Question

11．我國境內(nèi)地層深處有食鹽水．為了把地下食鹽水取出來，古人發(fā)明了竹筒井．竹筒井被譽(yù)為中國古代第五大發(fā)明，如圖中左圖所示．竹筒井的鉆探原理是通過如圖中右圖所示的裝置，使鉆頭一起一落上下運(yùn)動(dòng)，連續(xù)不斷，即可將井中巖石擊碎，然后再用專用工具將井中泥沙、碎石取出，直至打到食鹽水層．竹筒井一般深約100m，井口直徑10～12cm，為了防止井壁坍塌，古人用一種粗如碗口大小的竹子，將竹節(jié)淘空，筒筒相連，插入井中，起到了固定井壁的作用．取食鹽水時(shí)，將鉆頭換成取水桶，放入井底，將食鹽水裝滿，再扳起花車，食鹽水便取出來．請回答下列問題：
（1）打井時(shí)，為了增強(qiáng)擊碎巖石的效果，鉆頭的質(zhì)量取大一些還是小一些好？簡要說明理由．
（2）“花車”屬于我們學(xué)過的一種簡單機(jī)械，使用它提升重物時(shí)的優(yōu)點(diǎn)是：---．
（3）把食鹽水變成鹽主要經(jīng)過“曬”和“煎”兩個(gè)過程．“曬”是通過太陽的曬提高食鹽水的濃度，“煎”是將曬過的食鹽水放入鍋中，經(jīng)加熱獲取食鹽．則下列說法正確的是------
A．“曬”涉及到的物態(tài)變化是汽化，而“煎”涉及到的物態(tài)變化是凝固
B．“曬”涉及到的物態(tài)變化是汽化，而“煎”涉及到的物態(tài)變化是凝華
C．“曬”涉及到的物態(tài)變化是升華，而“煎”涉及到的物態(tài)變化是凝固
D．“曬”和“煎”涉及到的物態(tài)變化都是汽化
（4）若工人把總質(zhì)量為10kg盛滿食鹽水的桶從100m深的井底勻速提升到地面，所用時(shí)間為200s，在此提升過程中的效率為50%，求該工人做功的功率．（g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）物體在運(yùn)動(dòng)的過程中機(jī)械能守恒；而物體的動(dòng)能與質(zhì)量、速度大小有關(guān)；
（2）結(jié)合動(dòng)力臂、阻力臂的特點(diǎn)分析即可；
（3）物質(zhì)從液態(tài)變成汽態(tài)的過程是汽化；
（4）已知提升的物質(zhì)的質(zhì)量、提升的高度，利用W=Gh即可求出克服重力做的功；然后結(jié)合效率求出工人做的功，最后由平均功率的定義式即可求出功率．

解答 解：（1）打井時(shí)，為了增強(qiáng)擊碎巖石的效果，鉆頭的質(zhì)量取大一些好；理由是當(dāng)下落的高度一定時(shí)，根據(jù)：v=$\sqrt{2gh}$可知鉆頭下落的速度是一定的，根據(jù)動(dòng)能的公式：
${E}_{k}=\frac{1}{2}m{v}^{2}$可知，鉆頭的質(zhì)量大，則落地時(shí)的動(dòng)能大，對巖石的撞擊力也就大．
（2）“花車”屬于杠杠類的工具，動(dòng)力臂大于阻力臂時(shí)可以省力．由圖可知，“花車”的動(dòng)力臂要大于阻力臂，所以使用“花車”時(shí)可以比較省力．
（3）“曬”是通過太陽的曬可以使大部分分水分蒸發(fā)，提高食鹽水的濃度，“煎”是將曬過的食鹽水放入鍋中，經(jīng)加熱進(jìn)一步使水分蒸發(fā)，然后即可獲取食鹽．所以“曬”和“煎”涉及到的物態(tài)變化都是汽化．所以選項(xiàng)D正確．
故選：D
（4）鹽水的重力：G=mg
提升鹽水的過程中的有用功：W_有用=Gh=mgh=10×10×100=10000J
由于：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}×$100%
所以：${W}_{總}=\frac{{W}_{有用}}{η}=\frac{10000}{50%}=20000$J
工人做功的功率：P=$\frac{{W}_{總}}{t}=\frac{20000}{200}=100$W
答：（1）取大一些好；因?yàn)橘|(zhì)量越大，下落同一高度時(shí)獲得的動(dòng)能越大，擊石效果越好．
（2）使用“花車”時(shí)可以比較省力；
（3）D 
（4）該工人做功的功率是100W．

點(diǎn)評 該題為力、熱綜合的題目，考查了重力勢能、汽化、功和功率的知識(shí)，知識(shí)點(diǎn)多，綜合性強(qiáng)，在解答的過程中要細(xì)心一些．