题目内容
把一根两端开口带有活塞的直管的下端浸入水中,活塞开始时刚好与水面平齐,现将活塞缓慢地提升到离水面H=15m高处,如图所示,求在这过程中外力做功为多少?(已知活塞面积S=1.0dm2,大气压户p0=1.0×105Pa,活塞的厚度和质量不计,取g=10m/s2)![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241522484231224.png)
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1.0×104(J)
【错解分析】错解:把活塞缓慢提升需做的功等于水柱上升增加的重力势能。因活塞上升H,故上升的水柱的高亦为H,其重心高为
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Ep=1.1×104J也就是说,外力需做功
W=Ep=1.1×104J
在大气压p0=1.0×105pa的情况下,水柱能上升的最大高度
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【正解】在把活塞提升最初的10m的过程中,外力做功等于水柱势能的增加,即
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在把活塞提升的后5m的过程中,外力做功就等于克服大气压力的做功,即:
W2=p0S(H-h,)=5.0×103(J)
则在全过程中外力做功为W=W1+W2=1.0×104(J),即为正确答案。
【点评】解决物理问题的关键是要分析清楚题目所述的物理过程,这个“分析物理过程”就是所谓的审题。审题不应将注意力完全集中到已知数值上,而应重点分析问题描述的是怎样一个过程。如本题中虽然给出了活塞上移15m,但结合大气压强的知识,要分析真实的物理过程是水并未随之上升15m,而是只将水提升了10m。
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