Question

如图中，容器A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压强恒定，A、B的底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热，原先A中水面比B中水面高，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

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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，水的内能增加

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：

根据题意，打开阀门后，A中的水逐渐向B中流，达到平衡后，A、B中的水面一样高，在这个过程中，可能对水做功的外力有：A活塞上方的大气压力、B活塞上方的大气压力、水的重力．设A活塞下移的距离为，B活塞上移的距离为，则大气压力对水做的功等于，忽略水的压缩性，A中减少的水的体积等于B中增加的水的体积，即，故大气压力对水做的功的总和等于零．即大气压力对水不做功，在水由A向B流动的过程中，重力做功应怎样考虑呢?尽管在打开阀门K以后，各个部分水都流动，但从重力势能的角度看，相当于A中部分的水下落至B中部分的空间，这部分水的重力势能减少了，而水的动能未发生变化．由于整个装置是绝热的，根据能的转化和守恒定律可知，水的内能增加，根据以上分析可知D选项正确． 物体的能量总是守恒的，内能和机械能之间可以相互转化，本题中是重力势能和内能的转化．