内容正文:
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科学 八年级上册
专题拓展 密度、压强、浮力综合题
此类题型题目涉及的知识面广,如质量、密度、受力分析、二力平衡、压力、压强、阿基米德原理、物体的
沉浮条件等。题型一般有两种:①压强、浮力并行设置问题,独立考查相关知识;②“液面变化”问题,此类问
题往往涉及压强液面变化量一压强变化量一浮力变化量,以及求物体密度,第②种问题难度更大。本专题
选择比较典型、高频的几类题目进行剖析解答,引导同学们有针对性地学习,掌握这类题目的解题技巧。
例1 某实验小组在研究某种物质的属性时,日常需将物体浸没在煤油中保存,将体积
为1×10-m,重6N的该物体用细线系在底面积为250cm的圆柱形容器的底部,物体浸
没在煤油中,如图所示(g-10N/kg,ox-0.8×10kg/m)。
(1)细线受到的拉力是多大?
(2)若细线与物体脱落,待物体静止后煤油对容器底的压强变化了多少
解题思路:
(1)物体浸没水中,排开水的体积等于物体的体积,利用阿基米德原理求受到的浮力,根据木块重加上
绳子的拉力等于木块受到的浮力求出木块受到的拉力;
(2)木块漂浮时所受的浮力等于它自身的重力,可得浮力的大小,根据阿基来德原理求排开水的体积,
可求排开水的体积变化,知道容器底面积,可求水深的变化量,再利用液体压强公式求容器底所受压强改
变量。
分析:(1)由题知,物体浸没煤油中,V-V.-1.0x10m,
受到的浮力:F-sgV-0.8x10*}kg/mx10N/kgx1.0x10m-8N;
因为G十F一F.
物体受到的拉力:F-F.-G-8N-6N-2N;
(2)漂浮时,F'.-G-6N.
Fit
由Fs-pgV得:V=-
6N
pg 0.8x10kg/m×10N/kg
--7.5×10m.
V -1×10-m-7.5×10m-2.5×10m.
;
.-0.01m
-250X10m{
-p*gAh-0.8x10kg/mx10 N/kgx0.01m-80 Pa
例2 如图甲所示,放在水平桌面上的圆杜形容器的底面积为100cm,装有20cm深的水,容器的质量
为0.02kg,厚度忽略不计。A、B是由密度不同的材料制成的两实心物块,已知B物块的体积是A物块体
积的1/8。当把A、B两物块用细线相连放入水中时,两物块恰好悬浮,且没有水溢出,如图乙所示,现剪断
细线,A物块上浮,稳定后水对容器底的压强变化了60Pa,物块A有1/4体积露出水面。已知水的密度为
1.0×10kg/m.g取10N/kg。试求:
(1)如图甲所示,容器对水平桌面的压强;
(2)细线被剪断后水面的高度差;
(3)A、B两物块的密度。
777
乙
解题思路:①根据物体漂浮(或悬浮时)所受浮力等于重力列式,将式子展开求解;②根据密度公式求
解,求物体所受浮力与体积时,使用方法①,求物体重力和体积时,使用方法②。难度较大。
分析:(1)圆柱形容器内水的体积:V.-Sh-100cm}×20cm-2000cm.
由 =m/V可得,水的质量:n =oV.=1.0gcm}x2oo0cm}-2000g=2kg,容器对水平桌面的
压力,F-G-(m+m)g-(0.02kg+2kg)X10N/kg-20.2N.
20.2N
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拓展与培优
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(2)由力一ogh可得,细线被剪短后水面的高度差:
△△
60 Pa
sg 1.0x10*kg/mx10Nkg
-6×10-}m-0.6cm
(3)细线被剪断后A漂浮,物块A有1/4体积露出水面·则
3V
(4)V二
因漂浮时物体受到的浮力与自身的重力相等,所以有F.一G。
#
V_
展开有*gV:-pagV.,则p-V。-
物块A有1/4体积露出水面,则A露出水面的体积和容器内减少水的体积相等,
即1/4V.-S△..则物体A的体积;V.-4S△h-4×100cmx0.6cm-240cm.
V. -1/8V.-1/8X240cm-30 cm.
剪断细线前,AB两物块恰好悬浮,则psg(V.+V)-paV.g+paVag,
V.十V.
V.
x1.0x10kg/m一
B物体的密度:p一V
240cm*
V*一
30cm
30cm{
-×0.75×10*
kg m-3×10kgm
例3 如图所示,水平桌面上放置底面积为80cm{,质量为400g的圆简,简内装有16cm深的某液体。
弹策测力计悬挂底面积为40cm{}、高为8cm的圆柱体,从液面逐渐浸入直到浸没,弹赘测力计示数F与园
柱体浸入液体深度h的关系如图所示(圆简的厚度忽略不计,简内液体没有溢出),求
(1)圆杜体浸没在液体中所受的浮力是多少?
(2)简内液体密度是多少?
(3)圆柱体浸没并且未与圆简底部接触时,圆简对桌面的压强是多少?
过__过
N
△_m
解题思路;(1)根据图像分析出物体的重力和完全浸没时的拉力,根据公式F。一G一F计筹出浮力的
大小:
(2)根据F:二egV:的变形公式e一F。/gV:计算出液体的密度
(3)判断出此时圆简对桌面的压力,等于圆简和水的总重加浮力,根据公式2一F/S计算出压强
分析:(1)由图像知,当h一0时,此时测力计的示数等于圆柱体的重力,所以G一10N.
当h二8cm时,测力计的示数不变,说明此时浮力不变,圆柱体完全浸没,此时F一2N
所以F-G-F-10N-2N-8N:
(2)物体排开液体的体积V.-V-40×8×10-*m-3.2×10-m
F
8N
由F:-pgV:得,oa一
gV. 10N/kgx3.2X10-m{
。-2.5×10kg/m
(3)液体的质量m-V-2.5×10kg/mx80×16x10-*m-3.2kg
园柱体浸没并且未与圆简底部接触时,圆简对桌面的压力等于液体、容器、圆柱体总重力减去弹策测力
计的拉力,
所以圆简对地面的压力:F-(n 十m:)g十G一F。
-(3.2kg+400X10-*kg)×10 N/kg+10N-2N-44N.
园筒对地面的压强:P-80X10m
44N
-5.5x10Pa。
例4
如图所示,置于水平地面的薄壁容器上面部分为正方体形状,边长7.一4cm,下面部分也为正方
体形状,边长/。一6cm,容器总质量n;一50g。容器内用细线悬挂的物体为不吸水的实心长方体,底面积
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_-__
S. -9cm,下表面与容器底面距离/.=2cm,上表面与容器口距离/.-1cm,物体质量n;-56.7g。现往
容器内加水,设水的质量为M,已知g.-1.0×10*kgm,g=10N/kg。
(1)当M一58g时,水面还没有到达物体的下表面,求此时容器对水平地面的压强
(2)当M一194g时,求水对容器底部的压力;
(3)当0<M<180g时,求出水对容器底部的压力F随M变化的关系式,并在图中做出F-M图像。
{
10
777777777
160
0
评析:本题的容器由两部分组成,分析物理情境时也要结合两部分容器分段分析。本题主要考查的是
学生对密度、压强、重力、浮力计算公式的理解和掌握,弄清楚物体在水中所占的体积是解决此题的关键,特
别是第三问要分段讨论,找出关系式有一定难度。难度困难。
解题思路:
(1)当水面还没有到达物体的下表面时,此时水可看作是柱体,此时容器对水平地面的压力等于M和容
器的总重力,再根据)一F/S可求此时容器对水平地面的压强。
(2)首先求出物体n。的密度,再根据。一n/V求出水的体积,再根据题意判断物体是否完全漂浮,再求
出水的深度,根据)一pgh求出水对容器底的压强,再根据)一F/S求出水对容器底部的压力。
(3)根据公式,一pgh求出当水面恰好达到物体下表面时,水对容器底的压力,即水的重力;再求出注入
180g水时,水面的深度,根据F一S一oghS求出水对容器底的压力,再画出图像。
分析:(1)当M-58g时,水面还没有到达物体的下表面,压力F=(M+m)g,S-36×10m,容器
F(M+n)g(0.058 kg+0.05kg)×10 N/kg30o Pa
对水平地面的压强)一
36×10m0
(2)物体高度h-(4cm+6cm)-1cm-2cm-7em,物体体积V-Sh-9cm×7cm=63cm.
物体密度。-56.7g/63cm}-0.9gcm}-0.9x10*}kg/m,小于水的密度,物体在水里应处于漂浮
状态;
由。-m/V得:注入水的体积V-M/-194cm.
容器下方正方体能够注水的体积:V。-6cm×6cmx6cm-9cm}×(6cm-2cm)-180cm.
所以容器中上方正方体中水的体积V.-V-V。-194cm-180cm-14cm;
14cm{
容器中上方正方体中水的深度h'一
S.-S4cmX4cm-9cm
--2cm.
物体浸入水中的深度h”-(6cm-2cm)+2cm-6cm.
如果物体完全漂浮,F。一0.567N,根据阿基来德原理有物体浸入水中的深度;
F
--
0.567N
p*gS1X10kg/m×10 N/kg×9x10m{
--0.063m-6.3cm,所以物体不会完全漂浮
起来.
容器中的水深h-h+h'-6cm+2cm-8cm.
水对容器底的压强p=psgh=1X10kg/mx10N/kg×0.08m=800Pa
由$-F/S得:水对客器底的压力F=pS.-800Pa×3.6×10m-2.88N;
(3)当水面恰好达到物体下表面时,水的体积V-6cm×6cm×2em-72cm③}.
水的质量m-V-1x10kg/m×7.2x10m-7.2x10*kg,
当水的质量0g<M二72g时,
液体对容器底的压力等于水的重力,
F-G-mg-7.2t10-*gx10 N/kg-72t10-N.
F-M图象是一个正比例函数,做出图像:
当注入180cm{的水时,根据上面第二问中的计算可知
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拓展与培优
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此时恰好把下面的正方体注满水,此时水的深度为6cm.
此时水对客器底的压力F-S=ghS-110*kg/m$10N/kgx0.06mx3.6t10*m- $
X10-)N。
当水的质量72g M<180g时,关系式F”-pS-pghS-pgh(S +S)-m +pghS,它是一个一
次函数,围像是一条直线。
故图像如图所示:
/l*i
1600M{
有一体积是6cm、密度是0.6g/cm的木块漂浮在
巩固练习
水面上,下列有关说法正确的是
)
1. 如图所示的容器内盛有空气:活塞可左右移
动且不漏气,容器中有一木球,当用力F向右推动
1.
活塞时,下列说法中正确的是
)
_O误
7777777777777777777
H
乙
A. 甲容器对地面的压力和压强大于乙容器对
地面的压力和压强
A. 木球对容器的压力将增大
B.将木块缓慢下压至浸没的过程中,木块受到
B. 木球对容器的压力将减小
的浮力不变
C. 木球对容器的压力将不变
C.将木块取出后,甲、乙两容器对地面的压力
D. 无法比较木球对容器压力的大小
和压强相等
2. 如图所示,将甲、乙两个容器放在水平桌面
D. 木块漂浮时受到的浮力等于自身重力,并且
上,甲、乙两容器的底面积分别为S和S。甲容
器中盛有密度为o。的液体,乙容器中盛有密度为p。
有的体积露出水面
的液体。现将体积相等的A、B两个物体分别放人
4. 在水平桌面上,有两个相同的圆柱形容器
甲、乙两容器后,物体A悬浮,物体B漂浮且有一半
内盛质量相等、密度不同的盐水,将同一鸡蛋分别
体积露出液面,此时两容器液面相平,液体对甲容
放入其中,鸡蛋静止如图所示,鸡蛋在甲、乙两杯中
器底部的压强为),压力为F;液体对乙容器底部
所受浮力分别为F:和F。,盐水对容器底的压强分
的压强为,压力为F。已知物体A与物体B的
别为和):,则
)
密度之比为2:3,Sz-3S。则下列判断正确的是
........
)
......
1...
A.F一F:,一/。
...
B.F-F,>p
“中
C.FF, 一。
D.F>F,)>。
A.p-,9F-F:
5.如图所示,两个相同的弹测力计,上端固
B.p。,9F-F。
定在同一高度,下端分别悬挂两个完全相同的杜形
C.p-6F-F。
金属块。在其正下方同一水平面上放置两个完全
D..6F-F
相同的圆杜形容器。分别向甲、乙两个容器中缓慢
3. 如图所示,两个相同的容器都盛满水,甲中
注人水和盐水,当两个金属块各有一部分浸入液体
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中,且两个弹策测力计的示数相等时,两个金属块
7. 如图(a)所示的圆杜形容器,底面积为200cm.
下表面所受的液体压强的大小关系为p■。
里面装有高20cm的水,将一个体积为500cm的实心
/2,两个容器底受到的液体压强的大小关系为P
铭球放入水中后,球沉底(容器中水未溢出)(不计容器
p本=
重,-2.7×10kg/m,g取10N/kg)。
求:(1)图(b)中水对容器底的压强和容器底增
加的压力。
(2)图(b)中容器对水平桌面的压强和压力。
I..
.............
6. 有一足够大的水池,在其水平池底中竖直放
I!...
置一段圆木。圆本可近似看作一个圆杜体,底面积
i
th
为0.8m,高5m,密度为0.7×10kg/m。(g
10 N/kg)
求:(1)未向池内注水时,圆木对池底的压力和
压强分别为多大?
8. 底面积为400cm的圆柱形容器内装有适量
(2)向水池内缓慢注水,在水位到达1m时园
的水,将其竖直放在水平桌面上,把边长为10cm的
木受到水的浮力和圆木对池底的压力分别为多大?
正方体本块A放入水后,再在木块A的上方放一
(3)当向水池内注水深度达到4m时,圆木受
物体B,物体B恰好没入水中,如图(a)所示。已知
到的浮力又为多大?
物体B的密度为6×10}kg/m{,质量为0.6kg。
(取g-10N/kg)
求:(1)木块A的密度。
(2)若将B放入水中,如图(b)所示,求水对容
器底部压强的变化。
-.::
(............
..::
1........
.B
。。。4
h)的玻璃管总质量m,用刻度尺测量玻璃管的直径d
m,h,-0.02m,p释本=1.1×102kgm2。
和纯水的密度值线A位置,(3)从玻璃管中取出
C组
少量铅丸,使水面刚好在刻度线A处。(4)上方
11.又不断变大,浮力再次变大:从1,·t:加水
因为待测液体越小,密度计浸没的深度越深。
过程中,木块完全浸没,排开水的体积不再发生变化
9.1)大甲.丙.丁无关(2)62(3)①5
浮力也不再发生变化。图像如图所
示:F4
2
3
p(5a-b1)
5 Poga
④
木块露出液面高度的测
h:-h
量误差较大
专题拓展
浮力的计算
例130.772N
12.(1)金属球上升(配重下降)。
(2)解:m
例2见分析
G
5牛
0.5千克
例3见分析
10牛千克=0.5千克0=”0米
例4(1)0.6×103kgm2
(2)0.8×10kg/m
10×103千克/米
巩固练习
(3)解:F1=pmgV=L.2千克/米×10牛f千
A组
克×5×10米=0.06牛
1.6.86×1087×10
F:一p气gVw=3.0千克/米×10牛千克×5
2.(1)5.88×10N(2)7.8×10m3
(3)①下
×10-1米3=0.15牛
沉一些②不变
F,=2×(G#-F1)=2×(5牛-0.06牛)
3.(1)40(2)②(3)根据阿基米德原理,F学=
=9.88牛
G#=P情gV#。AG6O0完成吸水后漂浮于水面即
:=2×(GW-F2)=2X(5牛-0.15牛)
F#=Ga·Ga=mg=53.5×103kgX10N/kg=
=9.7牛
5.35×10N,V#=Fm/(Ptg)=GB/(p维g)=5.35×
△F拉=F4-F:=9.88牛-9,7牛=0.18牛
10°N/(1.0×10kgm3×10Nkg)=53.5m
,△F拉=0.18牛>0.1牛
4.(1)越大(2)①a②2.7×10
.能使弹簧测力计示数变化值大于0.1牛。
5.(1)变大变小(2)漂浮状态从图知,水到
专题拓展利用浮力测固体
8cm时浮力不再增大,此时物体并完全浸没水中,有
部分体积露出水面(3)0.8×10kgm
物质的质量和体积
(4)1200帕
例1见分析
6.(1)12N3N8N(2)物体浸没液体之
例2见分析
前,浸人液体的深度越深,受到的浮力越大(3)浮力
例3见分析
大小与物体浸没的深度无关
例4见分析
7.解:(1)F#=PgV#=1×103千克:米×10
巩固练习
牛/千克×1.0×103米=10牛
1.(2)用弹簧测力计测出小石块的重力G
(2)木块静止时漂浮在水面上,F#=G=6牛
(4)用弹簧测力计测出小石块浸没在液体B中受到
6牛
G-Fa
的拉力FaG-FP*
Dng
1×10千克/米×10牛千克=6×
10米1
2.3×102
Vm=V-V推=1.0×103米3-6×10-4米
3.721.1×10
=4×10+米
4.(1)相互.(2)6.41(3)p*(V一V1)/(V:-
(3)略
V:)(4)排水量
5.(3)将石块用细线系住,浸没在水中,不要碰到
8.(1)变大(2)能
B组
烧杯底(4)m1华(5)用细线把小石块拴好,使
9.(1)部分浸人(2)12.5(3)解:物块M漂浮时
m1一m:
Fm=Gw=6N此时,F#=P水gV=P水gS:=6N
其浸没在烧杯内的水中,待水溢出后,用抹布将烧杯
所以,h,=F浮
擦干,用天平测出烧杯与剩余水和石块的总质量ms,
P*gS
则表达式为
m*:小明的方案比较麻烦,实
6N
1.0×10kg/m×10N/kg×0.1m×0.1m
验的误差比较大。
0.06m=6cm(4)300(5)D
专题拓展
密度、压强、浮力综合题
10.(1)航母漂浮,F=G,根据V=F/(0液g)
例1见分析
=G/(g),因为大连港口水的密度小于海水密度,
例2见分析
排开液体的体积变小,故吃水深度减小(2)F,=
例3见分析
Gw=meg=6.5×10'×103kg×10N'kg=6.5×
例4见分析
10N(3)设杯子的底面积为S,杯子在水中和在海
巩固练习
水中受的浮力相等,F素=F鞋本P泰gVe二P泰gVo:
1.B解析:当用力下向右推动活塞时,容器的
Pg(V#+Sh:)=P物kg(V木+Sh,),p本g(Sh1十
Sh:)=Pwkg(Sh1+Sh:),h,=0.10m,h:=0.032
容积变小,根据公式=智可知,空气的蜜度变大。
·3·
根据阿基来德原理F一P气gV#可知,木球排开空气
×10kg‘m3×10Nkg×(0.8m2×5m)=2.8×
的体积不变,但是浮力增大了。根据Fs=G一F可
知,木球对客器的压力将减小,故选B。
10N:池底受到的压强:p=下=2,8。下=3.5
2.B解析:物体A在甲客器中悬浮,那么它的
×10Pa:(2)当水位达到1m时,它受到的浮力:
密度P1=pA:B在乙客器中涤浮,那么:F=GP
Fm=P骏gV#=1×10kg/m3×10N/kgX(0.8m
gVa=pugV:p:X-
V=puV:解得:p:=2pm。因为
×1m)=8×103N:圆木对池底的压力:F压力=G
Fm=2.8×10'N-8×103N=2×10N:(3)当水
p4:pa=2:3:所以p1tp:=2:(2X3)=1:3:又
深为4m时,如果圆木静止在底部不动,此时它受到
:h。:h。■1:1:根据液体压强公式p一Pegh得
的浮力:F#=P饿gV=1×10kg:m3×10N/kg×
到:p11p:=p1h甲p:hz=(1×1):(1×3)=1:
(0.8m2×4m)=3.2×10N:因为浮力大于重力,所
3:因此对容器底部的压强P1<p:。(2)容器底部受
以它肯定上浮,最终漂浮。那么它受到的浮力F
到的压强之比:P1:p:=1:3,底面积之比S,:S:
G=2.8×10N。
=1;3,根据公式F一pS可知,容器底部受到的压力
7.解:放人铝球后,液体增加的深度为△h,△h=
之比:F,tF。=(1×1):(3X3)=1:9,即9F,=
V
500cm
F,也就是9F,=F,·故选B。
=2.5cm=0.025m.(1)水对容器底的
200cm
3.D解析:A木块在甲客器中漂浮,那么它受
到的浮力等于重力,即它排出水的重力等于木块的重
压强p=p本g(h+△h)=1.0×103kg/m×10Nkg
×(0.2+0.025)m=2250Pa,水对容器底增加的压
力,国此甲容器中水和木块的重力之和等于乙容器中
水的重力。根据容器对地面的压力F=G家器十G水可
力△F=△pS=P水gM·S=P*gV=1.0×10kg/m
知,甲客器对地面的压力等于乙客器对地面的压力。
×10N/kg×5×104m=5N:(2)图(b)中,容器对
F
水平桌面的压力F'=G十G球=(P水Vk十p如V)g
甲和乙容器的底面积相等,根据公式力一S可知,两
(pkSh+PV)g=(1.0×103kg/m3×0.02m2×
个容器对地面的压强相等,故A错误:B.将木块缓慢
0.2m+2.7×103kgm2×5×10-+m3)×10N:kg=
下压至浸没的过程中,木块排开水的体积增大,根据
F53.5N
53.5N:p'=
50.02m
=2675Pa
F浮奇=P液gVe可知,木块受到的浮力增大,故B错
误:C,将木块取出后,印中水的重力将小于乙中水的
8.解(1)Vn=mn=
0.6kg
=0.1×
重力,根据容器对地面的压力F=G常#十G可知,甲
6×103kg/m
F
10-3m
对地面的压力小于乙。根据公式P=
可知,甲对地
图(a)A、B共同悬浮:F#A+F学n=GA十Gn
面的压强小于乙对地面的压强,故C错误:D,当木块
公式展开:Pkg(V,十Va)一DARVA十mBg
其
漂浮在水而上时,它受到的浮力等于重力,即F游。
中V4=(0.1m)3=1×103m
GipsgVa=pgV:1 g'cmXVa=0.6 g/cmXV:
得:V
子:周北长=号,放D正确
p4=kV士p*Va-mA
V
代人数据:
4.A解析:甲中鸡蛋悬浮,乙中鸡蛋漂浮,那
1×0kg/m×10ii+0kg'mX01×103-06kg
么鸡蛋受到的浮力都等于鸡蛋的重力,因此鸡蛋受到
的浮力相等。因为鸡蛋受到的浮力和鸡蛋对液体的
p4=0.5X103kg/m
压力相等,所以鸡蛋对两种液体向下的压力相等。液
(2)B放人水中后,A漂浮,有一部分体积露出水
体质量相等,很据G三m只可知,两种液体的重力相
面,造成液面下降
等。根据容器底部受到的压力F一F紧十G,可
A漂浮:FA=GA
知,容器底部受到的压力相华,即F,一F:两个客器
P米gVaB=PARVA
的底面积S相等,根据公式p=
S可知,容器底部受
V人#=
eV=0.5×10kgm×102m
P米
1×102kgm
到的压强相等,即p:=p:。故选A。
0.5×103m
5。=<解析:(1)两个柱形金属块的重力相
AV
等,由F摩=G一F'可知,当两个弹簧测力计的示数相
液面下降△h■
Vx一VA楼
等时,两间柱体受到的浮力相等:由浮力产生的原因
1×10-3m-0.5×10-3m
得到:F=F,一F上=FF一0=Fr,即两个金属块
=0.0125m
0.04m
下表面所受的液体压力相等:相同柱形金属决的底而
F
液面下降△p=Pkg△=1.0×10kg.m3
积相,根据p=S可知,两个金属块下表面所令的
10N/kg×0.0125m=125Pa.
液体压强相等,即P,=P上:(2)两个相同的弹黄测
第四节
物质在水中的分散状况
力计,上端国定在可一高度,下端分别悬挂两个完金
巩固练习
相同的柱形金属块,那么当弹簧测力计的示数相等
A组
时,两柱形金属块下袁面到相同客器底都的距高h相
1.B2.D3.A4.D5.C6.B7.-一样成
等:那么盐水对客器底部的压强:P盘东一P本R(:本十
溶液是均一的8.豆浆牛奶白醋、啤酒9.A
h)=P数春h丝本十P水动=P甲十P数本h:水对客器底部
BCBA10.①③③⑤⑦11.(1)①0
的压强:P水一Pg(h卷十h)=P*欧s十P*幼=pL十Ps动:
(2)用玻璃棒搅拌(3)氢氧化钠溶于水温度升高
因为:p甲=pz,且p水动<Dh:所以P水<p本,
B组
6.解:(1)圆木对池底的压力:F=G=PgV=0.7
12.(1)溶剂(2)烧杯底部观察不到食盐固体
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