一道初三物理压强题,求大神。

一圆锥形玻璃管下端用一塑料薄片封住后,竖直插入水中某一深度,如图所示。然后向玻璃管中注入100g水,塑料片恰能下落。下列也能使塑料片下落的是 ()
A.注入100g煤油 B.放入100g砝码 C.注入100g水银 D.以上都不能使薄片下落。
答案选A,用的是平衡法, 求解。

由P=ρgh知,液体对容器底部产生的压强和液体的密度及液体的深度有关。为此,我们可用和容器底面形状相同的同一深度的圆柱来求液体的压强。此时,P=G/S 。

将圆台的体积换算为等高的圆柱体积,即,(1/3)π(R^2+Rr+r^2)H=V=SH,

则圆柱的底面积S=(1/3)π(R^2+Rr+r^2)。注:此公式在高中会学到。

因,在原容器中注入质量相同的水、煤油和水银时,液面的高度情况是:H煤油>H水>H水银。所以它们的圆台的上圆半径情况是:r水银 >r水>r煤油。又,它们的R是相同的,所以,它们的等高圆柱的圆面积情况是: S 水银>S水>S煤油。

因 P=G/S又 G相等,所以 P 煤油>P水>P水银。即,在原容器中, P 煤油>P水>P水银。

因 它们在原容器中对容器底部的压力 N=PS,又S相同,所以 N 煤油>N水>N水银。

当放入的是100g砝码时,P=G/S ,又G相同,S大于圆柱形水柱的底面积,所以 砝码产生的压强小于水产生的压强。由N=PS 得砝码对容器底部产生的压力小于水对容器底部产生的压力。

由以上分析可知:选项A对。

 

分析得很罗索吧!

 圆台计算公式在高中会学到。不过,也可用不严密的割补法来理解:见图。

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第1个回答  2013-03-02
煤油的密度比水小,故一百g煤油的体积大于100g水的体积,根据压强公式p=ρgh,可知煤油对塑料片的压强比100g水大,所以A对。注意这里不能只考虑P=F/S,因为这里不仅有重力,还有锥形玻璃对内液体的压力作用。不懂可追问,时刻在线追问

体积大所以高度高,但是油的密度小于水的密度,不一定知道煤油产生的压强大于水的。请问 是怎么算得,另外为什么其他几个选项是错的

追答

我到电脑这来了,怎么可以吗,我回来了,如果还不会可在问,采纳的话采纳这个号

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第2个回答  2013-03-02
这道题目考察的是水的压力和水的重力之间的关系。简单的来说,水的压力是由于水的重力而产生的,但是水的压力和水的重力有有所不同。计算水的压力需要先计算水的压强,而水的压强只与水的深度有关,而与产生压强的水的多少无关,这样就出现了水的产生的压力远大于它的重力的现象。这个题目就是这个样的。因为容器是上小下大的,因此对水对瓶底的压力大于它的重力,于是就出现题目中的现象。100g砝码产生的压力和重力相等,因此不能使得塑料片下落。100g水银和砝码类似,因为水银密度很大,能够产生的压力局限于自身的重力。100g煤油的话因为煤油的密度小于水,因此在瓶中所占体积大于100g水所占体积,由于容器的关系,煤油对容器底部的压力大于其自身的重力,因此A选项为正确答案。追问

怎么知道煤油产生的压强大于水的

第3个回答  2013-03-02

抱歉,没想到手机不能追答,失策。一开始太急,没考虑到,涉及简单数学运算,先找出体积与高度h的关系,再结合体积与m/ρ的关系可得出,ρ越小,压强越大。(我已算过,不好打)

第4个回答  2013-03-02
液体产生的压强跟深度有关。因此,往玻璃管中注入液体时,塑料片除了受到液体本身的重力作用外,还受到液体向下的压力。注入100g水时,塑料片恰能下落,即塑料片受到的力刚好平衡,即水产生的向上的浮力=玻璃管中所加的100g水的重力+这100g水产生的向下的压力。
对于相同质量的煤油,由于密度比水小,所以体积较大,根据压强公式p=ρgh,假如玻璃管是圆柱的话,我们可以知道100G煤油产生的压强跟100G水产生的压强是一样的,但由于是圆锥型,煤油体积增大的比例是确定的,但在圆锥上端,H增大的比例却比体积增大的比例大,所以导致煤油最终的ρgh大于水的ρgh,即煤油产生的压强大于同质量的水产生的压强。追问

H增大的比例 后面就看不懂了

追答


压强p=ρgh=ρgh*(V/V)=mgh/V=G*(h/V)

而V=1/3HπR^2-1/3*(H-h)πr^2=1/3Hπ(R^2-r^2)+1/3hπr^2

对于一个圆锥体,h与(R-r) 成正比,设R-r=M*h

则V=1/3Hπ*M*h(R+r)+1/3hπr^2

对于同样质量的液体,即G数值一定,计算h/V。代入V可得

h/V=1/{1/3Hπ*M(R+r)+1/3πr^2}=(π/3)/{Hπ*M(R+r)+r^2}

由此可知,r的位置在分母,表示的是液体上表面的半径,由于煤油体积更大,所以上表面半径更小,因此h/V更大,而p=G*(h/V),同样的质量,故煤油的压强更大。


(液体体积怎么算,自己看看书应该会吧。)

追问

,,,V=1/3……什么什么的是高中的吧,没看懂。但是还要说一句谢谢。

追答

求液体的体积,运用的是圆锥的体积公式。圆锥的体积是高中之前早就学了的吧。

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