上海中考物理压轴题大剖析专题:05 压强计算题(3)第三部分 柱体浸入柱形容器的液体中(原卷版和解析版)
【内容简介】常见题目类型将柱形物体沿水平(或竖直)方向切去某一厚度Δh、体积ΔV或质量Δm,并将切去部分浸在容器的液体中(见图1与2);把物体甲竖直浸入液体中(见图3)。 1. 甲柱体压强的变化量为(水平切割时):Δp柱体= ρ甲gΔh Δp柱体= "△mg" /"S" Δp柱体= ρ物体"△V物体" /"S" g甲柱体压强的变化量为(竖直切割时): Δp柱体=0(不变)2. 容器中液体压强的变化量为: (a)切去部分浸没,液体无溢出:Δp液体= ρ液体gΔh = ρ液体"V物体" /"S容器" g (b)切去部分浸没,有液体溢出:Δp液体=ρ液体gΔh=ρ液体g(h容器高度–h原液体)(c)切去部分未浸没,液体无溢出(见图3、图4): 因为液体的体积V液体= S2h 0不变,柱体放入后,液体为柱形,底面积为(S2-S1),液体的高度为 h'=V液体 /(S2-S1)= S2h 0/(S2-S1)液体的升高的高度为 Δh=h'–h0 或Δh= V排 /S2= S1h '/S2液体压强的变化量为 Δp液体=ρ液体gΔh 【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 将切去部分浸没在乙容器的水中时,水升高的高度 h水=V甲/ S乙=3Sh/2S水对乙容器底部压强增加量Δp水为Δp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】(2021黄浦一模)如图8所示,薄壁柱形容器甲和正方体乙置于水平地面上。甲容器高为4H,底面积为3S,内盛有深度为2H的水;正方体乙的底面积为2S。①若甲中水的深度为0.2米,体积为4×10-3米3。(a)求水的质量m水。(b)求水对甲底部的压强p水。②现有A、B和C三个均匀圆柱体,其规格如下表所示。请选择其中两个,分别竖直置于容器甲的水中(水不溢出)和正方体乙的上方,使水对甲底部压强增加量Δp水和乙对地面压强增加量Δp乙的比值最大。写出选择的圆柱体并说明理由,求出Δp水与Δp乙的最大比值。
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资料作者:吴珍
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