如图所示,封闭盛水,容器壁上装有一U形水银测压计,若A-A为水平面,则1、2、3点的压强关系为( )空气-|||-1 2 3-|||-A-|||-水-|||-水银A. (p)_(1) =(p)_(2) =(p)_(3) B. (p)_(1) <(p)_(2) <(p)_(3) C. (p)_(1) >(p)_(2) >(p)_(3) D. (p)_(1) >(p)_(2) <(p)_(3)
如图所示,封闭盛水,容器壁上装有一U形水银测压计,若A-A为水平面,则1、2、3点的压强关系为( )

A. $${p}_{1} $$=$${p}_{2} $$=$${p}_{3} $$
B. $${p}_{1} $$<$${p}_{2} $$<$${p}_{3} $$
C. $${p}_{1} $$>$${p}_{2} $$>$${p}_{3} $$
D. $${p}_{1} $$>$${p}_{2} $$<$${p}_{3} $$
题目解答
答案
解析
本题考察静止流体中压强分布规律及U形测压计的工作原理。关键点在于:
- 同一液体内部,压强随深度增加而增大;
- 不同液体交界处,压强由浅层液体压强决定;
- U形测压计中,两侧压强差等于水银柱产生的压强差。
通过分析三点所在位置的液体密度、深度及测压计结构,可逐步比较压强大小。
步骤1:明确三点位置
- 点1:位于U形测压计左侧上方(与容器内部连通);
- 点2:位于U形测压计右侧上方(与容器另一侧连通);
- 点3:位于U形测压计右侧水银液面下方。
步骤2:分析压强关系
-
点1与点2的压强关系
根据U形测压计原理,左侧压强$p_1$与右侧压强$p_2$满足:
$p_1 = p_2 + \rho_{\text{水银}} \cdot g \cdot h$
其中$h$为右侧水银面比左侧高的高度。因此,$p_1 > p_2$。 -
点2与点3的压强关系
点3位于右侧水银液面下方,其压强为:
$p_3 = p_2 + \rho_{\text{水银}} \cdot g \cdot h_3$
其中$h_3$为点3到右侧水银液面的深度。由于$h_3 > 0$,故$p_3 > p_2$。 -
综合比较
结合$p_1 > p_2$和$p_3 > p_2$,需进一步比较$p_1$与$p_3$。
若右侧水银柱总高度差$h_{\text{总}} = h + h_3$,则:
$p_1 = p_2 + \rho_{\text{水银}} \cdot g \cdot h$
$p_3 = p_2 + \rho_{\text{水银}} \cdot g \cdot h_3$
由于$h > h_3$(测压计右侧液面较高),故$p_1 > p_3$。
最终结论
三点压强关系为:$p_1 > p_2 > p_3$。