题目内容

17.如图所示为轻质柱形容器甲和正方体乙,甲容器的高度足够高,乙的密度和水相同.
(1)甲内有重为10牛的水,容器底面积2×10-2米2,求容器对水平地面的压强.
(2)乙高为0.1米,求乙对水平地面的压强.
(3)在容器甲中浸没一个体积为5×10-4米3的小球,水对容器底部压强变化量为△p1,在正方体上方水平切去高度△h,正方体对水平地面压强变化量为△p2,若△p1=△p2,请问△h是多少.

分析 (1)由于容器甲是轻质柱形容器,质量可忽略不计,所以甲容器对水平地面的压力=水的重,根据p=$\frac{F}{S}$可求容器对水平地面的压强;
(2)正方体乙对水平地面的压强p乙=$\frac{F′}{S′}$=$\frac{{G}_{乙}}{S′}$=$\frac{{ρ}_{乙}{V}_{乙}g}{S′}$=ρ乙gh,已知乙的密度和水相同,乙的高度已知,故可求解;
(3)在容器甲中浸没一个体积为5×10-4米3的小球,则水面上升的高度△h水=$\frac{{V}_{球}}{{S}_{甲}}$,水对容器底部压强变化量为△p1=ρ水g△h水;在乙正方体上方水平切去高度△h,则正方体对水平地面压强变化量为△p2=ρ乙g△h;
已知△p1=△p2,三式联立求解.

解答 解:(1)由于容器甲是轻质柱形容器,质量可忽略不计,
所以容器甲对地面的压力:F=G水=10N;
容器甲对水平地面的压强:p甲=$\frac{F}{S}$=$\frac{10N}{2×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=500pa;
(2)根据题意可知ρ乙=ρ水=1.0×103kg/m3,正方体乙对水平地面的压强:
p乙=$\frac{F′}{S′}$=$\frac{{G}_{乙}}{S′}$=$\frac{{ρ}_{乙}{V}_{乙}g}{S′}$=ρ乙gh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=980pa;
(3)在容器甲中浸没一个体积为5×10-4米3的小球,则水面上升的高度:
△h水=$\frac{△V}{{S}_{甲}}$=$\frac{{V}_{球}}{{S}_{甲}}$=$\frac{5×1{0}^{-4}{m}^{3}}{2×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=0.025m,
所以水对容器底部压强变化量:△p1=ρ水g△h水,
在正方体上方水平切去高度△h,正方体对水平地面压强变化量为△p2=ρ乙g△h,
已知△p1=△p2,所以有ρ水g△h水=ρ乙g△h,又ρ乙=ρ水,
整理可得:△h=△h水=0.025m.
答:(1)甲内有重为10牛的水,容器底面积2×10-2米2,容器对水平地面的压强为500pa.
(2)乙高为0.1米,求乙对水平地面的压强为980pa.
(3)在容器甲中浸没一个体积为5×10-4米3的小球,液体对容器底部压强变化量为△p1,在正方体上方水平切去高度△h,正方体对水平地面压强变化量为△p2,若△p1=△p2,△h是0.025m.

点评 本题考查了密度公式、压强、液体压强公式的应用,难点在第(3)问,根据压强变化量的表达式并结合两者的等量关系求出水平切去高度△h.

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