Question

12．如图所示的叉车是工业搬运车辆，是指对成件托盘货物进行装卸、堆垛和短距离运输作业的各种轮式搬运车辆．某品牌叉车的相关数据如表所示．

自重	4300kg	最大行驶速度	20km/h	行走方式	内燃式叉车
额定起重量	2000kg	起升高度	3000mm	额定功率	63kW

某次装货过程中，该叉车载着2000kg货物以最大行驶速度水平行驶将货物送往1km货车处，然后将2000kg货物举高2m．叉车水平行驶过程中受到阻力为总重的0.03倍．g=10N/kg．求：
（1）叉车行驶1km克服摩擦力做的功．
（2）将货物举起时对货物做的功．
（3）若在整个过程中消耗汽油0.5L，计算叉车的效率．（q_汽油=4.6×10⁷J/kg，ρ_汽油=0.72×10³kg/m³）

Answer 1

分析 （1）利用G=mg求出叉车和货物的总重力，然后根据阻力与总重力的关系得出阻力大小，再利用力的平衡得出牵引力，最后利用W=Fs计算叉车行驶1km克服摩擦力做的功．
（2）利用W=Gh计算将货物举起时对货物做的功．
（3）求出有用功，然后利用密度公式求出汽油的质量，再利用Q=mq求出汽油完全燃烧放出的热量，最后利用效率公式计算叉车的效率．

解答 解：（1）叉车和货物的总重力：
G=（m_货+m_车）g=（2000kg+4300kg）×10N/kg=6.3×10⁴N，
该叉车载着货物以最大行驶速度水平行驶，则牵引力：
F=f=0.03G=0.03×6.3×10⁴N=1.89×10³N，
叉车行驶1km克服摩擦力做的功：
W₁=Fs=1.89×10³N×1×10³m=1.89×10⁶J．
（2）将货物举起时对货物做的功：
W₂=G_货h=m_货gh=2000kg×10N/kg×2m=4×10⁴J．
（3）在整个过程中发动机所做的有用功：
W_有=W₁+W₂=1.89×10⁶J+4×10⁴J=1.93×10⁶J，
根据Q=mq、ρ=$\frac{m}{V}$可得0.5L汽油完全燃烧放出的热量：
Q=mq=ρVq=0.72×10³kg/m³×0.5×10^-3m³×4.6×10⁷J/kg=1.656×10⁷J，
叉车的效率：η=$\frac{{W}_{有}}{Q}$×100%=$\frac{1.93×1{0}^{6}J}{1.656×1{0}^{7}J}$×100%≈11.7%．
答：（1）叉车行驶1km克服摩擦力做的功为1.89×10⁶J．
（2）将货物举起时对货物做的功为4×10⁴J．
（3）若在整个过程中消耗汽油0.5L，叉车的效率为11.7%．

点评 此题为力学、热学综合题，主要考查了重力、密度公式的应用，二力平衡的条件的应用、功和效率的计算，热量的计算等，明确有用功和总功是解答此题的关键．