物理5
内能+机械能
基础
1.(2020·衢州)将冰块放在泡沫箱中可制成简易“冰箱”,把一瓶饮料放入“冰箱”后,冰块和饮料的温度随时间变化的曲线如图所示,在两物体温度达到相同之前,下列说法正确的是(
?)
A.甲是冰块??????B.乙吸收热量??????C.甲内能增加??????D.乙内能减少
【答案】B
【解析】①在热传递的过程中,高温物体放出热量,温度降低;低温物体吸收热量,温度升高;
②放出热量,内能减少;吸收热量,内能增大。
【解答】饮料原来的温度高,放出热量,降低温度,因此甲是饮料;冰块原来的温度低,吸收热量,升高温度,因此乙是冰块,故A错误;
乙是冰块,吸收热量,故B正确;甲是饮料,放出热量,内能减少,故C错误;乙吸收热量,内能增多,故D错误。
2.(2020·宁波)下列四幅图片都来自于课本,对它们的描述符合实际的是(
?)
A.甲图实验中随着瓶内空气被抽出,听到的声音越来越弱
B.乙图可以表示四冲程汽油机中的压缩冲程
C.丙图实验在研究电磁感应现象中感应电流产生条件
D.丁图可以表示至今所建造的核电站里核反应堆的工作原理
【答案】A
【解析】1、声音的传播需要介质,真空不能传播声音;
2、燃烧气体是气体膨胀,推动活塞向下做功,应该是做功冲程。压缩冲程时应该是活塞向下压缩气体;
3、图丙中外部电路有电源,所以线圈中通有电流,在磁铁的磁场中受力运动,是研究“通电导体在磁场中受力运动”;
4、目前用于核电站的主要是核裂变反应,核聚变反应能量释放难以控制,暂不用于核电站。
【解答】A:由于声音的传播需要介质,真空中不能传播声音,所以空气被抽出后声音越来越弱,描述符合实际,A正确;
B:乙图可以表示四冲程汽油机中的压缩冲程,错误,应该是气体推动活塞做功,是做功冲程,B错误;
C:丙图实验中外部有学生电源,线圈中已经有电流通过,所以研究的是“通电导体在磁场中受力运动”情况,不是电磁感应现象,C错误;,
D:丁图表示的是核聚变反应,而核电站中主要是核裂变反应,D错误。
3.下列有关对物体做功的说法,正确的是( )
A.足球被踢后在场地飞行20m的距离,运动员对足球做的功等于踢力乘以20m的距离
B.小丽背着50N的书包走了200m的路程,则小丽对书包做功为10000J
C.小明用力推箱子虽然没有推动,但小明对箱子做了功
D.物体沿斜坡滑下过程中,摩擦力所做的功等于摩擦力乘以斜坡长度
【答案】D
【解析】足球被踢出后,运动员对足球已没有力的作用,所以不做功;小丽背着书包走路,对书包的力的方向与距离垂直,所以不做功;箱子没有移动,因此小明不做功。
4.(2020·湖州)在无风的环境中雨滴的降落可简化为两个过程,先加速竖直降落,后匀速竖直降落。雨滴(忽略质量变化)在(???
)
A.加速降落过程中只受重力作用???????
B.加速降落过程中机械能逐渐增大
C.匀速降落过程中减少的重力势能全都转化成内能???D.匀速降落过程中机械能保持不变
【答案】C
【解析】A.加速降落过程中既受重力作用,又与空气摩擦受到摩擦阻力,故A错误;
B.加速降落过程中,机械能会不断转化为空气的内能,因此机械能逐渐减小,故B错误;
C.匀速降落过程中,机械能会不断转化为空气的内能而减小,而重力势能减小动能却是不变的,因此减少的重力势能全部转化为内能,故C正确;
D.匀速降落过程中,重力势能减小而动能不变,根据机械能=动能+重力势能可知,机械能是减小的,故D错误。
5.物体在相同的力F的作用下沿力的方向移动了距离s,试比较在如图所示的三种情况中力F对物体做功多少(?
)
A.W1=W2=W3????B.W1>W2>W3????C.W1<W2<W3????D.W1<W3<W2
【答案】A
【解析】根据公式W=Fs可知,做功的大小与拉力和距离的大小有关,与其它因素无关。因为拉力F和距离s都相等,所以对物体做功大小相等,故A正确,而B、C、D错误。
6.[2018·呼和浩特]如图所示是小刚在中考体育测试中投掷铅球的过程示意图,铅球在b点离手,c点是铅球运动的最高点,d点是铅球运动的最低点,整个过程中,若不计空气阻力,下列说法错误的是( )
A.在a到d的过程中,铅球相对于地面是运动的
B.在b到d的过程中,铅球的机械能先增加后减少
C.在c到d的过程中,铅球的重力势能转化为动能
D.在a到b的过程中,小刚对铅球做了功
【答案】B
【解析】在a到d的过程中,铅球相对于地面有位置的变化,铅球是运动的;在b到d的过程中,由于不计空气阻力,所以铅球的机械能不变;在c到d的过程中,铅球的质量不变,高度减小,速度增大,故重力势能减小,动能增大,铅球的重力势能转化为动能;在a到b的过程中,小刚对铅球有一个推力的作用且铅球在推力作用下移动了一段距离,所以在这个阶段,小刚对铅球做了功;铅球离开手后,由于惯性继续运动,所以之后不做功。
7.[2018·广州]如图所示,甲、乙两个质量不同的小球,从相同高度静止释放,小球下落过程中经过P、Q两点,忽略空气阻力,下列说法正确的是( )
A.着地瞬间两球的动能相等
B.甲球在P点和Q点的机械能相等
C.释放瞬间两球的重力势能相等
D.从释放到着地,两球所受重力做的功相等
【答案】B
【解析】小球下落过程中,忽略空气阻力,机械能守恒,两球的高度相等但质量不同,所以两球具有的重力势能不等,着地时两球的动能不等,下落过程中重力做的功也不等。由于机械能守恒,所以甲球在P点和Q点的机械能相等。
8.[无锡中考]如图所示,小明在做模拟“蹦极”的小实验,一根橡皮筋一端系一个小石块,另一端固定在A点,B点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置,C点是小石块从A点自由释放后所能到达的最低点,关于小石块从A点到C点运动过程的说法,正确的是( )
A.小石块减少的重力势能全部转化为动能
B.从A点下落到B点的过程中,小石块受到重力和弹力的作用
C.从B点下落到C点的过程中,小石块的速度先增大后减小
D.小石块在C点时,受到平衡力的作用
【答案】C
【解析】小石块在下落过程中,在AB段,小石块只受到重力作用,重力不断改变小石块的运动状态,小石块加速下落。在BC段小石块受到橡皮筋的拉力作用,过B点后橡皮筋开始伸长(大于原长),弹力逐渐增大,当弹力小于重力时,小石块仍处于加速状态,当弹力大于重力时,小石块减速下落。BC过程中小石块先加速后减速,减速过程是因为弹力大于重力,C点是下落的最低点,此时小石块虽然速度为0,但到达C点后小石块会立即改变运动状态向上运动,故C点时并不受平衡力的作用。
9.[2018·杭州余杭区一模改编]如图,一个重力为10N的物块,以10m/s的速度冲上了高为5m、长为10m的光滑斜面。达到斜面顶端时,物块的速度恰好减小为0。对此过程,以下分析正确的是( )
A.物块受到平行于斜面向下的摩擦力
B.物块将静止在斜面顶端
C.物块克服重力做功为50J
D.物块克服重力做功的功率为200W
【答案】C
【解析】物块在光滑斜面上运动,不受摩擦力作用,到达顶端后也不可能静止在斜面顶端。物块克服重力做功W=Gh=10N×5m=50J。假设物块上滑的平均速度10m/s,上滑所用时间t=s/v=10m/10m/s=1s,所以物块克服重力做功的功率P=W/t=50J/1s=50W,实际物块做减速运动,上滑所用时间大于1s,则物体克服重力做功的功率应小于50W。
10.(2020·宁波)科学上通常用“功”和“热量”来量度物体能量的变化。
(1)在“使用动滑轮”活动中,小科利用如图所示装置,用竖直向上的大小为10N的拉力F使物体A匀速提升了0.1m。如果该装置的机械效率为70%,则这一过程中,克服物体A的重力所做的功为________J,这个值也是物体A增加的机械能。
(2)把质量为2kg,温度为25℃的水加热到100℃,至少需要完全燃烧________g的酒精。上述过程中,水的内能增加是通过________(填“做功”或“热传递”)的途径实现的。【已知:水的比热容为4.2×103J/(kg℃),酒精的热值为3.0×107J/kg】
【答案】(1)1.4
(2)21;热传递
【解析】(1)拉力移动的距离据s=nh=0.1m×2=0.2m;
拉力做的总功W总=Fs=10N×0.2m=2J;
克服物体A重力做的功W有=W总η=2J×70%=1.4J。
(2)水吸收的热量为:Q=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×2kg×(100℃-25℃)=6.3×105J;
要燃烧酒精的质量。
上述过程中,水的内能增加是通过热传递的途径实现的。
11.(2019秋?高新区月考)如图甲所示,水平地面上的一物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t关系和物体速度v与时间t的关系如图乙所示。则第2秒末时,物体处于
状态,第4秒末时,物体受到的摩擦力是
N,第6秒末到第9秒末,推力F做功是
J.
【答案】静止;4;24
【解析】(1)从图乙可以看出物体在第2秒末时速度为0,所以物体静止;
(2)从图乙v﹣t图象上看出,第6s以后,物体做匀速直线运动,受到的摩擦力f=F=4N;第4秒末时,物体加速运动,和6s以后相比,压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,大小为4N;
(3)从图乙可以看出,6s~9s这段时间中F=4N,v=2m/s,
由v=可得,s=vt=2m/s×3s=6m,利用功的计算公式得,W=Fs=4N×6m=24J;
12.(2020·乐清模拟)健腹轮是一种健身器材,使用时可将膝盖跪在垫上,双手紧握健腹轮手柄,向前推动健腹轮至身体水平于地面,然后回收归位,反复操作,如图所示。
(1)图甲所示,身重为500牛的人身体从状态1到状态2的过程中,身体重心平均下降30厘米,重力所做的功为________焦。
(2)在身体从状态1到状态2的过程中,轮内的弹性钢圈因形变而绕紧,在从状态2恢复到状态1时,绕紧的钢圈会自动恢复到原来的状态,让人体自动回弹。图乙是两种弹性钢圈使用过程中弹性势能的变化图,结合图中信息进行分析,在健腹轮中安装________?(填“A”或“B”)型钢圈将使产品具有更强的自动回弹功能。
【答案】(1)150
(2)A
【解析】(1)重力做的功为:W=Gh=500N×0.3m=150J;
(2)根据图乙A型钢圈的弹性势能大于B型,因此在健腹轮中安装A型钢圈将使产品具有更强的自动回弹功能。
13.(2020·温州)英国物理学家斯特林于1816年发明了“斯特林发动机”。斯特林发动机气缸内工作介质易汽化、易液化,该介质经过吸热膨胀、冷却压缩的循环过程输出动力,因此又被称为热气机。某工程师按照“斯特林发动机”原理设计了如图甲所示的模型机,工作过程中飞轮持续旋转如图乙。请结合所学知识解释飞轮能持续转动的工作原理。
【答案】酒精灯加热将化学能转化为内能,热气缸中的工作介质吸热汽化膨胀,推动活塞A向右运动做功,将内能转化为机械能;由于飞轮具有惯性,带动活塞A向左运动,活塞A将热气缸中的工作介质推入冷气缸并液化,活塞B又将介质推回热气缸。如此反复。
【解析】根据乙图描述的四个环节,注意分析每个环节中活塞的运行方向,里面气体的存在状态以及能量的转化,从而对热气机的工作过程进行描述。
酒精灯加热将化学能转化为内能,热气缸中的工作介质吸热汽化膨胀,推动活塞A向右运动做功,将内能转化为机械能;由于飞轮具有惯性,带动活塞A向左运动,活塞A将热气缸中的工作介质推入冷气缸并液化,活塞B又将介质推回热气缸。如此反复。
14.(2020·绍兴)2019年诺贝尔化学奖用地表彰锂离子电池的研发。这种质量轻、可充电、功能强大的电池现在被广泛应用于手机、笔记本电脑和电动汽车等各种产品。
(1)锂电池充电时,电能转化为________能。
(2)碳酸二甲酯(C3H6O3)是锂电池电解液的一种成分,下列关于碳酸二甲酯说法正确的有
?????。
A.由C,H,O三种元素组成
B.碳元素的质量分数最大
C.相对分子质量是90克
D.分子中C,H,O三种原子的个数比为1:2:1
(3)图为某款锂电池手机在不同温度下的电压随时间变化的图像,请结合图像分析手机夏天比冬天耐用的原因是:________。
【答案】(1)化学(2)A,D(3)温度越低,电压下降到放电终止电压时间越短
【解析】能量转化是指各种能量之间在一定条件下互相转化过程
。用元素符号表示纯净物(单质、化合物)分子的组成及相对分子质量的化学组成式。它能表示物质的一个分子及其成分、组成(分子中各元素原子的数目、分子量和各成分元素的重量比)。
(1)电池充电时,电能储存在电池内的化学物质中,即化学能;
(2)A、由
碳酸二甲酯的化学式可知,其由C、H、O三种元素组成;故A正确;
B、由化学式可知,氧元素占的质量分数最大;故B错误;
C、相对分子量是比值得出的,没有具体的单位;故C错误;
D、C、H、O三种原子个数之比为
3:6:3=1:2:1;
故D正确;
(3)由乙图可知,温度越低,电池电压下降的越快,冬天温度低,所以手机夏天比冬天耐用;
15.(2020·越城模拟)图1是一艘完全依靠太阳能驱动的船,该船长30米,宽15米,排水量60吨,船的表面安装有太阳能电池板,接收太阳能的功率为1.6×105W,接收的太阳能只用来驱动船前进。在一次航行中,从某一时刻开始,太阳能船受到水平方向的牵引力F、船的运动速度v随时间t的变化关系如图2所示。试求:
(1)满载时太阳能船受到的浮力;
(2)第50s到第100s内牵引力做的功;
(3)第50s到第100s的运动过程中太阳能船的效率。
【答案】(1)F浮=G物=m物g=60×103kg×10N/kg=6×105N
(2)s=vt=0.5m/s×50s=25m
W=Fs=8×104N×25m=2×105J
(3)E=Pt=1.6×105W×50s=8×106J
η=
×100%=
×100%=25%
【解析】1、物体处于漂浮时浮力等于重力,据此可计算出满载时太阳能船受到的浮力;
2、功的计算公式:W=Fs,由图2第50s到第100s时太阳能船做匀速直线运动,速度为0.5m/s,此时受到的牵引力大小为
8×104N
;
3、,吸收的太阳能:E=Pt,机械能为
第50s到第100s的
牵引力所做的功。
16.(2020·嘉兴)十八世纪,瓦特发明的冷凝器蒸汽机,推动了人类第一次工业革命。如图为利用瓦特蒸汽机提升物体的工作示意图,蒸汽机的工作原理为:打开阀门
A、关闭阀门
B,高压蒸汽进入汽缸,推动活塞上行。当活塞到达汽缸顶部时,关闭阀门A、打开阀门B,蒸汽进入冷凝器,汽缸内压强减小,活塞下降。如此循环往复。
(1)蒸汽推动活塞上行过程中,能量转化是________。
(2)蒸汽机活塞上行过程与汽油机的________冲程相似。
(3)蒸汽机工作时,汽缸内部压强为
1.1×106帕,若活塞面积为0.1米2
,则活塞受到蒸汽的压力是多少?
(4)蒸汽机活塞往复运动,通过杠杆和定滑轮对重物做功。若物体质量为
200
千克,活塞每次上升高度为0.6米,则活塞上升一次蒸汽机对物体做了多少有用功?假设活塞每分钟向上运动100次,该蒸汽机对物体做有用功的功率为多少?
【答案】(1)内能→机械能
(2)做功
(3)F=pS=1.1×106
Pa×0.1m2
=1.1×105
N
(4)h物=
×0.6m=0.3m
W有
=G物h物=
m物gh物
=200kg
×10N/kg
×0.3m
=
600J
P有=
=
=1000
W
【解析】(1)
蒸汽推动活塞上行过程中,能量转化是内能→机械能
;
(2)蒸汽机活塞上行过程与汽油机的做功冲程相似。
(3)活塞受到蒸汽的压力是:
F=pS=1.1×106?Pa×0.1m2?=1.1×105?N
;
(4)根据图片可知,根据相似三角形原理得到:;
即:;解得:
?;
活塞上升一次蒸汽机对物体做了功:
W有?=G物h物=
m物gh物?=200kg
×10N/kg
×0.3m
=
600J?;
蒸汽机对物体做功的功率:?。?物理5
内能+机械能
基础
1.(2020·衢州)将冰块放在泡沫箱中可制成简易“冰箱”,把一瓶饮料放入“冰箱”后,冰块和饮料的温度随时间变化的曲线如图所示,在两物体温度达到相同之前,下列说法正确的是(
?)
A.甲是冰块??????B.乙吸收热量??????C.甲内能增加??????D.乙内能减少
2.(2020·宁波)下列四幅图片都来自于课本,对它们的描述符合实际的是(
?)
A.甲图实验中随着瓶内空气被抽出,听到的声音越来越弱
B.乙图可以表示四冲程汽油机中的压缩冲程
C.丙图实验在研究电磁感应现象中感应电流产生条件
D.丁图可以表示至今所建造的核电站里核反应堆的工作原理
3.下列有关对物体做功的说法,正确的是( )
A.足球被踢后在场地飞行20m的距离,运动员对足球做的功等于踢力乘以20m的距离
B.小丽背着50N的书包走了200m的路程,则小丽对书包做功为10000J
C.小明用力推箱子虽然没有推动,但小明对箱子做了功
D.物体沿斜坡滑下过程中,摩擦力所做的功等于摩擦力乘以斜坡长度
4.(2020·湖州)在无风的环境中雨滴的降落可简化为两个过程,先加速竖直降落,后匀速竖直降落。雨滴(忽略质量变化)在(???
)
A.加速降落过程中只受重力作用???????
B.加速降落过程中机械能逐渐增大
C.匀速降落过程中减少的重力势能全都转化成内能???D.匀速降落过程中机械能保持不变
5.物体在相同的力F的作用下沿力的方向移动了距离s,试比较在如图所示的三种情况中力F对物体做功多少(?
)
A.W1=W2=W3????B.W1>W2>W3????C.W1<W2<W3????D.W1<W3<W2
6.[2018·呼和浩特]如图所示是小刚在中考体育测试中投掷铅球的过程示意图,铅球在b点离手,c点是铅球运动的最高点,d点是铅球运动的最低点,整个过程中,若不计空气阻力,下列说法错误的是( )
A.在a到d的过程中,铅球相对于地面是运动的
B.在b到d的过程中,铅球的机械能先增加后减少
C.在c到d的过程中,铅球的重力势能转化为动能
D.在a到b的过程中,小刚对铅球做了功
7.[2018·广州]如图所示,甲、乙两个质量不同的小球,从相同高度静止释放,小球下落过程中经过P、Q两点,忽略空气阻力,下列说法正确的是( )
A.着地瞬间两球的动能相等
B.甲球在P点和Q点的机械能相等
C.释放瞬间两球的重力势能相等
D.从释放到着地,两球所受重力做的功相等
8.[无锡中考]如图所示,小明在做模拟“蹦极”的小实验,一根橡皮筋一端系一个小石块,另一端固定在A点,B点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置,C点是小石块从A点自由释放后所能到达的最低点,关于小石块从A点到C点运动过程的说法,正确的是( )
A.小石块减少的重力势能全部转化为动能
B.从A点下落到B点的过程中,小石块受到重力和弹力的作用
C.从B点下落到C点的过程中,小石块的速度先增大后减小
D.小石块在C点时,受到平衡力的作用
9.[2018·杭州余杭区一模改编]如图,一个重力为10N的物块,以10m/s的速度冲上了高为5m、长为10m的光滑斜面。达到斜面顶端时,物块的速度恰好减小为0。对此过程,以下分析正确的是( )
A.物块受到平行于斜面向下的摩擦力
B.物块将静止在斜面顶端
C.物块克服重力做功为50J
D.物块克服重力做功的功率为200W
10.(2020·宁波)科学上通常用“功”和“热量”来量度物体能量的变化。
(1)在“使用动滑轮”活动中,小科利用如图所示装置,用竖直向上的大小为10N的拉力F使物体A匀速提升了0.1m。如果该装置的机械效率为70%,则这一过程中,克服物体A的重力所做的功为________J,这个值也是物体A增加的机械能。
(2)把质量为2kg,温度为25℃的水加热到100℃,至少需要完全燃烧________g的酒精。上述过程中,水的内能增加是通过________(填“做功”或“热传递”)的途径实现的。【已知:水的比热容为4.2×103J/(kg℃),酒精的热值为3.0×107J/kg】
11.(2019秋?高新区月考)如图甲所示,水平地面上的一物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t关系和物体速度v与时间t的关系如图乙所示。则第2秒末时,物体处于
状态,第4秒末时,物体受到的摩擦力是
N,第6秒末到第9秒末,推力F做功是
J.
12.(2020·乐清模拟)健腹轮是一种健身器材,使用时可将膝盖跪在垫上,双手紧握健腹轮手柄,向前推动健腹轮至身体水平于地面,然后回收归位,反复操作,如图所示。
(1)图甲所示,身重为500牛的人身体从状态1到状态2的过程中,身体重心平均下降30厘米,重力所做的功为________焦。
(2)在身体从状态1到状态2的过程中,轮内的弹性钢圈因形变而绕紧,在从状态2恢复到状态1时,绕紧的钢圈会自动恢复到原来的状态,让人体自动回弹。图乙是两种弹性钢圈使用过程中弹性势能的变化图,结合图中信息进行分析,在健腹轮中安装________?(填“A”或“B”)型钢圈将使产品具有更强的自动回弹功能。
13.(2020·温州)英国物理学家斯特林于1816年发明了“斯特林发动机”。斯特林发动机气缸内工作介质易汽化、易液化,该介质经过吸热膨胀、冷却压缩的循环过程输出动力,因此又被称为热气机。某工程师按照“斯特林发动机”原理设计了如图甲所示的模型机,工作过程中飞轮持续旋转如图乙。请结合所学知识解释飞轮能持续转动的工作原理。
14.(2020·绍兴)2019年诺贝尔化学奖用地表彰锂离子电池的研发。这种质量轻、可充电、功能强大的电池现在被广泛应用于手机、笔记本电脑和电动汽车等各种产品。
(1)锂电池充电时,电能转化为________能。
(2)碳酸二甲酯(C3H6O3)是锂电池电解液的一种成分,下列关于碳酸二甲酯说法正确的有
?????。
A.由C,H,O三种元素组成
B.碳元素的质量分数最大
C.相对分子质量是90克
D.分子中C,H,O三种原子的个数比为1:2:1
(3)图为某款锂电池手机在不同温度下的电压随时间变化的图像,请结合图像分析手机夏天比冬天耐用的原因是:________。
15.(2020·越城模拟)图1是一艘完全依靠太阳能驱动的船,该船长30米,宽15米,排水量60吨,船的表面安装有太阳能电池板,接收太阳能的功率为1.6×105W,接收的太阳能只用来驱动船前进。在一次航行中,从某一时刻开始,太阳能船受到水平方向的牵引力F、船的运动速度v随时间t的变化关系如图2所示。试求:
(1)满载时太阳能船受到的浮力;
(2)第50s到第100s内牵引力做的功;
(3)第50s到第100s的运动过程中太阳能船的效率。
16.(2020·嘉兴)十八世纪,瓦特发明的冷凝器蒸汽机,推动了人类第一次工业革命。如图为利用瓦特蒸汽机提升物体的工作示意图,蒸汽机的工作原理为:打开阀门
A、关闭阀门
B,高压蒸汽进入汽缸,推动活塞上行。当活塞到达汽缸顶部时,关闭阀门A、打开阀门B,蒸汽进入冷凝器,汽缸内压强减小,活塞下降。如此循环往复。
(1)蒸汽推动活塞上行过程中,能量转化是________。
(2)蒸汽机活塞上行过程与汽油机的________冲程相似。
(3)蒸汽机工作时,汽缸内部压强为
1.1×106帕,若活塞面积为0.1米2
,则活塞受到蒸汽的压力是多少?
(4)蒸汽机活塞往复运动,通过杠杆和定滑轮对重物做功。若物体质量为
200
千克,活塞每次上升高度为0.6米,则活塞上升一次蒸汽机对物体做了多少有用功?假设活塞每分钟向上运动100次,该蒸汽机对物体做有用功的功率为多少?