7.2 液体压强
一、选择题
1.如图所示,杯子中装满水,现向杯中轻轻放入一个小木块,小木块漂浮在水面,则放入木块后( )。
A.水对杯底的压强增大; B.水对杯底的压强不变
C.水对杯底的压力增大; D.水对杯底的压力减小
【答案】B。
【解析】杯子中装满水,放入木块后,水的高度h不变,
因为p=ρgh,所以水对杯底的压强不变;
因为F=pS,S不变,所以水对杯底的压力不变。故选B。
2.如图所示,两个底面积不同的圆柱形容器甲和乙,容器足够高,分别盛有质量相等的水和酒精(ρ水>ρ酒精),现在甲、乙两容器中分别倒入水和酒精,使容器底部受到液体的压强相等。则( )。
A.可能是倒入相同质量的水和酒精; B.一定是倒入相同体积的水和酒精;
C.可能是倒入水的质量小于酒精的质量;D.可能是倒入水体积大于酒精的体积
【答案】D。
【解析】因为甲和乙是圆柱形容器,所以对容器底的压力:F=ps=ρghs=ρgV=mg=G;
因为m水=m酒精,S甲>S乙,所以对容器底的压强:p甲<p乙;
倒入相同质量的水和酒精,压力还是相等,或倒入水的质量小于酒精的质量,还是水对容器底的压强小;
当倒入相同体积的水和酒精或者倒入水体积大于酒精的体积,因为水的密度大于酒精的密度,所以∴倒入的水的质量大于酒精的质量,这样可能使水对容器底的压力大于酒精对容器底的压力,可能会使水和酒精对容器底部的压强相等。故选D。
3.如图所示,装满水的密闭容器置于水平桌面上,其上下底面积之比为4:1,此时水对容器底部的压力为F,压强为p。当把容器倒置后放到水平桌面上,水对容器底部的压力和压强分别为( )。
A.F,p B.4F,p C.1/4F,p D.F,4p
【答案】B。
【解析】液体对容器底部和侧壁都会产生压强,同种液体深度越大,压强越大,容器倒置后,液体深度不变,则压强不变,仍为P,根据F=PS,S扩大为4倍,则压力也变为4F。故选B。
4.如图所示,甲、乙两容器间有一斜管相通,中间有阀门K控制,容器中装有水,且两容器中水面相平,则( )。
A.打开阀门K后,由于水受重力作用,水将从甲流到乙;
B.打开阀门K后,由于b处的压强大于a处的压强,水将从乙流到甲;
C.打开阀门K后,因为甲、乙两容器中液面高度相等,所以水不会流动;
D.打开阀门K后,因为乙中的水多,所以从乙流到甲
【答案】C。
【解析】根据连通器的特点可知,图示中的容器装的都是水,并且两容器中水面相平,故打开阀门后,水不会流动。故选C。
5.有一重2N的圆柱形玻璃杯(杯壁厚度不计),底面积为100cm2,装有一定质量的煤油,杯底到油面的高度为20cm,放在水平桌面上(取g=10N/kg,ρ煤油=0.8×103kg/m3),则下列结果正确的是( )。
A.煤油对杯底的压强是1.6×103Pa;B.杯底对桌面的压强是1.8×l03 Pa;
C.煤油对杯底的压力是16N; D.杯子受到桌面的支持力是16N
【答案】A、B、C。
【解析】A、煤油对杯底的压强属于液体类压强;P底=ρgh=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.2m=1.6×103Pa;故A正确。
B、煤油体积V=Sh=0.01m2×0.2m=0.002m3;煤油质量m油=ρV=0.8×103kg/m3×0.002m3=1.6kg;
煤油重力G油=m油g=1.6kg×10N/kg=16N;桌面受压力F=G杯+G油=2N+16N=18N;
桌面受压强;故B正确。
C、煤油对杯底的压力F底=P底S=1.6×103Pa×0.01m2=16N;故C正确。
D、杯子受的支持力等于杯子对桌面的压力即F支=F=18N;故D错误。故选A、B、C。
6.如图所示,A、B两个内径相同的玻璃管内盛有同种液体,当A管竖直,B管倾斜放置时,两管液面等高,则( )。
A、A、B两管中液体的质量相等; B、A管中液体对管底的压强比B中大
C、A管中液体对管底的压强比B中小;D、A管中液体对管底的压强比B中相等
【答案】D。
【解析】由图知,两玻璃管中液体的体积:VA<VB,因为m=ρV,内装同种液体,密度相同,
所以A、B两管中液体的质量:mA<mB;
因为p=ρgh,内装同种液体,两管液面等高,所以A、B两管中液体对管底压强:pA=pB。故选D。
7.如图所示,一个装水的密封杯子放在水平桌面上(图甲),若将杯子倒过来(图乙),则( )。
A.水对杯底的压强变小;B.杯子对桌面的压强变大;
C.水对杯底的压强不变;D.杯子对桌面的压强不变
【答案】A。
【解析】由压强公式:可知,当压力一定时,受力面积越大,压强越小;受力面积越小,压强越大。甲、乙两种情况,杯子对桌面的压力不变,杯子倒过来后,杯子受力面积增大,压强变小;故B、D的说法均是错误的。
由液体压强公式:可知,液体深度越深,此处压强越大。把杯子由甲图变为乙图后,水的深度变小,水对杯子底部的压强会变小。故C错误。
8.如图所示,甲、乙两个小球分别放在两个装有不同液体的容器中处于静止状态,此时容器内液体深度不同,但液体对容器底部的压强相同,则( )。
A.甲密度大于乙密度;B.甲密度等于乙密度;
C.甲密度小于乙密度;D.密度的关系无法判断
【答案】C。
【解析】液体的深度不同,密度不同,但液体底部的压强相同;由液体压强公式可知,甲球所在的液体密度小于乙球所在的液体密度。但甲球浮在液面上,说明甲球密度小于其液体密度;乙球沉入其液体中,说明乙球密度大于其液体密度;故甲球密度小于乙球密度。正确答案是C。
9.图所示,A、B、C三个容器中分别装有盐水、清水和酒精,三个容器中液面相平,容器底部受到液体的压强分别为pA、pB、pC,则( )。
A.pA>pB>pC;B.pA<pB<pC;C.pA=pB=pC;D.无法确定。
【答案】A。
【解析】由图可知,三容器内液体的深度相同,知道三液体的密度大小关系,根据液体压强公式判断容器底部受到的压强的大小关系。
由图知,三容器内液体深度:hA=hB=hC,根据p=ρgh,ρ盐水>ρ清水>ρ酒精,所以pA>pB>pC。
二、填空题
10.“大洋一号”是我国一艘现代化综合性海洋考察船,船上配备的机器人系统在6000m深的海底进行探测时,机器人受到海水的压强是 Pa(ρ海水=1.03×103kg/m3,g取10N/kg)。
【解析】机器人受到海水的压强:P=ρ海水gh=1.03×103Kg/m3×10N/kg×6000m=6.18×107Pa.
故答案为:6.18×107.
11.如图所示,水平桌面上有两个重力不计的圆柱形容器A、B,横截面积均为5.0×10-3 m2,A的底面向上凸起,B的底面为平面。在两容器中均加入重为10N的水,则B对桌面的压强为 Pa,A对桌面的压强 (选填“大于”、“小于”或“等于”)B对桌面的压强.若A、B容器的水中同一高度处压强分别为pA、pB,则pA pB (选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】2×103Pa;大于;大于。
【解析】(1)B装有水10N,则对水平桌面的压力为:F=G=10N;
那么B容器对桌面的压强:。
(2)A、B的质量忽略不计,而所装水量相同,因此它们对于桌面的压力都等于水的重力,即FA=FB=G=10N;
因为A的底面向上凸起,B的底面为平面,与桌面的接触面积关系为:SA<SB;由得:pA>pB。
(3)两容器的横截面积相同,所装水量相同,由于A的容器底向上凸出,所以A容器内的液面高度要大于B容器内的液面高度,即:hA>hB;
取两容器同一高度h处的两点,则这两点分别距A、B的液面高度为:HA=hA-h,HB=hB-h;显然,HA>HB。
若A、B容器的水中同一高度处压强分别为pA、pB,则pA=ρgHA,pB=ρgHB,
因为HA>HB,所以pA>pB。
故答案为:2×103Pa;大于;大于。
12.以下是一道有关压强的试题和小明的解答过程,请您分析有无错误?如有错误,请指出其中的错误之处并在试题下面的空白处加以改正。
如图所示,平底茶壶的质量是400g,底面积是40cm2,内盛0.6kg的开水,放置在面积为1m2的水平桌面中央。试求:
(1)水对茶壶底部的压力?
(2)茶壶对桌面的压强? (g=9.8N/Kg)
解:(1)因为茶壶静止在水平桌面上,所以水对茶壶底的压力F1=G水=m水g=(0.6×10)N=6N
(2)茶壶的重力G壶=m壶g=0.4×10(N)=4N;
茶壶对水平桌面的压力:F2=G水+G壶=(6+4)N=10(N);茶壶对水平桌面的压强。
【解析】根据液体压强公式计算茶壶底部的压力;根据压强公式计算茶壶对桌面的压强。由此可知小明的计算是错误的。
错误一:因为?茶壶静止在水平桌面上,所以水对茶壶底的压力:
F?1?=G?水?=m?水?g=(0.6?×?10)N=6N,此正确。
水对茶壶底的压强为:
p=?ρgh=103?Kg/m3?×?10N/Kg?×?0.12m?=1.2?×?103?Pa,
水对茶壶底的压力为:F=PS=1.2×103Pa×4×10―?3m2=4.8N。
错误二:茶壶对水平桌面的压强?,此正确。
茶壶对水平桌面的压强?。
一、选择题
1.(2019·河南)如图所示,水平桌面上放着底面积相等的甲、乙两容器,分别装有同种液体且深度相同,两容器底部所受液体的压力、压强分别用F甲、F乙、p甲、p乙表示,则( )。
A.F甲=F乙,p甲=p乙;B.F甲=F乙,p甲>p乙;C.F甲>F乙,p甲=p乙;D.F甲>F乙,p甲>p乙
【答案】A。
【解析】由题意知,两容器中装有同种液体且液面向平,则液体的密度相同,深度也相同,根据p=ρgh可知,两容器底部受到液体的压强相等,即p甲=p乙;
又因为容器底面积相等,根据F=pS可知,两容器底部受到液体的压力相等,即F甲=F乙;故A正确,BCD错误。故选A。
2.(2017?乌鲁木齐)我国自主建造的世界上压力最大的8万吨多向模锻压机锻造大型工件时,对工件的压力为8×108N,与工件的接触面积为4m2,则工件承受的压强相当于( )。
A.2km高水柱产生的压强;B.4km高水柱产生的压强;
C.8km高水柱产生的压强;D.20km高水柱产生的压强
【答案】D。
【解析】(1)对工件的压力为8×108N,与工件的接触面积为4m2,则工件承受的压强:
;
(2)若水产生的压强p2=p1=2×108Pa,
由得:;
故A、B、C错误。【答案】D。
3.(2017·东营)如图所示,完全相同的甲、乙两个烧杯内装有密度不同的液体。在两烧杯中,距离杯底同一高度处有A、B两点,已知A、B两点压强相等,则烧杯甲、乙对桌面的压强p甲、p乙大小关系为( )。
A.p甲<p乙 B.p甲>p乙 C.p甲=p乙 D.条件不足,无法判断
【答案】A。
【解析】(1)由图知,A、B所处的深度hA>hB,而A、B两点压强相等,即pA=pB,
由p=ρgh可知液体密度ρA<ρB。
(2)设A、B距离杯底的高度为h,烧杯底受到的压强:p底甲=pA+ρAgh,p底乙=pB+ρBgh,
因为pA=pB,ρA<ρB,所以pA+ρAgh<pB+ρBgh,
所以烧杯底受到的压强:p底甲<p底乙,
因为烧杯是直壁容器,烧杯底受到的压强p==,
设液体重分别为G甲、G乙,烧杯底面积为S,
p底甲=,p底乙=,可得:<,两烧杯内液体重G甲<G乙。
(3)因为烧杯对桌面的压力F=G杯+G液,所以甲烧杯对桌面的压力F甲=G杯+G甲,
乙烧杯对桌面的压力F乙=G杯+G乙,所以烧杯对桌面的压力F甲<F乙,
因为p=、受力面积相同,所以烧杯甲、乙对桌面的压强p甲<p乙。故选A。
4.(2017·德阳)如图所示,一质地均匀的圆柱形平底玻璃杯,置于水平桌面中央,杯内水中漂浮着一冰块,关于冰融化前后比较,下列说法正确的是( )。
A.玻璃杯对桌面的压强增加 B.容器内液体的密度减小
C.玻璃杯中液面的高度升高 D.液体对容器底部的压强不变
【答案】D。
【解析】A、冰块熔化前后,杯内物质的重力不变,杯子的重力不变;故桌面受到的压力(F=G总)就不变,杯子的底面积不变;根据固体的压强公式:p==得,桌面受压强不变,故A错误。
B、冰熔化成水后,水的密度不变,故B错误。
CD、根据阿基米德原理:F浮=G排(即排开水的重力G水即得F浮=G排水);由于冰块漂浮,根据二力平衡知识,有F浮=G冰;故G冰=G排水;故冰块熔化前后,水面高度h不变。
根据液体压强的公式:p=ρgh可得,由于水的高度h不变,故水对杯底的压强不变,故C错误,D正确;故选D。
二、填空题
5.(2017?郴州)如图所示,一茶杯放在水平桌面上,茶杯底面积为20cm2。杯中水深10cm,杯和水的总重力为3 N,则杯对水平桌面的压强为 Pa;水对杯底的压力为 N。(g=10N/kg,茶杯杯壁厚度不计)
【答案】1500、2。
【解析】(1)杯对水平桌面的压力:F=G总=3N,
则杯对水平桌面的压强:;
(2)水的深度h=10cm=0.1m,水对杯底的压强:
水对杯底的压力:
6.(2019·白银市靖远县中考二模)让一未装满橙汁的密闭杯子,先正立放在桌面上(如图A),然后反过来倒立在桌面上(如图B)。两次放置橙汁对杯底的压强分别是pA pB.杯子对桌面的压力分别为FA FB(两空均选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】>;=。
【解析】由于杯子是上宽下窄,所以倒立时,杯中液面的高度要小于正立时的液面高度,
∵p=ρgh,
∴当倒立时,深度变小,橙汁对杯底的压强变小,即pA>pB;
∵水平面上物体的压力和自身的重力相等,
∴两种放置方式中,这杯橙汁的质量不变,重力不变,压力不变,即FA=FB。
故答案为:>;=。
7.(2017·无锡)用如图所示的甲乙两种液体质量和体积的关系图象。甲的密度为 g/cm3,将体积相等的两种液体分别倒入相同容器中,则 (选填“甲”和“乙”)液体对容器底部的压强大。
【答案】1;甲。
【解析】由图象可知,当体积V=50cm3时,甲的质量为m甲=50g,则甲的密度ρ甲===1g/cm3。
由图象知,在两种物质体积相同时(如都取V=50cm3),甲的质量较大,由公式ρ=可知,甲物质的密度较大,即ρ甲>ρ乙;
将体积相等的两种液体分别倒入相同容器中,则液体深度h相同,且ρ甲>ρ乙,由p=ρgh可知,甲液体对容器底部的压强大。
故答案为:1;甲。
8.(2019·白银市靖远县中考二模)为探究液体压强的规律,某中学课外学习小组的同学设计制作了如图所示的装置。他们首先向一个大水槽里灌满水,水深为h=0.2m,此时水对水槽底部的压强是 Pa。然后松开铁夹,水流入a、b两管,稳定后,a管中水面的高度为h1,b管中水面的高度为h2,则h1 h2(选填“>”、“<”或“=”)。再拔掉软木塞,当水流出时,a管中水面的高度为ha,b管中水面的高度为hb,则ha hb(选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】故答案为:2000;=;>。
【解析】(1)p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa;
(2)如图所示的装置是一个连通器,所以稳定后,各管中的液面应该是相平的,即h1=h2。
(3)拔掉软木塞后,水会向外涌出,由于b管底部较细,水的流速较大,产生的压强小,所以b管水面比a管水面低,即ha>hb
故答案为:2000;=;>。
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第七章 第二节
液体压强
1
课堂导入
观察与思考
提出问题
前面我们学到的是固体的压强。固体对支撑它的物体有压强(水杯对桌面),液体内部有压强吗?
观察与思考
帕斯卡在1648年表演了一个著名的实验:他用一个密闭的装满水的桶,在桶盖上插入一根细长的管子,从楼房的阳台上向细管子里灌水。结果只用了几杯水,就把桶压裂了,桶里的水就从裂缝中流了出来。原来由于细管子的容积较小,几杯水灌进去,其深度很大,使压强增大,便将桶压裂了。
1
课堂导入
观察与思考
这就是历史上著名的帕斯卡裂桶实验。 一个容器里的液体,对容器底部(或侧壁)产生的压力远大于液体自身所受的重力,这对许多人来说是不可思议的。
观察与思考
这说明液体内部存在压强。液体内的对底部和侧壁都存在压强,那么液体压强具有怎样的规律呢?
2
学习目标
1.认识液体压强的特点;
2.知道影响液体压强大小的因素;
3.会计算液体的压强。
3
1.液体压强特点
液体压强特点
1.如图甲,用橡皮膜堵住两端开口的玻璃管的一端,倒入水后,我们发现橡皮膜鼓出了,这说明液体底部有压强。
课堂活动(一)
2.如图乙,用橡皮膜堵住侧壁开口的玻璃管,倒入水后,我们发现橡皮膜鼓出了,这说明容器侧壁有压强,也就是说液体内各个方向都有压强。
3
2.液体压强与哪些因素有关
探究实验
1.实验装置如图,把压强计放入液体中;
课堂活动(二)
A B C D
2.如图A,压强计在液体上部时,观察压强大小;
3.如图B,压强计在液体下部时,观察压强大小;
4.如图C,深度与B相同,改变压强计探头方向,观察压强大小
3
2.液体压强与哪些因素有关
探究实验
5.如图D,深度与B、C相同,观察压强大小
课堂活动(二)
A B C D
实验分析
液体 A B C D
水 较小 较大 不变(相对B) —
盐水 — — 较大 更大(相对B)
3
2.液体压强与哪些因素有关
实验结论
液体内部向各个方向都有压强,同种液体的同一深度,各方向压强都相同;深度越大,压强越大。液体压强与液体密度有关,同一深度,密度越大,压强越大。
课堂活动(二)
3
3.液体压强大小
压强大小
p=ρgh
课堂活动(三)
其中,p—表示液体压强,单位帕斯卡(Pa);
ρ—液体密度,单位千克/立方米(kg/m3);
h—液体深度,单位米(m);
g—物理常数(当地重力与质量之比),单位牛顿/千克(N/kg)
3
3.液体压强大小
随讲随练
课堂活动(三)
1.在水平桌面上放着一个玻璃杯,水面距杯底10cm,水的质量是0.13kg,玻璃杯重0.5N,玻璃杯的底面积是12cm2,求:
(1)水对杯底部的压强。
(2)杯子对桌面的压强。取g=10N/kg
1000Pa
1500Pa
3
3.液体压强大小
随讲随练
课堂活动(三)
2.如图所示,质量和底面积都相同的两个容器,分别装有质量和深度均相等的甲、乙两种不同的液体。下列说法正确的是( )。
A. 甲液体的密度小于乙液体的密度;
B. 两容器对桌面的压强大小相等;
C. 两容器底部所受液体的压强大小相等;
D. 两容器底部所受液体的压力大小相等
B
4
典例分析
典型例题1
考点一:液体压强特点
(2019·河南)如图所示,水平桌面上放着底面积相等的甲、乙两容器,分别装有同种液体且深度相同,两容器底部所受液体的压力、压强分别用F甲、F乙、p甲、p乙表示,则( )。
A
A.F甲=F乙,p甲=p乙 B.F甲=F乙,p甲>p乙
C.F甲>F乙,p甲=p乙 D.F甲>F乙,p甲>p乙
4
典例分析
变式训练1
考点一:液体压强特点
(2017?杭州)如图,甲、乙、丙是三个质量和底面积均相同的容器,若容器中都装入等量的水(水不溢出),三个容器底部都受到水的压强( )。
A.甲最大; B.乙最大; C.丙最大; D.一样大
A
4
典例分析
典型例题2
考点二:液体压强计算
1500
(2017?郴州)如图所示,一茶杯放在水平桌面上,茶杯底面积为20cm2。杯中水深10cm,杯和水的总重力为3 N,则杯对水平桌面的压强为 Pa;水对杯底的压力为 N。(g=10N/kg,茶杯杯壁厚度不计)
2
4
典例分析
变式训练2
考点二:液体压强计算
(2018·张家界)蚊子的口器对皮肤的压力虽然不大,但由于口器十分尖锐,因而能轻易刺穿皮肤,这是通过 的方式增大了压强;张家界仙人溪水库夏季蓄水期时,水面距离水底60米,水对大坝底部的压强为 Pa。(ρ水=1.0×103kg/m3)
减小受力面积
6×105
5
课堂小结
ρ
6
课后作业
1.如图所示的容器中,水在A、B、C三处产生的压强分别为pA、pB、pC,则它们的大小关系是( )。
、
6
课后作业
2. 如图所示,三个容器的底面积相等,内装同种液体,放在水平桌面上,各容器内液面相平,比较各容器底部受到液体的压力( )。
A. 甲最大 B. 乙最大 C. 丙最大 D. 一样大
6
课后作业
作业
3.如图所示,三个规格相同的杯子里分别装有水、盐水和煤油。它们对容器底部的压强相同,根据杯中液面的位置可以判定( )。
A. 甲杯是水,乙杯是盐水; B. 乙杯是盐水,丙杯是水
C. 甲杯是盐水,乙杯是煤油;D. 乙杯是水,丙杯是煤油