Question

如图所示，用F=20N的水平拉力拉着边长l=10cm的正方体铁块在水平地面上做匀速直线运动，在t=10s内运动了s=46cm的路程，[c_铁=0.46×10³J/（kg?℃） ρ_铁=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）此过程有等于水平拉力做的功的内能产生，其中的79%被铁块吸收，铁块将升高多少温度？

Answer 1

解：
（1）∵F=20N，s=46cm=0.46m，
∴拉力F做的功为：W=Fs=20N×0.46m=9.2J．
（2）∵t=10s，
∴拉力F做功的功率为：P===0.92W．
（3）∵水平拉力做的功等于产生的内能，而其中的79%被铁块吸收，
∴铁块吸收的热量为：Q_吸=W×79%=9.2J×79%=7.268J；
而正方体铁块的边长l=10cm=0.1m，
则正方体铁块的体积为：v=l³=（0.1m）³=0.001m³，
∵ρ_铁=7.9×10³kg/m³，
∴铁块的质量为：m=ρ_铁v=7.9×10³kg/m³×0.001m³=7.9kg，
又∵c_铁=0.46×10³J/（kg?℃），
∴铁块升高的温度为：△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）铁块将升高的温度为0.002℃．
分析：（1）知道水平拉力F的大小和在拉力的方向上通过的距离，可利用公式W=Fs计算出拉力做的功．
（2）知道做功的时间，可利用公式P=计算出拉力做功的功率．
（3）从题可知，水平拉力做的功等于产生的内能，而其中的79%被铁块吸收，从而可以计算出铁块吸收的热量；知道铁块的边长，可利用公式v=l³计算出铁块的体积，又知道铁块的密度，可利用公式m=ρv计算出铁块的质量；又知道铁块的比热容，最后再利用公式△t=计算出铁块升高的温度．
点评：本题考查了功和功率，以及体积、质量和温度的变化的计算，关键是公式和公式变形的理解和应用，在计算过程中要注意单位的换算．本题的第三问是一个比较容易出错的题目，需要特别注意．