上海市2021年中考物理备考复习资料汇编专题05压强计算题培优题判断是否有液体溢出的方法三(含参考答案).doc
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- 上海市 2021 年中 物理 备考 复习资料 汇编 专题 05 压强 算题 培优题 判断 是否 液体 溢出 方法 参考答案
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1、中考物理备考复习资料汇编:07 在薄壁柱形容器里加柱状物体,判断物体是否浸没 一、常见题目类型及分析方法 1把柱状实心物体B放入柱状容器中的液体中(图1)。图2 图1AB2把柱状实心物体先放入柱状容器中,然后向里面加液体(图2)。分析方法:柱状实心物体先放入柱状容器中,如果物体未被浸没(水未溢出),如图2所示,则水为柱形,底面积为(SASB),高度为h水=V水 /(SASB);图1ABh水图2sAsBSADh柱状实心物体先放入柱状容器中,如果物体被浸没(水未溢出),如图3所示,则物体排开水的体积等于物体的体积V物,为柱形,水升高的高度为Dh水=V物 /SA。图3二、练习题1(2020年崇明一模
2、)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,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。【解析】 mV103千克/米3410-2米20.15米6千克 pr gh1103千克/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,同时乙的底面积的最小,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 2(2020年松江
3、一模)21如图12所示,水平地面上置有圆柱体甲和轻质薄壁圆柱形容器乙。甲的底面积为110-2米2、高为0.3米、密度为2103千克/米3。 乙的底面积为210-2米2、高为0.25米,盛有0.1米深的水。图12甲乙求圆柱体甲的质量m甲。求水对乙容器底部的压强p水。将甲竖直放入乙容器中,求此时乙容器对水平地面的压强p乙。【解析】m甲=甲V甲=2103千克/米3110-2米20.3米=6千克 p水水gh1.0103千克/米39.8牛/千克0.1米980帕 将甲竖直放入乙容器中,水的深度h水=V水/(S乙S甲)=210-2米0.1米/(210-2米2110-2米2)=0.2米0.25米 无水溢出。
4、m水=水V水=1103千克/米3210-2米20.1米=2千克p乙=F乙/S乙=(G水+G甲)/S乙=(2千克+6千克)9.8牛/千克/210-2米2=3920帕。 3(2019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1AB求立方体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。 【解析】(1) 因为立方体A放置在水平面上不动,所以立方体A对容器B底部施加的压强为:pA=FA/SA=G/S=15牛/ /10-2米2=1500帕(2)
5、V水 m水水=4千克/1.0103千克/米3= 410-3米3 假设水倒入容器B后,水面没有超出立方体的顶部,则水深h=V水 / S水V水 /(SBSA)410-3米3/(5.010-2米21.010-2米2)=0.1米因为水深h等于立方体A 的边长a,所以假设成立。 因此p水水gh1103千克/米39.8牛/千克0.1米9.8102帕。【答案】(1)2103千克/米3 ;(2)980帕;4(2019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
6、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,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)【解析】 P甲F甲/ S甲G/ S m水水V水 1103千克/米3210-3米32千克圆柱体甲在水中沉底且不浸没时,水对容器底的压强增加量与甲的厚度H无关。且S甲=S/3,水能上升到的最大深度为h水后1.5h,所以甲所截的厚度H1.5hh水1.5hh0.5h p水0.5水hg【答案】G/ S;2千克;H1.5h; 0.5水hg。5(2019徐汇一模)如图1所示,水平
7、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、水对容器底压强甲放入前甲放入后p容(帕)24504410p水(帕)19602450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。【解析】h水p水前/水g 1960帕/(1103千克/米39.8牛/千克)0.2米Dpp容前p水前DF/ S
8、容G容/ S容S容G容/Dp(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 DF容=Dp S容=(4410帕-2450帕)210-2米2=39.2牛DF容=G甲,所以无水溢出。因为Dp容Dp水,所以圆柱体甲在水中一定沉底,且S甲=S/2,p水后2p 水前,所以甲在水中一定浸没(若未浸没时,S甲=S/2,后来水的深度h水后=2h水前,p水后=2p 水前)。因为DF容=G甲,所以无水溢出Dh水Dp水/水g 490帕/1103千克/米39.8牛/千克 0.05米V甲V排S容Dh水210-2米20.05米110-3米3甲m甲/V甲4千克/ 110-
9、3米34103千克/米3【答案】0.2米;210-2米2 ;无水溢出;浸没;4103千克/米3。6(2016闵行二模)如图2所示,水平桌面上放有轻质圆柱形容器A(容器足够高)和实心圆柱体B。容器A内装有深为0.1米的水,实心圆柱体B的质量为4千克、高为0.2米、底面积为0.01米2。求:图2AB(1)圆柱体B的密度。(2)水对容器底部的压强。(3)将圆柱体B竖直放入容器A中,能浸没在水中时,容器A对水平桌面压强的最小值。【解析】(1)VB=SBh B=0.2米0.01米2=210-3米3B=mB/VB=4千克/(210-3米3)=2103千克/米3(2)p 水=水gh水=1.0103千克/米3
10、9.8牛/千克0.1米980帕(3)因为容器A对水平桌面的压力等于水的重力与B的重力的和是不变的,要求容器A对水平桌面的压强最小,应该满足容器的底面积最大才可以,但水的体积是一定的,底面积大时不一定浸没,所以要同时满足这两个条件,只有物体竖直放入且刚好浸没时,才可以。先求容器的最大底面积Smax Smax0.2米=0.1米Smax+0.20.01米3Smax=0.02米2再求容器A对水平桌面压强的最小值:Pmin=F/Smax=(G物+G水)/Smax=m物g/Smax +水gh水Pmin=4千克9.8牛/千克/0.02米2+1.0103千克/米39.8牛/千克0.1米Pmin=2940帕【答
11、案】(1)2103千克/米3;(2)980帕;(3)2940帕。7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。 hS2S1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。【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
12、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3
13、9.8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【答案】980帕;78.4牛。8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4AB(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。【解析】(1)m酒酒V酒0.8103千克/米3210-3米31.6千
14、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5B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 【答案】(1)1.6千克;(2)980784帕; (3)1568帕。9(2019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
15、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30.2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。【解析】m甲甲V甲2103千克/米3210-3米34千克 p甲甲gh甲2.0103千克/米39.8牛/千克0.2米3920帕 因为p液=2p液,所以h液=2h液,柱体不浸没或刚好浸没V排 V甲 210-2米2h液1
16、10-2米2h甲h液1/2 h甲=0.1米V液大=0.1米210-2米2= 210-3米3 液小=m液/V液大 = 2千克/210-3米3 =103千克/米3 【答案】4千克;3920帕;103千克/米3。10(2018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,酒精的体积为米(已知千克/米)。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
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