精选备战中考物理易错题专题复习压力与压强问题含答案
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一、初中物理压力与压强问题
1.水平桌面上放置一底面积为S的薄壁圆筒形容器,内盛某种液体,将质量分别为Am、Bm、Cm,密度分别为A、B、C的均匀实心小球A、B、C放入液体中,A球漂浮、B球悬浮、C球下沉,如图所示,它们所受的浮力分别为FA、FB、FC。下列选项正确的是( )
A.若ABCmmm,则ABCFFF
B.将C球截去部分后,剩余部分可能上浮
C.只取出A球,容器中液面的高度降低了ABmS
D.三球放入液体前后,液体对容器底部的压强变化了ABCgmmmS
【答案】C
【解析】
【分析】
由图可知,小球A漂浮,小球B悬浮,小球C沉底;
(1)当ABCmmm时三小球的重力相等,物体悬浮或漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,物体下沉时受到的浮力小于自身的重力,据此判断三小球受到的浮力关系;
(2)物体的密度大于液体的密度时,物体沉底,将C球截去部分后,剩余部分的密度不变,据此判断剩余部分在液体中的状态;
(3)由物体的密度和液体的密度相等时悬浮可知液体的密度,小球A漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,根据阿基米德原理求出小球A排开液体的体积,根据VSh求出只取出A球时容器中液面的高度降低的高度;
(4)物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,根据mV求出B球和C球排开液体的体积,进一步求出三球放入液体后排开液体的总体积,利用VSh求出容器内液体上升的高度,利用pgh求出三球放入液体前后液体对容器底部的压强的变化量。
【详解】
由图可知,小球A漂浮,小球B悬浮,小球C沉底;
A.若ABCmmm,则三个小球的重力相同,因物体悬浮或漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,物体下沉时受到的浮力小于自身的重力,则小球A和B受到的浮力等于自身的重力,小球C受到的浮力小于自身的重力,则ABCFFF,故A错误;
B.因物体的密度大于液体的密度时,物体沉底,则将C球截去部分后,剩余部分的密度不变,剩余部分一定仍沉底,故B错误;
C.由物体的密度和液体的密度相等时悬浮可知,液体的密度为B,小球A漂浮时,受到的浮力和自身的重力相等,即
AAAFGmg浮
由浮排FgV可得,小球A排开液体的体积
AAAABBFmgmVgg浮排液
只取出A球,容器中液面降低的高度
AABABmVmhSSS排
故C正确;
D.因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,由mV可得,B球和C球排开液体的体积分别为
BBBBmVV排,CCCCmVV排
三球放入液体后,排开液体的总体积
CABABCBBCmmmVVVV排排排排
容器内液体上升的高度
CABBBCmmmhVSS排
三球放入液体前后,液体对容器底部的压强的变化量
CABBBCCBABC()BmmmmgpghgmmSS液
故D错误。
故选C。
2.某检验人员在盛放密度分别为ρ甲、ρ乙、ρ丙的硫酸铜溶液试管中,分别滴入一滴体积相同的同一感染者的血液,一段时间后出现了如图所示的情形。则下列分析正确的是( )
A.血液滴在甲试管中受到的浮力最小
B.硫酸铜溶液中ρ甲密度最大
C.血液滴在丙试管中受到的重力等于排开硫酸铜溶液的重力
D.三个试管底部受到硫酸铜溶液的压强相等
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.同一感染者体积相同的一滴血液的重力相同,甲中血液漂浮,浮力等于重力;乙中血液悬浮,浮力等于重力;丙中血液沉底,浮力小于重力,所以
F甲=F乙>F丙
故A错误;
B.当物体密度小于液体密度时,物体漂浮,故感染者血液的密度小于ρ甲;当物体密度与液体密度相同时,物体将悬浮在液体中,血液滴在乙中悬浮,故感染者血液的密度与 ρ乙相同;当物体密度大于液体密度时,物体下沉,故感染者血液的密度大于ρ丙;故硫酸铜溶液中ρ甲密度最大,故B正确;
C.血液滴在丙试管中下沉,故受到的重力大于排开硫酸铜溶液的重力,故C错误;
D.当物体密度与液体密度相同时,物体将悬浮在液体中,血液滴在乙中悬浮,故感染者血液的密度与 ρ乙相同,当血液滴漂浮时,硫酸铜溶液的密度大于血液的密度,当血液滴下沉时,硫酸铜溶液的密度小于于血液的密度,可知
ρ甲>ρ乙>ρ丙
由图知液面相平,由公式p=ρgh可得
p甲>p乙>p丙
故D错误。
故选B。
3.如图,形状、体积相同的长方体甲、乙至于水平地面,对地面的压力分别为F甲、F乙,将他们顺时针旋转90°,此时甲乙对地面的压强为p甲、p乙,对地面的压强变化量分别为p甲、p乙。若p甲>p乙,则( )
A.F甲>F乙 p甲>p乙 B.F甲>F乙 p甲<p乙
C.F甲<F乙 p甲>p乙 D.F甲<F乙 p甲<p乙
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
因为顺时针旋转90°,高度的变化量
甲乙hh
因为
hpg甲甲甲,hpg乙乙乙
p甲>p乙
所以
甲乙>
因为
V甲=V乙
根据mV得到
m甲>m乙
又因为在水平面竖直方向无外力,所以
FGmg甲甲甲,FGmg乙乙乙
所以
F甲>F乙
根据FpS可知,
F甲>F乙、SS甲乙<
所以
p甲>p乙
故选A。
4.如图,底面积为100cm2的薄壁圆柱形容器盛有适量的水。体积为2×10-3m3的木块A漂浮在水面上,有2/5的体积露出水面,如图甲。现将一底面积为25cm2、体积为250cm3的合金块B放在木块A上方,木块A恰好有4/5的体积浸入水中,如图乙。再将B从A上取下来,直接放入容器中,如图丙。下列说法正确的是()
A.木块A受到的重力为8N
B.丙图中,水对容器底部的压强相对于乙图减小了150Pa
C.合金块B的密度为3.2×103kg/m3
D.丙图中,物块B对容器底部的压强为1600Pa
【答案】B
【解析】
【详解】
A.体积为2×103cm3的木块A漂浮在水面上,有25的体积露出水面,则排开水的体积为:
333333210cm1.210c3m1.210m5V排
由阿基米原理AFgV浮水排,根据漂浮的特点:
AAGF浮①
故物体的重力:
3331.010kg/m10N/kg1.210m12NAGgV水排
故A项错误;
BC.在图乙中,由漂浮的特点:
BAAGGF浮②
②-①得:
BAGF浮
由阿基米德原理:
333331.010kg/m10N/kg210m4N545AAFgV浮水排()
故4NBG,合金块B的密度为:
33634N1.610kg/m10N/kg25010mBBBGgV
乙图中,AB都处于漂浮状态,而丙中,A仍漂浮,B沉于容器底部,乙图中:
BBFG浮
丙中B受到的浮力:
BBBFgVG浮水< 故两图相比,B受到的浮力减小了:
33634N1.010kg/m10N/kg25010m1.5NBBBFGgV水③
由阿基米德原理,即排开水的重力减小了1.5N,因为柱形容器,故水对容器底部的压力减小了1.5N,水对容器底部的压强相对于乙图减小:
42150Pa100110m.5NSFp
故B项正确, C项错误;
D.以B为研究对象,受到的重力和浮力及容器底部对其的支持为平衡力,故有:
BBBGFFgVF浮水
由③得:
1.5NBBFGgV水
由力的相互性,物块B对容器底部的压力为1.5N,物块B对容器底部的压强为:
421.5N600Pa2510mBBFpS
故D项错误。
5.在一底面积为200cm2,质量为200g,厚度不计的柱型容器中装入5000mL的热水,将一个一端开口并装有10g冷水的玻璃瓶(未装满)倒放入容器中,玻璃瓶刚好悬浮在容器下方,如图甲所示,空玻璃瓶的质量为20g;过一段时间后,发现玻璃瓶上浮,最终浮在水面上,如图乙所示。不考虑水的蒸发和热胀冷缩,水没有溢出,下列有关说法中正确的是( )
A.玻璃瓶漂浮时桌面受到的压强大于玻璃瓶悬浮时桌面受到的压强
B.玻璃瓶漂浮时水体对容器底部的压强大于玻璃瓶悬浮时水对容器底部的压强
C.图乙中此时水对容器底部的压强为2515Pa
D.图乙中此时容器对桌面的压强为2610Pa
【答案】C
【解析】
【详解】
A.由公式p=FS可知,桌面受到的压强取决于压力和受力面积,而受力面积不变,压力则等于装置的总重力。无论玻璃瓶漂浮或悬浮,装置的总重力不变,因此,两种情形下桌面受到的压强大小不变,故A错误; B.由于容器是柱形的,且玻璃瓶处于悬浮或漂浮状态,所装液体对底面的压力等于液体与其中漂浮或悬浮物的总重力,无论玻璃瓶漂浮或悬浮,水和瓶子的总重力不变,因此,两种情形下,水对容器底部的压力相等,容器底面积不变,由p=FS可知水对容器底部的压强相等,故B错误;
C.容器中所装热水的质量
m=水V=1.0×103kg/m35000×10-6m3=5kg
图乙中此时水对容器底部的压强为
p=FS=GS=mgS=425kg0.01kg0.02kg10N/kg20010m=2515Pa
故C正确;
D.图乙中此时容器对桌面的压强为
p′=FS=GS=mgS=425kg0.2kg0.01kg0.02kg10N/kg20010m=2615Pa
故D错误。
故选C。
6.甲、乙两个正方体放置在水平地面上,如图(a)、(b)所示,它们对地面的压强分别为p甲和p乙.将它们沿竖直方向切下相同比例的部分后,再把甲切下部分放在甲剩余部分的下方,把乙切下部分放在乙剩余部分的上方,如图(c)、(d)所示,此时它们对地面的压强变为p甲'、p乙'.若p甲'=p乙',则下列判断中正确的是
A.p甲一定小于p乙'
B.p甲'一定大于p乙
C.p甲可能大于p乙
D.p甲'可能等于p乙
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
根据题意如图叠放时,'GPS甲甲甲,'GPS乙乙部分乙
原来的压强为:GPS甲甲甲,GPS乙乙乙