第八章 压强 讲义-2025-2026学年沪科版物理八年级全一册
2026-06-25
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摘要:
本讲义聚焦“压力的作用效果”核心知识点,先系统梳理压力的定义、方向及与重力的关系,明确固体可传递压力,再引出压强概念、公式及单位,最后结合墙钉、铁轨等实例阐述增大和减小压强的方法,构建从概念到应用的完整学习支架。
资料亮点在于融合科学探究与生活实践,通过海绵凹陷程度观察压力效果(转换法,科学思维),设计探究实验(如压力与受力面积关系,科学探究),练习题联系自行车、针灸等场景(物理观念)。课中辅助教师演示教学,课后多样题型帮助学生巩固知识,查漏补缺。
内容正文:
8.1压力的作用效果
一、压强
1.压力:垂直作用在物体表面上的力叫压力(图一:水杯对桌面的压力,图二:木块对斜面的压力,图三:图钉对墙壁的压力)。
(1)压力并不都是由重力引起的(图三:图钉对墙壁的压力)。把物体放在桌面上,如果物体不受其它力作用,则压力F等于物体受到的重力G。
图一:水杯对桌面的压力竖直向下
图二:木块对斜面的压力垂直斜面向下
图三:图钉对墙壁的压力垂直墙壁向左
(2)固体可以大小、方向不变地传递压力。
2.压强:物体单位面积上受到的压力叫压强。
(1)压强是表示力的作用效果的物理量。
(2)压强公式:。其中,压强p的单位是帕斯卡(简称为帕),符号是Pa;压力F的单位是牛,符号是N;S是受力面积(是两物体的接触部分),单位是米2,符号是m2。
3.压强的利用
(1)增大压强:当受力面积不变时,增大压力;当压力不变时,减小受力面积;压力增大的同时减小受力面积都可以增大压强。如图四:墙钉、斧头、安全锤都是增大压强的例子。
2.减小压强:受力面积不变时,减小压力;压力不变时,增大受力面积;压力减小的同时增大受力面积都可以减小压强。如图五:铁轨、履带式推土机、大象的脚掌都是减小压强的例子。
图四:增大压强例子
图五:减小压强例子
一、填空题
1.如图,物体与竖直墙面的接触面积为,用30 N的力将重为200 N的物体压在墙上处于静止状态,则物体对墙的压强是____________,若增大对物体的压力F,物体受到的摩擦力将____________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】 150 不变
【详解】物体对墙的压强
若增大对物体的压力F,此时物体仍处于静止状态,其受到的重力和摩擦力仍是一对平衡力,因此物体受到的摩擦力将不变。
2.自行车的结构和使用涉及不少物理知识,要使自行车立即停止应捏紧刹车闸,这是通过增大___________的方法来增大摩擦;坐垫呈马鞍形,它能够增大坐垫与人体的___________从而减小臀部所受的压强,所以才会感到舒服;自行车在运动过程中受到的一切力都突然消失,自行车将___________(选填“静止”“做减速直线运动”或“做匀速直线运动”)。
【答案】 压力 受力面积 做匀速直线运动
【详解】[1]自行车立即停止应捏紧刹车闸,压力变大,这是通过增大压力的方法来增大摩擦。
[2]坐垫呈马鞍形,受力面积增大,它能够增大坐垫与人体的受力面积从而减小臀部所受的压强。
[3]自行车在运动过程中受到的一切力都突然消失,自行车将由于惯性做匀速直线运动。
3.随着冬季的来临,我国北方普遍出现降雪天气,当行人走过地面时,往往会在雪地上留下了深浅不同的脚印,说明他们对地面的______不同。在雪地行驶的车辆在轮胎上绑防滑链,这是通过增大______来增加摩擦力。
【答案】 压强 接触面粗糙程度
【详解】脚印深浅不同,说明压力的作用效果不同,在物理学中,这个作用效果用压强来表示,说明他们对地面的压强不同。
在轮胎上绑防滑链,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,防止车辆打滑。
4.如图所示平放在水平地面上的砖,对地面的压强为;沿竖直方向(图中虚线)截去一半,剩下一半对地面的压强为,则______;将截取的一半放到另一半的上面,对地面的压强为,则______(以上均选填“”“”或“”)。
【答案】 = <
【详解】在水平地面上,压力F等于物体重力,设原砖重力为G,底面积为S,则压强,沿竖直方向截去一半,重力减半,。同时接触面积也减半。则压强
将截下的一半叠放在另一半上,总重力仍为G,即,接触面积保持为剩余砖的底面积,则压强,故
5.水平桌面上有一长方形木板,将木板从桌面推出的过程中(木板未从桌面掉落),木板对桌面的压力_______,压强_______(选填“变小”“不变”或“变大”)
【答案】 不变 变大
【详解】木板对桌面的压力大小等于自身重力,在推出过程中木板重力不变,因此压力不变。
根据压强公式,压力不变,木板推出过程中与桌面的受力面积逐渐变小,所以木板对桌面的压强变大。
6.一只圆台形状的实心物体,分别按如图甲、乙所示两种方式放置在水平桌面上,设圆台 两底面直径之比为1∶2,则圆台对桌面的压力F甲:F乙=____,圆台对桌面的压强p甲:p乙= ____。
【答案】 1:1 4:1
【详解】放在水平桌面上的物体,对桌面的压力等于自身的重力,即。同一圆台的重力G不变,所以两种放置方式的压力相等,即
因为圆台两底面直径之比为1:2,所以根据圆的面积公式可得,底面积之比等于直径平方之比,即
又因为,所以
7.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A、B对地面的压力之比为________,A、B的密度之比为________。
【答案】 2∶3 1∶2
【详解】已知,
由可得,则密度之比
水平地面上物体对地面的压力等于其重力,即
则压力之比
8.如图甲是手工制作布鞋鞋底的情境。从物理知识的角度来看,用针纳鞋底时,针尖做得很锋利是通过减小受力面积的方式___________对布的压强;在纳鞋底时,手指上戴有顶针(戴在手指上的一种工具,用金属或其他材料制成,上面有许多小窝儿,用来抵住针鼻儿),戴顶针是为了___________对手指的压强。每绣几针后,针就会发钝发涩,这个时候,图乙的老人就会拿着针鼻子(有孔的那一头)在头发上划几下,利用头发的油脂___________摩擦力。(均选填“减小”或“增大”)
【答案】 增大 减小 减小
【详解】由可知,锋利的针尖是通过减小受力面积增大对布的压强。
戴顶针时,压力不变,顶针增大了针和手指的接触面积,即通过增大受力面积来减小对手指的压强,缓解疼痛。
油脂会让针的接触面变得更光滑,在压力不变时,减小接触面的粗糙程度可以减小摩擦力,让针更顺滑。
9.中医是中华优秀传统文化的典型代表,如图所示为中医“针灸”的情景。针灸所用的“毫针”很细,是通过________的方式来增大压强,使针顺利刺入人体。针柄用铜丝缠绕呈螺旋状,主要是为了________(选填“增大”或“减小”)摩擦,便于实施捻转、提插。已知毫针针尖处横截面积为,穿刺力大小为0.2N,则穿刺瞬间产生的压强为________Pa。
【答案】 减小受力面积 增大
【详解】毫针很细,是在压力一定时,通过减小受力面积的方式来增大压强,让针顺利刺入人体。
针柄用铜丝缠绕呈螺旋状,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,便于捻转、提插。
穿刺瞬间产生的压强为
10.如图所示,一个图钉帽的面积是,图钉尖的面积是,手指对钉帽的压力是,图钉尖对墙的压强为_____Pa。图钉尖做得很尖,是为了在压力一定时,通过_____达到增大压强的目的。
【答案】 减小受力面积
【详解】固体可以传递压力,故图钉尖对墙的压力等于手指对钉帽的压力,即,图钉尖对墙的压强为
压力一定时,减小受力面积可以增大压强,图钉尖做得很尖,就是通过减小受力面积来增大压强。
二、单选题
11.下列关于压力与压强的说法中正确的是( )
A.压力的方向一定是竖直向下的
B.压力的作用效果可以用受到压力的物体的弹性形变程度来反映
C.物体的重力越小,产生的压强也越小
D.物体的压力越大,产生的压强也越大
【答案】B
【详解】A.压力的方向总是垂直于物体的接触面,并不一定竖直向下,故A错误;
B.压力的作用效果在物理学中用压强来描述。在实验中,压力的作用效果(压强的大小)可以通过受力物体的形变程度来直观地反映,形变越明显,压力的作用效果越显著。故B正确。
CD.物体单位面积上受到的压力叫压强;压强跟压力大小和受力面积大小同时有关,不知道受力面积的大小,所以不能比较压强的大小,且水平放置时,压力才跟重力有关,故CD错误。
故选B。
12.一只装有水的茶杯静止在水平桌面上,下列说法正确的是( )
A.茶杯受到的重力就是茶杯对桌面的压力
B.茶杯受到的重力和桌面对茶杯的支持力是一对相互作用力
C.茶杯受到的重力和茶杯对桌面的压力是一对平衡力
D.茶杯受到的支持力与茶杯对桌面的压力是一对相互作用力
【答案】D
【详解】AC.重力的施力物体是地球,受力物体是茶杯;茶杯对桌面的压力的施力物体是茶杯,受力物体是桌面,二者是不同性质的力,不是同一个力,且不满足一对平衡力的条件,故AC错误。
B.茶杯受到的重力和桌面对茶杯的支持力,都作用在茶杯上,是一对平衡力,故B错误。
D.茶杯受到的支持力、茶杯对桌面的压力,是两个物体间的相互作用,符合相互作用力的条件,故D正确。
故选D。
13.下列对生活中物理现象的解释,正确的是( )
A.小轿车使用宽大的轮胎,是为了减小对地面的压力
B.三峡大坝的船闸利用连通器原理,使船顺利通过上下游
C.高压锅煮饭熟得快,是因为增大了气压,降低了水的沸点
D.用吸管喝饮料,是利用了嘴对饮料的吸力
【答案】B
【详解】A.压力的大小等于小轿车的重力的大小,轮胎宽大不会改变小轿车对地面的压力。宽大的轮胎是通过增大受力面积来减小压强,而不是减小压力,故A错误;
B.连通器顶部开口,底部连通,装同种液体稳定后液面相平;三峡船闸是利用连通器原理工作的,可以保证船舶安全通过,故B正确;
C.高压锅密封性好,随着加热时间的延长,锅内水蒸气增多,锅内气压增大,液体的沸点升高,锅内温度更高,饭容易熟,故C错误;
D.吸管喝饮料是利用大气压强,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,饮料就被压进吸管里,而非嘴的吸力,故D错误。
故选B。
14.如图所示,一个图钉帽的面积是0.8cm2,图钉尖的面积是,手指对图钉帽的压力是20N,图钉帽与手指完全接触,下列说法错误的是( )
A.图钉尖对墙的压强是
B.手指对图钉帽的压强是
C.图钉尖对墙的压力是20N
D.图钉帽的面积比较大,是为了减小图钉帽对手的压强
【答案】A
【详解】A.图钉尖对墙的压强为,故A错误;
B.手指对图钉帽的压强为,故B正确;
C.固体能够传递压力,所以图钉尖对墙的压力等于手指对图钉帽的压力,图钉尖对墙的压力为20N,故C正确;
D.图钉帽的面积比较大,是为了减小图钉帽对手的压强,故D正确;
本题选择描述错误的,故选A。
15.两个均匀实心正方体金属块A、B,单独放在水平地面对地面的压强分别为和,将他们叠放在水平地面上,如图所示,金属块B对地面的压强为,已知金属块A、B边长之比,,则下列说法正确的是( )
A.金属块A、B的重力之比为2∶1 B.金属块A、B底面积之比为9∶4
C.A、B对地面的压强 D.金属块A、B的密度之比为16∶27
【答案】C
【详解】A.设金属块A、B的重力分别为G1、G2,底面积分别为S1、S2。单独放置时,A对地面的压强
B对地面的压强为
叠放时,B对地面的压强
已知,则
解得,故A错误;
B.已知金属块A、B边长之比
则金属块A、B底面积之比为,故B错误;
C.A、B对地面的压强为,故C正确;
D.实心正方体对地面的压强为
则金属块A、B的密度之比为,故D错误。
故选C。
16.一均匀物体放置在粗糙程度不变的水平桌面上,在水平推力的作用下向右做匀速直线运动,如图所示。在逐渐把物体推出桌面且不掉下(重心不超过桌边)的过程中,关于推力、桌面对物体的摩擦力和物体对桌面的压强的变化情况,下列说法正确的是( )
A.不变,变大,变大
B.变小,变小,变大
C.不变,不变,变大
D.变小,不变,不变
【答案】C
【详解】物体重心未超出桌边,物体对桌面的压力等于自身重力,重力不变因此压力不变;桌面粗糙程度不变,滑动摩擦力只和压力、接触面粗糙程度有关,与接触面积无关,因此摩擦力f不变;物体一直做匀速直线运动,推力与摩擦力平衡,摩擦力不变因此推力F也不变;根据压强公式,压力不变,物体逐渐推出桌面的过程中,受力面积S逐渐减小,因此压强p变大。
故选C。
17.将均匀实心正方体甲、乙分别置于相同的海绵上,甲的棱长小于乙,观察到如图所示的现象。则关于甲、乙的一些物理量的大小关系下列说法正确的是( )
A.乙对海绵的压力较大 B.乙对海绵的压强较大
C.甲正方体的密度较小 D.甲正方体的质量较小
【答案】ABD
【详解】AB.由图可知,甲、乙两个正方体放在海绵上时,海绵的凹陷程度不相同,海绵的凹陷程度越大,压强越大,即。
已知甲的棱长小于乙,因此受力面积
根据压强公式 可得,所以,故AB正确;
C.对于均匀实心正方体,压强公式可推导为
即,由于,,所以无法直接判断密度大小,故C错误;
D.已知,而,因此,甲的质量更小,故D正确。
故选ABD。
三、实验题
18.在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,小刚利用两个相同的木块和一块海绵,进行了如图所示的实验。
(1)实验中小刚是通过观察___________来比较压力作用效果的,这种科学探究方法是_________。
(2)比较甲、乙两图所示实验,能够得到的结论是:当压力一定时,__________越小,压力的作用效果越明显。
(3)若要探究“压力的作用效果与压力大小的关系”,应通过比较图__________所示实验。
(4)通过甲、丁两图,小刚得出压力的作用效果与受力面积无关,小刚的结论是错误的,这是因为____________。
(5)若将图丙中的海绵换成木板,木块对支持面的压强__________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【项目拓展】
(6)公共汽车上都配有逃生锤,遇到紧急情况时,乘客可以用逃生锤打破玻璃逃生,为了更容易打破玻璃,逃生锤外形应选图中的( )(填字母)。
A. B.
C. D.
【答案】(1) 海绵的凹陷程度 转换法
(2)受力面积
(3)甲、丙
(4)没有控制压力相同
(5)不变
(6)D
【详解】(1)[1][2]实验中小刚是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的。物理学中把不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识,这种研究问题的方法叫转换法。
(2)由甲、乙图可知,木块对海绵的压力相同,但甲图中的木块和海绵的受力面积小,海绵的凹陷程度明显,所以通过比较图甲、乙得到结论为:当压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)要探究“压力的作用效果与压力大小的关系”,则要保持木块和海绵的接触面积相同,压力不同,看图可知,通过比较图甲、丙所示实验。
(4)由甲、丁两图可知,存在两个变量,压力大小和受力面积大小,故得到压力的作用效果与受力面积无关的结论是错误的,是因为没有控制压力相同。
(5)压力的作用效果与压力大小和受力面积有关,与其他因素无关,所以将图丙中的海绵换成木板,木块对支持面的压强不变。
(6)由实验可知,在压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显,由图可知,这四种逃生锤在对玻璃的压力一定的情况下,逃生锤对玻璃的作用面积越小,压强就越大,玻璃就越容易被打破,图中D的受力面积最小,所以在相同压力作用下,它对玻璃的压强是最大的,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
19.在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验中,小陈同学用一块海绵、一张小桌子和一个砝码,做了如图所示的一系列实验,请注意观察、分析,并回答下列问题:
(1)实验中小陈通过比较海绵的凹陷程度来确定压力作用效果的大小,这种研究问题的方法叫_________法。
(2)分析比较图甲、乙的实验现象,乙图中小桌子上加砝码的目的是为了_________(选填“增大”或“减小”)压力大小;可以得出结论:当_________相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(3)分析比较图乙、丙的实验现象,丙图中小桌子倒放的目的是为了_________(选填“增大”或“减小”)受力面积大小;可以得出结论:当_________相同时,受力面积_________,压力的作用效果越明显。
【答案】(1)转换
(2) 增大 受力面积
(3) 增大 压力 越小
【详解】(1)海绵质地柔软,受到外力作用易发生形变,且外力越大形变越明显,实验中是通过比较海绵的凹陷程度来确定压力作用效果的大小,这里采用的是转换法。
(2)[1]乙图中小桌子上加砝码后总重力变大,对木板的压力变大,故图乙中小桌子上加砝码的目的是为了增大小桌对海绵的压力;
[2]分析比较图甲、乙的实验现象可知,在受力面积相同时,图乙中小桌对海绵的压力较大,海绵的凹陷程度较大,故可得:在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(3)[1]图乙中小桌正放,四只脚接触海绵,图丙中小桌倒放,整个桌面与海绵接触,故丙图中小桌子倒放的目的是为了增大受力面积;
[2]分析比较图乙、丙的实验现象可知,在压力相同时,受力面积越小,海绵的凹陷程度越明显,故可得:当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
20.如图所示,小月用矿泉水瓶和海绵等器材探究“压力的作用效果与哪些因素有关”实验。
(1)实验时,通过观察海绵的__________来比较矿泉水瓶对海绵的压力作用效果;
(2)观察图甲和乙得到的结论是:____________;下列实例中,应用该结论的是__________;
A.压路机碾子很重 B.汽车限重 C.螺丝帽下垫上垫圈
(3)在探究压力的作用效果与压力的关系时,小月进行乙、丙两次实验,发现两次的实验现象变化不明显,为了解决这个问题,以下可行的操作是__________;
A.将丙图矿泉水瓶中的水增加一些
B.将丙图矿泉水瓶中的水减少一些
C.将丙图与甲图进行比较
(4)若将矿泉水瓶放在石块上,如图丁所示。比较丁、甲两图,矿泉水瓶对石块和海绵的压强__________(填“相同”或“不相同”)。
【答案】(1)凹陷程度
(2) 见解析 C
(3)B
(4)相同
【详解】(1)根据转换法,实验时,通过观察海绵的凹陷程度程度来比较矿泉水瓶对海绵的压力作用效果。
(2)[1]观察图甲和乙可知压力相同,乙中受力面积小,压力的作用效果越明显,故得到的结论是:当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
[2]A.增大压力,压力的作用效果越明显,故A不符合题意;
B.受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越明显,故B不符合题意;
C.压力不变,受力面积不同,故C符合题意。
故选C。
(3)进行图乙和丙两次实验,因受力面积相同,而压力大小不同,故探究的是压力的作用效果与压力大小的关系,小月观察两次实验现象相差的不明显,说明压力大小差别较小。
A.将丙图矿泉水瓶中的水增加一些,压力差别更小,故A不符合题意;
B.将丙图矿泉水瓶中的水倒出一些,压力差增大,故B符合题意;
C.本实验要控制受力面积相同,将丙图矿泉水瓶正放在海绵上与乙图进行比较,受力面积不同,故C不符合题意。
故选B。
(4)若将矿泉水瓶放在石块上如图丁所示,图丁与甲比较,根据可知,压力大小和受力面积相同,故矿泉水瓶对石块和海绵的压强相同。
四、计算题
21.下图所示的是一辆城市洒水车。洒水车自身质量为4t,储水罐装满可装6t水,洒水车有8个车轮,每个车轮与地面的接触面积是。(g取)
(1)洒水车装满水时受到的重力有多大?
(2)装满水后洒水车静止时对水平路面的压强有多大?
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)根据G=mg可得,洒水车装满水时受到的重力为。
(2)洒水车有8个车轮,每个车轮与地面的接触面积是,则洒水车对地面的受力面积为,根据可得,装满水后洒水车静止时对水平路面的压强为。
22.图是我国自主研发的四轮长航程极地漫游机器人,其质量为,履带与地面的总接触面积为,当机器人在水平冰面上匀速直线行驶时,阻力是总重的0.12倍。求:
(1)机器人受到的重力;
(2)机器人静止在水平冰面时对冰面的压强;
(3)机器人匀速直线行驶时受到的牵引力。
【答案】(1)5000N
(2)
(3)600N
【详解】(1)机器人受到的重力
(2)机器人静止在水平冰面上时,对冰面的压力等于其自身重力,即
机器人对冰面的压强为
(3)因为机器人在水平冰面上匀速直线行驶,所以它处于平衡状态,受到的牵引力与阻力是一对平衡力,大小相等。则,根据题意,阻力是总重的0.12倍,则
23.如图甲所示,质量分布均匀的实心正方体A、B放置在水平桌面上,分别沿水平方向在A、B的上表面切去一定高度,其剩余部分对桌面的压强p与切去的高度h的关系如图乙所示。现将正方体A、B均沿水平方向切去高度h0,其A、B剩余部分对桌面的压强之比为8∶15。求:
(1)实心正方体A的密度。
(2)实心正方体B的质量。
(3)切去的高度h0。
【答案】(1)4×103kg/m3
(2)12kg
(3)0.075m
【详解】(1)由图乙可知,当A切去的高度为0时,A对水平桌面的压强为4000Pa;当A切去的高度为10cm时,A对水平桌面的压强为0,则A的高度
根据可得,实心正方体A的密度
(2)由图乙可知,当B切去的高度为0时,B对水平桌面的压强为3000Pa;当B切去的高度为20cm时,B对水平桌面的压强为0,则B的高度
实心正方体B的密度
B的体积
实心正方体B的质量
(3)现将正方体A、B均沿水平方向切去高度h0,其A、B剩余部分对桌面的压强之比为8∶15,则
即
解得:h0=0.075m
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8.2探究:液体压强与哪些因素有关
一、U形管压强计的用途及原理
(1)U形管压强计是用来测量液体内部压强的仪器,两管液面的高度差的大小反映了薄膜上受到的压强大小。
(2)U形管压强计是由金属盒、橡皮软管、玻璃U形管(内装有液体)组成。U形管的右管开口向上,左管通过橡皮软管跟一个扎有橡皮薄膜的金属盒相连,当金属盒的橡皮膜没有受到压强时,U形管两边的水面相平。
(a)U形管两侧液面原先是平齐的,表示两侧液面上方的压强相等。
(b)当金属盒上的橡皮膜受到压强时,U形管两侧液面便出现高度差,压强越大时,高度差也越大。
液体压强的规律:
⑴液体对容器底和测壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强;
⑵在同一深度,液体向各个方向的压强都相等;
⑶液体的压强随深度的增加而增大;
⑷不同液体的压强与液体的密度有关。
二、液体的压强
1.液体内部产生压强的原因:液体受重力且具有流动性
2.液体压强的计算公式:,单位:(帕斯卡)
(ρ是液体密度,单位是;g=9.8;h是深度,指液体自由液面到液体内部某点的竖直距离,单位是)
3.对液体压强公式的理解
1.由公式可知,液体内部的压强只跟液体的密度和深度有关,而跟液体的质量、重力、体积以及容器的形状、底面积等无关。
2.公式只适用于计算静止的液体产生的压强,而对气体或流动的液体均不适用。
3.在液体压强公式中h表示深度,判断出h的大小是计算液体压强的关键。
4.运用公式时应统一单位:ρ的单位用,h的单位用m,计算出的压强单位才是Pa。
5.用公式求出的压强是液体由于自身重力产生的压强,它不包括液体受到的外加压强。
三、连通器
1.定义:上端开口、下部连通的容器叫连通器。
2.当连通器里盛有同种液体,在液体流动的情况下,各容器中的液面总保持相平。
3.锅炉水位计是根据连通器原理来确定锅炉内水位高低的。
4.帕斯卡原理:液体可以将压强大小不变的向各个方向传递。
一、填空题
1.如图,水库大坝一般都是“上窄下宽”。从固体压强的角度看,这是通过增大_______的方式,减小大坝对地基的压强。从液体压强角度看,液体压强随深度增大而_______,“下宽”可以承受更大的水压。大坝常修筑船闸方便船只通行,船闸是利用了_______的原理。
2.如图所示的是三峡船闸工作过程的示意图。它是利用________的原理来工作的。当阀门A打开,阀门B关闭时,水从闸室流向下游,当它的水面与下游_________时,下游闸门打开,船驶入闸室。
3.汽车无论是不慎驶入水中还是遇雨被淹,乘客都应立刻开门逃生,水越深车门越难推开。
(1)如图所示,在车门下部距水面0.3m深的O处,水的压强为___________Pa;
(2)若车门在水下部分的面积为1m2,受到水的平均压强为4.9×103Pa,此时车门所受水的压力为 ___________ N;
(3)紧急情况下,应挥动逃生锤的 ___________ (选填“A”或“B”)端砸向玻璃窗的边角,破窗逃离。
4.各大城市在炎热的夏天都会用洒水车来改善城市居民的出行体验,如图所示,洒水车在洒水过程中,水对水箱底的压强___________(选填“增大”“减小”或“不变”);当匀速直线行驶的洒水车突然刹车时,水箱里的水将向___________(选填“前”或“后”)涌动。
5.“奋斗者”号是我国自主研发的全海深载人潜水器。某次科考任务中,“奋斗者”号下潜至上表面距离海面10000m深处,如图所示,则海水对其上表面的压强为______Pa;此时观察窗受到的海水的压强______(选填“大于”“等于”或“小于”)其上表面受到的海水的压强。(海水密度均匀,取10N/kg,)
6.如图所示,两支相同的试管,内盛质量相同的液体。甲管竖直放置,乙管倾斜放置,两管液面相平,比较两试管中液体的密度ρ甲________ρ乙,液体对试管底压强的大小p甲________p乙(选填“>”、“=”或“<”)。
7.如图所示,在容器两侧倒入不同深度的水,观察到橡皮膜向左凸起,说明液体内部的压强与___________有关。若将隔板上的薄橡皮膜戳破,静置较长的一段时间后,会发现两侧液面___________。若右侧注入的是水,橡皮膜距离水面8cm,左侧注入酒精,当橡皮膜距离酒精液面___________cm时,可以观察到橡皮膜的形状是平的。(ρ酒精=0.8×103 kg/m3,ρ水=1×103 kg/m3,g取10N/kg)
8.如图所示,一个未装满水的密封杯子放在水平桌面上,若将杯子倒过来,则水对瓶盖的压强___________(选填“大于”“等于”或“小于”)之前水对瓶底的压强,杯子对桌面的压力___________(选填“变大”、“变小”或“不变”),杯子对桌面的压强___________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
9.如图所示的容器底面积为且足够高,柱形物体重,密度,底面积,与容器底部不密合,则的体积为_______。现往容器中加入水,则水对容器底部压强为_______。()
10.如图所示,将下口盖有轻质薄塑料片的两端开口的玻璃管竖直插入水中,塑料片距离水面0.1米,移开手指,慢慢向玻璃管内注入酒精,当塑料片恰好下落时,管内酒精深度________cm。如果注入的是水,则当塑料片恰好下落时注入水的质量________注入酒精的质量(选填“大于”、“等于”或“小于”)。()
二、单选题
11.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
12.物理知识与生活有着很紧密的联系,下列描述中最符合实际的是( )
A.一个鸡蛋所受的重力约为0.5N
B.物理课本的质量约为5kg
C.一名中学生站在地面时对地压强约为500Pa
D.万米深海的压强约为
13.“木桶理论”指出木桶能盛下水的容量由最短的木板决定。如图所示,决定木桶底部受到水的最大压强的是( )
A.木桶的直径 B.木桶的质量
C.最短一块木板的长度 D.最长一块木板的长度
14.固定斜面上的固定U形容器里装有适量水,U形容器直径足够粗,水面静止,此时水面位置正确的是( )
A. B.
C. D.
15.如图所示的装置中不是利用连通器原理工作的是( )
A.下水管弯管 B.拦河大坝
C.自动饮水器 D.船闸
16.如图所示,容器内A、B、C、D四处所受液体压强的大小关系是( )
A. B.
C. D.
17.如图容器中装有水,则点水的压强大小是( )
A.500 Pa B.1200 Pa C.1500 Pa D.20000 Pa
三、实验题
18.小涵在“研究液体内部的压强”实验中,先把压强计的探头浸入水中同一深度,让探头橡皮膜分别朝下、朝上,如图甲、乙所示;再换用盐水,把压强计探头浸入盐水中不同深度,如图丙、丁所示,图丙与图乙中探头位置液体深度相同,图中虚线为等高线。回答下列问题:
(1)比较图甲和图乙可得出,液体内部同一深度向上的压强与向下的压强_______。
(2)比较图乙和图丙可得出,深度相同时,水内部的压强_______盐水内部的压强。(选填“大于”“等于”或“小于”),比较图丙和图丁可得出,在盐水中深度越大,压强越大。
(3)在图乙和图丁中,水和盐水中深度不同,水内部的压强_______盐水内部的压强。(选填“大于”“等于”或“小于”)
19.小明在“探究液体压强与哪些因素有关”实验中,进行了如图所示的操作。
(1)实验前,U形管内的液面如图甲所示,接下来的操作应是________(选填字母)。
A.拆除软管重新安装
B.从U形管右侧管中倒出适量液体
C.往U形管右侧管中加入密度更大的液体
D.往U形管右侧管中吹入一些空气
(2)调节好压强计后,用手按压橡皮膜,发现U形管两侧液面不能灵活升降,说明该压强计________。
(3)实验中,通过U形管左右两侧液面的高度差来反映探头处液体压强的大小,这种研究方法叫________。
(4)比较图乙中A、B、C三图可知,在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都________。
(5)比较图乙中________两图可知,同种液体中,深度越大,压强越大。
(6)比较图乙中D、E两图可知,深度相同时,液体的________越大,压强越________。
20.物理课上,同学们利用压强计“研究液体内部压强”,进行了如下的操作。
(1)压强计在使用前用手轻轻按压几下橡皮膜,发现U形管两边液面高度几乎不变化,出现这种情况的原因可能是装置________。其调节的方法是________(填字母)
A.从U形管内向外倒出适量水 B.拆除软管重新安装 C.向U形管内加适量水
(2)实验时,小王将探头放入水下,U形管两侧水面高度差为8cm,此时U形管内外的气压差为________Pa;(,g取)
(3)分析图②、图③的实验现象,得出结论:____________________________;
(4)分析图③、图④的实验现象,得出结论:在深度相同时,________越大,压强越大。
四、计算题
21.如图所示的是我国第三艘航空母舰,其满载时吃水深度(航空母舰的底部至水面的竖直距离)达到13m。某架舰载机停在航母上,准备执行任务,它的总质量为30t,轮胎与水平甲板的总接触面积。已知海水的平均密度为,g取10N/kg。求:
(1)满载时航空母舰的底部受到海水的压强。
(2)航空母舰底部外壳平均每面积上受到海水的压力。
(3)这架舰载机对航母的压强。
22.如图所示,置于水平桌面上的容器,底面积为 ,未装水时所受重力为 2N。容器盛水后,水面的高度为 15cm,此时容器对桌面的压强为, ,g取10N/kg,忽略容器壁的厚度。求:
(1)水对容器底的压强;
(2)水对容器底的压力;
(3)容器对桌面的压力;
(4)容器内所装水的重力。
23.如图所示,水平桌面上放着一个平底水壶,壶口到壶底的高度为12cm,壶口到壶嘴的高度为4cm,重力为2N,最大装水量为3kg,底面积为400cm2,已知,g取10N/kg。求装满水时:
(1)水对壶底的压强;
(2)水对壶底的压力;
(3)水壶对水平桌面的压强。
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8.2探究:液体压强与哪些因素有关
一、U形管压强计的用途及原理
(1)U形管压强计是用来测量液体内部压强的仪器,两管液面的高度差的大小反映了薄膜上受到的压强大小。
(2)U形管压强计是由金属盒、橡皮软管、玻璃U形管(内装有液体)组成。U形管的右管开口向上,左管通过橡皮软管跟一个扎有橡皮薄膜的金属盒相连,当金属盒的橡皮膜没有受到压强时,U形管两边的水面相平。
(a)U形管两侧液面原先是平齐的,表示两侧液面上方的压强相等。
(b)当金属盒上的橡皮膜受到压强时,U形管两侧液面便出现高度差,压强越大时,高度差也越大。
液体压强的规律:
⑴液体对容器底和测壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强;
⑵在同一深度,液体向各个方向的压强都相等;
⑶液体的压强随深度的增加而增大;
⑷不同液体的压强与液体的密度有关。
二、液体的压强
1.液体内部产生压强的原因:液体受重力且具有流动性
2.液体压强的计算公式:,单位:(帕斯卡)
(ρ是液体密度,单位是;g=9.8;h是深度,指液体自由液面到液体内部某点的竖直距离,单位是)
3.对液体压强公式的理解
1.由公式可知,液体内部的压强只跟液体的密度和深度有关,而跟液体的质量、重力、体积以及容器的形状、底面积等无关。
2.公式只适用于计算静止的液体产生的压强,而对气体或流动的液体均不适用。
3.在液体压强公式中h表示深度,判断出h的大小是计算液体压强的关键。
4.运用公式时应统一单位:ρ的单位用,h的单位用m,计算出的压强单位才是Pa。
5.用公式求出的压强是液体由于自身重力产生的压强,它不包括液体受到的外加压强。
三、连通器
1.定义:上端开口、下部连通的容器叫连通器。
2.当连通器里盛有同种液体,在液体流动的情况下,各容器中的液面总保持相平。
3.锅炉水位计是根据连通器原理来确定锅炉内水位高低的。
4.帕斯卡原理:液体可以将压强大小不变的向各个方向传递。
一、填空题
1.如图,水库大坝一般都是“上窄下宽”。从固体压强的角度看,这是通过增大_______的方式,减小大坝对地基的压强。从液体压强角度看,液体压强随深度增大而_______,“下宽”可以承受更大的水压。大坝常修筑船闸方便船只通行,船闸是利用了_______的原理。
【答案】 受力面积 增大 连通器
【详解】根据压强公式,大坝对地基的压力等于大坝自身重力,大小基本不变,将大坝底部修宽,是通过增大受力面积的方式减小对地基的压强。
根据液体压强规律,液体密度不变时,液体压强随深度增大而增大,大坝下部深度大、水压更大,修“下宽”才能承受更大的水压;船闸符合“上端开口、底部连通”的结构特点,工作时利用连通器原理,让闸室水位与上下游水位分别相平,实现船只通行。
2.如图所示的是三峡船闸工作过程的示意图。它是利用________的原理来工作的。当阀门A打开,阀门B关闭时,水从闸室流向下游,当它的水面与下游_________时,下游闸门打开,船驶入闸室。
【答案】 连通器 相平
【详解】船闸在工作时,闸室分别会与上游或下游的水道相连通。当阀门打开时,闸室和对应的水道底部连通,且上端都开口与大气相通。在物理学中,这种上端开口、底部相连通的容器被称为连通器。
连通器的一个重要特点是:当连通器里装有同种液体且液体不流动时,各容器中的液面总是保持相平的。船闸正是利用这一原理,通过控制阀门的开闭,使闸室内的水位与上游或下游的水位逐渐相平,从而方便船只安全进出闸室。
3.汽车无论是不慎驶入水中还是遇雨被淹,乘客都应立刻开门逃生,水越深车门越难推开。
(1)如图所示,在车门下部距水面0.3m深的O处,水的压强为___________Pa;
(2)若车门在水下部分的面积为1m2,受到水的平均压强为4.9×103Pa,此时车门所受水的压力为 ___________ N;
(3)紧急情况下,应挥动逃生锤的 ___________ (选填“A”或“B”)端砸向玻璃窗的边角,破窗逃离。
【答案】(1)
(2)
(3)B
【详解】(1)已知水的密度,,深度,利用液体压强公式得
(2)已知平均压强,面积,利用压强公式得
(3)压力一定时,受力面积越小,压强越大,越容易破窗。逃生锤B端更尖,受力面积更小,能产生更大压强,因此选B端。
4.各大城市在炎热的夏天都会用洒水车来改善城市居民的出行体验,如图所示,洒水车在洒水过程中,水对水箱底的压强___________(选填“增大”“减小”或“不变”);当匀速直线行驶的洒水车突然刹车时,水箱里的水将向___________(选填“前”或“后”)涌动。
【答案】 减小 前
【详解】洒水车在洒水过程中,水箱内水的质量逐渐减少,水面高度h随之降低,由于水的密度和g不变,根据公式可知,水对水箱底的压强减小。
洒水车匀速直线行驶时,水箱内的水与洒水车一起向前运动,当洒水车突然刹车时,洒水车的速度减小,而水箱内的水由于惯性还要保持向前运动状态,因此会向前涌动。
5.“奋斗者”号是我国自主研发的全海深载人潜水器。某次科考任务中,“奋斗者”号下潜至上表面距离海面10000m深处,如图所示,则海水对其上表面的压强为______Pa;此时观察窗受到的海水的压强______(选填“大于”“等于”或“小于”)其上表面受到的海水的压强。(海水密度均匀,取10N/kg,)
【答案】 大于
【详解】[1]海水对其上表面的压强为
[2]观察窗位置比上表面更深,根据同种液体中,深度越大,压强越大,因此观察窗受到的海水压强大于上表面受到的压强。
6.如图所示,两支相同的试管,内盛质量相同的液体。甲管竖直放置,乙管倾斜放置,两管液面相平,比较两试管中液体的密度ρ甲________ρ乙,液体对试管底压强的大小p甲________p乙(选填“>”、“=”或“<”)。
【答案】 > >
【详解】已知两支试管内液体质量m相等,由图可知,乙试管倾斜,液体体积,由可知,质量m相同时,体积越小,密度越大,因此。
由可知,两管液面相平,说明液体深度h相同,因为,h相同,因此。
7.如图所示,在容器两侧倒入不同深度的水,观察到橡皮膜向左凸起,说明液体内部的压强与___________有关。若将隔板上的薄橡皮膜戳破,静置较长的一段时间后,会发现两侧液面___________。若右侧注入的是水,橡皮膜距离水面8cm,左侧注入酒精,当橡皮膜距离酒精液面___________cm时,可以观察到橡皮膜的形状是平的。(ρ酒精=0.8×103 kg/m3,ρ水=1×103 kg/m3,g取10N/kg)
【答案】 深度 相平 10
【详解】容器两侧都装水,液体密度相同,右侧水的深度更大,压强更大使橡皮膜向左凸起,因此说明液体内部压强与深度有关;橡皮膜戳破后,容器成为连通器,根据连通器原理,同种液体静止时两侧液面会相平;橡皮膜形状平,说明左右两侧压强相等,即
根据液体压强公式得
代入题中所给数据得
8.如图所示,一个未装满水的密封杯子放在水平桌面上,若将杯子倒过来,则水对瓶盖的压强___________(选填“大于”“等于”或“小于”)之前水对瓶底的压强,杯子对桌面的压力___________(选填“变大”、“变小”或“不变”),杯子对桌面的压强___________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 大于 不变 变大
【详解】根据液体压强公式可知,水的密度不变,杯子倒过来后,水的体积不变,而瓶盖面积更小,因此水的深度比正放时更大,所以水对瓶盖的压强大于之前水对瓶底的压强;
水平桌面上,杯子对桌面的压力大小等于杯子和水的总重力,总重力不发生变化,因此杯子对桌面的压力不变。根据固体压强公式可知,倒过来后受力面积变小,因此杯子对桌面的压强变大。
9.如图所示的容器底面积为且足够高,柱形物体重,密度,底面积,与容器底部不密合,则的体积为_______。现往容器中加入水,则水对容器底部压强为_______。()
【答案】 500 800
【详解】物体A的质量
由得,A的体积
A的高度为
水的体积
A沉在容器底(A密度大于水),水在A周围的横截面积为
水的深度
A未浸没,故水对容器底的压强
10.如图所示,将下口盖有轻质薄塑料片的两端开口的玻璃管竖直插入水中,塑料片距离水面0.1米,移开手指,慢慢向玻璃管内注入酒精,当塑料片恰好下落时,管内酒精深度________cm。如果注入的是水,则当塑料片恰好下落时注入水的质量________注入酒精的质量(选填“大于”、“等于”或“小于”)。()
【答案】 12.5 等于
【详解】[1]塑料片恰好下落时,管内外压强相等由液体压强公式得
代入数据解得
[2]管内注入水,塑料片恰好下落,水对塑料片的压强等于酒精对塑料片的压强,据知,水和酒精对塑料片的压力相等,由图示知,玻璃管为柱形,筒内液体对塑料片的压力等于自身重力,则管内水的重力等于管内酒精的重力,所以注入水的质量等于注入酒精的质量。
二、单选题
11.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。
12.物理知识与生活有着很紧密的联系,下列描述中最符合实际的是( )
A.一个鸡蛋所受的重力约为0.5N
B.物理课本的质量约为5kg
C.一名中学生站在地面时对地压强约为500Pa
D.万米深海的压强约为
【答案】A
【详解】A.一个鸡蛋质量约为,鸡蛋的重力,故A符合题意;
B.物理课本质量约为,远小于5kg,故B不符合题意;
C.中学生重力约500N,双脚与地面的接触面积约0.05m2,根据,计算得中学生对地压强约104Pa,故C不符合题意;
D.根据液体压强公式,万米深海压强约为,故D不符合题意。
故选A。
13.“木桶理论”指出木桶能盛下水的容量由最短的木板决定。如图所示,决定木桶底部受到水的最大压强的是( )
A.木桶的直径 B.木桶的质量
C.最短一块木板的长度 D.最长一块木板的长度
【答案】C
【详解】根据可知,已知液体为水,所以木桶底部受到水的压强与水深有关,水深越大,压强越大,而决定最大水深的是最短的一块木板,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
14.固定斜面上的固定U形容器里装有适量水,U形容器直径足够粗,水面静止,此时水面位置正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】固定斜面上的固定U形容器里装有适量水,水面静止,该装置相当于是一个连通器,容器中的液面是相平的。故选C。
15.如图所示的装置中不是利用连通器原理工作的是( )
A.下水管弯管 B.拦河大坝
C.自动饮水器 D.船闸
【答案】B
【详解】连通器的定义是上端开口、底部连通的容器。
A.下水管弯管符合上端开口、底部连通,属于连通器原理的应用,故A不符合题意;
B.拦河大坝修建成上窄下宽,原理是液体压强随深度增加而增大,拦河大坝不符合连通器的结构特点,故B符合题意;
C.牲畜自动饮水器的两个容器底部连通、上端开口,应用了连通器原理工作,故C不符合题意;
D.船闸工作时,闸室分别和上游、下游构成连通器,是利用连通器原理工作,故D不符合题意。
故选B。
16.如图所示,容器内A、B、C、D四处所受液体压强的大小关系是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】液体压强,其中h指各处到自由液面的竖直高度,图中,所以,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选 C。
17.如图容器中装有水,则点水的压强大小是( )
A.500 Pa B.1200 Pa C.1500 Pa D.20000 Pa
【答案】C
【详解】由图可知,自由液面到底面高度为,A点到底面高度为,因此A点深度
则点水的压强
故选C。
三、实验题
18.小涵在“研究液体内部的压强”实验中,先把压强计的探头浸入水中同一深度,让探头橡皮膜分别朝下、朝上,如图甲、乙所示;再换用盐水,把压强计探头浸入盐水中不同深度,如图丙、丁所示,图丙与图乙中探头位置液体深度相同,图中虚线为等高线。回答下列问题:
(1)比较图甲和图乙可得出,液体内部同一深度向上的压强与向下的压强_______。
(2)比较图乙和图丙可得出,深度相同时,水内部的压强_______盐水内部的压强。(选填“大于”“等于”或“小于”),比较图丙和图丁可得出,在盐水中深度越大,压强越大。
(3)在图乙和图丁中,水和盐水中深度不同,水内部的压强_______盐水内部的压强。(选填“大于”“等于”或“小于”)
【答案】(1)相等
(2)小于
(3)等于
【详解】(1)图甲和图乙中,探头橡皮膜分别朝下和朝上,但压强计的U形管两侧液面高度差相同,说明液体内部同一深度向上的压强与向下的压强相等。
(2)图乙和图丙中,探头位置液体深度相同,但图丙中压强计的U形管两侧液面高度差更大,说明深度相同时,水内部的压强小于盐水内部的压强。
(3)图乙和图丁中,水和盐水中深度不同,U形管中液面高度差相等,说明水内部的压强等于盐水内部的压强。
19.小明在“探究液体压强与哪些因素有关”实验中,进行了如图所示的操作。
(1)实验前,U形管内的液面如图甲所示,接下来的操作应是________(选填字母)。
A.拆除软管重新安装
B.从U形管右侧管中倒出适量液体
C.往U形管右侧管中加入密度更大的液体
D.往U形管右侧管中吹入一些空气
(2)调节好压强计后,用手按压橡皮膜,发现U形管两侧液面不能灵活升降,说明该压强计________。
(3)实验中,通过U形管左右两侧液面的高度差来反映探头处液体压强的大小,这种研究方法叫________。
(4)比较图乙中A、B、C三图可知,在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都________。
(5)比较图乙中________两图可知,同种液体中,深度越大,压强越大。
(6)比较图乙中D、E两图可知,深度相同时,液体的________越大,压强越________。
【答案】(1)A
(2)漏气
(3)转换法
(4)相等
(5)A、D
(6) 密度 大
【详解】(1)U形管内液面出现高度差,说明软管内气压与外界大气压不相等,应拆除软管重新安装,使U形管两侧液面恢复相平,故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
(2)用手按压橡皮膜时,U形管两侧液面不能灵活升降,说明装置的气密性不好,存在漏气现象。
(3)通过U形管液面高度差反映探头处液体压强的大小,这种将不易直接测量的物理量转换为易观察、易测量的物理量的研究方法,叫做转换法。
(4)A、B、C 三图中,液体密度和深度均相同,探头朝向不同,但 U 形管液面高度差相同,说明在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等。
(5)要探究同种液体中压强与深度的关系,需控制液体密度和探头朝向相同,改变深度,因此应比较A、D两图。
(6)[1][2]D、E两图中,探头深度相同,液体密度不同,盐水中U形管液面高度差更大,说明深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
20.物理课上,同学们利用压强计“研究液体内部压强”,进行了如下的操作。
(1)压强计在使用前用手轻轻按压几下橡皮膜,发现U形管两边液面高度几乎不变化,出现这种情况的原因可能是装置________。其调节的方法是________(填字母)
A.从U形管内向外倒出适量水 B.拆除软管重新安装 C.向U形管内加适量水
(2)实验时,小王将探头放入水下,U形管两侧水面高度差为8cm,此时U形管内外的气压差为________Pa;(,g取)
(3)分析图②、图③的实验现象,得出结论:____________________________;
(4)分析图③、图④的实验现象,得出结论:在深度相同时,________越大,压强越大。
【答案】(1) 漏气 B
(2)800
(3)同种液体中,深度越大,液体压强越大
(4)液体密度
【详解】(1)压强计在使用前用手轻轻按压几下橡皮膜,发现U形管两边液面高度几乎不变化,则说明橡皮管里的空气对U形管内左端液面和右端液面受到大气压强相同,管内空气泄漏,所以该装置漏气。
若在使用压强计前,发现装置漏气,只需要将软管取下,再重新安装,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;从U形管内向外倒出适量水和向U形管内添加适量水都不能使U形管中两管上方的气体压强相等,故选B。
(2)已知 U 形管两侧水面高度差,根据液体压强公式,其中,,可得此时U形管内外的气压差
(3)图②、图③两次实验,液体都是水,即同种液体,图③中橡皮膜所处的深度更深,U形管两侧液面的高度差更大,故得出结论:同种液体中,液体内部压强随深度的增加而增大。
(4)比较图③、图④两次实验可知:深度相同,图④中盐水的密度比水的密度大,U形管两侧液面的高度差更大,故得出结论:在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
四、计算题
21.如图所示的是我国第三艘航空母舰,其满载时吃水深度(航空母舰的底部至水面的竖直距离)达到13m。某架舰载机停在航母上,准备执行任务,它的总质量为30t,轮胎与水平甲板的总接触面积。已知海水的平均密度为,g取10N/kg。求:
(1)满载时航空母舰的底部受到海水的压强。
(2)航空母舰底部外壳平均每面积上受到海水的压力。
(3)这架舰载机对航母的压强。
【答案】(1)
(2)1339N
(3)
【详解】(1)根据液体压强公式,求得满载时航空母舰的底部受到海水的压强
(2)已知航空母舰底部外壳的接触面积
航空母舰底部外壳平均每面积上受到海水的压力
(3)已知舰载机的总质量,舰载机停在水平甲板上,对航母的压力等于其总重力,即
这架舰载机对航母的压强
22.如图所示,置于水平桌面上的容器,底面积为 ,未装水时所受重力为 2N。容器盛水后,水面的高度为 15cm,此时容器对桌面的压强为, ,g取10N/kg,忽略容器壁的厚度。求:
(1)水对容器底的压强;
(2)水对容器底的压力;
(3)容器对桌面的压力;
(4)容器内所装水的重力。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【详解】(1)水对容器底的压强
(2)水对容器底的压力
(3)容器对桌面的压力
(4)容器置于水平桌面上,容器和水的总重力
容器内所装水的重力
23.如图所示,水平桌面上放着一个平底水壶,壶口到壶底的高度为12cm,壶口到壶嘴的高度为4cm,重力为2N,最大装水量为3kg,底面积为400cm2,已知,g取10N/kg。求装满水时:
(1)水对壶底的压强;
(2)水对壶底的压力;
(3)水壶对水平桌面的压强。
【答案】(1)800Pa
(2)32N
(3)800Pa
【详解】(1)水壶属于连通器,装满水时水面与壶嘴出口相平,因此水的深度
水对壶底的压强为
(2)由题意得壶的底面积
水对壶底的压力为
(3)水的重力为
水平桌面上,水壶对桌面的压力等于水和水壶的总重力,即
水壶对水平桌面的压强为
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8.3-8.4空气的“力量” 流体压强与流速关系
一、证明大气压强存在的实验
1.简单实验:
(1)塑料吸盘:把塑料吸盘中的空气排出一部分,塑料吸盘内外压强不等,塑料吸盘就能吸在光滑墙壁上。如果塑料吸盘戳个小孔,空气通过小孔,进入塑料吸盘和光滑的墙壁之间,吸盘便不能贴在光滑墙面上。
(2)悬空塑料管里的水:塑料管装满水,用硬纸片盖住管口倒置,塑料管中的水不会流出来。如果把塑料管的上方和大气相通,上、下压强相等,水就不能留在管中。
(3)用吸管吸饮料:如果把杯口密封,空气不能进入杯内,便无法不断的吸到饮料。大气压的作用使饮料进入口中。
2.大气压的存在: 以上实验说明大气压强确实存在,历史上证明大气压强存在的著名实验是马德堡半球实验。在大气内部的各个位置也存在着压强,这个压强叫做大气压强,简称大气压。
要点诠释:空气和液体一样,具有流动性,所以大气内部向各个方向都有压强。
二、大气压的测量
1.托里拆利实验
(1)实验过程:如图所示,在长约1m、一端封闭的玻璃管灌满水银,用手指堵住,然后倒插在水银槽中。放开手指,管内水银面下降到一定高度时就不再下降,这时管内外水银面高度差约760mm。
(2)实验是将大气压强转化为液体压强来进行测量的。如图所示,在管内外水银面交界处设想有一假想的液片,由于水银柱静止,液体受到管内水银柱产生的向下的压强与外界大气压相等,也就是大气压支持了管内大约760mm高的水银柱,大气压强跟760mm高的水银柱产生的压强相等。通常把这样大小的压强叫做标准大气压,用表示。
根据液体压强公式:。
(3)在托里拆利实验中,管内上方是真空,管内水银柱的高度只随外界大气压的变化而变化,和管的粗细、倾斜角度、管的长度及将玻璃管提起还是下压等因素无关,只与水银柱的竖直高度有关。
2.气压计
(1)气压计:测量大气压的仪器叫做气压计。
(2)常见的气压计:水银气压计、无液气压计,氧气瓶和灭火器上的气压计也是一种无液气压计。
3.大气压的变化
(1)大气压随高度的升高而减小。由于越向高空,空气越稀薄,空气的密度越小,由于大气层密度变化是不均匀的,因此压强随高度的变化也是不均匀的。在海拔2000m以内,大约每升高12m,大气压减小133Pa。
(2)天气的变化影响大气压。一般来说,晴天的气压比阴雨天的高。
4.大气压和水的沸点:水的沸点在标准大气压下是100℃,随着大气压的减小,水的沸点会降低。
要点诠释:
1.单位:国际单位是帕斯卡(Pa)。
2.托里拆利实验中,如果玻璃管中有部分空气,测量的大气压值比实际值偏小;如果实验中用水代替水银,需要约10m长的玻璃管。
3.水银气压计的测量结果较准确,但携带不方便。实际应用中经常使用金属盒气压计,也叫无液气压计,它的主要部分是波纹真空金属盒。气压变化时,金属盒的厚度会发生变化,传动装置将这种变化转变为指针的偏转,指示出气压的大小。
三、流体压强与流速的关系
1.探究流体压强与流速的关系:
(1)对着两张平行放置的纸的中间吹气,使得两张纸中间的气流速度增大,这时两张纸外侧的气流速度相对较小,两张纸会向中间靠拢,这说明纸两侧的空气对纸的压力大于纸中间空气对纸的压力,可见空气流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
(2)将两只小船放入水盘中,用水管向两船中间冲水,两船向中间靠拢,这说明船两侧的水对船的压力大于船中间的水对船的压力,可见液体流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
2.生活中的应用:等车的时候人要站在安全线以外;汽车的整体形状类似飞机机翼,有助于减小汽车对地面的压力;鼠洞的通风系统;乒乓球的上旋和下旋等。又如航海规定两艘轮船不能同向航行时靠得太近,否则容易造成事故。
3.流体压强和流速的关系:流体流动时,流速越大的位置压强越小,流速越小的位置压强越大。
4.飞机的升力
(1)机翼的形状:飞机的机翼一般做成上凸下平的形状,机翼的形状决定机翼上下表面空气流动的速度,从机翼横截面的形状可知,其上方弯曲,下方近似于直线、飞机飞行时,空气与机翼发生相对运动,由于机翼上方的空气要比下方的空气运行的路程长,所以机翼上方的空气流动比下方要快。
(2)升力产生的原因
从机翼上方流流通过的路程长,速度大,它对机翼上表面的压强较小;机翼下方气流通过的路程较短,速度小,它对机翼下表面的压强较大。这样,机翼上、下表面就存在着压强差,因而有压力差,这就是产生升力的原因。
一、填空题
1.小亮同学在物理实验室利用托里拆利实验测量大气压强的值,实验时他没有将玻璃管竖直放置,而是稍稍倾斜了,如图所示,则此时当地大气压强________一个标准的大气压强;如果现在该实验室做“观察水沸腾”的实验,测得水的沸点将______(两空均选填“高于”、“等于”或“低于”)100℃。
【答案】 低于 低于
【详解】托里拆利实验中,大气压强的大小等于水银柱的竖直高度对应的压强,和玻璃管倾斜无关。标准大气压对应的水银柱竖直高度为,图中当地的水银柱竖直高度为,小于,因此当地大气压强低于一个标准大气压。
水的沸点随气压降低而降低,标准大气压下水的沸点为100℃,因为当地气压低于标准大气压,因此水的沸点低于100℃。
2.如图所示在玻璃瓶内装入适量水塞入瓶塞,并插入一根细管,从管子上端吹入少量气体,使瓶内气体压强___________(选填“大于”“小于”或“等于”)大气压强,可以用来观察大气压随高度的变化;当将此装置从一楼拿到二十楼时玻璃管中的水柱会___________(选填“升高”或“下降”)一些。
【答案】 大于 升高
【详解】吹入气体后,只有瓶内气压大于外界大气压,才能把瓶内的水压入细管,让水柱上升到细管中。
大气压随海拔升高而减小,将装置从一楼拿到二十楼,高度升高,外界大气压变小,瓶内气压不变,会继续把水压向细管,因此水柱会升高。
3.护士给病人输液时,药水瓶上插着两根管,一根给病人输液,另一根通过瓶盖扎进瓶内药水中,如图所示。这根“闲置”管是为了___________(填“利用”或“不利用”)大气压强。由于针头较细,为确保药液的流速,需要将药水袋提升到相对针管一般不低于1.3m的高度,由此推算针管处受到的液体压强为___________Pa。(g=10N/kg,ρ药=ρ水)
【答案】 利用 1.3×104
【详解】这根“闲置”管与大气相通,当瓶内药液流出、气压减小时,空气能通过它进入瓶内,使瓶内气压与大气压平衡,从而保证药液顺利流出,是利用了大气压强;
针管处受到的液体压强由药液柱产生,已知
可得针管处受到的液体压强为
4.一艘船从上游高海拔河段驶往下游低海拔河段。船桨在工作过程中向后推水,船却向前,原因是力的作用是_____________;当轮船到达下游后,该处的大气压强与上游相比________(选填“更大”,“更小”或“不变”)。
【答案】
相互的
更大
【详解】力的作用具有相互性,当船桨对水施加向后的力时,水会对船桨产生一个向前的反作用力,推动船向前运动;
大气压强随海拔高度降低而增大,下游海拔低于上游,所以下游的大气压强与上游相比更大。
5.小科将一根两端开口画有刻度的细玻璃管,穿过橡皮塞插入带颜色的水中,再从管子上端吹入少量气体,就制成了一个如图所示的简易气压计,当小科把此装置从山脚带到山顶时,发现玻璃管内液面_____(选填“升高”“不变”或“降低”),水对容器底的压强_____(选填“变小”“不变”或“变大”)。
【答案】 升高 变大
【详解】大气压随高度的增加而减小,当小科把此装置从山脚带到山顶时,外界大气压减小,瓶内气压不变,在瓶内大气压的作用下玻璃管内液面升高。
玻璃管内液面升高,容器底所处的深度增加,由可知,水对容器底的压强变大。
6.小鸣同学在物理实验室利用托里拆利实验测量大气压强的值,实验时他没有将玻璃管竖直放置,而是稍稍倾斜了,如图所示,则此时大气压强等于______mm水银柱产生的压强;若小鸣把该实验移到当地的高山上去做,则测得的大气压值_____ (选填“变大”“变小”或“不变”),水的沸点也会_______(选填“升高”“不变”或“降低”)。
【答案】 760/ 变小 降低
【详解】托里拆利实验中,大气压强等于管内外水银面的竖直高度差对应的水银柱压强,由图可知,玻璃管内外液面高度差为760mm,则此时大气压强等于760mm水银柱产生的压强。
若小鸣把该实验移到当地的高山上去做,随着海拔高度越高,空气越稀薄,大气压越小,则测得的大气压值变小。
在标准大气压下水的沸点为,高山上的气压小于标准大气压,水的沸点随气压减小而降低。
7.运-20是我国研究制造的新一代军用大型运输机,如图甲所示。图乙是机翼的横截面的大致形状,机翼这种特殊形状,使得其上方气体流速较__________,因而机翼下方气体的压强较__________。
【答案】 大/快 大
【详解】飞机机翼设计为上凸下平的形状,相同时间内,空气流过机翼上方的路程更长,因此机翼上方气体流速更大;根据流速和压强的关系,上方流速大压强小,下方流速小,因此机翼下方气体的压强更大,这个压力差就是飞机获得升力的原因。
8.如图所示,运-20军用运输机静止时轮胎对跑道的压强为p1,在机场跑道高速滑行时轮胎对跑道的压强为p2,则p1______p2(选填“>”、“<”或“=”);空投物资后,飞机的惯性与空投前相比,其变化情况是______。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
【答案】 > 变小
【详解】当飞机在跑道高速滑行时,由于机翼上方空气流速大、压强小,下方空气流速小、压强大,机翼会产生向上的升力。这使得飞机对地面的压力减小。在轮胎与地面接触面积(受力面积)基本不变的情况下轮胎对跑道的压强会变小。因此,静止时的压强大于高速滑行时的压强。
惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,惯性的大小只与物体的质量有关。空投物资后,飞机的总质量减小,因此其惯性变小。
9.春节期间,小明和父母乘飞机去上海旅游,在飞机飞行过程中,座位上的小明相对于窗外的机翼是________(选填“静止”或“运动”)的;机翼________方(选填“上”或“下”)的空气流速快,压强小,因此获得了向上的升力。
【答案】 静止 上
【详解】在飞机飞行过程中,座位上的小明相对于窗外的机翼之间的位置不变,是静止的;
由流体压强与流速的关系可知,机翼上方空气的流速快压强小,机翼下方空气的流速慢压强大,因此机翼产生一个向上的压强差,这样就使机翼产生了一个向上的升力。
10.如图所示,阀门关闭时,、两竖直细玻璃管中的液面高度相同。打开阀门,待水流稳定后,管下端的水流速度________(选填“大于”、“小于”或“等于”)管下端的水流速度,所以管下端的水压较________(选填“大”或“小”),管中的液面较________(选填“高”或“低”)。
【答案】 大于 小 低
【详解】A管下端的管道较细,B管下端的管道较粗,因此在水流量一定时,管道越细,水流速度越大;管道越粗,水流速度越小,所以A管下端的水流速度大于B管下端的水流速度,根据流体压强与流速的关系,流速越大,压强越小,因此A管下端的水压较小。
因为A管下端压强小,能支撑的水柱就更低,所以A管中的液面较低。
二、单选题
11.如图所示、火车站台边缘处标有一条黄色安全线,旅客必须站在安全黄线以外的位置候车,其原因是火车进站时车体附近空气( )
A.流速大,压强大 B.流速小,压强小
C.流速大,压强小 D.流速小,压强大
【答案】C
【详解】当列车驶进站台时,会带动人和车之间的空气流动速度加快,根据流体压强与流速的关系可知,安全线以内的地方空气流速增大,压强减小;而此时人外侧的空气流动速度慢,压强大,而内侧流速快压强小,会产生一个向内侧的压强差,将人推向火车,易出现危险。故ABD错误,C正确。
故选C。
12.近年来,我国科技成就让世人瞩目,“嫦娥”探月、“蛟龙”入海、中国高铁、“天舟一号”、国产大飞机C919……一大批对国民经济和社会发展有重大影响的标志性成果不断涌现。下列说法中正确的是( )
A.高铁列车因为速度快所以惯性大
B.“天舟一号”发射上升的过程中,受到平衡力的作用
C.绕月飞行的“嫦娥”,运动状态不断发生变化
D.国产大飞机能够起飞,是因为受到大气压力的作用
【答案】C
【详解】A.惯性大小只和物体质量有关,和速度无关,因此高铁速度快不代表惯性大,故A错误;
B.物体只有保持静止或匀速直线运动时才受平衡力,“天舟一号”发射上升是加速运动,处于非平衡状态,不受平衡力,故B错误;
C.绕月飞行的“嫦娥”运动方向不断变化,因此运动状态不断改变,故C正确;
D.大飞机起飞是利用流体压强与流速的关系:机翼上方空气流速大压强小,下方流速小压强大,产生向上的升力,并非单纯依靠大气压力,故D错误。
故选C。
13.生活处处皆物理,大量的神奇现象都与物理学有着千丝万缕的关系。在我国古代,很多诗人都将他们观察到的有趣场景用诗词记录了下来。下列诗句中,所反映的物理现象与另外三句不同的是( )
A.清风不识字,何故乱翻书
B.八月秋高风怒号,卷我屋上三重茅
C.飞流直下三千尺,疑是银河落九天
D.长风万里送秋雁,对此可以酣高楼
【答案】C
【详解】A.清风翻书的原理是风吹过书页时,书页上方空气流速大、压强小,书页下方流速小、压强大,压强差将书页翻开,属于流体压强与流速的关系;
B.大风卷走屋顶茅草的原理是屋顶上方空气流速大、压强小,屋内空气流速小、压强大,向上的压强差将茅草掀起,属于流体压强与流速的关系;
C.瀑布飞流直下,是水受重力作用从高处下落,过程中水的重力势能转化为动能;
D.大雁飞翔时,翅膀上方凸起、空气流速大压强小,翅膀下方流速小压强大,压强差给大雁提供升力,属于流体压强与流速的关系。
本题选择与另外三句原理不同的,故选C。
14.大气压与我们的生活息息相关,以下事例中,利用大气压的是( )
A.使用注射器注射药液 B.利用高压锅做饭
C.使用活塞式抽水机抽水 D.跑车尾翼的设计
【答案】C
【详解】A.使用注射器注射药液,利用的是手对活塞的压力,故A不符合题意;
B.用高压锅做饭是利用增大锅内压强可以提高液体沸点,故B不符合题意;
C.活塞式抽水机是利用大气压把水从低处压到高处的,故C符合题意;
D.跑车尾翼上平下凸,尾翼下方气体的流速快,压强小;尾翼上方气体的流速慢,压强大,形成向下的压力,从而增强抓地力,故D不符合题意。
故选C。
15.下列现象或事例中,没有利用“流体压强与流速的关系”的是( )
A.纸向中间靠拢 B.四旋翼无人机升空
C.A管中水柱升高 D.飞机升起
【答案】B
【详解】A.对着两张纸中间吹气时,纸中间空气流速大、压强小,纸外侧空气流速小、压强大,产生向内的压强差,使纸向中间靠拢,利用了流体压强与流速的关系,故A不符合题意;
B.四旋翼无人机升空时,旋翼对空气施加向下的力,根据力的作用是相互的,空气对旋翼产生向上的反作用力使无人机升空,没有利用流体压强与流速的关系,故B符合题意;
C.对着B管吹气时,A管上端空气流速大、压强小,小于外界大气压,大气压将烧杯中的水压入A管,使A管中水柱升高,利用了流体压强与流速的关系,故C不符合题意;
D.飞机机翼上凸下平,飞行时机翼上方空气流速大、压强小,下方空气流速小、压强大,产生向上的压强差获得升力,使飞机升起,利用了流体压强与流速的关系,故D不符合题意。
故选B。
16.如图是自制气压计,拿着它乘电梯从一楼上升到十六楼,管内水面会( )
A.降低 B.升高 C.不变 D.不确定
【答案】B
【详解】自制气压计的压强平衡关系为:
其中瓶内封闭气体压强保持不变,为外界大气压,为玻璃管内高出瓶内水面的水柱高度;大气压随海拔升高而减小,从一楼上升到十六楼,海拔升高,外界大气压减小,管内水面升高,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
17.如图,这是测大气压值的实验,下列有关说法正确的是( )
A.此时大气压强等于760mm高水银柱产生的压强
B.将玻璃管稍倾斜一点,管内水银柱的长度将不变
C.测量时如果管内混有少量空气,则测量结果将偏小
D.将它从山下移到山上,管内外水银面的高度差将变大
【答案】C
【详解】A.托里拆利实验中,大气压强等于管内外水银面的竖直高度差对应的水银柱压强,由图可知该高度差为,因此此时大气压强等于高水银柱产生的压强,故A错误;
B.大气压不变时,将玻璃管稍倾斜,管内水银柱的竖直高度不变,但水银柱的长度会变长,故B错误;
C.若玻璃管内混有少量空气,空气会对水银柱产生向下的压强,使测得的水银柱高度偏小,因此测量结果偏小,故C正确;
D.大气压随海拔升高而减小,将装置从山下移到山上,外界大气压减小,因此管内外水银面的高度差将变小,故D错误。
故选C。
三、计算题
18.用如图所示装置粗略测量大气压的值。把吸盘用力压在玻璃上排出吸盘内的空气,吸盘压在玻璃上的面积为,轻轻向挂在吸盘下的小桶内加沙子。吸盘刚好脱落时,测出吸盘、小桶和沙子的总质量为3.6kg,g取10N/kg。问:
(1)大气对吸盘的压力?
(2)此时大气压的测量值是多少?
【答案】(1)36N
(2)
【详解】(1)总重力
吸盘刚好脱落时,吸盘受力平衡,竖直向下的总重力与竖直向上的大气压力是一对平衡力,大小相等,因此大气对吸盘的压力
(2)此时大气压的测量值
19.小亮在研学活动中使用一款便携户外水壶(如图),壶身质量,底面积,装有的山泉水,水深15 cm。将水壶静置于水平石桌上,已知当地大气压为。取。求:
(1)水壶对水平石桌的压强;
(2)水对水壶底部的压强;
(3)若壶盖面积为,计算大气对壶盖的压力。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)水壶和水的总质量
水壶对水平石桌的压力等于总重力,
单位换算得水壶底面积
水壶对水平石桌的压强
(2)水的深度
水对水壶底部的压强
(3)壶盖面积
大气对壶盖的压力
20.我国自主研制的深水水下采油树,可在深海高压环境下正常工作,是深海油气开发的“咽喉”装备。已知:海水密度,,标准大气压。求:
(1)该采油树在1500m深的海水中工作,求此处海水产生的压强;
(2)若采油树与海水接触的有效受力面积,求海水对采油树的压力;
(3)若这种采油树最大能承受69MPa的压强:相当于多少个标准大气压?
【答案】(1)
(2)
(3)690
【详解】(1)1500m深处海水产生的压强
(2)海水对采油树的压力
(3)采油树最大能承受的压强为,用总压强除以单个标准大气压的压强,得到个数
即相当于690个标准大气压。
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8.1压力的作用效果
一、压强
1.压力:垂直作用在物体表面上的力叫压力(图一:水杯对桌面的压力,图二:木块对斜面的压力,图三:图钉对墙壁的压力)。
(1)压力并不都是由重力引起的(图三:图钉对墙壁的压力)。把物体放在桌面上,如果物体不受其它力作用,则压力F等于物体受到的重力G。
图一:水杯对桌面的压力竖直向下
图二:木块对斜面的压力垂直斜面向下
图三:图钉对墙壁的压力垂直墙壁向左
(2)固体可以大小、方向不变地传递压力。
2.压强:物体单位面积上受到的压力叫压强。
(1)压强是表示力的作用效果的物理量。
(2)压强公式:。其中,压强p的单位是帕斯卡(简称为帕),符号是Pa;压力F的单位是牛,符号是N;S是受力面积(是两物体的接触部分),单位是米2,符号是m2。
3.压强的利用
(1)增大压强:当受力面积不变时,增大压力;当压力不变时,减小受力面积;压力增大的同时减小受力面积都可以增大压强。如图四:墙钉、斧头、安全锤都是增大压强的例子。
2.减小压强:受力面积不变时,减小压力;压力不变时,增大受力面积;压力减小的同时增大受力面积都可以减小压强。如图五:铁轨、履带式推土机、大象的脚掌都是减小压强的例子。
图四:增大压强例子
图五:减小压强例子
一、填空题
1.如图,物体与竖直墙面的接触面积为,用30 N的力将重为200 N的物体压在墙上处于静止状态,则物体对墙的压强是____________,若增大对物体的压力F,物体受到的摩擦力将____________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
2.自行车的结构和使用涉及不少物理知识,要使自行车立即停止应捏紧刹车闸,这是通过增大___________的方法来增大摩擦;坐垫呈马鞍形,它能够增大坐垫与人体的___________从而减小臀部所受的压强,所以才会感到舒服;自行车在运动过程中受到的一切力都突然消失,自行车将___________(选填“静止”“做减速直线运动”或“做匀速直线运动”)。
3.随着冬季的来临,我国北方普遍出现降雪天气,当行人走过地面时,往往会在雪地上留下了深浅不同的脚印,说明他们对地面的______不同。在雪地行驶的车辆在轮胎上绑防滑链,这是通过增大______来增加摩擦力。
4.如图所示平放在水平地面上的砖,对地面的压强为;沿竖直方向(图中虚线)截去一半,剩下一半对地面的压强为,则______;将截取的一半放到另一半的上面,对地面的压强为,则______(以上均选填“”“”或“”)。
5.水平桌面上有一长方形木板,将木板从桌面推出的过程中(木板未从桌面掉落),木板对桌面的压力_______,压强_______(选填“变小”“不变”或“变大”)
6.一只圆台形状的实心物体,分别按如图甲、乙所示两种方式放置在水平桌面上,设圆台 两底面直径之比为1∶2,则圆台对桌面的压力F甲:F乙=____,圆台对桌面的压强p甲:p乙= ____。
7.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A、B对地面的压力之比为________,A、B的密度之比为________。
8.如图甲是手工制作布鞋鞋底的情境。从物理知识的角度来看,用针纳鞋底时,针尖做得很锋利是通过减小受力面积的方式___________对布的压强;在纳鞋底时,手指上戴有顶针(戴在手指上的一种工具,用金属或其他材料制成,上面有许多小窝儿,用来抵住针鼻儿),戴顶针是为了___________对手指的压强。每绣几针后,针就会发钝发涩,这个时候,图乙的老人就会拿着针鼻子(有孔的那一头)在头发上划几下,利用头发的油脂___________摩擦力。(均选填“减小”或“增大”)
9.中医是中华优秀传统文化的典型代表,如图所示为中医“针灸”的情景。针灸所用的“毫针”很细,是通过________的方式来增大压强,使针顺利刺入人体。针柄用铜丝缠绕呈螺旋状,主要是为了________(选填“增大”或“减小”)摩擦,便于实施捻转、提插。已知毫针针尖处横截面积为,穿刺力大小为0.2N,则穿刺瞬间产生的压强为________Pa。
10.如图所示,一个图钉帽的面积是,图钉尖的面积是,手指对钉帽的压力是,图钉尖对墙的压强为_____Pa。图钉尖做得很尖,是为了在压力一定时,通过_____达到增大压强的目的。
二、单选题
11.下列关于压力与压强的说法中正确的是( )
A.压力的方向一定是竖直向下的
B.压力的作用效果可以用受到压力的物体的弹性形变程度来反映
C.物体的重力越小,产生的压强也越小
D.物体的压力越大,产生的压强也越大
12.一只装有水的茶杯静止在水平桌面上,下列说法正确的是( )
A.茶杯受到的重力就是茶杯对桌面的压力
B.茶杯受到的重力和桌面对茶杯的支持力是一对相互作用力
C.茶杯受到的重力和茶杯对桌面的压力是一对平衡力
D.茶杯受到的支持力与茶杯对桌面的压力是一对相互作用力
13.下列对生活中物理现象的解释,正确的是( )
A.小轿车使用宽大的轮胎,是为了减小对地面的压力
B.三峡大坝的船闸利用连通器原理,使船顺利通过上下游
C.高压锅煮饭熟得快,是因为增大了气压,降低了水的沸点
D.用吸管喝饮料,是利用了嘴对饮料的吸力
14.如图所示,一个图钉帽的面积是0.8cm2,图钉尖的面积是,手指对图钉帽的压力是20N,图钉帽与手指完全接触,下列说法错误的是( )
A.图钉尖对墙的压强是
B.手指对图钉帽的压强是
C.图钉尖对墙的压力是20N
D.图钉帽的面积比较大,是为了减小图钉帽对手的压强
15.两个均匀实心正方体金属块A、B,单独放在水平地面对地面的压强分别为和,将他们叠放在水平地面上,如图所示,金属块B对地面的压强为,已知金属块A、B边长之比,,则下列说法正确的是( )
A.金属块A、B的重力之比为2∶1 B.金属块A、B底面积之比为9∶4
C.A、B对地面的压强 D.金属块A、B的密度之比为16∶27
16.一均匀物体放置在粗糙程度不变的水平桌面上,在水平推力的作用下向右做匀速直线运动,如图所示。在逐渐把物体推出桌面且不掉下(重心不超过桌边)的过程中,关于推力、桌面对物体的摩擦力和物体对桌面的压强的变化情况,下列说法正确的是( )
A.不变,变大,变大
B.变小,变小,变大
C.不变,不变,变大
D.变小,不变,不变
17.将均匀实心正方体甲、乙分别置于相同的海绵上,甲的棱长小于乙,观察到如图所示的现象。则关于甲、乙的一些物理量的大小关系下列说法正确的是( )
A.乙对海绵的压力较大 B.乙对海绵的压强较大
C.甲正方体的密度较小 D.甲正方体的质量较小
三、实验题
18.在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,小刚利用两个相同的木块和一块海绵,进行了如图所示的实验。
(1)实验中小刚是通过观察___________来比较压力作用效果的,这种科学探究方法是_________。
(2)比较甲、乙两图所示实验,能够得到的结论是:当压力一定时,__________越小,压力的作用效果越明显。
(3)若要探究“压力的作用效果与压力大小的关系”,应通过比较图__________所示实验。
(4)通过甲、丁两图,小刚得出压力的作用效果与受力面积无关,小刚的结论是错误的,这是因为____________。
(5)若将图丙中的海绵换成木板,木块对支持面的压强__________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【项目拓展】
(6)公共汽车上都配有逃生锤,遇到紧急情况时,乘客可以用逃生锤打破玻璃逃生,为了更容易打破玻璃,逃生锤外形应选图中的( )(填字母)。
A. B.
C. D.
19.在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验中,小陈同学用一块海绵、一张小桌子和一个砝码,做了如图所示的一系列实验,请注意观察、分析,并回答下列问题:
(1)实验中小陈通过比较海绵的凹陷程度来确定压力作用效果的大小,这种研究问题的方法叫_________法。
(2)分析比较图甲、乙的实验现象,乙图中小桌子上加砝码的目的是为了_________(选填“增大”或“减小”)压力大小;可以得出结论:当_________相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(3)分析比较图乙、丙的实验现象,丙图中小桌子倒放的目的是为了_________(选填“增大”或“减小”)受力面积大小;可以得出结论:当_________相同时,受力面积_________,压力的作用效果越明显。
20.如图所示,小月用矿泉水瓶和海绵等器材探究“压力的作用效果与哪些因素有关”实验。
(1)实验时,通过观察海绵的__________来比较矿泉水瓶对海绵的压力作用效果;
(2)观察图甲和乙得到的结论是:____________;下列实例中,应用该结论的是__________;
A.压路机碾子很重 B.汽车限重 C.螺丝帽下垫上垫圈
(3)在探究压力的作用效果与压力的关系时,小月进行乙、丙两次实验,发现两次的实验现象变化不明显,为了解决这个问题,以下可行的操作是__________;
A.将丙图矿泉水瓶中的水增加一些
B.将丙图矿泉水瓶中的水减少一些
C.将丙图与甲图进行比较
(4)若将矿泉水瓶放在石块上,如图丁所示。比较丁、甲两图,矿泉水瓶对石块和海绵的压强__________(填“相同”或“不相同”)。
四、计算题
21.下图所示的是一辆城市洒水车。洒水车自身质量为4t,储水罐装满可装6t水,洒水车有8个车轮,每个车轮与地面的接触面积是。(g取)
(1)洒水车装满水时受到的重力有多大?
(2)装满水后洒水车静止时对水平路面的压强有多大?
22.图是我国自主研发的四轮长航程极地漫游机器人,其质量为,履带与地面的总接触面积为,当机器人在水平冰面上匀速直线行驶时,阻力是总重的0.12倍。求:
(1)机器人受到的重力;
(2)机器人静止在水平冰面时对冰面的压强;
(3)机器人匀速直线行驶时受到的牵引力。
23.如图甲所示,质量分布均匀的实心正方体A、B放置在水平桌面上,分别沿水平方向在A、B的上表面切去一定高度,其剩余部分对桌面的压强p与切去的高度h的关系如图乙所示。现将正方体A、B均沿水平方向切去高度h0,其A、B剩余部分对桌面的压强之比为8∶15。求:
(1)实心正方体A的密度。
(2)实心正方体B的质量。
(3)切去的高度h0。
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8.3-8.4空气的“力量” 流体压强与流速关系
一、证明大气压强存在的实验
1.简单实验:
(1)塑料吸盘:把塑料吸盘中的空气排出一部分,塑料吸盘内外压强不等,塑料吸盘就能吸在光滑墙壁上。如果塑料吸盘戳个小孔,空气通过小孔,进入塑料吸盘和光滑的墙壁之间,吸盘便不能贴在光滑墙面上。
(2)悬空塑料管里的水:塑料管装满水,用硬纸片盖住管口倒置,塑料管中的水不会流出来。如果把塑料管的上方和大气相通,上、下压强相等,水就不能留在管中。
(3)用吸管吸饮料:如果把杯口密封,空气不能进入杯内,便无法不断的吸到饮料。大气压的作用使饮料进入口中。
2.大气压的存在: 以上实验说明大气压强确实存在,历史上证明大气压强存在的著名实验是马德堡半球实验。在大气内部的各个位置也存在着压强,这个压强叫做大气压强,简称大气压。
要点诠释:空气和液体一样,具有流动性,所以大气内部向各个方向都有压强。
二、大气压的测量
1.托里拆利实验
(1)实验过程:如图所示,在长约1m、一端封闭的玻璃管灌满水银,用手指堵住,然后倒插在水银槽中。放开手指,管内水银面下降到一定高度时就不再下降,这时管内外水银面高度差约760mm。
(2)实验是将大气压强转化为液体压强来进行测量的。如图所示,在管内外水银面交界处设想有一假想的液片,由于水银柱静止,液体受到管内水银柱产生的向下的压强与外界大气压相等,也就是大气压支持了管内大约760mm高的水银柱,大气压强跟760mm高的水银柱产生的压强相等。通常把这样大小的压强叫做标准大气压,用表示。
根据液体压强公式:。
(3)在托里拆利实验中,管内上方是真空,管内水银柱的高度只随外界大气压的变化而变化,和管的粗细、倾斜角度、管的长度及将玻璃管提起还是下压等因素无关,只与水银柱的竖直高度有关。
2.气压计
(1)气压计:测量大气压的仪器叫做气压计。
(2)常见的气压计:水银气压计、无液气压计,氧气瓶和灭火器上的气压计也是一种无液气压计。
3.大气压的变化
(1)大气压随高度的升高而减小。由于越向高空,空气越稀薄,空气的密度越小,由于大气层密度变化是不均匀的,因此压强随高度的变化也是不均匀的。在海拔2000m以内,大约每升高12m,大气压减小133Pa。
(2)天气的变化影响大气压。一般来说,晴天的气压比阴雨天的高。
4.大气压和水的沸点:水的沸点在标准大气压下是100℃,随着大气压的减小,水的沸点会降低。
要点诠释:
1.单位:国际单位是帕斯卡(Pa)。
2.托里拆利实验中,如果玻璃管中有部分空气,测量的大气压值比实际值偏小;如果实验中用水代替水银,需要约10m长的玻璃管。
3.水银气压计的测量结果较准确,但携带不方便。实际应用中经常使用金属盒气压计,也叫无液气压计,它的主要部分是波纹真空金属盒。气压变化时,金属盒的厚度会发生变化,传动装置将这种变化转变为指针的偏转,指示出气压的大小。
三、流体压强与流速的关系
1.探究流体压强与流速的关系:
(1)对着两张平行放置的纸的中间吹气,使得两张纸中间的气流速度增大,这时两张纸外侧的气流速度相对较小,两张纸会向中间靠拢,这说明纸两侧的空气对纸的压力大于纸中间空气对纸的压力,可见空气流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
(2)将两只小船放入水盘中,用水管向两船中间冲水,两船向中间靠拢,这说明船两侧的水对船的压力大于船中间的水对船的压力,可见液体流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
2.生活中的应用:等车的时候人要站在安全线以外;汽车的整体形状类似飞机机翼,有助于减小汽车对地面的压力;鼠洞的通风系统;乒乓球的上旋和下旋等。又如航海规定两艘轮船不能同向航行时靠得太近,否则容易造成事故。
3.流体压强和流速的关系:流体流动时,流速越大的位置压强越小,流速越小的位置压强越大。
4.飞机的升力
(1)机翼的形状:飞机的机翼一般做成上凸下平的形状,机翼的形状决定机翼上下表面空气流动的速度,从机翼横截面的形状可知,其上方弯曲,下方近似于直线、飞机飞行时,空气与机翼发生相对运动,由于机翼上方的空气要比下方的空气运行的路程长,所以机翼上方的空气流动比下方要快。
(2)升力产生的原因
从机翼上方流流通过的路程长,速度大,它对机翼上表面的压强较小;机翼下方气流通过的路程较短,速度小,它对机翼下表面的压强较大。这样,机翼上、下表面就存在着压强差,因而有压力差,这就是产生升力的原因。
一、填空题
1.小亮同学在物理实验室利用托里拆利实验测量大气压强的值,实验时他没有将玻璃管竖直放置,而是稍稍倾斜了,如图所示,则此时当地大气压强________一个标准的大气压强;如果现在该实验室做“观察水沸腾”的实验,测得水的沸点将______(两空均选填“高于”、“等于”或“低于”)100℃。
2.如图所示在玻璃瓶内装入适量水塞入瓶塞,并插入一根细管,从管子上端吹入少量气体,使瓶内气体压强___________(选填“大于”“小于”或“等于”)大气压强,可以用来观察大气压随高度的变化;当将此装置从一楼拿到二十楼时玻璃管中的水柱会___________(选填“升高”或“下降”)一些。
3.护士给病人输液时,药水瓶上插着两根管,一根给病人输液,另一根通过瓶盖扎进瓶内药水中,如图所示。这根“闲置”管是为了___________(填“利用”或“不利用”)大气压强。由于针头较细,为确保药液的流速,需要将药水袋提升到相对针管一般不低于1.3m的高度,由此推算针管处受到的液体压强为___________Pa。(g=10N/kg,ρ药=ρ水)
4.一艘船从上游高海拔河段驶往下游低海拔河段。船桨在工作过程中向后推水,船却向前,原因是力的作用是_____________;当轮船到达下游后,该处的大气压强与上游相比________(选填“更大”,“更小”或“不变”)。
5.小科将一根两端开口画有刻度的细玻璃管,穿过橡皮塞插入带颜色的水中,再从管子上端吹入少量气体,就制成了一个如图所示的简易气压计,当小科把此装置从山脚带到山顶时,发现玻璃管内液面_____(选填“升高”“不变”或“降低”),水对容器底的压强_____(选填“变小”“不变”或“变大”)。
6.小鸣同学在物理实验室利用托里拆利实验测量大气压强的值,实验时他没有将玻璃管竖直放置,而是稍稍倾斜了,如图所示,则此时大气压强等于______mm水银柱产生的压强;若小鸣把该实验移到当地的高山上去做,则测得的大气压值_____ (选填“变大”“变小”或“不变”),水的沸点也会_______(选填“升高”“不变”或“降低”)。
7.运-20是我国研究制造的新一代军用大型运输机,如图甲所示。图乙是机翼的横截面的大致形状,机翼这种特殊形状,使得其上方气体流速较__________,因而机翼下方气体的压强较__________。
8.如图所示,运-20军用运输机静止时轮胎对跑道的压强为p1,在机场跑道高速滑行时轮胎对跑道的压强为p2,则p1______p2(选填“>”、“<”或“=”);空投物资后,飞机的惯性与空投前相比,其变化情况是______。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
9.春节期间,小明和父母乘飞机去上海旅游,在飞机飞行过程中,座位上的小明相对于窗外的机翼是________(选填“静止”或“运动”)的;机翼________方(选填“上”或“下”)的空气流速快,压强小,因此获得了向上的升力。
10.如图所示,阀门关闭时,、两竖直细玻璃管中的液面高度相同。打开阀门,待水流稳定后,管下端的水流速度________(选填“大于”、“小于”或“等于”)管下端的水流速度,所以管下端的水压较________(选填“大”或“小”),管中的液面较________(选填“高”或“低”)。
二、单选题
11.如图所示、火车站台边缘处标有一条黄色安全线,旅客必须站在安全黄线以外的位置候车,其原因是火车进站时车体附近空气( )
A.流速大,压强大 B.流速小,压强小
C.流速大,压强小 D.流速小,压强大
12.近年来,我国科技成就让世人瞩目,“嫦娥”探月、“蛟龙”入海、中国高铁、“天舟一号”、国产大飞机C919……一大批对国民经济和社会发展有重大影响的标志性成果不断涌现。下列说法中正确的是( )
A.高铁列车因为速度快所以惯性大
B.“天舟一号”发射上升的过程中,受到平衡力的作用
C.绕月飞行的“嫦娥”,运动状态不断发生变化
D.国产大飞机能够起飞,是因为受到大气压力的作用
13.生活处处皆物理,大量的神奇现象都与物理学有着千丝万缕的关系。在我国古代,很多诗人都将他们观察到的有趣场景用诗词记录了下来。下列诗句中,所反映的物理现象与另外三句不同的是( )
A.清风不识字,何故乱翻书
B.八月秋高风怒号,卷我屋上三重茅
C.飞流直下三千尺,疑是银河落九天
D.长风万里送秋雁,对此可以酣高楼
14.大气压与我们的生活息息相关,以下事例中,利用大气压的是( )
A.使用注射器注射药液 B.利用高压锅做饭
C.使用活塞式抽水机抽水 D.跑车尾翼的设计
15.下列现象或事例中,没有利用“流体压强与流速的关系”的是( )
A.纸向中间靠拢 B.四旋翼无人机升空
C.A管中水柱升高 D.飞机升起
16.如图是自制气压计,拿着它乘电梯从一楼上升到十六楼,管内水面会( )
A.降低 B.升高 C.不变 D.不确定
17.如图,这是测大气压值的实验,下列有关说法正确的是( )
A.此时大气压强等于760mm高水银柱产生的压强
B.将玻璃管稍倾斜一点,管内水银柱的长度将不变
C.测量时如果管内混有少量空气,则测量结果将偏小
D.将它从山下移到山上,管内外水银面的高度差将变大
三、计算题
18.用如图所示装置粗略测量大气压的值。把吸盘用力压在玻璃上排出吸盘内的空气,吸盘压在玻璃上的面积为,轻轻向挂在吸盘下的小桶内加沙子。吸盘刚好脱落时,测出吸盘、小桶和沙子的总质量为3.6kg,g取10N/kg。问:
(1)大气对吸盘的压力?
(2)此时大气压的测量值是多少?
19.小亮在研学活动中使用一款便携户外水壶(如图),壶身质量,底面积,装有的山泉水,水深15 cm。将水壶静置于水平石桌上,已知当地大气压为。取。求:
(1)水壶对水平石桌的压强;
(2)水对水壶底部的压强;
(3)若壶盖面积为,计算大气对壶盖的压力。
20.我国自主研制的深水水下采油树,可在深海高压环境下正常工作,是深海油气开发的“咽喉”装备。已知:海水密度,,标准大气压。求:
(1)该采油树在1500m深的海水中工作,求此处海水产生的压强;
(2)若采油树与海水接触的有效受力面积,求海水对采油树的压力;
(3)若这种采油树最大能承受69MPa的压强:相当于多少个标准大气压?
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