壓強和浮力是初中物理力學中重點知識,也是中考的必考點,常以選擇題、填空題、實驗探究題和計算題等各種題型出現,現對壓強和浮力的變化進行分析,總結通法,起拋磚引玉的作用。
例:(2019西寧)同一水平面上的甲、乙兩個相同的容器盛有不同的液體,將兩個相同的物塊分別放入兩容器中。當兩物塊靜止時,兩容器中液面恰好相平,兩物塊所處的位置如圖所示。則( )
A.甲容器中液體的密度較大
B.乙容器底部受到液體的壓力較大
C.甲容器中物塊排開液體的重力較大
D.乙容器對水平面的壓強較小
解析 將兩個相同的物塊分別放入兩個相同的容器中,當兩物塊靜止時,甲容器中的物塊懸浮,說明物塊的密度等於甲容器中的液體密度,即ρ物=ρ甲液,乙容器中的物塊漂浮在液面上,說明物塊的密度小於乙容器中的液體密度,即ρ物<ρ乙液,兩物塊密度相同,所以甲容器中液體的密度小於乙容器中液體的密度,即ρ甲液<ρ乙液。選項A錯誤。
由於ρ甲液<ρ乙液,兩容器中液面相平,即h甲=h乙,根據p=ρgh可得液體對容器底的壓強p甲<p乙,甲乙容器相同,則S甲=S乙,根據F=pS得,溶液對容器底部的壓力F甲<F乙,故選項B正確。
甲容器中的物塊懸浮,則F甲浮=G物,乙容器中的物塊漂浮在液面上,則F乙浮=G物,所以F甲浮=F乙浮,阿基米德原理得F浮=G排,所以G甲排=G乙排,故選項C錯誤
由於兩容器相同,液面相平,物塊在甲中懸浮,在乙中漂浮,所以甲容器中液體的體積小於乙容器中液體的體積,即V甲液<V乙液,由於ρ甲<ρ乙,由G=ρVg得,G甲液<G乙液,容器放在水平面上,所以容器對水平面的壓力等於容器的總重,即F甲′= G容+G甲液+G物,F乙′= G容+G乙液+G物,從而得出F甲′< F乙′,由於水平面的受力面積都等於容器的底面積,根據p=F/S得甲容器對水平面的壓強小於乙容器對水平面的壓強,即p甲′<p乙′,故選項D錯誤。
綜上所述,正確答案為選項B
解題反思:分析液體的壓力、壓強關係時,往往首先根據液體壓強公式p=ρgh利用液體的密度和深度關係分析出壓強關係,再根據F=pS分析出液體對容器底的壓力關係;在分析容器對水平面的壓力、壓強關係時,往往先分析壓力關係,把容器及其中的液體或固體看成一個整體,F=G總,得出壓力關係,再根據壓強公式p=F/S結合受力面積關係分析出壓強關係。分析浮力關係時,往往先確定物體所處的狀態(漂浮、懸浮或沉底)然後結合阿基米德原理進行分析判斷。
練習
1.(2019巴中)兩個完全相同容器內分別盛滿不同的液體,現將兩個完全相同的小球輕輕放入容器中,小球靜止後的狀態如圖所示,則液體對容器底部的壓強關係是p甲 p乙;兩小球所受的浮力關係是F甲 F乙.(選填「>」、「<」或「=」)。
答案 <;<