Question

图为一电动拉门的部分控制电路和工作原理示意图，A为电动机，c为电磁铁，D为衔铁，E为控制电路电源，F为弹簧，B为电子控制开关，G为电动机工作电路开关电动机工作电压为220V，工作电流为1A，电动机内阻为5Ω．当需要闭合拉门时，电动机匀速拉动细绳并通过滑轮组带动拉门运动，电动拉门经过2s完全闭合，所移动的距离为2m．（忽略滑轮组工作时的能量损失）
（1）若要自动拉门闭合，控制电路的开关B应当是闭合还是断开？
（2）电动机工作时的功率是多少？电动机发热的功率是多少？
（3）电动拉门完全闭合过程中，拉力对拉门需要做多少功？拉门所受的拉力多大？

Answer 1

解：（1）自动拉门闭合时需要电动机工作拉动滑轮，所以应闭合开关接通电路，让电磁铁通电产生磁性，吸引衔铁，使电动机电路处于工作状态；
（2）电动机工作时的功率P=UI=220V×1A=220W，
因为电动机的内阻会发热，根据焦耳定律得：发热功率为P₁=I²R=（1A）²×5Ω=5W；
（3）电动机工作时消耗的电能一部分因电动机的内阻发热而消耗，所以电动机对拉门做功的功率为：P₂=P-P₁=220W-5W=215W；
所以电动机对拉门做的功为：W₂=P₂t=215W×2s=430J；
则对拉门的拉力F===215N．
答：（1）若要自动拉门闭合，控制电路的开关B应是闭合；
（2）电动机工作时的功率是220W；电动机发热的功率是5W；
（3）电动拉门完全闭合过程中，拉力对拉门需要做430J的功，拉门所受的拉力为215N．
分析：（1）根据自动拉门闭合时的运动方向分析滑轮组的拉力方向，得出控制电路的工作状态；
（2）根据P=UI求电动机工作时的功率，利用P=I²R求发热功率；
（3）根据电动拉门经过2s完全闭合可知：电动机工作2s时所做的功就是拉力对拉门做的功，根据滑轮组的使用得出拉门时拉力移动的距离，利用F=即可拉力．
点评：此题综合性很强，既考查了对功和功率的计算，也考查了电动机中能量转化特点，注意电动机工作时电能转化为内能和机械能．