Question

【题目】南极冰面上，科考队用拖拉机借助绳索水平牵引装有货物的轻质木箱，运输货物.

(1)木箱底面积为5m2，质量不计，水平冰面能承受的最大压强为1×104Pa，g取10N/kg，求木箱内可装货物的最大质量?

某次运输过程中，拖拉机用绳索牵引装有货物的木箱在水平冰面上以36km/h的速度匀速直线行驶10km、消耗柴油1kg，牵引木箱做功的功率为9kW，q柴油=4.5×107J/kg.

(2)求该运输过程中，冰面对木箱的摩擦力大小?

(3)求该运输过程，柴油完全燃烧释放的内能转化为绳索牵引木箱做功的效率?

Answer 1

【答案】(1)mmax=5000kg (2)f=900N(3)η=20%

【解析】

解：（1）木箱对水平冰面的压力等于其重力，根据可得，

木箱的最大重力 G=F=pS=1×104Pa×5m2=5×104N，

所以，木箱内可装货物的最大质量。

（2）已知木箱在水平冰面上的速度v=36km/h=10m/s，根据P=Fv可得，

木箱所受到的牵引力，

因为木箱做匀速直线运动，所受的摩擦力和牵引力是一对平衡力，大小相等，所以冰面对木箱的摩擦力f=F=900N；

（3）运输过程中，牵引力所做的功W=Fs=900N×10000m=9×106J，

柴油完全燃烧释放的热量Q=qm=4.5×107J/kg×1kg=4.5×107J，

因此，拖拉机牵引木箱做功的效率；

答：（1）木箱内可装货物的最大质量mmax=5000kg；（2）该运输过程中，冰面对木箱的摩擦力为900N；（3）柴油完全燃烧释放的内能转化为绳索牵引木箱做功的效率为20%；