连通器内液体密度为ρ,管横截面积s,液体总长4h,打开阀门k后当液面相平时液体速度?打开阀门K后到液体稳定的过程中产生的

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  • 从图看,原来两边的液面高度差是 h .

    分析:当从图示的初态开始,到第一次两边液面相平时,可认为机械能守恒(发热极少,在这短暂过程中忽略发热量的影响).

    容易看出,右边液面下降(h / 2),同时左边液面上升(h / 2)时即两边液面相平.

    图中把右边画线斜线的部分液体“放到”左边处,得减少的重力势能是

    ΔEp=ρg S*(h / 2)* (h / 2) =ρg S*h^2 / 4 (两边红斜线部分液柱的重心位置的高度差是 h / 2)

    由于是所有液体都是运动的,所以增加的动能是

    ΔEk=ρ S* (4h) * V^2 / 2=2 * ρ S h * V^2

    得 ρg S*h^2 / 4=2 * ρ S h * V^2

    即两边液面第一次相平时液体的速度是 V=根号(g h / 2)

    经过多次液体的运动后,最终液体静止下来,两边液面相平,整个过程中发热量设为Q,则由能量转化和守恒关系 得

    Q=ΔEp=ρg S*h^2 / 4 (初态到最末态,减少的重力势能等于发热量)