题目
图示一半径为R的圆柱形容器,内盛有密度为ρ的液体,若容器以等角速度ω绕OZ轴旋转,则A点的压强为()A.P0+ρgh; B. _(0)+(rho )_(h)+dfrac (1)(2)rho (e)^2(R)^2; C._(0)+dfrac (1)(2)(PC)^2(R)^2; D.以上都不是。-|||-P0-|||-r-|||-h-|||-A-|||-w-|||-RA B C D
图示一半径为R的圆柱形容器,内盛有密度为ρ的液体,若容器以等角速度ω绕OZ轴旋转,则A点的压强为()
A
B
C
D
题目解答
答案
A
解析
本题考查旋转流体的压强分布。关键在于理解离心力对液体压强的影响。当容器绕轴旋转时,液体内部会产生离心力,导致压强分布与静止时不同。但若题目中h表示旋转后液体的垂直高度,则压强计算仍遵循静止液体的公式,即$P = P_0 + \rho gh$。破题关键是明确A点的位置及h的定义。
压强分布分析
- 离心力的影响:在旋转参考系中,液体的压强梯度需平衡离心力。离心加速度为$\omega^2 r$,方向径向向外。
- 压强微分方程:沿径向,压强变化满足$\frac{dP}{dr} = -\rho \omega^2 r$。
- 积分求解:积分得$P(r) = P_0 + \frac{1}{2}\rho \omega^2 (R^2 - r^2)$,表明压强随半径增大而减小。
A点的压强
- 若A点位于轴线($r=0$),则离心力为零,压强为$P_0 + \frac{1}{2}\rho \omega^2 R^2$,但此结果与选项不符。
- 题目中h的定义:若$h$是旋转后液体的垂直高度,则压强计算与静止液体相同,即$P = P_0 + \rho gh$(选项A)。此时离心力的影响已体现在液面形状中,h为有效高度。