Question

12．如圖所示的叉車是工業(yè)搬運(yùn)車輛，是指對(duì)成件托盤貨物進(jìn)行裝卸、堆垛和短距離運(yùn)輸作業(yè)的各種輪式搬運(yùn)車輛．某品牌叉車的相關(guān)數(shù)據(jù)如表所示．

自重	4300kg	最大行駛速度	20km/h	行走方式	內(nèi)燃式叉車
額定起重量	2000kg	起升高度	3000mm	額定功率	63kW

某次裝貨過(guò)程中，該叉車載著2000kg貨物以最大行駛速度水平行駛將貨物送往1km貨車處，然后將2000kg貨物舉高2m．叉車水平行駛過(guò)程中受到阻力為總重的0.03倍．g=10N/kg．求：
（1）叉車行駛1km克服摩擦力做的功．
（2）將貨物舉起時(shí)對(duì)貨物做的功．
（3）若在整個(gè)過(guò)程中消耗汽油0.5L，計(jì)算叉車的效率．（q_汽油=4.6×10⁷J/kg，ρ_汽油=0.72×10³kg/m³）

Answer 1

分析 （1）利用G=mg求出叉車和貨物的總重力，然后根據(jù)阻力與總重力的關(guān)系得出阻力大小，再利用力的平衡得出牽引力，最后利用W=Fs計(jì)算叉車行駛1km克服摩擦力做的功．
（2）利用W=Gh計(jì)算將貨物舉起時(shí)對(duì)貨物做的功．
（3）求出有用功，然后利用密度公式求出汽油的質(zhì)量，再利用Q=mq求出汽油完全燃燒放出的熱量，最后利用效率公式計(jì)算叉車的效率．

解答 解：（1）叉車和貨物的總重力：
G=（m_貨+m_車）g=（2000kg+4300kg）×10N/kg=6.3×10⁴N，
該叉車載著貨物以最大行駛速度水平行駛，則牽引力：
F=f=0.03G=0.03×6.3×10⁴N=1.89×10³N，
叉車行駛1km克服摩擦力做的功：
W₁=Fs=1.89×10³N×1×10³m=1.89×10⁶J．
（2）將貨物舉起時(shí)對(duì)貨物做的功：
W₂=G_貨h=m_貨gh=2000kg×10N/kg×2m=4×10⁴J．
（3）在整個(gè)過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)所做的有用功：
W_有=W₁+W₂=1.89×10⁶J+4×10⁴J=1.93×10⁶J，
根據(jù)Q=mq、ρ=$\frac{m}{V}$可得0.5L汽油完全燃燒放出的熱量：
Q=mq=ρVq=0.72×10³kg/m³×0.5×10^-3m³×4.6×10⁷J/kg=1.656×10⁷J，
叉車的效率：η=$\frac{{W}_{有}}{Q}$×100%=$\frac{1.93×1{0}^{6}J}{1.656×1{0}^{7}J}$×100%≈11.7%．
答：（1）叉車行駛1km克服摩擦力做的功為1.89×10⁶J．
（2）將貨物舉起時(shí)對(duì)貨物做的功為4×10⁴J．
（3）若在整個(gè)過(guò)程中消耗汽油0.5L，叉車的效率為11.7%．

點(diǎn)評(píng) 此題為力學(xué)、熱學(xué)綜合題，主要考查了重力、密度公式的應(yīng)用，二力平衡的條件的應(yīng)用、功和效率的計(jì)算，熱量的計(jì)算等，明確有用功和總功是解答此題的關(guān)鍵．