Question

2．2015年4月25日14時11分，尼泊爾（北緯28.2度，東經(jīng)84.7度）發(fā)生8.1級地震，震源深度20千米，余震70次．截至2015年5月5日，地震至少造成7557人死亡，14536人受傷，中國西藏、印度、孟加拉國、不丹等地均出現(xiàn)人員傷亡．我國武警救援隊參與了災(zāi)區(qū)的救援任務(wù)．在救援過程中，隊員們使用了“高壓起重氣墊”，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、閥門與氣墊連接而成．起重時，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，氣瓶內(nèi)的氣體溫度降低，內(nèi)能減�。�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2×10³W．
（2）圖乙中，質(zhì)地均勻的長方體石板長為2m、重為6×10⁴N．當氣墊內(nèi)最高氣壓比外界高10⁶Pa時，石板恰好被頂起，此時氣墊和石板的接觸面是連長為20cm的正方形．氣墊恰好頂起石板時，氣墊的中心至少離石板右端的支點O多遠？1.5m．

Answer 1

分析 （1）做功可以改變物體的內(nèi)能，物體對外做功，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=$\frac{W}{t}$進行求解計算；
（2）已知動力和阻力，可結(jié)合杠桿平衡條件公式F₁l₁=F₂l₂求解動力臂的大小．

解答 解：（1）高壓氣瓶向氣墊內(nèi)充氣時，氣體會對外做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，氣瓶內(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=$\frac{W}{t}$=$\frac{1{0}^{4}J}{5s}$=2000W；
（2）阻力臂是指支點到阻力作用線的距離，氣墊剛好頂起石板時的阻力臂l₂如圖所示：

F₁=pS=10⁶Pa×0.2m×0.2m=4×10⁴N
根據(jù)F₁l₁=F₂l₂得：
l₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{F}_{1}}$=$\frac{G{L}_{2}}{{F}_{1}}$=$\frac{6×1{0}^{4}N×1m}{4×1{0}^{4}N}$=1.5m；
故答案為：（1）降低；減少；2×10³；（2）1.5m．

點評 解決此類綜合題目，要結(jié)合壓強公式、功率公式及改變物體內(nèi)能的方式進行分析解答．