[上海中考]备战2020年中考物理压强压轴题大剖析:专题06 在容器里液体加柱形物体后,柱形物体浸没问题(解析版和原卷版)
【内容简介】一、常见题目类型1.把柱状实心物体B放入足够深的柱状容器中的液体中(图1)。 2.把柱状实心物体先放入足够深的柱状容器中,然后向里面加液体(图2)。二、例题【例题1】如图1所示,水平地面上有一质量为1千克的薄壁柱形容器,另有一个质量为4千克的圆柱体甲,甲的底面积是容器底面积的一半。容器中盛有水,将甲放入水中,分别测出甲放入容器前后,容器对水平桌面的压强p容、水对容器底部的压强p水,如下表所示。 ①求圆柱体甲放入容器前水的深度。②求容器的底面积。③放入圆柱体甲后,通过计算判断柱形容器的水是否有溢出。④请判断甲在水中的状态并说明理由(提示:漂浮、浸没、未浸没等)。⑤求圆柱体甲的密度。【答案】①0.2米;②2×102米2 ;③无水溢出;④浸没;⑤4×103千克/米3。【解析】①h水=p水前/ρ水g =1960帕/(1×103千克/米3×9.8牛/千克)=0.2米②p=p容前-p水前=F/ S容=G容/ S容S容=G容/p=(1千克×9.8牛/千克)/(2450帕-1960帕)=2×102米2③甲放入水中,容器对水平桌面增大的压力 F容=p S容=(4410帕-2450帕)×2×102米2=39.2牛F容=G甲,所以无水溢出。④因为p容;p水,所以圆柱体甲在水中一定沉底,且S甲=S/2,p水后;2p 水前,所以甲在水中一定浸没(若未浸没时,S甲=S/2,后来水的深度h水后=2h水前,p水后=2p 水前)。⑤因为F容=G甲,所以无水溢出h水=p水/ρ水g =490帕/1×103千克/米3×9.8牛/千克 =0.05米V甲=V排=S容h水=2×102米2×0.05米=1×103米3ρ甲=m甲/V甲=4千克/ 1×103米3=4×103千克/米3【例题2】如图2所示,水平桌面上放有轻质圆柱形容器A(容器足够高)和实心圆柱体B。容器A内装有深为0.1米的水,实心圆柱体B的质量为4千克、高为0.2米、底面积为0.01米2。求: (1)圆柱体B的密度。(2)水对容器底部的压强。(3)将圆柱体B竖直放入容器A中,能浸没在水中时,容器A对水平桌面压强的最小值。【答案】(1)2×103千克/米3;(2)980帕;(3)2940帕。【解析】(1)VB=SBh B=0.2米×0.01米2=2×103米3ρB=mB/VB=4千克/(2×103米3)=2×103千克/米3(2)p 水=ρ水gh水=1.0×103千克/米3×9.8牛/千克×0.1米=980帕(3)因为容器A对水平桌面的压力等于水的重力与B的重力的和是不变的,要求容器A对水平桌面的压强最小,应该满足容器的底面积最大才可以,但水的体积是一定的,底面积大时不一定浸没,所以要同时满足这两个条件,只有物体竖直放入且刚好浸没时,才可以。先求容器的最大底面积Smax Smax×0.2米=0.1米×Smax+0.2×0.01米3Smax=0.02米2再求容器A对水平桌面压强的最小值:Pmin=F/Smax=(G物+G水)/Smax=m物g/Smax +ρ水gh水Pmin=4千克×9.8牛/千克/0.02米2+1.0×103千克/米3×9.8牛/千克×0.1米Pmin=2940帕
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