解题思路:(1)小明对电梯地面的压力等于自身的体重,知道受力面积,根据公式p=[F/S]求出小明对电梯地面的压强;
(2)根据速度公式求出电梯匀速上升的速度,根据W=Gh求出电梯对小明做的功,根据P=[W/t]求出电梯对小明做功的功率;
(3)在控制电路中,当压敏电阻R2受到的压力F增大时,其阻值减小,根据欧姆定律可知电路中电流的变化,再根据电磁铁中电流增大时磁性增强判断此时电磁铁的磁性的变化;
(4)根据G=mg求出乘客的重力,也就是对电梯的压力,找出图象中压力对应的R2电阻值,根据欧姆定律的知识计算出此时电路中的电流,将这个电流和20mA比较得出结论.
(1)小明对电梯地面的压力:
F=G=500N,
小明对电梯地面的压强:
p=[F/S]=[500N
0.05m2=104Pa;
(2)电梯匀速上升的速度:
v=
s/t]=[15m/20s]=0.75m/s,
电梯对小明做的功:
W=Gh=500N×15m=7500J,
电梯对小明做功的功率:
P=[W/t]=[7500J/20s]=375W;
(3)在控制电路中,当压敏电阻R2受到的压力F增大时,其阻值减小,电路中的总电阻减小,
根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,电流增大时电磁铁的磁性增强;
(4)电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时,电梯受到的压力等于乘客的重力,即
F=G=mg=1000kg×10N/kg=10000N,
由图乙,当压力F=10000N,对应的压敏电阻阻值R2=100Ω
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴控制电路中的电流:
I=[U
R1+R2=
6V/100Ω+100Ω]=0.03A=30mA,
∵30mA>20mA,
∴此时电梯超载.
答:(1)小明对电梯地面的压强为104Pa;
(2)在此过程中,电梯上升的速度为0.75m/s,电梯对小明做了7500J的功,电梯对小明做功的功率为375W;
(3)增强;
(4)此时电梯超载.
点评:
本题考点: 压强的大小及其计算;速度的计算;功的计算;功率的计算;欧姆定律的变形公式;电阻的串联.
考点点评: 本题考查了压强、速度、功、功率的计算和串联电路的特点、欧姆定律的灵活应用,明白电梯超载自动报警系统的工作原理是电磁铁和知道电磁铁磁性的强弱与电流的关系是解决本题的关键.