Question

（2011?常州模擬）四川境內(nèi)地層深處有食鹽水．為了把地下食鹽水取出來(lái)，古人發(fā)明了竹筒井．竹筒井被譽(yù)為中國(guó)古代第五大發(fā)明，如圖甲所示．竹筒井的鉆探原理是通過(guò)如下圖乙所示的裝置，使鉆頭一起一落上下運(yùn)動(dòng)，連續(xù)不斷，即可將井中巖石擊碎，然后再用專(zhuān)用工具將井中泥沙、碎石取出，直至打到食鹽水層．竹筒井一般深約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(jié)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(shí)，將鉆頭換成取水桶，放入井底，將食鹽水裝滿，再扳起花車(chē)，食鹽水便取出來(lái)．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）打井時(shí)，為了增強(qiáng)擊碎巖石的效果，鉆頭的質(zhì)量取大一些還是小一些好？
答：

取大一些好

．
理由：

因?yàn)橘|(zhì)量越大，下落同一高度時(shí)獲得的動(dòng)能越大，擊石效果越好

．
（2）“花車(chē)”屬于我們學(xué)過(guò)的一種簡(jiǎn)單機(jī)械，使用它提升重物時(shí)的優(yōu)點(diǎn)是

省力

．
（3）把食鹽水變成鹽主要經(jīng)過(guò)“曬”和“煎”兩個(gè)過(guò)程．“曬”是通過(guò)太陽(yáng)的曬提高食鹽水的濃度，“煎”是將曬過(guò)的食鹽水放入鍋中，經(jīng)加熱獲取食鹽．則下列說(shuō)法正確的是

D

A．“曬”涉及到的物態(tài)變化是汽化，而“煎”涉及到的物態(tài)變化是凝固
B．“曬”涉及到的物態(tài)變化是汽化，而“煎”涉及到的物態(tài)變化是凝華
C．“曬”涉及到的物態(tài)變化是升華，而“煎”涉及到的物態(tài)變化是凝固
D．“曬”和“煎”涉及到的物態(tài)變化都是汽化
（4）若工人把總質(zhì)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(shí)間為200s，在此提升過(guò)程中的效率為50%，求該工人做功的功率．

Answer 1

分析：（1）物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫動(dòng)能，物體的質(zhì)量越大、速度越大，動(dòng)能越大；物體由于被舉高而具有的能叫重力勢(shì)能，物體的質(zhì)量越大、被舉得越高，重力勢(shì)能越大，動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化；據(jù)此分析回答；
（2）使用輪軸時(shí)，動(dòng)力作用在輪上，可以省力，但要多移動(dòng)距離；
（3）物質(zhì)從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)叫汽化，汽化需要吸熱；
（4）知道提升的質(zhì)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(shí)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(shí)，將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，相同的高度時(shí)，質(zhì)量越大、重力勢(shì)能越大，下落時(shí)可以轉(zhuǎn)化為更多的動(dòng)能，擊石效果更好；
（2）花車(chē)屬于輪軸，動(dòng)力作用在輪上，可以省力；
（3）在“曬”和“煎”兩個(gè)過(guò)程中，都是將液態(tài)的水變成氣態(tài)的水蒸氣跑掉，發(fā)生的都是汽化現(xiàn)象；
（4）G=mg=10kg×9.8N/kg=98N，
W_有用=Gh=98N×100m=9800J，
∵η=

W有用

W總

，
∴W_總=

W有用

η

=

9800J

50%

=1.96×10⁴J，
P_總=

W總

t

=

1.96×104J

200s

=98W．
故答案為：（1）取大一些好；因?yàn)橘|(zhì)量越大，下落同一高度時(shí)獲得的動(dòng)能越大，擊石效果越好；（2）省力；（3）D；（4）工人做功功率為98W．

點(diǎn)評(píng)：本題為力、熱學(xué)綜合題，考查了有關(guān)重力勢(shì)能、輪軸、汽化、功、功率的有關(guān)知識(shí)，知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，屬于難題．