黃繼奎
類型題一:以理解深度h為紐帶的液體壓強比較
【解題策略】(1)理解液體的深度h的內(nèi)涵:深度h是指從自由液面到所研究點的豎直距離。(2)利用p = ρgh進行分析判斷。
例1 (原創(chuàng))如圖1,水中的魚距離湖底、石頭距離湖面均為5 m,它們受到水的壓強大小關(guān)系為( )。
A. 魚受到的壓強大? ? B. 石頭受到的壓強大
C. 魚和石頭受到的壓強相等 D. 條件不足,無法比較
解析:由圖1可知,石頭在水中的深度大于魚在水中的深度,由于同種液體密度不變,根據(jù)p = ρgh可知,石頭在水中受到的壓強大。答案:B。
類型題二:以深度變化量為紐帶的液體壓強變化量比較
【解題策略】(1)分析深度變化量的變化趨勢。(2)根據(jù)[Δ]p = ρg[Δ]h分析判斷液體壓強變化量。
例2? ?(2022·貴州·安順)如圖2所示,將一個密閉的圓柱形空筒放在裝有水的深桶中,用手慢慢把它豎直壓入水中(水未溢出)。在空筒完全浸入水中之前,空筒每下降相同距離,下列說法正確的是( )。
A. 桶底受到水的壓強的增加量不變
B. 桶底受到水的壓強的增加量變大
C. 空筒底部受到水的壓強的增加量不變
D. 空筒底部受到水的壓強的增加量變小
解析:在空筒完全浸入水中之前,空筒下降時,水面會隨之升高,由于桶的橫截面積下小上大,空筒每下降相同距離,水面上升的高度變化量和筒浸入水中深度的增加量變小,根據(jù)Δp = ρgΔh可知,桶底受到水的壓強增加量和空筒底部受到水的壓強增加量均會變小,故D正確。答案:D。
類型題三:柱形容器底部所受液體壓強比較
【解題策略】(1)明確柱形容器底部所受液體的壓力和液重的大小關(guān)系:F = G液。(2)利用p = [FS]進行分析判斷。
例3 (原創(chuàng))如圖3所示,在甲、乙兩個圓柱形容器中分別盛有質(zhì)量相同的水和酒精,則甲、乙兩個容器底部受到的壓強大小關(guān)系p甲
類型題一:以理解深度h為紐帶的液體壓強比較
【解題策略】(1)理解液體的深度h的內(nèi)涵:深度h是指從自由液面到所研究點的豎直距離。(2)利用p = ρgh進行分析判斷。
例1 (原創(chuàng))如圖1,水中的魚距離湖底、石頭距離湖面均為5 m,它們受到水的壓強大小關(guān)系為( )。
A. 魚受到的壓強大? ? B. 石頭受到的壓強大
C. 魚和石頭受到的壓強相等 D. 條件不足,無法比較
解析:由圖1可知,石頭在水中的深度大于魚在水中的深度,由于同種液體密度不變,根據(jù)p = ρgh可知,石頭在水中受到的壓強大。答案:B。
類型題二:以深度變化量為紐帶的液體壓強變化量比較
【解題策略】(1)分析深度變化量的變化趨勢。(2)根據(jù)[Δ]p = ρg[Δ]h分析判斷液體壓強變化量。
例2? ?(2022·貴州·安順)如圖2所示,將一個密閉的圓柱形空筒放在裝有水的深桶中,用手慢慢把它豎直壓入水中(水未溢出)。在空筒完全浸入水中之前,空筒每下降相同距離,下列說法正確的是( )。
A. 桶底受到水的壓強的增加量不變
B. 桶底受到水的壓強的增加量變大
C. 空筒底部受到水的壓強的增加量不變
D. 空筒底部受到水的壓強的增加量變小
解析:在空筒完全浸入水中之前,空筒下降時,水面會隨之升高,由于桶的橫截面積下小上大,空筒每下降相同距離,水面上升的高度變化量和筒浸入水中深度的增加量變小,根據(jù)Δp = ρgΔh可知,桶底受到水的壓強增加量和空筒底部受到水的壓強增加量均會變小,故D正確。答案:D。
類型題三:柱形容器底部所受液體壓強比較
【解題策略】(1)明確柱形容器底部所受液體的壓力和液重的大小關(guān)系:F = G液。(2)利用p = [FS]進行分析判斷。
例3 (原創(chuàng))如圖3所示,在甲、乙兩個圓柱形容器中分別盛有質(zhì)量相同的水和酒精,則甲、乙兩個容器底部受到的壓強大小關(guān)系p甲 (選填“<”“>”或“=”)p乙。
解析:柱形容器底部受到的壓力等于液體的重力,由于水和酒精的質(zhì)量相等,則F甲 = F乙;因為S甲> S乙,由p = [FS]可知,p甲 < p乙。答案: <。
類型題四:柱形容器等高點處的液體壓強比較
【解題策略】(1)明確高度和深度的不同內(nèi)涵:深度是自由液面到研究點的豎直距離;高度是液體底部到研究點的豎直距離。(2)根據(jù)已知條件判斷不同液體的密度大小關(guān)系,進而比較等高度的不同液柱所產(chǎn)生的壓強大小關(guān)系。(3)等高點的壓強等于容器底部所受壓強與等高度液柱所產(chǎn)生的壓強之差。
例4 如圖4,兩圓柱形容器甲和乙放在水平桌面上,甲容器底面積大于乙容器底面積,它們分別裝有體積相等的液體,甲容器中液體的密度為ρ甲,乙容器中液體的密度為ρ乙。液體內(nèi)A、B兩點到容器底部的距離相等,其壓強分別為pA、pB。若兩容器底部受到的液體壓強相等,則下列正確的是( )。
A. ρ甲 < ρ乙,pA < pB? ? ? B. ρ甲 < ρ乙,pA > pB
C. ρ甲 > ρ乙,pA = pB? ? ? ? D. ρ甲 > ρ乙,pA < pB
解析:由題意知兩容器底部受到的液體壓強相等p甲 = p乙,由圖知甲液體的深度小于乙液體的深度,由p = ρgh知ρ甲 > ρ乙;由題意知液體內(nèi)A、B兩點到容器底部的距離相等,根據(jù)p = ρgh知pA下 > pB下,由于p甲 = pA + pA下,p乙 = pB + pB下,且p甲 = p乙,所以pA < pB。答案:D。
類型題五:圓臺形容器底部所受液體壓力比較
【解題策略】(1)將圓臺形容器底部所受液體壓力轉(zhuǎn)換為圓柱形容器底部所受的壓力。(2)比較圓柱形液柱重與原液重的大小關(guān)系。
例5 (原創(chuàng))如圖5甲,置于水平桌面的密閉圓臺形容器中裝有一定質(zhì)量的水,此時水對容器底部的壓力為F甲,將容器倒置如圖5乙所示,此時容器底部受到的壓力為F乙。則F甲 (選填“>”“<”或“=”)F乙。
解析:正放時,液體對容器底部的壓力F = pS = ρghS,可見圓臺形容器底部所受液體壓力在數(shù)值上等效于同底、等深的柱形容器中的液重,如圖6丙、圖6丁中的深色區(qū)域。則F甲 < G液,F(xiàn)乙 > G液,則F甲 < F乙。答案:<。
(選填“<”“>”或“=”)p乙。
解析:柱形容器底部受到的壓力等于液體的重力,由于水和酒精的質(zhì)量相等,則F甲 = F乙;因為S甲> S乙,由p = [FS]可知,p甲 < p乙。答案: <。
類型題四:柱形容器等高點處的液體壓強比較
【解題策略】(1)明確高度和深度的不同內(nèi)涵:深度是自由液面到研究點的豎直距離;高度是液體底部到研究點的豎直距離。(2)根據(jù)已知條件判斷不同液體的密度大小關(guān)系,進而比較等高度的不同液柱所產(chǎn)生的壓強大小關(guān)系。(3)等高點的壓強等于容器底部所受壓強與等高度液柱所產(chǎn)生的壓強之差。
例4 如圖4,兩圓柱形容器甲和乙放在水平桌面上,甲容器底面積大于乙容器底面積,它們分別裝有體積相等的液體,甲容器中液體的密度為ρ甲,乙容器中液體的密度為ρ乙。液體內(nèi)A、B兩點到容器底部的距離相等,其壓強分別為pA、pB。若兩容器底部受到的液體壓強相等,則下列正確的是( )。
A. ρ甲 < ρ乙,pA < pB? ? ? B. ρ甲 < ρ乙,pA > pB
C. ρ甲 > ρ乙,pA = pB? ? ? ? D. ρ甲 > ρ乙,pA < pB
解析:由題意知兩容器底部受到的液體壓強相等p甲 = p乙,由圖知甲液體的深度小于乙液體的深度,由p = ρgh知ρ甲 > ρ乙;由題意知液體內(nèi)A、B兩點到容器底部的距離相等,根據(jù)p = ρgh知pA下 > pB下,由于p甲 = pA + pA下,p乙 = pB + pB下,且p甲 = p乙,所以pA < pB。答案:D。
類型題五:圓臺形容器底部所受液體壓力比較
【解題策略】(1)將圓臺形容器底部所受液體壓力轉(zhuǎn)換為圓柱形容器底部所受的壓力。(2)比較圓柱形液柱重與原液重的大小關(guān)系。
例5 (原創(chuàng))如圖5甲,置于水平桌面的密閉圓臺形容器中裝有一定質(zhì)量的水,此時水對容器底部的壓力為F甲,將容器倒置如圖5乙所示,此時容器底部受到的壓力為F乙。則F甲_______________(選填“>”“<”或“=”)F乙。
解析:正放時,液體對容器底部的壓力F = pS = ρghS,可見圓臺形容器底部所受液體壓力在數(shù)值上等效于同底、等深的柱形容器中的液重,如圖6丙、圖6丁中的深色區(qū)域。則F甲 < G液,F(xiàn)乙 > G液,則F甲 < F乙。答案:<。