题目内容

14．简阳芦葭已被国务院正式批准为天府新区成都新机场场址，预计2015年底开建，建设中挖掘机将发挥重要作用．某型号挖掘机的实物和作业范围以及部分相关数据如图表所示．挖掘机以最大输出功率工作时，可在t=4s内将一满铲斗的密度为ρ=1.6×l03kg/m3的泥土从最大挖掘深度处匀速移送到位于最大卸料高度的运渣车上．取g=10N/kg，求：
指   标数值
整机质量m5000kg
标准斗容V0.5m3
最大输出功率P40kW
最大挖掘深度d3m
最大卸料高度h5m
两履带与地面接触的总面积S4m2
（1）挖掘机静止在水平地面上不工作时对地面的压强p；
（2）移送一满铲斗泥土的过程中，挖掘机对泥土所做的功W；
（3）移送一满铲斗泥土的过程中挖掘机的机械效率η．

分析 （1）挖掘机静止在水平地面上时，压力和自身的重力相等，根据G=mg求出其大小，根据压强公式求出对地面的压强；
（2）已知泥土的密度，从表中数据可知铲斗的容积，利用密度公式变形即可求出铲斗内泥土的质量，移送泥土的过程中，挖掘机对泥土所做的功，是指对泥土的重力做功，那么在重力的方向上移动的距离是最大挖掘深度和最大卸料高度之和，然后利用W=Gh即可求出挖掘机对泥土所做的功；
（3）根据W=Pt求出发动机做的总功，利用效率公式求出挖掘机的机械效率．

解答 解：（1）挖掘机静止在水平地面上时，对地面的压力：
F=G=mg=5000kg×10N/kg=5×104N，
对地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{5×1{0}^{4}N}{4{m}^{2}}$=1.25×104Pa；
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，泥土的质量：
m泥=ρ泥V=1.6×l03kg/m3×0.5m3=8×102kg，
挖掘机对泥土所做的有用功：
W=G泥h=m泥gh=8×102kg×10N/kg×（3m+5m）=6.4×104J；
（3）挖掘机的发动机4s内做的总功：
W总=Pt=40×103W×4s=1.6×105J；
挖掘机的机械效率：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{6.4×1{0}^{4}J}{1.6×1{0}^{5}J}$×100%=40%；
答：（1）挖掘机静止在水平地面不工作时，对地面的压强p为1.25×104Pa；
（2）移送满斗泥土的过程中，挖掘机对泥土所做的有用功W为6.4×104J；
（3）挖掘机的机械效率η为40%．

点评 本题考查了密度公式和做功公式、压强公式的应用以及计算机械效率的方法，能从图表中得出相关信息是解题的关键．

练习册系列答案
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