Question

如圖所示，小明在距樓道口5m的停車處肩扛一桶純凈水從一樓上到三樓．已知桶內水的質量為15kg，空桶質量為0.5kg，扛水時，肩的受力面積為1×10^-3m²，每層樓高為3m．求：（g取10N/kg）
（1）純凈水桶中水的體積；
（2）扛水時，小張肩受到的壓強；
（3）小張從一樓上到三樓所做的有用功．

Answer 1

解：（1）純凈水桶中水的體積：
V===1.5×10^-2m³．
（2）一桶純凈水總重：
G=（m_水+m_桶）g=（15kg+0.5kg）×10N/kg=155N
扛水時，人肩受到的壓力等于一桶純凈水的總重，即F=G
所以人肩受到的壓強：
P====1.55×10⁵Pa．
（3）克服水的重力，小張所做的有用功：
W=G_水h=m_水gh=15kg×10N/kg×3m×2=900J．
答：（1）純凈水桶中水的體積為1.5×10^-2m³；
（2）扛水時，小張肩受到的壓強為1.55×10⁵Pa；
（3）小張從一樓上到三樓所做的有用功為900J．
分析：（1）根據桶內水的質量和水的密度，利用V=可求出水桶中水的體積；
（2）根據G=mg可求出一桶純凈水總重，扛水時，人肩受到的壓力等于一桶純凈水的總重，即F=G，再利用P=可求出小張肩受到的壓強；
（3）要求有用功，要首先判斷做功的目的是什么．此題目的是提水，所以克服水的重力做的功是有用功．
點評：此題考查的是密度公式的應用、重力的計算、液體壓強的計算方法，以及壓力的計算，計算過程注意單位的換算問題．