(压强与浮力)常见题型精选专题七:复杂液体压强与压力问题2018年2月8日于兰州例1、两个完全相同的量筒中分别装有质量相等的水和酒精,如上右图所示,B两点到量筒底部的距离相等,A点在水中,B点在酒精中,设液体压强分别为PA和PB,则比较PA和PB的关系是:PA<PB解答一:因为水和酒精的质量相等,即对两个量筒的底部压力相等,而且两个量筒的底面积相等,所以两个量筒底部的压强相等。
现在我们转换思维,从底部向上出发,设装水的量筒中A为hA,装酒精的量筒中B点到底部的距离为hB,由题意可知,hA=hB,根据P =ρgh可知,A点对量筒底部产生的压强为PA1,B点对量筒底部产生的压强为PB1,因为水的密度大于酒精的密度,故可得PA1>PB1,我们再设水或者酒精对量筒底部产生的压强为P,而且我们已经得知水和酒精对量筒底部产生的压强是相等的,则得到关系式为:PA=P-PA1,PB=P-PB1,因为PA1>PB1,所以可得PA<PB此题要求我们换个逆向思维来解题,从上往下看不行的话,再从下往上看。
反着推。
这题若不反着推,是不可能求解出来的。
第二种思路:我们来比较A点以下的水的质量和B点以下的酒精,因为二者的体积是相等的,所以明显的A点以下的水的质量大于B点以下的酒精的质量。
又因为两个量筒中水的总质量和酒精的总质量是相等的,我们再来比较A点以上的水的质量和B点以上的酒精的质量,很明显,A点以上的水的质量是小于B点以上的酒精的质量的,质量大,重力也就大,根据P=F÷S可知PA<PB例2、如图所示,有两个底面积相同,容积和高度都不相同的容器,分别盛有A、B两种不同的液体,放在水平桌面上,其中a、b两点处在同一水平线上,而且这两点受到的液体压强相等,则关于两个容器的底部所受到液体的压强和压力解答:因为a、b两点受到的压强相等,而且a小于b点上方液体的高度,可以较容易地推导出:rA>rBa点下方的液体所产生的压强是大于b生的压强的。
所以a点上下方的压强加在一起以后的总压强,是大于b的,即:PA>PB,又因为F=PS,而且两个容器的底面积相同,所以可以轻而易举的推导出:FA>FB。
例3、甲杯装水,乙杯装酒精,两杯底受压强相等,液体内A、B两点在同一水平位置上,试比较两点的压强大小。
解:如图所示:甲杯中水的高度为h1,乙杯中酒精的高度为h2,A、B处在同一水平位置,高度为h,由题意可知ρ水gh1=ρ酒gh2,设A点的压强为P A,B点的压强为PB,则满足:PA+ρ水gh=PB+ρ酒gh (注意,这里是h,不是h1、h2),进一步推出:PA-PB=ρ酒gh-ρ水gh=(ρ酒-ρ水)gh (1)因为酒精的密度小于水的密度,所以(1)式的结果是小于0的,即:PA<PB例4、如图所示,在水平桌面上放着甲、乙两杯液体,甲杯内装有水,乙杯内装有酒精,已知两杯底部受到的液体压强相等,且两杯液体内A、B两点距底部的距离hA=1.6hB,A、B两点处的液体压强分别为PA、PB。
(已知r酒精=0.8×103kg/m3),则下列说法中正确的是:BA、PA<PB,且PB-PA=1.2 r水ghBB、PA<PB,且PB-PA=0.8 r水ghBC、PA>PB,且PA-PB=0.4 r水ghBD、PA>PB,且PA-PB=0.8 r水ghB解:因为底部的压强是相等的,根据p=ρgh可知,两烧杯中液面的总高度比恰好是二者的密度的反比。
h水:h酒精=ρ酒精:ρ水=0。
8:1,即h水=0。
8h酒精 (1)题目已知, hA = 1。
6hB (2)根据液体压强公式p=ρgh可得:pA=ρ水g(h水-hA) (3)pB= ρ酒精g(h酒精-hB) (4)将(1)和(2)分别代入(4)式,就可以比较AB两点的压强了到了此时,到底是(3)比(4),还是PB-PA呢?根据ABCD这四个答案,还是先进行(3):(4),看一看,比值是大于1还是小于1,再来确定PA和PB哪个更大一些?经过计算,得出比值小于1的结论。
再求PB-PA,结果算得选项B正确。
例5、(10·东城一模)如图15所示,柱形容器中分别装有体积相同的A、B两种液体,它们的密度分别为ρA 和ρB。
若将甲、乙两物块分别放入A、B两种液体中(液体均没有溢出),甲在A液体中悬浮,乙在B液体中沉底,此时,A 液体对容器底部增加的压强是B液体对容器底部增加压强的4倍,已知甲物块所受重力是乙物块所受浮力的2倍,甲物块的体积是乙物块体积的4倍,则没有放入甲、乙两物块前,A和B两种不同液体对容器底部的压强之比为_1:1_ _。
甲乙分析:由题知,甲物块的体积是乙物块体积的4倍(V 甲=4V 乙),可由甲物块所受重力是乙物块所受浮力的2倍得出A 、B 两种液体的密度关系; 体对容器底部增加压强的4倍得出容器底面积的大小关系;再由两种液体的体积相同,得出原来液体深度关系,最后利用液体压强公式求没有放入甲、乙两物块前,A 和B 两种不同液体对容器底部的压强之比.这题不是难而是繁,一步想不到就不行,据统计,学生做此题的正确率为25%左右,而且,此题的计算量非常大,需要学生具有相当程度的耐力。
解:由题知,V 甲=4V 乙, -------------①∵甲在A 液体中悬浮,∴G 浮=G 排=G 甲,∴G 甲=G 排甲=F 浮甲=ρA V 排甲g=ρA V 甲g ,乙在B 液体中沉底,乙受到的浮力:F 浮乙=ρB V 排乙g=ρB V 乙g ,∴甲物块所受重力是乙物块所受浮力的2倍,G 甲=2F 浮乙,即:ρA V 甲g=2ρB V 乙g ,-------------------------②注:由①②得出③这一步,完全是摸着石头过河,一步一步的来,没有谁一下子就能拿准ρA 与ρB 的关系,除非他是天才!所以做题还是要一步一步的摸! 设两容器的底面积分别为S A 、S B ,放入甲物块,A 液体对容器底部增加的压强:△p A =ρA △hg =ρA (V 甲/S A )g ,放入乙物块,B 液体对容器底部增加压强:△p B =ρB △hg =ρB (V 乙/S B )g ,∵△p A =4△p B ,∴ρA (V 甲/S A )g=4ρB (V 乙/S B )g ,---------------④注:由①③④得出:S A :S B =1:2这一步,也没有其它的解题技巧,也完全是摸着石头过河,一步一步的来。
没有谁能一下子就能拿准S A 与S B 的关系。
教师也如此!∴原来液体深度:h A :h B =2:1;没有放入甲、乙两物块前,A 和B 两种不同液体对容器底部的压强之比:p A /p B =ρA gh A /ρB gh B =1×g ×2/(2×g ×1)=1:1.编排此题的教师真是费尽了心血,绕了一个又一个的圈,同时也提供了一个又一个的线索,顺着这些线索一步一步的来,才能取得最后的胜利。
例6、甲、乙是两个完全相同的装满酒精的容器,如图所示,放置在水平桌面上,则容器甲底部受到的压强(等于)容器乙底部受到的压强,容器甲底部受到的压力(大于)容器乙底部受到的压力,容器甲对桌面的压强(小于)容器乙对桌面的压强,容器甲对桌面的压力(等于)容器乙对桌面的压力。
解:由题知,∵p=ρgh ,将容器倒置后,液面深度不变,A图15B∴酒精对容器底部的压强不变,即P甲=P乙;∵p=F/s,∴F=ps,∵倒置后底面积减小,∴酒精对容器底部的压力变小,即F甲>F乙.酒精的质量不变,容器和酒精的总重不变,∵在水平面上,F=G,∴容器对水平面的压力不变,即F甲′=F乙′;∵p=F/s,倒置后底面积减小,∴容器对水平面的压强增大,即P甲′<P乙′;故答案为:等于;大于;小于;等于.例7、如图所示,两柱形容器内装有A、B 两种体积相同的液体,A液体深度是B液体深度的2倍,两种液体对容器底部的压强相同。
若将甲、乙两物块分别投入A、B两液体中,液体均未溢出,且甲物块在A中悬浮,乙物块密度是甲物块的3倍,乙物块所受浮力等于甲物块重的一半。
则这时两容器底部所受液体的压强分别为Pa和Pb,则Pa=4Pb例8、如图6所示,放在水平桌面上的容器甲为圆柱形,底面积为S1,容器乙下半部分为圆锥形,底面积为S1,上半部分为圆柱形,底面积为S2,S1:S2=2:1,甲、乙两容器的质量相等。
如图6所示甲、乙两容器装入深度相同的水后,再分别放入体积相同,密度不同的物块A和B,物块A放在容器甲中,静止时有的体积露出水面,物块B放在容器乙中,静止时有的体积露出水面,在水中静止时,物块A和B均未与容器底接触。
(容器壁的厚度忽略不计)下列说法中正确的是 DA.放入物块前,两容器对桌面的压力相等B.放入物块前,由于甲容器中的水多于乙容器,所以甲容器底部受水的压力大于乙容器底部受到水的压力C.放入物块后,甲容器底部受到水的压力与乙容器底部受到水的压力变化之比为2:3 D.放入物块后,甲容器底部受到水的压力与乙容器底部受到水的压力变化之比为4:9例9、如图所示,两柱形容器的底面积SA=3SB,容器内分别装有A、B两种液体,容器底受到的压强pA=pB.若将质量相等的甲、乙两物块分别投入A、B两液体中,液体均未溢出,且甲物块在A中悬浮,乙物块在B中沉底,甲物块密度是乙物块的3倍,这时液体A、B对容器底的压强分别增加了ΔpA、ΔpB,已知ΔpB=2ΔpA,那么,原容器内所装液体的高度之比hA∶hB=______.(难易度★★★★☆)甲乙图6例10、如图12所示的容器,上部横截面积S1,底部横截面积S2,容器上下两部分高分别为h1、h2,容器中盛有某种液体,有一个空心金属球用细绳系住,绳的另一端系在容器底部,此时球全部浸没在液体中,位置如图12,绳对球的拉力为F ,如将细绳剪断,待空心金属球静止后液体对容器底部的压力减少了_______。
(用题中字母表示)(难易度★★★☆☆)例11、如图15所示,柱形容器中分别装有体积相同的A 、B 两种液体,它们的密度分别为ρA 和ρB 。
若将甲、乙两物块分别放入A 、B 两种液体中(液体均没有溢出),甲在A 液体中悬浮,乙在B 液体中沉底,此时,A 液体对容器底部增加的压强是B 液体对容器底部增加压强的4倍,已知甲物块所受重力是乙物块所受浮力的2倍,甲物块的体积是乙物块体积的倍,则没有放入甲、乙两物块前, A 和B 两种不同液体对容器底部的压强之比为_1:1__。
(难易度★★★★☆)例12、如图所示,甲、乙两容器内装有A 、B 两种体积相同的液体,甲容器的底面积是乙容器底面积的一半,B 刚好把乙容器下半部装满,乙容器开口部分的面积和底面积之比为2:3,两种液体对容器底部的压强相同。