问题 计算题

如图所示,有一连通器,左右两管的横截面积均为S,内盛密度为ρ的液体,开始时两管内的液面高度差为h。打开底部中央的阀门K,液体开始流动,最终两液面相平。在这一过程中,液体的重力势能变化了多少?是增加了还是减少了?

答案

解:由于A、B两管截面积相等,液体是不可压缩的,所以B管中液面下降的高度和A管中液面上升的高度相同,液面最终静止在初始状态A管液面上方的处。

据分析可知,全部液体重力势能的变化,就相当于B管上部长的液柱移到A管上部的过程中重力势能的减少量。

在该过程中,B管上部长的液柱的重心下降的高度为:

该段液柱的质量为:

其重力势能的减小量为:

即在这一过程中,液体的重力势能减小了,减小了

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