Question

高壓起重氣墊是一種適合地震救災(zāi)的起重工具．它有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

減小

．
（2）如果高壓起重氣墊在5s內(nèi)可將10⁵N的物體舉高0.1m，則其功率為多少？
（3）圖乙中，質(zhì)地均勻的長方體石板長為2m、重為6×10⁴N．當(dāng)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邊長為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(diǎn)O多遠(yuǎn)？

Answer 1

分析：（1）做功改變物體的內(nèi)能時，物體對外做功，內(nèi)能會變小；
（2）已知重物的重力G=10⁵ N，舉高h(yuǎn)=0.1m，根據(jù)W=Gh可求出做的功，再已知時間t=5s，根據(jù)P=

W

t

可求出功率；
（3）已知?dú)鈮|氣壓10⁶Pa，氣墊和石板的接觸面的邊長是20cm．根據(jù)F=pS可求出氣墊對石板的壓力，將石板當(dāng)做杠桿，根據(jù)杠桿的平衡條件可求出氣墊的中心離石板右端的距離．

解答：解：（1）高壓氣瓶向氣墊內(nèi)充氣時，氣體膨脹對外做功，內(nèi)能減小，溫度降低．
（2）高壓起重氣墊做功：W=Gh=10⁵ N×0.1m=10000J，
功率為：P=

W

t

=

10000J

5s

=2000W．
（3）將石板當(dāng)做杠桿如圖：

氣墊和石板的接觸面積是S=a²=（20cm）²=400cm²=0.04m²
∵p=

F

S

，
∴氣墊對石板的壓力：F=pS=10⁶Pa×0.04m²=40000N．
質(zhì)地均勻的長方體石板，重心在中心，根據(jù)杠桿的平衡條件：
氣墊的中心離石板右端的距離：F×OA=G×

L

2

，
OA=

G× 1 2 L

F

=×

6×104N× 2m 2

40000N

=1.5m．
答：（1）降低；減少．
（2）高壓起重氣墊的功率是2000W．
（3）氣墊恰好頂起石板時，氣墊的中心離石板右端的支點(diǎn)1.5m．

點(diǎn)評：本題涉及到的知識面比較廣，有改變物體內(nèi)能的方法，功的計算，功率的計算，壓強(qiáng)公式的運(yùn)用，杠桿的應(yīng)用等．解答本題的關(guān)鍵是要理清題意，一定要沉著應(yīng)對，一步一步的分析，切不可急于求成．