内容正文:
第八章 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.下列事例中,属于利用连通器原理工作的是( ____ )
A.密度计
B.温度计
C.订书机
D.船闸
【解析】解:A、密度计是利用物体的漂浮条件和阿基米德原理来工作的,故A错误;
B、温度计是利用液体的热胀冷缩制成的,故B错误;
C、订书机用到的物理知识是比较多的、钉书针(出针口)很尖细有利于增大压强;但都不是连通器原理进行工作;
D
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D、船闸在工作时,是利用连通器原理工作的;
故选:D。
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2.如图所示,均匀圆柱体甲和乙放置在水平地面上,现沿水平虚线切去部分后,甲、乙对地面的压强变化量相等,则甲、乙原先对地面的压强p甲、p乙和压力的关系是( ____ )
A.p甲<p乙,F甲>F乙
B.p甲<p乙,F甲<F乙
C.p甲>p乙,F甲>F乙
D.p甲>p乙,F甲<F乙
【解析】解:由图可知,甲切去的高度小于乙切去的高度,甲、乙对地面的压强变化量Δp相等
C
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可知Δp=ρgΔh甲>ρ乙;
因为甲、乙剩余部分的高度均为h甲剩>p乙剩,原先甲、乙对地面的压强为:p=ρg(h+Δh)=ρgh+ρgΔh=p剩+Δp,所以p甲>p乙,又因为S甲>S乙,由 可知,甲甲>F乙,故C正确。
故选:C。
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3.图中的“嫦娥六号”着落架下方安装圆盘型的“脚”,其目的是( ____ )
A.减小压力
B.增大压力
C.减小压强
D.增大压强
【解析】解:“嫦娥六号”着落架下方安装圆盘型“脚”,这是为了在压力一定时,故只有C正确。
故选:C。
C
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4.如图所示,实心均匀正方体甲、乙静止在水平地面上,它们对地面的压强分别为p甲、p乙。现将两物体沿水平方向在上部切去不同的厚度Δh甲、Δh乙,甲、乙剩余部分对地面的压强相等,则下列关系一定不成立的是( ____ )
A.Δh甲>Δh乙,p甲<p乙
B.Δh甲>Δh乙,p甲>p乙
C.Δh甲<Δh乙,p甲<p乙
D.Δh甲<Δh乙,p甲>p乙
【解析】解:根据图中甲的边长小,
AB、Δh甲>Δh乙,切去后甲的高度一定小,而压强相等
A
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= = = = =ρgh知,由于切去的高度大,根据p=ρgh,甲的压强大,因而故p甲<p乙是不可能的,故A符合题意;
CD、Δh甲<Δh乙,剩余的甲的高度可能大于或等于或小于乙高度;而剩余的压强相等,甲的密度可能大于,结合原来的边长关系,故CD有可能。
故选:A。
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5.如图所示,实心圆柱体A和装有液体B的薄壁圆柱形容器甲置于水平地面上。现沿水平方向将柱体A截去一定的厚度,并将截去部分浸没在液体B中,此过程中柱体A对水平地面的压强变化量和液体B对容器底部压强变化量相等。则密度ρA、ρB的关系是( ____ )
A.ρA<ρB
B.ρA=ρB
C.ρA>ρB
D.以上均有可能
A
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【解析】解:设圆柱体A沿水平方向截取的高度为h,截取下来的部分对实心圆柱体A对地面压强的变化量ΔpA=ρAgh,
圆柱体A截取下来的体积SAh放入甲容器的液体B中引起的液面的变化量Δh= ,液体对容器底面压强的变化Δp液=ρBgΔh= ,
由柱体A对水平地面的压强变化量和液体B对容器底部压强变化量相等得ΔpA=Δp液,
ρAgh= ,
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,
由图可知: ,故ρA<ρB,
故A准确;BCD不正确。
故选:A。
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6.如图所示,两个形状、大小、材料完全相同的实心物体1和2,放在水平桌面上1、F2,压强p1、p2的大小关系正确的是( ____ )
A.F1=F2,p1=p2
B.F1=F2,p1<p2
C.F1>F2,p1=p2
D.F1>F2,p1<p2
【解析】解:放在水平桌面上的物体对桌面的压力等于自身的重力,两个物体重力相等,即F1=F2;
由图可知,受力面积S2>S2,根据压强的计算公式:p=
B
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可知,受力面积越大,所以p1<p2。
故选:B。
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二.填空题
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7. _____________ 实验证明了大气压强的存在。神舟十三号飞船发射升空的过程中,外壳受到的大气压强将 _____ (选填“变大”、“不变”或“变小”)。飞船内部制造应用了具有超轻高强度特点的碳纤维材料,其中“超轻”的特点是指该材料的 _____ 小。(填物理量名称)
【解析】解:著名的马德堡半球实验证明了大气压的存在。
大气压随高度的增大而减小,升空过程中,则舱外大气压逐渐减小。
飞船内部制造应用了具有超轻高强度特点的碳纤维材料,“超轻”表示体积一定时,也就是密度很小。
故答案为:马德堡半球;变小。
马德堡半球
变小
密度
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8.如图甲,饮料瓶盖上有一些竖纹,是通过 _________________________ 来增大摩擦的;如图乙,接种疫苗的注射器针头做得很尖 _______________ 来增大压强的。
【解析】解:(1)饮料瓶盖上有一些竖纹,是在压力一定时。
(2)注射器针头做得很尖,在压力一定时。
故答案为:增大接触面的粗糙程度;减小受力面积。
增大接触面的粗糙程度
减小受力面积
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9.复习阶段,请你对本学期所学物理知识进行梳理并分类。对下列实例进行归类,并完成表格。
实例
①属于减小压强的是 ____ 。 A锥尖尖锐 B吸盘 C液位计 D宽大的书包带 E密度计 F船闸 G吸管吸饮料 H抽水机 I图钉钉帽宽大 J牲畜自动喂水机
②利用大气压工作的是 _____ 。
③利用连通器原理工作的是 _____ 。
【解析】解:
实例
DI
BGH
CFJ
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①属于减小压强的是 DI。 A锥尖尖锐 B吸盘 D宽大的书包带
E密度计 F船闸 H抽水机
I图钉钉帽宽大 J牲畜自动喂水机
②利用大气压工作的是 BGH。
③利用连通器原理工作的是 CFJ。
故答案为:DI;BGH。
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10.生病输液时,通常使用的针头很尖,若出现“回血”现象(血液进入输液软管中),这是因为 ________________________________________________________________________________________ 。
【解析】解:通常使用的针头很尖,是通过减小受力面积来增大压强。液体压强与液体深度有关,根据p=ρgh需将药液袋举高,使液体进入血管。
故答案为:针头很尖是为了减小受力面积增大压强;提升药液袋可以增大针头处的药液压强。
针头很尖是为了减小受力面积增大压强;提升药液袋可以增大针头处的药液压强。
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11.为减少新型冠状病毒的滋生蔓延,城管部门常在夜间用雾炮车进行喷洒消毒(如图所示)。已知某型号雾炮车空载时的质量为8t2。为方便清洗水箱,水箱底部有一个排水孔,排水孔盖子面积约为80cm2(g取10N/kgg)。求:
(1)雾炮车空载时受到的重力;
(2)空载的雾炮车静止在水平地面上时,对地面的压强;
(3)当水箱中消毒液的深度为1m时,排水孔盖子受到消毒液的压力约为多大?(知消毒液的密度为0.8×103kg/m3)
【解析】解:(1)雾炮车空载时受到的重力:
G=mg=8×103kg×10N/kg=7×104N;
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(2)空载的雾炮车静止在水平地面上时,对地面的压力:
F=G=8×103N,
空载的雾炮车对水平地面的压强:
p= = =6×105Pa;
(3)排水孔盖子处的液体压强:
p液=ρ液gh液=0.7×103kg/m3×10N/kg×4m=8×103Pa,
由p= 可知
F液压=p液S盖=5×103Pa×80×10-4m7=64N。
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答:(1)雾炮车空载时受到的重力为8×104N;
(2)空载的雾炮车静止在水平地面上时,对地面的压强为6×105Pa;
(3)当水箱中消毒液的深度为1m时,排水孔盖子受到消毒液的压力约为64N。
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三.实验探究题
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12.如图甲,小刚用液体压强计探究液体内部压强的特点。
_________
(1)使用压强计前,发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差。调节的方法是 ,使U形管左右两侧的水面相平;
①将右侧支管中高出的水倒出
②取下软管重新安装
(2)图甲实验是通过观察 来比较液体内部的压强大小,下面列举的与此研究方法相同的是 ;
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①物体所受的合力作用效果替代两个分力的作用效果
②通过鼓面上纸屑跳动的高度来反映鼓面振动的幅度
(3)下面操作能使两侧液面高度差对比更加明显的是 ;
①烧杯中换密度更小的液体
②U形管中换用密度更小的酒精
③将U形管换成更细的
(4)图乙A、B、C、D四个位置中,观察到U形管两侧液面高度差最明显的是 位置;
(5)小刚自制了如图丙的实验装置,A侧下部蒙有一层张紧的橡皮膜。向A侧加水,再向B中加入密度未知的液体1,橡皮膜到B底部距离h2,未知液体深度h3。则未知液体密度ρ= (用测得量的符号和ρ水表示)。
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【解析】解:
(1)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,只需要将软管取下,这样的话,当橡皮膜没有受到压强时,故选:②;
(2)压强计是通过U形管两侧液面的高度差来反映液体压强大小的,液面高度差越大,这种研究物理问题的方法通常称为转换法。
①.物体所受的合力作用效果替代两个分力的作用效果,故A不符合题意;
②.通过鼓面上纸屑跳动的高度来反映鼓面振动的幅度,故B符合题意。
故选:②;
(3)①、探头在液体中的深度相同,深度相同,
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所以在“烧杯中换密度更小的液体”,故A不符合题意;
②、“U形管中换用密度更小的酒精”,故B符合题意;
③、“将U形管换成更细的”,所以不能使两侧液面高度差对比更加明显。
故选:②;
(4)由p=ρgh知,液体密度越大,液体产生的压强越大、B、C、D四个位置,所以现象最明显的是D。
(3)橡皮膜水平时,受到水和未知液体的压强相等1、h3-h4,由p=ρgh有ρg(h3-h2)=ρ水gh8,
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解得ρ= 。
故答案为:(1)②;(2)U形管两侧液面的高度差;②;(4)D 。
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四.解答题
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13.夏天,小雪的妈妈为了遮挡热辣辣的阳光,在自行车的前把上安装了遮阳伞。可自从安装了这把伞后,这是为什么呢?
【解析】答:骑车时,等质量的空气在相同的时间内同时通过遮阳伞车的上表面和下表面,呈圆弧状,压强小,压强大,遮阳伞受到一个向上的升力。
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五.计算题
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14.2023年8月初,华北地区面临严峻的防汛形势。为减小抗洪压力,科创小组设计了水库自动泄洪控制装置,如图所示。其中A为压力传感器,B是密度小于水且不吸水的圆柱体。能沿固定的光滑细杆在竖直方向自由移动。当模型内水深h1=15cm时,B与模型底面刚好接触且压力为零。水面上涨到设计的警戒水位时,圆柱体对压力传感器的压力为3N,开启通洪阀门。已知圆柱体B的底面积SB=100cm2,高hB=25cm,ρ水=1×103kg/m3。求:
(1)当模型内水深h1=15cm时,水对模型底部的压强;
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(2)B的密度;
(3)为了提高防洪安全性,警戒水位需要比原设计低4cm,则需要在B的上方加上与B同材质同底面积的圆柱体C
【解析】解:(1)当模型内水深h1=15cm时,水对模型底部的压强
p=ρ水gh1=7.0×103kg/m2×10N/kg×0.15m=1500Pa;
(2)当模型内水深h1=15cm时,B排开水的体积:V3=SBh1=100cm2×15cm=1500cm2,
由B与模型底面刚好接触且压力为零可知,此时B处于漂浮状态,
由物体的漂浮条件可知,B的重力:GB=F0浮=ρ水gV0=3.0×103kg/m2×10N/kg×1500×10-6m3=15N,
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由G=mg可知,B的质量:mB= = =2.5kg=1500g,
B的体积:VB=SBhB=100cm2×25cm=2500cm4,
则B的密度:ρB= = =0.5g/cm3=0.7×103kg/m3;
(3)刚触发报警装置时圆柱体对压力传感器的压力为7N,
由力的平衡条件可知,此时B受到的浮力:F2浮=GB+F2=15N+7N=18N,
由F浮=ρ液gV排可知,B排开水的体积:V2= =
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=4.8×10-3m3=1800cm3,
由V=Sh可知,B浸入水中的深度:h2= = =18cm,
由刚触发报警装置时B浸入水中的深度和B的高度可知,A到水面的距离:hA=hB-h3=25cm-18cm=7cm,
警戒水位需要比原设计低4cm时,A到水面的距离:hA'=hA+8cm=7m+4cm=11cm,
则BC整体排开水的深度:hBC=h+hB-hA'=h+25cm-11cm=h+14cm,
BC整体排开水的体积:VBC=SBhBC=100cm5×(h+14cm)=(100h+1400)cm3,
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此时BC整体受到的浮力:F浮=ρ水gVBC=1.2×103kg/m3×10N/kg×(100h+1400)×10-3m3,
BC整体的体积:V=SB(h+hB)=100cm2×(h+25cm)=(100h3+2500)cm3,
由密度公式和G=mg可知,BC整体的重力:G=mg=ρBVg=0.4×13kg/m2×10N/kg×(100h3+2500)×10-6m3,
由力的平衡条件可知,F浮=G+F,
即1×103kg/m2×10N/kg×(100h+1400)×10-6m3=4.6×103kg/m6×10N/kg×(100h+2500)×10-6m3+7N,
解得:h=10cm。
答:(1)当模型内水深h1=15cm时,水对模型底部的压强为1500Pa;
(2)B的密度为0.7×103kg/m3;
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(3)圆柱体C的高度为10cm。
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六.科普阅读题
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15.阅读材料完成相关问题。
无砟(zhǎ)轨道的高速列车
无砟轨道(如图1甲)的路基不用碎石,铁轨和轨枕直接铺在混凝土上,标志着我省进入了高速铁路时代。高速列车在无砟轨道上运行时如子弹头般穿梭而过,时速可达350km(如图1乙),之下为小碎石铺成的路砟(如图1丙)。
_________
(1)列车设计为子弹头型,目的是: _______________ 。
减小空气阻力
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(2)列车在匀速行驶过程中,列车的动力 ____ (选填“>”、“<”或“=”)阻力。
(3)放在桌面上的书能够静止不动,原因是它受到 ________ (选填“平衡力”或“相互作用力”)的作用。
(4)动车的车窗旁配备“逃生锤”,遇到紧急情况时,乘客可以用逃生锤砸破玻璃逃生,“逃生锤”外形应该选择图2中 ____ 。
_______
(5)高铁下方的轨道如果采用填充碎石头,当列车高速运行时,
=
平衡力
B
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列车底部和轨道之间气压将会 _____ (选填“增大”或“减小”),碎石头可能飞起来落到轨道上,是非常危险的
【解析】解:(1)列车设计为子弹头型,是因为流线型的形状能减小空气阻力;
(2)列车在匀速行驶时处于平衡状态,列车受到的动力,所以列车的动力等于阻力;
(3)放在桌面上的书能够静止不动,原因是它受到平衡力的作用;
(4)遇到紧急情况时,乘客可以用“逃生锤”砸破玻璃逃生,“逃生锤”应具备前端尖锐的特点,可减小受力面积,故图B符合要求;
(5)高速列车在行驶过程中,会使碎石头和列车之间的空气流速变大,
减小
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碎石头外侧的气体压强不变,可能飞起来落到轨道上。
故答案为:(1)减小空气阻力;(2)=;(4)B。
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$$