试题

玻璃是由炽热的玻璃液体冷却后形成的．受油滴能在水面均匀分布开来的启发，科研人员发明了一种制取平板玻璃的方法．其主要过程是让玻璃液体浮于某溶液表面上，冷凝后用真空吸盘吊运，如图所示．（g 取10N/kg ）
（l）该方法的关键是能否找到会浮起玻璃液体的一种溶液，你认为这种溶液应具备怎样的物理特征？（说出两点）
（2）一块质量为60kg 的平板玻璃，冷凝后用真空吸盘吊运，若当时大气压为l×10⁵ Pa，则吸盘的面积至少是多少？
（3）电动机工作时，两端的电压为220v，通过它的电流为4A，对滑轮组的钢绳的拉力为400N在15s内将上述玻璃板提升lm，在此过程中需克服玻璃板的重力做多少功？滑轮组的机械效率为多大？电动机线圈的电阻为多大？

解：（1）要让玻璃浮在液体面上，溶液的密度大于玻璃的密度；并且液体的沸点要高于炽热玻璃液体的温度；
（2）平板玻璃重：G=mg=60kg×10N/kg=600N，
能吊起时，平板玻璃受到的拉力：
F=ps≥G，即：1×l0⁵Pa×s≥600N，
∴s≥6×10^-3m²；
（3）克服玻璃板的重力做W_有用=Gh=600N×1m=600J．
∵滑轮组承担动滑轮的绳子股数为2股，则s=2h=2×1m=2m，
∴对滑轮组做的总功W_总=Fs=400N×2m=800J
∴η=

W有用

W总

=

600J

800J

=75%，
电动机工作时消耗的电能为W=UIt=220V×4A×15s=13200J，
则转化为的内能：Q=W-W_总=13200J-800J=12400J
∴由Q=I²Rt得：
电动机线圈的电阻R=

Q

I2t

=

12400J

(4A)2×15s

≈51.7Ω．
答：（1）溶液应具备密度比液体的密度大、沸点比玻璃温度高的特点；
（2）吸盘的面积至少是6×10^-3m²；
（3）此过程中需克服玻璃板的重力做600J；滑轮组的机械效率为75%，电动机线圈的电阻为51.7Ω．
解：（1）要让玻璃浮在液体面上，溶液的密度大于玻璃的密度；并且液体的沸点要高于炽热玻璃液体的温度；
（2）平板玻璃重：G=mg=60kg×10N/kg=600N，
能吊起时，平板玻璃受到的拉力：
F=ps≥G，即：1×l0⁵Pa×s≥600N，
∴s≥6×10^-3m²；
（3）克服玻璃板的重力做W_有用=Gh=600N×1m=600J．
∵滑轮组承担动滑轮的绳子股数为2股，则s=2h=2×1m=2m，
∴对滑轮组做的总功W_总=Fs=400N×2m=800J
∴η=

W有用

W总

=

600J

800J

=75%，
电动机工作时消耗的电能为W=UIt=220V×4A×15s=13200J，
则转化为的内能：Q=W-W_总=13200J-800J=12400J
∴由Q=I²Rt得：
电动机线圈的电阻R=

Q

I2t

=

12400J

(4A)2×15s

≈51.7Ω．
答：（1）溶液应具备密度比液体的密度大、沸点比玻璃温度高的特点；
（2）吸盘的面积至少是6×10^-3m²；
（3）此过程中需克服玻璃板的重力做600J；滑轮组的机械效率为75%，电动机线圈的电阻为51.7Ω．