Question

四川境内地层深处有食盐水．为了把地下食盐水取出来，古人发明了竹筒井．竹筒井被誉为中国古代第五大发明，如图甲所示．竹筒井的钻探原理是通过如下图乙所示的装置，使钻头一起一落上下运动，连续不断，即可将井中岩石击碎，然后再用专用工具将井中泥沙、碎石取出，直至打到食盐水层．竹筒井一般深约100m，井口直径10～12cm，为了防止井壁坍塌，古人用一种粗如碗口大小的竹子，将竹节淘空，筒筒相连，插入井中，起到了固定井壁的作用．取食盐水时，将钻头换成取水桶，放入井底，将食盐水装满，再扳起花车，食盐水便取出来．请回答下列问题：
（1）打井时，为了增强击碎岩石的效果，钻头的质量取大一些还是小一些好？
答：______．
理由：______．
（2）“花车”属于我们学过的一种简单机械，使用它提升重物时的优点是______．
（3）把食盐水变成盐主要经过“晒”和“煎”两个过程．“晒”是通过太阳的晒提高食盐水的浓度，“煎”是将晒过的食盐水放入锅中，经加热获取食盐．则下列说法正确的是______
A．“晒”涉及到的物态变化是汽化，而“煎”涉及到的物态变化是凝固
B．“晒”涉及到的物态变化是汽化，而“煎”涉及到的物态变化是凝华
C．“晒”涉及到的物态变化是升华，而“煎”涉及到的物态变化是凝固
D．“晒”和“煎”涉及到的物态变化都是汽化
（4）若工人把总质量为10kg盛满食盐水的桶从100m深的井底匀速提升到地面，所用时间为200s，在此提升过程中的效率为50%，求该工人做功的功率．

Answer 1

【答案】分析：（1）物体由于运动而具有的能叫动能，物体的质量越大、速度越大，动能越大；物体由于被举高而具有的能叫重力势能，物体的质量越大、被举得越高，重力势能越大，动能和势能可以相互转化；据此分析回答；
（2）使用轮轴时，动力作用在轮上，可以省力，但要多移动距离；
（3）物质从液态变为气态叫汽化，汽化需要吸热；
（4）知道提升的质量，利用重力公式求总重，再利用W=Gh求有用功，知道效率大小，利用效率公式求总功，又知道做功时间，最后利用功率公式求工人做功功率．
解答：解：（1）钻头在下落时，将重力势能转化为动能，相同的高度时，质量越大、重力势能越大，下落时可以转化为更多的动能，击石效果更好；
（2）花车属于轮轴，动力作用在轮上，可以省力；
（3）在“晒”和“煎”两个过程中，都是将液态的水变成气态的水蒸气跑掉，发生的都是汽化现象；
（4）G=mg=10kg×9.8N/kg=98N，
W_有用=Gh=98N×100m=9800J，
∵η=，
∴W_总===1.98×10⁴J，
P_总===99W．
故答案为：（1）取大一些好；因为质量越大，下落同一高度时获得的动能越大，击石效果越好；（2）省力；（3）D；（4）工人做功功率为99W．
点评：本题为力、热学综合题，考查了有关重力势能、轮轴、汽化、功、功率的有关知识，知识点多、综合性强，属于难题．