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C
A
A
B
C
C
【分析】
要解决这道题,需分别从液体压强和压力两个角度分析:
1. 压强分析:根据液体压强公式$ p=\rho gh $,关键比较倒置前后豆浆的深度。左图容器上宽下窄,倒置后容器上窄下宽,豆浆液面下降,深度$ h_1 > h_2 $,结合公式可判断压强大小。
2. 压力分析:需结合容器形状分析液体对容器底部的压力与豆浆重力的关系。上宽下窄的容器中,部分豆浆重力由侧壁承担,液体对底部的压力小于自身重力;上窄下宽的容器中,侧壁对液体有向下的压力,液体对底部的压力大于自身重力,据此可判断压力大小。
【解析】
步骤1:分析豆浆对容器的压强
由图可知,倒置后豆浆的深度$ h_2 < h_1 $。
根据液体压强公式$ p = \rho gh $,豆浆的密度$ \rho $不变,g为常量,因此:
$ p_1 = \rho g h_1 $,$ p_2 = \rho g h_2 $,可得$ \boldsymbol{p_1 > p_2} $。
步骤2:分析豆浆对容器的压力
设豆浆的重力为$ G $:
左图容器上宽下窄,豆浆对杯底的压力$ F_1 = p_1 S_1 = \rho g h_1 S_1 $,此时部分豆浆的重力由容器侧壁承担,因此$ F_1 < G $。
右图容器上窄下宽,豆浆对杯盖的压力$ F_2 = p_2 S_2 = \rho g h_2 S_2 $,此时容器侧壁对豆浆有向下的压力,因此$ F_2 > G $。
结合上述关系可得:$ \boldsymbol{F_1 < F_2} $。
综上,$ p_1 > p_2 $且$ F_1 < F_2 $,对应选项C。
【答案】
C
【知识点】
液体压强计算;液体压力分析
【点评】
本题考查液体压强与压力的综合判断,核心是理解不同形状容器中液体压力与自身重力的关系,需结合液体压强公式和容器形状综合分析,容易混淆压力与重力的关系,属于易错题。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先,根据容器底面积和液体体积的关系判断液体深度:已知两容器中液体体积相等,甲容器底面积大于乙容器底面积,由$V=Sh$可知,甲中液体深度$h_甲$小于乙中液体深度$h_乙$。
然后,根据容器底部压强相等,利用液体压强公式$p=\rho gh$分析液体密度:两容器底部受到的液体压强相等,即$\rho_甲gh_甲=\rho_乙gh_乙$,因为$h_甲<h_乙$,所以可得$\rho_甲>\rho_乙$。
接下来分析A、B两点的压强:设A、B两点到容器底部的距离为$h$,则A点上方液体深度为$h_甲-h$,B点上方液体深度为$h_乙-h$。A点压强$p_A=\rho_甲g(h_甲-h)$,B点压强$p_B=\rho_乙g(h_乙-h)$。结合$\rho_甲gh_甲=\rho_乙gh_乙$,可得容器底部压强$p_{底}-p_A=\rho_甲gh$,$p_{底}-p_B=\rho_乙gh$,因为$\rho_甲>\rho_乙$,所以$\rho_甲gh>\rho_乙gh$,即$p_{底}-p_A>p_{底}-p_B$,整理得$p_A<p_B$。综上可判断选项。
【解析】
1. 比较液体深度:
已知液体体积$V_甲=V_乙$,容器底面积$S_甲>S_乙$,由$V=Sh$得$h=\frac{V}{S}$,因此$h_甲<h_乙$。
2. 比较液体密度:
两容器底部受到的液体压强相等,即$p_{甲底}=p_{乙底}$,根据液体压强公式$p=\rho gh$,有$\rho_甲gh_甲=\rho_乙gh_乙$。
因为$h_甲<h_乙$,所以$\rho_甲>\rho_乙$。
3. 比较A、B两点的压强:
设A、B到容器底部的距离为$h$,则A点的液体压强$p_A=\rho_甲g(h_甲-h)$,B点的液体压强$p_B=\rho_乙g(h_乙-h)$。
由$\rho_甲gh_甲=\rho_乙gh_乙$,可得容器底部压强与A、B点压强的差值:
$p_{甲底}-p_A=\rho_甲gh$,$p_{乙底}-p_B=\rho_乙gh$。
因为$\rho_甲>\rho_乙$,所以$\rho_甲gh>\rho_乙gh$,即$p_{甲底}-p_A>p_{乙底}-p_B$。
又因为$p_{甲底}=p_{乙底}$,所以$p_A<p_B$。
综上,$\rho_甲>\rho_乙$,$p_A<p_B$,对应选项A。
【答案】
A
【知识点】
液体压强公式应用;密度与深度关系
【点评】
本题考查液体压强公式的灵活应用,关键是通过容器底部压强相等,结合液体深度、底面积的关系,推导液体密度和A、B点的压强大小,需要熟练掌握液体压强公式的变形和应用,理清各物理量之间的关系。
【难度系数】
0.6
【分析】
要比较两瓶底部受到的液体压强,可按以下思路分析:首先,已知水和酒精质量相等,根据$G=mg$可知二者重力相等;再结合容器的特殊形状(中间凸起),分析液体对瓶底的压力与自身重力的关系:甲瓶中侧壁对水有向上的支持力,瓶底受到的压力小于水的重力;乙瓶中侧壁对酒精有向下的压力,瓶底受到的压力大于酒精的重力;最后根据压强公式$p=\frac{F}{S}$(两瓶底面积相同),通过压力大小关系判断压强大小关系。
【解析】
1. 由题可知,水和酒精的质量相等,根据重力公式$G=mg$,可得$G_{水}=G_{酒精}$。
2. 分析瓶底受到的液体压力:
甲瓶(装水):容器中间凸起,侧壁对水有向上的支持力,因此瓶底受到的压力$F_{甲} < G_{水}$;
乙瓶(装酒精):容器中间凸起,侧壁对酒精有向下的压力,因此瓶底受到的压力$F_{乙} > G_{酒精}$。
3. 结合$G_{水}=G_{酒精}$,可推出$F_{甲} < F_{乙}$。
4. 甲、乙两个瓶子完全相同,故底面积$S_{甲}=S_{乙}=S$。根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,在底面积$S$相同时,压力越小,压强越小,因此$p_{甲} < p_{乙}$。
【答案】
A
【知识点】
液体压强的比较,压力与重力的关系,密度公式应用
【点评】
本题考查特殊容器中液体压强的比较,不能直接套用柱形容器的$p=\rho gh$规律,需先分析液体对容器底部的压力与液体重力的关系,再结合压强公式判断,解题关键是理解非柱形容器中压力与重力的差异。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决这道题,需分两部分分别分析固体压强和液体压力:
1. 分析饮料瓶对桌面的固体压强:饮料瓶对桌面的压力等于瓶子与饮料的总重力,两次放置总重力不变,故压力相等。正立放置时受力面积更大,根据固体压强公式$p=\frac{F}{S}$,压力相同时,受力面积越小压强越大,因此$p_A < p_B$。
2. 分析饮料对瓶底、瓶盖的液体压力:正立放置时,瓶身是柱形,饮料对瓶底的压力等于饮料重力;倒立放置时,瓶身上宽下窄,部分饮料重力由瓶壁承担,饮料对瓶盖的压力小于饮料重力,因此$F_A > F_B$。结合两个结论即可确定正确选项。
【解析】
步骤1:分析饮料瓶对桌面的压强
饮料瓶对水平桌面的压力等于瓶子和饮料的总重力,即$F_{A压桌}=F_{B压桌}=G_{总}$,两次放置总重力不变,因此压力相等。
由图可知,正立放置的受力面积$S_A$大于倒立放置的受力面积$S_B$。
根据固体压强公式$p=\frac{F}{S}$,在压力$F$相同的条件下,受力面积$S$越小,压强$p$越大,因此$p_A < p_B$。
步骤2:分析饮料对瓶底和瓶盖的压力
正立放置(A):瓶身是柱形容器,饮料对瓶底的压力等于饮料的重力,即$F_A=G_{饮料}$。
倒立放置(B):瓶身上宽下窄,部分饮料的重力由瓶壁承受,因此饮料对瓶盖的压力小于饮料的重力,即$F_B < G_{饮料}$。
由此可得$F_A > F_B$。
综上,$p_A < p_B$且$F_A > F_B$,对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
固体压强计算、液体压力分析
【点评】
本题的核心是区分固体与液体压强、压力的分析逻辑:固体压强通常先判断压力(水平面上等于总重),再用$p=\frac{F}{S}$分析压强;液体压力需结合容器形状,判断压力与液体重力的关系,避免混淆两类问题的分析方法。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决这道题,我们可以分两步分析:
1. 比较液体密度:先确定A、B两点的深度关系,由图可知A点的深度$ h_A $大于B点的深度$ h_B $,已知A、B两点压强相等,根据液体压强公式$ p=\rho gh $,在压强$ p $相同时,深度$ h $越大,液体密度$ \rho $越小,由此可判断两种液体的密度大小。
2. 比较桌面受到的压强:桌面受到的压力等于烧杯和液体的总重力,我们可以将液体分为A、B点上方和下方两部分。A、B点上方的液体,由于A、B两点压强相等且烧杯底面积相同,根据$ F=pS $可知,上方液体对容器底部的压力等于自身重力,因此上方液体重力相等;A、B点下方的液体体积相同,结合已得出的密度关系,根据$ G=mg=\rho Vg $可知下方液体的重力关系,进而得到总液体的重力关系,再结合$ p=\frac{F}{S} $($ F $为总压力,等于总重力)判断桌面受到的压强大小。
【解析】
1. 比较液体密度$\boldsymbol{\rho_甲}$和$\boldsymbol{\rho_乙}$:
由图可知,A点的深度$ h_A > h_B $,且A、B两点压强$ p_A = p_B $。
根据液体压强公式$ p=\rho gh $,变形可得$ \rho=\frac{p}{gh} $,在$ p $相同的情况下,$ h $越大,$ \rho $越小,因此$ \boldsymbol{\rho_甲 < \rho_乙} $。
2. 比较桌面受到的压强$\boldsymbol{p_甲}$和$\boldsymbol{p_乙}$:
对于A、B点上方的液体:由于烧杯是柱形容器,液体对A、B点的压力等于上方液体的重力。已知$ p_A = p_B $,烧杯底面积$ S $相同,根据$ F=pS $,可知上方液体的重力$ G_{上甲}=G_{上乙} $。
对于A、B点下方的液体:A、B到杯底高度相同,烧杯底面积相同,因此下方液体体积$ V_{下甲}=V_{下乙} $,又因为$ \rho_甲 < \rho_乙 $,根据$ G=mg=\rho Vg $,可得$ G_{下甲} < G_{下乙} $。
总液体重力:$ G_甲=G_{上甲}+G_{下甲} $,$ G_乙=G_{上乙}+G_{下乙} $,因此$ G_甲 < G_乙 $。
桌面受到的压力:两个烧杯完全相同,总压力$ F_甲=G_{杯}+G_甲 $,$ F_乙=G_{杯}+G_乙 $,所以$ F_甲 < F_乙 $。
根据压强公式$ p=\frac{F}{S} $,烧杯底面积$ S $相同,压力$ F_甲 < F_乙 $,因此$ \boldsymbol{p_甲 < p_乙} $。
综上,$\rho_甲 < \rho_乙$,$ p_甲 < p_乙 $。
【答案】
C
【知识点】
液体压强公式应用、固体压强公式应用
【点评】
本题综合考查了液体压强和固体压强的相关知识,解题的关键是灵活运用液体压强公式分析密度关系,同时将液体合理拆分,通过重力关系推导桌面受到的压力和压强关系,需要学生具备一定的逻辑分析能力。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先,容器对水平桌面的压力等于容器和液体的总重力,即$ F_{桌}=G_{容}+G_{液} $,对桌面的压强$ p_{桌}=\frac{G_{容}+G_{液}}{S} $,由于容器完全相同,底面积$ S $和容器重力$ G_{容} $相同,因此对桌面压强大的容器,其内部液体的重力$ G_{液} $更大。
接着分析液体对容器底的压力:甲容器上宽下窄,液体对容器底的压力$ F_{甲}=ρ_{甲}ghS < G_{甲液} $(侧壁分担部分液体重力);乙容器下宽上窄,液体对容器底的压力$ F_{乙}=ρ_{乙}ghS > G_{乙液} $(侧壁对液体有向下的压力,使容器底承受的压力大于液体重力)。
再逐一分析选项:
若甲对桌面压强大,则$ G_{甲液}>G_{乙液} $,但$ F_{甲}<G_{甲液} $、$ F_{乙}>G_{乙液} $,无法确定$ F_{甲} $与$ F_{乙} $的大小,且液体密度关系不确定,液体对容器底的压强也无法确定,故A、B错误;
若乙对桌面压强大,则$ G_{乙液}>G_{甲液} $,结合$ F_{乙}>G_{乙液} $、$ F_{甲}<G_{甲液} $,可得$ F_{乙}>F_{甲} $;同时$ G_{乙液}=ρ_{乙}gV_{乙}>G_{甲液}=ρ_{甲}gV_{甲} $,因$ V_{乙}<V_{甲} $,故$ ρ_{乙}>ρ_{甲} $,液体深度$ h $相同,由$ p=ρgh $可知$ p_{乙}>p_{甲} $,故C正确,D错误。
【解析】
1. 容器对桌面的受力分析:
容器对水平桌面的压力$ F_{桌}=G_{容}+G_{液} $,压强$ p_{桌}=\frac{F_{桌}}{S}=\frac{G_{容}+G_{液}}{S} $。
因容器完全相同,故$ G_{容} $、$ S $均相同,因此对桌面压强大的容器,其液体重力$ G_{液} $更大。
2. 液体对容器底的压力分析:
甲容器上宽下窄:液体对容器底的压力$ F_{甲}=ρ_{甲}ghS $,而液体重力$ G_{甲液}=ρ_{甲}gV_{甲} $,因$ V_{甲}>hS $,故$ F_{甲}<G_{甲液} $;
乙容器下宽上窄:液体对容器底的压力$ F_{乙}=ρ_{乙}ghS $,液体重力$ G_{乙液}=ρ_{乙}gV_{乙} $,因$ V_{乙}<hS $,故$ F_{乙}>G_{乙液} $。
3. 逐一分析选项:
选项A:若甲对桌面压强大,则$ G_{甲液}>G_{乙液} $,但$ F_{甲}<G_{甲液} $、$ F_{乙}>G_{乙液} $,无法确定$ F_{甲} $与$ F_{乙} $的大小,A错误;
选项B:若甲对桌面压强大,$ G_{甲液}=ρ_{甲}gV_{甲}>G_{乙液}=ρ_{乙}gV_{乙} $,因$ V_{甲}>V_{乙} $,无法确定$ ρ_{甲} $与$ ρ_{乙} $的大小,液体深度$ h $相同,由$ p=ρgh $可知,液体对容器底的压强无法确定,B错误;
选项C:若乙对桌面压强大,则$ G_{乙液}>G_{甲液} $,结合$ F_{乙}>G_{乙液} $、$ F_{甲}<G_{甲液} $,可得$ F_{乙}>F_{甲} $,即液体对容器底的压力一定较大,C正确;
选项D:若乙对桌面压强大,$ G_{乙液}=ρ_{乙}gV_{乙}>G_{甲液}=ρ_{甲}gV_{甲} $,因$ V_{乙}<V_{甲} $,故$ ρ_{乙}>ρ_{甲} $,液体深度$ h $相同,由$ p=ρgh $可知$ p_{乙}>p_{甲} $,D错误。
【答案】
C
【知识点】
固体压强计算、液体压强与压力分析
【点评】
本题考查固体压强与液体压强的综合应用,关键在于区分容器对桌面的压强(固体压强,总重力除以底面积)和液体对容器底的压强、压力(需结合容器形状分析压力与液体重力的关系),同时要明确容器形状对液体体积、压力的影响。
【难度系数】
0.6