如圖13所示,一個圓柱形的豎直的井里存有一定量的水,井的側(cè)面和底部是密閉的,在井中固定地插著一根兩端開口的薄壁圓管,管和井共軸,管下端未觸及井底.在圓管內(nèi)有一不漏氣的活塞,它可沿圓管上下滑動.開始時,管內(nèi)外水面相齊,且活塞恰好接觸水面.現(xiàn)用卷揚(yáng)機(jī)通過繩子對活塞施加一個向上的力F,使活塞緩慢向上移動,已知管筒半徑r=0.100 m,井的半徑R=2r,水的密度ρ=1.00×103 kg/m3,大氣壓強(qiáng)p0=1.00×105 Pa.求活塞上升H=9.00 m的過程中拉力F所做的功.(井和管在水面以上及水面以下的部分都是足夠長,不計活塞質(zhì)量,不計摩擦,重力加速度g取10 m/s2

圖13

1.65×104 J?

解析:從開始提升到活塞升至內(nèi)外水面高度差為h0==10 m過程中,活塞始終與管內(nèi)液體接觸.(再提升活塞時,活塞和水面之間將出現(xiàn)真空,另行討論)

設(shè)活塞上升距離為h1,管外液面下降距離為h2,h0=h1+h2?

因液體體積不變,有?

對活塞這個整體,其機(jī)械能的增量應(yīng)等于除重力外其他力所做的功.因?yàn)槭冀K無動能,所以機(jī)械能的增量也就等于重力勢能增量,即ΔE=ρ(πr2h1)g

其他力有管內(nèi)、外的大氣壓力和拉力F,因?yàn)橐后w不可壓縮,所以管內(nèi)、外大氣壓力做的總功p0π(R2-r2)h2-p0πr2h1=0,故外力做功就只是拉力F做的功,由功能關(guān)系知W1=ΔE

即W1=ρ(πr2)gh02=πr2=1.18×104 J?

活塞移動距離從h1到H的過程中,液面不變,F(xiàn)是恒力F=πr2p0,做功?

W2=F(H-h1)=πr2p0(H-h1)=4.71×103 J?

所求拉力F做的總功為

W1+W2=1.65×104 J.


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖13所示,豎直平面內(nèi)固定的3/4圓弧形內(nèi)側(cè)光滑軌道半徑為R,A端與圓心O等高,MD為水平面,B點(diǎn)在O的正上方,M點(diǎn)在O點(diǎn)的正下方.一個小球在A點(diǎn)正上方由靜止釋放,自由下落至A點(diǎn)進(jìn)入圓軌道并沿內(nèi)側(cè)恰能達(dá)到B點(diǎn).求:

圖13

(1)釋放點(diǎn)距A點(diǎn)的豎直高度;

(2)落點(diǎn)C與A點(diǎn)的距離.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖13所示,圓O所在的平面內(nèi)有勻強(qiáng)電場存在,電場方向與圓面平行.一個帶正電荷的微粒(不計重力)從圖中A點(diǎn)出發(fā),以相同的初動能在圓內(nèi)沿各個方向運(yùn)動.已知圖中AB是圓的一條直徑,∠BAC=30°.已知只有當(dāng)該微粒從圖中C點(diǎn)處離開圓面時的動能才能達(dá)到最大值,則平面內(nèi)的電場線方向?yàn)椋ā 。?

圖13

A.沿A→B方向

B.沿A→C方向

C.沿O→C方向

D.沿B→C方向

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖13所示,一直桿傾斜固定并與水平方向成30°的夾角;直桿上套有一個質(zhì)量為0.5 kg的圓環(huán),圓環(huán)與輕彈簧相連,在輕彈簧上端施加一豎直向上、大小F=10 N的力,圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài),已知直桿與圓環(huán)之間的動摩擦因數(shù)為0.7,g=10 m/s2。下列說法正確的是(  )   

A.圓環(huán)受到直桿的彈力,方向垂直直桿向上

B.圓環(huán)受到直桿的彈力大小等于2.5 N

C.圓環(huán)受到直桿的摩擦力,方向沿直桿向上

D.圓環(huán)受到直桿的摩擦力大小等于2.5 N

    圖13

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(1)(6分)利用螺旋測微器測量小鋼珠的直徑(圖甲)和用游標(biāo)卡尺測量圓管的內(nèi)徑(圖乙),由圖可知小鋼珠的直徑是_________;圓管內(nèi)徑是________  。


(2)(4分)如圖13所示,電流表G的內(nèi)阻Rg=400Ω,滿偏電流為Ig=20mA.將此電流表G量程擴(kuò)大,改裝成雙量程的電流表,若R1=10Ω,R2=90Ω,則接Oa時,電流表的量程為______A,


(3)(6分)已知電流表的內(nèi)阻,滿偏電流.要把它改裝成量程是6V的電壓表,應(yīng)_____聯(lián)一個電阻,其阻值=_______;若用它來測量一段電路兩端電壓時,表盤指針如圖所示,這段電路兩端的電壓是_____  V.

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案