Question

如圖1所示，等臂U形管豎直安裝在光滑水平面上放置的輕質(zhì)小車上，小車和試管的總質(zhì)量與試管內(nèi)水的質(zhì)量相等，均為M。開始時試管底部的閥門K關(guān)閉，管的水平部分的水柱與右側(cè)豎直管內(nèi)的水柱等長，小車靜止。打開閥門，水緩慢流動到另一側(cè)，使兩豎直管中水面平齊。已知兩豎直管軸線間距離為L，則上述過程中，小車向______________移動，移動的距離為_________________。

Answer 1

小車向右移動，移動的距離

由題意可知，試管內(nèi)的水和小車及試管的運(yùn)動符合“人船模型”的特點(diǎn)，試管內(nèi)的水相當(dāng)于“人”，小車及試管相當(dāng)于“船”，打開閥門后，水緩慢流動到另一側(cè)，最終兩豎直管中水面平齊，在處理過程中，相當(dāng)于右側(cè)（質(zhì)量為）的水直接運(yùn)動到左側(cè)管內(nèi)，把其他部分的水（長度為，質(zhì)量為）與小車及試管看成一個整體，如圖2所示。

如此一來，右側(cè)（質(zhì)量為）的水相當(dāng)于“人”，長度為、質(zhì)量為的水與小車及試管相當(dāng)于“船”，“人”向左運(yùn)動，故“船”向右運(yùn)動，“人”與“船”的相對位移為L。
①
而       ②
∴小車向右移動，移動的距離