Question

如圖中，容器A、B各有一個(gè)可自由移動(dòng)的輕活塞，活塞下面是水，上面是大氣，大氣壓強(qiáng)恒定，A、B的底部由帶有閥門K的管道相連，整個(gè)裝置與外界絕熱，原先A中水面比B中水面高，打開閥門，使A中的水逐漸向B中流，最后達(dá)到平衡，在這個(gè)過程中

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A．大氣壓力對(duì)水做功，水的內(nèi)能增加

B．水克服大氣壓力做功，水的內(nèi)能增加

C．大氣壓力對(duì)水不做功，水的內(nèi)能不變

D．大氣壓力對(duì)水不做功，水的內(nèi)能增加

Answer 1

答案：D
解析：

根據(jù)題意，打開閥門后，A中的水逐漸向B中流，達(dá)到平衡后，A、B中的水面一樣高，在這個(gè)過程中，可能對(duì)水做功的外力有：A活塞上方的大氣壓力、B活塞上方的大氣壓力、水的重力．設(shè)A活塞下移的距離為，B活塞上移的距離為，則大氣壓力對(duì)水做的功等于，忽略水的壓縮性，A中減少的水的體積等于B中增加的水的體積，即，故大氣壓力對(duì)水做的功的總和等于零．即大氣壓力對(duì)水不做功，在水由A向B流動(dòng)的過程中，重力做功應(yīng)怎樣考慮呢?盡管在打開閥門K以后，各個(gè)部分水都流動(dòng)，但從重力勢(shì)能的角度看，相當(dāng)于A中部分的水下落至B中部分的空間，這部分水的重力勢(shì)能減少了，而水的動(dòng)能未發(fā)生變化．由于整個(gè)裝置是絕熱的，根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，水的內(nèi)能增加，根據(jù)以上分析可知D選項(xiàng)正確． 物體的能量總是守恒的，內(nèi)能和機(jī)械能之間可以相互轉(zhuǎn)化，本題中是重力勢(shì)能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化．