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十八世纪,瓦特发明的冷凝器蒸汽机,推动了人类第一次工业革命。如图为利用瓦特蒸汽机提升物体的工作示意图,蒸汽机的工作原理为:打开阀门A、关闭阀门B,高压蒸汽进入汽缸,推动活塞上行。当活塞到达汽缸项部时,关闭阀门A、打开阀门B,蒸汽进入冷凝器,汽缸内压强减小,活塞下降。如此循环往复。

(1)蒸汽推动活塞上行过程中,能量转化是_____

(2)蒸汽机活塞上行过程与汽油机的_____冲程相似;

(3)蒸汽机工作时,汽缸内部压强为1.1×106帕,若活塞面积为0.1m2,则活塞受到蒸气的压力是多少_____

(4)蒸汽机活塞往复运动,通过杠杆和定滑轮对重物做功。若物体质量为200千克,活塞每次上升高度为0.6米,则活塞上升一次蒸汽机对物体做了多少有用功_____?假设活塞每分钟向上运动100次,该蒸汽机对物体做有用功的功率为多少_____

 

答案:
内能转化为机械能 做功 1.1×105N 600J 1000W 【解析】 (1)蒸汽对活塞做功时,将内能转化为机械能。 (2)汽油机在做功冲程中将内能转化为机械能。 (3)利用公式变形可计算活塞受到蒸汽的压力。 (4)根据图中杠杆和定滑轮的特点,判断活塞上升一次时物体升高的高度,根据计算对物体所做的有用功;已知活塞每分钟向上运动100次,则根据可计算每分钟对物体所做有用功的功率。 (1)蒸汽推动活塞上行过程中,蒸汽对活塞做功,蒸汽的内能转化为活塞的机械能。 (2)汽油机的做功冲程中,高温高压燃气推动活塞做功,燃气的内能转化为活塞的机械能,与汽油机做功冲程的能量转化相似。 (3)由可得,活塞受到蒸汽的压力: (4)由图知杠杆左端的力臂是右端力臂的2倍,活塞每次上升高度为h=0.6m,则根据相似三角形的知识可知,杠杆右端下降的高度为,由定滑轮的特点可知,定滑轮右侧物体上升的高度为 物体的重力为 活塞上升一次蒸汽机对物体做的有用功为 活塞每分钟向上运动100次,该蒸汽机对物体做有用功的功率为 答:(1)蒸汽推动活塞上行过程中,能量转化是内能转化为机械能; (2)蒸汽机活塞上行过程与汽油机的做功冲程相似; (3)活塞受到蒸汽的压力是1.1×105N; (4)活塞上升一次蒸汽机对物体做的有用功为600J;该蒸汽机对物体做有用功的功率为1000W。
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