實踐制作“龍骨水車”模型龍骨水車亦稱“翻車”“踏車”或“水車”,因為其形

狀猶如龍骨,故名“龍骨水車”,是我國歷史上的主要灌溉農

具。如圖甲所示為明代宋應星《天工開物》中描述的龍骨水

車,它由水槽、刮水板、木鏈、木齒輪、腳踏等組成,其中腳

踏部分的結構如圖乙所示。1.將水車安放在河邊,下端水槽和刮水板直伸水中,另一端的木齒輪固定于堤岸的木架上,使用時踩動腳踏部分使木齒輪轉動,通過木鏈帶動槽內板葉刮水上行,傾灌于地勢較高的田地。下列說法中正確的是

()A.龍骨水車腳踏部分做的面積比較大,目的是減小腳踏對腳的壓力B.龍骨水車提水的原理與生活中的抽水機工作原理不相同C.龍骨水車把水勻速提到高處,提起的水機械能不變D.人踩踏板驅動水車,人對踏板的作用力與踏板對人的作用

力是一對平衡力

B

解析龍骨水車腳踏部分做的面積比較大,目的是通過增大

受力面積的方式來減小壓強,A錯誤;龍骨水車提水時利用了

簡單機械——輪軸,生活中的抽水機工作時利用了大氣壓強,

B正確;龍骨水車把水勻速提到高處,水的質量不變,速度不變,

動能不變;高度增大,重力勢能變大,機械能為動能與勢能之和,

所以提起的水機械能變大,C錯誤;人對踏板的作用力與踏板

對人的作用力是一對相互作用力,D錯誤。2.如圖丙所示為龍骨水車的結構圖及側視圖,下列相關物理知

識描述不正確的是

()A.當刮水板在水槽中運動時,刮水板與水之間的相互作用力使得水被提升B.當水車受到外力驅動刮水上行時,水的重力勢能轉化為動能

B

C.停止搖動拐木時,刮水板不能馬上停下來,說明其具有慣性D.刮水板的面積越大,水車旋轉一周提升的水越多解析當刮水板在水槽中運動時,刮水板對水的推力使水被

提升,A正確。當水車受到外力驅動刮水上行時,水的高度升

高,重力勢能是增大的,此時外力做的功使水的重力勢能增大,

B錯誤。停止搖動拐木時,由于刮水板具有慣性,會保持原來

的運動狀態,因此不能馬上停下來,C正確。刮水板的面積越

大,水槽中能運送的水質量越大,則此時水車旋轉一周提升的

水越多,D正確。3.若工人踩動龍骨水車旋轉一周可將0.03m3的水提升到4m

高的田地中,所用時間為60s,工人做功的總功率為50W,則該

過程中龍骨水車所做的有用功為_____________J,工人做的總功為_____________J,機械效率為__________%。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)

40

3000

1200

解析工人做的總功為W總=Pt=50W×60s=3000J,提升水的

質量為m=ρ水V=1.0×103kg/m3×0.03m3=30kg,水的重力為G=

mg=30kg×10N/kg=300N,將水提升到4m高處對水做的功為

W有=Gh=300N×4m=1200J,機械效率為η=

×100%=

×100%=40%。4.現代很多機械與“龍骨水車”的原理相似,例如圖丁所示的

鏈斗式輸送機。鏈斗式輸送機是一種用沿軌道運行的料斗來

輸送物料的設備,應用于電站、礦山、煤炭等行業,進行松散

物料的輸送。如表所示是某型號鏈斗式輸送機在某次工作中

的相關數據。××型號鏈斗式輸送機的功率每分鐘提升物料的質量每分鐘提升物料的高度10kW4t11.4m該鏈斗式輸送機在本次工作過程中,每分鐘輸出的總功為____

__________,效率為___________(g取10N/kg)。如圖戊所示,水龍頭開關的設計也應用了同樣的原理,為了更省力,開關應選用__

______(選填“①”或“②”)。①

76%

6×105J

解析該鏈斗式輸送機在本次工作過程中,每分鐘輸出的總

功為W總=Pt=10000W×60s=6×105J,有用功為W有=Gh=mgh=4

000kg×10N/kg×11.4m