内容正文:
46
专题特训(六) 固体压强、液体压强及应用 ▶“答案与解析”见P17
类型一 固体压强的概念
1.
如图甲所示,两个质地均匀的柱体A、B 静止
在水平地面上,其底面积之比为3∶1,高度
之比为2∶1,且对地面的压强大小相等,A、
B 两柱体的密度之比为 。若将A
柱体叠放在B 上部正中心(如图乙),B 柱体
上、下底面受到的压强之比为k1,若将B 柱
体叠放到A 上部正中心,A 柱体上、下底面
受到的压强之比为k2,则k1∶k2= 。
(第1题)
2.
(2024·曲靖富源期中)一个正方体冰块放置
于水平桌面上,对桌面的压强为p1,一段时
间后,由于冰块熔化,质量减小了439.2g,则
熔化的冰块的体积为 cm3。假设熔
化后冰块形状仍为正方体,对桌面压强变为
p2,p1∶p2=5∶4,则p2= Pa。
(ρ冰=0.9×103kg/m3,g取10N/kg)
答案讲解
3.
(2024·重庆开州模拟)如图甲所
示,棱长为10cm的均匀正方体,重为
90N,放在水平桌面中央,正方体的
密度为 kg/m3,沿水平方向切下一
部分a立放在水平桌面上,且使a对桌面压
强为剩余部分b对桌面压强的1.2倍,如图
乙、丙所示,再将b沿水平方向截取13
高度叠
放在a的上表面,如图丁所示,此时a对桌面
的压强为 Pa。(g取10N/kg)
(第3题)
4.
(2024·苏州吴江一模)原来平整的细沙面上
放上甲、乙两个实心正方体,沙面凹陷程度如
图所示,则 ( )
(第4题)
A.
甲的密度一定比乙大
B.
甲的密度一定比乙小
C.
甲的质量一定比乙大
D.
甲的质量一定比乙小
5.
(2024·南宁横州期中)一张A4纸的长和宽
分别为297mm、210mm,质量为5g,它是由
面积为1m2、长宽比为 2∶1的A0纸等比
例分割成16张而成。把一张A4纸平铺在水
平桌面上,它对桌面的压强约为 ( )
A.
0.05Pa B.
0.8Pa
C.
800Pa D.
5×105Pa
类型二 液体压强的大小比较
6.
(2024·济宁二模)如图所示,底面积不同的
圆柱形容器A 和B 分别盛有质量相等的甲、
乙两种液体,液面相平,则此时液体对各自容
器底部的压强pA、pB 和压力FA、FB 的关
系是 ( )
A.
pA<pB,FA=FB B.
pA<pB,FA>FB
C.
pA>pB,FA=FB D.
pA>pB,FA>FB
(第6题)
(第7题)
7.
(2024·枣庄台儿庄期中)如图所示,放在水
平桌面上的两个相同的柱形容器,分别装有
甲、乙两种液体,甲液面高于乙液面。液体中
的a、b两点处于同一水平高度,a、b两点的
液体压强相等。设两种液体的密度分别为
ρ甲、ρ乙,两种液体对容器底部的压力分别为
物理(人教版)八年级下
47
F甲、F乙,则二者的大小关系分别是 ( )
A.
ρ甲<ρ乙;F甲>F乙B.
ρ甲<ρ乙;F甲<F乙
C.
ρ甲>ρ乙;F甲>F乙D.
ρ甲>ρ乙;F甲<F乙
8.
(2024·黄冈浠水校级模拟)密封的圆台形容
器如图所示放置,装满不能混合的两种液体,
它们的密度分别为ρ1、ρ2(ρ1<ρ2),此时液体
对容器底的压强为pA;若将容器倒置,则液
体对容器底的压强为pB。比较pA 与pB 的
大小,正确的是 ( )
(第8题)
A.
pA>pB
B.
pA=pB
C.
pA<pB
D.
无法比较
类型三 固体压强、液体压强及计算
9.
(2024·哈尔滨南岗校级模拟)如图所示,把
一个质量为0.5kg,底面积为40cm2的平底
茶壶放在水平桌面上(茶壶壁厚度不计)。壶
内装有0.6kg的水,水面到壶底12cm,则水
对壶底的压力是 N,茶壶对水平桌
面的压强为 Pa。(ρ水 =1.0×
103kg/m3,g取10N/kg)
(第9题)
(第10题)
10.
(2024·常州期末)如图所示,甲、乙是两个
完全相同的容器,分别装满两种不同的液体
A、B,放置在水平桌面上。若容器甲底部受
到的液体压强大于容器乙底部受到的液体
压强,则液体密度ρA ρB;容器对桌面
的压力FA FB。(填“>”“<”或“=”)
答案讲解
11.
(2024·泉州永春期中)如图所示,
薄壁圆柱形容器甲和圆柱乙置于
水平地面上。容器甲足够高、底面
积为5×10-2m2,盛有质量为5kg的水。
圆柱乙的重力为160N,底面积为6×
10-2m2。若将一物块A 分别浸没在容器
甲的水中、放在圆柱乙上表面的中央时,水
对容器甲底部压强的变化量与圆柱乙对水
平地面压强的变化量相等,则 ( )
(第11题)
A.
容器甲内水的体积为500cm3
B.
圆柱乙对水平地面的压强为200Pa
C.
物块A 的密度为1.6×103kg/m3
D.
物块A 的密度为1.2×103kg/m3
类型四 压强的公式及计算
12.
(2024·泉州安溪期中)如图甲所示,放在水
平桌面上的容器由上、下两个圆柱组成,重
为0.6N,深度为10cm,不计容器厚度。往
容器中加水直至加满,容器中水的深度与所
加水重的关系如图乙所示,ρ水 =1.0×
103kg/m3,g取10N/kg。求:
(第12题)
(1)
当水深为6cm时,容器内水的质量。
(2)
容器的底面积。
(3)
加满水时,水对容器底部的压力。
(4)
加满水时,容器对水平桌面的压强。
第九章 压 强
上升部分的体积 ΔV=SΔh=3×
10-2m2×0.02m=6×10-4m3,乙的
体积V乙=0.02m×0.5m×0.1m=
1×10-3 m3,溢出水的质量 m溢 =
ρ水V溢 =ρ水 (V乙 -ΔV)=1.0×
103kg/m3× (1×10-3 m3 -6×
10-4m3)=0.4kg,G溢 =m溢g=
0.4kg×10N/kg=4N,故容器对桌
面的 压 力 变 化 量 ΔF =Δp容S=
800Pa×3×10-2m2=24N,乙的重
力G乙 =G溢 +ΔF=4N+24N=
28N,最大接触面积S大=0.5m×
0.1m=0.05m2,p小=
F压
S大 =
G乙
S大 =
28N
0.05m2=560Pa
。
8.
C 玻璃瓶A 中的高
9.
3×105 3×103 连通器
10.
D [解析]图中,上游阀门A 打
开,下游阀门B 关闭,闸室和上游水
道构成连通器,当水静止时,阀门A
两侧水深相同,水对阀门A 两侧的压
强相等、压力相等;对于阀门B 来说,
其右侧的水深度大,即水对阀门B 右
侧的压强大、压力大。
11.
(1)
不是 (2)
乙 (3)
C
[解析](1)
因微小压强计U形管一端
封闭,故从结构来看,气密性良好的微
小压强计不是连通器。(2)
同种液体
内部的压强随深度的增加而增大,甲、
乙两图中,探头上的橡皮膜都浸没在
水中,图乙中探头上的橡皮膜在水中
的深度比图甲中探头上的橡皮膜在水
中的深度大,因此图乙中探头上的橡
皮膜受到的压强大。(3)
A、B 两点
是同种液体中的两点,液体密度相同,
根据p=ρgh可知,B 点深度大于A
点深度,所以pA<pB;B、C两点深度
相同,但盐水的密度大于水的密度,根
据p=ρgh 可知,pB<pC;因此图丙
中,A、B、C三点受到液体压强最大的
是C点。
专题特训(六) 固体压强、
液体压强及应用
1.
1∶2 1∶1 [解析]放在水平面
上的物体对水平面的压力大小等于其
重力,柱体对水平面的压强p=
F
S =
G
S=
mg
S =
ρgV
S =
ρgSh
S =ρgh
,则ρ=
p
gh
,所以ρA
ρB
=
pA
ghA
pB
ghB
=pA
hB
pBhA =
1×1
1×2=
1∶2;A、B 两柱体的重力之比
GA
GB=
mA
mB =
ρASAhA
ρBSBhB
=1×3×22×1×1=3∶1
,若
将A 柱体叠放在B 上部正中心时,B
上表面受到的压力大小等于A 的重
力,下表面受到的压力大小等于A、B
的重力之和,由于B 柱体上、下表面
面积相等,根据压强公式p=
F
S
可
知,B 柱体上、下表面受到的压强之比
等于上、下表面受到的压力比,即
k1=
GA
GA+GB
;若将B 柱体叠放在A
上部正中心时,A 上表面受到的压力
大小等于B 的重力,受力面积为B 的
底面积;此时A 下表面受到的压力大
小等于A、B 的重力之和,受力面积为
A 的底面积;则此时A 柱体上、下底
面受 到 的 压 强 之 比 k2 =
pA上
pA下 =
GB
SB
GA+GB
SA
=
SA
SB×
GB
GA+GB=
3GB
GA+GB
,
则k1∶k2=
GA
GA+GB
3GB
GA+GB
=
GA
3GB=
1
3×
3
1=1∶1
。
2.
488 720 [解析]由题意可得,熔
化 的 冰 块 的 体 积 ΔV = m
ρ冰
=
439.2g
0.9g/cm3
=488cm3;因为熔化前和
熔化后冰块都为正方体,故p1
p2=
ρ冰gh1
ρ冰gh2
=
h1
h2=
5
4
;熔化后和熔化前冰
块的体积比
V2
V1=
h2
h1
3
= 45
3
=
64
125
;故冰块熔化的体积与冰块熔化
前的体积比ΔV
V1=1-
V2
V1=1-
64
125=
61
125
;冰块熔化前的体积V1=
125
61×
ΔV=12561×488cm
3=1000cm3,熔化
后冰 块 的 体 积 V2 =V1 -ΔV =
1000cm3-488cm3=512cm3,熔化
后冰 块 的 高 度 h2=
3
512cm3 =
8cm=0.08m;熔化后冰块对桌面的
压强p2=ρ冰gh2=0.9×103kg/m3×
10N/kg×0.08m=720Pa。
3.
9×103 2.4×104 [解析]均匀
正方 体 的 体 积 V = (10cm)3 =
1000cm3=1×10-3m3;正方体的质
量m=Gg=
90N
10N/kg=9kg
;正方体的
密度ρ=
m
V =
9kg
1×10-3m3 =9×
103kg/m3。如图甲、乙所示,沿水平
方向切下一部分a立放在水平桌面上,
且使a对桌面压强为剩余部分b对桌
面压强的1.2倍,则pa=1.2pb ①,
柱状固体对水平地面的压强p=
F
S =
G
S =
mg
S =
ρVg
S =
ρShg
S =
ρhg ②,且将正方体切去一部分后
密度不变,则由①②可得ha=1.2hb;
设a的宽度为La,则
La
hb =
ha-hb
hb =
ha
hb-1=1.2-1=0.2=
1
5
;则a、b两
部分的重力之比
Ga
Gb=
mag
mbg=
ma
mb =
71
ρS正方形La
ρS正方形hb
=15
,已知最初正方体的
重力为90N,所以Ga=
1
1+5×G=
1
6×90N=15N
,Gb=G-Ga=
90N-15N=75N;又因为ha=
10cm=0.1m,所 以 hb =
ha
1.2=
10cm
1.2 =
25
3cm=
25
3×
1
100m=
1
12m
,
La=ha-hb=0.1m-
1
12m=
1
60m
;
再将b沿水平方向截13
高度叠放在a
的上表面,如图丙,a 的底面积为
haLa,此时a对桌面的压强p=
F
S=
Ga+
1
3Gb
haLa =
15N+13×75N
0.1m×160m
=2.4×
104Pa。
(第3题)
4.
B [解析]由图可知,甲、乙两个实
心正方体放在原来平整的细沙面上
时,乙的凹陷程度比较深,则乙对沙面
产生的压强较大,即p甲<p乙,因水平
面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,由实心正方体对沙面的压强
p=
F
S =
G
S =
mg
S =
ρVg
S =
ρShg
S =
ρgh,由ρ=
p
gh
可知,当p甲<p乙 且
h甲>h乙 时,ρ甲<ρ乙,即甲的密度一
定比乙小,故A错误,B正确;因物体
对水平面的压力和自身的重力相等,
所以,正方体对沙面的压力F=G=
mg,由p=
F
S
可得,正方体的质量
m=Gg =
F
g =
pS
g
,由于p甲<p乙、
S甲>S乙,但两者的具体关系不确定,
则甲、乙的质量关系无法确定,故C、D
错误。
5.
B 6.
C 7.
B
8.
C [解析]容器倒置前,圆台形容
器是下大上小,此时液体对容器底的
压强pA=ρ1gh1+ρ2gh2,倒置后,圆
台形容器是下小上大,由于两种液体
不相混合(且ρ1<ρ2),则密度大的液
体ρ2沉在下面,且深度增加(即h2'>
h2),密度小的液体ρ1浮到上面,深度
减小(即h1'<h1),如答图所示。此
时液 体 对 容 器 底 的 压 强 pB =
ρ1gh1'+ρ2gh2',因密封容器中装满
不能混合的两种液体,则倒置后总深
度不变,则上面液体深度的减小量等
于下面液体深度的增加量,所以倒置
后液体对容器底的压强pB=ρ1g(h1-
Δh)+ρ2g(h2 +Δh)=ρ1gh1 +
ρ2gh2+gΔh(ρ2-ρ1)>ρ1gh1+
ρ2gh2=pA,故pA<pB。
(第8题)
9.
4.8 2.75×103
10.
> > [解析]已知容器甲底部
受到的液体压强大于容器乙底部受到
的液体压强,即p甲>p乙,容器倒置
后,液面深度不变,由p=ρgh 可得
ρA>ρB;因为在水平面上,F=G,由
图可知,甲容器内液体的体积等于乙
容器内液体的体积,两容器内液体的
密度关系为ρA>ρB,由ρ=
m
V
可知,
液体质量mA>mB;又因为甲、乙是两
个完全相同的容器,则空杯容器质量
m甲=m乙;由F=G=m总g=(m液+
m容)g知,甲容器对桌面的压力FA=
(mA+m甲)g,乙容器对桌面的压力
FB=(mB+m乙)g,故FA>FB。
11.
D [解析]由ρ=
m
V
可得水的体
积V=
m水
ρ水
= 5kg1.0×103kg/m3
=5×
10-3m3=5×103cm3,故A错误;圆
柱乙置于水平地面上,圆柱对地面的
压力F=G=160N,圆柱乙对地面的
压 强 p乙 =
F
S乙 =
160N
6×10-2m2
≈
2666.7Pa,故B错误;设物块A 的质
量为m,由于物块A 浸没在容器甲的
水中,则水对容器甲底部压强增加量
Δp1=ρ水Δhg=ρ水
VA
S甲g
,由于物块A放
在圆柱乙上表面的中央,则圆柱乙对地
面压强的增加量Δp2=
ΔF
S乙 =
mg
S乙 =
ρAVAg
S乙
,已知Δp1=Δp2,则ρ水
VA
S甲g=
ρAVAg
S乙
,所以物块A的密度ρA=
ρ水S乙
S甲 =
1.0×103kg/m3×6×10-2m2
5×10-2m2 =
1.2×103kg/m3,故C错误,D正确。
12.
[解析](1)
由图乙可知,当加水深
为6cm时,水对容器底部的压力F=
G=1.8N,m = Gg =
1.8N
10N/kg=
0.18kg。(2)
p1=ρ水gh1=1.0×
103kg/m3×10N/kg×6×10-2m=
600Pa;底面积S=Fp1=
1.8N
600Pa=3×
10-3m2。(3)
由图乙可知,当将容器
加满水后,水对容器底部的压强p=
ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×
10×10-2m=1000Pa,水对容器底部
的压力F'=pS=1000Pa×0.003m2=
3N。(4)
加满水时,容器和水对水平
桌面的压力等于总重力,即 F总 =
G总=2.4N+0.6N=3N,容器对水
81
平 桌 面 的 压 强 p桌面 =
F总
S =
3N
3×10-3m2=1000Pa
。
第3节 大气压强
1.
不会 纸片在水平方向仍受到大
气压强的作用 2.
740 小于
3.
B 4.
B 5.
下降 大气压
6.
小于 75 不变 [解析]擦窗机
器人工作时,真空泵将吸盘内的空气
向外抽出,主机内部的气压减小,小于
外面的大气压,大气压将机器人紧压
在玻璃上。根据压强公式,吸盘对玻
璃的压力F=pS=7.5×104Pa×1×
10-3m2=75N,若用真空泵继续向外
抽气,由于“擦窗机器人”在竖直玻璃
上仍静止,在竖直方向上所受的摩擦
力和重力是一对平衡力,其大小相等,
由于机器人的重力不变,则机器人受
到的摩擦力不变。
7.
C 8.
A
9.
B [解析]如果活塞和注射器筒壁
之间有摩擦,拉力增大,大气压力测量
值偏大,受力面积不变,大气压强偏
大,故A正确;测量大气压力时,为了
不超过弹簧测力计的最大量程,根据
F=pS,应选择横截面积小的注射
器,故B错误;活塞的横截面积和有
刻度的长度乘积等于有刻度部分的体
积,所以为计算活塞的横截面积,需要
测量有刻度部分的长度,故C正确;
将活塞推至注射器筒的底端是为了尽
量排尽筒内空气,使注射器内接近真
空,大气压测量更准确,故D正确。
10.
(1)
750 (2)
10.2 (3)
小
[解析](1)
由图可知,玻璃管内水银
面到水银槽中水银面的垂直高度为
750mm,因此,当时的大气压强等于
750mm 高 水 银 柱 产 生 的 压 强。
(2)
玻璃管内水银柱产生的压强等于
大气压强,也等于玻璃管内水柱产生
的压强,即p大气=p水银=ρ水银gh水银=
ρ水gh水。玻璃管中水柱的长度h水=
ρ水银h水银
ρ水
,代入数据得h水=10.2m。
(3)
若把该装置移上屋顶,由于大气
压跟高度有关,高度越高,大气压越
低,则能支持的水银柱高度也就变小。
11.
B [解析]分析该装置的工作过
程可知,药液从乙瓶中流下,乙瓶中被
封闭的空气体积增大,压强下降,甲瓶
中空气将甲瓶中的药液压入乙瓶补
充,使乙瓶中的液面保持不变。药液
从甲瓶中流至乙瓶后,甲瓶中空气部
分的体积增大,压强下降,大气压将外
界空气压入甲瓶,甲瓶中的液面下降。
液体如此流动,直到甲瓶中的药液全
部流完,这时甲瓶中空气与外界直接
连通,连接甲、乙两瓶的管子相当于甲
瓶当初的进气管。因此,在输液开始
后不久,乙瓶中的液面便会始终高于
甲瓶中的液面。
气体压强的辨析
分析此题的关键是找出两瓶
中封闭空气的气压变化与外界大
气压对瓶中气压的影响情况,明确
乙瓶中空气是真正封闭的,而甲瓶
中是有大气来不断补充的,这样便
可以根据气压的变化作出相应的
判断。此题的易错点:易将这一装
置简单地看成连通器,按连通器的
原理来分析此题,这样是错误的。
图中甲、乙两瓶串联在一起,空气
从甲瓶进入,而药液从乙瓶流出,
因此,不难看出,甲瓶中的药液会
在大气压的作用下,不断向乙瓶中
补充,而乙瓶中上端封闭了的空气
的质量是一定的,根据瓶内压强与
外界大气压的关系分析,可对两瓶
中药液的高度作出判断。
第4节 跨学科实践:制作
简易活塞式抽水机
1.
B [解析]由图可知,使用活塞式
抽水机时,先提起活塞,阀门A 受到
大气压的作用而关闭,活塞下面的空
气变稀薄,内部气压小于外界大气压,
于是,低处的水在大气压的作用下推
开阀门B 进入圆筒;由于大气压有一
定的数值,所抽的水柱产生的最大压
强等于大气压,所以抽水机不能把水
抽到任意高度,故 B正确,A、C、D
错误。
2.
C [解析]当活塞不断上升时,抽
水机内的水柱高度不断增加,由于大
气压大于水柱产生的压强,故水对活
塞的压强p=p大气-ρ水gh,大气压不
变,随着h 的增大,根据前面关系可
知,水对活塞的压强减小。但当水柱
被提升到10米左右时,水柱就不会再
升高(一个标准大气压支持大约10米
高水柱),活塞与水柱分离,水对活塞
的压强减小为0并保持不变。即整个
过程中,p 先减小后不变。当活塞与
水柱没有分离之前,以活塞为研究对
象,受力情况如图所示(不计活塞重
力),因为是匀速拉动活塞的,根据力
的平衡条件有F+F水压 =F大气,所
以,拉力F=F大气-F水压 =F大气 -
pS活塞 ①;根据前面分析可知,水对
活塞的压强先减小,由①式可知,拉力
先增大(大气压力不变)。当水柱高度
达到10米左右时,由于水不会再上
升,水对活塞的压强减小为0并保持
不变,则拉力增大到等于大气压力后
也不再变化。即整个过程中,拉力F
先增大后不变。
(第2题)
91