Question

19．高壓起重氣墊是一種適合于地震救災(zāi)的起重工具．它由如圖甲所示的高壓氣瓶、氣管、閥門與氣墊連接而成．起重時，氣墊放入重物與地面的間隙之間，由高壓氣瓶向氣墊內(nèi)充氣，氣墊在短時間內(nèi)可把重物舉起一定高度．
（1）高壓氣瓶向氣墊內(nèi)充氣時，氣瓶內(nèi)的氣體溫度降低，內(nèi)能減少．
（2）圖乙中，質(zhì)地均勻的長方體石板長為2m、重為6×10⁴N．當(dāng)氣墊內(nèi)最高氣壓比外界高10⁶Pa時，石板恰好被頂起，此時氣墊和石板的接觸面是邊長為20cm的正方形．
①在圖乙中畫出氣墊恰好頂起石板時的阻力臂l₂．
②氣墊恰好頂起石板時，氣墊的中心至少離石板右端的支點(diǎn)O多遠(yuǎn)？

Answer 1

分析 （1）做功可以改變物體的內(nèi)能，物體對外做功，物體的內(nèi)能減小，溫度降低；
（2）①阻力臂是指支點(diǎn)到阻力作用線的距離；
②已知動力和阻力，可結(jié)合杠桿平衡條件公式F₁L₁=F₂L₂求解動力臂的大小．

解答 解：（1）高壓氣瓶向氣墊內(nèi)充氣時，氣體會對外做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，氣瓶內(nèi)的氣體的內(nèi)能減小，溫度降低；
（2）①由定義可知阻力臂是指支點(diǎn)到阻力作用線的距離，氣墊剛好頂起石板時的阻力臂L₂如圖所示：

②根據(jù)p=$\frac{F}{S}$可得F₁=pS=10⁶Pa×0.2m×0.2m=4×10⁴N，
根據(jù)F₁L₁=F₂L₂得：
L₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{F}_{1}}$=$\frac{G{L}_{2}}{{F}_{1}}$=$\frac{6×1{0}^{4}N×1m}{4×1{0}^{4}N}$=1.5m；
答：（1）降低；減少；
（1）①見解答圖；
②氣墊的中心至少離石板右端的支點(diǎn)O的距離為1.5m．

點(diǎn)評 本題涉及到的知識有改變物體內(nèi)能的方法，力臂的畫法、杠桿的應(yīng)用等．解答本題的關(guān)鍵是要理清題意，結(jié)合相關(guān)知識做出判斷，難度不大．