例1(潍坊)下列图像中,能正确描述液体压强与深度关系的是( )
解析:液体内部各个方向都有压强,液体内部压强与“液体的深度”和“液体的密度”有关,当液体深度(h)为零时,压强(P)为零,在液体内部随着深度的增加,压强增大。选项A反应的是“随着深度的增加,压强减小”,选项C“当深度为零时,压强不为零”,选项D“压强与深度无关”都不符合液体内部压强的规律,只有选项B符合要求,且能从图像上看出同种液体内部压强与液体的深度成正比,反应在P──h图像上是一条过原点的直线。
答案:B
点评:用物理图像反应物理规律是一种比较简洁的方法。物理图像承载的信息量大,可以使问题简化、明了。同学们在学习的过程中要学会使用物理图像表示物理规律。
例2(烟台)如图所示,是某同学研究液体压强时,绘制的甲乙两种液体的压强与深度的关系图象。由图可知,甲乙两种液体密度的大小关系为___________,其中_______液体是水。(取)
解析:此题可以从两个方面进行求解。①选取特殊的点分别计算甲、乙具体的密度值:选取,
;
,
。由公式
,可以得到:
,分别代入数据计算可得:
,
,所以
,乙是水。②由公式
可知,对于不同液体在压强P相同时,液体的深度h与液体的密度ρ成反比。可以在图像上选取压强相同的点,然后比较深度的大小即可得到答案。如选
,则
,
,所以:
。
答案:,乙
点评:此题图像的信息量大,解决问题的途径有多种,在具体的解题时可以灵活选择。
例3(仙桃)甲、乙两种物质的质量m与体积V的关系如图所示。在水平桌面上竖直放置着由甲、乙两种物质分别制成的相同高度的实心圆柱体,质量比是1:5。那么甲、乙两种物质的密度之比是,甲、乙两圆柱体对桌面产生的压强之比是。
解析:①由图像选取两个特殊的点:,
,
利用公式
代入数据可以分别计算出甲乙的密度为:
,
,所以密度之比为3:1;②甲、乙两圆柱体对桌面产生的压强之比可以使用公式
进行判断,其中
在数值上等于物重
的大小,可以很容易地从题目中得到两者
的关系,但还需要知道受力面积
的关系,计算比较繁琐、复杂。而对于形状规则的实心几何形体,其对水平面的压强可以使用公式
进行解题。以此题为例推导如下:设
为圆柱体的密度,
为圆柱体的高度,则圆柱体对水平地面的压强
的表达式:
。
答案:3:1 3:1
点评:将密度图像问题与固体的压强进行结合,体现出一定的综合性,对学生的要求较高。对于一些和圆柱体类似的几何体,如正方体、长方体等,放在水平地面上时,对地面的压强只与物体的高和密度有关,而与底面积无关。在以后的一些习题中可以使用此结论进行解题,可以使问题简化、更方便解题,解题的关键是要选取恰当的公式。
反馈练习
1.(徐州)图1是甲、乙两种液体内部压强与深度关系的图像。设液体甲的密度为ρ甲,液体乙的密度为ρ乙,则ρ甲和ρ乙的关系是( B )
A.ρ甲<ρ乙
B.ρ甲>ρ乙
C.ρ甲=ρ乙
D.无法确定
2.(北京密云)小华同学通过实验探究某液体内部的压强与深度的关系,根据实验数据绘出了如图所示的图像。
(1)该液体50cm深处的压强是5×103Pa。
(2)该液体的密度是1×103kg/m3。
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