一、初中物理压力与压强问题
1.如图,厚度不计的圆柱形容器放在水平面上,内装有水,上端固定的细线悬挂着正方体M(不吸水)竖直浸在水中,M有
1的体积露出水面,此时水的深度为11cm。已知容器底5面积是200cm2,重为4N,正方体M边长为10cm,重20N;若从图示状态开始,将容器中的水缓慢抽出,当容器中水面下降了6cm时,细绳刚好被拉断,立即停止抽水,不计细绳体积与质量,下列说法不正确的是( )
A.如图未抽出水时,容器对水平面的压力为26N B.细绳所能承受的最大拉力为18N
C.M最终静止后,水对容器底部的压强为900Pa D.M最终静止后,M对容器底部的压强为1200Pa 【答案】C 【解析】 【详解】
A.物体M的底面积
SM=L2=(10cm)2=100cm2=0.01m2
若容器内没有物体M,水的深度为11cm时水的体积
V=S容h=200cm2×11cm=2200cm3
这些水的质量
m=ρ水V容=1.0g/cm3×2200cm3=2200g=2.2kg
因物体M受到的浮力和排开水的重力相等,所以,容器对水平面的压力
F=G容+G水+F浮=G容+G水+G排
即:未抽出水时,容器内水和物体M的共同作用效果与2.2kg水的作用效果相同,则容器对水平面的压力
F=G容+mg=4N+2.2kg×10N/kg=26N
故A正确,不符合题意; B.原来正方体M浸入水中深度
h1=(1﹣
14)L=×10cm=8cm 55水面下降6cm时正方体M浸入水中深度
h2=h1﹣△h=8cm﹣6cm=2cm
则物体M排开水的体积
V排=SMh2=100cm2×2cm=200cm3=2×10﹣4m3
此时正方体M受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=2N
所以细绳能承受的最大拉力
F拉=G﹣F浮=20N﹣2N=18N
故B正确,不符合题意;
C.细绳刚好被拉断时,容器内水的深度
h3=h﹣△h=11cm﹣6cm=5cm
容器内剩余水的体积
V水剩=S容h3﹣V排=200cm2×5cm﹣200cm3=800cm3
当物体M恰好浸没时,需要水的体积
V水=(S容﹣SM)L=(200cm2-100cm2)?10cm=1000cm3>800cm3
所以,细绳被拉断、M最终静止后,M没有浸没,则此时容器内水的深度
800cm3h4===8cm=0.08m S容?SM200cm2?100cm2此时水对容器底部的压强
p=ρ水gh4=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa
故C错误,符合题意;
D.M最终静止后,排开水的体积
V排′=SMh4=100cm2×8cm=800cm3=8×10﹣4m3
正方体M受到的浮力
F浮′=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3=8N
M对容器底部的压力
F压=G﹣F浮′=20N﹣8N=12N
M对容器底部的压强
V水剩F压12NpM===1200Pa
SM0.01m2故D正确,不符合题意。 故选C。
2.如图所示,三个相同的容器内水面高度相同,静止放在水平桌面上,甲容器内只有水,乙容器内有木块漂浮在水面上,丙容器中悬浮着一个小球,则下列说法正确的是( )
B.三个容器中,乙杯的水对杯底的压力最大
A.三个容器对水平桌面的压强相等
C.三个容器中,丙杯对水平桌面的压力最大 D.如果向丙容器中加入酒精,小球受到的浮
力不变 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
AC.甲图中容器对桌面的压力是容器的重力加上水的重力,即
F甲?G容?G水
乙图中容器对桌面的压力
F乙?G容?G乙水?G木
又因为,木块漂浮在水中,所以木块所受的浮力等于木块的重力,即
F木浮?G木
根据阿基米德原理,木块受到的浮力等于木块排开水的重力,即
F木浮?G木排
所以,木块重力等于木块排开水的重力,即
G木?G木排
所以,乙图中容器对桌面的压力为
F乙?G容?G乙水?G木=G容?G乙水?G木排
又因为甲和乙是相同的容器且水面高度相同,所以
F乙=G容?G乙水?G木排=G容?G水=F甲
同理可得,丙图中容器对桌面的压力
F丙=F甲
则三个容器对桌面的压力大小相等,故C错误;
甲乙丙图中是三个相同的容器,所以底面积S是相同的,根据公式p?对桌面的压强相等,故A正确;
B.三个相同的容器内水面高度相同,所以容器底所处的深度相同,由公式p??gh可得,容器底受到的压强相等,甲乙丙图中是三个相同的容器,所以底面积S是相同的,根据公式F?pS,所以三个容器底受到水的压力相同,故B错误;
D.如果向丙容器中加入酒精,丙容器中液体的密度变小,根据公式F浮??液gV浸可得,小球所受的浮力变小。 故选A。
F可得,三个容器S
3.如图所示,实心均匀正方体甲、乙放置在水平地面上,它们对地面的压强相等。现沿竖直方向切去相同厚度d后,并将切去部分放置在对方剩余部分的上表面,它们对地面的压强变为p甲、p乙,则( )
A.p甲一定大于p乙 C.p甲一定等于p乙 【答案】A 【解析】 【详解】
B.p甲可能小于p乙 D.p甲可能等于p乙
G甲G乙甲、乙两个均匀实心正方体放在水平地面上时对水平地面的压强相等,则3=3,设a
a甲a乙甲
=5cm,a乙=10cm,截去厚度为2cm, 则G甲=
1G乙,叠放在对方剩余部分的上方后的压8强
32G甲?G乙G1G乙G甲18G甲11G甲甲510p甲==3+?3=3+×3=?3 333a甲a甲3a甲a甲3a甲a甲582G乙?G甲G1G甲G乙1乙5p乙=10=3+?3=3+×83a乙2a乙a乙2a乙10故p甲> p乙。 故选B。
1G乙17G乙=×3 816a乙3a乙4.甲、乙两个完全相同的量筒放在水平桌面上,甲装水、乙装酒精.现将体积相等的铝块、铁块分别放在甲、乙量筒中,如图所示,此时量筒底部受到的液体压强相等,若将两个金属块取出,甲、乙量筒底部受到的液体压强分别是p甲、p乙,下列判断正确的是( )
A.p甲>p乙 【答案】B 【解析】 【详解】
B.p甲?p乙 C.p甲?p乙
D.无法判断
''由题意可知道,此时量筒底部受到的液体压强相等,即p甲?p乙,甲的压强是
p甲'??甲gh甲',乙的是p乙'??乙gh乙',即
?甲h甲'??乙h乙'
铝块、铁块体积相等,V铝?V铁,量筒底部面积S相等,现将体积相等的铝块、铁块分别放在甲、乙量筒中,那么升高的高度分别为?h甲?VV铝、?h乙?铁,可知道SS?h甲??h乙,水的密度是大于酒精,?甲>?乙,可得
?甲?h甲??乙?h乙
也可以知道
?甲h甲'??甲?h甲??乙h乙'??乙?h乙
可以转化为
?甲g?h甲'??h甲???乙g?h乙'??h乙?
即
p甲?p乙
选项B符合题意。
5.在一底面积为200cm2,质量为200g,厚度不计的柱型容器中装入5000mL的热水,将一个一端开口并装有10g冷水的玻璃瓶(未装满)倒放入容器中,玻璃瓶刚好悬浮在容器下方,如图甲所示,空玻璃瓶的质量为20g;过一段时间后,发现玻璃瓶上浮,最终浮在水面上,如图乙所示。不考虑水的蒸发和热胀冷缩,水没有溢出,下列有关说法中正确的是( )
A.玻璃瓶漂浮时桌面受到的压强大于玻璃瓶悬浮时桌面受到的压强
B.玻璃瓶漂浮时水体对容器底部的压强大于玻璃瓶悬浮时水对容器底部的压强 C.图乙中此时水对容器底部的压强为2515Pa D.图乙中此时容器对桌面的压强为2610Pa 【答案】C 【解析】 【详解】 A.由公式p=
F可知,桌面受到的压强取决于压力和受力面积,而受力面积不变,压力则S等于装置的总重力。无论玻璃瓶漂浮或悬浮,装置的总重力不变,因此,两种情形下桌面受到的压强大小不变,故A错误;