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九年级物理计算题中等
题目
如图所示,底面积为2S的薄壁圆柱形容器放在水平地面上,容器内装有深度为h的水。

①若容器内水的质量为2千克,求水的体积。
②求距离水面0.1米深处水的压强。
③若在水中放入一个实心长方体后,水未溢出。已知长方体的密度为ρ、底面积为S、高为3h,求液体对容器底部的压强增加量△p.(结果用ρ、ρ、g、h等字母表示)
知识点:密度的计算,比较液体压强的大小章节:未标注

答案与解析

答案

解:①由ρ=可得,容器内水的体积:
V===2×10-3m3
②距离水面0.1米深处水的压强:
pgh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=980Pa;
③长方体的重力:
G=mg=ρVg=ρS×3hg=3ρSgh,
长方体和容器底接触时,容器内水的深度:
h′===2h,
此时长方体受到的浮力:
FgVgSh′=ρgS×2h=2ρgSh,
当G≥F时,3ρSgh≥2ρgSh,即ρ≥ρ,此时水的深度为2h,深度的增加量为h,
则液体对容器底部的压强增加量△p=ρgh;
当G<F时,3ρSgh<2ρgSh,即ρ<ρ,此时物体漂浮,受到的浮力和自身的重力相等,
由阿基米德原理可得:G=F=G,
则液体对容器底部的压强增加量△p====1.5ρgh。
答:①水的体积为2×10-3m3
②距离水面0.1米深处水的压强为980Pa;
③当ρ≥ρ时,液体对容器底部的压强增加量为ρgh;当ρ<ρ时,液体对容器底部的压强增加量为1.5ρgh。

解析

解:①由ρ=可得,容器内水的体积:
V===2×10-3m3
②距离水面0.1米深处水的压强:
pgh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=980Pa;
③长方体的重力:
G=mg=ρVg=ρS×3hg=3ρSgh,
长方体和容器底接触时,容器内水的深度:
h′===2h,
此时长方体受到的浮力:
FgVgSh′=ρgS×2h=2ρgSh,
当G≥F时,3ρSgh≥2ρgSh,即ρ≥ρ,此时水的深度为2h,深度的增加量为h,
则液体对容器底部的压强增加量△p=ρgh;
当G<F时,3ρSgh<2ρgSh,即ρ<ρ,此时物体漂浮,受到的浮力和自身的重力相等,
由阿基米德原理可得:G=F=G,
则液体对容器底部的压强增加量△p====1.5ρgh。
答:①水的体积为2×10-3m3
②距离水面0.1米深处水的压强为980Pa;
③当ρ≥ρ时,液体对容器底部的压强增加量为ρgh;当ρ<ρ时,液体对容器底部的压强增加量为1.5ρgh。

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