某城市高架桥工程建设,为兼顾城市发展和保护历史文化遗产,需将一栋古建筑平移.在移动过程中,施工人员先在古建筑四周深挖,把古建筑连同地基挖起.然后在地基下铺设平行轨道,如图所示.再用四个推力均为8×105N的千斤顶同时推动古建筑沿轨道缓慢滑动50m,在新地点安放、固定、复原.若古建筑连同地基的总重量为1.5×107N,铺设轨道的地面能承受的最大压强为7.5×105Pa.问:
(1)为防止移动过程中轨道下陷,轨道对地面压力的作用面积至少是多大?
(2)在古建筑的整个平移过程中,四个千斤顶对古建筑做的功是多少?,
(3)若使用电动机通过滑轮组移动古建筑,已知电动机对滑轮组做功的功率为80kW,滑轮组的机械效率为80%,古建筑移动的速度是多大?
解:轨道对地面的压力等于建筑物的重力,F=G,
因为压强最大时受力面积最小,所以最小受力面积S===20m2.
答:轨道对地面压力的作用面积至少是20m2.
(2)四个千斤顶对古建筑做的功是W=F推S移=4×8×105N×50m=1.6×108J.
答:四个千斤顶对古建筑做的功是1.6×108J.
(3)电动机对滑轮组做的总功W总===2×108J,
移动时间t===2500s,
移动速度V===0.02m/s.
答:古建筑移动的速度是0.02m/s.
(1)在水平面上压力等于物体自身的重力,根据公式S=可求轨道对地面压力的最小作用面积.
(2)已知千斤顶推力的大小和移动的距离,根据公式W=FS可求做功的大小.
(3)千斤顶对建筑物做的功为有用功,已知机械效率,根据公式W总=可求电动机对滑轮组做的功,
还知道电动机对滑轮组做功的功率,根据公式t=求出移动的时间,再利用公式V=求出移动的速度.
点评:本题考查受力面积、做功和速度的计算,关键是各种公式及其变形的灵活运用,还要再到在水平面上压力等于物体自身的重力,影响做功的条件是有力作用在物体上和物体在力的方向上移动距离.
高考物理16大解题技巧:做物理题最忌讳的就是“想当然”、“我以为应该这样…”“我觉得应该怎样…”“我想是这样的…”“就应该是这样…”。要记住:越是这种想当然的东西越是物理中最容易出错的东西。