Question

四川境內地層深處有食鹽水．為了把地下食鹽水取出來，古人發明了卓筒井．卓筒井被譽為中國古代第五大發明，如圖甲所示．卓筒井的鉆探原理是通過如下圖乙所示的裝置，使鉆頭一起一落上下運動，連續不斷，即可將井中巖石擊碎，然后再用專用工具將井中泥沙、碎石取出，直至打到食鹽水層．卓筒井一般深約100m，井口直徑10～12cm，為了防止井壁坍塌，古人用一種粗如碗口大小的竹子，將竹節淘空，筒筒相連，插入井中，起到了固定井壁的作用．取食鹽水時，將鉆頭換成取水桶，放入井底，將食鹽水裝滿，再扳起花車，食鹽水便取出來．請回答下列問題：
（1）打井時，為了增強擊碎巖石的效果，鉆頭的質量取大一些還是小一些好？簡要說明理由．
（2）把食鹽水變成鹽主要經過“曬”和“煎”兩個過程．“曬”是通過太陽的曬提高食鹽水的濃度，“煎”是將曬過的食鹽水放入鍋中，經加熱獲取食鹽．則下列說法正確的是

 

．
A．“曬”涉及到的物態變化是汽化，而“煎”涉及到的物態變化是凝固
B．“曬”涉及到的物態變化是汽化，而“煎”涉及到的物態變化是凝華
C．“曬”涉及到的物態變化是升華，而“煎”涉及到的物態變化是凝固
D．“曬”和“煎”涉及到的物態變化都是汽化
（3）若工人把總質量為10kg盛滿食鹽水的桶從100m深的井底勻速提升到地面，所用時間為200s，在此提升過程中的效率為50%，求該工人做功的功率．（g取10N/kg）（寫出計算過程）

Answer 1

分析：（1）物體由于運動而具有的能叫動能，物體的質量越大、速度越大，動能越大；物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能，物體的質量越大、被舉得越高，重力勢能越大，動能和勢能可以相互轉化；據此分析回答；
（2）物質從液態變為氣態叫汽化，汽化需要吸熱；
（3）知道提升的質量，利用重力公式求總重，再利用W=Gh求有用功，知道效率大小，利用效率公式求總功，又知道做功時間，最后利用功率公式求工人做功功率．

解答：解：（1）鉆頭在下落時，將重力勢能轉化為動能，相同的高度時，質量越大、重力勢能越大，下落時可以轉化為更多的動能，擊石效果更好；
（2）在“曬”和“煎”兩個過程中，都是將液態的水變成氣態的水蒸氣跑掉，發生的都是汽化現象；
（4）G=mg=10kg×10N/kg=100N，
W_有用=Gh=100N×100m=10000J，
∵η=

W有用

W總

，
∴W_總=

W有用

η

=

10000J

50%

=2×10⁴ J，
P_總=

W總

t

=

2×104J

200s

=100W．
故答案為：（1）取大一些好；因為質量越大，下落同一高度時獲得的動能越大，擊石效果越好；（2）D；（4）工人做功功率為100W．

點評：本題為力、熱學綜合題，考查了有關重力勢能、汽化、功、功率的有關知識，知識點多、綜合性強，屬于難題．