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一个很容易错的物理题!!!如图所示,在河中间固定一个细长圆管,管内有一轻质活塞,活塞下端位于水面,面积为1厘米2,质量不计,大气压强为1.0×105帕。现将活塞缓慢提高15米,则

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一个很容易错的物理题!!!如图所示,在河中间固定一个细长圆管,管内有一轻质活塞,活塞下端位于水面,面积为1厘米2,质量不计,大气压强为1.0×105帕。现将活塞缓慢提高15米,则在该过程中外力对活塞做功为 (A)50焦(B)100焦(C)150焦(D)200焦 答案为100焦,绝对正确,但是为什么呢?
▼优质解答
答案和解析
这个题目可以这么简单理 首先,细管中水最高只能上升到10m,相信这个你能理解。 然后整个过程可以分为两个阶段: 第一阶段是水面上升到10m之前的阶段,受力分析就可以得到,这个过程中,外力是从0逐渐增大到10N的。(这个比较难理解,简单的说,把活塞和管中的水看成一个整体的话,它们受到的大气压力正好平衡了,所以要想使得活塞缓慢上升,必须是给活塞的力等于它们的总重力,活塞重力为零,所以这个力就等于管中水的重力。在水上到到10m的过程中,重力由0逐渐增加到10N,所以外力也由0逐渐增加到了10N)这个过程中,外力做功就等于管中水增加的重力势能,计算可得为50J 第二个阶段是水面上升到10m后不再上升,而活塞继续上升的过程。此过程中,活塞受到的力恒定为10N(因为受力分析可以看出,活塞就收它上方大气的压力),所以外力也是10N,然后上升了5m,所以外力做功又是50J 因此整个过程中,外力做功为100J