专题16 不规则容器的液体压强(易)2023-2024学年初中物理中考专项复习
展开液体对容器底部压力
比较大小(割补法)
F甲>G液甲 F乙=G液乙 F丙
【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;
液体对容器底部压强
液体对容器底部压强p=ρ液g h(与容器形状无关)
1.如图所示,容器中盛有一定量的水,密封后放置在水平地面上。若将它倒置,则水对容器底部的压强( )
A. 压强一定减小
B. 压强一定不变
C. 压强一定变大
D. 压强可能不变
【答案】C
【解析】解:如图所示,容器中盛有一定量的水(未装满),倒置后,水的深度增大,由液体压强公式p=ρgℎ可知,倒置后水对容器底部的压强变大,故C正确。
故选:C。
倒置后,水的深度增大,由液体压强公式p=ρgℎ得出水对容器底部的压强变化情况。
本题考查液体压强公式的应用,明确水的深度变化是关键。
2.水平桌面上放着甲、乙两个完全相同的梯形容器,放置情况如图所示,分别装满同种液体,其中A点到甲容器顶部的距离和B点到乙容器底部的距离相等,A、B两点受到的液体压强为pA、pB,甲、乙容器底部受到液体压力为F甲、F乙,则下列说法正确的是
( )
A. pA=pB F甲>F乙B. pA=pB F甲=F乙
C. pA
【答案】D
【解析】略
3.两只完全相同的锥形瓶内装满不同液体,用塞子塞住瓶口,如图所示放置,若甲、乙瓶底对桌面的压强相等,那么甲瓶底部和乙瓶底部受到液体的压强、压力相比( )
A. F甲>F乙 p甲
B. F甲 C. ρ甲>ρ乙,p甲>p乙D. ρ甲>ρ乙,p甲=p乙 故答案为:>;<。
D. F甲>F乙 p甲=p乙
【答案】C
【解析】解:甲乙瓶底对桌面的压强相等,由图知甲的底面积大于乙的底面积,即S甲>S乙,根据p=FS知,甲对桌面的压力大于乙对桌面的压力;
因为在水平面上,压力与重力大小相等,
所以G甲>G乙,
又因两只锥形瓶完全相同,
所以G甲液>G乙液,
因为甲乙液体的体积相同,
根据G=mg=ρgV知,ρ甲>ρ乙,
根据p=ρgℎ和ℎ甲=ℎ乙知,
甲瓶底部受到的压强大于乙瓶底受到液体的压强,即p甲>p乙,
因为S甲>S乙,
根据F=pS知,
甲瓶底部和乙瓶底受压力:F甲>F乙,故C正确、ABD错误。
故选:C。
甲乙瓶底对桌面的压强相等,由图知甲的底面积大于乙的底面积,即S甲>S乙,根据p=FS判断出甲对桌面的压力大于乙对桌面的压力和甲乙液体的重力;根据G=mg=ρgV判断出两种液体密度的关系,由压强公式p=ρgℎ判断出压强的大小,由F=pS判断出压力的大小。
本题考查学生对液体压强的计算的理解和掌握,和对容器底压力的计算方法,先压强后压力是本题的关键。
4.甲、乙两支完全相同的试管,分别装有质量相等的液体。甲试管内液体的密度为ρ甲,乙试管内液体的密度为ρ乙。将两支试管放置在同一水平桌面上,甲试管竖直,乙试管倾斜,静止时,两试管内液体相平,液面距离桌面的高度为ℎ,如图所示,液体对甲、乙两试管底的压强分别为p甲和p乙,则下列判断中正确的是( )
A. ρ甲<ρ乙,p甲
【答案】C
【解析】【分析】
根据图中所装液体情形和质量相等找出液体密度关系是本题关键;利用控制变量法作定性分析。
甲乙两种放置方法,V甲
由图可知,甲容器中的液体体积要比乙容器小,因液体质量相同,由ρ=mV可得甲液体的密度比乙液体密度大,即ρ甲>ρ乙;
又因为两试管中液面等高,所以由液体压强公式p=ρgℎ可知,p甲>p乙,故C正确。
故选:C。
5.如图所示,质量与底面积相同且厚度忽略不计的三个容器,分别装有质量和深度均相等的甲、乙、丙三种不同液体,放在水平桌面上,下列说法错误的是( )
A. 三个容器对桌面压强相等B. 三种液体密度关系ρ丙>ρ乙>ρ甲
C. 三容器底部所受液体的压强相等D. 甲液体对容器底部的压力最小
【答案】C
【解析】解:A、由题意知,三个容器质量相等,则重力相等,容器对桌面的压力等于容器的重力与液体的重力之和,而甲、乙、丙液体质量相等,重力相等,则三个容器分别装有质量和深度均相等的甲、乙、丙三种不同液体,放在水平桌面上时,对桌面的压力相等,三个容器底面积相同,根据p=FS可知,三容器对桌面的压强大小相等,故A正确;
B、甲、乙、丙三种不同液体的质量相等,从图中可知甲液体的体积最大,丙液体的体积最小,根据ρ=mV可知三种液体密度关系ρ丙>ρ乙>ρ甲,故B正确;
CD、由B中分析可知三种液体密度关系ρ丙>ρ乙>ρ甲,且甲、乙、丙三种不同液体的深度相同,根据p=ρgℎ可知三容器底部所受液体的压强的大小关系为:p丙>p乙>p甲,故三容器底部所受液体的压强不相等,故C错误;
容器的底面积相同,根据p=FS可知三种液体对容器底部的压力的大小关系为:F丙>F乙>F甲,即甲液体对容器底部的压力最小,故D正确。
故选:C。
(1)容器对桌面的压力等于容器的重力与液体的重力之和,根据p=FS判断三容器对桌面的压强大小;
(2)甲、乙、丙三种不同液体的质量相等,从图中可知甲液体的体积最大,丙液体的体积最小,根据ρ=mV可知三种液体密度关系;
(3)由B中分析可知三种液体密度关系,且甲、乙、丙三种不同液体的深度相同,根据p=ρgℎ可知三容器底部所受液体的压强的大小关系;
(4)容器的底面积相同,根据p=FS可知三种液体对容器底部的压力的大小关系。
本题主要考查压强、压力、密度的有关知识,关键是知道在水平面上,物体对水平面的压力等于物体自身的重力。
6.如图所示,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,液体对容器底面的压力、压强的变化是( )
A. 压力不变B. 压力增大C. 压强增大D. 压强减小
【答案】C
【解析】解:(1)倒置后,液体深度ℎ增大,由p=ρgℎ可知,液体对容器底面的压强增大;
(2)正放时,液体对容器底的压力,如图:
F=ps=ρgℎs>G,
倒置时,液体对容器底的压力:
F′=p′s′=ρgℎ′s′
即:液体对容器底面的压力将变小。
故选:C。
(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。
上口大、下口小的容器,液体对容器底的压力小于所装液体重;上口小、下口大的容器,液体对容器底的压力大于所装液体重;
圆柱形、长方体或正方体直壁容器,液体对容器底的压力等于所装液体重。
7.小刚在饮料瓶的不同高度,打了几个对称且相同的小孔,当瓶里装满着色的水后出现如图所示的情景,表明在液体内部( )
A. 只在水平方向有压强
B. 压强随着深度的增加而减小
C. 压强的大小与液体的密度有关
D. 同一深度朝不同方向的压强相等
【答案】D
【解析】解:
A、该实验中只在水平方向上打了几个小孔,水沿水平方向喷出,说明液体内部在水平方向上有压强,但没有在瓶子底部打孔,并不能说明液体内部只在水平方向有压强,事实上液体内部向各个方向都有压强,故A错误;
B、由实验现象可知,下面的小孔处(深度较深)水喷射的距离较远,说明液体压强随深度的增加而增大,故B错误;
C、该实验中用的是同一液体,所以不能说明液体压强的大小与液体的密度有关,故C错误;
D、由实验现象可知,同一深度处水向左和向右喷射的距离相等,说明同一深度朝不同方向的压强大小相等,故D正确;
故选:D。
解答本题需要掌握液体内部压强的特点:液体内部向各个方向都有压强,同种液体的同一深度处,液体向各个方向的压强相等,液体压强随深度的增加而增大,液体压强的大小还与液体的密度有关。
此题考查了液体内部压强的特点,要掌握液体的压强特点,注意根据实验中的相同量和不同量得出液体压强大小的影响因素。
8.将未装满水且密闭的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置.如图所示,两次放置时,水对瓶底和瓶盖的压强分别pA和pB,水瓶对桌面的压力分别为FA和FB,则
( )
A. pA>pB,FA=FBB. pA
C. pA
【解析】解:(1)由图可知,倒放时瓶中水的深度较大,根据p=ρgℎ可知,倒放时水对瓶盖的压强较大,即pA
故选:C.
(1)水对瓶底和瓶盖的压强可直接利用p=ρgℎ进行判断;
(2)水瓶对桌面的压力等于水和矿泉水瓶的总重力.
比较液体压强的大小关系可以根据液体压强的计算公式p=ρgℎ进行分析;容器对桌面的压力与容器的重力相等.
二、填空题:本大题共4小题,共8分。
9.一个圆台形密闭容器,里面装有一定量的水,放在水平桌面中央,如图(a)所示,现倒置后如图(b)所示。则水对容器底部的压强pa ______ pb,压力Fa ______ Fb;容器对桌面的压力Fa′ ______ Fb′;容器对桌面的压强pa′ ______ pb′(均选填“>”、“=”或“<”)。
【答案】> < = >
【解析】解:现倒置后如图(b)所示,可知容器底部水的深度变小了,根p=ρ水gℎ可知,水对容器底部的压强变小了,即pa>pb;
根据F=pS=ρ水gℎS=ρ水Vg可知,水对容器底部的压力等于和容器底面积相同、以水的深度为高的液柱的重力大小,故如图(a)水对容器底部的压力小于水的重力,如图(b)所示水对容器底部的压力大于水的重力,因水的重力不变,故压力Fa
因如图(a)所示桌面受力面积小,根据p=FS可知容器对桌面的压强pa′>pb′。
故答案为:>;<;=;>。
现倒置后如图(b)所示,可知容器底部水的深度变小了,根p=ρ水gℎ可知,水对容器底部的压强的变化情况;
根据F=pS=ρ水gℎS=ρ水Vg可知,水对容器底部的压力等于和容器底面积相同、以水的深度为高的液柱的重力大小,故如图(a)水对容器底部的压力小于水的重力,如图(b)所示水对容器底部的压力大于水的重力,据此得出水对容器底部的压力的大小关系;
容器对桌面的压力等于水和容器的重力和的大小,根据F=G总可知容器对桌面的压力的大小关系;
因如图(a)所示桌面受力面积小,根据p=FS可知容器对桌面的压强的大小关系。
本题考查压强、压力大小的比较,是一道综合题。
10.如图所示,一个重20N、底面积为2×10−2m2的梯形薄壁容器放在水平桌面上,容器内高ℎ=0.2m,容器中最多可以装6kg水,当容器中装满水时,水对容器底部的压力大小为______ N,容器对水平桌面的压强为______ Pa。
【答案】40 4000
【解析】解:当容器中装满水时,水对容器底部的压强:p=ρ水gℎ=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa,
由p=FS可知,水对容器底部的压力:F=pS=2×103Pa×2×10−2m2=40N;
容器内水的重力:G水=m水g=6kg×10N=60N,
容器对水平桌面的压力:F′=G容+G水=20N+60N=80N,
容器对水平桌面的压强:p′=F′S=80N2×10−2m2=4000Pa。
故答案为:40;4000。
(1)根据p=ρgℎ求出水对容器底部的压强,根据p=FS求出水对容器底部的压力;
(2)容器对水平桌面的压力等于容器自身的重力和容器内水的重力之和,根据p=FS求出容器对水平桌面的压强。
本题考查液体压强公式以及压强定义公式的应用,知道液体对容器底部的压力不等于液体自身的重力是解题的关键。
11.如图甲所示,密闭的容器中装有一定量的水,静止在水平桌面上,容器内水面到容器底的距离为6cm,则水对容器底的压强为______ Pa。
【答案】600
【解析】解:水对容器底的压强:p=ρgℎ=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10−2m=600Pa。
故答案为:600。
根据p=ρgℎ求出水对容器底的压强。
本题考查液体压强的计算,是一道基础题。
12.如图所示,甲、乙两个完全相同的容器放在水平桌面上,分别盛有质量相同的不同液体,则液体对甲、乙两容器底部的压力F甲 ______ F乙,甲、乙容器对水平桌面的压强p甲 ______ p乙。(两空均选“>”“<”或“=”)。
【答案】> <
【解析】解:
(1)甲、乙两个完全相同的容器放在水平桌面上,分别盛有质量相同的不同液体,液体的重力是相同的;甲的形状是上窄下宽,则甲容器底部受到的压力要大于液体的重力;乙的形状是下窄上宽,则乙容器底部受到的压力要小于液体的重力,故F 甲>F乙;
(2)液体的重力相同,两容器的重力相同,则甲、乙容器对桌面的压力相同,因S甲>S乙,所以根据p=FS可知,容器对水平桌面的压强p甲
(1)液体的质量相同,根据容器的形状判定容器底部受到的压力的大小;
(2)水平面上物体的压力和自身的重力相等,根据p=FS比较两者对桌面的压强的关系。
本题考查了液体压强与固体压强公式的灵活应用,比较液体对容器底部的压力与压强时,先计算压强p=ρgℎ,再计算压力F=pS;比较容器对桌面的压力与压强时,先求压力F=G,再求压强p=FS。
三、计算题:本大题共3小题,共24分。
13.我国首台自主设计研发的深海载人探测器“蛟龙号”进行了7000m级海试。(ρ海水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)此处海水产生的压强约为多少?
(2)以此数据计算:海水对“蛟龙号”每0.5m2外表面产生的压力是多少?
【答案】解:
(1)7000m处海水产生的压强:p=ρ海水gℎ=1.0×103kg/m3×10N/kg×7000m=7×107Pa;
(2)由p=FS可知,海水对“蛟龙号”每0.5m2外表面产生的压力:F=pS=7×107Pa×0.5m2=3.5×107N。
答:(1)此处海水产生的压强约为7×107Pa;
(2)以此数据计算:海水对“蛟龙号”每0.5m2外表面产生的压力是3.5×107N。
【解析】(1)根据p=ρ海水gℎ求出7000m处海水产生的压强;
(2)根据p=FS求出海水对“蛟龙号”每0.5m2外表面产生的压力。
本题考查了液体压强公式和固体压强公式的应用,是一道基础题目。
14.如图所示,一个重为5N,底面积为20cm2(底面内侧和外侧面积相等)的容器,放在水平桌面上,向容器中倒入500g水后,水深15cm,已知水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)水对容器底的压力。
(2)容器对桌面的压强。
【答案】解:(1)水对容器底部的压强p水=ρ水gℎ=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa,
水对容器底的压力F水=p水S=1500Pa×20×10−4m2=3N;
(2)水的重力G水=m水g=0.5kg×10N/kg=5N,
容器对桌面的压力F=G水+G容器=5N+5N=10N,
容器对桌面的压强p=FS=10N20×10−4m2=5000Pa。
答:(1)水对容器底的压力是3N;
(2)容器对桌面的压强是5000Pa。
【解析】(1)已知容器中水的深度,根据p=ρgℎ求出水对容器底部的压强,利用p=FS求得水对容器底的压力;
(2)容器对桌面的压力大小等于水和容器的总重力,知道容器底面积,再利用p=FS求容器对桌面压强。
本题考查压强的一般计算,熟练掌握公式并能灵活运用是解题的关键。
15.容器底部有一开口,厚度不计的挡板A刚好盖住开口(如图所示)。容器中水深0.5m,挡板A面积为2×10−3m2,质量为0.15kg。已知ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg。
(1)容器底受到水的压强为多少?
(2)A受到水的压力是多少?
(3)对A的正中心施加一个向上的力F,使水从开口处排出,求F最小是多少?
【答案】解:
(1)容器底受到水压强:
p=ρgℎ=1×103kg/m3×l0 N/kg×0.5 m=5×103Pa;
(2)由p=FS可得A受到水的压力:
F压=pS=5×103Pa×2×10−3 m2=l0 N;
(3)A受到的重力G=mg=0.15kg×10N/kg=1.5N,
A刚要被顶起时,挡板A受到的水的压力加上A的重力等于向上的力F,
即:F=G+F压=1.5N+10N=l1.5N。
答:(1)容器底受到水的压强为5×103Pa;
(2)A受到水的压力是10N;
(3)对A的正中心施加一个向上的力F,使水从开口处排出,F最小是11.5N。
【解析】(1)知道水深和水的密度,利用p=ρgℎ求容器底受到水压强;
(2)知道挡板A面积,即受力面积,再利用p=FS求A受到水的压力;
(3)求出A受到的重力,A刚要被顶起时,挡板A受到的水的压力加上A的重力等于向上的最小力。
本题考查了压强定义式、液体压强公式的应用,要知道:A刚要被顶起时,挡板受到向上最小力等于挡板A受到的水的压力加上A的重力。
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