/ 让教学更有效 精品学案 | 物理学科
【学习目标】
1. 掌握固体放入液体中页面变化导致压强的变化
2. 掌握不规则容器中液体压强的问题
3. 掌握抽、倒液体的压强比较
5. 把固体放入液体中(切割、溢水及图像的综合)
6. 会做连通器类的综合问题
【自主学习】
1. 液体压强的计算公式:(比压强用这个)
2. 液体对容器底部的压力的三种情况(容器内均为G液)
如果是柱体容器的话,实际上前面主题压强得部分情况对应的分析方法在这里同样适用,例如抽取液体实际上相当于水平切;倒入液体实际上是“自己”变多了,此时和自己倒入前比,也是一种解题的思路。
3. 不规则容器加水容器底部压强变化问题(如图):如果是柱体的话,根据液体压强公式可知,p=ρ液gh,应该是一个规范的一次函数,结合不规则容器对底部压力来分析,可以知道随着时间的增加,液面变化会相比于柱体来水变得更快;根据其特点,我们还能画出“口大底小”的加水情况,画出其压强随时间变化的大致的函数图像:
4. 割补法的使用:甲、乙中为不同的液体装在凹进去一点或者凸出来一点的容器中,此类问题我们一般把多的给割掉(抓住凸出部分的体积相同即可,若进一步比较A、B的压强,我们可以找相同的量(如他们到底部的深度均相同)进行转换,间接比出;C、D亦然);少的补齐(补上来的得是该容器中同种类的液体,把容器两侧半球部分补上同种液体,此时液体为圆柱形;割补后深度不变,液体密度不变,所以液体对容器底的压强不变,又因为容器底面积不变,所以割补前后液体对容器底部的压力不变),使其称为一个柱体,方便使用所学公式进行分析。
【例1】如图甲所示,密闭的容器重为20N,底面积为100cm2,其中装有8kg的水,水的深度为15cm,平放在面积为1m2的水平台面上。桶底受到水的压力为 N;水对桶底的压强为 Pa;台面受到桶的压力为
N;台面受到桶的压强为 Pa,若把该容器倒放在该桌面上,如图乙所示,那么水对容器底的压强将 ,压力将 ,容器对桌面的压强将 ,压力将 。(均选填“变大”、“变小”或“不变”)(ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)
【例2】如图所示,完全相同的两个容器中分别装入甲、乙两种不同的液体,下列分析正确的是( )
A.若甲乙液体的质量相等,则A点的压强等于B点的压强
B.若甲乙液体的质量相等,则C点的压强小于D点的压强
C.若甲乙液体对容器底部的压强相等,则甲液体的质量等于乙液体的质量
D.若甲乙液体对容器底部的压强相等,则甲液体的质量小于乙液体的质量
【例3】在两个完全相同的容器中分别倒入甲和乙两种不同的液体,如图所示,下列分析正确的是( )
A.若甲和乙的质量相等,则甲的密度小于乙的密度
B.若甲和乙对容器底部的压强相等,则甲的密度小于乙的密度
C.若甲和乙对容器底部的压强相等,则甲的质量小于乙的质量
D.若甲和乙的质量相等,则甲对容器底部的压强小于乙对容器底部的压强
【例4】如图甲所示,往空容器中匀速注水直至注满。此过程中容器底部受到水的压强随时间t变化的曲线如图乙所示,其中合理的是( )
A. B. C. D.
【例5】如图所示,往装有水的容器内匀速下插一长方体物体(未触底),容器中水面逐渐上升,容器底面受到水的压强p随时间t变化的曲线,较合理的是( )
A. B. C.D.
【例6】如图所示,质量相等、底面积不同、形状不同的甲、乙、丙、丁四个容器中分别装有液体。A、B、、四点位于同一高度,,下列分析正确的是( )
A.若四个容器对水平地面的压力相等,容器中液体的质量丙最大
B.若四个容器对水平地面的压强相等,液体对容器底部的压力甲最大
C.若四个容器中液体对容器底部的压力相等,液体对四个点的压强B点最大
D.若四个容器中液体对容器底部的压强相等,液体对容器底部的压力丁最大
【例7】两个圆柱形容器甲和乙放在水平桌面上,甲容器底面积大于乙容器底面积,它们分别装有高度不等的不同液体,如图所示。甲容器中液体的密度为甲,容器底部受到液体压强为p甲;乙容器中液体的密度为乙,容器底部受到的液体压强为p乙。若从容器中分别取出相同深度的液体后,两容器底部受到的压强恰好相等,则下列判断正确的是( )
A.甲<乙,p甲<p乙
B.甲<乙,p甲>p乙
C.甲>乙,p甲=p乙
D.甲>乙,p甲<p乙
【例8】如图所示,两个质量相等的圆柱形薄壁容器甲和乙放在水平桌面上,甲容器底面积大于乙容器底面积。甲、乙容器中分别装有A、B两种液体,甲容器中的液面低于乙容器中的液面,此时两容器底部受到的液体压强相等。若容器足够高,在甲容器中再加入A液体,使其液面上升的高度为hA,在乙容器中再加入B液体,使其液面上升的高度为hB,hA、hB在图中均未标出。加入液体后,稳定时,下列判断正确的是( )
A.hA>hB时,液体对两容器底的压力可能相等
B.hA=hB时,液体对两容器底的压强一定相等
C.hA=hB时,甲容器对桌面的压力一定大于乙容器对桌面的压力
D.hA【例9】如图所示,把质量分布均匀的圆柱体甲和装有适量某液体的圆柱形容器乙放在同一水平桌面上,在甲物体上,沿水平方向截取一段长为的物体A,并平稳放入容器乙中,用力使A物体刚好浸没在液体中(A不与容器乙接触,液体无溢出)。截取后,甲、乙对桌面的压强随截取长度的变化关系如图丙所示(图中未知)。已知甲和乙容器的底面积之比为,甲的密度为,容器乙的壁厚和质量均忽略不计, 取,则下列说法正确的是( )
A.圆柱体甲截取前和容器乙中液体的质量之比为
B.甲截取前,用力将甲刚好浸没在液体乙中(甲不与容器接触,液体无溢出),此时乙对桌面的压强为2400Pa
C.
D.乙液体的密度为
【例10】轻质圆柱形容器A、B放在水平桌面上,盛有质量相同的不同液体,两容器中液体的液面高度相同,如图所示,现有质量相同的甲、乙两实心球(ρ甲>ρ乙)。选择其中一球放入某容器中,球浸没且液体不溢出,要使液体对容器底部的压强p最大,则( )
A.甲放入A中
B.甲放入B中
C.乙放入A中
D.乙放入B中
【例11】如图所示,均匀实心圆柱体甲和重为8N的薄壁圆柱容器乙置于水平桌面,已知甲对水平桌面的压强为2000Pa,底面积5×10-3m2,乙中水的质量为0.5kg,深度为5cm,求:
(1)甲对水平桌面的压力;
(2)乙容器底部受到水的压强;
(3)若将甲物体沿竖直方向切去一部分,将切去部分放入容器乙中(水无溢出),切取后,甲、乙对水平桌面的压强相等,则甲切去部分的重力。
【例12】如图所示,盛有60kg水的柱形容器甲、乙置于水平地面上,容器足够高,两容器底部用细管(体积忽略不计)连通。已知甲、乙容器底面积分别为S甲=0.1m2、S乙=0.3m2,ρ水=1.0×103kg/m3。求:
(1)容器中水的体积;
(2)水对容器底部的压强;
(3)小明将体积为0.008m3的实心体A浸没在甲或乙容器中,整个过程中水未溢出,A静止后沉底,小明发现甲、乙容器对地面的压力增加量相等。请判断小明是把A放入甲容器还是乙容器中,并计算出实心体A的密度。
【课后巩固】
1.如图所示,两个完全相同的圆柱形容器甲和乙放置在水平桌面上,已知距容器底部h处A、B两点所受液体的压强pA和pB相等,则两容器底部所受液体压强pA′、pB′的关系是( )
A.
B.
C.
D.无法确定
2.如图所示,在水平桌面上放有A、B、C、D四个底面积均为0.01m2的薄壁空杯,当在其中一个空杯中装入1kg的水后,水对杯底产生的压强为900Pa,则这个杯子的形状可能是图中的( )
A. B. C. D.
3.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。下列说法不正确的是( )
A.两种液体密度的大小关系是
B.两个容器对桌面压强的大小关系是
C.两种液体对容器底压力的大小关系是
D.从甲、乙两个容器中倒出相同质量的a、b两种液体可使液体对底部的压强
4.如图所示.盛有液体甲的薄壁圆柱形容器和均匀圆柱体乙放置在水平地面上.现从容器中抽出一定高度的液体并沿水平方向切去相同高度的部分圆柱体乙,此时甲对容器底部的压强与乙对地面的压强相等.若薄壁圆柱形容器和圆柱体乙原来对地面的压力分别为F甲和F乙,则( )
A.F甲一定等于F乙 B.F甲一定大于F乙
C.F甲一定小于F乙 D.不能确定
5.如图所示,足够高的薄壁圆柱形容器放在水平桌面上,容器内水的质量为1kg,水的深度为0.1m。实心圆柱体质量为m克(m的取值不确定),底面积为5×10﹣3m2,高度为0.12m。实心圆柱体不吸水,将圆柱体竖直放入容器内,静止时水对容器底部的压强p与圆柱体的质量m满足的函数关系图象为(g取10N/kg)( )
A.B. C. D.
6.甲、乙两个完全相同的瓶子置于水平桌面上,甲装水,乙装等质量的盐水,且液面均超过aa’面,但均未溢出,如图所示.两瓶底部受到的压强p甲与p乙的关系为( )
A.p甲> p乙 B.p甲< p乙 C.p甲= p乙 D.无法比较
7.如图所示,底面积不同的两圆柱形容器内分别盛有甲、乙两种液体。现从两容器中分别抽出相同深度的液体后,容器中剩余液体的质量相等,则容器底部受到的液体压强变化量Δp甲、Δp乙的关系是( )
A.Δp甲一定小于Δp乙
B.Δp甲可能等于Δp乙
C.Δp甲一定大于Δp乙
D.Δp甲可能大于Δp乙
8.图所示,两个完全相同的容器中分别盛有质量相同的水和酒精,a、b为距容器底部高度相同的两点。已知下列说法正确的是( )
A.甲中盛的是酒精,乙中盛的是水
B.甲容器底受到液体的压力较小
C.两容器底部受到的液体的压强相等
D.a、b两点所受液体压强相等
9.如图甲所示,密闭的容器中装有一定量的水,静止在水平桌面上,水对容器底的压力为F甲,容器对桌面的压强为p甲;若把该容器倒放在该桌面上,如图乙所示,水对容器底的压力为F乙,容器对桌面的压强为p乙,则:F甲 F乙,p甲 p乙(选填“>”、“=”或“<”)。
10.如图所示,水平面上放着质量和底面积都相等的甲、乙两容器,容器内装有质量与深度均相同的不同液体,此时容器底部所受液体的压力大小关系F甲 F乙;从甲、乙两容器中分别抽走三分之一高度的液体,则容器对水平面的压强大小关系为p甲 p乙(均选填“>”“=”或“<”)。
11.如图所示,在充满油的密闭装置中,可自由滑动的两活塞的面积之比S1∶S2为1∶10。小左和小航分别用力F1、F2推该装置两侧的活塞,活塞正好保持静止,则两力的大小之比F1∶F2为 ,两活塞对油的压强之比p1∶p2为 。
1.如图所示,两端开口的U形玻璃管竖直放置,底部带有一个阀门K,右管横截面积是左管的两倍,当阀门K关闭时,左、右管中水面的高度分别为2h和h,现将阀门K打开,液面稳定时,右管水面上升的距离是( )
A. B. C. D.h
2.如图所示,A、B为完全相同的两个开口容器(足够高),阀门K直径可忽略,各盛有20cm深的水,初始时阀门K关闭。下列说法正确的是( )
A.初始时阀门K关闭,整个装置属于连通器
B.初始时阀门K关闭,B容器底受到水的压强为2400Pa
C.将阀门K打开,待水不流动时,水对A、B两容器底的压强之比为2∶3
D.将阀门K打开,待水不流动时,水对A、B两容器底的压力之比为9∶11
3.水平放置的电子秤上有一质量300g、底面积400cm2的长方体薄壁柱形容器,容器内装有一定量的某液体。将质量为900g的实心正方体轻放入液体中,稳定后如图甲所示。打开容器底部的阀门向外排放液体,排放过程中,容器底部所受液体压强与排出液体体积的关系如图乙所示,正方体的密度为 ,当电子秤示数变化2000g时,液体对容器底的压强与容器对电子秤的压强之比为 。
4.如图所示,一个轻质薄壁圆柱形容器甲,放置于水平桌面上,内盛有10cm深的某种液体,圆柱体乙同样放置于水平桌面上,其中液体密度小于乙的密度,甲、乙底面积之比为S甲∶S乙=2∶1,在乙物体上,沿水平方向截取一段厚度为h的物体,将截取的物体平稳的放入容器甲并放在液体中,此时,甲容器对桌面的压强随截取厚度h的变化关系如图丙所示,液体的密度为 kg/m3;当截取厚度h1=8cm时,容器对桌面的压强为p1,当截取厚度h2=12cm时,容器对桌面的压强为p2,则p1∶p2= 。
5.构建理想模型是一种物理研究方法。如图甲所示,我们可以假想在连通器的底部有一个小“液片”AB,它处于静止状态。
(1)请结合图甲,运用所学的物理知识推导证明:静止在连通器内的同一种液体,各部分直接与大气接触的液面总是相齐平的;
(2)如图乙所示,连通器左右两管粗细相同且足够高,水平细管足够长,中间有一可无摩擦移动的活塞。活塞左侧管中盛酒精(ρ酒精=0.8×10kg/m),活塞右侧管中盛水(ρ水=1.0×10kg/m)刚开始时,活塞被螺栓固定不动,左右两管中的液面齐平。求此时酒精对容器底部产生的压强大小;(g 取10N/kg)
(3)如图乙所示,如果打开螺栓,松开活塞,连通器内的液体会流动,当连通器内的液体重新稳定下来静止时,求右管中面高度的变化量 h大小。(不考虑酒精和水接触时的扩散现象,即二者总体积不变)
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。试卷第1页,共3页
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【参考答案】
自主学习
【例1】15 1500 100 1×104 变小 变大 变小 不变
【例2】D 【例3】C 【例4】B 【例5】C 【例6】C 【例7】A 【例8】C 【例9】D 【例10】C
【例11】(1)10N;(2)500Pa;(3)7N
【例12】(1)0.06m3;(2)1500Pa;(3)甲容器,1.5×103kg/m3
课后巩固
基础练习
1. B
2. B
3. D
4. C
5. A
6. B
7. A
8. C
9. > <
10. < <
11. 1∶10 1∶1
能力提升
1. A
2. D
3. 0.9
4.
5. (1)由图所示,设液片AB的面积为S,左、右两管内水深分别为h1和h2,由于水不流动,即液片AB左、右两面受到平衡力的作用,这两个力同时作用于液片AB上,由可知左、右两管中的水对液片AB的压强相等,根据液体压强的计算公式p=ρ液gh有:ρ水g h1=ρ水g h2,故有:h1=h2,所以左、右两管水面保持相平。
(2)1440Pa;(3)0.018m
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