1、专题专题 07压强计算题(压强计算题(5) 第五部分第五部分 在薄壁柱形容器里加物体,判断物体浸没、漂浮、悬浮、下沉等在薄壁柱形容器里加物体,判断物体浸没、漂浮、悬浮、下沉等 在薄壁柱形容器里加物体, 容器对水平面的压强、 液体对容器底部的压强都要变大。 1、根据物体受到的浮力 F浮与重力 G物比较: 若 F浮G物,则物体漂浮或悬浮;若 F浮G物,则物体下沉; 2、比较物体的密度物体与液体的密度液: 若物体液,则物体上浮;若物体液,则物体悬浮;若物体液,则物体下沉; 3、比较容器对水平面增加的的压强p容与液体对容器底部增加的压强p液: 若p容=p液,则物体一定漂浮或悬浮,与液体是否溢出无关。
2、若p容p液,则物体一定下沉到底部,与液体是否溢出无关。 一、判断物体漂浮、悬浮、下沉一、判断物体漂浮、悬浮、下沉 推导过程推导过程:如图 1 所示,柱体甲的重力为 G甲、体积为 V、密度为甲;现把物块甲竖直 放入薄壁柱形容器乙内的水中,乙的底面积为 S乙。 甲 图 1 乙 【解析】 (1)水无溢出时: 水对容器底部压强的增加量为p水水gh =水g(V排/S乙)= F浮/S乙 容器对水平面压强的增加量为p容G甲/ S乙 若 p水=p容则 F浮G甲结论:物体一定漂浮或悬浮; 若 p水p容则 F浮G甲结论:物体一定下沉。 (2)若有水溢出时: 水对容器底部压强的增加量为p水水gh =水g(V排- V
3、溢)/S乙 容器对水平面压强的增加量为p容(G甲- G溢)/S乙甲g(V甲-水g V溢)/S乙 若p水=p容则水g(V排- V溢)/S乙=甲g(V甲-水g V溢)/S乙 水gV排甲gV甲 即 F浮G物结论:物体一定漂浮或悬浮; 若p水p容则水g(V排- V溢)/S乙甲g(V甲-水g V溢)/S乙 水gV排甲gV甲 即 F浮G甲结论:物体一定下沉。 综合以上分析可得出结论:物体浸入薄壁柱形容器中,无论液体是否溢出, 若p水=p容,则物体一定漂浮或悬浮;若p水p容,物体一定下沉。 【例题例题 1】 (2020 年奉贤一模)年奉贤一模)如图 13 所示,圆柱形木块甲与薄壁圆柱形容器乙放置 于水平桌面
4、上, 已知木块甲的密度为 0.6103千克/米 3, 高为 0.3 米、 底面积为 210 2 米 2的乙容器内盛有 0.2 米深的水。求: (1)水对容器底部的压强 p水。 (2)乙容器中水的质量 m乙。 (3)若木块甲足够高,在其上方沿水平方向切去h 的高度,并将切去部分竖直放入容 器乙内。请计算容器对桌面的压强增加量p容与水对容器底部的压强增加量p水相等时h 的最大值。 【例题例题 2】如图 4 所示,一个高度为 0.2 米、底面积为 0.02 米 2的轻质圆柱形容器 A 内 装有酒精,深度为 0.1 米(已知酒=0.8103千克/米 3)。求: 图 4 AB (1)酒精的质量 m; (
5、2)酒精对容器底部的压强 p; (3)若将一个密度为 2000 千克/米 3、底面积为 0.01 米2、高度为 h 的圆柱形实心物体 B 竖直放入容器中,使酒精对容器底部产生的压强为最大,求圆柱形实心物体的最小高度值和 酒精对容器底部产生的最大压强 p最大。 【例题【例题 3】 (2019 徐汇一徐汇一模)模)如图 1 所示,水平地面上有一质量为 1 千克的薄壁柱形容 器,另有一个质量为 4 千克的圆柱体甲,甲的底面积是容器底面积的一半。容器中盛有水, 将甲放入水中,分别测出甲放入容器前后,容器对水平桌面的压强 p容、水对容器底部的压 强 p水,如下表所示。 图 1 甲 求圆柱体甲放入容器前水
6、的深度。 求容器的底面积。 放入圆柱体甲后,通过计算判断柱形容器的水是否有溢出。 请判断甲在水中的状态并说明理由(提示:漂浮、浸没、未浸没等) 。 求圆柱体甲的密度。 容器对桌面、 水 对容器底压强 甲放入前甲放入后 p容(帕)24504410 p水(帕)19602450 【变式训练【变式训练 1】 (2019 杨浦二模杨浦二模)如图 3 所示,圆柱体甲的体积为 210-3米 3,高为 0.2 米,甲的密度为 2103千克/米 3。 放入物体前放入物体后 p液(帕)p02p0 图 3 0.2 米 甲 乙 0.25 米 求甲的质量 m甲。 求甲竖直放置时对水平地面的压强 p甲。 现有一底面积为
7、210-2米 2、高为 0.25 米的薄壁圆柱形容器乙放置在水平地面上。 在容器乙中盛有质量为 2 千克的某种液体,将甲竖直放入其中至容器底,并分别测出甲放入 前后液体对容器底部的压强p液,如表所示。求容器乙中液体密度的最小值。 【变式训练【变式训练 2】 (2019 黄浦一模)黄浦一模)如图 2 所示,均匀实心圆柱体甲和盛有水的薄壁圆柱 形容器置于水平地面上,容器足够高,它们的底面积分别为 S 和 3S,容器中水的深度为 h, 甲的重力为 G。 图 2 甲 求甲对水平地面的压强。 若容器中水的体积为 210-3米 3,求水的质量。 现沿水平方向将甲截去一定厚度, 并将截去部分放入容器内的水中
8、, 发现甲所截的厚 度 H 满足一定条件时,将它放入水中后,水对容器底的压强增加量p水与 H 无关。请通过 计算说明 H 应满足的条件及p水。 (水的密度表示为水) 【变式训练【变式训练 3】 (2020 徐汇一模徐汇一模)如图 15 所示,两个完全相同的底面积为 110-2米 2的 轻质薄壁圆柱形容器 A、B 放在水平桌面上(容器足够高) ,另有两个完全相同的圆柱体甲、 乙, 圆柱体的底面积是容器底面积的一半。 A 中盛有质量为 5 千克的水, B 中放置圆柱体乙。 求: 水 AB 图 15 甲乙 水对容器 A 底部的压强 p。 容器 A 中水的深度 h。 若通过两种方法分别增大容器对水平桌
9、面的压强和液体对容器底部的压强, 并测出容 器对水平桌面的压强变化量p容、水对容器底部的压强变化量p水,如下表所示。 方法 a:圆柱体甲放入盛有水的容器 A 中; 方法 b:向放置圆柱体乙的容器 B 加入质量为 5 千克的水; .请根据表中的信息,通过计算判断方法 a、b 与表中方法 I、II 的对应 关系,以及圆柱体的质量m; .请判断甲在水中的状态并说明理由【提示:漂浮、悬浮、沉底(浸没、未 浸没)等】。 方 法 容器对水平桌面的的压强变化量 p容(帕) 水对容器底部的压强变化量 p水(帕) 49007840 58802940 1如图 10 所示,薄壁圆柱形容器内盛有质量为 3 千克的水,
10、置于水平面上。 图 10 求容器内水的体积 V水。 求水面下 0.2 米处水产生的压强 p水。 现将一个边长为 a 的实心均匀正方体放入容器内的水中后(水未溢出) ,容器对水平 面的压强增加量恰好等于水对容器底部的压强增加量,求正方体密度的范围。 2 (2020 年崇明一模)年崇明一模)如图 9(a)所示,轻质薄壁圆柱形容器甲置于水平地面,底面积 为 2S,容器高 0.2 米,内盛 0.15 米深的水。 若容器的底面积为 22 410米,求容器中水的质量 m; 求 0.1 米深处水的压强 p; 现有密度为 6水的圆柱体乙,如图 9(b)所示,将乙竖放入容器甲中,若要使水对容器 底部的压强 p水
11、最大,求乙的底面积的最小值 S乙小。 3如图 9(a)所示,轻质薄壁圆柱形容器甲置于水平地面,容器高 0.2 米,内盛 0.15 米深的水,水对容器底部压力为 29.4 牛。 图 9 甲 0.2 米 (a)(b) 0.15 米 乙 h 求水对容器底部的压强 p水。 求容器的底面积 S容。 现有面积为 0.5S容、高为 h、密度为 5103千克/米 3圆柱体乙,如图 9(b)所示, 将乙竖直放入容器甲中,若要使水对容器底部的压强 p水最大,求 h 的最小值。 4如图 13 所示,底面积为 0.02 米 2、高为 0.15 米的薄壁圆柱形容器甲,放置于水平 地面上,内盛有 0.1 米深的水;另有高
12、为 0.4 米的圆柱木块乙,同样放置于水平地面上,底 面积为 0.01 米 2、密度为 0.5 水。求: 水对容器底部的压强 p水。 圆柱木块乙的质量 m乙。 若在乙上方沿水平方向切去厚为h 的木块,并将切去部分竖直放在容器甲内,此时 容器对地面的压强增加量为p地,水对容器底部的压强增加量为p水,请通过计算求出p地 与p水相等时所对应的h 的取值范围。 5 (2019 宝山二模)宝山二模)如图 1 所示,薄壁柱形容器 B 置于水平地面上,均匀立方体 A 放 置在容器 B 内,已知 A 的边长 a 为 0.1 米,重力大小为 15 牛;B 的底面积为 510-2米 2。 图 1 A B 求立方体
13、 A 对容器 B 底部施加的压强 pA。 若再向容器 B 内缓慢注入质量为 4 千克的水,求水对容器 B 底部的压强 p水。 6.(2021 虹口一模)虹口一模)如图 11 所示,足够高的薄壁圆柱形容器甲置于水平地面,容器底面 积为 2.510 2 米 2。其内部中央放置一个圆柱形物体乙,容器中有体积为 V0的水,水深为 0.1 米。 求水对容器底部的压强 p 水。 求水对容器底部的压力 F 水。 现继续向容器内加水,每次注入水的体积均为 V0,乙物体始终沉在容器底部,水对 容器底部的压强大小如下表所示。 (a)问第几次加水后物体浸没?说明理由。 (b) 求乙的高度h 乙。 加水次数 水对容器
14、底部的压强 (帕) 第一次1568 第二次1764 第三次1960 乙 甲 图 11 7 (2019 徐汇二模徐汇二模)如图 10 所示,均匀实心圆柱体 A 和盛有适量水的薄壁圆柱形容器 置于水平地面上,它们的底面积分别为 2S 和 3S,圆柱体 A 的质量为 m。 若从容器内抽出质量为 0.5 千克的水,求抽出的水的体积。 求圆柱体 A 对水平地面的压强。 若容器高为 0.12 米、底面积为 310 2 米 2,现沿水平方向从圆柱体 A 上方截取一部 分A 放入水中,截取部分A 的质量为 4.8 千克,分别测出A 放入容器前后,容器对水平 桌面的压强 p容、水对容器底部的压强 p水,如下表所
15、示。求圆柱体 A 密度的最大值。 8 (2020 年闵行一模)年闵行一模)两个薄壁圆柱形容器甲、乙放置在水平地面上,容器底面积均 为 0.01 米 2、容器重力均为 G0,容器内盛有相同高度的水,如图 16 所示。将两个密度不同、 体积均为 110-3米 3的实心光滑柱体A、B 分别竖直放入甲、乙两容器中,水对容器底部的压强 p水和容器对地面的压强p容如下表所示。 图 16 甲乙 AB (1)求放入 A 柱体后,甲容器对水 平 地面的压力。 (2)通过计算确定容器的重力。 (3)判断柱体 B 在水中的浮沉状态,并说明你的判断依据。 容器对桌面、 水对容器底 压强 A 放入 前 A 放入 后 p
16、容(帕)24503430 p水(帕)9801176 压强放入 A 柱体放入 B 柱体 p水(帕)14701960 p容(帕)19602940 图 10 A 9.(2021 徐汇一模徐汇一模)相同的柱形容器甲、乙置于水平桌面上,甲中盛有水,乙中盛有酒 精。现将 A、B 两个大小完全相同的实心小球分别放入两容器的液体中,静止后如图 13 所 示,B 小球一半体积浸在酒精中。 (小球密度分别为A、B,酒精的密度为 0.8103千克/米 3) 甲乙 A 水酒精 图 13 B 若甲容器内原装有深度为 0.2 米的水,求:原来水对甲容器底的压强 p水。 若小球 B 的体积为 110-3米 3,求:小球 B
17、 受到的浮力 F 浮。 若把两个小球对调放入对方容器内(无液体溢出) ,对调前后液体对容器底部压强的 变化量分别为p甲和p乙。求:对调前后液体对容器底部压强的变化量的比值p甲:p乙。 10如图 3 所示,有一个底面积 S2为 3.010-2米 2、足够深的柱状容器,其内有一个底 面积 S1为 1.010-2米 2高为 0.2 米的金属柱状实心物体,现不断向容器内注入水。 h S2 S1 图 3 当加入水的体积为 210-3米 3时,求水对容器底部的压强; 当加入水的质量为 6 千克时,求水对容器底部的压力。 11 (2018 徐汇一模徐汇一模)如图 4(a)所示,两个完全相同的薄壁圆柱形容器放
18、在水平地面 上。容器中分别盛有酒精和水,酒精的体积为 3 3 10米 3(已知3 0.8 10 酒 千克/米 3) 。 将图 4(b)所示的实心圆柱形金属块(底面积为容器底面积的一半) ,分别竖直放入酒精和 水中(液体都不溢出) ,同时测出放入金属块前后酒精和水对容器底部的压强 p酒和 p水,如 下表所示。求: 酒精的质量 m酒。 放入金属块前容器中水的深度 h水。 图 4 (b)(a) 水 酒精 已知金属块放入液体后有浸没、未浸没、恰好浸没三种状态。 i ) 分析比较金属块放入酒精前后,酒精的压强:P酒2P酒,可推出 h酒2h酒;同时结 合已知条件 S金=S容/2,可分析推出:金属块在酒精中
19、处于_状态。 ii) 分析比较金属块放水中入前后,水的压强:_,可知_,可分析 推出:金属块在水中处于未浸没或恰好浸没状态。 iii) 进一步综合分析,并通过计算说明金属块在水中所处的状态。 12盛有水的柱形容器置于水平地面上,现有一个棱长分别为 0.1 米、0.1 米和 0.3 米的 实心长方体金属块 A,将 A 平放入容器中后,A 浸没在水中,如图 5 所示(图中水面位置 未画出) 。 A 图 5 (1)求 A 所受浮力的大小。 (2)若 A 的质量为 8.1 千克,求 A 的密度。 (3)若容器的内底面积为 0.05 米 2,现将 A 由原平放改成竖放在水中,求容器底受到 水的压强变化量
20、的范围。 13如图 10 所示,水平地面上置有轻质薄壁圆柱形容器甲和圆柱体乙。甲的底面积为 0.01 米 2、高为 0.3 米,盛有 0.2 米深的水;乙的底面积为 0.005 米2、高为 0.8 米,质量为 8 千克。 求水对甲底部的压强 p水。 求乙的密度乙。 图 10 甲 0.2 米 0.3 米 0.8 米 乙 若在乙上方沿水平方向切去一部分, 并将切去部分竖直放在甲容器内, 此时水对容器 底部的压力等于乙剩余部分对地面的压力,求甲容器对地面压强的变化量p甲。 14如图 11 所示,圆柱体甲的质量为 3 千克,高为 0.2 米,底面积为 S。 若甲的密度为 2103千克/米 3,求甲的体
21、积 V 甲。 现有一底面积为 2S、高度足够高的薄壁圆柱形容器乙放置在水平地面上,将甲竖直 放入其中至容器底,并分别测出甲放入前后水对容器底部的压强p水,如下表所示。 放入物体前放入物体后 P水(帕)p01.5p0 乙 图 11 0.2 米 甲 . 求甲放入后水深度的变化量h水。 . 求p0的大小。 15. 底面积为 110 2 米 2的薄壁圆柱形容器 A(容器足够高)放在水平地面上,里面盛 有 0.2 米深的水,如图 12 所示。将一质量为 6 千克、底面积为 510 3 米 2的实心圆柱体 B 竖直放入容器 A 中,待水静止后,上表面露出水面高度为 0.1 米,求: 图 12 A B (1
22、)容器中水的质量 m水; (2)金属圆柱体 B 的密度B。 16如图 13 所示,质量为 0.5 千克,底面积为 210-2米 2的圆柱形薄壁容器至于水平地 面中央,容器内放有一个边长为 0.1 米,质量为 2.5 千克的正方体物块 A。 求物块 A 的密度物。 求容器对水平地面的压强 p地。 在容器中倒入 310 3米3的水, 物块仍沉底且水未溢出, 求水对物块顶部的压强 p 顶。 图 13 A 17 (2018 杨浦二模)杨浦二模)如图 14 所示,轻质薄壁圆柱形容器甲和圆柱体乙置于水平地 面上。 甲的底面积为 0.01 米 2 (容器足够高) , 盛有 0.2 米深的水; 圆柱体乙的底面
23、积为 0.005 米 2、高为 0.8 米,密度为 2103千克/米3。 求水对甲容器底的压强 p水。 求乙的质量 m乙。 图 14 0.2 米 0.8 米 乙 若在乙上方沿水平方向切去一部分, 并将切去部分竖直放在甲容器内, 使甲容器对地 面的压力等于乙剩余部分对地面的压力,求甲容器底部受到水的压强变化量p甲。 18 (2018 金山一模金山一模) 如图 14 所示, 底面积为 10-2米 2、 高为 0.4 米长方体甲 ( 甲2103 千克/米 3)和底面积为 210-2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。 甲乙 图 14 (1)求甲的质量 m甲。
24、 (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。 专题专题 07压强计算题(压强计算题(5) 第五部分第五部分 在薄壁柱形容器里加物体,判断物体浸没、漂浮、悬浮、下沉等在薄壁柱形容器里加物体,判断物体浸没、漂浮、悬浮、下沉等 在薄壁柱形容器里加物体, 容器对水平面的压强、 液体对容器底部的压强都要变大。 1、根据物体受到的浮力 F浮与重力 G物比较: 若 F浮G物,则物体漂浮或悬浮;若 F浮G物,则物体下沉; 2、比较物体的密度物体
25、与液体的密度液: 若物体液,则物体上浮;若物体液,则物体悬浮;若物体液,则物体下沉; 3、比较容器对水平面增加的的压强p容与液体对容器底部增加的压强p液: 若p容=p液,则物体一定漂浮或悬浮,与液体是否溢出无关。 若p容p液,则物体一定下沉到底部,与液体是否溢出无关。 一、判断物体漂浮、悬浮、下沉一、判断物体漂浮、悬浮、下沉 推导过程推导过程:如图 1 所示,柱体甲的重力为 G甲、体积为 V、密度为甲;现把物块甲竖直 放入薄壁柱形容器乙内的水中,乙的底面积为 S乙。 甲 图 1 乙 【解析】 (1)水无溢出时: 水对容器底部压强的增加量为p水水gh =水g(V排/S乙)= F浮/S乙 容器对水
26、平面压强的增加量为p容G甲/ S乙 若 p水=p容则 F浮G甲结论:物体一定漂浮或悬浮; 若 p水p容则 F浮G甲结论:物体一定下沉。 (2)若有水溢出时: 水对容器底部压强的增加量为p水水gh =水g(V排- V溢)/S乙 容器对水平面压强的增加量为p容(G甲- G溢)/S乙甲g(V甲-水g V溢)/S乙 若p水=p容则水g(V排- V溢)/S乙=甲g(V甲-水g V溢)/S乙 水gV排甲gV甲 即 F浮G物结论:物体一定漂浮或悬浮; 若p水p容则水g(V排- V溢)/S乙甲g(V甲-水g V溢)/S乙 水gV排甲gV甲 即 F浮G甲结论:物体一定下沉。 综合以上分析可得出结论:物体浸入薄壁
27、柱形容器中,无论液体是否溢出, 若p水=p容,则物体一定漂浮或悬浮;若p水p容,物体一定下沉。 1把柱状实心物体竖直放入柱状容器中的液体中(图 1) 。 2. 分析方法: 柱状实心物体先放入柱状容器液体中,如果物体未被浸没(水未溢出) ,如图 3 所示,则水为柱形,底面积为(SASB) ,水升高的高度为 h水=V水/(SASB) ;然后与物 体的高度、容器的高度进行比较。 柱状实心物体放入柱状容器中,如果物体被浸没(水未溢出) ,如图 4 所示,则 二、判断物体是否浸没二、判断物体是否浸没 图 2 AB h 水 图 3 sAsB 图 4 SA h 【例题例题 1】 (2020 年奉贤一模)年奉
28、贤一模)如图 13 所示,圆柱形木块甲与薄壁圆柱形容器乙放置 于水平桌面上, 已知木块甲的密度为 0.6103千克/米 3, 高为 0.3 米、 底面积为 210 2 米 2的乙容器内盛有 0.2 米深的水。求: (1)水对容器底部的压强 p水。 (2)乙容器中水的质量 m乙。 (3)若木块甲足够高,在其上方沿水平方向切去h 的高度,并将切去部分竖直放入容 器乙内。请计算容器对桌面的压强增加量p容与水对容器底部的压强增加量p水相等时h 的最大值。 【答案】 (1)1960 帕; (2)4 千克; (3)0.5 米。 【解析】 (1) p水水gh水1.0103千克/米 39.8 牛/千克0.2
29、米1960 帕 (2) m水水V水 1.0103千克/米 30.2 米210-2米24 千克 (3)方法一: p水p地F浮G物即水gV排甲ghS甲 方法二:p水p地 水g(V排- V溢)/S乙甲ghS甲-水g V溢/S乙 水gV排-水g V溢甲ghS甲-水g V溢 水gV排甲ghS甲 当 V排最大时,h 最大,V排最大=hS甲(见下图) 可以理解为:对于切去部分,同时满足两个条件:一是受到的浮力最大(排开水的 体积最大,下图蓝色部分) ,二是一定要漂浮。 甲 h h S甲 水ghS甲甲ghS甲 hh水/甲 0.3 米1.0103千克/米 3/0.6103千克/米3=0.5 米 【例题例题 2】
30、如图 4 所示,一个高度为 0.2 米、底面积为 0.02 米 2的轻质圆柱形容器 A 内 装有酒精,深度为 0.1 米(已知酒=0.8103千克/米 3)。求: 图 4 AB (1)酒精的质量 m; (2)酒精对容器底部的压强 p; (3)若将一个密度为 2000 千克/米 3、底面积为 0.01 米2、高度为 h 的圆柱形实心物体 B 竖直放入容器中,使酒精对容器底部产生的压强为最大,求圆柱形实心物体的最小高度值和 酒精对容器底部产生的最大压强 p最大。 【答案】 (1)1.6 千克; (2)980784 帕; (3)1568 帕。 【解析】 (1)m酒酒V酒0.8103千克/米 3210
31、 3 米 31.6 千克 (2)p酒酒gh酒0.8103千克/米 39.8 牛/千克0.1 米784 帕 (3)为使酒精对容器底部产生的压强最大,则酒精的深度 h酒最大,应使圆柱形实心物 体 B 没有浸没或刚好浸没(如图 5) 。 此时酒精的最大深度为 h酒=V酒/(SASB) 210-3米 3/(0.02 米20.01 米2)=0.2 米 图 5 B 酒精的最大深度等于圆柱形容器 A 的高度,酒精未溢出。 圆柱形实心物体的最小高度值为 hB=0.2 米 p最大酒gh酒0.8103千克/米 39.8 牛/千克0.2 米1568 帕 【例题例题 3】 (2019 徐汇一徐汇一模)模)如图 1 所
32、示,水平地面上有一质量为 1 千克的薄壁柱形容 器,另有一个质量为 4 千克的圆柱体甲,甲的底面积是容器底面积的一半。容器中盛有水, 将甲放入水中,分别测出甲放入容器前后,容器对水平桌面的压强 p容、水对容器底部的压 强 p水,如下表所示。 容器对桌面、 水甲放入前甲放入后 图 1 甲 求圆柱体甲放入容器前水的深度。 求容器的底面积。 放入圆柱体甲后,通过计算判断柱形容器的水是否有溢出。 请判断甲在水中的状态并说明理由(提示:漂浮、浸没、未浸没等) 。 求圆柱体甲的密度。 【答案】0.2 米;210 2 米 2 ;无水溢出;浸没;4103千克/米 3。 【解析】h水p水前/水g 1960 帕/
33、(1103千克/米 39.8 牛/千克)0.2 米 pp容前p水前F/ S容G容/ S容 S容G容/p (1 千克9.8 牛/千克)/(2450 帕1960 帕)210 2 米 2 甲放入水中,容器对水平桌面增大的压力 F容=p S容=(4410 帕-2450 帕)210 2 米 2=39.2 牛 F容=G甲,所以无水溢出。 因为p容p水,所以圆柱体甲在水中一定沉底,且 S甲=S/2,p水后p水,所以圆柱体甲在水中一定沉底, h 水p水/水g 2940 帕/1103千克/米 39.8 牛/千克 0.3 米 S固S容/2,且h 水 h水,所以一定是浸没的。 1如图 10 所示,薄壁圆柱形容器内盛
34、有质量为 3 千克的水,置于水平面上。 方 法 容器对水平桌面的的压强变化量 p容(帕) 水对容器底部的压强变化量 p水(帕) 49007840 58802940 图 10 求容器内水的体积 V水。 求水面下 0.2 米处水产生的压强 p水。 现将一个边长为 a 的实心均匀正方体放入容器内的水中后(水未溢出) ,容器对水平 面的压强增加量恰好等于水对容器底部的压强增加量,求正方体密度的范围。 【答案】310-3m3;1.96103Pa;水。 【解析】V水=310-3m3 p水=gh=1.96103Pa 设实心均匀正方体的质量为 m、体积为 V,根据p容p水 则F容/S水ghmg /S水g(V排
35、/ S) m水V排 正方体密度= m/V水V排/V 由于 V排V, 因此水。 2 (2020 年崇明一模)年崇明一模)如图 9(a)所示,轻质薄壁圆柱形容器甲置于水平地面,底面积 为 2S,容器高 0.2 米,内盛 0.15 米深的水。 若容器的底面积为 22 410米,求容器中水的质量 m; 求 0.1 米深处水的压强 p; 现有密度为 6水的圆柱体乙,如图 9(b)所示,将乙竖放入容器甲中,若要使水对容器 底部的压强 p水最大,求乙的底面积的最小值 S乙小。 【答案】6 千克;980 帕;0.5S; 【解析】 mV103千克/米 3410 2 米 20.15 米6 千克 pgh1103千克
36、/米 39.8 牛/千克0.1 米980 帕 若要使水对容器底部的压强 p水最大,同时乙的底面积最小,则满足水的深度最大, 即水刚好满。 V缺水=V柱体 2 S(0.2 米 0.15 米)S乙小0.2 米 S乙小0.5 S 3如图 9(a)所示,轻质薄壁圆柱形容器甲置于水平地面,容器高 0.2 米,内盛 0.15 米深的水,水对容器底部压力为 29.4 牛。 图 9 甲 0.2 米 (a)(b) 0.15 米 乙 h 求水对容器底部的压强 p水。 求容器的底面积 S容。 现有面积为 0.5S容、高为 h、密度为 5103千克/米 3圆柱体乙,如图 9(b)所示, 将乙竖直放入容器甲中,若要使水
37、对容器底部的压强 p水最大,求 h 的最小值。 【答案】1470 帕;210 2 米 2;0.1 米; 【解析】 p 水水gh 1.0103千克/米 39.8 牛/千克0.15 米 1.47103帕 S容F/ p29.4 牛/(1.47103帕) 210 2 米 2 V甲上V 乙小 S甲(0.2 米0.15 米)0.5S甲h 乙小 h 乙小0.1 米 4如图 13 所示,底面积为 0.02 米 2、高为 0.15 米的薄壁圆柱形容器甲,放置于水平 地面上,内盛有 0.1 米深的水;另有高为 0.4 米的圆柱木块乙,同样放置于水平地面上,底 面积为 0.01 米 2、密度为 0.5 水。求: 水
38、对容器底部的压强 p水。 圆柱木块乙的质量 m乙。 若在乙上方沿水平方向切去厚为h 的木块,并将切去部分竖直放在容器甲内,此时 容器对地面的压强增加量为p地,水对容器底部的压强增加量为p水,请通过计算求出p地 与p水相等时所对应的h 的取值范围。 【答案】980 帕;2 千克;0h 0.3m。 【解析】p水=gh=1103千克/米 39.8 牛/千克0.1 米=980 帕 1m乙=乙V乙=乙S乙h乙 =0.5103千克/米 30.01 米20.4 米=2 千克 2根据p=F/Sp地=F/S容G木/S容,p水=F浮/S容 因为p地=p水, G木/S容= F浮/S容G木= F浮 木g V木=水g
39、V排 0.5103千克/米 30.01 米2h=1103千克/米30.01 米20.15 米 h = 0.3 米 0p水,所以A 在水中一定沉底。 G溢GAF容17.64 牛 V溢G溢/水g 1.810 3 米 3 原来水的深度 hp水前/水g0.1 米 原容器内空的体积 V空310 2 米 20.02 米0.610 3 米 3 V排= V溢+V空1.810 3 米 3+0.610 3 米 32.410 3 米 3 VA2.410 3 米 3 圆柱体 A 密度的最大值 AmaxmA/VAmin4.8 千克/2.410 3 米 32103千克/米3 8 (2020 年闵行一模)年闵行一模)两个薄
40、壁圆柱形容器甲、乙放置在水平地面上,容器底面积均 为 0.01 米 2、容器重力均为 G0,容器内盛有相同高度的水,如图 16 所示。将两个密度不同、 体积均为 110-3米 3的实心光滑柱体A、B 分别竖直放入甲、乙两容器中,水对容器底部的压强 p水和容器对地面的压强p容如下表所示。 容器对桌面、 水对容器底 压强 A 放入 前 A 放入 后 p容(帕)24503430 p水(帕)9801176 压强放入 A 柱体放入 B 柱体 p水(帕)14701960 图 10 A 图 16 甲乙 AB (1)求放入 A 柱体后,甲容器对水平地面的压力。 (2)通过计算确定容器的重力。 (3)判断柱体
41、B 在水中的浮沉状态,并说明你的判断依据。 【答案】 (1)14.7 牛; (2)4.9 牛; (3)沉底。 【解析】 (1)F=p 容S=1470 帕0.01 米 2=14.7 牛 (2)p水Bp 水A h 水Bh水A V 排BV排A A 一定漂浮,且无水溢出。 容器的重力为 G0,G0+G 水+GAp容AS 在柱形容器中 G 水+F浮AG水+GAp水AS G0(p 容A- p水A)S(1960 帕-1470 帕) 0.01 米 2=4.9 牛 (3)同理柱体 B 在乙容器水中,假设溢出的水的重力为 G 溢,则 容器对地面的压力 G0+G 水+GB-G溢p容BS=2940 帕0.01 米 2
42、=29.4 牛 G 水+GB-G溢29.4 牛-4.9 牛24.5 牛 水对容器底的压力 G 水+F浮B-G溢p水BS=1960 帕0.01 米 2=19.6 牛 GB-F 浮B24.5 牛-19.6 牛4.9 牛 GBF 浮B 所以 B 一定是沉底的。 9.(2021 徐汇一模徐汇一模)相同的柱形容器甲、乙置于水平桌面上,甲中盛有水,乙中盛有酒 精。现将 A、B 两个大小完全相同的实心小球分别放入两容器的液体中,静止后如图 13 所 示,B 小球一半体积浸在酒精中。 (小球密度分别为A、B,酒精的密度为 0.8103千克/米 3) p容(帕)19602940 甲乙 A 水 酒精 图 13 B
43、 若甲容器内原装有深度为 0.2 米的水,求:原来水对甲容器底的压强 p水。 若小球 B 的体积为 110-3米 3,求:小球 B 受到的浮力 F 浮。 若把两个小球对调放入对方容器内(无液体溢出) ,对调前后液体对容器底部压强的 变化量分别为p甲和p乙。求:对调前后液体对容器底部压强的变化量的比值p甲:p乙。 【答案】1960 帕;3.92 牛;3:2。 【解析】 p水水g h水 1103千克/米 39.8 牛/千克0.5 米1960 帕 F浮酒gV排酒g.? ?.VB 0.8103千克/米 39.8 牛/千克? ? 110-4米 3 3.92 牛 B 球在水中漂浮,A 球在酒精中沉底 p甲
44、容= F S容 = 水gV 酒g V ? S容 = 水 ? ? 酒 gV S容 = 3 5 水 gV S容 p乙容= F S容 = 酒gV 酒g V ? S容 = ? ? 酒 gV S容 = ? 5 水 gV S容 p甲容:p乙容=3:2 10如图 3 所示,有一个底面积 S2为 3.010-2米 2、足够深的柱状容器,其内有一个底 面积 S1为 1.010-2米 2高为 0.2 米的金属柱状实心物体,现不断向容器内注入水。 h S2 S1 图 3 当加入水的体积为 210-3米 3时,求水对容器底部的压强; 当加入水的质量为 6 千克时,求水对容器底部的压力。 【答案】980 帕;78.4
45、牛。 【解析】此类问题的计算难点是判断容器内的水是否浸没物体,根据数学知识即可。 如果物体未被浸没,则水为柱形,底面积为(S2S1) ,高度为 h水=V水/(S2S1)210-3米 3/(3.010-2米21.010-2米2)=0.1 米 小于物体的高度高 0.2m,所以物体没有被浸没,水的深度为 0.1 米。 水对容器底部的压强 p=水gh水 =1.0103千克/米 39.8 牛/千克0.1 米980 帕 若水的质量为 6 千克时,体积为 V水m水/水6 千克/ 103千克/米 3610 3 米 3 如果物体未被浸没,则水的高度为 h水=V水/(S2S1)610-3米 3/(3.010-2米
46、21.010-2米2)= 0.3 米 可见大于物体的高度高 0.2m,所以物体被浸没。 物体的体积为 V甲1.010-2米 20.2m210 3 米 3 水的深度为 h水=(V水+ V物)/S2(610-3米 3+210-3米3)/3.010-2米2=0.27 米 水对容器底部的压强 p=水gh水 =1.0103千克/米 39.8 牛/千克0.27 米2646 帕 水对容器底部的压力 F= pS2646 帕3.010-2米 278.4 牛 11 (2018 徐汇一模徐汇一模)如图 4(a)所示,两个完全相同的薄壁圆柱形容器放在水平地面 上。容器中分别盛有酒精和水,酒精的体积为 310-3米 3
47、(已知 酒0.8103千克/米 3) 。将 图 4(b)所示的实心圆柱形金属块(底面积为容器底面积的一半) ,分别竖直放入酒精和水 中(液体都不溢出) ,同时测出放入金属块前后酒精和水对容器底部的压强 p酒和 p水,如下 表所示。求: 酒精的质量 m酒。 放入金属块前容器中水的深度 h水。 图 4 (b)(a) 水 酒精 已知金属块放入液体后有浸没、未浸没、恰好浸没三种状态。 i ) 分析比较金属块放入酒精前后,酒精的压强:P酒2P酒,可推出 h酒2h酒;同时结 合已知条件 S金=S容/2,可分析推出:金属块在酒精中处于_状态。 ii) 分析比较金属块放水中入前后,水的压强:_,可知_,可分析
48、 推出:金属块在水中处于未浸没或恰好浸没状态。 iii) 进一步综合分析,并通过计算说明金属块在水中所处的状态。 【答案】2.4 千克;0.2m;i)浸没;ii)P水=2P水;h水=2h水,同时结合已知条件 S金=S容/2;iii) 金属块在水中未浸没。 【解析】m酒酒V酒0.8103千克/米 3310 3 米 32.4 千克 p水水gh水103千克/米 39.8 牛/千克h 水 h水 0.2m i)浸没; ii)P水=2P水;h水=2h水,同时结合已知条件 S金=S容/2 iii) 方法一: 因为酒精的总体积不变,h酒=p酒/(酒g)= 0.3 米 h酒=p酒/(酒g)=0.55 米 h酒=
49、0.25 米 h金=h酒S/(1/2S) =0.5 米 所以金属块在水中未浸没。 方法二: 若金属块在水中恰好浸没 h金=2h水=0.4 米则h酒= h金(S/2)/S=0.2 米 h酒=h酒+h酒=0.5 米 但实际金属块放入后酒精高度为h酒=p酒/(酒g)=0.55 米 h酒h酒,所以金属块在水中未浸没。 12盛有水的柱形容器置于水平地面上,现有一个棱长分别为 0.1 米、0.1 米和 0.3 米的 实心长方体金属块 A,将 A 平放入容器中后,A 浸没在水中,如图 5 所示(图中水面位置 未画出) 。 A 图 5 (1)求 A 所受浮力的大小。 (2)若 A 的质量为 8.1 千克,求
50、A 的密度。 (3)若容器的内底面积为 0.05 米 2,现将 A 由原平放改成竖放在水中,求容器底受到 水的压强变化量的范围。 【答案】 (129.4 牛; (2)2.7103千克米 3 ; (3)0490pa。 【解析】 (1)因为浸没,所以 V排=V物 F浮=液gV排=水gV排=1.0103千克米 39.8 牛/千克310-3米3=29.4 牛 (2)=m/V =8.1 千克/0.003 米 3=2.7103千克米3 (3)第一种情况:若原水面高度0.3 米(竖放后仍保持浸没) ,则竖放后水面高度不 变,即压强的变化量p水0 第二种情况:若原水面高度恰为 0.1m,设竖放后水面高度的变化