【標題】將圖1所示的管道下端覆蓋一層薄板,然后浸入水中。薄片不會因水壓而掉落。如果將100克水注入管中,薄片就會脫落。下列哪種方法會導致薄片脫落( )
圖1
一個。輕輕注入100g酒精
B.輕輕注入100g鹽水
C. 輕輕地將 100 克重物放在片材上
D.以上三種方法均無效
要解決這個問題,首先要了解以下幾點:
1、管子下面的薄片之所以一開始不落下,是因為它受到了容器內(nèi)的水向上的壓力(壓力使它保持向上);
2.當物體放入管中時,它將對片材施加向下的壓力。當這個壓力大于容器內(nèi)的水對片材施加的向上壓力時初中物理壓強選擇題,片材就會下落;
3.將100克水放入管中對片材施加的向下壓力與100克水施加的重力之間的關系;
4. A、B、C 三個選項中 100g 物體對片材施加的向下壓力與 100g 水對片材施加的向下壓力之間的關系。
在解決這個問題之前,我們先來看看這個問題:
例1 如圖2所示,如果將等質(zhì)量的汞、水和酒精倒入三個相同的容器中,則容器底部的壓力為( )
圖2
一個。 p↓A>p↓B>p↓C
B. p↓A<p↓B<p↓C
C、p↓A=p↓B=p↓C
D、無法確定
【分析】液體產(chǎn)生的壓力與液體的密度和深度有關。在這個問題上,三者的密度不同初中物理壓強選擇題,深度也不同。而且密度越高深度越低,所以壓力無法比較。由于容器的形狀不是圓柱形,無法通過重力除以面積來計算,但我們可以想辦法將其改為圓柱形。在這種情況下,使用切割和修復方法。
所謂切補法,就是在不改變物體大小的情況下,將一個物體進行分割并移動,以達到某種目的,使解決問題更加方便。
如圖3所示,將容器沿AC直線分成兩部分,然后將切割部分ACE移至FDB。此時,它變成一個圓柱形容器,所裝液體的體積不發(fā)生變化,壓力可以用重力與底部面積的比值來表示,即:p=F/S=G/S。所盛液體的體積越大,液體的深度越深,運動后形成的圓柱形容器的底部面積就越大。三種液體的質(zhì)量相等,重力也相等,因此體積越大網(wǎng)校頭條,壓力越低。也就是說,密度越低,壓力越低。正確答案是選擇A。
圖3
進一步分析上述三個容器底部區(qū)域壓力之間的關系可以發(fā)現(xiàn):
由于三個容器的底部面積相等,由F=pS得出,密度較小的液體對容器底部面積施加的壓力較小。
由此還可以得出,液體在容器底部產(chǎn)生的壓力可以用F=pS計算,但不能用F=G計算。
上述分析總結如下:
當相同質(zhì)量的不同液體放入底部面積相同且頂部大于底部的容器中時,密度較小的液體對容器底部面積的壓力較小。
進一步推理得出:
當相同質(zhì)量的不同液體放入底部面積相同且頂部小于底部的容器中時,密度較小的液體對容器底部面積施加的壓力較大。
我們用圖4來分析“管子里放入100克水對片材施加的向下壓力與100克水施加的重力之間的關系”。
圖4
【分析】如果①②兩張圖都充滿了水,則由圖③可知G↓2=G↓1+G↓3+G↓4,所以G↓1<G↓2;但是兩個容器中的水的深度是相同的。由p=ρ↓水gh可知,兩個容器底部的壓力相等。由于兩個容器的底部面積相等,均為S。由F=pS可知,兩個容器底部的壓力相等,均為F。=pS=ρ↓↓。
我們看一下②中G↓2=m↓2g=ρ↓水Vg=ρ↓水h↓水Sg中水面的重力。
即F=G↓2,即F>G↓1。
換句話說,100克水產(chǎn)生的壓力大于100克水施加的重力。
因此,只要插入物體產(chǎn)生的壓力大于管內(nèi)100g水對片材施加的壓力,片材就會掉落。
【答案】根據(jù)我們上面的推理,“當相同質(zhì)量的不同液體放入底部面積相同且頂部小于底部的容器中時,密度較小的液體對底部面積的壓力??容器更大。”我們知道,
鹽水的密度大于水,因此100g酒精對容器底部區(qū)域的壓力小于100g水對容器底部區(qū)域的壓力,所以選項B不可行;
我們知道,固體在水平面上所受的壓力等于它所受到的重力。因此,“在片材上輕輕放置100克重物”。此時片材上的壓力等于100g水的重力,小于100g水對片材的作用力。板材不會因壓力而脫落,因此選項C不可行。
由上式可知,D選項錯誤。
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