Question

在学校安排的一次卫生大扫除中，体重为400N的李勇同学用质量是1kg的塑料桶，其桶内盛有9kg的水，从一楼水房提高到三楼的教室中，若上楼所用时间为10s，每层楼高3米（g取10N/kg）．
求：（1）李勇在上楼过程中总功率是多大？所提水的体积是多少立方米？
（2）若上楼过程中，李勇发现距小桶水面0.2m处的侧壁出现1cm²的小洞，李勇想用面积2cm2的胶块从内侧堵住小洞，计算此时水对小洞的压强和水对胶块的压力各多大？

Answer

（1）李勇在上楼的过程中既要克服体重做功，又要克服桶和水重做功，首先求出总重力，再根据W=Gh求出总功，根据P=求出功率；再根据公式ρ=求出水的体积；
（2）根据公式p=ρgh求出水对小洞的压强，根据p=再求出压力．
已知：李勇重力G1=400N，塑料桶质量m2=1kg，水的质量m3=9kg，时间t=10s，从一楼水房提高到三楼的教室中的高度h=2×3m=6m，深度h=0.2m，小洞的面积S=1cm2=1×10-4m2，g=10N/kg
求：（1）李勇在上楼过程中总功率P=？；水的体积V=？；（2）水对小洞的压强p=？；水对胶块的压力F=？
【解析】
（1）小桶和水的总质量m=m2+m3=1kg+9kg=10kg，
总重力：G=mg=10kg×10N/kg=100N，
人和小桶、水的总重力：G总=G1+G=400N+100N=500N，
人上楼做的总功：W总=G总h=500N×6m=3000J，
在上楼过程中总功率：P===300W；
∵ρ=，
∴水的体积：V===9×10-3m3；
（2）水对小洞的压强：p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa；
∵p=，
∴水对胶块的压力：
F=pS=2×103Pa×1×10-4m2=0.2N．
答：（1）李勇在上楼过程中总功率是300W；所提水的体积是9×10-3m3；
（2）水对小洞的压强是2×103Pa；水对胶块的压力是0.2N．