| 1998年高考物理上海卷第15题质疑
1998年高考上海卷第15题：某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯,该扶梯在电压为380V的电机带动下以0.4m/s的恒定速率向斜上方移动,电动机的最大输出功率为4.9kW.不载人时测得电动机中的电流为5A,若载人时扶梯的移动速率和不载人时相同,则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数为______.（设人的平均质量为60kg,g=10m/s2） 《中学物理教学参考》1998年第11期第36页称赞该题“较好地体现了理论联系实际,学以致用的教学原则,能有效地考查学生的创新意识.”笔者不以为然. 命题组给出的参考答案是：25人。要得出这样一个答案,需要做以下考虑： 空载时和载人时,扶梯的机械能都是保持不变.空载时,电动机输出的能量全部转化为扶梯传动系统的内能;载人时,电动机输出的能量转化为扶梯传动系统的内能和乘客的重力势能.电动机输出功率最大时,所载的人数就是所求的“最多人数”.电动机每秒输出的能量P=4900瓦;n个乘客每秒增加的重力势能P'=nmgvsinθ=120n瓦;空载时扶梯传动系统每秒产生的内能P''=UI=380×5瓦=1900瓦.载人时电梯传动系统每秒产生的内能P'''满足 P'''=P'' ………(1) 又 P=P'+P''' ………(2) 由以上两式得： 4900=120n+1900, n=25. 但是P'''是否等于或约等于P''呢?笔者以为,载人越多,传动部位压力就越大,摩擦力就越大,相同时间内产生的内能就越多,P'''是大于P''的;当乘客的质量接近于或大于扶梯移动部分的质量时,P'''将明显超过P''.这样考虑,就得不到n=25这个答案.处理这样的问题时，P'''与P''之间的差别是不能忽略的，作为教师不能教学生胡乱地忽略重要的因素。 下面按照命题组期望的思路，来考虑一架水平运动的自动扶梯：因为站在自动扶梯上的人机械能不变，人的存在就不会使扶梯额外消耗电功率。所以，载上许多人以后，扶梯仍能以空载时的速度运动，消耗的电功率跟空载时一样。怎么会得出这个不符合常识的推论的呢？就是因为盲目地假定载上人以后，传动系统单位时间产生的内能仍是原来的数值。 这个填空题不能用来正确地测量考生的知识水平，更谈不上评价考生有怎样的创新意识。
(1998年10月初稿，1999年12月第1次修改，2002年10月第2次修改。) |