内容正文:
专题02 压强计算——液体的抽取与加入
一、常见题目类型
在柱形容器中抽取(或加入)液体:某一深度(体积或质量)(图1)。
甲 图1 乙
二、常用到的基础知识
1. 液体的压强: p=ρgh, p=F/S
2. 密度: ρ=m/V
3. 柱形容器中,液体对容器底部压力的大小等于液体的重力大小:
F = G液体=m液体g
4. 柱形液体的体积:V= sh
三、常用的分析方法
1. 液体对容器底部压强的变化量计算:
Δp=ρ液体gΔh液体;Δp=ΔF/S=ΔG液体/S;数学方法:ΔP=P1-P2。
2. 压力的变化量计算:ΔF=Δmg、ΔF=ΔpS或ΔF=F1-F2等分析计算。
四、例题分析
【例题1】(2022嘉定一模)如图所示,底面积不同足够高的圆柱形容器甲、乙(S甲>S乙)置于水平地面上。
(1)若容器甲重为10牛,底面积为1×10-2米2,内部盛有深度为0.4米的水。求:
(a)水对容器甲底部的压强p水;
(b)容器甲对水平地面的压强p地;
(2)若容器甲、乙中的液体A、B对容器底部的压强相等。为使A液体对容器甲底部的压强大于B液体对容器乙底部的压强,有如下方案:
(a)在容器甲、乙中同时抽取相同质量的液体;
(b)在容器甲、乙中同时加入相同高度的原有液体;
请分析每种方案的可行性。
【例题2】(2021浦东新区二模题)如图9所示,甲、乙两个柱形容器分别放在水平地面上。
① 若甲容器中盛有0.3米深的水,求水对甲容器底部的压强p水。
② 若乙容器中盛有2×10-3米3的某种液体,液体质量为1.8千克,求这种液体的密度ρ液。
③ 若两容器中分别盛有不同液体,下表中记录了从容器中抽出相同深度的液体前后,液体对容器底部的压强值。求这两种液体的密度之比ρ甲: ρ乙。
抽出前
抽出后
p甲/帕
2450
980
p乙/帕
1960
980
甲
乙
图9
【例题3】(2021静安一模题)薄壁圆柱形容器甲、乙置于水平桌面上,如图11所示,底面积
S甲为S乙的2倍。甲中盛有水,水的质量为5千克;乙中盛有另一种液体,液体密度ρ液为0.5×103千克/米3。
甲
乙
图11
容器底部受到
液体的压强
抽出
液体前
抽出
液体后
P甲水(帕)
1960
980
P乙液(帕)
1078
① 求水对甲容器底部的压力F水。
② 分别从甲、乙两容器中抽出相同深度的液体,右表为抽出液体前后两容器底部受到液体的压强。
(a)求抽出液体后甲容器中水的深度h水;
(b)问抽出液体前乙容器中液体的质量m液。
五、综合训练
1.(2021闵行一模题)如图8所示,容积为5×103米3的平底鱼缸放在水平桌面中央,容器内装有质量为2.5千克的水,水深为0.1米。求:
① 水的体积V水;
② 水对容器底部的压强p水;
③ 小王同学继续往鱼缸中倒入5牛的水后,他认为水对容器底部的压力增加量△F水为5牛。请你判断他的说法是否正确,并说明理由。
图8
2.(2021青浦一模题)如图9所示,薄壁圆柱形容器甲和乙置于水平桌面上。甲容器的质量为1千克、底面积为2×10-2米2,乙容器内装有0.2米深的酒精(酒精=0.8×103千克/米3),甲、乙两容器底部受到的压强相等。
甲
图9
乙
① 求乙容器底部受到酒精的压强p乙。
② 继续在容器甲中注水,使甲中水面与乙中酒精的液面相平,求甲容器对水平面压强的增加量p。
3.(2020年虹口一模)圆柱形容器A、B放在水平桌面上,分别装有水和某种液体,液体深0.1米,水对容器底部的压强为784帕,两容器底部受到的压强相等。
① 求容器A中水的深度h水。
② 求容器B中液体的密度ρ液。
③ 继续在容器A中注水,使A中水面与B中液体的液面相平,求水对容器底部压强的增加量
p水。
4.(2020年浦东新区一模)如图8所示,盛有酒精和水的两个足够高的柱形容器置于水平地面上。若向容器中分别倒入相等体积的原有液体,倒入前后液体对容器底的压强记录在下表中。(ρ酒=0.8×103千克/米3)
图8
酒精
水
液体对容器底部的压强
倒入前
倒入后
p酒(帕)
1176
1568
p水(帕)
1176
1960
①求倒入后容器中酒精的深度h酒。
②若倒入后酒精的质量为3.2千克,求酒精的体积V酒。
③求两容器内部底面积S酒:S水的值。
5.(2020年长宁、松江一模)如图11所示,水平地面上薄壁圆柱形容器甲、乙的底面积分别为2S、S,容器内分别盛有质量相等的水和酒精(ρ酒精=0.8×103千克/米3)。
圆柱体
底面积
高度
A
S
5h
B
3S
3h
①求甲容器中0.1米深处水的压强。
②若乙容器中酒精质量为2.4千克,求酒精的体积。
③若在乙容器内抽取0.2米深酒精后,酒精和水对容器底