問題詳情:
如圖所示爲一臺壓路機,質量爲20t,車輪與水平地面總接觸面積爲0.5m2.某次壓路作業中,它以2m/s的速度水平勻速前進1000m,此時壓路機的發動機輸出功率爲120kW.(g取10N/kg)求:
(1)壓路機靜止在水平地面時,對地面的壓強是多少?
(2)壓路機前進過程中受到的阻力是多少?
(3)若發動機的效率爲40%,完成此次作業至少需要消耗多少kg柴油?(q柴油取4×107J/kg)
【回答】
(1)壓路機靜止時對水平地面的壓強是4×105Pa;
(2)壓路機前進過程中受到的阻力是6×104N;
(3)該壓路機以柴油作爲燃料,熱機效率爲40%完成這次壓路作業要消耗3.75kg柴油。
【分析】(1)壓路機靜止時對水平地面的壓力和自身的重力相等,根據F=G=mg求出其大小,根據p=求出對水平地面的壓強;
(2)根據P=Fv求出牽引力的大小,壓路機勻速前進時處於平衡狀態,受到的牽引力和阻力是一對平衡力,二力大小相等,根據f=F求出阻力的大小;
(3)根據W=Fs求出壓路機做的功,根據η=×100%求出柴油完全燃燒釋放的熱量,利用Q放=mq求出消耗柴油的質量。
【解答】解:
(1)壓路機靜止時對水平地面的壓力:
F=G=mg=20×103kg×10N/kg=2×105N,
對水平地面的壓強:
p===4×105Pa;
(2)由P=Fv可得,壓路機的牽引力:
F牽===6×104N,
因壓路機勻速前進時處於平衡狀態,受到的牽引力和阻力是一對平衡力,
所以,壓路機前進過程中受到的阻力f=F牽=6×104N;
(3)這次壓路作業,壓路機做的功(牽引力做功):
W=牽Fs=6×104N×1000m=6×107J,
由η=可得,柴油完全燃燒釋放的熱量:
Q放===1.5×108J,
由Q放=mq可得,消耗柴油的質量:
m′===3.75kg。
【點評】本題考查了重力公式和壓強公式、做功公式、效率公式和燃料完全燃燒釋放熱量公式的應用,涉及到的知識點較多,有一定的難度。
知識點:熱機效率
題型:計算題