初二物理竞赛第13讲液体压力压强巩固提高 教师版.docx
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初二物理竞赛第13讲液体压力压强巩固提高 教师版.docx
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初二物理竞赛第13讲液体压力压强巩固提高教师版
求解固体、液体产生的压力压强的一般方法
⎧先求压力:
受力分析求出支持力(F压=F支)固体⎪
⎨F
⎪再求压强:
p=S
⎩
⎧先求压强:
p=ρgh
液体⎪⎧F=pS
⎨
⎪再求压力:
⎨
⎩⎩或者:
画线法(如下图)
不规则容器的计算问题
其中F代表液体对容器底的压力;
F>GF=GF 液面变化问题 入水情况1 入水情况2 出水情况 ①物体多浸入(多拉出)原液面的体积等于液面上涨(下降)的环形体积. V蓝=V红S1h=(S2-S1)∆h ②V蓝+V黄=V红+V黄∆V排=S2∆h 说明: 两种方程是等效的,对于完全浸没或者完全拉出的物体,使用②方程更方便一些. 【例1】如图所示,放在水平桌面上的甲、乙两烧杯中分别盛有两种密度不同的液体,已知两烧杯底受到的液体的压强相等,那么在杯底以上相等高度的A、B两点处的液体的压强pA与pB的大小关系为() A.pA=pBB.pA>pB C. 【答案】C pA D.无法判断 【例2】锥形玻璃管底部放一个质量不计的塑料片,漂在装有水的水槽中,向锥形管中如酒精,当恰好脱落时,管内外同一水平面的A、B两点的压强pApB. 【答案】< 【例3】如图所示,在水平桌面上放着甲、乙两杯液体,甲杯内装有水,乙杯内装有煤油.已知两杯底部受到的液体压强相等,且两杯液体内部A、B两点距底部的距离hA=2hB.A、 33 B两点处的液体压强分别为pA、pB.(已知ρ煤油=0.8⨯10kg/m 的是() )则下列说法中正确 A. pA B.pA C.pA>pB,且pA-pB=0.4ρ水ghB D.pA>pB,且pA-pB=0.2ρ水ghB 【解析】设甲乙两杯中液面总的高度分别为H、H',杯底受到的压强为p,则: pA=ρ水g(H-hA)=p-ρ水ghA,pB=ρ油g(H'-hB)=p-ρ油ghB ∵ρ水>ρ油∴pA 【答案】A ∵pB-pA=ρ水ghA-ρ油ghB=1.2ρ水ghB 【例4】U形管内注入适量的水银,然后在左右两管内分别注入水和煤油.两管通过水平细管相连,细管中的阀门将水和煤油隔离,两管中的水银面相平,如图所示.当阀门打开瞬间,细管中的液体会()A.向左流动 B.向右流动 C.不动 D.水向右流动,煤油向左流动 【答案】A 【例5】如图所示,三个容器重一样,底面积、高相同,都装满水,请排序: (1)水对容器底压强 (2)水对容器底压力 (3)杯对桌面压强 (4)杯对桌面压力 【答案】 (1)p甲=p乙=p丙 (2)F甲=F乙=F丙 (3)p '>p '>p' (4) F'>F'>F' 乙丙甲乙丙甲 ☆教师可以引导学生思考下题: 将一个装满水的杯子倒置后,液体压力压强、固体压力压强各自如何变化? 再引入下题. 【例6】将如图所示杯子装入适量水(未满),倒置后.问(填“变大”、“变小”或“不变”): (1)水对容器底压强 (2)水对容器底压力 (3)杯对桌面压强 (4)杯对桌面压力 【答案】 (1)变大; (2)变小;(3)变大;(4)不变. 【例7】(多选)如图所示是实验用的锥形瓶,将锥形瓶放在面积为s的水平桌面上,已知锥形瓶的质量为m1、底面积为s1;当往锥形瓶中倒入密度为ρ、质量为m2的液体后,液面高度为h,则() A.锥形瓶中的液体重为ρgs1h B.液体对锥形瓶底的压强为ρgh C.瓶底对水平桌面的压力为(m1+m2)gD.瓶底对水平桌面的压强为(m1+m2)g/s 【答案】BC 【例8】质量为1kg的水桶里面装有质量为5kg的水,水的深度为30cm,水桶底面积为100cm2.现在小捷同学用竖直向上10N的力提水桶.求: 此时水桶对水平地面的压强及水对水桶底部的压力大小.(g=10N/kg) FG+G-F 【答案】p =水桶= 水桶提=5000Pa 水桶SS F水=p水S=ρghS=30N 【例9】如图所示,质量是2kg的平底水桶底面积为400cm2,放在水平地面上,桶内装有50cm深、体积是30dm3的水.小萍同学用竖直向上的力F提水桶,但是没有提起来.这时,如果水对桶底的压强和桶对地面的压强相等.小萍同学提水桶的力F=N.(g=10N/kg) 【答案】120 【例10】(多选)质量为1kg的平底空水桶,底面积为700cm2.水桶内装有30cm深的水,放在水平地面上,如图甲所示,水对水桶底的压强比水桶对地面的压强小1000Pa.当小明用竖直向上的力F提水桶,但没有提起来时,如图乙所示,水桶对地面的压强为1800Pa.则下列选项正确的是() (g取10N/kg) A.水桶内水的质量为28kgB.水桶内水的质量为27kgC.F的大小为154N D.F的大小为126N 【答案】BC 【例11】一名体重为450N的中学生单独站在地面上时,对地压强为1.5⨯104Pa.现有一个质量为1kg、底面积为400cm2的水桶,里面水深度为30cm,当人用力F竖直向上提水桶时,水桶对地的压强与水对水桶的压强相等,此时人对地的压强为1.6⨯104Pa.求人的拉力F为多少? 桶中水的质量为多少? (g取10N/kg) 【答案】30N14kg 【例12】如图所示,底面积为100cm2的容器中装有水,水面浮着一木块.容器底部受到的压强为1960Pa,若取走木块,容器底部受到的压强为 1470Pa,则木块重为N. 【答案】4.9规则容器中装有液体放在水平地面上时,可以讲液体当做固体来处理压力压强问题.把液体、木块看做一个整体, G木 总的压力减少量∆F=G木, ∆p= S 【例13】已知规则容器底面积为S,里面装有某种液体.如图所示,小华用弹簧测力计拉着物块,在空气中弹簧测力计示数为F1,一部分浸没水中后,弹簧测力计示数减小为F2,求两次实验液体对容器底部压强变化了 【答案】F1-F2 S 把物块与液体看做一个整体,拉力变小了F1-F2,所以液体对容器底部压力增大了 F1-F2 F1-F2,压强增大了. S 1 【例14】如图所示的一个容器中盛有水,容器上部的横截面积是50cm2,下部的横截面积是10cm2,水深h是40cm,A点到容器底的高度h是10cm,再向容器中倒入0.1kg的水且不溢出,则水对容器底部的压力增加N.(g=10N/kg) 【答案】0.2 【例15】如图所示,两个盛有等高液体的圆柱形容器A和B,底面积不同(SA A.甲球的质量小于乙球的质量B.甲球的质量大于乙球的质量C.甲球的体积小于乙球的体积D.甲球的体积大于乙球的体积 【解析】 (1)放入甲乙两球前 pA=pB 因为SA 所以FA (2)放入甲乙两球后,液体对各自容器底部的压力相等,F’A=F’B 所以液体对容器底部压力变化量: ∆FA>∆FB (3)分析液体压力变化量: 【答案】D ∆F=∆pS=ρ液g∆hS 所以V甲>V乙 其中∆hS=V球 【例16】如图所示,内壁底面积为60cm2的圆柱形杯子中盛有一些水,水深25cm.底面刚好贴在水面的圆柱形物体A的底面积为20cm2,高10cm.绳子自由端P缓慢下降6cm.绳子下降前后容器底部受到的液体压强变化了. 【答案】300Pa VM=VN ∆h=3cm ∴20cm2⨯6cm=40cm2⨯∆h ∆p=ρ水g∆h=300Pa 【例17】在上题中,若物体A的高度为7.5cm,其余条件不变,绳子下降前后容器底部受到的液体压强变化了. 22 【答案】250Pa ∆V排=S容器⨯∆hM 7.5cm⨯20cm =∆h⨯60cm 所以∆h=2.5, ∆p=ρ水g∆h=250Pa 【例18】阅读下列短文,回答有关问题: 被封闭的液体有一个重要特点,即加在被封闭液体上的压强能被液体大小不变地向各个方向传递.这个规律被称为帕斯卡原理.帕斯卡原理是液压机的工作基础. (1)如图是液压机的工作原理图,小活塞和大活塞的面积分别为S1和S2,当用力F1向下压小活塞时,小活塞下方液体受到的外加压强为F1,此时大活塞受到液体的压强 S1 为多大? 大活塞受到液体的压力F2为多大? (2)在不增加作用在小活塞上的力的前提下,如何实现使大活塞一端举起更重物体的目的? (至少答出两种具体的方法) 【答案】 (1)大活塞所受压强p2 =F1;大活塞所受压力 S1 F=pS =F1S2 222 1 (2)减小小活塞的面积S1,增大大活塞的面积 S S2.(或增大两活塞面积的比值2) S1 【例19】如图所示,底面积为S1=50cm2的圆柱形窗器中装有适量的水,将一金属球放入底面积为S2=10cm2的长方体塑料盒中,塑料盒竖直漂浮在水面上,其底部浸入水中的深度h1=10cm.若把金属球从塑料盒中取出,放入水中,金属球沉到容器底部,塑料盒仍竖直漂浮在水面上,其底部浸入水中的深度h2=4.6cm.从容器底部将金属球取出,容器中水面下降了h=0.4cm.g取10N/kg,求: (1)塑料盒底部浸入水中深度h1=10cm时,水对塑料盒底部的压强; (2)将金属球从容器底部取出后,水对容器底的压强减小了多少; (3)金属球的密度. 【答案】 (1)1000Pa (2)40Pa(3)2.7×103kg/m3 【解析】 (1)塑料盒底部浸入水中深度h1=10cm时,水对塑料盒底部的压强 p1=ρgh=103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa (2)将金属球从容器底部取出后,水对容器底的压强减小了 ∆p=ρg∆h=103kg/m3×10N/kg×0.004m=40Pa (3)金属球的密度.(利用两次塑料盒底部压力差,求出小球的重力) G总=p1S2=(10000×0.1×0.001)N=1N G盒=p2S2=(10000×0.046×0.001)N=0.46N G金=0.54N,m金=0.054kg V金=50×0.4cm3=20cm3=0.00002m3 ρ=m/V=2700kg/m3 【练1】(多选)如图所示,一杯水静止在水平桌面上,杯中的水所受重力为G1,杯子所受重力为G2,杯中的水对杯底的压力为N1,杯子对桌面的压力为N2,桌面对杯子的支持力为N3,则下列选项正确的是() A. C. 【答案】BD N1与N2大小相等B. N1与N3是一对平衡力D. G1、G2之和与N2大小相等 N2与N3是一对相互作用力 【练2】如图所示,两容器底面积相同,形状不同,内装质量相同的水,两容器底部所受水的压强分别是p甲、p乙,所受水的压力分别是F甲、F乙,下面判断正确的是() A.p甲=p乙,F甲=F乙B.p甲>p乙,F甲>F乙 C.p甲 p乙,F甲 【答案】由于两容器的底面积相同,形状不同,从图中可看出甲是直筒容器,乙是敞口容器,当两容器装有质量相同的水时,甲容器中水的深度大于乙容器中水的深度,根据公式p=ρgh,有p甲>p乙,再根据公式F=pS,有F甲>F乙,所以选项A、C、D都是错误的.答案: B. 【练3】如图所示为装满液体的封闭容器.设液体对容器底的压强为p1,压力为F1,容器对桌面的压强为p2,压力为F2,如果不计容器自重,则() A.p1=p2F1=F2B.p1>p2F1=F2 C.p1 【答案】D 【练4】如图所示的三个容器中分别装有酒精、清水与盐水.它们对容器底部的压力相等,则所装三种液体中,质量最大的是,质量最小的是. 酒精清水盐水 甲乙丙 【答案】本题中液体的深度、容器的底面积各不相同,且没有明确关系,因此无论是控制变量法,还是比例法都无法人手分析、比较,但运用割补法,结论便显而易见.由图示可知: F甲 酒精、盐水. 【练5】(2011.门头沟一模)质量为1kg的平底空水桶,底面积为500cm2.水桶内装有30cm深的水,放在水平地面上,如图甲所示,水对水桶底的压强比水桶对地面的压强小1000Pa.当小明用竖直向上的力F提水桶,但没有提起来时,如图乙所示,水桶对地面的压强为1500Pa.则力F的大小为N.(g取10N/kg) 【答案】125 历时近百年的物理实验 据国外媒体报道,沥青滴漏是一项长得让人难以相信的物理实验,旨在测量一滴沥青在几年甚至几十年时间里流动速度.最为著名的一次沥青滴漏实验由澳大利亚昆士兰大学托马斯·帕内尔教授于1927年开始实施的,现在这项实验仍在继续,并可能持续数百年. 托马斯·帕内尔教授想向学生们证明这样一个理论: 一些物质看上去虽是固体,但实际上是粘性极高的液体.比如沥青,看上去像固体,其实是一种粘性极高的液体.焦油沥青虽在室温环境下流动速度极为缓慢,但最终会形成一滴. 在实验中,帕内尔将沥青样本放入一个封了口的漏斗内,三年后,即1930年,他将漏斗封口的切开,让沥青开始缓慢流动.每一滴沥青需历经大约10年时间才能递入漏斗下方的烧杯.时至今日,这个实验还在进行之中,并已滴出8滴沥青,最新的一滴于2000年11月28日滴出.研究人员通过这个实验估计,沥青的粘性大约是水的1000亿倍.根据吉尼斯世界纪录,这项实验是世界上持续时间最久的实验,而漏斗内的沥青仍足够使这个实验再持续几百年. 2005年获“搞笑诺贝尔”物理学奖. 现在这个实验由约翰·梅恩斯顿教授负责,2005年10月,他与已故的帕纳尔教授凭借这个实验获得“搞笑诺贝尔”物理学奖.迄今为止,尚无一人亲眼看见沥青从漏斗中滴出来的镜头. (注意: 沥青属于非晶体,在中考中可是算做固体的哦~)
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