题目内容

8.高压起重气垫是一种适合于地震救灾的起重工具.它由如图甲所示的高压气瓶、气管、阀门与气垫连接而成.起重时,气垫放入重物与地面的间隙之间,由高压气瓶向气垫内充气,气垫在短时间内可把重物举起一定高度.
(1)高压气瓶向气垫内充气时,如果高压起重气垫在5s内可将105N的物体举高0.1m,则其功率为多少瓦?
(2)图乙中,质地均匀的长方体石板长为2m、重为6×104N.当气垫内最高气压比外界高106Pa时,石板恰好被顶起,此时气垫和石板的接触面是边长为20cm的正方形.气垫恰好顶起石板时,气垫的中心至少离石板右端的支点O多远?

分析 (1)已知重物的重力G=105 N,举高h=0.1m,根据W=Gh可求出做的功,再已知时间t=5s,根据P=$\frac{W}{t}$可求出功率;
(2)已知气垫气压106Pa,气垫和石板的接触面的边长是20cm.根据F=pS可求出气垫对石板的压力,将石板当做杠杆,根据杠杆的平衡条件可求出气垫的中心离石板右端的距离.

解答 解:(1)高压起重气垫做功:W=Gh=105N×0.1m=10000J,
功率为:P=$\frac{W}{t}$=$\frac{10000J}{5s}$=2000W.
(3)将石板当做杠杆如图:

气垫和石板的接触面积是S=a2=(20cm)2=400cm2=0.04m2
由p=$\frac{F}{S}$,
可得,气垫对石板的压力:F=pS=106Pa×0.04m2=40000N.
质地均匀的长方体石板,重心在中心,根据杠杆的平衡条件:
气垫的中心离石板右端的距离:F×OA=G×$\frac{L}{2}$,
OA=$\frac{G×\frac{1}{2}L}{F}$=$\frac{6×1{0}^{4}N×\frac{2m}{2}}{40000N}$=1.5m.
答:(1)高压起重气垫的功率是2000W.
(2)气垫恰好顶起石板时,气垫的中心离石板右端的支点1.5m.

点评 本题涉及到的知识面比较广,有功的计算,功率的计算,压强公式的运用,杠杆的应用等.解答本题的关键是要理清题意,一定要沉着应对,一步一步的分析,切不可急于求成.

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