内容正文:
2.3 压强
模块一:知识精讲
知识点一、压力的作用效果
1. 定义:垂直作用在物体表面上的力叫压力
2. 压力产生的条件:只有相互接触且又发生挤压的物体之间才有压力
3. 方向:压力的方向与受力物体的表面即支撑面垂直且指向被压物体(受力物体)
4. 大小:压力并非都由重力产生,因此压力的大小并不一定与重力大小相等,有时甚至无关
(1) 影响压力作用效果的因素
1) 比较甲组和乙组,结论:当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显
2) 比较乙组和丙组,结论:当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显
(2) 压强:单位面积受到的压力
1) 公式:通常用p表示压强,F表示压力,S表示受力面积,那么
2) 单位:国际单位制中,压强的单位是“帕斯卡”,简称帕(Pa)。
3) 物理意义:压强是表示压力作用效果的物理量
(3) 对压强计算公式的理解
1) 公式 无论对于固体、液体还是气体产生的压强都普遍适用
2) 公式中的受力面积S是指两个物体相互接触的那部分面积,而不一定是受压物体的表面积
3) 应用公式 计算时,力的单位要用N,面积的单位要用 m²,压强的单位要用Pa
知识点二、增大或减小压强的方法
增大压强的方法
减小压强的方法
保持受力面积不变,增大压力
保持受力面积不变,减小压力
保持压力不变,减小受力面积
保持压力不变,增大受力面积
同时增大压力和减小受力面积
同时减小压力和增大受力面积
知识点三、液体压强
1. 原因:由于液体受到重力作用,并且具有流动性,因此,液体内部向各个方向都有压强。
2. 液体压强的特点
1) 液体对容器底和侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强
2) 液体的压强随深度的增加而增大(可比较实验B和D)
3) 在同一深度,液体向各个方向的压强相等(可比较实验A、B和C)
4) 不同液体的压强还跟液体的密度有关:在同一深度,液体的密度越大,该处的压强也越大(可比较实验D和E)
3. 液体压强的公式P=ρgh,p为液体压强,ρ为液体密度,g=9.8 N/kg,h为液体深度
4. 两公式的区别与联系
1) P=F/S是压强的定义式,也是压强的计算公式,无论对固体、液体,还是气体都是适用的
2) P=ρgh是通过公式P=F/S推导出来的,只适合于计算液体和特殊固体(规则柱状体,如长方体、正方体、圆柱等)的压强,推导过程如下:
1. 特殊容器分析:对桌面压力口大压力大;口小压力小:
容器类型
容器底部受到液体压力的定性分析
F=G液
F<G液
F>G液
(1) 拓展:不规则容器(底面积相同)
同液体,同高度
同液体,同质量
同质量,同高度
GA>GB>GC
F1<G水=F2<F3
GA=GB=GC
对杯底A=B=C(=ρgh)
A<B<C
A<B<C(A<ρB<ρC)
对杯底FA=FB=FC(F=S)
FA<FB<FC
FA<FB<FC
对桌面F1>F2>F3(F=G)
F1=F2=F3
F1=F2=F3
对桌面1>2>3()
1=2=3
1=2=3
(2) 倒置问题:
对杯底不变
对杯底变小(=ρgh)
对杯底F增大(F=pS)
对杯底F增大(F1<G水<F2)
对桌面F不变
对桌面F不变
对桌面变小()
对桌面变小()
模块二:习题精练
题型一:压力的作用效果
[例题1] (2025•义乌宾王中学) 物理现象无处不在,如图中的情景对应的物理知识正确的是( )
A. 图甲:把刻刀磨锋利——压力越大压力作用效果越明显
B. 图乙:北极熊爬行过冰面——增大与冰面间的摩擦力
C. 图丙:高铁站的安全白线——流体流速越大压强越小
D. 图丁:铅笔被水“折断”——属于光的反射现象
[例题2] (2025•宁波慈溪) 以下属于压强单位的是( )
A.N/kg B.N/m² C.kg/m³ D.m/s
[例题3] (2025•宁波镇海蛟川书院) 关于压力和压强概念的理解,下列说法正确的是( )
A. 压强就是压力与受力面积之比
B. 放在水平面上的物体,物体越重,压力越大,所以对水平面的压力就是重力
C. 压力的方向与重力的方向相同,总是竖直向下的
D. 根据压强公式p=F/S可知,压强的大小与压力大小成正比
[例题4] (2024•杭州余杭区)为研究“影响压力作用效果的因素”,小科在家中用质量可忽略的塑料瓶和海绵进行实验:测得瓶底面积为40cm2,瓶盖面积为8cm2,并将瓶子装满550mL水,依次正放和倒放于海绵上(如图)。
(1) 正放时水对瓶底的压力为F1,倒放时水对瓶盖的压力为F2。则F1___________F2(选填“大于”“小于”或“等于”);
(2)要使瓶子倒放时对海绵的压强与正放时相同,需要从瓶子中倒出___________毫升水。
[例题5] (2025•宁海) 小明同学在探究“压力的作用效果与压力大小的关系”时,用海绵、砝码、小方桌做了如图甲、乙的实验。
(1) 本实验是通过观察 来了解压力作用效果的大小,通过甲乙实验能够得到的结论是 ;
(2) 若想继续探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,应再做图 (填“丙”或“丁”)所示实验。
题型二:增大或减小压强的方法
[例题6] (2025•宁波慈溪) 如图所示的各种措施中,属于增大压强的是( )
A.切果器的刀片很薄 B.滑雪板的面积宽大
C.骆驼的脚掌宽大 D.大货车有很多车轮
[例题7] (2025•温州瓯海)如图所示,滑雪运动员穿着有较大底面积的滑雪板。可有效( )
A.增大自身的重力 B.增大对雪地压力 C.减小对雪地压强 D.减小雪地摩擦力
[例题8] (2025•海曙六校联考)如图所示的北极熊亲自示范了如何安全通过薄冰层,只见它分开双腿,趴在地上分摊身体的重量,用肚腩滑行,网友说它是一只“上过学”的北极熊。它这样做 (选填“能”或“不能”)减小对冰面的压力。它是通过增大 来减小对冰面的 。
题型三:液体压强
[例题9] (2025•温州实验中学)如图所示,往杯中匀速注水。该过程中杯底受到水的压强p随时间t变化的图像合理的是( )
A. B. C. D.
[例题10] (2025•温州瑞安)请用所学的压力、压强知识解决下列问题。
(1) 如图甲,用一个水平推力去压图钉,在压力的作用下松木很快就出现了裂缝,而手却没什么感觉,这是因为 不同而导致压强不同。
(2) 一个装有染成红色酒精的瓶子,在其侧壁扎出a、b两个小孔,如图乙所示。发现b孔流出的液体更急,说明了液体内部的压强随 的增大而增大。把a、b两个小孔用塞子塞住,把瓶子放入水中,如图丙当瓶内、外液面相平时,同时拨出a、b两个小孔上的塞子时,观察到( )
A.a、b小孔均有水流入 B.a、b小孔均有酒精流出
C.酒精从a流出,水从b流入 D.水从a流入,酒精从b流出
模块三:巩固提升
1. (2023•萧山区模拟)三个体重、体型相似的人叠成两层静态造型,这是新昌的一种非物质文化遗产——叠罗汉,如图所示。假如每个人体重均为G,每只鞋的底面积均为S,则地面上每只脚对水平地面的压强为( )
A. B. C. D.
2. (2024秋•杭州锦绣育才集团)将未装满水且密闭的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置。如图所示,两次放置时,水对瓶底和瓶盖的压强分别为PA和PB,水对瓶底和瓶盖的压力分别为FA和FB,则( )
A.pA>pB FA>FB B.pA<pB FA=FB
C.pA<pB FA>FB D.pA=pB FA<FB
3. (2024•温州瑞安)科学方法是学习科学的重要途径,下列实验中用到“转换法”的是( )
A.图甲:模拟日食的实验 B.图乙:研究声音传播的条件
C.图丙:影响种子萌发的因素 D.图丁:影响压力作用效果的因素
4. (2025•缙云保送)叠人塔是一种二人以上层层叠成各种造型的游戏娱乐形式,也是一种高难度的杂技,目前世界纪录为9层人塔。图示为六人叠成的三层静态造型,假设每个人的重力、脚底与地面的接触面积均相等,下面两层五人的背部均呈水平状态,上面人的脚均踩在下面人背的正中间,则最底层三人从左到右对地面的压强之比为( )
A.1:2:1 B.2:1:2 C.7:10:7 D.10:7:10
5. (2023春•丽水期末)如图是甲、乙两种物质的质量和体积关系。现用甲、乙两种物质分别制成均匀实心正方体A、B,当它们平放在水平地面上且对水平地面的压强相等时,则两正方体A、B的质量比为( )
A.1:64 B.1:16 C.1:8 D.1:4
6. (2024•浙江)如图所示,甲、乙两个均匀实心正方体放置在水平桌面上,它们的边长之比l甲:l乙=2:1。将乙叠放在甲上方时,物块甲对桌面的压强为p1,拿走物块乙,甲对桌面的压强为p2,已知p1:p2=4:3。回答下列问题。
(1)甲、乙两个正方体的重力之比G甲:G乙= ;
(2)若将甲叠放在乙上方时,物块乙对桌面的压强为p3,则p3:p1= 。
7. (2023•舟山模拟)如图所示,边长为10cm的正方体A重力为1N,在水平向左的力F1=2N,竖直向上的力F2=4N作用下,沿着墙壁竖直向上做匀速直线运动,则此时A受到的滑动摩擦力大小为 ,A对竖直墙壁的压强为 。
8. (2025•宁波镇海)如图,小明在探究影响液体压强的因素,他用几根一端封有相同橡皮薄膜的玻璃管进行实验,1~4号管内装入水,5号管中装入盐水,4号管上段较粗,下段与其他管粗细相同。本实验是通过观察玻璃管下方薄膜鼓起的程度来判断液体压强的大小。
(1) 比较1、2、3号管,可得出的结论是 ;
(2) 比较2号和4号管可知:液体产生压强的大小与液体的重力 (选填“有关”或“无关”);
(3) 利用2号和5号管可探究 ;
(4) 为了探究液体长度对液体压强的影响,选用2号和6号管进行实验,6号管水柱比2号管水柱长,但要控制水柱的 相等。
9. (2025•慈溪)2020年11月 10日,中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功下潜到10909米的海底,创造了中国载人深潜的新纪录。这个消息激发了小芳对“探究液体内部的压强”的兴趣,她利用压强计等装置进行了如下的操作。
(1) 使用压强计前,发现U形管两侧液面已有高度差(如图甲所示) ,接下来的必须进行的操作是
(选填字母) 。
A. 从U形管左管口添加适量水 B.从U形管右管口抽出适量水 C.拆除软管重新安装
(2) 正确操作后,分析乙、丙两图的实验现象,初步得出的结论是 。
(3) 小芳用丁装置测量未知液体的密度,在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入待测液体,直到观察到橡皮膜变平,需要测量的物理量有 。
A.右侧待测液体到容器底的深度h1
B.右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h2
C.左侧水到容器底的深度h3
D.左侧水到橡皮膜中心的深度h4
根据你选用的物理量,推导出待测液体密度的表达式为ρ= (用题中字母和ρ水表示) 。
10. (2023秋•慈溪市校级期中)随着社会的进步,“绿色出行,低碳生活”的理念已经深入人心,小明同学在上学时骑着自行车在平直的水平路面上以5米/秒的速度匀速行驶了5分钟,小明同学的质量为60千克,自行车质量为10千克,前后轮胎和地面总接触面积为2×10﹣3米2,在小明骑行过程中,自行车受到的总的阻力是人和车总重力的0.02倍,求:
(1)这5分钟内通过的路程是多少米?
(2)自行车受到的总的阻力为多少牛?
(3)自行车对水平路面的压强为多大?
11. (2025•宁海)某电动汽车,质量为1.8t,车轮与路面接触的总面积为750cm2,该车在水平路面上直线行驶12km,用时10min,受阻力是车重的0.05倍,求:
(1) 该车匀速行驶时的速度是多少m/s?
(2) 匀速行驶过程中,汽车受到的牵引力是多少?
(3) 车静止在水平路面上时,车对路面的压强是多少?
(1) 北京冬奥会比赛用雪是使用造雪机人工制造的。其方法是:先利用高压空气将水流打碎成细密的雾状,喷射至45m的高空,这些水雾遇到寒冷的外部空气,在落地前15s内凝固成冰晶。冰晶需要经过质量为6t的压雪机(履带与雪实际接触面积为2.5m2)反复碾压,才能变得紧实,成为比赛用雪。求:
(1)压雪机自重都很大,其目的是通过 方法来增大压强
(2)造雪机喷出的水雾下落地面的速度不能大于 米/秒
(3)压雪机在工作时,对雪面的压强。
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2.3 压强
模块一:知识精讲
知识点一、压力的作用效果
1. 定义:垂直作用在物体表面上的力叫压力
2. 压力产生的条件:只有相互接触且又发生挤压的物体之间才有压力
3. 方向:压力的方向与受力物体的表面即支撑面垂直且指向被压物体(受力物体)
4. 大小:压力并非都由重力产生,因此压力的大小并不一定与重力大小相等,有时甚至无关
(1) 影响压力作用效果的因素
1) 比较甲组和乙组,结论:当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显
2) 比较乙组和丙组,结论:当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显
(2) 压强:单位面积受到的压力
1) 公式:通常用p表示压强,F表示压力,S表示受力面积,那么
2) 单位:国际单位制中,压强的单位是“帕斯卡”,简称帕(Pa)。
3) 物理意义:压强是表示压力作用效果的物理量
(3) 对压强计算公式的理解
1) 公式 无论对于固体、液体还是气体产生的压强都普遍适用
2) 公式中的受力面积S是指两个物体相互接触的那部分面积,而不一定是受压物体的表面积
3) 应用公式 计算时,力的单位要用N,面积的单位要用 m²,压强的单位要用Pa
知识点二、增大或减小压强的方法
增大压强的方法
减小压强的方法
保持受力面积不变,增大压力
保持受力面积不变,减小压力
保持压力不变,减小受力面积
保持压力不变,增大受力面积
同时增大压力和减小受力面积
同时减小压力和增大受力面积
知识点三、液体压强
1. 原因:由于液体受到重力作用,并且具有流动性,因此,液体内部向各个方向都有压强。
2. 液体压强的特点
1) 液体对容器底和侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强
2) 液体的压强随深度的增加而增大(可比较实验B和D)
3) 在同一深度,液体向各个方向的压强相等(可比较实验A、B和C)
4) 不同液体的压强还跟液体的密度有关:在同一深度,液体的密度越大,该处的压强也越大(可比较实验D和E)
3. 液体压强的公式P=ρgh,p为液体压强,ρ为液体密度,g=9.8 N/kg,h为液体深度
4. 两公式的区别与联系
1) P=F/S是压强的定义式,也是压强的计算公式,无论对固体、液体,还是气体都是适用的
2) P=ρgh是通过公式P=F/S推导出来的,只适合于计算液体和特殊固体(规则柱状体,如长方体、正方体、圆柱等)的压强,推导过程如下:
1. 特殊容器分析:对桌面压力口大压力大;口小压力小:
容器类型
容器底部受到液体压力的定性分析
F=G液
F<G液
F>G液
(1) 拓展:不规则容器(底面积相同)
同液体,同高度
同液体,同质量
同质量,同高度
GA>GB>GC
F1<G水=F2<F3
GA=GB=GC
对杯底A=B=C(=ρgh)
A<B<C
A<B<C(A<ρB<ρC)
对杯底FA=FB=FC(F=S)
FA<FB<FC
FA<FB<FC
对桌面F1>F2>F3(F=G)
F1=F2=F3
F1=F2=F3
对桌面1>2>3()
1=2=3
1=2=3
(2) 倒置问题:
对杯底不变
对杯底变小(=ρgh)
对杯底F增大(F=pS)
对杯底F增大(F1<G水<F2)
对桌面F不变
对桌面F不变
对桌面变小()
对桌面变小()
模块二:习题精练
题型一:压力的作用效果
[例题1] (2025•义乌宾王中学) 物理现象无处不在,如图中的情景对应的物理知识正确的是( )
A. 图甲:把刻刀磨锋利——压力越大压力作用效果越明显
B. 图乙:北极熊爬行过冰面——增大与冰面间的摩擦力
C. 图丙:高铁站的安全白线——流体流速越大压强越小
D. 图丁:铅笔被水“折断”——属于光的反射现象
【详解】A.图甲:把刻刀磨锋利--压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显,故A错误;
B. 图乙:北极熊爬行过冰面一一压力一定时,受力面积越大,压力作用效果越不明显,故B错误;
C. 图丙:高铁站的安全白线--流体流速越大压强越小,因此要站在安全线以内,故C正确;D.图丁:铅笔被水“折断”--属于光的折射现象,故D错误。故选C。
[例题2] (2025•宁波慈溪) 以下属于压强单位的是( )
A.N/kg B.N/m² C.kg/m³ D.m/s
【详解】压强等于压力与面积的比值。那么压强的单位就由压力单位(N)和面积单位(m)复合而成,即压强的单位是N/m2,而物理上用Pa取代了N/m2;故选B。
[例题3] (2025•宁波镇海蛟川书院) 关于压力和压强概念的理解,下列说法正确的是( )
A. 压强就是压力与受力面积之比
B. 放在水平面上的物体,物体越重,压力越大,所以对水平面的压力就是重力
C. 压力的方向与重力的方向相同,总是竖直向下的
D. 根据压强公式p=F/S可知,压强的大小与压力大小成正比
【详解】A.压强等于物体受到的压力与受力面积之比,或者说压强等于单位面积上的压力,故A正确
B.压力是垂直作用在物体表面上的力,重力是地球附近物体由于地球吸引受到的力,所以压力不是重力,物体的重力大,压力不一定大,故B错误;
C.压力是垂直压在物体表面上的力,压力的方向与接触面垂直,不一定是竖直向下的,故C错误;
D.压强指压力的作用效果,压强的大小与压力大小和受力面积大小有关,受力面积相同时,压强的大小与压力大小成正比,故D错误。故选A。
[例题4] (2024•杭州余杭区)为研究“影响压力作用效果的因素”,小科在家中用质量可忽略的塑料瓶和海绵进行实验:测得瓶底面积为40cm2,瓶盖面积为8cm2,并将瓶子装满550mL水,依次正放和倒放于海绵上(如图)。
(1) 正放时水对瓶底的压力为F1,倒放时水对瓶盖的压力为F2。则F1___________F2(选填“大于”“小于”或“等于”);
(2)要使瓶子倒放时对海绵的压强与正放时相同,需要从瓶子中倒出___________毫升水。
【答案】等于;440
【详解】[1]塑料瓶正立或倒立放置时,对接触面的压力大小等于塑料瓶的重力,则压力相等。
[2]塑料瓶压力为:F=G=mg=ρVg=1×103kg/m3×550×10—6m3×10N/kg=5.5N
塑料瓶正立时对海绵的压强为:p=
则倒立时对海绵的压力为:
需要倒出水的重力为
瓶子中倒出水的体积为。
[例题5] (2025•宁海) 小明同学在探究“压力的作用效果与压力大小的关系”时,用海绵、砝码、小方桌做了如图甲、乙的实验。
(1) 本实验是通过观察 来了解压力作用效果的大小,通过甲乙实验能够得到的结论是 ;
(2) 若想继续探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,应再做图 (填“丙”或“丁”)所示实验。
【答案】(1)海绵的凹陷程度;当受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;(2)丁。
【详解】[1]实验中运用转换法,通过观察海绵额凹陷程度来表示压力的作用效果。[2]甲、乙两实验中,受力面积相同,压力的大小不同,且压力越大,海绵的凹陷程越大,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。
(2)探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”的实验中,需要控制压力相同,受力面积不同,且为了便于观察和比较,受压面的材料也相同,而且要选择容易发生形变的物体,因此应选择丁实验。
题型二:增大或减小压强的方法
[例题6] (2025•宁波慈溪) 如图所示的各种措施中,属于增大压强的是( )
A.切果器的刀片很薄 B.滑雪板的面积宽大
C.骆驼的脚掌宽大 D.大货车有很多车轮
【详解】A.切果器的刀片很薄,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;故A符合题意;B.滑雪板的面积较大,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;故B不符合题意;C.骆驼的脚掌宽大,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.大货车有很多车轮,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A。
[例题7] (2025•温州瓯海)如图所示,滑雪运动员穿着有较大底面积的滑雪板。可有效( )
A.增大自身的重力 B.增大对雪地压力 C.减小对雪地压强 D.减小雪地摩擦力
【详解】滑雪运动员之所以穿着有较大底面积的滑雪板,是为了减小压力的作用效果,即减小压强,是在压力不变的情况下通过增大受力面积的形式来减小压强,与重力、压力、和摩擦力无关,故C符合题意,ABD不符合题意。故选C。
[例题8] (2025•海曙六校联考)如图所示的北极熊亲自示范了如何安全通过薄冰层,只见它分开双腿,趴在地上分摊身体的重量,用肚腩滑行,网友说它是一只“上过学”的北极熊。它这样做 (选填“能”或“不能”)减小对冰面的压力。它是通过增大 来减小对冰面的 。
【答案】不能;受力面积;压强
【详解】[1]水平面上,压力的大小等于重力大小,北极熊在冰层趴在冰面上,其压力大小依旧等于重力大小,所以不能减小对冰面的压力;[2][3]压强的大小和受力面积,压力大小有关。减小压强的方法,在压力大小一定时,增大受力面积可以减小压强,或者在受力面积一定时,减小压力来减小压强。北极熊趴在冰面上就是在压力大小一定时,通过增大受力面积来减小压强。
题型三:液体压强
[例题9] (2025•温州实验中学)如图所示,往杯中匀速注水。该过程中杯底受到水的压强p随时间t变化的图像合理的是( )
A. B. C. D.
【详解】据图可知,量杯的形状是上宽下窄,所以在向量杯中倒水时,相同时间倒入相同体积的水,但水在量杯中的增加的高度越来越小,所以量杯底部所受液体压强的增加量也会越来越小,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
[例题10] (2025•温州瑞安)请用所学的压力、压强知识解决下列问题。
(1) 如图甲,用一个水平推力去压图钉,在压力的作用下松木很快就出现了裂缝,而手却没什么感觉,这是因为 不同而导致压强不同。
(2) 一个装有染成红色酒精的瓶子,在其侧壁扎出a、b两个小孔,如图乙所示。发现b孔流出的液体更急,说明了液体内部的压强随 的增大而增大。把a、b两个小孔用塞子塞住,把瓶子放入水中,如图丙当瓶内、外液面相平时,同时拨出a、b两个小孔上的塞子时,观察到( )
A.a、b小孔均有水流入 B.a、b小孔均有酒精流出
C.酒精从a流出,水从b流入 D.水从a流入,酒精从b流出
【答案】(1) 受力面积; (2) 液体深度 A
【详解】(1)松木和手受到的压力相同,但手的受力面积远远大于松木的受力面积,所以手受到的压强远远小于松木受到的压强,故在压力的作用下松木很快就出现了裂缝,而手却没什么感觉。
(2)[1]一个装有染成红色酒精的瓶子,在其侧壁扎出a、b两个小孔,b孔的深度大于a孔的深度,发现孔流出的液体更急,说明了液体内部的压强随深度的增大而增大。
[2]根据题意可知,瓶内外液面相平,即h酒精=h水,由于酒精的密度比水的密度小,根据p=ρgh可知,同一水平位置,酒精的压强比水的压强小,即p酒精<p水,因此a、b两个小孔均有水流入,故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
模块三:巩固提升
1. (2023•萧山区模拟)三个体重、体型相似的人叠成两层静态造型,这是新昌的一种非物质文化遗产——叠罗汉,如图所示。假如每个人体重均为G,每只鞋的底面积均为S,则地面上每只脚对水平地面的压强为( )
A. B. C. D.
【详解】因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以,地面上两人对水平地面的总压力:F总=G总=3G,又因人站立时两脚平均用力,地面上是四只脚着地,所以,每只脚对水平地面的压力:FF总3G,地面上两人中的每只脚对水平地面的压强:p。故选:A。
2. (2024秋•杭州锦绣育才集团)将未装满水且密闭的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置。如图所示,两次放置时,水对瓶底和瓶盖的压强分别为PA和PB,水对瓶底和瓶盖的压力分别为FA和FB,则( )
A.pA>pB FA>FB B.pA<pB FA=FB
C.pA<pB FA>FB D.pA=pB FA<FB
【详解】(1)由图可知,倒放时瓶中水的深度较大,根据P=ρgh可知,倒放时水对瓶盖的压强较大,即pA<pB,故A、D错误。(2)正放时,瓶子中的水柱是粗细相同的,瓶子底部受到的压力等于瓶中水的重力;倒放时,瓶子中的水柱上面粗,下面细,一部分水压的是瓶子的侧壁,瓶盖受到的压力小于瓶中水的重力;瓶中水的重力是一定的,所以正放时水对瓶底的压力大于倒放时水对瓶盖的压力,即FA>FB;故B错误,C正确。故选:C。
3. (2024•温州瑞安)科学方法是学习科学的重要途径,下列实验中用到“转换法”的是( )
A.图甲:模拟日食的实验 B.图乙:研究声音传播的条件
C.图丙:影响种子萌发的因素 D.图丁:影响压力作用效果的因素
【详解】A.图甲模拟日食的实验,运用了实验法,故A不符合题意;
B.图乙研究声音传播的条件,通过抽出气体后所听到闹铃的声音大小来得到,运用了转换法。故B符合题意;C.图丙探究种子萌发与温度、空气、水分是否有关,运用的实验方法是控制变量法,故C不符合题意;D.图丁影响压力作用效果的因素实验中,运用了控制变量法,故D不符合题意;故选B。
4. (2025•缙云保送)叠人塔是一种二人以上层层叠成各种造型的游戏娱乐形式,也是一种高难度的杂技,目前世界纪录为9层人塔。图示为六人叠成的三层静态造型,假设每个人的重力、脚底与地面的接触面积均相等,下面两层五人的背部均呈水平状态,上面人的脚均踩在下面人背的正中间,则最底层三人从左到右对地面的压强之比为( )
A.1:2:1 B.2:1:2 C.7:10:7 D.10:7:10
【详解】设每人重力为G,由于每个人的重力相等,则左、右两人对地面的压力等于1.75G,中间人对地面的压力是2.5G,每个人的脚底与地面的接触面积均相等,由p=F/s可得,最底层三人从左到右对地面的压强之比为7:10:7,故C符合题意,ABD不符合题意。故选C。
5. (2023春•丽水期末)如图是甲、乙两种物质的质量和体积关系。现用甲、乙两种物质分别制成均匀实心正方体A、B,当它们平放在水平地面上且对水平地面的压强相等时,则两正方体A、B的质量比为( )
A.1:64 B.1:16 C.1:8 D.1:4
【详解】由图象可知,当甲的体积为1cm3时,质量为8g,所以甲的密度为:ρ甲8g/cm3;
当乙的体积为4cm3时,质量为4g,所以乙的密度为:ρ乙1g/cm3;
所以ρ甲:ρ乙=8:1;
现用甲、乙两种物质分别制成均匀实心正方体A、B,当它们平放在水平地面上且对水平地面的压强相等时,由pρgh可知,
两正方体的边长之比:,
两正方体的体积之比:,
则两正方体的质量之比:。故选:A。
6. (2024•浙江)如图所示,甲、乙两个均匀实心正方体放置在水平桌面上,它们的边长之比l甲:l乙=2:1。将乙叠放在甲上方时,物块甲对桌面的压强为p1,拿走物块乙,甲对桌面的压强为p2,已知p1:p2=4:3。回答下列问题。
(1)甲、乙两个正方体的重力之比G甲:G乙= ;
(2)若将甲叠放在乙上方时,物块乙对桌面的压强为p3,则p3:p1= 。
【答案】3:1; 4:1。
【详解】(1)将乙叠放在甲上方时,乙对甲的压力等于自身重力,物块甲对桌面的压力等于物块甲和物块乙的重力之和,已知l甲:l乙=2:1,根据G=mg、ρ、V=l3可得:
,
解得ρ甲:ρ乙=3:8,则G甲:G乙3:1;
(2)将甲叠放在乙上方时物块乙对桌面的压力,将乙叠放在甲上方时物块甲对桌面的压力,都等于物块甲和物块乙的重力之和,
则。
7. (2023•舟山模拟)如图所示,边长为10cm的正方体A重力为1N,在水平向左的力F1=2N,竖直向上的力F2=4N作用下,沿着墙壁竖直向上做匀速直线运动,则此时A受到的滑动摩擦力大小为 ,A对竖直墙壁的压强为 。
【答案】3N;200Pa
【详解】(1)物体A沿着墙壁竖直向上做匀速直线运动,处于平衡状态,物体A受到竖直向上力F2与重力、滑动摩擦力的合力是平衡力,可得:F2=G+f,
物体A受到的滑动摩擦力大小:f=F2﹣G=4N﹣1N=3N;
(2)因为固体能大小不变的传递压力,所以A对竖直墙壁的压力:F压=F1=2N,
受力面积S=10cm×10cm=100cm2=0.01m2,A对竖直墙壁的压强:p200Pa。
8. (2025•宁波镇海)如图,小明在探究影响液体压强的因素,他用几根一端封有相同橡皮薄膜的玻璃管进行实验,1~4号管内装入水,5号管中装入盐水,4号管上段较粗,下段与其他管粗细相同。本实验是通过观察玻璃管下方薄膜鼓起的程度来判断液体压强的大小。
(1) 比较1、2、3号管,可得出的结论是 ;
(2) 比较2号和4号管可知:液体产生压强的大小与液体的重力 (选填“有关”或“无关”);
(3) 利用2号和5号管可探究 ;
(4) 为了探究液体长度对液体压强的影响,选用2号和6号管进行实验,6号管水柱比2号管水柱长,但要控制水柱的 相等。
【答案】(1)相同液体的深度越深,产生的液体压强越大;(2)无关
(3)液体压强与液体的密度是否有关;(4)两管中水柱的深度
【详解】(1)比较1、2、3号管发现,管内都装入水,液体密度相同,液体深度不同,玻璃管下方薄膜鼓起的程度不相同,波体深度越大,玻璃管下方薄膜鼓起的程度越大,所以可得出的结论是相同液体的深度越深,产生的液体压强越大。(2)比较图中2号管和4号管可知,液体密度相同,液体深度相同,4号管内液体体积更大,液体的重力更大,玻璃管下方薄膜鼓起的程度相
同,液体产生的压强相同,故比较图中2号管和4号管可知,液体压强的大小与液体的重力无关。(3)2号管和5号管中液体的密度不同,而液体的深度相同,由控制变量法可知,利用2号管和5号管可探究液体压强与液体的密度是否有关。(4)为了探究液体长度对液体压强的影响,要控制液体的深度和密度相同,故选用2号管和6号管进行实验,6号管水柱比2号管水柱长,实验时需控制两管水柱的深度相等。
9. (2025•慈溪)2020年11月 10日,中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功下潜到10909米的海底,创造了中国载人深潜的新纪录。这个消息激发了小芳对“探究液体内部的压强”的兴趣,她利用压强计等装置进行了如下的操作。
(1) 使用压强计前,发现U形管两侧液面已有高度差(如图甲所示) ,接下来的必须进行的操作是
(选填字母) 。
A. 从U形管左管口添加适量水 B.从U形管右管口抽出适量水 C.拆除软管重新安装
(2) 正确操作后,分析乙、丙两图的实验现象,初步得出的结论是 。
(3) 小芳用丁装置测量未知液体的密度,在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入待测液体,直到观察到橡皮膜变平,需要测量的物理量有 。
A.右侧待测液体到容器底的深度h1
B.右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h2
C.左侧水到容器底的深度h3
D.左侧水到橡皮膜中心的深度h4
根据你选用的物理量,推导出待测液体密度的表达式为ρ= (用题中字母和ρ水表示) 。
【答案】(1)C;(2)同种液体中,液体压强随液体深度的增加而增大;(3)BD
【详解】(1)在使用压强计前,发现U形管中两侧液面已有高度差(如图甲所示),接下来的操作是拆除软管重新安装,这样U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的,故选C。(2)正确操作后,分析乙、丙两图知,两液体密度相同,丙中探头所处的深度较大,且此时U形管两侧液面的高度差较大,说明丙中液体压强较大,则初步得出的结论是:同种液体中,液体压强随液体深度的增加而增大。(3)[1]在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入待测液体,直到观察到橡皮膜变平,说明左右两液体对橡皮膜产生的压强相同,因橡皮膜有一定的面积,则所测深度应该是橡皮膜中心所处的深度,所以需要测量的物理量是:右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h2,左侧水到橡皮膜中心的深度h4,故选BD;
[2]左右两液体对橡皮膜产生的压强相等,根据液体压强公式可得:ρ水gh4=ρgh2
则液体密度的表达式:ρ=
10. (2023秋•慈溪市校级期中)随着社会的进步,“绿色出行,低碳生活”的理念已经深入人心,小明同学在上学时骑着自行车在平直的水平路面上以5米/秒的速度匀速行驶了5分钟,小明同学的质量为60千克,自行车质量为10千克,前后轮胎和地面总接触面积为2×10﹣3米2,在小明骑行过程中,自行车受到的总的阻力是人和车总重力的0.02倍,求:
(1)这5分钟内通过的路程是多少米?
(2)自行车受到的总的阻力为多少牛?
(3)自行车对水平路面的压强为多大?
【详解】(1)由v可知,这5分钟内通过的路程:s=vt=5m/s×5×60s=1500m;
(2)自行车和小明的总重力:G总=m总g=(60kg+10kg)×10N/kg=700N,
自行车受到的总的阻力:f=0.02G总=0.02×700N=14N;
(3)自行车对水平路面的压力:F=G总=700N,
自行车对水平路面的压强:p3.5×105Pa。
11. (2025•宁海)某电动汽车,质量为1.8t,车轮与路面接触的总面积为750cm2,该车在水平路面上直线行驶12km,用时10min,受阻力是车重的0.05倍,求:
(1) 该车匀速行驶时的速度是多少m/s?
(2) 匀速行驶过程中,汽车受到的牵引力是多少?
(3) 车静止在水平路面上时,车对路面的压强是多少?
【详解】(1)该车在水平路面上直线行驶12km=12000m,用时10min=600s
该车匀速行驶时的速度为v===20m/s
(2)该汽车的重力为G=mg=1800kg×10N/kg=1.8×104N
汽车匀速行驶,处于平衡状态,所以汽车的牵引力等于汽车所受阻力,汽车受阻力是车重的0.05倍,即F牵=f=0.05G=0.05×1.8×104N=900N,
(3)汽车对地面的压力等于重力,即F压=G=1.8×104N,
所以车对路面的压强为p==2.4×105Pa
(1) 北京冬奥会比赛用雪是使用造雪机人工制造的。其方法是:先利用高压空气将水流打碎成细密的雾状,喷射至45m的高空,这些水雾遇到寒冷的外部空气,在落地前15s内凝固成冰晶。冰晶需要经过质量为6t的压雪机(履带与雪实际接触面积为2.5m2)反复碾压,才能变得紧实,成为比赛用雪。求:
(1)压雪机自重都很大,其目的是通过 方法来增大压强
(2)造雪机喷出的水雾下落地面的速度不能大于 米/秒
(3)压雪机在工作时,对雪面的压强。
【答案】(1)增大压力;(2)3;(3)24000帕
【详解】(1)压雪机自重都很大,是在受力面积一定,通过增大压力来增大压强。
(2)造雪机喷出的水雾下落地面的速度为3m/s,故造雪机喷出的水雾下落地面的速度不能大于3m/s;
(3)压雪机质量为m=6t=6×103kg,则压雪机对雪面的压力为F=G=mg=6×10³kg×10N/kg=6×104N
压雪机履带与雪实际接触面积为2.5m2,则压雪机在工作时,对雪面的压强为2.4×104Pa
答:压雪机在工作时,对雪面的压强为24000帕。
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