Question

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(mén)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

 

，內(nèi)能

 

．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

 

W．
（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邊長(zhǎng)為20cm的正方形．
①請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫(huà)出氣墊恰好頂起石板時(shí)的阻力臂l₂．
②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)？

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=

W

t

進(jìn)行求解計(jì)算；
（2）①阻力臂是指支點(diǎn)到阻力作用線的距離；
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=

W

t

=

104J

5s

=2000W；
故答案為：（1）降低，減少，2×10³；
（2）①由定義可知阻力臂是指支點(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：

②F₁=pS=10⁶Pa×0.2m×0.2m=4×10⁴N
根據(jù)F₁l₁=F₂l₂得：
l₁=

F2l2

F1

=

Gl2

F1

=

6×104N×1m

4×104N

=1.5m；
答：氣墊的中心至少離石板右端的支點(diǎn)O的距離為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．