内容正文:
专题05 压强和浮力综合专题
题型1 压力的概念
题型10 大气压与高度的关系
题型2 压强的定义和单位
题型11 大气压对液体沸点的影响(重点)
题型3 压强大小比较(常考点)
题型12 大气压的应用
题型4 增大或减小压强的方法及生活中的实例
题型13 流体压强与流速的关系及现象解释(重点)
题型5 液体压强的特点及其应用(重点)
题型14 浮力的方向及产生原因
题型6 比较液体在不同容器中对容器底部压强和压力的大小(难点)
题型15 根据物体的浮沉状态判断密度大小
题型7 连通器及生活中常见的连通器(常考点)
题型16 物体在不同液体中的浮沉比较浮力和密度的大小(重点)
题型8 大气压存在的证明(常考点)
题型17 密度计原理及应用(重点)
题型9 托里拆利实验
题型18 轮船、 潜水艇、 气球和飞艇的原理
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题型一 压力的概念(共5小题)
1.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
2.图钉帽的面积是,图钉尖的面积是,小李用的压力,将图钉尖按进墙中。下列说法正确的是( )
A.图钉尖对墙的压力大于 B.手指对图钉帽的压强是
C.手指对图钉帽的压强是 D.图钉尖对墙的压强是
3.沙滩上留有大人和小孩深浅相同、大小不同的两对脚印,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.大人和小孩对沙滩的压强相同 B.人对沙滩的压力就是人的重力
C.小孩对沙滩的压力小,压强小 D.大人对沙滩的压力大,压强大
4.吸附在磁性黑板上的小铁片受到____对平衡力作用(选填“一”或“两”),与小铁片重力平衡的是磁性黑板对小铁片的____力。小铁片对磁性黑板的压力是____形变产生的(选填“小铁片”或“磁性黑板”)。
5.一个半球形实心金属块,按如图甲、乙所示的两种方法放置,则两种方法中金属块对支持面的压力_________,对支持面的压强_________。(均选填“>”“<”或“=”)
题型二 压强的定义和单位(共5小题)
6.在国际单位制中,压强的单位是( )
A.牛顿(N) B.帕斯卡(Pa) C.米(m) D.千克(kg)
7.下列说法正确的是( )
A.重力只有受力物体,没有施力物体
B.单位受力面积上的压力越大,压力作用效果越明显
C.不相互接触的两个物体之间也可以产生弹力
D.摩擦力的方向总是与物体运动方向相同
8.下列关于压强的说法中,正确的是( )
A.压强与压力成正比 B.当压力一定时,压强与受力面积成反比
C.压力越大,压强越大 D.受力面积越小,压强越大
9.压强是表示压力作用效果的物理量。一张报纸平放在桌面上对桌面的压强约为0.5Pa,其物理意义是______。一名中学生双脚站立时对地面的压强约为,其物理意义是___。
10.有一边长为10厘米的正方体,质量为10千克,静止在光滑墙角处,受到如图所示水平方向 力F1=5牛,竖直方向力F2=8牛的作用,这时墙壁所受到的压力为_______牛,墙壁所受到的压强为 _____________ 帕;地面所受的压强为__________________ 帕,它表示的物理意义是______________________ 。
题型三 压强大小比较(共5小题)
11.图中小红和滑雪板的总重大于小明的体重,小明陷入雪里,小红却没有。滑雪板和小明对雪地的压力和压强,下列说法正确的是( )
A.小明对雪地的压强较大 B.小明对雪地的压力较大
C.他们对雪地的压强相等 D.他们对雪地的压力相等
12.体育课上教师正在给学生展示健身长拳,如甲图中所示此时教师保持静止,教师对地面的压力为F1,对地面的压强为p1,乙图中所示此时教师保持静止,教师对地面的压力为F2,对地面的压强为p2,则下列判断正确的是( )
A.F1<F2 p1=p2 B.F1=F2 p1=p2 C.F1=F2 p1<p2 D.F1<F2 p1<p2
13.周末,小谷主动承担了家里的采购任务。在超市里,他精心挑选了一块嫩滑的豆腐、一颗新鲜的圆白菜和一斤鸡蛋。想把它们放在大购物袋中一起提回家。为了让食材安全到家,根据物理知识与生活实际,下面装袋方式示意图最合理的是( )
A. B. C. D.
14.如图,一质地均匀的长方体放在水平桌面上,一部分露出桌面,竖直切除左边的白色部分,剩余部分对桌面的压强______,竖直切除右边的黑色部分,剩余部分对桌面的压强______(以上两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
15.花样滑冰被称之为“冰上芭蕾”,对运动员的体能与艺术表现能力等都有很高的要求。已知,花样滑冰运动员甲质量为,他的每只冰刀与地面接触面积为,当他双脚站立在水平冰面上时,对冰面的压强为___________Pa;当他由双脚改为单脚站立滑行时,对冰面的压强将___________。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
题型四 增大或减小压强的方法及生活中的实例(共7小题)
16.在城市近郊开展的户外徒步活动,因其兼具自然体验与运动健身的双重优势,正逐渐发展为广受年轻群体青睐的短途休闲方式。以下徒步装备的设计是为了增大压强的是( )
A.登山杖尖做得尖锐 B.背包肩带做得宽大
C.徒步鞋底有花纹 D.登山杖选用轻质材料
17.下列是物理知识在人们生产和生活中的应用(如图),其中运用了减小压强知识的是( )
A.用细线切割肥皂 B.眼镜架上的鼻托较宽
C.吸管一端剪为斜口 D.挖百香果的勺子较尖利
18.下列动物适应环境的实例中,属于增大压强的是( )
A.北极熊在冰面匍匐爬行 B.鸭子脚趾间有蹼
C.啄木鸟用尖喙啄树皮 D.骆驼脚掌宽厚
19.下列措施中是为了减小压强的是( )
A.汽车上的破窗锤做得很尖锐 B.书包背带做得很宽大
C.推土机的推土铲刃做得很锋利 D.家用菜刀磨得很“快”
20.下图所示的是我国研制的祝融号火星车。为了在火星表面顺利工作,火星车安装了六个宽大的车轮,这种设计是通过________________的方法来________(选填“增大”或“减小”)对地面的压强。
21.邹平市公共汽车都配备了逃生锤,当遇到紧急情况时,乘客可以用逃生锤打破玻璃逃生。如图所示,挥动逃生锤,使__________(选填“A”或“B”)端砸向玻璃窗的边角,尖端做成锥形是通过__________(选填“增大”或“减小”)受力面积的方式增大压强。已知破窗锤的尖端面积为,车窗玻璃能够承受的最大压强为,则乘客需要施加的最小力为__________N。
22.俗话说“磨刀不误砍柴工”,通过磨刀使刀刃变得很锋利,这样做减小了受力面积,从而达到___________压强的目的。如图为中医的制药工具药碾子,由碾槽和像车轮的碾盘组成,可以通过___________碾盘的质量,来提高每一次的碾压的效果。(两空都选填“增大”或“减小”)
题型五 液体压强的特点及其应用(共7小题)
23.关于液体压强,下列说法正确的是( )
A.液体内部同一深度,向各个方向的压强相等
B.液体内部没有压强
C.液体的密度越大,压强一定越小
D.液体对容器底的压强大小与容器的形状有关
24.装满水的容器侧壁上开有三个孔,水从小孔中流出,图所示中描述正确的是( )
A.B. C.D.
25.图甲所示的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。下列说法正确的是( )
A.将同种液体倒入容器左右两边,如图乙,说明同种液体中,深度越大,压强越小
B.将同种液体倒入容器左右两边,如图乙,说明液体压强和深度无关
C.将A、B两种不同的液体()倒入容器左右两边,使左右两侧的液面相平,如图丙,说明深度相同时,液体的密度越大,压强越小
D.将C、D两种不同的液体分别倒入容器左右两边,发现橡皮膜变平,如图丁,说明液体的密度大小关系是
26.如图所示,一个空的药瓶,瓶口用橡皮膜密封后,竖直浸没在水中:第一次瓶口朝上,第二次瓶口朝下,两次药瓶浸没的深度相同。关于两次橡皮膜的形变,下列说法正确的是( )
A.两次都向内凹,形变程度相同
B.两次都向内凹,瓶口朝下时形变更大
C.瓶口朝上时向内凹,瓶口朝下时向外凸,形变程度相同
D.瓶口朝上时向内凹,瓶口朝下时向外凸,朝下时形变更大
27.如图所示,船闸是利用__________原理工作的。此时,阀门打开,阀门关闭,阀门同一点处左侧水的压强__________(选填“大于”“等于”或“小于”)右侧水的压强。
28.生活处处有物理。拦河大坝做成上窄下宽的形状的原因是:同种液体内部的压强随深度的增加而______;如图为乳牛自动喂水器的部分示意图,其采用多槽位设计,利用______原理,确保每头乳牛都能获得充足的水源。
29.如题图所示,小明用塑料瓶、烧杯、橡皮膜、玻璃管、清水、酱油等器材做“探究液体内部压强与哪些因素有关”的实验。
(1)如图甲所示,小明在塑料瓶侧壁不同高度的地方钻出三个小孔,观察到图甲现象,此现象表明:同种液体内部的压强随液体_______的增大而增大。因此,拦河坝设计成_______(选填“上宽下窄”“上窄下宽”或“上下同宽”)的形状更合理。
(2)如图乙所示,小明用橡皮膜将玻璃管一端蒙住,并在其中倒入适量酱油,然后缓慢按入装有水的烧杯中,直到内外液面相平,此时发现橡皮膜向下凸出,实验表明,不同液体内部的压强与液体的______有关;若想使下凸的橡皮膜变平,应将玻璃管_______(选填“往上拉”或“往下压”)些。
(3)小明又进行了如图丙所示的操作,他想探究液体内部压强的什么问题?_______。小明仅做了一次实验就得出相关结论,请判断他的做法是否合理?_______,并说明理由:________。
题型六 比较液体在不同容器中对容器底部压强和压力的大小(共7小题)
30.如图,设水对瓶底或瓶盖的压强为p、压力为F,瓶子对桌面的压强为p′。将瓶子从正放(如图甲)变为倒放(如图乙),则关于p、F及p′的变化情况下列说法正确的是( )
A.p变大,F变大,p′变大 B.p变大,F不变,p′变大
C.p变大,F变小,p′变大 D.p变小,F不变,p′变大
31.如图所示容器,若装入相同质量的酒精,酒精对容器底部的压力( )
A.一样大 B.A最大 C.B最大 D.C最大
32.在两端开口的弯管内用两段水柱封闭了一段空气柱,A、B、C、D四个液面的位置关系如图所示。现将左侧试管底部的阀门K打开,释放掉少量水后立刻关闭阀门,A、B、C液面相对各自原来的位置上升或下降的长度、和之间的大小关系为( )
A. B.
C. D.
33.如图所示,某同学在水平地面上的两个足够高的圆柱形容器甲、乙(底面积)中分别倒入体积相等的液体a和b,液体对容器底部的压强。下列操作后,仍然能使的是( )
①分别倒入相同深度的液体a和b
②分别倒入相同质量的液体a和b
③分别倒入相同体积的液体a和b
④分别在两容器中浸没一个体积相同的铜球和铝球
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
34.小刘准备清洗如图甲所示的火锅,锅体由内外两个容器组成,小刘分别在内外两个容器中倒入 等质量的水,其形状可简化为如图乙所示,则_________容器底部受到水的压强更大,________容器底部受到水的压力更小(两空均选填“内”或“外”)。
35.如图所示,A、B、C是三个圆柱形容器,分别装有水或酒精。B和C两容器的底面积相同,且其中的液体深度也相同。三个容器中液体对容器底部压强的大小分别为、、(已知ρ水>ρ酒精),则大小关系为:___________;___________。
36.放在水平站台上的行李箱受到的支持力与重力是一对_______力。乘客上车后应站稳,抓好扶手,是为了防止列车运动状态改变时,乘客由于具有_______而跌倒;如图所示,完全相同的圆柱形容器中,A、B两点的高度相同。若两种液体的质量相等。则A、B两点的压强关系是pA_______pB:液体对甲、乙两容器底的压力关系是F甲_______F乙(均选填“>”“=”或“<”)。
题型七 连通器及生活中常见的连通器(共7小题)
37.下图所示装置,不属于连通器的是( )
A.船闸 B.锅炉水位计
C.乳牛自动喂水器 D.液体压强计
38.如图所示,以下实例中不是利用连通器原理工作的是( )
A.锅炉水位计 B.U形“反水弯”
C.金属盒压强计 D.三峡船闸
39.如图是一种嵌于厨房或卫生间地面的地漏及其结构示意图。为了防止下水管中“异味”进入室内,水面必须达到的最低高度是位置( )
A.1 B.2 C.3 D.4
40.我国三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程,三峡船闸是世界上最大的人造连通器。下列与船闸工作原理相同的是( )
A.拦河大坝设计成下宽上窄 B.排水管的U形“反水弯”
C.塑料吸盘被紧压在墙壁上 D.将药液“压”入病人肌肉内
41.如图所示,船闸是根据______原理工作的。当闸室内的水深为35m时,水对闸室底部产生的压强为______Pa。(水的密度,g取10N/kg)
42.某中学生设计了一种U形酸菜坛,如图所示,采用一端放另一端取,达到先入先出的效果。晓畅的妈妈从左侧放入要腌制的原材料,从右侧取出腌好的酸菜,这时U形酸菜坛左右两侧液面______(选填“相平”“左高右低”或“左低右高”),该酸菜坛实质上是一个______。
43.如图甲所示为陕西历史博物馆中收藏的一件稀奇的耀州窑青釉瓷壶,它的壶盖与壶身浑然一体,无法打开,而壶底却有一个小洞如图乙。考古学家对它进行了X光透视,发现它的内部结构如图丙所示,添水时从底部灌水口灌入,注水结束后正放如图丁,就能像普通茶壶一样从壶嘴倒出水来了。倒置灌水时,能倒入的最大水量由壶内______管的开口高度决定。
题型八 大气压存在的证明(共4小题)
44.关于大气压强,下列说法正确的是( )
A.马德堡半球实验测出了大气压值
B.做托里拆利实验时,理论上也不能用水来代替水银
C.大气压随海拔高度的升高而降低
D.连通器是大气压应用的实例
45.下列实例中,不能说明利用大气压强的是( )
A.高压锅做饭 B. 吸管吸饮料
C.塑料吸盘按压在墙上 D.按压式抽水机取水
46.大量实验证明,大气压确实是存在的。如图,是优跃自制的一个简易气压计,带着它登山的过程中,玻璃管中液柱会逐渐___________(选填“升高”“降低”或“不变”)原因是大气压随高度增加而___________(选填“增大”“减小”或“不变”)
47.历史上第一次证明大气压存在的是______实验;下图为液压机原理图,液压机内装有同种液体,活塞A、B的面积比,当用60N的力作用在活塞A上,活塞B能举起______N的物体(不计摩擦和活塞重力)。
题型九 托里拆利实验(共5小题)
48.如图为教科书“大气压强”一节的知识结构图,其中(a)、(b)、(c)、(d)四项有下划线的内容中不正确的一项是( )
A.(a) B.(b) C.(c) D.(d)
49.如图所示是托里拆利实验装置,下列相关说法正确的是( )
A.将玻璃管倾斜或下压,管内外水银面的高度差会变小
B.大气压支持管内这段水银柱不会下落
C.当管内存有少量的空气时,测量结果会偏大
D.玻璃管越细,管内外水银面的高度差越大
50.意大利科学家__________首先通过实验测定了大气压强的数值;炖骨头汤时最好用压力锅炖煮,这是因为随着气压的增大,水的沸点会__________(选填“升高”“降低”或“不变”)。
51.如图所示,这是老师做托里拆利实验时的场景,当时大气压相当于_______mm水银柱产生的压强;若将该实验装置移到高山上,管内水银柱的液面将_______(选填“升高”“降低”或“不变”)。
52.如图为托里拆利实验,通过实验可知当地的大气压相当于___________mm水银柱产生的压强;若竖直提升玻璃管,管口未离开水银面,则玻璃管中水银面的高度___________;若将该装置从山脚下拿到山顶,保持玻璃管竖直,玻璃管中水银面的高度___________。(后两空均选填“升高”“不变”或“降低”)
题型十 大气压与高度的关系(共5小题)
53.关于下面三幅图的说法正确的是( )
A.如甲图,实验中玻璃管上方若有一个小孔,水银会从小孔向上喷出
B.如甲图,仅将竖直玻璃管倾斜,玻璃管内水银柱的长度也会变长
C.如乙图,把自制气压计从山底移到山顶,细管内的水柱下降
D.如丙图,盆景中的水位能保持一定高度,是利用了连通器原理
54.小明梳理了一些教材中与压强知识相关的现象及应用,如图所示。下列分析正确的是( )
A.图甲:左侧容器中橡皮膜的凹陷程度大于右侧容器中橡皮膜的凹陷程度
B.图乙:正常使用胶头滴管将液体吸入玻璃管中时,胶帽内气体的压强小于大气压强
C.图丙:将图中自制的气压计从山顶带到山脚,管内液柱逐渐下降,说明外界气压减小
D.图丁:对着管吹气,管内液柱升高,说明气体中流速越大的位置,压强越大
55.一位同学从淄博出发,旅游目的地可能是杭州,也可能是西藏。出发前,他给家里没开封的一袋小食品拍了一张照片,如图甲所示;到达目的地后又给这袋小食品拍了一张照片,如图乙所示。不考虑温度对袋内气压的影响,下列判断正确的是( )
A.乙图为在杭州拍摄,包装袋内的气压变小 B.乙图为在杭州拍摄,包装袋外的气压变大
C.乙图为在西藏拍摄,包装袋外的气压变小 D.乙图为在西藏拍摄,包装袋内的气压变大
56.手压在气球上,如图甲所示,说明力可以改变物体的________;如图乙所示,将气球按压在带钉子的板上,气球没有破裂,说明增大受力面积可以________(选填“增大”或“减小”)压强;如图丙所示是小明自制的气压计,他将该气压计从1楼拿到30楼,细玻璃管内水柱________(选填“上升”或“下降”)。
57.2023年5月28日,国产大飞机C919开启全球首次商业载客飞行,如图所示。飞机在升空过程中,乘客行李箱的惯性______(选填“变大”、“变小”或“不变”);此时机翼上方的空气流速快,压强______;随着海拔高度的升高,外界大气压强______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
题型十一 大气压对液体沸点的影响(共5小题)
58.如图所示,是某同学的实验示意图。他在一个敞口玻璃瓶甲中放入适量的水,使它能够浮在水槽当中,他将另一个与玻璃瓶甲相同的空玻璃瓶乙的瓶口朝下,随后将其按入槽内水中,并固定它的位置保持不动,在一个标准大气压下,用酒精灯对槽内的水进行加热,直到槽内的水沸腾时。下列关于甲、乙两瓶中的水描述正确的是( )
A.甲、乙两瓶的中水温度都达不到
B.甲瓶中的水能沸腾,乙瓶中的水不能沸腾
C.甲瓶中的水不能沸腾,乙瓶中的水能沸腾
D.甲、乙瓶中的水都不能沸腾
59.如图所示,是小华通过实验作出的图像,下列对各图像描述正确的是( )
A.图甲是两声波的波形图,两声波的音调和响度都相同
B.图乙是探究水的沸腾实验得到的图像,由图可知,水的沸点是100℃
C.图丙是小华记录并绘制的像距v和物距u之间关系的图像,该凸透镜焦距为20cm
D.图丁是将10g的冰加热,得到的其体积和温度关系的图像,水从0℃上升到4℃的过程中,其密度逐渐减小
60.如图甲所示是小李同学探究“水沸腾前后温度变化的特点”的实验装置,其描绘的水的温度随时间变化的图像如图乙所示。下列说法不正确的是( )
A.加热过程中,水的温度会一直上升 B.沸腾过程中,水吸收热量,温度不变
C.烧杯上方的纸板可以减少热量散失 D.水的沸点是99℃,此时的大气压低于标准大气压
61.小明在大试管和小试管里都装有水,将乙和丙中的大试管口密封,然后对三支大试管中的水加热使之保持沸腾,简易示意图如图;在大试管中的水不断沸腾的过程中,如图___________(选填“甲”、“乙”或“丙”)中的小试管中的水会沸腾。
62.物理学习小组在做“探究水沸腾时温度变化的特点”实验,装置如图1所示。
(1)在水温升高到85℃后,每隔1min读取一次温度计的示数,直到水沸腾并持续一段时间。根据实验数据画出温度—时间图像如图2。可知:水沸腾时需要____,但温度_____。(填变化情况)
(2)在本次实验中,水的沸点是_____℃,原因可能是当地大气压______(选填“高于”、“低于”或“等于”)1标准大气压。
(3)另一位同学继续利用该装置再次进行实验,并在同一坐标系中画出水沸腾前后温度随时间变化的图像,如图2所示,发现两次实验的图像并不重合,原因可能是水的_____不同。
题型十二 大气压的应用(共4小题)
63.下列现象或生活用品中,不是利用大气压作用的是( )
A.覆杯实验 B. “吸盘”挂钩贴在竖直墙面上
C.使用拔火罐吸湿 D.回水管的水阻隔臭气
64.南北朝时期的《关尹子·九药篇》记载:“瓶存二窍,以水实之,倒泻;闭一则水不下。”意思是瓶中装满水,瓶口密封,瓶上有两个小孔,闭住一个,水就不能从另一个孔流出来。这主要是由于( )
A.大气压的作用 B.瓶口阻力的作用 C.瓶内气体引力的作用 D.分子引力的作用
65.注射器的针头做得很尖,其目的是为了增大___________;注射器能将药液吸入针管是利用了___________的作用;如果针筒漏气,会导致药液___________(选填“容易”或“不易”)被吸入。
66.如图甲所示,用纸板盖住装满水的杯子,倒置后水没有流出,这是因为________的作用;如图乙所示,将乒乓球放入空杯,沿图示方向用力吹气,乒乓球跳出玻璃杯,这是因为气体中流速大的地方压强________。
题型十三 流体压强与流速的关系及现象解释(共5小题)
67.生活中蕴含着丰富的物理知识,以下说法正确的是( )
A.鸡蛋碰碗,蛋破而碗不破,说明鸡蛋对碗的作用力与碗对鸡蛋的作用力大小不相等
B.自行车把手有凹凸的花纹,目的是使接触面粗糙,增大摩擦
C.软包装饮料的吸管下端被削得很尖是为了减小压强
D.教室的门窗打开时,“过堂风”会把门关闭是由于空气流速变大,压强变大
68.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.乙图实验中通过手指上的凹痕可以得出压力的作用效果与受力面积的关系
C.丙图是托里拆利实验,在教室里不能用水代替水银完成该实验
D.丁图中向下吹气,乒乓球下落
69.如图所示的是非洲草原犬鼠洞穴的横截面示意图,犬鼠的洞穴有两个出口,一个周围是平的(标记为A),另一个周围是隆起的土堆(标记为B),这样就能改善洞穴内的通风情况。当草原有风从左向右吹过时,下列说法正确的是( )
A.B出口空气流速大,压强小,洞中气流从B出口进
B.B出口空气流速大,压强小,洞中气流从A出口进
C.A出口空气流速大,压强小,洞中气流从B出口进
D.A出口空气流速大,压强小,洞中气流从A出口进
70.如图所示,我国已成功制造出世界上最快的高速列车。沪宁城际高铁的最高速度可达,它是目前我国乃至世界上标准最高、里程最长、运营速度最快的一条城际高速铁路。高速列车进站时的速度比普通列车要大,为了防止候车乘客被“吸”向列车,站台上的安全线与列车的距离也必须更大。这是因为列车进站时,车体附近的空气流速更_____________,压强更_____________。(均选填“大”或“小”)
71.韦应物在《滁州西涧》中写道:“野渡无人舟自横”。这句话的意思是:即使将小船系在岸边且与岸边平行,但由于河流中央水流速度大,压强______,小船会受到一个指向河流中央的横向力,如图所示,最终也会导致小船逐渐横在岸边,这个现象也说明了力可以改变物体的______。
题型十四 浮力的方向及产生原因(共4小题)
72.如图所示的四个情景中的物体,没有受到水或空气的浮力作用的是( )
A.遨游太空的中国空间站 B.漂浮在海面的大型游轮
C.在水中下沉的苹果 D.飞向天空的飞机
73.2024年9月14日,形似“大白鲸”的极目一号Ⅰ型浮空艇在西藏双湖完成了第8次科学观测,如图所示,该浮艇正在缓慢上升。下列说法正确的是( )
A.浮空艇在上升过程中不受浮力 B.海拔越高的位置大气压强越大
C.浮空艇所受浮力大小与空气密度无关 D.浮空艇受到的浮力等于撑开空气的重力
74.如图《自然》杂志发表神奇的“反浮力现象”;研究人员在装有硅油的容器中注入气泡,通过高频振动产生稳定的空气层,使得液体悬浮在了空气上方,再将两个相同规格的小船分别放在液体的上液面和下液面,两艘船均漂浮。若两艘船所受的“浮力”分别为F1和F2,从二力平衡角度可知F1和F2大小___________,方向___________(选填“相同”或“相反”)。
75.如图所示,小明将空矿泉水瓶在中部切开,拧去瓶盖后倒置,放入一个乒乓球在瓶颈处,现向瓶内倒水,他发现乒乓球静止在原处,此时瓶颈对球的支持力______(均选填“大于”“小于”或“等于”)球的重力,若拧紧瓶盖,乒乓球则迅速向上浮起,是因为乒乓球受到了______。
题型十五 根据物体的浮沉状态判断密度大小(共4小题)
76.小华将一个李子和一个香瓜放入水槽内的水中,静止后,发现李子沉到水槽底部,香瓜漂浮在水面上,如图所示。下列说法正确的是( )
A.李子的密度小于水的密度
B.香瓜的密度大于李子的密度
C.香瓜受到的浮力小于李子受到的浮力
D.若往水中加适量酒精香瓜可能悬浮
77.将体积相同的A、B两实心小球分别放入盛满水的两个相同的溢水杯中,小球静止时的情景如图所示。已知A球的质量为45g,下列说法正确的是( )
A.两小球的密度
B.两小球受到的浮力
C.水对两溢水杯底部的压强
D.若甲杯中溢出水的质量为30g,则小球A的密度为
78.盐水选种是利用饱满的种子的密度比盐水的密度______而沉到盐水底部,达到分离目的。火灾时室内人员在撤离过程中要尽量弯腰降低身体高度,是因为有毒气体的温度升高,导致密度变______而集中在空间的上部。(均选填“大”或“小”)。
79.如图是用新鲜萝卜制成的“容器”,其中盛有浓度为的食盐溶液,一个塑料小球悬浮在该溶液中,一段时间后小球将______(填“上浮”“下沉”或“仍悬浮”),小球受到的浮力______(填“变小”“不变”或“变大”)。
题型十六 物体在不同液体中的浮沉比较浮力和密度的大小(共3小题)
80.如图,甲、乙两个完全相同的柱形容器分别装有不同液体,静止放置在水平桌面上。将两个完全相同的小球分别放入容器中,小球静止时液面相平。下列判断正确的是( )
A.乙图,小球的密度等于液体B的密度
B.液体对容器底的压强
C.液体对容器底的压力
D.小球在A、B两种液体中受到的浮力
81.如图所示,水平桌面上放置两个相同的容器,装有质量相等的清水和盐水,小明先用盐水浸泡草莓,然后放入清水中清洗()。若草莓由盐水到清水的质量变化忽略不计,下列判断正确的是( )
A.甲中是清水,乙中是盐水
B.草莓a在甲、乙中所受浮力相等
C.草莓c在甲、乙中所受浮力相等
D.草莓b在甲、乙中所受浮力始终等于它所受的重力
82.如图所示为明朝时郑和出使西洋用的大型“宝船”,其船体在结构上合理、精致、美观,达到了古代造船工艺的巅峰。当船满载货物所受的浮力________(选填“大于”或“小于”)其空载时受到的浮力;若该船的质量为3000t,则它漂浮在水面所受的浮力为________N;当船从江河驶入大海后,所受浮力________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
题型十七 密度计原理及应用(共4小题)
83.在木棒的一端缠绕一些铜丝做成简易密度计,将其放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止时如图所示。下列判断正确的是( )
A.密度计在甲杯中受到的浮力较大
B.甲杯液体的密度较大
C.乙杯底部受到液体的压强较大
D.密度计底部在甲杯中受到液体的压力较大
84.如图所示是小明在“跨学科实践课”上利用材料做出的密度计,下列说法正确的是( )
A.密度计漂浮时所受浮力小于其自身重力
B.用同一密度计在不同液体中测密度时,其所受浮力不同
C.向水中加入食盐后密度计会下沉
D.密度计所受浮力大小等于排开液体的重力
85.如图是一个自制简易密度计,在木棒的一端缠绕一些铜丝。相同的两个烧杯中分别装有质量相等,密度为ρ1、ρ2的液体,将密度计放入这两种液体中,则:ρ1______ρ2(选填“<”“=”“>”)。若该密度计两次测量中排开液体的质量分别为m1、m2,则m1______m2。(选填“<”“=”或“>”)
86.在学习了浮力的相关知识后,小海想自制一个“密度计”来测量奶茶的密度。已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3。
(1)如图所示,将一支粗细均匀的吸管底部密封,放入适量砂粒,制成简易密度计。放入适量砂粒的目的是降低吸管的______,使吸管能够______漂浮于液体中。
(2)将制作完成的“密度计”置于盛有水的容器中,待其稳定后,在吸管与水面齐平的位置标记为A,如图所示。测得A点到吸管底端的距离l1为8cm,应在A处标定对应的密度值为______g/cm3;
(3)将该“密度计”放入密度为0.8g/cm3的酒精中,待其稳定后,在吸管与液面齐平的位置标记为B。B点位于A点的______方,B点到吸管底端的距离l2应为______cm,可将此位置的密度值标定为0.8g/cm3。
(4)若将该“密度计”放入密度为0.9g/cm3的液体,待其稳定后,吸管与液面齐平的位置应位于A、B两点的______。
A.中间位置;
B.中间位置偏下;
C.中间位置偏上。
(5)将该“密度计”放入待测的奶茶中,待其稳定后,在吸管与液面齐平的位置标记为C,测得C点到吸管底端的距离l3=7.8cm,则所测奶茶的密度约为______g/cm3。(结果保留两位小数)
(6)基于上述实验结果,可以推断,小海同学的“密度计”刻度______(填“是”或“不是”)均匀分布的。
题型十八 轮船、 潜水艇、 气球和飞艇的原理(共4小题)
87.如图为我国第一艘航空母舰“辽宁舰”在海上航行时的情景,下列说法正确的是( )
A.航母是采用“空心”的方法增大排开水的体积来增大浮力的
B.航母漂浮在水面上是因为浮力大于重力
C.航母航行到密度大的海水中,受到的浮力将会增大
D.舰载机飞离航母后,航母仍然漂浮,受到的浮力大小不变
88.载人潜水器和潜艇都是人类探索深海的装置。如图所示,“奋斗者”号主要依靠改变自身搭载的载重片,达到沉浮的目的。当“奋斗者”号在深海某位置悬停工作时,下列说法正确的是( )
A.“奋斗者”号抛掉搭载的载重片后会下沉
B.“奋斗者”号抛掉搭载的载重片后会上浮
C.“奋斗者”号持续下潜时,受到的海水压强不变
D.“奋斗者”号持续下潜时,受到的浮力变大
89.如图所示,一艘轮船由下游经过船闸驶往上游。船进入闸室后,先关闭阀门B和闸门D,再打开阀门A,闸室水面与上游水面最终会相平,船闸利用了_________原理;当轮船从密度较小的长江驶入密度较大的东海后,它所受浮力_________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
90.图1是中国第一艘服役的辽宁号航空母舰,满载时最大排水量为6.75万吨,则辽宁舰满载时受到的浮力为_______N;小张同学将自制的同一支密度计分别放入盛有甲、乙两种液体的烧杯中,密度计静止时如图2所示,则可判断液体的密度_______(选填“>”、“<”或“=”)。
$专题05 压强和浮力综合专题
题型1 压力的概念
题型10 大气压与高度的关系
题型2 压强的定义和单位
题型11 大气压对液体沸点的影响(重点)
题型3 压强大小比较(常考点)
题型12 大气压的应用
题型4 增大或减小压强的方法及生活中的实例
题型13 流体压强与流速的关系及现象解释(重点)
题型5 液体压强的特点及其应用(重点)
题型14 浮力的方向及产生原因
题型6 比较液体在不同容器中对容器底部压强和压力的大小(难点)
题型15 根据物体的浮沉状态判断密度大小
题型7 连通器及生活中常见的连通器(常考点)
题型16 物体在不同液体中的浮沉比较浮力和密度的大小(重点)
题型8 大气压存在的证明(常考点)
题型17 密度计原理及应用(重点)
题型9 托里拆利实验
题型18 轮船、 潜水艇、 气球和飞艇的原理
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题型一 压力的概念(共5小题)
1.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。
2.图钉帽的面积是,图钉尖的面积是,小李用的压力,将图钉尖按进墙中。下列说法正确的是( )
A.图钉尖对墙的压力大于
B.手指对图钉帽的压强是
C.手指对图钉帽的压强是
D.图钉尖对墙的压强是
【答案】D
【详解】A.小李用的压力,将图钉尖按进墙中,图钉尖对墙的压力大小等于小李所用压力的大小,为,故A错误;
BC.手指对图钉帽的压强为
故BC错误;
D.图钉尖对墙的压强是
故D正确。
故选D。
3.沙滩上留有大人和小孩深浅相同、大小不同的两对脚印,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.大人和小孩对沙滩的压强相同 B.人对沙滩的压力就是人的重力
C.小孩对沙滩的压力小,压强小 D.大人对沙滩的压力大,压强大
【答案】A
【详解】ACD.脚印的深浅相同,说明压力产生的效果相同,所以对地面的压强一样大;压强相同的情况下,大脚印的面积大,小脚印的面积小,根据压强的定义式,对沙滩的压力表示为F=pS,可知大脚印对沙滩的压力大,故A正确,CD错误;
B.人对沙滩的压力属于弹力,人的重力是地球附近的物体由于受到地球吸引而产生的,两个力的性质不同,故B错误。
故选A。
4.吸附在磁性黑板上的小铁片受到____对平衡力作用(选填“一”或“两”),与小铁片重力平衡的是磁性黑板对小铁片的____力。小铁片对磁性黑板的压力是____形变产生的(选填“小铁片”或“磁性黑板”)。
【答案】 两 摩擦 小铁片
【详解】[1]小铁片吸附在磁性黑板上处于静止状态,在竖直方向上受到向下的重力和向上的摩擦力,这是一对平衡力;在水平方向上受到磁性黑板对它的吸引力和磁性黑板对它的支持力,这是一对平衡力,所以小铁片受到两对平衡力作用。
[2]在竖直方向上,小铁片受到的重力方向竖直向下,与重力平衡的力方向应竖直向上,磁性黑板对小铁片的摩擦力方向竖直向上,所以与小铁片重力平衡的是磁性黑板对小铁片的摩擦力。
[3]小铁片对磁性黑板的压力,其施力物体是小铁片,是由于小铁片发生形变而产生的力。
5.一个半球形实心金属块,按如图甲、乙所示的两种方法放置,则两种方法中金属块对支持面的压力_________,对支持面的压强_________。(均选填“>”“<”或“=”)
【答案】 = >
【详解】[1]由图甲、乙可知,半球形实心金属块是放在水平面上,水平面上的物体对水平面(支持面)的压力与重力大小相等,同一个物体,重力不变,压力不变,则金属块对支持面的压力
[2]由图可知甲与水平面的接触面积小,根据可知甲图金属块对支持面的压强大,即
题型二 压强的定义和单位(共5小题)
6.在国际单位制中,压强的单位是( )
A.牛顿(N) B.帕斯卡(Pa) C.米(m) D.千克(kg)
【答案】B
【详解】在国际单位制中,帕斯卡(Pa)是压强的单位,故选B。
7.下列说法正确的是( )
A.重力只有受力物体,没有施力物体
B.单位受力面积上的压力越大,压力作用效果越明显
C.不相互接触的两个物体之间也可以产生弹力
D.摩擦力的方向总是与物体运动方向相同
【答案】B
【详解】A.力是物体对物体的作用,一个力的产生至少有两个物体,一个是受力物体,一个是施力物体;重力的施力物体是地球,故A错误;
B.物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强,压强在数值上等于单位面积上的压力大小,压强越大,压力的作用效果越明显,故B正确;
C.只有相互接触且相互挤压的两个物体之间才能产生弹力,故C错误;
D.摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势的方向相反,可能与物体运动方向相同,也可能与物体运动方向相反,故D错误。
故选B。
8.下列关于压强的说法中,正确的是( )
A.压强与压力成正比 B.当压力一定时,压强与受力面积成反比
C.压力越大,压强越大 D.受力面积越小,压强越大
【答案】B
【详解】AB.压强大小与压力大小和受力面积大小有关,根据公式可知,当压力一定时,压强与受力面积成反比; 受力面积相同时,压强与压力成正比,故A错误,B正确;
CD.根据公式可知,压强大小与压力大小和受力面积大小有关,当受力面积一定时,压力越大,压强越大;当压力一定时,受力面积越小,压强越大,故CD错误。
故选B。
9.压强是表示压力作用效果的物理量。一张报纸平放在桌面上对桌面的压强约为0.5Pa,其物理意义是______。一名中学生双脚站立时对地面的压强约为,其物理意义是___。
【答案】 桌面上每平方米面积受到报纸的压力为0.5牛 地面每平方米面积受到中学生双脚的压力为牛
【详解】压强的物理意义是单位面积上受到的压力,0.5Pa表示桌面上每平方米的受力面积上受到一张报纸的压力大小为0.5牛。
表示地面上每平方米的受力面积受到一名中学生双脚的压力大小为牛。
10.有一边长为10厘米的正方体,质量为10千克,静止在光滑墙角处,受到如图所示水平方向 力F1=5牛,竖直方向力F2=8牛的作用,这时墙壁所受到的压力为_______牛,墙壁所受到的压强为 _____________ 帕;地面所受的压强为__________________ 帕,它表示的物理意义是______________________ 。
【答案】 5 500 10800 见解析
【详解】[1][2]物体受5N向左的推力而静止,根据二力平衡可知,墙壁对物体向右的支持力为5N,根据相互作用力大小相等,竖直墙壁受到向左的压力F=F1=5N
竖直墙壁所受压强
[3][4]正方体受到的重力
根据水平面上的压力等于重力加上向下的推力F2,水平地面所受压力
水平地面所受压强
它所表示的物理意义是每平方米地面所受压力为10800N。
题型三 压强大小比较(共5小题)
11.图中小红和滑雪板的总重大于小明的体重,小明陷入雪里,小红却没有。滑雪板和小明对雪地的压力和压强,下列说法正确的是( )
A.小明对雪地的压强较大 B.小明对雪地的压力较大
C.他们对雪地的压强相等 D.他们对雪地的压力相等
【答案】A
【详解】AC.压强是反映压力作用效果的物理量。由图可知,小红穿的滑雪板使雪地的凹陷程度小,而小明的脚使雪地的凹陷程度大,所以小明对雪地的压强较大,故A正确,C错误;
BD.物体对水平地面的压力大小等于物体的总重力大小,因为小红和滑雪板的总重力大于小明的重力,所以小红和滑雪板对雪地的压力大,故BD错误。
故选A。
12.体育课上教师正在给学生展示健身长拳,如甲图中所示此时教师保持静止,教师对地面的压力为F1,对地面的压强为p1,乙图中所示此时教师保持静止,教师对地面的压力为F2,对地面的压强为p2,则下列判断正确的是( )
A.F1<F2 p1=p2 B.F1=F2 p1=p2
C.F1=F2 p1<p2 D.F1<F2 p1<p2
【答案】C
【详解】甲、乙两图中,教师对地面的压力相等,都等于他的重力,即F1=F2;乙图中地面受力面积较小,根据可知,对地面压强较大,即p1<p2,故C正确,ABD错误。
故选C。
13.周末,小谷主动承担了家里的采购任务。在超市里,他精心挑选了一块嫩滑的豆腐、一颗新鲜的圆白菜和一斤鸡蛋。想把它们放在大购物袋中一起提回家。为了让食材安全到家,根据物理知识与生活实际,下面装袋方式示意图最合理的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】鸡蛋、豆腐、圆白菜三种食材中,圆白菜不易破损,能承受的压强最大,应放在最下面;豆腐最容易碎裂,能承受的压强最小,应放在最上面;鸡蛋放在中间,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
14.如图,一质地均匀的长方体放在水平桌面上,一部分露出桌面,竖直切除左边的白色部分,剩余部分对桌面的压强______,竖直切除右边的黑色部分,剩余部分对桌面的压强______(以上两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】 变大 变小
【详解】[1]放在水平面上的物体对水平面的压力等于物体的重力,设长方体的总重力为G,长方体的底面积为S1,长方体与桌面总的接触面积为S,其切除的面积为,切除的重力为,则切除前,长方体对桌面的压强为
因为,所以则有切除前长方体对桌面的压强大于长方体整体放在桌面上时对桌面的压强,即
由上式可得
当竖直切除左侧白色部分,则剩余部分重力变小,即剩余部分对桌面压力变小了;且剩余部分对桌面压强为
则有
则,说明竖直切除左侧白色部分,剩余部分对桌面压强变大。
[2]竖直切除右边的黑色部分,长方体只剩白色部分,剩余部分重力为,和桌面的接触面积为,剩余部分对桌面的压强
竖直切除右边的黑色部分,剩余部分对桌面的压强变小。
15.花样滑冰被称之为“冰上芭蕾”,对运动员的体能与艺术表现能力等都有很高的要求。已知,花样滑冰运动员甲质量为,他的每只冰刀与地面接触面积为,当他双脚站立在水平冰面上时,对冰面的压强为___________Pa;当他由双脚改为单脚站立滑行时,对冰面的压强将___________。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
【答案】 8×10⁵ 变大
【详解】[1]运动员的重力
他双脚站立对冰面的压强
[2]单脚站立时,受力面积减半,压力F仍为重力不变。根据压强公式 ,当F不变、S变小时,压强p会变大。
题型四 增大或减小压强的方法及生活中的实例(共7小题)
16.在城市近郊开展的户外徒步活动,因其兼具自然体验与运动健身的双重优势,正逐渐发展为广受年轻群体青睐的短途休闲方式。以下徒步装备的设计是为了增大压强的是( )
A.登山杖尖做得尖锐 B.背包肩带做得宽大
C.徒步鞋底有花纹 D.登山杖选用轻质材料
【答案】A
【详解】A.登山杖尖做得尖锐,是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.背包肩带做得宽大是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.徒步鞋底有花纹,是为了增加接触面的粗糙程度,为了增大摩擦,故C不符合题意;
D.登山杖选用轻质材料,体积一定,质量更小,重力更小,相同情况下对地面的压强更小,故D不符合题意。
故选A。
17.下列是物理知识在人们生产和生活中的应用(如图),其中运用了减小压强知识的是( )
A.用细线切割肥皂 B.眼镜架上的鼻托较宽
C.吸管一端剪为斜口 D.挖百香果的勺子较尖利
【答案】B
【详解】A.用细线切割肥皂,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故A不符合题意;
B.眼镜架上的鼻托较宽,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故B符合题意;
C.吸管一端剪为斜口,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.挖百香果的勺子较尖利,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故D不符合题意。
故选B。
18.下列动物适应环境的实例中,属于增大压强的是( )
A.北极熊在冰面匍匐爬行 B.鸭子脚趾间有蹼
C.啄木鸟用尖喙啄树皮 D.骆驼脚掌宽厚
【答案】C
【详解】A.北极熊匍匐爬行,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故A不符合题意;
B.鸭子的脚上有蹼,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故B不符合题意;
C.啄木鸟的嘴硬而尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故C符合题意;
D.骆驼有宽大的脚掌,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故D不符合题意。
故选 C。
19.下列措施中是为了减小压强的是( )
A.汽车上的破窗锤做得很尖锐 B.书包背带做得很宽大
C.推土机的推土铲刃做得很锋利 D.家用菜刀磨得很“快”
【答案】B
【详解】A.汽车上的破窗锤做得很尖锐,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,以便更容易击碎玻璃。故A不符合题意;
B.书包背带做得很宽大,是在压力(书包的重力)一定时,通过增大受力面积来减小书包对肩膀的压强,使人感觉更舒适。故B符合题意;
C.推土机的推土铲刃做得很锋利,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,以便更容易切入泥土。故C不符合题意;
D.家用菜刀磨得很“快”(锋利),是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,以便更容易切开食物。故D不符合题意。
故选B。
20.下图所示的是我国研制的祝融号火星车。为了在火星表面顺利工作,火星车安装了六个宽大的车轮,这种设计是通过________________的方法来________(选填“增大”或“减小”)对地面的压强。
【答案】 增大受力面积 减小
【详解】[1][2]压强大小与压力大小和受力面积的大小有关。火星车安装了六个宽大的车轮,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小对地面的压强。
21.邹平市公共汽车都配备了逃生锤,当遇到紧急情况时,乘客可以用逃生锤打破玻璃逃生。如图所示,挥动逃生锤,使__________(选填“A”或“B”)端砸向玻璃窗的边角,尖端做成锥形是通过__________(选填“增大”或“减小”)受力面积的方式增大压强。已知破窗锤的尖端面积为,车窗玻璃能够承受的最大压强为,则乘客需要施加的最小力为__________N。
【答案】 A 减小 30
【详解】[1] 由图可知A端的受力面积小,根据压强公式(压力F一定时,压强p与受力面积S成反比),在压力相同的情况下,受力面积越小,压强越大,所以应使A端砸向玻璃窗的边角。
[2] 尖端做成锥形,与普通形状相比,受力面积变小了。根据压强公式,在压力F不变时,减小受力面积S可以增大压强,所以尖端做成锥形是通过减小受力面积的方式增大压强。
[3]根据压强公式可得压力计算公式为,已知尖端面积为,车窗玻璃能够承受的最大压强为,则压力
22.俗话说“磨刀不误砍柴工”,通过磨刀使刀刃变得很锋利,这样做减小了受力面积,从而达到___________压强的目的。如图为中医的制药工具药碾子,由碾槽和像车轮的碾盘组成,可以通过___________碾盘的质量,来提高每一次的碾压的效果。(两空都选填“增大”或“减小”)
【答案】 增大 增大
【解析】【小题1】[1]当压力一定时,减小受力面积可以增大压强。磨刀使刀刃变锋利,减小了刀刃与柴的受力面积,从而增大了压强。
[2]增大压强的方法除了减小受力面积,还可以增大压力。在制药工具药碾子中,通过增大碾盘的质量,质量增大,重力增大,对碾槽的压力增大,在受力面积一定时,压强增大,能提高碾压效果。
题型五 液体压强的特点及其应用(共7小题)
23.关于液体压强,下列说法正确的是( )
A.液体内部同一深度,向各个方向的压强相等
B.液体内部没有压强
C.液体的密度越大,压强一定越小
D.液体对容器底的压强大小与容器的形状有关
【答案】A
【详解】A.液体压强与液体的深度和密度有关,与方向无关,液体内部同一深度,向各个方向的压强相等,故A正确;
B.液体受重力且具有流动性,液体内部向各个方向都有压强,故B错误;
C.液体压强由液体密度、深度共同决定,深度相同时液体密度越大压强越大,故C错误;
D.液体压强只和液体密度、深度有关,和容器形状无关,故D错误;
故选A。
24.装满水的容器侧壁上开有三个孔,水从小孔中流出,图所示中描述正确的是( )
A.B. C. D.
【答案】B
【详解】根据液体压强公式,液体压强的大小与液体的密度和深度有关。在本题中的液体是水,密度ρ不变,g是常量,所以压强p只与深度h有关,即深度越深,压强越大,所以水从小孔中流出时,压强越大,水喷射的距离就越远,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
25.图甲所示的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。下列说法正确的是( )
A.将同种液体倒入容器左右两边,如图乙,说明同种液体中,深度越大,压强越小
B.将同种液体倒入容器左右两边,如图乙,说明液体压强和深度无关
C.将A、B两种不同的液体()倒入容器左右两边,使左右两侧的液面相平,如图丙,说明深度相同时,液体的密度越大,压强越小
D.将C、D两种不同的液体分别倒入容器左右两边,发现橡皮膜变平,如图丁,说明液体的密度大小关系是
【答案】D
【详解】A.观察乙图发现,橡皮膜向左凸起,说明橡皮膜受到右边液体向左的压强大,因此深度越大,压强越大,故A错误;
B.观察乙图发现,橡皮膜向左凸起,说明橡皮膜受到右边液体向左的压强大于左边液体向右的压强,右边液体深度大于左边,说明液体压强和深度有关,故B错误;
C.观察丙图可知,橡皮膜向A侧凸起,说明,由题意可知,说明左边液体密度小,压强小,由此可知,当深度相同时,液体的密度越大,液体压强越大,故C错误;
D.橡皮膜变平时,说明两边液体压强相等,由液体压强计算公式可知,压强相等时,深度与密度成反比,深度越大,说明液体的密度越小,即,故D正确。
故选D。
26.如图所示,一个空的药瓶,瓶口用橡皮膜密封后,竖直浸没在水中:第一次瓶口朝上,第二次瓶口朝下,两次药瓶浸没的深度相同。关于两次橡皮膜的形变,下列说法正确的是( )
A.两次都向内凹,形变程度相同
B.两次都向内凹,瓶口朝下时形变更大
C.瓶口朝上时向内凹,瓶口朝下时向外凸,形变程度相同
D.瓶口朝上时向内凹,瓶口朝下时向外凸,朝下时形变更大
【答案】B
【详解】液体内部朝各个方向都有压强,所以橡皮膜不论是朝上还是朝下都会向内凹;在同种液体中,液体的压强随深度的增加而增大,所以橡皮膜朝下时,浸入液体的深度大,橡皮膜凹的更明显,综上所述,应是两次都向内凹,瓶口朝下时形变更大,故B正确,ACD错误。
故选B。
27.如图所示,船闸是利用__________原理工作的。此时,阀门打开,阀门关闭,阀门同一点处左侧水的压强__________(选填“大于”“等于”或“小于”)右侧水的压强。
【答案】 连通器 等于
【详解】船闸是利用连通器原理工作的。连通器的特点是:上端开口、底部相连通的容器,当内部装有同种液体且液体不流动时,各容器的液面保持相平。船闸正是通过控制阀门,使闸室分别与上游、下游构成连通器,从而实现船只在不同水位间的通行;
此时阀门A打开、阀门B关闭,闸室与上游通过阀门A连通,形成连通器,液面最终会相平。根据液体压强公式,阀门A同一处的左右两侧,水的深度h相同,水的密度ρ也相同,因此左侧水的压强等于右侧水的压强。
28.生活处处有物理。拦河大坝做成上窄下宽的形状的原因是:同种液体内部的压强随深度的增加而______;如图为乳牛自动喂水器的部分示意图,其采用多槽位设计,利用______原理,确保每头乳牛都能获得充足的水源。
【答案】 增大 连通器
【详解】[1]根据液体压强特点可知,同种液体内部的压强随深度的增加而增大。
[2]乳牛自动喂水器的几个槽位上端开口,下部连通,构成连通器,所以乳牛自动喂水器利用了连通器原理。
29.如题图所示,小明用塑料瓶、烧杯、橡皮膜、玻璃管、清水、酱油等器材做“探究液体内部压强与哪些因素有关”的实验。
(1)如图甲所示,小明在塑料瓶侧壁不同高度的地方钻出三个小孔,观察到图甲现象,此现象表明:同种液体内部的压强随液体_______的增大而增大。因此,拦河坝设计成_______(选填“上宽下窄”“上窄下宽”或“上下同宽”)的形状更合理。
(2)如图乙所示,小明用橡皮膜将玻璃管一端蒙住,并在其中倒入适量酱油,然后缓慢按入装有水的烧杯中,直到内外液面相平,此时发现橡皮膜向下凸出,实验表明,不同液体内部的压强与液体的______有关;若想使下凸的橡皮膜变平,应将玻璃管_______(选填“往上拉”或“往下压”)些。
(3)小明又进行了如图丙所示的操作,他想探究液体内部压强的什么问题?_______。小明仅做了一次实验就得出相关结论,请判断他的做法是否合理?_______,并说明理由:________。
【答案】(1) 深度 上窄下宽
(2) 密度 往下压
(3) 同种液体在同一深度向各个方向的压强大小是否相等 不合理 根据一次实验得出的实验结论具有偶然性
【详解】(1)[1][2]从甲图可知,液体深度不同的小孔,流出的液体射程不同,液体深度增大,射程增大压强增大,故液体内部的压强随液体深度的增大而增大;液体深度越大,液体产生的压强越大,为了安全起见,拦河坝设计成上窄下宽。
(2)[1][2]图乙中,酱油和水的深度相同时,橡皮膜向水侧凸起,说明液体的压强与密度有关,深度一定,密度越大液体产生的压强越大;若想使下凸的橡皮膜变平,说明酱油和水的压强相等,由液体的密度越大相同深度时,产生的压强越大,酱油的密度大于水的密度,要使酱油和水产生相同的压强,水的深度要大于酱油的深度,故应向下压玻璃管。
(3)[1]从图丙可知,小孔在瓶壁上的位置到液体上表面的高度相同,从小孔喷出的液体的射程相同,说明同种液体中,深度相同,液体产生的压强相同。
[2][3]只进行一次实验得出结论,数据具有偶然性,这种做法不合理,为了得到普遍性的结论,应改变液体深度且保持液体深度相同,多次实验。
题型六 比较液体在不同容器中对容器底部压强和压力的大小(共7小题)
30.如图,设水对瓶底或瓶盖的压强为p、压力为F,瓶子对桌面的压强为p′。将瓶子从正放(如图甲)变为倒放(如图乙),则关于p、F及p′的变化情况下列说法正确的是( )
A.p变大,F变大,p′变大 B.p变大,F不变,p′变大
C.p变大,F变小,p′变大 D.p变小,F不变,p′变大
【答案】C
【详解】由于瓶内水不满,而瓶子上细下粗,所以倒过来时水的深度变大,由p=ρgh可知,液体对瓶盖的压强变大,即p变大;甲中水对容器底部的压力和液体的重力相等,乙中上粗下细,水对容器底部的压力小于水的重力,所以F变小;瓶对桌面的压力等于瓶和里面水的总重力,无论瓶口朝上还是朝下,它们的重力不变,所以对桌面的压力也不变,而倒过来后受力面积变小,所以,由可知,瓶子对桌面的压强变大,即p′变大;故C正确,ABD错误。
故选C。
31.如图所示容器,若装入相同质量的酒精,酒精对容器底部的压力( )
A.一样大 B.A最大 C.B最大 D.C最大
【答案】B
【详解】三个容器装入相同质量的酒精,即酒精的重力G相同,A容器上窄下宽,容器侧壁会对酒精有向下的压力,传递到底部会使酒精对容器底部的压力;B容器是圆柱形,酒精对容器底部的压力,即酒精对容器底部的压力等于自身重力;C容器上宽下窄,容器侧壁会承担一部分酒精的重力,底部受到的压力变小,会使酒精对容器底部的压力;因此,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
32.在两端开口的弯管内用两段水柱封闭了一段空气柱,A、B、C、D四个液面的位置关系如图所示。现将左侧试管底部的阀门K打开,释放掉少量水后立刻关闭阀门,A、B、C液面相对各自原来的位置上升或下降的长度、和之间的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】由图可知,初始时,A、D都与大气相通,所以
B处压强(hAB 是 A 到 B 的竖直高度差)
同理C处压强(hCD是 D 到 C 的竖直高度差)
B、C 之间是空气柱,因为空气柱很短时间内处于平衡所以
因此初始时有
即
左右两侧水柱高度差相等。现将左侧试管底部的阀门K打开,释放掉少量水后立刻关闭阀门,释放掉少量水后立刻关闭阀门,空气柱长度增大,压强减小,C液面上升,B液面下降,A液面下降,AB之间液面高度差减小,A相对于底面压强最大,所以A下降的最大,其次是B,上升最小的是C液面,与D液面下降的高度相同,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选 C。
33.如图所示,某同学在水平地面上的两个足够高的圆柱形容器甲、乙(底面积)中分别倒入体积相等的液体a和b,液体对容器底部的压强。下列操作后,仍然能使的是( )
①分别倒入相同深度的液体a和b
②分别倒入相同质量的液体a和b
③分别倒入相同体积的液体a和b
④分别在两容器中浸没一个体积相同的铜球和铝球
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【答案】C
【详解】由图知两容器的底面积关系为,液体对容器底部的压强相等,且甲容器内液体a的高度小于乙容器内液体b的高度,根据公式可知,已知容器中原来分别盛有液体a和b的体积相等,即,根据和可得;由于,所以,;
①分别倒入相同高度的液体a和b,则a液体对容器底部的压强,b液体对容器底部压强,
由于,,则,故①错误;
②分别倒入相同质量的液体a和b,由于柱状容器中液体对底部的压力等于液体的重力,则a液体对容器底部的压强,b液体对容器底部压强,
由于,,则,故②错误;
③分别倒入相同体积的液体a和b时,则a液体对容器底部的压强:,b液体对容器底部压强;
由于,,则,故③正确;
④分别在两容器中浸没一个体积相同的铜球和铝球,设铜球和铝球的体积为,则a液体增加的深度为,b液体增加的深度为,
a液体对容器底部的压强
b液体对容器底部压强,
由于,,则,故④正确;故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
34.小刘准备清洗如图甲所示的火锅,锅体由内外两个容器组成,小刘分别在内外两个容器中倒入 等质量的水,其形状可简化为如图乙所示,则_________容器底部受到水的压强更大,________容器底部受到水的压力更小(两空均选填“内”或“外”)。
【答案】 内 外
【详解】由图可知,内容器中水的深度更大,同种液体深度越大,压强越大,因此内容器底部受到的压强更大;内容器是下宽上窄的形状,容器底受到的水的压力大于水的重力,外容器是上宽下窄的形状,容器底受到的水的压力小于水的重力,已知两容器水的重力相等,因此外容器底部受到的压力更小。
35.如图所示,A、B、C是三个圆柱形容器,分别装有水或酒精。B和C两容器的底面积相同,且其中的液体深度也相同。三个容器中液体对容器底部压强的大小分别为、、(已知ρ水>ρ酒精),则大小关系为:___________;___________。
【答案】 < >
【详解】[1][2]根据液体压强公式,液体对容器底部的压强与液体的密度和深度有关。由图可知:A和B中都是水,但B的深度大于A,因此;B和C,虽然底面积和深度相同,但水的密度大于酒精的密度,因此。
36.放在水平站台上的行李箱受到的支持力与重力是一对_______力。乘客上车后应站稳,抓好扶手,是为了防止列车运动状态改变时,乘客由于具有_______而跌倒;如图所示,完全相同的圆柱形容器中,A、B两点的高度相同。若两种液体的质量相等。则A、B两点的压强关系是pA_______pB:液体对甲、乙两容器底的压力关系是F甲_______F乙(均选填“>”“=”或“<”)。
【答案】 平衡 惯性
【详解】[1]放在水平站台上的行李箱受到的支持力与重力这两个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,这两个力是一对平衡力。
[2]站立在车上的乘客原来和车一起向前运动,紧急刹车时,车由运动突然变成静止,而乘客由于具有惯性,继续向前运动,容易摔倒,抓紧扶手是为了防止惯性带来的危害。
[3]两种液体的质量相等,由图知,由可知,液体密度,因为A、B两点到容器底的距离相同,所以;两种液体的质量相等,重力相等,对容器底的压力相同,两容器底面积相同,所以两种液体对容器底部的压强相等,即;因为液体对容器底的压强,
所以A、B两点的压强关系。
[4]因为两种液体的质量相等,液体重力相同,所以液体对甲、乙两容器底的压力关系是。
题型七 连通器及生活中常见的连通器(共7小题)
37.下图所示装置,不属于连通器的是( )
A.船闸 B.锅炉水位计
C.乳牛自动喂水器 D.液体压强计
【答案】D
【详解】A.船闸上端开口、底部连通,属于连通器。故A不符合题意;
B.锅炉水位计上端开口、底部与锅炉相连通,属于连通器。故B不符合题意;
C.乳牛自动喂水器两端开口、底部连通,属于连通器。故C不符合题意;
D.液体压强计橡皮管连接的一端是封闭的,不满足“上端开口”的条件,不属于连通器。故D符合题意;
故选D。
38.如图所示,以下实例中不是利用连通器原理工作的是( )
A.锅炉水位计 B.U形“反水弯”
C.金属盒压强计 D.三峡船闸
【答案】C
【详解】AB.锅炉水位计、排水管的U形“反水弯”都是上端开口,下部连通,即都是利用连通器的原理制成的,故AB不符合题意;
C.压强计的U形管一端是密封的,因此不是连通器,故C符合题意。
D.船闸在工作时,闸室分别与上、下游下端连通,上端又是开口的,因此利用了连通器的原理。故D不符合题意。
故选C。
39.如图是一种嵌于厨房或卫生间地面的地漏及其结构示意图。为了防止下水管中“异味”进入室内,水面必须达到的最低高度是位置( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】C
【详解】为了防止下水管中“异味”进入室内,水面必须要能堵住下水管与厨房连通的地方,防止空气流通,如图水面必须达到的最低高度是位置3,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
40.我国三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程,三峡船闸是世界上最大的人造连通器。下列与船闸工作原理相同的是( )
A.拦河大坝设计成下宽上窄 B.排水管的U形“反水弯”
C.塑料吸盘被紧压在墙壁上 D.将药液“压”入病人肌肉内
【答案】B
【详解】A.船闸的工作原理是连通器原理,拦河大坝设计成下宽上窄,是因为液体压强随深度的增加而增大,下部承受的压强更大,所以要更宽,这利用的是液体压强规律,不是连通器原理,故A不符合题意;
B.排水管的 U形 “反水弯”,上端开口、底部相连通,符合连通器“上端开口、底部互相连通”的结构特点,利用的是连通器原理,和船闸工作原理相同,故B符合题意;
C.塑料吸盘被紧压在墙壁上,是因为挤出吸盘内的空气后,外界大气压大于吸盘内气压,从而将吸盘压在墙上,利用的是大气压,不是连通器原理,故C不符合题意;
D.将药液“压”入病人肌肉内,是通过注射器活塞对药液施加压力,利用的是外力,不是连通器原理,故D不符合题意。
故选 B。
41.如图所示,船闸是根据______原理工作的。当闸室内的水深为35m时,水对闸室底部产生的压强为______Pa。(水的密度,g取10N/kg)
【答案】 连通器
【详解】[1]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,下游和闸室构成连通器,所以船闸是根据连通器原理工作的。
[2]水对闸室底部产生的压强为
42.某中学生设计了一种U形酸菜坛,如图所示,采用一端放另一端取,达到先入先出的效果。晓畅的妈妈从左侧放入要腌制的原材料,从右侧取出腌好的酸菜,这时U形酸菜坛左右两侧液面______(选填“相平”“左高右低”或“左低右高”),该酸菜坛实质上是一个______。
【答案】 相平 连通器
【详解】[1][2]由图可知,酸菜坛是一个上端开口、下端连通的容器,因此该泡菜坛实际上是一个连通器,根据连通器原理,当液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是相平的。从右侧取出腌好的酸菜后,若液体不再流动,左右两侧液面相平。
43.如图甲所示为陕西历史博物馆中收藏的一件稀奇的耀州窑青釉瓷壶,它的壶盖与壶身浑然一体,无法打开,而壶底却有一个小洞如图乙。考古学家对它进行了X光透视,发现它的内部结构如图丙所示,添水时从底部灌水口灌入,注水结束后正放如图丁,就能像普通茶壶一样从壶嘴倒出水来了。倒置灌水时,能倒入的最大水量由壶内______管的开口高度决定。
【答案】隔水
【详解】根据连通器原理可知,倒置灌水时,能存储的最大水量由壶内隔水管开口高度决定,隔水管开口高度越高,能存储的水量越大。
题型八 大气压存在的证明(共4小题)
44.关于大气压强,下列说法正确的是( )
A.马德堡半球实验测出了大气压值
B.做托里拆利实验时,理论上也不能用水来代替水银
C.大气压随海拔高度的升高而降低
D.连通器是大气压应用的实例
【答案】C
【详解】A.马德堡半球实验有力地证明了大气压的存在,但并没有测出大气压值,故A错误;
B.理论上做托里拆利实验可以用水来代替水银,只是因为水的密度小,所需玻璃管长度约10米,不切实际,但并非绝对不能用,“理论上也不能”说法过于绝对,故B错误;
C.海拔越高,空气越稀薄,大气压越小,即大气压随海拔高度的升高而降低,故C正确;
D.连通器是上端开口、下端连通的容器,是液体压强的应用,故D错误。
故选C。
45.下列实例中,不能说明利用大气压强的是( )
A.高压锅做饭 B. 吸管吸饮料
C.塑料吸盘按压在墙上 D.按压式抽水机取水
【答案】A
【详解】A.高压锅做饭是通过增大锅内气压来提高水的沸点,与大气压强无关,不能说明利用大气压强,故A符合题意;
B.吸管吸饮料是利用吸管内的气压减小,在大气压作用下将饮料压入口中,是利用大气压强的实例,故B不符合题意;
C.塑料吸盘按压在墙上时排出内部空气,在大气压作用下被压在墙上,是利用大气压强的实例,故C不符合题意;
D.按压式抽水机通过活塞运动改变筒内气压,利用大气压将水压入筒内,是利用大气压强的实例,故D不符合题意。
故选A。
46.大量实验证明,大气压确实是存在的。如图,是优跃自制的一个简易气压计,带着它登山的过程中,玻璃管中液柱会逐渐___________(选填“升高”“降低”或“不变”)原因是大气压随高度增加而___________(选填“增大”“减小”或“不变”)
【答案】 升高 减小
【详解】[1][2]登山的过程中大气压强随高度的增加而减小,外界大气压减小,瓶内气压几乎不变,玻璃管内的液柱会上升。
47.历史上第一次证明大气压存在的是______实验;下图为液压机原理图,液压机内装有同种液体,活塞A、B的面积比,当用60N的力作用在活塞A上,活塞B能举起______N的物体(不计摩擦和活塞重力)。
【答案】 马德堡半球 360
【详解】[1]马德堡半球实验用两个吸合在一起的铜半球第一次证明了大气压存在。
[2]利用帕斯卡原理,A、B活塞受到的液体压强相同,根据则有,解得活塞B受到的压力为
即活塞B能举起360N的物体。
题型九 托里拆利实验(共5小题)
48.如图为教科书“大气压强”一节的知识结构图,其中(a)、(b)、(c)、(d)四项有下划线的内容中不正确的一项是( )
A.(a) B.(b) C.(c) D.(d)
【答案】D
【详解】A.马德堡半球实验将两个合在一起的铜半球内部的空气抽掉,使得内部气压远小于外部大气压,在外部大气压的作用下,两个半球被紧紧地压在一起,用两队马匹向相反方向拉拽都不能拉开,从而证明了大气压强的存在,故A正确,不符合题意;
B.托里拆利实验通过测量玻璃管中汞柱的高度,利用液体压强公式计算出大气压强的值,是第一个精确测定大气压强值的实验,故B正确,不符合题意;
C.吸尘器工作时,其内部电机带动风扇高速旋转,使吸尘器内部气压减小,小于外界大气压,灰尘和杂物在外界大气压的作用下被压入吸尘器内。这是大气压强的应用,故C正确,不符合题意;
D.液位计是根据连通器原理制成的。液位计的玻璃管与被测容器的底部连通,上部开口,构成一个连通器。当容器中盛有同种液体且不流动时,两边的液面总是保持相平,因而可以从玻璃管中液面高度判断容器内液面的高度。其主要工作原理是利用连通器,而不是利用大气压强,故D错误,符合题意。
故选D。
49.如图所示是托里拆利实验装置,下列相关说法正确的是( )
A.将玻璃管倾斜或下压,管内外水银面的高度差会变小
B.大气压支持管内这段水银柱不会下落
C.当管内存有少量的空气时,测量结果会偏大
D.玻璃管越细,管内外水银面的高度差越大
【答案】B
【详解】AD.管内水银柱的高度只与当时的大气压有关,与玻璃管的粗细,倾斜、玻璃管上提无关,故AD错误;
B.玻璃管内水银柱不会落下是靠大气压支持,大气压的数值等于这段水银柱产生的压强,故B正确;
C.玻璃管顶部空白处应该为真空,当管内存有少量空气时,测量结果会偏小,故C错误。
故选B。
50.意大利科学家__________首先通过实验测定了大气压强的数值;炖骨头汤时最好用压力锅炖煮,这是因为随着气压的增大,水的沸点会__________(选填“升高”“降低”或“不变”)。
【答案】 托里拆利 升高
【详解】托里拆利是首先通过实验测定大气压强数值的意大利科学家;液体的沸点与气压存在关联,当气压增大时,水的沸点会升高。压力锅正是利用这一原理,通过增大内部气压提升水的沸点,从而更快炖熟食物。
51.如图所示,这是老师做托里拆利实验时的场景,当时大气压相当于_______mm水银柱产生的压强;若将该实验装置移到高山上,管内水银柱的液面将_______(选填“升高”“降低”或“不变”)。
【答案】 755 降低
【详解】[1]托里拆利实验中,大气压等于管内水银柱产生的压强,图中管内水银柱的高度(液面到水银槽液面的垂直距离)为755mm,因此当时大气压相当于755mm水银柱产生的压强。
[2]大气压随海拔升高而减小,将装置移到高山上,外界大气压降低,管内水银柱的液面会随大气压的减小而降低。
52.如图为托里拆利实验,通过实验可知当地的大气压相当于___________mm水银柱产生的压强;若竖直提升玻璃管,管口未离开水银面,则玻璃管中水银面的高度___________;若将该装置从山脚下拿到山顶,保持玻璃管竖直,玻璃管中水银面的高度___________。(后两空均选填“升高”“不变”或“降低”)
【答案】 755 不变 降低
【详解】[1]利用托里拆利实验测量大气压时,气压等于管内外水银柱的高度差产生的压强,即大气压与此水银柱产生的压强相等,所以由图知当地的大气压相当于755mmHg产生的压强。
[2]外界大气压不变时,支持管内的水银柱高度不变,所以在管口未离开水银面前,竖直提升玻璃管,水银面上方的水银柱高度不变。
[3]大气压随海拔的升高而减小,将此装置从山脚搬到山顶,则水银柱的高度将降低。
题型十 大气压与高度的关系(共5小题)
53.关于下面三幅图的说法正确的是( )
A.如甲图,实验中玻璃管上方若有一个小孔,水银会从小孔向上喷出
B.如甲图,仅将竖直玻璃管倾斜,玻璃管内水银柱的长度也会变长
C.如乙图,把自制气压计从山底移到山顶,细管内的水柱下降
D.如丙图,盆景中的水位能保持一定高度,是利用了连通器原理
【答案】B
【详解】A.托里拆利实验中,玻璃管上方若有一个小孔,则玻璃管内外都与大气压相通,构成了连通器,则管内的水银面将下降,最终与管外液面相平,故A错误;
B.若甲图竖直玻璃管倾斜,由于大气压强不变,因此水银柱的高度不变,但水银柱的长度变长,故B正确;
C.把自制气压计从山下移到山顶,由于大气压随海拔高度的增加而降低,细管内外的压强差变大,所以,细管内的水柱上升,故C错误;
D.丙图中,盆景中的水位能保持一定高度,不是利用了连通器原理,而是利用大气压强,因为连通器是上端开口下部相连通的容器,由图可知,盆景中的瓶子上端不开口,是封闭的,故D错误。
故选B。
54.小明梳理了一些教材中与压强知识相关的现象及应用,如图所示。下列分析正确的是( )
A.图甲:左侧容器中橡皮膜的凹陷程度大于右侧容器中橡皮膜的凹陷程度
B.图乙:正常使用胶头滴管将液体吸入玻璃管中时,胶帽内气体的压强小于大气压强
C.图丙:将图中自制的气压计从山顶带到山脚,管内液柱逐渐下降,说明外界气压减小
D.图丁:对着管吹气,管内液柱升高,说明气体中流速越大的位置,压强越大
【答案】B
【详解】A.液体压强随深度增加而增大,左侧橡皮膜所处深度小于右侧橡皮膜所处深度,左侧橡皮膜受到的压强小于右侧橡皮膜受到的压强,则左侧容器中橡皮膜的凹陷程度小于右侧容器中橡皮膜的凹陷程度,故A错误;
B.用胶头滴管吸取试剂瓶中液体时,先挤出管中的部分空气,松手后,胶帽由于具有弹性,在恢复到原来形状过程中,胶帽内剩余气体体积增大、变稀薄,压强变小,使内部气压小于外部大气压,在大气压的作用下,液体被压入滴管,故B正确;
C.大气压随海拔高度升高而减小,将图中自制的气压计从山顶带到山脚,外界大气压变大,瓶内气压不变,管内液柱逐渐下降,故C错误;
D.对着管吹气时,A管口上方空气流速大,且管内液柱升高,说明烧杯内液面大气压大于A管口上方大气压,说明空气流速越大的地方压强越小,故D错误。
故选B。
55.一位同学从淄博出发,旅游目的地可能是杭州,也可能是西藏。出发前,他给家里没开封的一袋小食品拍了一张照片,如图甲所示;到达目的地后又给这袋小食品拍了一张照片,如图乙所示。不考虑温度对袋内气压的影响,下列判断正确的是( )
A.乙图为在杭州拍摄,包装袋内的气压变小 B.乙图为在杭州拍摄,包装袋外的气压变大
C.乙图为在西藏拍摄,包装袋外的气压变小 D.乙图为在西藏拍摄,包装袋内的气压变大
【答案】C
【详解】根据题意可知,这位同学从淄博出发,可能的目的地是杭州或西藏,但题中提到“不考虑温度对袋内气压的影响”,那我们就可以从海拔高度对气压的影响来分析问题,西藏属于高海拔地区,外界的大气压力也比在淄博时低,因为海拔越高,大气压力越低;而杭州的海拔相对较低,与淄博相比,外界大气压力的变化不会很大,外界大气压力基本相同或者变化很小,这位同学到目的地后,包装袋发生了膨胀,这意味着包装袋内部的气压比外界气压较高,这是因为当外部气压降低时,包装袋内部原有的气压显得更高,从而导致包装袋膨胀,故此判断这位同学是在西藏拍摄的照片,外界大气压力小于包装袋内的气压。
故选C。
56.手压在气球上,如图甲所示,说明力可以改变物体的________;如图乙所示,将气球按压在带钉子的板上,气球没有破裂,说明增大受力面积可以________(选填“增大”或“减小”)压强;如图丙所示是小明自制的气压计,他将该气压计从1楼拿到30楼,细玻璃管内水柱________(选填“上升”或“下降”)。
【答案】 形状 减小 上升
【详解】[1]手压在气球上,气球的形状发生了改变,说明力可以改变物体的形状。
[2]将气球按压在带钉子的板上,钉子的总受力面积较大,在压力一定时,增大受力面积可以减小压强,所以气球没有破裂。
[3]气压计从1楼拿到30楼,高度升高,外界大气压减小。瓶内气压大于外界气压,会将瓶内的水压入细玻璃管,导致细玻璃管内水柱上升。
57.2023年5月28日,国产大飞机C919开启全球首次商业载客飞行,如图所示。飞机在升空过程中,乘客行李箱的惯性______(选填“变大”、“变小”或“不变”);此时机翼上方的空气流速快,压强______;随着海拔高度的升高,外界大气压强______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 不变 小 变小
【详解】[1]惯性只跟质量有关,飞机在升空过程中,乘客行李箱的质量不变,惯性不变。
[2]飞机的机翼上凸下平,在升空过程中,机翼上方的空气流速快,压强小,下方的空气流速慢,压强大,从而产生向上的升力。
[3]大气压强与高度有关,高度越高,压强越小,所以随着海拔高度的升高,外界大气压强会变小。
题型十一 大气压对液体沸点的影响(共5小题)
58.如图所示,是某同学的实验示意图。他在一个敞口玻璃瓶甲中放入适量的水,使它能够浮在水槽当中,他将另一个与玻璃瓶甲相同的空玻璃瓶乙的瓶口朝下,随后将其按入槽内水中,并固定它的位置保持不动,在一个标准大气压下,用酒精灯对槽内的水进行加热,直到槽内的水沸腾时。下列关于甲、乙两瓶中的水描述正确的是( )
A.甲、乙两瓶的中水温度都达不到
B.甲瓶中的水能沸腾,乙瓶中的水不能沸腾
C.甲瓶中的水不能沸腾,乙瓶中的水能沸腾
D.甲、乙瓶中的水都不能沸腾
【答案】D
【详解】一个标准大气压下,水的沸点为100℃;水槽内的水沸腾后,温度保持沸点100℃不变;甲瓶敞口,甲瓶内水的沸点与水槽内水的沸点相同;乙瓶瓶口朝下,水加热过程中不断有水蒸气产生,乙瓶中的气压高于大气压,则乙瓶内水的沸点高于水槽内水的沸点;当甲、乙两瓶中的水温度都达到后,甲、乙两瓶中的水均无法吸收到热量,故甲、乙瓶中的水都不能沸腾,故ABC错误,D正确。
故选D。
59.如图所示,是小华通过实验作出的图像,下列对各图像描述正确的是( )
A.图甲是两声波的波形图,两声波的音调和响度都相同
B.图乙是探究水的沸腾实验得到的图像,由图可知,水的沸点是100℃
C.图丙是小华记录并绘制的像距v和物距u之间关系的图像,该凸透镜焦距为20cm
D.图丁是将10g的冰加热,得到的其体积和温度关系的图像,水从0℃上升到4℃的过程中,其密度逐渐减小
【答案】A
【详解】A.图甲中,两声波在相同时间内振动的次数相同,即频率相同,所以音调相同;两声波偏离平衡位置的最大距离相同,即振幅相同,所以响度相同。但两声波的波形不同,所以音色不同。故A正确;
B.图乙中,水在沸腾过程中,温度保持不变,由图可知,水的沸点是98℃。水的沸点与大气压有关,当时的大气压低于一个标准大气压。故B错误;
C.图丙是凸透镜成像时像距v随物距u变化的图像。当物距等于二倍焦距时,像距也等于二倍焦距,即
从图像中可以看出,当时,,所以
则该凸透镜的焦距为,故C错误;
D.由图丁,水从0℃上升到4℃的过程中,体积V逐渐减小,水的质量保持不变,根据密度公式,水的密度逐渐增大,故D错误。
故选A。
60.如图甲所示是小李同学探究“水沸腾前后温度变化的特点”的实验装置,其描绘的水的温度随时间变化的图像如图乙所示。下列说法不正确的是( )
A.加热过程中,水的温度会一直上升
B.沸腾过程中,水吸收热量,温度不变
C.烧杯上方的纸板可以减少热量散失
D.水的沸点是99℃,此时的大气压低于标准大气压
【答案】A
【详解】AB.加热过程中,水沸腾前,吸收热量,温度升高,水沸腾后,继续加热,温度不变,故A错误,符合题意;B正确,不符合题意;
C.烧杯上方的纸板可以减少热量散失,能缩短水的加热时间,故C正确,不符合题意;
D.由图可知,水的沸点是99℃,沸点低于标准气压下的100℃,说明此时大气压低于标准大气压,故D正确,不符合题意。
故选A。
61.小明在大试管和小试管里都装有水,将乙和丙中的大试管口密封,然后对三支大试管中的水加热使之保持沸腾,简易示意图如图;在大试管中的水不断沸腾的过程中,如图___________(选填“甲”、“乙”或“丙”)中的小试管中的水会沸腾。
【答案】丙
【详解】甲图中,当大试管中的水沸腾后,温度不再升高,小试管中的水虽能达到沸点,却不能继续通过大试管中的水吸热,所以不能沸腾;乙图中,大、小试管都处于密封的环境下,其沸点都会升高,但当大、小试管的水温相同时,小试管无法通过大试管吸收热量,故不能沸腾;丙图中,大试管密封,内部气压高,沸点高,水的温度高于一标准大气压下的沸点,因此,可以继续向小试管传递热量,故小试管中的水可以沸腾。
62.物理学习小组在做“探究水沸腾时温度变化的特点”实验,装置如图1所示。
(1)在水温升高到85℃后,每隔1min读取一次温度计的示数,直到水沸腾并持续一段时间。根据实验数据画出温度—时间图像如图2。可知:水沸腾时需要____,但温度_____。(填变化情况)
(2)在本次实验中,水的沸点是_____℃,原因可能是当地大气压______(选填“高于”、“低于”或“等于”)1标准大气压。
(3)另一位同学继续利用该装置再次进行实验,并在同一坐标系中画出水沸腾前后温度随时间变化的图像,如图2所示,发现两次实验的图像并不重合,原因可能是水的_____不同。
【答案】(1) 吸热 保持不变
(2) 98 低于
(3)质量
【详解】(1)[1][2]根据实验现象和图像可知,水沸腾时的特点是需要吸热,但温度保持不变。
(2)[1]由图像可知,水在沸腾过程中温度保持98℃不变,所以水的沸点是98℃。
[2]因为液体的沸点随气压的减小而降低,标准大气压下水的沸点是100℃,此实验中沸点低于100℃,所以当地大气压低于1标准大气压。
(3)观察图像,两次实验水从加热到沸腾所需时间不同。在装置相同的情况下,根据,水吸收热量的多少与水的质量有关,所以造成这种情况的原因可能是水的质量不同。
题型十二 大气压的应用(共4小题)
63.下列现象或生活用品中,不是利用大气压作用的是( )
A.覆杯实验 B. “吸盘”挂钩贴在竖直墙面上
C.使用拔火罐吸湿 D.回水管的水阻隔臭气
【答案】D
【详解】A.覆杯实验中,大气压向上托住了杯中的纸片和水,使水不会流出、纸片不会掉落,该现象利用了大气压,故A不符合题意;
B.按压吸盘时,吸盘内的空气被排出,吸盘内部气压小于外界大气压,外界大气压将吸盘紧紧压在竖直墙面上,利用了大气压,故B不符合题意;
C.拔火罐时,罐内空气受热后排出,火焰熄灭后罐内空气冷却收缩,罐内气压小于外界大气压,大气压将罐紧紧压在皮肤上,用拔火罐吸湿过程利用了大气压,故C不符合题意;
D.回水管的U形部分,上端开口、下端连通,属于连通器,利用连通器原理实现用水阻隔臭气,没有利用大气压,故D符合题意。
故选D。
64.南北朝时期的《关尹子·九药篇》记载:“瓶存二窍,以水实之,倒泻;闭一则水不下。”意思是瓶中装满水,瓶口密封,瓶上有两个小孔,闭住一个,水就不能从另一个孔流出来。这主要是由于( )
A.大气压的作用 B.瓶口阻力的作用 C.瓶内气体引力的作用 D.分子引力的作用
【答案】A
【详解】当瓶上有两个小孔时,外界的空气可以通过其中一个小孔进入瓶内,瓶内的水在重力作用下会从另一个小孔流出;如果闭住一个小孔,瓶内的空气无法和外界连通,此时外界的大气压会作用在另一个小孔的水面上,这个压力会阻止水流出。所以这个现象主要是由于大气压的作用,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
65.注射器的针头做得很尖,其目的是为了增大___________;注射器能将药液吸入针管是利用了___________的作用;如果针筒漏气,会导致药液___________(选填“容易”或“不易”)被吸入。
【答案】压强 大气压强 不易
【详解】[1]注射器的针头做得很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强的。
[2]注射器能将药液吸入针筒是因为针筒内的气压减小,外界大气压把药液压入针筒。
[3]如果针筒漏气,针筒内也存在大气压,会导致药液不易被吸入。
66.如图甲所示,用纸板盖住装满水的杯子,倒置后水没有流出,这是因为________的作用;如图乙所示,将乒乓球放入空杯,沿图示方向用力吹气,乒乓球跳出玻璃杯,这是因为气体中流速大的地方压强________。
【答案】 大气压强 小
【详解】[1]当杯子装满水并用纸板盖住后,倒置时,纸板受到向下的水的压力和向上的大气压力。由于大气压力足够大,能够抵消水的压力,因此纸板被紧紧压在杯口上,水不会流出。这个现象说明了大气压的存在和作用。
[2]当从杯口吹气时,杯口的空气流动速度增大。根据流体压强与流速的关系,流速大的地方压强小。因此,杯口处的空气压强减小,而杯底处的空气流速相对较小,压强相对较大。这样,乒乓球在压强差的作用下,受到一个向上的压力差,从而跳出玻璃杯。
题型十三 流体压强与流速的关系及现象解释(共5小题)
67.生活中蕴含着丰富的物理知识,以下说法正确的是( )
A.鸡蛋碰碗,蛋破而碗不破,说明鸡蛋对碗的作用力与碗对鸡蛋的作用力大小不相等
B.自行车把手有凹凸的花纹,目的是使接触面粗糙,增大摩擦
C.软包装饮料的吸管下端被削得很尖是为了减小压强
D.教室的门窗打开时,“过堂风”会把门关闭是由于空气流速变大,压强变大
【答案】B
【详解】A.鸡蛋碰碗,蛋破而碗不破,是因为两者的承压能力不同,两者之间的作用力是相互作用力,二者大小相等,故A错误;
B.自行车把手有凹凸的花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,故B正确;
C.吸管下端被削得很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故C错误;
D.教室的门窗打开时,“过堂风”会把门关闭是由于空气流速变大,压强变小,故D错误。
故选B。
68.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.乙图实验中通过手指上的凹痕可以得出压力的作用效果与受力面积的关系
C.丙图是托里拆利实验,在教室里不能用水代替水银完成该实验
D.丁图中向下吹气,乒乓球下落
【答案】C
【详解】A.甲图是帕斯卡裂桶实验,该实验中向细管中加入少量水,水的深度h变得很大,根据可知,液体压强随深度的增加而增大,从而在桶底产生巨大的压强将桶胀裂,证明液体压强随深度的增加而增大,故A错误;
B.乙图实验中,由于铅笔受到重力作用,下面的手指所受压力比上面的手指大,使得实验没能控制压力大小相同,所以不能得出压力的作用效果与受力面积的关系,故B错误;
C.丙图是托里拆利实验,用于测量大气压强。一个标准大气压约为。根据液体压强公式,可计算出支持水柱的高度为
普通教室的高度远小于10 m,无法容纳这么长的玻璃管,因此在教室里不能用水代替水银完成该实验,故C正确;
D.丁图中向下吹气,乒乓球上方空气流速大压强小,下方空气流速小压强大,乒乓球受到向上的压力差,不会下落,故D错误。
故选C。
69.如图所示的是非洲草原犬鼠洞穴的横截面示意图,犬鼠的洞穴有两个出口,一个周围是平的(标记为A),另一个周围是隆起的土堆(标记为B),这样就能改善洞穴内的通风情况。当草原有风从左向右吹过时,下列说法正确的是( )
A.B出口空气流速大,压强小,洞中气流从B出口进
B.B出口空气流速大,压强小,洞中气流从A出口进
C.A出口空气流速大,压强小,洞中气流从B出口进
D.A出口空气流速大,压强小,洞中气流从A出口进
【答案】B
【详解】风是流动的空气,掠过A口时,沿直线前进。掠过B口时,沿曲线前进。在相同时间内,掠过B口的空气通过的距离大,故B口的空气流速大。根据流体压强与流速关系可以知道,掠过B口的空气流速大,此处的气压比较小,故洞内空气从气压较大的A口流入,从气压较小的B口流出。故ACD错误,B正确。
故选B。
70.如图所示,我国已成功制造出世界上最快的高速列车。沪宁城际高铁的最高速度可达,它是目前我国乃至世界上标准最高、里程最长、运营速度最快的一条城际高速铁路。高速列车进站时的速度比普通列车要大,为了防止候车乘客被“吸”向列车,站台上的安全线与列车的距离也必须更大。这是因为列车进站时,车体附近的空气流速更_____________,压强更_____________。(均选填“大”或“小”)
【答案】 大 小
【详解】在气体中,流速越大的位置,压强越小。列车进站时,车体附近的空气流速会被列车带动变得更大,压强就会更小,而站台外侧的空气流速小、压强大,就会产生一个向列车方向的压力差,容易把乘客“吸”向列车,所以需要更大的安全线距离。
71.韦应物在《滁州西涧》中写道:“野渡无人舟自横”。这句话的意思是:即使将小船系在岸边且与岸边平行,但由于河流中央水流速度大,压强______,小船会受到一个指向河流中央的横向力,如图所示,最终也会导致小船逐渐横在岸边,这个现象也说明了力可以改变物体的______。
【答案】 小 运动状态
【详解】[1]根据流体压强的特点,流速越大的位置,压强越小。河流中央水流速大,压强小。
[2]小船受到指向河流中央的横向力,最终逐渐横在岸边,运动状态发生改变。这个现象说明了力可以改变物体的运动状态。
题型十四 浮力的方向及产生原因(共4小题)
72.如图所示的四个情景中的物体,没有受到水或空气的浮力作用的是( )
A.遨游太空的中国空间站 B.漂浮在海面的大型游轮
C.在水中下沉的苹果 D.飞向天空的飞机
【答案】A
【详解】浮力产生的原因是物体上下表面存在压力差,若物体下表面没有受到液体或气体的压力,则物体不受浮力作用。
A.太空中没有空气,遨游太空的空间站不受气体的压力,所以没有受浮力作用,故A符合题意;
B.漂浮在海面上的大型游轮,部分浸在水中,其下表面受到水向上的压力,所以受浮力作用,故B不符合题意;
C.在水中下沉的苹果,其下表面受到水向上的压力,所以受到浮力作用,故C不符合题意;
D.飞向天空的飞机浸在空气中,其下表面受到空气向上的压力,所以受到浮力作用,故D不符合题意。
故选A。
73.2024年9月14日,形似“大白鲸”的极目一号Ⅰ型浮空艇在西藏双湖完成了第8次科学观测,如图所示,该浮艇正在缓慢上升。下列说法正确的是( )
A.浮空艇在上升过程中不受浮力 B.海拔越高的位置大气压强越大
C.浮空艇所受浮力大小与空气密度无关 D.浮空艇受到的浮力等于撑开空气的重力
【答案】D
【详解】A.浮空艇浸在空气中,上下表面存在压力差,所以浮空艇在上升过程中会受到空气对它产生的浮力,故A错误;
B.大气压强与海拔有关,大气压强随海拔的升高而减小,故B错误;
C.根据阿基米德原理,浮空艇所受的浮力F浮=ρ空气V排g,所以所受浮力的大小与空气密度有关,故C错误;
D.根据阿基米德原理,浸在流体中的物体所受到的浮力的大小等于它所排开的流体的重力。所以浮空艇受到的浮力等于它撑开(排开)的空气的重力,故D正确。
故选D。
74.如图《自然》杂志发表神奇的“反浮力现象”;研究人员在装有硅油的容器中注入气泡,通过高频振动产生稳定的空气层,使得液体悬浮在了空气上方,再将两个相同规格的小船分别放在液体的上液面和下液面,两艘船均漂浮。若两艘船所受的“浮力”分别为F1和F2,从二力平衡角度可知F1和F2大小___________,方向___________(选填“相同”或“相反”)。
【答案】 相同 相同
【详解】根据浮力产生的原因是物体上下表面的压力差,小船在上液面只受到向上的压力,浮力方向竖直向上,该小船漂浮,根据物体的浮沉条件可知,该小船受到的浮力和自身的重力是一对平衡力,二力方向相反,大小相等,则F1=G1;由于下液面的空气的压强大于液体向下的压强,故对下液面的小船产生向上的压力差,即浮力,浮力方向也是竖直向上,此时该小船漂浮,同理可知,该小船受到的浮力和自身的重力是一对平衡力,二力方向相反,大小相等,则F2=G2;两个小船规格相同,所以重力相等,则G1=G2,所以可得F1=F2,方向相同。
75.如图所示,小明将空矿泉水瓶在中部切开,拧去瓶盖后倒置,放入一个乒乓球在瓶颈处,现向瓶内倒水,他发现乒乓球静止在原处,此时瓶颈对球的支持力______(均选填“大于”“小于”或“等于”)球的重力,若拧紧瓶盖,乒乓球则迅速向上浮起,是因为乒乓球受到了______。
【答案】 大于 浮力
【详解】[1]如图所示,小明将空矿泉水瓶在中部切开,拧去瓶盖后倒置,放入一个乒乓球在瓶颈处,现向瓶内倒水,他发现乒乓球静止在原处,此时乒乓球下表面受到水的压力为0,上表面受到的水的压力不为0,则乒乓球在上表面水的压力、自身重力和瓶颈对球的支持力作用下处于平衡状态,根据力的平衡条件可知瓶颈对球的支持力大于球的重力。
[2]若拧紧瓶盖,乒乓球浸没在水中,乒乓球受到了浮力,且浮力大于重力,所以乒乓球会迅速向上浮起。
题型十五 根据物体的浮沉状态判断密度大小(共4小题)
76.小华将一个李子和一个香瓜放入水槽内的水中,静止后,发现李子沉到水槽底部,香瓜漂浮在水面上,如图所示。下列说法正确的是( )
A.李子的密度小于水的密度
B.香瓜的密度大于李子的密度
C.香瓜受到的浮力小于李子受到的浮力
D.若往水中加适量酒精香瓜可能悬浮
【答案】D
【详解】AB.由题意可知,香瓜漂浮在水面上,李子沉在水底,由物体浮沉条件可知,香瓜的密度小于水的密度,李子的密度大于水的密度,则香瓜的密度小于李子的密度,故AB错误;
C.据图可知,香瓜排开液体的体积大于李子排开液体的体积,液体的密度相同,根据可知,香瓜受到的浮力大于李子受到的浮力,故C错误;
D.若往水中加适量酒精,液体的密度会变小,当刚好和香瓜的密度相等时,香瓜会悬浮,故D正确。
故选D。
77.将体积相同的A、B两实心小球分别放入盛满水的两个相同的溢水杯中,小球静止时的情景如图所示。已知A球的质量为45g,下列说法正确的是( )
A.两小球的密度
B.两小球受到的浮力
C.水对两溢水杯底部的压强
D.若甲杯中溢出水的质量为30g,则小球A的密度为
【答案】D
【详解】A.由图可知,A球在水中沉底,根据物体浮沉条件,A球的密度;B球在水中漂浮,。所以,故A错误;
B.两球体积相同,由图可知,A球排开水的体积等于球的体积V,B球排开水的体积<V,即。根据阿基米德原理,在、g相同的情况下,越大,浮力越大,所以两球受到的浮力,故B错误;
C.两个溢水杯原本都盛满水,放入小球后,水面高度仍相同(如图,仍然处于盛满水的状态)。根据液体压强公式分析,、g、h都相同,所以水对两溢水杯底部的压强,故C错误;
D.A球沉底,受到的浮力
根据得A球排开的体积
因为浸没,则
已知A球质量,根据密度公式
故D正确。
故选D。
78.盐水选种是利用饱满的种子的密度比盐水的密度______而沉到盐水底部,达到分离目的。火灾时室内人员在撤离过程中要尽量弯腰降低身体高度,是因为有毒气体的温度升高,导致密度变______而集中在空间的上部。(均选填“大”或“小”)。
【答案】大 小
【详解】[1]依据物体浮沉条件,当物体密度大于所处液体的密度时,物体将下沉,故饱满的种子沉到盐水底部是因为其密度比盐水大。
[2]根据密度公式可知,有毒气体温度升高时体积会膨胀变大,而气体的质量保持不变,故其密度减小,集中在空间的上部。
79.如图是用新鲜萝卜制成的“容器”,其中盛有浓度为的食盐溶液,一个塑料小球悬浮在该溶液中,一段时间后小球将______(填“上浮”“下沉”或“仍悬浮”),小球受到的浮力______(填“变小”“不变”或“变大”)。
【答案】 下沉 变小
【详解】[1][2]塑料小球悬浮在溶液中时,说明小球受到的浮力等于重力。一段时间后,新鲜萝卜渗出水分,导致溶液密度降低,根据,小球排开溶液的体积不变,溶液密度变小,因此小球受到的浮力变小,小于重力,因此小球将下沉。
题型十六 物体在不同液体中的浮沉比较浮力和密度的大小(共3小题)
80.如图,甲、乙两个完全相同的柱形容器分别装有不同液体,静止放置在水平桌面上。将两个完全相同的小球分别放入容器中,小球静止时液面相平。下列判断正确的是( )
A.乙图,小球的密度等于液体B的密度
B.液体对容器底的压强
C.液体对容器底的压力
D.小球在A、B两种液体中受到的浮力
【答案】D
【详解】A.由图可知,小球在B中沉底,说明小球的密度大于B的密度,故A错误;
B.小球在A、B两液体中分别处于漂浮和沉底状态,根据浮沉条件可知:、,所以,小球静止后两容器的液面相平,即两液体的深度相同,因液体密度,则根据液体压强公式可知,A液体对容器底的压强大于B液体对容器底的压强,故B错误;
C.甲、乙两个完全相同的柱形容器底面积相同,A液体对容器底的压强大于B液体对容器底的压强,根据可知,A液体对容器底的压力大于B液体对容器底的压力,故C错误;
D.因为物体漂浮时,受到的浮力和自身的重力相等,而沉底时的浮力小于重力,且两球的重力相等,小球在A、B两种液体中受到的浮力,故D正确。
故选D。
81.如图所示,水平桌面上放置两个相同的容器,装有质量相等的清水和盐水,小明先用盐水浸泡草莓,然后放入清水中清洗()。若草莓由盐水到清水的质量变化忽略不计,下列判断正确的是( )
A.甲中是清水,乙中是盐水
B.草莓a在甲、乙中所受浮力相等
C.草莓c在甲、乙中所受浮力相等
D.草莓b在甲、乙中所受浮力始终等于它所受的重力
【答案】B
【详解】AD.由图知草莓b悬浮在甲液体中,草莓b受到的浮力等于草莓b的重力,草莓b的密度等于液体甲的密度,草莓b在乙液体中沉底,草莓b受到的浮力小于草莓b的重力,草莓b的密度要大于液体乙的密度,所以草莓b在甲中所受浮力大于在乙中所受浮力,液体甲的密度大于液体乙的密度,即甲中是盐水,乙中是清水,故AD错误;
B.由图知草莓a在甲、乙液体中都漂浮,受到的浮力都等于草莓a的重力,而草莓由盐水到清水的质量变化忽略不计,即质量不变,重力不变,所以草莓a在甲液体中所受浮力与在乙中所受浮力相等,故B正确;
C.草莓c在盐水和清水中是全部浸没的,排开的液体的体积相同,根据阿基米德原理F浮=ρ液V排g可知,草莓c在甲中所受浮力大于在乙中所受浮力,故C错误。
故选B。
82.如图所示为明朝时郑和出使西洋用的大型“宝船”,其船体在结构上合理、精致、美观,达到了古代造船工艺的巅峰。当船满载货物所受的浮力________(选填“大于”或“小于”)其空载时受到的浮力;若该船的质量为3000t,则它漂浮在水面所受的浮力为________N;当船从江河驶入大海后,所受浮力________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】 大于 不变
【详解】[1]船漂浮在水面上,浮力和重力相等,满载时船的总重力大于空载时的总重力,故船满载货物所受的浮力要大于其空载时受到的浮力。
[2]船漂浮在水面上时所受的浮力
[3]船从江河驶入海水后,仍然处于漂浮状态,所受浮力仍等于其重力,所以浮力不变。
题型十七 密度计原理及应用(共4小题)
83.在木棒的一端缠绕一些铜丝做成简易密度计,将其放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止时如图所示。下列判断正确的是( )
A.密度计在甲杯中受到的浮力较大
B.甲杯液体的密度较大
C.乙杯底部受到液体的压强较大
D.密度计底部在甲杯中受到液体的压力较大
【答案】C
【详解】A.同一个密度计在甲、乙两种液体中都处于漂浮状态,根据漂浮条件,浮力始终等于密度计自身重力,因此密度计在甲、乙中受到的浮力大小相等,故A错误;
B.根据阿基米德原理 ,浮力相等,由图可知密度计在甲中排开液体的体积大于在乙中排开液体的体积,即,因此可得液体密度 ,故B错误;
C.由图可知,两烧杯的液面相平,即液体深度 相同,根据液体压强公式 ,,因此乙杯底部受到液体的压强更大,故C正确;
D.密度计上表面露出液面,上表面不受液体的压力,液体对密度计的压力差(即浮力)等于下底部受到的压力;由于浮力相等,因此密度计底部在甲、乙中受到的压力大小相等,故D错误。
故选C。
84.如图所示是小明在“跨学科实践课”上利用材料做出的密度计,下列说法正确的是( )
A.密度计漂浮时所受浮力小于其自身重力
B.用同一密度计在不同液体中测密度时,其所受浮力不同
C.向水中加入食盐后密度计会下沉
D.密度计所受浮力大小等于排开液体的重力
【答案】D
【详解】A.密度计工作时漂浮在液面上,根据物体的浮沉条件可知,密度计漂浮时所受浮力等于其自身重力,故A错误;
B.用同一密度计在不同液体中测密度,密度计静止后始终漂浮在液面上,它所受浮力始终等于其自身重力,它的重力不变,所以浮力也不变,即所受浮力相同,故B错误;
C.向水中加入食盐后,液体密度会变大,但密度计仍漂浮在液面上,它所受浮力等于其自身重力,它的重力不变,所以浮力也不变,根据可得,变小,所以密度计会上浮一些,故C错误。
D.根据阿基米德原理,密度计所受浮力大小等于排开液体的重力,故D正确。
故选D。
85.如图是一个自制简易密度计,在木棒的一端缠绕一些铜丝。相同的两个烧杯中分别装有质量相等,密度为ρ1、ρ2的液体,将密度计放入这两种液体中,则:ρ1______ρ2(选填“<”“=”“>”)。若该密度计两次测量中排开液体的质量分别为m1、m2,则m1______m2。(选填“<”“=”或“>”)
【答案】 < =
【详解】[1]密度计是根据物体的重力不变,漂浮时排开液体的体积不同来检测液体密度的,密度计在两种液体中都漂浮,,即,由图可知,,则。
[2]根据阿基米德原理可知,则。
86.在学习了浮力的相关知识后,小海想自制一个“密度计”来测量奶茶的密度。已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3。
(1)如图所示,将一支粗细均匀的吸管底部密封,放入适量砂粒,制成简易密度计。放入适量砂粒的目的是降低吸管的______,使吸管能够______漂浮于液体中。
(2)将制作完成的“密度计”置于盛有水的容器中,待其稳定后,在吸管与水面齐平的位置标记为A,如图所示。测得A点到吸管底端的距离l1为8cm,应在A处标定对应的密度值为______g/cm3;
(3)将该“密度计”放入密度为0.8g/cm3的酒精中,待其稳定后,在吸管与液面齐平的位置标记为B。B点位于A点的______方,B点到吸管底端的距离l2应为______cm,可将此位置的密度值标定为0.8g/cm3。
(4)若将该“密度计”放入密度为0.9g/cm3的液体,待其稳定后,吸管与液面齐平的位置应位于A、B两点的______。
A.中间位置;
B.中间位置偏下;
C.中间位置偏上。
(5)将该“密度计”放入待测的奶茶中,待其稳定后,在吸管与液面齐平的位置标记为C,测得C点到吸管底端的距离l3=7.8cm,则所测奶茶的密度约为______g/cm3。(结果保留两位小数)
(6)基于上述实验结果,可以推断,小海同学的“密度计”刻度______(填“是”或“不是”)均匀分布的。
【答案】(1) 重心 竖直
(2)
(3) 上 10
(4)B
(5)
(6)不是
【详解】(1)[1][2]放入适量砂粒的目的是通过增加砂粒,降低吸管的重心,使吸管的重心在几何中心下方,从而保证吸管能竖直漂浮于液体中。
(2)密度计漂浮在水中时,浮力等于重力,由于水的密度为,且此时液面与A点齐平,因此A点应标定的密度值为。
(3)[1]密度计放入酒精中时,浮力仍等于重力,根据阿基米德原理,又,减小,则增大,因此液面会上升,即B点位于A点上方。
[2]设吸管底面积为S,由可知,吸管在水和酒精中所受浮力相等,即,因为,则有,则B点到吸管底端的距离
(4)液体密度,介于和之间,由可知,液体密度越小,密度计排开液体的体积越大,浸入液体的深度越深,液体的密度和浸入液体的深度成反比,将密度计放入密度为的液体中,由于液体密度介于水和酒精之间,所以吸管漂浮的位置也会在这两者之间,因此吸管与液面齐平的位置应该位于A、B两点之间的某个位置,由于更接近于水的密度,所以吸管在密度为的液体中的位置会更接近于A点,故吸管与液面齐平的位置应位于A、B两点的中间位置偏下,故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
(5)密度计放入待测奶茶中时,浮力仍等于重力,由可知,密度计在水和奶茶中所受浮力相等,即,因为,则有,则奶茶的密度为
(6)由可得,,液面到吸管底端的距离l,因为,则有,即,变形得,可见与l成反比,因此密度计的刻度不是均匀分布的。
题型十八 轮船、 潜水艇、 气球和飞艇的原理(共4小题)
87.如图为我国第一艘航空母舰“辽宁舰”在海上航行时的情景,下列说法正确的是( )
A.航母是采用“空心”的方法增大排开水的体积来增大浮力的
B.航母漂浮在水面上是因为浮力大于重力
C.航母航行到密度大的海水中,受到的浮力将会增大
D.舰载机飞离航母后,航母仍然漂浮,受到的浮力大小不变
【答案】A
【详解】A.航母是采用空心的办法增大排开液体的体积,从而增大可以利用的浮力,故A正确;
B.当航母漂浮在水面上时,根据物体的浮沉条件可知,它所受浮力等于重力,故B错误;
C.航母航行到密度大的海水中,仍然漂浮,受到的浮力仍等于重力,重力不变,受到的浮力也不变,故C错误;
D.舰载机飞离后,航母仍漂浮,但自重减小,因为,所以航母所受浮力减小,故D错误。
故选A。
88.载人潜水器和潜艇都是人类探索深海的装置。如图所示,“奋斗者”号主要依靠改变自身搭载的载重片,达到沉浮的目的。当“奋斗者”号在深海某位置悬停工作时,下列说法正确的是( )
A.“奋斗者”号抛掉搭载的载重片后会下沉
B.“奋斗者”号抛掉搭载的载重片后会上浮
C.“奋斗者”号持续下潜时,受到的海水压强不变
D.“奋斗者”号持续下潜时,受到的浮力变大
【答案】B
【详解】AB.“奋斗者”号在深海某位置悬停工作时,浮力等于重力;“奋斗者”号抛掉搭载的载重片后重力减小,当浮力大于重力时,“奋斗者”号会上浮,故A错误,B正确;
C.根据,持续下潜时深度不断增加,海水密度不变,因此受到的海水压强变大,故C错误;
D.持续下潜时,潜水器完全浸没在海水中,排开海水的体积等于自身体积,保持不变,海水密度不变,根据,可知受到的浮力不变,故D错误。
故选B。
89.如图所示,一艘轮船由下游经过船闸驶往上游。船进入闸室后,先关闭阀门B和闸门D,再打开阀门A,闸室水面与上游水面最终会相平,船闸利用了_________原理;当轮船从密度较小的长江驶入密度较大的东海后,它所受浮力_________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【答案】 连通器 不变
【详解】[1]船闸两端开口,底部相连通,利用了连通器原理。
[2]当轮船从密度较小的长江驶入密度较大的东海后,它始终漂浮在水面上,所受浮力等于轮船的重力,轮船的重力不变,轮船所受的浮力不变。
90.图1是中国第一艘服役的辽宁号航空母舰,满载时最大排水量为6.75万吨,则辽宁舰满载时受到的浮力为_______N;小张同学将自制的同一支密度计分别放入盛有甲、乙两种液体的烧杯中,密度计静止时如图2所示,则可判断液体的密度_______(选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】 6.75×108 <
【详解】[1]辽宁舰满载时所受浮力F浮=G排=m排g=6.75×104×103kg×10N/kg=6.75×108N
[2]由于密度计两次静止时都处于漂浮,则F浮=G,即密度计在两种液体中受到的浮力相等,由图可知,密度计排开液体的体积V甲排>V乙排
由F浮=ρ液gV排可知液体的密度ρ甲<ρ乙
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