Question

如圖所示，用F=20N的水平拉力拉著邊長l=10cm的正方體鐵塊在水平地面上做勻速直線運動，在t=10s內運動了s=46cm的路程，[c_鐵=0.46×10³J/ ρ_鐵=7.9×10³kg/m³]求
（1）水平拉力F做的功W是多少？
（2）水平拉力F做功的功率P是多少？
（3）此過程有等于水平拉力做的功的內能產生，其中的79%被鐵塊吸收，鐵塊將升高多少溫度？

Answer 1

【答案】分析：（1）知道水平拉力F的大小和在拉力的方向上通過的距離，可利用公式W=Fs計算出拉力做的功．
（2）知道做功的時間，可利用公式P=計算出拉力做功的功率．
（3）從題可知，水平拉力做的功等于產生的內能，而其中的79%被鐵塊吸收，從而可以計算出鐵塊吸收的熱量；知道鐵塊的邊長，可利用公式v=l³計算出鐵塊的體積，又知道鐵塊的密度，可利用公式m=ρv計算出鐵塊的質量；又知道鐵塊的比熱容，最后再利用公式△t=計算出鐵塊升高的溫度．
解答：解：
（1）∵F=20N，s=46cm=0.46m，
∴拉力F做的功為：W=Fs=20N×0.46m=9.2J．
（2）∵t=10s，
∴拉力F做功的功率為：P===0.92W．
（3）∵水平拉力做的功等于產生的內能，而其中的79%被鐵塊吸收，
∴鐵塊吸收的熱量為：Q_吸=W×79%=9.2J×79%=7.268J；
而正方體鐵塊的邊長l=10cm=0.1m，
則正方體鐵塊的體積為：v=l³=（0.1m）³=0.001m³，
∵ρ_鐵=7.9×10³kg/m³，
∴鐵塊的質量為：m=ρ_鐵v=7.9×10³kg/m³×0.001m³=7.9kg，
又∵c_鐵=0.46×10³J/（kg?℃），
∴鐵塊升高的溫度為：△t===0.002℃．
答：（1）水平拉力F做的功W是9.2J．
（2）水平拉力F做功的功率P是0.92W．
（3）鐵塊將升高的溫度為0.002℃．
點評：本題考查了功和功率，以及體積、質量和溫度的變化的計算，關鍵是公式和公式變形的理解和應用，在計算過程中要注意單位的換算．本題的第三問是一個比較容易出錯的題目，需要特別注意．