题目内容
【题目】如图所示,高为0.3米的柱形容器中盛满水,置于水平面上.
①若容器底面积为1×10﹣2米2 , 求水的质量m.
②求距容器底部0.1米高处的液体压强p.
③现有A、B两物体,如表所示.若将A、B分别浸没在该容器的水中,容器对地面压强的增加量分别为△pA、△pB , 求△pA与△pB的比值.
物体 | 体积 | 密度 |
A | 3V | 2ρ水 |
B | V | 5ρ水 |
【答案】解:①容器中水的体积:V水=Sh=1×10﹣2m2×0.3m=3×10﹣3m3 ,
由ρ= 得,m=ρ水V水=1×103kg/m3×3×10﹣3m3=3kg,
②水的深度h=0.3m﹣0.1m=0.2m,
水产生的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.2m=1960Pa;
③将A、B分别浸没在该容器的水中,容器对地面压强的增加量之比:
△p甲:△p乙= : =(2ρ水3V﹣ρ水3V)g:(5ρ水V﹣ρ水V)g=3:4.
答:①水的质量是3kg;
②求距容器底部0.1米高处的液体压强为1960Pa;
③将A、B分别浸没在该容器的水中,容器对地面压强的增加量△pA与△pB的比值为3:4.
【解析】①根据容器的高和底面积计算出水的体积,利用密度公式计算水的质量;②先求出水的深度,利用p=ρgh计算水产生的压强;③利用放热物体后,对桌面产生的压力差和容器底面积分别表示出压强变化量,可求比值.
【考点精析】掌握压强的大小及其计算和液体的压强的计算是解答本题的根本,需要知道压强的计算公式及单位:公式:p =F/s ,p表示压强,F表示压力,S表示受力面积压力的单位是 N,面积的单位是 m2, 压强的单位是 N/m2,叫做帕斯卡,记作Pa .1Pa=1N/m2.(帕斯卡单位很小,一粒平放的西瓜子对水平面的压强大约为20Pa);液体内部压强的公式:p=ρgh ρ指密度,单位kg/m3,g=9.8N/kg, h指深度,单位:m,压强单位(Pa) 注意:h 指液体的深度,即某点到液面的距离.
【题目】某小组同学研究柱形物体浸入液体的过程中液体对容器底部压力的变化情况,他们将高H为0.15米、横截面积为S的圆柱体挂在测力计下,并将其逐步浸入同一容器的液体中(液体不溢出),如图所示,记录其下表面到水面的距离h,计算出相邻两次实验中h的变化量△h,并测得容器底部受到液体的压力F液 , 将数据记录在表一中.然后,他们变换液体重复实验,将数据记录在表二中.(已知:ρ1>ρ2)
表一(液体密度为ρ1)
实验 | h | F液 | △h | △F液 |
1 | 0 | 20.0 | 0.01 | 1.0 |
2 | 0.01 | 21.0 | ||
3 | 0.02 | 22.0 | 0.02 | 2.0 |
4 | 0.04 | 24.0 | ||
5 | 0.05 | 25.0 | 0.03 | 3.0 |
6 | 0.08 | 28.0 | ||
7 | 0.15 | 35.0 | 0.01 | 0 |
8 | 0.16 | 35.0 |
表二(液体密度为ρ2)
实验 | h | F液 | △h | △F液 |
9 | 0 | 20.0 | 0.01 | 0.8 |
10 | 0.01 | 20.8 | ||
11 | 0.02 | 21.6 | 0.02 | 1.6 |
12 | 0.04 | 23.2 | ||
13 | 0.05 | 24.0 | 0.03 | 2.4 |
14 | 0.08 | 26.4 | ||
15 | 0.15 | 32.0 | 0.02 | 0 |
16 | 0.17 | 32.0 |
(1)分析比较实验序号1~6或9~14中△F液与△h的数据及相关条件,可得出的初步结论是: .
(2)分析比较实验序号1~6和9~14中△F液与△h的数据及相关条件,可得出的初步结论是: .
(3)分析比较实验序号7、8或15、16中的数据及相关条件,发现数据与上述的结论不相符合,简述数据与小红结论不符的原因 .
(4)请进一步综合分析表一、表二的相关数据,并归纳得出结论.
该小组同学认为物体浸入液体的过程中容器底部受到液体压力的增加量△F液除了与h和液体种类有关之外,可能还与物体自身的形状有关,为了验证自己的想法,需添加的器材为 .
器材:
圆柱体甲 高 H=0.15米 横截面积 2S;
正方体乙 边长H=0.15米 横截面积 S;
圆柱体丙 高 H=0.2米 横截面积 S.