问题补充:
如图所示的水平地面上放有一个边长为30cm的正方体箱子,箱子重50N,其顶部有一根长20cm、横截面积为4cm2竖直的管子与箱子相通,管子重10N,管子和箱子都灌满水,求:
(1)箱内顶部受到水的压强和压力;
(2)箱内底部受到水的压强和压力;
(3)水的重力;?
(4)箱子对水平面的压力和压强.
答案:
解:(1)管子高h管=20cm=0.2m;
箱内顶部受到水的压强为:
P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa;
箱顶的受力面积S=(0.3×0.3-4×10-4)m2=0.0896m2
箱内顶部受到水的压力为:F=PS=2000Pa×0.0896m2=179.2N;
(2)水面至容器底的高度:
h总=0.2m+0.3m=0.5m;
容器底部受到水的压强为:
P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5000Pa;
容器底部受到水的压力为:
F=PS=5000Pa×(0.3m)2=450N;
(3)水的体积:
V=V箱子水容积+V管子水容积=(0.3m)3+(4×10-4m2×0.2m)=0.02708m3,
G水=m水g=ρ水×V=1.0×103kg/m3×0.02708m3×10N/kg=270.8N.
(4)箱子对水平面的压力:
F=G水+G箱+G管=270.8N+50N+10N=330.8N,
P==≈3676Pa.
答:(1)箱内顶部受到水的压强为0.2×104Pa;压力为179.2N;
(2)箱内底部受到水的压强为0.5×104Pa;压力为450N;
(3)水的重力为270.8N;?
(4)箱子对水平面的压力为330.8N,压强为3676Pa.
解析分析:(1)首先根据P=ρgh?(h为0.2米)求出箱内顶部受到水的压强,然后根据P=的公式变形求出箱内顶部受到水的压力.
(2)根据液体压强的计算公式P=ρgh,可求压强;再根据压强定义式变形后得F=PS;可求压力;
(3)要求水的重力,先要算出水的体积 V=箱子水容积+管子水容积,再乘上水的密度,可计算出水的质量,再乘上g,可得水的重力
(4)箱子对地面的压力为箱子整体(包括水管)重力加上水的重力,利用压强公式求解.
点评:运用密度的知识以及液体的压强计算方法,可求出题目中的物理量;另外对水的深度变化要分析准确.
如图所示的水平地面上放有一个边长为30cm的正方体箱子 箱子重50N 其顶部有一根长20cm 横截面积为4cm2竖直的管子与箱子相通 管子重10N 管子和箱子都灌满水