示．

（1）为便于观光，电梯的外壁采用玻璃材料，主要是因为玻璃有较好的_________性．该观光电梯配重的重力约为_________N．（g=10N/kg）

（2）下列有关该电梯的说法中，正确的是_________．

A．主电机与钢丝绳之间的摩擦为有害摩擦

B．超载自动报警系统中电磁铁的右端为S极

C．电梯满载上行时，电动机需顺时针转动

D．报警电铃的工作原理是电磁感应

（3）乙图中，当站在上升的B电梯里的乘客看到A电梯在上升，则可推知A电梯在_________，且速度_________（选填“大于”、“小于”或“等于”）B电梯的速度．

（4）①根据题意，补全超载自动报警系统中的受控电路．（要求导线不相交）②控制电路中R₀=_________Ω．若使用一段时间，电梯未满载就报警，则说明R₀的阻值变_________（选填“大”或“小”）．

（5）该商业大厦每天营业时间为12h，设电梯均在额定功率下运行．经测算，该观光电梯平均每天耗电72kW•h，则该观光电梯的“运行频次比”ω=_________．

Answer

透光 7000 C 上升 大于 20 小 3.8

【解析】

（1）乘客在随电梯竖直上升的过程中，可透过玻璃欣赏到楼外美丽的城市景色，所以为便于观光，电梯的外壁采用玻璃材料，主要是因为玻璃有较好的透光性，轿厢的重力：G轿厢=mg=500kg×10N/kg=5000N，电梯半载时：G半载=G最大/2=4000N/2=2000N，由题意知，配重的重力：G配=G轿厢 +G半载=5000N+2000N=7000N，

（2）主电机与钢丝绳之间的摩擦使钢丝绳上升，该摩擦属于有益摩擦，故A错误；超载自动报警系统报警时，电流从电磁铁的右端导线流入，利用安培定则判断出电磁铁的右端为N极，左端为S极，故B错误；电梯满载上行时，钢丝绳对轿厢由向上的拉力，所以电动机需顺时针转动对其产生向上的摩擦力，故C正确；报警电铃的工作原理是电的磁效应，故D错误，故选C。

（3）当站在上升的B电梯里的乘客看到A电梯在上升，此时B电梯里的乘客以自己的电梯为参照物，可推知A电梯在 上升，且速度大于B电梯的速度；

（4）①由题意可知，当电梯超载时，压力增大，控制电路电阻减小，电磁铁的磁性增强，将衔铁吸向左侧，动触点与左侧触电接触，电铃所在的电路接通，电铃工作，发出报警声；当电梯未超载时，压力较小，控制电路电阻较大，电磁铁的磁性较弱，在弹簧的作用下，动触点与右侧触电接触，电动机所在的电路接通，电动机工作，电梯正常运行；电路如图所示：

②当电梯刚好满载时，即压力传感器所受压力F=G最大=4000N，由图象可知，压力传感器的电阻R=40Ω，由欧姆定律得，电路总电阻：R总=U/I=12V/0.2A=60Ω，根据串联电路电阻特点可知，R0的阻值：R0=R总-R=60Ω-40Ω=20Ω，

当电梯未满载时，压力传感器所受压力变小，由图象可知，压力传感器的电阻变大，由于电梯报警时的电流和电源电压不变，根据R总=U/I可知，电路总电阻不变，则说明R0的阻值变小；

（5）由P=W/t得，电梯运行消耗的电能：W运行=P额t运行 =25kW×t运行，

电梯待机消耗的电能：W待机=P待机t待机 =1kW×t待机，

则电梯平均每天消耗的电能：W=W运行+W待机，即：25kW×t运行+1kW×t待机=72kW•h---①，t运行+t待机=12h---②

联立①②可解得：t运行=2.5h，t待机 =9.5h；

则该观光电梯的“运行频次比”：ω=t待机/t运行=9.5h/2.5h=3.8