内容正文:
主题二 力学
专题10 压强
01考情透视·目标导航
02知识导图·思维引航
03考点突破·考法探究
考点一 压强
考点二 液体压强
考点三 大气压强
考点四 流体压强与流速关系
04题型精研·考向洞悉
题型一 压强
考向01:探究影响压力作用效果的因素
考向02:压力、压强及其计算
考向03:减小或增大压强的方法
题型二 液体压强
考向01:液体内部压强的特点
考向02:液体压强相关计算
考向03:连通器
题型三 大气压强
考向01:大气压强与应用
考向02:大气压强的测量
题型四 流体压强与流速关系
考向01:流体压强现象
考向02:飞机的升力
05分层训练·巩固提升
基础巩固
能力提升
考点内容
课标要求
考查频次
命题预测
探究压力作用效果的影响因素
通过实验,理解压强
固体压强(10年6考,0.75~4分)
《压强》是力学部分的重点内容,也是学生学习过程中较难的部分,尤其是压强的相关计算是学生学习的重点和难点。对压强的学习应和生产和生活中的实例相结合,为此,在备考中,考生应注重所学概念和规律在实际生活中的应用。
本单元常考题型有:选择题、填空题、实验探究题、计算题和综合题等。
主要命题点有:探究压力作用效果的影响因素、压强及其计算、增大或减小压强的方法、探究液体内部压强的特点、液体压强的计算、连通器、大气压强及其应用、流体压强与流速关系等
压强及其计算
增大、减小压强的方法
知道增大和减小压强的方法,了解压强在生产、生活中的应用
探究液体内部压强的特点
探究并了解液体压强与哪些因素有关
液体压强(10年5考0.75~2分)
液体压强及其计算
了解液体压强的应用实例
连通器
知道连通器的特点及生活中应用连通器的实例
大气压强的存在及应用
知道大气压强及其与人类生活的关系,了解大气压强的测量方法
大气压强流体强与流速的关系(10年6考,1~6分)
大气压强的测量
生活中流体压强现象
了解流体压强与流速的关系及其在生产生活中的应用
飞机的升力
考点一 压强
一、压力
概念
释义
压力
物体间由于发生挤压而垂直作用在受力面上的力
压力产生的条件
两个物体必须接触,而且有挤压的作用
压力的方向
垂直于受力物体表面并指向被压物体
作用点
被压物体的受力面上,作用点等效作用在接触面中心
压力的性质
压力是相互接触的物体彼此挤压对方使物体表面发生弹性形变而产生的力,属于弹力
压力与重力
只有物体处于水平面且在竖直方向只受重力和支持力时,物体对水平面压力的大小、方向才跟重力的大小、方向相同,但压力不是重力
二、压强
概念
释义
压强
物体所受压力与受力面积之比(比值定义法)
物理意义
表示压力作用效果的物理量
公式
。F-压力,单位为N;S-受力面积,单位m2;p-压强(单位Pa)
单位
帕斯卡,简称帕,用符号Pa表示
变形公式
根据公式及其变形公式F=pS、可以进行压强、压力和受力面积的计算
公式的应用
为压强的定义式,运用于所有状态下的压强的计算
根据公式及其变形公式F=pS、可以进行压强、压力和受力面积的计算
公式中的“S”为受力面积,是指两个物体实际的接触面积。常见面积单位换算关系为:1m2=104cm2=106mm2
公式中的“F”为压力,不是重力,但受力面积为水平面且物体在竖直方向只受重力和支持力时,压力大小等于重力大小
三、怎样增大或减小压强
1.增大压强
(1)受力面积一定时,增大压强:①给压路机装上质量很大的碾子;②利用重锤钉钉子;③刹车时用力握住车闸。
(2)压力一定时,减小受力面积:①刀斧、切屑工具的刀片都会磨的很薄;②图钉(如图甲)、针、锯齿的尖端加工得很尖。
(3)增大压力同时减小受力面积:砍柴时,斧头磨得很锋利,同时加大力量。
2.减小压强
(1)受力面积一定时,减小压力:现代建筑中广泛使用空心砖。
(2)压力一定时,增大受力面积:①高楼大厦的地基很宽;②载重汽车有很宽大的轮子;③铁轨下铺设枕木(如图乙所示);④滑雪时穿上滑雪板。
(3)减小压力的同时增大受力面积:学生背书包上学时尽量少装物品,并选用背带较宽的书包(如图丙)。
考点二 液体压强
一、液体压强
液体压强的产生
液体受到重力作用,液体具有流动性
探究液体内部压强的特点
(1)U型管压强计:当将压强计的探头放入液体内部时,探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变,使U性管两侧液面产生高度差。两侧液面的高度差越大,表明探头处橡皮膜受到的压强越大
物理方法
控制变量法:(1)控制探头的深度、液体的密度相同,改变压强计探头的方向;(2)控制液体的密度、探头的方向相同,改变探头的深度;(3)控制探头在液体中的深度、方向相同,改变液体的密度
转换法:研究内部压强的规律时,通过压强计中U型管两侧液面的高度差来反映液体压强的大小
液体内部压强的特点
液体内部向各个方向都有压强,在同种液体的同一深度,向各个方向的压强都相等
同种液体内部的压强随深度的增大而增大
液体内部压强的大小还跟液体密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大
二、液体压强的大小
1.液体压强的大小
公式
p=ρgh
物理量与单位
(1)压强:用p表示,单位帕斯卡(Pa);
(2)液体的密度:用ρ表示,单位千克每立方米(kg/m3);
(3)重力常数:用g表示,单位牛顿每千克(N/kg);
(4)液体的深度:用h表示,单位米(m)
对液体压强的理解
(1)由公式p=ρgh可知,在g值不变的情况下,液体压强只与密度和深度有关,与质量、体积无关
(2)液体深度是指液体中被研究的点到液体自由液面的竖直距离
(3)公式p=ρgh适用于静止、均一的液体,不适用于流动的液体
(4)均质、实心、竖直的柱状固体(如长方体、正方体、圆柱体、棱柱体等)对水平面的压强p=ρ固gh是求固体压强的已知特殊情况,而液体压强公式p=ρgh适用于计算任何静止、均一的液体产生的压强
2.液体对容器底的压力与液体自身重力的关系:容器的形状是多种多样的,但可以归纳为如图所示三种基本类型。在求液体对容器底部的压力或压强时,我们可以根据需要,灵活运用相应公式进行计算。
容器类型
容器底部受到液体压力的定性分析
容器底部受到液体压力的等量分析
由于液体所受重力的方向是竖直向下的,可以认为柱状容器中液体重力全部作用在容器底部,所以F压=G液
液体对容器底部的压力:F压=pS=ρghS=ρgV柱,即F压=G液(V柱指液柱的体积)
在口大底小的敞口容器中,柱状线外部一部分液体的重力作用在斜面的侧壁上,液体对容器底的压力只等于以其底面积大小形成的柱状的重力,所以F压<G液
液体对容器底的压力:F压=pS=ρghS=ρgV柱=G柱,F压=G柱<G液,即F压<G液,(V柱、G柱指以容器底面积大小形成的液柱的体积和重力)
口小底大的缩口容器中,侧壁会受到液体垂直侧面斜向上的压力,因为物体间力的作用是相互的,所以侧壁不但不起支持液体的作用,反而给液体施加了一个斜向下的压力,于是容器底部不但要承受液体的重力,而且还要承受侧壁对液体施加的向下的压力,所以F压>G液
液体对容器底的压力:F压=pS=ρghS=ρgV柱=G柱,F压=G柱>G液,即F压>G液,(V柱、G柱指以容器底面积大小形成的液柱的体积和重力)
三、连通器
1.连通器:上端开口、下端连通的容器叫做连通器。
2.连通器的特点:连通器里装入同种液体,当液体部流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的。
3.连通器的应用
茶壶的壶身和壶嘴构成连通器,方便倒水
下水弯的U型“反水弯”是一个连通器,阻挡下水道的异味进入室内
锅炉水位计的玻璃管和锅炉构成连通器,可显示锅炉内的水位
水塔和自来水管构成连通器,将水送到千家万户
过路涵洞是一个连通器,使水从道路一侧流到另一侧
养殖场的自动加水器实质上也是一个连通器,可保持饮水槽内水位不变
船闸利用连通器原理实现船只通航
考点三 大气压强
一、大气压强
大气压强的产生
气体受到重力作用,气体具有流动性
大气压强的特点
大气向各个方向都有压强
在同一高度向各个方向的压强相等
我们没有感受到大气压,这是因为人身体内外空气相通,身体各部位内外所受的压力相同,内外平衡
大气压与海拔高度:(1)海拔越高,气压越小,在海波3000m内,每升高10m,大气压越减小100Pa;(2)海平面附近的大气压越等于标准大气压
大气压与气象:(1)晴天的大气压比阴雨天的高;(2)冬天的大气压比夏天的高
二、大气压的测量
1.托里拆利实验
测量方法
将一个约1m长、一端封闭的玻璃管里灌满水银,用手指将管口堵住(如图甲所示),然后倒插在水银槽中(如图乙所示)。放开手指,管内水银面下降到一定高度时不再下降,这时管内外水银面高度差约为760mm,水银处于静止状态(如图丙所示)。
实验过程
丁图,玻璃管倾斜,水银柱长度变长,但竖直高度差不变
实验分析
玻璃管上端为真空,没有大大气压,管外水银面的上方是空气,玻璃管内的水银面之所以能够高于水银槽内的水银面,是因为大气压支撑管内这段水银柱使它不会落下
实验结论
大气压的数值等于它支撑的这段水银柱产生的压强,即p大气=p水银=ρ水银gh
交流讨论
我们通常把760mm高的水银柱产生的压强叫做标准大气压,用字母p0表示;
p0=ρ水银gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa;
这个实验最早是由意大利科学家托里拆利完成的,所以该实验被称为托里拆利实验
2.对托里拆利实验的认识
(1)玻璃管中要充满水银,不能混有气泡。若玻璃管内混入少量空气,由于这部分空气也有压强,管内水银面的高度差会变小,使测得的大气压强值会偏小。
(2)水银柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差,不是指管内水银柱的长度,所以实验过程中,只要测量正确(测量高度差),玻璃管是否倾斜不影响实验结果。
(3)做托里拆利实验时,不易选用粗管,原因是:①耗用水银多;②不容易堵住玻璃管口,易漏气。
(4)管内水银柱的高度与大气压的大小有关,而与管的粗细、长度、形状等无关。
(5)玻璃管管口在水银槽内的深度不影响实验结果,稍微向上提或向下按玻璃管,只能改变管内水银柱上方真空部分的体积,而水银柱的高度不变。
(6)若在管的顶端开一小孔,则玻璃管和水银槽构成连通器,管中液面会下降,最终管内外液面相平。
三、大气压的应用
1.活塞式抽水机的工作原理:活塞式抽水机是利用大气压工作的,通过活塞在圆筒中往复运动不断地将水抽取上来。
2.生活中的“吸力”:日常生活中的吸盘挂物中的“吸”、钢笔吸墨水中的“吸”、吸管吸饮料的中的“吸”,都不是“吸力”的作用,“吸力”是不存在的,实际上是大气压强的作用。
考点四 流体压强与流速关系
一、流体压强与流速关系
1.流体:物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。
2.流体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小,流速越小的位置压强越大。
(1)在硬币上方沿水平方向吹气,硬币会向上跳起,并随着气流向前运动,飞跃障碍物
(2)在两张纸之间向下吹气,观察到两张纸向中间靠拢
(3)纸条一端贴近下嘴唇,用力向前方吹气,观察到纸条飘起
(4)在水平放置的两根筷子之间放上两个乒乓球,通过塑料管像两球中间吹气,观察到乒乓球向中间靠拢
(5)将两只小纸船放入水盆中,用针管向两船之间冲水,观察到两只小船向中间靠拢
(6)在倒置的漏斗里放一个乒乓球,并用手指托住,然后从漏管用力向下吹气,将手指移开,发现乒乓球掉不下来
(7)“香蕉球”:足球在飞行时快速旋转,旋转带动球面附近的空气一起流动,在旋转气流方向和迎面气流方向相同的一侧,形成相对低压区,另一侧形成相对高压区,足球在两侧压力差的作用下发生偏转,沿弧线前进。
(8)“气流喷壶”:水平管中的空气流速大,导致竖直细管最上端管口处压强减小,水在大气压的作用下上升并进入水平出水管,随气流喷出。
(9)“站台安全线”:列车进站时,带动附近的空气流速加快,在列车周围形成低压区,如果人离列车太近,就会被外侧较大的气压“推向”列车。
(10)“风沿墙面吹过时窗帘飘向窗外”:风刮过时,室外空气流速加快,压强减小,而室内空气流速很慢,压强较大,窗帘在室内、外压力差的作用下被“推向”窗外。
二、飞机的升力
1.飞机机翼的形状:如图所示,可以看到机翼截面的大致形状,其上表面呈弯曲的流线型,下表面则比较平。
2.升力产生的原因:飞机前进时,机翼与周围的空气发生相对运动,相当于气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上、下两部分,由于机翼横截面的形状上、下不对称,在相同时间内,机翼上方气流通过的路程较长,因而速度较大,对机翼上表面的压强较小;下方气流通过的路程较短,速度较小,对机翼下表面的压强较大。
机翼上表面受到的压强对机翼产生的压力F1,机翼下表面受到的压强对机翼产生的压力F2,因为机翼上、下表面存在压强差,这样就产生了向上的压力差,即飞机的升力(F=F2-F1)。
题型一 压强
考向01:探究影响压力作用效果的因素
【例1】(2024·广东深圳·一模)某同学利用小桌、砝码、海绵探究“压力的作用效果跟什么因素有关”时,实验过程如图所示,请仔细观察并回答下列问题:
(1)该实验是通过 来显示压力的作用效果;
(2)比较(甲)、(丙)两次实验, (选填“能”或“不能”)得出压力作用效果与压力大小有关的结论,原因是: ;
(3)该同学在实验时将图(乙)中的小桌和砝码又放到一块木板上,如图(丁)所示,则在(乙)、(丁)两种情况中小桌产生的压强p乙 p丁(选填“大于”“小于”或“等于”)。
【例2】(2024·黑龙江齐齐哈尔·中考真题)在探究“影响压力作用效果的因素”实验中,实验小组利用小桌、砝码、海绵、沙子等器材在水平台面上进行探究。
(1)实验中压力的作用效果是通过海绵 来体现的, (选填“可以”或“不可以”)用木板代替海绵来完成实验;
(2)比较图1、图2所示的实验现象,将小桌分别正立放在海绵上,这样做的目的是为了控制 相同;改变压力的大小,可以得出结论: ;
(3)比较图2、图3所示实验的现象可以得出另一结论,下列实例中,可用此结论解释的是: ;
A.书包的背带做的很宽 B.严禁货车超载
(4)图3中桌面对海绵的压强为,小航将图3中的小桌、砝码平放在表面平整的沙子上,静止时如图4所示,桌面对沙子的压强为,则 (选填“<”、“=”或“>”);
(5)小彬选用质地均匀的长方体物块A代替小桌进行探究,如图5所示,将物块A沿竖直虚线方向切成大小不同的两部分。将左边部分移开后,发现剩余部分对海绵的压力作用效果没有发生变化,由此他得出结论:压力的作用效果和受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是: 。
考向02:压力、压强及其计算
【例3】(2024·北京·中考真题)近年来在东北林区发现了越来越多野生东北虎的足迹。生物学家为了估算某只野生东北虎的质量,在松软、平坦且足够深的雪地上,选取该东北虎四脚着地停留时的脚印,其中的一个脚印如图甲所示。在方格纸上描绘出脚印的轮廓,如图乙所示,图中每个小方格的面积均为,数出脚印轮廓所围小方格的个数(凡大于半格的都算一个格,小于半格的都不算),用数出的小方格的个数乘以一个小方格的面积,就大致得出了脚印的面积。测出脚印的深度,在脚印旁边相同的雪地上放一底面积为的平底容器,在容器中缓缓放入适当的物体,当容器下陷的深度与脚印的深度相同时,测出容器及内部物体的总质量为30kg。忽略脚趾和脚掌之间空隙的面积,g取10N/kg,求:
(1)该东北虎一只脚印的面积 ;
(2)该东北虎的质量 。
【例4】(2024·广东茂名·一模)放在水平桌面上的书包,所受的重力为32N,桌面面积为,书包与桌面总的接触面积为。(g取10N/kg)求:
(1)书包的质量;
(2)书包对桌面的压强。
考向03:减小或增大压强的方法
【例5】(2024·江苏宿迁·中考真题)如图所示,是修筑公路的压路机,下列措施为了增大压强的是( )
A.碾子质量很大 B.轮胎很宽
C.用橡胶制作轮胎 D.向转轴加润滑油
【例6】(2024·贵州·中考真题)如图所示,安装在雪龙2号极地考察船船头底部的破冰艏(shǒu)是我国南极科考时的破冰利器,它犹如一把利刃,能 (选填“增大”或“减小”)对冰层的压强实现破冰。
题型二 液体压强
考向01:液体内部压强的特点
【例1】(2024·江苏淮安·中考真题)在“探究影响液体内部压强因素”实验中:
(1)实验中使用的压强计如图甲所示.使用前用手指按压橡皮膜,是为了检查压强计的 。实验中,通过U形管两侧液面的 来反映液体内部压强的大小。
(2)比较乙、丙两图,可得结论:不同液体的相同深度处, 越大,液体压强越大。
(3)换用五根一端蒙有相同橡皮膜的玻璃管(粗细相同),探究影响液体压强大小的因素。管中加入适量的水,如图丁所示。
①根据图丁中1、2和3号管的现象,可得液体压强大小与 有关。
②为了探究液体长度对液体压强有无影响,用4号管和5号管进行实验。由图示实验现象可知,液体压强与液体长度 。
【例2】(2024·广东深圳·中考真题)学习“液体压强”时,老师展示了如图甲所示的实验,辉辉同学观察实验后,得出结论:深度越大,水的压强越大,水喷出的最远距离就越大。下课后,辉辉将自己的结论告诉老师,老师表扬了辉辉爱思考的好习惯,然后和辉辉一起到了思考乐实验室,另找一个矿泉水瓶,在侧边扎了两个小圆孔C和D(圆孔A、B、C、D的直径相同),并进行了以下实验:观察得sc小于sd。
(1)现已知hc<hd,求pc pd;
(2)其他条件不变,将木板向右移,最远的水流依然落在木板上,请用虚线在图中画出木板上表面平移后的位置 ;
(3)sc'和sd'分别为现在的最远距离,现在求sc' sd';
(4)思考乐辉辉同学的结论是否正确?请说出你的判断和理由 。
考向02:液体压强相关计算
【例3】(2024·广东中山·二模)如图所示是常用的养生壶,底座底面积为250cm2,空壶和底座的总质量是1kg,水壶装水至最大容量后放置在面积为1.2m2的水平桌面中间,壶内水的质量为1.5kg,水深9cm。求:
(1)水对壶底部的压强;
(2)养生壶对桌面的压力;
(3)养生壶对桌面的压强。
【例4】(2024·吉林白城·一模)如图所示,一柱形容器重10N,底面积为,放置在水平地面上。当向容器内注入0.4m深的某种液体时,容器底部受到液体的压强为,不计容器侧壁的厚度,g取10N/kg。求:
(1)容器底部所受液体的压力;
(2)距容器底0.1m处A点的液体压强。
考向03:连通器
【例5】船闸是利用连通器的原理进行工作的。如图所示,上游一艘客轮准备通过船闸进入下游。客轮进入闸室前,应( )
A.关闭下游闸门D,打开下游阀门B B.关闭下游闸门D,打开上游阀门A
C.打开下游闸门D,关闭下游阀门B D.打开下游闸门D,关闭上游阀门A
【例6】(2024·广东深圳·二模)为了探究液体内部压强的特点,小刚将液体压强计改装成“双探头”压强计,当两探头均置于空气中时,U形管两侧液面相平。如图所示,现将两探头分别放入密度为、的两种液体中,所处的深度分别为、(),此时U形管中两侧液面也相平,则 (填“”“”或“”);若使两探头在液体中的深度均为,则U形管中 (填“左”或“右”)侧液柱更高。该实验装置中的U形管 (填“是”或“不是”)连通器。
题型三 大气压强
考向01:大气压强与应用
【例1】(2024·广东清远·一模)生活处处有物理,下列关于小明生活中的一些现象的说法正确的是( )
A.小明走路时,脚遇到障碍物,向前倾倒,是因为受到向前的力
B.小明站在水平地面上时,受到的重力与支持力是一对相互作用力
C.小明穿上鞋底粗糙的运动鞋走路,是为了减小对地面的压强
D.小明将吸盘挂衣钩“吸”在墙上挂衣服,是利用大气压的原理
【例2】(2024·广东惠州·二模)2024年5月7日晚7时,大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600正式开启了型号首次夜航飞行试验。请运用有关的物理知识,如题图所示,AG600飞机执行森林灭火的投水任务时,飞机应选在 (选填“A”“B”或“C”)位置投水;当飞机在着火点上方盘旋寻找受困人员时,它受力 (选填“平衡”或“不平衡”),此时机舱外的大气压 (选填“大于”“等于”或“小于”)在地面时的大气压。
考向02:大气压强的测量
【例3】(2024·江苏南京·三模)小明利用如图甲所示的装置测量大气压的大小,弹簧测力计和注射器的自重可忽略不计,活塞与针筒之间气密性很好,有摩擦。
(1)他先拔去橡皮帽,将活塞推至底端,在右端挂上一定数量的钩码,活塞开始滑动时弹簧测力计示数为1N,则活塞与针筒间的摩擦力为 N,若继续增加钩码数量,弹簧测力计的示数将 (选填“增大”、“减小”或“不变”);
(2)他重新将活塞推至底端,用橡皮帽密封小孔,增加钩码数量,活塞开始滑动时弹簧测力计示数为4.6N,小华又找来刻度尺测量针筒全部刻度的长度,如图乙所示,则总长度为 cm,由以上数据测出本地大气压强的值为 Pa。
【例4】小明利用最大刻度值标有2.5mL的一次性注射器等器材,对大气压值进行估测。
(1)具体实验步骤如下:
①把注射器的活塞推至注射器筒的底端,目的是 ,然后用橡皮帽封住注射器小孔;
②用细尼龙绳拴住注射器活塞颈部,使绳的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动 (选填“活塞”或“注射器筒”)。当活塞刚好开始滑动时,记下测力计的示数,即等于大气对活塞的压力F;
③用刻度尺测出注射器刻度部分的长度,记为L,读出注射器的容积V,算出活塞面积;
④最后计算出此时大气压的数值p= (写出用测量量F、L、V表示的表达式);
(2)该实验必须把注射器沿水平方向进行放置,然后进行实验步骤A操作,这是为消除注射器的 对实验的影响;
(3)同学们在讨论时提出了本实验中产生误差的可能原因如下。下列原因中一定会使测量值大于真实值的是 。
A.橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体 B.活塞与注射器筒壁间有摩擦
C.弹簧测力计的示数没有读准 D.活塞与注射器筒壁不完全密封
题型四 流体压强与流速关系
考向01:流体压强现象
【例1】(2024·山东青岛·中考真题)下列实例中,能利用流体压强与流速的关系解释的是( )
A.拦河坝上窄下宽更加稳固 B.用活塞式抽水机抽水
C.飞机机翼上凸下平获得升力 D.船只利用船闸在上下游之间往返
【例2】(2024·陕西·中考真题)风洞是一种检测飞行器性能的设施。如图,将飞行器固定在风洞中,通过人工产生并控制气流,模拟飞行器飞行时周围气体的流动。检测时,飞行器相对气流是 的,其上方气体流速大,压强 ,从而获得向上的升力。
考向02:飞机的升力
【例3】(2024·四川乐山·中考真题)乐山某初中学校开展以“苍穹”为主题的飞机模型制作大赛,要让飞机获得升力,机翼横截面的形状应设计成( )
A. B.
C. D.
【例4】(2024·广西·中考真题)国产大飞机C919飞行时,机翼上方的空气流速 下方的空气流速,机翼上方的气压 下方的气压。(两空均选填“大于”或“小于”)
基础巩固
1.(2024·内蒙古赤峰·中考真题)下列选项是对图中物理现象的解释,其中错误的是( )
A.甲图用吸管吸饮料利用了大气压
B.乙图排水管的U形“反水弯”利用了连通器原理
C.丙图侧壁开孔的饮料瓶装上水,越靠下端喷出的水流越急,说明了液体压强随深度的增加而增大
D.丁图往B管中吹气,A管中的水面上升是因为流体流速越大的位置,压强越大
2.(2024·广东广州·二模)如图所示,两个圆柱形容器甲和乙放在水平桌面上,甲容器底面积大于乙容器底面积,它们分别装有体积相等的两种液体,甲容器中液体的密度为ρ甲,乙容器中液体的密度为ρ乙。液体内A、B两点到容器底部的距离相等,A、B两点压强分别为pA、pB。若两容器底部受到的液体压强相等,则下列判断正确的是( )
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
3.(2024·广东广州·二模)绫君同学为家中的盆景设计了一个自动供水装置。如图,用一个塑料瓶装满水倒放在盆景盘中,瓶口刚刚被水浸没。这样盆景盘中的水位可以保持一定的高度。关于塑料瓶和瓶子中水上方的气体压强,以下说法正确的是( )
A.这是利用了连通器的原理 B.瓶内气压小于大气压强
C.瓶内水上方是真空 D.瓶内气压大于大气压强
4.(2024·广东广州·二模)中国古代的造纸术、指南针、火药、印刷术影响了世界,现代的新四大发明“高铁、支付宝、共享单车和网购”给人民生活带来了便利。下列说法中正确的是( )
A.图1中,高铁站台设置黄色安全线是因为“流体流速越大的位置,压强越小”
B.图2中,支付盒子静止于水平桌面上,它受到的重力和桌面对它的支持力是一对相互作用力
C.图3中,共享单车把手上的花纹是为了减小手和把手的摩擦
D.图4中,快递机器人关闭电源后会很快停下,说明物体的运动需要力来维持
5.(2024·山东菏泽·中考真题)下列四幅图中关于压强的描述错误的是( )
A.用吸管喝牛奶利用了大气压强
B.泰山山顶的大气压强比山脚下的小
C.潜水员在水中上升过程受到的压强越来 越大
D.飞机机翼是利用气体流速大压强小的原理设计的
6.(2024·北京·中考真题)如图所示,左手手指和右手手掌分别沿水平方向压在气球的两侧,使气球保持静止。下列说法正确的是( )
A.手指对气球的压力大于手掌对气球的压力
B.手指对气球的压强大于手掌对气球的压强
C.手掌对气球的压力与气球对手掌的压力是一对平衡力
D.手指与手掌受到气球的压力是一对相互作用力
7.(2024·内蒙古·中考真题)物理知识与人们的生活息息相关,以下说法正确的是( )
A.拔火罐时在重力作用下玻璃罐“吸”在皮肤上
B.水壶的壶嘴与壶身组成了连通器
C.用高压锅煮食物时,锅内液面上方气压低,液体沸点高
D.风沿着窗外的墙面吹过时,窗口悬挂的窗帘会飘向窗内
8.(2024·山东淄博·中考真题)骑电动车戴头盔已成为市民的自觉行为习惯。下列说法正确的是( )
A.头盔用碳纤维制成,利用了该材料密度小、抗冲击力强的特性
B.白色的头盔能吸收各种色光
C.头盔的绑带做得较宽是为了增大压强
D.戴头盔骑行过程中,以头盔为参照物,人是运动的
9.(2024·广东东莞·一模)如图,用水平力F将物体压在竖直墙壁上,物体刚好保持静止状态。下列说法正确的是( )
A.物体受到的摩擦力随F的增大而增大
B.墙壁受到物体的压强随F的增大而增大
C.物体受到的摩擦力与物体的重力无关
D.物体受到的摩擦力大小无法确定
10.(2024·山东济宁·中考真题)2024年4月26日,神舟十八号载人飞船采用自主快速交会对接模式,对接于中国空间站天和核心舱径向对接口,形成三船三舱组合体。成功对接后,以天和核心舱为参照物,神舟十八号载人飞船是 的;2020年11月10日,全海深载人潜水器“奋斗者”号在深潜试验中最大下潜深度达到10909m,创造了中国载人深潜新的历史。此次深潜试验中“奋斗者”号在最大下潜深度处承受海水的压强为 。(取,)
11.(2024·山东泰安·中考真题)如图所示,在两张纸中间向下吹气,纸会相互靠拢。这个现象说明:在气体中,流速越大的位置压强越 (选填“大”或“小”)。
12.(2024·广东深圳·二模)如图所示是患者到医院就诊时进行静脉输液的情景。输液时,输液管的上端通过针头A与输液瓶的瓶口连接,输液管的下端通过针头B与病人的静脉血管连接。小明查阅相关资料了解到:液体中某深度处的实际压强等于液面上方气体压强与液体压强之和。
(1)其中“进气管”的作用是:保持输液瓶内外气压平衡。该输液装置涉及到的物理知识有___________。
A.阿基米德原理 B.大气压强 C.液体内部压强
(2)图中,如果此时扎针处出现“回血”现象(血液进入输液管),最便捷的解决方式是改变手的位置,你认为手应该 (选填“向上抬”或“向下移”),请说明理由: 。
能力提升
13.(2024·广东广州·一模)小宇同学取了两个完全相同的瓶子,分别装入密度不同的液体甲和乙,再把两根两端开口的细玻璃管穿过橡皮塞分别插入液体中,两个瓶子放在同一水平面上。小宇分别从管子上端往两个瓶子里吹入少量气体,瓶内液体沿管子上升到瓶口以上(装着乙液体的瓶子,管内液面更高),如图所示。图中a、b、c、d点的压强分别为。下列说法中正确的是( )
A.
B.
C.甲液体的密度大于乙液体的密度
D.在a点上方持续水平吹气,管内液面会下降
14.(2024·广东广州·一模)以下说法正确的是( )
A.甲:单杆运动员在手上涂镁粉是为了增大摩擦
B.乙:海市蜃楼现象是由于光的反射产生
C.丙:神舟九号与天宫一号对接成功前两者相对静止
D.丁:飞机机翼上方气流的速度较大,对机翼上表面压强较大
15.(2024·新疆·中考真题)如图所示,一下半部分为圆柱形的玻璃瓶,深度为20cm,内封闭有质量为0.30kg的水。将玻璃瓶正放在水平面上时,水对玻璃瓶底部的压强为900Pa;将玻璃瓶倒放在水平面上时,水对玻璃瓶盖的压强为1400Pa。若该玻璃瓶内装满密度为的酒精,则酒精的质量为( )
A.0.36kg B.0.40kg C.0.44kg D.0.48kg
16.(2024·广东汕头·二模)如图甲所示,拧紧瓶盖,水不会从小孔A、B流出,这是因为有 的作用;乙图中,打开瓶盖,水从小孔A和B流出,且喷出的距离不同,说明液体内部的压强与 有关,随着水量的减少,水流喷出的距离 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
17.(2024·广东江门·一模)近年来我国在科技领域取得辉煌成就。C919大飞机采用大量 小的铝锂合金材料来制造,以此减小飞机的质量;飞机产生升力的原因是机翼上表面的空气流速大,压强 ;飞机起飞过程中,以驾驶飞机的飞行员为参照物,飞机是 的。
18.(2024·海南·中考真题)小海发现,他站在齐胸深的水中时感觉胸口有压迫感,爱动脑筋的他产生了疑问:液体压强究竟与哪些因素有关呢?他猜想:液体的压强与液体的多少有关。为验证猜想,他用U形管压强计进行探究。
(1)用U形管压强计研究液体的压强,原因是金属盒上的薄膜受到的外力作用越大U形管两侧液面的高度差 (选填“越大”“不变”或“越小”);
(2)根据图①和②实验现象可知,在深度相同时,液体的压强与液体的多少 (选填“有关”或“无关”);
(3)请你猜想,液体的压强可能与 (只写一种因素即可)有关。为了验证你的猜想,你将选择图中的 和 进行探究(选填图中对应的序号)。通过观察实验,你得出的结论是 。
19.(2022·广东东莞·一模)小桌在“探究影响压力作用效果”和“探究重力势能的影响因素”中也都有使用。如图,是利用小桌探究影响压力作用效果的实验。
(1)通过比较图甲和图乙,说明在 时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(2)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,则图丙中海绵受到的压强p和图丁中木板受到的压强p′的大小关系为p p′(选填:“>”、“<”或“=”);
(3)若所有桌脚的总面积与桌面的面积之比是1:25,则乙、丙两图中海绵受到的压强之比p乙:p丙= 。
20.(2024·广东东莞·模拟预测) 2023年底,某国产品牌新能源汽车正式上市,该车搭载包括高阶智能驾驶辅助系统等十大汽车黑科技,已知汽车自身的质量为2800kg,某次搭载人员及物品200kg,0.5h内在高速路上行驶了60km,行驶过程中轮胎与地接触总面积为0.015m2,求汽车行驶过程中:(g取10N/kg)
(1)汽车及载物的总重力;
(2)汽车对水平路面的压强;
(3)汽车的平均速度。
21.(2024·广东清远·二模)随着科技的发展和新能源的不断开发利用,太阳能汽车已深受广大客户青睐。如图所示是一款新上市的太阳能汽车,总质量约为2t,在某段高速路上,它行驶的最大速度约为100km/h。(g=10N/kg),求:
(1)该车空载时的重力为多少?
(2)若该车以最大速度匀速行驶,由如图所示的位置A处行驶到B处,需要多少时间?
(3)若车轮与地面间的总接触面积约为0.1m2,则车空载时它对地面的压强为多少?
22.小明骑自行车去上学的途中,匀速经过一段平直路面,已知小明和自行车的总质量为70kg,自行车每个轮胎与地面的接触面积为。小明在该平直路面上骑行时受到的阻力为人和自行车总重力的0.05倍,求:
(1)小明和自行车受到的总重力;
(2)小明在该平直路面上骑行时受到的阻力;
(3)小明在该平直路面上骑行时,自行车对地面的压强。
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主题二 力学
专题10 压强
01考情透视·目标导航
02知识导图·思维引航
03考点突破·考法探究
考点一 压强
考点二 液体压强
考点三 大气压强
考点四 流体压强与流速关系
04题型精研·考向洞悉
题型一 压强
考向01:探究影响压力作用效果的因素
考向02:压力、压强及其计算
考向03:减小或增大压强的方法
题型二 液体压强
考向01:液体内部压强的特点
考向02:液体压强相关计算
考向03:连通器
题型三 大气压强
考向01:大气压强与应用
考向02:大气压强的测量
题型四 流体压强与流速关系
考向01:流体压强现象
考向02:飞机的升力
05分层训练·巩固提升
基础巩固
能力提升
考点内容
课标要求
考查频次
命题预测
探究压力作用效果的影响因素
通过实验,理解压强
固体压强(10年6考,0.75~4分)
《压强》是力学部分的重点内容,也是学生学习过程中较难的部分,尤其是压强的相关计算是学生学习的重点和难点。对压强的学习应和生产和生活中的实例相结合,为此,在备考中,考生应注重所学概念和规律在实际生活中的应用。
本单元常考题型有:选择题、填空题、实验探究题、计算题和综合题等。
主要命题点有:探究压力作用效果的影响因素、压强及其计算、增大或减小压强的方法、探究液体内部压强的特点、液体压强的计算、连通器、大气压强及其应用、流体压强与流速关系等
压强及其计算
增大、减小压强的方法
知道增大和减小压强的方法,了解压强在生产、生活中的应用
探究液体内部压强的特点
探究并了解液体压强与哪些因素有关
液体压强(10年5考0.75~2分)
液体压强及其计算
了解液体压强的应用实例
连通器
知道连通器的特点及生活中应用连通器的实例
大气压强的存在及应用
知道大气压强及其与人类生活的关系,了解大气压强的测量方法
大气压强流体强与流速的关系(10年6考,1~6分)
大气压强的测量
生活中流体压强现象
了解流体压强与流速的关系及其在生产生活中的应用
飞机的升力
考点一 压强
一、压力
概念
释义
压力
物体间由于发生挤压而垂直作用在受力面上的力
压力产生的条件
两个物体必须接触,而且有挤压的作用
压力的方向
垂直于受力物体表面并指向被压物体
作用点
被压物体的受力面上,作用点等效作用在接触面中心
压力的性质
压力是相互接触的物体彼此挤压对方使物体表面发生弹性形变而产生的力,属于弹力
压力与重力
只有物体处于水平面且在竖直方向只受重力和支持力时,物体对水平面压力的大小、方向才跟重力的大小、方向相同,但压力不是重力
二、压强
概念
释义
压强
物体所受压力与受力面积之比(比值定义法)
物理意义
表示压力作用效果的物理量
公式
。F-压力,单位为N;S-受力面积,单位m2;p-压强(单位Pa)
单位
帕斯卡,简称帕,用符号Pa表示
变形公式
根据公式及其变形公式F=pS、可以进行压强、压力和受力面积的计算
公式的应用
为压强的定义式,运用于所有状态下的压强的计算
根据公式及其变形公式F=pS、可以进行压强、压力和受力面积的计算
公式中的“S”为受力面积,是指两个物体实际的接触面积。常见面积单位换算关系为:1m2=104cm2=106mm2
公式中的“F”为压力,不是重力,但受力面积为水平面且物体在竖直方向只受重力和支持力时,压力大小等于重力大小
三、怎样增大或减小压强
1.增大压强
(1)受力面积一定时,增大压强:①给压路机装上质量很大的碾子;②利用重锤钉钉子;③刹车时用力握住车闸。
(2)压力一定时,减小受力面积:①刀斧、切屑工具的刀片都会磨的很薄;②图钉(如图甲)、针、锯齿的尖端加工得很尖。
(3)增大压力同时减小受力面积:砍柴时,斧头磨得很锋利,同时加大力量。
2.减小压强
(1)受力面积一定时,减小压力:现代建筑中广泛使用空心砖。
(2)压力一定时,增大受力面积:①高楼大厦的地基很宽;②载重汽车有很宽大的轮子;③铁轨下铺设枕木(如图乙所示);④滑雪时穿上滑雪板。
(3)减小压力的同时增大受力面积:学生背书包上学时尽量少装物品,并选用背带较宽的书包(如图丙)。
考点二 液体压强
一、液体压强
液体压强的产生
液体受到重力作用,液体具有流动性
探究液体内部压强的特点
(1)U型管压强计:当将压强计的探头放入液体内部时,探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变,使U性管两侧液面产生高度差。两侧液面的高度差越大,表明探头处橡皮膜受到的压强越大
物理方法
控制变量法:(1)控制探头的深度、液体的密度相同,改变压强计探头的方向;(2)控制液体的密度、探头的方向相同,改变探头的深度;(3)控制探头在液体中的深度、方向相同,改变液体的密度
转换法:研究内部压强的规律时,通过压强计中U型管两侧液面的高度差来反映液体压强的大小
液体内部压强的特点
液体内部向各个方向都有压强,在同种液体的同一深度,向各个方向的压强都相等
同种液体内部的压强随深度的增大而增大
液体内部压强的大小还跟液体密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大
二、液体压强的大小
1.液体压强的大小
公式
p=ρgh
物理量与单位
(1)压强:用p表示,单位帕斯卡(Pa);
(2)液体的密度:用ρ表示,单位千克每立方米(kg/m3);
(3)重力常数:用g表示,单位牛顿每千克(N/kg);
(4)液体的深度:用h表示,单位米(m)
对液体压强的理解
(1)由公式p=ρgh可知,在g值不变的情况下,液体压强只与密度和深度有关,与质量、体积无关
(2)液体深度是指液体中被研究的点到液体自由液面的竖直距离
(3)公式p=ρgh适用于静止、均一的液体,不适用于流动的液体
(4)均质、实心、竖直的柱状固体(如长方体、正方体、圆柱体、棱柱体等)对水平面的压强p=ρ固gh是求固体压强的已知特殊情况,而液体压强公式p=ρgh适用于计算任何静止、均一的液体产生的压强
2.液体对容器底的压力与液体自身重力的关系:容器的形状是多种多样的,但可以归纳为如图所示三种基本类型。在求液体对容器底部的压力或压强时,我们可以根据需要,灵活运用相应公式进行计算。
容器类型
容器底部受到液体压力的定性分析
容器底部受到液体压力的等量分析
由于液体所受重力的方向是竖直向下的,可以认为柱状容器中液体重力全部作用在容器底部,所以F压=G液
液体对容器底部的压力:F压=pS=ρghS=ρgV柱,即F压=G液(V柱指液柱的体积)
在口大底小的敞口容器中,柱状线外部一部分液体的重力作用在斜面的侧壁上,液体对容器底的压力只等于以其底面积大小形成的柱状的重力,所以F压<G液
液体对容器底的压力:F压=pS=ρghS=ρgV柱=G柱,F压=G柱<G液,即F压<G液,(V柱、G柱指以容器底面积大小形成的液柱的体积和重力)
口小底大的缩口容器中,侧壁会受到液体垂直侧面斜向上的压力,因为物体间力的作用是相互的,所以侧壁不但不起支持液体的作用,反而给液体施加了一个斜向下的压力,于是容器底部不但要承受液体的重力,而且还要承受侧壁对液体施加的向下的压力,所以F压>G液
液体对容器底的压力:F压=pS=ρghS=ρgV柱=G柱,F压=G柱>G液,即F压>G液,(V柱、G柱指以容器底面积大小形成的液柱的体积和重力)
三、连通器
1.连通器:上端开口、下端连通的容器叫做连通器。
2.连通器的特点:连通器里装入同种液体,当液体部流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的。
3.连通器的应用
茶壶的壶身和壶嘴构成连通器,方便倒水
下水弯的U型“反水弯”是一个连通器,阻挡下水道的异味进入室内
锅炉水位计的玻璃管和锅炉构成连通器,可显示锅炉内的水位
水塔和自来水管构成连通器,将水送到千家万户
过路涵洞是一个连通器,使水从道路一侧流到另一侧
养殖场的自动加水器实质上也是一个连通器,可保持饮水槽内水位不变
船闸利用连通器原理实现船只通航
考点三 大气压强
一、大气压强
大气压强的产生
气体受到重力作用,气体具有流动性
大气压强的特点
大气向各个方向都有压强
在同一高度向各个方向的压强相等
我们没有感受到大气压,这是因为人身体内外空气相通,身体各部位内外所受的压力相同,内外平衡
大气压与海拔高度:(1)海拔越高,气压越小,在海波3000m内,每升高10m,大气压越减小100Pa;(2)海平面附近的大气压越等于标准大气压
大气压与气象:(1)晴天的大气压比阴雨天的高;(2)冬天的大气压比夏天的高
二、大气压的测量
1.托里拆利实验
测量方法
将一个约1m长、一端封闭的玻璃管里灌满水银,用手指将管口堵住(如图甲所示),然后倒插在水银槽中(如图乙所示)。放开手指,管内水银面下降到一定高度时不再下降,这时管内外水银面高度差约为760mm,水银处于静止状态(如图丙所示)。
实验过程
丁图,玻璃管倾斜,水银柱长度变长,但竖直高度差不变
实验分析
玻璃管上端为真空,没有大大气压,管外水银面的上方是空气,玻璃管内的水银面之所以能够高于水银槽内的水银面,是因为大气压支撑管内这段水银柱使它不会落下
实验结论
大气压的数值等于它支撑的这段水银柱产生的压强,即p大气=p水银=ρ水银gh
交流讨论
我们通常把760mm高的水银柱产生的压强叫做标准大气压,用字母p0表示;
p0=ρ水银gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa;
这个实验最早是由意大利科学家托里拆利完成的,所以该实验被称为托里拆利实验
2.对托里拆利实验的认识
(1)玻璃管中要充满水银,不能混有气泡。若玻璃管内混入少量空气,由于这部分空气也有压强,管内水银面的高度差会变小,使测得的大气压强值会偏小。
(2)水银柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差,不是指管内水银柱的长度,所以实验过程中,只要测量正确(测量高度差),玻璃管是否倾斜不影响实验结果。
(3)做托里拆利实验时,不易选用粗管,原因是:①耗用水银多;②不容易堵住玻璃管口,易漏气。
(4)管内水银柱的高度与大气压的大小有关,而与管的粗细、长度、形状等无关。
(5)玻璃管管口在水银槽内的深度不影响实验结果,稍微向上提或向下按玻璃管,只能改变管内水银柱上方真空部分的体积,而水银柱的高度不变。
(6)若在管的顶端开一小孔,则玻璃管和水银槽构成连通器,管中液面会下降,最终管内外液面相平。
三、大气压的应用
1.活塞式抽水机的工作原理:活塞式抽水机是利用大气压工作的,通过活塞在圆筒中往复运动不断地将水抽取上来。
2.生活中的“吸力”:日常生活中的吸盘挂物中的“吸”、钢笔吸墨水中的“吸”、吸管吸饮料的中的“吸”,都不是“吸力”的作用,“吸力”是不存在的,实际上是大气压强的作用。
考点四 流体压强与流速关系
一、流体压强与流速关系
1.流体:物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。
2.流体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小,流速越小的位置压强越大。
(1)在硬币上方沿水平方向吹气,硬币会向上跳起,并随着气流向前运动,飞跃障碍物
(2)在两张纸之间向下吹气,观察到两张纸向中间靠拢
(3)纸条一端贴近下嘴唇,用力向前方吹气,观察到纸条飘起
(4)在水平放置的两根筷子之间放上两个乒乓球,通过塑料管像两球中间吹气,观察到乒乓球向中间靠拢
(5)将两只小纸船放入水盆中,用针管向两船之间冲水,观察到两只小船向中间靠拢
(6)在倒置的漏斗里放一个乒乓球,并用手指托住,然后从漏管用力向下吹气,将手指移开,发现乒乓球掉不下来
(7)“香蕉球”:足球在飞行时快速旋转,旋转带动球面附近的空气一起流动,在旋转气流方向和迎面气流方向相同的一侧,形成相对低压区,另一侧形成相对高压区,足球在两侧压力差的作用下发生偏转,沿弧线前进。
(8)“气流喷壶”:水平管中的空气流速大,导致竖直细管最上端管口处压强减小,水在大气压的作用下上升并进入水平出水管,随气流喷出。
(9)“站台安全线”:列车进站时,带动附近的空气流速加快,在列车周围形成低压区,如果人离列车太近,就会被外侧较大的气压“推向”列车。
(10)“风沿墙面吹过时窗帘飘向窗外”:风刮过时,室外空气流速加快,压强减小,而室内空气流速很慢,压强较大,窗帘在室内、外压力差的作用下被“推向”窗外。
二、飞机的升力
1.飞机机翼的形状:如图所示,可以看到机翼截面的大致形状,其上表面呈弯曲的流线型,下表面则比较平。
2.升力产生的原因:飞机前进时,机翼与周围的空气发生相对运动,相当于气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上、下两部分,由于机翼横截面的形状上、下不对称,在相同时间内,机翼上方气流通过的路程较长,因而速度较大,对机翼上表面的压强较小;下方气流通过的路程较短,速度较小,对机翼下表面的压强较大。
机翼上表面受到的压强对机翼产生的压力F1,机翼下表面受到的压强对机翼产生的压力F2,因为机翼上、下表面存在压强差,这样就产生了向上的压力差,即飞机的升力(F=F2-F1)。
题型一 压强
考向01:探究影响压力作用效果的因素
【例1】(2024·广东深圳·一模)某同学利用小桌、砝码、海绵探究“压力的作用效果跟什么因素有关”时,实验过程如图所示,请仔细观察并回答下列问题:
(1)该实验是通过 来显示压力的作用效果;
(2)比较(甲)、(丙)两次实验, (选填“能”或“不能”)得出压力作用效果与压力大小有关的结论,原因是: ;
(3)该同学在实验时将图(乙)中的小桌和砝码又放到一块木板上,如图(丁)所示,则在(乙)、(丁)两种情况中小桌产生的压强p乙 p丁(选填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】 海绵凹陷程度 不能 没有控制受力面积相同 等于
【详解】(1)[1]该实验是通过海绵凹陷程度来显示压力的作用效果,海绵凹陷程度越大,压力作用效果越明显,采用了转换法。
(2)[2][3]比较(甲)、(丙)两次实验,小桌对海绵的压力大小不等,海绵受力面积也不同,不能得出压力作用效果与压力大小有关的结论,原因是没有控制海绵的受力面积相同。
(3)[4]在(乙)、(丁)两种情况中,小桌对水平面的压力及水平面的受力面积都相等,所以,小桌产生的压强p乙等于p丁。
【例2】(2024·黑龙江齐齐哈尔·中考真题)在探究“影响压力作用效果的因素”实验中,实验小组利用小桌、砝码、海绵、沙子等器材在水平台面上进行探究。
(1)实验中压力的作用效果是通过海绵 来体现的, (选填“可以”或“不可以”)用木板代替海绵来完成实验;
(2)比较图1、图2所示的实验现象,将小桌分别正立放在海绵上,这样做的目的是为了控制 相同;改变压力的大小,可以得出结论: ;
(3)比较图2、图3所示实验的现象可以得出另一结论,下列实例中,可用此结论解释的是: ;
A.书包的背带做的很宽 B.严禁货车超载
(4)图3中桌面对海绵的压强为,小航将图3中的小桌、砝码平放在表面平整的沙子上,静止时如图4所示,桌面对沙子的压强为,则 (选填“<”、“=”或“>”);
(5)小彬选用质地均匀的长方体物块A代替小桌进行探究,如图5所示,将物块A沿竖直虚线方向切成大小不同的两部分。将左边部分移开后,发现剩余部分对海绵的压力作用效果没有发生变化,由此他得出结论:压力的作用效果和受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是: 。
【答案】 被压下的深浅 不可以 受力面积 受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显 A = 没有控制压力的大小相同
【详解】(1)[1][2]根据转换法,图中压力的作用效果是通过海绵的凹陷程度来体现的,由于木板的形变不明显,所以不可以用木板代替海绵来完成实验。
(2)[3][4]比较图1、图2所示的实验现象,将小桌分别正立放在海绵上,这样做的目的是为了控制受力面积大小不变,压力的大小不同,由于海绵的凹陷程度不同,且压力越大海绵的凹陷程度越大,故可得结论:当受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越显著。
(3)[5]分析比较图2、图3的实验现象知道,两图的压力大小不变,受力面积的大小不同,海绵的凹陷程度不同,且受力面积越小海绵的凹陷程度越大,故可得结论:当压力相同时,受力面积越小,压力作用效果越显著。
A.书包的背带做得又宽又大,这是通过增大受力面积来减少压力的作用效果,故符合题意;
B.交通管理部门规定,严禁货车超载,通过减小压力来减小压强,故不符合题意。
故选A。
(4)[6]压强大小跟压力大小和受力面积大小有关,图3和图4两图压力相同,受力面积相同,由 知道,压强相同,即
(5)[7]为了探究压力的作用效果与受力面积的关系,应保持压力相等,改变受力面积,观察泡沫的凹陷程度;小明同学在探究“压力的作用效果与受力面积的关系”时,将物块沿竖直方向切成大小不同的两块,这样两块对泡沫的压力不同,小明可以改变物块A的放置方向,从而改变物块对底面压力的受力面积,同时保持了压力不变,可用于探究“压力的作用效果与受力面积的关系”。
考向02:压力、压强及其计算
【例3】(2024·北京·中考真题)近年来在东北林区发现了越来越多野生东北虎的足迹。生物学家为了估算某只野生东北虎的质量,在松软、平坦且足够深的雪地上,选取该东北虎四脚着地停留时的脚印,其中的一个脚印如图甲所示。在方格纸上描绘出脚印的轮廓,如图乙所示,图中每个小方格的面积均为,数出脚印轮廓所围小方格的个数(凡大于半格的都算一个格,小于半格的都不算),用数出的小方格的个数乘以一个小方格的面积,就大致得出了脚印的面积。测出脚印的深度,在脚印旁边相同的雪地上放一底面积为的平底容器,在容器中缓缓放入适当的物体,当容器下陷的深度与脚印的深度相同时,测出容器及内部物体的总质量为30kg。忽略脚趾和脚掌之间空隙的面积,g取10N/kg,求:
(1)该东北虎一只脚印的面积 ;
(2)该东北虎的质量 。
【答案】(1)135cm2
(2)162kg
【详解】(1)由图乙可知,脚印占用的小方格的数量为15,因此该东北虎一只脚印的面积约为
(2)容器及内部物体的总质量为30kg时,平底容器对地面的压力为
平底容器对地面的压强为
当容器下陷的深度与脚印的深度相同,则东北虎对地面的压强与容器对地面的压强相等,则东北虎对地面的压力即重力为
该东北虎的质量
【例4】(2024·广东茂名·一模)放在水平桌面上的书包,所受的重力为32N,桌面面积为,书包与桌面总的接触面积为。(g取10N/kg)求:
(1)书包的质量;
(2)书包对桌面的压强。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)书包的质量为
(2)书包对桌面的压强为
考向03:减小或增大压强的方法
【例5】(2024·江苏宿迁·中考真题)如图所示,是修筑公路的压路机,下列措施为了增大压强的是( )
A.碾子质量很大 B.轮胎很宽
C.用橡胶制作轮胎 D.向转轴加润滑油
【答案】A
【详解】A.碾子质量很大,对路面压力较大,在受力面积一定时,可以增大对路面的压强,故A符合题意;
B.轮胎很宽,增大了受力面积,在压力一定时可以减小压强,故B不符合题意;
C.用橡胶制作轮胎,这是利用橡胶弹性好、耐磨的特性,故C不符合题意;
D.向转轴加润滑油可以减小摩擦,故D不符合题意。
故选A。
【例6】(2024·贵州·中考真题)如图所示,安装在雪龙2号极地考察船船头底部的破冰艏(shǒu)是我国南极科考时的破冰利器,它犹如一把利刃,能 (选填“增大”或“减小”)对冰层的压强实现破冰。
【答案】增大
【详解】由题意知,破冰艏(shǒu)是我国南极科考时的破冰利器,它犹如一把利刃,因此是通过减小受力面积来增大对冰层的压强实现破冰。
题型二 液体压强
考向01:液体内部压强的特点
【例1】(2024·江苏淮安·中考真题)在“探究影响液体内部压强因素”实验中:
(1)实验中使用的压强计如图甲所示.使用前用手指按压橡皮膜,是为了检查压强计的 。实验中,通过U形管两侧液面的 来反映液体内部压强的大小。
(2)比较乙、丙两图,可得结论:不同液体的相同深度处, 越大,液体压强越大。
(3)换用五根一端蒙有相同橡皮膜的玻璃管(粗细相同),探究影响液体压强大小的因素。管中加入适量的水,如图丁所示。
①根据图丁中1、2和3号管的现象,可得液体压强大小与 有关。
②为了探究液体长度对液体压强有无影响,用4号管和5号管进行实验。由图示实验现象可知,液体压强与液体长度 。
【答案】(1) 气密性 高度差
(2)液体的密度
(3) 液体深度 无关
【详解】(1)[1]使用前用手指按压强计的橡皮膜,是为了检查实验装置的气密性,如果按压探头时,U形管两侧液面高度差有明显变化,则气密性良好。
[2]实验采用转换法,实验中,通过U形管两侧液面的高度差来反映液体内部压强的大小。
(2)乙、丙两图所用的液体不同,探头所处的深度相同,U形管两侧两管中液面的高度差不同,可得出结论:不同液体的相同深度处,液体的密度越大,压强越大。
(3)①[1]由丁图1、2和3号管可知,液体的深度不同,橡皮膜凸出的程度也不同,因此可得液体压强大小与液体的深度有关。
②[2]由丁图4和5号管可知,液体的长度不同,深度相同,橡皮膜凸出的程度相同,因此可得液体压强与液体长度无关。
【例2】(2024·广东深圳·中考真题)学习“液体压强”时,老师展示了如图甲所示的实验,辉辉同学观察实验后,得出结论:深度越大,水的压强越大,水喷出的最远距离就越大。下课后,辉辉将自己的结论告诉老师,老师表扬了辉辉爱思考的好习惯,然后和辉辉一起到了思考乐实验室,另找一个矿泉水瓶,在侧边扎了两个小圆孔C和D(圆孔A、B、C、D的直径相同),并进行了以下实验:观察得sc小于sd。
(1)现已知hc<hd,求pc pd;
(2)其他条件不变,将木板向右移,最远的水流依然落在木板上,请用虚线在图中画出木板上表面平移后的位置 ;
(3)sc'和sd'分别为现在的最远距离,现在求sc' sd';
(4)思考乐辉辉同学的结论是否正确?请说出你的判断和理由 。
【答案】 < > 见解析
【详解】(1)[1]已知
由p=ρgh可知液体压强的关系为
(2)[2]其他条件不变,将木板向右移,最远的水流依然落在木板上,将木板的左侧和矿泉水瓶左侧对齐,木板静止,如图所示:
(3)[3]由(2)图可知,sc'和sd'分别为现在的最远距离,则有
(4)[4]由上述实验可知,保持其他条件不变,仅将木板向右移,只改变了小孔到地面的距离,发现对应小孔水喷出的最远距离发生了变化,由此可知:水喷出的最远距离不仅与小孔在水中的深度有关,还与小孔到地面的距离有关。辉辉同学实验过程中,没有控制小孔到地面的距离,小孔到地面的距离是变化的,故不能通过喷出的距离显示压强的大小,不能探究压强与深度关系,因此辉辉同学的结论是错误的。
考向02:液体压强相关计算
【例3】(2024·广东中山·二模)如图所示是常用的养生壶,底座底面积为250cm2,空壶和底座的总质量是1kg,水壶装水至最大容量后放置在面积为1.2m2的水平桌面中间,壶内水的质量为1.5kg,水深9cm。求:
(1)水对壶底部的压强;
(2)养生壶对桌面的压力;
(3)养生壶对桌面的压强。
【答案】(1)900Pa;(2)25N;(3)1000Pa
【详解】解:(1)水对壶底部的压强为
(2)养生壶对桌面的压力等于壶和水的总重力,为
(3)养生壶对桌面的压强为
答:(1)水对壶底部的压强为900Pa;
(2)养生壶对桌面的压力25N;
(3)养生壶对桌面的压强1000Pa。
【例4】(2024·吉林白城·一模)如图所示,一柱形容器重10N,底面积为,放置在水平地面上。当向容器内注入0.4m深的某种液体时,容器底部受到液体的压强为,不计容器侧壁的厚度,g取10N/kg。求:
(1)容器底部所受液体的压力;
(2)距容器底0.1m处A点的液体压强。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)根据,容器底部受到液体的压力
(2)根据,液体的密度
A点的深度
A点的液体压强
考向03:连通器
【例5】船闸是利用连通器的原理进行工作的。如图所示,上游一艘客轮准备通过船闸进入下游。客轮进入闸室前,应( )
A.关闭下游闸门D,打开下游阀门B B.关闭下游闸门D,打开上游阀门A
C.打开下游闸门D,关闭下游阀门B D.打开下游闸门D,关闭上游阀门A
【答案】B
【详解】由图可知,轮船要由上游通过船闸到达下游,应关闭上游闸门C、下游闸门D及下游阀门B,打开上游阀门A,使闸室和上游水道构成一个连通器,当闸室水面上升到和上游水面相平后,打开上游闸门C,船可以平稳地驶入闸室,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【例6】(2024·广东深圳·二模)为了探究液体内部压强的特点,小刚将液体压强计改装成“双探头”压强计,当两探头均置于空气中时,U形管两侧液面相平。如图所示,现将两探头分别放入密度为、的两种液体中,所处的深度分别为、(),此时U形管中两侧液面也相平,则 (填“”“”或“”);若使两探头在液体中的深度均为,则U形管中 (填“左”或“右”)侧液柱更高。该实验装置中的U形管 (填“是”或“不是”)连通器。
【答案】 < 左 不是
【详解】[1]由题意知,U形管中的液面相平,即此时甲液体对探头产生的压强与乙中液体产生的压强相等,即
p甲=p乙由p=ρgh可知
由于
h1>h2
所以
[2]由题意知,当探头在甲乙液体中,深度相同时,由于甲液体密度小于乙液体密度,由p=ρgh可知,乙液体对探头产生的压强更大,则U形管左侧液面将高于右侧液面。
[3]上端开口,下端连通的容器叫连通器;该实验中的U形管两端是密闭的,所以不属于连通器。
题型三 大气压强
考向01:大气压强与应用
【例1】(2024·广东清远·一模)生活处处有物理,下列关于小明生活中的一些现象的说法正确的是( )
A.小明走路时,脚遇到障碍物,向前倾倒,是因为受到向前的力
B.小明站在水平地面上时,受到的重力与支持力是一对相互作用力
C.小明穿上鞋底粗糙的运动鞋走路,是为了减小对地面的压强
D.小明将吸盘挂衣钩“吸”在墙上挂衣服,是利用大气压的原理
【答案】D
【详解】A.走路时,脚遇到障碍物,受到力的作用,停止运动,而身体由于惯性,要保持原来的运动状态向前,所以向前倾倒,故A错误;
B.小明站在水平地面上时,在竖直方向上受到的重力和支持力大小相等,方向相反,作用在同一物体上,是一对平衡力,故B错误;
C.鞋底粗糙的运动鞋在走路时,可在压力不变时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,故C错误;
D.吸盘能吸在墙上,是因为吸盘与墙壁间的空气压强小于大气压强,是利用大气压的原理,故D正确。
故选D。
【例2】(2024·广东惠州·二模)2024年5月7日晚7时,大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600正式开启了型号首次夜航飞行试验。请运用有关的物理知识,如题图所示,AG600飞机执行森林灭火的投水任务时,飞机应选在 (选填“A”“B”或“C”)位置投水;当飞机在着火点上方盘旋寻找受困人员时,它受力 (选填“平衡”或“不平衡”),此时机舱外的大气压 (选填“大于”“等于”或“小于”)在地面时的大气压。
【答案】 A 不平衡 小于
【详解】[1]投放前,飞机和水一起向前运动,当飞机投水后,水由于惯性保持原来的运动状态继续向前运动,所以飞机投水位置应选着火点的前方,即A点。
[2]当飞机在着火点上方盘旋寻找受困人员时,它的运动状态发生改变,受力不平衡。
[3]因为此时飞机在高空中,海拔越高,气压越低,所以此时机舱外的大气压小于在地面时的大气压。
考向02:大气压强的测量
【例3】(2024·江苏南京·三模)小明利用如图甲所示的装置测量大气压的大小,弹簧测力计和注射器的自重可忽略不计,活塞与针筒之间气密性很好,有摩擦。
(1)他先拔去橡皮帽,将活塞推至底端,在右端挂上一定数量的钩码,活塞开始滑动时弹簧测力计示数为1N,则活塞与针筒间的摩擦力为 N,若继续增加钩码数量,弹簧测力计的示数将 (选填“增大”、“减小”或“不变”);
(2)他重新将活塞推至底端,用橡皮帽密封小孔,增加钩码数量,活塞开始滑动时弹簧测力计示数为4.6N,小华又找来刻度尺测量针筒全部刻度的长度,如图乙所示,则总长度为 cm,由以上数据测出本地大气压强的值为 Pa。
【答案】(1) 1 不变
(2) 5.00
【详解】(1)[1]先拔去橡皮帽,将活塞推至底端,在右端挂上一 定数量的钩码,活塞开始滑动时弹簧测力计示数为1N,由二力平衡知识,此时弹簧测力计对活塞的拉力大小等于活塞受到的滑动摩擦力的大小,可知活塞与针筒间的摩擦力为1N。
[2]由于摩擦力大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,当继续增加钩码数量,活塞受到的压力大小不变,接触面的粗糙程度不变,活塞与针筒之间的摩擦力大小不变,弹簧测力计的示数将不变。
(2)[1][2]重新将活塞推至底端,用橡皮帽密封小孔,增加钩码数量活塞,恰好始滑动时,弹簧测力计示数为4.6N,此时活塞受到弹簧测力计向右的拉力和大气压向左的压力与针筒对它向左的摩擦力作用,在这三个力的作用下,处于平衡状态,可知此时活塞受到的大气压力为
F=F拉-f=4.6N-1N=3.6N
由图乙可知,刻度尺的分度值为0.1cm,针筒的左端和刻度尺的零刻度线对齐,右端针筒的2.0mL刻度线与刻度尺的5.00cm刻度线对齐,则针筒的刻度部分的总长度为5.00cm;则活塞的横截面积为
大气压强为
【例4】小明利用最大刻度值标有2.5mL的一次性注射器等器材,对大气压值进行估测。
(1)具体实验步骤如下:
①把注射器的活塞推至注射器筒的底端,目的是 ,然后用橡皮帽封住注射器小孔;
②用细尼龙绳拴住注射器活塞颈部,使绳的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动 (选填“活塞”或“注射器筒”)。当活塞刚好开始滑动时,记下测力计的示数,即等于大气对活塞的压力F;
③用刻度尺测出注射器刻度部分的长度,记为L,读出注射器的容积V,算出活塞面积;
④最后计算出此时大气压的数值p= (写出用测量量F、L、V表示的表达式);
(2)该实验必须把注射器沿水平方向进行放置,然后进行实验步骤A操作,这是为消除注射器的 对实验的影响;
(3)同学们在讨论时提出了本实验中产生误差的可能原因如下。下列原因中一定会使测量值大于真实值的是 。
A.橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体
B.活塞与注射器筒壁间有摩擦
C.弹簧测力计的示数没有读准
D.活塞与注射器筒壁不完全密封
【答案】(1) 排尽筒内的空气 注射器筒
(2)重力
(3)B
【详解】(1)[1]把注射器的活塞推至注射器筒的底端,目的是排尽筒内的空气。
[2]实验时用细尼龙绳拴住注射器活塞颈部,使绳的一端与弹簧测力计的挂钩相连,为方便测力计读数,应该用手向右拉动注射器筒。
[3]受力面积为
则大气压为
(2)重力的方向竖直向下,该实验必须把注射器沿水平方向进行放置,然后进行实验步骤A操作,这是为消除注射器的重力对实验的影响。
(3)A.橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体,会使拉力变小,在面积不变的情况下,测得的大气压会偏小,故A不符合题意;
B.活塞与注射器筒壁间有摩擦,注射器受到的水平拉力F大于大气对活塞的压力,从而使测量值偏大,故B符合题意;
C.弹簧测力计的示数没有读准,会使拉力偏大或者偏小,从而使测量值偏大或者偏小,无法判断,故C不符合题意;
D.活塞与注射器筒壁不完全密封,会使拉力变小,在面积不变的情况下,测得的大气压会偏小,故D不符合题意。
故选B。
题型四 流体压强与流速关系
考向01:流体压强现象
【例1】(2024·山东青岛·中考真题)下列实例中,能利用流体压强与流速的关系解释的是( )
A.拦河坝上窄下宽更加稳固 B.用活塞式抽水机抽水
C.飞机机翼上凸下平获得升力 D.船只利用船闸在上下游之间往返
【答案】C
【详解】A.根据可知,河水越深压强越大,拦河坝上窄下宽更加稳固,故A不符合题意;
B.活塞式抽水机抽水是利用了大气压强的原理,故B不符合题意;
C.在流体中,流速越大的位置压强越小,飞机机翼上凸下平,上面压强小,下面压强大,产生了压强差,从而获得升力,故C符合题意;
D.船只利用船闸在上下游之间往返是利用了连通器的原理,上端开口下端连通,故D不符合题意。
故选C。
【例2】(2024·陕西·中考真题)风洞是一种检测飞行器性能的设施。如图,将飞行器固定在风洞中,通过人工产生并控制气流,模拟飞行器飞行时周围气体的流动。检测时,飞行器相对气流是 的,其上方气体流速大,压强 ,从而获得向上的升力。
【答案】 运动 小
【详解】[1][2]检测时,以气流为参照物,飞行器相对气流的位置发生了变化,飞行器相对于气流是运动的;其上方气体流速大,压强小,下方气体流速小,压强大,从而形成向上的压强差和压力差,获得了向上的升力。
考向02:飞机的升力
【例3】(2024·四川乐山·中考真题)乐山某初中学校开展以“苍穹”为主题的飞机模型制作大赛,要让飞机获得升力,机翼横截面的形状应设计成( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】AC.图中模型上下表面对称,即空气流速相同,压强相同,无压强的差值,不会获得向上的升力,故AC不符合题意;
B.图中模型上凸下平,上方空气流速快,向下压强小,下方空气流速慢,向上压强大,会产生向上的压强差,压力差,能够获得向上的升力,因此该图为机翼横截面的形状。故B符合题意;
D.图中模型上平下凸,上方空气流速慢,向下压强大,上方空气流速快,向上压强小,会产生向下的压强差,压力差,不能获得向上的升力,故D不符合题意。
故选B。
【例4】(2024·广西·中考真题)国产大飞机C919飞行时,机翼上方的空气流速 下方的空气流速,机翼上方的气压 下方的气压。(两空均选填“大于”或“小于”)
【答案】 大于 小于
【详解】[1][2]等质量的空气在相同的时间内同时通过机翼的上表面和下表面,由于上表面弯曲,所以机翼上方的流速就大于机翼前方的流速;而下表面平直,因此机翼下方的流速大致等于前方的流速,从而可以知道,机翼下方的流速就小于机翼上方的流速,所以机翼上方的压强小于机翼下方的压强,这样就产生了作用在机翼上的向上的升力。
基础巩固
1.(2024·内蒙古赤峰·中考真题)下列选项是对图中物理现象的解释,其中错误的是( )
A.甲图用吸管吸饮料利用了大气压
B.乙图排水管的U形“反水弯”利用了连通器原理
C.丙图侧壁开孔的饮料瓶装上水,越靠下端喷出的水流越急,说明了液体压强随深度的增加而增大
D.丁图往B管中吹气,A管中的水面上升是因为流体流速越大的位置,压强越大
【答案】D
【详解】A.吸管吸饮料时,用力吸时,管内压强减小,饮料在大气压的作用下被压入嘴里,故A正确,不符合题意;
B.洗手池下方排水管的U形“反水弯”符合了上端开口,底部连通的条件,利用了连通器原理,故B正确,不符合题意;
C.越靠下的小孔喷出的水越急,说明深度越大,液体压强越大,故C正确,不符合题意;
D.往B管中吹气,A管上方的空气流速增大,压强减小,A管中的液体在外界大气压的作用下,被压上来,故D错误,符合题意。
故选D。
2.(2024·广东广州·二模)如图所示,两个圆柱形容器甲和乙放在水平桌面上,甲容器底面积大于乙容器底面积,它们分别装有体积相等的两种液体,甲容器中液体的密度为ρ甲,乙容器中液体的密度为ρ乙。液体内A、B两点到容器底部的距离相等,A、B两点压强分别为pA、pB。若两容器底部受到的液体压强相等,则下列判断正确的是( )
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
【答案】A
【详解】由题意和可得两容器中甲容器液体深度小于乙,根据和两容器底部受到的液体压强相等可得甲容器内液体密度大于乙;假设A、B两点在容器内的深度分别为、,到容器底部的距离均为h,则两容器底部受到液体压强分别为
所以可得
故A正确,BCD错误。
故选A。
3.(2024·广东广州·二模)绫君同学为家中的盆景设计了一个自动供水装置。如图,用一个塑料瓶装满水倒放在盆景盘中,瓶口刚刚被水浸没。这样盆景盘中的水位可以保持一定的高度。关于塑料瓶和瓶子中水上方的气体压强,以下说法正确的是( )
A.这是利用了连通器的原理
B.瓶内气压小于大气压强
C.瓶内水上方是真空
D.瓶内气压大于大气压强
【答案】B
【详解】A.自动供水装置在液体静止时液面不相平,所以不是连通器,故A错误;
BCD.当把装满水的瓶倒放入盆景的水中时,由于大气压作用在盆景中的水面上,所以水不会从瓶中流出来,此时外界大气压等于瓶内气压加上瓶内水产生的压强。所以瓶内水上方的气压小于外界大气压;当盆景中的水由于蒸发和盆景的吸收,水面下降瓶口露出水面时,瓶中的水就要向外流,瓶内的水产生的压强会不断减小;一旦瓶口再次被水淹没,瓶中的水又停止外流,这样盆景中的水就可以保持一定高度,瓶口处的压强总是等于外界大气压,故B正确,CD错误。
故选B。
4.(2024·广东广州·二模)中国古代的造纸术、指南针、火药、印刷术影响了世界,现代的新四大发明“高铁、支付宝、共享单车和网购”给人民生活带来了便利。下列说法中正确的是( )
A.图1中,高铁站台设置黄色安全线是因为“流体流速越大的位置,压强越小”
B.图2中,支付盒子静止于水平桌面上,它受到的重力和桌面对它的支持力是一对相互作用力
C.图3中,共享单车把手上的花纹是为了减小手和把手的摩擦
D.图4中,快递机器人关闭电源后会很快停下,说明物体的运动需要力来维持
【答案】A
【详解】A.高铁站台设置的黄色安全线,是因为高铁进站时,高铁与乘客间的空气流速大,压强小,小于乘客身后的压强,乘客有被压向高铁的危险,故A正确;
B.支付盒子静止在水平桌面上,所受到的重力和桌面对它的支持力作用在同一物体上,是一对平衡力,不是相互作用力,故B错误;
C.单车把手上的花纹,是为了在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,故C错误;
D.关闭电源后,快递机器人在水平方向只受到阻力的作用,运动状态发生改变而停下,而物体的运动不需要力来维持,故D错误。
故选A。
5.(2024·山东菏泽·中考真题)下列四幅图中关于压强的描述错误的是( )
A.用吸管喝牛奶利用了大气压强
B.泰山山顶的大气压强比山脚下的小
C.潜水员在水中上升过程受到的压强越来 越大
D.飞机机翼是利用气体流速大压强小的原理设计的
【答案】C
【详解】A.用吸管喝牛奶时,先吸去管中的空气,使管中气压变小,在大气压的作用下,牛奶进入吸管再流入口中,利用了大气压原理,故A正确,不符合题意;
B.大气压随着高度的升高而减小,因此泰山山顶的大气压强比山脚下的小,故B正确,不符合题意;
C.潜水员在水中上升过程距离水面的深度越来越小,由可知,受到的压强越来越小,故C错误,符合题意;
D.飞机机翼设计成流线型,上方空气流速大、压强小,下方空气流速小、压强大,则机翼受到向上的压强差,从而产生了向上的升力,故D正确,不符合题意。
故选C。
6.(2024·北京·中考真题)如图所示,左手手指和右手手掌分别沿水平方向压在气球的两侧,使气球保持静止。下列说法正确的是( )
A.手指对气球的压力大于手掌对气球的压力
B.手指对气球的压强大于手掌对气球的压强
C.手掌对气球的压力与气球对手掌的压力是一对平衡力
D.手指与手掌受到气球的压力是一对相互作用力
【答案】B
【详解】A.气球处于平衡状态,受平衡力的作用,在水平方向上,受到手指对它向右的压力和手掌对它向左的压力,气球处于平衡状态,说明这两个力是一对平衡力,因此手指对气球的压力等于手掌对气球的压力,故A错误;
B.因手指对气球的压力等于手掌对气球的压力,手指与气球的接触面积较小,由可知,手指对气球的压强大于手掌对气球的压强,故B正确;
C.手掌对气球的压力与气球对手掌的压力大小相等、方向相反、作用在两个物体上、作用在同一直线上,是一对相互作用力,故C错误;
D.相互作用力是指两个物体之间相互之间的作用力,而手指和手掌都受到了气球对它们的力,不是手指和手掌两者之间的作用力,因此不是一对相互作用力。故D错误。
故选B。
7.(2024·内蒙古·中考真题)物理知识与人们的生活息息相关,以下说法正确的是( )
A.拔火罐时在重力作用下玻璃罐“吸”在皮肤上
B.水壶的壶嘴与壶身组成了连通器
C.用高压锅煮食物时,锅内液面上方气压低,液体沸点高
D.风沿着窗外的墙面吹过时,窗口悬挂的窗帘会飘向窗内
【答案】B
【详解】A.拔火罐使用时,先把酒精在罐内烧一下,罐内空气受热排出,此时迅速把罐扣在皮肤上,使罐内气体温度升高,等到罐内的空气冷却后压强降低,小于外面的大气压,外面的大气压就将罐紧紧地压在皮肤上。因此这是由于大气压强的作用引起的,故A错误;
B.茶壶的壶嘴与壶身组成了连通器,因此壶身的水位总是与壶嘴的水位相平,故B正确;
C.液体的沸点与气压有关,用高压锅煮食物容易煮熟,原因是液面上方气压越大液体沸点越高,故C错误;
D.风沿着外墙吹过时,窗帘外侧空气流速大,压强小,内侧空气流速慢,压强大,窗帘受到向外的压强大于向内的压强,把窗帘压向窗户外面。故D错误。
故选B。
8.(2024·山东淄博·中考真题)骑电动车戴头盔已成为市民的自觉行为习惯。下列说法正确的是( )
A.头盔用碳纤维制成,利用了该材料密度小、抗冲击力强的特性
B.白色的头盔能吸收各种色光
C.头盔的绑带做得较宽是为了增大压强
D.戴头盔骑行过程中,以头盔为参照物,人是运动的
【答案】A
【详解】A.根据头盔的用途可知,其材料应符合密度小且硬度大的特点,所以头盔用碳纤维制成,利用了该材料密度小、抗冲击力强的特性,故A正确;
B.白色的头盔能反射各种色光,因此看起来是白色的,故B错误;
C.头盔的绑带做得较宽是为了增大受力面积来减小压强,故C错误;
D.戴头盔骑行过程中,以头盔为参照物,人的位置没有发生变化,因此是静止的,故D错误。
故选A。
9.(2024·广东东莞·一模)如图,用水平力F将物体压在竖直墙壁上,物体刚好保持静止状态。下列说法正确的是( )
A.物体受到的摩擦力随F的增大而增大
B.墙壁受到物体的压强随F的增大而增大
C.物体受到的摩擦力与物体的重力无关
D.物体受到的摩擦力大小无法确定
【答案】B
【详解】
ACD.由题意可知,物体在竖直方向上受到重力和静摩擦力的作用,由于物体处于静止状态,所以这两个力是一对平衡力,大小相等,即物体受到的摩擦力与物体的重力相等,与压力F的大小无关,故ACD错误;
B.墙壁受到的压力大小等于水平力F,受力面积为物体与墙壁的接触面积,由于F增大,受力面积不变,根据可知,墙壁受到物体的压强随压力F的增大而增大,故B正确。
故选B。
10.(2024·山东济宁·中考真题)2024年4月26日,神舟十八号载人飞船采用自主快速交会对接模式,对接于中国空间站天和核心舱径向对接口,形成三船三舱组合体。成功对接后,以天和核心舱为参照物,神舟十八号载人飞船是 的;2020年11月10日,全海深载人潜水器“奋斗者”号在深潜试验中最大下潜深度达到10909m,创造了中国载人深潜新的历史。此次深潜试验中“奋斗者”号在最大下潜深度处承受海水的压强为 。(取,)
【答案】 静止
【详解】[1]以天和核心舱为参照物,神舟十八号载人飞船的位置不变,是静止的。
[2]“奋斗者”号在最大下潜深度处承受海水的压强为
11.(2024·山东泰安·中考真题)如图所示,在两张纸中间向下吹气,纸会相互靠拢。这个现象说明:在气体中,流速越大的位置压强越 (选填“大”或“小”)。
【答案】小
【详解】由于流速越大的地方压强越小,所以当向两张纸中间吹气时,中间的空气流速快,压强小,而外侧的空气流速慢,压强大,在此压强差的作用下,纸会相互靠拢。
12.(2024·广东深圳·二模)如图所示是患者到医院就诊时进行静脉输液的情景。输液时,输液管的上端通过针头A与输液瓶的瓶口连接,输液管的下端通过针头B与病人的静脉血管连接。小明查阅相关资料了解到:液体中某深度处的实际压强等于液面上方气体压强与液体压强之和。
(1)其中“进气管”的作用是:保持输液瓶内外气压平衡。该输液装置涉及到的物理知识有___________。
A.阿基米德原理 B.大气压强 C.液体内部压强
(2)图中,如果此时扎针处出现“回血”现象(血液进入输液管),最便捷的解决方式是改变手的位置,你认为手应该 (选填“向上抬”或“向下移”),请说明理由: 。
【答案】(1)BC
(2) 向下移 见解析
【详解】(1)进气管的作用是:保持输液瓶内外气压平衡。输液过程中必须通过它与大气连通,所以输液过程中涉及到大气压强;液体进入血管利用了大气压强和液体压强之和大于血压,所以还利用了液体压强。故选BC。
(2)[1][2]扎针处出现“回血”现象,最便捷的解决方式是改变手的位置,此时手应该向下移动,则手在液体中的深度增加,根据可知液体对人体的压强增大,把血液压回血管即可正常输液。
能力提升
13.(2024·广东广州·一模)小宇同学取了两个完全相同的瓶子,分别装入密度不同的液体甲和乙,再把两根两端开口的细玻璃管穿过橡皮塞分别插入液体中,两个瓶子放在同一水平面上。小宇分别从管子上端往两个瓶子里吹入少量气体,瓶内液体沿管子上升到瓶口以上(装着乙液体的瓶子,管内液面更高),如图所示。图中a、b、c、d点的压强分别为。下列说法中正确的是( )
A.
B.
C.甲液体的密度大于乙液体的密度
D.在a点上方持续水平吹气,管内液面会下降
【答案】A
【详解】ABC.小宇分别从管子上端往两个瓶子里吹入少量气体,由于瓶内压强增大,液柱升高,但管子上方的大气压相同,由于液体的密度未知、瓶内压强未知,无法比较液体的密度大小,故A正确,BC错误;
D.流体中流速越大的位置,压强越小,在a点上方持续水平吹气,流速增大,压强减小,在瓶内气压的作用下,管内液面会上升,故D错误。
故选A。
14.(2024·广东广州·一模)以下说法正确的是( )
A.甲:单杆运动员在手上涂镁粉是为了增大摩擦
B.乙:海市蜃楼现象是由于光的反射产生
C.丙:神舟九号与天宫一号对接成功前两者相对静止
D.丁:飞机机翼上方气流的速度较大,对机翼上表面压强较大
【答案】A
【详解】A.单杠运动员在手上涂镁粉是压力一定时,增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,故A正确;
B.海市蜃楼是光穿过不均匀的空气时,传播方向改变,属于光的折射现象,故B错误;
C.神舟九号与天宫一号对接成功前,两者之间的位置改变,是相对运动的,故C错误;
D.飞机机翼上方气流的速度较大,对机翼上表面压强较小,产生向上的升力,故D错误。
故选A。
15.(2024·新疆·中考真题)如图所示,一下半部分为圆柱形的玻璃瓶,深度为20cm,内封闭有质量为0.30kg的水。将玻璃瓶正放在水平面上时,水对玻璃瓶底部的压强为900Pa;将玻璃瓶倒放在水平面上时,水对玻璃瓶盖的压强为1400Pa。若该玻璃瓶内装满密度为的酒精,则酒精的质量为( )
A.0.36kg B.0.40kg C.0.44kg D.0.48kg
【答案】B
【详解】正放时,水柱为标准的圆柱体,根据此时水对瓶底的压强为900Pa,根据求得水柱高度
水的质量为0.3kg,由此可知每0.1kg水占圆柱体部分3cm高度。
将玻璃瓶倒放在水平面上时,水对玻璃瓶盖的压强为1400Pa,根据求得水深度
瓶子总高20cm,上方空心部分高度6cm,装满水需要0.2kg,由此可知整个瓶子装满水的质量为0.5kg,瓶子的容积
则装满酒精质量为
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
16.(2024·广东汕头·二模)如图甲所示,拧紧瓶盖,水不会从小孔A、B流出,这是因为有 的作用;乙图中,打开瓶盖,水从小孔A和B流出,且喷出的距离不同,说明液体内部的压强与 有关,随着水量的减少,水流喷出的距离 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 大气压强 深度 变小
【详解】[1]若拧紧瓶盖,瓶外面的大气压托住了小孔处的水,水不会从小孔A、B中喷出。
[2][3]由图乙可知,小孔位置越低,水的深度越深,水喷出得越远,表示水的压强越大,说明液体内部压强的大小跟液体的深度有关;随着水量的减少,水的深度减小,根据,水的压强减小,所以水流喷出的距离变小。
17.(2024·广东江门·一模)近年来我国在科技领域取得辉煌成就。C919大飞机采用大量 小的铝锂合金材料来制造,以此减小飞机的质量;飞机产生升力的原因是机翼上表面的空气流速大,压强 ;飞机起飞过程中,以驾驶飞机的飞行员为参照物,飞机是 的。
【答案】 密度 小 静止
【详解】[1]C919大飞机采用大量密度小的铝锂合金材料来制造,与同体积的其它材料相比,其质量更小,以此减小飞机的质量。
[2]飞机机翼上方为凸型,下方是平的;等质量的空气在相同的时间内同时通过机翼的上表面和下表面,由于上表面弯曲,下表面平直,所以空气通过机翼上表面的流速大,通过下表面的流速较小,因为机翼上方的空气流速大,压强较小;机翼下方的空气流速小,压强大,所以机翼受到一个向上的压强差,飞机受到向上的升力。
[3]飞机起飞过程中,飞机与飞行员之间没有位置的变化,以驾驶飞机的飞行员为参照物,飞机是静止的。
18.(2024·海南·中考真题)小海发现,他站在齐胸深的水中时感觉胸口有压迫感,爱动脑筋的他产生了疑问:液体压强究竟与哪些因素有关呢?他猜想:液体的压强与液体的多少有关。为验证猜想,他用U形管压强计进行探究。
(1)用U形管压强计研究液体的压强,原因是金属盒上的薄膜受到的外力作用越大U形管两侧液面的高度差 (选填“越大”“不变”或“越小”);
(2)根据图①和②实验现象可知,在深度相同时,液体的压强与液体的多少 (选填“有关”或“无关”);
(3)请你猜想,液体的压强可能与 (只写一种因素即可)有关。为了验证你的猜想,你将选择图中的 和 进行探究(选填图中对应的序号)。通过观察实验,你得出的结论是 。
【答案】(1)越大
(2)无关
(3) 液体的密度 ④ ⑤ 液体深度相同时,液体密度越大,液体的压强越大
【详解】(1)液体内部压强大小通过U形管两侧液面高度差的大小来反映,金属盒上的薄膜受到的外力作用越大U形管两侧液面的高度差越大。
(2)根据图①和②实验现象可知,在深度相同时,U形管两侧液面高度差相等,所以可知,液体的压强与液体的多少无关。
(3)[1][2][3]液体的压强可能与液体的密度有关系,为了验证这个猜想,应该保证压强计在液体中的深度相同,且液体的密度不同,所以选择图中的④和⑤进行探究,通过观察实验④⑤压强计两侧液面高度差,可以得出的结论是:液体深度相同时,液体密度越大,液体的压强越大。
19.(2022·广东东莞·一模)小桌在“探究影响压力作用效果”和“探究重力势能的影响因素”中也都有使用。如图,是利用小桌探究影响压力作用效果的实验。
(1)通过比较图甲和图乙,说明在 时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(2)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,则图丙中海绵受到的压强p和图丁中木板受到的压强p′的大小关系为p p′(选填:“>”、“<”或“=”);
(3)若所有桌脚的总面积与桌面的面积之比是1:25,则乙、丙两图中海绵受到的压强之比p乙:p丙= 。
【答案】 受力面积 = 25:1
【详解】(1)[1]由图甲、乙知,小桌与海绵的接触面积相同,而乙图中小桌对海绵的压力大,海绵的凹陷程度更明显,所以在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(2)[2]图丙、丁中,小桌与海绵的受力面积等于小桌与木板的受力面积,压力相同,据 知,图丙中海绵受到的压强p与图丁中木板受到的压强p′的大小相等。
(3)[3]图乙、丙中,小桌对海绵的压力相等,受力面积之比为1:25,则
20.(2024·广东东莞·模拟预测) 2023年底,某国产品牌新能源汽车正式上市,该车搭载包括高阶智能驾驶辅助系统等十大汽车黑科技,已知汽车自身的质量为2800kg,某次搭载人员及物品200kg,0.5h内在高速路上行驶了60km,行驶过程中轮胎与地接触总面积为0.015m2,求汽车行驶过程中:(g取10N/kg)
(1)汽车及载物的总重力;
(2)汽车对水平路面的压强;
(3)汽车的平均速度。
【答案】(1)30000N;(2)2×106Pa;(3)120km/h
【详解】解:(1)汽车及载物的总质量
m总=m车+m物=2800kg+200kg=3000kg
汽车及载物的总重力
G总=m总g=3000kg×10N/kg=30000N
(2)汽车对水平路面的压力
F=G总=30000N
汽车对地面的压强
(3)汽车的平均速度
答:(1)汽车及载物的总重力为30000N;
(2)汽车对水平路面的压强为2×106Pa;
(3)汽车的平均速度为120km/h。
21.(2024·广东清远·二模)随着科技的发展和新能源的不断开发利用,太阳能汽车已深受广大客户青睐。如图所示是一款新上市的太阳能汽车,总质量约为2t,在某段高速路上,它行驶的最大速度约为100km/h。(g=10N/kg),求:
(1)该车空载时的重力为多少?
(2)若该车以最大速度匀速行驶,由如图所示的位置A处行驶到B处,需要多少时间?
(3)若车轮与地面间的总接触面积约为0.1m2,则车空载时它对地面的压强为多少?
【答案】(1)20000N ;(2)0.8h;(3)2×105Pa
【详解】解:(1)该车空载时的重力为
G=mg=2×103kg×10N/kg=2×104N=20000N
(2)由图示可知,从A到B的路程为
s=120km-40km=80km
由可得,行驶的时间为
(3)车空载时对地面的压力为
F=G=2×104N
对地面的压强为
答:(1)该车空载时的重力为2×104N;
(2)若该车以最大速度匀速行驶,由如图所示的位置A处行驶到B处,需要0.8h;
(3)若车轮与地面间的总接触面积约为0.1m2,则车空载时它对地面的压强为2×105Pa。
22.小明骑自行车去上学的途中,匀速经过一段平直路面,已知小明和自行车的总质量为70kg,自行车每个轮胎与地面的接触面积为。小明在该平直路面上骑行时受到的阻力为人和自行车总重力的0.05倍,求:
(1)小明和自行车受到的总重力;
(2)小明在该平直路面上骑行时受到的阻力;
(3)小明在该平直路面上骑行时,自行车对地面的压强。
【答案】(1)700N;(2)35N;(3)3.5×105Pa
【详解】解:(1)小明和自行车受到的总重力为
G=mg=70kg×10N/kg=700N
(2)小明在该平直路面上骑行时受到的阻力为总重力的0.05倍,即
f=0.05G=0.05×700N=35N
(3)自行车对地面的压强为
答:(1)小明和自行车受到的总重力为700N;
(2)小明在该平直路面上骑行时受到的阻力为35N;
(3)小明在该平直路面上骑行时,自行车对地面的压强为3.5×105Pa。
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