2023年中考物理二轮复习专题训练06 液体压强的比较与计算
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专题06液体压强的比较与计算
一、选择题
1.图玻璃管上、下端开口,下端扎紧薄橡皮膜,将它放入装有不同液体的甲、乙容器如图,橡皮膜发生弹性形变且内凹程度完全相同。若液体密度分别为、,橡皮膜受到的液体压强分别为、,则( )
A. B. C. D.
2.如图所示,将同种液体装入放在水平桌面上质量和底面积都相同的a、b、c三个容器中,发现三容器中液面相平,用pa、pb、pc分别表示杯内液体对容器底的压强,用pA、pB、pC分别表示容器对桌面的压强,则下列说法正确的是( )
A.pa>pb>pc,pA=pB=pC B.pa=pb=pc,pA<pB<pC
C.pa=pb=pc,pA>pB>pC D.pa<pb<pc,pA=pB=pC
3.如图所示,A、B为完全相同的两个容器,分别盛有8cm、6cm深的水,A、B之间用导管连接,若将阀门K打开,最后A、B两容器底部受到水的压强之比为( )
A.3∶4 B.9∶7 C.1∶2 D.1∶1
4.两个完全相同的圆柱形容器静止放在水平桌面上,其中分别装有质量相等的两种不同液体,甲容器中液体的密度为,乙容器中液体的密度为,液面高度如图所示。液体内A、B两点到容器底部的距离相等,其压强分别为、。下列判断正确的是( )
A., B.,
C., D.,
5.水平桌面上两个静止放置的玻璃杯甲和乙,它们的底面积相等。分别向两个杯中注入质量相同的不同液体,两个杯中的液面在同一个水平面上,如图所示。假定两个玻璃杯的质量相等且玻璃的厚度可以忽略,甲中的液体对杯底的压强为p1,甲对桌面的压力大小为F1,乙中的液体对杯底的压强为p2,乙对桌面的压力大小为F2。以下关系中正确的是()
A.p1=p2,F1=F2 B.p1>p2,F1=F2
C.p1=p2,F1
A.<;> B.>;< C.=;> D.<;=
7.如图所示,盛有水的薄壁杯子静止在水平桌面上,杯子重1N,高10cm,底面积30cm2;杯内水重2N,水深6cm,水的密度为1.0×10kg/m2,g取10N/kg.下列选项中正确的是( )
A.水对杯底的压强为800Pa B.水对杯底的压力为1.8N
C.水杯对桌面的压强为1050Pa D.水杯对桌面的压力为3.2N
8.如图甲所示,一密闭容器中装有部分水,将其放在水平桌面上,此时水对容器底部的压强为p1,容器对水平桌面的压强为p1′;将容器倒放,如图乙所示,此时水对容器底部的压强为p2,容器对水平桌面的压强为p2′,则下列关系正确的是( )
A.p1>p2 p1′>p2′ B.p1>p2 p1′=p2′
C.p1=p2 p1′>p2′ D.p1=p2 p1′=p2′
9.如图所示,两个完全相同的圆柱形容器,里面分别装有质量相等的两种不同液体,下列说法正确的是( )
A.两种液体的密度相比较ρa<ρb
B.两种液体的密度相比较ρa=ρb
C.两个容器底受到液体的压强pa=pb
D.两个容器底受到液体的压强pa>pb
10.如图所示,水平桌面上的甲、乙两个容器,底面积和质量均相同,分别在甲、乙两容器中装入质量相等的酒精、清水,已知,下列说法正确的是( )
A.容器对桌面的压强
B.容器对桌面的压力:
C.液体对容器底部的压强
D.液体对容器底部的压力:
11.如图所示,三个底面积不同的圆柱形容器内分别盛有A、B、C三种液体,它们对容器底部的压强相等,现分别从三个容器内抽出相同深度的液体后,剩余液体对容器底部的压强pA、pB、pC的大小关系是( )
A.pA>pB>pC B.pA=pB=pC C.pA<pB<pC D.pA=pB>pC
12.如图所示,底面积不同的圆柱形容器分别盛有甲、乙两种液体,液体对各自容器底部的压力相等,若在两容器内分别抽出相同高度的液体,则抽出液体的质量Δm甲、Δm乙的关系是( )
A.Δm甲可能等于Δm乙 B.Δm甲一定大于Δm乙
C.Δm甲可能小于Δm乙 D.Δm甲一定小于Δm乙
13.如图所示,质量为16kg,边长为20cm的质量分布均匀的正方体A放在水平面上,一薄壁圆柱形容器也置于水平面上,该容器足够高,底面积为200cm2,内盛在6kg的水,则下列说法正确的是( )
A.正方体A的密度为4×103kg/m3
B.容器B底部受到水的压强为3×104Pa
C.若沿竖直方向将A切去5cm,则A余下部分对水平面的压强变小
D.若沿水平方向将A切去5cm,则A余下部分对水平面的压强等于容器B底部受到水的压强
14.如图一个装有水的容器放置在水平桌面上,下列关于液体压强的说法正确的是(g=10N/kg)( )
A. 点所受的压强是
B. 所受的压强是
C. 点所受的压强与容器底部所受的压强之比是1:4
D. 点所受的压强与容器底部所受的压强之比是1:5
15.如图所示,水平桌面上有甲、乙两个质量相同的薄壁容器。两个容器开口大小相同、底面积相同,分别装有质量相同的a、b两种液体,两个容器中的液面高度不同。下列说法正确的是( )
A.两种液体密度的大小关系是
B.桌面对两个容器支持力的大小关系是F甲>F乙
C.两种液体对容器底压强的大小关系是pa
16.如图所示,自带吸管的玻璃杯盛有深度为0.3米的水,该玻璃杯可以看作是一个 ,当杯中水静止时,图中A点的水的压强 B点的水的压强(选填“大于”、“等于”或“小于”)。若B点到内杯底的竖直距离h为0.2米,则B点的水的压强为 帕。
17.如图所示,甲、乙两支完全相同的试管,分别装有相同质量的不同液体。甲试管竖直放置,试管倾斜放置,两试管液面相平,则两试管中液体的密度关系为ρ甲 ρ乙;液体对两试管底的压强关系为p甲 p乙(均选填“大于”、“等于”或“小于”)。
18.如图所示的连通器中装有2kg的水,连通器底面积为100cm,则水对连通器底面的压力为 N。
19.如图所示,一个装有水的平底密闭矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置。两次放置时,瓶内水对瓶底和瓶盖的压强变化情况是 ,(选填“变大”、“变小”或“不变”)瓶对桌面的压强变化情况是 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
20.渔民驾驶捕鱼船出海打鱼,船底位于海面下,假设船底与海水的受力的面积为,则船底受到海水的压强为 ;船底受到海水的压力为 。两艘渔船快速航行时不能靠得太近,是因为 的原理而容易造成两船碰撞。取
21.如图所示,完全相同的圆柱形容器中,A、B两点距容器底的高度相同。若两种液体的质量相等,则两容器底部受到的压力F甲 F乙;A、B两点的压强 (两空均选填“>”或“=”或“<”)。
22.如图所示,两端开口的U型玻璃管装有一定量的水,底部是一个阀门,两管的横截面积相等,当阀门关闭时,左、右两管中水面的高度分别为10cm和20cm,玻璃管底部A点的液体压强为 Pa。现将阀门打开,待水静止后,A点的液体压强为 Pa。
23.长江三峡大坝是世界大型水力力电工程,坝高185m,最大蓄水水位可达175m,则此时坝底所受水的压强约为 Pa、进入夏季由于雨水增多,使得长江水中的泥沙含量增加,这相当于液体的密度 了,因此在同等深度的情况下,长江水对堤坝的压强 ,从而使堤坝受到破坏的可能性增加了。(g=10N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
24.质量分布均匀的实心正方体甲、乙放在水平地面上,将甲、乙沿水平方向切去高度,剩余部分对地面的压强p与的关系如图所示,已知,乙的边长为20cm,则乙的密度是 ,甲的质量是 kg,图中A点横坐标是 。
25.如图所示,两个底面积相同且质量相等的容器甲和乙放置在水平桌面上,向容器中分别注入两种不同的液体,已知距容器底部等高的A、B两点所受液体的压强相等,则两容器底部所受液体压强p甲 p乙,所受液体的压力F甲 F乙(均选填“>”“=”或“<”)。
26.高为20cm的柱形容器内盛有9cm深的水,如图甲所示,现将一高为15cm的柱形物块竖直放入水中,已知容器底面积为物块底面积的4倍,且物块静止在水中时与容器底接触但不密合,如图乙所示。图甲中,水对容器底部产生的压强是 Pa,图乙中,水对容器底部产生的压强是 Pa。若物块底面积为50cm2,图乙中水对容器底部产生的压力是 N(g取10N/kg)。
27.如图所示,圆柱形容器甲和乙放在水平桌面上,它们的底面积分别为0.02m2和0.01m2,容器甲中盛有0.2m高的水,容器乙中盛有0.3m高的酒精,此时水对容器甲底部的压强为 Pa。现分别从两容器中抽出质量均为m的水和酒精,使两容器中剩余的水和酒精对容器底部的压强相等,则m等于 kg。(ρ水=1.0×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3)
28.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 ;容器对桌面的压力 。(均选填“>”“<”或“=”)
29.用如图所示的装置缓慢提起活塞使水从出水口流出,当水深为20cm时,活塞受到水的压强为 Pa(水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)。不计一切摩擦,活塞从图示位置向上运动至装置顶端且稳定时,拉力F的大小相比开始时 (填“变大”“变小”或“不变”)
30.如图所示,两个完全相同足够高的圆柱形容器甲、乙置于水平地面上,内部盛有不同液体A、B( )。若将两个完全相同的金属球分别浸没在A、B液体中,液体对两容器底部的压强变化量分别为 和 ,则 ,两容器对水平地面的压强变化量分别为 和 ,则 (均选填“大于”“等于”或“小于”)。
三、计算题
31.如图所示,盛有水的杯子静止在水平桌面上。杯子重1N,高10cm,底面积为;杯内水重2N,水深8cm。g取10N/kg。求:
(1)水对杯底的压强;
(2)水杯对桌面的压强。
32.小明家刚买的一套茶具中有一个平底茶壶,根据说明书得知茶壶的质量为0.3kg、底面积为40cm2,小明往放在水平桌面上的茶壶内倒入500g水,测得水深10cm,如图所示,若茶壶的厚度忽略不计,水的密度为1.0×103kg/cm3,求:
(1)水对茶壶底部的压力;
(2)装水后茶壶对水平桌面的压强。
33.如图,刘明家水平桌面的正中央放着一个重为15N的家用玻璃冷水壶,其底面积为0.02m2,现向水壶内装入质量是2.5kg的水,此时测得水的深度为0.15m。求:
(1)水对冷水壶底的压强多少Pa?
(2)冷水壶底部受到的水的压力多少N?
(3)冷水壶对桌面产生的压强和压力各为多少?
34.质量为0.2kg、底面积为0.01m2、容积为2×10-3m3的薄壁容器内装入0.15m深的某液体后,容器对桌面的压力与液体对容器底部的压力恰好都为11.76N:
(1)求该液体对容器底的压强;
(2)求该液体的密度、体积;
(3)若在容器内再放入一质量为1.5kg、体积为1.5×10-3m3的实心物块,且物块浸没。求物块静止后容器对桌面压强的增加量。
35.足够高的薄壁柱形容器放在水平桌面上,底面积为1×10-2m2,内装有0.2米深的水。
(1)求水的质量m水。
(2)求水对容器底部的压强p水。
(3)若在容器内再倒入体积为1×10-3m3的水,求水对容器底部压强的增加量Δp水。
答案与解析
一、选择题
1.图玻璃管上、下端开口,下端扎紧薄橡皮膜,将它放入装有不同液体的甲、乙容器如图,橡皮膜发生弹性形变且内凹程度完全相同。若液体密度分别为、,橡皮膜受到的液体压强分别为、,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】根据题意,下端扎紧薄橡皮膜,将它放入装有不同液体的甲、乙容器,橡皮膜发生弹性形变且内凹程度完全相同,故
则
又因为,所以,因此BCD不符合题意,A符合题意。
故答案为:A。
2.如图所示,将同种液体装入放在水平桌面上质量和底面积都相同的a、b、c三个容器中,发现三容器中液面相平,用pa、pb、pc分别表示杯内液体对容器底的压强,用pA、pB、pC分别表示容器对桌面的压强,则下列说法正确的是( )
A.pa>pb>pc,pA=pB=pC B.pa=pb=pc,pA<pB<pC
C.pa=pb=pc,pA>pB>pC D.pa<pb<pc,pA=pB=pC
【答案】C
【解析】由题意:三容器中液面相平可知液面高度相同,则有ha=hb=hc
容器中装入同种液体,则液体的密度相同,由液体压强公式p=ρgh得,三容器底部所受液体的压强关系是pa=pb=pc
三个容器底面积相同,形状不同,在液面等高的情况下,三个容器内液体的体积关系为Va>Vb>Vc
由于容器中装入的是同种液体,则液体的密度相同,由m=ρV得容器中液体的质量大小关系mA>mB>mC
三个容器的质量相等,则三个容器的质量为ma=mb=mc
由F=G总=(m液+m容)g
可得,三个容器对桌面的压力FA>FB>FC
又因为三个容器的底面积相等,即Sa=Sb=Sc
由得三个容器对桌面的压强关系是pA>pB>pC
ABD不符合题意,C符合题意。
故答案为:C。
3.如图所示,A、B为完全相同的两个容器,分别盛有8cm、6cm深的水,A、B之间用导管连接,若将阀门K打开,最后A、B两容器底部受到水的压强之比为( )
A.3∶4 B.9∶7 C.1∶2 D.1∶1
【答案】A
【解析】由题意可知,将阀门K打开后,A、B构成连通器,水从A容器向B容器流动,在水不流动时,两容器中液面高度相同,因A、B为完全相同的两个容器,原来两水面的高度差为Δh=8cm+2cm-6cm=4cm
故打开阀门后,两容器中的液面会相平,A液面下降2cm,高度为hA=6cm,B液面上升2cm,高度为hB=8cm,故由p=ρgh可得,两容器底部受到水的压强之比为pA∶pB=hA∶hB=6cm∶8cm=3∶4。
故答案为:A。
4.两个完全相同的圆柱形容器静止放在水平桌面上,其中分别装有质量相等的两种不同液体,甲容器中液体的密度为,乙容器中液体的密度为,液面高度如图所示。液体内A、B两点到容器底部的距离相等,其压强分别为、。下列判断正确的是( )
A., B.,
C., D.,
【答案】B
【解析】两个完全相同的圆柱形容器静止放在水平桌面上,其中分别装有质量相等的两种不同液体,两容器底部受到的液体的压力大小等于液体的重力大小,根据,由知两容器底部受到的液体压强相等p甲=p乙,由图知甲容器中液体的深度小于乙容器中液体的深度,由p=ρ液gh知ρ甲>ρ乙,甲容器底部受到的液体的压强大小等于A点以上液体产生的压强与A点以下液体产生的压强之和p甲=pA+pA下,同理有p乙=pB+pB下,由题意知液体内A、B两点到容器底部的距离相等,根据p=ρ液gh知A、B两点以下液体产生压强大小关系为pA下>pB下 ①,因p甲=p乙,即pA+pA下=pB+pB下 ②,由①②可得出pA
5.水平桌面上两个静止放置的玻璃杯甲和乙,它们的底面积相等。分别向两个杯中注入质量相同的不同液体,两个杯中的液面在同一个水平面上,如图所示。假定两个玻璃杯的质量相等且玻璃的厚度可以忽略,甲中的液体对杯底的压强为p1,甲对桌面的压力大小为F1,乙中的液体对杯底的压强为p2,乙对桌面的压力大小为F2。以下关系中正确的是()
A.p1=p2,F1=F2 B.p1>p2,F1=F2
C.p1=p2,F1
【解析】由题意知,液体的质量相同,玻璃杯底面积相等,甲中液体的体积小于乙中液体的体积,据 知,两种液体的密度关系 ,两个杯中液体的深度h相同,由p=ρgh可知水对容器底部产生的压强的关系p1>p2,玻璃杯对桌面的压力F=G杯+G水,两个杯中液体质量相同,重力相同,两个玻璃杯的质量相同,重力也相同,所以F1=F2,B符合题意,ACD不符合题意。
故答案为:B。
6.如图所示,完全相同的圆柱形容器中,装有不同的两种液体甲、乙,在两容器中,距离同一高度分别有A、B两点。若两种液体的质量相等,则A、B两点的压强关系是pA_______pB;若A、B两点的压强相等,则两种液体对容器底的压强关系是p甲_______p乙( )
A.<;> B.>;< C.=;> D.<;=
【答案】A
【解析】若两种液体的质量相等,从图中可知甲中液体体积小,由 可知,甲、乙密度大小关系为ρ甲>ρ乙
又因为A、B两点到容器底的距离相等,两点下的液体体积相同,根据密度公式可知,A、B两点以下液体的质量mA下>mB下
因两液体总质量相等,故可知A、B两点上液体的质量mA上
可知pA
因为液体对容器底的压强等于A、B以上液体和以下液体产生的压强之和,所以液体对容器底的压强p甲>p乙
A符合题意,BCD不符合题意。
故答案为:A。
7.如图所示,盛有水的薄壁杯子静止在水平桌面上,杯子重1N,高10cm,底面积30cm2;杯内水重2N,水深6cm,水的密度为1.0×10kg/m2,g取10N/kg.下列选项中正确的是( )
A.水对杯底的压强为800Pa B.水对杯底的压力为1.8N
C.水杯对桌面的压强为1050Pa D.水杯对桌面的压力为3.2N
【答案】B
【解析】A.水对杯底的压强: ,
故错误;
B.由 得,水对杯底的压力: ,
故正确;
CD.杯放在桌面上,杯对桌面的压力: ,
杯对桌面的压强: ,
CD不符合题意.
故答案为:B
8.如图甲所示,一密闭容器中装有部分水,将其放在水平桌面上,此时水对容器底部的压强为p1,容器对水平桌面的压强为p1′;将容器倒放,如图乙所示,此时水对容器底部的压强为p2,容器对水平桌面的压强为p2′,则下列关系正确的是( )
A.p1>p2 p1′>p2′ B.p1>p2 p1′=p2′
C.p1=p2 p1′>p2′ D.p1=p2 p1′=p2′
【答案】A
【解析】由于甲上粗下细,容器中装有一定质量的水,没有装满容器;将容器倒放,如图乙所示,水的密度不变,但深度h降低,由p=ρgh可得p1>p2,正放和倒放时,对水平桌面的压力相等,都等于水和容器总重,所以F1=F2;由于受力面积变大,由可得,水平桌面受到的压强变小,即p1′>p2′
故答案为:A。
9.如图所示,两个完全相同的圆柱形容器,里面分别装有质量相等的两种不同液体,下列说法正确的是( )
A.两种液体的密度相比较ρa<ρb
B.两种液体的密度相比较ρa=ρb
C.两个容器底受到液体的压强pa=pb
D.两个容器底受到液体的压强pa>pb
【答案】C
【解析】AB.由题意知两种不同液体质量相等 ,两个圆柱形容器是完全相同的,故,根据密度公式
可知,AB都错误;
CD.由题意知两种不同液体质量相等 ,两个圆柱形容器是完全相同的,故容器底部受到的压力等于液体的重力即
又因为容器底面积也相同
根据压强公式
可知
D不符合题意,C符合题意。
故答案为:C。
10.如图所示,水平桌面上的甲、乙两个容器,底面积和质量均相同,分别在甲、乙两容器中装入质量相等的酒精、清水,已知,下列说法正确的是( )
A.容器对桌面的压强
B.容器对桌面的压力:
C.液体对容器底部的压强
D.液体对容器底部的压力:
【答案】D
【解析】AB.容器的质量相等,液体的质量相等,由F=G=mg
容器对桌面的压力相等,即
容器的底面积相等,由可知容器对桌面的压强相等,即
AB不符合题意;
CD.如图,两容器底面积相同,甲容器为上小下大的容器,乙为柱形容器,液体对甲容器的压力F甲>G甲
液体对乙容器的压力F乙=G乙
因为液体的质量相同,由G=mg可知G甲=G乙
则F甲>F乙
容器的底面积相等,由可知液体对容器底部的压强
D符合题意,C不符合题意。
故答案为:D。
11.如图所示,三个底面积不同的圆柱形容器内分别盛有A、B、C三种液体,它们对容器底部的压强相等,现分别从三个容器内抽出相同深度的液体后,剩余液体对容器底部的压强pA、pB、pC的大小关系是( )
A.pA>pB>pC B.pA=pB=pC C.pA<pB<pC D.pA=pB>pC
【答案】A
【解析】由图示可知,抽出液体前,三种液体的深度大小关系为hA>hB>hC
且液体对三个容器底的压强大小相等,由p=ρ液gh可得三种液体密度的大小关系为ρA<ρB<ρC
抽出相同深度的液体时,由p=ρ液gh可知,抽出部分液体压强大小关系为ΔpA<ΔpB<ΔpC
由p剩=p-Δp
可知,剩余液体对容器底的压强大小关系为pA>pB>pC
A符合题意,BCD不符合题意。
故答案为:A。
12.如图所示,底面积不同的圆柱形容器分别盛有甲、乙两种液体,液体对各自容器底部的压力相等,若在两容器内分别抽出相同高度的液体,则抽出液体的质量Δm甲、Δm乙的关系是( )
A.Δm甲可能等于Δm乙 B.Δm甲一定大于Δm乙
C.Δm甲可能小于Δm乙 D.Δm甲一定小于Δm乙
【答案】D
【解析】由压强公式可知
因为,即
所以
因为,所以
又因为,所以
两容器中分别抽出相同高度Δh的液体,则抽出液体质量
因为
所以
ABC不符合题意,D符合题意。
故答案为:D。
13.如图所示,质量为16kg,边长为20cm的质量分布均匀的正方体A放在水平面上,一薄壁圆柱形容器也置于水平面上,该容器足够高,底面积为200cm2,内盛在6kg的水,则下列说法正确的是( )
A.正方体A的密度为4×103kg/m3
B.容器B底部受到水的压强为3×104Pa
C.若沿竖直方向将A切去5cm,则A余下部分对水平面的压强变小
D.若沿水平方向将A切去5cm,则A余下部分对水平面的压强等于容器B底部受到水的压强
【答案】D
【解析】A.正方体A的边长为20cm,则正方体的体积为V=20cm×20cm×20cm=8000cm3=8×10-3m3
正方体A的质量为16kg,则密度为
A不符合题意;
B.一薄壁圆柱形容器置于水平面上,内盛在6kg的水,则水的重力为G=m水g=6kg×10N/kg=60N
容器的底面积为200cm2,则容器B底部受到水的压强为
B不符合题意;
C.若沿竖直方向将A切去5cm,由
可知,切完后,正方体A的高度不变,剩余部分对地面的压强不变。C不符合题意;
D.若沿水平方向将A切去5cm,剩余部分的高度为h=20cm-5cm=15cm=0.15m
则A余下部分对水平面的压强为p余=ρgh=2×103kg/m3×10N/kg×0.15m=3000Pa
由上面计算可知,A余下部分对水平面的压强等于容器B底部受到水的压强。D符合题意。
故答案为:D。
14.如图一个装有水的容器放置在水平桌面上,下列关于液体压强的说法正确的是(g=10N/kg)( )
A. 点所受的压强是
B. 所受的压强是
C. 点所受的压强与容器底部所受的压强之比是1:4
D. 点所受的压强与容器底部所受的压强之比是1:5
【答案】A
【解析】A.a点的深度为ha=2cm=0.02m
b点的深度为hb=10cm−2cm=8cm=0.08m
容器水的深度为h=10cm=0.1m
a点所受的压强是pa=ρgha=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa
A符合题意;
B.b点所受的压强是pb=ρghb=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa
B不符合题意;
C.容器底部所受的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa
所以a点所受的压强与容器底部所受的压强之比是200Pa:1000Pa =1:5
C不符合题意;
D.b点所受的压强与容器底部所受的压强之比是800Pa:1000Pa =4:5
D不符合题意。
故答案为:A。
15.如图所示,水平桌面上有甲、乙两个质量相同的薄壁容器。两个容器开口大小相同、底面积相同,分别装有质量相同的a、b两种液体,两个容器中的液面高度不同。下列说法正确的是( )
A.两种液体密度的大小关系是
B.桌面对两个容器支持力的大小关系是F甲>F乙
C.两种液体对容器底压强的大小关系是pa
【解析】A.因为甲乙两个容器中液体的质量相等,但甲中液体的体积大于乙中液体的体积,所以由密度公式可知,甲中液体的密度小于乙中液体的密度,即ρa<ρb,A不符合题意;
B.因为两个容器放在水平桌面上,所以容器对桌面的压力大小等于容器的重力与液体的重力之和,而两个容器的质量和容器内液体的质量均相等,所以由重力公式G=mg可知,两个容器对桌面的压力大小相等,再根据力的作用的相互性可知,桌面对两个容器支持力的大小也相等,B不符合题意;
C.由图可知,甲为柱形容器,液体对容器底的压力与液体的重力相等;乙装液体部分为口小底大的锥形容器,液体对容器底的压力大于液体的重力,由于两容器中液体的质量相等,则甲中液体对容器底部的压力小于乙中液体对容器底部的压力,由压强公式可知,在容器底面积相同时,甲中液体对容器底部的压强小于乙中液体对容器底部的压强,即pa
故答案为:C。
二、填空题
16.如图所示,自带吸管的玻璃杯盛有深度为0.3米的水,该玻璃杯可以看作是一个 ,当杯中水静止时,图中A点的水的压强 B点的水的压强(选填“大于”、“等于”或“小于”)。若B点到内杯底的竖直距离h为0.2米,则B点的水的压强为 帕。
【答案】连通器;等于;980
【解析】由图示知,玻璃杯及吸管的上端开口,下端连通,是一个连通器。连通器中的液体不流动时,连通器各部分中的液体高度总是相同的,所以A、B点所处的水的深度相同,据 知,两点受到的水的压强相等。B点的水的深度h=h总-h1=0.3m-0.2m=0.1m,B点的水的压强
17.如图所示,甲、乙两支完全相同的试管,分别装有相同质量的不同液体。甲试管竖直放置,试管倾斜放置,两试管液面相平,则两试管中液体的密度关系为ρ甲 ρ乙;液体对两试管底的压强关系为p甲 p乙(均选填“大于”、“等于”或“小于”)。
【答案】大于;大于
【解析】已知甲、乙两支完全相同的试管,分别装有相同质量的不同液体,由图可知,甲试管中液体的体积小于乙试管中液体的体积,由 可知,两试管中液体的密度关系为ρ甲>ρ乙。
两试管液面相平,深度相同,两试管中液体的密度关系为ρ甲>ρ乙,由液体压强公式p=ρgh可知,液体对两试管底的压强关系为p甲>p乙。
18.如图所示的连通器中装有2kg的水,连通器底面积为100cm,则水对连通器底面的压力为 N。
【答案】10
【解析】由图知道,水面距离连通器底面的竖直高度是10cm,由知道,水对连通器底面的压强
由 知道,水对连通器底面的压力为
19.如图所示,一个装有水的平底密闭矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置。两次放置时,瓶内水对瓶底和瓶盖的压强变化情况是 ,(选填“变大”、“变小”或“不变”)瓶对桌面的压强变化情况是 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
【答案】变大;变大
【解析】由图可知,瓶子从正立放置到倒立放置,水的深度变高,由p=ρgh可知,水对瓶底的压强变大。
因物体对水平面的压力和自身的重力相等,所以,两次放置时,矿泉水瓶的总重力不变,两次对桌面的压力相等;瓶子从正立放置到倒立放置,受力面积变小,根据 可知,瓶对桌面的压强变大。
20.渔民驾驶捕鱼船出海打鱼,船底位于海面下,假设船底与海水的受力的面积为,则船底受到海水的压强为 ;船底受到海水的压力为 。两艘渔船快速航行时不能靠得太近,是因为 的原理而容易造成两船碰撞。取
【答案】3.09×104;9.27×105;流体中流速大的地方压强小
【解析】船底受到海水的压强
船底受到海水的压力的大小为
航行中两艘船不能靠得太近是因为液体流速大的地方压强小,造成了两船内侧水的压强小于外侧水的压强,容易发生碰撞事故。
21.如图所示,完全相同的圆柱形容器中,A、B两点距容器底的高度相同。若两种液体的质量相等,则两容器底部受到的压力F甲 F乙;A、B两点的压强 (两空均选填“>”或“=”或“<”)。
【答案】=;<
【解析】在圆柱形容器内,液体对容器底部的压力等于液体的重力,因为两种液体的质量相等,根据F=G=mg
可知,液体对甲、乙两容器底的压力关系是F甲=F乙。
两种液体的质量相等,由图知V甲
则A、B两点的压强分别为
即A、B两点的压强关系为
22.如图所示,两端开口的U型玻璃管装有一定量的水,底部是一个阀门,两管的横截面积相等,当阀门关闭时,左、右两管中水面的高度分别为10cm和20cm,玻璃管底部A点的液体压强为 Pa。现将阀门打开,待水静止后,A点的液体压强为 Pa。
【答案】1000;1500
【解析】如图,阀门关闭时,玻璃管底部A点的液体压强为
阀门打开,待水静止后,两边液面等高,此时A点的深度为
此时A点的液体压强为
23.长江三峡大坝是世界大型水力力电工程,坝高185m,最大蓄水水位可达175m,则此时坝底所受水的压强约为 Pa、进入夏季由于雨水增多,使得长江水中的泥沙含量增加,这相当于液体的密度 了,因此在同等深度的情况下,长江水对堤坝的压强 ,从而使堤坝受到破坏的可能性增加了。(g=10N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
【答案】1.75×106;变大;增大
【解析】由题干可知水深175m,则坝底受到水的压强为
长江水中混入密度更大的泥沙会导致其平均密度变大,故液体的密度变大了。
由于液体的密度增大,而深度不变,则长江水对堤坝的压强变大了。
24.质量分布均匀的实心正方体甲、乙放在水平地面上,将甲、乙沿水平方向切去高度,剩余部分对地面的压强p与的关系如图所示,已知,乙的边长为20cm,则乙的密度是 ,甲的质量是 kg,图中A点横坐标是 。
【答案】;8;4
【解析】由图可知,当还未沿水平方向切时,乙对地面的压强为6×103Pa,又因为乙是边长为20cm的正方体,且质量分布均匀,根据公式可得乙的密度为
由图可知,当沿水平方向切去高度时,甲对地面的压强为0,即可得甲的边长为10cm,所以甲的体积为
根据密度公式可得甲的质量为
A点表示,当甲、乙沿水平方向切去相同高度时,对地面的压强也相等,设此时切去相同的高度为x,则根据公式可得等式
即
解得
所以图中A点横坐标是4。
25.如图所示,两个底面积相同且质量相等的容器甲和乙放置在水平桌面上,向容器中分别注入两种不同的液体,已知距容器底部等高的A、B两点所受液体的压强相等,则两容器底部所受液体压强p甲 p乙,所受液体的压力F甲 F乙(均选填“>”“=”或“<”)。
【答案】>;>
【解析】由题意可知,距容器底部等高的A、B两点所受液体的压强相等,即pA=pB,由图可知,A、B两点的深度不同,且hA
设A、B两点到容器底部的距离为h,根据p=ρgh可得容器底部受到的液体压强为p甲=ρAg(hA+h)=pA+ρAgh
p乙=ρBg(hB+h)=pB+ρBgh
因为pA=pB,ρA>ρB,所以可得p甲>p乙
因为p甲>p乙,且两容器底面积相等,所以根据压强的变形公式F=pS可得,F甲>F乙。
26.高为20cm的柱形容器内盛有9cm深的水,如图甲所示,现将一高为15cm的柱形物块竖直放入水中,已知容器底面积为物块底面积的4倍,且物块静止在水中时与容器底接触但不密合,如图乙所示。图甲中,水对容器底部产生的压强是 Pa,图乙中,水对容器底部产生的压强是 Pa。若物块底面积为50cm2,图乙中水对容器底部产生的压力是 N(g取10N/kg)。
【答案】90;1200;24
【解析】图甲中水的深度h=9cm=0.09m
则水对容器底部产生的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.09m=900Pa
图甲中水的体积V水=S容h
由图乙可知物体不能浸没在水中且水没有溢出,因容器底面积为物块底面积的4倍,所以,容器内水的深度
水对容器底部产生的压强p′=ρgh′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa
水对容器底部产生的压力F=p′S容=p′×4S物=1200Pa×4×50×10-4m2=24N
27.如图所示,圆柱形容器甲和乙放在水平桌面上,它们的底面积分别为0.02m2和0.01m2,容器甲中盛有0.2m高的水,容器乙中盛有0.3m高的酒精,此时水对容器甲底部的压强为 Pa。现分别从两容器中抽出质量均为m的水和酒精,使两容器中剩余的水和酒精对容器底部的压强相等,则m等于 kg。(ρ水=1.0×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3)
【答案】2×103;0.8
【解析】由题干可知,容器甲中盛有0.2m高的水,故水对容器甲底部的压强为
由由题干可知,甲乙容器的底面积别为0.02m2和0.01m2,水深0.2m,酒深0.3m,水的密度为1.0×103kg/m3,酒精的密度为0.8×103kg/m3,则容器内水的质量为
容器内酒精的质量为
甲和乙放在水平桌面上是圆柱形容器,设抽出液体的质量为Δm,则抽出水后剩余水对容器甲底部的压力
抽出酒精水后剩余酒精对容器乙底部的压力
剩余水对容器甲底部的压强为
剩余酒精对容器甲底部的压强为
因为剩余液体对容器底部的压强相等,则有
即
带入相关已知量可得
解得抽出的液体质量为0.8kg。
28.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 ;容器对桌面的压力 。(均选填“>”“<”或“=”)
【答案】>;>
【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乙甲乙容器内液体的深度相同,由p=ρgh可得ρA>ρB
由图可知,甲容器内液体的体积等于乙容器内液体的体积,又两容器内液体的密度关系ρA>ρB
根据m=ρV可知液体的质量关系mA>mB
因为甲、乙是两个完全相同的容器,则容器质量m甲=m乙
甲容器对桌面的压力FA=m总Ag=(mA+m甲)g
乙容器对桌面的压力FB= m总Bg=(mB+m乙)g
故容器对桌面的压力FA>FB
29.用如图所示的装置缓慢提起活塞使水从出水口流出,当水深为20cm时,活塞受到水的压强为 Pa(水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)。不计一切摩擦,活塞从图示位置向上运动至装置顶端且稳定时,拉力F的大小相比开始时 (填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】2×103;变小
【解析】(1)活塞受到水的压强:p=ρ液gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa;
(2)不计一切摩擦,使用定滑轮不能省力,拉力F=G活塞+F水,F水指水对活塞的压力,
活塞从图示位置向上运动至装置顶端的过程中,在水未流出且没有到窄处之前时,水对活塞的压力不变,拉力F=G活塞+F水不变;
当水未流出但是到达窄处时,水的深度变大,根据P=ρgh可以知道活塞受到水的压强增大,再根据F=PS可知活塞受到水的压力增大,所以F=G活塞+F水增大;
在水流出后,水的重力减小,水对活塞的压力又减小,拉力F=G活塞+G水减小,所以拉力F先不变然后再增大后又减小。
即拉力F的大小相比开始时变小。
30.如图所示,两个完全相同足够高的圆柱形容器甲、乙置于水平地面上,内部盛有不同液体A、B( )。若将两个完全相同的金属球分别浸没在A、B液体中,液体对两容器底部的压强变化量分别为 和 ,则 ,两容器对水平地面的压强变化量分别为 和 ,则 (均选填“大于”“等于”或“小于”)。
【答案】小于;等于
【解析】因为两个圆柱形的容器完全相同,所以当两个完全相同的金属球分别浸没在A、B液体时,液面高度的变化量相同,即 ,根据图示可知,液体A的体积大于液体B的体积,即 ,且 ,由 可知, , 由 可知 。
放入金属球后,容器对水平地面的压力变化量等于增加的球的重力,即容器对桌面的压力增加量相同, 因两圆柱形的容器完全相同,所以容器的底面积 , 由 可知 。
三、计算题
31.如图所示,盛有水的杯子静止在水平桌面上。杯子重1N,高10cm,底面积为;杯内水重2N,水深8cm。g取10N/kg。求:
(1)水对杯底的压强;
(2)水杯对桌面的压强。
【答案】解:(1)水对杯底的压强为
(2)水杯对桌面的压强为
【解析】(1)根据液体密度和排开液体的体积,计算浮力大小;
(2)根据压力和受力面积的比值, 计算压强。
32.小明家刚买的一套茶具中有一个平底茶壶,根据说明书得知茶壶的质量为0.3kg、底面积为40cm2,小明往放在水平桌面上的茶壶内倒入500g水,测得水深10cm,如图所示,若茶壶的厚度忽略不计,水的密度为1.0×103kg/cm3,求:
(1)水对茶壶底部的压力;
(2)装水后茶壶对水平桌面的压强。
【答案】解:(1)水深
已知茶壶的底面积为
水对茶壶底部的压强
水对茶壶底部的压力
(2)已知茶壶质量
茶壶重力为
茶壶内水的质量
水的重力为
桌面受到的压强为
【解析】(1)根据公式p=ρgh及F=pS,可求出压力;
(2)根据公式,可求出压强。
33.如图,刘明家水平桌面的正中央放着一个重为15N的家用玻璃冷水壶,其底面积为0.02m2,现向水壶内装入质量是2.5kg的水,此时测得水的深度为0.15m。求:
(1)水对冷水壶底的压强多少Pa?
(2)冷水壶底部受到的水的压力多少N?
(3)冷水壶对桌面产生的压强和压力各为多少?
【答案】解:(1)水对冷水壶底的压强p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa
(2)由可得,冷水壶底部受到的水的压力F水=p水S=1500Pa×0.02m2=30N
(3)水的重力G水=m水g=2.5kg×10N/kg=25N
冷水壶对水平桌面产生的压力F=G水+G水壶=25N+15N=40N
冷水壶对桌面产生的压强
【解析】(1)根据液体密度和深度,可以计算液体压强大小;
(2)根据压强和受力面积的乘积计算压力;
(3)根据物体的质量计算重力,利用压力和受力面积的比值, 计算压强。
34.质量为0.2kg、底面积为0.01m2、容积为2×10-3m3的薄壁容器内装入0.15m深的某液体后,容器对桌面的压力与液体对容器底部的压力恰好都为11.76N:
(1)求该液体对容器底的压强;
(2)求该液体的密度、体积;
(3)若在容器内再放入一质量为1.5kg、体积为1.5×10-3m3的实心物块,且物块浸没。求物块静止后容器对桌面压强的增加量。
【答案】解:(1)根据压强公式,可得该液体对容器底的压强为
(2)根据液体压强公式
可得
液体的重力为G液=F容-G容=11.76N -0.2kg×9.8N/kg=9.8N
液体的体积为
(3)由题意,溢出的液体体积为V溢=V液+V物-V容=0.75×10-3m3
溢出的液体质量为m溢=ρ液V溢=800kg/m3×0.75×10-3m3=0.6kg
则压强的增加量为
【解析】(1)根据压力和受力面积的比值,计算压强;
(2)利用压强和深度的比值, 计算液体密度;利用质量和密度的比值, 计算体积;
(3)根据密度和体积的乘积,计算质量;根据压力的变化量和受力面积的比值, 计算压强的变化量。
35.足够高的薄壁柱形容器放在水平桌面上,底面积为1×10-2m2,内装有0.2米深的水。
(1)求水的质量m水。
(2)求水对容器底部的压强p水。
(3)若在容器内再倒入体积为1×10-3m3的水,求水对容器底部压强的增加量Δp水。
【答案】解:(1)水的体积V水=Sh=1×10-2m2×0.2m=2×10-3m3
水的质量m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg
(2)水对容器底部的压强p水=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.2m=1960Pa
(3)若在容器内再倒入体积为1×10-3m3的水,水面上升的高度
水对容器底部压强的增加量Δp水=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=980Pa
【解析】(1)根据物体的密度和体积的乘积,计算质量;
(2)根据液体密度和深度,可以计算液体压强大小;
(3)根据液体密度和深度的变化量,计算液体压强的变化量。
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