Question

2．2015年4月25日14時(shí)11分，尼泊爾（北緯28.2度，東經(jīng)84.7度）發(fā)生8.1級(jí)地震，震源深度20千米，余震70次．截至2015年5月5日，地震至少造成7557人死亡，14536人受傷，中國(guó)西藏、印度、孟加拉國(guó)、不丹等地均出現(xiàn)人員傷亡．我國(guó)武警救援隊(duì)參與了災(zāi)區(qū)的救援任務(wù)．在救援過(guò)程中，隊(duì)員們使用了“高壓起重氣墊”，高壓起重氣墊是一種適合于地震救災(zāi)的起重工具．它由如圖甲所示的高壓氣瓶、氣管、閥門與氣墊連接而成．起重時(shí)，氣墊放入重物與地面的間隙之間，由高壓氣瓶向氣墊內(nèi)充氣，氣墊在短時(shí)間內(nèi)可把重物舉起一定高度．

（1）高壓氣瓶向氣墊內(nèi)充氣時(shí)，氣瓶?jī)?nèi)的氣體溫度降低，內(nèi)能減�。�如果高壓起重氣墊在5s內(nèi)可將10⁵N的物體舉高0.1m，則其功率為2×10³W．
（2）圖乙中，質(zhì)地均勻的長(zhǎng)方體石板長(zhǎng)為2m、重為6×10⁴N．當(dāng)氣墊內(nèi)最高氣壓比外界高10⁶Pa時(shí)，石板恰好被頂起，此時(shí)氣墊和石板的接觸面是連長(zhǎng)為20cm的正方形．氣墊恰好頂起石板時(shí)，氣墊的中心至少離石板右端的支點(diǎn)O多遠(yuǎn)？1.5m．

Answer 1

分析 （1）做功可以改變物體的內(nèi)能，物體對(duì)外做功，物體的內(nèi)能減小，溫度降低；
求解做功的功率可以利用公式P=$\frac{W}{t}$進(jìn)行求解計(jì)算；
（2）已知?jiǎng)恿�和阻力，可結(jié)合杠桿平衡條件公式F₁l₁=F₂l₂求解動(dòng)力臂的大小．

解答 解：（1）高壓氣瓶向氣墊內(nèi)充氣時(shí)，氣體會(huì)對(duì)外做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，氣瓶?jī)?nèi)的氣體的內(nèi)能減小，溫度降低；
高壓起重氣墊克服重力做的功W=Gh=10⁵N×0.1m=10⁴J；
則P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1{0}^{4}J}{5s}$=2000W；
（2）阻力臂是指支點(diǎn)到阻力作用線的距離，氣墊剛好頂起石板時(shí)的阻力臂l₂如圖所示：

F₁=pS=10⁶Pa×0.2m×0.2m=4×10⁴N
根據(jù)F₁l₁=F₂l₂得：
l₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{F}_{1}}$=$\frac{G{L}_{2}}{{F}_{1}}$=$\frac{6×1{0}^{4}N×1m}{4×1{0}^{4}N}$=1.5m；
故答案為：（1）降低；減少；2×10³；（2）1.5m．

點(diǎn)評(píng) 解決此類綜合題目，要結(jié)合壓強(qiáng)公式、功率公式及改變物體內(nèi)能的方式進(jìn)行分析解答．