Question

如图中平底茶壶的质量是0.4kg，底面积是50cm²，内盛0.6kg的水，水面高度在图中已标出，放置在面积为1m²的水平桌面中央．则：
（1）茶壶盖的物理模型是

连通器

，壶盖上的小孔作用是

使壶内与壶外的大气相通，在重力的作用下，水才容易倒出

．
（2）求由于水的重力而使水对壶底产生的压力．
（3）求茶壶对桌面的压强．

Answer 1

分析：（1）茶壶盖上的小孔能保证与大气相通，形成壶体上端开口，壶嘴、壶体上端开口下端连通，形成连通器．
（2）已知壶内的水深，先计算水对壶底的压强，再计算压力．
（3）算出壶和水的重力，即为茶壶对桌面的压力，再求压强．

解答：解：（1）茶壶中的液体不流动时，各开口中的液面总是相平的，因此是利用的连通器原理；壶盖上留有一个小孔，作用是使壶内与壶外的大气相通，在重力的作用下，水才容易倒出．
（2）水深h=10cm=0.1m，壶的底面积：S=50cm²=50×10^-4m²=5×10^-3m²，
水对壶底的压强p=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×0.1m=1×10³Pa；
水对壶底的压力F₁=ps=1×10³Pa×5×10^-3m²=5N．
（3）茶壶的重力：G_壶=m_壶g=0.4kg×9.8N/kg=3.92N，
水的重力：G_水=m_水g=0.6kg×9.8N/kg=5.88N，
茶壶对水平桌面的压力：F₂=G_水+G_壶=3.92N+5.88N=9.8N；
（4）茶壶对水平桌面的压强P=

F2

S

=

9.8N

5×10-3m2

=1960Pa．
答：（1）茶壶盖的物理模型是连通器；壶盖上的小孔作用是使壶内与壶外的大气相通，在重力的作用下，水才容易倒出．
（2）由于水的重力而使水对壶底产生的压力是5N；
（3）茶壶对桌面的压强1960Pa．

点评：（1）该题考查了连通器原理在生活中的应用，同时也考查了大气压的综合应用．
（2）同时考查重力、压强的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，要知道在水平面上压力等于物体自身的重力，最容易出错的是受力面积的判断，本题给出了水平桌面的面积，这是一个陷阱，受力面积指的是两个物体相互接触的面积，所以做题的时候一定要注意，还要注意解题过程中单位的换算．