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物理必考同一容器中装有密度不同且不能混合的三种液体.甲.乙.丙三条有

更新时间:2024-01-20 文章作者: 信息来源: 阅读次数:

同一容器中装有密度不同且不能混合的三种液体,甲、乙、丙三条有阀门的细管均与大气相通,如图所示.打开阀门后,管内液面高度正确的是HeQ物理好资源网(原物理ok网)

A.甲管内液面与容器内液面相平HeQ物理好资源网(原物理ok网)

B.甲、乙、丙三条管内液面相平HeQ物理好资源网(原物理ok网)

C.甲管液面最低,丙管液面最高HeQ物理好资源网(原物理ok网)

D.甲管液面最高,丙管液面最低HeQ物理好资源网(原物理ok网)

试题答案

DHeQ物理好资源网(原物理ok网)

试题解析

根据连通器原理判断甲管内的液面和容器内液面相平.HeQ物理好资源网(原物理ok网)

由于打开阀门后,乙管和容器交界的液片AB2和丙管和容器交界的液片AB3都处于静止状态,受到的向左和向右的压力相同,压强相同.HeQ物理好资源网(原物理ok网)

把乙管分成两部分,其中的h2B产生的压强和h'2产生的压强相等,h2A产生的压强和h1产生的压强相等,由于密度的不同,判断液体深度的大小.HeQ物理好资源网(原物理ok网)

把丙管分成三部分,其中的h3C产生的压强和h'3产生的压强相等,h3B产生的压强和h''2产生的压强相等,h3A产生的压强和h1、h'2产生的压强相等,由于密度的不同,判断液体深度的大小.HeQ物理好资源网(原物理ok网)

解答:解:由于三种液体不相混合,从图可知,ρ1<ρ2<ρ3HeQ物理好资源网(原物理ok网)

当打开甲、乙、丙三个阀门时,HeQ物理好资源网(原物理ok网)

甲管:甲管和容器上层形成一个连通器,甲管和容器的上层都装有ρ1,静止时液面是相平的.HeQ物理好资源网(原物理ok网)

乙管:液体静止,乙管和容器交界的液片AB2处于静止状态,受到的向左和向右的压力相同,向左和向右压强相同.HeQ物理好资源网(原物理ok网)

所以,ρ2gh2A2gh2B1gh12gh'2HeQ物理好资源网(原物理ok网)

因为h2B与h'2等高,所以ρ2gh2B2gh'2HeQ物理好资源网(原物理ok网)

所以ρ2gh2A1gh1HeQ物理好资源网(原物理ok网)

又因为ρ2>ρ1HeQ物理好资源网(原物理ok网)

所以,h2A<h1HeQ物理好资源网(原物理ok网)

所以,h2A+h2B<h1+h'2HeQ物理好资源网(原物理ok网)

所以乙管液面低于甲管液面.HeQ物理好资源网(原物理ok网)

丙管:液体静止,丙管和容器交界的液片AB3处于静止状态,受到的向左和向右的压力相同,向左和向右压强相同.HeQ物理好资源网(原物理ok网)

所以,ρ3gh3A3gh3B3gh3C1gh12gh23gh'3HeQ物理好资源网(原物理ok网)

因为h3C与h'3等高,--①HeQ物理好资源网(原物理ok网)

所以ρ3gh3C3gh'3,所以,ρ3gh3A3gh3B1gh12gh2HeQ物理好资源网(原物理ok网)

把液体ρ2分成两段h'2和h''2HeQ物理好资源网(原物理ok网)

ρ3gh3A3gh3B1gh12g(h'2+h''2),HeQ物理好资源网(原物理ok网)

ρ3gh3A3gh3B1gh12gh'22gh''2HeQ物理好资源网(原物理ok网)

假如h3B产生的压强和h''2产生的压强相等,即ρ3gh3B2gh''2HeQ物理好资源网(原物理ok网)

因为ρ3>ρ2,所以,h3B<h''2,--②HeQ物理好资源网(原物理ok网)

假如h3A产生的压强和h1、h'2产生的压强相等,即ρ3gh3A1gh12gh'2HeQ物理好资源网(原物理ok网)

又因为h1、h'2产生的压强和h2A、h2B相等,HeQ物理好资源网(原物理ok网)

所以,ρ3gh3A1gh12gh'22g(h2A+h2B),HeQ物理好资源网(原物理ok网)

因为,ρ3>ρ2HeQ物理好资源网(原物理ok网)

所以,h3A<h2A+h2B,--③HeQ物理好资源网(原物理ok网)

由①②③得,h3A+h3B+h3C<h2A+h2B+h''2+h'3HeQ物理好资源网(原物理ok网)

所以,丙液面低于乙液面,乙液面低于甲液面.HeQ物理好资源网(原物理ok网)

故选D.HeQ物理好资源网(原物理ok网)

点评:本题考查了连通器的原理、二力平衡、液体压强,利用分割的方法、等效替代、控制变量法进行解题.HeQ物理好资源网(原物理ok网)

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