[上海中考]备战2020年中考物理压强压轴题大剖析:专题03 柱体切割后浸入液体中,无液体溢出(解析版和原卷版)
【内容简介】一、常见题目类型1.将柱形物体沿水平方向切去某一厚度(体积或质量),并将切去部分浸没在容器的液体中(图1)。 2.将柱形物体沿竖直方向切去某一厚度(体积或质量),并将切去部分浸没在容器的液体中(图2)。二、例题【例题1】如图1所示,均匀长方体甲和薄壁圆柱形容器乙置于水平地面上。长方体甲的底面积为3S。容器乙足够高、底面积为2S,盛有体积为5×10-3米3的水。 ① 若甲的重力为20牛,底面积为5×10-4米2,求甲对地面的压强p甲。② 求乙容器中水的质量m水。③ 若将甲沿水平方向切去厚度为h的部分,并将切去部分浸没在乙容器的水中时,甲对水平地面压强的变化量Δp甲恰为水对乙容器底部压强增加量Δp水的2倍。求甲的密度ρ甲。【答案】①40000帕;②5千克;③3×103千克/米3。【解析】① F甲=G甲=20牛 p甲=F甲/S甲=20牛/5×104米2= 40000帕 ② m水=ρ水V水=1×103千克/米3×5×103米3=5千克 ③ 甲对水平地面压强的变化量Δp甲即为切去厚度为h部分的压强Δp甲=ΔF甲/S甲=甲gh 水对乙容器底部压强增加量Δp水为水升高的高度 h水=3Sh/2SΔp水=水gh水=水g(3Sh/2S) 因为 Δp甲=2Δp水 甲gh =2水g(3Sh/2S) 所以ρ甲=3×103千克/米3【例题2】如图2所示,底面积为10-2米2、高为0.4米长方体甲(ρ甲=2×103千克/米3)和底面积为2×10-2米2的薄壁柱形容器乙放在水平地面上。乙容器足够高,内盛有0.1米深的水。 (1)求甲的质量m甲。 (2)求水对乙容器底部的压强p水。(3)现沿水平方向将长方体甲截取一定的厚度,并将截取部分竖直放入乙容器中,使得水对容器底部的压强最大,且长方体甲对地面的压强减少量最小,请求出甲对地面的压强减少量。【答案】①8kg ; ② 980Pa ; ③ 3920Pa 。 【解析】① m甲=ρ甲V甲=2×103kg/m3×1×10-2m2×0.4m=8kg ② p水=ρgh=1×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=980Pa ③ 注意只有切割部分恰好浸没在水中时,水对容器底部的压强最大,甲对地面的压强减少量最小(见图3)。 设水面最终深度为h',得:S乙h'=V水+ΔV甲S乙h'=V水+S甲h' 2×10-2m2×h'= 2×10-2m2×0.1m+1×10-2m2×h'得h'=0.2m ΔV甲=2×10-2m2×(0.2m-0.1m)=2×10-3m3 △h甲=△V甲/S甲=2×10-3m3/10-2m2=0.2mΔp甲=ρgΔh=2×103kg/m3×9.8N/kg×0.2m=3920Pa
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