Question

13．活塞式抽水機(jī)模型，如圖所示，當(dāng)活塞不斷上升時(shí)，拉力F的大小及水對活塞的壓強(qiáng)p將（　�。�

• A． F先增大后不變，p不變
• B． F先減小后增大，p先減小后不變
• C． F先增大后不變，p先減小后不變
• D． F、p都不斷增大

Answer 1

分析 以活塞為研究對象，對其進(jìn)行受力分析，得出當(dāng)拉動活塞不斷上升時(shí)，拉力F和水對活塞的壓強(qiáng)p的變化情況．

解答 解：當(dāng)活塞不斷上升時(shí)，抽水機(jī)內(nèi)的水柱高度不斷增加，由于大氣壓大于水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，故多余的壓強(qiáng)傳遞給活塞；
即水對活塞的壓強(qiáng)p=p_大氣-ρ_水gh，大氣壓不變，隨著h的增大，根據(jù)前面關(guān)系可知，水對活塞的壓強(qiáng)減�。�
但當(dāng)水柱被提升到10米多點(diǎn)時(shí)，水柱就不會再升高（一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓支持大約10米高水柱），活塞與水柱分離，水對活塞的壓強(qiáng)減小為0并保持不變．
即整個(gè)過程中，p先減小后不變．
當(dāng)活塞與水柱沒有分離之前，以活塞為研究對象，受力情況如圖所示（不計(jì)活塞重力）：

可以認(rèn)為是勻速拉動活塞的，根據(jù)力的平衡條件有：F+F_水壓=F_大氣，
所以，拉力F=F_大氣-F_水壓=F_大氣-p_水S_活塞  ①
根據(jù)前面分析可知，水對活塞的壓強(qiáng)先減小，由①式可知，拉力先增大（大氣壓力不變）．
當(dāng)水柱高度達(dá)到10米多點(diǎn)時(shí)，由于水不會再上升，水對活塞的壓強(qiáng)減小為0并保持不變，則拉力增大到等于大氣壓力后也不再變化．
即整個(gè)過程中，拉力F先增大后不變．
故選C．

點(diǎn)評 會對這一裝置進(jìn)行受力分析，知道活塞所受到的力與受力面積、壓強(qiáng)的關(guān)系，是正確解答的關(guān)鍵，有一定難度．