Question

17．在遵義市創(chuàng)建國家環(huán)保模范城市的過程中，加大了對河道的整治力度，推土機對淤塞的河道進行開挖，清理出一堆堆淤泥，如圖所示為清理河道的某型號履帶式推土機，額定功率為2.0×10²kW．請回答并計算：
（1）當推土機在濕滑的土地上作業(yè)時，履帶上凸出的棱有什么作用？
（2）當推土機在平直場地上以額定功率進行推土作業(yè)時，在1min內(nèi)勻速前進了120m，求推土機受到的阻力．
（3）若推土機發(fā)動機工作時通過消耗燃料獲得的內(nèi)能有40%用來做有用功，工作一段時間消耗柴油50L，求此過程中推土機做的功．（已知柴油的密度為0.8×10³kg/m³，熱值為4.0×10⁷J/kg．）

Answer 1

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；減小受力面積可以增大壓強；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）因為是勻速前進，阻力與動力相等，利用功率公式P=$\frac{W}{t}$和功的公式W=Fs，分析求解．
（3）先求出消耗的柴油質(zhì)量，根據(jù)Q=mq求出柴油放出的熱量，即可根據(jù)發(fā)動機的效率求推土機做的功．

解答 解：（1）推土機安裝履帶．這是在壓力大小不能改變的情況下，通過增大受力面積可以減小壓強；
履帶上凸出的棱，這是在壓力大小不能改變的情況下，通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦的．
（2）當推土機以額定功率進行推土作業(yè)時，
所做的功為：W=Pt=2×10⁵W×60s=1.2×10⁷J．  
由W=Fs可得，推土機的牽引力：
F=$\frac{W}{s}$=$\frac{1.2×1{0}^{7}J}{120m}$=1×10⁵N
因為推土機在平直的場地上勻速前進，所以，阻力f=F=1×10⁵N．
（3）消耗的柴油質(zhì)量：
m=ρV=0.8×10³ kg/m³×50×10^-3m³=40kg，
柴油放出的熱量Q=mq=40kg×4.0×10⁷J/kg=1.6×10⁹J．
由η=$\frac{W}{Q}$可得，推土機做功為：
W=Qη=1.6×10⁹J×40%=6.4×10⁸J．
故答案為：（1）增大摩擦．
（2）推土機受到的阻力為1×10⁵N．
（3）推土機做功6.4×10⁸J．

點評 本題考查壓強的計算和增大、減小壓強的方法，關鍵是公式及其變形的靈活運用，特別注意題干中的隱含條件，如：履帶式推土機、以額定功率進行推土、勻速前進．考查了學生綜合分析獲取信息的能力．