题目
在空气中,吹出一个半径为R的肥皂泡,所作的功为。A. 4兀R2αB. 8兀R2αC. 4α/RD. 8α/R
在空气中,吹出一个半径为R的肥皂泡,所作的功为。
A. 4兀R2α
B. 8兀R2α
C. 4α/R
D. 8α/R
题目解答
答案
B. 8兀R2α
解析
考查要点:本题主要考查表面张力做功的计算,关键在于理解肥皂泡的双层膜结构对表面积的影响。
解题核心思路:
- 表面张力做功等于表面能的增加量,公式为 $W = \Delta E = \text{表面积} \times \text{表面张力系数}$。
- 肥皂泡是双层膜结构,总表面积是单层表面积的2倍。
- 结合球体表面积公式 $4\pi R^2$,最终计算总功。
破题关键点:
- 双层膜的存在是易错点,容易漏乘2导致误选A选项。
步骤1:确定肥皂泡的表层数
肥皂泡由肥皂水膜吹起,形成内外两层表面,因此总表面积是单层表面积的2倍。
步骤2:计算单层表面积
球体表面积公式为:
$S_{\text{单层}} = 4\pi R^2$
步骤3:计算总表面积
双层膜总表面积为:
$S_{\text{总}} = 2 \times S_{\text{单层}} = 2 \times 4\pi R^2 = 8\pi R^2$
步骤4:计算表面张力做功
做功等于总表面积与表面张力系数 $\alpha$ 的乘积:
$W = S_{\text{总}} \cdot \alpha = 8\pi R^2 \cdot \alpha$