10.茶壶几乎是每家必备的常用器具。
学习了压强知识后,小淇想对家中的茶壶进行相关研究。她测得茶壶的质量为600 g,底面积为100 cm²,装入适量水后将它置于水平桌面
上,测得水的深度如图8所示。茶壶壁和底部的厚度忽略不计,已知$\rho_{水}=1.0×10^{3}kg/m^{3}$,g取10 N/kg。
问:
(1)水对茶壶底部的压强是多少?
(2)若水对茶壶底部的压力是茶壶对桌面压力的0.6倍,则茶壶内水的质量是多少?

学习了压强知识后,小淇想对家中的茶壶进行相关研究。她测得茶壶的质量为600 g,底面积为100 cm²,装入适量水后将它置于水平桌面
上,测得水的深度如图8所示。茶壶壁和底部的厚度忽略不计,已知$\rho_{水}=1.0×10^{3}kg/m^{3}$,g取10 N/kg。
问:
(1)水对茶壶底部的压强是多少?
(2)若水对茶壶底部的压力是茶壶对桌面压力的0.6倍,则茶壶内水的质量是多少?
答案
10.(1)$1.2×10^3$ Pa (2)1.4 kg
解析
【分析】
要解决这两个问题,需掌握液体压强公式和压力与重力的关系:
1. 第一问求水对茶壶底部的压强,直接用液体压强公式$p=\rho gh$,注意将深度单位转换为国际单位制(米);
2. 第二问先通过第一问的压强算出压力,再根据题目给出的压力关系求出茶壶对桌面的压力,该压力等于茶壶和水的总重力,减去茶壶重力后得到水的重力,进而算出水的质量,过程中要统一单位。
【解析】
(1) 水的深度$h=12\ \mathrm{cm}=0.12\ \mathrm{m}$,根据液体压强公式:
$p=\rho_{水}gh=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×0.12\ \mathrm{m}=1.2×10^3\ \mathrm{Pa}$。
(2) 茶壶底面积$S=100\ \mathrm{cm}^2=0.01\ \mathrm{m}^2$,水对茶壶底部的压力:
$F_{水}=pS=1.2×10^3\ \mathrm{Pa}×0.01\ \mathrm{m}^2=12\ \mathrm{N}$。
由题意,茶壶对桌面的压力$F_{桌}=\frac{F_{水}}{0.6}=\frac{12\ \mathrm{N}}{0.6}=20\ \mathrm{N}$,该压力等于茶壶和水的总重力,即$G_{总}=F_{桌}=20\ \mathrm{N}$。
茶壶的重力:$G_{壶}=m_{壶}g=0.6\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=6\ \mathrm{N}$,
水的重力:$G_{水}=G_{总}-G_{壶}=20\ \mathrm{N}-6\ \mathrm{N}=14\ \mathrm{N}$,
水的质量:$m_{水}=\frac{G_{水}}{g}=\frac{14\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=1.4\ \mathrm{kg}$。
【答案】
(1)$1.2×10^3\ \mathrm{Pa}$;(2)$1.4\ \mathrm{kg}$
【知识点】
液体压强计算、压力与重力关系、质量与重力换算
【点评】
本题结合生活中的茶壶考查压强知识,需注意单位的统一,理解液体压力和固体压力的区别,是压强部分的基础应用题,难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决这两个问题,需掌握液体压强公式和压力与重力的关系:
1. 第一问求水对茶壶底部的压强,直接用液体压强公式$p=\rho gh$,注意将深度单位转换为国际单位制(米);
2. 第二问先通过第一问的压强算出压力,再根据题目给出的压力关系求出茶壶对桌面的压力,该压力等于茶壶和水的总重力,减去茶壶重力后得到水的重力,进而算出水的质量,过程中要统一单位。
【解析】
(1) 水的深度$h=12\ \mathrm{cm}=0.12\ \mathrm{m}$,根据液体压强公式:
$p=\rho_{水}gh=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×0.12\ \mathrm{m}=1.2×10^3\ \mathrm{Pa}$。
(2) 茶壶底面积$S=100\ \mathrm{cm}^2=0.01\ \mathrm{m}^2$,水对茶壶底部的压力:
$F_{水}=pS=1.2×10^3\ \mathrm{Pa}×0.01\ \mathrm{m}^2=12\ \mathrm{N}$。
由题意,茶壶对桌面的压力$F_{桌}=\frac{F_{水}}{0.6}=\frac{12\ \mathrm{N}}{0.6}=20\ \mathrm{N}$,该压力等于茶壶和水的总重力,即$G_{总}=F_{桌}=20\ \mathrm{N}$。
茶壶的重力:$G_{壶}=m_{壶}g=0.6\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=6\ \mathrm{N}$,
水的重力:$G_{水}=G_{总}-G_{壶}=20\ \mathrm{N}-6\ \mathrm{N}=14\ \mathrm{N}$,
水的质量:$m_{水}=\frac{G_{水}}{g}=\frac{14\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=1.4\ \mathrm{kg}$。
【答案】
(1)$1.2×10^3\ \mathrm{Pa}$;(2)$1.4\ \mathrm{kg}$
【知识点】
液体压强计算、压力与重力关系、质量与重力换算
【点评】
本题结合生活中的茶壶考查压强知识,需注意单位的统一,理解液体压力和固体压力的区别,是压强部分的基础应用题,难度适中。
【难度系数】
0.6
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