《2025年亮点给力提优课时作业本九年级物理上册苏科版》

7. 请阅读《龙骨水车》并回答问题.
龙骨水车
如图甲所示,龙骨水车的主体由两部分组成,一是取水部分的车桶、大龙头轴、小龙头轴、刮水板等；二是人操作部分的扶手和脚踏板等.龙骨水车通体由木质板材构成,并大部分采用榫接和链接结构,简单的材料、成熟的技艺,使龙骨水车很容易制作.
龙骨水车在工作时主要利用链轮传动原理,即当主动轴旋转时,链条与固定在主动轴上的链轮相咬合,从而带动固定在从动轴上的链轮旋转,使从动轴获得动力.如图乙所示,小龙头轴及刮水板浸入低处的水中,人握住扶手用脚踏动脚踏板,驱动大龙头轴(主动轴)转动,带动链条(由刮水板等组成)运动,进而带动小龙头轴(从动轴)转动,这一过程中刮水板将水带入车桶内,板叶刮水上行,将低处的水刮传至高处的农田中,实现灌溉.

如图甲、乙所示的龙骨水车是用脚踩驱动的,称为脚力水车.根据龙骨水车驱动力的不同,还有手摇驱动的手摇水车、流水驱动的水转水车、风力驱动的风力水车等.相比之下,脚力水车较为轻便、易于搬运、对环境要求低、取水效率高,在农业灌溉中使用最广.
龙骨水车在我国已使用了近两千年,目前仍然有地区在用其灌溉,劳动人民的智慧历经千年洗练,仍然闪耀着光芒！
请根据上述材料,回答下列问题：
(1) 龙骨水车在工作时主要是利用了______原理.
(2) 刮板的面积越大,水车旋转一周提升的水就越多,对水所做的功越______,当工人踩动脚踏的速度加快时,提升水的功率会变______.
(3) 若工人某次使用龙骨水车灌溉面积为$10m^{2}$的稻田,使稻田的平均水深达到0.1m,灌溉过程中水被龙骨水车提升的高度为2m,所用时间为20分钟,工人做功的平均功率为40W,则该过程中工人做的总功为______J,机械效率为______%(保留整数,不计水渗透和蒸发等损耗,水的密度为$1.0×10^{3}kg/m^{3}$,$g$取10N/kg).

答案： （1）链轮传动 （2）多 大 （3）48000 42 解析：（1）由材料可知，龙骨水车在工作时主要是利用了链轮传动原理。（2）刮板的面积越大，水车旋转一周提升的水就越多，克服水重力做功就越多；当工人踩动脚踏的速度加快时，由 $ P = Fv $ 可知，提升水的功率会变大。（3）灌溉过程中水被龙骨水车提升的高度为 $ 2 \, \text{m} $，所用时间为 20 分钟，工人做功的平均功率为 $ 40 \, \text{W} $，则该过程中工人做的总功 $ W_{\text{总}} = Pt = 40 \, \text{W} \times 20 \times 60 \, \text{s} = 48000 \, \text{J} $；工人某次使用龙骨水车灌溉面积为 $ 10 \, \text{m}^2 $ 的稻田，使稻田的平均水深达到 $ 0.1 \, \text{m} $，灌溉过程中水被龙骨水车提升的高度为 $ 2 \, \text{m} $，克服水的重力做的有用功 $ W_{\text{有用}} = Gh = mgh = \rho Vgh = 1.0 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3 \times 10 \, \text{m}^2 \times 0.1 \, \text{m} \times 10 \, \text{N/kg} \times 2 \, \text{m} = 2 \times 10^4 \, \text{J} $；机械效率 $ \eta = \frac{W_{\text{有用}}}{W_{\text{总}}} \times 100\% = \frac{2 \times 10^4 \, \text{J}}{48000 \, \text{J}} \times 100\% \approx 42\% $。