Question

有一种气垫起重装置，如图，它由高压气瓶、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，气瓶内的气体温度______，内能______．
（2）如果高压起重气垫在5s内可将10⁵N的物体举高0.1m，则其功率为多大．
（3）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左端的支点O多远？

Answer 1

解：
（1）高压气瓶向气垫内充气时，气体会对外做功，内能转化为机械能，气瓶内的气体的内能减小，温度降低；
（2）高压起重气垫克服重力做的功W=Gh=10⁵N×0.1m=10⁴J；
则P===2000W；
（2）①如图，阻力臂为OB，动力臂为OA，OA=2OB=2m，

②F=pS=10⁶Pa×400×10^-4m²=4×10⁴N，
∵F₁l₁=F₂l₂，
即：F×OA=G×OB，
∴OA===1.5m．
答：（1）气瓶内的气体温度降低、内能减小；
（2）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2000W；
（3）气垫的中心至少离石板左端的支点O为1.5m．
分析：（1）做功可以改变物体的内能，物体对外做功，物体的内能减小，温度降低；
（2）利用W=Gh求做功大小，再利用公式P=求做功功率；
（3）①阻力臂是指支点到阻力作用线的距离；
②求出动力大小，知道阻力（石板重），结合杠杆平衡条件公式F₁l₁=F₂l₂求动力臂的大小．
点评：本题涉及到的知识面比较广，有改变物体内能的方法，功的计算，功率的计算，压强公式的运用，杠杆的平衡条件等．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．