郝强同学对建筑工地上的长臂吊车（如图甲）有些疑惑：不吊物体它-优题课

郝强同学对建筑工地上的长臂吊车（如图甲）有些疑惑：不吊物体它能平衡，吊重物也能平衡，重物沿臂移动仍能平衡！后来他通过设计“移动支点式杠杆”模型（如图乙）弄懂了类似问题：密度及粗细都均匀的直棒AB=1.8m，放在一个宽度为40cm的凳子上，当在棒的A端固定一个铅块（忽略大小）m_铅=2kg时，棒刚好绕O₁点有转动的趋势（AO₁=30cm）．

（1）求棒的质量m_棒；
（2）当在P处挂一重物时（PB=10cm），棒刚好绕O₂点有转动的趋势．求重物质量m_物及此时棒对O₂点的压力F（g取10N/kg）；
（3）当悬线带着重物缓慢向A端移动时，可以认为凳面上只有某点E（即新支点）对棒有支持力．回答：随着重物左移，E点将“左移”或“右移”还不“不动”？棒对E点的压力F_E是“变大”或“变小”还是“不变”？（不必说明理由）

科目物理题型计算题难度较难

知识点：探究杠杆的平衡条件实验

为预防新型冠状病毒交叉感染，某医院将医疗器械置于消毒柜内，通过对水加热，达到设定压强和工作温度，产生高压饱和蒸汽，从而对医疗器械进行消毒处理，某型号的全自动高压消毒柜部分参数如下表，某次消毒，将满箱温度是 $20^{°} C$ 的水加热到工作温度，需正常工作 $50 \min [c_{水} = 4.2 \times 10^{3} J / (kg \cdot^{\circ} C}) (ρ_{水} = 1.0 \times 10^{3} kg / m^{3})]$ 求：

（1）消毒一次，水箱中的水吸收的热量是多少？

（2）消毒一次，消毒柜消耗的电能是多少？

（3）该消毒柜的电加热效率是多少？

电源	$AC 220 V 50 Hz$
额定功率	$20 kW$
水箱容积	$120 L$
工作温度	$120^{°} C$
额定压力	$621 MPa$

康康家有一台家用电水壶如图甲，他发现电水壶有加热和保温两种功能。如图乙所示是其内部电路的简图， $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 均为加热电阻，通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换。电水壶加热功率为 $1000 W$ 保温功率为 $44 W [c_{水} = 4.2 \times 10^{3} J / (kg \cdot^{\circ} C})$ ， $ρ_{水} = 1.0 \times 10^{3} kg / m^{3}]$ ，求：

（1）把 $500 g$ 的水从 $40^{°} C$ 加热到 $100^{°} C$ ，水壶要吸收的热量；

（2）不计热量损失，使用电水壶的加热挡完成问题（1）中的加热过程需要的时间；

（3）忽略温度对电阻阻值的影响，加热电阻 $R_{1}$ 的阻值。

工人师傅利用如图甲所示的滑轮组搬运石材，质量为 $1.8 \times 10^{3} kg$ 的石材放在水平地面上，在拉力 $F$ 的作用下沿水平方向做匀速直线运动，其路程随时间变化的图象如图乙所示。石材在水平方向上受到的阻力为石材重的0.1倍，滑轮组的机械效率为 $75 %$ ，滑轮组和绳子的自重不计。 $(g = 10 N / kg)$ 求：

（1）石材受到的阻力；

（2）在石材移动 $40 s$ 过程中，工人做的有用功；

（3）在石材移动 $40 s$ 过程中，工人作用在绳子自由端的拉力 $F$ 。

图中是一款家用电热水器简化电路图，它有高温和低温两个挡位，高温挡功率为 $3300 W$ ． $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 均为加热电阻丝， $R_{1}$ 的阻值为 $55 Ω$ ． $[c_{水} = 4.2 \times 10^{3} J / (kg \cdot^{\circ} C})]$

求：

（1）低温挡时通过 $R_{1}$ 的电流。

（2） $R_{2}$ 的阻值。

（3）如果不计热量损失，用高温挡把 $50 kg$ 的水，从 $27^{°} C$ 加热到 $60^{°} C$ ，需要的时间。

图中是一辆满载防疫物资的货车，货车满载时，车轮与水平地面接触的总面积为 $1 m^{2}$ ，对地面的压强为 $5 \times 10^{5} Pa$ ．货车到送货地点要经过一座路面平直的桥梁，这座桥限重 $55 t$ 。 $(g$ 取 $10 N / kg$ ，柴油的热值 $q = 4.3 \times 10^{7} J / kg)$

（1）请通过计算货车满载时车和货物的总质量，判断货车是否允许通过这座桥。

（2）货车以 $20 m / s$ 的速度在平直公路行驶，发动机的输出功率为 $200 kW$ ，求货车受到的阻力。

（3）若货车发动机的效率为 $40 %$ ，以 $20 m / s$ 的速度在该平直公路上行驶 $17.2 km$ ，消耗柴油的质量是多少？