( 2 )理论推导:设想在液体中有一段竖直放置的液柱。如图所示,柱面与液面相平,柱底的深度为h,柱底面积为S,设液体密度为ρ。液柱重力G=mg= ρVg = ρShg ,竖直放置的液柱对底面的压力与它自身的重力 相等 ,液柱底面的压强p= = = 3.连通器
( 1 )定义:上端开口、下端连通的容器叫做连通器。
( 2 )原理:连通器内同种液体 静止 时,连通器内与大气相通的各个液面是 相平 的。 ( 3 )应用:茶壶口与壶身构成连通器、锅炉水位计与锅炉内容器构成连通器、乳牛自动喂水器、排水管的U形“反水湾”、船闸等。
典例3 ( 2019·四川南充 )如图,容器中装有深度为10 cm,质量为60 g的水,已知容
= ρgh 。
器的质量为30 g,底面积为5 cm2,容器底部受到水的压强为 Pa,容器对水平桌面的压强是 Pa( ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg )。
【解析】容器底部受到水的压强p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m=1000 Pa。容器对水平桌面的压力F=G=mg=( m1+m2 )g=( 0.03 kg+0.06 kg )×10 N/kg=0.9 N,容器对水平桌面的压强p=
-
=1800 Pa。
【答案】 1000 1800 针对训练
3.( 2019·江苏盐城 )如图所示为长江某水坝的示意图。水坝左侧水面高,B和C两点处于同一高度,A和C两点到各自液面的距离相等。水在A、B和C三点产生的压强分别为pA、pB和pC,则( D )
A.pA B.pA=pC>pB 9 C.pA>pB=pC D.pA=pC 【解析】比较液体产生的压强大小,只需要关注液体的密度和该点在液体中所处的深度,然后根据p=ρgh来分析。A和C两点到各自液面的距离相等,说的是两点在液体中的深度相同,液体都是水,液体密度相同,可知水在A点产生的压强与水在C点产生的压强相等,即pA=pC;B和C两点处于同一高度,但B点的深度大于A点的深度,所以水在B点产生的压强大于水在A点产生的压强,即pB>pA。综上可知,pA=pC 考点四大气压强 定义 大气对浸在其中的物体所产生的压强叫做大气压强,简称大气压,一般用符号p0表示 产生原因 空气受重力作用且具有 流动 性 验证实验 证明大气压强存在的实验是 马德堡半球 实验 1.实验名称:托里拆利实验 大气压 2.1个标准大气压: 强大小 p0=760 mmHg= 1.013×105 Pa 的测定 3.所测大气压值随外界条件的变化而变化 测量工具 1.汞气压计;2.无液气压计 1.大气内部向各个方向都有压强,在同一位置,向各方向的压强 相等 大气压 特点 2.大气压与海拔高度有关,海拔越高,大气压越 小 ,海拔3000 m以内,每上升10 m,大气压约降低100 Pa 3.与天气、季节有关,一般而言,晴天比阴天气压 高 ;冬天比夏天气压 高 应用 活塞式抽水机、各种吸盘挂钩、用吸管吸饮料等 1个标准大气压相当于760 mm高的水银柱所产生的压强,是指水银槽液面到玻璃管内水银柱顶端的竖直距离,而不是管口到水银柱顶端的竖直距离,也不是指水银柱长度。 10 典例4 下列实验中,能证明大气压强存在的是 ( ) A.如图甲,将加有砝码的小桌放在海绵上,小桌腿陷入海绵中 B.如图乙,将硬纸片盖在装满水的试管口,倒置后水不会流出 C.如图丙,将连通器中装入水,当水不流动时,两边的液面相平 D.如图丁,将压强计的探头放入水中,U形管两边的液面出现高度差 【解析】题图甲中,当受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显,该实验不能证明大气压强存在,A项不符合题意;题图乙中,试管口朝下时,由于试管内没有空气只有水,而试管内水柱产生的压强远小于外界的大气压,故硬纸片就被大气压给“顶”住了,B项符合题意;题图丙中,连通器内盛同种液体且液体不流动时,各容器中的液面总保持相平,该实验不能证明大气压强存在,C项不符合题意;题图丁中,压强计的探头放入水中后,受到了水给予的压强,使U形管中产生一定的高度差,并通过观察高度差的大小来判断压强的大小,D项不符合题意。 【答案】 B 针对训练 4.( 2019·江苏苏州 )如图甲所示,一个装有适量水的烧杯放置在水平桌面上,将一装满水的小试管( 管壁厚度不计 )倒扣在水中。对小试管施加一个竖直向上的拉力F,使其缓慢上升到如图乙所示位置。在此过程中,小试管中一直充满水,这是由于 大气压 的作用,试管口中心的压强 变小 ( 选填“变大”“变小”或“不变” )。 11 考点五流体压强 1.流体:具有流动性的液体和气体统称为流体。 2.流体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越大的位置,压强越小。 3.飞机的升力:如图所示,飞机机翼横截面的上表面弯曲,下表面较平,飞机前行时,机翼上方的空气流速较大,压强较小;下方的空气流速较小,压强较大,上下表面存在压强差,进而产生压力差。 典例5 ( 2019·湖南郴州 )如图所示,将一根玻璃管制成粗细不同的两段,管的下 方与一个装有部分水的连通器相通。当从管的一端吹气时,连通器两端A、B液面高度变化情况正确的是 ( ) A.A液面上升 C.B液面下降 B.A液面下降 D.A、B液面高度均不变 【解析】从管的一端吹气时,粗、细两管中空气的流量相同,而粗管中的空气流速小、压强大,细管中的空气流速大、压强小,A液面上方的气体压强大,B液面上方的气体压强小,所以造成A液面下降,B液面上升。 【答案】 B 【类型突破】 用流体压强解释现象 12