内容正文:
第八章 压强
一、选择题
1.甲、乙两物体重叠并置于水平面上,当它们分别受到5N和8N的水平拉力时保持静止,如图所示,已知甲的底面积为,重为10N;乙的底面积为,重为20N。下列说法正确的是( )
A.甲对乙的压强为500Pa
B.乙对地面的压力为20N
C.甲对乙的摩擦力为5N,方向水平向左
D.地面对乙的摩擦力为3N,方向水平向右
2.某同学利用圆形厚玻璃瓶、两端开口的细玻璃管和带颜色的水自制了一个气压计,如图所示,下列说法错误的是( )
A.该自制气压计瓶内的气体压强大于外界的大气压
B.该自制气压计可以反映大气压随高度的变化情况
C.拿着该自制气压计上楼过程中,细玻璃管中的水柱会下降
D.在该自制气压计细玻璃管口上方水平吹气,则细玻璃管中的水柱会上升
3.如图所示的现象中,不是利用大气压的是( )
A. 纸板“托水” B. 吸盘挂钩
C. 用吸管喝饮料 D. 药液注射进肌肉
4.下列事例应用了“流体压强与流速的关系”的是( )
A.用吸管从瓶中吸饮料
B.飞机飞行时获得升力
C.鱼鳔的大小变化使鱼在水中沉浮
D.拦河坝修成“上窄下宽”
5.如图是托里拆利实验的示意图,下列说法正确的是( )
A.玻璃管的上方是真空
B.换用更细的玻璃管做实验,管中的水银柱高度会增加
C.将玻璃管逐渐倾斜,在水银未到达管顶前,水银柱的高度变大
D.此实验在任何时候测出的都是标准大气压的数值
6.如图所示,是小马同学测量大气压值实验的规范操作,关于该实验以下判断正确的是( )
A.此时大气压强等于高水银柱所产生的压强
B.若将玻璃管稍稍倾斜,则管内外水银面的高度差将不变
C.若把此装置从山下带到山顶,则管内外水银面的高度差将增大
D.若换用密度比水银小的液体做实验,则大气压能支持液柱的高度会减小
7.用如图所示的装置,进行“研究液体内部压强”的实验,下列说法不合理的是( )
A.实验前,发现U型管两侧液面不相平,需拔下软管重新安装
B.把探头放入盛水的容器,U型管两侧液面高度差变化不明显,说明装置漏气
C.对比图甲乙丙可得:在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等
D.由丙丁两图可知:液体内部压强与液体密度有关,液体密度越大,压强越小
8. 如图所示是一种水翼船,船体下安装了水翼.当船在高速航行时,水面下的水翼会使船体整体抬高从而减小水对船体的阻力.则水翼安装正确的是:( )
A. B.
C. D.
二、填空题
9.两只完全相同的量筒倒入相同体积的水和盐水,则盛 的那只量筒底部受到的压强较小.
10.如图所示,在装有适量水的盘子中央,固定一支点燃的蜡烛,然后将一个透明的玻璃杯倒扣在蜡烛上,蜡烛火焰很快熄灭,盘中的水在 的作用下进入杯中.这一过程中,杯中水柱产生的压强将 .
11.一块砖的三条边长分别为5cm、10cm、20cm,物重为G,将它分别平放、竖放在水平地面上,则它们对地面的压力之比为 ,压强之比为 。
12.著名的 实验向人们展示了大气压存在且很大,海拔高度越高,大气压越 。2020年11月10日8时12分,我国自主研制的“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功坐底,创造了10909米的中国载人深潜新纪录,能达万米深处的“奋斗者”号深潜器的形状和构造必须能承受水下很大的 。
13.如图所示,我国自主研制的首套高温超导电动悬浮全要素试验系统完成首次悬浮运行,车头设计成流线型,是为了 空气阻力;当列车悬浮时,列车对轨道的压力 ,运行时受到摩擦力 ,列车提速更快(以上三空均选填“增大”、“减小”或“不改变”);由于列车质量较大,所以其运动状态 (选填“容易”或“不容易”)改变;站台设置安全区域,是因为空气流速快的地方压强 ;列车出站时,启动发动机后速度越来越快,若此时一切外力都消失,列车将 。
14.如图所示,两个相同的烧杯分别盛有质量相等的水和盐水放在水平桌面上,已知,则装有盐水的是 ,桌面受到的压力 ,烧杯底受到的液体压强 。(后两空均选填“大于”“小于”或“等于”)
三、实验探究题
15.探究影响压力作用效果的因素。
(1)如图甲、乙、丙,小明同学通过观察 来比较压力的作用效果;
(2)分析比较甲、乙两图中的实验现象,可以得到的结论: ;
(3)小明采用如图丁方法挤压在两手指间的铅笔来进行实验,能验证压力作用效果是否与 有关;
(4)图丙中,砝码和小桌的质量分别为200g和100g,砝码的底面积和小桌桌面的面积分别为4cm2和30cm2,则砝码对小桌的压强与小桌对海绵的压强之比为 。
16.星期日,小刚同学帮助母亲烧菜做饭,发现母亲用不同的菜刀切蔬菜、剁骨头。为了进一步探究其中的物理原理,该同学仔细观察和分析了不同的菜刀,并获得了一份比较详尽的资料,如下表所示:
名称
外观
外观
刀口特点
刀口厚度
(毫米)
重力
(牛)
用途
普通刀
大致呈直角梯形状
刀口前部呈弧形,后部平直, 较锋利
0.1
3.5
切削各种蔬菜、瓜果、鱼肉
水果刀
呈长方形,细长轻便
刀口平直且很薄
0.05
0.35
切削各类水果
剁骨刀
斧头型, 刀背很厚
刀口呈圆弧形且较厚
0.35
12.0
剁骨头、冷冻食品
(1)比较普通刀和剁骨刀的刀口厚度,可推知:如果用这两种刀切食物,对食物的压力相等, (选填“普通刀”或“剁骨刀”)更容易把食品切开;
(2)分析普通刀和剁骨刀的重力,可推知:如果这两种刀的刀口厚度相等,则 (选填“普通刀”或“剁骨刀”)则更容易把食品切开;
(3)观察普通刀和剁骨刀以及水果刀的外形特征并综合分析表中相关数据,使用其中两种刀切相同食物,对食物的压力F和使用的刀口面积S都不相同时,可比较 大小,其值相等,则切开食物容易程度相同;若其值越大,则切开食物的容易程度越大;
(4)小刚认为:剁骨刀除了要重一些,刀口也应像普通刀磨得更薄一些,这样剁骨的效果会更好。你认为小刚的观点 (选填“符合实际”、“有道理但不完全符合实际”或“完全错误”)。
四、计算题
17.一张质量为20kg的单人床垫平放在床上,和床的接触面积为2m2,求:
(1)床垫的重力;
(2)床垫对床的压强(g取10N/kg).
18.诗写梅花月,茶煎谷雨春。最美的人间四月天里,一盏谷雨茶与春意最是相配。浏阳市大围山镇同幸村海拔近600米高山上新茶吐绿,百年古茶树长出一壶岁月香。如图,平底茶杯重为6N,平底茶杯中盛有240g的茶水,杯子放在水平桌面上时,杯中茶水液面距杯底6cm,杯底面积为,不计杯壁厚度,其中茶水密度近似为。求:
(1)茶水对杯底的压强;
(2)茶水对杯底的压力;
(3)茶杯对桌面压强。
19.如图所示,最新款圆柱形透明花瓶重为10N,放在水平桌面上,杯内水的深度为35cm。花瓶的底面积为 100cm²;(ρ水=1.0×103kg/m3;g 取 10N/kg)求∶
(1)水和花瓶的总质量;
(2)花瓶的底受到水的压强和压力;
(3)桌面受到的压强。
答案解析部分
1.【答案】D
【解析】【解答】A.甲对乙的压强为,故A错误;
B.乙对地面的压力为,,故B错误;
C.甲保持静止,所以乙对甲的摩擦力和甲受到的拉力是一对平衡力,大小相等,方向相反,则乙对甲的摩擦力为5N,方向水平向左,乙对甲的摩擦力和甲对乙的摩擦力是一对相互作用力,大小相等,方向相反,所以,甲对乙的摩擦力大小为5N,方向水平向右,故C错误;
D.乙在水平方向上受到拉力、甲对乙的摩擦力及地面对乙的摩擦力而处于静止状态,所以,这三个力平衡,合力为0,拉力为8N,方向水平向左,甲对乙的摩擦力大小为5N,方向水平向右,所以,地面对乙的摩擦力为3N,方向水平向右,故D正确。
故选D。
【分析】 对于多个物体平衡问题,关键要灵活选择研究对象,还要正确分析受力情况,即可运用平衡条件求解。
2.【答案】C
【解析】【解答】A.瓶内的气体压强等于外界的大气压加细玻璃管内液柱压强,A正确,不符合题意;
B.把自制气压计拿到高处,外界的大气压减小,细玻璃管内液柱升高,B正确,不符合题意;
C.拿着该自制气压计上楼过程中,外界的大气压减小,细玻璃管中的水柱会升高,C错误,符合题意;
D.在该自制气压计细玻璃管口上方水平吹气,则细玻璃管口上方空气流速大,压强小,瓶内气压把水压入细玻璃管中,所以细玻璃管中的水柱会上升,D正确,不符合题意。
故答案为:C。
【分析】高度越高,气压越小;在气体和液体中,流速大的位置压强小。
3.【答案】D
4.【答案】B
【解析】【解答】解:A、用吸管吸饮料时,吸管内的空气变少,压强变小,管外的大气压大于管内的气压,故饮料在外界大气压的作用下被压入嘴里,不符合题意;
B、飞机的机翼上凸下平,在机翼上方的空气流速快压强小,在机翼下方的空气流速慢压强大,从而形成向上的升力,应用了流体压强与流速的关系,符合题意;
C、鱼鳔的大小变化使鱼在水中沉浮,是利用了阿基米德原理,改变了排开水的体积,改变了浮力,从而实现鱼的浮沉,不符合题意;
D、拦河坝修成“上窄下宽”,是因为水的压强随着深度的增大而增大,下宽能够抵抗较大的压强,不符合题意.
故选B.
【分析】(1)大气压的应用大多是利用内外的气压差,所以要判断是否是大气压的应用,要注意有没有形成这个“气压差”.(2)流体压强与流速的关系是通过实验探究得到的,流体包括液体和气体,流速越快的地方压强反而越小.(3)鱼鳔的大小变化使鱼在水中沉浮,是利用了阿基米德原理;(4)液体压强随深度的增加而增大.
5.【答案】A
【解析】【解答】A.在托里拆利试验中,玻璃管内水银柱的上方是真空的,大气压等于玻璃管内水银柱产生的压强,A符合题意;
B.换用细的玻璃管作实验时,水银柱的高度不变,B不符合题意;
C.在托里拆利实验中,玻璃管倾斜放置时,玻璃管内的水银柱高度不变,长度会变长,C不符合题意;
D.大气压与高度和天气有关,在不同的地点,不同的时间,测量的结果可能不同,D不符合题意;
故答案为:A
【分析】利用托里拆利测量大气压时,试管上方是真空的,水银柱的竖直高度表示大气压的大小。
6.【答案】B
【解析】【解答】A.根据图像,试管内外水银柱的高度差为750mm,此时大气压强等于750mm高水银柱所产生的压强,A不符合题意;
B.将玻璃管稍稍倾斜,大气压不变,管内外水银面的高度差将不变,B符合题意;
C.若把装置从山下带到山顶,大气压变小,管内外水银面的高度差减小,C不符合题意;
D.换用密度比水银小的液体做实验,根据p=ρgh,液体密度变小,大气压支持液柱的高度会增大,D不符合题意。
故答案为:B.
【分析】利用托里拆利实验测量大气压时,根据试管内外水银柱的高度差测量大气压;海拔越高,大气压越小;气压一定时,液体密度变小, 液柱高度变大。
7.【答案】D
8.【答案】B
【解析】【解答】船在高速航行时,水面下的水翼会使船体整体抬高从而减小水对船体的阻力,就是水翼下表面的向上的力大于水翼上表面向下的力,根据流体流速压强的关系,流速大压强小,所以要求水翼的下表面是平直的,上表面是弧面,故B符合题意;
故答案为:B
【分析】利用流速和压强的关系分析判断,流速大压强小,例如小轿车的外形,上面是弧形,下面直线型,为了就是高速行驶减小阻力。
9.【答案】水
【解析】【解答】解:
已知两只量筒完全相同,所以底面积相同,盐水和水的体积相同,所以深度相同,盐水的密度大于水,由公式p=ρgh知,盐水对底部产生的压强大、水对底部产生的压强小.
故答案为:水.
【分析】由液态压强计算公式p=ρgh知,液体压强与液体的密度和深度有关系,与其它物理量没有关系.
10.【答案】大气压;增大
【解析】【解答】解:蜡烛在杯内燃烧时,消耗杯中的氧气,使杯中的气压减小,小于外界大气压,盘中的水在外界大气压的作用下,被压入杯中.
杯中水的高度增加,利用液体压强的特点可知,液体的深度越深,压强越大.故杯中水柱产生的压强将增大.
故答案为:大气压;增大.
【分析】蜡烛的燃烧,会消耗掉杯内上方的氧气,使其内部压强减小,从这里入手,结合大气压强的知识,即可得到答案.
利用水柱高度的变化结合液体压强的特点,即可得到水柱压强的变化情况.
11.【答案】1:1;1:4
【解析】【解答】砖放在水平面上,对水平地面的压力等于砖的重力,平放和竖放时,压力都等于重力,压力之比为1:1;平放时,和地面的接触面积为S平=10cm×20cm=200cm2;竖放时,和地面的接触面积S竖=5cm×10cm=50cm2,根据,计算压强比为,
【分析】水平面受到的压力等于水平面上重力大小;根据,计算压强的大小。
12.【答案】马德保半球;小;压强
【解析】【解答】著名的马德保半球实验向人们展示了大气压存在且很大。大气压与高度有关,高度越高,大气压越小。液体压强与深度有关,深度越深,压强越大,万米深处的水下,压强非常大。
【分析】马德堡半球实验证明大气压的存在;大气压和海拔高度有关;液体压强和液体密度、深度有关。
13.【答案】减小;减小;减小;不容易;小;做匀速直线运动
14.【答案】乙;等于;等于
15.【答案】海绵的凹陷程度;受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;受力面积;5∶1
16.【答案】普通刀;剁骨刀;压强;有道理但不完全符合实际
17.【答案】(1)解:床垫的重力:
G=mg=20kg×10N/kg=200N;
答:床垫的重力为200N;
(2)床垫对床的压力:F=G=200N,
床垫对床的压强:
p= = =100Pa.
答:床垫对床的压强为100Pa
【解析】【分析】(1)已知质量,利用G=mg计算床垫的重力;(2)床垫对床的压力等于床垫的重力,利用p= 计算床垫对床的压强.
18.【答案】(1)600Pa
(2)1.8N
(3)
19.【答案】(1)解:花瓶内水的体积
瓶内水的质量
由 知道,花瓶的质量
花瓶的总质量
答:水和花瓶的总质量4.5kg;
(2)解:由知道,花瓶的底受到水的压强
由 知道,花瓶的底受到水的压力
答:花瓶的底受到水的压强是3.5×103Pa,压力是35N;
(3)解:水的重力等于水对瓶底的压力,水的重力是35N,由 知道,桌面受到的压强
答:桌面受到的压强是4.5×103Pa。
【解析】【分析】(1)根据密度和体积的乘积,计算质量,利用物体的重力可以计算质量;
(2)根据液体密度和深度,可以计算液体的压强大小;根据压强和受力面积的乘积,计算压力大小;
(3)根据物体受到的压力和受力面积的比值计算压强大小。
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