Question

5．某建筑工地使用如图所示装置搬运建筑材料．用此装置将一块重为6400N的建筑材料匀速提升8m，拖拉机消耗了4g柴油．下表是拖拉机的部分参数和相关信息，求：（g取10N/kg）
（1）拖拉机静止在水平地面上时，对地面的压强是多大？
（2）4g柴油完全燃烧放出的热量是多少？拖拉机对绳端的拉力F是多大？
（3）滑轮组的机械效率为多少？

拖拉机的质量	2.4t
轮胎与地面接触总面积	0.1m2
柴油的热值	4×107J/kg
柴油机的效率	40%

Answer 1

分析 （1）拖拉机对地面的压力等于其重力，根据p=$\frac{F}{S}$求出压强；
（2）根据Q=mq求出4g柴油完全燃烧放出的热量；根据η=$\frac{W}{Q}$求出拖拉机对滑轮组做的总功，再根据W=Fs求出拖拉机对绳端的拉力；
（3）根据W_有用=Gh求出有用功，根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$求出滑轮组的机械效率．

解答 解：（1）拖拉机对地面的压力：
F=G=mg=2400kg×10N/kg=2.4×10⁴N，
对地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{2.4×1{0}^{4}N}{0.1{m}^{2}}$=2.4×10⁵Pa；
（2）4g柴油完全燃烧放出的热量：
Q=mq=4×10^-3kg×4×10⁷J/kg=1.6×10⁵J；
由η=$\frac{W}{Q}$得：
拖拉机对滑轮组做的总功：
W_总=ηQ=40%×1.6×10⁵J=6.4×10⁴J，
由W_总=Fs=F2h得：
拖拉机对绳端的拉力：
F=$\frac{{W}_{总}}{2h}$=$\frac{6.4×1{0}^{4}J}{2×8m}$=4000N；
（3）提升建筑材料做的有用功：
W_有用=Gh=6400N×8m=5.12×10⁴J，
滑轮组的机械效率：
η′=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{5.12×1{0}^{4}J}{6.4×1{0}^{4}J}$×100%=80%．
答：（1）对地面的压强是2.4×10⁵Pa；
（2）4g柴油完全燃烧放出的热量是1.6×10⁵J；
拖拉机对绳端的拉力F是4000N；
（3）滑轮组的机械效率为80%．

点评 此题主要考查的是学生对重力、压强、热值、机械效率、有用功计算公式的理解和掌握，综合性较强，难度不是很大．