题目内容

11．我国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，如图中左图所示．竹筒井的钻探原理是通过如图中右图所示的装置，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？简要说明理由．
（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．（g取10N/kg）

分析 （1）物体在运动的过程中机械能守恒；而物体的动能与质量、速度大小有关；
（2）结合动力臂、阻力臂的特点分析即可；
（3）物质从液态变成汽态的过程是汽化；
（4）已知提升的物质的质量、提升的高度，利用W=Gh即可求出克服重力做的功；然后结合效率求出工人做的功，最后由平均功率的定义式即可求出功率．

解答 解：（1）打井时，为了增强击碎岩石的效果，钻头的质量取大一些好；理由是当下落的高度一定时，根据：v=$\sqrt{2gh}$可知钻头下落的速度是一定的，根据动能的公式：
${E}_{k}=\frac{1}{2}m{v}^{2}$可知，钻头的质量大，则落地时的动能大，对岩石的撞击力也就大．
（2）“花车”属于杠杠类的工具，动力臂大于阻力臂时可以省力．由图可知，“花车”的动力臂要大于阻力臂，所以使用“花车”时可以比较省力．
（3）“晒”是通过太阳的晒可以使大部分分水分蒸发，提高食盐水的浓度，“煎”是将晒过的食盐水放入锅中，经加热进一步使水分蒸发，然后即可获取食盐．所以“晒”和“煎”涉及到的物态变化都是汽化．所以选项D正确．
故选：D
（4）盐水的重力：G=mg
提升盐水的过程中的有用功：W有用=Gh=mgh=10×10×100=10000J
由于：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}×$100%
所以：${W}_{总}=\frac{{W}_{有用}}{η}=\frac{10000}{50%}=20000$J
工人做功的功率：P=$\frac{{W}_{总}}{t}=\frac{20000}{200}=100$W
答：（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）使用“花车”时可以比较省力；
（3）D 
（4）该工人做功的功率是100W．

点评 该题为力、热综合的题目，考查了重力势能、汽化、功和功率的知识，知识点多，综合性强，在解答的过程中要细心一些．

练习册系列答案
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