内容正文:
第九章 压强
——划重点之精细讲义系列
命题点1
固体压强的理解及计算
命题点2
探究影响压力作用效果的因素
命题点3
液体压强的特点及相关计算
命题点4
探究液体压强与哪些因素有关
命题点5
大气压强的理解及实验测量
命题点6
连通器及流体压强与流速的关系
一.压强
1.压力
定义:垂直作用在物体表面的力叫做压力。
方向:压力垂直于接触面,指向被压物体。
作用点:在所压物体表面上。
作用效果:使受压物体发生形变。
2.压力与重力的区别与联系
压力
重力
区别
力的示意图
物块A对斜面的压力
物块A受到的重力
施力物体
物块 A
地球
受力物体
斜面
物块 A
力的方向
垂直于受力面指向受力物体
竖直向下
力的大小
不一定等于物体重力
G=mg
力的作用点
在被压物体上
物块重心
性质
弹力
引力
产生原因
物体间相互接触且挤压
地球的吸引
联系
压力可以由重力产生,也可以由其他力产生。只有当物体放在水平面上时,物体对水平面的压力在数值上等于重力,即F压=G。不能说“压力就是重力或者压力就等于重力”。
3.压强及其计算
定义:在物理学中,物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强;
公式:。
适用条件
适用于所有物体间压强的计算(无论是气体、液体,还是固体)
公式中的S是受力面积,它是施力物体挤压受力物体时,两者相互接触的面积。
单位:压强p的单位是帕斯卡(简称为帕),符号是Pa,单位分别是p—Pa,F—N,S—m2,1 Pa = 1 N/m2。常用单位:千帕(kPa)、兆帕(MPa);1 kPa = 103Pa,1 MPa = 106Pa。
物理意义:压强是描述压力作用效果的物理量。
常见数值:一颗西瓜子平放在桌面上,对桌面的压强约 20 Pa;一张报纸平放在桌面上时对桌面的压强约0.5 Pa,成年人站立在地面上时对地面的压强约为1.5×104 Pa。
推导式:
适用条件
在求解密度均匀、形状规则的实心柱体垂直作用于水平面上的压强时,利用公式力非常快捷、准确、方便。
密度均匀、形状规则且体积可以由V = Sh计算的实心柱体(圆柱体、棱柱体、正方体、长方体等),如图所示
物体被放在水平面上,且受力面积等于物体的底面积
水平面受到的压力是由物体所受的重力产生的(F = G)
4.改变压强的方法及其应用
减小压强方法
①压力一定,增大受力面积
②受力面积一定,减小压力
③同时减小压力,增大受力面积
应用:①载重卡车装有许多的车轮;②房屋建在较大的地基上;③书包带做得较宽
增大压强方法
压力一定,减小受力面积
受力面积一定,增大压力
同时增大压力,减小受力面积
应用:①速滑运动员的冰鞋装有冰刀;②投向靶盘的飞镖;③用力刹车
二.液体压强
1.液体压强产生的原因
液体受重力作用,对支撑它的容器底有压强。
液体具有流动性,对阻碍它流散开的容器壁也有压强。
液体由于具有流动性而在液体内部相互挤压,因此液体内部向各个方向都有压强。
2.液体压强的特点:
①在液体内部的同一深度,液体向各个方向的压强都相等;
②液体密度一定时,深度越深,压强越大;
③在深度相同时,液体的密度越大,压强越大.
3.液体压强的计算
单位:应用时,各个物理量的单位都应统一取国际单位。其中ρ—kg/m3,g—N/kg,h—m,p—Pa。
4.对液体压强公式的理解
①由可知,液体压强只与液体密度和液体深度有关,与液体质量、体积等无关。
②h指的是液体的深度,是被研究的点到自由液面的竖直距离。如下图所示,A、B、C 的深度分别是h1、h2和 h3,D、E、F 三点的深度相同,都是h。
③该公式适用于静止的液体和密度均匀的气体,不适用于流动的液体、气体。
5.和的应用
适用范围
压强的定义式,适用于所有情况,多用于计算固体压强
液体压强的计算式,也适用于计算形状规则、质地均匀的柱形固体对水平面的压强
计算顺序
固体压力压强:
①先算压力
②再算压强
液体压力压强:
①先算压强
②后算压力
6.不规则容器底压力压强的区别
容器
容器底受到的压强
p=ρ液gh
容器底受到的压力
F=pS=ρ液gh=G柱
F>G液
F=G液
F<G液
对支持面的压力
F1=G液+G容
对支持面的压强
p1=F1/S
总结
当计算液体压力压强,先算压强再算压力的方法因为变量太多无法计算时,可以通过先观察杯子的形状先比较压力的大小,再比较压强的大小。
7.连通器的原理
定义:上端开口,下部相连通的容器。
原理:连通器里装同一种液体且液体不流动时,连通器中各部分的液面高度总是相等。
应用:茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等。
三.大气压强和流体压强
1.大气压强
定义:大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强,简称大气压;大气压用p0表示。
产生原因:因为空气受重力作用并且具有流动性。
大气压与高度的关系:海拔越高,大气压越小(选填“大”或“小”)。
气压与沸点的关系:水的沸点随气压的增大而升高(选填“升高”或“降低”).
气压与体积的关系:一定质量的气体,温度不变时,气压随体积的减小而增大.
物理学史:①最早发现大气压的存在的实验:马德堡半球实验。
②托里拆利实验:
精确测量出标准气压数值的实验:托里拆利实验
实验过程
在长约1m,一端封闭的玻璃管里灌满水银,将管口堵住,然后倒插在水银槽中放开堵管口的手指后,管内水银面下降一些就不再下降,这时管内外水银面的高度差约为760mm。
结论
大气压p0=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa(其值随着外界大气压的变化而变化)。
注意
玻璃管中充满水银,不能混有气泡,否则实验结果偏小。
玻璃管的形状、粗细及是否倾斜不影响实验结果。
玻璃管管口在水银槽内的深度不影响实验结果,向上提或向下按玻璃管,只改变水银柱上方真空部分的体积,而水银柱的高度不变。
实验测得的水银的高度如果不是760 mm,可能是因为实验环境的大气压不是标准大气压。
将玻璃管上端开一小口,水银液面只会下降,因为玻璃管和水银槽构成了一个连通器。
托里拆利实验中选择的液体是水银,而不是其他液体,原因是水银是常温下密度最大的液体,在同样的大气压下需要的玻璃管最短。如果用其他液体,需要的玻璃管就会很长,操作不方便。如果用水来做托里拆利实验,则根据实验原理可得,则水柱高度h水= = =10.336m。
2.流体压强与流速的关系
(1)液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。
(2)应用:火车站台上的安全线、两船不能并排高速航行、向两纸片中间吹气,两纸片向中间靠拢等。
(3)飞机升力产生的原因:如图所示,飞机的机翼是上下不对称的造型,飞行时,机翼上方的空气流速大于下方的空气流速,于是机翼上方受到的空气压强小于下方受到的空气压强,形成了压强差,因而有压力差,这就是产生升力的原因.
实验1:探究影响压力作用效果的因素
在“探究影响压力作用效果的因素”实验中,小明利用完全相同的小桌、海绵及砝码进行如图所示的实验.
考点剖析
(1)装置中砝码的作用是改变压力的大小.实验中通过比较海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,实验方法:转换法。实验中还可以用沙子(选填“硬纸板”或“沙子”)代替海绵来完成实验.
(2)图甲中乙、丙分别将桌子正立和倒立,目的是控制压力大小相同,改变受力面积。
(3)进行图乙实验时,小明将砝码放在小桌上,发现左侧桌腿下的海绵比右侧压下得深,造成这种现象的原因是砝码放置在桌面中心偏左的位置,接下来应将砝码移到桌面的中心位置,避免影响实验现象.
(4)比较图甲、乙两次实验,可得出结论:受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(5)比较图乙、丙两次实验,可得出结论:压力大小相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显,实验方法:控制变量法。请你举出生活中应用该结论的一个事例:图钉一端做得很尖(答案合理即可)
(6)小明认为比较图甲、丙的实验也能探究压力与受力面积的关系,老师提醒这是不合理,理由是没有控制压力大小相同.若小明仍想通过比较图甲、丙的实验验证两者关系,在不的增加器材的情况下,可以采取的调整措施是取下丙中的砝码.
(7)如图戊所示,小明将木块沿竖直方向切成大小不同的两块.将左侧部分移开后,发现剩余部分对海绵的压力作用效果没有发生变化,由此得出结论:压力的作用效果与受力面积无关.你认为他在探究过程中存在的问题是没有控制压力大小相同.(写出一种即可)改进方案是将切去的木块放在剩余木块正上方。
(8)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和图丁中木板受到的压强的大小相等。得出小桌对海绵压强更大的错误结论原因是:没有控制受压面材料相同。
实验2:探究液体压强与哪些因素有关
考点剖析
(1)压强计结构:U形管一侧与软管相连接;另一侧不能(选填“能”或“不能”)密封.
(2)压强计的工作原理:当探头处的橡皮膜受压强时,U形管左右两侧液面产生高度差.橡皮膜受到的压强越大,U形管左右两侧液面的高度差越大。实验是根据U形管中液面的高度差来判断液体压强的大小。实验方法:转换法。
(3)检查气密性:实验前,应检查U形管压强计的气密性,手按压金属盒上的橡皮膜,观察U形管两侧液面的高度是否发生变化,若变化明显,说明气密性良好;若不变,说明装置漏气。
(4)如图甲所示的U形管压强计,金属盒上的橡皮膜应该选用较薄(选填“较薄”或“较厚”)的,从结构来看,压强计不是(选填“是”或“不是”)连通器;为使实验现象更明显,U形管中最好装入有色的酒精(选填“水”或“酒精”,ρ水>ρ酒精).
(5)实验前,要通过调试使压强计U形管两侧的液面相平.同学们在调试时发现,用手指轻按橡皮膜时,U形管两侧液面高度变化不明显,说明该压强计的气密性差(选填“好”或“差”),可以采取的调节方法是C(填字母).
A.从U形管中倒出适量液体
B.向U形管中加入适量液体
C.取下软管,重新安装
(6)在同一深度中将探头往任意方向放置,得出结论:在同种液体的同一深度处,液体对各个方向的压强都相等。
(7)对比乙、丙得出结论:同种液体,深度越深,液体压强越大。
(8)对比丙、丁得出结论:不同液体深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
实验方法:控制变量法。
(9)使用图2测量未知液体(如盐水)的密度方法:将玻璃管放入烧杯中直至橡皮膜变平,则由,可得未知液体密度表达式,此方法未知液体可以倒入玻璃管中或者烧杯中均可以。
(10)如下图装置,可以用来探究液体压强与液体深度和液体密度的关系,但是无法探究液体内部同一深度往任意方向压强相等。
实验3:大气压强的实验测量方法
吸盘拉力法
吸盘重力法
注射器拉力法
实验
器材
吸盘、玻璃板、弹簧测力计、刻度尺
吸盘、玻璃板、刻度尺、小桶、细沙
注射器、弹簧测力计、刻度尺
示意图
测量的物理量
吸盘刚刚拉脱时弹簧测力计示数F、吸盘直径 D
吸盘刚刚拉脱时小桶和细沙的总重力G、吸盘直径D
活塞刚刚被拉动时弹簧测力计的示数F、注射器的全部刻度长度L
操作
步骤
将吸盘吸在玻璃板上,用弹簧测力计拉吸盘,吸盘刚刚拉脱时弹簧测力计的示数F就等于吸盘受到的大气压力,测出吸盘的直径D即可得到吸盘的面积S,再利用压强公式 p=F/S专即可算出大气压的值
与吸盘拉力法原理一样,只是将弹簧测力计换成小桶,慢慢往小桶内加入细沙,直至将吸盘刚刚拉脱
将注射器活塞推至针筒底端,然后用一个橡皮帽堵住注射器针筒。用弹簧测力计拉注射器活塞颈部,活塞刚刚被拉动时的示数F就等于活塞受到的大气压力。从注射器筒上找到标明的容积V,并用刻度尺量出注射器筒全部刻度的长度L,则活塞面积S=V/L,最后利用压强公式p=F/S即可算出大气压的值
大气压表达式
误差
分析
吸盘内空气不能完全排出,导致测出的F或G值偏小,大气压值偏小
注射器内空气不能完全排出、注射器漏气、活塞与筒壁摩擦较大等导致误差较大
1.下列模型中,,物体A、B均保持静止状态。则:
(1)图甲中B对地面的压力为10N;
(2)图乙中B对墙面的压力为15N;
(3)图丙中B对天花板的压力为5N;
(4)图丁中A对B的压力为6N,B对地面的压力为16 N。
2.少林功夫驰名中外,一质量为的武术爱好者在以图中所示的姿势练功时,他对水平地面的压力是由于鞋发生形变而产生的;若他一只脚的面积为,此时他对地面的压强为1.5×104Pa,则其中一只脚对地面的压强为1.5×104Pa。
3.如图,瓶中装有一定量的水,竖直放置时如图a所示,若将它竖直倒置如图b所示,则瓶子对桌面的压强将变大,水对瓶底的压强将变大,水对瓶底的压力将变小。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
4.如图,在水平桌面上放有质量和底面积均相同的容器甲和乙,在容器中分别盛入质量相同的两种液体,两容器中的液面相平。则甲液体密度大于乙液体密度,甲液体底部受到液体压力大于乙液体底部受到液体压力,甲容器对桌面压强等于乙容器对桌面压强(填“等于”“小于”或“大于”)。
5.如图为小明自制的气压计。塞紧瓶塞后,小明通过细玻璃管向瓶中吹入少量空气,使瓶内气体压强大于(选填“大于”“小于”或“等于”)大气压,水沿玻璃管上升到瓶口以上。把它从山脚拿到山顶,发现玻璃管内水柱的高度升高(选填“升高”或“降低”),说明大气压随海拔高度的增加而减小。(选填“增大”“减小”或“不变”)。
6.如图甲,汽车在高速行驶时,由于车体上下空气流速不同,使得汽车上方空气流速较大,气体压强较小(前两空均选填“较大”或“较小”),从而使车与地面之间的摩擦力变小。为了减少意外情况,有些跑车尾部安装有“气流偏导器”以提高“抓地力”,其外形应是图乙中的B(选填“A”或“B”)。
7.如图所示,A、B为两容器,用一带阀门的管子相连,装有同种液体,液面相平,则a、b两处的压强pa<(选填“>”“<”或“=”)pb。当阀门打开时,液体不流动(选填“流动”或“不流动”)。如果上面容器中,A、B两容器分别装有盐水和清水,且液面相平,当打开阀门时,液体从A流向B(选填“从A流向B”“从B流向A”或“不流动”)。
8.如图所示,用手握着两张纸,让纸自由下垂。两张纸的中间向下吹气,这两张纸会向中间运动(选填“中间”或“两边”),这个现象说明,中间气体流速变快,导致纸片之间的压强变小。
命题点1:固体压强的理解及计算
【针对练习1】下列选项中说法正确的是( )
A.压力的方向总是与重力方向一致 B.压力作用的效果只与压力的大小有关
C.单位面积上受到的压力叫作压强 D.压力就是压强
【答案】C
【详解】A.压力的方向总是与接触面垂直,重力方向总是竖直向下,压力的方向可能与重力方向一致,可能与重力方向不一致,故A错误;
B.压力作用的效果与压力的大小和受力面积有关,故B错误;
C.由得,单位面积上受到的压力叫作压强,故C正确;
D.压力是物体与物体间相互挤压的力;压强是压力的作用效果,其大小等于压力与受力面积的比值,故D错误。
故选C。
【针对练习2】如图所示的是日常生活或生产中的四个事例,其中运用了增大压强知识的是( )
A.滑雪用的滑板 B.用细线分割肥皂
C.螺母与物体之间加垫片 D.拖拉机装履带
【答案】B
【详解】A.滑雪用的滑板,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故A不符合题意;
B.用细线分割肥皂,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故B符合题意;
C.螺母与物体之间加垫片,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故C不符合题意;
D.拖拉机装履带,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故D不符合题意。
故选B。
【针对练习3】如图所示,用的压力把重的物体紧压在竖直的墙上,物体与墙壁的接触面积为,则墙受到的压力和压强分别是( )
A.42N、4200Pa B.30N、3000Pa
C.12N、7000Pa D.72N、7200Pa
【答案】A
【详解】被紧压在竖直墙上的物体,在水平方向受到两个力的作用,水平向左的压力,及墙对物体向右的水平压力,两个力是一对平衡力,大小相等,则墙对物体的压力为42N,墙对物体的压力等于物体对墙的压力,因为两个力是一对相互作用力。所以墙受到的压力为42N,压强,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【针对练习4】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。它们剩余部分的质量分别为、,对地面的压强分别为,则( )
A., B.,
C., D. ,
【答案】A
【详解】由图可知,V乙>V甲,但m甲=m乙,根据公式可知,,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,则它们对地面的压强分别为
则有
如果只切乙,使乙剩余的高度与甲等高,由于甲、乙原来的质量相等,则剩余的质量为,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【针对练习5】如图所示,质地均匀粗细相同的实心圆柱体A、B放在水平地面上。已知它们的密度之比,对地面的压强之比,则( )
A.它们的质量之比 B.它们的质量之比
C.它们的高度之比 D.它们的高度之比
【答案】B
【详解】因为质地均匀粗细相同的实心圆柱体A、B放在水平地面上,所以,其对地面的压强
所以
已知,则
所以
已知,两圆柱体的粗细相同,即,由可知
由可知
故ACD错误,B正确。
故选B。
【针对练习6】现有五套现代汉语词典整齐的竖放在书架上,若从书架取走三套,则书架所受的压力和压强的变化情况应该是( )
A.压力变小,压强变小 B.压力不变,压强不变
C.压力变小,压强增大 D.压力变小,压强不变
【答案】D
【详解】并排立放着5套本同样的书,如果取走3套,则压力减小,受力面积也减小,由压强公式可得压强不变,故D正确、ABC错误。
故选D。
【针对练习7】质量相等且分布均匀的A、B两个立方体,A的边长为B的一半,如图甲、乙所示静置在水平地面上。若甲图中A对B的压强为p1,B对地面的压强为p2;乙图中B对A的压强为p3,A对地面的压强为p4。则下列计算结果均正确的是( )
①p1 :p2=2:1 ②p3 :p4=4:1 ③p1 :p3=1:2 ④p2 :p4=1:4
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【答案】D
【详解】由题意可知,A、B两个立方体质量相等,则二者的重力也相等,即GA=GB;设A的边长为l,底面积为l2,则B的边长为2l,底面积为4l2。由可知,甲图中A对B的压强
甲图中B对地面的压强
乙图中B对A的压强
乙图中A对地面的压强
则
所以②③错误,①④正确,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
【针对练习8】如图所示,质地均匀的正方体甲、乙置于水平地面上,甲、乙对地面的压强相等,甲与乙的高度关系是。若在甲、乙的上部沿水平方向切去相同的高度,剩余部分对地面的压力和压强分别为和,下列说法中( )
① ② ③ ④
A.只有①④正确 B.只有①③正确 C.只有②③正确 D.只有②④正确
【答案】B
【详解】甲、乙两个均匀的实心正方体分别放在水平地面上,水平地面受到的压力等于其重力,则水平地面受到的压强
它们对地面的压强相等,即
因为h甲 > h乙,所以ρ甲 <ρ乙,若在两个正方体的上部分别截去相同高度,甲剩余部分对水平地面的压强为
乙剩余部分对水平地面的压强为
因为ρ甲 <ρ乙,所以
又因为
所以
即p甲>p乙。
甲对水平地面的压力为
F甲=P甲S甲
乙对水平地面的压力为
F乙=P乙S乙
因为P甲>P乙,S甲>S乙,所以F甲>F乙。综上可知,只有①③正确。
故选B。
【针对练习9】将重为、边长为的正方体物块(质量分布均匀)放在面积为的水平桌面中央,该物块对桌面的压力大小为 N,压强为 ;若沿竖直方向将该物块切去一半,则剩余部分对桌面的压强为 。
【答案】 2.5 250 250
【详解】[1][2]该物块对桌面的压力大小为
则该物块对桌面的压强为
[3]若沿竖直方向将该物块切去一半,则物块对桌面的压力和受力面积均减半,根据可知物块对桌面的压强不变,则剩余部分对桌面的压强为。
【针对练习10】按照我国汽车工业的行业标准,载货车辆对地面的压强应控制在Pa以内。据报道,某路政执法人员在某公路段稽查到一辆空载质量为15t的超载六轴石料车,车、货总质量高达100t,该车轮胎与地面接触的总面积约为0.8m2(g取10N/kg,设轮胎与地面的接触面积不变)。求:
(1)该车的总重力。
(2)该车对水平地面的压强。
(3)按照我国汽车工业的行业标准,该车的最大车载质量。
【答案】(1)
(2)
(3)41t
【详解】(1)该车总重力为
(2)该车对水平地面的压强为
(3)按照我国汽车工业的行业标准,车、货最大总重力为
最大总质量为
该车的最大车载质量为
命题点2:探究影响压力作用效果的因素
【针对练习11】在“探究压力的作用效果跟什么因素有关”的实验中,小明利用一个长方体木块、弹簧测力计、两个相同的砝码和海绵等器材做了下图所示的实验。
(1)同学们是根据海绵的 来比较压力的作用效果的;
(2)观察比较图甲、乙所示的情况可以得到的结论:受力面积一定时, ,压力的作用效果越明显;
(3)要探究压力的作用效果跟受力面积的关系,比较甲、丙两图,应在图丙木块上放 个砝码,结论: 一定,受力面积越小,压力的作用效果越 ;
(4)以下实例中应用(3)结论的有 (填字母);
A.书包背带做宽些 B.菜刀要经常磨一磨 C.铁轨铺在枕木上
(5)该实验主要运用的科学方法是 (选填“类比法”或“控制变量法”)。
【答案】(1)凹陷程度
(2)压力越大
(3) 1 压力大小 明显
(4)B
(5)控制变量法
【详解】(1)根据转换法,同学们是根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果的。
(2)比较图甲、乙,受力面积相同,乙中压力较大,海绵的凹陷程度较大,可得:受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(3)[1][2][3]比较甲、丙两图来探究压力的作用效果跟受力面积的关系,应控制压力相同,改变受力面积,所以应在图丙木块上放1个砝码,丙中受力面积较小,海绵的凹陷程度较大,可得:压力大小一定,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(4)A.书包要用宽的背带,是通过增大受力面积来减小压力的作用效果,故A不符合题意;
B.菜刀要经常磨一磨,是通过减小受力面积来增大压力的作用效果,故B符合题意;
C.铁轨铺在枕木上,是通过增大受力面积来减小压力的作用效果,故C不符合题意。
故选B。
(5)压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,探究压力的作用效果与其中一个因素的关系时,要控制剩余因素不变,所以实验时应采用控制变量法。
【针对练习12】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的 来体现的;
(2)比较图1、图2所示实验的现象,将小桌分别正立放在海绵上,这样做的目的是控制 相同,改变压力的大小,可以得出结论: ,压力的作用效果越明显;
(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.书包的背带做得很宽 B.严禁货车超载
(4)图3中桌面对海绵的压强为p1、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p2、则p1 p2(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】(1)凹陷程度
(2) 受力面积 当受力面积一定时,压力越大
(3)A
(4)=
(5)未控制压力相同
【详解】(1)实验中运用转换法,通过观察海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果。
(2)[1][2]图1、图2所示将小桌分别正立放在海绵上,是为了控制受力面积相同,此时压力的大小不同,且当压力越大时,海绵的凹陷程度越大,即压力的作用效果越明显,因此可得结论为:当受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(3)图2、图3所示实验中,压力的大小相同,受力面积不同,且当受力面积越大,海绵的凹陷程度越小,压力的作用效果越不明显,因此可得结论为:当压力一定时,受力面积越大,压力的作用效果越不明显;
A.书包的背带做得很宽,是通过增大受力面积来减小压力的作用效果,故A符合题意;
B.严禁货车超载,是在受力面积一定时,通过减小压力来减小压力的作用效果,故B不符合题意。
故选A。
(4)将图3中的小桌、砝码平放在表面平整的沙子上,与图3相比,压力和受力面积相同,根据可知,压强的大小相同,即。
(5)探究压力的作用效果和受力面积的关系,需要控制压力的大小相同,而小彬在实验中未控制压力的大小相同,因此得出的结论是错误的。
命题点3:液体压强的特点及相关计算
【针对练习13】如图所示,两支完全相同的试管甲、乙中分别装有质量相等的液体。试管甲竖直放置,试管乙倾斜放置,两试管中的液面相平。设液体对两试管底部的压强分别为p甲和p乙,则( )
A. B.
C. D.条件不足,无法判断
【答案】A
【详解】两试管中液体的质量相同,由图可知,乙试管倾斜,两试管中的液面相平,则乙试管中液体的体积较大,根据,乙试管中液体的密度较小。深度相同,根据,甲试管中液体对试管底部的压强较大,即。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【针对练习14】水平桌面上有甲、乙两个质量和底面积均相同的薄壁容器,容器内分别装有质量相等的不同液体,液面处于同一高度,如图所示。下列说法正确的是( )
A.液体甲的密度小于液体乙的密度
B.液体对甲、乙两容器底部的压强相等
C.甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力
D.液体对甲容器底部的压力大于液体对乙容器底部的压力
【答案】D
【详解】ABD.由图可知,甲、乙两种液体的体积关系为V乙>V甲,而甲、乙两种液体的质量是相等的,根据可知,ρ乙<ρ甲,液体的深度相同,根据p=ρgh知液体对甲、乙两容器底部压强关系是p甲>p乙,容器的底面积相同,由F=pS知液体对甲容器底部的压力大于液体对乙容器底部的压力,故AB错误,D正确;
C.容器对桌面的压力大小等于容器和液体的总重力,即F=G总=m容g+m液g
由于容器、液体的质量都相等,根据G=mg可知,总重力相同,所以两个容器对桌面压力的大小关系是F甲=F乙,故C错误。
故选D。
【针对练习15】如图所示的容器中盛满水,则水对A、B、C三点的压强的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】由图知道,AB处的高度相同,B处的高度最小,即
由知道,,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
【针对练习16】如图所示,水平桌面上放置甲、乙两个完全相同的玻璃容器,容器中盛有等体积的两种液体;分别测得这两种液体中a、b、c三点压强,发现的,下列分析一定正确的是( )
A.a、c两点深度相等 B.甲玻璃杯底受到液体的压强更大
C.甲杯中液体质量大于乙杯中液体质量 D.水平桌面受到甲杯的压力比乙杯的压力小
【答案】D
【详解】A.根据图示可知,a的深度要小于c的深度,故A错误;
B.,a的深度小于c的深度,根据可知,甲中液体的密度要小于乙中液体的密度;液体总的深度相同,根据可知,乙玻璃杯底受到液体的压强更大,故B错误;
C.液体的体积相同,根据可知,甲杯中液体质量小于乙杯中液体质量,故C错误;
D.玻璃容器完全相同,重力相同;甲杯中液体质量小于乙杯中液体质量,根据可知,甲杯中液体重力小于乙杯中液体重力,所以甲杯总重力小于乙杯的总重力。两杯对桌面压力等于自身总重,则甲杯的压力比乙杯的压力小,故D正确。
故选D。
【针对练习17】如图所示,盛有水的杯子静止在水平桌面上。杯子重1N,高9cm,底面积30cm²;杯内水重2N,水深5cm,水的密度为,g取10N/kg。下列选项中正确的是( )
A.水对杯底的压强为900Pa B.水对杯底的压力为2N
C.水杯对桌面的压力为2.8N D.水杯对桌面的压强为1000Pa
【答案】D
【详解】AB.杯内水的深度h=5cm=0.05m
水对杯底的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa
根据可得,水对杯底的压力F=pS=500Pa×30×10﹣4m2=1.5N
故AB错误;
CD.杯内水重2N,在水平桌面上,杯对桌面的压力F′=G水+G杯=1N+2N=3N
杯对桌面的压强
故C错误,D正确。
故选D。
【针对练习18】如图所示,某同学在美食广场店内购买了一杯没装满的纯奶茶,当奶茶从正立放置至倒立放置,下列说法正确的是( )
A.杯子对桌面的压力变大
B.奶茶对杯底的压力不变
C.杯子对桌面的压强变大
D.奶茶对杯底的压强变小
【答案】D
【详解】A.正放和倒放时,对桌面的压力大小等于杯子和奶茶的总重力,所以压力不变,故A错误;
B.正放时,奶茶对杯底的压力小于重力,倒放时,奶茶对杯底的压力大于重力,倒放时,奶茶对杯底的压力将变大,故B错误;
C.倒放时,杯子对桌面的压力不变,受力面积变大,压强变小,故C错误;
D.倒放时,奶茶液面变低,根据可知,奶茶对杯底的压强变小,故D正确。
故选D。
【针对练习19】(多选)如图,质量、底面积相同的薄壁容器甲、乙、丙放在水平桌面上,甲为圆柱形,乙、丙为圆台形,分别装有A、B、C三种质量和深度均相同的液体,下列说法正确的是( )
A.液体的密度ρB>ρA>ρC B.液体对容器底部的压强pB>pA>pC
C.液体对容器底部的压力FB>FA>FC D.容器对桌面的压力F乙<F甲<F丙
【答案】ABC
【详解】A. 由题知三种液体的质量和深度均相同,由图中容器的形状可知,B液体的体积最小,C液体的体积最大,根据可知ρB>ρA>ρC
故A正确;
B. 液体的密度关系为ρB>ρA>ρC
且三种液体的深度相同,根据公式可知,液体对容器底部的压强关系为pB>pA>pC
故B正确;
C. 因液体对容器底部的压强pB>pA>pC
三个容器的底面积相同,根据公式可知,液体对容器底部的压力关系为FB>FA>FC
故C正确;
D.容器对水平桌面的压力等于容器和液体的总重力,因三个容器的质量相同、三种液体的质量也相同,则根据可知它们的总重力相等,所以它们对桌面的压力相等,即F乙=F甲=F丙
故D错误。
故选ABC。
【针对练习20】如图所示,水平面上有一盛水容器,容器内水面高为0.15m。容器内有A、B、C三点,其中A、B两点高度相同,已知A点距容器底部为0.05m,则A点受到水的压强为 (g取10N/kg)。B点受到水的压强 C点受到水的压强(选填“大于”“等于”或“小于”)。
【答案】 1000Pa 小于
【详解】[1]A点的深度,A点受到水的压强
[2]因为A、B两点高度相同,B所处深度小于C所处深度,根据可得,B点的压强小于C点的压强。
【针对练习21】如图所示,一质量可以不计的薄壁圆柱形容器放在水平桌面上,容器中装有一定量的水,容器底部受到水的压强为1×103Pa,容器底面积为120cm2。求:
(1)容器中水的深度?(水的密度1.0×103kg/m3)
(2)水对容器底部的压力?
(3)将此时的容器和水放在测力计上,把一体积为240cm3的实心物体放入容器中并沉入水底,整个过程没有水溢出,此时测力计示数为16.8N,则该物体的密度是多少?
【答案】(1)0.1m
(2)12N
(3)
【详解】(1)容器中水的深度
(2)水对容器底部的压力为
(3)水对圆柱形容器底部的压力大小等于水的重力,故容器内水的重力为12N,实心物块后,测力计示数由原来的12N变为16.8N,且整个过程没有水溢出,,则物体的重力
物块质量
物块密度
【针对练习22】如图所示,质量为0.2kg、底面积为0.01m2的圆柱形薄壁容器,内盛2kg的水后置于水平地面上。现将一质量为2.6kg、密度为2.6×103kg/m3的物块浸没在容器的水中,水未溢出。(g取10N/kg)求:
(1)放入物块前容器对水平地面的压强;
(2)物块的体积;
(3)放入物块后,水对容器底部压强的增加量。
【答案】(1)2200Pa
(2)
(3)1000Pa
【详解】(1)放入物块前容器对水平地面的压力
则容器对水平地面的压强
(2)物块的体积
(3)放入物块后,物块浸没,容器中水面上升的高度
则放入物块后,水对容器底部压强的增加量
命题点4:探究液体压强与哪些因素有关
【针对练习23】小遥同学在做“探究液体压强与哪些因素有关”的实验。
(1)图甲是U形管压强计,金属盒上的橡皮膜应该选用 (选填“薄”或“厚”)一些的。图甲中发现U形管左右两侧的液面有一定的高度差,为保证压强计正常使用,你的操作方法是 ;(填字母代号)
A.将右侧管中高出的水倒出 B.取下软管重新安装
(2)如图乙所示,从结构上看,压强计 (选填“属于”或“不属于”)连通器;
(3)通过比较丙、丁两图得出结论:同种液体, ,压强越大;
(4)若图丁中,探头在水中的深度为8cm,请你计算该处水的压强为 Pa;
(5)小遥还想探究液体内部压强与液体密度的关系,于是他向图丁烧杯中多次加盐水,发现U形管两侧液面高度差不断增大,于是得出“液体密度越大,压强越大”的结论。他的结论是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 。
【答案】(1) 薄 B
(2)不属于
(3)深度越深
(4)800
(5) 错误 没有控制液体的深度相同
【详解】(1)[1]甲是U形管压强计,金属盒上的橡皮膜应该选用薄一些的,实验现象更明显,方便实验观察。
[2]实验前,小明没有按压橡皮膜时,U形管两侧液面就存在高度差,则接下来他应该拆除橡胶管重新安装。
故选B。
(2)液体压强计的左端是密闭的,所以不属于连通器。
(3)比较乙、丙两图可知,液体密度相同,丁中探头深度大,U形管两管液面的高度差大,液体压强也大,故可以得出的结论是同种液体,深度越大,液体压强越大。
(4)探头在水中的深度为8cm时受到的压强
(5)[1][2]向丙图烧杯中多次加盐水,改变了液体密度的同时也改变了液体深度,故错误,理由是没有控制液体的深度相同。
【针对练习24】(2024·江苏宿迁·二模)小林同学游泳时,感觉身体入水越深,呼吸越费力。他关于“液体压强的规律”进行了一系列探究:
(1)实验中,液体内部压强越大,观察到U形管中液面的高度差 ;
(2)固定金属盒的橡皮膜在水中的深度不变,使橡皮膜处于向上、向下、向左、向右等方位时,U.形管中液面高度差 (选填“不变”或“改变”);
(3)小林比较图甲和图乙后认为:在同种液体内部,深度 ,液体的压强越大;而同组的小雨通过比较图甲和图丙,得出“液体密度越大,液体的压强越大”的结论,他的判断 (选填“合理”或“不合理”);
(4)保持图丙中金属盒的位置不变,并将一杯清水倒入烧杯中搅匀后(液体未溢出),U形管两侧的液面的高度差将会 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(5)聪明的小林想知道实验中所用的盐水密度是多少,于是设计了如图丁所示的实验装置。内外两个容器紧密粘合在一起,内部小容器的底部为一张弹性很好的橡皮膜(橡皮膜的质量和体积忽略不计),小林进行了如下操作:
①在内部小容器内装入适量待测盐水,发现橡皮膜向下突出;
②在外部大容器内装入清水,直到橡皮膜变平,测出盐水深度h以及清水与盐水的液面高度差△h,请你写出此盐水的密度表达式:ρ盐水= (用含有h、Δh和ρ水的式子表示)。
【答案】(1)越大
(2)不变
(3) 越深 不合理
(4)变大
(5)
【详解】(1)压强计是通过观察U形管两侧液面高度差判断液体压强大小的,液体内部压强越大,U形管中液面的高度差越大。
(2)液体压强大小与液体密度和深度有关,在同一液体的同一深度,液体向各个方向的压强都相等,所以固定金属盒的橡皮膜在水中的深度不变,使橡皮膜处于向上、向下、向左、向右等方位时,U.形管中液面高度差不变。
(3)[1][2]比较图甲和图乙,液体密度相同,探头在液体中的深度越深,U形管液体高度差越大。说明在同种液体内部,深度越深,液体的压强越大;比较图甲和图丙,液体密度不同,探头在液体中的深度也不同,即没有控制液体深度相同,所以他的判断不合理。
(4)保持图丙中金属盒的位置不变,并将一杯清水倒入烧杯中搅匀后(液体未溢出),探头所处的深度变大,液体密度变小;根据公式可知,容器底部所受液体压强变大,根据公式可知,探头以下部分液体压强变小,则探头以上部分液体压强变大,U形管两侧的液面的高度差将会变大。
(5)当橡皮膜变平时,盐水对其向下的压强与水对其上的压强相等,则
所以盐水密度为
命题点5:大气压强的理解及实验测量
【针对练习25】下列事例中,不是利用大气压强工作的是( )
A.用注射器将药液注入人体内 B.用活塞式抽水机从井中抽水
C.用手捏钢笔皮管,将墨水吸入管中 D.通过吸管将饮料吸入口中
【答案】A
【详解】A.用注射器将药液注入病人体内是利用人的压力将药液压入人体肌肉的,不是利用大气压来工作的,故A符合题意;
B.抽水机抽水,通过活塞上移或叶轮转动使抽水机内水面上方的气压减小,水在外界大气压的作用下,被压上来,利用了大气压,故B不符合题意;
C.用力一按橡皮囊,挤出了里面的空气,当其恢复原状时,橡皮囊内部气压小于外界大气压,在外界大气压的作用下,墨水被压入钢笔内,利用了大气压,故C不符合题意;
D.用力吸气,吸管内的气压小于外界大气压,饮料在外界大气压的作用下,被压入口腔内,利用了大气压,故D不符合题意。
故选A。
【针对练习26】小王同学利用托里拆利实验装置测量大气压,将装满水银的玻璃管倒放入水银槽内,松开下面的手,待管内水银柱稳定后,测出的高度差如图所示,下列说法正确的是( )
A.外界大气压强等于760mm高水银柱所产生的压强
B.玻璃管由竖直稍微倾斜后,管内水银柱的长度不会发生变化
C.若操作时玻璃管中漏进了一个小气泡,则测量的大气压值比真实值要偏大
D.若把水银换成水,将玻璃管灌满水后倒插在水槽内,管中水柱不会下降
【答案】D
【详解】A.据图可知,水银柱的深度为750mm,说明外界大气压强等于750mm高水银柱所产生的压强,故A错误;
B.由于外界压强不变,玻璃管内不会进空气,因此玻璃管由竖直稍微倾斜后,管内水银柱的高度不会发生变化,长度会增加,故B错误;
C.若操作时玻璃管中漏进了一个小气泡,则测量的大气压值比真实值要偏小,故C错误;
D.在托里拆利实验中,若将水银换成水,那么外界大气压强会产生约10m高的水柱。因此,玻璃管装满水后倒插在水槽内时,管中的水柱不会下降,故D正确。
故选D。
【针对练习27】如图所示是在山脚下自制的简易气压计,将它从山脚带到山顶后,可能发生的变化是( )
A.瓶外气压升高,水柱高度下降 B.瓶外气压降低,水柱高度上升
C.瓶外气压升高,水柱高度上升 D.瓶外气压降低,水柱高度下降
【答案】B
【详解】海拔高度越高,气压越低。简易气压计从山脚带到山顶后,外界大气压减小,瓶内的气压不变,由内外气压差得,水柱高度上升,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
【针对练习28】用如图所示装置测量大气压强的值。若实验时没有将玻璃管竖直放置,而是稍稍倾斜了,则此时大气压强等于 mm高水银柱产生的压强。
【答案】750
【详解】图中750mm即75cm高度才是大气压支撑水银柱的竖直高度,它产生的压强与大气压大小相等,因此当时当地的大气压值是750mm高水银柱产生的压强。
【针对练习29】大气压强的变化:离地面越高的地方,大气压强越 。水的沸点随大气压强的减小而 。
【答案】 小 降低
【详解】[1]大气压随海拔高度的变化而变化,高度升高气压减小,高度减小气压增大。
[2]液体的沸点随液面上气压减小而降低,水的沸点随大气压强的减小而降低。
【针对练习30】生活中常用如图所示的吸盘挂钩来挂毛巾,使用时排尽吸盘内的空气,吸附在 (选填“平整”或“不平整”)的墙面上,以防止漏气。若吸盘的横截面积为,外界大气压为,则排尽空气后的吸盘受到的大气压力为 N,吸盘挂钩不会掉落是因为受到墙壁对它竖直向上的 力。
【答案】 平整 200 摩擦力
【详解】[1]吸盘挂钩是利用大气压来工作的,使用时排尽吸盘内的空气,吸附在光滑的墙面上,外界大气压大于吸盘内气压,将吸盘紧紧压在墙面上,若墙面不平整,空气会进入吸盘内,吸盘会脱落。
[2]排尽空气后的吸盘受到的大气压力为
[3]吸盘挂钩受自身重力和物体对挂钩向下的拉力而不会掉落是因为受到墙壁对它竖直向上的摩擦力。
【针对练习31】如图所示,将长约1m、一端封闭的玻璃管灌满水银,用手指将管口堵住,管内水银面下降到一定高度就不再下降,这时管内外水银面高度差约750mm。
(1)实验中玻璃管内水银面的上方是 ,管外水银面的上方是空气,因此,是 支持这段水银柱不会落下,大气压的数值就等于 mm水银柱所产生的压强;通过计算可知当地的大气压为 Pa;(ρ水银=13.6×103kg/m3)
(2)实验中选用水银而不是水来做实验,这是利用水银的 较大的特性;在实验过程中,若像图丁中一样将玻璃管倾斜,水银柱的竖直高度 ;如果将此装置拿到高山上,观察到的现象是水银柱的竖直高度将 。
【答案】(1) 真空 大气压 750 0.9996×105
(2) 密度 不变 变小
【详解】(1)[1][2][3][4]实验装置最早测出大气压的值,开始要在水银管内灌满水银,这样可以将管内空气全部排出,保证管内水银上方为真空;玻璃管内水银柱不会落下是靠大气压支持;首先测出大气压值的是意大利的科学家托里拆利,此实验测量的当地大气压支持的水银柱的高度
此时的大气压值为
(2)[1][2][3]做托里拆利实验时应选用密度大的汞液,而不是水来做实验,是为了操作方便;水银柱的竖直高度与玻璃管的粗细、长短、倾斜,以及水银槽中水银的多少无关,因此若像图丁中一样将玻璃管倾斜,水银柱的竖直高度不变;大气压随高度的增加而减小,将此装置拿到高山上,外界大气压减小,实验观察到的现象是水银柱高度变小。
【针对练习32】小明利用如图所示的装置测量大气压强;
器材:的注射器(含橡皮帽)、小桶、重物(如沙子)、大量程弹簧测力计、刻度尺、细绳等;
实验步骤:
(1)将注射器的活塞推到注射器筒的前端,用橡皮帽封住注射器的小孔,这样做的目的是 ;
(2)在活塞上拴挂一个小桶,然后向桶里逐渐增加重物(如沙子),直至活塞刚好被 ,停止向小桶中添加重物;
(3)用 测量小桶和重物的总重,得到大气对活塞的 ;
(4)用刻度尺测出注射器上 的长度l,可得活塞的横截面积 ;
(5)根据 计算大气压的值;
(6)将估测的大气压值与用气压计测得的气压值相比较,尝试分析误差。
A.测量结果偏小,原因可能是 ;
B.测量结果偏大,原因可能是 。
【答案】(1)尽可能排出注射器内的空气,并防止进气
(2)拉动
(3) 弹簧测力计 压力F
(4) 有刻度部分
(5)
(6) 没有将注射器内的空气排尽 活塞和注射器筒壁间有摩擦
【详解】(1)用橡皮帽封住注射器的小孔的目的是尽可能排出注射器内的空气,并防止进气,减小误差。
(2)当注射器中的活塞刚好被拉动时,弹簧测力计的拉力与大气的压力刚好平衡,停止向小桶中添加重物。
(3)[1][2]测量力的工具是弹簧测力计,因此用弹簧测力计测量小桶和重物的总重,得到大气对活塞的压力F。
(4)[1][2]注射器上带有刻线的部分表示注射器的体积,根据圆柱体体积的求值公式可知,用刻度尺测出注射器上有刻度部分的长度l,可得活塞的横截面积为。
(5)根据计算压强公式,计算出大气压的值。
(6)[1]测量结果偏小,可能是由于没有将注射器内的空气排尽,注射器内的空气会抵消部分气压,导致测量的结果偏小。
[2]测量结果偏大,可能是活塞和注射器筒壁间有摩擦,导致测量的压力偏大,根据可知,测量的结果偏大。
【针对练习33】(2024·内蒙古赤峰·一模)初三的小明将两个小吸盘按图所示按压在一起,吸盘就紧紧地吸在了一起。
(一)该实验证实了 的存在;
(二)由此,他利用吸盘设计了一个估测大气压强的实验方案,如图所示。
(1)用刻度尺测出吸盘的 ,算出吸盘与塑料板的接触面积S约为5cm2;
(2)将吸盘沾上水,紧紧按压在光滑的塑料板上;
(3)用弹簧测力计钩着挂钩竖直向上拉,当吸盘脱离塑料板的瞬间记录弹簧测力计的示数为F=46N;
(4)算出此时大气压大p= pa,在进行评估时,小明发现,测得的大气压与标准大气压存在较大差异。你认为导致这种结果的原因是: 。
【答案】 大气压 直径 9.2×104 吸盘内的空气没有排尽
【详解】(一)[1]挤出吸盘内部的空气,大气压将吸盘紧紧地压在一起,证实了大气压强的存在。
(二)(1)[2]由于需要知道吸盘与空气的受力面积来计算大气压,所以需要通过测量吸盘的直径,从而计算出受力面积。
(4)[3]由知,大气压为
[4]若吸盘内的空气未排尽,会导致所测大气压的值偏小。
命题点6:连通器及流体压强与流速的关系
【针对练习34】连通器在生活生产中有着广泛的应用。如图所示,不是利用连通器原理工作的是( )
A.盆景自动给水装置
B.U形“反水弯”
C.三峡船闸
D.锅炉水位计
【答案】A
【详解】A.盆景的自动给水装置中,瓶内的液面是封闭的,不符合连通器的特点,不是利用连通器原理工作的,利用大气压工作的,故A符合题意;
B.U形“反水弯”上端开口、下部是相通的,构成了连通器,在液体不流动时,“反水弯”中液面是相平的,利用了连通器原理工作,故B不符合题意;
C.船闸工作时,闸室分别和上游或下游构成连通器,利用了连通器原理工作,故C不符合题意;
D.锅炉水位计上端开口,下部连通,是利用连通器原理工作的,故D不符合题意。
故选A。
【针对练习35】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身整体抬高离开水面,从而减小水对船的阻力。则水翼安装正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】依据伯努利原理,在流体中,流速大的地方压强小。水翼设计为一面为凸面,流经凸面一侧水流流速较快,压强较小,另一面为平面,流经平面的水流流速较慢,压强较大;要使在高速航行时的船身整体抬高,则水翼上面压强应该小,下面压强应该大,并且两个水翼的安装情况应当相同,不然两个水翼受到的作用力方向相反,不能使船身整体抬高离开水面。所以船体下安装的两个水翼,上面都应该为凸面,下面都应该为平面。故B正确,ACD错误。
故选B。
【针对练习36】某卫生间的地漏结构(由扣碗和存水杯组成)如图所示,下列有关说法中不正确的是( )
A.扣碗的作用是隔离垃圾进入下水管和下水道“异味”进入室内
B.当存水杯装满水时,地面上的水被扣碗挡住不能流进下水道
C.当存水杯装满水时,存水杯中的水面是相平的
D.存水杯装满水时,存水杯是连通器
【答案】B
【详解】A.由图中结构可知,扣碗的作用是:当存水杯装满水时,地面上的水可以流入下水管,但垃圾会被阻挡,不能进入下水管,同时,下水道的“异味”也无法进入室内,故A正确,不符合题意;
B.由连通器原理可知,当存水杯装满水时,地面上的水可以流进下水管,而下水管中的“异味”却不能通过地漏进入室内,故B错误,符合题意;
C.由B知,存水杯是连通器,所以存水杯装满水时,存水杯中的水面是相平的,故C正确,不符合题意;
D.根据地漏的结构图可知,左右两存水杯,上端开口,下部连通,属于连通器,故D正确,不符合题意
故选B。
【针对练习37】在如图所示的事例中,不是利用连通器原理工作的是( )
A.活塞式抽水机
B.茶壶
C.排水管U形“反水弯”
D.船闸
【答案】A
【详解】A.活塞式抽水机是利用大气压来工作的,故A符合题意;
B.连通器是上端开口下端连通的容器;茶壶的茶嘴和壶身构成了连通器,因此是利用连通器的原理制成的,故B不符合题意;
C.U形“反水弯”形成上端开口下端连通的容器,因此是利用连通器的原理制成的,故C不符合题意;
D.船闸在使用时,闸室和上游或下游形成了上端开口下端连通的容器,因此是利用连通器的原理工作的,故D不符合题意。
故选A。
【针对练习38】如图所示的容器是 器。塞子拔出后各液面高低不同,以下现象中与其原理相同的是 (选填序号:①热气球在空中漂浮 ②C919大客机在空中飞行 ③中国空间站绕地球飞行)。
【答案】 连通 ②
【详解】[1]图中容器底部连通,上端开口,是连通器。
[2]塞子拔出后,粗管处液柱高细管处液柱低,是因为流速大的位置压强小。
①热气球在空中漂浮,充入密度小于空气的气体,浮力等于重力,故①不符合题意;
②C919大客机在空中飞行,是利用气体流速大的位置,压强小的原理获得升力,故②符合题意;
③中国空间站绕地球飞行,受到地球引力,故③不符合题意。
故选②。
【针对练习39】如图所示,用电吹风机吹机翼模型,机翼模型上升。图中A、B两点中,气体流速较快的是 点,气体压强较大的是 点。机翼模型的升力就来自 。若增大风力,机翼模型获得的升力将 (增大/减小/不变)。
【答案】 B A 机翼模型上下表面的压强差 增大
【详解】[1][2]因为机翼模型上表面弯曲,下表面平直,所以用电吹风机吹机翼模型时,相同时间内,空气进过上方的路程比下方路程长,流速大,压强小,即B点空气流速较快、压强较小;A点空气流速较慢、压强较大。
[3]由于机翼模型机翼模型上方和下方的空气流速不一样,受到的压强不一样,所以升力就来自于机翼模型上下表面的压强差。
[4]若增大风力,通过机翼模型上下的空气流速差将增大,压强差也随之增大,机翼模型在压强差的作用下产生向上的升力将增大。
【针对练习40】如图所示,为小明自制发球机的示意图,当吹风机向水平管吹风时,进球口的乒乓球上升,其原理是空气流速较大的位置,压强较 。已知球的质量为3g,竖直方向受大气压作用的等效面积为10cm2,若不计管壁摩擦,当乒乓球下方和上方气体压强差为 Pa时,球恰能上升。
【答案】 小 30
【详解】[1]当吹风机向水平管吹风时,乒乓球上方的气体流速大,压强小,小于下端管口气体压强,原本静止的乒乓球沿管上升,因此原理是空气流速较大的位置,压强较小。
[2]球的重力
球下方和上方产生的压力差与球的重力相等为
受力面积
球下方和上方气压差为
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第九章 压强
——划重点之精细讲义系列
命题点1
固体压强的理解及计算
命题点2
探究影响压力作用效果的因素
命题点3
液体压强的特点及相关计算
命题点4
探究液体压强与哪些因素有关
命题点5
大气压强的理解及实验测量
命题点6
连通器及流体压强与流速的关系
一.压强
1.压力
定义: 作用在物体表面的力叫做压力。
方向:压力垂直于接触面,指向 。
作用点:在所压物体 上。
作用效果:使受压物体发生 。
2.压力与重力的区别与联系
压力
重力
区别
力的示意图
物块A对斜面的压力
物块A受到的重力
施力物体
物块 A
地球
受力物体
斜面
物块 A
力的方向
垂直于受力面指向受力物体
竖直向下
力的大小
不一定等于物体重力
G=mg
力的作用点
在被压物体上
物块重心
性质
弹力
引力
产生原因
物体间相互接触且挤压
地球的吸引
联系
压力可以由重力产生,也可以由其他力产生。只有当物体放在水平面上时,物体对水平面的压力在数值上 重力,即F压=G。不能说“压力就是重力或者压力就等于重力”。
3.压强及其计算
定义:在物理学中,物体所受 的大小与 之比叫做压强;
公式:。
适用条件
适用于所有物体间压强的计算(无论是 、 ,还是 )
公式中的S是 ,它是施力物体挤压受力物体时,两者相互接触的面积。
单位:压强p的单位是 (简称为帕),符号是 ,单位分别是p—Pa,F—N,S—m2,1 Pa = 1 N/m2。常用单位:千帕(kPa)、兆帕(MPa);1 kPa = Pa,1 MPa = Pa。
物理意义:压强是描述 的物理量。
常见数值:一颗西瓜子平放在桌面上,对桌面的压强约 20 Pa;一张报纸平放在桌面上时对桌面的压强约0.5 Pa,成年人站立在地面上时对地面的压强约为1.5×104 Pa。
推导式:
适用条件
在求解密度均匀、形状规则的实心柱体垂直作用于水平面上的压强时,利用公式力非常快捷、准确、方便。
密度 、形状 且体积可以由V = Sh计算的实心柱体(圆柱体、棱柱体、正方体、长方体等),如图所示
物体被放在水平面上,且受力面积等于物体的底面积
水平面受到的压力是由物体所受的重力产生的(F = G)
4.改变压强的方法及其应用
减小压强方法
①压力一定, 受力面积
②受力面积一定, 压力
③同时 压力, 受力面积
应用:①载重卡车装有许多的车轮;②房屋建在较大的地基上;③书包带做得较宽
增大压强方法
压力一定, 受力面积
受力面积一定, 压力
同时 压力, 受力面积
应用:①速滑运动员的冰鞋装有冰刀;②投向靶盘的飞镖;③用力刹车
二.液体压强
1.液体压强产生的原因
液体受 作用,对支撑它的容器底有压强。
液体具有 ,对阻碍它流散开的容器壁也有压强。
液体由于具有流动性而在液体内部相互挤压,因此液体内部向 都有压强。
2.液体压强的特点:
①在液体内部的同一深度,液体向各个方向的压强都 ;
②液体密度一定时,深度越深,压强越 ;
③在深度相同时,液体的密度越大,压强越 .
3.液体压强的计算
单位:应用时,各个物理量的单位都应统一取国际单位。其中ρ—kg/m3,g—N/kg,h—m,p—Pa。
4.对液体压强公式的理解
①由可知,液体压强只与液体 和液体 有关,与液体质量、体积等 。
②h指的是液体的深度,是被研究的点到自由液面的 距离。如下图所示,A、B、C 的深度分别是h1、h2和 h3,D、E、F 三点的深度相同,都是h。
③该公式适用于静止的液体和密度均匀的气体,不适用于 的液体、气体。
5.和的应用
适用范围
压强的定义式,适用于所有情况,多用于计算固体压强
液体压强的计算式,也适用于计算形状规则、质地均匀的柱形固体对水平面的压强
计算顺序
固体压力压强:
①先算
②再算
液体压力压强:
①先算
②后算
6.不规则容器底压力压强的区别
容器
容器底受到的压强
p=ρ液gh
容器底受到的压力
F=pS=ρ液gh=G柱
F G液
F G液
F G液
对支持面的压力
F1=G液+G容
对支持面的压强
p1=F1/S
总结
当计算液体压力压强,先算压强再算压力的方法因为变量太多无法计算时,可以通过先观察杯子的形状先比较压力的大小,再比较压强的大小。
7.连通器的原理
定义:上端 ,下部相 的容器。
原理:连通器里装 液体且液体 时,连通器中各部分的液面高度总是 。
应用:茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等。
三.大气压强和流体压强
1.大气压强
定义:大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强,简称 ;大气压用p0表示。
产生原因:因为空气受 作用并且具有 。
大气压与高度的关系:海拔越高,大气压越 (选填“大”或“小”)。
气压与沸点的关系:水的沸点随气压的增大而 (选填“升高”或“降低”).
气压与体积的关系:一定质量的气体,温度不变时,气压随体积的减小而 .
物理学史:①最早发现大气压的存在的实验: 实验。
②托里拆利实验:
精确测量出标准气压数值的实验:托里拆利实验
实验过程
在长约1m,一端封闭的玻璃管里灌满水银,将管口堵住,然后倒插在水银槽中放开堵管口的手指后,管内水银面下降一些就不再下降,这时管内外水银面的高度差约为 mm。
结论
大气压p0= mmHg= cmHg= Pa(其值随着外界大气压的变化而变化)
注意
玻璃管中充满水银,不能混有气泡,否则实验结果偏 。
玻璃管的形状、粗细及是否倾斜 实验结果。
玻璃管管口在水银槽内的深度不影响实验结果,向上提或向下按玻璃管,只改变水银柱上方真空部分的体积,而水银柱的高度 。
实验测得的水银的高度如果不是760 mm,可能是因为实验环境的大气压 标准大气压。
将玻璃管上端开一小口,水银液面只会 ,因为玻璃管和水银槽构成了一个连通器。
托里拆利实验中选择的液体是水银,而不是其他液体,原因是水银是常温下密度最
的液体,在同样的大气压下需要的玻璃管最 。如果用其他液体,需要的玻璃管就会很长,操作不方便。如果用水来做托里拆利实验,则根据实验原理可得,则水柱高度h水= = =10.336m。
2.流体压强与流速的关系
(1)液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 。
(2)应用:火车站台上的安全线、两船不能并排高速航行、向两纸片中间吹气,两纸片向中间靠拢等。
(3)飞机升力产生的原因:如图所示,飞机的机翼是上下不对称的造型,飞行时,机翼上方的空气流速 下方的空气流速,于是机翼上方受到的空气压强 下方受到的空气压强,形成了压强差,因而有压力差,这就是产生升力的原因.
实验1:探究影响压力作用效果的因素
在“探究影响压力作用效果的因素”实验中,小明利用完全相同的小桌、海绵及砝码进行如图所示的实验.
考点剖析
(1)装置中砝码的作用是 .实验中通过比较 来比较压力的作用效果,实验方法: 。实验中还可以用 (选填“硬纸板”或“沙子”)代替海绵来完成实验.
(2)图甲中乙、丙分别将桌子正立和倒立,目的是控制 相同,改变受力面积。
(3)进行图乙实验时,小明将砝码放在小桌上,发现左侧桌腿下的海绵比右侧压下得深,造成这种现象的原因是 ,接下来应将砝码移到桌面的 位置,避免影响实验现象.
(4)比较图甲、乙两次实验,可得出结论:受力面积相同时, ,压力的作用效果越明显。
(5)比较图乙、丙两次实验,可得出结论: ,实验方法: 。请你举出生活中应用该结论的一个事例: (答案合理即可)
(6)小明认为比较图甲、丙的实验也能探究压力与受力面积的关系,老师提醒这是不合理,理由是 .若小明仍想通过比较图甲、丙的实验验证两者关系,在不的增加器材的情况下,可以采取的调整措施是 .
(7)如图戊所示,小明将木块沿竖直方向切成大小不同的两块.将左侧部分移开后,发现剩余部分对海绵的压力作用效果没有发生变化,由此得出结论:压力的作用效果与受力面积无关.你认为他在探究过程中存在的问题是 .(写出一种即可)改进方案是 。
(8)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和图丁中木板受到的压强的大小 。得出小桌对海绵压强更大的错误结论原因是:
。
实验2:探究液体压强与哪些因素有关
考点剖析
(1)压强计结构:U形管一侧与软管相连接;另一侧 (选填“能”或“不能”)密封.
(2)压强计的工作原理:当探头处的橡皮膜受压强时,U形管左右两侧液面产生高度差.橡皮膜受到的压强越大,U形管左右两侧液面的高度差 。实验是根据 来判断液体压强的大小。实验方法: 。
(3)检查气密性:实验前,应检查U形管压强计的气密性,手按压金属盒上的橡皮膜,观察U形管两侧液面的高度是否发生变化,若变化明显,说明气密性良好;若不变,说明装置 。
(4)如图甲所示的U形管压强计,金属盒上的橡皮膜应该选用 (选填“较薄”或“较厚”)的,从结构来看,压强计 (选填“是”或“不是”)连通器;为使实验现象更明显,U形管中最好装入有色的 (选填“水”或“酒精”,ρ水>ρ酒精).
(5)实验前,要通过调试使压强计U形管两侧的液面 .同学们在调试时发现,用手指轻按橡皮膜时,U形管两侧液面高度变化不明显,说明该压强计的气密性 (选填“好”或“差”),可以采取的调节方法是 (填字母).
A.从U形管中倒出适量液体
B.向U形管中加入适量液体
C.取下软管,重新安装
(6)在同一深度中将探头往任意方向放置,得出结论:在同种液体的同一深度处,液体对各个方向的压强都 。
(7)对比乙、丙得出结论: 。
(8)对比丙、丁得出结论:不同液体深度相同时, 。
实验方法: 。
(9)使用图2测量未知液体(如盐水)的密度方法:将玻璃管放入烧杯中直至
,则由,可得未知液体密度表达式 ,此方法未知液体可以倒入玻璃管中或者烧杯中均可以。
(10)如下图装置,可以用来探究液体压强与 和 的关系,但是无法探究液体内部同一深度往任意方向压强 。
实验3:大气压强的实验测量方法
吸盘拉力法
吸盘重力法
注射器拉力法
实验
器材
吸盘、玻璃板、弹簧测力计、刻度尺
吸盘、玻璃板、刻度尺、小桶、细沙
注射器、弹簧测力计、刻度尺
示意图
测量的物理量
吸盘刚刚拉脱时弹簧测力计示数F、吸盘直径 D
吸盘刚刚拉脱时小桶和细沙的总重力G、吸盘直径D
活塞刚刚被拉动时弹簧测力计的示数F、注射器的全部刻度长度L
操作
步骤
将吸盘吸在玻璃板上,用弹簧测力计拉吸盘,吸盘刚刚拉脱时弹簧测力计的示数F就等于吸盘受到的大气压力,测出吸盘的直径D即可得到吸盘的面积S,再利用压强公式 p=F/S专即可算出大气压的值
与吸盘拉力法原理一样,只是将弹簧测力计换成小桶,慢慢往小桶内加入细沙,直至将吸盘刚刚拉脱
将注射器活塞推至针筒底端,然后用一个橡皮帽堵住注射器针筒。用弹簧测力计拉注射器活塞颈部,活塞刚刚被拉动时的示数F就等于活塞受到的大气压力。从注射器筒上找到标明的容积 ,并用刻度尺量出注射器筒 L,则活塞面积S=V/L,最后利用压强公式p=F/S即可算出大气压的值
大气压表达式
误差
分析
吸盘内空气不能完全排出,导致测出的F或G值偏小,大气压值偏小
注射器内空气不能完全排出、注射器漏气、活塞与筒壁摩擦较大等导致误差较大
1.下列模型中,,物体A、B均保持静止状态。则:
(1)图甲中B对地面的压力为 N;
(2)图乙中B对墙面的压力为 N;
(3)图丙中B对天花板的压力为 N;
(4)图丁中A对B的压力为 N,B对地面的压力为 N。
2.少林功夫驰名中外,一质量为的武术爱好者在以图中所示的姿势练功时,他对水平地面的压力是由于
发生形变而产生的;若他一只脚的面积为,此时他对地面的压强为 ,则其中一只脚对地面的压强为 。
3.如图,瓶中装有一定量的水,竖直放置时如图a所示,若将它竖直倒置如图b所示,则瓶子对桌面的压强将 ,水对瓶底的压强将 ,水对瓶底的压力将 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
4.如图,在水平桌面上放有质量和底面积均相同的容器甲和乙,在容器中分别盛入质量相同的两种液体,两容器中的液面相平。则甲液体密度 乙液体密度,甲液体底部受到液体压力 乙液体底部受到液体压力,甲容器对桌面压强 乙容器对桌面压强(填“等于”“小于”或“大于”)。
5.如图为小明自制的气压计。塞紧瓶塞后,小明通过细玻璃管向瓶中吹入少量空气,使瓶内气体压强 (选填“大于”“小于”或“等于”)大气压,水沿玻璃管上升到瓶口以上。把它从山脚拿到山顶,发现玻璃管内水柱的高度 (选填“升高”或“降低”),说明大气压随海拔高度的增加而 。(选填“增大”“减小”或“不变”)。
6.如图甲,汽车在高速行驶时,由于车体上下空气流速不同,使得汽车上方空气流速 ,气体压强 (前两空均选填“较大”或“较小”),从而使车与地面之间的摩擦力变小。为了减少意外情况,有些跑车尾部安装有“气流偏导器”以提高“抓地力”,其外形应是图乙中的 (选填“A”或“B”)。
7.如图所示,A、B为两容器,用一带阀门的管子相连,装有同种液体,液面相平,则a、b两处的压强pa (选填“>”“<”或“=”)pb。当阀门打开时,液体 (选填“流动”或“不流动”)。如果上面容器中,A、B两容器分别装有盐水和清水,且液面相平,当打开阀门时,液体 (选填“从A流向B”“从B流向A”或“不流动”)。
8.如图所示,用手握着两张纸,让纸自由下垂。两张纸的中间向下吹气,这两张纸会向 运动(选填“中间”或“两边”),这个现象说明,中间气体流速变 ,导致纸片之间的压强变 。
命题点1:固体压强的理解及计算
【针对练习1】下列选项中说法正确的是( )
A.压力的方向总是与重力方向一致 B.压力作用的效果只与压力的大小有关
C.单位面积上受到的压力叫作压强 D.压力就是压强
【针对练习2】如图所示的是日常生活或生产中的四个事例,其中运用了增大压强知识的是( )
A.滑雪用的滑板 B.用细线分割肥皂
C.螺母与物体之间加垫片 D.拖拉机装履带
【针对练习3】如图所示,用的压力把重的物体紧压在竖直的墙上,物体与墙壁的接触面积为,则墙受到的压力和压强分别是( )
A.42N、4200Pa B.30N、3000Pa
C.12N、7000Pa D.72N、7200Pa
【针对练习4】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。它们剩余部分的质量分别为、,对地面的压强分别为,则( )
A., B.,
C., D. ,
【针对练习5】如图所示,质地均匀粗细相同的实心圆柱体A、B放在水平地面上。已知它们的密度之比,对地面的压强之比,则( )
A.它们的质量之比 B.它们的质量之比
C.它们的高度之比 D.它们的高度之比
【针对练习6】现有五套现代汉语词典整齐的竖放在书架上,若从书架取走三套,则书架所受的压力和压强的变化情况应该是( )
A.压力变小,压强变小 B.压力不变,压强不变
C.压力变小,压强增大 D.压力变小,压强不变
【针对练习7】质量相等且分布均匀的A、B两个立方体,A的边长为B的一半,如图甲、乙所示静置在水平地面上。若甲图中A对B的压强为p1,B对地面的压强为p2;乙图中B对A的压强为p3,A对地面的压强为p4。则下列计算结果均正确的是( )
①p1 :p2=2:1 ②p3 :p4=4:1 ③p1 :p3=1:2 ④p2 :p4=1:4
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【针对练习8】如图所示,质地均匀的正方体甲、乙置于水平地面上,甲、乙对地面的压强相等,甲与乙的高度关系是。若在甲、乙的上部沿水平方向切去相同的高度,剩余部分对地面的压力和压强分别为和,下列说法中( )
① ② ③ ④
A.只有①④正确 B.只有①③正确 C.只有②③正确 D.只有②④正确
【针对练习9】将重为、边长为的正方体物块(质量分布均匀)放在面积为的水平桌面中央,该物块对桌面的压力大小为 N,压强为 ;若沿竖直方向将该物块切去一半,则剩余部分对桌面的压强为 。
【针对练习10】按照我国汽车工业的行业标准,载货车辆对地面的压强应控制在Pa以内。据报道,某路政执法人员在某公路段稽查到一辆空载质量为15t的超载六轴石料车,车、货总质量高达100t,该车轮胎与地面接触的总面积约为0.8m2(g取10N/kg,设轮胎与地面的接触面积不变)。求:
(1)该车的总重力。
(2)该车对水平地面的压强。
(3)按照我国汽车工业的行业标准,该车的最大车载质量。
命题点2:探究影响压力作用效果的因素
【针对练习11】在“探究压力的作用效果跟什么因素有关”的实验中,小明利用一个长方体木块、弹簧测力计、两个相同的砝码和海绵等器材做了下图所示的实验。
(1)同学们是根据海绵的 来比较压力的作用效果的;
(2)观察比较图甲、乙所示的情况可以得到的结论:受力面积一定时, ,压力的作用效果越明显;
(3)要探究压力的作用效果跟受力面积的关系,比较甲、丙两图,应在图丙木块上放 个砝码,结论: 一定,受力面积越小,压力的作用效果越 ;
(4)以下实例中应用(3)结论的有 (填字母);
A.书包背带做宽些 B.菜刀要经常磨一磨 C.铁轨铺在枕木上
(5)该实验主要运用的科学方法是 (选填“类比法”或“控制变量法”)。
【针对练习12】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的 来体现的;
(2)比较图1、图2所示实验的现象,将小桌分别正立放在海绵上,这样做的目的是控制 相同,改变压力的大小,可以得出结论: ,压力的作用效果越明显;
(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.书包的背带做得很宽 B.严禁货车超载
(4)图3中桌面对海绵的压强为p1、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p2、则p1 p2(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 。
命题点3:液体压强的特点及相关计算
【针对练习13】如图所示,两支完全相同的试管甲、乙中分别装有质量相等的液体。试管甲竖直放置,试管乙倾斜放置,两试管中的液面相平。设液体对两试管底部的压强分别为p甲和p乙,则( )
A. B.
C. D.条件不足,无法判断
【针对练习14】水平桌面上有甲、乙两个质量和底面积均相同的薄壁容器,容器内分别装有质量相等的不同液体,液面处于同一高度,如图所示。下列说法正确的是( )
A.液体甲的密度小于液体乙的密度
B.液体对甲、乙两容器底部的压强相等
C.甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力
D.液体对甲容器底部的压力大于液体对乙容器底部的压力
【针对练习15】如图所示的容器中盛满水,则水对A、B、C三点的压强的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【针对练习16】如图所示,水平桌面上放置甲、乙两个完全相同的玻璃容器,容器中盛有等体积的两种液体;分别测得这两种液体中a、b、c三点压强,发现的,下列分析一定正确的是( )
A.a、c两点深度相等 B.甲玻璃杯底受到液体的压强更大
C.甲杯中液体质量大于乙杯中液体质量 D.水平桌面受到甲杯的压力比乙杯的压力小
【针对练习17】如图所示,盛有水的杯子静止在水平桌面上。杯子重1N,高9cm,底面积30cm²;杯内水重2N,水深5cm,水的密度为,g取10N/kg。下列选项中正确的是( )
A.水对杯底的压强为900Pa B.水对杯底的压力为2N
C.水杯对桌面的压力为2.8N D.水杯对桌面的压强为1000Pa
【针对练习18】如图所示,某同学在美食广场店内购买了一杯没装满的纯奶茶,当奶茶从正立放置至倒立放置,下列说法正确的是( )
A.杯子对桌面的压力变大
B.奶茶对杯底的压力不变
C.杯子对桌面的压强变大
D.奶茶对杯底的压强变小
【针对练习19】(多选)如图,质量、底面积相同的薄壁容器甲、乙、丙放在水平桌面上,甲为圆柱形,乙、丙为圆台形,分别装有A、B、C三种质量和深度均相同的液体,下列说法正确的是( )
A.液体的密度ρB>ρA>ρC B.液体对容器底部的压强pB>pA>pC
C.液体对容器底部的压力FB>FA>FC D.容器对桌面的压力F乙<F甲<F丙
【针对练习20】如图所示,水平面上有一盛水容器,容器内水面高为0.15m。容器内有A、B、C三点,其中A、B两点高度相同,已知A点距容器底部为0.05m,则A点受到水的压强为 (g取10N/kg)。B点受到水的压强 C点受到水的压强(选填“大于”“等于”或“小于”)。
【针对练习21】如图所示,一质量可以不计的薄壁圆柱形容器放在水平桌面上,容器中装有一定量的水,容器底部受到水的压强为1×103Pa,容器底面积为120cm2。求:
(1)容器中水的深度?(水的密度1.0×103kg/m3)
(2)水对容器底部的压力?
(3)将此时的容器和水放在测力计上,把一体积为240cm3的实心物体放入容器中并沉入水底,整个过程没有水溢出,此时测力计示数为16.8N,则该物体的密度是多少?
【针对练习22】如图所示,质量为0.2kg、底面积为0.01m2的圆柱形薄壁容器,内盛2kg的水后置于水平地面上。现将一质量为2.6kg、密度为2.6×103kg/m3的物块浸没在容器的水中,水未溢出。(g取10N/kg)求:
(1)放入物块前容器对水平地面的压强;
(2)物块的体积;
(3)放入物块后,水对容器底部压强的增加量。
命题点4:探究液体压强与哪些因素有关
【针对练习23】小遥同学在做“探究液体压强与哪些因素有关”的实验。
(1)图甲是U形管压强计,金属盒上的橡皮膜应该选用 (选填“薄”或“厚”)一些的。图甲中发现U形管左右两侧的液面有一定的高度差,为保证压强计正常使用,你的操作方法是 ;(填字母代号)
A.将右侧管中高出的水倒出 B.取下软管重新安装
(2)如图乙所示,从结构上看,压强计 (选填“属于”或“不属于”)连通器;
(3)通过比较丙、丁两图得出结论:同种液体, ,压强越大;
(4)若图丁中,探头在水中的深度为8cm,请你计算该处水的压强为 Pa;
(5)小遥还想探究液体内部压强与液体密度的关系,于是他向图丁烧杯中多次加盐水,发现U形管两侧液面高度差不断增大,于是得出“液体密度越大,压强越大”的结论。他的结论是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 。
【针对练习24】(2024·江苏宿迁·二模)小林同学游泳时,感觉身体入水越深,呼吸越费力。他关于“液体压强的规律”进行了一系列探究:
(1)实验中,液体内部压强越大,观察到U形管中液面的高度差 ;
(2)固定金属盒的橡皮膜在水中的深度不变,使橡皮膜处于向上、向下、向左、向右等方位时,U.形管中液面高度差 (选填“不变”或“改变”);
(3)小林比较图甲和图乙后认为:在同种液体内部,深度 ,液体的压强越大;而同组的小雨通过比较图甲和图丙,得出“液体密度越大,液体的压强越大”的结论,他的判断 (选填“合理”或“不合理”);
(4)保持图丙中金属盒的位置不变,并将一杯清水倒入烧杯中搅匀后(液体未溢出),U形管两侧的液面的高度差将会 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(5)聪明的小林想知道实验中所用的盐水密度是多少,于是设计了如图丁所示的实验装置。内外两个容器紧密粘合在一起,内部小容器的底部为一张弹性很好的橡皮膜(橡皮膜的质量和体积忽略不计),小林进行了如下操作:
①在内部小容器内装入适量待测盐水,发现橡皮膜向下突出;
②在外部大容器内装入清水,直到橡皮膜变平,测出盐水深度h以及清水与盐水的液面高度差△h,请你写出此盐水的密度表达式:ρ盐水= (用含有h、Δh和ρ水的式子表示)。
命题点5:大气压强的理解及实验测量
【针对练习25】下列事例中,不是利用大气压强工作的是( )
A.用注射器将药液注入人体内 B.用活塞式抽水机从井中抽水
C.用手捏钢笔皮管,将墨水吸入管中 D.通过吸管将饮料吸入口中
【针对练习26】小王同学利用托里拆利实验装置测量大气压,将装满水银的玻璃管倒放入水银槽内,松开下面的手,待管内水银柱稳定后,测出的高度差如图所示,下列说法正确的是( )
A.外界大气压强等于760mm高水银柱所产生的压强
B.玻璃管由竖直稍微倾斜后,管内水银柱的长度不会发生变化
C.若操作时玻璃管中漏进了一个小气泡,则测量的大气压值比真实值要偏大
D.若把水银换成水,将玻璃管灌满水后倒插在水槽内,管中水柱不会下降
【针对练习27】如图所示是在山脚下自制的简易气压计,将它从山脚带到山顶后,可能发生的变化是( )
A.瓶外气压升高,水柱高度下降 B.瓶外气压降低,水柱高度上升
C.瓶外气压升高,水柱高度上升 D.瓶外气压降低,水柱高度下降
【针对练习28】用如图所示装置测量大气压强的值。若实验时没有将玻璃管竖直放置,而是稍稍倾斜了,则此时大气压强等于 mm高水银柱产生的压强。
【针对练习29】大气压强的变化:离地面越高的地方,大气压强越 。水的沸点随大气压强的减小而 。
【针对练习30】生活中常用如图所示的吸盘挂钩来挂毛巾,使用时排尽吸盘内的空气,吸附在 (选填“平整”或“不平整”)的墙面上,以防止漏气。若吸盘的横截面积为,外界大气压为,则排尽空气后的吸盘受到的大气压力为 N,吸盘挂钩不会掉落是因为受到墙壁对它竖直向上的 力。
【针对练习31】如图所示,将长约1m、一端封闭的玻璃管灌满水银,用手指将管口堵住,管内水银面下降到一定高度就不再下降,这时管内外水银面高度差约750mm。
(1)实验中玻璃管内水银面的上方是 ,管外水银面的上方是空气,因此,是 支持这段水银柱不会落下,大气压的数值就等于 mm水银柱所产生的压强;通过计算可知当地的大气压为 Pa;(ρ水银=13.6×103kg/m3)
(2)实验中选用水银而不是水来做实验,这是利用水银的 较大的特性;在实验过程中,若像图丁中一样将玻璃管倾斜,水银柱的竖直高度 ;如果将此装置拿到高山上,观察到的现象是水银柱的竖直高度将 。
【针对练习32】小明利用如图所示的装置测量大气压强;
器材:的注射器(含橡皮帽)、小桶、重物(如沙子)、大量程弹簧测力计、刻度尺、细绳等;
实验步骤:
(1)将注射器的活塞推到注射器筒的前端,用橡皮帽封住注射器的小孔,这样做的目的是 ;
(2)在活塞上拴挂一个小桶,然后向桶里逐渐增加重物(如沙子),直至活塞刚好被 ,停止向小桶中添加重物;
(3)用 测量小桶和重物的总重,得到大气对活塞的 ;
(4)用刻度尺测出注射器上 的长度l,可得活塞的横截面积 ;
(5)根据 计算大气压的值;
(6)将估测的大气压值与用气压计测得的气压值相比较,尝试分析误差。
A.测量结果偏小,原因可能是 ;
B.测量结果偏大,原因可能是 。
【针对练习33】(2024·内蒙古赤峰·一模)初三的小明将两个小吸盘按图所示按压在一起,吸盘就紧紧地吸在了一起。
(一)该实验证实了 的存在;
(二)由此,他利用吸盘设计了一个估测大气压强的实验方案,如图所示。
(1)用刻度尺测出吸盘的 ,算出吸盘与塑料板的接触面积S约为5cm2;
(2)将吸盘沾上水,紧紧按压在光滑的塑料板上;
(3)用弹簧测力计钩着挂钩竖直向上拉,当吸盘脱离塑料板的瞬间记录弹簧测力计的示数为F=46N;
(4)算出此时大气压大p= pa,在进行评估时,小明发现,测得的大气压与标准大气压存在较大差异。你认为导致这种结果的原因是: 。
命题点6:连通器及流体压强与流速的关系
【针对练习34】连通器在生活生产中有着广泛的应用。如图所示,不是利用连通器原理工作的是( )
A.盆景自动给水装置
B.U形“反水弯”
C.三峡船闸
D.锅炉水位计
【针对练习35】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身整体抬高离开水面,从而减小水对船的阻力。则水翼安装正确的是( )
A. B.
C. D.
【针对练习36】某卫生间的地漏结构(由扣碗和存水杯组成)如图所示,下列有关说法中不正确的是( )
A.扣碗的作用是隔离垃圾进入下水管和下水道“异味”进入室内
B.当存水杯装满水时,地面上的水被扣碗挡住不能流进下水道
C.当存水杯装满水时,存水杯中的水面是相平的
D.存水杯装满水时,存水杯是连通器
【针对练习37】在如图所示的事例中,不是利用连通器原理工作的是( )
A.活塞式抽水机
B.茶壶
C.排水管U形“反水弯”
D.船闸
【针对练习38】如图所示的容器是 器。塞子拔出后各液面高低不同,以下现象中与其原理相同的是 (选填序号:①热气球在空中漂浮 ②C919大客机在空中飞行 ③中国空间站绕地球飞行)。
【针对练习39】如图所示,用电吹风机吹机翼模型,机翼模型上升。图中A、B两点中,气体流速较快的是 点,气体压强较大的是 点。机翼模型的升力就来自 。若增大风力,机翼模型获得的升力将 (增大/减小/不变)。
【针对练习40】如图所示,为小明自制发球机的示意图,当吹风机向水平管吹风时,进球口的乒乓球上升,其原理是空气流速较大的位置,压强较 。已知球的质量为3g,竖直方向受大气压作用的等效面积为10cm2,若不计管壁摩擦,当乒乓球下方和上方气体压强差为 Pa时,球恰能上升。
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