Question

7．2015年12月為我校“科技體育藝術(shù)月”，九年級興趣小組進行了三項物理實踐，請根據(jù)所給的條件進行計算．
（1）小蔣同學用打火機的電子打火器、飲料瓶和橡皮塞做了一個點火爆炸裝置（如圖甲），在裝置中噴入適量酒精，按動電子打火器，瓶內(nèi)酒精燃燒后產(chǎn)生的燃氣會把橡皮塞沖出去．這其中電子打火器打火時，是將機械能轉(zhuǎn)化為電能，橡皮塞被沖出是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能．
（2）小紅同學想估測自己站立時對地面的壓強，她雙腳站立在一張方格紙上，整個腳印范圍都與紙面接觸，其中一只鞋底的輪廓如圖乙所示，已知圖中方格的邊長為2cm，小紅同學的質(zhì)量為40kg，g取10N/kg，請估算小紅同學站立時對地面的壓強．
（3）小明同學想測量自己快速上樓時克服重力做功的功率，他快速的從一樓跑到五樓，共用時21s，已知小明同學的質(zhì)量為50kg，每層樓高為3m，g取10N/kg，請計算小明同學快速上樓過程中克服重力做功的功率．

Answer 1

分析 （1）按動電子打火器時，消耗了機械能，產(chǎn)生了電火花，獲得了電能；瓶內(nèi)酒精燃燒后產(chǎn)生的燃氣會把橡皮塞沖出去，是因為酒精燃燒后的燃氣對橡皮塞做功，據(jù)此分析能量的轉(zhuǎn)化情況；
（2）根據(jù)方格的邊長可求出每一小格的面積，數(shù)出一只腳印所占格數(shù)，求得雙腳接觸地面的總面積，站立時對地面的壓力等于其重力，再利用壓強公式p=$\frac{F}{S}$求解；
（3）知道小明同學的質(zhì)量可求出其重力，從一樓跑到五樓，上升高度為4層樓的高度，再利用W=Gh可求出克服重力做功，然后利用功率公式可求出克服重力做功的功率．

解答 解：
（1）按動電子打火器時，消耗了機械能，產(chǎn)生了電火花，獲得了電能，所以，電子打火器打火時，是將機械能轉(zhuǎn)化為電能；
瓶內(nèi)酒精燃燒后產(chǎn)生的燃氣會把橡皮塞沖出去，這是因為酒精燃燒后產(chǎn)生的燃氣對橡皮塞做功，將燃氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為橡皮塞的機械能；
（2）由圖可知，一只鞋底所占格數(shù)為34格，每一小格的面積為2cm×2cm=4cm²=4×10^-4m²，
則雙腳接觸地面的總面積：S=2×34×4×10^-4m²=2.72×10^-2m²，
小紅同學站立時對地面的壓力：F=G=mg=40kg×10N/kg=400N，
她對地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{400N}{2.72×1{0}^{-2}{m}^{2}}$≈1.47×10⁴Pa；
（3）小明同學的重力：G=mg=50kg×10N/kg=500N，
從一樓跑到五樓，上升高度為h=4×3m=12m，
他克服重力做的功：W=Gh=500N×12m=6000J，
克服重力做功的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{6000J}{21s}$≈285.7W．
答：（1）機械；內(nèi)；
（2）小紅同學站立時對地面的壓強為1.47×10⁴Pa；
（3）小明同學快速上樓過程中克服重力做功的功率為285.7W．

點評 本題綜合考查了能量轉(zhuǎn)化、壓力和壓強的計算、功和功率的計算，解答第2小題的關(guān)鍵是確定受力面積．