Question

（2013?下城區(qū)二模）雅安地震牽動(dòng)全國(guó)人民的心，在抗震救災(zāi)中，挖掘機(jī)發(fā)揮了很大的作用．某型號(hào)挖掘機(jī)的質(zhì)量3000kg，兩履帶與地面接觸的總面積1.5m²．挖掘機(jī)在6s內(nèi)將裝滿鏟斗質(zhì)量為0.75t的泥石送到岸邊，挖掘深度h=2m．（如圖乙所示）（取g=10N/kg）請(qǐng)回答：
（1）如圖所示的挖掘機(jī)和日常觀察到的挖掘機(jī)工作場(chǎng)景中包含著許多科學(xué)知識(shí)，例如：履帶有很粗的條紋，是為了增大摩擦．請(qǐng)你在挖掘機(jī)工作場(chǎng)景中尋找另一例科學(xué)現(xiàn)象，并用所學(xué)知識(shí)作解釋

履帶很寬，是為了在壓力一定時(shí)，增大受力面積減小壓強(qiáng)

．（請(qǐng)?zhí)钤诖痤}卡的表格中）
（2）挖掘機(jī)靜止在水平地面上不工作時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)多大？
（3）挖掘機(jī)每挖一次泥石并水平移送到岸邊，對(duì)泥石做功多少？（假設(shè)每次都裝滿鏟斗）
（4）若發(fā)動(dòng)機(jī)的總功率是20kW，挖泥過(guò)程中挖掘機(jī)的機(jī)械效率多大？

Answer 1

分析：（1）本題主要涉及到力學(xué)的摩擦力、壓強(qiáng)、杠桿等，從這幾個(gè)方面舉出事例；
（2）挖掘機(jī)靜止在水平地面上時(shí)，壓力和自身的重力相等，根據(jù)G=mg求出其大小，根據(jù)壓強(qiáng)公式求出對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（3）移送泥土的過(guò)程中，挖掘機(jī)對(duì)泥土所做的功是指對(duì)泥土的重力做功，利用W=Gh即求出挖掘機(jī)對(duì)泥土所做的功；
（4）根據(jù)W=Pt求出發(fā)動(dòng)機(jī)做的總功，利用效率公式求出挖泥過(guò)程中挖掘機(jī)的機(jī)械效率．

解答：解：（1）履帶很寬，是為了在壓力一定時(shí)，增大受力面積減小壓強(qiáng)；挖斗的尖端有鋸齒狀，是為了在壓力一定時(shí)，減小受力面積增大壓強(qiáng)等；
（2）挖掘機(jī)靜止在水平地面上時(shí)，對(duì)地面的壓力：
F=G=mg=3000kg×10N/kg=3×10⁴N，
對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p=

F

S

=

3×104N

1.5m2

=2×10⁴Pa；
（3）挖掘機(jī)對(duì)泥土所做的有用功：
W_有=G_泥h=m_泥gh=0.75×10³kg×10N/kg×2m=1.5×10⁴J；
（4）挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)5s內(nèi)做的總功：
W_總=Pt=20×10³W×6s=1.2×10⁵J；
挖掘機(jī)的機(jī)械效率：
η=

W有

W總

×100%=

1.5×104J

1.2×105J

×100%=12.5%．
答：（1）履帶很寬，是為了在壓力一定時(shí)，增大受力面積減小壓強(qiáng)（答案合理即可）；
（2）挖掘機(jī)靜止在水平地面上不工作時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)為2×10⁴Pa；
（3）挖掘機(jī)每挖一次泥石并水平移送到岸邊，對(duì)泥石做功為1.5×10⁴J；
（4）若發(fā)動(dòng)機(jī)的總功率是20kw，挖泥過(guò)程中挖掘機(jī)的機(jī)械效率為12.5%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了挖掘機(jī)工作時(shí)涉及到的物理知識(shí)、壓強(qiáng)公式、做功公式、效率公式、重力公式的應(yīng)用等，關(guān)鍵是知道水平面上物體的壓力和自身的重力相等，同時(shí)注意分清有用功和總功．