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你会用能量守恒吗？

查字典物理网 2012-12-29

题目：有两个完全相同的小球A、B（他们的温度也相同），并且位于同一高度，但是A置于水平面上，B悬挂于细线下，如图1，现在向两个小球传递相同的热量（不计外界因素的影响），那么平衡后两个小球的温度（）

A．A球温度高

B．B球温度高

C．两球温度一样高

D．无法确定

分析：这道问题很多同学都容易选择“C．两球温度一样高”或“D．无法确定”，这种考虑就有些过于简单。正确的解答需要充分考虑已知条件，去透彻地理解物理过程。

两个小球完全相同，所以吸热膨胀后，体积仍然相同，似乎所有的物理量都不会改变。但是，仔细观察图片，深入考虑后就会意识到，两球的放置方式不同，这会不会导致吸热后的温度出现差异？带着这个疑问，我们来看看膨胀后的两个小球，如图2中的虚线所示。两个小球由于放置方式不同，导致它们的“膨胀方向”不同，它们的重心位置就发生了变化。A球的重心升高，而B球的重心降低，这使得它们的重力势能也有所变化，A球增加，B球减少。

进一步分析，重力势能和物体的温度有什么关系呢？由于吸热才可能使温度升高，而重力势能和物体吸收的热量的共同点都是属于能量，自然应该想到用能量的转化和能量守恒定律思想来考虑这个问题。因为不计外界因素的影响，所以对A球传递的热量转化为两部分：一是使球温度升高，二是使球的重力势能增加；对B球不但传递的热量全部被吸收，而且减少的重力势能也转化为球的热能。可见，A球吸收的热量比传递的热量少；B球吸收的热量比传递地热量多。所以，B球比A球的温度高，故选B。

点评：这是一道极易错题，知道结果后，会让人感到恍然大悟。其解题的过程又告诉我们：无论是在平时的学习还是在物理实验中，对每一个即使是最细微的现象也要做精细的分析，才能探求物理的本质，同时也可逐步形成良好的思维品质。

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