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第九章 压强 章末练习
知识点梳理
1.压力 :
(1)垂直作用在物体表面上的力。
(2)方向:垂直于受力物体的表面并指向被压物体。
(3)压力与重力关系:
①压力不一定是重力产生的。
②水平面:静止物体对水平面的压力大小等于重力大小(F = G)。
③斜面和竖直面:压力与重力大小不等且方向不一定相同。
2.压强 :
(1)物理意义:表示压力作用效果的物理量。压强越大,压力产生的效果越明显。
(2)定义:物体所受压力的大小与受力面积之比。
(3)公式:p = F / S
①p:压强,单位帕斯卡(Pa)
②F:压力,单位牛顿(N)
③S:受力面积(指两个物体相互接触并产生挤压的面积),单位平方米(m²)
(4)单位换算:1 Pa = 1 N/m²
(5)增大/减小压强的方法:
①增大压强:增大压力 或 减小受力面积(如刀磨锋利、图钉尖、坦克履带板)。
②减小压强:减小压力 或 增大受力面积(如宽书包带、骆驼脚掌、铁轨枕木)。
3.液体压强:
(1)产生原因:液体受重力作用且具有流动性。
(2)特点:
①液体对容器侧壁和底部都有压强。
②液体内部向各个方向都有压强。
③在同一深度,液体向各个方向的压强相等。
④液体压强随深度的增加而增大。
⑤不同液体的压强还与液体的密度有关。在深度相同时,液体密度越大,压强越大。
(3)计算公式:p = ρ液gh
①p:液体压强,单位帕斯卡(Pa)
②ρ液:液体的密度,单位千克每立方米(kg/m³)
③g:重力常数(≈9.8 N/kg,常取10 N/kg)
④h:深度(从液面到所求点的竖直距离),单位米(m)
(4)连通器:
①定义:上端开口、下部相连通的容器。
②原理:连通器里装同种液体静止时,各容器中的液面总保持相平。
③应用:茶壶、水塔供水系统、船闸、锅炉水位计。
4.大气压强:
(1)存在证明:马德堡半球实验。
(2)产生原因:空气受重力作用且具有流动性。
(3)测量:
①最早测量:托里拆利实验(标准大气压支持约76cm高水银柱)。
②标准大气压值(通常取):p₀ = 1.013 × 10⁵ Pa ≈ 1.0 × 10⁵ Pa = 100kPa。相当于76cm高水银柱产生的压强(10m高水柱产生的压强)。
(4)变化规律:
①大气压随海拔高度增加而减小(海拔越高气压越小)。
②在海拔3000m以内,大约每升高10m,大气压减小约100Pa。
(5)测量工具:气压计(水银气压计、金属盒气压计/无液气压计)。
(6)沸点与气压关系:气压越高,液体的沸点越高(如高压锅);气压越低,液体的沸点越低(如高原上水不到100℃就沸腾)。
(7)大气压的应用:活塞式抽水机、离心式水泵(利用大气压)、吸盘挂钩、吸管喝饮料。
5.流体压强与流速的关系:
(1)关系:在气体或液体中,流速越大的位置,压强越小。
(2)应用实例:
①飞机升力:机翼上表面气流流速快,压强小;下表面流速慢,压强大。产生向上的压力差(升力)。
②列车站台安全线、喷雾器、足球“香蕉球”、两船并排航行易相撞(两船间水速加快,压强变小,外侧压强大推近)。
一、单选题
1.小明在玻璃杯内盛满水,杯口盖上一张硬纸片(不留空气),然后托住纸片,将杯子倒置或倾斜,水都不流出,纸片也不掉下(如图所示).对整个探究活动的分析正确的是( )
A.探究的问题:大气压强有多大
B.探究的假设:大气对各个方向都有压强
C.探究的目的:研究水的重力与大气压力的关系
D.探究的结论:大气向各个方向的压强相等
2.随着我国第三艘航母“福建舰”下水,人民海军正式迈人“三航母时代”。如图所示,舰载机既要在航母上起飞,又要在航母上降落。降落时,飞机尾钩必须挂住甲板上的弹性阻拦索才能迅速停下来。关于舰载机,下列说法正确的是
A.在升空的过程中,舰载机周围的大气压逐渐变大
B.舰载机着舰时,阻拦索的拉力改变了它的运动状态
C.舰载机对阻抗索的力与阻拦索对舰载机的力是一对平衡力
D.舰载机在航母上着舰时,随着速度的减小,舰载机的惯性逐渐减小
3.如图所示,甲、乙两实心均匀正方体分别放置在同一水平桌面上,它们对桌面的压强相等,现分别在两个正方体的上部沿水平方向切去相同高度,它们剩余部分对地面的压力和压强分别为F甲、F乙和p甲、p乙,则以下判断正确的是( )
A.F甲>F乙,p甲>p乙 B.F甲>F乙,p甲<p乙
C.F甲<F乙,p甲<p乙 D.F甲<F乙,p甲>p乙
4.现代建筑多采用中空双层玻璃窗隔热。实验表明,中空双层玻璃窗的隔热性能与两层玻璃间空气压强有关。实验测得中空双层玻璃内外温差与中间空气压强关系如图所示,则中空双层玻璃中间空气压强( )
A.等于大气压强时,没有隔热效果
B.小于10-1pa时,隔热效果变差
C.在10-1~102pa时,隔热效果最好
D.等于10-3pa时的隔热效果比104pa时好
5.鸣枪起跑,如图跑步比赛,运动员在比赛中涉及到很多物理知识,以下判断正确的是( )
A.跑鞋底部有凹凸花纹是为了增大压强
B.冲过终点不能立即停下来是因为受到惯性作用
C.起跑前静止时所受重力和人对地的压力是一对平衡力
D.通过弯道和加速快跑说明力可以改变人的运动状态
6.如图所示的四个实例中,目的是减小压强的是( )
A.注射器针头做的很尖 B.书包带做的较宽
C.自行车刹车时用力捏闸 D.压路机碾轮质量很大
7.如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体下列说法正确的是( )
①容器对桌面的压力∶F甲> F乙
②液体对容器底部的压力∶Fˊ甲= Fˊ乙
③容器对桌面的压强∶p甲= p乙
④液体对容器底部的压强∶pˊ甲>pˊ乙
A.只有①和③ B.只有②和④
C.只有②和③ D.只有③和④
8.我们身边看似“轻小”的空气,其实蕴含着大大的力量,能够帮助我们完成很多工作,以下事例,与大气压作用无关的是( )
A.用吸管喝饮料
B.把带吸盘的挂衣钩按在光滑的墙壁上
C.抽水机把水从低处抽到高处
D.医生用针筒把药水推入病人身体内
9.在“探究液体内部的压强”实验中,实验现象如图所示,U形管内液面的高度差越大,表示探头所在位置的液体压强越大。下列说法不正确的是( )
A.U形管左右两侧液面高度差越大,反映了薄膜所受液体的压强越大
B.若在甲图中增大探头在水中的深度,U形管左右两侧液面的高度差会变小
C.比较甲、乙、丙三图可得:同一深度液体向各个方向的压强都相等
D.比较丙、丁两图可得:在深度相同时,液体内部的压强与液体的密度有关
10.小明在等候高铁的时候发现,人必须站在安全线以外的地方候车,下列不能用此现象的规律解释的是 ( )
A.鸟在空中展翅滑翔时不会坠落
B.用吸管把饮料吸进嘴里
C.乒乓球运动员拉出“弧圈球”
D.海上护航编队各船只多采用前后行驶的形式而非并排行驶的形式
二、填空题
11.观察生活中的茶壶,它由壶嘴和壶身构成,它实际上是一个 ,当里面的水不流动时,壶嘴和壶身的水面为 (选填“相平”“不相平”)。在马德堡半球、吸饮料的吸管、锅炉水位计、注射器四个装置中利用它的原理工作的是 。
12. 小东利用微小压强计、刻度尺和装有适量水的圆柱形水桶做“研究液体内部压强影响因素”的实验。
(1)实验前,小东用手指轻轻按压探头的橡皮膜,发现U形管中原本相平的液面出现了高度差,说明该装置 (选填“漏气”或“不漏气”);
(2)小东将探头先后放入同一圆柱形水桶中的A、B两位置,A、B到水面的距离不同,实验现象如图甲、乙所示。则可以判断出A、B两处的压强 (选填“相等”或“不相等”)。由此可得液体内部的压强与 有关。
13.某同学的质量是60kg,他测出每只脚与地面的接触面积是200cm2,这个同学双脚站立在水平地面上时,对地面的压强为 Pa;当他走路时,对地面的压强为 Pa。(g取10N/kg)
14.如图甲所示,两端开口的玻璃管下端套有扎紧的气球,并处于静止状态,向管中装入适量的水,气球鼓起,说明液体对容器有 ;如图乙所示,手握管子突然 (选填“向上”或“向下”)运动时,气球突然变大,此时手对管子竖直向上的力 (选填“大于”、“等于”或“小于”)管子总重,该现象的产生是由于 (选填“水”或“玻璃管”)具有惯性。
15.唐朝著名诗人杜甫在《茅屋为秋风所破歌》中写道:“八月秋高风怒号,卷我屋上三重茅”。风将茅草卷起来,这是因为屋顶空气流动速度 屋内的空气流动速度,屋外空气的压强 屋内空气的压强,产生一个压力差将茅草吸上去。(两空均选填“大于”“等于”或“小于”)
16.“六•一”假期,小明同学体验了在纳溪花田酒地玻璃栈道上行走的感觉,进入栈道行走、穿了高跟鞋的游客将高跟鞋换为平底鞋后:人对玻璃表面的压力 、人对玻璃表面的压强 (以上两空选填“增大”、“减小”或“不变”);当人们驻足观看时对玻璃表面的压强 (选填“大于”、“小于”或“等于”),正常行走时对玻璃表面的压强。
17.重型载重汽车装有多个车轮,是为了 (选填“增大”或“减小”)对路面的压强;行驶的汽车急刹车时,司机身体会前倾,是由于他具有
18.如图所示,一个未装满水的瓶子,正立在水平桌面上时,瓶对桌面的压强为,瓶底受到水的压强和压力分别为和;倒立时瓶对桌面的压强为,瓶盖受到水的压强和压力分别为和,则 , , 。(选填“大于”、“小于”或“等于”)
三、作图题
19.如图为一蓄水池,A、B是水池侧壁上两块面积相等的小瓷砖,请画出A、B所受水的压力的示意图。
四、实验探究题
20. 物理是一门以实验为基础的学科。下图甲为“探究光的反射规律”的实验装置,平面镜M放在水平桌面上;图乙和丙为“探究液体内部压强与哪些因素有关”的实验。
(1)在做“探究光的反射规律”的实验中,如图甲所示,将入射光线AO向ON靠近时,看到反射光线OB (选填“靠近”或“远离”)ON;将一束光贴着纸板F沿BO射向O点,光将沿图甲中 的方向射出,说明在光的反射现象中,光路是可逆的;
(2)在做“探究液体内部压强与哪些因素有关”实验前,用手指轻按压强计上金属盒的橡皮膜,观察到U形管中液面不发生变化,说明该装置 (选填“漏气”或“不漏气”),需要调整再进行实验;对比乙、丙两图所示实验,说明液体内部压强与液体的 有关;
(3)为了探究液体内部同一深度处向不同方向的压强大小是否相等,应直接转动图丙装置中的 (选填图丙标出的序号)。
21. 小华同学利用U形管压强计探究液体内部压强的特点,具体操作如图所示:
(1)安装后,小华发现U形管内液面左低右高如图甲所示,接下来应通过 (选填正确答案前字母)的方法使U形管左右两侧液面 ,之后才能进行实验探究;
A.摇晃U形管
B.拆除软管重新安装
C.往左侧管中加入适量红墨水
(2)实验前,要检查装置气密性,方法是用手指轻轻按压探头上的橡皮膜,如果U形管中液面升降灵活,则说明该装置 (选填“漏气”或“不漏气”);
(3)小华将探头放入水中,并逐渐增大探头在水中的深度,发现U形管两侧液面高度差逐渐变大,这说明同种液体的压强 ;
(4)小华按图乙和丁所示进行液体压强与液体密度关系的实验探究,得出“液体内部压强与液体密度有关”的结论,你认为小华的操作是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 ;
(5)小华将压强计进行改装,在U形管另一端也连接上探头,实验现象如图戊所示,不同液体内部在同一深度处, (选填“左”或“右”)侧液体产生的压强大。
五、计算题
22.近年来,独轮电动平衡车深受年轻人的喜爱,它采用站立式的驾驶方式,人通过身体的前倾、后仰实现驾驶。下表为某型号独轮电动平衡车的部分数据,求:
(1)该车充满电后,若以最大速度行驶,能行驶的最长时间是多少?
(2)质量为50kg的人驾驶该车,在水平地面上匀速行驶,则人和车的总重力为多少?
(3)该车在水平地面上匀速行驶,对地面的压强多大?
质量
10kg
轮胎与地面接触面积
30cm2
最大速度
16km/h
充满电最大行程
24km
23.如图(a)所示,放置在水平地面上的薄壁柱形容器甲内盛有0.2米深的水,空薄壁柱形容器乙漂浮在容器甲内的水面上。甲容器的底面积为米2,乙容器的底面积为米2,质量为2千克,体积为米3的柱体丙放在水平地面上。求:
(1)水对甲容器底部的压强;
(2)柱体丙的密度;
(3)如图(b)所示,现将柱体丙轻轻地放入乙容器内,乙容器仍漂浮在水面上且水未溢出。求丙放入前后,水对甲容器底部压强的增加量△p水。
24.随着农业机械化水平的逐渐提高,在小麦收割的季节里,通常采用如图所示的收割机。当某农民驾驶空载的收割机在麦田中行驶时,对麦田的压强为5.3×104Pa,已知该收割机和农民的总重力为1.06×104N。求:
(1)收割机与麦田的接触面积;
(2)由于小麦在夏季收割,为了之后能够正常播种秋季作物,麦田不能被过分压实,该收割机在麦田中行驶时对麦田的压强不能超过1.2×105Pa,则收割机中最多可以装重为多少N的小麦?
参考答案
1.B
2.B
3.C
4.D
5.D
6.B
7.D
8.D
9.B
10.B
11.连通器;相平;锅炉水位计
12.(1)不漏气
(2)不相等;深度
13.1.5×104;3×104
14.压强;向上;大于;水
15.大于;小于
16.不变;减小;小于
17.减小;惯性
18.小于;小于;大于
19.
20.(1)靠近;OA
(2)漏气;深度
(3)④
21.(1)B;相平
(2)不漏气
(3)随液体深度增加而增大
(4)错误;没有控制液体的深度相等
(5)左
22.(1)解:能行驶的最长时间t===1.5h
答:该车充满电后,若以最大速度行驶,能行驶的最长时间是1.5h;
(2)解:人和电动平衡车的总重力G总=(m人+m车)g=(50kg+10kg)×10N/kg=600N
答:质量为50kg的人驾驶该车,在水平地面上匀速行驶,则人和车的总重力为600N;
(3)解:车对水平地面的压力:F压=G总=600N,车对水平地面的压强p==2×105Pa
答:车对水平地面的压强是2×105Pa。
23.(1)解:水对甲容器底部的压强为
(2)解:柱体丙的密度为
(3)解:将柱体丙放入乙容器前后,乙容器均漂浮,浮力等于重力,则增加的浮力为
根据力的相互作用,水对甲容器底部压力的增加量为
则水对甲容器底部压强的增加量为
24.(1)解: 收割机对地面的压力大小等于自身重力与农民重力之和,即F=G=1.06×104N,
收割机与麦田的接触面积;
答:收割机与麦田的接触面积是0.2m2;
(2)解: 收割机在麦田中行驶时对麦田的压强最大为1.2×105Pa,
则收割机对麦田的最大压力;;
此时压力大小等于收割机、农民和小麦的重力之和,
则最多可以装的小麦重力。
答:收割机中最多可以装13400N小麦。
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