6.如圖所示,面積很大的水池,水深為H水面浮著一正方體木塊,木塊邊長為a,密度為水的$\frac{1}{2}$,質(zhì)量為m,開始時,木塊靜止,現(xiàn)用力F將木塊緩慢往下壓,求從開始到木塊剛好完全沒入水中的過程中,力F所做的功.

分析 根據(jù)功能關系,力對木塊做的功等于木塊與水系統(tǒng)勢能的增加量.由功能原理解答即可.

解答 解:因水池面積很大,可忽略因木塊壓入水中所引起的水深變化,在木塊完全浸沒過程中,木塊的重力勢能變化為:
△EP1=-mg•$\frac{a}{2}$
上式負號表示木塊的重力勢能減少,水的重力勢能變化可理解為,木塊一半體積的水上移至水面上,這部分水質(zhì)量為m,上升高度為$\frac{3a}{4}$,故水的重力勢能變化為:
△EP2=mg•$\frac{3a}{4}$
由功能關系知力F所做的功為:WF=△EP1+△Ep2=$\frac{mga}{4}$
答:從開始到木塊剛好完全沒入水的過程中,力F所作的功為$\frac{mga}{4}$.

點評 本題關鍵是分析清楚木塊和水的運動情況,抓住木塊下降重力做功和同體積的水上升重力做功即可,然后根據(jù)功能關系列式研究.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

16.在《驗證機械能守恒定律》的實驗中,打點計時器所用電源頻率為50Hz,當?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2,測得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg.甲、乙、丙三個學生分別用同一裝置打出三條紙帶,量出各紙帶上第1、2兩點間的距離分別為0.18cm、0.19cm、0.25cm,可以看出:
(1)其中肯定有一個學生在操作上有錯誤,錯誤操作是丙同學.(填哪個同學有錯誤)
(2)若按實驗要求正確地紙帶進行測量,量得連續(xù)三點A、B、C到第一個點的距離分別為3.14cm、5.01cm、7.06cm
①從起點O到打下計數(shù)點B的過程中,重物的重力勢能減少量為△Ep=0.49J;重物的動能增加量是△EK=0.48J.
②通過計算,數(shù)值上△Ep>△EK(填“>”“=”或“<”),這是因為實驗中需要克服阻力做功,損失機械能
(3)實驗結論是:在實驗誤差允許的范圍內(nèi),機械能守恒.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

17.某行駛的小汽車的初速度為20m/s,緊急剎車,最后一秒通過的位移是2m求:
(1)小汽車的剎車加速度;      
(2)剎車后小汽車的位移.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

14.如圖所示,直線a和曲線b分別是在平直公路上行駛的汽車a和b的位置(x)-時間(t)圖線.由圖可知( 。
A.在t1時刻,a、b兩車相遇
B.在t2時刻,a、b兩車運動方向相同
C.在t1到t2這段時間內(nèi),b車的速率先減小后增大
D.在t1到t2這段時間內(nèi),b車的速率一直比a車的大

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

1.變速自行車靠變換齒輪組合來改變行駛速度.如圖所示是某一變速自行車齒輪轉(zhuǎn)動結構示意圖,圖中A輪有48齒,B輪有42齒,C輪有18齒,D輪有12齒,則(  )
A.該自行車可變換兩種不同擋位
B.該自行車可變換六種不同擋位
C.當A輪與D輪組合時,兩輪的角速度之比ωA:ωD=1:4
D.當A輪與D輪組合時,兩輪的角速度之比ωA:ωD=4:1

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

5.某實驗小組利用圖(a)所示實驗裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)探究“外力做功與小車動能變化的關系”.實驗時將小車拉到水平軌道的O位置由靜止釋放,在小車從O位置運動到 A位置過程中,經(jīng)計算機處理得到了彈簧彈力與小車位移的關系圖線如圖(b) 所示,還得到了小車在 A位置的速度大小vA;另外用電子秤測得小車(含位移傳感器發(fā)射器)的總質(zhì)量為m.回答下列問題:

(1)由圖(b)可知,圖(a)中A位置到力傳感器的距離大于(“小于”、“等于”或“大于”)彈簧原長.
(2)小車從O位置運動到A位置過程中彈簧對小車所做的功W=$\frac{{F}_{0}+{F}_{A}}{2}$•xA,小車的動能改變量△Ek=$\frac{1}{2}$m${{v}_{A}}^{2}$.( 用m、vA、FA、F0、xA中各相關物理量表示)
(3)若將彈簧從小車上卸下,給小車一初速度v0,讓小車從軌道右端向左端滑動,利用位移傳感器和計算機得到小車的速度隨時間變化的圖線如圖(c)所示,則小車所受軌道摩擦力的大小f=m$\frac{{v}_{0}}{{t}_{m}}$.( 用m、v0、tm中各相關物理量表示)
(4)綜合步驟(2)、(3),該實驗所要探究的“外力做功與小車動能變化的關系”表達式是(F0+FA-2m$\frac{{v}_{0}}{{t}_{m}}$)xA=mvA2.(用m、vA、FA、F0、xA、v0、tm中各相關物理量表示)

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

12.肖曉騎摩托車從A由靜止開始沿平直公路運動,需穿過一個村莊,BC為小村莊的兩端點,B和A距離較近,最終停在C處,為安全起見,要求穿過村莊的速度不得超過v1=4m/s,AB和BC段的距離分別為x1=242m、x2=300m,已知該摩托車的最大速度為v=40m/s、啟動加速度大小為a1=4m/s2、制動加速度大小為a2=8m/s2,求該摩托車從A到C的最短時間.

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

9.在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”實驗中,如果根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的a-F圖象是通過坐標原點的一條傾斜直線,則說明加速度與物體所受合力成正比(填“正比”或“反比”).

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

10.某實驗小組用圖甲所示的實驗裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”.圖甲中A為小車,B為裝有砝碼的小盤,C為一端帶有定滑輪的長木板,小車通過紙帶與電磁打點計時器相連,小車的質(zhì)量為ml,小盤及砝碼的總質(zhì)量為m2

(1)下列說法正確的是C
A.實驗時先放開小車,再接通打點計時器的電源
B.每次改變小車質(zhì)量時,應重新平衡摩擦力
C.本實驗中應滿足m2遠小于ml的條件
D.在用圖象探究小車加速度a與小車質(zhì)量ml的關系時,應作出a-ml圖象
(2)實驗得到如圖乙所示的一條紙帶,A、B、C、D、E為計數(shù)點,相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔為T,B、C兩點的間距x2和D、E兩點的間距x4己量出,利用這兩段間距計算小車加速度的表達式為a=$\frac{{x}_{4}-{x}_{2}}{2{T}^{2}}$.
(3)某同學平衡好摩擦阻力后,在保持小車質(zhì)量不變的情況下,通過改變砝碼個數(shù),得到多組數(shù)據(jù),但該同學誤將砝碼的重力當作繩子對小車的拉力,作出了小車加速度a與砝碼重力F的圖象如圖丙所示.據(jù)此圖象分析可得,小車的質(zhì)量為0.61kg,小盤的質(zhì)量為0.0061kg.(g=10m/s2,保留兩位有效數(shù)字)

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