一、初中物理压力与压强问题1.两个正方体甲乙放在水平地面上,它们对水平面的压强相等,沿水平方向切去不同厚度,使剩余的厚度相同,剩余的压力相同,则甲乙切去的质量Δm 甲、Δm 乙和甲乙的密度满足的关系是( )A .ρ甲>ρ乙,Δm 甲>Δm 乙B .ρ甲<ρ乙,Δm 甲>Δm 乙C .ρ甲<ρ乙,Δm 甲<Δm 乙D .ρ甲>ρ乙,Δm 甲<Δm 乙【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】正方体对水平地面的压强mg F G Vg gSh p gh S S S S Sρρρ====== 切割之前它们对水平面的压强相等p p =甲乙即gh gh ρρ=甲甲乙乙由图可知h h 甲乙<所以ρρ甲乙>由图知S 甲乙<S在切割之前p p =甲乙所以由F pS =可知,切割之前甲、乙对地面的压力F F 甲乙<因为正方体对水平地面的压力等于其重力,且G mg =,所以,切割之前m m 甲乙<当沿水平方向切去不同厚度,剩余的压力相同,即F F =甲剩乙剩则甲、乙剩余部分的质量m m =甲剩乙剩根据切去的质量-m m m ∆=剩得m m ∆∆甲乙<故D 正确,ABC 错误; 故选D 。
2.如图所示,弹簧测力计下端挂有高为 12.5cm 、横截面积为 100cm 2 的柱形 物块,将物块放入底面积为 500cm 2,质量忽略不计的圆柱形容器中。
当物块 浸入水中深度为 2cm ,弹簧测力计的示数为 8N ,水对容器底部的压强为1.2×103Pa 。
现向容器中加水至弹簧测力计的示数为 5N 时停止加水,已知弹 簧的伸长与所受拉力成正比,当拉力为 1N 时弹簧伸长 1cm 。
则下列说法中正 确的是( )A .柱形物块所受重力大小为 8NB .停止加水时水的深度为 15cmC .在此过程中向容器中加入水的质量为 2.7kgD .加水过程中水对容器底部增加的压力等于柱形物块变化的浮力 【答案】C 【解析】 【详解】A .圆柱体浸在水中的深度是2cm ,横截面积是100cm 2,受到竖直向上的浮力为F 浮=ρ水gV 排=103kg/m 3×10N/kg ×2×100×10-6m 3=2N圆柱体受到竖直向上8N 的拉力. 圆柱体受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力和浮力是平衡力,所以G =F 浮+F 拉=2N+8N=10N故A 错误;B .注入水的质量为m ,圆柱体受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力和拉力是平衡力, 此时拉力是5N ,重力是10N ,受到的浮力F =G -F 拉'=10N-5N=5N倒水之前弹簧测力计对圆柱体的拉力是8N ,倒水之后弹簧测力计的对圆柱体的拉力是5N ,弹簧缩短3cm ,圆柱体被向上拉动3cm ,此时圆柱体已经距离原本水面高1cm 处,并且物块还有5cm 浸在水中,因此水面上升了6cm , 原来水对容器底部的压强为1.2×103Pa ,则原来的水深h =pg ρ水=3331.210Pa10kg /m 10N /kg⨯⨯=0.12m=12cm停止加水时水的深度为12cm +6cm=18cm故B 错误;C .倒入水之后水深增加6cm ,圆柱体的排开水的深度增加了5cm-2cm=3cm所以增加水的体积为V =500cm 2×6cm-100cm 2×3cm=2700cm 3所以增加水的质量为m =ρ水V =1g/cm 3×2700cm 3=2700g=2.7kg故C 正确;D .加水过程中水对容器底部增加的压强为△p=ρ水g △h =103kg/m 3×10N/kg ⨯0.06m=600Pa水对容器底部增加的压力△F=△p ⨯S=600Pa ⨯2×100×10-4m 2=12N柱形物块变化的浮力△F 浮=5N -2N=3N故加水过程中水对容器底部增加的压力大于柱形物块变化的浮力,故D 错误。
故选C 。
3.如图所示,均匀圆柱体甲和盛有液体乙的轻质圆柱形容器放置在水平地面上,他们对地面的压强相等。
现沿水平方向切去部分甲并从容器中抽出部分乙,且甲、乙质量的变化量相等。
若甲切去部分高度为∆甲h ,乙抽出部分高度∆乙h ,它们剩余部分的质量分别为甲m '、乙m ',则( )A .∆甲h >∆乙h ,甲m '<乙m ' B .∆甲h >∆乙h ,甲m '>乙m ' C .∆甲h <∆乙h ,甲m '>乙m ' D .∆甲h <∆乙h ,甲m '<乙m ' 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】因为甲为规则圆柱体,乙为规则容器,则甲对地面的压强p 甲=ρ甲gh 甲乙对容器底的压强p 乙=ρ乙gh 乙因为他们对地面的压强相等p 甲=p 乙即ρ甲gh 甲=ρ乙gh 乙由图可知h 甲<h 乙,所以ρ甲>ρ乙因为甲、乙质量的变化量相等=m m ∆∆甲乙即h S h S ρρ∆∆甲甲甲乙乙乙=由图可知:底面积S 甲>S 乙,所以h h ∆∆甲乙<由Fp S=得,对地面的压力 F 甲=p 甲S 甲 F 乙=p 乙S 乙因为p 甲=p 乙 S 甲>S 乙所以F 甲>F 乙因为他们放置在水平地面上,压力等于重力,所以G 甲>G 乙则由G =mg 知m 甲>m 乙因为m m m '=-∆而且m m ∆∆甲乙=所以m m ''甲乙>故选C 。
4.如图所示,底面积为50cm 2、高为13cm 、质量为100g 的平底圆柱形容器(厚度不计),将一个质量为250g 、体积为200cm 3的实心小球置于水平桌面上,放入小球之前容器内水的深度为10cm ,将小球放入水中静止后,下列说法正确的是( )A .水对容器底部的压强为1400PaB .小球受到的浮力为2.5NC .水对容器底部的压力为5ND .容器对桌面的压强为1600Pa【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 A .小球的密度为33250g1.25g/cm 200cmm V ρ===球球球由于小球的密度大于水,故放在容器中时会沉底;假设无水溢出时,将小球放入水中静止后,水面上升高度为32200cm 4cm 50cm V h S ∆===球容此时容器中水的高度为0.1m+0.04m 0.14m h h h '=+∆==由于容器高为0.13m ,故溢出水的高度为0.01m ;根据液体压强公式,可知水对容器底部的压强为331.010kg/m 10N/kg 0.13m 1300Pa p gh ρ==⨯⨯⨯=故A 错误;B .根据阿基米德浮力公式,可知小球受到的浮力为33631.010kg/m 10N/kg 20010m 2N F gV ρ-==⨯⨯⨯⨯=球故B 错误;C .由液体压强公式可知,水对容器底部的压力为431300Pa 5010m 6.5N F pS -'==⨯⨯=故C 错误;D .容器对桌面的压力等于容器重力、水的重力与小球的重力之和,即F G G G =++压水球容而0.1kg 10N/kg 1N G m g ==⨯=容容33263() 1.010kg/m 10N/kg (0.13m 0.005m 20010m ) 4.5N G g V V ρ-=-=⨯⨯⨯⨯-⨯=水球0.25kg 10N/kg 2.5N G m g ==⨯=球球即1N 4.5N 2.5N 8N F =++=压则容器对桌面的压强为428N 1600Pa 5010m F p S -===⨯压压 故D 正确。
故选D 。
5.完全相同的圆柱体甲、乙置于水平地面上,将圆柱体分别置于它们的上方,甲、乙上表面受到的压强相等,如图所示。
现将A 、B 位置互换,互换前后甲、乙上表面受到压强变化量大小分别为A B p p ∆∆、,互换后甲、乙对地面的压强分别为p p 甲乙、,则A .AB p p p p ∆=∆>甲乙, B .A B p p p p ∆>∆=甲乙,C .A B p p p p ∆=∆<甲乙,D .A B p p p p ∆<∆=甲乙,【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】圆柱体甲、乙完全相同,将圆柱体AB 分别置于它们的上方,甲、乙上表面受到的压强相等,将A 、B 位置互换,互换前后甲、乙上表面受到压强并无变化,所以A B p p ∆=∆由图可知A 与圆柱体接触的积小于B 与圆柱体接触的面积, 所以G A <G B互换后甲、乙对地面的压力分别为F 甲=G 甲+G B F 乙=G 乙+G A因此F 甲大于F 乙;由压强公式Fp S=可知 p 甲>p 乙故选A 。
6.相同的柱形容器内分别盛有不同液体。
将两个完全相同的物体浸入液体中,当物体静止后两液面刚好相平,如图所示,则下列判断中正确的是A.容器对地面的压力F甲>F乙B.液体密度ρ甲<ρ乙C.液体对容器底部的压强p甲=p乙D.物体排开液体的质量m甲<m乙【答案】A【解析】【详解】AB.因为物体在甲液体中漂浮,所以ρ甲>ρ物,物体在乙液体中悬浮,所以ρ乙=ρ物,所以ρ甲>ρ乙,由图可知甲液体的体积大于乙液体的体积,且甲液体的密度大于乙液体的密度,根据m=ρV可知甲液体的质量大于乙液体的质量,根据G=mg可知,甲液体的重力大于乙液体的重力,又因为容器的重力相等、物体重力相等,且在水平面上压力大小等于重力大小,所以F甲>F乙,故A正确,B错误;C.因为p=ρgh,h相同,ρ甲>ρ乙,所以对容器底部的压强p甲>p乙,故C错误;D.物体在甲液体中漂浮,物体受到的浮力等于物体重力;在乙液体中悬浮,物体受到的浮力等于物体重力,所以物体受到的浮力相等,即F甲=F乙;根据阿基米德原理可知,G甲排=G乙排,根据G=mg可知物体排开液体的质量m甲=m乙,故D错误。
7.如图所示,底面积不同的甲、乙两个实心圆柱体,它们对水平地面的压力F甲>F乙.若将甲、乙分别从上部沿水平方向截去相同高度,则截去部分的质量△m甲、△m乙的关系是A.△m甲一定小于△m乙B.△m甲可能小于△m乙C.△m甲一定大于△m乙D.△m甲可能大于△m乙【答案】C【解析】【详解】因为甲、乙两个实心圆柱体对地面压力F甲>F乙,由图可知S甲>S乙,由压强公式:Fp S=可知,p p 甲乙>,对于自有放置在水平面的上柱体,还可以用p gh ρ=计算物体的压强,由图可知,h 甲<h 乙,所以得到:ρ甲>ρ乙.若将甲、乙分别从上部沿水平方向截去相同高度,则甲截去部分对地的压强大于乙的,因为受力面积没有发生变化,则截去部分对地的压力大于乙对地的压力,水平面上放置的物体压力等于重力,所以△G 甲>△G 乙,即Δm 甲>Δm 乙. 故选C.8.如图是甲、乙两种物质的质量和体积的关系图像,若用质量相等的甲、乙两种物质分别制成实心正方体 A 、B ,把它们平放在水平地面上,则两正方体 A 、B 对水平地面的压强之比为( )A .4:1B .8:1C .1:2D .2:1【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】由图可知,当甲的体积为1cm 3时,质量为8g ,所以甲的密度为甲ρ=m V 甲甲=38g 1cm=8g/cm 3 当乙的体积为4cm 3时,质量为4g ,所以乙的密度为ρ乙=m V 乙乙=34g 4cm=1g/cm 3 所以甲ρ:ρ乙=8:1 由ρ=mV可得,V =mρ, m 甲:m 乙=1:1,则甲乙的体积为 V V 甲乙=m m 甲甲乙乙ρρ=m m ρρ⨯甲乙甲乙=1181⨯=18因为V =L 3,所以边长(高)之比h 甲:h 乙=1:2正方体对地面的压强p =F S =G S =mg S =Vg S ρ=shg Sρ=ρgh 两正方体A 、B 对水平地面的压强之比p 甲:p 乙=gh gh ρρ甲甲乙乙=8112⨯⨯=4:1 故选A 。