2012年4月11日星期三物理竞赛题目（解析版）

一、解答题

1. 难度：中等

某科技小组设计的提升重物的装置如图甲所示．

图中水平杆CD与竖直杆EH、DI组合成支架固定在水平地面上．小亮站在地面上通过滑轮组提升重物，滑轮组由动滑轮Q和安装在水平杆CD上的两个定滑轮组成．小亮以拉力F₁匀速竖直提升物体A的过程中，物体A的速度为υ₁，滑轮组的机械效率为η_A．小亮以拉力F₂匀速竖直提升物体B的过程中，物体B的速度为υ₂，滑轮组的机械效率为η_B．拉力F₁、F₂做的功随时间变化的图象分别如图乙中①、②所示．已知：υ₁=3υ₂，物体A的体积为V_A，物体B的体积为V_B，且3V_A=2V_B，物体A的密度为ρ_A，物体B的密度为ρ_B，且8ρ_A=7ρ_B．（不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦）求：机械效率η_B与η_A之差．

2. 难度：中等

家庭室内装修要用到某种液体乙烯材料和三混粉，工人师傅使用加热与搅拌为一体的用电器，下图是该用电器的工作原理图．先在室温下把液体乙烯材料放入容器中，温控旋转开关接ab开始加热，发光二极管正常发光，当液体温度达到70℃；温控旋转开关自动接cd，发光二极管熄灭，电动机起动，再倒入三混粉在容器中保温搅拌，搅拌均匀后，涂抹到墙壁上使之更加平滑牢固．旋转开关接ab时电路消耗功率为1522W，旋转开关接cd时电路消耗功率为1200W，电动机正常工作的功率为1100W，发光二极管L规格为“2V  0.2W”，R₁是加热电热丝，R₂是保温电热丝，R为保护发光二极管正常工作的限流电阻．（忽略温度对电阻的影响）
（1）用电器正常工作时，求保温电热丝R₂的电阻值．
（2）液体乙烯材料质量为6kg，初温为20℃，求温控旋转开关接ab开始加热到刚接cd时，液体乙烯材料吸收了多少热量？C_液=1.8×10³J/（kg℃）
（3）温控旋转开关接ab开始加热到刚接cd时，电路正常工作了6分40秒，该过程中加热电热丝产生的热量为多少？

3. 难度：中等

“中国的三一，世界的三一”，三一重工集团自主创新研制的长臂泵车创造了多项吉尼斯记录．3月20日为支援福岛核电站，三一重工集团将62米泵车通过海路运往日本．该泵车部分技术参数如下表所示：（忽略一切摩擦，=1.4，=1.7）

名称	SYXTHB62米泵车
泵车全长	15.98m
泵车总质量	51t
长臂总质量	8t
长臂伸直全长	62m

（1）海上运输船运载泵车前后，排开海水的体积变化了多少？（ρ_海水=1.0×10³kg/m³）
（2）在水平地面上，泵车开始工作时，在液压顶的作用下缓慢伸展开多节长臂，使之由水平位置升起到与水平方向成30°夹角，历时1分40秒，此时液压顶恰好与完全伸直的长臂垂直．长臂展开后简化成粗细均匀的杠杆模型；OA为长臂全长的1/10，如图所示．求此液压顶对长臂的作用力F的大小？
（3）在此过程中，液压顶对长臂做功的功率为多少？