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液体压力压强分析

发布时间:2014-02-14 10:47:05  

液体压力和压强的分析

我们分析固体压力和压强的问题时,一般是先根据F=G分析物体重力来得到压力,再根据p=F/S结合受力面积来分析压强。但是液体对容器底部的压力和压强的分析却与固体的有所不同,这是因为液体对容器底部的压力大小与容器的形状有关,而容器的形状又是多种多样的。大致有以下三种类型,如图1所示.

a b c

图1

a.了容器底部,所以这种情况下液体对容器底部的压力等于液体的重力,即F=G液。

b.上粗下细的容器,只有中间的那部分液体压到底部,而四周的那些液体可认为压到了侧壁,因而这种情况下液体对容器底部的压力小于液体的重力,即F〈G液。

c.上细下粗的容器,所有的液体沿竖直方向都能压到底部,但液体有流动性,对侧壁也有压力,由于物体间力的作用是相互的,液体对侧壁施加压力时,也受到侧壁对它的力,这个压力由于液体的传递,最终也会压向底部。所以在这种情况下,容器底部所受的压力大于液体的重力,即F〉G液。生活中的这种容器

比较少见,就是因为容器若制成这种形状就无意义的增大了对容器底部的压力。 正是因为液体对容器底部的压力有以上三种情况,所以如果不看具体问题,直接通过液体重力来分析压力,往往使分析的思路走入误区。

例1. 如图2所示,封闭的容器中装满水,静置在水平面上如图a所示,水对容器底部的压力为F,压强为p。现将容器倒置如图b所示,则此时 ( )

A.F变小,p不变

B.F变大,p不变

C.F变小,

p变大

D.F

变小,p变小

解析:比较液体对容器底部的压力和压强时,一般的步骤是先根据p=ρgh,比较压强,再根据F=ps比较压力。本题中,由于装满了水,倒置后,水的深度不变,所以p不变;但倒置后,器底面积变小,所以F变小。故选A。

例2(04年辽宁).如图3所示,是两位同学值日时用的圆柱形桶甲和底小口大的桶乙。两桶质量相同,上口面积也相同,装相同质量的水放在水平地面上。关于水桶对地面的压强和水桶底受到水的压力的说法正确的是 ( )

甲乙

图3

A.甲水桶对地面压强大,乙水桶底受到水的压力大

B.甲水桶对地面压强大,甲水桶底受到水的压力大

C.乙水桶对地面压强大,甲水桶底受到水的压力大

D.乙水桶对地面压强大,乙水桶底受到水的压力大

解析:水桶对地面的压力是通过固体桶底施加的,压力应当等于桶和水的总重力,总重力相同,因而压力相同,但乙的底面积较小,故它对地面的压强较大。同样多的水,装在下面较细的乙桶中,水面要高些,所以乙桶中的水对桶底的压强较大,然而乙的底面积较小,由F=pS不能判断水对桶底压力的大小。对比图1中的a、b两图可知:甲桶底所受压力等于水的重力,而乙桶底所受水的压力小于水的重力,所以甲桶底所受压力大于乙桶底所受水的压力。本题应选C。 例3(05年 北京)如图4所示,甲、乙两支完全相同的试管,分别装有质量相等的液体,甲试管管竖直放置,乙试管倾斜放置,两试管液面相平,设液体对两试管管底的压强分别为P甲和P乙,则

A.P甲〈P乙

B.P甲=P乙

C.P甲〉P乙

D.条件不足,无法判断图5 解析:如果直接用p=ρgh来判断,由于液体密度的关系不明,仅由h相等就不能得出结论。我们假设把试管乙扶正如图5所示,就会发现试管乙的液面将高于试管甲的液面,即乙的体积大于甲的体积,而它们的质量相同,可见乙的密度小于甲的密度。那么在图4中,甲、乙的深度相同,而ρ甲>ρ乙,故P甲>P乙.本题应选C。

(以上1400字 不含图)

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