Question

【题目】如图所示容器中，A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面为空气，大气压恒定．A、B底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热．原先A中的水面比B中高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡．在这个过程中（ ）
A.大气压力对水做功，水的内能增加
B.水克服大气压力做功，水的内能减少
C.大气压力对水不做功，水的内能不变
D.大气压力对水不做功，水的内能增加

Answer 1

【答案】D
【解析】解答：打开阀门K后，据连通器原理，最后A、B两管中的水面将相平，如下图所示，即A中水面下降，B中水面上升； 设A管截面积为S1 ， 水面下降距离为h1 ， B管截面积为S2 ， 水面上升距离为h2 ，
由于水的总体积保持不变，则有S1h1=S2h2 ，
A管中大气压力对水做的功：W1=p0S1h1 ，
B管中大气压力对水做的功：W2=﹣p0S2h2 ，
大气压力对水做的总功：
W=W1+W2=p0S1h1﹣p0S2h2 ，
因为S1h1=S2h2 ， 则得W=0，即大气压力对水不做功；
由于水的重心降低，重力势能减小，由能量守恒定律知水的内能增加．故D正确．
故选：D

分析：打开阀门K后，据连通器原理，最后A、B两管中的水面将相平，A中水面下降，B中水面上升；由于水的总体积保持不变，则有S1h1=S2h2 ， 求出两管中大气压力对水做的功，进而求出大气压力对水做的总功；
打开阀门K后，A中的水逐渐向B中流，即A中水的重力做正功，B中水的重力做负功，但从最后的效果看，是A管中高度为h1的水移至较低的B管中高度为h2的地方，如图所示，所以在这个过程中水的重力做正功．同时，整个装置是绝热的，根据热力学第一定律可知水的内能变化．
【考点精析】利用机械能综合应用对题目进行判断即可得到答案，需要熟知系统初态的总机械能E 1 等于末态的总机械能E 2 ，即E1 =E2；系统减少的总重力势能ΔE P减 等于系统增加的总动能ΔE K增 ，即ΔE P减 =ΔE K增；若系统只有A、