兩道液體壓強題目

2022-06-13 11:46:38 字數 2149 閱讀 6794

1樓:天秀愛塞茶

第一題b

加水後小試管處液體壓強增加

所以氣泡變小

排開水的體積變小

浮力變小

氣泡和小試管總重不變

所以下沉

第二題原來的壓強

p=ρ1×0.5gh+ρ2×0.5gh=0.5(ρ1+ρ2)×gh後來的壓強

p『=ρ×gh

0.5(ρ1+ρ2)是等體積混合的平均密度現在不是等體積混合的

而是密度小的體積大,佔優勢

平均密度會比等體積混合要小

所以壓強變小

2樓:史朝東樂安

題目:在如圖1所示的圓臺形玻璃杯裡,裝有密度分別為ρ1 和ρ2(ρ1>ρ2)的兩種不相容液體,此時玻璃杯底部受到液體的壓強為p

。現用筷子在玻璃杯裡攪拌,使其液體混合均勻,這時,混合液對玻璃杯底部的壓強為p′(設混合後液體的總體積不發生變化)。試比較p與p′的大小。

解法一:「體積公式」法。設玻璃杯底面積為s,兩層液體介面的面積為s1,上層液麵的面積為s2,下層液體的高為h1、體積為v1;上層液體的高為h2、體積為v2;兩種液體混合後的密度為ρ、高為h

、體積為v

,如圖2所示。混合前,液體對玻璃杯底的壓強

p為: p=ρ1gh1+ρ2

gh2……①混合後,液體的密度ρ為:

則混合後,液體對杯底的壓強

p′為:p′=ρgh=

……②①式-②式得: p-p′=ρ1gh1+ρ2

gh2-

=分析上式:因為ρ1>ρ2

所以(ρ1-ρ2)>0,現只需判斷(v2h1-v1h2)的正負情況。利用圓臺的體積公式得:

由上式可知:因為s2>s0、所以

v2h1-v1h2>0

,則必有

p-p′>0即

p>p′。解法二:「割補」法如圖3所示,經割補後,使得左邊陰影三角形部分的體積等於右邊空白三角形部分的體積,即將「傾斜壁」的液柱變為「豎直壁」的液柱。

設混合前,密度為ρ1的液體經割補後液柱的底面積為

s0、高為h1;密度為ρ2的液體經割補後液柱的底面積為s2、高為h2;混合均勻後密度為ρ

(ρ2<ρ<ρ1)混合液經割補後液柱的底面積為s1、高為

h。觀察圖3的割補情況,必有如下關係式存在:

s2>s1>s0根據混合後體積和質量不變,則有如下兩式: s1

h=s0

h1+s2

h2……①ρs1h=ρ1

s0h1+ρ2s2

h2……②①式代入②式得:ρ(s0

h1+s2

h2)=ρ1

s0h1+ρ2s2

h2即(ρ1-ρ)s0

h1=(ρ-ρ2)s2

h2分析上式:因為

s2>s0

所以:(ρ1-ρ)h1>(ρ-ρ2)h2即:ρ(h1+h2)<

ρ1h1+ρ2

h2……③

而:p=ρ1gh1+ρ2

gh2=(ρ1h1+ρ2

h2)•

g p′=ρgh=ρ(h1+

h2)•

g聯絡到③式,則有

p>p′。解法三:「參照物」法如圖4所示,取底面積跟甲圖底面積相同的圓柱形容器乙,作為研究混合前甲玻璃杯裡液體壓強的參照物。乙圖中密度為ρ1、ρ2

的兩種液體的高分別跟甲圖中密度為ρ1、ρ2的兩種液體的高度相等。

∵ p=ρ1gh1+ρ2

gh2p乙=ρ1gh1+ρ2

gh2∴p=p乙

…… ①(即混合前甲、乙兩容器底部受到的壓強相等)。設混合均勻後,丙圖混合液的密度ρ、丁圖混合液的密度ρ′,因密度較小的液體ρ2在甲圖中所佔的比例比乙圖中的大,所以兩容器內混合液的密度滿足關係:ρ<ρ′丙圖中混合液對杯底的壓強p′為:

p′=ρgh=ρ(h1+

h2)•g

丁圖中混合液對杯底的壓強p丁為:

p丁=ρ′gh=ρ′(h1+

h2)•g

比較兩式,則有p′<p丁

……②又因為乙、丁圖是圓柱形容器,所以混合均勻後壓強仍可以根據公式

求底部受到液體的壓強,而混合後,液體的總重即底部受到的壓力

f不變,則底部受到的壓強不變,則有關係式:p乙

= p丁

……③比較①、②

、③式得:

p>p′

刊登於2023年10月《數理天地》

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