Question

4．如圖所示，是水塔提供住戶用水的自來水裝置示意圖，若水塔內(nèi)水面高度h₁=18m，五樓住戶的水龍頭的出水口高度h₂=13m，四樓住戶水龍頭出水口高度h₃=10m，水龍頭出水口的直徑為2cm．取g=10N/kg，ρ_水=1.0×10³kg/m³求：
（1）該供水系統(tǒng)應(yīng)用了什么物理原理？
（2）四樓住戶水龍頭出水口處，水的壓強(qiáng)是多少？
（3）四樓住戶水龍頭出水口受到水的壓力有多少？

Answer 1

分析 （1）上端開口下端連通的容器叫連通器；
（2）塔內(nèi)水面距地面高度減掉四樓住戶水龍頭出水口距地面高度即為四樓住戶水龍頭距水塔液面的距離，根據(jù)液體壓強(qiáng)公式求出四摟住戶水龍頭出水口處水的壓強(qiáng)；
（3）知道水龍頭出水口的直徑，根據(jù)S=πr²=π（$\fracszpwt56{2}$）²求出水龍頭的橫截面積即為受力面積，根據(jù)F=pS求出四樓住戶水龍頭出水口受到水的壓力．

解答 解：（1）連通器至少有兩個(gè)開口，而且下面是相通的，水塔上端開口，下端與自來水管相通，構(gòu)成了連通器；
（2）四樓住戶的水龍頭處水的深度：
h=h₁-h₃=18m-10m=8m，
水的壓強(qiáng)為：
p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×8m=8×10⁴Pa；
（3）水龍頭的橫截面積：
S=πr²=π（$\fracldzm2mj{2}$）²=3.14×（$\frac{2×1{0}^{-2}m}{2}$）²=3.14×10^-4m²，
由p=$\frac{F}{S}$可得，四樓住戶水龍頭出水口受到水的壓力：
F=pS=8×10⁴Pa×3.14×10^-4m²=25.12N．
答：（l）該供水系統(tǒng)應(yīng)用的物理原理是連通器原理；
（2）四樓住戶水龍頭出水口處水的壓強(qiáng)是8×10⁴Pa；
（3）四樓住戶水龍頭出水口受到水的壓力是25.12N．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連通器的應(yīng)用和液體壓強(qiáng)、壓力的計(jì)算，理解深度h是解題的關(guān)鍵．