【分析】(1)知道液体的深度及密度,由p=ρgh计算容器底受到的压强; (2)水平面上的物体,对水平面的压力大小与其重力相等,由p=进行解答; (3)根据题意,物体A均浸没在水和酒精中,即所排开的液体的体积均等于A的体积,根据阿基米德原理列等式关系,求出物体A的重力,进而求其体积。 【解答】解:
(1)甲容器中未放物体A时,水对甲容器底的压强: p甲=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10×10﹣3m=100Pa; (2)水平面上的物体,对水平面的压力大小与其重力相等, 水平桌面受到的压强: p乙==
=
=
=1000Pa;
(3)由题可知,物体A均浸没在水和酒精中,V排水=V排酒=V A在水中受的浮力:F浮甲=G﹣3.2N, 由阿基米德原理可得: V=V排水=
=
﹣﹣﹣﹣﹣①
A在酒精中受的浮力:F浮乙=G﹣3.4N, 由阿基米德原理可得: V=V排酒=
=
﹣﹣﹣﹣②
由①②可解得:
V=100cm3。
答:(1)甲容器中未放物体A时,水对甲容器底的压强为100Pa; (2)容器乙中未放物体A时,水平桌面受到的压强为1000Pa; (3)物体A的体积为100cm3。
20.(2018?眉山)试根据压强是物体所受压力的大小与受力面积之比的定义,推导出密度为ρ的液体,在液面下深度为h处液体产生的压强P的表达式。(已知:重力与质量的比值为g,要求用ρ、h、g表示P)。
【分析】设想液面下h深处有一面积为S的水平圆面,它所受到的压力是其上方圆柱形的小液柱所产生的,根据F=G=mg=ρVgS表示出其大小,利用p=得出在液面下深度为h处液体产生的压强。
【解答】解:设想液面下h深处有一面积为S的水平圆面,则水平圆面受到的压力:
F=G=mg=ρVg=ρShg,
则在液面下深度为h处液体产生的压强: p==
=ρgh。
答:密度为ρ的液体,在液面下深度为h处液体产生的压强的表达式为p=ρgh。
21.(2018?襄阳)一个圆柱形杯身的杯子,装12cm高的水密封后(杯子厚度忽略不计)放在水平桌面上,如图甲所示。再将杯子分别倒置在盛有水和某种液体的容器中,静止后杯子内外液面高度差如图乙和图丙所示。(ρ103kg/m3,g取10N/kg)求: (1)图甲中杯底受到水的压强 (2)图丙中某种液体的密度
(3)如果杯子自身质量为80g,则杯内水的质量。
水
=1.0×
【分析】(1)根据p=ρ水gh求出杯底受到水的压强;
(2)根据杯子在水中和在图丙的液体中受的浮力相等列出等式,解出液体密度;
(3)图乙中杯子处于漂浮状态,浮力等于其总重力,据此列出等式,解出杯子底面积,再根据G=mg=ρgV求出水的质量。 【解答】解:(1)图甲中杯底受到水的压强: p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa;
(2)设杯子的底面积为S,杯子在水中和在液体中受的浮力相等, F浮水=F浮液, ρ水gV排=ρ液gV排′,
ρ水gS(h1+h2)=ρ液gS(h1+h3), 图中h1=0.12m,h2=0.04m,h3=0.08m, 解得:ρ液=0.8×103kg/m3;
(3)图乙中杯子处于漂浮状态,浮力等于其总重力, G杯=m杯g=0.08kg×10N/kg=0.8N, F浮水=G杯+G水,
ρ水gS(h1+h2)=G杯+ρ水gSh1, ρ水gSh2=G杯, 杯子底面积S=由ρ=得: 杯内水的质量:
m水=ρ水V水=ρ水Sh1=1.0×103kg/m3×2×10﹣3m2×0.12m=0.24kg。 答:(1)图甲中杯底受到水的压强1200Pa; (2)图丙中某种液体的密度0.8×103kg/m3; (3)杯内水的质量0.24kg。
22.(2018?济宁)将U型管压强计的金属盒放在盛有某和液体的玻璃杯中。将相关信息如图所示。(g取10N/kg)求: (1)液体的密度。
=
=2×10﹣3m2,
(2)体枳为60cm3的小球浸没在液体中受到的浮力。
【分析】(1)根据金属盒受到液体压强与U形管中两边水的压强差相等,由此根据p=ρgh计算液体的密度。
(2)由阿基米德原理计算小球浸没在液体中受到的浮力。 【解答】解:
(1)金属盒受到液体压强与U形管中两边水的压强差相等, 即:p金属盒=p压强计, 由p=ρgh可得: ρ液gh液=ρ水gh水, 所以液体密度: ρ液=
?ρ水=
×1×103kg/m3=0.8×103kg/m3;
(2)小球浸没在液体中V排=V球=60cm3, 由阿基米德原理可得小球受到的浮力:
F浮=ρ液gV排=0.8×103kg/m3×10N/kg×60×10﹣6m3=4.8N。 答:(1)液体的密度为0.8×103kg/m3。 (2)小球浸没在液体中受到的浮力为4.8N。
23.(2018?昆明)如图所示,置于水平桌面上的容器,底面积为200cm2,未装水时的质量为0.2kg。容器盛水后水面的高度为15cm,容器对桌面的压强为1.1×103Pa,求水对容器的压力。(已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,忽略容器壁的厚度)
【分析】根据p=ρgh求出水对容器的压强,再根据F=pS求出水对容器的压力。 【解答】解:
由题知,S=200cm2=2×10﹣2m2,h=15cm=0.15m, 水对容器部的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa, 根据p=可得水对容器的压力: F=pS=1500Pa×2×10﹣2m2=30N。 答:水对容器的压力为30N。
24.(2018?枣庄)现有一个用超薄材料制成的圆柱形容器,它的下端封闭,上端开口,底面积=200cm2,高度h=20cm,如图甲所示;另有一个实心匀质圆柱体,密度ρ=0.8×103kg/m3,底面积S1=120cm2,高度与容器高相同,如图乙所示。(ρ
水
=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)。
(1)将圆柱体竖直放在圆柱形容器内,求圆柱体对容器底部的压强是多少? (2)向容器内缓缓注水直至圆柱体对容器底部的压力刚好为零,求此时水对容器底部的压强和所注的水重各是多少?
【分析】(1)利用F=G=mg=ρgV求圆柱体对容器底部的压力,再利用p=求圆柱体对容器底部的压强;
(2)向容器内缓缓注水直至圆柱体对容器底部的压力刚好为零,圆柱体刚好处于漂浮状态,F浮=G,利用F浮=ρ水gV排=ρ水gSh水求水的深度,再利用p=ρgh求容器底部产生的压强;