1. 如图所示,装有两种不同液体的柱状容器置于水平面上,两液体没有混合。上层液体的高度为$h$,密度为$0.8\rho$;下层液体的高度为$2h$,密度为$\rho$。液体对容器底部的压强为()

A. $2.4\rho gh$
B. $2.7\rho gh$
C. $2.8\rho gh$
D. $3\rho gh$
A. $2.4\rho gh$
B. $2.7\rho gh$
C. $2.8\rho gh$
D. $3\rho gh$
答案
C
解析
【分析】
要计算液体对容器底部的总压强,由于容器内是两种不相混合的液体,总压强等于上层液体产生的压强与下层液体产生的压强之和。我们可利用液体压强公式$p=\rho gh$,分别求出两层液体的压强,再将二者相加得到总压强。具体思路为:先根据上层液体的密度和高度计算其产生的压强,再根据下层液体的密度和高度计算其产生的压强,最后将两个压强求和得到容器底部受到的总压强。
【解析】
根据液体压强公式$p=\rho gh$,分步计算如下:
1. 计算上层液体产生的压强:
$p_1=\rho_1gh_1=0.8\rho × g × h=0.8\rho gh$
2. 计算下层液体产生的压强:
$p_2=\rho_2gh_2=\rho × g × 2h=2\rho gh$
3. 计算液体对容器底部的总压强:
$p=p_1+p_2=0.8\rho gh + 2\rho gh=2.8\rho gh$
【答案】
C
【知识点】
液体压强的计算
【点评】
本题考查液体压强的叠加计算,核心是明确容器底部受到的压强为各层液体产生压强的总和,熟练运用液体压强公式即可解决此类问题。
【难度系数】
0.7
要计算液体对容器底部的总压强,由于容器内是两种不相混合的液体,总压强等于上层液体产生的压强与下层液体产生的压强之和。我们可利用液体压强公式$p=\rho gh$,分别求出两层液体的压强,再将二者相加得到总压强。具体思路为:先根据上层液体的密度和高度计算其产生的压强,再根据下层液体的密度和高度计算其产生的压强,最后将两个压强求和得到容器底部受到的总压强。
【解析】
根据液体压强公式$p=\rho gh$,分步计算如下:
1. 计算上层液体产生的压强:
$p_1=\rho_1gh_1=0.8\rho × g × h=0.8\rho gh$
2. 计算下层液体产生的压强:
$p_2=\rho_2gh_2=\rho × g × 2h=2\rho gh$
3. 计算液体对容器底部的总压强:
$p=p_1+p_2=0.8\rho gh + 2\rho gh=2.8\rho gh$
【答案】
C
【知识点】
液体压强的计算
【点评】
本题考查液体压强的叠加计算,核心是明确容器底部受到的压强为各层液体产生压强的总和,熟练运用液体压强公式即可解决此类问题。
【难度系数】
0.7
2. 如图所示,质量、底面积相同的薄壁容器甲、乙、丙放在水平桌面上,甲为圆柱形,乙、丙为圆台形,分别装有 A、B、C 三种质量和深度均相同的液体。下列说法正确的是()

A. 液体的密度$\rho_{\mathrm{A}}>\rho_{\mathrm{B}}>\rho_{\mathrm{C}}$
B. 液体对容器底部的压强$p_{\mathrm{A}}>p_{\mathrm{B}}>p_{\mathrm{C}}$
C. 液体对容器底部的压力$F_{\mathrm{B}}<F_{\mathrm{A}}<F_{\mathrm{C}}$
D. 容器对桌面的压力$F_{\mathrm{甲}}=F_{\mathrm{乙}}=F_{\mathrm{丙}}$
A. 液体的密度$\rho_{\mathrm{A}}>\rho_{\mathrm{B}}>\rho_{\mathrm{C}}$
B. 液体对容器底部的压强$p_{\mathrm{A}}>p_{\mathrm{B}}>p_{\mathrm{C}}$
C. 液体对容器底部的压力$F_{\mathrm{B}}<F_{\mathrm{A}}<F_{\mathrm{C}}$
D. 容器对桌面的压力$F_{\mathrm{甲}}=F_{\mathrm{乙}}=F_{\mathrm{丙}}$
答案
D
解析
【分析】
要解决这道题,我们可以分步骤分析每个选项:
1. 先判断液体体积大小:通过容器形状可知,三种液体深度相同,容器底面积相同,乙容器上窄下宽,液体体积最小;甲是圆柱,体积居中;丙容器上宽下窄,液体体积最大,即$V_{\mathrm{B}} < V_{\mathrm{A}} < V_{\mathrm{C}}$。
2. 分析液体密度:已知液体质量$m$相同,根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,体积越小密度越大,可得$\rho_{\mathrm{B}}>\rho_{\mathrm{A}}>\rho_{\mathrm{C}}$,据此判断选项A。
3. 分析液体对容器底部的压强:根据液体压强公式$p=\rho gh$,液体深度$h$相同,结合密度关系,可判断压强大小,进而分析选项B。
4. 分析液体对容器底部的压力:根据$F=pS$,容器底面积$S$相同,结合压强关系判断压力大小,分析选项C。
5. 分析容器对桌面的压力:容器对桌面的压力等于容器和液体的总重力,已知容器质量、液体质量均相同,总重力相同,据此判断选项D。
【解析】
逐一分析选项:
选项A:由容器形状可知,液体体积$V_{\mathrm{B}} < V_{\mathrm{A}} < V_{\mathrm{C}}$,液体质量$m$相同,根据$\rho=\frac{m}{V}$,可得$\rho_{\mathrm{B}}>\rho_{\mathrm{A}}>\rho_{\mathrm{C}}$,A错误。
选项B:液体深度$h$相同,根据$p=\rho gh$,结合$\rho_{\mathrm{B}}>\rho_{\mathrm{A}}>\rho_{\mathrm{C}}$,可知液体对容器底部的压强$p_{\mathrm{B}}>p_{\mathrm{A}}>p_{\mathrm{C}}$,B错误。
选项C:容器底面积$S$相同,根据$F=pS$,结合$p_{\mathrm{B}}>p_{\mathrm{A}}>p_{\mathrm{C}}$,可知液体对容器底部的压力$F_{\mathrm{B}}>F_{\mathrm{A}}>F_{\mathrm{C}}$,C错误。
选项D:容器对桌面的压力等于容器与液体的总重力,已知容器质量、液体质量均相同,总重力$G_{\mathrm{总}}=m_{\mathrm{容器}}g+m_{\mathrm{液体}}g$相同,因此$F_{\mathrm{甲}}=F_{\mathrm{乙}}=F_{\mathrm{丙}}$,D正确。
【答案】
D
【知识点】
密度公式应用;液体压强计算;压力的判断
【点评】
本题综合考查了密度、液体压强、压力的相关知识,关键是结合容器形状判断液体体积,再利用相关公式推导物理量的大小关系,同时要区分液体对容器底部的压力和容器对桌面的压力的不同判断依据。
【难度系数】
0.6
要解决这道题,我们可以分步骤分析每个选项:
1. 先判断液体体积大小:通过容器形状可知,三种液体深度相同,容器底面积相同,乙容器上窄下宽,液体体积最小;甲是圆柱,体积居中;丙容器上宽下窄,液体体积最大,即$V_{\mathrm{B}} < V_{\mathrm{A}} < V_{\mathrm{C}}$。
2. 分析液体密度:已知液体质量$m$相同,根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,体积越小密度越大,可得$\rho_{\mathrm{B}}>\rho_{\mathrm{A}}>\rho_{\mathrm{C}}$,据此判断选项A。
3. 分析液体对容器底部的压强:根据液体压强公式$p=\rho gh$,液体深度$h$相同,结合密度关系,可判断压强大小,进而分析选项B。
4. 分析液体对容器底部的压力:根据$F=pS$,容器底面积$S$相同,结合压强关系判断压力大小,分析选项C。
5. 分析容器对桌面的压力:容器对桌面的压力等于容器和液体的总重力,已知容器质量、液体质量均相同,总重力相同,据此判断选项D。
【解析】
逐一分析选项:
选项A:由容器形状可知,液体体积$V_{\mathrm{B}} < V_{\mathrm{A}} < V_{\mathrm{C}}$,液体质量$m$相同,根据$\rho=\frac{m}{V}$,可得$\rho_{\mathrm{B}}>\rho_{\mathrm{A}}>\rho_{\mathrm{C}}$,A错误。
选项B:液体深度$h$相同,根据$p=\rho gh$,结合$\rho_{\mathrm{B}}>\rho_{\mathrm{A}}>\rho_{\mathrm{C}}$,可知液体对容器底部的压强$p_{\mathrm{B}}>p_{\mathrm{A}}>p_{\mathrm{C}}$,B错误。
选项C:容器底面积$S$相同,根据$F=pS$,结合$p_{\mathrm{B}}>p_{\mathrm{A}}>p_{\mathrm{C}}$,可知液体对容器底部的压力$F_{\mathrm{B}}>F_{\mathrm{A}}>F_{\mathrm{C}}$,C错误。
选项D:容器对桌面的压力等于容器与液体的总重力,已知容器质量、液体质量均相同,总重力$G_{\mathrm{总}}=m_{\mathrm{容器}}g+m_{\mathrm{液体}}g$相同,因此$F_{\mathrm{甲}}=F_{\mathrm{乙}}=F_{\mathrm{丙}}$,D正确。
【答案】
D
【知识点】
密度公式应用;液体压强计算;压力的判断
【点评】
本题综合考查了密度、液体压强、压力的相关知识,关键是结合容器形状判断液体体积,再利用相关公式推导物理量的大小关系,同时要区分液体对容器底部的压力和容器对桌面的压力的不同判断依据。
【难度系数】
0.6
3. 如图所示,在水平桌面上有质量相同、底面积相同、形状不同的三个容器甲、乙、丙,三个容器内分别装有相同质量的水。三个容器中,水对容器底部的压力$F_{\mathrm{甲}}$、$F_{\mathrm{乙}}$、$F_{\mathrm{丙}}$的大小关系是,三个容器对桌面的压强$p_{\mathrm{甲}}$、$p_{\mathrm{乙}}$、$p_{\mathrm{丙}}$的大小关系是。

答案
$F_{甲}>F_{丙}>F_{乙}$
$p_{甲}=p_{乙}=p_{丙}$
$p_{甲}=p_{乙}=p_{丙}$
解析
【分析】
要解决这道题,需要分两部分分析:一是水对容器底部的压力,二是容器对桌面的压强。
1. 分析水对容器底的压力:
首先根据容器形状判断液面高度,三个容器装相同质量的水,甲容器上窄下宽,液面最高;丙是柱形容器,液面高度居中;乙容器上宽下窄,液面最低,即$h_{甲}>h_{丙}>h_{乙}$。根据液体压强公式$p=\rho gh$,水的密度$\rho$相同,深度$h$越大,液体压强越大,因此水对容器底的压强$p_{甲水}>p_{丙水}>p_{乙水}$。又因为三个容器底面积$S$相同,由压力公式$F=pS$可知,压强越大,压力越大,所以水对容器底的压力$F_{甲}>F_{丙}>F_{乙}$。
2. 分析容器对桌面的压强:
容器对桌面的压力等于容器和水的总重力,已知容器质量相同,水质量相同,根据$G=mg$可知,三个容器的总重力$G_{总}$相同。又因为三个容器底面积$S$相同,根据固体压强公式$p=\frac{F}{S}=\frac{G_{总}}{S}$,可知三个容器对桌面的压强相等,即$p_{甲}=p_{乙}=p_{丙}$。
【解析】
一、比较水对容器底部的压力
1. 判断液面高度:
已知三个容器内水的质量相同,由$V=\frac{m}{\rho}$可知水的体积相同。结合容器形状:甲上窄下宽,乙上宽下窄,丙为柱形,因此液面高度关系为$h_{甲}>h_{丙}>h_{乙}$。
2. 比较水对容器底的压强:
根据液体压强公式$p=\rho gh$,水的密度$\rho$不变,深度$h$越大,压强越大,因此$p_{甲水}>p_{丙水}>p_{乙水}$。
3. 比较水对容器底的压力:
三个容器底面积$S$相同,由$F=pS$可得,压力与压强成正比,因此$F_{甲}>F_{丙}>F_{乙}$。
二、比较容器对桌面的压强
1. 分析容器对桌面的压力:
容器对桌面的压力等于容器和水的总重力,即$F_{桌}=G_{总}=G_{容器}+G_{水}$。
已知容器质量相同,水的质量相同,根据$G=mg$,可知$G_{容器}$和$G_{水}$均相等,因此三个容器对桌面的压力$F_{桌甲}=F_{桌乙}=F_{桌丙}$。
2. 比较容器对桌面的压强:
三个容器底面积$S$相同,根据固体压强公式$p=\frac{F}{S}$,压力$F$相同,底面积$S$相同,因此$p_{甲}=p_{乙}=p_{丙}$。
【答案】
$F_{甲}>F_{丙}>F_{乙}$;$p_{甲}=p_{乙}=p_{丙}$
【知识点】
液体压强的计算;固体压强的计算;压力与重力的关系
【点评】
本题区分了液体压力和固体压强的不同分析方法:液体压力需先通过液体压强公式计算压强,再结合底面积求压力;固体压强则先分析压力(总重力),再结合底面积求压强,解题时要注意区分两种情况的分析逻辑,避免混淆。
【难度系数】
0.6
要解决这道题,需要分两部分分析:一是水对容器底部的压力,二是容器对桌面的压强。
1. 分析水对容器底的压力:
首先根据容器形状判断液面高度,三个容器装相同质量的水,甲容器上窄下宽,液面最高;丙是柱形容器,液面高度居中;乙容器上宽下窄,液面最低,即$h_{甲}>h_{丙}>h_{乙}$。根据液体压强公式$p=\rho gh$,水的密度$\rho$相同,深度$h$越大,液体压强越大,因此水对容器底的压强$p_{甲水}>p_{丙水}>p_{乙水}$。又因为三个容器底面积$S$相同,由压力公式$F=pS$可知,压强越大,压力越大,所以水对容器底的压力$F_{甲}>F_{丙}>F_{乙}$。
2. 分析容器对桌面的压强:
容器对桌面的压力等于容器和水的总重力,已知容器质量相同,水质量相同,根据$G=mg$可知,三个容器的总重力$G_{总}$相同。又因为三个容器底面积$S$相同,根据固体压强公式$p=\frac{F}{S}=\frac{G_{总}}{S}$,可知三个容器对桌面的压强相等,即$p_{甲}=p_{乙}=p_{丙}$。
【解析】
一、比较水对容器底部的压力
1. 判断液面高度:
已知三个容器内水的质量相同,由$V=\frac{m}{\rho}$可知水的体积相同。结合容器形状:甲上窄下宽,乙上宽下窄,丙为柱形,因此液面高度关系为$h_{甲}>h_{丙}>h_{乙}$。
2. 比较水对容器底的压强:
根据液体压强公式$p=\rho gh$,水的密度$\rho$不变,深度$h$越大,压强越大,因此$p_{甲水}>p_{丙水}>p_{乙水}$。
3. 比较水对容器底的压力:
三个容器底面积$S$相同,由$F=pS$可得,压力与压强成正比,因此$F_{甲}>F_{丙}>F_{乙}$。
二、比较容器对桌面的压强
1. 分析容器对桌面的压力:
容器对桌面的压力等于容器和水的总重力,即$F_{桌}=G_{总}=G_{容器}+G_{水}$。
已知容器质量相同,水的质量相同,根据$G=mg$,可知$G_{容器}$和$G_{水}$均相等,因此三个容器对桌面的压力$F_{桌甲}=F_{桌乙}=F_{桌丙}$。
2. 比较容器对桌面的压强:
三个容器底面积$S$相同,根据固体压强公式$p=\frac{F}{S}$,压力$F$相同,底面积$S$相同,因此$p_{甲}=p_{乙}=p_{丙}$。
【答案】
$F_{甲}>F_{丙}>F_{乙}$;$p_{甲}=p_{乙}=p_{丙}$
【知识点】
液体压强的计算;固体压强的计算;压力与重力的关系
【点评】
本题区分了液体压力和固体压强的不同分析方法:液体压力需先通过液体压强公式计算压强,再结合底面积求压力;固体压强则先分析压力(总重力),再结合底面积求压强,解题时要注意区分两种情况的分析逻辑,避免混淆。
【难度系数】
0.6
4. 如图所示,一个重为$3\ \mathrm{N}$,底面积为$100\ \mathrm{cm}^2$的容器,盛有质量为$1.2\ \mathrm{kg}$的水,容器底部到水面的距离为$10\ \mathrm{cm}$,将其放在水平桌面上(容器厚度忽略不计),$\rho_{\mathrm{水}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,$g$取$10\ \mathrm{N/kg}$,则水对容器底的压强为$\mathrm{Pa}$,容器对桌面的压强为$\mathrm{Pa}$。

答案
$1×10^{3}$
$1.5×10^{3}$
$1.5×10^{3}$
解析
【分析】
要解决本题,需区分液体压强与固体压强的计算逻辑:
1. 水对容器底的压强属于液体压强,应使用液体压强公式$p=\rho gh$计算,计算前需将深度单位换算为国际单位米;
2. 容器对桌面的压强属于固体压强,需先求出容器和水的总重力(即容器对桌面的压力),再利用固体压强公式$p=\frac{F}{S}$计算,计算时要注意将底面积单位换算为平方米。
【解析】
1. 计算水对容器底的压强
已知容器底部到水面的距离$h=10\ \mathrm{cm}=0.1\ \mathrm{m}$,水的密度$\rho_{\mathrm{水}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,$g=10\ \mathrm{N/kg}$。
根据液体压强公式$p=\rho gh$,代入数据得:
$p_{\mathrm{水}}=\rho_{\mathrm{水}}gh=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×0.1\ \mathrm{m}=1×10^3\ \mathrm{Pa}$
2. 计算容器对桌面的压强
① 先计算水的重力:
$G_{\mathrm{水}}=m_{\mathrm{水}}g=1.2\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=12\ \mathrm{N}$
② 容器对桌面的压力等于容器与水的总重力:
$F=G_{\mathrm{容}}+G_{\mathrm{水}}=3\ \mathrm{N}+12\ \mathrm{N}=15\ \mathrm{N}$
③ 容器底面积$S=100\ \mathrm{cm}^2=100×10^{-4}\ \mathrm{m}^2=0.01\ \mathrm{m}^2$
④ 根据固体压强公式$p=\frac{F}{S}$,代入数据得:
$p_{\mathrm{桌}}=\frac{F}{S}=\frac{15\ \mathrm{N}}{0.01\ \mathrm{m}^2}=1.5×10^3\ \mathrm{Pa}$
【答案】
$1×10^{3}$;$1.5×10^{3}$
【知识点】
液体压强计算;固体压强计算;重力计算
【点评】
本题是液体压强与固体压强的基础综合题,核心是区分两类压强的计算方法,液体压强直接用$p=\rho gh$,固体压强需先确定压力(总重力)再用$p=\frac{F}{S}$,单位换算的准确性是解题的关键易错点。
【难度系数】
0.7
要解决本题,需区分液体压强与固体压强的计算逻辑:
1. 水对容器底的压强属于液体压强,应使用液体压强公式$p=\rho gh$计算,计算前需将深度单位换算为国际单位米;
2. 容器对桌面的压强属于固体压强,需先求出容器和水的总重力(即容器对桌面的压力),再利用固体压强公式$p=\frac{F}{S}$计算,计算时要注意将底面积单位换算为平方米。
【解析】
1. 计算水对容器底的压强
已知容器底部到水面的距离$h=10\ \mathrm{cm}=0.1\ \mathrm{m}$,水的密度$\rho_{\mathrm{水}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,$g=10\ \mathrm{N/kg}$。
根据液体压强公式$p=\rho gh$,代入数据得:
$p_{\mathrm{水}}=\rho_{\mathrm{水}}gh=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×0.1\ \mathrm{m}=1×10^3\ \mathrm{Pa}$
2. 计算容器对桌面的压强
① 先计算水的重力:
$G_{\mathrm{水}}=m_{\mathrm{水}}g=1.2\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=12\ \mathrm{N}$
② 容器对桌面的压力等于容器与水的总重力:
$F=G_{\mathrm{容}}+G_{\mathrm{水}}=3\ \mathrm{N}+12\ \mathrm{N}=15\ \mathrm{N}$
③ 容器底面积$S=100\ \mathrm{cm}^2=100×10^{-4}\ \mathrm{m}^2=0.01\ \mathrm{m}^2$
④ 根据固体压强公式$p=\frac{F}{S}$,代入数据得:
$p_{\mathrm{桌}}=\frac{F}{S}=\frac{15\ \mathrm{N}}{0.01\ \mathrm{m}^2}=1.5×10^3\ \mathrm{Pa}$
【答案】
$1×10^{3}$;$1.5×10^{3}$
【知识点】
液体压强计算;固体压强计算;重力计算
【点评】
本题是液体压强与固体压强的基础综合题,核心是区分两类压强的计算方法,液体压强直接用$p=\rho gh$,固体压强需先确定压力(总重力)再用$p=\frac{F}{S}$,单位换算的准确性是解题的关键易错点。
【难度系数】
0.7
5. (山西中考)在消防安全教育中,消防员在讲解如图所示的警示图片时强调:落水汽车车门处平均深度按$1\ \mathrm{m}$算,车门很难被打开。正确的做法是立即解开安全带,用安全锤等尖锐物品破窗进行自救。有的同学很疑惑:落水汽车车门离水面仅有$1\ \mathrm{m}$深,为什么很难被打开呢?请你用学过的物理知识解释车门很难被打开的原因。提示:用数据解释更有说服力,$g$取$10\ \mathrm{N/kg}$,$\rho_{\mathrm{水}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$。

答案
解:车门受到的压强$ p = \rho_{水}gh = 1×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×1\ \mathrm{m}=1×10^{4}\ \mathrm{Pa}$,
车门的面积约为$ 0.8\ \mathrm{m}^2$,车门受到水的压力$ F = pS = 1×10^{4}\ \mathrm{Pa}×0.8\ \mathrm{m}^2 = 8000\ \mathrm{N}$,
水对车门的压力远远大于人的推力,所以车门很难被打开。
车门的面积约为$ 0.8\ \mathrm{m}^2$,车门受到水的压力$ F = pS = 1×10^{4}\ \mathrm{Pa}×0.8\ \mathrm{m}^2 = 8000\ \mathrm{N}$,
水对车门的压力远远大于人的推力,所以车门很难被打开。
解析
【分析】
要解释车门难打开的原因,需结合液体压强的知识分析:液体内部向各个方向存在压强,我们可以先利用液体压强公式计算出1米深的水对车门的压强,再结合车门的大致面积,通过压强与压力的关系计算出水对车门的压力,用具体数据说明水对车门的压力远大于人能施加的推力,从而解释车门难以打开的原因。
【解析】
1. 计算车门受到水的压强:
根据液体压强公式 $ p = \rho_{\mathrm{水}}gh $,代入已知数据$ \rho_{\mathrm{水}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 $,$ g=10\ \mathrm{N/kg} $,$ h=1\ \mathrm{m} $,
可得 $ p = 1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×1\ \mathrm{m}=1×10^4\ \mathrm{Pa} $。
2. 计算车门受到水的压力:
假设车门的面积约为 $ S=0.8\ \mathrm{m}^2 $,根据压强公式的变形式 $ F = pS $,
可得 $ F = 1×10^4\ \mathrm{Pa}×0.8\ \mathrm{m}^2 = 8000\ \mathrm{N} $。
3. 分析结论:
水对车门的压力达到8000N,该压力远远大于人正常开门能施加的推力,因此落水后车门很难被打开。
【答案】
1米深的水对车门产生的压强为 $ 1×10^4\ \mathrm{Pa} $,若车门面积约为 $ 0.8\ \mathrm{m}^2 $,则水对车门的压力为8000N,该压力远大于人能施加的推力,所以车门很难被打开。
【知识点】
液体压强的计算、压力与压强的关系
【点评】
本题结合消防安全的实际场景,考查液体压强与压力的计算,要求学生能将物理知识应用到实际问题中,通过量化数据直观解释生活现象,体现了物理知识的实用性。
【难度系数】
0.6
要解释车门难打开的原因,需结合液体压强的知识分析:液体内部向各个方向存在压强,我们可以先利用液体压强公式计算出1米深的水对车门的压强,再结合车门的大致面积,通过压强与压力的关系计算出水对车门的压力,用具体数据说明水对车门的压力远大于人能施加的推力,从而解释车门难以打开的原因。
【解析】
1. 计算车门受到水的压强:
根据液体压强公式 $ p = \rho_{\mathrm{水}}gh $,代入已知数据$ \rho_{\mathrm{水}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 $,$ g=10\ \mathrm{N/kg} $,$ h=1\ \mathrm{m} $,
可得 $ p = 1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×1\ \mathrm{m}=1×10^4\ \mathrm{Pa} $。
2. 计算车门受到水的压力:
假设车门的面积约为 $ S=0.8\ \mathrm{m}^2 $,根据压强公式的变形式 $ F = pS $,
可得 $ F = 1×10^4\ \mathrm{Pa}×0.8\ \mathrm{m}^2 = 8000\ \mathrm{N} $。
3. 分析结论:
水对车门的压力达到8000N,该压力远远大于人正常开门能施加的推力,因此落水后车门很难被打开。
【答案】
1米深的水对车门产生的压强为 $ 1×10^4\ \mathrm{Pa} $,若车门面积约为 $ 0.8\ \mathrm{m}^2 $,则水对车门的压力为8000N,该压力远大于人能施加的推力,所以车门很难被打开。
【知识点】
液体压强的计算、压力与压强的关系
【点评】
本题结合消防安全的实际场景,考查液体压强与压力的计算,要求学生能将物理知识应用到实际问题中,通过量化数据直观解释生活现象,体现了物理知识的实用性。
【难度系数】
0.6
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