Question

（2013?下城區(qū)二模）雅安地震牽動全國人民的心，在抗震救災中，挖掘機發(fā)揮了很大的作用．某型號挖掘機的質量3000kg，兩履帶與地面接觸的總面積1.5m²．挖掘機在6s內將裝滿鏟斗質量為0.75t的泥石送到岸邊，挖掘深度h=2m．（如圖乙所示）（取g=10N/kg）請回答：
（1）如圖所示的挖掘機和日常觀察到的挖掘機工作場景中包含著許多科學知識，例如：履帶有很粗的條紋，是為了增大摩擦．請你在挖掘機工作場景中尋找另一例科學現象，并用所學知識作解釋

履帶很寬，是為了在壓力一定時，增大受力面積減小壓強

．（請?zhí)钤诖痤}卡的表格中）
（2）挖掘機靜止在水平地面上不工作時對地面的壓強多大？
（3）挖掘機每挖一次泥石并水平移送到岸邊，對泥石做功多少？（假設每次都裝滿鏟斗）
（4）若發(fā)動機的總功率是20kW，挖泥過程中挖掘機的機械效率多大？

Answer 1

分析：（1）本題主要涉及到力學的摩擦力、壓強、杠桿等，從這幾個方面舉出事例；
（2）挖掘機靜止在水平地面上時，壓力和自身的重力相等，根據G=mg求出其大小，根據壓強公式求出對地面的壓強；
（3）移送泥土的過程中，挖掘機對泥土所做的功是指對泥土的重力做功，利用W=Gh即求出挖掘機對泥土所做的功；
（4）根據W=Pt求出發(fā)動機做的總功，利用效率公式求出挖泥過程中挖掘機的機械效率．

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

F

S

=

3×104N

1.5m2

=2×10⁴Pa；
（3）挖掘機對泥土所做的有用功：
W_有=G_泥h=m_泥gh=0.75×10³kg×10N/kg×2m=1.5×10⁴J；
（4）挖掘機的發(fā)動機5s內做的總功：
W_總=Pt=20×10³W×6s=1.2×10⁵J；
挖掘機的機械效率：
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，增大受力面積減小壓強（答案合理即可）；
（2）挖掘機靜止在水平地面上不工作時對地面的壓強為2×10⁴Pa；
（3）挖掘機每挖一次泥石并水平移送到岸邊，對泥石做功為1.5×10⁴J；
（4）若發(fā)動機的總功率是20kw，挖泥過程中挖掘機的機械效率為12.5%．

點評：本題考查了挖掘機工作時涉及到的物理知識、壓強公式、做功公式、效率公式、重力公式的應用等，關鍵是知道水平面上物體的壓力和自身的重力相等，同時注意分清有用功和總功．