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专题16不规则容器的液体压强(解析版)-2022年中考物理二轮专项复习核心考点突破与必刷题型汇编(全国通用)_8、物理总复习_8.中考物理总复习_2022年中考复习资料

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文档文本内容

专题16 不规则容器的液体压强
【核心考点讲解】
1、液体对容器底部压力
(1)比较大小(割补法)
F甲>G液甲 F乙=G液乙 F丙<G液丙
(2)计算数据
【规则形容器】如图乙,F压 = G液
【不规则容器】
①求液体对容器底部压强p=ρ液 g h
②求液体对容器底部压力F=p S
2、液体对容器底部压强
液体对容器底部压强p=ρ液gh(与容器形状无关)
【必刷题型精练】
1.(2021•自贡模拟)如图,往浴缸中匀速注水直至注满,下列表示此过程中浴缸底部受到水的压强随时间变化
的曲线,其中合理的是( )
A. B. C. D.
解:据图可知,浴缸的形状是上宽下窄,所以在向浴缸中倒水时,相同时间倒入相同质量的水,但水在浴缸中
的增加的高度越来越小,所以容器底部所受的液体的压强的增加量也会越来越小,故B是正确的;
答案:B。
2.(2021•襄阳中考)如图所示,三个质量相同、底面积相同,但形状不同的容器放在水平桌面上,其内分别装
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学科网(北京)股份有限公司有甲、乙、丙三种液体,它们的液面在同一水平面上,若容器对桌面的压强相等,则三种液体对容器底的压强
( )
A.一样大 B.甲最小 C.乙最小 D.丙最小
解:三个容器质量相同,由公式G=mg可知,三个容器的重力G容 相同,
三个容器对桌面的压强相等,且三个容器的底面积相同,由公式F=pS可知三个容器对水平桌面的压力相同,
而容器对水平桌面的压力为F=G容+G液 ,则三个容器中的液体重力G液 相同,
由图示可知,三种液体的体积大小关系为:V甲 >V乙 >V丙 ,
由公式G=mg= Vg可得: ,由此可知,三种液体的密度大小关系为
甲
<
乙
<
丙
,
ρ ρ ρ ρ
根据题意可知三个容器中液体深度相同,由公式 p= 液gh可知,液体对容器底的压强大小关系为:p甲 <p乙 <
p丙 , ρ
即甲液体对容器底的压强最小,故B正确,A、C、D错误。
答案:B。
3.(2021•泉州模拟)如图所示,容器装有水,其底部 a、b、c三处受到水的压强分别为p 、p 、p ,则以下判断
a b c
正确的是( )
A.p >p >p B.p <p <p C.p =p =p D.p >p =p
a b c a b c a b c a b c
解:由图知:容器底部a、b、c三处水的深度相同,水的密度确定,由公式p= gh知:此三点受到水的压强相
同。 ρ
答案:C。
4.(2020•怀化中考)在水平桌面上放有质量和底面积均相同的容器甲和乙,在容器中分别盛入质量相同的两种
液体,两容器中的液面相平,如图所示。下列说法正确的是( )
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学科网(北京)股份有限公司A.两容器对桌面压强大小相等
B.两容器底部受到液体压力大小相等
C.两液体密度大小相等
D.两容器底部受到液体压强大小相等
解:A、容器的质量和底面积都相同,且容器内液体质量相同,根据 G=mg知,容器与液体的总重力相等,因
为在水平面上压力等于重力,所以两容器对桌面的压力 F相同,由 可知两容器对桌面的压强大小相等,
故A正确;
BCD、由图可知V甲 <V乙 ,由 知,
甲
>
乙
,故C错误;
ρ ρ
容器底部受到的压强p′= gh,因为容器中液面相平,所以h相同,p甲'>p乙',故D错误;
容器底部受到的压力F′=ρP′S,故F甲'>F乙',故B错误。
答案:A。
5.(2021•常德模拟)如图所示,容器中盛有水,其中 h =100cm,h =60cm,容器底面积S=20cm2,水对容器
1 2
顶的压强是( )
A.10000 Pa B.2000 Pa C.6000 Pa D.4000Pa
解:容器顶距离液面的高度:
h=h ﹣h =100cm﹣60cm=40cm=0.4m,
1 2
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学科网(北京)股份有限公司水对容器顶的压强:
p= gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4000Pa。
答案ρ:D。
6.(2020•常德中考)如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、
质量相等的不同液体。下列说法正确的是( )
①容器对桌面的压力:F甲 >F乙
②液体的密度:
甲
=
乙
③液体对容器底ρ部的压ρ强:p甲 >p乙
④容器对桌面的压强:p甲 ′=p乙 ′
A.只有①和③ B.只有①和④ C.只有②和③ D.只有③和④
解:①水平桌面上,甲、乙两个容器中两种液体质量相等,则重力相等,容器底面积和质量相同,故对桌面的
压力F甲 =F乙 ,由p= 得,容器对桌面的压强:p甲 ′=p乙 ′,故①错误,④正确;
②因为容器底面积相同,液体同高,乙中液体的体积大于甲中液体的体积,因为质量相同,所以
甲
>
乙
,故
②错误; ρ ρ
③由图知,两容器中液体的深度相同,由②知
甲
>
乙
,根据p= gh知,液体对杯底的压强p甲 >p乙 ;故③
正确。 ρ ρ ρ
综上所述,①②错误,③④正确。
答案:D。
7.(2021•长沙模拟)在两个完全相同的容器中分别倒入甲和乙两种不同的液体,如图所示,下列分析正确的是
( )
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学科网(北京)股份有限公司A.若甲和乙的质量相等,则甲的密度小于乙的密度
B.若甲和乙对容器底部的压强相等,则甲的密度小于乙的密度
C.若甲和乙对容器底部的压强相等,则甲的质量小于乙的质量
D.若甲和乙的质量相等,则甲对容器底部的压强小于乙对容器底部的压强
解:
A、由题意可知,甲和乙的质量相等,由图可知,V甲 <V乙 ,根据 = 可知,
甲
>
乙
,故A错误;
ρ ρ ρ
B、若甲和乙对容器底部的压强相等,由图可知,h甲 <h乙 ,根据p= gh可知,
甲
>
乙
,故B错误;
ρ ρ ρ
C、液体压强相等,两容器底面积相等,由p= 可知,甲、乙对容器底的压力相等,即F甲 =F乙 ﹣﹣﹣﹣﹣
﹣﹣﹣﹣①
采用割补法(如下图所示),分别把容器两侧半球部分补上同种液体,此时液体为圆柱形;
割补后深度不变,液体密度不变,所以液体对容器底的压强不变,又因为容器底面积不变,所以割补前后液体
对容器底部的压力不变,且此时液体为圆柱形(液体对容器底的压力等于液体的总重力);
所以,F甲 =G甲总 ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,F乙 =G乙总 ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③,
两容器完全相同,则补上的液体体积相等,设补充的液体体积为V,
由①②③可得:G甲总 =G乙总 ,
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学科网(北京)股份有限公司即m甲g+ 甲gV=m乙g+ 乙gV﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④,
由B选项ρ可知,
甲
> 乙ρ;
所以由④式可得ρ:m甲ρ﹣m乙 =(
乙
﹣
甲
)V<0,
所以m甲 <m乙 ,故C正确; ρ ρ
D、由A选项可知,
甲
>
乙
,
由割补法可知,甲对ρ容器底ρ部的压力F甲 =m甲g+ 甲gV,
乙对容器底部的压力F乙 =m乙g+ 乙gV, ρ
而m甲 =m乙 , 甲 > 乙 , ρ
所以F甲 >F乙 ,ρ ρ
又因为两容器的底面积相等,所以根据公式p= 可知,p甲 >p乙 ,故D错误。
答案:C。
8.(2021•昆山模拟)甲、乙两个相同的容器分别装有质量相等的酒精和水,设容器底部受到水和酒精的压强分
别为p甲 和p乙 ,则二者的关系是( )
A.p甲 >p乙 B.p甲 <p乙 C.p甲 =p乙 D.无法确定
解:由图可知,容器四周有凸出部分,且凸出部分水和酒精的体积相等,由 = 的变形式m= V可知,凸
ρ ρ
出部分所装水的质量大于酒精的质量;
因酒精和水的总质量相等,所以,去除凸出部分后,规则部分所装水的质量小于酒精的质量;
因规则部分液体对容器底部的压力和自身的重力相等,所以,水对容器底部的压力小于酒精对容器底部的压力;
由p= 可知,水对容器底部的压力小于酒精对容器底部的压强,即p甲 <p乙 ,故B正确,ACD错误。
答案:B。
9.(2021•兰州中考)如图所示,质量为120g的平底烧瓶内装有300mL的水,静止放在水平桌面上,烧瓶底面积
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学科网(北京)股份有限公司为30cm2,测得水的深度为5cm,则水对瓶底的压强为 500 Pa,烧瓶对桌面的压强为 1.4×1 0 3 Pa。(
水
=1.0×103kg/m3,g=10N/kg) ρ
解:(1)水对瓶底的压强:p= 水gh=1×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣2m=500Pa;
(2)烧瓶内水的质量:m水 = 水ρV=1×103kg/m3×300×10﹣6m3=0.3kg,
烧瓶和水的总质量:m=m瓶+mρ水 =120×10﹣3kg+0.3kg=0.42kg,
烧瓶和水的总重力:G=mg=0.42kg×10N/kg=4.2N,
此时烧瓶对水平桌面的压力:F=G=4.2N,
烧瓶对水平桌面的压强:p= = =1.4×103Pa。
答案:500;1.4×103。
10.(2021•昆明模拟)为解决山区缺水问题,一些农户修建了水窖,在雨季将雨水收集到水窖中,以备干旱季节
使用。小明家也修建了这样一个水窖,形状如图所示。为便于观察储水情况,小明在水窖底部安装了一个压力
传感器,压力大小在显示屏上显示。压力大表示水窖中的水较 深 。用水过程中发现,虽然每天用水量基本
相同,但每天压力大小下降却不相同,而且随着储水量的减少,下降得越来越快,出现该现象的原因是 水窖
上粗下细 。
解:根据p= 可知,传感器受到的压力大,说明传感器受到水的压强大,根据p= gh可知,表示水窖中的水
ρ
较深;
由图可知,水窖上粗下细,每天用水量基本相同时,随着储水量的减少,下降得越来越快,则压强变化越快,
故每天压力大小下降不相同。
答案:深;水窖上粗下细。
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学科网(北京)股份有限公司11.(2020•青岛模拟)如图所示是A端开口B端封闭的L形容器,内盛有水,放在水平桌面上,已知B端顶面离
容器底6cm,A端内液面离容器底26cm,则B端顶面距离液面的深度 20cm ,B端顶面受到水的压强为
1960Pa 。
解:
由图知,B端顶面距离液面的深度:
h=h ﹣h =26cm﹣6cm=20cm=0.2m,
1 2
B端顶面受到水的压强:
p= gh=1×103kg/m3×9.8N/kg×0.2m=1960Pa。
答案ρ:20cm;1960Pa。
12.(2021•宜宾模拟)如图所示,一装满水的密闭容器放置在水平桌面上,将其倒置后,水平桌面受到的压力将
不变 ,水对容器底的压强将 不变 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
解:装满水的密闭容器放置在水平桌面上,其对水平桌面的压力等于容器和水的总重力,
将其倒置后,水的质量不变,容器和水的总重不变,
所以,水平桌面受到的压力将不变;
将其倒置后,水的深度不变,
根据p= gh可知,水对容器底部的压强不变;
答案:不ρ变;不变。
13.(2021•郴州中考)如图甲所示的容器放置在水平地面上,该容器上、下两部分都是圆柱体,其横截面积分别
为S 、S ,容器底部装有控制阀门。容器内装有密度为 0.8×103kg/m3的液体,液体通过控制阀门匀速排出的过
1 2
程中,容器底部受到液体的压强p随时间t变化关系如图乙所示。则阀门打开前液体的深度H= 15 cm,上、
下两部分横截面积之比S :S = 1 : 4 。(g取10N/kg)
1 2
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学科网(北京)股份有限公司解:(1)由乙图可知,当t=0s时,p=1200Pa,
由p= gh可得,阀门打开前液体的深度:H= = =0.15m=15cm;
ρ
(2)设容器上面部分液体的高度为h ,h 对应的液体压强p =1200Pa﹣400Pa=800Pa,
1 1 1
则h = = =0.1m=10cm,
1
所以容器下面部分液体的高度为h =H﹣h =15cm﹣10cm=5cm;
2 1
由于匀速排液,则后20s排出液体的体积是前10s排出液体体积的2倍,
由V=Sh可得,上、下两部分液体的体积关系为:2S h =S h ,
1 1 2 2
则上、下两部分的横截面积之比为: = = = 。
答案:15;1:4。
14.(2021•黄石模拟)如图所示,一只锥形烧瓶量得它的上口径与底径之比为1:3,放在水平桌面上,容器内有
两种互不相溶的液体充满容器,且上、下两部分液体恰好深度相同。已知上、下两种液体的密度之比为 :
1 2
=1:2,设上部液体对下部液体的压力为F ,下部液体对瓶底的压力为F ,则F :F = 4 : 2 7 。 ρ ρ
1 2 1 2
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学科网(北京)股份有限公司解:锥形烧瓶的上口径与底径之比r :r =1:3,
1 2
则中间的口径r=
故锥形烧瓶的中间的口径与底径之比:
r:r = :r = :r =2:3,
2 2 2
由S= r2得,锥形烧瓶的中间面积与底面积之比:
S:S =π r2: =r2: =4:9,
2
π π
由p= gh得,上部液体对下部液体的压强:
p
1
=
1
gρh,
下部ρ部液体对瓶底的压强:
p = gh+ gh,
2 1 2
ρ ρ
由p= 得,上部液体对下部液体的压力:
F =p S= ghS,
1 1 1
下部液体对ρ瓶底的压力:
F =p S=( gh+ gh)S ,
2 2 1 2 2
ρ ρ
则 = = = = ,
即:F :F =4:27。
1 2
答案:4:27。
15.(2020•兰州中考)如图所示,一只盛有水的薄壁玻璃杯静止在水平桌面上。杯子重 1N,底面积为30cm2,杯
内水重2N,水深6cm,水的密度为1.0×103kg/m3,g=10N/kg。求:
(1)水杯对桌面的压强;
(2)水对杯底的压力。
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学科网(北京)股份有限公司解:
(1)水杯对桌面的压力:F=G杯子+G水 =1N+2N=3N,
水杯对桌面的压强:p= = =1000Pa;
(2)杯子内水的深度:h=6cm=0.06m,
水对杯底的压强:p'= gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa,
ρ
由p= 可得,水对杯底的压力:F'=p'S=600Pa×30×10﹣4m2=1.8N。
答:(1)水杯对桌面的压强为1000Pa;(2)水对杯底的压力为1.8N。
16.(2021•西宁模拟)如图所示,放在水平桌面上的容器,侧壁上有一开口弯管,弯管内的液面高度h =0.8m,
1
其顶部和底部的面积均为0.1m2,顶部到底部的高度h =0.6m,容器中的液体密度为1.2×103kg/m3,g取10N/
2
kg。求:
(1)液体对容器底部的压强;
(2)液体对容器底部的压力。
(3)液体对容器顶部的压力。
解:(1)最高液面到容器底的距离是h =0.8m,
1
液体对容器底部的压强:
p= gh=1.2×103kg/m3×10N/kg×0.8m=9600Pa,
ρ
(2)由p= 可得,液体对容器底部的压力为:
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学科网(北京)股份有限公司F=pS=9600Pa×0.1m2=960N。
(3)顶部距离液面的深度:h′=h ﹣h =0.8m﹣0.6m=0.2m,
1 2
液体对容器顶部的压强:
p′= gh′=1.2×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2.4×103Pa;
ρ
由p= 得液体对容器顶部的压力:
F′=p′S=2.4×103Pa×0.1m2=240N。
答:(1)液体对容器底部的压强为9600Pa;
(2)液体对容器底部的压力为960N。
(3)液体对容器顶部的压力为240N。
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