Question

（選做題1）螺旋常和杠桿連接在一起使用，達到省力的目的．那么螺旋是如何省力的呢？下面以舉重螺旋（千斤頂）為例進行分析．如圖為舉重螺旋的結構示意圖，設螺距為h，螺旋手柄末端到螺旋軸線的距離為l，當螺旋旋轉一周時，重物被升高一個螺距．若這個螺旋的機械效率為η，用它將重力為G的物體舉起，需要作用在手柄上的動力F為多少？
（選做題2）小紅和小明在收聽新聞中發現：海嘯、山洪、泥石流、火山爆發等自然災害頻繁發生．小紅和小明分頭查閱了許多資料，得到了如下的一些信息：

①發生海嘯時，海洋中聚積的能量造成滔天巨浪，形成一堵堵水墻狠命向岸上拍擊，造成嚴重的人員財產損失	②潮汐能也是蘊含在海洋中的一種能量．利用潮汐來推動發電機發電的技術已日趨成熟	③火山爆發時，將大量的地熱能帶到地面，熾熱巖漿將所到之處的動植物化為焦土	④地熱能，被看作是人類歷史上開辟的又一個新能源，它可直接用在住室取暖、溫室、供熱和工業上的發電
⑤水力發電是利用江河水流從高處流到低處存在的勢能進行發電	⑥雨季，長江洪水爆發，就會沖毀堤壩，淹沒大批農田和城鎮	⑦泥石流經常突然爆發，所到之處破壞性極大，一切盡被摧毀	⑧封山育林、停耕還林可以固結表土，降低泥石流的發生頻率

（1）他們經過討論將上述能量釋放分為了兩大類：一類屬于有益的能量，如：

②④⑤

；另一類屬于有害的能量，如：

①③⑥⑦

．
（2）他們發現海嘯、山洪、泥石流、火山爆發、潮汐能、水能的共同特點是蘊含了大量的

動

能和

重力勢

能，一旦釋放可以產生強大的破壞力．
（3）他們了解到災害的直接原因是由動能引起的，它的大小跟物體的

質量

和

速度

有關，對質量和速度相比，哪個對物體的動能影響更大呢？他們查閱了資料，得知動能的大小：E_k=

1

2

mv²．
（4）請你利用E_k=

1

2

mv²計算，發生泥石流時，泥石流的速度是15m/s，求一塊0.3kg的小石頭的動能是

33.75

J．可見大量的石頭滑下能產生巨大能量．

Answer 1

分析：選做題1：利用W=Gh求有用功，再利用機械效率的公式算出總功，最后利用W=Fs可求動力；
選做題2：（1）有益的能量就是對人類有好的作用，能被人類利用；有害的能量主要是對人類的生產和生活有很大的破壞作用，不能被人類利用；
（2）海嘯、山洪、泥石流、火山爆發、潮汐能、水能都具有很強的機械性能；
（3）影響動能的因素主要與質量和速度有關；
（4）根據公式E_k=

1

2

mv²可求石頭的動能．

解答：解：選做題1：螺旋旋轉一周時，有用功W有=Gh
當作用在手柄末端上的動力為F時，此時力臂為L，當螺旋旋轉一周時，F移動的距離是S=2πL
做的總功W總=Fs=F×2πL
此時螺旋的機械效率為η=

W有

W總

=

Gh

F2πL

；
∴作用在手柄上的動力：
F=

Gh

2πηL

；
選做題2：（1）有益的能量有②④⑤，可以被人來利用；有害的能量有①③⑥⑦，對人類的生活造成了破壞；
（2）海嘯、山洪、泥石流、火山爆發、潮汐能、水能的共同特點是蘊含了大量的動能和重力勢能；
（3）動能的大小跟物體的質量和速度有關；
（4）一塊0.3kg的小石頭的動能是E_k=

1

2

mv²=

1

2

×0.3kg×（15m/s）²=33.75J；
故答案為：（1）②④⑤；①③⑥⑦；
（2）動；重力勢；  
（3）質量；速度；  
（4）33.75．

點評：本題考查能量轉化的有關問題，主要是分清哪些能量對人類有有益的，哪些是有害的，本題考查知識點比較多，解題時一定要細心．