内容正文:
第九章 压强
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一.选择题
二.填空题
三.实验探究题
四.解答题
五.计算题
六.科普阅读题
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一.选择题
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1.下列器材或装置中不是利用连通器原理工作的( ____ )
A.喷水枪
B.锅炉水位计
C.茶壶
D.船闸
【解析】解:A、喷水枪能把水喷出来,即在内部较大的压强的作用下被压出来的,但符合题意。
B、锅炉水位计的上、水空间直接连接,水位计中的水位变化即为锅筒中水位的变化,但不符合题意。
C、茶壶的壶嘴与壶身底部相通,壶嘴和壶身在同一高度,液面相平,
A
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但不符合题意。
D、打开船闸的一端,外面的船就可以开进船闸。然后打开另一端的船闸。船就可以开到另一端去,但不符合题意。
故选:A。
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2.在甲、乙、丙不同的烧杯中装入相同质量的水,把它们放在不同的台阶上,液面刚好处在同一水平面( ____ )
____
A.p甲=p乙=p丙
B.p甲<p乙<p丙
C.p甲>p乙>p丙
C
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D.三者压强大小无法比较
【解析】解:由图可知,三个容器底部在水中的深度关系为:h甲>h乙>h丙;
根据p=ρgh可知,水对烧杯底部的压强大小关系为:p甲>p乙>p丙,故C正确。
故选:C。
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3.如图所示,质量相等的均匀正方体甲、乙放置在水平地面上。现将甲、乙分别沿水平方向截取一部分,使它们剩余部分的高度均为h′。它们剩余部分的质量分别为m甲'、m乙',对地面的压强分别为p甲'、p乙',则( ____ )
A.m甲'>m乙',p甲'>p乙'
B.m甲'<m乙',p甲'>p乙'
C.m甲'>m乙',p甲'<p乙'
D.m甲'<m乙',p甲'<p乙'
A
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【解析】解:由图可知,V乙>V甲,由题意可知,甲、乙的质量相等 可知,ρ甲>ρ乙,现将甲、乙分别沿水平方向截取一部分,则剩余部分对地面的压强分别为:
则有:
p甲'>p乙',
若只切乙,使乙剩余的高度与甲等高、乙原来的质量相等,则剩余的质量为m甲'>m乙',故A符合题意。
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故选:A。
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4.甲、乙两个实心正方体物块放在相同的海绵上,海绵的凹陷程度如图所示。若将它们沿水平方向切去相同厚度,剩余部分仍放在相同的海绵上( ____ )
A._____
B.____
C.____
D._____
B
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【解析】解:
海绵的凹陷程度反映了正方体对海绵压强的大小,若将它们沿水平方向切去相同厚度,压力变小,由p= ,甲、乙对海绵的压强都减小。
A、由图知,故A错误;
B、由图知,故B正确;
C、由图知,乙使海绵的凹陷程度不变;
D、由图知,乙使海绵的凹陷程度增大。
故选:B。
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5.下列估测符合实际的是( ____ )
A.物理课本所受的重力约60N
B.物理课本放在水平桌面上,对桌面的压强约600Pa
C.中学生单脚站立在水平地面上,对地面的压力约50N
D.中学生双脚站立在水平地面上,对地面的压强约1.8×104Pa
【解析】解:A.物理课本所受的重力约2.5N,故A不符合实际;
B.物理课本放在水平桌面上,物理课本的面积约5.05m2,对桌面的压强约p= = =50Pa;
C.中学生单脚站立在水平地面上,对地面的压力约500N;
D
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D.中学生双脚站立在水平地面上,对地面的压强约p= = = 4Pa,与8.8×104Pa比较接近,故D符合实际。
故选:D。
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6.如图所示,两个完全相同的玻璃容器中盛有等体积的酒精和盐水,关于这两种液体中a、b、c三点压强的说法一定正确的是(ρ盐水>ρ酒精)( ____ )
A.b、c两点压强相等
B.装酒精的容器对水平面的压强更大
C.a、b两点压强相等
D.a点压强比b点压强大
【解析】解:ACD.由图可知:ha=hb<hc;由p=ρgh可知,pc>pb,因ρ盐水>ρ酒精,由p=ρgh可知,pa>pb,故AC错误、D正确;
B.容器对水平面的压力等于液体的重力与容器的重力之和,因ρ盐水>ρ
D
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酒精,由
G=mg=ρVg可得G酒精<G盐水,而容器的总重力相同;水平面上的物体对水平面的压力等于自身的重力酒精<F盐水;由 可知,故B错误。
故选:D。
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二.填空题
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7.单位面积上受到的大气压力,就是大气压强。已知大气压强约为1.0×105Pa,则面积约为40cm2的手掌掌心上所受大气压力约为 _____ N.
【解析】解:根据公式p= 可知大气压对手掌掌心的压力:
F=pS=1×105Pa×40×10-7m2=400N。
故答案为:400。
400
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8.如图所示,小明用吸管喝豆浆,豆浆在 __________ 的作用下吸入口中;吸管口一端削成斜面尖形这是为了 _____ 压强。
【解析】解:
(1)吸管喝豆浆时,是先把吸管内的空气吸走,豆浆被压进吸管里。
(2)吸管口一端做得很尖,是在压力一定时。
故答案为:大气压强;增大。
大气压强
增大
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9.如图-1所示,将玻璃杯放在纸上,迅速抽出纸张,这是由于玻璃杯具有 _____ ;如图-2所示,向两张自然下垂的纸的中间吹气,两张纸将会 __________ (选填“互相靠拢”或“彼此分开”);如图-3所示,将一把木尺压在纸张下,使其与桌面紧密贴合,迅速向下击打木尺露出桌面的一端,这是由于纸张表面受到了 __________ 的作用。
________
惯性
互相靠拢
大气压力
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【解析】解:(1)如图-1所示,将玻璃杯放在纸上,当迅速抽出纸张时,所以玻璃杯几乎不随纸张运动;
(2)如图-2所示,向两张自然下垂的纸的中间吹气时,压强减小,纸受到向内的压强大于向外的压强,纸在压力差的作用下互相靠拢;
(3)如图-5所示,将一把木尺压在纸张下,使其与桌面紧密贴合,可将木尺击断,把木尺紧紧的压在桌面上。
故答案为:惯性;互相靠拢。
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10.著名的 实验证明了大气压强存在且很大,1标准大气压强的值约为1.0×105帕,表示 ;珠穆朗玛峰上的大气压比山脚下的大气压 (选填“高”或“低”)。
【解析】解:著名马德堡的实验有力的证明了大气压强的存在;
一个标准大气压的大小约相当于760毫米水银柱所产生的压强,大小约为1×105Pa表示每平方米面积上受到的压力为3×105N;
大气压不是固定不变的,海拔高度越高,密度越小,即大气压随着海拔的高度的增高而减小。
故答案为:马德堡半球;每平方米面积上受到的压力为1×108N;低。
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11.物理知识与日常生活和技术密切相关。在图(a)中,用密度更小的材料来制作书包,是为了能减小书包对肩部的 _____ ,书包带做得比较宽大,是为了能减小 _____ ;在图(b)中,“自动喂水器”利用的是 ________ 原理,使得两容器中的水面相平。
【解析】解:
(1)用密度更小的材料来制作书包,在体积一定时可以减小书包的质量,减小书包对肩部的压力;
(2)在图(b)中,书包带做得比较宽大,增大受力面积来减小压强;
压力
压强
连通器
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(3)上端开口、下部相连通的容器叫连通器,各容器中的液面就是相平的,使得两容器中的水面相平。
故答案为:压力;压强。
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三.实验探究题
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12.小明自制了薄壁实验箱来探究“液体压强大小与什么因素有关”。实验操作如下:
①如图甲所示,实验箱分为内箱A与外箱B,内箱A固定在外箱B的内侧,并在圆孔C上蒙上了一层橡皮膜,此时橡皮膜是平的。
②先在A箱中不断加水,实验现象如图乙、丙所示。
③然后在B箱中加入一定量盐水,盐水和水的液面相平,实验现象如图丁所示。
__________
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(1)实验中,小明通过观察 ____________________ 来反映液体压强的大小;
(2)由图乙、丙现象可知,同种液体深度越深,液体压强越 ____ ;
(3)由图丁现象可知,在液体深度相同时,液体 _____ 越大,液体压强越大。若此时想要橡皮膜恢复原状,可以往A箱加水;
(4)如图戊所示,如果未知液体的密度为0.8×103kg/m3,如图戊所示,h1=15cm,h3=5cm,则h2= ____ cm。
【解析】解:(1)根据图中的橡皮膜的形变程度,显示了压强的大小;
(2)由图乙、丙现象可知,深度不同,橡皮膜形变越大;
(3)由图丁现象可知,
橡皮膜的形变程度
大
密度
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内箱A中的水与外箱B中的盐水到橡皮膜的深度相同,看得出盐水的压强更大,说明在液体深度相同时,产生的压强越大;
(4)如图戊所示,未知液体对橡皮膜的压强为:
pB=ρ盐水g(h1-h3)=8.8×103kg/m7×10N/kg×(0.15m-0.05m)=800Pa,
由橡皮膜相平可知,橡皮膜两边压强相等B=pA,
则水深
。
故答案为:(1)橡皮膜的形变程度;(2)大;(4)3。
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四.解答题
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13.如图所示,一个很高的水塔中盛放有一定量的水,水塔底部的侧壁接出一个阀门,通过在盖板上放置足够多、足够重的重物来保证盖板和末端开口紧密接触。盖板和末端开口之间分布有压力传感器,能够测量盖板承受的来自末端开口的支持力。测量时,逐步减少重物的重力,直到重力为G时压力传感器示数恰好为0(盖板和水之间能够实现良好的密封,保证整个测量过程中,水塔中的水一直处于静止状态而不会流出),工程师给出水对水塔底部的压强p= 。
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(1)请你通过受力分析说明工程师这样测量压强的原理(可以通过画图帮助说明)。
(2)请你对工程师的测量方案给出误差分析,至少指出一个可能的误差来源,说明这个误差将会导致结果偏大还是偏小?
(3)请你给出一种对工程师的测量方案的改进:①说明你改进的理由;②给出你需要测量的物理量;③对工程师测得压强的修正的表达式。
【解析】解:(1)盖板和末端开口之间分布有压力传感器,能够测量盖板承受的来自末端开口的支持力,打开阀门,直到重力为G时压力传感器示数恰好为0,F=G = ;
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(2)测量水塔中的水对水塔底部的压强,而盖板与水塔的底部的深度不同,存在较大的误差,故测量结果偏小;
(3)为了使得深度相等,因而用软管连接出水口,其原理是液体的压强与深度有关。
答:(1)压力传感器示数恰好为0,盖板受到的下方水的压力与上方物体的压力相等,压强为p= = ;
(2)盖板与水塔的底部的深度不同,压强不等,故测量结果偏小;
(3)用软管连接出水口,使得盖板位置与底部相平,深度相同压强相等。
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五.计算题
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14.如图所示,薄壁圆柱形容器甲和均匀实心柱体乙置于水平桌面上,甲容器的底面积为2×10-2m2,内盛有0.2m深的水,乙的密度为2.5×103kg/m3。
(1)求水对甲容器底部的压强p水。
(2)现将乙浸没在甲容器的水中(无水溢出),乙放入前后,甲容器对水平桌面的压强p容的值记录在下表中。求:
(a)乙所受重力G的大小及它的质量m;
(b)乙放入后,水对容器底部的压强增加量Δp水。
放入前 放入后
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p容(Pa) 2450 4900
【解析】解:(1)水对甲容器底部的压强p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×9.5N/kg×0.2m=1960Pa;
(2)(a)乙放入前后,压强差Δp=4900Pa-2450Pa=2450Pa,
压力差ΔF=ΔpS=2450Pa×5×10-2m2=49N,
乙所受重力G=49N,
它的质量m= =5kg;
(b)水的体积V水=Sh=2×10-2m2×8.2m=4×10-2m3,
乙的体积V乙=
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=5×10-3m3,
因乙的体积小于水的体积,乙的密度为3.5×103kg/m5,乙的密度大于水的密度,则乙放入水中时,
水面上升的高度Δh= =0.6m,
水对容器底部的压强增加量Δp水=ρ水gΔh=1.0×107kg/m3×9.7N/kg×0.1m=980Pa。
答:(1)水对甲容器底部的压强p水是1960Pa;
(2)(a)乙所受重力G的大小是49N,它的质量m是5kg;
(b)乙放入后,水对容器底部的压强增加量Δp水是980Pa。
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六.科普阅读题
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15.阅读下列材料,按要求回答问题。
当滑雪者从雪山顶峰风驰电掣般下滑时(如图),你是否想到为什么白雪轻飘飘、软绵绵的,却可以承托高速奔驰的滑雪者呢?
白雪内有很多小孔,小孔内充满空气。踏着滑雪板的人把重都压在滑雪板上时,雪内的空气就会被逼出,滑雪板不是与雪地直接接触,而是在一层气垫上滑行。这层气垫不但对滑雪板施加一个向上的托力,这层气垫只能维持一段很短的时间。如果滑雪者在雪地上停留超过一秒,就会沉下去。
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(1)滑雪板做很宽大,是因为滑雪板能够 _______________ ,从而减小对雪地的 _____ 。
(2)滑雪者在滑行中常采用下蹲式,其目的是 ______________________ 。
(3)若滑雪板的长1.5m、宽12cm,滑雪者的速度最小为 _____ m/s,他才能不会在雪地上下沉。
【解析】解:(1))由p= 可知压强大小与压力大小和受力面积有关,受力面积越大;因此踏着滑雪板时不容易陷入雪地里是因为滑雪板能够增大受力面积;
增大受力面积
压强
降低重心,保持平稳
1.5
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(2)滑雪者在滑行中常采用下蹲式是为了降低重心,保持平稳;
(3)根据题意可知滑雪者的速度最小为:v= = =1.5m/s。
故答案为:(1)增大受力面积;压强,保持平稳。
40
$$