初中物理备课参考 连通器

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第三节连通器
【要点精讲】
一、连通器
1.定义:上端开口不连通,下部连通的容器叫做连通器。

2.性质:连通器里的同一种液体不流动时,各容器中直接与大气接触的液面总是保持同一高度。

连通器指的是两端开口,底部连通的物体。

茶壶就是一个。

两端开口的目的其实是防止大气压强对液面的干扰,如果把连通器里的液体都看成一个整体,那么同一深度压强相同时才会静止,如果同一深度压强不同,液体会向低压的地方流动直到平衡。

但是如果某一个液面上被施加了一个额外的力,这个位置的液体压强就会叠加(如果液体上方有气体,就是叠加气体的压强)。

为了保证两个(或多个)液面上施加的都是同一个大气压强,所以要两端开口。

其实如果把整个连通器封闭也可以,不过两个液面上的空气必须连通(就好比把两个连通器对接并密封)
把一根橡皮管两头举起不让液体出来就是连通器,把两头对接在一起变成一个环也是连通器。

3.应用:锅炉的液位计就是在边上连通一根透明管子,上下两端都连进锅炉。

茶壶壶嘴和壶身就是好比是连通器的两个管子
4.特点:
连通器的特点是只有容器内装有同一种液体时各个容器中的液面才是相平的。

如果容器倾斜,则各容器中的液体即将开始流动,由液柱高的一端向液柱低的一端流动,直到各容器中的液面相平时,即停止流动而静止。

如用橡皮管将两根玻璃管连通起来,容器内装同一种液体,将其中一根管固定,使另一根管升高、降低或倾斜,可看到两根管里的液面在静止时总保持相平。

连通器盛有相同液体,但液面上压力不等,则液面的压力差等于连通器两容器液面高差所产生的压差。

【相关链接】
连通器,是液面以下相互连通的两个或几个容器。

盛有相同液体、液面上压力相等的连通器,其液面高度相等。

连通器盛有相同液体,但液面上压力不等,则液面的压力差等于连通器两容器液面高差所产生的压差。

连通器液面上压力相等,但两侧有互不相混的不同液体,自分界面起两液面之高度与液体密度成反比。

连通器原理在工程上有着广泛的应用。

如各种液面计(水位计、油位计等),水银真空计,液柱式风压表,差压计等,都是应用连通器原
理制成的。

【典型分析】
1.细玻璃管与一个带喇叭口的玻璃管间用软胶管相连,如图所示.内有一定量的水,当喇叭口慢慢向上移动时,左管内水面 [ ]
A.向上移动,但总比右管水面低.
B.向上移动,但总比右管水面高.
C.向上移动,但总与右管水面平.
D.不移动,两管水面相平.
【答案】C
【解析】当喇叭口向上移动时,使两管内水面同时上升,根据连通器原理,两管水面始终相平.连通器的特点:连通器里的水(或其他液体)不流动时,各容器中的水面总保持相平.2.下列日用器具中利用连通器原理工作的是 [ ]
A.喷泉.
B.钢笔吸水.
C.洒水壶.
D.液体压强计.
【答案】A、C
【解析】连通器必须是底部相通,上端开口,且盛同种液静止时液面相平.
【中考案例】
1.(2012江苏南通)U型管每边长30cm,先在内部加水,水高20cm,如图10-24放置.现在左管口,慢慢倒入密度为0.75g/cm3的油,直至管口,求:最多能倒入多少这种油?(U型两管粗细相等,管口截面积是2cm2)。

【答案】24g
【解析】当U型管中只有水且水不流动时,两边液面相平。

但当U型管左端灌入某种油时,则左端原来的水面要下降,设下降距离为x,右端水面要上升,上升距离也为x,如图所示。

在容器底部中央取一液片A,当液片静止时,液片两边所受的压强相等。

液片左边所受的压强为
p左=ρ水g(20-x)+ρ油g(10+x)
液片右边所受的压强为
p右=ρ水g(20+x)
因p左=p右,所以
ρ水g(20-x)+ρ油g(10+x)
=ρ水g(20+x)
解得6cm
U型管左管内油柱的高度为
h=10cm+x=16cm
油的质量为
M=16cm×2cm2×0.75g/cm3
=24g。

2.(2012北京四中)一个U形管内装有密度为ρ的液体,当液体不流动时,证明:两管内液面总保持相平。

【答案】由于液片处于平衡,根据二力平衡条件,液片两侧所受压力相等,即F左=F右。

由于液片S左=S右,液片两侧的压强也相等,即P左=P右。

根据公式P=ρgh,同种液体ρ相同,液片两侧液柱的深度应该相等,即h左=h右。

【解析】在U形管底部的中央选一小液片AB,见图当液体不流
动时,液片AB处于静止状态。