专题34 密度与压强(专题复习)2026年上海市中考物理一模二模专项复习
2026-03-06
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内容正文:
专题34 密度与压强(专题复习)
目 录
一、考情分析 1
二、知识建构 2
三、板块训练 3
模块一、密度 3
模块二、压强 8
模块三、液体压强 13
模块四、大气压强 19
模块五、流体压强 22
四、综合练习 26
一、考情分析
一、考点分析:密度;压强;液体压强;大气压强;流体压强。
二、命题预测
1. 考查密度。命题点有:质量的概念及其测量;密度的概念与计算;测量物质的密度;密度知识的综合应用等。密度的应用和测量属于常考热点,但也经常会和压强与浮力等考点结合组成考题,以上考点经常与生活中常见物理现象和应用相结合。
2. 考查压强。命题点有:压力、探究压力作用效果的影响因素;压强概念及其计算;增大或减小压强的方法等。探究影响压力作用效果的因素主要考查实验方法、实验结论的得出、实验评估等。
3. 考查液体压强。命题点有:探究液体内部的压强特点;液体内部压强的分析与计算;连通器等。探究液体内部的压强特点主要考查实验装置的检查、实验的方法、实验结果分析等。液体压强的计算也是中考考查的热点,常与密度以及浮力结合在一起考查,难度较大。
4. 考查大气压强。命题点有:大气压的存在与测量;用大气压强解释有关现象;大气压的变化;液体的沸点与气压的关系等。大气压的测量主要考查托里拆利实验或用吸盘、注射器等粗测大气压等。
5. 考查流体压强。命题点有:流体压强与流速的关系;利用流体压强与流速的关系解释有关现象。
二、知识建构
三、板块训练
模块一、密度
【例题1】如图所示是甲、乙两种物质的m-V图像。下列说法正确的是( )
A.甲物质的密度与体积成反比 B.乙物质的密度与质量成正比
C.甲物质的密度大于乙物质的密度 D.体积相同时,甲与乙的质量之比为1∶2
【答案】C
【详解】AB.密度是物质的一种特性,其大小与物体的质量和体积无关,故AB错误;
CD.结合图像可知,甲的密度为
①
乙的密度为
②
由①②知,
所以甲物质的密度大于乙物质的密度;体积相同时,甲与乙的质量之比为
综上分析可知,故C正确,故D错误。故选C。
【例题2】某小组同学在探究物质的质量和体积的关系的实验中,选用了铜、铁、水等物质做实验,他们用电子天平测质量,测得数据记录在表一、表二、表三中:
表一:铜块
实验序号
体积(厘米3)
质量(克)
1
1
8.9
2
2
17.8
3
9
80.1
表二:铁块
实验序号
体积(厘米3)
质量(克)
4
2
15.6
5
4
31.2
6
6
46.8
表三:水
实验序号
体积(厘米3)
质量(克)
7
10
60
8
20
70
9
30
80
(1)该小组同学分别选用铜块、铁块、水进行多次实验的目的是 ;
(2)分析比较实验序号1、2、3(或4、5、6)中的体积和质量变化的倍数关系及相关条件可得出的初步结论是 ;
(3)进一步综合分析比较表一或表二中的数据及相关条件可得出的初步结论是: ;
(4)进一步综合分析比较表一和表二中的数据及相关条件可得出的初步结论是: ;
(5)某同学分析表三中的数据得出的初步结论“水的质量与体积不成正比,质量与体积的比值不为定值”,请你对表三的数据进行分析并判断出现上述现象可能的原因是: 。
【答案】(1)使实验结论具有普遍意义
(2)同种物质,质量与体积成正比
(3)同种物质,质量与体积的比值是相同的
(4)同种物质,质量与体积的比值是相同的;不同物质,质量与体积的比值是不同的
(5)该同学在实验过程出现错误,水的质量测量有误,总质量没有减去烧杯的质量,因而导致实验结论不正确
【详解】(1)若只对一种材料的物体进行实验,实验结论会存在偶然性,为排除偶然性,使实验结论具有普遍意义,则必须选用多种材料的物体进行实验。
(2)同一组表格内的材料是相同的,故对比同表格内的数据,其材料相同,质量和体积都按相同的倍数增大,可得结论:同种物质,质量与体积成正比。
(3)分析比较表一或表二中的数据可知,同一组表格内的材料是相同的,质量与体积的比值保持不变,可得结论:同种物质,质量与体积的比值是相同的。
(4)进一步分析比较表一和表二中的数据可知,同一组表格内的材料是相同的,质量与体积的比值保持不变;不同组表格内的材料是不同的,质量与体积的比值也不同,可得结论:同种物质,质量与体积的比值是相同的;不同物质,质量与体积的比值是不同的。
(5)由表三中数据可知,水的体积增加10cm3,水的质量增加10g,所以体积为10cm3的水,其质量应为10g,根据实验序号7中数据可知,水的体积为10cm3,质量为60g,由此分析可知,该同学在实验过程出现错误,水的质量测量有误,总质量没有减去烧杯的质量,因而导致实验结论不正确。
【练习1】已知空气的密度约为1.29千克/米3,则一间10米2卧室内的空气质量最接近( )
A.0.35千克 B.3.5千克 C.35千克 D.350千克
【答案】C
【详解】一间10米2卧室,高度大约3m,室内空气的体积大约
V=Sh=10m2×3m=30m3
根据密度公式变形,空气的质量约
m=ρV=1.29kg/m3×30m3=38.7kg
通过比较,选项C最接近于38.7kg这个值。故选C。
【练习2】冰熔化成水后(ρ冰=0.9×103千克/米3)( )
A.质量变大,体积不变 B.质量变小,体积不变
C.质量不变,体积变大 D.质量不变,体积变小
【答案】D
【详解】质量是物体的属性,与物体所处的状态无关,因此冰熔化成水后,质量不变,但密度变大,根据V=m/ρ可得,体积变小,故D符合题意,ABC不符合题意。故选D。
【练习3】图(a)所示的漫画是教材中的一个情境,反映了不同温度的湖水的深度不同,这与密度的知识有关。
(1)酒精、水和硫酸铜溶液在同一容器中静止时,现象如图(b)所示(ρ酒精<ρ水<ρ硫酸铜)。若根据该现象进行类比,则图(a)中,0~4℃的湖水, ℃时的湖水密度最大;
(2)根据上述信息结合相关知识,写出水从0~4℃的体积变化规律并说明理由。体积变化规律: ;理由: 。
【答案】(1)4;(2)见解析,见解析
【详解】(1)ρ酒精<ρ水<ρ硫酸铜,由图(b)可知,密度越大的液体位置越靠下。图(a)中,0~4℃的湖水,温度越高的湖水位置越靠下,所以类比可知,0~4℃范围内,温度越高,湖水的密度越大,所以4℃时的湖水密度最大。
(2)0~4℃范围内,温度越高,湖水的密度越大,质量不变,根据V=m/ρ可知,温度越高,湖水的体积越小。
【练习4】研究表明,汽车生产中使用轻量化材料来减轻整车质量,这样不仅能降低汽车油耗,还能减少二氧化碳的排放。现有钢和镁合金材料,已知钢的密度为7.9×103kg/m3,镁合金材料的密度需要通过实验测量。
(1)本实验测量镁合金密度的原理是 (用公式表示)。某实验小组发现合金体积较大,无法直接放入量筒,他们取来溢水杯和量杯,各抒己见,设计了如下实验操作步骤:
①用电子天平测量镁合金的质量m金;
②读出量杯中水的体积V水;
③用电子天平测量空溢水杯的质量m杯;
④如图所示,用细线拴住镁合金,慢慢放入溢水杯中,使镁合金完全浸没,让溢出的水流入量杯;
⑤将溢水杯装满水,把量杯放在溢水杯出水口下方;
⑥根据密度公式,求出镁合金密度。
(2)请梳理并选择合理的实验步骤进行排序 。实验需要进行多次测量,目的是为了 (选填“得到普遍规律”或“求平均值减小误差”)。
(3)已知1mL=1×10-6m3,由图可知镁合金的体积为 m3,若镁合金的质量54g,则该镁合金的密度为 kg/m3。汽车使用的轻量化材料建议用 (选填“钢”或“镁合金”)。
(4)该小组同学经过讨论,认为测量的镁合金密度相对真实值偏小,他们的理由是用细线拴住镁合金时,细线也排开了一部分水,使得测得的体积比真实体积偏大,而质量不变,根据密度公式可知,测出的密度值偏小。请参考他们的表述,针对他们的实验步骤及数据,说明你的观点:测量的镁合金密度相对真实值 (选填“偏大”或“偏小”),理由是 。
【答案】(1)ρ=m/V;(2)①⑤④②⑥,求平均值减小误差;(3)3×10-5,1.8×103,镁合金;(4)偏大,见解析。
【详解】(1)本实验测量镁合金密度的原理是密度的计算公式,即ρ=m/V。
(2)实验过程中先测出镁合金的质量,再结合排水法测量镁合金的体积,最后根据密度公式求解镁合金的密度,因此合理的实验步骤排序为①⑤④②⑥。
实验需要进行多次测量,目的是为了求平均值减小误差。
(3)由图可知镁合金的体积为
镁合金的质量
镁合金的密度
汽车使用的轻量化材料应选用密度小的材料,镁合金的密度小于钢,所以选用镁合金。
(4)实验中量杯中收集到的液体体积并不是正好30mL,而是比30mL多一点,测得的体积比真实体积偏小,而质量不变,根据密度公式可知,测出的密度值偏大。
【练习5】实验是人类认识物质世界的宏观性质与微观结构的重要手段之一,也是物理学研究的重要方法。某小组同学利用家中现有实验器材测定大米的密度。实验器材有电子天平、米、水、和已知瓶内体积为V0的空饮料瓶。小徐和小汇同学分别设计了实验方案,实验步骤如下所示。
小徐同学
①测出空饮料瓶质量m1;
②测出瓶中装满米后的总质量;
③根据实验原理求出大米的密度ρ1。
小汇同学
①测出瓶中装满水后的总质量m3;
②测出适量米的质量m4;
③将米装入装满水的饮料瓶中,擦干溢出的水,测出此时的总质量m5;
④根据实验原理求出大米的密度ρ2。
(1)在“测定物质的密度”实验中:实验原理是 ,测质量的实验工具是 ;
(2)小徐测出大米的密度ρ1为915千克/米3,小于水的密度,与实际生活中米总是沉于水底不相符,测量结果偏小的原因是 。
(3)小汇同学实验方案中,米的体积V= (用字母表示,已知水的密度为ρ水);
【答案】(1) ρ=m/V,电子天平;(2)见解析;(3)
【详解】(1)物质的密度是质量与对应体积的比,故测量密度的实验原理为ρ=m/V; 求出物体的质量和体积,根据密度公式即可求出物体的密度,电子天平是实验室测量质量的工具。
(2)由题意可知小徐同学直接将米在瓶子中装满,但由于米粒之间有间隙,测量体积大于米的实际体积,根据ρ=m/V可知,测量米的密度偏小。
(3)由题意可知溢出水的质量为m3+m4-m5
溢出水的体积
米的体积等于溢出水的体积
模块二、压强
【例题1】如图所示,甲、乙两个正方体放在相同的海绵上,海绵下陷程度相同,以下说法正确的是( )
A.甲、乙所受重力相同
B.甲、乙对海绵的压力相同
C.把甲放在乙上和把乙放在甲上,海绵的下陷程度相同
D.甲、乙对海绵的压力和受力面积的比值相同
【答案】D
【详解】AB.由图可知,甲、乙两正方体放在海绵上时海绵的凹陷程度相同,则甲、乙对海绵的压强相等。图中甲对海绵产生压强的受力面积小于乙,由F=pS可知,甲对海绵的压力较小,由水平面上物体的压力和自身的重力相等可知,甲的重力较小,故A错误,B错误;
C.把甲放在乙上和把乙放在甲上时两者的重力相等,对海绵的压力相等,而甲的底面积小,乙放在甲上时受力面积小,由p=F/S可知,乙放在甲上对海绵压强的压强大,即海绵凹陷程度大,故C错误;
D.图中物体虽然压力和受力面积都不同,但海绵的凹陷程度相同,两物块对海绵压力作用效果相同,压强相等,即单位面积上受到的压力相等,甲、乙对海绵的压力和受力面积的比值相同,故D正确。
故选D。
【例题2】人在站立和行走时,对水平地面的压强大小不同。已知小华的质量为50kg,行走时与地面的接触面积为0.02m2。
(1)求小华所受的重力G人。
(2)求小华行走时对地面的压强p1。
(3)小华先测量出自己背负重物甲后的总质量m总,为了比较不同情况压强的大小,他站立或行走在水平沙地上,测量出自己脚印在沙地中的深度h,如下表所示。
总质量m总(kg)
脚印在沙地中的深度h(cm)
情况一:不负重行走
50
1.0
情况二:背负重物甲
60
0.8
通过分析说明情况二中,小华背负重物甲时是行走还是站立的,并求出此时小华对水平沙地的压强p2。
【答案】(1)500N;(2)2.5×104Pa;(3)1.5×104Pa
【详解】(1)由题意可知,质量为50kg的人的重力为
(2)根据力的平衡可知,行走时对地面的压力为F=G=500N
所以小华行走时对地面的压强为
(3)背负重物甲,压力与原来相比,为
如果也是行走,则受力面积不变,压强是原来的1.2倍,故深度比原来的大,而现在是深度减小,说明压强变小了,故不是行走,是双脚站立,此时受到的压强为
【练习1】2025年春晚的创意融合舞蹈《秧BOT》中,机器人身穿花棉袄,与真人舞蹈演员同台表演(g取10N/kg)。
(1)若某个机器人的质量为50kg,每只脚与舞台的接触面积为0.01m2,则机器人站立时,如图所示,对舞台的压强为 Pa;
(2)当它行走时,对舞台的压力将 ;压强将 (均选填“A.变大”“B.不变”或“C.变小”)。
【答案】(1);(2)B,A
【详解】(1)机器人站立时对舞台的压力F=G=mg=50kg×10N/kg=500N
则对舞台的压强为
(2)行走时,机器人对舞台的压力不变,始终等于自身的重力,受力面积减小,根据p=F/S可知,对舞台的压强变大。
【练习2】将一块长、宽、高分别为3cm、2cm、1cm的全新的长方体橡皮放在水平桌面上,放置方式如图所示。
(1)三种放置方式中, 时橡皮对桌面的压强最大,你的判断依据是: 。
(2)如图若在橡皮侧放的情况下,以下列方法切割橡皮,剩余部分(斜线部分)压强变为原来一半的有 。
【答案】(1)竖放;竖放时压力不变,受力面积最小,压强最大;(2)c、d/ cd/ c与d/ c和d
【详解】(1)放在水平桌面上的橡皮对桌面的压力大小等于它自身的重力,但是三种方式与地面的接触面积不同,由于竖放时与地面的接触面积最小,则受力面积也最小,根据压强公式可得,此时橡皮对桌面的压强最大。
(2)ab两种情况压力减少一半,受力面积也减少一半,根据压强公式可得,压强不变;cd两种情况受力面积不变,压力减少一半,所以压强减少一半,故cd符合题意,ab不符合题意。
故选cd。
【练习3】坐落于浦东新区的耀雪冰雪世界是全球最大室内雪场,如图(a)所示,拥有4条专业雪道(最长1200米、垂直落差60米),涵盖初、中、高级不同难度。
(1)小希同学质量为50千克,站在面积为0.4米2、重30牛的滑板上,在水平雪地上练习单板滑雪;
①小希同学受到的重力为 牛;
②在图(b)中用2B铅笔画出小希同学对滑板的压力F的示意图;
③可以通过观察 ,来比较滑板对雪道的压力作用效果,物理学中用物理量 来表示;
④滑板对雪道的压强p;
⑤如图(c)所示的水平雪地上,穿着雪橇的芳芳总质量为70kg,没有陷入雪地;而穿着运动鞋的小明总质量为50kg,却深陷雪地。下列说法正确的是( )
A.芳芳对雪地的压力比小明的小
B.芳芳对雪地的压力和小明的一样
C.芳芳对雪地的压强比小明的小
D.受力面积和压力都不等,无法比较谁对雪地的压强大
⑥图中小明对雪地的压强是9000帕,表示的物理意义是: ;
(2)小希同学在滑板水平区域堆了两个正方体雪块甲、乙(如图所示),甲、乙对滑板的压强之比为,然后将甲沿水平方向切下一半,甲对滑板压强 ;将乙沿竖直方向也切下一半,乙对滑板压强 (选填“变大、不变、变小”)。最后将切下的两雪块分别放在对方剩下的雪块上方,此时甲、乙对滑板的压强之比为 。
【答案】(1)500;见下图;雪的下陷程度,压强;1325Pa; C,每平方米的面积上受到的压力为9000N;(2)变小,不变,2∶1
【详解】(1)小希同学受到的重力为G=mg=50kg×10N/kg=500N
小希同学对滑板的压力垂直于滑板表面并指向滑板,压力大小与重力相同,为500N,作图如下:
根据转换法,可以通过观察雪的下陷程度,来比较滑板对雪道的压力作用效果,物理学中用物理量压强来表示压力作用效果,符号为p,单位为pa。
滑板对雪道的压强为
AB.穿着雪橇的芳芳总质量较大,总重力较大,则芳芳对雪地压力较大,故AB错误;
CD.穿着雪橇的芳芳没有陷入雪地;而穿着运动鞋的小明却深陷雪地,小明对雪地的压力作用效果更明显,说明芳芳对雪地的压强比小明的小,故C正确,D错误。
故选C。
图中小明对雪地的压强是9000帕,根据压强的定义可知“9000帕”表示的物理意义是:每平方米的面积上受到的压力为9000N。
(2)将甲沿水平方向切下一半,甲对滑板压力减半,受力面积不变,据p=F/S,甲对滑板压强变小。
将乙沿竖直方向也切下一半,乙对滑板的压力和受力面积均减半,根据p=F/S,乙对滑板的压强不变。正方体对水平面的压强为
甲、乙对滑板的压强之比为1∶2,根据上式可知,密度相同时,压强和高度成正比,所以甲乙棱长之比为1∶2,则底面积之比为1∶4,。将甲沿水平方向切下一半,将乙沿竖直方向也切下一半,最后将切下的两雪块分别放在对方剩下的雪块上方,此时甲乙的底面积之比为1∶2,甲乙对滑板的压力相同,均为两个正方体雪块总重力的一半,根据p=F/S,压力相同时,压强和受力面积成反比,所以甲、乙对滑板的压强之比为2∶1。
【练习4】在探究压力作用的效果与哪些因素有关的实验中,小强利用了多个完全相同的木块和海绵进行如图所示的实验。
(1)实验中通过观察海绵的 来比较压力作用的效果;
(2)对比甲、丙两图,可以得出:当受力面积一定时, 越大,压力的作用效果越明显;
(3)对比甲、丁两图,得出压力作用效果与压力大小无关,你认为 (选填“正确”或“不正确”),理由: 。
(4)若该木块的质量为m,把它平放在水平地面上,如图(a)所示,其长、宽、高分别为a、b、c,(a>b>c),则该木块对水平地面的压力为 ,压强为 (两空均用所给字母表示)。若该木块按如图(b)所示方式竖放,则其对水平地面的压强将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
(5)如图所示,均匀正方体甲、乙放在水平地面上,若在两物体上部沿水平方向切去一定的厚度,使剩余部分的高度相等,已知切去的质量Δm甲>Δm乙,则甲、乙剩余部分对地面的压力F’甲和F’乙、压强p’甲和p’乙的关系是( )
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
【答案】(1)凹陷程度;(2)压力;(3)不正确,没有控制受力面积不变;(4)mg,mg/ab,变大;(5)A。
【详解】(1)本实验采用转换法,实验中,通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,海绵的凹陷程度越大表示压力的作用效果越明显。
(2)对比甲、丙两图,受力面积相同,木块的重力不同,木块对海绵的压力不同,海绵的凹陷程度不同。因此可得出结论:在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(3)对比甲、丁两图,受力面积不同,木块对海绵的压力不同,海绵的凹陷程度相同,由于没有控制受力面积不变,不能得出压力作用效果与压力大小无关。
(4)木块平放在水平地面上,对水平地面的压力为F=G=mg
木块对水平地面的压强为
若该木块竖放,受力面积变小,压力不变,由p=F/S可知,其对水平地面的压强将变大。
(5)当在两物体上部沿水平方向切去一定的厚度, 使剩余部分的高度相等时,由图可知切去的高度关系为Δh甲<Δh乙,体积关系为ΔV甲<ΔV乙,而切去的质量关系Δm甲>Δm乙,又由于剩余部分的高度相等,则剩余部分的质量m甲>m乙,重力G甲>G乙,静止在水平面的物体,对地面的压力大小等于物体的重力,因此剩余部分对地面压力的关系为F甲ʹ>F乙ʹ;由图可知,受力面积S甲<S乙,由p=F/S可知,剩余部分对地面压强p’甲>p’乙,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
模块三、液体压强
【例题1】如图所示是用压强计“探究液体压强与哪些因素有关”的实验装置。
(1)实验前,小物同学发现U形管内的液面不相平,此时他应该( )
A.取下软管重新安装
B.向U形管中加一些红墨水
C.轻轻按压金属盒的橡皮膜
D.将U形管右侧的红墨水倒出一些
(2)将压强计金属盒的橡皮膜朝上逐渐浸入水中,在向下浸入的过程中,压强计的高度差会 (选填“变大”或“变小”)。停在某一深度处,如图乙,则压强计显示的是橡皮膜 (选填“各个方向”、“上方”或“下方”)的水对它的压强;
(3)小物同学保持甲图中金属盒的朝向不变,放入浓盐水的乙杯中,如图乙所示。比较甲、乙两次实验,小物同学得出了初步结论:液体压强与液体密度有关。小理同学认为甲、乙两次实验无法得出该结论,原因是: ;
(4)小物同学换用其他液体探究液体压强与液体密度的关系,当探头在液体中的深度相同时,U形管左右两侧液面的高度差对比不明显,则下面操作能使两侧液面高度差对比更加明显的是( )(选填字母序号);
A.烧杯中换密度差更大的液体
B.将U形管换成更细的
C.将管内液体换为密度更小的其他液体
D.将U形管换成更粗的
(5)小理同学用丙图所示的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,直到橡皮膜刚好变平,她测量了以下四个物理量。
A.右侧待测液面到容器底的深度h1
B.右侧待测液面到橡皮膜中心的深度h2
C.左侧水面到容器底的深度h3
D.左侧水面到橡皮膜中心的深度h4
请你推导出待测液体密度的表达式为= (选择四个物理量中合适的字母和ρ水表示)。
【答案】(1)A;(2)变大,上方;(3)金属盒所处深度不相同,没有控制变量;(4)AC;(5)
【详解】(1)发现U形管内的液面不相平,说明压强计两边液柱受到的压强不同,不是存在漏气现象,若漏气,则液面是相平的;故接下来的操作应该是取下橡皮管,从而使U形管液面相平,再重新安装,故选A。
(2)液体密度一定时,深度越深,液体压强越大,在向下浸入的过程中,液体压强变大,压强计的高度差会增大。
橡皮膜所受的压强为水对它的压强,压强计金属盒的橡皮膜朝上逐渐浸入水中,压强计显示的是橡皮膜上方的水对它的压强。
(3)甲、乙两次实验中,金属盒在盐水中的深度比在水中的深度大,没有控制深度这一变量,所以无法得出结论。
(4)A.烧杯中换密度差更大的液体,探头在液体中的深度相同,根据p=ρgh,液体产生的压强变大,根据转换法,两侧液面高度差对比更加明显,故A符合题意;
BD.液体压强只与液体的密度与深度有关,与U形管粗细无关,故BD不符合题意;
C.U形管中换用密度更小的液体,根据p=ρgh可知,在液体产生的压强不变的条件下,两侧液面高度差对比更加明显,故C符合题意;
故选AC。
(5)实验时,橡皮膜两侧受到的压强容易观察,所以需要利用水和液体在橡皮膜处的压强相等来计算液体压强,因此需要测量待测液体和水到橡皮膜中心的深度,在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入待测液体,直到橡皮膜刚好变平,所以橡皮膜左侧和右侧的压强相等,即,根据液体压强公式得
待测液体密度的表达式为
【例题2】如图所示,盛有水的薄壁圆柱形容器甲和实心金属小球乙置于水平桌面上,容器足够高。
(1)求距水面0.1米深处水的压强p水;
(2)若薄壁圆柱形容器底面积为2×10-2米2,小球乙的质量为2千克,现把小球乙浸没在容器里的水中,小球乙放入前后,水对容器底部的压强p水如下表所示,
放入前
放入后
p水(帕)
2940
3430
(a)求容器对水平桌面的压强增加量Δp容;
(b)求小球乙密度ρ乙。
【答案】(1);(2),
【详解】(1)距水面0.1米深处水的压强
(2)容器对水平桌面的压力增加量
则容器对水平桌面的压强增加量
水面上升的高度为
则小球乙的体积为
则小球乙密度为
【练习1】底面积不同的甲、乙圆柱形容器(S甲<S乙)置于水平地面上,容器内分别盛有质量相同的水和酒精(ρ水>ρ酒精),如图所示。
(1)液体对容器底部的压强:p甲 p乙(选填“大于”“等于”或“小于”);
(2)现有铁、铝两个质量相同的实心金属小球(ρ铁>ρ铝),若从中选择一个浸没在某容器的液体中(液体不溢出),能使液体对容器底部压强最大的方法是 (填字母)。
A.将铁球放入甲中 B.将铁球放入乙中
C.将铝球放入甲中 D.将铝球放入乙中
【答案】(1)大于;(2)C。
【详解】(1)由图可知,水的深度大于酒精的深度,因为ρ酒精<ρ水,根据公式p=ρgh可知,液体对容器底的压强大小关系为p甲大于p乙。
(2)质量相同的实心铁、铝金属小球,由于ρ铁>ρ铝,由ρ=m/V知V铁<V铝,S甲<S乙,要使液体对容器底部压强最大,根据压强公式p=ρgh可知,液体升高的最高,故需要将体积大的铝球放入底面积小的甲容器中,综上分析知,故C符合题意, ABD不符合题意。故选C。
【练习2】如图1所示,设想在距离液面下h深处取一面积为S的水平液面,请对该液面上方体积为Sh的液柱进行分析:
(1)液柱对水平液面S的压力 液柱重力(选填“大于”、“等于”、“小于”)。
(2)若液体的密度为ρ,请用压强的定义公式推导液柱对水平液面的压强大小(用已给出的字母表示,写出推导过程)。
(3)如图2所示是河南洛阳小浪底大坝剖面示意图,它的设计充分应用了压强知识。
①大坝的底部宽大,从改变固体压强角度分析原因:通过 的方法来 压强。
②坝体上窄下宽,从液体压强角度分析原因: 。
【答案】(1)等于;(2)见解析;(3)增大受力面积,减小,液体的压强随深度的增加而增大
【详解】(1)因为液柱在水平面上,故液柱对水平液面S的压力等于液柱重力。
(2)液柱的体积为V=Sh,质量为m=ρV=ρSh
重力为G=mg=ρShg
液柱对水平液面的压力的大小等于重力的大小,即F=G=ρShg
压强为
(3)大坝的底部宽大,从改变固体压强角度分析原因是通过增大受力面积的方法来减小压强。
坝体上窄下宽,是因为液体的压强随深度的增加而增大。
【练习3】小东和小方尝试利用一根透明软管和适量的水,在墙上找到相同高度的点,如图所示。
(1)他们将透明软管弯折成“U”形状后,透明软管可以看成一个简单的 器。
(2)他们在软管内注入水,当水 时,沿两侧管内水面对应的位置在墙上进行标记,找到了相同高度的点A、B。
(3)若小东手执软管不动,小方将软管的右端缓慢向上提一些(水未溢出),则通过(2)中的方法重新获得的相同高度的两个点的位置( )
A.高于点A、B B.低于点A、B C.与点A、B等高
【答案】(1)连通;(2)静止;(3)A
【详解】(1)将透明软管弯折成“U”形状后,透明软管两端开口,底部连通,所以透明软管可以看成一个简单的连通器。
(2)根据连通器的特点,连通器中同种液体不流动时,各部分中的液面总保持相平。所以他们在软管内注入水,当水静止时,沿两侧管内水面对应的位置在墙上进行标记,就可以找到相同高度的点A、B。
(3)小方将软管的右端缓慢向上提一些,软管仍构成一个连通器,两端液面仍相平,但由于管内液柱长度不变,所以通过(2)中的方法重新获得的相同高度的两个点的位置高于点A、B。故BC不符合题意,A符合题意。故选A。
【练习4】未开封的矿泉水一般不会完全装满,上方充入的是氮气,如图所示。
(1)这样设计的原因一是由于氮气的化学性质惰性强,溶解度小,不会改变水质;原因二是气体分子间距离较远,分子间斥力较 (选填“大”或“小”), (选填“容易”或“不容易”)压缩,在运输时受到挤压或撞击时可以起到缓冲作用,减少瓶子破裂的风险;原因三是在储存过程中若遇到低温环境(如冰箱、冷库)时,水结冰时请判断:
①水的体积会 ;
A.变大 B.变小 C.不变
②水的密度会 ;
A.变大 B.变小 C.不变
所以上方充入氮气则可以提供足够的空间,避免爆瓶。
(2)如图所示,当装有水的瓶子从正立变为倒立放置时,请判断:
①水对容器底部的压强 ;
A.变大 B.变小 C.不变
②水对容器底部的压力 ;
A.变大 B.变小 C.不变
③此时水对瓶盖的压力 水的重力。
A.大于 B.等于 C.小于
【答案】(1)小,容易,A,B;(2)A,B,C
【详解】(1)氮气气体分子间距离较远,分子间斥力较小,容易压缩,在运输时受到挤压或撞击时可以起到缓冲作用,能够减少瓶子破裂的风险。
水在4℃时密度最大,体积最小。当温度低于4℃时,随着温度下降,密度变小,体积变大。而水结冰时温度为0℃,水的体积变大,水的密度变小。故①选A,②选B。
(2)当装有水的瓶子从正立变为倒立放置时,水的深度增加,根据p=ρgh可知,水对容器底部的压强变大,故选A。
装有水的瓶子正立时,水对容器底的压力大小等于水的重力大小;装有水的瓶子倒立时,水的重力一部分作用在瓶子侧壁上,一部分作用在瓶盖上,则此时水对瓶盖的压力小于水的重力。因此当装有水的瓶子从正立变为倒立放置时,水对容器底部的压力变小。故②选B,③选C。
模块四、大气压强
【例题1】古希腊科学家亚里士多德曾提出“自然界厌恶真空”的理论,意思是只要液体上方出现真空,与真空接触的液体就会流上去填补,直到液面上方不存在真空为止。
(1)以下现象中能用“自然界厌恶真空”解释的有___________(填序号)。
A.吸盘能挂重物 B.用吸管吸饮料 C.瓶吞鸡蛋 D.抽水机抽水
(2)在下列两个实验中,能推翻这个理论的实验是___________(填序号)。
A.马德堡半球实验 B.托里拆利实验
(3)请结合所学的物理知识,解释说明为什么第(2)问中的实验可以推翻亚里士多德的理论?
【答案】(1)BD;(2)B;(3)见解析
【详解】(1)A.吸盘能挂重物,吸盘内空气较少,内部气压小于外界大气压,内外气压差将吸盘压在物体上,故A不符合题意;
B.利用吸管吸饮料,是吸气时吸管内变成真空,下面的饮料来补充,可以“自然界厌恶真空”理论来解释,故B符合题意;
C.瓶吞鸡蛋是瓶内气体冷缩时体积变小,压强变小,鸡蛋在大气压的作用下被压入瓶内,利用了大气压,故C不符合题意;
D.抽水机抽水,通过活塞上移使活塞下方的桶内气压减小,水在外界大气压的作用下,被压上来,故D符合题意。
故选BD。
(2)A.马德堡半球实验是证明大气压的存在,并且证明大气压很大,与亚里士多德的观点不相关,故A不符合题意;
B.托里拆利实验,当外界大气压是一个标准大气压,能支持76cm高的水银柱,玻璃管的长度是1m,玻璃管内上方有一段真空,水银没有去填补,亚里士多德认为接触到真空的液体就会自己填补,所以托里拆利实验能推翻亚里士多德理论,故B符合题意。故选B。
(3)做托里拆利实验时,玻璃管内上方有一段是真空,但是玻璃管中的水银没有去填补,所以与亚里士多德观点不相符,所以可以推翻其观点。
【例题2】如图所示,一个带有压强传感器的无人机沿倾斜直线匀速飞行。在此过程中,传感器记录的大气压强随时间的变化图线如图所示,其中A点和B点分别表示无人机在两个不同高度时的数据。分析数据,可知该无人机从A点到B点时,附近的大气压强变化了约 帕,该无人机所处高度 ,该无人机的机械能 (最后两空选填“增大”“不变”或“减小”)。
【答案】 200 增大 增大
【详解】由图可知A点的大气压强为pA=101200Pa,B点的大气压强为pB=101000Pa。无人机从A点到B点时,附近的大气压强变化了约
大气压随着高度的升高而减小,从A点到B点,大气压降低,因此无人机所处的高度增大。
机械能为动能与势能之和,无人机从A点到B点,质量不变,速度不变,动能不变,高度增大,重力势能增大,因此机械能增大。
【练习1】某物理兴趣小组为了测量教室内大气压强的大小,将半径为r的橡胶吸盘吸在水平放置的玻璃板下方,在吸盘下方挂上钩码,当吸盘快要松动时,向小桶内加入细沙进行微调,如图所示。当吸盘刚好脱离玻璃板时,记录钩码总重G1,测出小桶和沙子总重G2,然后重复以上步骤三次,计算并记录三次结果的平均值。
(1)请推理得出大气压强的计算式(用字母表示) 。
(2)实验中多次测量是为了 。若考虑活塞、绳子所受重力,且吸盘与玻璃板间还有少量气体存留,测出的大气压强值应 (选填“偏大”或“偏小”)。
【答案】(1);(2)减小误差,偏小
【详解】(1)当吸盘即将脱离玻璃板时,空气对橡胶吸盘的向上的压力大小就等于所挂钩码的总重G1与小桶和沙子总重G2的和,大气压的值
(2)实验中多次测量是为了减小误差,使测量结果更准确。
若考虑活塞、绳子所受重力G活塞和绳,且吸盘与玻璃板间还有少量气体存留,这些气体对活塞有向下的压力F气,当吸盘即将脱离玻璃板时,根据力的平衡有
而在计算时,我们只考虑了挂钩码的总重G1与小桶和沙子总重G2,即认为,这样计算出的大气压力F大气偏小。又因为,S不变,F大气偏小,所以测出的大气压强值应偏小。
【练习2】下列各实例中,主要属于应用大气压知识的是( )
A.用来观察锅炉内水位的液位计
B.中医传统治疗器械中的拔火罐
C.包装盒中用来防震的泡沫塑料
D.筑成上窄下宽形状的拦河大坝
【答案】B
【详解】A.用来观察锅炉内水位的液位计,利用了连通器原理,故A不符合题意;
B.拔火罐在使用时,由于燃烧,火罐内部的气压减小,小于外部大气压,所以火罐被压在皮肤上,其原理是利用了大气压,故B符合题意;
C.泡沫塑料的弹性很好,有很好的防震效果,能够很好的保护包装盒中的物品,且相同体积的泡沫塑料与其它材料比较,由于泡沫塑料的密度较小,质量较小,所以适合做包装中的填充物,故C不符合题意;
D.水坝筑成下宽、上窄的形状,是考虑到水对坝体侧面有压强,并且水的压强随深度的增加而增大,故D不符合题意。
故选B。
【练习3】今年13号台风“贝碧嘉”正面登陆上海,分析大气压强的变化可以判断大气环流的方向,预报相关台风气象情况。气象站用气压计采集某区城同一时刻近地面不同地点的大气压,并将气压相等的各点连起来,绘成“等气压线”,如图所示。
等气压线的特征
一般天气特征
等气压线闭合,四周气压低于中心气压
晴朗
等气压线闭合,四周气压高于中心气压
阴雨
(1)预报相关气象情况采集大气压数据时,应在近地面不同地点高度 (选填“相同”、“不同”)采集大气压数据时,理由是 。
(2)根据A处风的方向,可判断A处气压 B处气压;结合上表,可判断该区域一般天气特征为 。
【答案】(1)相同,控制高度相同,避免因高度不同带来对气压大小的影响。(2)大于,阴雨
【详解】(1)高度不同,大气压也不同,为了探究不同天气特征下气压的情况,应控制高度相同。
(2)风从A处流向B处,则A处气压大于B处气压。
由表中数据可知此时四周气压高于中心气压,故该区域天气特征为阴雨。
【练习4】小肖暑期旅游时,从拉萨带了个拧紧盖子的塑料瓶(如图(a)所示)回到上海,发现随身携带塑料瓶瘪了(如图(b)所示)。为了探究原因,小肖查阅资料后得知:(a)力可以使物体发生形变;(b)上海平均海拔2.19米,拉萨平均海拔3650米;(c)大气压强的大小与海拔高度有关,如表所示。
海拔高度h(m)
0
500
1500
2000
3500
4500
6000
大气压强p(kPa)
101.3
95.5
84.0
79.5
65.8
57.7
47.2
(1)分析比较表中p随h的变化情况,可得出的初步结论是: ;
(2)结合所学知识及上述信息,指出塑料瓶变扁的原因,并写出分析过程: 。
【答案】(1)海拔越高,气压越低;(2)见解析
【详解】(1)由表中数据知,p随h的增大而减小,可得出的初步结论是:海拔越高,气压越低。
(2)从高海拔到低海拔,外部大气压变大,瓶内气压小于外部气压,压力差使瓶子被压瘪。分析过程:塑料瓶在拉萨拧紧时,瓶内气体压强等于当地大气压(约65.8kPa),带到上海后外部大气压约101.3kPa,外部压强大于内部压强,塑料瓶向内收缩变扁。
模块五、流体压强
【例题1】2024年11月,第21号台风“康妮”席卷上海。
(1)如图所示,一阵狂风沿着外墙吹过未关紧的窗户,窗外的气体流速变大,压强 (选填“增大”“减小”或“不变”),导致窗帘飘向 (选填“窗外”或“屋内”)。
(2)在暴雨影响下,城市下水道口有时会出现“倒灌”现象,产生该现象的原因是城市下水道从整体来看是一个庞大的连通器。以下装置中也属于连通器的有( )
A.吸尘器 B.茶壶 C.液位计 D.船闸
【答案】(1)减小,窗外;(2)BCD
【详解】(1)根据流体压强与流速的关系,流体流速越大的位置,压强越小,所以当狂风沿着外墙吹过未关紧的窗户,窗外的气体流速变大,压强减小。
屋内压强相对窗外较大,在压强差的作用下,窗帘会向压强小的一侧飘动,导致窗帘飘向窗外。
(2)连通器是指上端开口,底部互相连通的容器。连通器内装有同种液体且静止时,各容器液面保持相平。
A.吸尘器是利用大气压工作的,不是连通器,故A不符合题意;
B.茶壶的壶身和壶嘴底部相连,上端开口,符合连通器的特点,故B符合题意;
C.液位计是利用连通器原理工作的,它与容器底部相连,上端开口,通过液位计内液面高度可知道容器内液面高度,故C符合题意;
D.船闸工作时,闸室分别与上游和下游构成连通器,利用连通器原理使船平稳通过不同水位,故D符合题意。
故选BCD。
【例题2】如图是演示“流体压强与流速的关系”实验装置,U形管中装有水,直径相同的a、b两管中的水静止时液面相平。如果在右端c处往装置里急吹气,由于相同时间内同一管中不同截面处气体流量相同,因此粗管d处和细管e处相比,气体流速较大的是 处,气体压强较大的是 处;此时a、b两管中液面较高的是 管。
【答案】 e d a
【详解】如果在右端c处往装置里急吹气,由于d处比e处粗,导致d处气流速度小于e的气流速度,e处的气体流速较大,根据流体压强和流速的关系可知,d处气流压强大于e的气流压强,在左右压强差的作用下b管水面下降,a管水面升高,a管液面较高。
【练习1】图是C919大型客机,它是我国具有自主知识产权的喷气式干线客机。C919飞机上使用了新材料铝锂合金。与大部分金属相比,铝锂合金具有较轻,强度高等特点。
(1)材料中提到“铝锂合金较轻”是指铝锂合金的( )
A.质量小 B.重力小 C.体积小 D.密度小
(2)铝锂合金的密度为2.43×103千克/米3,单位读作: ,它表示每立方米铝锂合金的 为2.43×103千克;
(3)为了探究飞机升空的原因,小明仔细观察机翼并查阅资料后,发现飞机机翼的形状大致如图所示。飞机飞行时,机翼会获得向 的升力(选填“上”或“下”),原因是:机翼上凸下平,上方气流速度 下方气流速度,造成机翼上方压强 下方压强(均选填“大于”或“小于”)。
【答案】(1)D;(2)千克每立方米,质量;(3)上,大于,小于
【详解】(1)材料中提到“铝锂合金较轻”是指相同体积的材料,铝锂合金的质量小,即铝锂合金的密度小。
(2)根据密度的定义,铝锂合金的密度为2.43×103千克/米3,单位读作:千克每立方米,符号为kg/m3,该密度的物理意义是:每立方米铝锂合金的质量为2.43×103千克。
(3)流体中,流速越快的位置压强越小。飞机飞行时,等质量的空气在相同的时间内同时通过机翼的上表面和下表面,机翼上凸下平,上方气流速度大于下方气流速度,造成机翼上方压强小于下方压强,这样就产生了作用在机翼上的向上的升力。
【练习2】如图所示,两支蜡烛并排放置,右侧蜡烛点燃,用一根吸管向左侧未点燃的蜡烛吹气,发现右边蜡烛的火焰自动向左侧偏点燃了左侧蜡烛,这是利用流速大的位置压强 的规律。赛车尾翼的主要作用是在车辆高速行驶时,通过增加向下的压力来增强抓地力,提升行驶稳定性。其上下表面的形状设计成 (选填横截面形状的序号“A”或“B”)更合理。
【答案】 小 A
【详解】用一根吸管向左侧未点燃的蜡烛吹气,左侧的空气流速变快,压强变小,右边蜡烛的火焰会自动向左偏,点燃左侧蜡烛,这是利用流速大的位置压强小的规律。
A的上面是平的,下面突出,空气流过时,下面空气的流速大于上面空气的流速,所以赛车尾翼下面压强小,产生向下的压力差,增加对地面的压力,提高车轮的抓地力。
【练习3】液体和气体都称为流体,流体的压强有其特点。
(1)大风天气,房间内其它窗户都关闭,打开一扇窗户时,窗帘会被“吸”到窗外的原因是______。
A.窗外空气密度比室内空气小,气流带动窗帘向密度小的一侧运动
B.窗外空气密度比室内空气大,气流带动窗帘向密度小的一侧运动
C.窗外空气流速大、压强大,窗内空气流速小、压强小,气压差把窗帘吸向窗外
D.窗外空气流速大、压强小,窗内空气流速小、压强大,气压差把窗帘压向窗外
(2)大气静止时,标准大气压强值约为1.0×105Pa,表示1平方米面积受到 ;该值是由意大利科学家 用如图所示装置进行实验首先测得,实验时,若仅将玻璃管提升至虚线位置,则管内水银柱长度将 (A.变小 B.不变 C.变大)。
(3)如图(a)所示,一段两端敞口的空心软管,内装一定量的水。
①如图(a)所示,当装置内所装的水不流动时,根据 的原理,左、右管水面的高度差为 。
②现降低右管,水会从右侧管口喷出,如图(b)所示;若将一个尖嘴小管套接在软管的右端,在其他条件相同的情况下,水从尖嘴小管管口喷出情况,如图(c)所示。
(a)分析比较图(b)和(c)中水喷出的高度,可得初步结论是:同一U形管中,当两管水面的 相同时,尖嘴小管使出口的 减小,从而使水流的 增大。
(b)已知两管液面高度差越大,喷出的水流速度越大。在忽略摩擦的情况下,请从能量的角度说明:图(c)中,随着水的喷出,喷出的高度逐渐减小的原因是 。
【答案】(1)D;(2)压力为1.0×105N,托里拆利,B;(3)连通器,0,高度差,横截面积 流速,见解析
【详解】(1)大风天气,窗帘外侧空气流速大,压强小,内侧空气流速慢,压强大,窗外空气的流速大于室内空气的流速,窗外空气的压强小于室内空气的压强,在内外压强差的作用下,窗帘被压向窗户外面,故D符合题意,ABC不符合题意。故选D。
(2)由压强的物理意义可知,标准大气压强值约为1.0×105Pa的物理意义为:1m2受力面积会受到大气压力为1.0×105N
托里拆利首次经过实验测得大气压强值,因为大气压不变,水银柱高度由大气压决定,与管的长度无关,若仅将玻璃管提升至虚线位置,管内水银柱长度将不变。故选B。
(3)图(a)所示仪器满足上端开口,底部相连,是连通器,连通器中同种液体静止时液面保持相平,因此当装置内的水不流动时,左右管水面的高度差为0。
比较图(b)和(c)中水喷出的高度,可以看出在两管液面高度差相同时,出口的横截面积减小时,水喷出的高度较高(水速较快),说明同一U形管中,当两管水面的高度差相同时,出口的横截面积减小,从而使水流的速度增加。
喷出的过程中,水的重力势能不断转化为动能,而管内水面高度差逐渐减小,水的重力势能减少,转化的动能也减少,导致水流速度减小,喷出高度降低。
四、综合练习
1. 用质量相同的铝、铁、铜制成体积相同的空心球,空心部分都装满水,则总质量最大的是( )
A.铝球 B.铁球 C.铜球 D.无法判断
【答案】C
【详解】三个质量相同的铝、铁、铜球,他们的密度关系是,由密度公式ρ=m/V可得,如果三个球都是实心的,则实心部分的体积关系是;已知球的体积相同,根据可知,三个球的空心部分的关系是,所以若在空心部分注满水后,根据可知,铝球中水的质量最小,铜球中水的质量最大,已知三个空心球的质量相同,则总质量最大的是铜球,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选 C。
2. 如图为测量大气压强的水银气压计,会使测得大气压数值偏小的操作是( )
A.将玻璃管略倾斜 B.将玻璃管略微下压
C.将玻璃管直径加粗 D.少量空气泡进入玻璃管内
【答案】D
【详解】A.将玻璃管略倾斜,管中水银增多,但水银柱的高度不变,由p=ρgh可知,对测得值没有影响,故A不符合题意;
B. 将玻璃管略微下压,管中真空柱变短,但水银柱的高度不变,由p=ρgh可知,对测得值没有影响,故B不符合题意;
C.将玻璃管直径加粗,管中水银增多,但水银柱的高度不变,由p=ρgh可知,对测得值没有影响,故C不符合题意;
D. 少量空气泡进入玻璃管内,管中水银上方不是真空,使水银柱与正常测量时相比下降,由p=ρgh可知,使测得值偏小,故D符合题意。
故选D。
3. 建在地面的建筑往往会面临地基沉降问题,地基的沉降会影响建筑的结构和安全。意大利的比萨斜塔就是因为地基沉降不均匀而倾斜的,那么为何会发生地基沉降呢?小金同学查阅资料得知地基土层中的土粒很坚硬,很难被压缩,但是土粒之间有孔隙(如图所示),在压力作用下,土粒会发生移动,重新排列、靠紧,使得土的体积变小。通常情况下,土层中孔隙总体积与土粒总体积之比称为土的孔隙比。对某建筑地基样本土进行压缩试验,得到孔隙比和所加压强的关系如下表所示。
压强/(×105帕)
0
1
2
3
4
孔隙比
0.50
0.45
0.42
0.40
0.39
(1)分析比较表中压强与孔隙比的变化情况,可得出的初步结论是: ;
(2)当建在该样本土层上的房屋总重力为牛,房屋与地基的接触面积为40米2时,样本土层的孔隙比为 ;
(3)根据以上信息以及学过的物理知识,说明“高层建筑建造之前,要先夯实地基”的原因 。
【答案】(1)见解析;(2)0.40;(3)见解析
【详解】(1)由表格数据可知,土层受到的压强越大,孔隙比越小,可以得到随着压强的增大,孔隙比逐渐减小。
(2)房屋对地基的压强
由表格数据可知,此时样本土层的孔隙比是0.40。
(3)高层建筑建造之前,要先夯实地基,施加了很大的压强,使得地基的孔隙比很小,建造后不再沉降。
4. 如图所示,一瓶矿泉水放在水平地面上。
(1)若它受到的重力为,画出它对地面的压力的示意图。
(2)若将矿泉水瓶瓶口朝下倒放,则水对瓶子底部的压强将 ,瓶子对地面的压强将 (均选填)
A.变大 B.不变 C.变小
(3)小明认为用玻璃瓶装矿泉水放进冰箱的冷藏室中可能有不妥之处。请用所学物理知识解释小明想法是否合理。 。
【答案】(1)力的大小方向作用点均正确;(2)B,A;(3)合理。当水结冰时,冰的密度小于水,质量相同,冰的体积比水大,可能使玻璃瓶炸裂
【详解】(1)矿泉水瓶放在水平地面上,对地面的压力大小等于其重力大小,即,方向垂直于地面向下,作用点在地面与瓶子的接触面上。作图如下:
(2)如图所示为一瓶装满的矿泉水,倒放后,水的高度不会有变化,根据p=ρgh,则水对瓶底的压强不会变。故选填B。
瓶子对地面的压力
倒放前后总重力不变,所以压力不变。但倒放后瓶子与地面的接触面积变小,根据压强公式 ,F不变,S变小,所以瓶子对地面的压强将变大,故选填A。
(3)小明想法合理。因为水的密度大于冰的密度,根据ρ=m/V,当水结成冰后,质量不变,密度变小,体积会变大。而玻璃瓶的容积相对固定,变成冰后体积变大可能会撑破玻璃瓶。
5. 如图所示,三峡双线五级船闸是世界上第二大的船闸,船闸上下落差达113米,船舶通过船闸要翻越40层楼房的高度。现有一艘大船要由下游通过船闸到达上游,大船上一游客重力为600 N,每只脚与地面的接触面积为200cm²。(g取10N/kg)
(1)当该游客在甲板上由站立到行走过程中,游客对甲板的压强将 (选填“增大”“减小”或“不变”);
(2)求该游客双脚站立时对水平甲板的压强;
(3)大船船底距水面4m,求船底300cm²的钢板上受到水的压力。
【答案】 增大 1200N
【详解】(1)当该游客在甲板上由站立到行走过程中,游客对甲板的受力面积从双脚变成单脚,受力面积减小,根据p=F/S压强将增大。
(2)该游客双脚站立时对水平甲板的压强
(3)大船船底距水面4m, 船底受水的压强为
船底300cm² 的钢板上受到水的压力
6. 如图所示的容器是“天气预报瓶”。A为玻璃管,与大气连通,B为密闭的玻璃球,A与B底部相通,内装红墨水。
(1)该容器________连通器;
A.属于 B.不属于
(2)根据图中两边液面位置,可知此时B球内气压________外界大气压;
A.大于 B.小于 C.等于
(3)在相同气温的情况下,晴天的气压比阴雨天的气压高,则晴天时A管液面高度________阴雨天时A管液面高度。
A.高于 B.低于 C.等于
【答案】(1)B;(2)A;(3)B
【详解】(1)如图,“天气预报瓶”A与B底部相通,但B为密闭的玻璃球,不属于连通器。故A不符合题意,B符合题意。故选B。
(2)从图中看到,B球内的红墨水液面低于A管内的液面。根据液体压强与气压的关系,液面低的一侧(B 球内),气压更大,才能“压”住红墨水,使液面更低。所以此时球内气压大于外界大气压,故A符合题意,BC不符合题意。故选A。
(3)B球内气压可认为基本不变(球密闭,内部气体量、温度等变化小)。瓶内气压等于外界大气压和液柱的压强之和。晴天的气压比阴雨天的气压高,则晴天时A管中液柱的压强较小,根据p=ρgh可知晴天时A管液面高度低于阴雨天时A管液面高度,故B符合题意,AC不符合题意。故选B。
7. 如图所示为地铁站的候车区,在地面上标有黄线称为安全线。乘客在候车时都应依次等在安全线以外的位置。
(1)当地铁列车进站时,___________气体压强相对会更大。
A.区域1 B.区域2
(2)候车时小明用吸管喝饮料,吸管的一端制成了斜口,可以___________压强。
A.减小 B.增大
(3)用吸管将饮料吸入口中,是利用了 的作用。
【答案】(1)B;(2)B;(3)大气压/大气压强
【详解】(1)当列车进站时,区域1内的空气流速变快;根据流体流速与压强的关系可知,区域1的气压变小,所以此时区域2的气压相对会更大,故B符合题意,A不符合题意。故选B。
(2)吸管的一端制成了斜口,由p=F/S可知,制成斜口可以减小受力面积,从而增大压强,更容易戳破饮料的封口膜,故B符合题意,A不符合题意。故选B。
(3)用吸管将饮料吸入口中,是利用了大气压的作用;吸饮料时,会先把吸管内空气吸走,使得吸管内气压低于外界大气压,在内外气压差的作用下,饮料被压入嘴中。
8.下表记录了干燥空气在不同气压和温度时的密度,请依据表中的相关数据回答问题:
(1)当温度为20℃、气压为104000帕时,干燥空气的密度为 千克/米3;
(2)干燥空气的密度与气压的关系是: ;
(3)某同学根据表中数据规律,认为:“因为一般情况下,上海地区冬季温度比夏季温度低,所以上海地区冬季干燥空气的密度大于夏季干燥空气的密度。”你是否同意他的判断,并说明理由: 。
【答案】(1)1.24;(2)当温度相同时,干燥空气的密度随气压的增大而增大;(3)见解析
【详解】(1)由实验数据可知,干燥空气的密度在不同气压和温度时,密度是不同的,当温度为20℃、气压为104000帕时,干燥空气的密度为1.24kg/m3。
(2)由控制变量法分析表中实验数据可知:当温度一定时,随着气压的增大,空气密度逐渐增大,所以干燥空气的密度与气压的关系是:当温度相同时,气压越大,密度越大。
(3)同意他的判断,由控制变量法分析表中实验数据可知:当气压一定时,温度越低,空气密度越大;当温度一定时,气压越大,空气密度越大;上海地区冬季温度比夏季温度低,且冬季气压大于夏季气压,所以该地区冬季干燥空气的密度大于夏季干燥空气的密度。
9. 寒假时,小金同学与父母一起去“冰城”哈尔滨旅游。
(1)为避免脚陷入雪地,当地向导会要求游客穿上雪鞋,如图所示,这是通过 的方式减小压强。
(2)在冰面玩耍时,如果突然发现冰面开裂,更容易安全离开的做法是( )
A.趴下往岸边爬 B.站在原地不动
C.变成单脚站立 D.以上都不对
(3)在雪面上行走时,他发现爸爸留下的脚印总是比自己深,这是因为( )
A.爸爸的重力更大 B.爸爸的脚更小
C.爸爸对雪面的压强更大 D.以上都不对
【答案】(1)增大受力面积;(2)A;(3)C
【详解】(1)雪鞋通过增大脚与雪地的接触面积来分散压力,根据压强公式p=F/S,在压力一定时,增大受力面积可以减小压强。这是生活中常见的减小压强的方法。
(2)趴下可以增大身体与冰面的接触面积,根据压强公式p=F/S,从而减小对冰面的压强,降低冰面进一步破裂的风险。同时,爬行可以缓慢移动,避免突然施力导致冰面坍塌。站在原地不动,冰面可能会继续开裂,比较危险。变成单脚站立,减小了受力面积,压强会增大,更加危险。故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
(3)脚印深度反映了对雪面的压强大小。在相同雪地条件下,爸爸脚印更深说明他对雪面的压强更大。根据p=F/S,压强大的原因有可能是由于爸爸体重更大(F更大)或脚掌面积更小(S更小)导致的,但这两个原因都不能确定,能确定的是他的爸爸对地面的压力与受力面积的比值,即压强更大,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
10. 近年来在东北林区发现了越来越多野生东北虎的足迹。生物学家为了估算某只野生东北幼虎的质量,在松软、平坦且足够深的雪地上,选取该东北虎四脚着地停留时的脚印,其中的一个脚印如图甲所示。在方格纸上描绘出脚印的轮廓,如图乙所示,图中每个小方格的面积均为4cm2,数出脚印轮廓所围小方格的个数(凡大于半格的都算一个格,小于半格的都不算)。测出脚印的深度,在脚印旁边相同的雪地上放一底面积为0.01m2的平底容器,在容器中缓缓放入适当的物体,当容器下陷的深度与脚印的深度相同时,测出容器及内部物体的总质量为50kg。忽略脚趾和脚掌之间空隙的面积,g=10N/kg。求:
(1)实验时容器下陷的深度与脚印的深度相同,其目的是 。
(2)该东北虎一只脚印的面积为 cm2;
(3)(计算)该东北幼虎的质量m。
【答案】(1)使容器和老虎对雪地的压强相同;(2)60;(3)120kg
【详解】(1)压强的大小与压力和受力面积有关,当压力作用效果相同时,压强相等。实验时容器下陷的深度与脚印的深度相同,说明其对雪地的压强与东北虎对雪地的压强相等,所以,实验时容器下陷的深度与脚印的深度相同,其目的是使容器对雪地的压强等于东北虎对雪地的压强。
(2)如图乙所示,图中每个小方格的面积均为4cm2,数出脚印轮廓所围小方格的个数(凡大于半格的都算一个格,小于半格的都不算)是15格。该东北虎一只脚印的面积S=15×4cm2=60cm2
(3)容器及内部物体的总重力 G=m物g=50kg×10N/kg=500N
因为容器放在水平雪地上,所以容器对雪地的压力F=G=500N,容器底面积S容=0.01m2,根据压强公式p=F/S,可得容器对雪地的压强
由于容器对雪地的压强等于东北虎对雪地的压强,所以东北虎对雪地的压强
东北虎有四只脚,则东北虎与雪地的接触面积S虎=4×60cm2=240cm2=0.024m2
根据F=pS,可得东北虎对雪地的压力F虎=p虎S虎=5×104Pa×0.024m2=1200N
因为东北虎对雪地的压力等于东北虎的重力,即G虎=F虎=1200N
该东北幼虎的质量
11.如图所示,圆柱形容器甲放在水平地面上(容器足够高),底面积S甲为,甲内盛有深为0.2m的水。有一质量为8kg、底面积为、高为0.3m的实心金属块乙竖直放置在容器甲底部。
(1)计算乙的密度ρ乙;
(2)计算水对容器底的压强p水;
(3)若再向甲中倒入体积为的水,计算水对容器底的压强增加量Δp水。
【答案】(1);(2);(3)
【详解】(1)乙的体积为
则乙的密度为
(2)水对容器底的压强
(3)当水面上升到与乙顶部齐平时,水面上升的高度为
此时需要加入水的体积为
所以水面会高出金属块乙,则水面上升到与乙顶部齐平后继续上升的高度为
所以水对容器底的压强增加量
12. 如图所示,水平地面上的轻质圆柱形容器甲、乙分别盛有质量均为m的水和酒精,甲、乙的底面积分别为S、2S。()
(1)若甲容器中水的质量为1.5kg,求甲容器中水的体积V水 。
(2)求乙容器中0.1米深处酒精的压强p酒精 。
(3)现有物体、(其密度、体积的关系如表所示),在两物体中选一个物体放入某容器中(液体不会溢出),使该容器对地面压强变化量最大,则应选 物体(选填“A”或“B”)放入 容器(选填“甲”或“乙”),并求出该压强变化量最大Δp容max (用已知的字母表示)。
物体
密度
体积
A
V
B
3V
【答案】(1);(2);(3) B,甲,
【详解】(1)甲容器中水的质量为1.5kg,水的体积为
(2)乙容器中0.1m深处酒精的压强
。
(3)物体A的重力为
物体B的重力为
要使容器对地面压强变化量最大,应选择重力大的物体,所以选B物体。
根据p=F/S可知,压力变化量一定时,受力面积越小,压强变化量越大。甲容器底面积小于乙容器底面积,所以应放入甲容器。
放入物体后,容器对地面压力变化量,甲容器底面积为S,压强变化量为
13.小华同学探究液体内部压强的特点,具体操作如图所示:
(1)图(a)实验器材名称是 ,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”);
(2)图(b)和(c)说明:同种液体, ;
(3)如图(c)和(d)操作可探究液体压强与 关系;
(4)如图(e)操作:在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入另一种液体,直到橡皮膜刚好变平,则水和液体对容器底压强的大小关系是p水 p液。(选填“”“”或“”)
【答案】(1)压强计,不漏气;(2)深度越大,压强越大;(3)液体密度;(4)
【详解】(1)由题意可知,通常是利用压强计来探究液体内部压强特点的,所以图(a)实验器材名称是压强计,检查其气密性的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,则说明该装置不漏气,如果U形管中液面几乎不变,则说明该装置漏气。
(2)对比图(b)和(c)可知,相同的液体,图(c)中压强计的探头所处深度较大,根据压强计U形管两侧液面的高度差也较大,说明探头所处位置的压强较大,由此可得出结论:同种液体,深度越大,压强越大。
(3)对比图(c)和(d)可知,压强计的探头所处深度相同,图(d)中的液体为盐水,密度较大,根据压强计U形管两侧液面的高度差也较大,说明探头所处位置的压强较大,由此可得出结论:在液体内部同一深度,液体的密度越大,压强越大;所以,图(c)和(d)的操作可探究液体压强与液体密度的关系。
(4)设橡皮膜在水和另一种液体中的深度分别为和,由图(e)可知,,由题意可知,当橡皮膜刚好相平时,两液体在橡皮膜两侧的压强相等,即,根据液体压强公式p=ρgh展开得解得,
因为从橡皮膜所在位置到容器底的距离相等,所以,根据液体压强公式p=ρgh可知,这一段两液体所产生的压强大小为
由此可得,以橡皮膜的位置为界,橡皮膜所在位置以上两种液体的压强大小关系为:
橡皮膜所在位置以下到容器底部,两种液体的压强大小关系为:
水对容器底的压强为
液体对容器底的压强为
则对比可知,水和液体对容器底压强的大小关系是
14. 日常消毒的主要用品为酒精消毒液。小强利用天平、量筒等实验器材测量某酒精消毒液的密度。砝码盒中配备的砝码有100g、50g、20g、10g、5g等。请你完成下列问题:
(1)调节天平时应将游码移至零刻度处后调节 ,使指针指在 ,表示天平处于平衡状态。
(2)小王测量烧杯和消毒液的总质量m1时,估计消毒液和烧杯的总质量在150g左右。试加砝码时,用镊子夹取100g、50g砝码各1个放入右盘中,若指针右偏,则应取下 g砝码,试加上其他砝码,最后调节游码。
(3)如图甲是小李同学在实验操作过程中的情况。他的错误是: 。
(4)小明在实验室想测量一块不规则瓷片的密度。当他用天平测量瓷片的质量为m后,发现瓷片放不进量筒,于是改进如图乙所示的方法测瓷片的体积:
a、往烧杯中加入适量的水,把瓷片浸没,在水面到达的位置上做标记;
b、取出瓷片;
c、往量筒加入适量的水,记录量筒中水的体积V1;
d、 (填写操作过程)
e、操作后记录量筒中水的体积V2;
f、则瓷片的密度ρ= (用m、V1、V2表示)
g、根据以上步骤,你认为小明同学测出的瓷片密度值将 (选填“偏大”或“偏小”),出现误差的原因可能是 。
【答案】(1)平衡螺母,分度盘中央;(2)50;(3)见解析;(4)见解析,,偏小,见解析
【详解】(1)用托盘天平测铜块的质量,应先将天平放在水平桌面上,游码移至标尺左端的零刻度处,调节平衡螺母使指针指在分度盘的中央,使天平横梁平衡。
(2)在加减砝码时,一般要试加到最小的砝码后,如果发现仍不平衡,再去调节游码使其平衡,称量过程中,用镊子加取砝码,从大到小,最后还要调节游码。所以,应取下50g砝码,试加上其它砝码,同时调节游码。
(3)只能在调节天平的横梁平衡时,调节天平的平衡螺母,称量过程中绝对不能调节平衡螺母,只能通过加减砝码或移动游码使天平重新平衡。图甲是小李同学在实验操作过程中的情况。他的错误是测量过程中调平衡螺母。
(4)d、由题意可知,应将量筒的水缓慢倒入烧杯中,让水面到达标记处。
f、根据ρ=m/V可知瓷片的密度为
g、因为取出瓷片时,瓷片上会沾有水,因此倒入水的体积大于瓷片的体积,由ρ=m/V可知,测量结果偏小。
15.人在行走、站立、平躺等不同情况时,对水平地面的压强大小不同。已知人的质量为50千克,行走时与地面的接触面积为0.02米2。
①求人行走时对地面压强的大小p人。
②为了表示不同情况压强的大小,用水平方向的格数表示接触面面积、竖直方向的格数表示相应的压强,如图所示,图中表示了人背负物体(甲或乙)、不背负物体时,行走、站立及平躺时的情况。
(a)求乙物体的质量m乙。
(b)判断:C表示人是 的(选填“站立”或“行走”),此时人是否背负甲或乙物体,请通过计算说明 。
【答案】 24500Pa 50kg 站立 见解析
【详解】根据重力的计算公式可得,人行走时对地面压力为
根据压强的计算公式可得,人行走时对地面的压强为
由图可知,不负重行走和平躺举起乙物体时对水平地面的压强关系为pB=5pD
受力面积的关系为SD=10SB
因物体对水平面的压力和自身的重力相等,所以有
代入数据可得,有
解得m乙=m人=50kg
由图可知,三种情况下的受力面积关系为SC=2SA=2SB
则C表示人是站立的。
由图可知,背负甲行走和站立时对水平地面的压强关系为pA=2pC
根据压强的计算公式可得,人对地面的压力为
所以,此时人背负甲或乙物体。
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专题34 密度与压强(专题复习)
目 录
一、考情分析 1
二、知识建构 2
三、板块训练 3
模块一、密度 3
模块二、压强 6
模块三、液体压强 9
模块四、大气压强 12
模块五、流体压强 14
四、综合练习 16
一、考情分析
一、考点分析:密度;压强;液体压强;大气压强;流体压强。
二、命题预测
1. 考查密度。命题点有:质量的概念及其测量;密度的概念与计算;测量物质的密度;密度知识的综合应用等。密度的应用和测量属于常考热点,但也经常会和压强与浮力等考点结合组成考题,以上考点经常与生活中常见物理现象和应用相结合。
2. 考查压强。命题点有:压力、探究压力作用效果的影响因素;压强概念及其计算;增大或减小压强的方法等。探究影响压力作用效果的因素主要考查实验方法、实验结论的得出、实验评估等。
3. 考查液体压强。命题点有:探究液体内部的压强特点;液体内部压强的分析与计算;连通器等。探究液体内部的压强特点主要考查实验装置的检查、实验的方法、实验结果分析等。液体压强的计算也是中考考查的热点,常与密度以及浮力结合在一起考查,难度较大。
4. 考查大气压强。命题点有:大气压的存在与测量;用大气压强解释有关现象;大气压的变化;液体的沸点与气压的关系等。大气压的测量主要考查托里拆利实验或用吸盘、注射器等粗测大气压等。
5. 考查流体压强。命题点有:流体压强与流速的关系;利用流体压强与流速的关系解释有关现象。
二、知识建构
三、板块训练
模块一、密度
【例题1】如图所示是甲、乙两种物质的m-V图像。下列说法正确的是( )
A.甲物质的密度与体积成反比
B.乙物质的密度与质量成正比
C.甲物质的密度大于乙物质的密度
D.体积相同时,甲与乙的质量之比为1∶2
【例题2】某小组同学在探究物质的质量和体积的关系的实验中,选用了铜、铁、水等物质做实验,他们用电子天平测质量,测得数据记录在表一、表二、表三中:
表一:铜块
实验序号
体积(厘米3)
质量(克)
1
1
8.9
2
2
17.8
3
9
80.1
表二:铁块
实验序号
体积(厘米3)
质量(克)
4
2
15.6
5
4
31.2
6
6
46.8
表三:水
实验序号
体积(厘米3)
质量(克)
7
10
60
8
20
70
9
30
80
(1)该小组同学分别选用铜块、铁块、水进行多次实验的目的是 ;
(2)分析比较实验序号1、2、3(或4、5、6)中的体积和质量变化的倍数关系及相关条件可得出的初步结论是 ;
(3)进一步综合分析比较表一或表二中的数据及相关条件可得出的初步结论是: ;
(4)进一步综合分析比较表一和表二中的数据及相关条件可得出的初步结论是: ;
(5)某同学分析表三中的数据得出的初步结论“水的质量与体积不成正比,质量与体积的比值不为定值”,请你对表三的数据进行分析并判断出现上述现象可能的原因是: 。
【练习1】已知空气的密度约为1.29千克/米3,则一间10米2卧室内的空气质量最接近( )
A.0.35千克 B.3.5千克 C.35千克 D.350千克
【练习2】冰熔化成水后(ρ冰=0.9×103千克/米3)( )
A.质量变大,体积不变 B.质量变小,体积不变
C.质量不变,体积变大 D.质量不变,体积变小
【练习3】图(a)所示的漫画是教材中的一个情境,反映了不同温度的湖水的深度不同,这与密度的知识有关。
(1)酒精、水和硫酸铜溶液在同一容器中静止时,现象如图(b)所示(ρ酒精<ρ水<ρ硫酸铜)。若根据该现象进行类比,则图(a)中,0~4℃的湖水, ℃时的湖水密度最大;
(2)根据上述信息结合相关知识,写出水从0~4℃的体积变化规律并说明理由。体积变化规律: ;理由: 。
【练习4】研究表明,汽车生产中使用轻量化材料来减轻整车质量,这样不仅能降低汽车油耗,还能减少二氧化碳的排放。现有钢和镁合金材料,已知钢的密度为7.9×103kg/m3,镁合金材料的密度需要通过实验测量。
(1)本实验测量镁合金密度的原理是 (用公式表示)。某实验小组发现合金体积较大,无法直接放入量筒,他们取来溢水杯和量杯,各抒己见,设计了如下实验操作步骤:
①用电子天平测量镁合金的质量m金;
②读出量杯中水的体积V水;
③用电子天平测量空溢水杯的质量m杯;
④如图所示,用细线拴住镁合金,慢慢放入溢水杯中,使镁合金完全浸没,让溢出的水流入量杯;
⑤将溢水杯装满水,把量杯放在溢水杯出水口下方;
⑥根据密度公式,求出镁合金密度。
(2)请梳理并选择合理的实验步骤进行排序 。实验需要进行多次测量,目的是为了 (选填“得到普遍规律”或“求平均值减小误差”)。
(3)已知1mL=1×10-6m3,由图可知镁合金的体积为 m3,若镁合金的质量54g,则该镁合金的密度为 kg/m3。汽车使用的轻量化材料建议用 (选填“钢”或“镁合金”)。
(4)该小组同学经过讨论,认为测量的镁合金密度相对真实值偏小,他们的理由是用细线拴住镁合金时,细线也排开了一部分水,使得测得的体积比真实体积偏大,而质量不变,根据密度公式可知,测出的密度值偏小。请参考他们的表述,针对他们的实验步骤及数据,说明你的观点:测量的镁合金密度相对真实值 (选填“偏大”或“偏小”),理由是 。
【练习5】实验是人类认识物质世界的宏观性质与微观结构的重要手段之一,也是物理学研究的重要方法。某小组同学利用家中现有实验器材测定大米的密度。实验器材有电子天平、米、水、和已知瓶内体积为V0的空饮料瓶。小徐和小汇同学分别设计了实验方案,实验步骤如下所示。
小徐同学
①测出空饮料瓶质量m1;
②测出瓶中装满米后的总质量;
③根据实验原理求出大米的密度ρ1。
小汇同学
①测出瓶中装满水后的总质量m3;
②测出适量米的质量m4;
③将米装入装满水的饮料瓶中,擦干溢出的水,测出此时的总质量m5;
④根据实验原理求出大米的密度ρ2。
(1)在“测定物质的密度”实验中:实验原理是 ,测质量的实验工具是 ;
(2)小徐测出大米的密度ρ1为915千克/米3,小于水的密度,与实际生活中米总是沉于水底不相符,测量结果偏小的原因是 。
(3)小汇同学实验方案中,米的体积V= (用字母表示,已知水的密度为ρ水);
模块二、压强
【例题1】如图所示,甲、乙两个正方体放在相同的海绵上,海绵下陷程度相同,以下说法正确的是( )
A.甲、乙所受重力相同
B.甲、乙对海绵的压力相同
C.把甲放在乙上和把乙放在甲上,海绵的下陷程度相同
D.甲、乙对海绵的压力和受力面积的比值相同
【例题2】人在站立和行走时,对水平地面的压强大小不同。已知小华的质量为50kg,行走时与地面的接触面积为0.02m2。
(1)求小华所受的重力G人。
(2)求小华行走时对地面的压强p1。
(3)小华先测量出自己背负重物甲后的总质量m总,为了比较不同情况压强的大小,他站立或行走在水平沙地上,测量出自己脚印在沙地中的深度h,如下表所示。
总质量m总(kg)
脚印在沙地中的深度h(cm)
情况一:不负重行走
50
1.0
情况二:背负重物甲
60
0.8
通过分析说明情况二中,小华背负重物甲时是行走还是站立的,并求出此时小华对水平沙地的压强p2。
【练习1】2025年春晚的创意融合舞蹈《秧BOT》中,机器人身穿花棉袄,与真人舞蹈演员同台表演(g取10N/kg)。
(1)若某个机器人的质量为50kg,每只脚与舞台的接触面积为0.01m2,则机器人站立时,如图所示,对舞台的压强为 Pa;
(2)当它行走时,对舞台的压力将 ;压强将 (均选填“A.变大”“B.不变”或“C.变小”)。
【练习2】将一块长、宽、高分别为3cm、2cm、1cm的全新的长方体橡皮放在水平桌面上,放置方式如图所示。
(1)三种放置方式中, 时橡皮对桌面的压强最大,你的判断依据是: 。
(2)如图若在橡皮侧放的情况下,以下列方法切割橡皮,剩余部分(斜线部分)压强变为原来一半的有 。
【练习3】坐落于浦东新区的耀雪冰雪世界是全球最大室内雪场,如图(a)所示,拥有4条专业雪道(最长1200米、垂直落差60米),涵盖初、中、高级不同难度。
(1)小希同学质量为50千克,站在面积为0.4米2、重30牛的滑板上,在水平雪地上练习单板滑雪;
①小希同学受到的重力为 牛;
②在图(b)中用2B铅笔画出小希同学对滑板的压力F的示意图;
③可以通过观察 ,来比较滑板对雪道的压力作用效果,物理学中用物理量 来表示;
④滑板对雪道的压强p;
⑤如图(c)所示的水平雪地上,穿着雪橇的芳芳总质量为70kg,没有陷入雪地;而穿着运动鞋的小明总质量为50kg,却深陷雪地。下列说法正确的是( )
A.芳芳对雪地的压力比小明的小
B.芳芳对雪地的压力和小明的一样
C.芳芳对雪地的压强比小明的小
D.受力面积和压力都不等,无法比较谁对雪地的压强大
⑥图中小明对雪地的压强是9000帕,表示的物理意义是: ;
(2)小希同学在滑板水平区域堆了两个正方体雪块甲、乙(如图所示),甲、乙对滑板的压强之比为,然后将甲沿水平方向切下一半,甲对滑板压强 ;将乙沿竖直方向也切下一半,乙对滑板压强 (选填“变大、不变、变小”)。最后将切下的两雪块分别放在对方剩下的雪块上方,此时甲、乙对滑板的压强之比为 。
【练习4】在探究压力作用的效果与哪些因素有关的实验中,小强利用了多个完全相同的木块和海绵进行如图所示的实验。
(1)实验中通过观察海绵的 来比较压力作用的效果;
(2)对比甲、丙两图,可以得出:当受力面积一定时, 越大,压力的作用效果越明显;
(3)对比甲、丁两图,得出压力作用效果与压力大小无关,你认为 (选填“正确”或“不正确”),理由: 。
(4)若该木块的质量为m,把它平放在水平地面上,如图(a)所示,其长、宽、高分别为a、b、c,(a>b>c),则该木块对水平地面的压力为 ,压强为 (两空均用所给字母表示)。若该木块按如图(b)所示方式竖放,则其对水平地面的压强将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
(5)如图所示,均匀正方体甲、乙放在水平地面上,若在两物体上部沿水平方向切去一定的厚度,使剩余部分的高度相等,已知切去的质量Δm甲>Δm乙,则甲、乙剩余部分对地面的压力F’甲和F’乙、压强p’甲和p’乙的关系是( )
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
模块三、液体压强
【例题1】如图所示是用压强计“探究液体压强与哪些因素有关”的实验装置。
(1)实验前,小物同学发现U形管内的液面不相平,此时他应该( )
A.取下软管重新安装
B.向U形管中加一些红墨水
C.轻轻按压金属盒的橡皮膜
D.将U形管右侧的红墨水倒出一些
(2)将压强计金属盒的橡皮膜朝上逐渐浸入水中,在向下浸入的过程中,压强计的高度差会 (选填“变大”或“变小”)。停在某一深度处,如图乙,则压强计显示的是橡皮膜 (选填“各个方向”、“上方”或“下方”)的水对它的压强;
(3)小物同学保持甲图中金属盒的朝向不变,放入浓盐水的乙杯中,如图乙所示。比较甲、乙两次实验,小物同学得出了初步结论:液体压强与液体密度有关。小理同学认为甲、乙两次实验无法得出该结论,原因是: ;
(4)小物同学换用其他液体探究液体压强与液体密度的关系,当探头在液体中的深度相同时,U形管左右两侧液面的高度差对比不明显,则下面操作能使两侧液面高度差对比更加明显的是( )(选填字母序号);
A.烧杯中换密度差更大的液体
B.将U形管换成更细的
C.将管内液体换为密度更小的其他液体
D.将U形管换成更粗的
(5)小理同学用丙图所示的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,直到橡皮膜刚好变平,她测量了以下四个物理量。
A.右侧待测液面到容器底的深度h1
B.右侧待测液面到橡皮膜中心的深度h2
C.左侧水面到容器底的深度h3
D.左侧水面到橡皮膜中心的深度h4
请你推导出待测液体密度的表达式为= (选择四个物理量中合适的字母和ρ水表示)。
【例题2】如图所示,盛有水的薄壁圆柱形容器甲和实心金属小球乙置于水平桌面上,容器足够高。
(1)求距水面0.1米深处水的压强p水;
(2)若薄壁圆柱形容器底面积为2×10-2米2,小球乙的质量为2千克,现把小球乙浸没在容器里的水中,小球乙放入前后,水对容器底部的压强p水如下表所示,
放入前
放入后
p水(帕)
2940
3430
(a)求容器对水平桌面的压强增加量Δp容;
(b)求小球乙密度ρ乙。
【练习1】底面积不同的甲、乙圆柱形容器(S甲<S乙)置于水平地面上,容器内分别盛有质量相同的水和酒精(ρ水>ρ酒精),如图所示。
(1)液体对容器底部的压强:p甲 p乙(选填“大于”“等于”或“小于”);
(2)现有铁、铝两个质量相同的实心金属小球(ρ铁>ρ铝),若从中选择一个浸没在某容器的液体中(液体不溢出),能使液体对容器底部压强最大的方法是 (填字母)。
A.将铁球放入甲中 B.将铁球放入乙中 C.将铝球放入甲中 D.将铝球放入乙中
【练习2】如图1所示,设想在距离液面下h深处取一面积为S的水平液面,请对该液面上方体积为Sh的液柱进行分析:
(1)液柱对水平液面S的压力 液柱重力(选填“大于”、“等于”、“小于”)。
(2)若液体的密度为ρ,请用压强的定义公式推导液柱对水平液面的压强大小(用已给出的字母表示,写出推导过程)。
(3)如图2所示是河南洛阳小浪底大坝剖面示意图,它的设计充分应用了压强知识。
①大坝的底部宽大,从改变固体压强角度分析原因:通过 的方法来 压强。
②坝体上窄下宽,从液体压强角度分析原因: 。
【练习3】小东和小方尝试利用一根透明软管和适量的水,在墙上找到相同高度的点,如图所示。
(1)他们将透明软管弯折成“U”形状后,透明软管可以看成一个简单的 器。
(2)他们在软管内注入水,当水 时,沿两侧管内水面对应的位置在墙上进行标记,找到了相同高度的点A、B。
(3)若小东手执软管不动,小方将软管的右端缓慢向上提一些(水未溢出),则通过(2)中的方法重新获得的相同高度的两个点的位置( )
A.高于点A、B B.低于点A、B C.与点A、B等高
【练习4】未开封的矿泉水一般不会完全装满,上方充入的是氮气,如图所示。
(1)这样设计的原因一是由于氮气的化学性质惰性强,溶解度小,不会改变水质;原因二是气体分子间距离较远,分子间斥力较 (选填“大”或“小”), (选填“容易”或“不容易”)压缩,在运输时受到挤压或撞击时可以起到缓冲作用,减少瓶子破裂的风险;原因三是在储存过程中若遇到低温环境(如冰箱、冷库)时,水结冰时请判断:
①水的体积会 ;
A.变大 B.变小 C.不变
②水的密度会 ;
A.变大 B.变小 C.不变
所以上方充入氮气则可以提供足够的空间,避免爆瓶。
(2)如图所示,当装有水的瓶子从正立变为倒立放置时,请判断:
①水对容器底部的压强 ;
A.变大 B.变小 C.不变
②水对容器底部的压力 ;
A.变大 B.变小 C.不变
③此时水对瓶盖的压力 水的重力。
A.大于 B.等于 C.小于
模块四、大气压强
【例题1】古希腊科学家亚里士多德曾提出“自然界厌恶真空”的理论,意思是只要液体上方出现真空,与真空接触的液体就会流上去填补,直到液面上方不存在真空为止。
(1)以下现象中能用“自然界厌恶真空”解释的有___________(填序号)。
A.吸盘能挂重物 B.用吸管吸饮料 C.瓶吞鸡蛋 D.抽水机抽水
(2)在下列两个实验中,能推翻这个理论的实验是___________(填序号)。
A.马德堡半球实验 B.托里拆利实验
(3)请结合所学的物理知识,解释说明为什么第(2)问中的实验可以推翻亚里士多德的理论?
【例题2】如图所示,一个带有压强传感器的无人机沿倾斜直线匀速飞行。在此过程中,传感器记录的大气压强随时间的变化图线如图所示,其中A点和B点分别表示无人机在两个不同高度时的数据。分析数据,可知该无人机从A点到B点时,附近的大气压强变化了约 帕,该无人机所处高度 ,该无人机的机械能 (最后两空选填“增大”“不变”或“减小”)。
【练习1】某物理兴趣小组为了测量教室内大气压强的大小,将半径为r的橡胶吸盘吸在水平放置的玻璃板下方,在吸盘下方挂上钩码,当吸盘快要松动时,向小桶内加入细沙进行微调,如图所示。当吸盘刚好脱离玻璃板时,记录钩码总重G1,测出小桶和沙子总重G2,然后重复以上步骤三次,计算并记录三次结果的平均值。
(1)请推理得出大气压强的计算式(用字母表示) 。
(2)实验中多次测量是为了 。若考虑活塞、绳子所受重力,且吸盘与玻璃板间还有少量气体存留,测出的大气压强值应 (选填“偏大”或“偏小”)。
【练习2】下列各实例中,主要属于应用大气压知识的是( )
A.用来观察锅炉内水位的液位计
B.中医传统治疗器械中的拔火罐
C.包装盒中用来防震的泡沫塑料
D.筑成上窄下宽形状的拦河大坝
【练习3】今年13号台风“贝碧嘉”正面登陆上海,分析大气压强的变化可以判断大气环流的方向,预报相关台风气象情况。气象站用气压计采集某区城同一时刻近地面不同地点的大气压,并将气压相等的各点连起来,绘成“等气压线”,如图所示。
等气压线的特征
一般天气特征
等气压线闭合,四周气压低于中心气压
晴朗
等气压线闭合,四周气压高于中心气压
阴雨
(1)预报相关气象情况采集大气压数据时,应在近地面不同地点高度 (选填“相同”、“不同”)采集大气压数据时,理由是 。
(2)根据A处风的方向,可判断A处气压 B处气压;结合上表,可判断该区域一般天气特征为 。
【练习4】小肖暑期旅游时,从拉萨带了个拧紧盖子的塑料瓶(如图(a)所示)回到上海,发现随身携带塑料瓶瘪了(如图(b)所示)。为了探究原因,小肖查阅资料后得知:(a)力可以使物体发生形变;(b)上海平均海拔2.19米,拉萨平均海拔3650米;(c)大气压强的大小与海拔高度有关,如表所示。
海拔高度h(m)
0
500
1500
2000
3500
4500
6000
大气压强p(kPa)
101.3
95.5
84.0
79.5
65.8
57.7
47.2
(1)分析比较表中p随h的变化情况,可得出的初步结论是: ;
(2)结合所学知识及上述信息,指出塑料瓶变扁的原因,并写出分析过程: 。
模块五、流体压强
【例题1】2024年11月,第21号台风“康妮”席卷上海。
(1)如图所示,一阵狂风沿着外墙吹过未关紧的窗户,窗外的气体流速变大,压强 (选填“增大”“减小”或“不变”),导致窗帘飘向 (选填“窗外”或“屋内”)。
(2)在暴雨影响下,城市下水道口有时会出现“倒灌”现象,产生该现象的原因是城市下水道从整体来看是一个庞大的连通器。以下装置中也属于连通器的有( )
A.吸尘器 B.茶壶 C.液位计 D.船闸
【例题2】如图是演示“流体压强与流速的关系”实验装置,U形管中装有水,直径相同的a、b两管中的水静止时液面相平。如果在右端c处往装置里急吹气,由于相同时间内同一管中不同截面处气体流量相同,因此粗管d处和细管e处相比,气体流速较大的是 处,气体压强较大的是 处;此时a、b两管中液面较高的是 管。
【练习1】图是C919大型客机,它是我国具有自主知识产权的喷气式干线客机。C919飞机上使用了新材料铝锂合金。与大部分金属相比,铝锂合金具有较轻,强度高等特点。
(1)材料中提到“铝锂合金较轻”是指铝锂合金的( )
A.质量小 B.重力小 C.体积小 D.密度小
(2)铝锂合金的密度为2.43×103千克/米3,单位读作: ,它表示每立方米铝锂合金的 为2.43×103千克;
(3)为了探究飞机升空的原因,小明仔细观察机翼并查阅资料后,发现飞机机翼的形状大致如图所示。飞机飞行时,机翼会获得向 的升力(选填“上”或“下”),原因是:机翼上凸下平,上方气流速度 下方气流速度,造成机翼上方压强 下方压强(均选填“大于”或“小于”)。
【练习2】如图所示,两支蜡烛并排放置,右侧蜡烛点燃,用一根吸管向左侧未点燃的蜡烛吹气,发现右边蜡烛的火焰自动向左侧偏点燃了左侧蜡烛,这是利用流速大的位置压强 的规律。赛车尾翼的主要作用是在车辆高速行驶时,通过增加向下的压力来增强抓地力,提升行驶稳定性。其上下表面的形状设计成 (选填横截面形状的序号“A”或“B”)更合理。
【练习3】液体和气体都称为流体,流体的压强有其特点。
(1)大风天气,房间内其它窗户都关闭,打开一扇窗户时,窗帘会被“吸”到窗外的原因是______。
A.窗外空气密度比室内空气小,气流带动窗帘向密度小的一侧运动
B.窗外空气密度比室内空气大,气流带动窗帘向密度小的一侧运动
C.窗外空气流速大、压强大,窗内空气流速小、压强小,气压差把窗帘吸向窗外
D.窗外空气流速大、压强小,窗内空气流速小、压强大,气压差把窗帘压向窗外
(2)大气静止时,标准大气压强值约为1.0×105Pa,表示1平方米面积受到 ;该值是由意大利科学家 用如图所示装置进行实验首先测得,实验时,若仅将玻璃管提升至虚线位置,则管内水银柱长度将 (A.变小 B.不变 C.变大)。
(3)如图(a)所示,一段两端敞口的空心软管,内装一定量的水。
①如图(a)所示,当装置内所装的水不流动时,根据 的原理,左、右管水面的高度差为 。
②现降低右管,水会从右侧管口喷出,如图(b)所示;若将一个尖嘴小管套接在软管的右端,在其他条件相同的情况下,水从尖嘴小管管口喷出情况,如图(c)所示。
(a)分析比较图(b)和(c)中水喷出的高度,可得初步结论是:同一U形管中,当两管水面的 相同时,尖嘴小管使出口的 减小,从而使水流的 增大。
(b)已知两管液面高度差越大,喷出的水流速度越大。在忽略摩擦的情况下,请从能量的角度说明:图(c)中,随着水的喷出,喷出的高度逐渐减小的原因是 。
四、综合练习
1. 用质量相同的铝、铁、铜制成体积相同的空心球,空心部分都装满水,则总质量最大的是( )
A.铝球 B.铁球 C.铜球 D.无法判断
2. 如图为测量大气压强的水银气压计,会使测得大气压数值偏小的操作是( )
A.将玻璃管略倾斜 B.将玻璃管略微下压
C.将玻璃管直径加粗 D.少量空气泡进入玻璃管内
3. 建在地面的建筑往往会面临地基沉降问题,地基的沉降会影响建筑的结构和安全。意大利的比萨斜塔就是因为地基沉降不均匀而倾斜的,那么为何会发生地基沉降呢?小金同学查阅资料得知地基土层中的土粒很坚硬,很难被压缩,但是土粒之间有孔隙(如图所示),在压力作用下,土粒会发生移动,重新排列、靠紧,使得土的体积变小。通常情况下,土层中孔隙总体积与土粒总体积之比称为土的孔隙比。对某建筑地基样本土进行压缩试验,得到孔隙比和所加压强的关系如下表所示。
压强/(×105帕)
0
1
2
3
4
孔隙比
0.50
0.45
0.42
0.40
0.39
(1)分析比较表中压强与孔隙比的变化情况,可得出的初步结论是: ;
(2)当建在该样本土层上的房屋总重力为牛,房屋与地基的接触面积为40米2时,样本土层的孔隙比为 ;
(3)根据以上信息以及学过的物理知识,说明“高层建筑建造之前,要先夯实地基”的原因 。
4. 如图所示,一瓶矿泉水放在水平地面上。
(1)若它受到的重力为,画出它对地面的压力的示意图。
(2)若将矿泉水瓶瓶口朝下倒放,则水对瓶子底部的压强将 ,瓶子对地面的压强将 (均选填)
A.变大 B.不变 C.变小
(3)小明认为用玻璃瓶装矿泉水放进冰箱的冷藏室中可能有不妥之处。请用所学物理知识解释小明想法是否合理。 。
5. 如图所示,三峡双线五级船闸是世界上第二大的船闸,船闸上下落差达113米,船舶通过船闸要翻越40层楼房的高度。现有一艘大船要由下游通过船闸到达上游,大船上一游客重力为600 N,每只脚与地面的接触面积为200cm²。(g取10N/kg)
(1)当该游客在甲板上由站立到行走过程中,游客对甲板的压强将 (选填“增大”“减小”或“不变”);
(2)求该游客双脚站立时对水平甲板的压强;
(3)大船船底距水面4m,求船底300cm²的钢板上受到水的压力。
6. 如图所示的容器是“天气预报瓶”。A为玻璃管,与大气连通,B为密闭的玻璃球,A与B底部相通,内装红墨水。
(1)该容器________连通器;
A.属于 B.不属于
(2)根据图中两边液面位置,可知此时B球内气压________外界大气压;
A.大于 B.小于 C.等于
(3)在相同气温的情况下,晴天的气压比阴雨天的气压高,则晴天时A管液面高度________阴雨天时A管液面高度。
A.高于 B.低于 C.等于
7. 如图所示为地铁站的候车区,在地面上标有黄线称为安全线。乘客在候车时都应依次等在安全线以外的位置。
(1)当地铁列车进站时,___________气体压强相对会更大。
A.区域1 B.区域2
(2)候车时小明用吸管喝饮料,吸管的一端制成了斜口,可以___________压强。
A.减小 B.增大
(3)用吸管将饮料吸入口中,是利用了 的作用。
8.下表记录了干燥空气在不同气压和温度时的密度,请依据表中的相关数据回答问题:
(1)当温度为20℃、气压为104000帕时,干燥空气的密度为 千克/米3;
(2)干燥空气的密度与气压的关系是: ;
(3)某同学根据表中数据规律,认为:“因为一般情况下,上海地区冬季温度比夏季温度低,所以上海地区冬季干燥空气的密度大于夏季干燥空气的密度。”你是否同意他的判断,并说明理由: 。
9. 寒假时,小金同学与父母一起去“冰城”哈尔滨旅游。
(1)为避免脚陷入雪地,当地向导会要求游客穿上雪鞋,如图所示,这是通过 的方式减小压强。
(2)在冰面玩耍时,如果突然发现冰面开裂,更容易安全离开的做法是( )
A.趴下往岸边爬 B.站在原地不动
C.变成单脚站立 D.以上都不对
(3)在雪面上行走时,他发现爸爸留下的脚印总是比自己深,这是因为( )
A.爸爸的重力更大 B.爸爸的脚更小
C.爸爸对雪面的压强更大 D.以上都不对
10. 近年来在东北林区发现了越来越多野生东北虎的足迹。生物学家为了估算某只野生东北幼虎的质量,在松软、平坦且足够深的雪地上,选取该东北虎四脚着地停留时的脚印,其中的一个脚印如图甲所示。在方格纸上描绘出脚印的轮廓,如图乙所示,图中每个小方格的面积均为4cm2,数出脚印轮廓所围小方格的个数(凡大于半格的都算一个格,小于半格的都不算)。测出脚印的深度,在脚印旁边相同的雪地上放一底面积为0.01m2的平底容器,在容器中缓缓放入适当的物体,当容器下陷的深度与脚印的深度相同时,测出容器及内部物体的总质量为50kg。忽略脚趾和脚掌之间空隙的面积,g=10N/kg。求:
(1)实验时容器下陷的深度与脚印的深度相同,其目的是 。
(2)该东北虎一只脚印的面积为 cm2;
(3)(计算)该东北幼虎的质量m。
11.如图所示,圆柱形容器甲放在水平地面上(容器足够高),底面积S甲为,甲内盛有深为0.2m的水。有一质量为8kg、底面积为、高为0.3m的实心金属块乙竖直放置在容器甲底部。
(1)计算乙的密度ρ乙;
(2)计算水对容器底的压强p水;
(3)若再向甲中倒入体积为的水,计算水对容器底的压强增加量Δp水。
12. 如图所示,水平地面上的轻质圆柱形容器甲、乙分别盛有质量均为m的水和酒精,甲、乙的底面积分别为S、2S。()
物体
密度
体积
A
V
B
3V
(1)若甲容器中水的质量为1.5kg,求甲容器中水的体积V水 。
(2)求乙容器中0.1米深处酒精的压强p酒精 。
(3)现有物体、(其密度、体积的关系如表所示),在两物体中选一个物体放入某容器中(液体不会溢出),使该容器对地面压强变化量最大,则应选 物体(选填“A”或“B”)放入 容器(选填“甲”或“乙”),并求出该压强变化量最大Δp容max (用已知的字母表示)。
13.小华同学探究液体内部压强的特点,具体操作如图所示:
(1)图(a)实验器材名称是 ,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”);
(2)图(b)和(c)说明:同种液体, ;
(3)如图(c)和(d)操作可探究液体压强与 关系;
(4)如图(e)操作:在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入另一种液体,直到橡皮膜刚好变平,则水和液体对容器底压强的大小关系是p水 p液。(选填“”“”或“”)
14. 日常消毒的主要用品为酒精消毒液。小强利用天平、量筒等实验器材测量某酒精消毒液的密度。砝码盒中配备的砝码有100g、50g、20g、10g、5g等。请你完成下列问题:
(1)调节天平时应将游码移至零刻度处后调节 ,使指针指在 ,表示天平处于平衡状态。
(2)小王测量烧杯和消毒液的总质量m1时,估计消毒液和烧杯的总质量在150g左右。试加砝码时,用镊子夹取100g、50g砝码各1个放入右盘中,若指针右偏,则应取下 g砝码,试加上其他砝码,最后调节游码。
(3)如图甲是小李同学在实验操作过程中的情况。他的错误是: 。
(4)小明在实验室想测量一块不规则瓷片的密度。当他用天平测量瓷片的质量为m后,发现瓷片放不进量筒,于是改进如图乙所示的方法测瓷片的体积:
a、往烧杯中加入适量的水,把瓷片浸没,在水面到达的位置上做标记;
b、取出瓷片;
c、往量筒加入适量的水,记录量筒中水的体积V1;
d、 (填写操作过程)
e、操作后记录量筒中水的体积V2;
f、则瓷片的密度ρ= (用m、V1、V2表示)
g、根据以上步骤,你认为小明同学测出的瓷片密度值将 (选填“偏大”或“偏小”),出现误差的原因可能是 。
15.人在行走、站立、平躺等不同情况时,对水平地面的压强大小不同。已知人的质量为50千克,行走时与地面的接触面积为0.02米2。
①求人行走时对地面压强的大小p人。
②为了表示不同情况压强的大小,用水平方向的格数表示接触面面积、竖直方向的格数表示相应的压强,如图所示,图中表示了人背负物体(甲或乙)、不背负物体时,行走、站立及平躺时的情况。
(a)求乙物体的质量m乙。
(b)判断:C表示人是 的(选填“站立”或“行走”),此时人是否背负甲或乙物体,请通过计算说明 。
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