有关液体压强的计算例题
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有关液体压强的计算例题
【例1】下列有关液体压强的说法中,正确的是 [
]
A.不同容器内液体对容器底的压强越大,说明容器内液体重力越大.
B.相等质量的液体对不同容器底产生的压强可以是不相等的.
C.密度较大的液体对容器底产生的压强肯定比较大.
D.以上说法都正确.
【分析】
液内压强大小只与深度和液体密度有关,与其他因素没有直接关
系,选项A错.选项C只考虑一个因素,
也错.
【解答】B.
【说明】液体内部压强是指由液体产生的压强,并不是指液体某处的实际
压强大小.
【例2】 有一个底面积是200cm
2
,高10cm的
柱型容器,顶部有一个
面积是40cm
2
的小孔,孔上装有一根竖直管子,如图所示.
从顶端小孔
灌水至顶部以上h
1
=20cm处.求:(1)容器底受到水的压强是多大
?(2)
容器顶部受到水的压力是多大?
【分析】液体压强计算公式中的深度,
应从自由液面到液内所计算位置的
距离,因此可知容器下底的深度是h
1
+h
2
,容器上底的深度是h
1
.
【解答】
(1
)p
下
=ρ
水
gh=ρ
水
g(h
1
+h<
br>2
)
=1.0×10
3
kg/m
3
×9.8N/kg×(0.2m+0.1m)
=2940Pa.
(2) p
上
=ρ
=1960Pa.
F
上
=p
上
S
上
=p上
(S
底
-S
孔
)
=1960Pa×(2×10
-2
m
2
-4×10
-3
m
2
)
=31.36N.
答
(1)容器底受到的压强是2940Pa;(2)容器顶受到的压力是
31.36N.
【说明】特别要注意,计算压力时的上底面积应扣除小孔面积.
【例3】两支相同的试管内
,装有质量相等的不同液体,a管竖直放置,
b管倾斜放置,此时两管内液面处于同一水平位置,如图所
示.则管底受
到液体的压强是 [ ]
A.一样大. B.a管底大.
C. b管底大. D.无法判断.
gh
1
=1.0×10
3
kg/m
3
×9.8N/kg×0.2m
水
【分析】由于b管歪斜而两管内液面等高,说明a管内液体体积小于b
管内液体体积. 已知两
管内液体质量相等,可见a管内液体密度大于b
管内液体密度.根据液体压强公式p=ρ
gh,g和h两管相等,p与ρ成
正比,密度大的管子底受到的压强较大.
【解答】B. <
br>【说明】液体压强计算公式中的h,是计算位置对液面的竖直高度,算出
的仅是由液体产生的压强
,不包括作用在液面上的压强.
【例4】某水坝高30米,水面到坝底的距离是23米。求距离坝底
7米处
A点水的压强是多少?
【分析】如图所示,题目中给出的条件是两个高度,即坝高及A
点的高
度,一个深度,水深。求A点处水的压强,必须用从液面到A处的距离
才是A点处的深度
。
【解答】p=ρgh=1.0×10
3
千克/米
3
×9.8牛/千克×(23米-7米)=1.57
×10
5
(帕)
答:A点水的压强是1.57×10
5
帕。
【说明】液体内部的压强,以及液体内部
压强分布的特点,都是由于液体
受到重力和具有流动性。实验表明这个压强只与液体的密度和液体的深度
有关,计算液体内部压强的公式p=ρgh。
深度不同于高度或长度,深度是指液体的自
由表面到液体内某点的垂
直距离,高度是指某点与海平面或某一水平面的垂直距离。
【例5】如图所示,容器中装有水,有关尺寸如图所示,求A点处
水的压强是多大?
【分析】求解本题可用液体压强公式p=ρgh,关键是正确选取h __s24值。
h不能取10厘米,因为10厘米是A点到容器底的距离,是高度;h也不
能取15厘米c因为15厘米是A点到容器顶的距离,容器顶的液面不
是自由液面;h也不能取30厘
米,因为30厘米是斜管中液柱的长度,正
确地选取是h=20厘米,这才是A点到自由液面的垂直距离
。
【解答】p
A
=ρgh=1×10
3
千克/米
3
×9.8牛顿/千克×0.2米 =1960帕
斯卡。
答:A点处水的压强是1960帕斯卡。
【说明】液体压强公式p=ρgh中的h是深度,即所研究的
点到自由液面
的垂直距离。解题时要区别高度、长度、深度,千万不能混为一谈。
【例6】
三个不同形状的容器A、B、C的底面积都等于S,装有相同深
度h的同种液体,置于水平桌面上,如图
试比较:(1)各容器底面所受
的压强的大小;(2)液体对各容器底面的压力的大小;(3)如果各容
器本身所受重力不计,三个容器底面对水平桌面的压强的大小。
【分析】第(1
)、(2)两小题要解决的是液体对容器底面的压强和压
力问题,因此可用液体压强公式p=ρgh来解
。第(3)小题要解决的是
容器对水平桌面的压强问题,容器是固体,不能运用液体压强公式解答,而应当运用固体压强的知识解答。
【解答】(1)因为三个容器中装的是同种液体
,所以ρ
A
=ρ
B
=ρ
C
=ρ,且
容器中液体的深
度也相等,h
A
=h
B
=h
C
=h,根据液体压强公式p=
ρgh,所
以三个容器底面受到的压强相等,即p
A
=p
B
=pC
。
(2)根据压强公式,有F=p·S。因为三个容器的底面积相等
S<
br>A
=S
B
=S
C
=S,所受压强也相等,所以三个容器的底面
所受的压力都相等,
即F
A
=F
B
=F
C
=p·S
=ρghS。
(3)若容器本身所受重力不计,则容器底对水平桌面的压力就是容
器内液
体所受重力。由G=mg,m=ρV知:G
A
=ρgV
A
;G
B=ρgV
B
;G
C
=
ρgV
C
。根据压强公式
:
,则
由图可知,三个容器中液体体积V
B
>V
A
>V
C
,且三个容器底面积相等,
所以容器底面对水平桌面的压强
p
B
>p
A
>p
C
。
【说明】(1)容器内液体
对容器底面的压力和容器内液体的重力,在概
念上不同,在数值上也不一定相等。
(2)
本题完全是文字符号运算,这是解答物理习题的一种常用方
法,要学会进行文字符号运算的技巧。
【例7】如图所示,容器中盛满水,求图中A、B、C、D各点所
受的水的压强。
【分析】本题是专门讨论液体的压强,其大小p=ρgh,而h是指从液体
与空气接触的自由表面向下计算的竖直距离,又称为深度。
【解答】ρ是水的密度,为1.0
×10
3
千克/米
3
,g是9.8牛顿/千克。
则p
A=ρgh
A
=1.0×10
3
千克/米
3
×9.8牛顿
/千克×0米=0。
p
B
=ρgh
B
=1.0×10
3
千克/米
3
×9.8牛顿/千克×12×10
-2
米
=1176帕,
p
C
=ρgh
C
=1.0×10
3<
br>千克/米
3
×9.8牛顿/千克×(20-4)×10
-2
米
=1568帕,
p
D
=ρgh
D
=1.0×10
3<
br>千克/米
3
×9.8牛顿/千克×20×10
-2
米=1960
帕。
【例8】如图所示,在充满油的固定装置的两端有两个截面积大小不相等
的活塞,甲
、乙两人用大小相等的力分别从两端去推原来静止的光滑活塞。
问两活塞的运动状态如何?
【分析】本题中的液体处于“密闭”条件下,又处于静止状态,可用帕斯
卡定律来解。
【解答】这是一个充满油的固定密闭装置,根据帕斯卡定律:加在密闭液
体上的压强,能够大小不变地
被液体向各个方向传递。
乙通过活塞加在液体上的压强为
压强p
小
被液体传递给大活塞,液体对大活塞向左的压力为
又因为所以F
乙
<F
大
,而F
甲
=F
乙
。
液体对大活塞向左的压力F
大
,大于甲对大活塞向右的推力F
甲
,故
大活塞将向左运动。同理,液体对小活塞向右的压力小于乙对小活塞向左
的推力,故小活塞
也向左运动。