Question

某型號挖掘機(jī)的實物圖（甲） 和作業(yè)范圍圖（乙）以及部分相關(guān)數(shù)據(jù)表，如下圖所示．挖掘機(jī)在5s內(nèi)將裝滿鏟斗的密度為1.5×10³kg/m³的泥土，從最大挖掘深度處移送到位于最大卸料高度的裝載車上． 取g=10N/kg，求：

項  目	數(shù)值
整機(jī)質(zhì)量（kg）	5000
鏟斗容積（m3）	0.8
A最大挖掘深度（m）	3
B最大卸料高度（m）	5
兩履帶與地面接觸的總面積（m2）	4

（1）挖掘機(jī)靜止在水平地面不工作時（如圖甲），對地面的壓強(qiáng)？
（2）移送滿斗泥土的過程中，挖掘機(jī)對泥土所做的有用功？
（3）發(fā)動機(jī)的總功率是40kW，移送滿斗泥土的過程中，挖掘機(jī)的機(jī)械效率？寫出一條提高挖掘機(jī)機(jī)械效率的措施．

Answer 1

解：（1）挖掘機(jī)靜止在水平地面上時，對地面的壓力：
F=G=mg=5000kg×10N/kg=5×10⁴N，
對地面的壓強(qiáng)：
p===1.25×10⁴Pa；
（2）由ρ=可得，泥土的質(zhì)量：
m_泥=ρ_泥V=1.5×l0³kg/m³×0.8m³=1.2×10³kg，
挖掘機(jī)對泥土所做的有用功：
W=G_泥h=m_泥gh=1.2×10³kg×10N/kg×（3m+5m）=9.6×10⁴J；
（3）挖掘機(jī)的發(fā)動機(jī)5s內(nèi)做的總功：
W_總=Pt=40×10³W×5s=2×10⁵J；
挖掘機(jī)的機(jī)械效率：η=×100%=×100%=48%；
要提高挖掘機(jī)機(jī)械效率，可以加大每斗的裝載容量．
答：（1）挖掘機(jī)靜止在水平地面不工作時，對地面的壓強(qiáng)為1.25×10⁴Pa；
（2）移送滿斗泥土的過程中，挖掘機(jī)對泥土所做的有用功為9.6×10⁴J；
（3）發(fā)動機(jī)的總功率是40kW，移送滿斗泥土的過程中，挖掘機(jī)的機(jī)械效率為48%，可以加大每斗的裝載容量提高挖掘機(jī)機(jī)械效率．
分析：（1）挖掘機(jī)靜止在水平地面上時，壓力和自身的重力相等，根據(jù)G=mg求出其大小，根據(jù)壓強(qiáng)公式求出對地面的壓強(qiáng)；
（2）已知泥土的密度，從表中數(shù)據(jù)可知鏟斗的容積，利用密度公式變形即可求出鏟斗內(nèi)泥土的質(zhì)量，移送泥土的過程中，挖掘機(jī)對泥土所做的功，是指對泥土的重力做功，那么在重力的方向上移動的距離是最大挖掘深度和最大卸料高度之和，然后利用W=Gh即可求出挖掘機(jī)對泥土所做的功；
（3）根據(jù)W=Pt求出發(fā)動機(jī)做的總功，利用效率公式求出挖掘機(jī)的機(jī)械效率；要提高滑輪組的機(jī)械效率可以從額外功一定時，增大有用功進(jìn)行解答．
點評：本題考查了密度公式和做功公式、壓強(qiáng)公式的應(yīng)用以及提高機(jī)械效率的方法，能從圖表中得出相關(guān)信息是解題的關(guān)鍵．