Question

11．小明用一满瓶纯净水和放在水平桌面上的海绵做实验，研究“影响压力作用效果的因素”，如图所示．做着做着小明想，一瓶纯净水能产生多大的压强，竟把海绵压陷得那么明显．于是就开始想办法计算它．他从商标纸上查到这瓶水的“净含量”是600mL（1mL=lcm³）；掂了掂同样的空瓶确实很轻，重力可忽略不计；又测出瓶底面积为35cm²，瓶盖面积为7cm²，瓶内水深为20cm．根据小明收集的数据，请你计算：
（1）这瓶纯净水净重多少？（取g=10N/kg）
（2）瓶子正放时对海绵的压强是多少？
（3）瓶子倒放时水对瓶盖的压力．

Answer 1

分析 （1）已知瓶子的容积，也就是水的体积，根据ρ=$\frac{m}{V}$的推导公式m=ρV计算水的质量；根据G=mg计算水的重力；
（2）不计瓶子重力，瓶子对海绵的压力等于水的重力．根据p=$\frac{F}{S}$计算瓶子对海绵的压强；
（3）已知水的深度，可以得到水对瓶盖的压强；已知瓶盖面积和受到的压强，得到水对瓶盖的压力．

解答 解：
（1）V=600ml=600×10^-6m³，
因为ρ=$\frac{m}{V}$，
所以这瓶纯净水的质量为：
m=ρV=1×10³kg/m³×600×10^-6m³=0.6kg，
这瓶纯净水重为：
G=mg=0.6kg×10N/kg=6N．
（2）因为瓶子放在水平海绵面上，所以F=G=6N．
瓶子正放时对海绵的压强为：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{6N}{35×1{0}^{-4}{m}^{2}}$≈1714.3Pa；
（3）水对瓶盖的压强为：
p_水=ρ_水gh=1.0×0³kg/m³×10N/kg×0.2m=2000Pa，
瓶盖受到的压力为：
F_水=p_水S_盖=2000Pa×7×10^-4_m2=1.4N．
答：
（1）纯净水净重6N；
（2）瓶子正放时对海绵的压强是1714Pa；
（3）瓶子倒放时水对瓶盖的压力是1.4N．

点评 本题考查密度、重力和压强的计算，注意倒放与正放时受力面积的不同．