高转鼓车
1 简介
近日，笔者看到网友分享的2023年山东省高考物理卷子。 第四题是根据《天宫开物》中的高转鼓车提出的创新题。 题目背景真实山东高考物理试题，模型介绍，思路清晰，应该说是难得的好题。
然而，这个好问题引起了笔者的深思和隐隐的担忧。
2 高考题
3 参考分析
由于我还没有看到高考答案，所以笔者大胆推测试题中给出的参考答案应该是B。
因为在单位时间内，筒车会前进ωR的距离，将质量为0.6nmωR的水提升到H的高度。因此，筒车对倒入稻田的水的功率为0.6nmgωRH。
4 提问与分析
上述分析看似合理，但笔者不能苟同，因为上述分析只考虑了倒入稻田的水的重力势能的变化，而没有考虑倒入的水的动能的变化进入稻田。
考虑到高速旋转的滚筒车是由水流驱动的，我们不妨将水流速度设为v。由于水流驱动水轮，所以水流速度v必须大于水轮速度ωR。 由此看来，水倒入水缸之前的动能必须大于水倒入稻田时的动能。
因为单位时间内，滚筒车将质量为0.6nmωR的水倒入稻田中物理资源网，这部分水的动能变化为0.5*0.6nmωR[(ωR)^2-v^2]。 结合单位时间重力势能的变化和单位时间动能的变化，滚筒车在倒入稻田的水中的总功率为0.6nmgωRH+0.5*0.6nmωR[(ωR)^2 - v^2]。
考虑v>ωR山东高考物理试题，可见系柱车对倒入稻田的水上的真实功率小于0.6nmgωRH。
综上所述，山东省2023年高考物理卷子高级鼓车试题中的四个选项，没有一个是不切实际的。
高转鼓车