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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
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,而上升的水柱的质量m=P·S·H,则水柱的重力势能增加Ep=mgh=p·S·H·g,代入数据得
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=10(m),(即真空抽水机原理所讲,并且应忽略水蒸气气压的影响),而不是题目中提到的15m。
【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

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。
练习册系列答案
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关于饱和汽及饱和汽压的正确结论是 (      )
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B.对于同一种液体,饱和汽压随温度升高而增大
C.温度不变时,饱和汽压随饱和汽体积的增大而增大
D.相同温度下,各种液体的饱和汽压都相同

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①右管内气柱的长度L2
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A.温度升高,压强增大,内能减少
B.温度降低,压强增大,内能减少
C.温度升高,压强增大,内能增加
D.温度降低,压强减小,内能增加

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科目:高中物理 来源:不详 题型:填空题

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关于气体的压强,下列说法中正确的是
A.气体的压强是由气体分子间的相互排斥产生的
B.气体的压强是由于气体分子频繁的撞击器壁产生的
C.气体分子的平均动能增大,气体的压强一定增大
D.当某一容器自由下落时,容器中的气体压强将变为零

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A.体积不变,压强变小
B.体积变小,压强变大
C.体积不变,压强变大
D.体积变小,压强变小

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