题目内容

4.如图所示,是水塔提供住户用水的自来水装置示意图,若水塔内水面高度h1=18m,五楼住户的水龙头的出水口高度h2=13m,四楼住户水龙头出水口高度h3=10m,水龙头出水口的直径为2cm.取g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3求:
(1)该供水系统应用了什么物理原理?
(2)四楼住户水龙头出水口处,水的压强是多少?
(3)四楼住户水龙头出水口受到水的压力有多少?

分析 (1)上端开口下端连通的容器叫连通器;
(2)塔内水面距地面高度减掉四楼住户水龙头出水口距地面高度即为四楼住户水龙头距水塔液面的距离,根据液体压强公式求出四搂住户水龙头出水口处水的压强;
(3)知道水龙头出水口的直径,根据S=πr2=π($\frac{d}{2}$)2求出水龙头的横截面积即为受力面积,根据F=pS求出四楼住户水龙头出水口受到水的压力.

解答 解:(1)连通器至少有两个开口,而且下面是相通的,水塔上端开口,下端与自来水管相通,构成了连通器;
(2)四楼住户的水龙头处水的深度:
h=h1-h3=18m-10m=8m,
水的压强为:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×8m=8×104Pa;
(3)水龙头的横截面积:
S=πr2=π($\frac{d}{2}$)2=3.14×($\frac{2×1{0}^{-2}m}{2}$)2=3.14×10-4m2,
由p=$\frac{F}{S}$可得,四楼住户水龙头出水口受到水的压力:
F=pS=8×104Pa×3.14×10-4m2=25.12N.
答:(l)该供水系统应用的物理原理是连通器原理;
(2)四楼住户水龙头出水口处水的压强是8×104Pa;
(3)四楼住户水龙头出水口受到水的压力是25.12N.

点评 本题考查了连通器的应用和液体压强、压力的计算,理解深度h是解题的关键.

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