分析 (1)根據(jù)功能關(guān)系,力對(duì)木塊做的功等于木塊與水系統(tǒng)勢(shì)能的增加量
(2)木塊下降到池底,等效成有一個(gè)與木塊同體積的水塊與木塊位置互換,求出水的勢(shì)能增加量即為外力做功;
解答 解(1)在木塊完全浸沒(méi)過(guò)程中,木塊的重力勢(shì)能變化為
$△{E}_{P1}=-mg•\frac{a}{2}$
上式負(fù)號(hào)表示勢(shì)能減少,水的重力勢(shì)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(shì)能變化為
$△{E}_{P1}=-mg•\frac{3a}{4}$
由功能關(guān)系知
${W}_{F}=△{E}_{P1}+△{E}_{p2}=\frac{mga}{4}$
故從開(kāi)始到木塊剛好完全沒(méi)入水的過(guò)程中,力F所作的功WF為$\frac{mga}{4}$
(2)由于池水面積很大,故有在木塊從開(kāi)始到剛好沒(méi)入水中的過(guò)程中,水面上升的高度可不計(jì),即木塊剛好沒(méi)入水中時(shí),水的深度可以認(rèn)為還是H.
木塊完全浸沒(méi)后水增加的機(jī)械能為:mg•$\frac{3}{4}$a
從木塊剛沒(méi)入水中到壓到池底過(guò)程,水的機(jī)械能增加為:2mg•(H-a)
因此從用力壓木塊到完全沉入池底過(guò)程中,水池的水機(jī)械能增加為:mg•$\frac{3}{4}$a+2mg•(H-a)=2mg(H-$\frac{5a}{8}$).
故從木塊剛好完全沒(méi)入水中到停在池底的過(guò)程中,池水勢(shì)能的改變量為2mg(H-$\frac{5a}{8}$);
而木塊的重力勢(shì)能減小量為mg(H-$\frac{a}{2}$),
那么力F做的功W=2mg(H-$\frac{5a}{8}$)-mg(H-$\frac{a}{2}$)=mg(H-0.75a);
答:(1)從開(kāi)始到木塊剛好完全沒(méi)入水中的過(guò)程中,力F所做的功為$\frac{mga}{4}$;
(2)整個(gè)過(guò)程中,力F所做的功為mg(H-0.75a).
點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵是分析清楚木塊和水的運(yùn)動(dòng)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(guān)系列式求解
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 適當(dāng)減小內(nèi)外軌的高度差 | B. | 適當(dāng)增加內(nèi)外軌的高度差 | ||
C. | 適當(dāng)減小彎道半徑 | D. | 適當(dāng)增大內(nèi)外軌間距 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | A點(diǎn)的加速度與速度的夾角小于90° | |
B. | D點(diǎn)的速率比C點(diǎn)的速率大 | |
C. | 從B到E質(zhì)點(diǎn)的水平分速度逐漸變大 | |
D. | 從B到D加速度與速度的夾角先增大后減小 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | f=F | B. | f=$\frac{μmg}{cosθ}$ | C. | f=?mg | D. | f=?(mgsinθ+Fcosθ) |
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