Question

在各地农村的“村村通”建设中，推土机发挥了重要作用．如图所示是TY160型履带式推土机，其发动机额定功率为120kW，质量为1.5x10⁴kg，每条履带与地面的接触面积为1.25m²．取g=10N/kg，求：
（1）推土机安装履带主要是为了______，履带上凸出的棱的作用是______．
（2）推土机的“心脏”是柴油机，柴油机工作过程中______冲程将内能转化为机械能．
（3）求推土机对水平地面的压强；
（4）求当推土机以额定功率在平直的场地上以5.4km/h的速度匀速前进时推土机所受到的阻力．
（5）若推土机把一块体积为2.4m³的石块沿斜坡推到高5m的山坡上，则推土机对石块做功为多少？（石块的密度为2.5×10³ kg/m³）

Answer 1

解：（1）推土机安装履带．这是在压力大小不能改变的情况下，通过增大受力面积可以减小压强；
履带上凸出的棱，这是在压力大小不能改变的情况下，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的．
故答案为：增大受力面积，从而减小对地面的压强；增大接触面的粗糙程度，从而增大摩擦力．
（2）燃气对活塞做功是做功冲程，是内能转化为机械能．
故答案为：做功．
（3）推土机的重力为：G=mg=1.5×10⁴kg×10N/kg=1.5×10⁵N
推土机履带与地面的接触面积：S=2×1.25m²=2.5m²
推土机对水平地面的压强为；p===6×10⁴ Pa．
答：推土机对水平地面的压强为6×10⁴ Pa．
（4）当推土机以额定功率进行推土作业时，
则：P=120kw=1.2×10⁵w
v=5.4km/h=1.5m/s
推土机的牵引力F===8×10⁴N
又∵在平直的场地上匀速前进
∴摩擦力f=F=8×10⁴N．
答：匀速前进时推土机所受到的阻力为8×10⁴N．
（5）石块的重力为：G=mg=ρ_石vg=2.5×10³ kg/m³×2.4m³×10N/kg=6×10⁴ N．
推土机对石块做的功为：W=FS=GH=6×10⁴ N×5m=3×10⁵J．
答：则推土机对石块做功为3×10⁵J．
分析：①在压力大小不能改变的情况下，增大受力面积可以减小压强；减小受力面积可以增大压强；在压力大小不能改变的情况下，增大接触面的粗糙程度可增大摩擦．
②内燃机的一个工作循环，经过四个冲程，吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程．吸气冲程和排气冲程中没有能量的转化．压缩冲程中，机械能转化为内能；做功冲程中，内能转化为机械能．
③已知推土机的质量，根据重力计算公式G=mg可求出它所受的重力．推土机对地面的压力等于推土机的重力，根据公式P=可求对地面的压强．
④因为是匀速前进，利用功率公式 和功的公式W=Fs，结合速度公式，分析求解．
⑤根据石块的密度和体积可求得其质量，利用G=mg可知其重力，当推土机以额定功率进行推土作业时，且在平直的场地上匀速前进，根据二力平衡和功的公式W=Fs分析求解．
点评：本题考查压强的计算和增大、减小压强的方法，关键是公式及其变形的灵活运用，要知道在水平面上物体对水平面的压力等于物体自身的重力．本题的计算公式中的物理量，应认真分析题干，从中得出已知数据，特别注意题干中的隐含条件，如：履带式推土机、以额定功率进行推土、匀速前进．考查了学生综合分析获取信息的能力．