内容正文:
第九章 运动和力
专题七 液体压强的相关计算
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1. (教材图片改编)我国自主研制的“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功下潜到10 909 m,创造了中国载人深潜的新纪录。(ρ海水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)求:
(1)此时“奋斗者”号所受海水的压强。
解:(1)“奋斗者”号下潜到10 909 m处所受海水的压强p=ρ海水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10 909 m=1.090 9×108 Pa。
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(2)此时海水对“奋斗者”号面积为0.01 m2的外表面产生的压力。
解:(2)由p=可得,此时海水对“奋斗者”号面积为0.01 m2的外表面产生的压力F=pS=1.090 9×108 Pa×0.01 m2=1.090 9×106 N。
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2. 植树节,小晴同学用图中所示的水桶提了15 kg水给刚栽上的树苗浇水,已知桶自身质量为1 kg,桶中水深为30 cm,提水时,手的受力面积为1×10-3 m2。(水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)求:
(1)水对桶底的压强。
解:(1)桶内水深h=30 cm=0.3 m,水对桶底的压强p=ρgh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m=3×103 Pa。
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(2)提水时,人手受到的压强。
解:(2)水和桶的总重力G=(m水+m桶)g=(15 kg+1 kg)×10 N/kg=160 N,手受到的压强p====1.6×105 Pa。
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3. (石家庄期中)如图所示,容器中间用隔板分成左右两部分,隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭。橡皮膜中心到容器底部的距离为5 cm,橡皮膜的面积为2 cm2,两侧压强不同时其形状发生改变。此装置可以用来做探究
液体压强是否与液体深度、液体密度有关的实验。当右侧
水的深度为17 cm,左侧盛有深度为20 cm的某种液体时,
橡皮膜刚好变平。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)求:
(1)水对橡皮膜的压强。(2)水对橡皮膜的压力。
(3)左侧液体的密度。
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(2)橡皮膜的面积S=2 cm2=2×10-4 m2,由p=可知,橡皮膜受到水的压力F右=p右S=1 200 Pa×2×10-4 m2=0.24 N。
(3)橡皮膜在左侧液体中的深度h左=20 cm-5 cm=15 cm=0.15 m,因橡皮膜变平,所以p左=p右=1 200 Pa,根据p=ρgh得,ρ液===0.8×103 kg/m3。
解:(1)橡皮膜在水中的深度h右=17 cm-5 cm=12 cm=0.12 m,橡皮膜受到水的压强p右=ρ水gh右=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.12 m=1 200 Pa。
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4. 如图所示,在质量为1 kg的容器内装有5 kg的水,容器底面积为100 cm2,容器放在水平桌面上,桌面面积为0.9 m2,图中h1=1 m、h2=0.35 m,g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3,容器厚度不计。求:
(1)水对A点的压强。
解:(1)A点的深度hA=h1-h2=1 m-0.35 m=0.65 m,水对A点的压强pA=ρ水ghA=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.65 m=6.5×103 Pa。
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(2)水对容器底的压力和压强。
(3)容器对桌面的压力和压强。
解:(2)水对容器底的压强p=ρ水gh1=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1 m=1×104 Pa,水对容器底的压力F=pS=1×104 Pa×100×10-4 m2=100 N。
(3)容器对桌面的压力F′=G总=(m容+m水)g=(1 kg+5 kg)×10 N/kg=60 N,容器对桌面的压强p′===6×103 Pa。
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