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不变
$<$
$=$
$>$
D
D
D
B
【分析】
(1) 溢水杯原本盛满液体,放入小球后液面高度不变,结合液体压强公式,可知液体对容器底部的压强变化;
(2) 根据阿基米德原理,结合小球在甲中沉底、乙中漂浮时浮力与自身重力的关系,比较溢出液体质量的大小;
(3) 依据漂浮和悬浮的浮沉条件判断浮力大小;再通过分析容器对桌面的压力,结合液体密度关系,比较容器对桌面的压强大小。
【解析】
(1) 溢水杯盛满液体,放入小球后溢出液体,液面高度$ h $保持不变,液体密度$ \rho_{液} $不变,根据液体压强公式$ p=\rho_{液}gh $,可知液体对容器底部的压强不变。
(2) 根据阿基米德原理$ F_{浮}=G_{排}=m_{排}g $:
小球在甲中沉底,说明$ F_{1}<G_{球} $,即$ m_{1}g<G_{球} $,可得$ m_{1}<\frac{G_{球}}{g} $;
小球在乙中漂浮,说明$ F_{2}=G_{球} $,即$ m_{2}g=G_{球} $,可得$ m_{2}=\frac{G_{球}}{g} $;
因此$ m_{1}<m_{2} $。
(3) 小球在甲中漂浮,根据浮沉条件可知$ F_{1}=G_{球} $;小球在乙中悬浮,根据浮沉条件可知$ F_{2}=G_{球} $,故$ F_{1}=F_{2} $。
容器对桌面的压力:
放入小球后,容器对桌面的压力$ F_{压}=G_{容}+G_{液原}+G_{球}-G_{排} $,由阿基米德原理知$ G_{排}=F_{浮}=G_{球} $,因此$ F_{压}=G_{容}+G_{液原} $。
小球在甲中漂浮,$ \rho_{球}<\rho_{1} $;在乙中悬浮,$ \rho_{球}=\rho_{2} $,故$ \rho_{1}>\rho_{2} $。
溢水杯相同且盛满液体,液体体积$ V $相同,由$ G=mg=\rho Vg $可知$ G_{液甲}>G_{液乙} $,则$ F_{压甲}=G_{容}+G_{液甲}>F_{压乙}=G_{容}+G_{液乙} $。
容器底面积$ S $相同,根据$ p=\frac{F}{S} $,可得$ p_{1}>p_{2} $。
【答案】
(1) 不变 (2) < (3) = >
【知识点】
液体压强计算、阿基米德原理、物体浮沉条件
【点评】
本题综合考查液体压强、阿基米德原理和物体浮沉条件的应用,需准确分析不同状态下浮力、重力的关系,以及容器对桌面压力的变化,理清各物理量间的逻辑关系是解题关键。
【难度系数】
0.6
解:
1. 浮力比较:由图知,A完全浸没,B漂浮,且$V_A>V_B$,则$V_{A排}=V_A$,$V_{B排}<V_B<V_A$,即$V_{A排}>V_{B排}$。根据$F_浮=\rho_液gV_排$,得$F_A>F_B$。
2. 压强比较:A下沉,$\rho_A>\rho_水$;B漂浮,$\rho_B<\rho_水$,故$\rho_A>\rho_B$。A、B为正方体且$V_A>V_B$,则边长$a_A>a_B$。对桌面压强$p=\rho ga$,因$\rho_A>\rho_B$且$a_A>a_B$,得$p_A>p_B$。
结论:$F_A>F_B$,$p_A>p_B$,选D。
A. 小球在甲中悬浮,$F_{甲}=G$;在乙中漂浮,$F_{乙}=G$,故$F_{甲}=F_{乙}$,A错误。
B. 小球在甲中悬浮,$\rho_{甲}=\rho_{球}$;在乙中漂浮,$\rho_{乙}>\rho_{球}$,则$\rho_{甲}<\rho_{乙}$。液面相平,$h$相同,由$p=\rho gh$得$p_{甲}<p_{乙}$,容器底面积$S$相同,由$F'=pS$得$F'_{甲}<F'_{乙}$,B错误。
C. 由B分析知$\rho_{甲}<\rho_{乙}$,C错误。
D. 容器质量相同,小球相同,$G_{容}$、$G_{球}$相同。容器底面积相同,乙液体体积大于甲(乙容器上宽下窄),且$\rho_{乙}>\rho_{甲}$,由$m=\rho V$得$m_{乙液}>m_{甲液}$,$G_{乙液}>G_{甲液}$。总重力$G_{总甲}=G_{容}+G_{甲液}+G_{球}$,$G_{总乙}=G_{容}+G_{乙液}+G_{球}$,则$G_{总甲}<G_{总乙}$。对桌面压力$F=G_{总}$,由$p=\frac{F}{S}$得$p_{甲}<p_{乙}$,D正确。
答案:D
【分析】
要解决这道题,需结合受力分析、阿基米德原理、压强压力的变化规律逐一分析选项:
1. 分析浮力大小:先对两个小球进行受力分析,结合细线的拉力方向(甲图细线向上拉小球,乙图细线向下拉小球),得出浮力与重力的关系,再根据阿基米德原理判断液体密度关系;
2. 分析容器底部压力和容器对桌面的压强变化:采用整体法分析,判断剪断细线前后整体的总重力或受力变化,进而确定压力、压强的变化。
【解析】
逐一分析各选项:
选项A:
小球A受向下的重力$G$、向上的浮力$F_1$、向上的细线拉力$T$,受力平衡:$F_1 + T = G$,即$F_1 = G - T$;
小球B受向下的重力$G$、向上的浮力$F_2$、向下的细线拉力$T'$,受力平衡:$F_2 = G + T'$;
因此$F_2 > F_1$,A错误。
选项B:
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,两小球完全相同,$V_{排}$相等,由$F_2 > F_1$可知$\rho_{乙}gV > \rho_{甲}gV$,即$\rho_{乙} > \rho_{甲}$,B错误。
选项C:
剪断细线前,甲容器对桌面的压力为容器、液体、小球的总重力减去细线拉力$T$(拉力为外部力);剪断细线后,小球A因$\rho_{甲}<\rho_{球}$下沉至容器底部,此时容器对桌面的压力等于容器、液体、小球的总重力,压力变大,容器底部受到的压力也变大,C错误。
选项D:
剪断细线前,乙容器对桌面的压力等于容器、液体、小球的总重力(细线拉力为内部力,不影响整体受力);剪断细线后,小球B因$\rho_{乙}>\rho_{球}$上浮至漂浮状态,整体总重力仍为容器、液体、小球的总重力,压力不变。容器底面积不变,根据$p=\frac{F}{S}$,乙容器对桌面的压强不变,D正确。
【答案】
D
【知识点】
阿基米德原理;受力分析;压强与压力变化
【点评】
本题考查浮力、压强的综合应用,关键是正确对小球进行受力分析,区分内部力与外部力对整体压力的影响,结合阿基米德原理判断液体密度关系,需注意整体法的灵活运用。
【难度系数】
0.6
解:三块橡皮泥质量相等,重力$G$相等。
甲漂浮,$F_{甲}=G$;乙沉底,$F_{乙}<G$;丙悬浮,$F_{丙}=G$,故$F_{甲}=F_{丙}>F_{乙}$。
由$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$,得$V_{甲}=V_{丙}>V_{乙}$。
初始水质量相同,体积相同,$V_{排}$越大,水面越高,容器相同,由$p=\rho gh$,$p_{甲}=p_{丙}>p_{乙}$。
烧杯对桌面压力$F'=G_{总}=G_{杯}+G_{水}+G_{泥}$,三者相等,故$F'_{甲}=F'_{乙}=F'_{丙}$。
结论:B正确。
答案:B