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元代王祯《农书》记载的高转筒车是一种提水机械,须借助湍急的河水来推动。如图甲所示,水轮转动推动竹索,水筒也随竹索上下运动,当水筒下行到水中时,兜满水后随竹索上行,到达上轮高处时,水筒将水倾泻到水槽内,如此循环往复。若接水槽离取水处高4m,竹索上共有18个取水筒,一个取水筒每次可取水3kg,竹索运行一圈所用时间为60s。(接水槽离取水筒倒水处的高度忽略不计,g取10N/kg)
(1)求一个取水筒运行一周对进入筒的水所做的功;
(2)若水流冲击筒车的功率为45W,求竹索运行一圈提水的机械效率;
(3)请从能量转化的角度,简要分析筒车的工作原理;
(4)图乙是一种设想中的永动机,它通过高处的水流冲击叶片,叶片的转动用来对外做功,同时带动抽水器从低处将水抽到高处,从而循环工作。请你从能量守恒的角度说明它为什么不能一直工作下去?

【答案】(1)一个取水筒运行一周对进入筒的水所做的功120J;
(2)若水流冲击筒车的功率为45W,求竹索运行一圈提水的机械效率80%;
(3)水流动能转化为水筒的重力势能,使水筒内水的高度增大;
(4)水流冲击叶片转动对外做功时,因为摩擦等原因,有部分机械能转化为其他形式的能,从高处流下的水不可能全部被抽回原高度,违背能量守恒原理。
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/23 8:0:10组卷:25引用:1难度:0.6
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