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专题 18 液体压强计算
题型 选择题 填空题 作图题 实验题 计算题 总计
题数 15 10 0 0 15 40
一、选择题(共15小题):
1.在“探究液体内部压强”的实验中,小刚在四个相同的烧杯中分别装入密度不同的两种液体A
和B,将压强计的探头分别放在两种液体中,现象如图所示。下列关于此实验的说法中不正确的
是( )
A.比较甲、丙两图可知:丙图中橡皮膜在液体中所受液体压强较大
B.比较甲、乙两图可知:乙图中橡皮膜在液体中所受液体压强较大
C.比较丙、丁两图可知:液体A的密度大于液体B的密度
D.比较甲、丙两图可知:橡皮膜在液体中的深度相同
【答案】A
【解析】解:A、比较甲、丙两图可知,U形管两侧的液面高度差相等,说明两图中橡皮膜在液体中
所受液体压强相等,故A错误;
B、比较甲、乙两图可知,乙图中U形管两侧的液面高度差较大,说明乙图中橡皮膜在液体中所受
液体压强较大,故B正确;
C、比较丙、丁两图可知,U形管两侧的液面高度差相等,说明两图中橡皮膜在液体中所受液体压强
相等,而丙图中橡皮膜所处的深度较小,根据p=ρgh可知,液体A的密度较大,故C正确;
D、比较甲、丙两图可知,U形管两侧的液面高度差相等,说明两图中橡皮膜在液体中所受液体压强
相等,液体密度也相同,根据p=ρgh可知,橡皮膜在液体中的深度相同,故D正确。
故选:A。
2.如图所示,容器中装有水,A点受到水的压强为( )g取10N/kg
A.300Pa
B.800Pa
C.900Pa
D.1100Pa
【答案】C
【解析】根据图得出A点水的深度,根据p=ρgh求出A点受到水的压强。
解:由图可知,A点的深度:h=12cm﹣3cm=9cm=0.09m,
则A点受到水的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.09m=900Pa。故选:C。
3.装有一定量水的细玻璃管斜放在水平桌面上,如图所示,则此时水对玻璃管底部的压强为(
)(g取10N/kg)
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】A.800Pa B.8000Pa C.1000 Pa D.10000Pa
【答案】A
【解析】解:如图,h=8cm=0.08m,
此时水对玻璃管底部的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800pa。
故选:A。
4.如图所示,盛有水的容器静止在水平桌面上,容器重1N,容器中的水重7N,顶部和底部的面积
均为100cm2,顶部到底部的高度h =6cm,侧壁上有一开口弯管,弯管内的水面高度h =8cm;
2 1
水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。下列选项中正确的是( )
A.水对容器顶部的压强为200Pa
B.水对容器底部的压力为7N
C.容器对桌面的压力为9N
D.水对容器底部的压强为600Pa
【答案】A
【解析】解:A.水面到容器顶部的距离h=h﹣h =8cm﹣6cm=2cm=0.02m,水对容器顶部的压强:
1 2
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa,故A正确;
F
B.水对容器底的压强p=p =ρ gh =1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa,由p= 可得,
底 水 1 S
水对容器底部的压力F=pS=800Pa×100×10﹣4m2=8N,故B错误;
C.因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以容器对桌面的压力为:F′=G +G =1N+7N=
容 水
8N,故C错误;
D.水对容器底部的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa,故D错误。
1
故选:A。
5.装有两种不同液体的烧杯置于水平面上如图所示,两液体没有混合。上层液体的高度为h,密度
为0.8ρ;下层液体的高度为2h,密度为ρ。则液体对烧杯底部的压强为( )
A.2.4ρgh B.2.6ρgh C.2.8ρgh D.3ρgh
【答案】C
【解析】解:上层液体的重力为:G =ρgSh;下层液体的重力为:G =ρgSh;
上 1 1 下 2 2
因烧杯是柱形容器,则液体对烧杯底部的压强:
F G +G ρ gSh +ρ gSh
p= = 上 下= 1 1 2 2=0.8ρgh+2ρgh=2.8ρgh。
S S S
故选:C。
6.如图,密闭的奶茶饮料平放在水平桌面上,若将该饮料倒置过来放在桌面上,压力、压强的变
化情况是( )
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】A.杯子对桌面的压力减小
B.杯子对桌面的压强不变
C.杯内奶茶对杯子底的压力减小
D.杯内奶茶对杯子底的压强减小
【答案】D
【解析】解:A、杯子对桌面的压力等于杯子与饮料的重力之和,无论正放,还是倒放,杯子与饮
料的重力不变,则杯子对桌面的压力不变,故A错误;
F
B、杯子对桌面的压力不变,受力面积变大,根据p= 可知,杯子对桌面的压强减小,故B错误;
S
C、倒置前,容器上宽下窄,此时的压力小于饮料的重力;倒置后,容器上窄下宽,此时的压力大
于饮料的重力,杯内奶茶对杯子底的压力增大,故C错误;
D、由图可知,正放时,杯中饮料的深度较大,根据p=ρgh可知,正放时饮料对杯底的压强较大,
即p >p ,故杯内饮料对杯子底的压强减小,故D正确。
甲 乙
故选:D。
7.如图所示,一个封闭容器内盛满水,设水对容器底面产生的压强为 p ,水对容器底面产生的压
1
力为F ,容器对桌面产生的压强为p ,容器对桌面产生的压力为F ;若把容器倒置过来,设水
1 2 2
对容器底面产生的压强为p ,水对容器底面产生的压力为 F ,容器对桌面产生的压强为p ,容
3 3 4
器对桌面产生的压力为F。则( )
4
A.p<p F>F p<p F>F
1 3 1 3 4 2 4 2
B.p=p F>F p>p F=F
1 3 1 3 4 2 4 2
C.p<p F=F p<p F>F
1 3 1 3 4 2 4 2
D.p=p F>F p=p F>F
1 3 1 3 4 2 4 2
【答案】B
【解析】解:封闭容器装满水,倒放后水的深度不变,根据 p=ρgh可知,静止时水对容器底的压
强不变,即p=p;
1 3
F
容器倒放后,受力面积减小,根据公式p= 可知水对容器底压力变小,即F>F;
S 1 3
把容器倒放在桌面上时对桌面的压力仍然等于自身的重力,所以对桌面的压力不变,即F=F;
2 4
倒放以后,与桌面的接触面积减小,即受力面积减小,
F
根据公式p= 可知对桌面的压强变大,即p>p;故B正确。
S 4 2
故选:B。
8.如图所示,甲、乙、丙三容器放在水平桌面上,容器的质量相等,底面积相同,下列说法正确
的是( )
A.若液体对容器底的压强相等,则容器对桌面的压力关系是F =F =F
甲 乙 丙
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】B.若液体对容器底的压强相等,则容器对桌面的压力关系是F >F >F
甲 乙 丙
C.若容器对桌面的压强相等,则液体对容器底部的压力关系是F ′<F ′<F ′
甲 乙 丙
D.若容器对桌面的压强相等,则液体对容器底部的压力关系是F ′>F ′>F ′
甲 乙 丙
【答案】D
F
【解析】解:AB、若液体对容器底部的压强相等,容器的底面积相同,由 p= 可知液体对容器底
S
的压力相同;
由图可知,甲容器上窄下宽,则甲容器中液体对容器底部的压力大于液体的重力,即F >G ;
压 甲液
乙容器是规则柱状体,则乙容器中液体对容器底部的压力等于液体的重力,即F =G ;
压 乙液
丙容器上宽下窄,则丙容器中液体对容器底部的压力小于液体的重力,即F <G ;
压 丙液
由上述分析可知G >G >G ;
丙液 乙液 甲液
已知容器质量相同,则容器对桌面的重力相同,容器对桌面的压力等于容器的重力与液体的重力之
和,由此可知容器对桌面的压力关系为:F <F <F ,故A、B错误;
甲 乙 丙
F
CD、若容器对桌面的压强相等,由p= 可知容器对桌面的压力相等,则容器内液体的重力相等,
S
由图可知,甲容器中液体对容器底部的压力大于液体的重力,即F ′>G ;
甲 液
乙容器中液体对容器底部的压力等于液体的重力,即F ′=G ;
乙 液
丙容器中液体对容器底部的压力小于液体的重力,即F ′<G ;
丙 液
由上述分析可知F ′>F ′>F ′,故C错误,D正确。
甲 乙 丙
故选:D。
9.如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙、丙三个平底容器,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( )
A.容器对桌面的压力:F =F =F
甲 乙 丙
B.容器对桌面的压强:p′ <p′ <p′
甲 乙 丙
C.液体的密度:ρ <ρ <ρ
甲 乙 丙
D.液体对容器底部的压强:p =p =p
甲 乙 丙
【答案】A
【解析】解:AB、容器对桌面的压力等于容器的重力与液体的重力之和,而两容器和甲、乙两种液
体质量相等,所以三容器的总重力相等,所以容器对桌面的压力相等,即F =F =F ,故A正确;
甲 乙 丙
F
因两容器底面积相同,且F =F =F ,由p= 可知,容器对桌面的压强p ′=p ′=p ′,
甲 乙 丙 S 甲 乙 丙
故B错误;
CD、根据题图可知,甲、乙、丙液体的质量相等,丙液体的体积最大,其次是乙的体积,甲的体积
m
最大,根据ρ= 可知,甲的密度最大,丙的密度最小,即ρ >ρ >ρ ,故C错误;
V 甲 乙 丙
因液体深度相同,且ρ >ρ >ρ ,所以由p=ρgh可知,p >p >p ,故D错误。
甲 乙 丙 甲 乙 丙
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】故选:A。
10.如图所示为一杯封口的豆浆正放与倒置在水平桌面上的情况。已知:杯子的质量为 20g。甲图
中,杯子正放时,液面以下1cm的A点处的压强为105Pa,豆浆对杯底的压强为630Pa;乙图中
液面高度比正放时降低了1cm,B点距离杯子封口处1cm,杯子封口处的面积为60cm2。下列判断
正确的是( )
A.甲图中,豆浆对杯底的压强等于杯子对桌面的压强
B.甲图中,豆浆对杯底的压力大于豆浆受到的重力
C.乙图中,豆浆对杯子封口处的压力为3.15N
D.乙图中,豆浆对B点处的压强为525Pa
【答案】C
【解析】解:AB、由图甲可知,正放时,杯中的豆浆柱是上粗下细的,一部分豆浆压的是杯壁,所
以杯底受到的压力小于杯中豆浆的重力,故B错误;
杯子对水平桌面的压力大小等于杯子、豆浆的总重力,因此豆浆对杯底的压力小于杯子对水平桌面
F
的压力,而杯子的底面积几乎相同,由p= 可知,甲图中豆浆对杯底的压强小于杯子对桌面的压
S
强,故A错误;
C、因为甲图中液面以下1cm的A点处的压强为105Pa,所以由p=ρgh可知,
p 105Pa
豆浆的密度:ρ= A = =1.05×103kg/m3,
gh 10N/kg×1×10-2m
A
因为甲图中豆浆对杯底的压强为630Pa,
p 630Pa
所以甲杯中豆浆的深度:h = 甲 = =0.06m=6cm,
甲 ρ g 1.05×103kg/m3×10N/kg
❑
由题意可知,乙图中豆浆的深度:h =h ﹣1cm=6cm﹣1cm=5cm=0.05m,
乙 甲
则乙图中豆浆对杯子封口处的压强:p=ρgh=1.05×103kg/m3×10N/kg×0.05m=525Pa,
F
由p= 可知,乙图中豆浆对杯子封口处的压力:F=pS=525Pa×60×10﹣4m2=3.15N,故C正确;
S
D、由题意可知,乙图中B点豆浆的深度:h=h ﹣1cm=5cm﹣1cm=4cm=0.04m,
B 乙
则乙图中豆浆对B点处的压强:p=ρgh=1.05×103kg/m3×10N/kg×0.04m=420Pa,故D错误。
B B
故选:C。
11.如图所示,完全相同的两个容器中分别装入甲、乙两种不同的液体,下列分析正确的是
( )
A.若甲乙的质量相等,则A点的压强等于B点的压强
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】B.若甲乙的质量相等,则C点的压强小于D点的压强
C.若甲乙对容器底部的压强相等,若要使甲对容器底部的压强小于乙对容器底部的压强,
可以在两容器中分别倒入体积相等的液体
D.若甲乙对容器底部的压强相等,则甲的质量一定大于乙的质量
【答案】C
【解析】解:A、由图可知,甲、乙两容器内液体的体积关系为 V >V ,因两容器中的液体质
甲液 乙液
量相等,所以由m=ρ V可知,两容器内液体的密度关系为ρ <ρ ;
液 甲液 乙液
两容器完全相同,则容器中向外凸出部分的容积V 相同,因ρ <ρ ,所以由G=mg=ρVg
凸 甲液 乙液
可知乙容器中凸出部分的液体重力较大,而两容器中液体的总重力相等,则两容器中柱形部分的液
体重力G ′>G ′,所以由F=G 可知,两容器中液体对容器底部的压力 F >F ;又因
甲液 乙液 柱液 甲液 乙液
为两个容器完全相同,其底面积相同,所以由压强定义式可知,两液体对容器底部的压强p >p
甲液
﹣﹣﹣﹣﹣①
乙液
由图可知,A、B两点到容器底部的距离相等,由p=ρ gh和ρ <ρ 可知,A、B两点到容器
液 甲液 乙液
底部的压强关系为p <p ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②;
A下 B下
因p >p ,所以,由p +p >p +p 可知,p >p ,即甲容器中液体对A点的压强大于乙
甲液 乙液 A上 A下 B上 B下 A上 B上
容器中液体对B点的压强,故A错误;
B、由图可知,C、D两点到容器底部的距离相等,由p=ρ gh和ρ <ρ 可知,C、D两点到
液 甲液 乙液
容器底部的压强关系为p <p ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③;
C下 D下
因p >p ,所以,由p +p >p +p 可知,p >p ,即甲容器中液体对C点的压强大于
甲液 乙液 C上 C下 D上 D下 C上 D上
乙容器中液体对D点的压强,故B错误;
C、若甲乙对容器底部的压强相等,由图可知,甲、乙两容器内液体的深度关系为 h >h ,所
甲液 乙液
以由p=ρ gh可知,两容器内液体的密度关系为ρ <ρ ,在两容器中分别倒入体积相等的
液 甲液 乙液
液体,因两容器相同,则容器内液体升高的高度相等,即△h =△h ,由p=ρ gh和ρ <ρ
甲 乙 液 甲液
可知,两容器内液体对容器底部的压强增加量关系为△p <△p ,则甲对容器底部的压强小于
乙液 甲 乙
乙对容器底部的压强,故C正确;
D、若甲乙对容器底部的压强相等,因两容器相同,由F=pS知甲乙对容器底部的压力相等,则容
器竖直方向上的甲的质量等于乙的质量,所以ρ <ρ ,即容器凸起部分的甲的质量小于乙的质
甲 乙
量,所以总的甲的质量小于乙的总的质量,故D错误。
故选:C。
12.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 和p ,容器底部受到水和酒精的压力分别为F 和F ,则下列选项中正确的是( )
甲 乙 甲 乙
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】A.p >p ,F <F B.p <p ,F <F
甲 乙 甲 乙 甲 乙 甲 乙
C.p >p ,F >F D.p <p ,F =F
甲 乙 甲 乙 甲 乙 甲 乙
【答案】B
m
【解析】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 ρ= 的变形
V
式m=ρV可知,凸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,即F <F ,故CD错误;
甲 乙
F
由p= 知,水对容器底部的压力小于酒精对容器底部的压强,即p <p ,故B正确,A错误。
S 甲 乙
故选:B。
13.如图,两个完全相同的容器中分别装有甲和乙两种不同的液体。下列判断正确的是( )
A.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
B.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
C.若甲和乙的质量相等,则甲的密度小于乙的密度
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
【答案】B
【解析】解:AB、甲和乙对容器底部的压强相等,由图可知,甲的深度小于乙的深度,根据 p=
ρgh可得,甲的密度大于乙的密度;
采用割补法:由于p =p ,两容器完全相同,根据F=pS可知,甲、乙两容器底部的压力F =F
甲 乙 甲
;设缺口部分体积为V,则有:m g+ρ Vg=m g+ρ Vg,即m ﹣m =(ρ ﹣ρ )V<0,即
乙 甲 甲 乙 乙 甲 乙 乙 甲
m <m ,故A错误,B正确;
甲 乙
m
CD、甲和乙的质量相等,甲液体的体积小于乙液体的体积,由 ρ= 可得,甲的密度大于乙的密度,
V
ρ >ρ ;
甲 乙
由割补法可知,甲对容器底部的压力F =m g+ρ gV,
甲 甲 甲
乙对容器底部的压力F =m g+ρ gV,而m =m ,ρ >ρ ,所以F >F ,
乙 乙 乙 甲 乙 甲 乙 甲 乙
F
又因为两容器的底面积相等,所以根据公式p= 可知,p >p ,故CD错误。
S 甲 乙
故选:B。
14.如图所示,容器下部横截面积为S 上部横截面积S 的3倍,当由管口注入重为20N的某种液体
2 1
时,上部液体与容器的下部等高,则液体对容器底部的压力为( )
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】A.20N B.25N C.30N D.15N
【答案】C
【解析】解:由题意可知,S=3S,容器内上部液体与容器的下部等高,
2 1
则容器内液体的体积:V=Sh+Sh=Sh+3Sh=4Sh,
1 2 1 1 1
设液体的密度为ρ,则液体的重力:G=mg=ρVg=ρ×4Shg=20N,
1
则ρShg=5N,液体对容器底部的压强:p=ρg×2h=2ρgh,
1
液体对容器底部的压力:F=pS=2ρgh×3S=6ρShg=6×5N=30N。
2 1 1
故选:C。
15.如图所示,质量为4kg,边长为10cm的实心正方体A放在水平面上。一薄壁圆柱形容器B也置
于水平面上,底面积为80cm2,内盛有1.6kg的水。则下列说法正确的是( )
A.正方体A的密度为2×103kg/m3
B.容器B底部受到的水的压强为2×104Pa
C.若沿竖直方向将A切去5cm,则A剩余部分对地面的压强将变小
D.若沿水平方向将A切去5cm,则A剩余部分对地面的压强等于容器B中水对容器底部的压强
【答案】D
m 4kg
【解析】解:A、正方体A的密度为:ρ= A = =4×103kg/m3,故A错误;
V (10×10-2m) 3
A
m 1.6kg
B、水的体积为:V = 水= =1.6×10﹣3m3,
水 ρ 1.0×103kg/m3
水
V 1.6×10-3m3
则水深为:h= 水= =0.2m,
S 80×10-4m2
B
容器B底部受到的水的压强为:p=ρ gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa,故B错
水
误;
F G mg ρShg
C、若沿竖直方向将A切去5cm,由p= = = = =ρgh可知,A剩余部分对地面的压强
S S S S
将不变,故C错误;
D、若沿水平方向将A切去5cm,则A剩余部分的高度为10cm﹣5cm=5cm,
5cm 1 1
A剩余部分对地面的压力为:F'=G'= ×G = ×mg= ×4kg×10N/kg=2N,
A 10cm A 2 A 2
F' 2N
= = =
则A剩余部分对地面的压强为:p' 2×103Pa,
S (10×10-2m) 2
A
则A剩余部分对地面的压强等于容器B中水对容器底部的压强,故D正确。
故选:D。
二、填空题(共10题):
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】16.如图甲,有一密闭的圆台形容器,内装一定质量的液体,如果把它倒置,如图乙,液体对容器
底面的压力变化是 ,压强的变化是 。(两空均选填“增大”、“不变”或“减
小”)
【答案】减小;增大。
【解析】(1)倒置后,液体深度增大,由液体压强公式得出容器底受到液体压强的变化情况;
(2)倒置后容器底受到的压强变大,但受力面积变小。若利用F=ps,则不好判断压力的变化情况。
对于这种上下口不一样大的容器,可以通过比较对容器底的压力与液体重的大小关系,得出倒置前
后对容器底的产生的压力大小关系。
解:倒置后,液体深度h增大,根据p=ρgh可知,液体对容器底面的压强增大;
如图,正放时,液体对容器底的压力:F=pS=ρghS>G ,
液
倒置时,液体对容器底的压力:F′=p′S′=ρgh′S′<G ,
液
比较可知F′<F,即液体对容器底面的压力将减小。
故答案为:减小;增大。
17.在一个重2N,底面积为0.01m2的容器里装8N的水,容器中水的深度为0.05m。把它放在水平
桌面上,如图所示(g=10N/kg)。水对容器底部压强 Pa,容器对桌面压强
Pa。
【答案】500;1000。
【解析】解:(1)水对容器底部的压强为:p=ρ gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa。
水
(2)容器对桌面的压力大小为:F=G +G =8N+2N=10N。
水 容器
F 10N
= = =
容器对桌面的压强为:p′ 1000Pa。
S 0.01m2
故答案为:500;1000。
18.如图,两端开口的玻璃管一端贴附一张轻质塑料片,将其插入水中,塑料片至水面有18 cm深,
然后从上端管口徐徐倒入酒精,那么从塑料片算起,倒入的酒精 cm,塑料片脱离下端
口下沉;若玻璃管粗2 cm2,那么倒入的酒精质量为 g(ρ =0.8×103kg/m3)。
酒精
【答案】22.5;36。
【解析】(1)液体压强公式为:p=ρgh;题目中,水对塑料片向上的压强与酒精对塑料片向下的
压强达到平衡,即压强相等;再根据p=ρgh,变形后可求酒精的高度。
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】(2)体积公式为:V=Sh,质量计算公式为:m=ρV;代入题目信息可求质量。
解:(1)水对塑料片向上的压强与酒精对塑料片向下的压强达到平衡,即压强相等;
故有:p =p ;即ρ gh水=ρ gh ;
水 酒 水 酒 酒
得:1.0×103kg/m3×10N/kg×0.18m=0.8×103kg/m3×10N/kg×h ;故h =0.225m=22.5cm;
酒 酒
(2)酒精的体积为:V=Sh =2cm2×22.5cm=45cm3;
酒
m
由ρ= 得酒精的质量为:m=ρ V=0.8g/cm3×45cm3=36g;
V 酒
故答案为:22.5;36。
19.如图所示,水平桌面上有两个重力不计的圆柱形容器A、B,横截面积均为5.0×10﹣3m2,A的
底面向上凸起,B的底面为平面。在两容器中均加入重为10N的水,则B对桌面的压强为
Pa。若A、B容器的水中同一高度处压强分别为p、p,则p p,A、B容器对桌面的压强
A B A B
分别为p′、p′,则p′ p′(大于/小于/等于)。
A B A B
【答案】2×103;大于;大于。
【解析】解:(1)B装有水10N,则对水平桌面的压力为:F=G=10N;
F 10N
那么B容器对桌面的压强:p = = = 2×103Pa。
S 5.0×10-3m2
(2)两容器的横截面积相同,所装水量相同,由于A的容器底向上凸出,所以A容器内的液面高
度要大于B容器内的液面高度,即:h>h;
A B
取两容器同一高度h处的两点,则这两点分别距A、B的液面高度为:H=h﹣h,H=h﹣h;
A A B B
显然,H >H ,若A、B容器的水中同一高度处压强分别为p 、p ,则p =ρgH ,p =ρgH ,因
A B A B A A B B
为H>H,所以p>p;
A B A B
(3)A、B的质量忽略不计,而所装水量相同,因此它们对于桌面的压力都等于水的重力,即 F =
A
F=G=10N;
B
F
因为A的底面向上凸起,B的底面为平面,与桌面的接触面积关系为:S <S ;由p= 得:p >
A B S A
p。
B
故答案为:2×103;大于;大于。
20.如图所示,水平面上的两个薄壁圆柱形容器中分别盛有体积相同的甲、乙两种液体且甲对容器
底部的压强等于乙对容器底部的压强。现在甲容器中浸没甲球,在乙容器中浸没乙球,且甲球
体积大于乙球体积(液体不溢出),甲、乙两液体对容器底部压力增加量分别为△F △F
甲
,甲、乙两液体对容器底部压强增加量分别为△p △p (均选填“大于”、“等于”或
乙 甲 乙
“小于”)。
【答案】大于;大于。
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】【解析】解:(1)由图可知:h <h ;由于甲对容器底部的压强等于乙对容器底部的压强,
甲 乙
根据p=ρgh可知:ρ >ρ ;
甲 乙
在甲容器中浸没甲球,在乙容器中浸没乙球,且甲球体积大于乙球体积(液体不溢出),
则V >V ;
排甲 排乙
根据F =ρ gV 可知:F >F ;
浮 液 排 浮甲 浮乙
由于两个容器是薄壁圆柱形,则液体对容器底部压力增加量△F=G =F ;
排 浮
所以,△F >△F ;
甲 乙
F F G ρ gV F G ρ gV
(2)由F=G=mg=ρgV和p= 可知:p = 甲= 甲= 甲 甲 ;p = 乙= 乙= 乙 乙 ;
S 甲 S S S 乙 S S S
甲 甲 甲 乙 乙 乙
根据题意可知:V =V ;p =p ;
甲 乙 甲 乙
ρ gV ρ gV ρ ρ
则
甲 甲= 乙 乙
;即
甲= 乙
;
S S S S
甲 乙 甲 乙
△F ρ gV △F ρ gV
因为△p = 甲= 甲 排甲 ,△p = 乙= 乙 排乙 ,
甲 S S 乙 S S
甲 甲 乙 乙
由于V >V ;则△p >△p 。
排甲 排乙 甲 乙
故答案为:大于;大于。
21.如图所示,一个底面积为2×10﹣2m2的薄壁柱形容器放在水平桌面中央,容器高 0.15米,内盛
有0.1米深的水,水对容器底部的压强 pa。当把一个质量为3千克实心正方体A放入水
中后,容器对桌面压强的增加量是1000帕,物体A的密度大小为 kg/m3。
【答案】1000;1.5×103。
【解析】解:(1)已知水的深度为:h =0.1m,
水
所以水对容器底部的压强为:p =ρ gh =1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000pa。
水 水 水
(2)正方体的重力为:G=mg=3kg×10N/kg=30N,
A
容器的底面积为:S=2×10﹣2m2,
正方体放入水中后容器对桌面压强的增加量为:△p=1000pa,
F
由公式p= 可知,正方体A放入水中后容器对桌面压力的增加量为:
S
△F=△pS=1000pa×2×10﹣2m2=20N,
因为:△F<G,所以有水溢出,
A
溢出水的重力为:G =G﹣△F=30N﹣20N=10N,
溢出 A
G 10N
根据公式G=mg可知溢出水的质量为:m = 溢出= =1kg,
溢出 g 10N/kg
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】m m 1kg
根据公式ρ= 可知溢出水的体积为:V = 溢出= =1×10﹣3m3,
V 溢出 ρ 1×103kg/m3
水
容器内水增加的体积为:V =S(h﹣h )=2×10﹣2m2×(0.15m﹣0.10m)=1×10﹣3m3,
增加 水
物体受到的浮力:
F =ρ gV =ρ g(V +V )=1.0×103kg/m3×10N/kg×(1×10﹣3m3+1×10﹣3m3)=
浮 水 排 水 溢出 增加
20N,
因物体受到的F <G,
浮 A
所以,物体A完全浸没(沉底),
则物体A的体积为:V=V =V +V =1×10﹣3m3+1×10﹣3m3=2×10﹣3m3,
A 排 溢出 增加
m 3kg
物体A的密度为:ρ = A = =1.5×103kg/m3。
A V 2×10-3m3
A
故答案为:1000;1.5×103。
22.如图所示,重4N,底面积为100cm2薄壁圆柱形容器A(容器足够高)放置于水平桌面上,里面
盛有5cm深的水,则容器对桌面的压强为 Pa;将另一质量为0.54kg,底面积为50cm2,密
度为 0.9g/cm3的实心圆柱体 B 竖直放入容器 A 中,待水静止后,水对容器底的压强为
Pa。
【答案】900;1000。
【解析】解:(1)水的体积:V=Sh=100cm2×5cm=500cm3=5×10﹣4m3,
则水的重力G =mg=ρ Vg=1×103kg/m3×5×10﹣4m3×10N/kg=5N,
水 水
由题意可知,容器对桌面的压力等容器和水的重力之和,
所以,容器对桌面的压力F=G +G =4N+5N=9N,
容 水
F 9N 9N
= = = =
容器对桌面的压强:p 900Pa。
S 100cm2 0.01m2
m 0.54kg 540g
(2)有题意可知,V = B= = =600cm3,
B ρ 0.9g/cm3 0.9g/cm3
B
V 600cm3
h = B= =12cm,
B S 50cm2
B
如果B是漂浮的,则此时有F =G,
浮 B
即:ρ gSh =ρVg,
水 B B浸 B B
解得:h =10.8cm,即物体要漂浮,水的深度至少为10.8cm,
B浸
V 500cm3
如果B是沉底的,此时水深h =V = =10cm<h <h,
水 S-S 100cm2-50cm2 B浸 B
B
说明B是沉底的,此时水深为h =10cm=0.1m,
水
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】则水对容器底的压强为:p=ρ gh =1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa。
水 水
故答案为:900;1000。
23.如图,甲、乙两个完全相同的薄壁圆柱形容器置于水平桌面上,两容器底部用一根细管相连,
开始时阀门K关闭。容器底面积均为4×10﹣2m2,甲中盛有深为0.4m的水,乙中放一底面积为
2×10﹣2m2、高为0.4m的圆柱形木块,且甲中水对容器底部的压强是木块对乙底部压强的 2倍,
则木块的密度为 kg/m3;打开阀门,根据 原理,最终两液面甲、乙相平,
在此过程进入乙容器中水的质量为 kg。(ρ =1×103kg/m3)
水
【答案】0.5×103;连通器;6。
【解析】解:甲中水对容器底部的压强为:p =ρ gh =1×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4000Pa,
水 水 水
1 1
木块对乙容器底的压强为:p = p = ×4000Pa=2000Pa,
木 2 水 2
F G ρVg ρShg p 2000Pa
根据 p= = = = =ρgh 可得木块的密度为:ρ = 木 = =
S S S S 木 gh 10N/kg×0.4m
木
0.5×103kg/m3;
由于木块的密度小于水的密度,所以木块刚好在水中漂浮时,受到的浮力等于木块的重力,
即 F =G ,则有:ρ gV =ρ gV ,即:1×103kg/m3×V =0.5×103kg/m3×2×10﹣
浮 木 水 排 木 木 排
2m2×0.4m
解得:V =4×10﹣3m3,
排
V 4×10-3m3
此时木块浸入水中的高度为:h = 排= =0.2m,
浸 S 2×10-2m2
木
即此时乙中水的高度为:h =h =0.2m,
乙水 浸
此时乙中水的体积为:V =h (S ﹣S )=0.2m×(4×10﹣2m2﹣2×10﹣2m2)=4×10﹣3m3,
乙水 浸 乙 木
甲容器中水的体积为:V =S h =4×10﹣2m2×0.4m=1.6×10﹣2m3,
水 甲 水
则甲中水的体积为:V =V ﹣V =1.6×10﹣2m3﹣4×10﹣3m3=1.2×10﹣2m3,
水甲 水 乙水
V 1.2×10-2m3
此时甲中水深度为:h = 水甲= =0.3m>0.2m,
水甲 S 4×10-2m2
甲
由连通器原理可知,当水不再流动时,两侧水面相平,故此时水仍在流动。
当水不再流动时,由于容器底面积相同,所以甲中水的体积等于乙中水和木块排开水的体积之
和,
则乙中水的体积为:
1 1
V ′= (V +V )﹣V = ×(1.6×10﹣2m3+4×10﹣3m3)﹣4×10﹣3m3=6×10﹣3m3,
乙水 2 水 排 排 2
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】乙容器中水的质量为:Δm =ρ V ′=1×103kg/m3×6×10﹣3m3=6kg。
水 水 乙水
故答案为:0.5×103;连通器;6。
24.如图甲所示,足够高的圆柱形容器A底面积为300cm2、装有8cm深的水,则容器中水的质量为
kg,一个质量分布均匀且不吸水、高为40cm的长方体B放置在水平桌面上,若将B水
平切去高度为h的部分,并将切去部分竖直缓慢放入A中,水的深度h 随切去高度h的变化关
水
系如图乙所示,当切去的高度h为 cm时,B剩余部分对水平桌面的压强和水对容器底部
的压强相等。(g=10N/kg,ρ =1.0×103kg/m3)
水
【答案】2.4;22。
【解析】解:(1)容器内水的体积:V =S h =300cm2×8cm=2400cm3=2.4×10﹣3m3,
水 容 水
m
由ρ= 可得,容器内水的质量:m =ρ V =1.0×103kg/m3×2.4×10﹣3m3=2.4kg;
V 水 水 水
(2)由乙图可知,将B水平切去高度为:h=18cm时,放入水中恰好漂浮,浸在水中深度:h =
1 水1
12cm,
设B的底面积为S,B的密度为ρ,
B B
则B水平切取的体积:V =Sh,质量:m =Shρ,重力:G =Shρg;
B1 B 1 B1 B 1 B B1 B 1 B
切取的B排开水的体积:V =Sh ,由阿基米德原理可知,
排1 B 水1
物块受到的浮力为:F =ρ gV =ρ gSh ;
浮1 水 排1 水 B 水1
根据漂浮的条件,F =G ,即ρ gSh =Shρg,
浮1 B1 水 B 水1 B 1 B
h 12cm 2
解得:ρ = 水1 ρ = ×1g/cm3= g/cm3;
B h 水 18cm 3
1
由乙图知,当h≤18cm时,h 随h变化的图像是直线,故设:h =kh+b,
水 水
将h=0,h =8cm代入得:8cm=k×0+b……①;
0 水0
将h=18cm,h =12cm代入得:12cm=k×18cm+b……②;
1 水1
2
解①②联立方程组得:k= ,b=8cm,
9
2
所以当h≤18cm时,h = h+8cm;
水 9
由题意:当切去的高度h为某一值时,B剩余部分对水平桌面的压强和水对容器底部的压强相等,
B剩余部分对水平桌面的压强:p =ρgh =ρg(h ﹣h),
B剩 B 剩 B B总
水对容器底部的压强:p =ρ gh ,
水 水 水
由p =p 知:ρg(h ﹣h)=ρ gh ,
B剩 水 B B总 水 水
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】2 2
ρ h g/cm3 h+8cm
B = 水 ,即: 3 9 ,解得:h=21cm>18cm,不合题意,舍去;
ρ h -h =
水 B总 1.0g/cm3 40cm-h
故在h≤18cm范围内不存在:当切去的高度h为某一值时,B剩余部分对水平桌面的压强和水对
容器底部的压强相等;
所以当切去的高度h为某一值时,B剩余部分对水平桌面的压强和水对容器底部的压强相等,h
>18cm,此时h =12cm不变;
水2
B剩余部分对水平桌面的压强:p =ρgh =ρg(h ﹣h),
B剩2 B 剩2 B B总 2
水对容器底部的压强:p =ρ gh ,
水2 水 水2
由p =p 得,ρg(h ﹣h)=ρ gh ,
B剩2 水2 B B总 2 水 水2
2
ρ h g/cm3
所以, B = 水2 ,即: 3 12cm ,解得h=22cm>18cm,符合题意;
ρ h -h = 2
水 B总 2 1.0g/cm3 40cm-h
2
故当切去的高度h为22cm时,B剩余部分对水平桌面的压强和水对容器底部的压强相等。
故答案为:2.4;22。
25.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。容器内装有水,水通过控制阀门匀速排出的过程中,容器底部
1 2
受到水的压强p随时间t变化关系如图乙所示。则阀门打开前水的深度H= cm,上、下两
部分横截面积之比S:S= 。(水的密度为1×103kg/m3)
1 2
【答案】12;1:4。
【解析】解:(1)由乙图可知,当t=0s时,p=1200Pa,
p 1200Pa
= = =
由 p=ρgh 可得,阀门打开前液体的深度:H 0.12m=
ρg 1.0×103kg/m3×10N/kg
12cm;
(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
p 800Pa
则h = 1 = =0.08m=8cm,
1 ρg 1.0×103kg/m3×10N/kg
所以容器下面部分液体的高度为h=H﹣h=12cm﹣8cm=4cm;
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:2Sh=Sh,
1 1 2 2
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】S h 4cm 1
则上、下两部分的横截面积之比为: 1= 2 = = 。
S 2h 2×8cm 4
2 1
故答案为:12;1:4。
三、计算题(共15小题):
26.如图所示,一个杯子放在水平桌面上,杯子重为2N,其底面积为100cm2,内装水的高度h=
0.1m,水的重力G=15N。(g取10N/kg,ρ =1.0×103kg/m3)。求:
水
(1)桌面受到的压力F ;
桌
(2)桌面受到的压强p ;
桌
(3)杯子底部受到的水的压强p ;
水
(4)杯子底部受到的水的压力F 。
水
【答案】(1)桌面受到的压力为17N;(2)桌面受到的压强为1700Pa;
(3)杯子底部受到的水的压强为1000Pa;(4)杯子底部受到的水的压力为10N。
【解析】解:(1)水平面上的物体受到的压力等于自身的重力,桌面受到的压力等于水的重力和
杯子的重力之和,即F =G +G =2N+15N=17N;
桌 水 杯
F 17N
(2)桌面受到的压强:p = 桌= =1700Pa;
桌 S 100×10-4m2
(3)水对杯子底部的压强:p =ρ gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;
水 水
(4)杯子底部受到的水的压力:F =pS=1000Pa×100×10﹣4m2=10N。
水
答:(1)桌面受到的压力为17N;(2)桌面受到的压强为1700Pa;
(3)杯子底部受到的水的压强为1000Pa;(4)杯子底部受到的水的压力为10N。
27.如图,学生课桌质量为10kg,桌子与地面有四个接触面,每个接触面的面积为4×10﹣4m2;某同
学将底面积为2×10﹣3m2、质量为200g,容量为1L、装满水后水深为15cm的塑料水杯放在课桌的
桌面上。(取g=10N/kg)求:
(1)水对塑料水杯底部的压强;
(2)塑料水杯对桌面的压强;
(3)课桌对地面的压强。
【答案】(1)水对塑料杯底的压强为1.5×103Pa;(2)杯对桌面的压强为6×103Pa;
(3)课桌对地面的压强为7×104Pa。
【解析】解:(1)水对塑料杯底的压强:p =ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=
水
1.5×103Pa;
(2)装满水后水的体积:V=1L=1×10﹣3m3,
m
由ρ= 可得,水的质量:m =ρV=1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3=1kg,
V 水
杯对桌面的压力:F=G +G =(m +m )g=(0.2kg+1kg)×10N/kg=12N,
杯 水 杯 水
F 12N
杯对桌面的压强:p = = = 6×103Pa;
S 2×10-3m2
(3)课桌的重力:G =m g=10kg×10N/kg=100N,
桌 桌
课桌对地面的压力:F′=G +G +G =12N+100N=112N;
杯 水 桌
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】F' 112N
课桌对地面的压强:p′ = = = 7×104Pa。
S' 4×10-4m2×4
答:(1)水对塑料杯底的压强为1.5×103Pa;(2)杯对桌面的压强为6×103Pa;
(3)课桌对地面的压强为7×104Pa。
28.将重为20N的平底空水桶,底面积为600cm2.水桶内装有40cm深的水,放在水平地面上,如图
甲所示,此时水对水桶底的压强比水桶对地面的压强小1000Pa.当小朵用竖直向上的力F提水
桶,但没有提起来时,如图乙所示,此时水桶对地面的压强为2000Pa,g=10N/kg。求:
(1)水对桶底的压强;
(2)桶内水的重力;
(3)竖直向上的力F的大小。
【答案】(1)水对桶底的压强为4000Pa;(2)桶内水的重力为280N;
(3)竖直向上的力F的大小为180N。
【解析】解:(1)水桶内水的深度:h=40cm=0.4m,
水对桶底的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4000Pa;
(2)因图甲中水对水桶底的压强比水桶对地面的压强小1000Pa,
所以,水桶对地面的压强p′=4000Pa+1000Pa=5000Pa,
F
由p= 可得,地面受到水桶的压力:F′=p′S=5000Pa×600×10﹣4m2=300N,
S
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,水和水桶的总重力G =F′=300N,
总
则桶内水的重力:G =G ﹣G =300N﹣20N=280N;
水 总 桶
(3)图乙中水桶对地面的压强为2000Pa,
则图乙中水桶对地面的压力:F″=p″S=2000Pa×600×10﹣4m2=120N,
竖直向上的力F的大小:F=G ﹣F″=300N﹣120N=180N。
总
答:(1)水对桶底的压强为4000Pa;(2)桶内水的重力为280N;
(3)竖直向上的力F的大小为180N。
29.底面积分别为4×10﹣2m2和1×10﹣2m2的甲、乙两个容器分别盛有相同深度的酒精和水,如图所
示,通过测量得到甲容器内酒精的体积为 2×10﹣2m3。(酒精的密度为 0.8×103kg/m3,g取
10N/kg)求:
(1)甲容器内酒精的质量m。
(2)乙容器底部受到的水的压强p。
(3)某同学在两容器中分别抽去相同体积的液体后,使剩余部分的液体对甲、乙容器底部的压
强相等,那么在两容器中分别抽去液体的体积为多少?
【答案】(1)甲容器内酒精的质量为16kg。(2)乙容器底部受到的水的压强为5000Pa。
(3)在两容器中分别抽去1.25×10﹣3m3的液体后,剩余部分的液体对甲、乙容器底部的压强相等。
m
【解析】解:(1)∵ρ= ,
V
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】∴酒精的质量为m =ρ •V =0.8×103kg/m3×2×10﹣2m3=16kg;
酒精 酒精 酒精
V 2×10-2m3
(2)水的深度为h =h = 酒精= =0.5m,
水 酒精 S 4×10-2m2
甲
水对乙容器底的压强为p =ρ gh =1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5000Pa;
水 水 水
(3)乙容器中水的体积为V =S •h =1×10﹣2m2×0.5m=0.5×10﹣2m3;
水 乙 水
V -△V V -△V
设从两容器中抽出液体的体积为△V,根据题意得:ρ g• 酒精 =ρ g• 水
酒精 S 水 S
甲 乙
2×10-2m3-△V
代 入 数 值 , 得 : 0.8×103kg/m3×10N/kg× =1.0×103kg/m3×10N/kg
4×10-2m2
0.5×10-2m3-△V
×
1×10-2m2
解得△V=1.25×10﹣3m3。
答:(1)甲容器内酒精的质量为16kg。(2)乙容器底部受到的水的压强为5000Pa。
(3)在两容器中分别抽去1.25×10﹣3m3的液体后,剩余部分的液体对甲、乙容器底部的压强相等。
30.如图所示,在水平桌面上,有一重为2N的实心小球和一底面积为2×10﹣3m2的薄壁圆柱形容器,
容器中装有水,现将小球轻轻放入容器后,小球浸没在水中并静止在容器底部,水未溢出,分
别测出小球放入前后水对容器底部的压强p ,如表所示。(ρ =l×103kg/m3,g取I0N/kg)
水 水
求:
状态 浸入前 浸没后
p /Pa 2000 2400
水
(1)小球的体积;
(2)小球的密度;
(3)放入小球后,薄壁圆柱形容器底部所受小球的压力;
(4)放入小球后,水平桌面增加的压强。
【答案】(1)小球的体积为8×10﹣5m3;(2)小球的密度为2.5×103kg/m3;
(3)薄壁圆柱形容器底部所受小球的压力是 1.2N;(4)放入小球后,水平桌面增加的压强
1000Pa。
【解析】解:(1)由表中数据可知,小球浸入前,水对容器底的压强p =2000Pa,
水1
p 2000Pa
由p=ρ gh可知容器中水的深度:h = 1 = =0.2m;
水 水1 ρ g 1.0×103kg/m3×10N/kg
水
球浸没后,水对容器底的压强p =2400Pa,
水2
p 2400Pa
由p=ρ gh可知容器中水的深度:h = 2 = =0.24m;
水 水2 ρ g 1.0×103kg/m3×10N/kg
水
容器中水的深度变化:Δh =h ﹣h =0.24m﹣0.2m=0.04m,
水 水2 水1
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】因为小球浸没,所以小球的体积:V=V =S×Δh =2×10﹣3m2×0.04m=8×10﹣5m3;
排 水
G 2N
(2)根据G=mg可知小球的质量m= = =0.2kg,
g 10N/kg
m 0.2kg
小球的密度:ρ = = = 2.5×103kg/m3。
V 8×10-5m3
(3)根据阿基米德原理知小球受到的浮力 F =ρ gV =1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣5m3=
浮 水 排
0.8N,
小球静止时,受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力、支持力的作用,由力的平衡条件可得,
受到的支持力F =G﹣F =2N﹣0.8N=1.2N;
支 浮
薄壁圆柱形容器底部所受小球的压力F =F =1.2N;
压 支
(4)放入小球后,容器对桌面的压力增加量等于小球的重力,即ΔF=G=2N;
ΔF 2N
= = =
容器对水平桌面增加的压强:Δp 1000Pa。
S 2×10-3m2
答:(1)小球的体积为8×10﹣5m3;(2)小球的密度为2.5×103kg/m3;
(3)薄壁圆柱形容器底部所受小球的压力是1.2N;(4)放入小球后,水平桌面增加的压强
1000Pa。
31.如图所示,边长为0.1m,密度为4×103kg/m3的均匀正方体甲和底面积为2×10﹣2m2、高为0.3m
的薄壁圆柱形容器乙置于水平桌面上,乙容器内盛有 0.2m深的水。(ρ =1.0×103kg/m3,g=
水
10N/kg)求:
(1)求甲的质量;
(2)求水对容器底的压力;
(3)现将一个体积为3×10﹣3m3的物体丙分别置于正方体甲上方和浸没在乙容器内的水中,甲
对桌面压强的增加量Δp 恰好为水对乙容器底部压强增加量Δp 的3.6倍,求:物体丙的
甲 水
密度ρ 。
丙
【答案】(1)甲的质量m 为4kg;(2)水对乙容器底部的压强p 为2000pa;
甲 水
(3)物体丙的密度ρ 是1.2×103kg/m3。
丙
【解析】解:(1)物体的体积为:V =a 3=(0.1m)3=10﹣3m3,
甲 甲
m
根据ρ= 可知,甲物体的质量为:m =ρ V =4×103kg/m3×10﹣3m3=4kg;
V 甲 甲 甲
(2)水对容器底部的压强为:p =ρ gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa,
水 水
F
由p= 可知,所以水对容器底的压力为:F=pS=2000Pa×2×10﹣2m2=40N;
S
(3)丙浸没在乙容器内的水中,所以排开水的体积V =V =3×10﹣3m3,
排 丙
V 3×10-3m3
所以水面上升的高度为:h'= 排= =0.15m,
S 2×10-2m2
乙
容器高0.3m,原来水深0.2m,物体丙浸没后部分水溢出,水面升高Δh=0.1m,
由题意知,甲对桌面压强的增加量Δp 恰好为水对乙容器底部压强增加量Δp 的3.6倍,
甲 水
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】即Δp =3.6Δp ,
甲 乙
ΔF
则:
甲=3.6ρ
gΔh,
S 水
甲
而ΔF =m g=ρ V g,
甲 丙 丙 丙
S =a 2=(0.1m)2=0.01m2,
甲 甲
ρ V g
则: 丙 丙 =3.6ρ g△h,
S 水
甲
ρ ×3×10-3m3
化简代入数据可得: 丙 =3.6×1×103kg/m3×0.1m,
0.01m2
解得:ρ =1.2×103kg/m3。
丙
答:(1)甲的质量m 为4kg;(2)水对乙容器底部的压强p 为2000pa;
甲 水
(3)物体丙的密度ρ 是1.2×103kg/m3。
丙
32.如图所示,质量为10kg,底面积为500cm2的圆柱体A放在水平面上,一薄壁圆柱形容器B也置
于水平面上,该容器足够高,底面积为200cm2,内盛有8kg的水,若将一物体M分别放在圆柱体
A上表面的中央和浸没在容器B的水中时,圆柱体A对水平面的压强变化量和水对容器B底部压
强的变化量相等。求:
(1)未放上物体M时,圆柱体A对水平地面的压强;
(2)未放入物体M时,容器B中液体的高度;
(3)物体M的密度。
【答案】(1)未放上物体M时,圆柱体A对水平地面的压强为2×103Pa;
(2)未放入物体M时,容器B中液体的高度为0.4m;
(3)物体M的密度为2.5×103kg/m3。
【解析】解:(1)圆柱体对地面的压力等于圆柱体的重力,即F=G=mg=10kg×10N/kg=100N,
F 100N
未放上物体M时,圆柱体A对水平地面的压强为:p = = = 2×103Pa;
S 500×10-4m2
m 8kg
(2)利用密度公式得,水的体积为:V= 水= =0.008m3,
ρ 103kg/m3
水
V 0.008m3
故由V=Sh可得,未放入物体M时,容器B中水的高度为h = 水= =0.4m;
水 S 0.02m2
容
ΔF mg
= =
(3)设物体M的质量为m,则圆柱体甲对地面压强的增加量Δp ,
A S S
A A
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】V
M
水对容器乙底部压强增加量Δp=ρ Δhg=ρ g,
B 水 水 S
B
mg V
= M
由于△p=△p,即: ρ g,
A B S 水 S
A B
m ρ S 103kg/m3×500×10-4m3
所以,物体的密度:ρ = = 水 A = =2.5×103kg/m3。
M V S 200×10-4m3
M B
答:(1)未放上物体M时,圆柱体A对水平地面的压强为2×103Pa;
(2)未放入物体M时,容器B中液体的高度为0.4m;
(3)物体M的密度为2.5×103kg/m3。
33.如图所示,水平桌面上放有圆柱形溢水杯,它的重为3N、底面积为300cm2、溢水口距杯底
20cm,内装有18cm深的水。将一边长为10cm、密度为0.9g/cm3的正方体木块缓慢放入水中,不
计溢水杯的厚度(g取10N/kg,ρ =1.0×103kg/m3)。求:
水
(1)木块的质量;
(2)木块放入前,水对溢水杯底的压力;
(3)木块放入水中静止后,溢水杯对桌面的压强。
【答案】(1)木块的质量为0.9kg;
(2)木块放入前,水对溢水杯底的压力为54N;
(3)木块放入水中静止后,溢水杯对桌面的压强为2100Pa。
【解析】解:(1)正方体木块的质量为:m =ρ V =0.9g/cm3×10cm×10cm×10cm=900g=
木 木 木
0.9kg;
(2)18cm=0.18m,
木块放入前,杯底受到水的压强:p =ρ gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.18m=1.8×103Pa,
水 水
水对溢水杯底的压力为:F=p S=1.8×103Pa×300×10﹣4m2=54N;
水
(3)木块的重力为:G=m g=0.9kg×10N/kg=9N;
水
因为木块的密度小于水的密度,所以木块放入水中处于漂浮状态,浮力等于重力,即 F =G=
浮
9N,
F 9N
排开水的体积为:V = 浮 = =9×10﹣4m3;
排 ρ g 1.0×103kg/m3×10N/kg
水
V 9×10-4m3
水面上升的高度为:Δh= 排= =0.03m=3cm>20cm﹣18cm=2cm,
S 300×10-4m2
所以木块放入水中后有水溢出;
根据阿基米德原理和漂浮的条件知,F =G=G ,
浮 排
所以放入木块后,溢水杯内水的质量加上木块的质量等于溢水杯装满水时的总质量;
溢水杯装满水时的总体积:V =Sh=300cm2×20cm=6000cm3=6×10﹣3m3,
水
溢水杯内装满水的质量:m =ρ V =1.0×103kg/m3×6×10﹣3m3=6kg,
水 水 水
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】溢水杯内装满水的重力为:G =m g=6kg×10N/kg=60N,
水 水
整个溢水杯总重力为:G =G +G =60N+3N=63N;
总 水 容器
溢水杯对桌面的压力:F=G =63N,
总
F 63N
= = =
溢水杯对桌面的压强:p′ 2100Pa。
S 300×10-4m2
答:(1)木块的质量为0.9kg;
(2)木块放入前,水对溢水杯底的压力为54N;
(3)木块放入水中静止后,溢水杯对桌面的压强为2100Pa。
34.如图所示,底面积为100cm2、高为14cm的薄壁圆柱形容器中,装有深度为10cm的水。另有一
个底面积为50cm2,高为10cm的厚底柱形玻璃杯(ρ =2.5g/cm3,ρ =0.8g/cm3,g取
玻璃 酒精
10N/kg)。求:
(1)容器中水的质量为多少?
(2)向玻璃杯中倒入质量为160g的酒精,刚好将杯子装满,此时玻璃杯对水平地面的压强大小
为多少?
(3)将酒精全部倒出,并将玻璃杯擦干;然后杯口向上、竖直缓慢放入水中,直至静止在容器
底部,待水面静止后,水对容器底部的压强大小为多少?
【答案】(1)容器中水的质量为1kg;
(2)向玻璃杯中倒入质量为160g的酒精,刚好将杯子装满,此时玻璃杯对水平地面的压强大小为
1820Pa;
(3)待水面静止后,水对容器底部的压强大小为1200Pa。
【解析】解:(1)容器中水的体积为:V =Sh =100cm2×10cm=1000cm3=1×10﹣3m3;
水 水
m
由公式ρ= 得容器中水的质量:m =ρ V =1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3=1kg;
V 水 水 水
m 160g
(2)玻璃杯的容积:V =V
= = =200cm3
容 酒精 ρ 0.8g/cm3
玻璃杯的体积:V =50cm2×10cm﹣200cm3=300cm3,
杯
玻璃杯的重力:G =m g=V ρ g=300×10﹣6m3×2.5×103kg/m3×10N/kg=7.5N,
杯 杯 杯 杯
杯内酒精的重力:G =m g=ρ V g=0.8×103kg/m3×200×10﹣6m3×10N/kg=1.6N,
酒精 酒精 酒精 酒精
玻璃杯对水平地面的压力:F=G +G
杯 酒精
F G +G 7.5N+1.6N
玻璃杯对水平地面的压强:p= = 杯 酒精= =1820Pa。
S S 50×10-4m2
杯
(3)玻璃杯的总体积为:V =S′h′=50cm2×10cm=500cm3
总
容器中水面上方的体积为:V =Sh﹣V =100cm2×14cm﹣1000cm3=400cm3
余 水
由于容器中水面上方的体积小于玻璃杯的总体积,
当玻璃杯全部没入水中时,将有部分水溢出,
溢出水的体积为:V =V ﹣V =500cm3﹣400cm3=100cm3
溢 总 余
则 当 玻 璃 杯 沉 底 时 , 容 器 中 水 位 高 度 为 : h′
水
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】V -V +V 1000cm3-100cm3+300cm3 12cm=0.12m,
= 水 溢 玻= =
S 100cm2
水对容器底部的压强:p′=ρ gh′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa。
水
答:(1)容器中水的质量为1kg;
(2)向玻璃杯中倒入质量为160g的酒精,刚好将杯子装满,此时玻璃杯对水平地面的压强大小为
1820Pa;
(3)待水面静止后,水对容器底部的压强大小为1200Pa。
35.某薄壁容器的底面积为100cm2,质量为2kg,容器高27cm,容器底部连接一细杆,细杆长为
10cm,细杆上连接着一个有一定体积杯子,杯子的外底面积为60cm2,高度为10cm,向容器里面
倒入一定量的水,杯子对细杆的作用力如图所示,当加入2.4kg水时,容器加满了。求:(不计
细杆的重力)
(1)当容器加满水时,加入水的重力;
(2)加入1kg水时,水对容器底的压强;
(3)当容器对桌面压强为5000Pa时,求加入水的质量;
(4)杯子的密度(保留两位小数)。
【答案】(1)当容器加满水时,加入水的重力为24N;
(2)加入1kg水时,水对容器底的压强为1000Pa;
(3)当容器对桌面压强为5000Pa时,加入水的质量为2kg;
(4)杯子的密度3.33×103kg/m3。
【解析】解:(1)由题意知当加入2.4kg水时,容器加满了,
当容器加满水时,加入水的重力为:G=mg=2.4kg×10N/kg=24N;
(2)由图乙知当加入1kg水时,水刚好到达杯子的底部,水的深度等于杆的高度,为10cm,
此时水对容器底的压强为:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10×10﹣2m=1000Pa;
(3)当容器对桌面压强为5000Pa时,容器对桌面的压力为:F=pS=5000Pa×100×10﹣4m2=50N,
在水平面上容器对桌面的压力等于容器的总重力,即F=G =50N;
总
由图知0~1kg时,杯子对细杆的压力保持10N不变,说明杯子的重力为10N,
加水的重力为:G =G ﹣G ﹣G =50N﹣2kg×10N/kg﹣10N=20N,
水 总 容器 杯子
G 20N
由G=mg知加水的质量为:m = 水= =2kg;
水 g 10N/kg
(4)由图知加水1kg水时,水刚好到达杯子的底部,加到1.4kg时,对细杆的压力最小,浮力到
达到最大,从1.4kg水开始进入杯子,到1.7kg杯子里的水装满,则杯子中水的质量为 m =
杯水
1.7k﹣1.4kg=0.3kg,
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】m 0.3kg
杯子中水的体积为:V = 杯水= =3×10﹣4m3,
杯水 ρ 1.0×103kg/m3
水
杯子排开水的体积为:V =S h =60cm2×10cm=600cm3=6×10﹣4m3,
排 杯子 杯子
杯子的体积为:V=V ﹣V =6×10﹣4m3﹣3×10﹣4m3=3×10﹣4m3,
排 杯水
m G 10N
杯子的密度为:ρ= 杯子= 杯子= ≈3.33×103kg/m3。
V gV 10N/kg×3×10-4m3
答:(1)当容器加满水时,加入水的重力为24N;
(2)加入1kg水时,水对容器底的压强为1000Pa;
(3)当容器对桌面压强为5000Pa时,加入水的质量为2kg;
(4)杯子的密度3.33×103kg/m3。
36.在一次课外实践活动中,小杰同学用到了两个平底厚壁玻璃容器A、B,如图所示,其内外都为
圆柱体形状,容器A内装有225g的水,他们都放在水平桌面中央。还获得A、B容器的部分相关
数据如下表所示。忽略各容器杯壁附着水、气体等次要因素,取g=10N/kg,ρ =1g/cm3求:
水
(1)容器A中水的深度;
(2)容器B平放在桌面时对桌面的压强;
(3)若B竖直缓慢放入A内,释放后静止时,水对A容器底部的压强;
(4)若B竖直缓慢放入A内,释放后静止时,A容器对桌面的压强。
容器A 容器B
质量m/g 300 112.5
材料密度ρ/(g/ 2.5 2.5
cm3)
内侧底面积S/cm2 15
1
外侧底面积S/cm2 10
2
内侧高度h/cm 22 8
1
外侧高度h/cm 25 9
2
【答案】(1)容器A中水的深度为15cm;
(2)容器B平放在桌面时对桌面的压强为1.125×103Pa;
(3)若B竖直缓慢放入A内,释放后静止时,水对A容器底部的压强为1800Pa;
(4)若B竖直缓慢放入A内,释放后静止时,A 容器对桌面的压强为3.54×103Pa。
m 225g
【解析】解:(1)已知容器A内装有225g的水,则水的体积为:V = 水= =225cm3 ,
水 ρ 1g/cm3
水
V 225g
则容器A中水的深度为:h = 水= =15cm;
水 S 15cm2
A1
(2)容器B的质量为m=112.5g,则容器B对底部的压力等于容器B的重力为:
B
F=G=mg=112.5×10﹣3kg×10N/kg=1.125N,
B B
F 1.125N
容器B平放在桌面时对桌面的压强为:p = = = 1.125×103Pa;
S 10×10-4m2
B2
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】(3)已知B的外侧高和外侧底面积,可求出B的外侧体积为:
V =S h =10cm2×9cm=90cm3=0.9×10﹣5m3,
B外 B2 B2
假设B在水中漂浮,则浮力大小等于B的重力F =G=1.125N,
浮 B
F 1.125N
则 B 在水中排开水的体积为:V = 浮 = =1.125×10-4m3>
排 ρ g 1×103kg/m3×10N/kg
水
9×10﹣5m3,
故B容器不能在水中漂浮,将B竖直缓慢放入A内,释放后静止时,B会浸没在水中,此时B排
m 112.5g
开水的体积就是B的体积,则B的体积为:V = B= =45cm3 ,
B ρ 2.5g/cm3
B
V 45cm3
则放入B后,水面上升的高度为:Δh= B = =3cm,
S 15cm2
A1
则此时水面的高度为:h ′=h +△h=15cm+3cm=18cm,
水 水
此时水对容器底压强为:
p=ρ gh ′=1×103kg/m3×10N/kg×18×10﹣2m=1800Pa;
水 水
(4)已知A的质量为300g,则A的重力为:G=mg=300×10﹣3kg×10N/kg=3N,
A A
B的重力为:G=mg=112.5×10﹣3kg×10N/kg=1.125N,
B B
已知容器A内装有225g的水,则水的重力为:G =m g=225×10﹣3kg×10N/kg=2.25N,
水 水
若B竖直缓慢放入A内,释放后静止时,A 容器对桌面的压力:
F=G+G+G =3N+1.125N+2.25N=6.375N,
A A B 水
m 300g
则A的体积为:V = A = =120cm3 ,
A ρ 2.5g/cm3
A
S h +V 15cm2×22cm+120cm3
则A的外侧底面积为:S = A1 A1 A = =18cm2 ,
A2 h 25cm
A2
F 6.375N
释放后静止时,A 容器对桌面的压强为:p = A = =3.54×103Pa。
A S 18×10-4m2
A2
答:(1)容器A中水的深度为15cm;
(2)容器B平放在桌面时对桌面的压强为1.125×103Pa;
(3)若B竖直缓慢放入A内,释放后静止时,水对A容器底部的压强为1800Pa;
(4)若B竖直缓慢放入A内,释放后静止时,A 容器对桌面的压强为3.54×103Pa。
37.如图所示是一个上下两端开口的容器(忽略容器壁厚度),重4.2N,放在光滑的水平桌面上,
容器底部与桌面接触良好。容器下部是底面积为S =100cm2,高为h =5cm的圆柱体,上部是底
1 1
面积为S =25cm2,高为10cm的圆柱体。从容器上端缓慢注入水,直到容器与桌面之间无压力时,
2
水才从容器底部流出(忽略大气压的影响,g=10N/kg)。求:
(1)若从容器上端缓慢注入300g水,无水从容器底部流出,水对桌面的压强;
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】(2)若从容器上端缓慢注入600g水,无水从容器底部流出,水对桌面的压力;
(3)为了使水不从容器底部流出,容器中允许注入水的质量最大值。
【答案】(1)水对桌面的压强是300Pa;(2)水对桌面的压力是9N;
(3)容器中允许注入水的质量最大值是640g。
m m 300g
【解析】解:(1)根据密度公式ρ= 得;300g水的体积为:V = 1= =300cm3;
V 1 ρ 1g/cm3
V 300cm3
300cm3的水在容器中的深度h = 1= =3cm;
水1 S 100cm2
1
此时水对桌面的压强为:p=ρgh =1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m=300Pa;
1 水1
m
(2)根据密度公式ρ= 知,密度一定时,质量与体积成正比。所以容器下部装满需要m =500g
V 下
的水。
m 100g
则剩余100g的水装在上部容器中的体积为:V = 2= =100cm3
2 ρ 1g/cm3
V 100cm3
深度为:h = 2= =4cm;
水2 S 25cm2
2
这样600g水倒入容器时的水的总深度为h =h +h=4cm+5cm=9cm;
总 水2 1
9cm深的水对桌面的压强为p=ρgh =1.0×103kg/m3×10N/kg×0.09m=900Pa;
2 总
所以此时水对桌面的压力为F=pS=900Pa×100×10﹣4m2=9N;
2 1
(3)因容器内壁的下表面会受到水向上的压力,当向上的压力等于容器的重力时水恰好不从容器
底部流出。
F G 4.2N
= = = =
此时容器内壁的下表面所受到的压强为:p 560Pa;
S S 75×10-4m2
p 560Pa
= = =
此时上面容器中水的深度为:h 0.056m=5.6cm;
ρg 1.0×103kg/m3×10N/kg
此时上面容器中水的体积为:V=Sh=25×10﹣4m2×0.056m=1.4×10﹣4m3=140cm3
2
所以此时上面容器中水的质量为:m =ρV=1g/cm3×140cm3=140g;
上
故为了使水不从容器底部流出,容器中允许注入水的质量最大值为上面容器中水的质量和下面
容器中水的质量之和。
即m =m +m =140g+500g=640g;
总 上 下
答:(1)水对桌面的压强是300Pa;(2)水对桌面的压力是9N;(3)容器中允许注入水的质量
最大值是640g。
38.如图,实心圆柱体甲、乙的密度均为3×103kg/m3,甲的质量为6kg,底面积为200cm2,乙的质
量为12kg,底面积为300cm2。水平地面上的轻质薄壁容器丙内盛有 9cm深的水,容器上部分高
度为下部分高度的五分之一,容器下底面积为 1000cm2。若把甲沿水平方向切割Δh的高度,切
割下来的部分竖直缓慢浸没在丙容器的水中,液面的上升高度 Δh 与切割的高度Δh的部分关
水
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】系如图丁所示。求:(g取10N/kg)
(1)容器中的水质量;
(2)乙放在水平地面上对地面的压强;
(3)容器丙中上半部分的底面积;
(4)若将圆柱体乙放入原装有9cm深水的容器丙中,此时容器丙对水平地面的压强。
【答案】(1)容器中的水质量为9kg;(2)乙放在水平地面上对地面的压强为4000Pa;
(3)容器丙中上半部分的底面积为500cm2;
(4)若将圆柱体乙放入原装有9cm深水的容器丙中,此时容器丙对水平地面的压强为1940Pa。
【解析】解:(1)容器中的水的体积:V =S h =1000cm2×9cm=9000cm3,
水 下 水
m
由ρ= 可得,容器中的水质量:m =ρ V =1.0g/cm3×9000cm3=9000g=9kg;
V 水 水 水
(2)乙放在水平地面上对地面的压力:F =G =m g=12kg×10N/kg=120N,
乙 乙 乙
F 120N
乙放在水平地面上对地面的压强:p = 乙= =4000Pa;
乙 S 300×10-4m2
乙
(3)由图丁可知,当甲沿水平方向切割的高度Δh=5cm时,液面的上升高度Δh =lcm,然后
水
Δh水上升更快,表明其底面积减小了,
1 1
所以,容器下部分的高度为 h =9cm+lcm=10cm,则上部分的高度为 h = h = ×10cm=
下 上 5 下 5
2cm;
当甲沿水平方向切割的高度Δh′=9cm时,液面的上升高度Δh ′=2.6cm,
水
因物体浸没时排开水的体积和自身的体积相等,
所以,(Δh ′﹣Δh )S =(Δh′﹣Δh)S ,
水 水 上 甲
Δh'-Δh 9cm-5cm
则容器丙中上半部分的底面积:S = ×S = ×200cm2=500cm2;
上 Δh '-Δh 甲 2.6cm-1cm
水 水
(4)由m=ρV=ρSh可得,圆柱体乙的高度:
m 12kg 6
h = 乙 = = m≈0.133m=13.3cm,
乙 ρ S 3×103kg/m3×300×10-4m2 45
乙 乙
由h >h +h =2cm+10cm=12cm可知,将圆柱体乙放入原装有9cm深水的容器丙中时,圆柱体
乙 上 下
乙没有浸没,
则丙容器下部分装有水的体积:V =(S ﹣S )h =( 1000cm2﹣300cm2)×10cm=
下 下 乙 下
7000cm3,
丙容器上部分装有水的体积:V =(S ﹣S )h =(500cm2﹣300cm2)×2cm=400cm3,
上 上 乙 上
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】由V ′=V +V =7000cm3+400cm3=7400cm3<V 可知,水溢出,
水 上 下 水
则容器内剩余水的质量:m =ρ V ′=1.0g/cm3×7400cm3=7400g=7.4kg,
水 水 水
此时容器丙对水平地面的压力:F =G =(m +m ′)g=(12kg+7.4kg)×10N/kg=194N,
丙 总 乙 水
F 194N
此时容器丙对水平地面的压强:p = 丙= =1940Pa。
丙 S 1000×10-4m2
下
答:(1)容器中的水质量为9kg;(2)乙放在水平地面上对地面的压强为4000Pa;
(3)容器丙中上半部分的底面积为500cm2;
(4)若将圆柱体乙放入原装有9cm深水的容器丙中,此时容器丙对水平地面的压强为1940Pa。
39.如图甲所示装置,是由2个圆柱形容器(容器足够高)连接而成,其下底面积为75cm2,上端
开口面积为100cm2,容器中装有适量的水且置于水平地面上,用轻质足够长的细硬杆连接不吸
水密度均匀的实心圆柱体A,使其缓慢浸入水中,直至圆柱体A下表面触碰容器底部。图乙是水
对容器底部的压强与圆柱体A下表面浸入水中深度h的图象,当圆柱体A刚好要触碰容器底部但
未与容器底部接触时,此时杆的弹力为2N。(g取10N/kg)求:
(1)未放入圆柱体A时,容器底部受到的压力;
(2)水对容器底部的压强p;
1
(3)圆柱体A的密度。
【答案】(1)未放入圆柱体A时,容器底部受到的压力为4.5N。
(2)水对容器底部的压强p 是1200Pa。(3)圆柱体A的密度是0.6g/cm3或1.4g/cm3。
1
【解析】解:(1)由图像知,圆柱体A没有浸入水时,水对容器底的压强是600Pa,
容器底部手的压力为:F=pS=600Pa×75×10﹣4m2=4.5N。
1 1
(2)由图像知,圆柱体A没有浸入水时,水对容器底的压强是600Pa,
p 600Pa
根据液体压强公式得,此时容器中水的深度:h = 1 = =0.06m
1 ρ g 1.0×103kg/m3×10N/kg
水
=6cm
由图像知,当圆柱体A下表面浸入水中深度为h =6cm时,水对容器底的压强是1000Pa,水充
A1
满的容器底面积较小的部分,说明圆柱体A排开水的体积正好把容器较小的部分填满,
p 1000Pa
根据液体压强公式得,此时容器中水的深度:h = 2 = =0.1m=
2 ρ g 1.0×103kg/m3×10N/kg
水
10cm。
则圆柱体A排开水的体积为:V =S(h﹣h)=75cm2×(10cm﹣6cm)=300cm3,
排 1 2 1
设圆柱体A的底面积是S',圆柱体A排开水的体积:V =S'h =S'×6cm=300cm3,
排 A1
所以圆柱体A的底面积:S'=50cm2。
当圆柱体A下表面浸入水中深度为h =10cm时,圆柱体A刚好浸没在水中,可以判断圆柱体A
A2
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】的高度是10cm,
则圆柱体A的体积:V=S'h =50cm2×10cm=500cm3=5×10﹣4m3。
A2
当圆柱体A刚好浸没在水中时,设容器的上部分的横截面积是S,容器上部分水的深度是h,
2 3
则,Sh+Sh=V +V,
1 1 2 3 水
75cm2×10cm+100cm2×h=450cm3+500cm3,
3
容器的上部分水的深度是:h=2cm,
3
则容器中水的深度:h=h+h=10cm+2cm=12cm=0.12m,
1 3
水对容器底部的压强:p=ρ gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa。
1 水
(3)圆柱体A浸没在水中受到的浮力:F =ρ gV' =ρ gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣
浮 水 排 水
4m3=5N,
当圆柱体A刚好要触碰容器底部但未与容器底部接触时,此时杆的弹力为2N,
圆柱体A受到竖直向上的浮力,竖直向下的弹力和竖直向下的重力作用,这三个力是平衡力,
所以圆柱体A的重力:G=F ﹣F =5N﹣2N=3N,
1 浮 弹
G 3N
则圆柱体A的质量:m = 1= =0.3kg=300g,
1 g 10N/kg
m 300g
圆柱体A的密度:ρ = 1= =0.6g/cm3。
1 V 500cm3
圆柱体A受到竖直向上的浮力,竖直向上的弹力和竖直向下的重力作用,这三个力是平衡力,
所以圆柱体A的重力:G=F +F =5N+2N=7N,
2 浮 弹
G 7N
则圆柱体A的质量:m = 2= =0.7kg=700g,
2 g 10N/kg
m 700g
圆柱体A的密度:ρ = 2= =1.4g/cm3。
2 V 500cm3
答:(1)未放入圆柱体A时,容器底部受到的压力为4.5N。
(2)水对容器底部的压强p 是1200Pa。(3)圆柱体A的密度是0.6g/cm3或1.4g/cm3。
1
40.如图甲所示,将由A部分和高为12cm的B部分组成的轻质薄壁柱形容器放在水平桌面上,并用
轻杆固定一圆柱体M如图所示放置。现向容器内注水,并记录下注水体积V和液面高度h的关系,
如图乙所示。当注水体积V达到850cm3后停止注水,此时水面刚好达到圆柱体M的一半。(ρ
水
=1×103kg/m3,g=10N/kg)求:
(1)当注水600cm3时,容器对桌面的压力;
(2)当注水200cm3时,水对容器A部分底部的压强;
(3)当停止注水后,将M在竖直方向移动3cm,水对容器A部分底部的压力。
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】【答案】(1)当注水600cm3时,容器对桌面的压力为6N;
(2)当注水200cm3时,水对容器A部分底部的压强为600Pa;
(3)当停止注水后,将M在竖直方向移动3cm,水对容器A部分底部的压力为2.35N或3.4N。
【解析】解:(1)由图乙可知,当注水V=100cm3时,A部分容器恰好注满水;
1
当注水V=600cm3时,圆柱体M的下表面恰好与水面接触,
2
由轻质薄壁柱形容器的质量不考虑可知,此时容器对桌面的压力恰好等于水的重力,
m
由ρ= 可得,容器内水的质量:m =ρ V=1g/cm3×600cm3=600g=0.6kg,
V 水 水 2
容器对桌面的压力:F=G =m g=0.6kg×10N/kg=6N;
水 水
(2)当注水V=600cm3时,圆柱体M的下表面恰好与水面接触,
2
由图乙可知,此时B部分水的深度:h=10cm﹣5cm=5cm,
2
V -V 600cm3-100cm3
则B部分容积的横截面积:S = 2 1= =100cm2,
B h 5cm
2
V -V 200cm3-100cm3
当注水V=200cm3时,B部分水的深度:h = 3 1= =1cm,
3 3 S 100cm2
B
此时容器内水的深度:h=h+h=5cm+1cm=6cm=0.06m,
A 1 3
水对容器A部分底部的压强:p=ρ gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa;
A 水 A
(3)当注水V=100cm3时,A部分容器恰好注满水,此时水的深度h=5cm,
1 1
V 100cm3
由V=Sh可得,A部分容器的底面积:S = 1= =20cm2=2×10﹣3m2;
A h 5cm
1
由图乙可知,当注水V=800cm3时,圆柱体M浸入水中的深度h=15cm﹣10cm=5cm,
4 4
V -V 800cm3-600cm3
由V﹣V =(S﹣S )h 可得,圆柱体的底面积:S =S - 4 2=100cm2- =
4 2 B M 4 M B h 5cm
4
60cm2,
V -V 850cm3-600cm3
当注水V=850cm3时,圆柱体浸入水中的深度:h = 5 2= =6.25cm,
5 5 S -S 100cm2-60cm3
B M
则圆柱体的高度:h=2×6.25cm=12.5cm;
M
①当注水600cm3时,圆柱体M的下表面恰好与水面接触,此时水的深度为10cm;
当注水V=850cm3时,圆柱体浸入水中的深度:h=6.25cm,
5 5
此时整个容器中水的深度为h =10cm+6.25cm=16.25cm,
水
将M竖直向上移动3cm时,设水面下降的高度为△h,
根据△V 的两种计算方法可得:△V =S△h=S(△h+d),
排 排 B M
即100cm2×△h=60cm2(△h+3cm),解得△h=4.5cm,
此时整个容器中水的深度为h ′=h ﹣△h=16.25cm﹣4.5cm=11.75cm=0.1175m,
水 水
水对容器A部分底部的压强:p′=ρ gh =1×103kg/m3×10N/kg×0.1175m=1175Pa,
A 水 水
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】F
由p= 可得,水对容器A部分底部的压力:F′=p′S=1175Pa×2×10﹣3m2=2.35N;
S A A
②将M竖直向下移动3cm时,圆柱体M下底面距离B部分容器底的高度为h=5cm﹣3cm=2cm,
7
假设此时圆柱体M刚好浸没,则容器内水的体积:
V ′=V+Sh+(S﹣S )h =100cm3+100cm2×2cm+(100cm2﹣60cm2)×12.5cm=800cm3<
水 1 B 7 B M M
850cm3,所以假设不成立,则圆柱体M已经浸没在水面下一定深度,
V -V ' 850cm3-800cm3
此时容器内水的深度:h ′=h+h+h+ 5 水 =5cm+2cm+12.5cm+ =
水 1 7 M S 100cm2
B
20cm,
而整个容器的高度H=h+h=5cm+12cm=17cm<20cm,
A B
由此可知,该过程中有水溢出,则此时整个容器中水的深度为h ″=H=17cm=0.17m,
水
水对容器A部分底部的压强:p″=ρ gh ″=1×103kg/m3×10N/kg×0.17m=1700Pa,
A 水 水
F
由p= 可得,水对容器A部分底部的压力:F″=p″S=1700Pa×2×10﹣3m2=3.4N。
S A A
答:(1)当注水600cm3时,容器对桌面的压力为6N;
(2)当注水200cm3时,水对容器A部分底部的压强为600Pa;
(3)当停止注水后,将M在竖直方向移动3cm,水对容器A部分底部的压力为2.35N或3.4N。
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