内容正文:
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专题11 液体压强(解析版)
【特别说明:
典例主要是2024年的中考真题,变式是最新的全国各地名校的模拟题,课后作业真题训练,全部来自于2024年的中考真题。
知识点以挖空的形式设计,便于学生提前预习,考点通过方法总结,知识加工,便于学生理解和记忆。
目 录
【教学目标】 2
【知识梳理】 2
知识点1:液体压强 2
知识点2:连通器 3
【考点必备】 3
考点1:液体压强的特点和产生的原因 3
考点2:液体压强的计算 8
角度1:液体压强的简单计算 8
角度2:比较液体对容器底部的压力和压强 9
考点3:固体压强和液体压强的对比计算 11
考点4:利用液体压强公式P=ρgh求解固体压强 14
【真题训练】 17
1. 了解连通器的工作原理,并能正确区分连通器;
2. 掌握液体内部压强的特点及其产生的原因;
3. 掌握液体压强公式的计算;
4. 掌握利用液体压强公式求解固体压强;
知识点1:液体压强
1. 产生的原因:液体受_______作用,具有___________;
2. 探究影响液体内部压强大小的因素:
(1)探究方法:
由于液体压强的大小与多个因素有关,故在探究时采用________法;实验中液体压强的大小是通过U形管两边的高度差来反映,这种研究问题的方法为转换法
(2)实验结论:
①液体对容器底和侧壁都有______,液体内部向_______都有压强;
②在同一深度,液体向各个方向的压强都_________;
③液体的压强随深度的增加而__________;
④不同液体的压强与液体的___________有关,在同一深度处,液体__________越大压强也越大;
3. 计算
公式:________,其中ρ表示_______、h表示_______;
4. 补充
①由公式可知,液体的压强只跟液体的密度ρ 和液体深度h有关,而与液体的重力、容器的形状、底面积大小等因素无直接关系
②计算液体的压力、压强,一般先用p=ρgh计算压强,再用F=pS计算压力
【提示】液体对容器底的压力F与液体的重力G的关系
【答案】 重力 流动性 控制变量 压强 各个方向 相等 增大 密度 密度
p =ρgh 液体的密度 液体的深度
知识点2:连通器
1. 定义:上端________,下端_________的容器;
2. 原理:连通器里装同种液体,当液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是___________的;
3. 应用:茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等都是根据连通器的原理来工作的.
【答案】 开口 连通 相同
考点1:液体压强的特点和产生的原因
1. 液体压强产生的原因:(1)液体受到重力;(2)液体具有流动性;
2. 液体压强的特点:
(1)液体对容器底和侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强;
(2)在同一深度,液体向各个方向的压强均相等;
(3)液体的压强随深度的增加而增加;
(4)不同液体的压强与液体的密度有关,在同一深度处,液体深度越大压强也越大;
【典例1】(2024·陕西·中考真题)小明在做“探究液体压强与哪些因素有关”的实验时,用到的压强计如图1所示;
(1)如图1,用手指按压探头的橡皮膜,发现U形管两侧的水面有明显高度差且升降灵活,说明该装置气密性 (选填“良好”或“差”),如果液体内部存在压强,将探头放入液体内部,U形管两侧水面就会产生高度差,高度差的大小反映探头 (选填“A”或“B”)面所受压强大小;
(2)小明通过探究得出结论:在相同液体内部,同一深度处各个方向的压强大小相等。继续探究液体内部压强与深度的关系,他改变橡皮膜浸入水中的深度H,记录U形管两侧水面的高度差h,多次实验,记录数据,如表1所示。分析数据可得出结论:在相同液体内部,深度越深,压强越 ;
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
H/cm
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0
h/cm
4.6
5.2
6.0
6.6
7.4
8.2
9.0
9.6
10.4
11.2
12.0
(3)小明发现,虽然U形管和水槽中装入的是相同的水,但是U形管两侧水面的高度差h与探头浸入水中的深度H不相等,猜想其可能与橡皮膜发生形变有关。进一步分析数据发现,H增大时,h也随之增大,且h始终小于H。你还能从表1中发现数据变化的规律是 ,你认为数据变化呈现这种规律的原因可能是 ;
(4)小明用一根与U形管内径相等的直玻璃管替代探头,并在玻璃管上标注刻度,下端管口标为“0”刻度线。将玻璃管竖直放入水中,如图3所示,此时U形管两侧水面的高度差反映的是深度 cm处的压强。改变,记录和对应的,多次实验,记录数据,如表所示。分析数据可知,去掉橡皮薄膜后,可以准确反映处的液体压强大小;
实验次数
1
2
3
4
5
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
(5)将玻璃管分别竖直放入酒精、水、盐水和某未知液体中,保持深度H2为10.0cm,记录U形管两侧水面的高度差,如表,已知,则该未知液体的密度为 。
液体种类
酒精
水
盐水
某未知液体
10.0
10.0
10.0
10.0
8.0
10.0
11.0
15.0
【答案】(1) 良好 A
(2)大
(3) 随着H的增大,h与H的差值越来越大 由于橡皮膜的弹力对水产生了一定的压强
(4)6.0
(5)1.5
【详解】(1)[1]用手指按压探头的橡皮膜,发现U形管两侧的水面有明显高度差且升降灵活,说明该装置气密性良好,若装置漏气,则U形管两侧的水面不会有变化。
[2]高度差的大小反映有橡皮膜一侧,即探头A面所受压强大小。
(2)U形管两侧液面高度差越大,表示液体内部压强越大;分析数据可得出结论:在相同液体内部,深度越深压强越大。
(3)[1]还能从表1中发现数据变化规律是随着H的增大,h与H的差值越来越大。
[2]数据变化呈这种规律的原因是由于橡皮膜的弹力对水产生了一定的压强。
(4)如图3所示,此时U形管两侧水面的高度差反映的压强为
(5)根据可得该未知液体的密度
【变式1-1】(2024·湖北武汉·模拟预测)为了探究“影响液体内部压强大小的因素,小明和小华分别采用如图所示装置进行实验,其中甲装置U形管内装有已染色的水,已知盐水密度大于酒精的密度,请回答下列问题:
(1)实验前,小华同学检查实验装置时发现:按与不按探头的橡皮膜,U形管两边液面均处在同一水平线上,则这在实验装置出现的问题可能是: ;
(2)调节好装置,进行实验,比较乙、丙两图可知,当深度一定时,液体内部压强随 增大而增大;在图丙中保持探头的位置不变,改变探头的方向, U形管两液面的高度差将 (选填“变大”、“不变”或“变小”);
(3)若发现,当探头在不同液体中的深度相同时,U形管左右两侧液面的高度对比不显,他做了一些改进,下面操作不能使两端液面高度差对比更加明显的是___________。
A.将U形管换成更细的
B.U形管中换用密度更小的液体
C.烧杯中换密度更大的液体
D.使探头在不同液体中均向下移动相同的距离
(4)如图丁所示,橡皮管和玻璃管侧壁管口相连通,当小明向玻璃管中吹气时,U形管内液面较低的是 (选填“a”或“b”)侧。
【答案】(1)装置漏气
(2) 液体密度 不变
(3)A
(4)b
【详解】(1)按与不按探头的橡皮膜,U形管两边液面均处在同一水平线上,说明两侧液面没有压强差,很有可能是实验装置没有密封好,出现漏气。
(2)[1]乙、丙两图中,液体的深度相同,密度不同,且盐水密度大于酒精的密度,丙图U形管左右液面差大,即液体内部压强大,说明液体内部压强随深度的增大而增大。
[2]同一液体、同一深度,液体向各个方向的压强相等,所以丙中保持探头的位置不变,改变探头的方向,探头所受的液体压强不变,即U形管两液面的高度差将不变。
(3)A.液体内部压强的大小是通过液体压强计U形管两边液面的高度差来判断的,高度差越大说明此时的液体压强越大。若压强一定,根据p=ρgh,U形管液体的压强与液柱的横截面积大小无关。将U形管换成更细的不能使两侧液面高度差对比更加明显,故A符合题意;
B.U形管中换用密度更小的液体,根据液体压强公式p=ρgh可知,在烧杯内液体产生的压强一定时,U形管中液体密度越小,两管液体的高度差越大,故B能使两侧液而高度差对比更加明显,不符合题意;
C.探头在不同液体中的深度相同,根据p=pgh可知,深度相同,液体的密度越大压强越大,在烧杯中换密度更大的液体,液体产生的压强变大,U形管左右两侧液面的高度差
大,故C不符合题意;
D.使探头在不同液体中均向下移动相同的距离,根据p=pgh可知,液体密度一定时,探头所处深度越大,受到的压强越大,U形管左右两侧液面的高度差变大,故D不符合
意。
故选A。
(4)在丁图中,从左侧管口沿水平方向用力吹气时,左管上端的空气流速快、压强小,右管上端空气流速小、压强大;由于大气压强的作用,液体从右侧压入左侧一部分,所以左侧液面将升高,U形管内液面较低的是b侧。
【变式1-2】(2024·吉林四平·模拟预测)小明在探究液体压强与哪些因素有关的实验中,在U形管接头处加装了一个“三通接头”,如图甲所示。
(1)U形管与探头连接时,阀门K应处于 (选填“打开”或“关闭”)状态,以确保U形管内的水面相平;组装完成后,按压探头的橡皮膜到一定程度,U形管内液面有明显的高度差并保持稳定,说明装置 (选填“漏气”或“不漏气”);
(2)小明分别将探头放入水中h1、h2深度处,如图乙、丙所示,比较U形管中液面高度差,得出同种液体压强随 的增加而增大;若探头在图乙和图丙中所受浮力分别为F乙和F丙,则它们的大小关系为F乙 F丙;
(3)小明又将探头放入另一种液体中,发现探头的深度为h3时,U形管中液面高度差恰好与图丙中U形管液面高度差相等,如图丁所示。已知水的密度为ρ水,则该液体的密度为 。(用题中给出的物理量符号表示)
【答案】(1) 打开 不漏气
(2) 液体深度 大于
(3)
【详解】(1)[1]为了保持内外气压平衡,U形管与探头连接时,阀门K应处于打开状态,以确保U形管内的水面相平。
[2]按压探头的橡皮膜,U形管两边液面高度变化明显并保持稳定,说明实验装置密封良好不漏气。
(2)[1]比较图乙与丙两图,液体的密度相同,深度不同,U形管液面高度差不同,故可以初步得出结论:可得出液体压强和液体深度有关,在同种液体中,液体内部压强随深度的增加而增大。
[2]若探头在图乙和图丙中所受浮力分别为和,丙图中的深度大,压强大,形变大,排开液体的体积较小,根据阿基米德原理知,浮力较小,则它们的大小关系为大于。
(3)探头在液体中和水中时,观察到U形管水面高度差均相同,说明探头在液体中受到的压强与在水中受到的压强相同,所以
根据可知,
则液体的密度为
考点2:液体压强的计算
1. 液体压强公式:P=ρgh,其中ρ表示液体的密度,h表示液体的深度;
2. 液体压强公式的理解:
(1) 使用公式P=ρgh时,注意单位统一原则;
(2) 公式中的h是指所研究的点到液面的竖直距离,而不是点到容器底的距离,注意区分高度与深度的不同;
(3)
液体对容器底的压力大小不一定等于容器内液体重力的大小,只有粗细均匀的容器放在水平桌面上时,液体对容器底的压力才等于液体重力大小,此时液体对容器底部的压强可以利用固体压强公式求解;
角度1:液体压强的简单计算
【典例2】(2024·山东济宁·中考真题)2024年4月26日,神舟十八号载人飞船采用自主快速交会对接模式,对接于中国空间站天和核心舱径向对接口,形成三船三舱组合体。成功对接后,以天和核心舱为参照物,神舟十八号载人飞船是 的;2020年11月10日,全海深载人潜水器“奋斗者”号在深潜试验中最大下潜深度达到10909m,创造了中国载人深潜新的历史。此次深潜试验中“奋斗者”号在最大下潜深度处承受海水的压强为 。(取,)
【答案】 静止
【详解】[1]以天和核心舱为参照物,神舟十八号载人飞船的位置不变,是静止的。
[2]“奋斗者”号在最大下潜深度处承受海水的压强为
【变式2-1】(2024·安徽安庆·二模)已知矿泉水瓶盖的面积为6cm2,内装有重力为4N 的矿泉水,按照如图所示倒立时,水对瓶盖的压强为 Pa 。()
【答案】1.5×103
【详解】由图得,水对瓶盖的压强为
【变式2-2】(2024·黑龙江哈尔滨·二模)世界最深处是马里亚纳海沟斐查兹海渊,约为11000米,如果取海水密度为,,根据所学知识计算在11000m深度处液体的压强为 Pa,科学家对最深的海域考察时,发现海沟深处有鱼虾,但没有植物,根据以上计算结果,猜测其主要原因是 。
【答案】 1.13×108 水压强太大
【解析】【小题1】[1]海水的压强
[2]对最深海域考察,深度太深,液体压强过大,植物无法生存。
角度2:比较液体对容器底部的压力和压强
【典例3】(2024·黑龙江齐齐哈尔·中考真题)如图所示,甲、乙两个质量、底面积都相等的容器,底面粗糙程度相同,静止在粗糙程度均匀的水平桌面上,装有同种液体,液面相平。甲、乙两容器内液体对容器底的压力分别为、,则 ;用沿水平方向的力、分别缓慢推动甲、乙两容器在桌面上做匀速直线运动,且容器未倾斜时,则 (两空均选填“<”、“=”或“>”)
【答案】 = >
【详解】[1]甲、乙两容器,分别装有同种液体,且深度相同,根据,两容器底部受到液体的压强相等,即,因为两容器的底面积相等,由可知液体对容器的底部的压力。
[2]甲、乙是两个质量、底面积都相等的容器,且由图可知甲容器中水的质量比乙容器中水的质量多,所以甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,容器底面粗糙程度相同,因此甲容器在桌面上受到的摩擦力更大。用沿水平方向的力F3、F4分别缓慢推动甲、乙两容器在桌面上做匀速直线运动,根据二力平衡可知,F3、F4分别等于甲、乙两容器在桌面受到的摩擦力,因此F3>F4。
【变式3-1】(2024·湖北宜昌·模拟预测)如图所示,水平桌面上放有两个完全相同的容器甲、乙,分别盛有质量相同的不同液体,液体的高度相同,则液体对甲、乙两容器底部的压强、和容器对水平桌面的压强、的关系是( )
A., B.,
C., D.,
【答案】B
【详解】水平桌面上,甲、乙两容器中两种液体质量相同,由图可知甲液体的体积大于乙液体的体积,由可知,;又因为两容器中液体的深度相同,由可知,两液体对容器底部压强。水平桌面上,甲、乙两个相同容器中两种液体质量相等,则甲、乙的总重力相等,故对桌面的压力;由图知,由可知,两容器对桌面的压强:,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
【变式3-2】(2024·江苏苏州·二模)如图所示,两个完全相同的圆柱形容器甲和乙放置在水平桌面上,已知距容器底部h处A、B两点所受液体的压强pA和pB相等,则两容器底部所受液体压强pA′、pB′的关系是( )
A. B. C. D.无法确定
【答案】B
【详解】已知A、B两点所受液体的压强pA和pB相等,由图知B点的深度小于A点的深度;由公式可知,甲液体的密度小于乙液体的密度;A、B两点到底部的深度相等,根据公式可知,A点下面液体产生的压强小于B点下面液体产生的压强;因为距容器底部h处A、B两点所受液体的压强pA和pB相等,根据可知,两容器底部所受液体压强。
由以上分析可知,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
考点3:固体压强和液体压强的对比计算
1. 此类题主要涉及到液体对容器底部的压强和压力以及容器对桌面的压强和压力问题;
2. 若是求解液体对容器底部的压强和压力,先求液体对容器底部的压强,后求液体对容器底部的压力,即先压强,后压力;如果容器是放在水平面上的圆柱体,则液体对容器底部的压力等于液体自身的重力;
3. 若是求解容器对桌面的压强和压力问题,先求解压力,后求解压强。
【典例4】(2024·河北·中考真题)A为质量分布均匀的长方体物块,质量为300g,边长如图甲所示。B为内部平滑的圆柱形薄壁容器,底面积为300cm2,高为15cm,如图乙所示。A、B均静置于水平地面上。水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。
(1)求A的密度;
(2)图甲中A对地面的压强为p1,将A放入B后,B对地面的压强为p2,且p1:p2=5:2,求B的质量;
(3)将A放入B后,向B中缓慢加水,在A对B底部的压力恰好最小的所有情况中,分析并计算水对容器底部的最小压力。
【答案】(1);(2)0.6kg;(3)
【详解】解:(1)A的密度为
(2)A的重力为
图甲中A对地面的压强为
将A放入B后,B对地面的压强为p2,且p1:p2=5:2,即
解得,则B对地面的压力为
则A和B的总质量为
则B的质量为
(3)将A放入B后,向B中缓慢加水,因A的密度小于水的密度,当A刚好漂浮,即
时,A对B底部的压力恰好为0;当长方体底面积最大时,水的深度最小,此时水对容器底部的压力最小;由图可知,最大底面积为
根据阿基米德原理可知,A浸入水中的深度为
则水对容器的压强为
则水对容器底部的最小压力为
答:(1)A的密度为;
(2)B的质量为0.6kg;
(3)水对容器底部的最小压力为。
【变式4-1】(2024·甘肃兰州·二模)底面积为40cm2的茶壶放在面积为0.8m2的水平桌面中央,茶壶内盛有0.6kg开水,水面到壶底的高度为12cm,此时整个茶壶对桌面压强为2500Pa,(g取10N/kg)求:
(1)水对茶壶底部的压强;
(2)茶壶底部受到水的压力;
(3)空茶壶的质量。
【答案】(1)1200Pa
(2)4.8N
(3)0.4kg
【详解】(1)由题意知,水面到壶底的深度为
水对茶壶底部的压强为
(2)由题意知,茶壶底面积为
由公式可知,茶壶底部受到水的压力为
(3)茶壶装水时,茶壶对桌面的压力等于空茶壶和水的总重力,则
水的重力为
所以空茶壶的重力为
由G=mg可知,空茶壶的质量为
【变式4-2】(2024·吉林松原·三模)如图所示,一只盛有水的薄壁玻璃杯静止在水平桌面上。杯子重1N,底面积为30cm2,杯内水重2N,水深6cm,水的密度为1.0×103kg/m3,g=10N/kg。求:
(1)水对杯底的压强;
(2)水杯对桌面的压强。
【答案】(1)600Pa
(2)1000Pa
【详解】(1)根据p=ρgh可得,水对杯底的压强为
(2)水杯对桌面的压力为
根据可得,水杯对桌面的压强为
考点4:利用液体压强公式P=ρgh求解固体压强
当密度均匀的立柱型物体(即圆柱体、长方体)单独放在水平面上是,物体对桌面的压强可以利用P=ρgh进行计算;
1. 连通器:上端开口,下端连通的容器;
2. 工作原理:当容器中装有同种密度均匀的液体时,当液面不流动时,液面总是保持向平的。
【典例5】(2022·上海·中考真题)已知甲、乙两个均匀圆柱体密度、底面积、高度的数据如下表所示
物体
密度(千克/米3)
底面积(米2)
高度(米)
甲
5×103
2×10-3
0.6
乙
8×103
5×10-3
0.5
(1)求甲的质量 m甲;
(2)求圆柱体乙对地面的压强 p乙;
(3)若在甲、乙上方分别沿水平方向切去一部分,并将切去的部分叠放在对方剩余部分的上方。甲的底部对地面的压力变化量ΔF甲为 49 N。求乙的底部对地面的压强的变化量Δp 乙。
【答案】(1)6kg;(2);(3)9800Pa
【详解】解:(1)甲的质量
(2)圆柱体乙对地面的压强
(3)由于甲、乙对地面的总压力不变,故甲的底部对地面的压力变化量ΔF甲为 49 N,则乙底部对地面的压力变化量为49N,则乙的底部对地面的压强的变化量
答:(1)甲的质量为6kg;
(2)圆柱体乙对地面的压强为;
(3)乙的底部对地面的压强的变化量为。
1【变式5-1】(2024·江苏扬州·二模)有一个密度均匀的长方体铜块,被截成A、B两块,如图所示。已知LA∶LB=3∶1,则它们对水平桌面的压力和压强之比分别为( )
A.FA∶FB=3∶1 pA∶pB=1∶1 B. FA∶FB =3∶1 pA∶pB =1∶3
C. FA∶FB =1∶3 pA∶pB =1∶1 D. FA∶FB =1∶3 pA∶pB =3∶1
【答案】A
【详解】密度均匀的长方体铜块对桌面的压强为
由图可知,A、B两铜块的高度相同,则两者对水平桌面的压强相等,即pA∶pB=1∶1;LA∶LB=3∶1,则受力面积之比为3∶1,根据,压强相同,压力和受力面积成正比,所以压力之比也为3∶1,即FA∶FB=3∶1。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【变式5-2】(2024·广西南宁·模拟预测)如图甲,均匀实心正方体A重为100N,对它施加20N向上的拉力F,此时A对水平地面的压力为 N,压强为,撤去力F后将A沿竖直和水平方向各切去一部分(如图乙),使剩余部分为一长方体B(其边长b>a,b等于A的边长),此时B对地面的压强为。已知,则B重 N。
【答案】 80 64
【详解】[1]A对水平地面的压力
[2]正方体A的密度为
正方体A重为100N,对它施加20N向上的拉力F时,A对水平地面的压强为 ①
均匀实心物体对水平面的压强
则长方体B对地面的压强为②
已知pB=pA,即
所以
将A沿竖直和水平方向各切去一部分后密度不变,即长方体B的密度也为ρ, 则长方体B与正方体A的重力之比
所以B的重力为
一、单选题
1.(2024·山东德州·中考真题)小强用如图所示的实验装置验证阿基米德原理,通过调节升降台让金属块浸入盛满水的溢水杯中(金属块始终未与容器底接触),溢出的水会流入右侧空桶中,下列说法正确的是( )
A.金属块浸入水中越深,水对溢水杯底部的压力越大
B.金属块浸没在水中的深度越深,弹簧测力计A的示数越小
C.金属块从接触水面至浸入水中某一位置,弹簧测力计A和B的变化量∆FA=∆FB
D.若实验前溢水杯中未装满水,对实验结果没有影响
【答案】C
【详解】A.金属块浸入水中的深度增大时,溢水杯中水的深度不变,根据p=ρgh可知,水对溢水杯底部的压强不变,根据F=pS可知,水对溢水杯底部的压力不变,故A错误;
B.金属块浸没在水中的深度变化时,排开水的体积不变,根据F浮=ρgV排可知,受到的浮力不变,根据
F拉=G金-F浮
知,金属块受到的拉力不变,弹簧测力计A的示数不变,故B错误;
C.由图可知,弹簧测力计A的示数
FA=G-F浮
弹簧测力计B的示数
FB=G桶+G排
则∆FA=∆F浮,∆FB=∆G排,根据阿基米德原理可知,∆F浮=∆G排,则∆FA=∆FB,故C正确;
D.若实验前溢水杯中未装满水,则测得的F浮不变、G排偏小,对实验结果有影响,故D错误。
故选C。
2.(2024·甘肃兰州·中考真题)将质量相等的实心物体A、B分别放入装有甲、乙两种不同液体的容器中,已知两液体质量相等,两容器底面积相等但形状不同,A、B两物体静止时的状态如图所示,此时两容器中的液面恰好相平,下列说法中正确的是( )
A.A物体体积大于B物体体积 B.甲液体密度大于乙液体密度
C.A物体所受浮力小于B物体所受浮力 D.甲、乙两液体对容器底部的压强相等
【答案】A
【详解】由图可知,A在甲中漂浮,A受到的浮力等于A的重力,又根据阿基米德原理A受到的浮力等于A排开甲液体所受的重力,则有
B在乙中悬浮,B受到的浮力等于B的重力,又根据阿基米德原理B受到的浮力等于B排开乙液体所受的重力,则有
已知,A与B质量相等,根据可知,A与B重力相等,所以,甲与乙液体重力相等,若此时两容器中只装有两种液体且液面相平,则甲液体总重力与乙液体总重力相等,即,所以两容器中只装有两种液体且液面相平时,两种液体的总质量相等。又由图可知,甲液体的总体积大于乙液体的总体积,根据可以得到
根据液体压强计算公式可知,在深度相同时,甲液体对容器底的压强小于乙液体对容器底的压强;
由前面分析可知
已知,所以
由题目信息可知,,所以
故A正确,BCD错误。
故选A。
3.(2024·广东广州·中考真题)某居民楼水塔液面与各楼层水龙头的竖直距离如图所示,若ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg,水龙头关闭时,c处所受水的压强为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】由题图可知,水龙头关闭时,c处水的深度为
所以c处水龙头所受水的压强为
故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
4.(2024·江苏无锡·中考真题)如图所示,将同一支压强计的金属盒依次放入装有同种液体的甲、乙、丙容器中,金属盒面的朝向不同,但U形管液面的高度差相等,要观察到这样的实验现象,需要控制的实验条件是( )
A.同一个人操作 B.液体质量相等
C.操作时间相等 D.金属盒面的中心在液体中的深度相等
【答案】D
【详解】将同一支压强计的金属盒依次放入装有同种液体的甲、乙、丙容器中,金属盒面的朝向不同,但U形管液面的高度差相等,探究同一深度各个方向的压强的关系,所以金属盒面的中心在液体中的深度相等。
故选D。
5.(2024·新疆·中考真题)如图所示,一下半部分为圆柱形的玻璃瓶,深度为20cm,内封闭有质量为0.30kg的水。将玻璃瓶正放在水平面上时,水对玻璃瓶底部的压强为900Pa;将玻璃瓶倒放在水平面上时,水对玻璃瓶盖的压强为1400Pa。若该玻璃瓶内装满密度为的酒精,则酒精的质量为( )
A.0.36kg B.0.40kg C.0.44kg D.0.48kg
【答案】B
【详解】正放时,水柱为标准的圆柱体,根据此时水对瓶底的压强为900Pa,根据求得水柱高度
水的质量为0.3kg,由此可知每0.1kg水占圆柱体部分3cm高度。
将玻璃瓶倒放在水平面上时,水对玻璃瓶盖的压强为1400Pa,根据求得水深度
瓶子总高20cm,上方空心部分高度6cm,装满水需要0.2kg,由此可知整个瓶子装满水的质量为0.5kg,瓶子的容积
则装满酒精质量为
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
6.(2024·山东临沂·中考真题)水平桌面上的两个相同的烧杯中盛有两种不同的液体,两个相同的物块在液体中静止时两液面相平,如图所示。下列选项中的物理量,相等的是( )
A.两物块底部受到的压力 B.两物块排开液体的质量
C.两液体对烧杯底的压强 D.两烧杯对桌面的压强
【答案】B
【详解】由图可知,物块在甲、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态,浮力等于自身重力,因此两个相同的物块在液体中静止时受到的浮力相等。
A.将两个相同的物块分别放在两烧杯中,两物块受到的浮力相等,都等于物块的重力,浮力是浸在液体中的物体上下表面受到的压力差,即;物块漂浮是上表面受到的压力为零,悬浮时上表面压力不为零,两物块底部受到的压力不同,故A不符合题意;
B.根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于其排开液体的重力,两物体受到的浮力相等,所以排开甲液体的重力等于物块排开乙液体的重力,故B符合题意;
B.根据浮沉条件可知,物体漂浮时,物体悬浮时,所以,两杯中液面相平,根据可知,烧杯底受到液体的压强,故C不符合题意;
D.由图知,甲液体的体积大于乙液体的体积,且甲液体的密度大于乙液体的密度,根据知,甲液体的质量大于乙液体的质量,又因为两物块的质量和两烧杯的质量都相同,根据知,甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,根据知,甲容器对桌面的压强大于乙容器对桌面的压强,故D不符合题意。
故选B。
二、多选题
7.(2024·四川泸州·中考真题)如图所示,甲、乙两个相同的平底烧杯放在水平桌面上,在两个烧杯中加入适量的清水,乙烧杯水面上漂浮有冰块,两杯水面恰好一样高,下列判断正确的是( )
A.甲烧杯对桌面的压力等于乙烧杯对桌面的压力
B.甲烧杯对桌面的压强小于乙烧杯对桌面的压强
C.乙烧杯中冰块熔化后,水对烧杯底的压力增大
D.乙烧杯中冰块熔化后,水对烧杯底的压强不变
【答案】AD
【详解】A.两杯水面一样高,则由液体压强公式可知两杯水对容器底部压强都相等,则由压力公式可知两杯水对容器底部的压力也相等。烧杯对桌面的压力等于水对容器底部压力和容器的重力之和,因此甲乙烧杯对桌面的压力是相等的,故A正确;
B.由于两容器对桌面的压力相等,烧杯的底面积也相同,由压强公式可知甲烧杯对桌面的压强等于乙烧杯对桌面的压强,故B错误;
CD.乙烧杯中冰块处于漂浮状态,冰块所受的浮力等于自身受到的重力,也等于冰块排开液体所受的重力,因此当冰块熔化成水后,恰好将冰块排开液体的体积填充,即水的液面高度不变,由此可知水对烧杯底部的压强不变,水对烧杯底部的压力也不变,故C错误,D正确。
故选AD。
8.(2023·辽宁阜新·中考真题)木棒的一端缠绕铜丝可以制成一个简易的密度计。甲乙两个相同的容器中装有质量相等的不同液体。将该密度计分别放入甲乙容器中,静止后密度计的位置如图所示,下列判断正确的是( )
A.甲容器中液体的密度小于乙容器中液体的密度
B.密度计在甲、乙容器中排开液体的质量相等
C.甲容器中液体对容器底的压强等于乙容器中液体对容器底的压强
D.未放入密度计前,甲容器对桌面的压强大于乙容器对桌面的压强
【答案】ABC
【详解】AB.简易密度计在两种液体中均处于漂浮状态,浮力
简易密度计在甲、乙容器中度计所受的浮力相同,简易密度计在甲、乙液体中排开液体的质量相等,由图可知,甲排开液体的体积较大,根据可知,甲液体的密度较小,故AB正确;
C.两种液体的质量相等,说明甲、乙容器中液体的重力相同,放入相同的密度计后液体与密度计的重力之和仍然相等,而题中两容器的底面积相同,根据可知,两容器底部受到的液体压强相等,故C正确;
D.未放入密度计前,甲、乙两个相同的容器中装有质量相等的不同液体,所以液体对容器底的总压力相同,由图可知两容器的底面积相同,根据知,甲容器对桌面的压强等于乙容器据对桌面的压强,故D错误。
故选ABC。
三、填空题
9.(2024·江苏常州·中考真题)如图所示,甲、乙两支完全相同的试管内分别装有质量相等的不同液体,甲试管倾斜、乙试管竖直,两试管内液面相平,甲试管内的液体密度为,液体对试管底部的压强为;乙试管内的液体密度为,液体对试管底部的压强为,则 , 。
【答案】 < <
【详解】[1][2]由图可知,甲容器中的液体体积要比乙容器大,因液体质量相同,由可知甲液体的密度比乙液体密度小,即ρ甲<ρ乙
因为两试管中液面等高,由液体压强公式p=ρgh可知p甲<p乙
10.(2024·湖北·中考真题)如图是汉代画像砖上描绘的《史记》中“泗水取鼎”画面,两边各有数人用绳子通过滑轮拉起掉落水中的鼎。图中的这种滑轮 (选填“能”或“不能”)起到省力的作用;此时两边绳子对鼎竖直向上的拉力分别为、,鼎受到的拉力之和为 。鼎在水中上升的过程中,其底部所受水的压强 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】 不能 减小
【详解】[1]图中的滑轮是固定的,不能随重物一起移动,所以是定滑轮,定滑轮不能省力,只能改变力的方向。
[2]两边绳子都对鼎施加竖直向上的拉力,鼎受到的合力方向竖直向上,所以鼎受到的拉力之和
F合=F1+F2[3]鼎在水中上升的过程中,其底部在水中的深度逐渐减小,由于液体压强随深度减小而减小,所以其底部所受水的压强减小。
11.(2024·黑龙江哈尔滨·中考真题)如图所示的容器是 器。塞子拔出后各液面高低不同,以下现象中与其原理相同的是 (选填序号:①热气球在空中漂浮 ②C919大客机在空中飞行 ③中国空间站绕地球飞行)。
【答案】 连通 ②
【详解】[1]图中容器底部连通,上端开口,是连通器。
[2]塞子拔出后,粗管处液柱高细管处液柱低,是因为流速大的位置压强小。
①热气球在空中漂浮,冲入密度小于空气的气体,浮力等于重力,故①不符合题意;
②C919大客机在空中飞行,是利用气体流速大,压强小的原理获得升力,故②符合题意;
③中国空间站绕地球飞行,受到地球引力,故③不符合题意。
12.(2024·山东济南·中考真题)济南护城河有东、西两个船闸、游船进入船闸的闸室后,能随着水面的变化在上下游之间通行,船闸利用了 原理。炎热的夏天,大明湖公园内明显感觉比其他地方凉爽,主要是因为水的 比砂石和泥土大。
【答案】 连通器 比热容
【详解】[1]由于船闸的闸室和上、下游的底部相连通,上端开口,所以船闸和上、下游组成了连通器,故船闸利用了连通器的原理。
[2]因为水的比热容大于砂石和泥土的比热容,相同质量的水和沙石吸收相同的热量时,水升高的温度低,所以炎热的夏季,大明湖公园内明显比其他地方凉爽很多。
13.(2024·甘肃临夏·中考真题)2023年3月11日,“奋斗者”号载人潜水器顺利完成国际首次环大洋洲载人深潜科考任务返回三亚。本航次中,“奋斗者”号总共完成了63次有效下潜作业,4次下潜深度超万米,平均深度7429米,下潜最大深度10010.9米。因液体压强随深度的增加而 (选填“增大”或“减小”),科研人员自主研发了抗压能力更强、韧性和可焊接性更好的Ti62A钛合金新材料,达到可以承受更大压力的目的。当“奋斗者”号载人潜水器下潜至10000米时,所受到海水的压强为 (取,g取)。
【答案】 增大
【详解】[1] 液体压强与深度有关,随深度的增加而增大。
[2] 当“奋斗者”号载人潜水器下潜至10000米时,所受到海水的压强为
四、实验题
14.(2024·江苏淮安·中考真题)在“探究影响液体内部压强因素”实验中:
(1)实验中使用的压强计如图甲所示.使用前用手指按压橡皮膜,是为了检查压强计的 。实验中,通过U形管两侧液面的 来反映液体内部压强的大小。
(2)比较乙、丙两图,可得结论:不同液体的相同深度处, 越大,液体压强越大。
(3)换用五根一端蒙有相同橡皮膜的玻璃管(粗细相同),探究影响液体压强大小的因素。管中加入适量的水,如图丁所示。
①根据图丁中1、2和3号管的现象,可得液体压强大小与 有关。
②为了探究液体长度对液体压强有无影响,用4号管和5号管进行实验。由图示实验现象可知,液体压强与液体长度 。
【答案】(1) 气密性 高度差;(2)液体的密度;(3) 液体深度 无关
【详解】(1)[1]使用前用手指按压强计的橡皮膜,是为了检查实验装置的气密性,如果按压探头时,U形管两侧液面高度差有明显变化,则气密性良好。
[2]实验采用转换法,实验中,通过U形管两侧液面的高度差来反映液体内部压强的大小。
(2)乙、丙两图所用的液体不同,探头所处的深度相同,U形管两侧两管中液面的高度差不同,可得出结论:不同液体的相同深度处,液体的密度越大,压强越大。
(3)①[1]由丁图1、2和3号管可知,液体的深度不同,橡皮膜凸出的程度也不同,因此可得液体压强大小与液体的深度有关。
②[2]由丁图4和5号管可知,液体的长度不同,深度相同,橡皮膜凸出的程度相同,因此可得液体压强与液体长度无关。
15.(2024·江苏宿迁·中考真题)在“探究影响液体内部压强的因素”的活动中,兴趣小组准备了压强计、水和盐水等实验器材。
(1)对于图甲所示压强计出现的问题,应将压强计金属盒拿出液体,然后___________;
A.将U形管中液体倒出一部分 B.更换U形管中液体 C.检查压强计的气密性
(2)正确处理存在问题之后,将压强计的金属盒放入液体中,如图乙、丙、丁所示,需要观察和记录U形管中 ;
(3)为了探究液体内部压强与液体密度的关系,应该比较 两图所示的实验;
(4)小明利用矿泉水瓶装满水,继续探究,如图戊①所示,将瓶盖拧紧,他只将孔堵住,水从孔也不能流出,因为水受到了 的作用。当他拧开瓶盖,放开两小孔,在瓶底部水平放置接水盘,发现水的落点为图戊②所示的B、C,于是他将接水盘向下平移至处,使,水的落点为、。为了比较两小孔处液体压强大小,应比较与 的距离。
【答案】(1)C;(2)液面的高度差;(3)丙、丁;(4) 大气压 DF
【详解】(1)图甲中橡皮膜受到水的压强,但U形管两侧液面高度相同,说明装置漏气,接下来应该检查压强计的气密性,故C符合题意,AB不符合题意。
故选C。
(2)本实验利用转换法,通过U形管液面的高度差比较液体压强的大小,所以如图乙、丙、丁所示,将压强计的金属盒放入液体中不同深度,需要观察和记录U形管中液面的高度差。
(3)为了探究液体内部压强与液体密度的关系,需控制金属盒在不同液体中的深度相同,应该比较丙、丁两图所示的实验。
(4)[1]堵住N孔,由于外界大气压的作用,水从孔也不能流出;
[2]为了比较两小孔处液体压强大小,需比较水下落高度相同的情况下的落地点距离小孔的水平距离。M孔距离接水盘原位置的高度为MA,N孔距离接水盘向下平移后的位置的高度为ND,由于,所以为了比较两小孔处液体压强大小,应比较与DF的距离。
五、计算题
16.(2023·上海·中考真题)甲、乙为两个相同的薄壁柱形容器,容器高度为0.8m,甲中有2kg的水,乙中A液体的质量为m,底面积为。
(1)求甲中水的体积V甲;
(2)乙对地面的压强p乙。
(3)若甲中水的深度为0.6m,乙中再加入A液体,使甲乙对地面的压强相等,求乙液体的密度范围。
【答案】(1)2×10-3m3;(2);(3)
【详解】解:(1)甲中水的体积
(2)轻质薄壁柱形容器的重力是忽略不计的,乙对地面的压力
乙对地面的压强
(3)当甲乙对地面的压强相等时,甲乙对地面的压力相等,甲、乙为两个相同的薄壁柱形容器,所以甲乙两容器内液体的重力相等
即
乙液体的深度越小,密度越大,当乙容器中液体深度为容器高度0.8m时,乙液体的密度最小,故乙液体的最小密度为
由图可知,此时乙液体的深度比水略大,还需再加入A液体才能使甲乙对地面的压强相等,故乙液体的密度最大为水的密度,所以乙液体的密度范围为
答:(1)甲中水的体积V甲为2×10-3m3;
(2)乙对地面的压强p乙为;
(3)乙液体的密度范围为。
17.(2024·山东淄博·中考真题)如图甲所示,水平放置的长方体容器中水深16cm,用细线将沉在容器底的圆柱体物块竖直向上匀速提升。从物块刚刚离开容器底到拉出水面的过程中,拉力F与物块下表面到容器底的距离h的关系如图乙所示(细线的质量、体积及物块带走的水均忽略不计,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。求:
(1)物块浸没在水中时受到的浮力;
(2)物块取出后,水对容器底的压强;
(3)容器中水的质量。
【答案】(1)5N;(2)1500Pa;(3)7.5kg
【详解】(1)由图乙可知,当h>15cm时,物块完全离开水面,物块受到的竖直向下的重力、竖直向上的拉力,处于二力平衡状态,则物块的重力
当h<9cm时,物块完全浸没在水中,此时拉力F=8N,物块受到的竖直向下的重力、竖直向上的拉力、竖直向上的浮力,处于三力平衡状态,即
因此物块浸没在水中时受到的浮力
(2)由图乙可知,当h=15cm时,物块下表面刚好离开水面,则物块取出后,容器中水的深度
水对容器底的压强
(3)根据可得,物块浸没时排开水的体积
物块浸没时与物块取出后相比,水面下降的高度
容器的底面积
容器中水的体积
根据可得,容器中水的质量
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专题11 液体压强(解析版)
【特别说明:
典例主要是2024年的中考真题,变式是最新的全国各地名校的模拟题,课后作业真题训练,全部来自于2024年的中考真题。
知识点以挖空的形式设计,便于学生提前预习,考点通过方法总结,知识加工,便于学生理解和记忆。
目 录
【教学目标】 2
【知识梳理】 2
知识点1:液体压强 2
知识点2:连通器 3
【考点必备】 3
考点1:液体压强的特点和产生的原因 3
考点2:液体压强的计算 8
角度1:液体压强的简单计算 8
角度2:比较液体对容器底部的压力和压强 9
考点3:固体压强和液体压强的对比计算 11
考点4:利用液体压强公式P=ρgh求解固体压强 14
【真题训练】 17
1. 了解连通器的工作原理,并能正确区分连通器;
2. 掌握液体内部压强的特点及其产生的原因;
3. 掌握液体压强公式的计算;
4. 掌握利用液体压强公式求解固体压强;
知识点1:液体压强
1. 产生的原因:液体受_______作用,具有___________;
2. 探究影响液体内部压强大小的因素:
(1)探究方法:
由于液体压强的大小与多个因素有关,故在探究时采用________法;实验中液体压强的大小是通过U形管两边的高度差来反映,这种研究问题的方法为转换法
(2)实验结论:
①液体对容器底和侧壁都有______,液体内部向_______都有压强;
②在同一深度,液体向各个方向的压强都_________;
③液体的压强随深度的增加而__________;
④不同液体的压强与液体的___________有关,在同一深度处,液体__________越大压强也越大;
3. 计算
公式:________,其中ρ表示_______、h表示_______;
4. 补充
①由公式可知,液体的压强只跟液体的密度ρ 和液体深度h有关,而与液体的重力、容器的形状、底面积大小等因素无直接关系
②计算液体的压力、压强,一般先用p=ρgh计算压强,再用F=pS计算压力
【提示】液体对容器底的压力F与液体的重力G的关系
知识点2:连通器
1. 定义:上端________,下端_________的容器;
2. 原理:连通器里装同种液体,当液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是___________的;
3. 应用:茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等都是根据连通器的原理来工作的.
考点1:液体压强的特点和产生的原因
1. 液体压强产生的原因:(1)液体受到重力;(2)液体具有流动性;
2. 液体压强的特点:
(1)液体对容器底和侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强;
(2)在同一深度,液体向各个方向的压强均相等;
(3)液体的压强随深度的增加而增加;
(4)不同液体的压强与液体的密度有关,在同一深度处,液体深度越大压强也越大;
【典例1】(2024·陕西·中考真题)小明在做“探究液体压强与哪些因素有关”的实验时,用到的压强计如图1所示;
(1)如图1,用手指按压探头的橡皮膜,发现U形管两侧的水面有明显高度差且升降灵活,说明该装置气密性 (选填“良好”或“差”),如果液体内部存在压强,将探头放入液体内部,U形管两侧水面就会产生高度差,高度差的大小反映探头 (选填“A”或“B”)面所受压强大小;
(2)小明通过探究得出结论:在相同液体内部,同一深度处各个方向的压强大小相等。继续探究液体内部压强与深度的关系,他改变橡皮膜浸入水中的深度H,记录U形管两侧水面的高度差h,多次实验,记录数据,如表1所示。分析数据可得出结论:在相同液体内部,深度越深,压强越 ;
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
H/cm
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0
h/cm
4.6
5.2
6.0
6.6
7.4
8.2
9.0
9.6
10.4
11.2
12.0
(3)小明发现,虽然U形管和水槽中装入的是相同的水,但是U形管两侧水面的高度差h与探头浸入水中的深度H不相等,猜想其可能与橡皮膜发生形变有关。进一步分析数据发现,H增大时,h也随之增大,且h始终小于H。你还能从表1中发现数据变化的规律是 ,你认为数据变化呈现这种规律的原因可能是 ;
(4)小明用一根与U形管内径相等的直玻璃管替代探头,并在玻璃管上标注刻度,下端管口标为“0”刻度线。将玻璃管竖直放入水中,如图3所示,此时U形管两侧水面的高度差反映的是深度 cm处的压强。改变,记录和对应的,多次实验,记录数据,如表所示。分析数据可知,去掉橡皮薄膜后,可以准确反映处的液体压强大小;
实验次数
1
2
3
4
5
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
(5)将玻璃管分别竖直放入酒精、水、盐水和某未知液体中,保持深度H2为10.0cm,记录U形管两侧水面的高度差,如表,已知,则该未知液体的密度为 。
液体种类
酒精
水
盐水
某未知液体
10.0
10.0
10.0
10.0
8.0
10.0
11.0
15.0
【变式1-1】(2024·湖北武汉·模拟预测)为了探究“影响液体内部压强大小的因素,小明和小华分别采用如图所示装置进行实验,其中甲装置U形管内装有已染色的水,已知盐水密度大于酒精的密度,请回答下列问题:
(1)实验前,小华同学检查实验装置时发现:按与不按探头的橡皮膜,U形管两边液面均处在同一水平线上,则这在实验装置出现的问题可能是: ;
(2)调节好装置,进行实验,比较乙、丙两图可知,当深度一定时,液体内部压强随 增大而增大;在图丙中保持探头的位置不变,改变探头的方向, U形管两液面的高度差将 (选填“变大”、“不变”或“变小”);
(3)若发现,当探头在不同液体中的深度相同时,U形管左右两侧液面的高度对比不显,他做了一些改进,下面操作不能使两端液面高度差对比更加明显的是___________。
A.将U形管换成更细的
B.U形管中换用密度更小的液体
C.烧杯中换密度更大的液体
D.使探头在不同液体中均向下移动相同的距离
(4)如图丁所示,橡皮管和玻璃管侧壁管口相连通,当小明向玻璃管中吹气时,U形管内液面较低的是 (选填“a”或“b”)侧。
【变式1-2】(2024·吉林四平·模拟预测)小明在探究液体压强与哪些因素有关的实验中,在U形管接头处加装了一个“三通接头”,如图甲所示。
(1)U形管与探头连接时,阀门K应处于 (选填“打开”或“关闭”)状态,以确保U形管内的水面相平;组装完成后,按压探头的橡皮膜到一定程度,U形管内液面有明显的高度差并保持稳定,说明装置 (选填“漏气”或“不漏气”);
(2)小明分别将探头放入水中h1、h2深度处,如图乙、丙所示,比较U形管中液面高度差,得出同种液体压强随 的增加而增大;若探头在图乙和图丙中所受浮力分别为F乙和F丙,则它们的大小关系为F乙 F丙;
(3)小明又将探头放入另一种液体中,发现探头的深度为h3时,U形管中液面高度差恰好与图丙中U形管液面高度差相等,如图丁所示。已知水的密度为ρ水,则该液体的密度为 。(用题中给出的物理量符号表示)
考点2:液体压强的计算
1. 液体压强公式:P=ρgh,其中ρ表示液体的密度,h表示液体的深度;
2. 液体压强公式的理解:
(1) 使用公式P=ρgh时,注意单位统一原则;
(2) 公式中的h是指所研究的点到液面的竖直距离,而不是点到容器底的距离,注意区分高度与深度的不同;
(3)
液体对容器底的压力大小不一定等于容器内液体重力的大小,只有粗细均匀的容器放在水平桌面上时,液体对容器底的压力才等于液体重力大小,此时液体对容器底部的压强可以利用固体压强公式求解;
角度1:液体压强的简单计算
【典例2】(2024·山东济宁·中考真题)2024年4月26日,神舟十八号载人飞船采用自主快速交会对接模式,对接于中国空间站天和核心舱径向对接口,形成三船三舱组合体。成功对接后,以天和核心舱为参照物,神舟十八号载人飞船是 的;2020年11月10日,全海深载人潜水器“奋斗者”号在深潜试验中最大下潜深度达到10909m,创造了中国载人深潜新的历史。此次深潜试验中“奋斗者”号在最大下潜深度处承受海水的压强为 。(取,)
【变式2-1】(2024·安徽安庆·二模)已知矿泉水瓶盖的面积为6cm2,内装有重力为4N 的矿泉水,按照如图所示倒立时,水对瓶盖的压强为 Pa 。()
【变式2-2】(2024·黑龙江哈尔滨·二模)世界最深处是马里亚纳海沟斐查兹海渊,约为11000米,如果取海水密度为,,根据所学知识计算在11000m深度处液体的压强为 Pa,科学家对最深的海域考察时,发现海沟深处有鱼虾,但没有植物,根据以上计算结果,猜测其主要原因是 。
角度2:比较液体对容器底部的压力和压强
【典例3】(2024·黑龙江齐齐哈尔·中考真题)如图所示,甲、乙两个质量、底面积都相等的容器,底面粗糙程度相同,静止在粗糙程度均匀的水平桌面上,装有同种液体,液面相平。甲、乙两容器内液体对容器底的压力分别为、,则 ;用沿水平方向的力、分别缓慢推动甲、乙两容器在桌面上做匀速直线运动,且容器未倾斜时,则 (两空均选填“<”、“=”或“>”)
【变式3-1】(2024·湖北宜昌·模拟预测)如图所示,水平桌面上放有两个完全相同的容器甲、乙,分别盛有质量相同的不同液体,液体的高度相同,则液体对甲、乙两容器底部的压强、和容器对水平桌面的压强、的关系是( )
A., B.,
C., D.,
【变式3-2】(2024·江苏苏州·二模)如图所示,两个完全相同的圆柱形容器甲和乙放置在水平桌面上,已知距容器底部h处A、B两点所受液体的压强pA和pB相等,则两容器底部所受液体压强pA′、pB′的关系是( )
A. B. C. D.无法确定
考点3:固体压强和液体压强的对比计算
1. 此类题主要涉及到液体对容器底部的压强和压力以及容器对桌面的压强和压力问题;
2. 若是求解液体对容器底部的压强和压力,先求液体对容器底部的压强,后求液体对容器底部的压力,即先压强,后压力;如果容器是放在水平面上的圆柱体,则液体对容器底部的压力等于液体自身的重力;
3. 若是求解容器对桌面的压强和压力问题,先求解压力,后求解压强。
【典例4】(2024·河北·中考真题)A为质量分布均匀的长方体物块,质量为300g,边长如图甲所示。B为内部平滑的圆柱形薄壁容器,底面积为300cm2,高为15cm,如图乙所示。A、B均静置于水平地面上。水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。
(1)求A的密度;
(2)图甲中A对地面的压强为p1,将A放入B后,B对地面的压强为p2,且p1:p2=5:2,求B的质量;
(3)将A放入B后,向B中缓慢加水,在A对B底部的压力恰好最小的所有情况中,分析并计算水对容器底部的最小压力。
【变式4-1】(2024·甘肃兰州·二模)底面积为40cm2的茶壶放在面积为0.8m2的水平桌面中央,茶壶内盛有0.6kg开水,水面到壶底的高度为12cm,此时整个茶壶对桌面压强为2500Pa,(g取10N/kg)求:
(1)水对茶壶底部的压强;
(2)茶壶底部受到水的压力;
(3)空茶壶的质量。
水对茶壶底部的压强为
由公式可知,茶壶底部受到水的压力为
水的重力为
所以空茶壶的重力为
【变式4-2】(2024·吉林松原·三模)如图所示,一只盛有水的薄壁玻璃杯静止在水平桌面上。杯子重1N,底面积为30cm2,杯内水重2N,水深6cm,水的密度为1.0×103kg/m3,g=10N/kg。求:
(1)水对杯底的压强;
(2)水杯对桌面的压强。
考点4:利用液体压强公式P=ρgh求解固体压强
当密度均匀的立柱型物体(即圆柱体、长方体)单独放在水平面上是,物体对桌面的压强可以利用P=ρgh进行计算;
1. 连通器:上端开口,下端连通的容器;
2. 工作原理:当容器中装有同种密度均匀的液体时,当液面不流动时,液面总是保持向平的。
【典例5】(2022·上海·中考真题)已知甲、乙两个均匀圆柱体密度、底面积、高度的数据如下表所示
物体
密度(千克/米3)
底面积(米2)
高度(米)
甲
5×103
2×10-3
0.6
乙
8×103
5×10-3
0.5
(1)求甲的质量 m甲;
(2)求圆柱体乙对地面的压强 p乙;
(3)若在甲、乙上方分别沿水平方向切去一部分,并将切去的部分叠放在对方剩余部分的上方。甲的底部对地面的压力变化量ΔF甲为 49 N。求乙的底部对地面的压强的变化量Δp 乙。
1【变式5-1】(2024·江苏扬州·二模)有一个密度均匀的长方体铜块,被截成A、B两块,如图所示。已知LA∶LB=3∶1,则它们对水平桌面的压力和压强之比分别为( )
A.FA∶FB=3∶1 pA∶pB=1∶1 B. FA∶FB =3∶1 pA∶pB =1∶3
C. FA∶FB =1∶3 pA∶pB =1∶1 D. FA∶FB =1∶3 pA∶pB =3∶1
【变式5-2】(2024·广西南宁·模拟预测)如图甲,均匀实心正方体A重为100N,对它施加20N向上的拉力F,此时A对水平地面的压力为 N,压强为,撤去力F后将A沿竖直和水平方向各切去一部分(如图乙),使剩余部分为一长方体B(其边长b>a,b等于A的边长),此时B对地面的压强为。已知,则B重 N。
一、单选题
1.(2024·山东德州·中考真题)小强用如图所示的实验装置验证阿基米德原理,通过调节升降台让金属块浸入盛满水的溢水杯中(金属块始终未与容器底接触),溢出的水会流入右侧空桶中,下列说法正确的是( )
A.金属块浸入水中越深,水对溢水杯底部的压力越大
B.金属块浸没在水中的深度越深,弹簧测力计A的示数越小
C.金属块从接触水面至浸入水中某一位置,弹簧测力计A和B的变化量∆FA=∆FB
D.若实验前溢水杯中未装满水,对实验结果没有影响
2.(2024·甘肃兰州·中考真题)将质量相等的实心物体A、B分别放入装有甲、乙两种不同液体的容器中,已知两液体质量相等,两容器底面积相等但形状不同,A、B两物体静止时的状态如图所示,此时两容器中的液面恰好相平,下列说法中正确的是( )
A.A物体体积大于B物体体积 B.甲液体密度大于乙液体密度
C.A物体所受浮力小于B物体所受浮力 D.甲、乙两液体对容器底部的压强相等
3.(2024·广东广州·中考真题)某居民楼水塔液面与各楼层水龙头的竖直距离如图所示,若ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg,水龙头关闭时,c处所受水的压强为( )
A. B. C. D.
4.(2024·江苏无锡·中考真题)如图所示,将同一支压强计的金属盒依次放入装有同种液体的甲、乙、丙容器中,金属盒面的朝向不同,但U形管液面的高度差相等,要观察到这样的实验现象,需要控制的实验条件是( )
A.同一个人操作 B.液体质量相等
C.操作时间相等 D.金属盒面的中心在液体中的深度相等
5.(2024·新疆·中考真题)如图所示,一下半部分为圆柱形的玻璃瓶,深度为20cm,内封闭有质量为0.30kg的水。将玻璃瓶正放在水平面上时,水对玻璃瓶底部的压强为900Pa;将玻璃瓶倒放在水平面上时,水对玻璃瓶盖的压强为1400Pa。若该玻璃瓶内装满密度为的酒精,则酒精的质量为( )
A.0.36kg B.0.40kg C.0.44kg D.0.48kg
6.(2024·山东临沂·中考真题)水平桌面上的两个相同的烧杯中盛有两种不同的液体,两个相同的物块在液体中静止时两液面相平,如图所示。下列选项中的物理量,相等的是( )
A.两物块底部受到的压力 B.两物块排开液体的质量
C.两液体对烧杯底的压强 D.两烧杯对桌面的压强
二、多选题
7.(2024·四川泸州·中考真题)如图所示,甲、乙两个相同的平底烧杯放在水平桌面上,在两个烧杯中加入适量的清水,乙烧杯水面上漂浮有冰块,两杯水面恰好一样高,下列判断正确的是( )
A.甲烧杯对桌面的压力等于乙烧杯对桌面的压力
B.甲烧杯对桌面的压强小于乙烧杯对桌面的压强
C.乙烧杯中冰块熔化后,水对烧杯底的压力增大
D.乙烧杯中冰块熔化后,水对烧杯底的压强不变
8.(2023·辽宁阜新·中考真题)木棒的一端缠绕铜丝可以制成一个简易的密度计。甲乙两个相同的容器中装有质量相等的不同液体。将该密度计分别放入甲乙容器中,静止后密度计的位置如图所示,下列判断正确的是( )
A.甲容器中液体的密度小于乙容器中液体的密度
B.密度计在甲、乙容器中排开液体的质量相等
C.甲容器中液体对容器底的压强等于乙容器中液体对容器底的压强
D.未放入密度计前,甲容器对桌面的压强大于乙容器对桌面的压强
三、填空题
9.(2024·江苏常州·中考真题)如图所示,甲、乙两支完全相同的试管内分别装有质量相等的不同液体,甲试管倾斜、乙试管竖直,两试管内液面相平,甲试管内的液体密度为,液体对试管底部的压强为;乙试管内的液体密度为,液体对试管底部的压强为,则 , 。
10.(2024·湖北·中考真题)如图是汉代画像砖上描绘的《史记》中“泗水取鼎”画面,两边各有数人用绳子通过滑轮拉起掉落水中的鼎。图中的这种滑轮 (选填“能”或“不能”)起到省力的作用;此时两边绳子对鼎竖直向上的拉力分别为、,鼎受到的拉力之和为 。鼎在水中上升的过程中,其底部所受水的压强 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
F合=F1+F2[3]鼎在水中上升的过程中,其底部在水中的深度逐渐减小,由于液体压强随深度减小而减小,所以其底部所受水的压强减小。
11.(2024·黑龙江哈尔滨·中考真题)如图所示的容器是 器。塞子拔出后各液面高低不同,以下现象中与其原理相同的是 (选填序号:①热气球在空中漂浮 ②C919大客机在空中飞行 ③中国空间站绕地球飞行)。
12.(2024·山东济南·中考真题)济南护城河有东、西两个船闸、游船进入船闸的闸室后,能随着水面的变化在上下游之间通行,船闸利用了 原理。炎热的夏天,大明湖公园内明显感觉比其他地方凉爽,主要是因为水的 比砂石和泥土大。
13.(2024·甘肃临夏·中考真题)2023年3月11日,“奋斗者”号载人潜水器顺利完成国际首次环大洋洲载人深潜科考任务返回三亚。本航次中,“奋斗者”号总共完成了63次有效下潜作业,4次下潜深度超万米,平均深度7429米,下潜最大深度10010.9米。因液体压强随深度的增加而 (选填“增大”或“减小”),科研人员自主研发了抗压能力更强、韧性和可焊接性更好的Ti62A钛合金新材料,达到可以承受更大压力的目的。当“奋斗者”号载人潜水器下潜至10000米时,所受到海水的压强为 (取,g取)。
四、实验题
14.(2024·江苏淮安·中考真题)在“探究影响液体内部压强因素”实验中:
(1)实验中使用的压强计如图甲所示.使用前用手指按压橡皮膜,是为了检查压强计的 。实验中,通过U形管两侧液面的 来反映液体内部压强的大小。
(2)比较乙、丙两图,可得结论:不同液体的相同深度处, 越大,液体压强越大。
(3)换用五根一端蒙有相同橡皮膜的玻璃管(粗细相同),探究影响液体压强大小的因素。管中加入适量的水,如图丁所示。
①根据图丁中1、2和3号管的现象,可得液体压强大小与 有关。
②为了探究液体长度对液体压强有无影响,用4号管和5号管进行实验。由图示实验现象可知,液体压强与液体长度 。
15.(2024·江苏宿迁·中考真题)在“探究影响液体内部压强的因素”的活动中,兴趣小组准备了压强计、水和盐水等实验器材。
(1)对于图甲所示压强计出现的问题,应将压强计金属盒拿出液体,然后___________;
A.将U形管中液体倒出一部分 B.更换U形管中液体 C.检查压强计的气密性
(2)正确处理存在问题之后,将压强计的金属盒放入液体中,如图乙、丙、丁所示,需要观察和记录U形管中 ;
(3)为了探究液体内部压强与液体密度的关系,应该比较 两图所示的实验;
(4)小明利用矿泉水瓶装满水,继续探究,如图戊①所示,将瓶盖拧紧,他只将孔堵住,水从孔也不能流出,因为水受到了 的作用。当他拧开瓶盖,放开两小孔,在瓶底部水平放置接水盘,发现水的落点为图戊②所示的B、C,于是他将接水盘向下平移至处,使,水的落点为、。为了比较两小孔处液体压强大小,应比较与 的距离。
五、计算题
16.(2023·上海·中考真题)甲、乙为两个相同的薄壁柱形容器,容器高度为0.8m,甲中有2kg的水,乙中A液体的质量为m,底面积为。
(1)求甲中水的体积V甲;
(2)乙对地面的压强p乙。
(3)若甲中水的深度为0.6m,乙中再加入A液体,使甲乙对地面的压强相等,求乙液体的密度范围。
17.(2024·山东淄博·中考真题)如图甲所示,水平放置的长方体容器中水深16cm,用细线将沉在容器底的圆柱体物块竖直向上匀速提升。从物块刚刚离开容器底到拉出水面的过程中,拉力F与物块下表面到容器底的距离h的关系如图乙所示(细线的质量、体积及物块带走的水均忽略不计,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。求:
(1)物块浸没在水中时受到的浮力;
(2)物块取出后,水对容器底的压强;
(3)容器中水的质量。
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