题目内容

一边长20cm的正方体容器,顶部上接有一横截面积为4cm2高15cm的管子,连成一体.现将容器里装满水直至管口,如图,求:
(1)容器的总容积是多少?水装至管口时水的质量是多少?
(2)容器底部受到水的压强和压力各是多大?
(3)若将容器中的水倒出560克,容器底部受到水的压强有多大?(g=10N/kg)

解:边长20cm=0.2m;管子面积S=4cm2=0.0004m2;管子高h=15cm=0.15m;
(1)正方体的体积为V=(0.2m)3=0.008m3;管子的体积为V=S×h=0.0004m2×0.15m=6×10-5m3
容器的总容积是V=V+V=0.008m3+6×10-5m3=8.06×10-3m3
水装至管口时水的质量为:m=ρV=1000kg/m3×8.06×10-3m3=8.06kg;
(2)水面至容器底的高度为h总=0.2m+0.15m=0.35m;
容器底部受到水的压强为:P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.35m=3500Pa;
容器底部受到水的压力为:F=PS=3500Pa×(0.2m)2=140N;
(3)将容器中的水倒出560克后,即m=560g=0.56kg,则剩余水的质量为:m=m-m=8.06kg-0.56kg=7.5kg;
剩余水的体积为:V===0.0075m3<V(0.008m3);故剩余水未装满正方体容器;
则剩余水的深度为:h===0.1875m;
此时容器底部受到水的压强为:P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1875m=1875Pa;
答:(1)容器的总容积是8.06×10-3m3;水装至管口时水的质量是8.06kg;
(2)容器底部受到水的压强为3500Pa;压力是140N;
(3)将容器中的水倒出560克,容器底部受到水的压强为1875Pa.
分析:(1)容器的容积即立方体和长方体的体积之和;根据密度公式ρ=变形后m=ρV可求质量;
(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)水倒出后,液面降低,水的高度h变小,根据变小后的h可求压强.
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.
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