Question

11．如圖甲所示，貨物質(zhì)量為120kg，底面積為1.2m²．現(xiàn)在用乙圖水平叉臂面積是1m²電動(dòng)叉車(chē)將它提升，從A點(diǎn)勻速豎直提升到B點(diǎn)，再?gòu)腂點(diǎn)勻速水平移動(dòng)到達(dá)C點(diǎn)，所用時(shí)間及各點(diǎn)間距離如圖丙所示（g=10N/kg）

（1）貨物放在叉臂上靜止時(shí)對(duì)叉臂的壓強(qiáng)是多少？
（2）A到C的過(guò)程，叉車(chē)對(duì)貨物做的功是多少？
（3）裝卸工人站在地面改用滑輪組將貨物提升同樣的高度，請(qǐng)畫(huà)出圖丁中滑輪組的繞線．
（4）工人用滑輪組提升重物到2m處，所用拉力500N，時(shí)間20s，拉力做功的功率是多少？
（5）一輛重力為16000N的汽車(chē)以36km/h的速度勻速直線運(yùn)動(dòng)，已知發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是60kW，10min 內(nèi)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)做了多少功？

Answer 1

分析 （1）貨物放在叉臂上靜止時(shí)，貨物對(duì)叉臂的壓力等于貨物的重力，受力面積為水平叉臂面積，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出貨物對(duì)叉臂的壓強(qiáng)；
（2）A到C的過(guò)程，叉車(chē)對(duì)貨物支持力只在A到B過(guò)程做功，勻速上升時(shí)支持力和物體的重力相等，根據(jù)W=Fs=Gh求出叉車(chē)對(duì)貨物做的功；
（3）由工人站在地上可知拉力方向向下，繩子先系在動(dòng)滑輪的固定掛鉤上，據(jù)此滑輪組的繞線；
（4）由圖可知n=3，根據(jù)s=nh求出繩端移動(dòng)的距離，再根據(jù)W=Fs計(jì)算拉力做的功，最后根據(jù)功率定義式計(jì)算拉力做功的功率；
（5）已知發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和工作時(shí)間，利用W=Pt計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功．

解答 解：（1）貨物放在叉臂上靜止時(shí)，貨物對(duì)叉臂的壓力：
F=G=mg=120kg×10N/kg=1200N；
受力面積為水平叉臂面積，即S=1m²，
貨物對(duì)叉臂的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1200N}{1{m}^{2}}$=1200Pa；
（2）由圖丙可知，A到C過(guò)程中，叉車(chē)對(duì)貨物的支持力方向向上，所以叉車(chē)只在A到B過(guò)程做功，則叉車(chē)對(duì)貨物做的功為：W=Fs₁=Gh=1200N×1m=1200J；
（3）裝卸工人站在地面上，則拉力方向應(yīng)該向下，繩子應(yīng)先系在動(dòng)滑輪上面的掛鉤上，然后再繞過(guò)上面的定滑輪再向下繞到動(dòng)滑輪上，依次反復(fù)繞．如圖所示：

（4）由上圖可知n=3，則繩端移動(dòng)的距離：s=3h=3×2m=6m，
拉力做的功：W=F_拉s=500N×6m=3000J；
拉力做功的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{3000J}{20s}$=150W；
（5）已知發(fā)動(dòng)機(jī)的功率P′=60kW=6×10⁴W，時(shí)間t′=10min=600s，
則汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)做的功：W′=P′t′=6×10⁴W×600s=3.6×10⁷J．
答：（1）貨物放在叉臂上靜止時(shí)對(duì)叉臂的壓強(qiáng)是1200Pa；
（2）A到C的過(guò)程，叉車(chē)對(duì)貨物做的功是1200J；
（3）如上圖所示；
（4）拉力做功的功率是150W；
（5）10min 內(nèi)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)做功為3.6×10⁷J．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了重力、壓強(qiáng)、功和功率的計(jì)算，還考查了滑輪組的組裝方法，涉及的知識(shí)點(diǎn)比較多，有一定難度．