内容正文:
第九章 压强
一、选择题
1.如图所示,用100N的水平力将9N的物体压在竖直的墙上,物体和墙壁的接触面积为100cm2,则物体对墙壁的压强为( )
A.900Pa B.1×104Pa C.1×105Pa D.9×104Pa
2.如图所示,一个装满水的饮料瓶,正放在水平桌面上,瓶底对桌面的压力为Fa,压强为Pa;倒放在桌面上后,瓶底对桌面的压力为Fb,压强为Pb则( )
A.Fa=Fb Pa<Pb B.Fa>Fb Pa=Pb
C.Fa=Fb Pa=Pb D.Fa<Fb Pa<Pb
3.在日常的生活和生产中,有时需要增大压强,有时需要减小压强.下列四图中为了减小压强的是( )
A. 载重汽车装有许多车轮 B. 压路机的碾子质量很大
C. 滑冰鞋上装有冰刀 D. 飞镖的箭头很尖
4.我国高铁技术处于世界领先水平,高铁线路总长居世界第一。下列有关高铁的说法中正确的是( )
A.静止在平直轨道上的列车,受到的重力和轨道对它的支持力是一对平衡力
B.以行驶的列车为参照物,路边的树木是静止的
C.站台处设置安全线,是因为列车进站时周围空气流速大压强大
D.铁轨下铺枕木是为了增大压强
5.地球表面存在大气,大气压强的大小直接影响了人类的生存,经过长期适应,人类已经适应的大气压强值约为( )
A.100帕 B.1000帕 C.10000帕 D.100000帕
6.甲、乙、丙三个质量相同的实心正方体分别放在水平地面上,它们对水平地面的压强关系是,若分别在三个正方体上表面中央施加竖直向下的力,使三个正方体对水平地面的压强相同,则力的大小关系是( )
A. B.
C. D.以上都有可能
7.小文通过压强知识的学习知道,气压跟天气有着密切的关系。一般而言,地面上高气压地区往往是晴天,低气压地区往往是阴雨天,如图是一款“天气预报瓶”,A为玻璃管,与大气相通,B为密闭的玻璃球,A与B下部连通,内装有红墨水。小文通过观察,发现预报瓶比较灵验。下列说法中错误的是( )
A.当A管液面明显上升时,表示外界大气压增大
B.当A管液面明显上升时,往往转为阴雨天气
C.A管和B球内液面相平时,瓶内气压等于外界大气压
D.B球内装有较多红墨水,可减小瓶内温度变化造成的干扰
8.“估测”是物理学中常用的一种方法,小杨同学对生活中相关物理量估测合理的是( )
A.一节物理课的时间为40s
B.一枚普通鸡蛋的重力约为0.5N
C.重庆朝天门广场的气压约为
D.冬天,洗澡水的温度约为
二、填空题
9.小明为了验证水的沸点和气压的关系,他设想了一个如图所示的实验:烧杯中装有适量的水,水中倒扣的小玻璃瓶内水面比瓶外水面低,则小玻璃瓶内水面的气压比瓶外气压 (选填“大”或“小”),若给烧杯加热,瓶外烧杯中的水沸腾时,小玻璃瓶内的水 (选填“会”或“不会”)沸腾,小玻璃瓶内气体的体积 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
10.在探究压力的作用效果与哪些因素有关时,某同学作了如图所示的三个实验,通过观察三次实验时泡沫塑料的 ,显示压力作用的效果。这种研究物理问题的实验方法叫 ;
比较a b两图所示实验,说明压力的作用效果与 有关;
比较a c两图所示实验,说明 。这种研究物理问题的实验方法叫 。
11.如图所示,老师在做托里拆利实验时,当时大气压相当于 mm水银柱产生的压强;若玻璃管的顶端混入了部分空气,实验测得的气压值 (选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
12.在一个重1N,底面积为的容器里装9N的水,容器中水的深度为。把它放在水平桌面上,如图所示()。水对容器底部压强 Pa,容器对桌面压强 Pa。
13.如图所示,意大利科学家 最早利用该实验装置测量出了标准大气压的值。英国物理学家 经过多年的研究,做了大量的实验,于1840年最先精确确定了电流产生的热量跟电流、电阻和时间的关系。
14.压力是指 作用于物体表面并指向物体表面的力,压强是表示 的物理量。如图所示,现用10N的水平力将物体按在墙上,物体与竖直墙面的接触面积是,墙面受到的压强是 pa。
三、计算题
15.质量为1kg的平底水桶底面积为800cm2.水桶内装有30cm深的水,放在水平地面上,如图甲所示,水桶对地面的压强为4000Pa.当小明用竖直向上的力F提水桶但没有提起来时(如图乙所示),此时水桶对地面的压强刚好等于水对水桶底部的压强。求:
(1)桶底受到水的压强;
(2)水桶内水的质量;
(3)小明对水桶的拉力F的大小。
16.如图所示,放置在水平桌面上的柱形容器中装有适量的水,细绳的一端固定在柱形容器的底部,另一端系在体积为的木块的下面,使木块浸没在水中。已知容器内底面积为,当木块静止时细绳对木块竖直向下的拉力为2N,此时容器中水的深度为20cm。取g=10N/kg,水的密度为,求:
(1)木块受到的浮力大小;
(2)水对容器底部的压力大小;
(3)木块的密度。
17.如图所示,水平桌面上有一个上面开口的杯子,杯内装有0.1m深的水。已知杯子内部底面积为5×10-3m2,外部底面积为6×10-3m2,杯子和水的总质量为0.9kg,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3求:
(1)水对杯底的压强;
(2)水对杯底的压力;
(3)杯子对桌面的压强。
四、实验探究题
18.如图所示,用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”。
(1)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,通过 (填写正确选项前的字母)方法可以进行调节;
A.从U形管内向外倒出适量水
B.拆除软管重新安装
C.向U形管内添加适量水
(2)比较 两图,可以得到:在同一深度,同种液体内部向各个方向的压强都 ;
(3)图乙中U形管左侧水面的高度为4cm,右侧水柱高度为10cm,则U形管左侧气体的压强比外界大气压大 Pa;
(4)图乙中,若只将探头向水的深处放,其他条件不变,则产生的压强将 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(5)把压强计的探头分别放入盐水和水两种液体中,得到p—h图象如图所示,则表示在水中压强随深度变化关系的是图线 。
19. 某实验小组用如图所示压强计实验装置“探究液体压强与哪些因素有关”。
(1)实验前需先检验压强计的气密性,应该____ ,观察形管内液面。
A.取下软管重新安装 B.按压金属盒的橡皮膜
C.向形管中加一些红墨水 D.将形管右侧的红墨水倒出一些
(2)把调节好的压强计放在空气中时,形管两边液面应该 选填“相平”或“不相平”
(3)保持甲图中金属盒的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,实验情形如图乙所示。比较甲、乙两次实验,可得出初步结论:液体压强与液体密度有关。你认为此结论 选填“可靠”或“不可靠”,原因是 ;
(4)小组又设计了如图丙所示的装置,也可以用来“探究影响液体内部压强大小的因素”。当在隔板两侧分别加入相同深度的液体、时,根据橡皮膜的凹凸情况可得出液体密度的关系: 选填“”“”或“”。
(5)另一小组取两只相同的烧杯和,分别盛有体积相同的水和酒精,用改装并调试好的压强计进行实验,如图丁所示,将压强计两个探头分别浸入两种液体中,从而判断出图丁中装水的杯子是 选填“”、“”杯。
答案解析部分
1.【答案】B
2.【答案】A
【解析】【解答】解:压力的判断:正放时,瓶底对桌面的压力等于瓶子和水的重力之和;倒放时,瓶盖对桌面的压力等于瓶子和水的重力之和;所以压力相等;
由于瓶盖的面积小于瓶底的面积,根据公式p= 可知,倒放时,对桌面的压强大.
故选A.
【分析】瓶盖和瓶底对桌面的压力,等于水和瓶子的重力之和;
根据公式p= 可比较瓶底和瓶盖对桌面的压强.
3.【答案】A
【解析】【解答】解:A、载重车装有许多车轮,是在压力一定的情况下,通过增大受力面积,减小压强,符合题意;
B、压路机上的碾子质量很大,是受力面积一定,通过增大压力,增大压强,不符合题意;
C、冰鞋上装有冰刀,是在压力一定的情况下,通过减小受力面积,增大压强,不符合题意;
D、飞镖的箭头很尖,是在压力一定的情况下,通过减小受力面积,增大压强,不符合题意.
故选A.
【分析】解答此题的关键是掌握减小压强的方法.根据压强的定义式p= 可知,要减小压强有三种方法:一是当压力一定时,需增加受力面积;二是当受力面积一定时,需减小压力;三是在条件允许的情况下,可以同时减小压力,增大受力面积.同理,增大压强也有三种方法.
4.【答案】A
5.【答案】D
【解析】【解答】解:一个标准大气压为1.013×105Pa.
人类长期生活在这一环境当中,其适应的大气压值接近标准大气压.
即100000帕左右,只有D符合题意.
故选D.
【分析】一个标准大气压可以支持76cm高的水银柱,具体的大小是1.013×105Pa.人类长期生活在这一环境当中,其适应的大气压值接近标准大气压.
6.【答案】C
7.【答案】A
8.【答案】B
9.【答案】大;不会;变大
10.【答案】凹陷程度;转换法;受力面积;受力面积相同,压力越大,压力的作用效果越明显;控制变量法
【解析】【解答】通过观察泡沫塑料的凹陷程度可以显示压力的作用效果。转换法主要是指在保证效果相同的前提下,将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法,所以这种研究物理问题的实验方法叫转换法。由a、b两图所示实验可知,物体间的压力相同而受力面积不同,受力面积越小,泡沫塑料凹陷程度越大,力的作用效果越明显,由此可知:压力相同,受力面积越小,压力的作用效果越明显。由a、c两图所示实验,可知,受力面积相同而压力不同,压力越大,泡沫塑料凹陷程度越大,力的作用效果越明显,由此可知:受力面积相同,压力越大,压力的作用效果越明显。控制变量法是指为了研究物理量同影响它的多个因素中的一个因素的关系,可将除了这个因素以外的其它因素人为地控制起来,使其保持不变,再比较、 研究该物理量与该因素之间的关系,得出结论,然后再综合起来得出规律的方法,所以这种研究物理问题的实验方法叫控制变量法。
【分析】通过物体受到压力后的凹陷程度,可以探究压力的作用效果,利用了转换法;在压力一定时,可以探究压力的作用效果和受力面积的关系;在受力面积一定时,可以探究压力的作用效果和压力的关系。
11.【答案】755;小于
12.【答案】600;1000
13.【答案】托里拆利;焦耳
【解析】【解答】托利拆利首次测定了大气压的值,后来人们用他的名字命名了这一著名的实验。英国物理学家焦耳做了大量实验,于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系,得出Q=I2Rt.为了纪念他做出的贡献,人们将他的名字命名为热量(能量)的单位。
故答案为:托里拆利;焦耳
【分析】托里拆利实验测出了大气压强的值;焦耳确定了电流产生的热量跟电流、电阻和时间的关系。
14.【答案】垂直;压力作用效果;500
15.【答案】(1)解:水桶内水深h=30cm=0.3m,
水对桶底的压强为:
p水=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3×103Pa;
(2)解:图甲中,水桶对地面的压强为4000Pa,
根据p= 可得,水桶对地面的压力:F地=p地S=4000Pa×800×10﹣4m2=320N,
空水桶的重力:G桶=m桶g=1kg×10N/kg=10N,
水桶放在水平地面上,水桶对地面的压力等于水桶和水的重力之和,即F地=G总,
所以,水的重力:G水=F地﹣G桶=320N﹣10N=310N,
则水的质量:m水= = =31kg;
(3)解:由题知,图乙中水桶对地面的压强p桶=p水=3×103Pa,
则此时水桶对地面的压力:F桶=p桶S=3×103Pa×800×10﹣4m2=240N。
对水桶进行受力分析可知,此时水桶受到重力、地面对水桶的支持力和拉力的作用,且G总=F支+F,
因地面对水桶的支持力和水桶对地面的压力是一对相互作用力,则F支=F桶=240N,
所以,小明对水桶的拉力:F=G总﹣F支=320N﹣240N=80N。
【解析】【分析】(1)利用液体液体压强公式p=pgh求出水对桶底的压强.
(2)根据 p= 求水桶对地面的压力,根据G=mg可求水桶的重力,进一步求出水的重力,利用G=mg求得水的质量.
(3)利用 p= 可求此时水桶对地面的压力,再利用力的合成和力的作用的相互性可求小明对水桶的拉力F大小.
16.【答案】(1)
(2)
(3)
17.【答案】(1)1000Pa;(2)5N;(3)1500Pa
18.【答案】B;乙、丙;相等;600;变大;b
19.【答案】(1)B
(2)相平
(3)不可靠;没有控制液体深度相同
(4)<
(5)B
【解析】【解答】
(1)、实验前需先检验压强计的气密性,应该按压金属盒的橡皮膜,如果形管内液面高度差有明显变化,则说明气密性好,B正确。
故选B。
(2)、把调节好的压强计放在空气中时,形管两边液面应该相平;
(3)、甲、乙两次实验中没有控制液体深度相同,所以得出液体压强与液体密度有关的结论是不可靠的。
(4)、如图橡皮膜向左凹陷,说明B液体对橡皮膜的压强较大,由可得出液体密度的关系:;
(5)、由图可知A,B液体对金属盒的压强相等,A杯中金属盒所处深度大,由A杯中液体密度小,即A杯中是酒精,B中是水。
【分析】
(1)、实验前用手轻按金属盒的橡皮膜,如果形管内液面高度差有明显变化,则说明气密性好;
(2)、把调节好的压强计放在空气中时,U型管两侧的大气压强相等,所以形管两边液面相平;
(3)、要探究得出液体压强与液体密度有关的结论,需要控制液体深度相同;
(4)、橡皮膜向左凹陷,说明B液体对橡皮膜的压强较大,由可得出B液体密度比A液体大;
(5)、U型管中液柱高度差相同,所以A,B液体对金属盒的压强相等,A杯中金属盒所处深度大,由可知B中是水。
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