题目内容

如图5-8-2所示,粗细均匀的U形管内装有总长为4 L的水.开始时阀门K闭合,左右支管内水面高度差为L.打开阀门K后,左右水面刚好相平时左管液面的速度是多大?(管的内部横截面很小,摩擦阻力忽略不计)

5-8-2

思路分析:本题在应用机械能守恒定律时仍然是用ΔE=ΔE建立方程,在计算系统重力势能变化时用了等效方法.需要注意的是:研究对象仍然是整个水柱,到两个支管水面相平时,整个水柱中的每一小部分的速率都是相同的.

解析:由于不考虑摩擦阻力,故整个水柱的机械能守恒.从初始状态到左右支管水面相平为止,相当于有长L/2的水柱由左管移到右管.系统的重力势能减少,动能增加.该过程中,整个水柱势能的减少量等效于高L/2的水柱降低L/2时重力势能的减少.不妨设水柱总质量为8m,则:

mg··8mv2,得v=.

答案:v=


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