内容正文:
四、力学
专题10 压强
1.(2025·云南·中考真题)【生活应用】2024年11月17日,我国建造的全球最先进的大洋钻探船“梦想”号正式入列,如图甲所示。它具备11000米超深水钻探能力,有望实现“打穿地壳,进入地球深部”的科学梦想。钻探船上高耸的井架控制钻杆作业,使钻头深入海底钻取岩心。
(1)“梦想”号钻探船上建有高耸的井架,出海执行任务时,要从大桥下通过。只要 (选填“空载”或“满载”)时能通过大桥,就能始终确保安全通行。
(2)求在水深5000m处海水对钻头的压强。取)
(3)科创小组估测井架质量为,井架与甲板接触面积为,求井架对甲板的压强。
(4)为了研究“梦想”号钻探船从桥下安全通行的高度问题,科创小组用两块相同的等腰梯形板材和三块长边均为的矩形板材,制作了如图乙所示的“启航”号实验船,板材不吸水且厚度不计。船底短边,船身高度,,船头竖立有旗杆。将船放入平静的湖水中进行实验,当装载货物时,吃水深度为。若桥离水面的高度,要实验船始终能安全通过此桥,求旗杆的最大高度。(货物高度始终低于旗杆顶部,)
【答案】(1)空载
(2)
(3)
(4)2.1m
【知识点】压强公式的简单应用、液体压强公式的简单应用、利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量、物体沉浮状态与浮力、重力和体积的关系
【详解】(1)船在水中航行时,从大桥下通过,船的高度越低越安全,船空载时,船的整体重力小,排开液体体积小,吃水深度浅,船露出水面高;满载时,整体重力大,排开液体体积大,吃水深度深,船露出水面低;所以只要空载时能通过大桥,就能始终确保安全通行。
(2)在水深5000m处海水对钻头的压强
(3)井架对甲板的压力
井架对甲板的压强
(4)当装载货物时,根据阿基米德原理,货物重力
则货物排开液体
,当船吃水深度为时,船浸在水中船头梯形的面积
船浸入水中的体积
船空载时排开水的体积
空载时,船浸在水中船头的梯形的面积
空载时,船浸在水中的梯形的面积
解得,只要船在空载时能通过大桥,就能始终确保安全通行,旗杆的最大高度
一.压力与压强
2.(2025·云南·中考真题)如图所示的情景中,为了增大压强的是( )
A.安全锤的锤头做得很尖 B.背包的背带做得较宽
C.眼镜架上装有鼻托 D.铁轨铺在枕木上
【答案】A
【知识点】增大压强的方法及生活中的实例、减小压强的方法及生活中的实例
【详解】根据可知,可以通过在压力一定时减小受力面积或者在受力面积一定时增大压力来增大压强。
A.安全锤的锤头做的很尖,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.书包的背带做得较宽,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.眼镜架上装有眼镜鼻托,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.铁轨铺在枕木上,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。
3.(2022·云南·中考真题)如图是颇具名气的云南建水紫砂陶茶壶,壶盖上有一个小孔,小孔的作用是使壶内液面上方的压强 大气压强(选填“大于”“小于”或“等于”)。若茶壶和水的总质量为0.5kg,壶底与桌面的接触面积为5cm2,壶对水平桌面的压强为 Pa。
【答案】 等于 104
【知识点】压强公式的简单应用、大气压的应用
【详解】[1]壶盖上留有一个小孔,作用是使壶内与壶外的大气相通,液面上方的压强等于大气压强,这样水在重力和大气压力的作用下就容易倒出。
[2]茶壶和水的总质量为0.5kg,总重力为
G=mg=0.5kg×10N/kg=5N
壶对水平桌面的压力为
F=G=5N
壶底与桌面的接触面积为
S=5cm2=5×10-4m2
所以壶对水平桌面的压强为
二.液体压强
4.(2024·云南·中考真题)实验小组用如图的装置探究“液体内部压强与哪些因素有关”。
(1)为使实验现象明显,U形管中的液体选择 的更好(选填“有色”或“无色”);
(2)在图甲中,固定探头在水中的深度,多次改变探头朝向,这是为了探究在同种液体内部的同一深度,液体向 的压强大小关系;
(3)比较甲、乙两图可知,在同种液体内部,深度越大,压强 。比较 两图可知,在液体内部的同一深度,液体的密度越大,压强越大。
【答案】 有色 各个方向 越大 乙、丙
【知识点】探究液体压强的实验装置和步骤、探究液体压强的实验数据记录和结果分析
【详解】(1)[1]有色液体与周围环境间的差异更大,所以选择有色液体进行实验时实验现象更明显。
(2)[2]固定探头在水中的深度,多次改变探头朝向,探头受到不同方向的液体压强,这是为了探究在同种液体内部的同一深度,液体向各个方向的压强大小关系。
(3)[3]由图可知,乙中橡皮膜的深度更深,U形管两侧液体高度差更大,说明在同种液体内部,深度越大,压强越大。
[4]由图乙、丙可知,深度相同时,丙中液体密度更大,U形管两侧液体高度差更大,说明在液体内部的同一深度,液体的密度越大,压强越大。
三.大气压强
5.(2021·云南·中考真题)新冠肺炎疫情中使用负压救护车救治和转运感染者,“负压”就是通过技术手段使车内气压 外界气压,使新鲜空气流入车内,而车内被污染的空气通过无害化处理后排出,最大限度地减少医护人员与病人交叉感染。救护车疾驰而过,以路旁的树木为参照物,医护人员和患者都是 的。
【答案】 小于 运动
【知识点】大气压的应用、不同参照物下描述运动
【详解】[1]“负压”使车内气压小于外界气压,所以空气在自由流动时只能由车外流向车内,车内空气通过过滤消毒排到车外,在救治和转运传染病等特殊疾病时可以最大限度地减少医务人员交叉感染的机率。
[2]以路旁的树木为参照物,医护人员和患者的位置改变了,是运动的。
四.流体压强与流速的关系
6.(2023·云南·中考真题)在第十四届中国国际航空航天博览会上,新闻媒体利用 波传输信号,直播航展飞行表演,让观众感受到了中国最尖端的航空航天和国防科技力量。飞机前进时机翼上方气体流速较大,压强较 ,机翼上下表面存在压强差,产生升力。
【答案】 电磁 小
【知识点】飞机的升力及其应用、电磁波的应用、流体压强与流速的关系
【详解】[1]电磁波能传递信息,能传递能量;新闻媒体是利用电磁波来传递信息。
[2]飞机飞行时机翼上方空气流速大于机翼下方空气流速,上方压强小于下方,从而产生向上的升力。
7.(2021·云南·中考真题)我国自主研发设计、制造的世界首台高温超导高速磁浮列车,设计时速620千米,合 m/s(结果保留整数)。列车进站时,车体附近气体流速快,压强 ,为避免候车乘客被“吸”向列车,乘客必须站在安全线以外的区域候车。
【答案】 172 小
【知识点】速度单位及换算、流体压强与流速的关系及现象解释、流体压强与流速的关系
【详解】[1]时速620千米,即速度
[2]列车进站时,带动汽车周围空气流速变快,流体流速越快的位置,压强越小,会使得站在轨道旁边的乘客身体前后产生压强差,使乘客受到向列车方向的力,所以为避免候车乘客被“吸”向列车,乘客必须站在安全线以外的区域候车。
8.(2025·云南昆明·三模)如图所示,一个均匀的长方体置于桌面上,有露出桌面,它对桌面产生的压强为p。若沿虚线将它右边的部分截去,则剩下部分对桌面压强的说法正确的是( )
A.p B. C. D.
【答案】C
【知识点】压强公式的简单应用
【详解】物体在水平桌面上,对桌面的压力F=G;若沿虚线将它右边的部分截去,质量变小为原来的,由F=G=mg得,压力变小为原来的,但受力面积不变,根据可知,物体对桌面的压强变为原来的,即,故C正确,ABD错误。
故选C。
9.(2025·云南昆明·二模)在“小实验、小制作”活动中,小赵利用水、玻璃瓶和细玻璃管制成了一个多功能实验演示器。如图甲所示,玻璃瓶里装有一些红色的水,一根两端开口的细玻璃管穿过橡皮塞插入水中,盖紧瓶塞,向里面吹入适量的空气。关于该装置下列说法不正确的是( )
A.把甲图装置从1楼带至40楼时,发现玻璃管内液面会下降
B.如图乙,取一吸管,靠近玻璃管口,通过吸管向右吹气,发现玻璃管内液面上升
C.如图丙,将瓶内灌满水,塞紧塞子,用力挤压瓶子,玻璃管内液面上升,说明力可以改变物体的形状
D.将丙图装置玻璃瓶放入热水中,可观察到吸管中的液面上升
【答案】A
【知识点】力可以改变物体的形状、气压计的构造及原理、大气压与高度的关系、流体压强与流速的关系及现象解释
【详解】A.把装置从1楼带至40楼时,大气压随高度增加而减小,瓶内气压不变,会使玻璃管内液面上升,而不是下降,故A错误,符合题意;
B.当向右吹气时,玻璃管口空气流速增大,压强减小,瓶内气压使液体上升,故B正确,不符合题意;
C.挤压瓶子时,瓶内气压增大,将液体压入玻璃管中,同时瓶子发生形变,说明力可以改变物体的形状,故C正确,不符合题意;
D.将装置放入热水中,瓶内液体受热体积膨胀,使吸管中液面上升,故D正确,不符合题意。
故选A。
10.(2025·云南昆明·模拟预测)如图所示,两支完全相同的密度计漂浮在甲、乙两种液体中,静止时两液面相平。以下判断正确的是( )
A.密度计排开两种液体的体积相等
B.甲、乙两种液体的密度相等
C.两支密度计所受的浮力相等
D.甲、乙两种液体对容器底部的压强相等
【答案】C
【知识点】物体沉浮状态与浮力、重力和体积的关系、液体压强公式的简单应用、物体在不同液体中的浮沉比较浮力和密度的大小
【详解】A.两支完全相同的密度计漂浮在甲、乙两种液体中,则由图示可知,密度计排开乙液体的体积大于甲液体,故A错误;
BC.密度计在甲和乙液体中都是漂浮,浮力都等于重力,所以浮力相等。密度计排开乙液体的体积大于甲液体。根据知,甲的密度大于乙的密度,故B错误,C正确;
D.甲的密度大于乙的密度,两容器的液体深度相同,根据知,甲对容器底的压强大于乙对容器底的压强,故D错误。
故选C。
11.(2025·云南昆明·一模)如图所示,下列与压强知识相关的实验,分析正确的是( )
A.甲图是帕斯卡裂桶实验,证明液体压强随深度的增加而减小
B.乙图中高压锅烹饪的原理是液体的沸点随着气压的增大而减小
C.丙图中,船闸利用了连通器原理
D.丁图是托里拆利实验,在教室内可以用水代替水银完成该实验
【答案】C
【知识点】液体压强的特点及其应用、大气压对液体沸点的影响、熟悉船闸的工作过程、托里拆利实验
【详解】A.甲图是帕斯卡裂桶实验,证明液体压强随深度的增加而增大,故A错误;
B.乙图中高压锅烹饪的原理是液体的沸点随着气压的增大而增大,故B错误;
C.丙图中,上端开口,底部连通,上游和闸室之间构成连通器,船闸利用了连通器原理工作,故C正确;
D.丁图是托里拆利实验,在教室内不可以用水代替水银完成该实验,因为大气压能够支撑起10米的水柱,而教室的高度约为3m,故D错误。
故选C。
12.(2025·云南楚雄·一模)骑电动车戴头盔已成为市民的自觉行为习惯。下列说法正确的是( )
A.戴头盔骑行过程中,以头盔为参照物,人是运动的
B.白色的头盔能吸收各种色光
C.头盔的绑带做得较宽是为了增大压强
D.头盔用碳纤维制成,利用了该材料密度小、抗冲击力强的特性
【答案】D
【知识点】与密度有关的物理现象、减小压强的方法及生活中的实例、不透明物体的颜色、不同参照物下描述运动
【详解】A.戴头盔骑行时,人与头盔之间无相对运动,以头盔为参照物,人是静止的,故A不符合题意;
B.白色头盔反射各种色光,而非吸收,故B不符合题意;
C.绑带做得较宽是为了增大受力面积,从而减小压强,提高舒适性,故C不符合题意;
D.碳纤维具有密度小、抗冲击性强的特性,适合制作安全头盔,故D符合题意。
故选 D。
13.(2025·云南昆明·一模)如图所示,关于下列物理现象的解释,错误的是( )
A.甲图钢笔吸墨水利用了大气压
B.乙图船闸利用了连通器原理
C.丙图侧壁开孔的饮料瓶装上水,水从孔中向外喷出,说明了水对瓶子侧壁有压强
D.丁图两船并排行驶,因为两船中间水的流速较小压强较小,所以船容易发生碰撞
【答案】D
【知识点】液体压强的特点及其应用、流体压强与流速的关系及现象解释、生活中常见的连通器、大气压的应用
【详解】A.当钢笔吸墨水时,先按压橡皮袋,排出里面的空气,橡皮袋由于弹性要恢复原状,在袋内形成低压区,墨水在大气压的作用下,被压入橡皮袋,所以钢笔吸墨水是利用了大气压而实现的,故A正确,不符合题意;
B.连通器原理是指在连通器中装有同种液体,当连通器中液体不流动时,各容器中液面总保持相平。大型船闸就是通过连通器原理让船只由上游通过船闸进入下游的,故B正确,不符合题意;
C.根据液体压强规律可知,丙图侧壁开孔的饮料瓶装上水,水从孔中向外喷出,证实了水对瓶子侧壁有压强,故C正确,不符合题意;
D.由流体力学知识可知,丁图中两船并排行驶时,容易发生碰撞,原因是两船中间水的流速较大压强较小,周围的水会推着两船向一块靠拢,从而引发碰撞事故,故D错误,符合题意。
故选D。
14.(2025·云南曲靖·模拟预测)小明利用书桌上的平板观看足球比赛直播,下列说法正确的是( )
A.多个大功率用电器可以同时接在一个插座上工作
B.放在桌面上的放大镜对光有发散作用
C.平板电脑能无线上网是通过电磁波传递信息的
D.弧线球利用了流体流速大的位置压强大的原理
【答案】C
【知识点】流体压强与流速的关系及现象解释、总功率过大对家庭电路的影响、电磁波的应用、探究凸透镜对光的作用
【详解】A.为了防止家庭电路中电流过大,多个大功率用电器不可以同时接在一个插座上工作,故A错误;
B.放在桌面上的放大镜对光有会聚作用,故B错误;
C.电磁波可以传递信息,平板电脑能无线上网是通过电磁波传递信息的,故C正确;
D.弧线球利用了流体流速大的位置压强小的原理,故D错误。
故选C。
15.(2025·云南昆明·一模)质量为60kg的建筑工人用下图所示的滑轮组提升建材时,工人的脚与地面的接触面积共。他用竖直向下的拉力在15s内将重为480N的建材匀速提升了3m,每个滑轮重20N,不计滑轮摩擦和绳重,下列结论正确的是( )
A.工人拉动绳子的速度为0.2m/s B.工人对绳子拉力的功率为50W
C.此装置的机械效率为96% D.他对地面的压强为
【答案】C
【知识点】压强公式的简单应用、P=Fv、滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系、滑轮、滑轮组机械效率的计算
【详解】A.物体上升的速度为
由图可知,承担物重的绳子股数n=2,则工人拉动绳子的速度为
故A错误;
B.不计滑轮摩擦和绳重,工人对绳子拉力的大小为
拉力的功率为
故B错误;
C.此装置的机械效率为
故C正确;
D.工人受到重力、支持力和绳子的拉力,在三个力的作用下,处于平衡状态,则
地面对工人的支持力和工人对地面的压力是一对相互作用力,二者大小相等,则
工人脚与地接触面积共,则他对地的压强为
故D错误。
故选C。
16.(2025·云南大理·二模)一个底面积的不吸水圆柱体用细线拴在容器底部,不计重力的长方体薄壁容器底面积为,水面与圆柱体上表面恰好相平,水深,如图甲所示。现将水缓慢放出,圆柱体下表面受到的液体压强随容器中水的深度变化的图像如图乙所示,下列说法中正确的是( )
A.圆柱体密度为
B.放水前,圆柱体所受的浮力为
C.放水前,水对容器底部的压强为
D.若不放水,只剪断细线,待圆柱体静止后,水对容器底的压强减小了50Pa
【答案】AD
【知识点】液体压强公式的简单应用、根据浮力产生的原因计算浮力的大小、利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量、浮力与压强的综合问题
【详解】水面与圆柱体上表面恰好相平,容器中水深30cm,由乙可知,此时圆柱体底部受到的液体压强为1000Pa,根据可知,水的深度为
即物体的高为10cm。
当容器中水的深度由下降到的过程中,圆柱体处于漂浮状态,物块只受到重力G和浮力,由可知,圆柱体下表面受到的压力
由浮力产生的原因可知,此时圆柱体受到的浮力
由物体的漂浮条件可知,圆柱体的重力
由G=mg可知,圆柱体的质量
当容器中水的深度为时,圆柱体刚好浸没水中, 由浮力产生的原因和可知,此时圆柱体受到的浮力
由可知,圆柱体的体积
则圆柱体密度
放水前,容器中水深30cm,水对容器底部的压强为
因为圆柱体的密度小于水的密度,所以剪断绳子稳定后,圆柱体漂浮在水中,由物体的漂浮条件可知,圆柱体受到的浮力
则圆柱体排开水的体积
则液面下降的高度
则液体对容器底部压强减少量为
故AD正确,BC错误。
故选AD。
17.(2025·云南昆明·一模)质量为的杯子,装入适量的水后放在水平的电子秤上,如图甲;接着把草莓轻放入水中,草莓漂浮,如图乙;然后用细针轻压草莓直至刚好浸没入水中,如图丙;水均未溢出,电子秤示数依次为、、,不计细针体积。下列判断正确的是( )
A.甲图中水对杯底的压力等于 B.乙图中草莓的质量为
C.丙图中草莓排开水的体积为 D.丙图中细针对草莓的压力为
【答案】BC
【知识点】测量质量的特殊方法、利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量、计算液体对容器底的压强和压力
【详解】A.图甲中,水的重力
而杯子的上宽下窄,水对杯底的压力小于水的重力,小于(m1-m0)g,故A错误;
B.由图甲和乙得,草莓的质量m草莓=m2-m1,故B正确;
C.草莓的重力
图丙中,细针对草莓有压力,所以电子秤的示数发生变化,细针对草莓的压力F=(m3-m2)g
草莓浸没水中,草莓受到向上的浮力和向下的重力及压力的作用,三个力是平衡力,所以它所受的浮力F浮=G草莓+F=(m2-m1)g+(m3-m2)g=(m3-m1)g
排开水的体积,故C正确,D错误。
故选BC。
18.(2025·云南楚雄·一模)将重为9N的正方体木块放入装满水的烧杯中,静止后木块漂浮且浸入水中的体积占总体积的四分之三,则下列判断正确的是( )
A.木块的密度为
B.放入木块前后,烧杯底受到水的压强不变
C.木块所受的浮力是9N
D.若要将木块全部浸入水中,需要对木块向下再施加3N的压力
【答案】BCD
【知识点】液体压强公式的简单应用、利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量、物体沉浮状态与浮力、重力和体积的关系
【详解】AC.木块漂浮,则受到的浮力等于重力,即
它浸入水中的体积占总体积的四分之三,结合物体浮沉条件、阿基米德原理及可得
解得,木块的密度为
故A错误,C正确;
B.放入木块前后,水的深度不变,烧杯底受到水的压强不变,故B正确;
D.若木块全部浸入水中,它受到的浮力为
若要将木块全部浸入水中,需要对木块向下的压力,压力大小为
故D正确。
故选BCD。
19.(2025·云南大理·二模)关于图,下列说法正确的是( )
A.甲:轮船过船闸,是利用了连通器的原理
B.乙:铁轨下铺枕木,是为了增大受力面积而减小压强
C.丙:两个压紧的铅块能吊起钩码,是由于分子间有引力
D.丁:与头发摩擦后的梳子带电,说明摩擦过程创造了电荷
【答案】ABC
【知识点】减小压强的方法及生活中的实例、熟悉船闸的工作过程、摩擦起电的实质、分子间作用力的现象
【详解】A.船闸的上游阀门打开时,上游和闸室构成连通器;下游阀门打开时,下游和闸室也构成连通器。轮船通过船闸时,利用了连通器原理,故A正确;
B.铁轨下铺枕木,在压力一定时,增大了受力面积,从而减小了对地面的压强,防止铁轨下陷,故B正确;
C.两个压紧的铅块能吊起钩码,是因为铅块分子间存在引力,使得铅块能够紧密结合在一起,故C正确;
D.与头发摩擦后的梳子带电,是因为摩擦过程中电荷发生了转移,而不是创造了电荷。电荷守恒定律表明,电荷不会凭空产生或消失,只是从一个物体转移到另一个物体,故D错误。
故选ABC。
20.(2025·云南昆明·三模)研究表明,阳光照射到物体表面上时会产生一定的压强,其数值约为。科学家据此设想制造一个“太阳帆飞船”,在太空中利用太阳光的压力来推动它飞行。由于推力很小(火箭的推力以上),所以航天器不能从地面起飞,但在没有空气阻力存在的太空,这小小的推力仍然能为有足够帆面面积的太阳帆飞船提供一个力,使太阳帆飞船在天空中飞行。
(1)表示的意思是 ;
(2)若一个太阳帆飞船的正方形太阳帆的边长为200m,那么它受到的“光压力”为 N;
(3)此飞船在太空中是 (选填“加速飞行”或“匀速”)飞行;
(4)太阳帆飞船靠阳光漫游遥远的太空,它的优点是 。
【答案】(1)1平方米面积上受到的压力是牛
(2)0.36
(3)加速飞行
(4)不携带燃料
【知识点】压强公式的简单应用
【解析】【小题1】压强表示单位面积所受的压力大小,表示的意思是:1平方米面积上受到的压力是牛。
【小题2】正方形太阳帆的面积为
根据压强公式 可知,它受到的“光压力”为
【小题3】此飞船在太空中不受阻力,只受到推力,是加速飞行。
【小题4】太阳帆飞船靠阳光漫游遥远的太空,它的优点是:不携带燃料(或无污染)。
21.(2025·云南昆明·三模)位于我国新疆天山东部南坡的吐鲁番盆地,其海拔最低点达到-154.31米。这个盆地是中国地势最低的区域,也是世界上少有的海拔为负值的地方之一。若在此做托里拆利实验,水银柱的高度 76cm,在此烧水,水的沸点是 100℃。(均选填“高于”“等于”或“小于”)
【答案】 高于 高于
【知识点】大气压与高度的关系、大气压对液体沸点的影响
【详解】[1]大气压随海拔高度升高而减小,随海拔高度降低,大气压会增大,气压会大于标准大气压,气压为标准大气压时,标准大气压支持的水银柱高度为76cm,若在此做托里拆利实验,大气压所支持的水银柱的高度高于76cm。
[2]液体沸点随气压升高而升高,在标准大气压条件下,水的沸点是100℃,吐鲁番盆地气压会大于标准大气压,水的沸点是高于100℃。
22.(2025·云南昆明·三模)如图所示,是证明大气有压力的实验:将水杯装满水,盖上硬纸片,倒置过来后硬纸片不掉下来,由此证明大气有压力。实验过程中水没有漏出,设当地的大气压强为一个标准大气压。那么倒置过来后水对杯子底部 (选填“有”或“没有”)压力,若杯子中水的深度是10cm,那么倒过来后杯子底部内外压强差为 Pa。
【答案】 有
【知识点】液体压强公式的简单应用、证明大气压的存在
【详解】[1]倒置后水杯中的水由于重力作用会对杯底产生向下的压力,同时大气压通过硬纸片对水施加向上的压力。由于大气压足够大,硬纸片不掉落,但水对杯底的压力依然存在。
[2] 水柱压强方向向下,导致杯内封闭气体压强小于外部大气压,差值恰好等于水柱压强,水柱产生的压强为
23.(2025·云南昆明·三模)穿救生衣可以使人漂浮于水面上,这是利用增大 来增大了浮力;汽车坠入水中后,不容易打开车门,这是因为水对车门产生了 。
【答案】 排开液体体积 压强
【知识点】液体压强的特点及其应用、物体沉浮状态与浮力、重力和体积的关系
【解析】【小题1】[1]根据阿基米德原理可知,穿救生衣可以增大排开水的体积,从而增大浮力。
[2]车进入水中后,水对车门产生了向车内方向的压强,使车门难以打开。
24.(2025·云南楚雄·三模)据央视报道,中国计划做一面在月球飘动的旗帜,如图所示。科研人员正开展嫦娥七号科普载荷的研制工作,这个载荷的创意来自长沙的小学生们,它将和嫦娥七号探测器一同前往月球南极,尝试利用电磁场的相互作用实现旗帜在月球上飘扬。深空探测实验室未来技术研究院负责人介绍,我们知道在月球上是真空的,它没有大气,所以很难像地球上一样通过风力使旗帜飘扬。而小学生们的想法是什么呢?就是我们在旗帜的表面,布置闭合回路的导线,通入双向的正反方向的电流,通过电磁场的相互作用而使旗帜飘扬起来。如果计划顺利,这将是第一面在月球表面飘动的旗帜。期待!
(1)在月球上,旗帜无法通过风力飘扬,是因为月球上( )
A.没有物质 B.没有大气
C.温度过低 D.引力过小
(2)科研人员计划使旗帜在月球上飘动,是利用了 (选填“电磁感应现象”或“磁场对通电导线有力的作用”)的原理,旗帜飘动时把电能转化为 。
(3)若要改变旗帜飘动的方向,可采取的措施是 (写出一种即可)。
【答案】(1)B
(2) 磁场对通电导线有力的作用 机械能
(3)见解析
【知识点】影响磁场对通电导线作用力大小和方向的因素、大气压的应用、电磁感应现象
【详解】(1)空气流动形成风,由于月球上没有大气,无法形成风,所以月球上的旗帜不会迎风飘扬,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
(2)[1][2]由题意可知,利用磁场对通电导线有力的作用可实现旗帜在月球上飘扬。在旗帜的表面,布置闭合回路的导线,通入双向的正反方向的电流,让通电线圈在磁场中受力作用而使旗帜飘扬起来。此过程将电能转化为机械能。
(3)改变旗帜飘动方向有两种方法①可保持磁场方向不变,改变电流方向;②可保持电流方向不变,改变磁场方向。
25.(2025·云南楚雄·二模)如图所示的是云南特产建水紫陶茶壶,壶盖上有一个小孔,这是为了使壶嘴和壶身形成 ,便于倒出壶中的茶水。若茶壶和水的总质量为0.5kg,壶底与桌面的接触面积为5cm2,壶对水平桌面的压强为 Pa。
【答案】 连通器
【知识点】液体压强公式的简单应用、生活中常见的连通器
【详解】[1]茶壶的壶盖上有一个小孔,这是为了使壶嘴和壶身均开口,底部之间相连通,形成连通器。
[2]壶对水平桌面的压强为
26.(2025·云南大理·二模)历史上著名的马德堡半球实验证明了 的存在;端午节划龙舟时,运动员用桨向后划水,龙舟向前运动,说明力的作用是 的。
【答案】 大气压 相互
【知识点】力作用的相互性、证明大气压的存在
【详解】[1]马德堡半球实验中,将两个半球紧密合拢,抽出球内空气,此时球内接近真空,外部的大气压力将两个半球紧紧压在一起,需要很大的力才能将其分开,有力地证明了大气压强的存在。
[2]运动员用桨向后划水,桨对水施加向后的力,同时水对桨施加向前的力,这个力推动龙舟向前运动,体现了力的作用是相互的,即一个物体对另一个物体施加力的同时,也会受到另一个物体对它施加的反作用力。
27.(2024·云南曲靖·三模)如图甲所示,桌子上有一个底面积为0.05m2的薄壁圆柱形容器,将一个质量为500g的密封的正方体空心铁盒子A放入水中时,有一半的体积露出水面,此时水深30cm。如图乙,用细线把盒子A拴在容器底部(细线的质量和体积不计),并在盒子A上放一小块磁铁B(VA=10VB),此时细线对盒子A的拉力为1N(g取10N/kg。ρ水=1.0×103 kg/m3)。
(1)盒子A的平均密度 (选填“大于”、“小于”或“等于”)水的密度。
(2)求甲图中水对容器底部的压强和压力。( )( )
(3)求磁铁B的密度。( )
【答案】 小于 3000Pa 150N 5g/cm3
【知识点】液体压强公式的简单应用、利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量、阿基米德原理的应用
【详解】(1)[1]由图甲可知盒子漂浮在水面,则盒子的平均密度小于水的密度。
(2)[2][3]图甲中水对容器底部的压强为
图甲中水对容器底部的压力为
(3)[3]设盒子的体积为,在图甲中盒子漂浮,则有
在图乙中,、整体受竖直向下的重力、拉力及竖直向上的浮力作用,则有
而此时整体受到的浮力为
则有
代入数据解得
所以磁铁的密度为
28.(2025·云南昆明·三模)在研究液体压强的实验中,进行了如图1所示的操作:
(1)安装好U形管压强计并将其置于水平桌面上后,将探头置于 (选填“液体里”或“空气中”),观察左右两边玻璃管中的液面是否等高;
(2)图1甲、乙两图说明深度越深,液体压强越 ;
(3)图1 两图说明,液体压强与盛液体的容器 无关;
(4)图1甲、丙两图 (选填“能”或“不能”)说明密度越大,液体压强越大;
(5)在图1丙中,固定U形管压强计金属盒的橡皮膜在盐水中的深度,使金属盒上的橡皮膜处于向上、向下、向左、向右等方位,这是为了探究液体内部 压强特点。实验中细心的小明发现,在转动探头的过程中,压强计两臂的高度差并不完全相等,而是上下略有波动。进一步仔细观察,当探头从图2甲的情形转到图2乙或丙的情形时,高度差比大一小点;当探头从图2乙的情形转到图丙的情形时,高度差比小一小点。据此说明,造成这个微小波动的原因是 。
【答案】(1)空气中
(2)大
(3) 丙、丁 形状
(4)不能
(5) 在同一深度沿各个方向 由图可知,转动探头过程中,橡胶管浸入液体的长短有时多有时少,导致液面高度时高时低,故探头所在处的压强略有变化
【知识点】探究液体压强的实验装置和步骤、探究液体压强的实验数据记录和结果分析
【详解】(1)安装好U形管压强计并将其置于水平桌面上后,将探头置于空气中,使探头不受到压力,观察左右两边玻璃管中的液面是否等高。
(2)深度指液体中某点到液面的竖直距离,甲、乙两图中液体密度相同,乙的深度大于甲,乙U形管液面高度差大于甲,说明深度越深,液体压强越大。
(3)[1][2]丙、丁两图中,液体密度相同,探头所处的深度相同,容器形状不同,U形管液面高度差相同,说明液体压强与盛液体的容器形状无关。
(4)甲、丙两图中液体密度不同,探头所处深度不同,没有正确使用控制变量法即没有控制深度相同,不能说明密度越大,液体压强越大。
(5)[1]在图1丙中,固定U形管压强计金属盒的橡皮膜在盐水中的深度,使金属盒上的橡皮膜处于向上、向下、向左、向右等方位,观察同一深度各个方向的压强,这是为了探究液体内部在同一深度沿各个方向压强特点。
[2]探头所在处的压强略有变化的原因是:由图可知,转动探头过程中,橡胶管浸入液体的长短有时多有时少,导致液面高度时高时低。
29.(2025·云南昆明·三模)小明和小红一起利用身边一个塑料瓶(质量可忽略不计)开展实践体验活动。
(1)小明将装满水的塑料瓶先后正放、倒放在相同的海绵上,如图甲、乙所示,他观察到海绵形变程度不同,则塑料瓶对海绵的压力 ,塑料瓶对海绵的压强 (两空均选填“大于”“等于”或“小于”),说明压力的作用效果与 有关;
(2)小明又在塑料瓶侧壁上下不同位置钻两个小孔,取下瓶盖,观察到水从小孔喷出的现象如图丙所示,此现象表明:同种液体内部压强的大小与液体的 有关。再次拧紧瓶盖,会看到小孔 (选填“继续”或“停止”)出水,这是因为 的存在;
(3)小红在一个开口塑料瓶侧壁上开了一个孔后并贴上橡皮膜并在瓶中装入水,然后将瓶子放入装有盐水的烧杯中,内外液面相平时,发现橡皮膜如图丁所示内凹,说明当深度相同时, 越大,液体压强越大;
(4)小明随后也找来一个敞口塑料瓶,剪去瓶底后蒙上橡皮膜,再次插入盛盐水的烧杯中,橡皮膜向上凹陷,若向塑料瓶内倒入酒精,直至橡皮膜变平,酒精液面将 瓶外盐水面(选填“高于”或“低于”)。
【答案】(1) 等于 小于 受力面积
(2) 深度 停止 大气压强
(3)液体密度
(4)高于
【知识点】探究液体压强的实验装置和步骤、探究液体压强的实验数据记录和结果分析、液体压强的特点及其应用、大气压的应用
【详解】(1)[1]塑料瓶对海绵的压力都等于塑料瓶的重力,故填等于。
[2][3]塑料瓶对海绵的压力相等,正放时底面积较大,作用效果小,倒放时底面积较小,作用效果大,则,说明压力的作用效果与受力面积有关。
(2)[1]由图知,A点深度浅,水流喷出较近,说明A点压强小,B点深度深,水流喷出较远,说明B点压强大,可以得出同种液体内部压强的大小与液体的深度有关。
[2][3]再次拧紧瓶盖,瓶内气压会逐渐小于外界气压,小孔的水流会因为大气压强,停止向外流出。
(3)橡皮膜两边是水和盐水,深度相同,橡皮膜向内凹陷,说明相同深度盐水的压强大于水的压强,故当深度相同时,液体密度越大,液体压强越大。
(4)瓶内倒入酒精,直至橡皮膜变平,说明内外压强相等,因酒精的密度小于盐水的密度,由可知,酒精液面将高于瓶外盐水液面。
30.(2025·云南·三模)静静同学在探究液体压强的实验中,进行了如图所示的操作:
(1)压强计是通过U形管中液面的 来反映被测压强的大小的;
(2)在使用压强计前,发现U形管左右两侧的水面不在同一水平面,如图甲,为了使U形管左右两侧的水面相平,正确的调节方法是 ;
(3)分析图乙A、B两图的实验现象,得出的结论是: ;
(4)在图乙B中保持探头的位置不变,只改变探头的方向,U形管两液面的高度差将 (选填“变大”“不变”或“变小”);
(5)图乙中要探究液体压强与液体密度的关系,应选用 两图进行对比;
(6)图乙B中U形管左右两侧水面的高度差为5cm,则橡皮管内气体的压强与管外大气压之差为 Pa;
(7)保持图乙C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 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(8)聪明的静静想知道C图中的盐水密度是多少,于是设计了如图丙所示的实验装置。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。小明进行了如下操作:
a.在内部小容器内装入适量待测盐水,发现橡皮膜向下突出;
b.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Δh,请你写出盐水的密度表达式: (用含有h、Δh和的式子表示)。
【答案】(1)高度差
(2)取下软管,重新安装
(3)见详解
(4)不变
(5)B、C
(6)500
(7)变大
(8)
【知识点】探究液体压强的实验装置和步骤、探究液体压强的实验数据记录和结果分析
【详解】(1)液体内部压强的大小不容易观察到,因此用U形管两侧的液面高度差来反映液体内部压强的大小,运用了转换法。
(2)U形管右端上方和大气相通,等于大气压强,U形管右端液面高,说明U形管左端液面上方的大气压强大于大气压,只要取下软管,重新安装,使 U形管两端的液面相平。
(3)A、B两图液体密度相同,A图探头深度小于B图,A图U形管高度差小于B图,因此说明当液体密度一定时,液体内部压强随着深度的增加而增大。
(4)保持探头的位置不变,只改变探头的方向,液体的密度和探头的深度都没有改变,因此探头处液体压强相等,U形管液面高度差不变。
(5)要探究液体压强与液体密度的关系,应使探头深度相同,液体的密度不同,应该选择B、C两图进行实验。
(6)U形管左右两侧水面的高度差为5cm,则橡皮管内气体的压强与管外大气压之差为
(7)保持乙图C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),根据可知容器底部所受液体压强变大,根据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变大。
(8)当橡皮膜变平时,盐水对其向下的压强与水对其向上的压强相等,当橡皮膜变平时,盐水对其向下的压强与水对其向上的压强相等,即,故
31.(2025·云南楚雄·三模)在探究“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,如图所示。
(1)比较甲、乙所示的实验现象,可以得出结论: ;比较乙、丙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.火车轨道铺设枕木
B.高层建筑“非承重墙”使用轻质(密度较小的)材料
(2)图丙中桌面对海绵的压强为,小刘将图丙中的小桌、砝码平放在表面平整的沙子上,静止时如图丁所示,桌面对沙子的压强为,则 (选填“<”“=”或“>”)。
(3)小梓用质地均匀的长方体物块A代替小桌进行探究,如图戊所示,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) 受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显 A
(2)=
(3)没有控制压力相同
【知识点】总结探究影响压力效果的实验结论、探究影响压力效果因素的实验装置和实验过程
【详解】(1)[1]由图可知,甲、乙图中的受力面积相同,乙图中压力大于甲图,乙图中海绵的凹陷程度大于甲,故可以得出结论:受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显。
[2]比较乙、丙所示实验的现象可以得出另一结论为压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
A.铁轨铺在枕木上,是为了在压力一定时,增大受力面积来减小铁轨对路基的压强,故A符合题意;
B.高层建筑“非承重墙”使用轻质(密度较小的)材料,因为质量较轻,不会对建筑物的承重造成压力,B不符合题意。
故选A。
(2)压强大小跟压力大小和受力面积大小有关,由图丙和图丁可知,两图中压力大小和受力面积相同,根据公式可知,两图中的压强相同,即
(3)要探究压力的作用效果与受力面积大小的关系,应保持压力大小不变,受力面积的大小不同,但小梓在实验中,改变受力面积的同时,也改变了压力的大小。
32.(2025·云南楚雄·二模)小明在海边游泳时,发现塑料泡沫板浮在水面上,石块却沉入水底。由此,他进行了有关浮力的实验探究。
(1)如图甲所示,用弹簧测力计测出石块的重力为 N。
(2)将石块缓慢浸入水中,弹簧测力计示数 ,石块浸没后,在触底之前,弹簧测力计示数 (前两空均填变化情况),说明浮力的大小与 有关,与 无关。
(3)将 相同的实心铜块和铝块分别浸没于水中,若发现它们所受的浮力大小 ,说明浮力的大小与物体密度无关。
(4)将一个两端蒙有橡皮膜的玻璃管,分别以如图乙、丙所示的方式浸没于水中,能反映浮力产生原因的是图 (选填“乙”或“丙”)。
【答案】(1)1.4
(2) 变小 不变 排开液体的体积 没入的深度
(3) 体积 相等
(4)丙
【知识点】液体压强的特点及其应用、探究浮力大小与浸在液体中的体积的关系、探究浮力大小与液体密度的关系
【详解】(1)用弹簧测力计测出石块的重力为1.4N。实验时需将石块静止悬挂,待测力计示数稳定后读数。
(2)[1]将石块缓慢浸入水中时,弹簧测力计示数变小,因为石块受到向上的浮力作用。
[2]石块浸没后,在触底之前,弹簧测力计示数不变,说明浮力大小不再变化。
[3]实验说明浮力的大小与排开液体的体积有关,因为浸入过程中排开水的体积逐渐增大。
[4]浸没后排开水的体积不变,浮力不变,说明浮力与没入的深度无关。
(3)[1]实验需要控制变量,将体积相同的实心铜块和铝块分别浸没于水中。
[2]若发现它们所受的浮力大小相等,说明浮力的大小与物体密度无关,因为排开水的体积相同。
(4)图丙能反映浮力产生原因。因为图丙中橡皮膜上下表面受到水的压力差产生了浮力,而图乙中两端压力平衡,不能体现浮力产生原理。
33.(2025·云南楚雄·二模)小明同学和他的组员利用U形管压强计探究液体压强与哪些因素有关。
(1)如图甲所示,从结构上来看,U形管压强计 (选填“是”或“不是”)连通器;实验前,小明用手指按压橡皮膜,发现U形管中的液面升降灵活,说明该装置 (选填“漏”或“不漏”)气。
(2)通过如图乙、丙所示的两次实验得出:在同种液体中,同一深度,液体内部向各个方向的压强 。
(3)通过如图 所示的两次实验得出:在同种液体中,液体压强随着深度的增加而增大。应用此结论可知,拦河大坝要做成 (选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状。
(4)同组的小红同学认为还有别的因素影响液体压强,她用几根一端封有橡皮薄膜的玻璃管进行另外的实验,如图戊所示,根据玻璃管下端薄膜鼓起的情况,可得结论:在液柱深度相同的条件下,液体压强的大小与液体的质量、重力、体积等无关,与 有关。
(5)对比这两种实验方案,老师认为 (选填“小明”或“小红”)的方案的准确性更高,理由是: 。
【答案】(1) 不是 不漏
(2)相等
(3) 乙、丁 上窄下宽
(4)液体密度
(5) 小明 小明所选用的U形管压强计有刻度可以进行定量比较
【知识点】探究液体压强的实验装置和步骤、探究液体压强的实验数据记录和结果分析
【详解】(1)[1]连通器一端与压强计的探头连接后,一端被封闭,不符合“上端开口,底部连通”这一特点,因此不是连通器。
[2]使用压强计前,用手指按压橡皮膜时,发现U形管液面升降灵活,说明该装置不漏气。
(2)如图乙、丙所示,保持金属盒在水中的深度不变,改变它的方向,液面高度差相等,由转换法可以初步得出结论:在同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强都相等。
(3)[1][2]由图乙和图丁可知,图丁中探头在水中的深度较大,液体压强较大,同种液体中,液体压强随液体深度的增加而增大,因此拦河大坝要做成上窄下宽的形状。
(4)图戊中,第二根管上段更粗,下段与第一根管粗细相同,两管中水的总深度相同,第二根管中液体的体积大,质量和重力较大,发现两管薄膜鼓起的程度相同,可得:液体压强的大小与液体的质量、重力、体积、管的粗细都无关;图戊中,第三根管和第四根管的液柱深度相等,因盐水密度大于水的密度,第三根管薄膜鼓起的程度较大,可知液体压强与液体的密度有关。
(5)[1][2]对比这两种实验方案,小明 的方案的准确性更高,原因是 U 形管压强计可通过液面高度差精确量化压强大小,而橡皮膜形变程度依赖肉眼观察,误差较大。
34.(2025·云南昆明·三模)据报道,蚊子口器刺入人体皮肤的力约为,蚊子口器半径约为。求:
(1)蚊子口器对皮肤产生的压强;
(2)若蚊子口器刺入人体皮肤的深度为1mm,在此过程中蚊子所做的功;
(3)蚊子口器对皮肤产生的压强相当于多少米深处水所产生的压强;()
【答案】(1)
(2)
(3)0.05m
【知识点】压强公式的简单应用、功的计算和估算、液体压强公式的简单应用
【详解】(1)蚊子口器对皮肤产生的压强
(2)若蚊子口器刺入人体皮肤的深度为1mm,在此过程中蚊子所做的功
(3)水所产生的压强等于蚊子口器对皮肤产生的压强,由得到水的深度
35.(2025·云南昆明·二模)如图所示,某科技小组设计了一种测量物体质量的“浮力秤”。取一带有秤盘的小桶,其底面积为20cm2,圆柱部分高为50cm,另取一只足够高的大桶,其底面积为50cm2(大桶厚度忽略不计),已知水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3。按下列步骤制作:
第一步:向大桶里倒入适量的水,将带有秤盘的小桶轻轻放入大桶中,小桶漂浮在水面时,水面与小桶上10cm刻度线齐平,在10cm处标记“0”g;
第二步:计算出“浮力秤”能称量的最大质量,在相应刻度线处标注最大称量值,再将两刻度等间距标注其它称量值,即完成了“浮力秤”的制作。求:
(1)未称量时小桶底部受到水的压强;
(2)带有秤盘的小桶重力;
(3)“浮力秤”最大能称量物体的质量;
(4)“浮力秤”达到最大称量值时,小桶相对于未称量时大桶下降的高度。
【答案】(1)
(2)2N
(3)800g
(4)24cm
【知识点】利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量、物体沉浮状态与浮力、重力和体积的关系、重力的计算与估算、液体压强公式的简单应用
【详解】(1)未称量时,小桶底部的在水中深度为10cm=0.1m,小桶底部受到水的压强
(2)小桶排开水的体积为
小桶漂浮在水中浮力等于总重力,则小桶的重力
(3)小桶最大排开水的体积为
小桶始终漂浮在水中,最大称量重力为
由重力的计算公式可知,“浮力秤”最大能称量物体的质量为
(4)液面上升的高度
小桶浸入深度变化
小桶下降的高度
36.(2025·云南昆明·三模)图甲是某饮水机自动注水装置的模型,底面积为的柱形水箱内装有质量为的水,一质量和体积不计的竖直硬细杆上端通过力传感器固定,下端与不吸水的、底面积为的实心长方体连接。打开水龙头,水箱中的水缓慢排出,细杆对力传感器作用力的大小随排出水的质量变化的关系如图乙所示,当排水质量为时,长方体刚好全部露出水面,由传感器控制开关开始注水。求:
(1)当排水质量为时,水箱内剩余水所受的重力;
(2)长方体A浸没时所受浮力;
(3)长方体的密度;
(4)上述排水过程中,当力传感器示数为时,水箱底部受到水的压强。
【答案】(1)20N
(2)10N
(3)
(4)
【知识点】利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量、密度公式的简单应用、重力的计算与估算、液体压强公式的简单应用
【详解】(1)排水质量为时,水箱内剩余水的质量为
则水箱内剩余水所受的重力
(2)当排水质量为时,长方体刚好全部露出水面,此时力传感器示数为2N,则A的重力为2N;长方体A浸没时,力传感器示数为8N,则所受浮力为
(3)长方体的体积为
则长方体的密度
(4)当力传感器示数为时,长方体所受浮力为
则长方体排开水的体积
则物体A浸入水中的深度为
长方体刚好全部露出水面时,水箱内剩余水的体积为
则物体A下表面到水箱底部的高度为
则当力传感器示数为时,水箱中水的深度为
则水箱底部受到水的压强
37.(2025·云南楚雄·二模)大国重器“奋斗者”号,在一次深潜作业中,成功从万米海底取回水下取样器,堪称“海底捞针”。在海水的高压下,深潜器上浮或下潜的原理与潜水艇不同,它通过电磁铁吸附大铁块及控制容器内铁砂数量实现下潜,若某次控制其总质量为时恰好能悬停于某一深度作业。请回答(海水密度近似取):
(1)深潜器在一万米深处受到海水的压强是多少?
(2)若深潜器载人舱舱盖面积为,在一万米深度它受到海水的压力是多少?
(3)悬浮时深潜器受到的浮力是多少?
【答案】(1)1×108Pa
(2)5×107N
(3)1.8×105N
【知识点】液体压强公式的简单应用、物体沉浮状态与浮力、重力和体积的关系、压强公式的简单应用
【详解】(1)深潜器在一万米深处受到海水的压强
(2)由可得,若深潜器载人舱舱盖面积为,在一万米深度它受到海水的压力
(3)深潜器悬浮在海水中,由物体的浮沉条件可知,此时它受到的浮力等于重力,即
38.(2025·云南曲靖·模拟预测)如图所示,有一个圆柱形容器,其底面积为300cm²,并且带有阀门K。容器中一开始存有深度为20cm的水。接下来,把一个棱长为10cm、质量为2.5kg的正方体M,用细绳悬挂着慢慢放入水中,放进去之后可以看到正方体M有的体积浸在水里。求:()
(1)正方体M的密度。
(2)在正方体M还未放入水中时,水对容器底部的压强。
(3)正方体M放入水中后,它所受到的浮力。
(4)已知细绳所能承受的最大拉力是20N,当把阀门K打开后,水会以6cm³/s的速度流出,那么打开阀门K后,经过多久细绳会断裂?
【答案】(1)
(2)
(3)8N
(4)
【知识点】液体压强公式的简单应用、利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量、密度公式的简单应用、二力或多力平衡问题
【详解】(1)正方体M体积为
正方体的密度
(2)在正方体M还未放入水中时,水对容器底部的压强
(3)由于用细绳悬挂放入水中,浸入水中的体积为
正方体受到的浮力
(4)绳子被拉断的瞬间,正方体M受到的浮力
此时正方体M浸没在水中的体积
正方体M底面积为
水面下降的高度
放出水的体积
打开阀门K后,到细绳断裂所用的时间
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四、力学
专题10 压强
1.(2025·云南·中考真题)【生活应用】2024年11月17日,我国建造的全球最先进的大洋钻探船“梦想”号正式入列,如图甲所示。它具备11000米超深水钻探能力,有望实现“打穿地壳,进入地球深部”的科学梦想。钻探船上高耸的井架控制钻杆作业,使钻头深入海底钻取岩心。
(1)“梦想”号钻探船上建有高耸的井架,出海执行任务时,要从大桥下通过。只要 (选填“空载”或“满载”)时能通过大桥,就能始终确保安全通行。
(2)求在水深5000m处海水对钻头的压强。取)
(3)科创小组估测井架质量为,井架与甲板接触面积为,求井架对甲板的压强。
(4)为了研究“梦想”号钻探船从桥下安全通行的高度问题,科创小组用两块相同的等腰梯形板材和三块长边均为的矩形板材,制作了如图乙所示的“启航”号实验船,板材不吸水且厚度不计。船底短边,船身高度,,船头竖立有旗杆。将船放入平静的湖水中进行实验,当装载货物时,吃水深度为。若桥离水面的高度,要实验船始终能安全通过此桥,求旗杆的最大高度。(货物高度始终低于旗杆顶部,)
一.压力与压强
2.(2025·云南·中考真题)如图所示的情景中,为了增大压强的是( )
A.安全锤的锤头做得很尖 B.背包的背带做得较宽
C.眼镜架上装有鼻托 D.铁轨铺在枕木上
3.(2022·云南·中考真题)如图是颇具名气的云南建水紫砂陶茶壶,壶盖上有一个小孔,小孔的作用是使壶内液面上方的压强 大气压强(选填“大于”“小于”或“等于”)。若茶壶和水的总质量为0.5kg,壶底与桌面的接触面积为5cm2,壶对水平桌面的压强为 Pa。
二.液体压强
4.(2024·云南·中考真题)实验小组用如图的装置探究“液体内部压强与哪些因素有关”。
(1)为使实验现象明显,U形管中的液体选择 的更好(选填“有色”或“无色”);
(2)在图甲中,固定探头在水中的深度,多次改变探头朝向,这是为了探究在同种液体内部的同一深度,液体向 的压强大小关系;
(3)比较甲、乙两图可知,在同种液体内部,深度越大,压强 。比较 两图可知,在液体内部的同一深度,液体的密度越大,压强越大。
三.大气压强
5.(2021·云南·中考真题)新冠肺炎疫情中使用负压救护车救治和转运感染者,“负压”就是通过技术手段使车内气压 外界气压,使新鲜空气流入车内,而车内被污染的空气通过无害化处理后排出,最大限度地减少医护人员与病人交叉感染。救护车疾驰而过,以路旁的树木为参照物,医护人员和患者都是 的。
四.流体压强与流速的关系
6.(2023·云南·中考真题)在第十四届中国国际航空航天博览会上,新闻媒体利用 波传输信号,直播航展飞行表演,让观众感受到了中国最尖端的航空航天和国防科技力量。飞机前进时机翼上方气体流速较大,压强较 ,机翼上下表面存在压强差,产生升力。
7.(2021·云南·中考真题)我国自主研发设计、制造的世界首台高温超导高速磁浮列车,设计时速620千米,合 m/s(结果保留整数)。列车进站时,车体附近气体流速快,压强 ,为避免候车乘客被“吸”向列车,乘客必须站在安全线以外的区域候车。
8.(2025·云南昆明·三模)如图所示,一个均匀的长方体置于桌面上,有露出桌面,它对桌面产生的压强为p。若沿虚线将它右边的部分截去,则剩下部分对桌面压强的说法正确的是( )
A.p B. C. D.
9.(2025·云南昆明·二模)在“小实验、小制作”活动中,小赵利用水、玻璃瓶和细玻璃管制成了一个多功能实验演示器。如图甲所示,玻璃瓶里装有一些红色的水,一根两端开口的细玻璃管穿过橡皮塞插入水中,盖紧瓶塞,向里面吹入适量的空气。关于该装置下列说法不正确的是( )
A.把甲图装置从1楼带至40楼时,发现玻璃管内液面会下降
B.如图乙,取一吸管,靠近玻璃管口,通过吸管向右吹气,发现玻璃管内液面上升
C.如图丙,将瓶内灌满水,塞紧塞子,用力挤压瓶子,玻璃管内液面上升,说明力可以改变物体的形状
D.将丙图装置玻璃瓶放入热水中,可观察到吸管中的液面上升
10.(2025·云南昆明·模拟预测)如图所示,两支完全相同的密度计漂浮在甲、乙两种液体中,静止时两液面相平。以下判断正确的是( )
A.密度计排开两种液体的体积相等
B.甲、乙两种液体的密度相等
C.两支密度计所受的浮力相等
D.甲、乙两种液体对容器底部的压强相等
11.(2025·云南昆明·一模)如图所示,下列与压强知识相关的实验,分析正确的是( )
A.甲图是帕斯卡裂桶实验,证明液体压强随深度的增加而减小
B.乙图中高压锅烹饪的原理是液体的沸点随着气压的增大而减小
C.丙图中,船闸利用了连通器原理
D.丁图是托里拆利实验,在教室内可以用水代替水银完成该实验
12.(2025·云南楚雄·一模)骑电动车戴头盔已成为市民的自觉行为习惯。下列说法正确的是( )
A.戴头盔骑行过程中,以头盔为参照物,人是运动的
B.白色的头盔能吸收各种色光
C.头盔的绑带做得较宽是为了增大压强
D.头盔用碳纤维制成,利用了该材料密度小、抗冲击力强的特性
13.(2025·云南昆明·一模)如图所示,关于下列物理现象的解释,错误的是( )
A.甲图钢笔吸墨水利用了大气压
B.乙图船闸利用了连通器原理
C.丙图侧壁开孔的饮料瓶装上水,水从孔中向外喷出,说明了水对瓶子侧壁有压强
D.丁图两船并排行驶,因为两船中间水的流速较小压强较小,所以船容易发生碰撞
14.(2025·云南曲靖·模拟预测)小明利用书桌上的平板观看足球比赛直播,下列说法正确的是( )
A.多个大功率用电器可以同时接在一个插座上工作
B.放在桌面上的放大镜对光有发散作用
C.平板电脑能无线上网是通过电磁波传递信息的
D.弧线球利用了流体流速大的位置压强大的原理
15.(2025·云南昆明·一模)质量为60kg的建筑工人用下图所示的滑轮组提升建材时,工人的脚与地面的接触面积共。他用竖直向下的拉力在15s内将重为480N的建材匀速提升了3m,每个滑轮重20N,不计滑轮摩擦和绳重,下列结论正确的是( )
A.工人拉动绳子的速度为0.2m/s B.工人对绳子拉力的功率为50W
C.此装置的机械效率为96% D.他对地面的压强为
16.(2025·云南大理·二模)一个底面积的不吸水圆柱体用细线拴在容器底部,不计重力的长方体薄壁容器底面积为,水面与圆柱体上表面恰好相平,水深,如图甲所示。现将水缓慢放出,圆柱体下表面受到的液体压强随容器中水的深度变化的图像如图乙所示,下列说法中正确的是( )
A.圆柱体密度为
B.放水前,圆柱体所受的浮力为
C.放水前,水对容器底部的压强为
D.若不放水,只剪断细线,待圆柱体静止后,水对容器底的压强减小了50Pa
17.(2025·云南昆明·一模)质量为的杯子,装入适量的水后放在水平的电子秤上,如图甲;接着把草莓轻放入水中,草莓漂浮,如图乙;然后用细针轻压草莓直至刚好浸没入水中,如图丙;水均未溢出,电子秤示数依次为、、,不计细针体积。下列判断正确的是( )
A.甲图中水对杯底的压力等于 B.乙图中草莓的质量为
C.丙图中草莓排开水的体积为 D.丙图中细针对草莓的压力为
18.(2025·云南楚雄·一模)将重为9N的正方体木块放入装满水的烧杯中,静止后木块漂浮且浸入水中的体积占总体积的四分之三,则下列判断正确的是( )
A.木块的密度为
B.放入木块前后,烧杯底受到水的压强不变
C.木块所受的浮力是9N
D.若要将木块全部浸入水中,需要对木块向下再施加3N的压力
19.(2025·云南大理·二模)关于图,下列说法正确的是( )
A.甲:轮船过船闸,是利用了连通器的原理
B.乙:铁轨下铺枕木,是为了增大受力面积而减小压强
C.丙:两个压紧的铅块能吊起钩码,是由于分子间有引力
D.丁:与头发摩擦后的梳子带电,说明摩擦过程创造了电荷
20.(2025·云南昆明·三模)研究表明,阳光照射到物体表面上时会产生一定的压强,其数值约为。科学家据此设想制造一个“太阳帆飞船”,在太空中利用太阳光的压力来推动它飞行。由于推力很小(火箭的推力以上),所以航天器不能从地面起飞,但在没有空气阻力存在的太空,这小小的推力仍然能为有足够帆面面积的太阳帆飞船提供一个力,使太阳帆飞船在天空中飞行。
(1)表示的意思是 ;
(2)若一个太阳帆飞船的正方形太阳帆的边长为200m,那么它受到的“光压力”为 N;
(3)此飞船在太空中是 (选填“加速飞行”或“匀速”)飞行;
(4)太阳帆飞船靠阳光漫游遥远的太空,它的优点是 。
21.(2025·云南昆明·三模)位于我国新疆天山东部南坡的吐鲁番盆地,其海拔最低点达到-154.31米。这个盆地是中国地势最低的区域,也是世界上少有的海拔为负值的地方之一。若在此做托里拆利实验,水银柱的高度 76cm,在此烧水,水的沸点是 100℃。(均选填“高于”“等于”或“小于”)
22.(2025·云南昆明·三模)如图所示,是证明大气有压力的实验:将水杯装满水,盖上硬纸片,倒置过来后硬纸片不掉下来,由此证明大气有压力。实验过程中水没有漏出,设当地的大气压强为一个标准大气压。那么倒置过来后水对杯子底部 (选填“有”或“没有”)压力,若杯子中水的深度是10cm,那么倒过来后杯子底部内外压强差为 Pa。
23.(2025·云南昆明·三模)穿救生衣可以使人漂浮于水面上,这是利用增大 来增大了浮力;汽车坠入水中后,不容易打开车门,这是因为水对车门产生了 。
24.(2025·云南楚雄·三模)据央视报道,中国计划做一面在月球飘动的旗帜,如图所示。科研人员正开展嫦娥七号科普载荷的研制工作,这个载荷的创意来自长沙的小学生们,它将和嫦娥七号探测器一同前往月球南极,尝试利用电磁场的相互作用实现旗帜在月球上飘扬。深空探测实验室未来技术研究院负责人介绍,我们知道在月球上是真空的,它没有大气,所以很难像地球上一样通过风力使旗帜飘扬。而小学生们的想法是什么呢?就是我们在旗帜的表面,布置闭合回路的导线,通入双向的正反方向的电流,通过电磁场的相互作用而使旗帜飘扬起来。如果计划顺利,这将是第一面在月球表面飘动的旗帜。期待!
(1)在月球上,旗帜无法通过风力飘扬,是因为月球上( )
A.没有物质 B.没有大气
C.温度过低 D.引力过小
(2)科研人员计划使旗帜在月球上飘动,是利用了 (选填“电磁感应现象”或“磁场对通电导线有力的作用”)的原理,旗帜飘动时把电能转化为 。
(3)若要改变旗帜飘动的方向,可采取的措施是 (写出一种即可)。
25.(2025·云南楚雄·二模)如图所示的是云南特产建水紫陶茶壶,壶盖上有一个小孔,这是为了使壶嘴和壶身形成 ,便于倒出壶中的茶水。若茶壶和水的总质量为0.5kg,壶底与桌面的接触面积为5cm2,壶对水平桌面的压强为 Pa。
26.(2025·云南大理·二模)历史上著名的马德堡半球实验证明了 的存在;端午节划龙舟时,运动员用桨向后划水,龙舟向前运动,说明力的作用是 的。
27.(2024·云南曲靖·三模)如图甲所示,桌子上有一个底面积为0.05m2的薄壁圆柱形容器,将一个质量为500g的密封的正方体空心铁盒子A放入水中时,有一半的体积露出水面,此时水深30cm。如图乙,用细线把盒子A拴在容器底部(细线的质量和体积不计),并在盒子A上放一小块磁铁B(VA=10VB),此时细线对盒子A的拉力为1N(g取10N/kg。ρ水=1.0×103 kg/m3)。
(1)盒子A的平均密度 (选填“大于”、“小于”或“等于”)水的密度。
(2)求甲图中水对容器底部的压强和压力。( )( )
(3)求磁铁B的密度。( )
28.(2025·云南昆明·三模)在研究液体压强的实验中,进行了如图1所示的操作:
(1)安装好U形管压强计并将其置于水平桌面上后,将探头置于 (选填“液体里”或“空气中”),观察左右两边玻璃管中的液面是否等高;
(2)图1甲、乙两图说明深度越深,液体压强越 ;
(3)图1 两图说明,液体压强与盛液体的容器 无关;
(4)图1甲、丙两图 (选填“能”或“不能”)说明密度越大,液体压强越大;
(5)在图1丙中,固定U形管压强计金属盒的橡皮膜在盐水中的深度,使金属盒上的橡皮膜处于向上、向下、向左、向右等方位,这是为了探究液体内部 压强特点。实验中细心的小明发现,在转动探头的过程中,压强计两臂的高度差并不完全相等,而是上下略有波动。进一步仔细观察,当探头从图2甲的情形转到图2乙或丙的情形时,高度差比大一小点;当探头从图2乙的情形转到图丙的情形时,高度差比小一小点。据此说明,造成这个微小波动的原因是 。
29.(2025·云南昆明·三模)小明和小红一起利用身边一个塑料瓶(质量可忽略不计)开展实践体验活动。
(1)小明将装满水的塑料瓶先后正放、倒放在相同的海绵上,如图甲、乙所示,他观察到海绵形变程度不同,则塑料瓶对海绵的压力 ,塑料瓶对海绵的压强 (两空均选填“大于”“等于”或“小于”),说明压力的作用效果与 有关;
(2)小明又在塑料瓶侧壁上下不同位置钻两个小孔,取下瓶盖,观察到水从小孔喷出的现象如图丙所示,此现象表明:同种液体内部压强的大小与液体的 有关。再次拧紧瓶盖,会看到小孔 (选填“继续”或“停止”)出水,这是因为 的存在;
(3)小红在一个开口塑料瓶侧壁上开了一个孔后并贴上橡皮膜并在瓶中装入水,然后将瓶子放入装有盐水的烧杯中,内外液面相平时,发现橡皮膜如图丁所示内凹,说明当深度相同时, 越大,液体压强越大;
(4)小明随后也找来一个敞口塑料瓶,剪去瓶底后蒙上橡皮膜,再次插入盛盐水的烧杯中,橡皮膜向上凹陷,若向塑料瓶内倒入酒精,直至橡皮膜变平,酒精液面将 瓶外盐水面(选填“高于”或“低于”)。
30.(2025·云南·三模)静静同学在探究液体压强的实验中,进行了如图所示的操作:
(1)压强计是通过U形管中液面的 来反映被测压强的大小的;
(2)在使用压强计前,发现U形管左右两侧的水面不在同一水平面,如图甲,为了使U形管左右两侧的水面相平,正确的调节方法是 ;
(3)分析图乙A、B两图的实验现象,得出的结论是: ;
(4)在图乙B中保持探头的位置不变,只改变探头的方向,U形管两液面的高度差将 (选填“变大”“不变”或“变小”);
(5)图乙中要探究液体压强与液体密度的关系,应选用 两图进行对比;
(6)图乙B中U形管左右两侧水面的高度差为5cm,则橡皮管内气体的压强与管外大气压之差为 Pa;
(7)保持图乙C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 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(8)聪明的静静想知道C图中的盐水密度是多少,于是设计了如图丙所示的实验装置。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。小明进行了如下操作:
a.在内部小容器内装入适量待测盐水,发现橡皮膜向下突出;
b.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Δh,请你写出盐水的密度表达式: (用含有h、Δh和的式子表示)。
31.(2025·云南楚雄·三模)在探究“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,如图所示。
(1)比较甲、乙所示的实验现象,可以得出结论: ;比较乙、丙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.火车轨道铺设枕木
B.高层建筑“非承重墙”使用轻质(密度较小的)材料
(2)图丙中桌面对海绵的压强为,小刘将图丙中的小桌、砝码平放在表面平整的沙子上,静止时如图丁所示,桌面对沙子的压强为,则 (选填“<”“=”或“>”)。
(3)小梓用质地均匀的长方体物块A代替小桌进行探究,如图戊所示,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: 。
32.(2025·云南楚雄·二模)小明在海边游泳时,发现塑料泡沫板浮在水面上,石块却沉入水底。由此,他进行了有关浮力的实验探究。
(1)如图甲所示,用弹簧测力计测出石块的重力为 N。
(2)将石块缓慢浸入水中,弹簧测力计示数 ,石块浸没后,在触底之前,弹簧测力计示数 (前两空均填变化情况),说明浮力的大小与 有关,与 无关。
(3)将 相同的实心铜块和铝块分别浸没于水中,若发现它们所受的浮力大小 ,说明浮力的大小与物体密度无关。
(4)将一个两端蒙有橡皮膜的玻璃管,分别以如图乙、丙所示的方式浸没于水中,能反映浮力产生原因的是图 (选填“乙”或“丙”)。
33.(2025·云南楚雄·二模)小明同学和他的组员利用U形管压强计探究液体压强与哪些因素有关。
(1)如图甲所示,从结构上来看,U形管压强计 (选填“是”或“不是”)连通器;实验前,小明用手指按压橡皮膜,发现U形管中的液面升降灵活,说明该装置 (选填“漏”或“不漏”)气。
(2)通过如图乙、丙所示的两次实验得出:在同种液体中,同一深度,液体内部向各个方向的压强 。
(3)通过如图 所示的两次实验得出:在同种液体中,液体压强随着深度的增加而增大。应用此结论可知,拦河大坝要做成 (选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状。
(4)同组的小红同学认为还有别的因素影响液体压强,她用几根一端封有橡皮薄膜的玻璃管进行另外的实验,如图戊所示,根据玻璃管下端薄膜鼓起的情况,可得结论:在液柱深度相同的条件下,液体压强的大小与液体的质量、重力、体积等无关,与 有关。
(5)对比这两种实验方案,老师认为 (选填“小明”或“小红”)的方案的准确性更高,理由是: 。
34.(2025·云南昆明·三模)据报道,蚊子口器刺入人体皮肤的力约为,蚊子口器半径约为。求:
(1)蚊子口器对皮肤产生的压强;
(2)若蚊子口器刺入人体皮肤的深度为1mm,在此过程中蚊子所做的功;
(3)蚊子口器对皮肤产生的压强相当于多少米深处水所产生的压强;()
35.(2025·云南昆明·二模)如图所示,某科技小组设计了一种测量物体质量的“浮力秤”。取一带有秤盘的小桶,其底面积为20cm2,圆柱部分高为50cm,另取一只足够高的大桶,其底面积为50cm2(大桶厚度忽略不计),已知水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3。按下列步骤制作:
第一步:向大桶里倒入适量的水,将带有秤盘的小桶轻轻放入大桶中,小桶漂浮在水面时,水面与小桶上10cm刻度线齐平,在10cm处标记“0”g;
第二步:计算出“浮力秤”能称量的最大质量,在相应刻度线处标注最大称量值,再将两刻度等间距标注其它称量值,即完成了“浮力秤”的制作。求:
(1)未称量时小桶底部受到水的压强;
(2)带有秤盘的小桶重力;
(3)“浮力秤”最大能称量物体的质量;
(4)“浮力秤”达到最大称量值时,小桶相对于未称量时大桶下降的高度。
36.(2025·云南昆明·三模)图甲是某饮水机自动注水装置的模型,底面积为的柱形水箱内装有质量为的水,一质量和体积不计的竖直硬细杆上端通过力传感器固定,下端与不吸水的、底面积为的实心长方体连接。打开水龙头,水箱中的水缓慢排出,细杆对力传感器作用力的大小随排出水的质量变化的关系如图乙所示,当排水质量为时,长方体刚好全部露出水面,由传感器控制开关开始注水。求:
(1)当排水质量为时,水箱内剩余水所受的重力;
(2)长方体A浸没时所受浮力;
(3)长方体的密度;
(4)上述排水过程中,当力传感器示数为时,水箱底部受到水的压强。
37.(2025·云南楚雄·二模)大国重器“奋斗者”号,在一次深潜作业中,成功从万米海底取回水下取样器,堪称“海底捞针”。在海水的高压下,深潜器上浮或下潜的原理与潜水艇不同,它通过电磁铁吸附大铁块及控制容器内铁砂数量实现下潜,若某次控制其总质量为时恰好能悬停于某一深度作业。请回答(海水密度近似取):
(1)深潜器在一万米深处受到海水的压强是多少?
(2)若深潜器载人舱舱盖面积为,在一万米深度它受到海水的压力是多少?
(3)悬浮时深潜器受到的浮力是多少?
38.(2025·云南曲靖·模拟预测)如图所示,有一个圆柱形容器,其底面积为300cm²,并且带有阀门K。容器中一开始存有深度为20cm的水。接下来,把一个棱长为10cm、质量为2.5kg的正方体M,用细绳悬挂着慢慢放入水中,放进去之后可以看到正方体M有的体积浸在水里。求:()
(1)正方体M的密度。
(2)在正方体M还未放入水中时,水对容器底部的压强。
(3)正方体M放入水中后,它所受到的浮力。
(4)已知细绳所能承受的最大拉力是20N,当把阀门K打开后,水会以6cm³/s的速度流出,那么打开阀门K后,经过多久细绳会断裂?
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