·高中物理题(机械能) 急求答案

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/06 16:54:58
一立方体木块,边长为0.2m,放在水池中,恰有一半浮出水面而处于静止状态。若池深1m,用力将木块慢慢推至池底,在这一过程中必须对木块做多少功?(写出具体过程……)

因为木块由漂浮到刚好没入水中压力变化,可以用一个恒力代替,恒力大小是最大压力的1/2,因为水池没有告诉上表面面积,所以可以确定不要考虑水面的上升
解答:当木块刚好没入水中时F浮=ρ液gV排=1000kg/m^3*10N/kg*(0.2m)^3=80N
木块由于恰有一半浮出水面而处于静止状态所以ρ=500kg/m^3,易求G=40N,所以最大压力=80N-40N=40N,所以那个恒力=20N
W=F1S1+F2S2=20N*0.1m+40N*(1-0.2)m=34N

我想直接求有点难,用功能关系求会方便一点。
因为是慢慢推,所以没有动能的转化,所做的功全部用来减少物体的重力势能。
只要求出重力势能即可,W=-E=mgh(正功)
其中h已知(用重心即可,而重心恰在一半处,h=1m),要求mg.
(因为是静止)要运用mg=F浮=ρ水gV排,都是可求的,问题就解决了。
V排=0.2m*0.2m*0.1m=4*10^-3(m^3)
mg=4*10^-3*10^3*10=40N
W=40N*1m=40J

错了,h应该是1-0.1=0.9m,我忽略了中心不是降到最底的。
所以最后答案W=40N*0.9m=36J才对

这个题目中有个转换思想,将木块推入水底,木块的重力势能下降,另一方面,你假象水底有边长为0.2m的一块立方体水上升到水面,然后总共势能的变化就是对木块做的功了
木块的重力G=ρ水gV排=40N
边长为0.2的立方体水块重力G'=80N
重力势能的变化G'h-Gh=(80-40)*0.9=36J 其中0.9是重心的变化高度1-0.1

所以做的功就是势能的变化即36J

将木块推至池底的过程可分为两个阶段。
第一阶段:将木块全部压入水中,这一过程由于浮力变化,因而所施的力也是变化的,这是变力做功过程。所施外力由0随深度线性增大到gV-G(式中为水的密度),由题意知G=g,所以gV-G =G,这一段位移为0.1 m,可以写出关系式:
=gsx(0≤x≤0.1 m);第二阶段:由于水对木块浮力保持