内容正文:
专题09 压强
一、填空题
1.(2025 安徽)图示为航行中的水翼船,其下部装有上表面凸起、下表面平直的水翼,类似飞机机翼。当船在水中高速航行时,水翼会获得升力,这是由于相对于水翼下方,水翼上方水流的流速 ,压强小。
【答案】大
【解析】本题考查流体压强与流速的关系。流体在流速大的地方压强较小。船在水中高速行驶时,水翼上表面凸起,水流速度大,压强小,水翼下表面平直,水流速度小,压强大,因此在水翼的上下表面存在向上的压强差,水翼便获得升力。
2.(2024 安徽)在高铁站的站台上,离站台边缘一定距离的地方标有一条安全线(如图所示),所有乘客都必须站在安全线以外的区域候车。这是因为当列车驶过时,列车附近的空气流速大,压强 ,若越过安全线,即使与列车保持一定的距离,也是非常危险的。
【答案】小
【解析】本题考查流体压强与流速的关系。当列车驶进站台时,会使人和列车之间的空气流动速度加快,根据流体压强与流速的关系可知,列车附近的空气流速大,压强小。
3.(2023安徽)“奋斗者号”深潜器创造了我国载人深潜的新纪录。当“奋斗者号”潜至海面下10 000 m深处时,其外部0.1 m2的水平舱面上所受的海水压力约为________N。(海水密度近似为1×103 kg/m3)
【答案】1×107
【解析】本题考查液体压强及压力的计算。“奋斗者号”潜至海面下10 000 m深处时,受到的液体压强p=ρ海水gh=1×103 kg/m3×10 N/kg×10 000 m=1×108 Pa;“奋斗者号”外部0.1 m2的水平舱面上受到的海水压力F=pS=1×108 Pa×0.1 m2=1×107 N。
4.(2021安徽)在某星球表面,物体所受重力与质量的比值约为3.8 N/kg,大气压约为760 Pa。假设能在该星球表面用水做托里拆利实验,如图所示,水的密度为1.0×103 kg/m3,则经实验测出的h约为
m。
【答案】0.2
【解析】本题考查液体压强公式的应用。由p=ρgh得h===0.2 m。
5.(2020安徽).如图所示,把纸条放在嘴边,用力沿纸条上方向前吹气,会发现纸条向上飘动。这是因为________,从而推动纸条向上运动。
【答案】纸条上方气体流速大,气体压强小
【解析】由图可以看出,吹气时纸条上方空气流速大,压强变小,下方的空气流速不变,压强不变,纸条下方受到的向上的压强大于纸条上方向下的压强,故纸条在压强差的作用下飘起来。
6.(2017安徽)如图所示,将一把薄木尺的长度用多层报纸紧密地覆盖在水平桌面上,已知报纸的上表面积为0.25m2,则大气对报纸上表面的压力为 N;在木尺右端快速施加竖直向下的力F,要将报纸掀开,则力F至少为 N(假设报纸对木尺的压力全部作用在木尺的最左端,大气压取1.0×105pa,报纸和薄木尺的重力忽略不计)。
【答案】2.5×104 1.25×104
【解析】由压强p=可得,大气对报纸上表面的压力F0=p0S=1.0×105 Pa×0.25 m2=2.5×104 N;设木尺的长度为L,根据杠杆的平衡条件可得F0×L=F×L,解得F=1.25×104 N。
二、选择题
7.(2018安徽)下列说法正确的是( )
A. 物体运动的速度越大,其惯性越大
B. 太阳能电池是把太阳能转化为电能的装置
C. 滑动摩擦力的大小与接触面的大小有关
D. 在液体中,流速越大的位置,压强越大
【答案】B
【解析】惯性的大小只与物体的质量有关,与物体的运动速度无关,故A错误;太阳能电池可以将太阳能转化为电能,故B正确;滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,与接触面的大小无关,故C错误;液体的压强与流速的关系:流速越大的位置压强越小,故D错误。
三、实验题
8.(2024 安徽)小亮同学用图甲所示的装置探究液体压强与哪些因素有关,容器中间用隔板分成左右两部分,隔板下部用薄橡皮膜封闭一个圆孔,橡皮膜两侧压强不同时橡皮膜的形状发生改变。
(1)将同种液体倒入容器左右两边,右侧液面高于左侧,观察到橡皮膜的形状如图乙所示。将A、B两种不同的液体(ρA<ρB)分别倒入容器左右两边,使左右两侧的液面相平,观察到橡皮膜的形状如图丙所示。
①由图乙可初步得出:同种液体中,深度越大,压强越大;
②由图丙可初步得出:深度相同时,液体的密度越大,压强越 。
(2)若将C、D两种不同的液体分别倒入容器左右两边,倒入液体的深度如图丁所示,发现橡皮膜的形状几乎没有变化。由此可知两种液体的密度大小关系为ρC ρD(选填“>”“=”或“<”)。
【答案】(1)大 (2)<
【解析】本题考查影响液体压强大小的因素。(1)在容器的左右两侧加入两种不同液体后如题图丙,橡皮膜向左凸起,说明右侧液体对橡皮膜的压强较大,由左右两侧液体的深度相同,密度不同(ρA<ρB)可知,液体的密度越大,压强越大。(2)若将C、D两种不同的液体分别倒入容器左右两边,倒入液体的深度如题图丁所示,发现橡皮膜的形状几乎没有变化,则两液体对橡皮膜的压强相同,由(1)问结论可得,深度小,其密度大,故ρC<ρD。
9.(2022安徽)为探究液体压强与哪些因素有关,取一个空的透明塑料瓶,在瓶口扎上橡皮膜,将塑料瓶浸在液体中,橡皮膜向瓶内凹进得越多,表明液体的压强越大。
(1)将塑料瓶竖直地浸入水中,第一次瓶口朝上(如图甲),第二次瓶口朝下(如图乙),两次塑料瓶在水里的位置相同。图乙中的橡皮膜凹进得更多,则可得到的实验结论是同种液体中, ,液体的压强越大;
(2)若用体积相同的酒精(ρ酒精<ρ水)进行实验,如图丙所示,塑料瓶在酒精里的位置与图乙相同,则图
(选填“乙”或“丙”)中的橡皮膜凹进得更多。
【答案】(1)深度越深(或深度越大) (2)乙
【解析】本题考查液体压强的特点。(1)瓶口朝下时,浸入液体的深度大,橡皮膜凹得更明显,说明在液体密度一定时,深度越深,液体的压强越大;(2)若用体积相同的水和酒精(ρ酒精<ρ水)进行实验,橡皮膜的深度相同时,根据p=ρgh可知,橡皮膜在水中受到的压强更大,所以题图乙中的橡皮膜凹进得更多。
四、计算题
10.(2025 安徽)某兴趣小组要测量一实心圆柱体(不吸水且不溶于水)的密度,进行了如下操作:用一根不可伸长的细线将圆柱体竖直悬挂在铁架台上并保持静止,将一盛有水的柱形容器放在水平升降台上,容器和升降台整体安放在圆柱体的正下方,使容器内的水面与圆柱体下表面恰好不接触,测得容器内水的深度为h1=10 cm,如图所示;缓慢调节升降台使细线恰好伸直且无拉力,测得容器上升的高度为h2=8 cm,整个过程没有水溢出,圆柱体始终处于竖直状态。已知圆柱体的高为H=20 cm,圆柱体与容器的底面积之比为S1∶S2=1∶3,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,不计容器壁厚度。求:
(1)调节升降台前水对容器底部的压强p;
(2)调节升降台后圆柱体浸入水中的深度h;
(3)圆柱体的密度ρ。
【答案】(1)1.0×103Pa (2)12cm (3)0.6×103kg/m3
【解析】(1)调节升降台前水对容器底部的压强p=ρ水gh1=1.0×103Pa。
(2)缓慢调节升降台后使细线恰好伸直且无拉力,故圆柱体的位置始终不变。
由水的体积不变可得S2h2=(S2-S1)h
所以圆柱体浸人水中的深度h=12cm
(3)圆柱体处于漂浮状态,所以F浮=G
由阿基米德原理得F浮=ρ水gS1h
因为G=mg,V=S1H
所以圆柱体的密度0.6×103kg/m3
11.(2019安徽)将底面积S=3×10-3m2高h=0.1m的铝制圆柱体,轻轻地放人水槽中,使它静止于水槽底部,如图所示(圆柱体的底部与水槽的底部不密合),此时槽中水深=0.05m(已知ρ铝=2.7×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3.g取l0N/kg)。求:
(1)水对圆柱体底部压强P1;
(2)圆柱体受到的浮力F浮;
(3)圆柱体对水槽底部的压强P2。
【答案】解:(1)p1=ρ水gh1=500 Pa
(2)F浮=p1S=1.5 N
(3)圆柱体的重力G铝=m铝g=ρ铝V铝g=ρ铝Shg=8.1 N
圆柱体对水槽底部的压力大小为F=G铝-F浮=6.6 N
所以有p2==2.2×103 Pa
12.(2016安徽)理论上分析:浸在液体中的物体受到的浮力就是液体对物体表面压力的合力。如图所示,一个底面积为S,高为h的长方体浸没在密度为ρ的液体中。
(1)分析该物体侧面所受液体压力的合力F合1;
(2)求出该物体底面所受液体压力的合力F合2;
(3)结合以上结果,说明该埋论分析与阿基米德原埋的表述是一致的。
【答案】解:(1)以长方体的左右侧面为例,两侧面所处液体的深度相等,所以根据p=ρ液gh可知,左右两侧面受到液体的压强相等,即
p左=p右
又两侧面面积相等,根据F=pS可知两侧面受到液体的压力相等,即
F左=F右
所以长方体左右两侧面所受液体压力的合力为0,同理可知,其前后两个侧面受到的合力也为0,所以
F合1=0
(2)由液体压强公式p=ρ液gh及F=pS可得
F下=p下S=ρ液h1gS,F上=p上S=ρ液h2gS
物体底面所受液体压力的合力
F合2=F下-F上=ρ液h1gS-ρ液h2gS=ρ液gSh
(3)由(1)可知,长方形物体浸没在液体中时,它的侧面受到的各个方向液体的压力相互平衡,即可以相互抵消掉。由(2)可知,V=V排,m排=ρ液V排,则F浮=ρ液gSh=ρ液gV=ρ液gV排=m排g=G排,即浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体的重力,这与阿基米德原理的表述是一致的。
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