高二物理问题。请教大神:就是对于图一的这类,对中间黑色水银柱分析,求压强之类的问题,

2025-05-18 21:16:33
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回答1:

你好,首先这里的单位如果是毫米汞柱或厘米汞柱的话,其高度数值也就等于压强数值,因为厘米汞柱就表示一厘米高的汞柱所产生的压强,可以不用再乘ρg

其次这里利用了压强的传递性,即加在同种封闭液体上的压强,可以大小不变地向各个方向传递。如图,即有P左=P右,而F左≠F右,千斤顶的原理就是这样。老师说的公式也有这个意思

仔细分析,你的受力研究对象是底层的水银面(面积S2),而你用P0S1算的却是顶层水银面(面积S1)受大气的压力;同理,你算的h2S1也是高度为h2的水银柱对中间水银面(S1)的压力;研究的对象不同,你所列的那个等式也就不成立。

如果要用受力平衡分析(PS)也是可以的,只是你研究的是底层液面,它上面液柱的高度是h1+h2,又受大气压P0(经水银等大小传导到底层液面)所以有P2S2=(h1+h2+P0)S2,两边约掉S2就是你们老师说的公式啦

回答2:

这类题目:用汞柱受平衡力来求,因为水银柱悬在空中,肯定是垂直和水平两个方向上都受到平衡力的作用,首先看垂直方向要受到哪能力作用:上面大气的向下压力F1=P0*S1、下面气体向上的压力F2=P2*S2、水银柱自身自不量力F3=M*g=M1*g+M2*g=V1 *ρ* g+V2 *ρ* g=(S1 *h2)*ρ*g+ (S2 *h1)*ρ*g。(这里结果中出现了ρghs,但是为两部分水银柱的重力)到这别忘了还有一个力,就是阶梯台面向下的压力F4=(S2-S1)*(P0+ρ*g*h2)=S2*P0+S2*ρ*g*h2-S1*P0-S1*ρ*g*h2
因此垂直方向的平衡关系是:F2=F1+F3+F4 即S2*P2=S1*P0+S1 *h2*ρ*g+S2 *h1*ρ*g+S2*P0+S2*ρ*g*h2-S1*P0-S1*ρ*g*h2=S2*h1*ρ*g+S2*P0+S2*ρ*g*h2=S2*P0+(h1 + h2)*S2*ρ*g 两边同除S2得:P2=P0+ (h1 + h2)*ρ*g 如果压强单位用毫米汞柱就变成了: P2=P0+h2+h1

回答3:

假定受力分析的横截面为最下方的水银底部,则两边的压强给到的力是一样,则(P0+水银的压强)*S2=P2*S2。 你看 横截面都是一样的,所以不用考虑面积哦。水银的压强只和高度有关。