Question

高压起重气垫是一种适合地震救灾的起重工具．它有如图甲所示的高压气瓶、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，则其功率为多少？
（3）图乙中，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右端的支点O多远？

Answer

（1）做功改变物体的内能时，物体对外做功，内能会变小；
（2）已知重物的重力G=105 N，举高h=0.1m，根据W=Gh可求出做的功，再已知时间t=5s，根据P=可求出功率；
（3）已知气垫气压106Pa，气垫和石板的接触面的边长是20cm．根据F=pS可求出气垫对石板的压力，将石板当做杠杆，根据杠杆的平衡条件可求出气垫的中心离石板右端的距离．
【解析】
（1）高压气瓶向气垫内充气时，气体膨胀对外做功，内能减小，温度降低．
（2）高压起重气垫做功：W=Gh=105 N×0.1m=10000J，
功率为：P===2000W．
（3）将石板当做杠杆如图：

气垫和石板的接触面积是S=a2=（20cm）2=400cm2=0.04m2
∵p=，
∴气垫对石板的压力：F=pS=106Pa×0.04m2=40000N．
质地均匀的长方体石板，重心在中心，根据杠杆的平衡条件：
气垫的中心离石板右端的距离：F×OA=G×，
OA==×=1.5m．
答：（1）降低；减少．
（2）高压起重气垫的功率是2000W．
（3）气垫恰好顶起石板时，气垫的中心离石板右端的支点1.5m．