把一根兩端開(kāi)口帶有活塞的直管的下端浸入水中,活塞開(kāi)始時(shí)剛好與水面平齊,現(xiàn)將活塞緩慢地提升到離水面H=15m高處,如圖7-20所示,求在這過(guò)程中外力做功為多少?(已知活塞面積S=1.0dm2,大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105Pa,活塞的厚度和質(zhì)量不計(jì),取g=10m/s2

在全過(guò)程中外力做功為W=W1+W2=1.0×104(J)


解析:

錯(cuò)解:把活塞緩慢提升需做的功等于水柱上升增加的重力勢(shì)能。

  水柱的質(zhì)量m=ρ·S·H,則水柱的重力勢(shì)能增加Ep = mgh =ρ·S·H·

EP=1.1×104J

  也就是說(shuō),外力需做功

  W=EP=1.1×104J 在大氣壓p0=1.0×105pa的情況下,水柱能上升的最

且應(yīng)忽略水蒸氣氣壓的影響),而不是題目中提到的15m。

  【正確解答】在把活塞提升最初的10m的過(guò)程中,外力做功等于水柱勢(shì)能的增加,即

  

  在把活塞提升的后5m的過(guò)程中,外力做功就等于克服大氣壓力的做功,即:

W2=p0S(H-h(huán)m)

 =5.0×103(J)

  則在全過(guò)程中外力做功為W=W1+W2=1.0×104(J),即為正確答案。

  【小結(jié)】 解決物理問(wèn)題的關(guān)鍵是要分析清楚題目所述的物理過(guò)程,這個(gè)“分析物理過(guò)程”就是所謂的審題。審題不應(yīng)將注意力完全集中到已知數(shù)值上,而應(yīng)重點(diǎn)分析問(wèn)題描述的是怎樣一個(gè)過(guò)程。如本題中雖然給出了活塞上移15m,但結(jié)合大氣壓強(qiáng)的知識(shí),要分析真實(shí)的物理過(guò)程是水并未隨之上升15m,而是只將水提升了10m。  

練習(xí)冊(cè)系列答案
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