内容正文:
专题06 压强(期末复习讲义)
知识点01 压强
一. 压力
1. 定义: 垂直 作用在物体表面上的力叫压力。
2. 三要素
①方向: 垂直 于被压物体的表面,并不一定竖直向下,如图.
②大小: 当物体静止放在水平面上且竖直方向上除重力和支持力外不受其他力时, 物体对水平面的压力大小 等于 物体的重力大小。
(注意:压力大小不一定等于重力)
③作用点:在接触面上。
3. 作用效果: 跟 压力大小 和 受力面积大小 有关, 探究时采用 控制变量 法。
二. 压强
1. 压强及其单位: 物理学中, 把物体表面受到的 压力 与 受力面积 的比, 叫做压强。
2. 如果用 F 表示压力, S 表示受力面积, p 表示压强,则表达式为 。
3. 在国际单位制中, 力的单位是 N , 面积的单位是 m2 , 压强的单位就是 N/m2 。压强的单位有一个专门的名称叫做 帕斯卡 , 简称 帕 , 符号是 Pa
三、增大或减小压强的措施
1.增大压强的方法:①压力一定, 减小 受力面积;②受力面积一定, 增大 压力。
2 减小压强的办法:①压力一定, 增大 受力面积; ② 受力面积 一定,减小压力
知识点02 液体压强
1. 由于液体受到 重 力的作用, 所以对容器底部有压强; 由于液体具有 流动 性, 所以液体内部向各个方向都有压强。
2. 液体内部压强大小的特点: 在液体内部的同一深度, 向各个方向的压强 相等 ; 在液体的密度相同时, 深度越深, 压强越 大 ; 在深度相同时, 液体的密度越大, 压强越 大 。
3.液体压强的计算公式: p = p gh 。
变形式:求深度 h = ;求液体的密度。
4. 测量液体内部压强的仪器叫 压强计 。U 形管两侧液面 高度差 的大小反映了液体内部压强的大小。
5. 连通器定义:上端 开口 、下端 连通 的容器。
特点:当连通器里的同种液体 静止 时,连通器各部分中的液面高度总是 相平的 。
知识点03 大气压强
1. 由于空气具有 重 力,且空气具有 流动性 ,故大气内部存在压强。大气压强简称为 大气压 或 气压 。
2. 意大利科学家 托里拆利 最早测出大气压的值为 760 mm 水银柱产生的压强, 通常把这样大小的大气压叫做标准大气压,其数值是 1.013 × 105 Pa。在粗略计算中,可取 1.0 × 105 Pa。
3 . 大气压随高度的增加而 减小 ; 在海拔 3000m 以内, 大约每升高 10m, 大气压减小100Pa,测量大气压的仪器叫做 气压计 。
知识点04流体压强与流速的关系
1. 物理学中把具有 流动性 的液体和气体统称为流体。流体的压强大小与流速有关,流速越 大 的位置压强越小
2. 飞机能够升空, 秘密在于飞机机翼的上方空气流速比下方的空气流速 大 , 因此机翼上方气体压强比下方的压强 小 ,这样机翼上、下表面的 压力差 使飞机获得升力。
题型一 压强的定义和计算
【典例】压强是表示压力产生的 的物理量,拖拉机的履带每一节都有一二条凸起的棱的钢板,棱能 对地面的压强,钢板能 对地面的压强。因此该拖拉机在泥地中行驶时既不易打滑,又不易陷进泥中。(后两空选填“增大”或“减小”)
【变式1】我校用的物理校本的最后一页是95页,则这本校本平放在桌子上,对桌面的压强约( )
A.50Pa B.95Pa C.200Pa D.500Pa
【变式2】如图所示,底面积相同的实心圆柱体A、B放在水平面上,高度之比,对地面的压强之比,则下列比值不正确的是( )
A.它们的密度之比
B.它们的体积之比
C.它们的质量之比
D.它们对地面的压力之比
题型二 压强大小的比较
【典例】如图所示,上下两手指均用力,将铅笔挤压在两手指间静止不动,下面手指感觉更疼.下列说法正确的是( )
A.上手指对铅笔的压力小于下手指对铅笔的压力
B.上手指对铅笔的压力大于下手指对铅笔的压力
C.上手指对铅笔的压强等于下手指对铅笔的压强
D.上手指对铅笔的压强大于下手指对铅笔的压强
【变式1】如图所示,用拇指和食指按压一支铅笔的两端,拇指和食指受到的压力分别为和,则 ;受到的压强分别为和,则 (两空均选填“”、“”或“”);若,笔尖的面积为,则= 。
【变式2】底面积为0.01m2、重10N的长方体放置在地面上,如图所示,沿竖直方向切割,将它分为A、B两块,若,则A,B两物体对水平桌面的压力之比为 ,压强之比为 。
题型三 液体压强
【典例】小明用吸管将三个相同的空塑料瓶A、B、C的底部连接起来,组成如图所示的容器,其中A、C两瓶开口,瓶B拧紧瓶盖。此自制容器中,瓶A与瓶 (选填“B”或“C”)构成连通器。现将瓶C注满水,则A、B两瓶中的水面情况是 (选填“瓶A中的高”“瓶B中的高”或“相平”)。
【变式1】如图所示,容器中盛有水,容器底受到的水的压强为 Pa;若换装另一种密度为的液体,则此时B点受到的液体的压强大小为 Pa。(g取)
[2]由图可知B点的深度为,则换装另一种密度为的液体时,B点受到的液体压强大小为。
【变式2】“奋斗者”号潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,创造了中国载人深潜新纪录,标志着我国在载人深潜领域达到世界领先水平。这激发了小钟同学探究液体内部压强的兴趣,他进行了如图的操作。
(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”)一些的能更好地对比实验现象;
(2)从结构来看,正常使用的U形管压强计 (选填“是”或“不是”)连通器;
(3)实验前,小钟没有按压橡皮膜时,U形管两侧液面就存在高度差,如图甲所示,接下来的操作是 ,使U形管左右两侧的水面相平。
(4)分析乙、丙两图的实验现象,初步得出的结论是:在同种液体中,液体压强的大小随液体深度的增加而 (选填“增加”“减小”或“不变”),这一知识在生活应用有 。
题型四 大气压强
【典例】如图所示的是活塞式抽水机结构示意图,如果活塞和圆筒之间出现漏气现象,反复提压手柄的过程中,下列说法正确的是( )
A.可以抽水,抽水速度比原来慢
B.可以抽水,抽水速度和原来相同
C.可以抽水,只能抽出一点点水
D.不能抽水
【变式1】如图是“观察水的沸腾”实验,水正在沸腾,下列说法错误的是( )
A.沸腾时,烧杯中不停地冒出“白气”,这些“白气”是水蒸气
B.气泡上升过程中,气泡下表面受到水的压强变小
C.由实验现象可知,实验时的大气压小于一标准大气压
D.水要保持沸腾,需要继续加热
【变式2】我们身边看似“轻”的空气,其实蕴含着巨大的力量。以下事例,没有直接利用大气压强的是( )
A.吸盘挂钩被“吸”在墙上 B.用吸管喝饮料
C.拔火罐 D.用注射器注射
题型五 流体压强与流速的关系
【典例】图所示实例中,主要利用大气压工作的是( )
A.用回水管的“水封”阻隔臭气
B.用注射器吸取药液
C.用吸盘搬运玻璃
D.对准漏斗口用力向下吹气,乒乓球不掉下来
【变式1】如下图所示,三节直径不同的塑料管a、b、c连接在一起(a管直径最大,c管直径最小),然后与吹风机相通。将三个气体压强传感器分别放入管内,将传感器与计算机相连,从计算机上就可以读出三个位置的气体的压强值。图中显示器显示的是压强与时间的关系图像。当吹风机吹气时,下列说法正确的是( )
A.a塑料管中气体流速最快,气体压强最大,对应图中曲线1
B.c塑料管中气体流速最慢,气体压强最大,对应图中曲线3
C.吹风过程中,三节塑料管中的气体流速相同
D.时,吹风机不工作,a、b、c三节塑料管中气体压强传感器测量的是大气压强
【变式2】有一辆小轿车重1200N,受到的牵引力是200N,车在水平地面上做匀速直线运动车受到的阻力是 N;当车逐渐加速时,地面对车的支持力将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。有些跑车为了提高“抓地力”在车尾安装了一种“气流偏导器”,其外形应选用图乙中的 (选填“A”或“B”)
期末基础通关练(测试时间:10分钟)
1.下列图片所示的生活用具的设计中,为了减小压强的是( )
A.篆刻刀的刀刃 B.订书机的手柄
C.吸管的尖端 D.切蛋器的钢丝
2.下列现象可以用流体压强与流速关系的知识解释的是( )
A.硬纸板不掉下来 B.吸盘挂钩
C.用吸管吸饮料 D.飞机起飞
3.如图所示,活塞式抽水机的压柄的A端被压到最低。根据你的观察和思考,关于活塞式抽水机的出水口位置的几种说法,正确的是( )
A.只能在活塞的上方
B.只能在活塞的下方
C.可在活塞的上方或下方
D.可以与进水口合二为一
4.下列与压强有关的生产生活实例的说法,错误的是( )
A.甲图是青藏高原边防战士用高压锅煮面条,是因为海拔越高,大气压越大
B.乙图是生活中下水管道的地漏利用了连通器的原理
C.丙图是水电站大坝的坝体横截面上窄下宽,是因为坝底受到水的压强大
D.丁图是用真空吸盘搬运沉重的钢板是利用大气压来完成的
5.如图所示的实例中,与刀磨得很锋利目的相同的是( )
A.“嫦娥六号”着陆架下方安装圆盘形“脚”
B.破窗锤锤头很尖
C.图钉上有钉帽
D.滑雪板与雪地接触面积较大
期末重难突破练(测试时间:10分钟)
6.把两端开口的薄壁玻璃管的下方用一个薄塑料片托住(塑料片的质量和厚度不计),放入水面下一定深度,玻璃管的横截面积为,塑料片的横截面积为,然后往管内缓慢倒入密度为的煤油40g,此时塑料片恰好开始下沉。下列说法错误的是(,g取10N/kg)( )
A.玻璃管在水中的深度为10cm
B.倒入煤油前水对塑料片的压强为800Pa
C.倒入煤油前水对塑料片底部的压力为0.5N
D.玻璃管内外液面的高度差为2.5cm
7.2025年1月5日,山东省首个跨省环线高铁列车开通,鲁豫进入高铁“圈时代”。下列说法正确的是( )
A.匀速行驶的高铁列车转弯时运动状态不变
B.高铁列车轨道下方铺放枕木,是为了增大压强
C.候车时乘客要站在安全黄线以外,是为了避免流速大压强大造成的危险
D.行李架上的行李箱受到的重力与行李架对行李箱的支持力是一对平衡力
8.用微小压强计“探究液体内部的压强”实验中,烧杯中装有相同的水,实验现象如图所示。下列说法正确的是( )
A.组装微小压强计时出现液面高度差,不必调整,可用它直接实验
B.比较乙、丁两图,可得出结论:在同种液体中,深度越深压强越大
C.比较甲、乙、丙三图,同一深度液体内部向各个方向的压强不相等
D.图中的实验现象能得出:同一深度,液体密度越大,液体压强越大
9.如图所示,用1m长玻璃管做托里拆利实验,测得此时的大气压强等于 mm高水银柱所产生的压强;若将玻璃管向上提升一点,移动玻璃管的过程中不漏气,水银柱高度将 (选填“升高”“不变”或“降低”);若将此装置从山下拿到山上做实验,测量的大气压将 (选填“变小”“不变”或“变大”)。
10.某兴趣小组利用下列图片所示的器材,探究“液体压强跟哪些因素有关”。
(1)实验前,利用U形管、橡皮管、扎紧橡皮膜的探头、红墨水等组装成压强计,放在空气中静止后,发现U形管两边的液面出现图甲所示的情景,接下来正确的调节方法是________(填字母)。
A.将U形管右侧高出部分的液体倒出
B.向U形管中继续盛装液体
C.取下橡皮管,重新进行安装
(2)压强计是通过U形管两侧液面的 来显示橡皮膜所受压强大小的仪器。
(3)比较图 两个实验,可探究液体的压强与液体深度的关系,这种实验研究方法是 法,依据得出的结论,拦河大坝要做成 (选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状。
(4)某次实验测得压强计中U形管左右两侧液面的高度差为8cm,则U形管左右两侧液面产生的压强差为 Pa。(,g取)
(5)利用图戊所示的实验器材进行拓展实验:容器中间用隔板分成A、B两部分,隔板底部有一个小圆孔(用C表示),用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时,其形状会发生改变。如图己,在A中盛水,测得深度为12cm,在B中盛某种液体,测得深度为15cm,此时C处橡皮膜形状刚好不改变,则B中液体的密
度 。()
期末综合拓展练(测试时间:15分钟)
11.新疆的冬日,道路常常被积雪覆盖,为了确保行车安全,许多车主会给汽车换上雪地胎,请利用所学知识回答以下问题。
(1)雪地胎表面花纹更深更复杂,这是因为在压力一定时,接触面越 ,摩擦力越大,从而提高行车的安全性;
(2)当汽车在雪地上匀速直线行驶时,汽车所受牵引力和阻力是一对 ,汽车轮胎对雪地施加一个向后的力,同时,雪地会对轮胎施加一个向前的力,这表明力的作用是 的。
(3)已知一辆小型汽车质量为1t,轮胎和地面接触的总面积约为1000cm2,更换雪地胎后,汽车总质量增加20kg,与地面的接触面积增大20%,则更换雪地胎后汽车静止时对地面的压强是多少?
12.“绿色出行,低碳生活”。新能源汽车因环保、节能、高效等优势,成为人们日常使用的重要交通工具。如图是国内某型号的新能源汽车,满载时的总质量为,四个轮胎的着地面积是,在平直公路上以一定速度匀速行驶时阻力是总重力的0.05倍。取求满载时:
(1)乘车时需要系好安全带,这是因为突然刹车时,人由于 会继续向前运动,身体会前倾。系好安全带后,安全带会对人施加一个拉力,防止人摔倒受伤。此时安全带对人施加拉力的作用效果主要是 。
(2)汽车匀速行驶时的牵引力;
(3)该车静止在水平地面上时对地面的压强。
13.如图是一台火灾现场侦察、灭火的消防机器人,其质量为600kg,履带与地面接触的总面积为,以2m/s的速度在水平地面沿直线匀速前进了160m。
(1)消防机器人所受重力的方向是 ;
(2)消防机器人通过160m的路程所用时间是多少?
(3)消防机器人静止在水平地面时,对地面产生的压强有多大?
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专题06 压强(期末复习讲义)
知识点01 压强
一. 压力
1. 定义: 垂直 作用在物体表面上的力叫压力。
2. 三要素
①方向: 垂直 于被压物体的表面,并不一定竖直向下,如图.
②大小: 当物体静止放在水平面上且竖直方向上除重力和支持力外不受其他力时, 物体对水平面的压力大小 等于 物体的重力大小。
(注意:压力大小不一定等于重力)
③作用点:在接触面上。
3. 作用效果: 跟 压力大小 和 受力面积大小 有关, 探究时采用 控制变量 法。
二. 压强
1. 压强及其单位: 物理学中, 把物体表面受到的 压力 与 受力面积 的比, 叫做压强。
2. 如果用 F 表示压力, S 表示受力面积, p 表示压强,则表达式为 。
3. 在国际单位制中, 力的单位是 N , 面积的单位是 m2 , 压强的单位就是 N/m2 。压强的单位有一个专门的名称叫做 帕斯卡 , 简称 帕 , 符号是 Pa
三、增大或减小压强的措施
1.增大压强的方法:①压力一定, 减小 受力面积;②受力面积一定, 增大 压力。
2 减小压强的办法:①压力一定, 增大 受力面积; ② 受力面积 一定,减小压力
知识点02 液体压强
1. 由于液体受到 重 力的作用, 所以对容器底部有压强; 由于液体具有 流动 性, 所以液体内部向各个方向都有压强。
2. 液体内部压强大小的特点: 在液体内部的同一深度, 向各个方向的压强 相等 ; 在液体的密度相同时, 深度越深, 压强越 大 ; 在深度相同时, 液体的密度越大, 压强越 大 。
3.液体压强的计算公式: p = p gh 。
变形式:求深度 h = ;求液体的密度。
4. 测量液体内部压强的仪器叫 压强计 。U 形管两侧液面 高度差 的大小反映了液体内部压强的大小。
5. 连通器定义:上端 开口 、下端 连通 的容器。
特点:当连通器里的同种液体 静止 时,连通器各部分中的液面高度总是 相平的 。
知识点03 大气压强
1. 由于空气具有 重 力,且空气具有 流动性 ,故大气内部存在压强。大气压强简称为 大气压 或 气压 。
2. 意大利科学家 托里拆利 最早测出大气压的值为 760 mm 水银柱产生的压强, 通常把这样大小的大气压叫做标准大气压,其数值是 1.013 × 105 Pa。在粗略计算中,可取 1.0 × 105 Pa。
3 . 大气压随高度的增加而 减小 ; 在海拔 3000m 以内, 大约每升高 10m, 大气压减小100Pa,测量大气压的仪器叫做 气压计 。
知识点04流体压强与流速的关系
1. 物理学中把具有 流动性 的液体和气体统称为流体。流体的压强大小与流速有关,流速越 大 的位置压强越小
2. 飞机能够升空, 秘密在于飞机机翼的上方空气流速比下方的空气流速 大 , 因此机翼上方气体压强比下方的压强 小 ,这样机翼上、下表面的 压力差 使飞机获得升力。
题型一 压强的定义和计算
【典例】压强是表示压力产生的 的物理量,拖拉机的履带每一节都有一二条凸起的棱的钢板,棱能 对地面的压强,钢板能 对地面的压强。因此该拖拉机在泥地中行驶时既不易打滑,又不易陷进泥中。(后两空选填“增大”或“减小”)
【答案】 作用效果 增大 减小
【详解】[1]物体单位面积上受到的压力越大,压力的作用效果越明显,产生的压强越大,故压强是表示压力产生的作用效果的物理量。
[2][3]拖拉机对地面的压力不变,拖拉机的履带上凸起的棱减小了拖拉机与地面的受力面积,故增大对地面的压强,防止拖拉机打滑;宽而平的钢板底面积较大,增大了拖拉机与地面的受力面积,故减小对地面的压强,防止拖拉机陷进泥中。
【变式1】我校用的物理校本的最后一页是95页,则这本校本平放在桌子上,对桌面的压强约( )
A.50Pa B.95Pa C.200Pa D.500Pa
【答案】A
【详解】常见课本每张纸质量约4g(A4大小80g/m² 左右,但校本可能小一点,取近似)。48张纸质量
封面封底较重,假设共100g。
总质量
重量
校本尺寸大约18cm×26cm(比A4 小)
则压强
由于是估测,接近即可,故A符合题意,BCD不符合题意
故选 A。
【变式2】如图所示,底面积相同的实心圆柱体A、B放在水平面上,高度之比,对地面的压强之比,则下列比值不正确的是( )
A.它们的密度之比
B.它们的体积之比
C.它们的质量之比
D.它们对地面的压力之比
【答案】AD
【详解】已知两圆柱体底面积相同,高度之比,由体积公式可知,体积之比
两圆柱体对地面的压强之比,由可知,它们对地面的压力之比
圆柱体在地面上静止,受力平衡,圆柱体的重力等于它对地面的压力,即
由,它们的质量之比
由密度公式,它们的密度之比
故选AD。
题型二 压强大小的比较
【典例】如图所示,上下两手指均用力,将铅笔挤压在两手指间静止不动,下面手指感觉更疼.下列说法正确的是( )
A.上手指对铅笔的压力小于下手指对铅笔的压力
B.上手指对铅笔的压力大于下手指对铅笔的压力
C.上手指对铅笔的压强等于下手指对铅笔的压强
D.上手指对铅笔的压强大于下手指对铅笔的压强
【答案】A
【详解】AB.因为下手指受到的压力等于上手指对铅笔的压力与铅笔的重力之和,故上手指对铅笔的压力小于下手指对铅笔的压力,故A符合题意,B不符合题意。故A正确,B错误;
CD.因为,且,则,即上手指对铅笔的压强小于下手指对铅笔的压强,故CD不符合题意,故CD错误。
故选A。
【变式1】如图所示,用拇指和食指按压一支铅笔的两端,拇指和食指受到的压力分别为和,则 ;受到的压强分别为和,则 (两空均选填“”、“”或“”);若,笔尖的面积为,则= 。
【答案】 = <
【详解】[1]用拇指和食指按压一支铅笔的两端,对笔进行受力分析,笔受到了向左的压力和向右的压力,笔处于静止状态,故笔受到的向左、向右的水平压力相同,根据力的作用是相互的,拇指受到的力与拇指给笔的力是相互作用力,食指受到的力与食指给笔的力是相互作用力,这两种力大小相等,故拇指和食指受到的压力相等。
[2]根据可知,拇指和食指受到的压力相等,食指的受力面积较小,故食指受到的压强较大,故结论为。
[3]若,压力F2为
笔尖的面积为,食指受到的压强为
【变式2】底面积为0.01m2、重10N的长方体放置在地面上,如图所示,沿竖直方向切割,将它分为A、B两块,若,则A,B两物体对水平桌面的压力之比为 ,压强之比为 。
【答案】 2:1 1:1
【详解】[1][2] 如图所示,沿竖直方向切割,将它分为A、B两块,若,则底面积之比,高度相同,由可知,体积之比,密度不变,由可知,质量之比为,由可知,重力之比,他们对水平桌面的压力等于重力,他们对水平桌面的压力之比;由可知压强之比
题型三 液体压强
【典例】小明用吸管将三个相同的空塑料瓶A、B、C的底部连接起来,组成如图所示的容器,其中A、C两瓶开口,瓶B拧紧瓶盖。此自制容器中,瓶A与瓶 (选填“B”或“C”)构成连通器。现将瓶C注满水,则A、B两瓶中的水面情况是 (选填“瓶A中的高”“瓶B中的高”或“相平”)。
【答案】 C 瓶A中的高
【详解】[1]此自制容器中,瓶A与瓶C上端开口、下部连通,瓶B上端不开口,所以瓶A与瓶C构成连通器;
[2]将瓶C注满水,根据连通器原理可知,A、C两瓶中的水面相平,瓶C中的水进入瓶B中并高出吸管管口后,瓶B上方的空间会被空气占据,所以瓶B中的水面会低于瓶A中的水面。
【变式1】如图所示,容器中盛有水,容器底受到的水的压强为 Pa;若换装另一种密度为的液体,则此时B点受到的液体的压强大小为 Pa。(g取)
【答案】 9000 4800
【详解】[1]由题意可知,在容器底部水的深度为,则容器底受到水的压强为;
[2]由图可知B点的深度为,则换装另一种密度为的液体时,B点受到的液体压强大小为。
【变式2】“奋斗者”号潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,创造了中国载人深潜新纪录,标志着我国在载人深潜领域达到世界领先水平。这激发了小钟同学探究液体内部压强的兴趣,他进行了如图的操作。
(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”)一些的能更好地对比实验现象;
(2)从结构来看,正常使用的U形管压强计 (选填“是”或“不是”)连通器;
(3)实验前,小钟没有按压橡皮膜时,U形管两侧液面就存在高度差,如图甲所示,接下来的操作是 ,使U形管左右两侧的水面相平。
(4)分析乙、丙两图的实验现象,初步得出的结论是:在同种液体中,液体压强的大小随液体深度的增加而 (选填“增加”“减小”或“不变”),这一知识在生活应用有 。
【答案】(1)薄
(2)不是
(3)拆开橡皮软管,重新组装
(4) 增加 修建拦河坝时上窄下宽
【详解】(1)实验中,U形管压强计金属盒上的橡皮膜应该选用薄一些的,因为薄的橡皮膜受到一定的压强时形变更明显,可以更准确地将液体压强传递到U形管,实验的结论越准确。
(2)压强计的一端被封闭,不符合“上端开口,底部连通”的特点,所以,不是连通器。
(3)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,说明两管上方的气体压强不相等,会影响实验的探究,因此只需要拆开橡皮软管,重新组装,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。
(4) [1]由乙、丙可知,液体密度相同,金属盒浸入液体的深度不同,丙实验中金属盒浸入液体的深度较大,U形管中液面高度差较大,表明丙实验中橡皮膜处液体产生的压强较大,所以可以得到的结论是同种液体中,液体压强随着液体深度的增加而增加。
[2]河水越深,压强越大,为了能承受较大的压强,拦河大坝要做成上窄下宽的形状。
题型四 大气压强
【典例】如图所示的是活塞式抽水机结构示意图,如果活塞和圆筒之间出现漏气现象,反复提压手柄的过程中,下列说法正确的是( )
A.可以抽水,抽水速度比原来慢
B.可以抽水,抽水速度和原来相同
C.可以抽水,只能抽出一点点水
D.不能抽水
【答案】D
【详解】如果活塞和圆筒之间出现漏气现象,反复提压手柄的过程中,使筒内无法形成足够的气压差,不能抽水,故D正确,ABC错误。
故选D。
【变式1】如图是“观察水的沸腾”实验,水正在沸腾,下列说法错误的是( )
A.沸腾时,烧杯中不停地冒出“白气”,这些“白气”是水蒸气
B.气泡上升过程中,气泡下表面受到水的压强变小
C.由实验现象可知,实验时的大气压小于一标准大气压
D.水要保持沸腾,需要继续加热
【答案】A
【详解】A.沸腾时,烧杯中不停地冒出“白气”,这些“白气”是水蒸气遇冷液化成的水珠,故A错误,不符合题意;
B.气泡上升过程中,气泡下表面在水中深度变小,由得,气泡下表面受到水的压强变小,故B正确,符合题意;
C.一个标准大气压下的水的沸点为100℃,气压越高,沸点越高、气压越低,沸点越低,由实验现象可知,水的沸点为99℃,小于100℃,则实验时的大气压小于一标准大气压,故C正确,符合题意;
D.液体沸腾的条件有达到沸点,且不断吸热,水要保持沸腾,需要继续加热,故D正确,符合题意。
故选A。
【变式2】我们身边看似“轻”的空气,其实蕴含着巨大的力量。以下事例,没有直接利用大气压强的是( )
A.吸盘挂钩被“吸”在墙上 B.用吸管喝饮料
C.拔火罐 D.用注射器注射
【答案】D
【详解】A.吸盘挂钩被“吸”在墙上,是先挤出吸盘内空气,外部大气压大于内部气压,将吸盘压在墙上,利用了大气压强,故A不符合题意;
B.用吸管喝饮料,是吸气使吸管内气压减小,外部大气压将饮料压入吸管,利用了大气压强,故B不符合题意;
C.拔火罐,是罐内空气受热排出,冷却后罐内气压小于外界大气压,大气压将罐“压”在皮肤上,利用了大气压强,故C不符合题意;
D.用注射器注射,是通过手对活塞施加推力,直接将药液推入体内,没有利用大气压强,故D符合题意。
故选D。
题型五 流体压强与流速的关系
【典例】图所示实例中,主要利用大气压工作的是( )
A.用回水管的“水封”阻隔臭气
B.用注射器吸取药液
C.用吸盘搬运玻璃
D.对准漏斗口用力向下吹气,乒乓球不掉下来
【答案】BC
【详解】A.回水管的“水封”是利用连通器原理,不是大气压,故A不符合题意;
B.用注射器吸取药液时,拉动活塞,注射器内部气压减小,外界大气压将药液压入注射器,利用了大气压,故B符合题意;
C.用吸盘搬运玻璃,先挤出吸盘内的空气,吸盘内气压减小,外界大气压把吸盘紧紧压在玻璃上,利用了大气压,故C符合题意;
D.对准漏斗口向下吹气,乒乓球上方空气流速大、压强小,下方空气流速小、压强大,是利用流体压强与流速的关系,不是大气压,故D不符合题意。
故选BC。
【变式1】如下图所示,三节直径不同的塑料管a、b、c连接在一起(a管直径最大,c管直径最小),然后与吹风机相通。将三个气体压强传感器分别放入管内,将传感器与计算机相连,从计算机上就可以读出三个位置的气体的压强值。图中显示器显示的是压强与时间的关系图像。当吹风机吹气时,下列说法正确的是( )
A.a塑料管中气体流速最快,气体压强最大,对应图中曲线1
B.c塑料管中气体流速最慢,气体压强最大,对应图中曲线3
C.吹风过程中,三节塑料管中的气体流速相同
D.时,吹风机不工作,a、b、c三节塑料管中气体压强传感器测量的是大气压强
【答案】D
【详解】A.由题可知,a塑料管最粗,其中的气体流速最慢,压强最大,对应图中曲线1,故A错误;
B.c塑料管中气体流速最快,压强最小,对应图中曲线3,故B错误;
C.由于塑料管的粗细不同,气体的流速不同,故C错误;
D.时,吹风机不工作,a、b、c三节塑料管中气体压强传感器测量的是大气压强,故D正确。
故选D。
【变式2】有一辆小轿车重1200N,受到的牵引力是200N,车在水平地面上做匀速直线运动车受到的阻力是 N;当车逐渐加速时,地面对车的支持力将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。有些跑车为了提高“抓地力”在车尾安装了一种“气流偏导器”,其外形应选用图乙中的 (选填“A”或“B”)
【答案】 200 变小 B
【详解】[1]车在水平地面上做匀速直线运动时,处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,故受到的阻力为
[2]车逐渐加速时,相同时间内,空气经过上方的路程比下方路程长,上方的流速大,压强小,汽车在压强差下产生向上的升力,车对地面压力变小,小于汽车的重力。
[3]“气流偏导器”的上表面平直、底部呈弧形凸起,当跑车高速行驶时,偏导器上方的空气流速小、压强大,下方的空气流速大、压强小,产生一个向下的压强差,增加轿车对地面的压力,提高车轮的抓地性能,B符合题意,A不符合题意。
故选B。
期末基础通关练(测试时间:10分钟)
1.下列图片所示的生活用具的设计中,为了减小压强的是( )
A.篆刻刀的刀刃 B.订书机的手柄
C.吸管的尖端 D.切蛋器的钢丝
【答案】B
【详解】A.篆刻刀的刀刃,是在压力一定时,通过减小受力面积的方式,增大了压强,故A不符合题意;
B.用订书机订书本时,订书机的手柄较宽,是在压力一定时,通过增大受力面积的方式,减小了对手的压强,故B符合题意;
C.吸管的尖端,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故C不符合题意;
D.切蛋器利用钢丝切割,是在压力一定时,通过减小受力面积的方式,增大了压强,故D不符合题意。
故选B。
2.下列现象可以用流体压强与流速关系的知识解释的是( )
A.硬纸板不掉下来 B.吸盘挂钩
C.用吸管吸饮料 D.飞机起飞
【答案】D
【详解】A.水杯倒置水没流出,是因为硬纸板受到水向下的压强小于外界大气压强,水在外界大气压的作用下不会流出,是由于大气压引起的,不能用流体压强与流速关系解释,故A不符合题意;
B.吸盘吸附在墙壁上,需要先用力挤压塑料吸盘,把盘内的空气挤出,吸盘内的气体压强小于外界大气压,吸盘就被外界的大气压紧压在了墙壁上,这是由于大气压引起的,不能用流体压强与流速关系解释,故B不符合题意;
C.用吸管吸饮料时,是先把吸管内的空气吸走,在外界大气压的作用下,饮料被压进吸管里,不能用流体压强与流速关系解释,故C不符合题意;
D.飞机的机翼的横截面形状通常是上凸下平,当飞机飞行时,气流会同时流过机翼的上表面和下表面,上表面的气体流速大压强小,下表面气体流速小压强大,从而形成向上的升力,应用了流体压强与流速关系,故D符合题意。
故选D。
3.如图所示,活塞式抽水机的压柄的A端被压到最低。根据你的观察和思考,关于活塞式抽水机的出水口位置的几种说法,正确的是( )
A.只能在活塞的上方
B.只能在活塞的下方
C.可在活塞的上方或下方
D.可以与进水口合二为一
【答案】A
【详解】活塞式抽水机的出水口只能在活塞的上方,这样提起活塞时,活塞上面的水迫使上面阀门关闭,水从侧管流出,避免水倒流回活塞下方,故A正确,BCD错误。
故选A。
4.下列与压强有关的生产生活实例的说法,错误的是( )
A.甲图是青藏高原边防战士用高压锅煮面条,是因为海拔越高,大气压越大
B.乙图是生活中下水管道的地漏利用了连通器的原理
C.丙图是水电站大坝的坝体横截面上窄下宽,是因为坝底受到水的压强大
D.丁图是用真空吸盘搬运沉重的钢板是利用大气压来完成的
【答案】A
【详解】A.液体的沸点跟气压有关,气压减小,沸点降低;海拔越高,大气越稀薄,大气压越小,水的沸点越低,因此青藏高原边防战士用高压锅煮面条,故A错误,符合题意;
B.乙图中的地漏下方的U形管,其上部开口,底部连通,是一个连通器。当水不流动时,两边液面相平,存留的水可以隔绝下水道的臭气,这是连通器原理的应用。故B正确,不符合题意;
C.同种液体的深度越深,压强越大;三峡大坝的坝体横截面上窄下宽,是因为坝底处坝体受到水的压强大,故C正确,不符合题意;
D.真空吸盘因为里面真空,所以里外存在气压差,从而产生压力差,用来搬运沉重的钢板,利用的是大气压,故D正确,不符合题意。
故选A。
5.如图所示的实例中,与刀磨得很锋利目的相同的是( )
A.“嫦娥六号”着陆架下方安装圆盘形“脚”
B.破窗锤锤头很尖
C.图钉上有钉帽
D.滑雪板与雪地接触面积较大
【答案】B
【详解】刀磨得很锋利是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;
A.“嫦娥六号”着陆架下方安装圆盘形“脚”,为了在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故A不符合题意;
B.破窗锤锤头很尖,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.图钉上有钉帽,为了在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故C不符合题意;
D.滑雪板与雪地接触面积较大,为了在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故D不符合题意。
故选B。
期末重难突破练(测试时间:10分钟)
6.把两端开口的薄壁玻璃管的下方用一个薄塑料片托住(塑料片的质量和厚度不计),放入水面下一定深度,玻璃管的横截面积为,塑料片的横截面积为,然后往管内缓慢倒入密度为的煤油40g,此时塑料片恰好开始下沉。下列说法错误的是(,g取10N/kg)( )
A.玻璃管在水中的深度为10cm
B.倒入煤油前水对塑料片的压强为800Pa
C.倒入煤油前水对塑料片底部的压力为0.5N
D.玻璃管内外液面的高度差为2.5cm
【答案】B
【详解】A.塑料片恰好开始下沉,说明此时塑料片上下方受到的压强大小相等,已知煤油40g,则管内煤油的体积为,管内煤油的高度为,此时满足,由可得,解得,故A正确,不符合题意;
BC.倒入煤油前水对塑料片的压强为,倒入煤油前水对塑料片底部的压力为,故B错误,符合题意,C正确,不符合题意;
D.玻璃管内外液面高度差为,故D正确,不符合题意。
故选B。
7.2025年1月5日,山东省首个跨省环线高铁列车开通,鲁豫进入高铁“圈时代”。下列说法正确的是( )
A.匀速行驶的高铁列车转弯时运动状态不变
B.高铁列车轨道下方铺放枕木,是为了增大压强
C.候车时乘客要站在安全黄线以外,是为了避免流速大压强大造成的危险
D.行李架上的行李箱受到的重力与行李架对行李箱的支持力是一对平衡力
【答案】D
【详解】A.物体的运动状态的变化包括速度大小的变化和运动方向的变化,匀速行驶的高铁列车转弯时,运动方向发生了变化,所以运动状态改变,故A错误;
B.高铁列车轨道下方铺放枕木,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故B错误;
C.列车驶过时,乘客和列车间的空气流速大,压强小,使人容易被吸进列车轨道,因此乘客不能越过站台上的黄色安全线,故C错误;
D.行李架上的行李箱受到的重力与行李架对行李箱的支持力都作用在行李箱上,且大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,是一对平衡力,故D正确。
故选D。
8.用微小压强计“探究液体内部的压强”实验中,烧杯中装有相同的水,实验现象如图所示。下列说法正确的是( )
A.组装微小压强计时出现液面高度差,不必调整,可用它直接实验
B.比较乙、丁两图,可得出结论:在同种液体中,深度越深压强越大
C.比较甲、乙、丙三图,同一深度液体内部向各个方向的压强不相等
D.图中的实验现象能得出:同一深度,液体密度越大,液体压强越大
【答案】B
【详解】A.当压强计的橡皮膜没有受到压强时,U形管中液面应该就是相平的,若U形管中的液面出现了高度差,就说明软管中的气体压强大于大气压,在压力差的作用下,U形管中的液面出现高度差,需要将软管取下,再重新安装,使U形管中两管上方的气体压强相等,都等于大气压,当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面是相平的,故A错误;
B.比较乙、丁实验可知,两图中液体的密度相同,图丁中压强计的金属盒所处的深度较深,U形管内液面出现高度差比较大,说明同种液体,深度越大,液体的压强越大,故B正确;
C.比较甲、乙、丙三图,金属盒距液面的深度相同,金属盒的方向不同,U形管两边液柱的高度差相等,说明同一深度液体内部向各个方向的压强相等,故C错误;
D.实验中只有液体水,没有其他液体,无法得出液体压强与液体密度的关系,故D错误。
故选B。
9.如图所示,用1m长玻璃管做托里拆利实验,测得此时的大气压强等于 mm高水银柱所产生的压强;若将玻璃管向上提升一点,移动玻璃管的过程中不漏气,水银柱高度将 (选填“升高”“不变”或“降低”);若将此装置从山下拿到山上做实验,测量的大气压将 (选填“变小”“不变”或“变大”)。
【答案】 750 不变 变小
【详解】[1]根据图知,玻璃管内水银面到容器水银面的竖直高度为750mm,故用1m长玻璃管做托里拆利实验,管中水银柱高度为750mm,即外界大气压等于750mm高的水银柱产生的压强。
[2]将玻璃管向上提升一点,移动玻璃管的过程不漏气,因大气压强保持不变,故水银柱高度将不变。
[3]此装置拿到高山上实验,此时外界气压变小,玻璃管内压强大于外界气压,则水银柱的高度降低。
10.某兴趣小组利用下列图片所示的器材,探究“液体压强跟哪些因素有关”。
(1)实验前,利用U形管、橡皮管、扎紧橡皮膜的探头、红墨水等组装成压强计,放在空气中静止后,发现U形管两边的液面出现图甲所示的情景,接下来正确的调节方法是________(填字母)。
A.将U形管右侧高出部分的液体倒出
B.向U形管中继续盛装液体
C.取下橡皮管,重新进行安装
(2)压强计是通过U形管两侧液面的 来显示橡皮膜所受压强大小的仪器。
(3)比较图 两个实验,可探究液体的压强与液体深度的关系,这种实验研究方法是 法,依据得出的结论,拦河大坝要做成 (选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状。
(4)某次实验测得压强计中U形管左右两侧液面的高度差为8cm,则U形管左右两侧液面产生的压强差为 Pa。(,g取)
(5)利用图戊所示的实验器材进行拓展实验:容器中间用隔板分成A、B两部分,隔板底部有一个小圆孔(用C表示),用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时,其形状会发生改变。如图己,在A中盛水,测得深度为12cm,在B中盛某种液体,测得深度为15cm,此时C处橡皮膜形状刚好不改变,则B中液体的密
度 。()
【答案】(1)C
(2)高度差
(3) 乙、丙 控制变量 上窄下宽
(4)800
(5)
【详解】(1)图甲中U形管两侧出现高度差,说明橡皮管内压强大于外界压强,应将取下橡皮管,重新进行安装,故C符合题意,AB不符合题意。
故选C。
(2)由转换法,压强计是通过U形管两侧液面的高度差来反映橡皮膜所受压强大小的仪器,U形管两侧液面的高度差越大,说明液体压强越大。
(3)[1][2][3]要探究液体压强与液体深度的关系,根据控制变量法,应控制液体密度相同,改变深度,比较图中乙、丙两个实验中,所用的液体都是水,丙图探头所处的深度深,液体的压强大,可探究液体压强与液体深度的关系,所以选择乙、丙两个实验。由乙、丙可得结论:在同种液体中,液体深度增大,压强越大,因为大坝越深处承受的压强越大,故修建拦河大坝时做成上窄下宽的形状。
(4)橡皮管内气体的压强与大气压之差为。
(5)C处橡皮膜形状刚好不改变,则容器两侧压强相等,故;
则B中液体密度。
期末综合拓展练(测试时间:15分钟)
11.新疆的冬日,道路常常被积雪覆盖,为了确保行车安全,许多车主会给汽车换上雪地胎,请利用所学知识回答以下问题。
(1)雪地胎表面花纹更深更复杂,这是因为在压力一定时,接触面越 ,摩擦力越大,从而提高行车的安全性;
(2)当汽车在雪地上匀速直线行驶时,汽车所受牵引力和阻力是一对 ,汽车轮胎对雪地施加一个向后的力,同时,雪地会对轮胎施加一个向前的力,这表明力的作用是 的。
(3)已知一辆小型汽车质量为1t,轮胎和地面接触的总面积约为1000cm2,更换雪地胎后,汽车总质量增加20kg,与地面的接触面积增大20%,则更换雪地胎后汽车静止时对地面的压强是多少?
【答案】(1)粗糙
(2) 平衡力 相互
(3)
【详解】(1)滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,因此雪地胎表面花纹更深更复杂,这是因为在压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大,从而提高行车的安全性。
(2)[1]汽车在雪地上匀速直线行驶时,处于平衡状态,因此所受牵引力和阻力是一对平衡力。
[2]汽车轮胎对雪地施加一个向后的力,同时,雪地会对轮胎施加一个向前的力,这两个力大小相等、方向相反,且作用在同一直线上,雪地和轮胎互为施力物体和受力物体,因此这两个力是一对相互作用力,表明力的作用是相互的。
(3)更换雪地胎后汽车静止时对地面的压力等于其总重力,即
对地面的压强
12.“绿色出行,低碳生活”。新能源汽车因环保、节能、高效等优势,成为人们日常使用的重要交通工具。如图是国内某型号的新能源汽车,满载时的总质量为,四个轮胎的着地面积是,在平直公路上以一定速度匀速行驶时阻力是总重力的0.05倍。取求满载时:
(1)乘车时需要系好安全带,这是因为突然刹车时,人由于 会继续向前运动,身体会前倾。系好安全带后,安全带会对人施加一个拉力,防止人摔倒受伤。此时安全带对人施加拉力的作用效果主要是 。
(2)汽车匀速行驶时的牵引力;
(3)该车静止在水平地面上时对地面的压强。
【答案】(1) 惯性 改变人的运动状态
(2)900N
(3)
【详解】(1)[1]行驶的汽车突然刹车,车上的人下半身随车停止运动,而上半身由于惯性要保持原来的状态继续向前运动,所以人会向前倾。因此,发生这一现象是因为乘车的人具有惯性。
[2]系好安全带后,安全带会对人施加一个拉力,防止人摔倒受伤,此时安全带对人施加拉力的作用效果主要是改变人的运动状态。
(2)满载时的总重力
汽车匀速行驶,由二力平衡得
(3)因为该车静止在水平地面上时压力
故该车静止在水平地面上时对地面的压强
13.如图是一台火灾现场侦察、灭火的消防机器人,其质量为600kg,履带与地面接触的总面积为,以2m/s的速度在水平地面沿直线匀速前进了160m。
(1)消防机器人所受重力的方向是 ;
(2)消防机器人通过160m的路程所用时间是多少?
(3)消防机器人静止在水平地面时,对地面产生的压强有多大?
【答案】(1)竖直向下
(2)80s
(3)
【详解】(1)重力的方向是竖直向下,无论物体运动状态如何,重力方向始终竖直向下。
(2)已知速度,路程,根据公式可得
(3)消防机器人静止在水平地面时,其对地面的压力F等于它的重力G,则
根据压强公式,接触面积,则对地面的压强
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