专题11 连通器原理(解析版)

备战2020年中考物理学考练之20个重要规律:专题11 连通器原理专题学啥
1.连通器定义：
几个底部互相连通的容器，叫做连通器。

注入同一种液体，在液体不流动时连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上。

2.连通器的原理：
连通器中只装入一种液体，在液体静止时，各容器中的液面总是相平的，或者说高度是相同的。

几个底部互相连通的容器，注入同一种液体，在液体不流动时连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上。

连通器的原理可用液体压强来解释。

若在U形玻璃管中装有同一种液体，在连通器的底部正中设想有一个小液片AB。

假如液体是静止不流动的。

左管中之液体对液片AB向右侧的压强，一定等于右管中之液体对液片AB向左侧的压强。

因为连通器内装的是同一种液体，左右两个液柱的密度相同，根据液体压强的公式P=ρgh可知，只有当两边液柱的高度相等时，两边液柱对液片AB的压强才能相等。

所以，在液体不流动的情况下，连通器各容器中的液面应保持相平。

3.连通器的原理有哪些应用：
（1）日常生活用品中的应用：茶壶、水壶、酒壶等；
（2）水利工程中的应用：船闸、过路涵洞；
（3）卫生保健方面的应用：洗手盆、地漏与下水管道之间的U形弯管；
（4）自动控制、方便控制方面的应用：锅炉水位计、自动喂水器等。

专题考法
【例题1】（经典题）利用所学相关物理知识证明：连通器中只装入一种液体，在液体静止时，各容器中的液面总是相平的，或者说高度是相同的。

【答案】见解析。

【解析】证明：如图所示，在U形玻璃管中装有同一种液体，在连通器的底部正中设想有一个液片AB。

液体是静止不流动的，则液片AB受平衡力。

这时有左管中之液体对液片AB向右侧的压力F左，一定等于右管中之液体对液片AB向左侧的压力F右。

即F左= F右
叶片左侧和右侧受力面积相同，即S左= S右
根据压强公式P=F/S得到叶片左侧和右侧受到压强相等，P左= P右
因为连通器内装的是同一种液体，左右两个液柱的密度相同。

根据液体压强的公式p=ρgh可知，两边液柱的高度相等。

h左= h右
证毕。

【例题2】（经典题）下图所示是两边管子粗细相同、足够高的连通器,其水平细管足够长,中间有一个可无摩擦移动的活塞.刚开始活塞固定不动,两管液面相平,左管液体是酒精(ρ酒精=0.8×103 kg/m3),右管液体是水(ρ水=1.0×103kg/m3).现松开活塞,重新稳定后（）
A .右边液面下降1cm
B .右边液面下降2cm
C .右边液面比左边液面低1cm
D .左右液面一样高
【答案】A
【解析】如图，水的密度大于酒精的密度，两侧高度相同，水对活塞压强大于酒精对活塞的压强。

现松开活塞，活塞向左侧移动，重新稳定后，左侧液面上升，右侧液面下降。

活塞稳定后，左右两侧液体对其压强相等，P左=P右。

ρ酒精g（9+h）=ρ水g（9-h）
0.8×103 kg/m3 ×（9+h）=1.0×103kg/m3×（9-h）
h=1cm
【例题3】（改编题）如图的装置中应用连通器原理的是（）
A 茶壶
B 吸尘器
C .吸盘式挂钩
D .注射器
【解析】A．茶壶的壶嘴和壶身下部是相通的，构成了连通器。

B．吸尘器是利用流体压强与流速的关系来工作的。

C. 吸盘式挂钩是利用大气压原理工作的。

D. 注射器是利用大气压原理工作的。

专题操练
一、选择题
1．（经典题）如图所示的敞口容器中加水，则水能达到的最高位置是（）
A．容器A的顶端B．容器B的顶端
C．容器C的顶端D．条件不足，无法确定
【答案】B
【解析】根据连通器的原理可知，水不流动时各容器中的水面相平，所以水能达到的最高位置是最低的管口B。

2.（经典题）三峡船闸是世界上最大的人造连通器．如图是轮船通过船闸的示意图，此时上游阀门A打开，下游阀门B关闭，下列说法正确的是（）
A．闸室和上游水道构成连通器，水对阀门A两侧的压力相等
B．闸室和上游水道构成连通器，水对阀门A右侧的压力大于左侧的压力
C．闸室和下游水道构成连通器，水对阀门B右侧的压力大于左侧的压力
D．闸室和下游水道构成连通器，水对阀门B两侧的压力相等
【解析】上游阀门A打开，则上，游水道与闸室通过阀门A连通，构成一个连通器，上游水位与闸室水位相同，水对阀门A两侧的压强相等，压力也相等，故A正确。

3.（经典题）如图所示，A、B两容器内盛着水，水面等高，两容器间用一斜管相通，K是开关，当K打开后，则（）
A．水将由A流向B B．水将由B流向A
C．水不流动D．无法确定
【答案】C
【解析】由于K在左、右两个容器水中的深度相同，所以此处的水所受的两侧水压相等，因此水不流动。

这与连通器没有关系。

4．（经典题）如图所示，液面静止时符合实际情况的是正确的是（）
【答案】B
【解析】由连通器的原理可知，水不流动时各容器中的水面相平，不会出现一侧高另一侧低的情形。

5．（经典题）如图所示，公路两侧的甲、乙两条水渠由路面下的倾斜涵洞相连，两渠水面相平，涵洞中的水流方向，正确的说法是（）
A.水从水渠乙流向水渠甲
B.水从水渠甲流向水渠乙
C.因水面相平，水不流动
D.以上说法都不对
【答案】C
【解析】根据连通器的原理，当水不流动时两侧水面相平；原因是只有两侧水渠中的水面同高时，对底部涵洞的水压才相等，水才不流动。

二、填空题
6．（经典题）如图所示，装在装修新房时，工人师傅常用一根灌有水（水中无气泡）且足够长的透明软管的两端在墙面不同地方做出标记，这样做的目的是保证两点在___________________，用到的物理知识是___________________。

【答案】在同一高度（或在同一水平线上）,连通器的原理.
【解析】这一根灌有水（水中无气泡）且足够长的透明软管就相当于一个连通器，水面的水不流动时，两处的水面相平，处于同一水平线上。

所以两位工人师傅用这两个静止水面当参照物，在墙面上做出的标记肯定是同样高的。

7.（经典题）如图所示，是某栋房子供水的水路示意图，放水时水龙头与水塔构成了一个．若将水龙头（相同型号）单独打开并将开关旋至最大，则填“甲’’或“乙”）水龙头出水速度大．
【答案】连通器甲
【解析】连通器是液体压强知识在实际中的重要应用，在中考中经常出现以连通器为命题情景，考查液体压强计算的试题．另外，运用连通器原理判断、解释物理问题也是中考的热点．连通器是指上端开口、下部相连通的容器，连通器里的水不流动时，各容器中的水面总保持相平．同一种液体中，液体的深度越深，产生的压强越大，因此图中甲水龙头处的压强最大，出水速度最大．
8.（经典题）洗手池的下水管道常常做成如图所示的弯管，弯管的“弯”很多情况下是受地形决定的，但其中
的一个“弯”却有着特殊的功能（图中虚线框内部分），它能堵住管道，防止污水管内的臭气顺着管道逆行，从而污染室内的空气。

其实这个“弯”是利用物理模型__________________的原理来设计的。

【答案】连通器
【解析】虚线框内的U形弯管构成了一个连通器，由于装入同一种液体，在液体静止时各容器中的液面相平，所以能密封住一段水柱，起到密闭作用。

三、简答题
9.（经典题）图甲、乙所示容器中都装有水，但图中都只画出了左边容器中的水面，请在图中把未画出的水面的大致位置补画出来．
【答案】如图所示．
【解析】甲中，因阀门处于关闭状态，故左边的容器与右边的容器构成了一个连通器，左、右水面应处在一样的高度．乙中阀门是打开的，故容器中的水是流动的．根据流速越大的地方压强越小，故可判断出中间容器中水面高于右边容器中的水面．
四、计算题
10.（经典题）如图所示，水塔与自来水管组成连通器，若水塔内水面高度h1=18m，五楼住户水龙头出水口
高度h2=13m，四楼住户水龙头出水口高度h3=10m，水龙头出水口直径为2cm．求：
(1)四楼住户水龙头出水口处，水的压强是多少？
(2)四楼住户水龙头出水口受到水的压力是多少？（g取10 N/kg）
【答案】（1）8.0×104Pa（2）25.12N
【解析】（1）p＝ρgh＝ρg（h1-h3）=1.0×103kg/m3×10 N/kg×（18m-10m）=8.0×104Pa；（2）四楼住户水龙头出水口面积S=3.14×R2
R=1cm=0.01m=10-2m
S=3.14×R2= 3.14×（10-2m）2= 3.14×10-4m2
F=PS=8.0×104Pa×3.14×10-4m2=25.12N。