1. 如图所示,把一个质量为$ 0.5 \mathrm{ kg} $,底面积为$ 40 \mathrm{ cm}^{2} $的平底茶壶放在水平桌面上(茶壶壁厚度不计),壶嘴和壶身构成。壶内装有$ 0.6 \mathrm{ kg} $的水,水面到壶底的距离是$ 12 \mathrm{ cm} $,则水对壶底的压力是$ \mathrm{N} $。$ \rho_{\mathrm{水}} = 1.0 × 10^{3} \mathrm{ kg/m}^{3} $,$ g $取$ 10 \mathrm{ N/kg} $。
答案
连通器
4.8
4.8
解析
【分析】
1. 对于壶嘴和壶身的结构,根据连通器的定义:上端开口、底部相连通的容器叫连通器,壶嘴和壶身符合这一特点,所以构成连通器。
2. 求水对壶底的压力时,由于茶壶不是柱形容器,不能直接用水的重力计算,需先利用液体压强公式计算水对壶底的压强,再结合压强公式的变形式计算压力。具体步骤:先统一单位,再代入液体压强公式$p=\rho gh$求出压强,最后用$F=pS$计算压力。
【解析】
1. 壶嘴和壶身上端开口、底部相连通,符合连通器的特征,因此构成连通器。
2. 计算水对壶底的压力:
① 统一单位:水面到壶底的距离$h=12\mathrm{cm}=0.12\mathrm{m}$,壶底面积$S=40\mathrm{cm}^2=40×10^{-4}\mathrm{m}^2=4×10^{-3}\mathrm{m}^2$;
② 计算水对壶底的压强:根据液体压强公式$p=\rho_{\mathrm{水}}gh$,代入数据得
$p=1.0×10^3\mathrm{kg/m}^3×10\mathrm{N/kg}×0.12\mathrm{m}=1200\mathrm{Pa}$;
③ 计算水对壶底的压力:根据$p=\frac{F}{S}$的变形式$F=pS$,代入数据得
$F=1200\mathrm{Pa}×4×10^{-3}\mathrm{m}^2=4.8\mathrm{N}$。
【答案】
连通器;4.8
【知识点】
连通器的定义;液体压强计算;压力计算
【点评】
本题考查连通器的识别和液体压强、压力的计算,需注意:当容器不是柱形时,液体对容器底部的压力不等于液体的重力,必须通过压强公式间接计算,这是易错点。
【难度系数】
0.6
1. 对于壶嘴和壶身的结构,根据连通器的定义:上端开口、底部相连通的容器叫连通器,壶嘴和壶身符合这一特点,所以构成连通器。
2. 求水对壶底的压力时,由于茶壶不是柱形容器,不能直接用水的重力计算,需先利用液体压强公式计算水对壶底的压强,再结合压强公式的变形式计算压力。具体步骤:先统一单位,再代入液体压强公式$p=\rho gh$求出压强,最后用$F=pS$计算压力。
【解析】
1. 壶嘴和壶身上端开口、底部相连通,符合连通器的特征,因此构成连通器。
2. 计算水对壶底的压力:
① 统一单位:水面到壶底的距离$h=12\mathrm{cm}=0.12\mathrm{m}$,壶底面积$S=40\mathrm{cm}^2=40×10^{-4}\mathrm{m}^2=4×10^{-3}\mathrm{m}^2$;
② 计算水对壶底的压强:根据液体压强公式$p=\rho_{\mathrm{水}}gh$,代入数据得
$p=1.0×10^3\mathrm{kg/m}^3×10\mathrm{N/kg}×0.12\mathrm{m}=1200\mathrm{Pa}$;
③ 计算水对壶底的压力:根据$p=\frac{F}{S}$的变形式$F=pS$,代入数据得
$F=1200\mathrm{Pa}×4×10^{-3}\mathrm{m}^2=4.8\mathrm{N}$。
【答案】
连通器;4.8
【知识点】
连通器的定义;液体压强计算;压力计算
【点评】
本题考查连通器的识别和液体压强、压力的计算,需注意:当容器不是柱形时,液体对容器底部的压力不等于液体的重力,必须通过压强公式间接计算,这是易错点。
【难度系数】
0.6
2. 一只木桶能装多少水,并不取决于组成桶壁的最长的那块木板,而是取决于组成桶壁的最短的那块。已知组成某一圆柱形木桶桶壁的最长的木板长为$ 0.5 \mathrm{ m} $,最短的木板长为$ 0.2 \mathrm{ m} $,桶底内部底面积为$ 4 × 10^{-2} \mathrm{ m}^{2} $。当桶内装足够多的水时,桶底受到水的压强约为$ \mathrm{Pa} $,桶底受到水的压力约为$ \mathrm{N} $,$ g $取$ 10 \mathrm{ N/kg} $。
答案
$2×10^3$
80
80
解析
【分析】
解题的关键是明确木桶装水的最大深度由最短木板的长度决定,因为水的深度超过最短木板时会溢出,所以水深$ h $等于最短木板长度$ 0.2\ \mathrm{m} $。首先利用液体压强公式$ p=\rho gh $计算桶底受到的水的压强,再根据压力公式$ F=pS $计算桶底受到的水的压力。
【解析】
1. 确定桶内水的最大深度:
根据木桶原理,桶内装水的最大深度等于最短木板的长度,即$ h = 0.2\ \mathrm{m} $。
2. 计算桶底受到水的压强:
根据液体压强公式$ p = \rho gh $,水的密度$ \rho = 1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 $,$ g=10\ \mathrm{N/kg} $,代入数据得:
$ p = 1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 0.2\ \mathrm{m} = 2×10^3\ \mathrm{Pa} $。
3. 计算桶底受到水的压力:
根据压力公式$ F = pS $,桶底内部底面积$ S = 4×10^{-2}\ \mathrm{m}^2 $,代入数据得:
$ F = 2×10^3\ \mathrm{Pa} × 4×10^{-2}\ \mathrm{m}^2 = 80\ \mathrm{N} $。
【答案】
$ 2×10^3 $;80
【知识点】
液体压强计算、压力计算
【点评】
本题结合“木桶原理”考察液体压强与压力的计算,易错点是误将最长木板长度当作水深,解题时需准确判断装水的最大深度,再结合公式分步计算即可。
【难度系数】
0.7
解题的关键是明确木桶装水的最大深度由最短木板的长度决定,因为水的深度超过最短木板时会溢出,所以水深$ h $等于最短木板长度$ 0.2\ \mathrm{m} $。首先利用液体压强公式$ p=\rho gh $计算桶底受到的水的压强,再根据压力公式$ F=pS $计算桶底受到的水的压力。
【解析】
1. 确定桶内水的最大深度:
根据木桶原理,桶内装水的最大深度等于最短木板的长度,即$ h = 0.2\ \mathrm{m} $。
2. 计算桶底受到水的压强:
根据液体压强公式$ p = \rho gh $,水的密度$ \rho = 1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 $,$ g=10\ \mathrm{N/kg} $,代入数据得:
$ p = 1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 0.2\ \mathrm{m} = 2×10^3\ \mathrm{Pa} $。
3. 计算桶底受到水的压力:
根据压力公式$ F = pS $,桶底内部底面积$ S = 4×10^{-2}\ \mathrm{m}^2 $,代入数据得:
$ F = 2×10^3\ \mathrm{Pa} × 4×10^{-2}\ \mathrm{m}^2 = 80\ \mathrm{N} $。
【答案】
$ 2×10^3 $;80
【知识点】
液体压强计算、压力计算
【点评】
本题结合“木桶原理”考察液体压强与压力的计算,易错点是误将最长木板长度当作水深,解题时需准确判断装水的最大深度,再结合公式分步计算即可。
【难度系数】
0.7
3. 如图所示的两个柱形容器,分别装入质量相等的甲、乙两种液体,且甲液体的体积比乙液体的大。

(1)甲液体的密度(选填“大于”“等于”或“小于”)乙液体的。
(2)甲、乙液体相比,对容器底部的压强(选填“甲更大”“乙更大”或“一样大”),判断依据是。
(1)甲液体的密度(选填“大于”“等于”或“小于”)乙液体的。
(2)甲、乙液体相比,对容器底部的压强(选填“甲更大”“乙更大”或“一样大”),判断依据是。
答案
小于
乙更大
压力F=G=mg相等,
$S_{\mathrm{甲}}>S_{\mathrm{乙}}$,由$p=\frac{F}{S}$得$p_{\mathrm{甲}}<p_{\mathrm{乙}}$
乙更大
压力F=G=mg相等,
$S_{\mathrm{甲}}>S_{\mathrm{乙}}$,由$p=\frac{F}{S}$得$p_{\mathrm{甲}}<p_{\mathrm{乙}}$
解析
【分析】
1. 对于第一问:已知甲、乙两种液体质量相等,甲液体体积大于乙液体体积,根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,在质量$m$相同时,密度与体积成反比,体积越大,密度越小,由此可判断甲、乙液体的密度大小关系。
2. 对于第二问:柱形容器中,液体对容器底部的压力等于液体自身的重力,因为甲、乙液体质量相等,根据$G=mg$可知二者重力相等,即对容器底部的压力$F$相等;再观察容器底面积,甲容器底面积$S_{甲}$大于乙容器底面积$S_{乙}$,根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,在压力$F$相同时,压强与受力面积成反比,受力面积越小,压强越大,从而判断出液体对容器底部的压强大小。
【解析】
(1) 已知$m_{甲}=m_{乙}$,$V_{甲}>V_{乙}$,根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,当质量$m$一定时,密度$\rho$与体积$V$成反比,所以$\rho_{甲}<\rho_{乙}$,即甲液体的密度小于乙液体的密度。
(2) 因为两个容器是柱形容器,液体对容器底部的压力等于液体的重力,即$F=G=mg$,由于$m_{甲}=m_{乙}$,所以$F_{甲}=F_{乙}$;
由图可知容器底面积$S_{甲}>S_{乙}$,根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,在压力$F$相等时,受力面积$S$越小,压强$p$越大,因此$p_{甲}<p_{乙}$,即乙液体对容器底部的压强更大。
【答案】
(1) 小于
(2) 乙更大;压力$F=G=mg$相等,$S_{\mathrm{甲}}>S_{\mathrm{乙}}$,由$p=\frac{F}{S}$得$p_{\mathrm{甲}}<p_{\mathrm{乙}}$
【知识点】
密度的比较、液体压强的计算
【点评】
本题考查密度公式和压强公式的应用,关键是明确柱形容器中液体对容器底部的压力等于液体的重力,结合控制变量法分析密度和压强的大小关系。
【难度系数】
0.7
1. 对于第一问:已知甲、乙两种液体质量相等,甲液体体积大于乙液体体积,根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,在质量$m$相同时,密度与体积成反比,体积越大,密度越小,由此可判断甲、乙液体的密度大小关系。
2. 对于第二问:柱形容器中,液体对容器底部的压力等于液体自身的重力,因为甲、乙液体质量相等,根据$G=mg$可知二者重力相等,即对容器底部的压力$F$相等;再观察容器底面积,甲容器底面积$S_{甲}$大于乙容器底面积$S_{乙}$,根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,在压力$F$相同时,压强与受力面积成反比,受力面积越小,压强越大,从而判断出液体对容器底部的压强大小。
【解析】
(1) 已知$m_{甲}=m_{乙}$,$V_{甲}>V_{乙}$,根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,当质量$m$一定时,密度$\rho$与体积$V$成反比,所以$\rho_{甲}<\rho_{乙}$,即甲液体的密度小于乙液体的密度。
(2) 因为两个容器是柱形容器,液体对容器底部的压力等于液体的重力,即$F=G=mg$,由于$m_{甲}=m_{乙}$,所以$F_{甲}=F_{乙}$;
由图可知容器底面积$S_{甲}>S_{乙}$,根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,在压力$F$相等时,受力面积$S$越小,压强$p$越大,因此$p_{甲}<p_{乙}$,即乙液体对容器底部的压强更大。
【答案】
(1) 小于
(2) 乙更大;压力$F=G=mg$相等,$S_{\mathrm{甲}}>S_{\mathrm{乙}}$,由$p=\frac{F}{S}$得$p_{\mathrm{甲}}<p_{\mathrm{乙}}$
【知识点】
密度的比较、液体压强的计算
【点评】
本题考查密度公式和压强公式的应用,关键是明确柱形容器中液体对容器底部的压力等于液体的重力,结合控制变量法分析密度和压强的大小关系。
【难度系数】
0.7
4.(新疆中考)如图所示,一个下半部分为圆柱形的玻璃瓶,深度为$ 20 \mathrm{ cm} $,瓶内封闭有质量为$ 0.30 \mathrm{ kg} $的水。将玻璃瓶正放在水平面上时,水对玻璃瓶底部的压强为$ 900 \mathrm{ Pa} $;将玻璃瓶倒放在水平面上时,水对玻璃瓶盖的压强为$ 1 400 \mathrm{ Pa} $。若该玻璃瓶内装满密度为$ 0.8 × 10^{3} \mathrm{ kg/m}^{3} $的酒精,$ g $取$ 10 \mathrm{ N/kg} $,则酒精的质量为()

A. $ 0.36 \mathrm{ kg} $
B. $ 0.40 \mathrm{ kg} $
C. $ 0.44 \mathrm{ kg} $
D. $ 0.48 \mathrm{ kg} $
A. $ 0.36 \mathrm{ kg} $
B. $ 0.40 \mathrm{ kg} $
C. $ 0.44 \mathrm{ kg} $
D. $ 0.48 \mathrm{ kg} $
答案
B
解析
【分析】
要解决本题,需分三步推导:首先利用液体压强公式求出正放时水的深度,结合水的质量算出瓶内水的体积与圆柱部分底面积;接着通过倒放时的水的压强求出倒放时水的深度,结合瓶子总深度算出空余部分体积,进而得到瓶子总容积;最后根据密度公式计算装满酒精时酒精的质量。
【解析】
1. 求正放时水的深度
根据液体压强公式$ p = \rho gh $,已知正放时水对瓶底的压强$ p_1 = 900\mathrm{Pa} $,水的密度$ \rho_水 = 1×10^3\mathrm{kg/m}^3 $,$ g = 10\mathrm{N/kg} $,则正放时水的深度:
$h_1 = \frac{p_1}{\rho_水 g} = \frac{900\mathrm{Pa}}{1×10^3\mathrm{kg/m}^3 × 10\mathrm{N/kg}} = 0.09\mathrm{m}$
2. 计算瓶内水的体积与圆柱部分底面积
由密度公式$ \rho = \frac{m}{V} $,已知水的质量$ m_水 = 0.30\mathrm{kg} $,可得水的体积:
$V_水 = \frac{m_水}{\rho_水} = \frac{0.30\mathrm{kg}}{1×10^3\mathrm{kg/m}^3} = 3×10^{-4}\mathrm{m}^3$
正放时水在圆柱部分,因此圆柱部分的底面积:
$S = \frac{V_水}{h_1} = \frac{3×10^{-4}\mathrm{m}^3}{0.09\mathrm{m}} = \frac{1}{3}×10^{-2}\mathrm{m}^2$
3. 求倒放时水的深度
已知倒放时水对瓶盖的压强$ p_2 = 1400\mathrm{Pa} $,同理可得倒放时水的深度:
$h_2 = \frac{p_2}{\rho_水 g} = \frac{1400\mathrm{Pa}}{1×10^3\mathrm{kg/m}^3 × 10\mathrm{N/kg}} = 0.14\mathrm{m}$
4. 计算瓶子空余部分体积与总容积
瓶子总深度$ H = 20\mathrm{cm} = 0.20\mathrm{m} $,则倒放时空余部分的体积:
$V_空 = S(H - h_2) = \frac{1}{3}×10^{-2}\mathrm{m}^2 × (0.20\mathrm{m} - 0.14\mathrm{m}) = 2×10^{-4}\mathrm{m}^3$
瓶子的总容积:
$V = V_水 + V_空 = 3×10^{-4}\mathrm{m}^3 + 2×10^{-4}\mathrm{m}^3 = 5×10^{-4}\mathrm{m}^3$
5. 计算装满酒精时酒精的质量
已知酒精密度$ \rho_{酒精} = 0.8×10^3\mathrm{kg/m}^3 $,由$ m = \rho V $得:
$m_{酒精} = \rho_{酒精} V = 0.8×10^3\mathrm{kg/m}^3 × 5×10^{-4}\mathrm{m}^3 = 0.40\mathrm{kg}$
【答案】
B
【知识点】
液体压强的计算;密度公式的应用
【点评】
本题综合考查液体压强公式与密度公式的应用,解题关键是利用圆柱部分底面积不变,通过正放、倒放的压强求出瓶子的总容积,对公式的灵活运用能力要求较高。
【难度系数】
0.6
要解决本题,需分三步推导:首先利用液体压强公式求出正放时水的深度,结合水的质量算出瓶内水的体积与圆柱部分底面积;接着通过倒放时的水的压强求出倒放时水的深度,结合瓶子总深度算出空余部分体积,进而得到瓶子总容积;最后根据密度公式计算装满酒精时酒精的质量。
【解析】
1. 求正放时水的深度
根据液体压强公式$ p = \rho gh $,已知正放时水对瓶底的压强$ p_1 = 900\mathrm{Pa} $,水的密度$ \rho_水 = 1×10^3\mathrm{kg/m}^3 $,$ g = 10\mathrm{N/kg} $,则正放时水的深度:
$h_1 = \frac{p_1}{\rho_水 g} = \frac{900\mathrm{Pa}}{1×10^3\mathrm{kg/m}^3 × 10\mathrm{N/kg}} = 0.09\mathrm{m}$
2. 计算瓶内水的体积与圆柱部分底面积
由密度公式$ \rho = \frac{m}{V} $,已知水的质量$ m_水 = 0.30\mathrm{kg} $,可得水的体积:
$V_水 = \frac{m_水}{\rho_水} = \frac{0.30\mathrm{kg}}{1×10^3\mathrm{kg/m}^3} = 3×10^{-4}\mathrm{m}^3$
正放时水在圆柱部分,因此圆柱部分的底面积:
$S = \frac{V_水}{h_1} = \frac{3×10^{-4}\mathrm{m}^3}{0.09\mathrm{m}} = \frac{1}{3}×10^{-2}\mathrm{m}^2$
3. 求倒放时水的深度
已知倒放时水对瓶盖的压强$ p_2 = 1400\mathrm{Pa} $,同理可得倒放时水的深度:
$h_2 = \frac{p_2}{\rho_水 g} = \frac{1400\mathrm{Pa}}{1×10^3\mathrm{kg/m}^3 × 10\mathrm{N/kg}} = 0.14\mathrm{m}$
4. 计算瓶子空余部分体积与总容积
瓶子总深度$ H = 20\mathrm{cm} = 0.20\mathrm{m} $,则倒放时空余部分的体积:
$V_空 = S(H - h_2) = \frac{1}{3}×10^{-2}\mathrm{m}^2 × (0.20\mathrm{m} - 0.14\mathrm{m}) = 2×10^{-4}\mathrm{m}^3$
瓶子的总容积:
$V = V_水 + V_空 = 3×10^{-4}\mathrm{m}^3 + 2×10^{-4}\mathrm{m}^3 = 5×10^{-4}\mathrm{m}^3$
5. 计算装满酒精时酒精的质量
已知酒精密度$ \rho_{酒精} = 0.8×10^3\mathrm{kg/m}^3 $,由$ m = \rho V $得:
$m_{酒精} = \rho_{酒精} V = 0.8×10^3\mathrm{kg/m}^3 × 5×10^{-4}\mathrm{m}^3 = 0.40\mathrm{kg}$
【答案】
B
【知识点】
液体压强的计算;密度公式的应用
【点评】
本题综合考查液体压强公式与密度公式的应用,解题关键是利用圆柱部分底面积不变,通过正放、倒放的压强求出瓶子的总容积,对公式的灵活运用能力要求较高。
【难度系数】
0.6
5. 如图所示,某同学在两个形状完全相同、底面积为$ 2 × 10^{-2} \mathrm{ m}^{2} $的薄壁圆柱形容器甲、乙内分别装入质量相等的水和另一种液体,它们的高度分别为$ 0.08 \mathrm{ m} $和$ 0.1 \mathrm{ m} $,$ \rho_{\mathrm{水}} = 1.0 × 10^{3} \mathrm{ kg/m}^{3} $,$ g $取$ 10 \mathrm{ N/kg} $。他得出下列结论,其中正确的是()

A. 甲容器中水对容器底部的压强为$ 8 000 \mathrm{ Pa} $
B. 乙容器中液体的质量为$ 16 \mathrm{ kg} $
C. 乙容器中液体的密度大于水的密度
D. 距离容器底部$ h $处的$ A $、$ B $两点受到液体的压强$ p_{A} < p_{B} $
A. 甲容器中水对容器底部的压强为$ 8 000 \mathrm{ Pa} $
B. 乙容器中液体的质量为$ 16 \mathrm{ kg} $
C. 乙容器中液体的密度大于水的密度
D. 距离容器底部$ h $处的$ A $、$ B $两点受到液体的压强$ p_{A} < p_{B} $
答案
D
解析
【分析】
本题需要逐个分析选项,利用液体压强公式、密度公式、质量公式来判断每个结论的正确性。解题思路如下:
1. 对于选项A,直接利用液体压强公式$p=\rho gh$计算水对容器底部的压强,对比数值判断对错;
2. 对于选项B,先计算甲容器中水的质量,根据水和液体质量相等得出液体质量,判断对错;
3. 对于选项C,计算液体的体积,结合质量求出液体密度,与水的密度比较;
4. 对于选项D,通过推导A、B两点的压强表达式,结合水和液体的质量相等的条件,比较两者压强大小。
【解析】
逐个分析选项:
选项A:
根据液体压强公式$ p = \rho gh $,甲容器中水对容器底部的压强:
$ p_{\mathrm{水}} = \rho_{\mathrm{水}} g h_{\mathrm{水}} = 1.0 × 10^{3} \, \mathrm{kg/m}^3 × 10 \, \mathrm{N/kg} × 0.08 \, \mathrm{m} = 800 \, \mathrm{Pa} $,并非8000Pa,故A错误。
选项B:
甲容器中水的体积:$ V_{\mathrm{水}} = S h_{\mathrm{水}} = 2 × 10^{-2} \, \mathrm{m}^2 × 0.08 \, \mathrm{m} = 1.6 × 10^{-3} \, \mathrm{m}^3 $
水的质量:$ m_{\mathrm{水}} = \rho_{\mathrm{水}} V_{\mathrm{水}} = 1.0 × 10^{3} \, \mathrm{kg/m}^3 × 1.6 × 10^{-3} \, \mathrm{m}^3 = 1.6 \, \mathrm{kg} $
由题知水和液体质量相等,故乙容器中液体质量$ m_{\mathrm{液}} = m_{\mathrm{水}} = 1.6 \, \mathrm{kg} $,并非16kg,故B错误。
选项C:
乙容器中液体的体积:$ V_{\mathrm{液}} = S h_{\mathrm{液}} = 2 × 10^{-2} \, \mathrm{m}^2 × 0.1 \, \mathrm{m} = 2 × 10^{-3} \, \mathrm{m}^3 $
液体的密度:$ \rho_{\mathrm{液}} = \frac{m_{\mathrm{液}}}{V_{\mathrm{液}}} = \frac{1.6 \, \mathrm{kg}}{2 × 10^{-3} \, \mathrm{m}^3} = 0.8 × 10^{3} \, \mathrm{kg/m}^3 $
因为$ 0.8 × 10^{3} \, \mathrm{kg/m}^3 < 1.0 × 10^{3} \, \mathrm{kg/m}^3 $,即液体密度小于水的密度,故C错误。
选项D:
已知$ m_{\mathrm{水}} = m_{\mathrm{液}} $,即$ \rho_{\mathrm{水}} S h_{\mathrm{水}} = \rho_{\mathrm{液}} S h_{\mathrm{液}} $,可得$ \rho_{\mathrm{水}} h_{\mathrm{水}} = \rho_{\mathrm{液}} h_{\mathrm{液}} $。
A点受到水的压强:$ p_A = \rho_{\mathrm{水}} g (h_{\mathrm{水}} - h) $
B点受到液体的压强:$ p_B = \rho_{\mathrm{液}} g (h_{\mathrm{液}} - h) $
两者压强差:
$ p_A - p_B = \rho_{\mathrm{水}} g (h_{\mathrm{水}} - h) - \rho_{\mathrm{液}} g (h_{\mathrm{液}} - h) $
$ = g( \rho_{\mathrm{水}} h_{\mathrm{水}} - \rho_{\mathrm{水}} h - \rho_{\mathrm{液}} h_{\mathrm{液}} + \rho_{\mathrm{液}} h ) $
代入$ \rho_{\mathrm{水}} h_{\mathrm{水}} = \rho_{\mathrm{液}} h_{\mathrm{液}} $,得:
$ p_A - p_B = g( 0 - h(\rho_{\mathrm{水}} - \rho_{\mathrm{液}}) ) $
因为$ \rho_{\mathrm{水}} > \rho_{\mathrm{液}} $,所以$ \rho_{\mathrm{水}} - \rho_{\mathrm{液}} > 0 $,则$ p_A - p_B < 0 $,即$ p_A < p_B $,故D正确。
【答案】
D
【知识点】
液体压强计算、密度公式应用、质量与体积关系
【点评】
本题综合考查了液体压强、密度、质量的相关计算,需要熟练掌握基本公式,并能灵活运用质量相等的条件进行推导,注意单位的统一和公式的变形应用。
【难度系数】
0.6
本题需要逐个分析选项,利用液体压强公式、密度公式、质量公式来判断每个结论的正确性。解题思路如下:
1. 对于选项A,直接利用液体压强公式$p=\rho gh$计算水对容器底部的压强,对比数值判断对错;
2. 对于选项B,先计算甲容器中水的质量,根据水和液体质量相等得出液体质量,判断对错;
3. 对于选项C,计算液体的体积,结合质量求出液体密度,与水的密度比较;
4. 对于选项D,通过推导A、B两点的压强表达式,结合水和液体的质量相等的条件,比较两者压强大小。
【解析】
逐个分析选项:
选项A:
根据液体压强公式$ p = \rho gh $,甲容器中水对容器底部的压强:
$ p_{\mathrm{水}} = \rho_{\mathrm{水}} g h_{\mathrm{水}} = 1.0 × 10^{3} \, \mathrm{kg/m}^3 × 10 \, \mathrm{N/kg} × 0.08 \, \mathrm{m} = 800 \, \mathrm{Pa} $,并非8000Pa,故A错误。
选项B:
甲容器中水的体积:$ V_{\mathrm{水}} = S h_{\mathrm{水}} = 2 × 10^{-2} \, \mathrm{m}^2 × 0.08 \, \mathrm{m} = 1.6 × 10^{-3} \, \mathrm{m}^3 $
水的质量:$ m_{\mathrm{水}} = \rho_{\mathrm{水}} V_{\mathrm{水}} = 1.0 × 10^{3} \, \mathrm{kg/m}^3 × 1.6 × 10^{-3} \, \mathrm{m}^3 = 1.6 \, \mathrm{kg} $
由题知水和液体质量相等,故乙容器中液体质量$ m_{\mathrm{液}} = m_{\mathrm{水}} = 1.6 \, \mathrm{kg} $,并非16kg,故B错误。
选项C:
乙容器中液体的体积:$ V_{\mathrm{液}} = S h_{\mathrm{液}} = 2 × 10^{-2} \, \mathrm{m}^2 × 0.1 \, \mathrm{m} = 2 × 10^{-3} \, \mathrm{m}^3 $
液体的密度:$ \rho_{\mathrm{液}} = \frac{m_{\mathrm{液}}}{V_{\mathrm{液}}} = \frac{1.6 \, \mathrm{kg}}{2 × 10^{-3} \, \mathrm{m}^3} = 0.8 × 10^{3} \, \mathrm{kg/m}^3 $
因为$ 0.8 × 10^{3} \, \mathrm{kg/m}^3 < 1.0 × 10^{3} \, \mathrm{kg/m}^3 $,即液体密度小于水的密度,故C错误。
选项D:
已知$ m_{\mathrm{水}} = m_{\mathrm{液}} $,即$ \rho_{\mathrm{水}} S h_{\mathrm{水}} = \rho_{\mathrm{液}} S h_{\mathrm{液}} $,可得$ \rho_{\mathrm{水}} h_{\mathrm{水}} = \rho_{\mathrm{液}} h_{\mathrm{液}} $。
A点受到水的压强:$ p_A = \rho_{\mathrm{水}} g (h_{\mathrm{水}} - h) $
B点受到液体的压强:$ p_B = \rho_{\mathrm{液}} g (h_{\mathrm{液}} - h) $
两者压强差:
$ p_A - p_B = \rho_{\mathrm{水}} g (h_{\mathrm{水}} - h) - \rho_{\mathrm{液}} g (h_{\mathrm{液}} - h) $
$ = g( \rho_{\mathrm{水}} h_{\mathrm{水}} - \rho_{\mathrm{水}} h - \rho_{\mathrm{液}} h_{\mathrm{液}} + \rho_{\mathrm{液}} h ) $
代入$ \rho_{\mathrm{水}} h_{\mathrm{水}} = \rho_{\mathrm{液}} h_{\mathrm{液}} $,得:
$ p_A - p_B = g( 0 - h(\rho_{\mathrm{水}} - \rho_{\mathrm{液}}) ) $
因为$ \rho_{\mathrm{水}} > \rho_{\mathrm{液}} $,所以$ \rho_{\mathrm{水}} - \rho_{\mathrm{液}} > 0 $,则$ p_A - p_B < 0 $,即$ p_A < p_B $,故D正确。
【答案】
D
【知识点】
液体压强计算、密度公式应用、质量与体积关系
【点评】
本题综合考查了液体压强、密度、质量的相关计算,需要熟练掌握基本公式,并能灵活运用质量相等的条件进行推导,注意单位的统一和公式的变形应用。
【难度系数】
0.6
6. 如图所示,密封的容器内装有水,水面到容器底的距离为$ 12 \mathrm{ cm} $,容器底面积为$ 0.01 \mathrm{ m}^{2} $;容器中的$ A $点到容器底部的距离为$ 3 \mathrm{ cm} $,则$ A $点受到水的压强为$ \mathrm{Pa} $,水对容器底的压力为$ \mathrm{N} $;若将容器倒置,则水对容器下底面的压力(选填“变大”“变小”或“不变”)。$ g $取$ 10 \mathrm{ N/kg} $。

答案
900
12
变大
12
变大
解析
【分析】
1. 计算A点的压强:需先确定A点的深度,深度是液面到A点的垂直距离,用水面到容器底的距离减去A点到容器底的距离即可得到,再利用液体压强公式$p=\rho gh$计算压强。
2. 计算水对容器底的压力:先根据液体压强公式算出容器底处水的压强,再结合压力公式$F=pS$($S$为容器底面积)计算压力。
3. 判断容器倒置后压力变化:原容器为上宽下窄型,水对容器底的压力小于水的重力;倒置后容器变为上窄下宽型,水对容器底的压力大于水的重力,据此判断压力变化。
【解析】
1. 计算A点受到水的压强:
已知水面到容器底距离为$12\ \mathrm{cm}$,A点到容器底距离为$3\ \mathrm{cm}$,则A点的深度:
$h_A = 12\ \mathrm{cm} - 3\ \mathrm{cm} = 9\ \mathrm{cm} = 0.09\ \mathrm{m}$
根据液体压强公式$p=\rho gh$,代入数据($\rho_{\mathrm{水}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,$g=10\ \mathrm{N/kg}$)得:
$p_A = \rho_{\mathrm{水}}gh_A = 1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 0.09\ \mathrm{m} = 900\ \mathrm{Pa}$
2. 计算水对容器底的压力:
容器底处水的深度$h = 12\ \mathrm{cm} = 0.12\ \mathrm{m}$,先算容器底受到的水的压强:
$p = \rho_{\mathrm{水}}gh = 1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 0.12\ \mathrm{m} = 1200\ \mathrm{Pa}$
由$p=\frac{F}{S}$变形得$F=pS$,代入容器底面积$S=0.01\ \mathrm{m}^2$得:
$F = 1200\ \mathrm{Pa} × 0.01\ \mathrm{m}^2 = 12\ \mathrm{N}$
3. 判断容器倒置后水对容器下底面的压力变化:
原容器上宽下窄,水对容器底的压力小于水的重力,部分压力由容器侧壁承担;倒置后容器变为上窄下宽,侧壁对水有向下的压力,使得水对容器底的压力大于水的重力,因此水对容器下底面的压力变大。
【答案】
900;12;变大
【知识点】
液体压强计算;压力计算;容器形状对压力的影响
【点评】
本题核心考查液体压强与压力的计算,重点在于明确深度的定义,理解不同形状容器中液体压力与重力的关系,需注意单位换算的准确性。
【难度系数】
0.6
1. 计算A点的压强:需先确定A点的深度,深度是液面到A点的垂直距离,用水面到容器底的距离减去A点到容器底的距离即可得到,再利用液体压强公式$p=\rho gh$计算压强。
2. 计算水对容器底的压力:先根据液体压强公式算出容器底处水的压强,再结合压力公式$F=pS$($S$为容器底面积)计算压力。
3. 判断容器倒置后压力变化:原容器为上宽下窄型,水对容器底的压力小于水的重力;倒置后容器变为上窄下宽型,水对容器底的压力大于水的重力,据此判断压力变化。
【解析】
1. 计算A点受到水的压强:
已知水面到容器底距离为$12\ \mathrm{cm}$,A点到容器底距离为$3\ \mathrm{cm}$,则A点的深度:
$h_A = 12\ \mathrm{cm} - 3\ \mathrm{cm} = 9\ \mathrm{cm} = 0.09\ \mathrm{m}$
根据液体压强公式$p=\rho gh$,代入数据($\rho_{\mathrm{水}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,$g=10\ \mathrm{N/kg}$)得:
$p_A = \rho_{\mathrm{水}}gh_A = 1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 0.09\ \mathrm{m} = 900\ \mathrm{Pa}$
2. 计算水对容器底的压力:
容器底处水的深度$h = 12\ \mathrm{cm} = 0.12\ \mathrm{m}$,先算容器底受到的水的压强:
$p = \rho_{\mathrm{水}}gh = 1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 0.12\ \mathrm{m} = 1200\ \mathrm{Pa}$
由$p=\frac{F}{S}$变形得$F=pS$,代入容器底面积$S=0.01\ \mathrm{m}^2$得:
$F = 1200\ \mathrm{Pa} × 0.01\ \mathrm{m}^2 = 12\ \mathrm{N}$
3. 判断容器倒置后水对容器下底面的压力变化:
原容器上宽下窄,水对容器底的压力小于水的重力,部分压力由容器侧壁承担;倒置后容器变为上窄下宽,侧壁对水有向下的压力,使得水对容器底的压力大于水的重力,因此水对容器下底面的压力变大。
【答案】
900;12;变大
【知识点】
液体压强计算;压力计算;容器形状对压力的影响
【点评】
本题核心考查液体压强与压力的计算,重点在于明确深度的定义,理解不同形状容器中液体压力与重力的关系,需注意单位换算的准确性。
【难度系数】
0.6
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