Question

在各地農(nóng)村的“村村通”建設(shè)中，推土機(jī)發(fā)揮了重要作用．如圖所示是TY160型履帶式推土機(jī)，其發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為120kW，質(zhì)量為1.5x10⁴kg，每條履帶與地面的接觸面積為1.25m²．取g=10N/kg，求：
（1）推土機(jī)安裝履帶主要是為了______，履帶上凸出的棱的作用是______．
（2）推土機(jī)的“心臟”是柴油機(jī)，柴油機(jī)工作過(guò)程中______沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．
（3）求推土機(jī)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)；
（4）求當(dāng)推土機(jī)以額定功率在平直的場(chǎng)地上以5.4km/h的速度勻速前進(jìn)時(shí)推土機(jī)所受到的阻力．
（5）若推土機(jī)把一塊體積為2.4m³的石塊沿斜坡推到高5m的山坡上，則推土機(jī)對(duì)石塊做功為多少？（石塊的密度為2.5×10³ kg/m³）

Answer 1

解：（1）推土機(jī)安裝履帶．這是在壓力大小不能改變的情況下，通過(guò)增大受力面積可以減小壓強(qiáng)；
履帶上凸出的棱，這是在壓力大小不能改變的情況下，通過(guò)增大接觸面的粗糙程度來(lái)增大摩擦的．
故答案為：增大受力面積，從而減小對(duì)地面的壓強(qiáng)；增大接觸面的粗糙程度，從而增大摩擦力．
（2）燃?xì)鈱?duì)活塞做功是做功沖程，是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．
故答案為：做功．
（3）推土機(jī)的重力為：G=mg=1.5×10⁴kg×10N/kg=1.5×10⁵N
推土機(jī)履帶與地面的接觸面積：S=2×1.25m²=2.5m²
推土機(jī)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為；p===6×10⁴ Pa．
答：推土機(jī)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為6×10⁴ Pa．
（4）當(dāng)推土機(jī)以額定功率進(jìn)行推土作業(yè)時(shí)，
則：P=120kw=1.2×10⁵w
v=5.4km/h=1.5m/s
推土機(jī)的牽引力F===8×10⁴N
又∵在平直的場(chǎng)地上勻速前進(jìn)
∴摩擦力f=F=8×10⁴N．
答：勻速前進(jìn)時(shí)推土機(jī)所受到的阻力為8×10⁴N．
（5）石塊的重力為：G=mg=ρ_石vg=2.5×10³ kg/m³×2.4m³×10N/kg=6×10⁴ N．
推土機(jī)對(duì)石塊做的功為：W=FS=GH=6×10⁴ N×5m=3×10⁵J．
答：則推土機(jī)對(duì)石塊做功為3×10⁵J．
分析：①在壓力大小不能改變的情況下，增大受力面積可以減小壓強(qiáng)；減小受力面積可以增大壓強(qiáng)；在壓力大小不能改變的情況下，增大接觸面的粗糙程度可增大摩擦．
②內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)，經(jīng)過(guò)四個(gè)沖程，吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程．吸氣沖程和排氣沖程中沒(méi)有能量的轉(zhuǎn)化．壓縮沖程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．
③已知推土機(jī)的質(zhì)量，根據(jù)重力計(jì)算公式G=mg可求出它所受的重力．推土機(jī)對(duì)地面的壓力等于推土機(jī)的重力，根據(jù)公式P=可求對(duì)地面的壓強(qiáng)．
④因?yàn)槭莿蛩偾斑M(jìn)，利用功率公式 和功的公式W=Fs，結(jié)合速度公式，分析求解．
⑤根據(jù)石塊的密度和體積可求得其質(zhì)量，利用G=mg可知其重力，當(dāng)推土機(jī)以額定功率進(jìn)行推土作業(yè)時(shí)，且在平直的場(chǎng)地上勻速前進(jìn)，根據(jù)二力平衡和功的公式W=Fs分析求解．
點(diǎn)評(píng)：本題考查壓強(qiáng)的計(jì)算和增大、減小壓強(qiáng)的方法，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，要知道在水平面上物體對(duì)水平面的壓力等于物體自身的重力．本題的計(jì)算公式中的物理量，應(yīng)認(rèn)真分析題干，從中得出已知數(shù)據(jù)，特別注意題干中的隱含條件，如：履帶式推土機(jī)、以額定功率進(jìn)行推土、勻速前進(jìn)．考查了學(xué)生綜合分析獲取信息的能力．