专题10 压强 讲义 2027年中考物理一轮复习题型精讲练
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内容正文:
专题10 压强
【基础回顾】
知识点一 压强
一、 压力
1、压力:垂直作用在物体表面的力叫压力。
2、产生条件:物体之间相互接触且相互挤压。
3、压力的方向:与受力物体表面垂直并指向受压的物体。
4、作用点:在被压物体的接触面上。
5、压力的作用效果:使物体发生形变。
6、压力与重力的关系
压力并不都是由重力产生的,因此压力的大小并不一定与重力大小相等,有时甚至无关。
二、 压强
(1) 探究影响压力作用效果的因素
1、实验器材:形变显著的物体(如海绵、沙子等)、压力小桌、砝码。
2、实验方法
(1)控制变量法:分别控制压力和受力面积两个变量。
(2)转换法:压力的作用效果通过海绵的凹陷程度来体现。
3、实验现象和结论
(1)甲、乙两次实验,受力面积相同,乙图中压力大于甲,乙图中海绵的凹陷程度大于甲,可得结论:在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(2)乙、丙两次实验,压力大小相同,丙图中的受力面积大,海绵的凹陷程度很小,故可以得出结论:在压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
4、实验出题点
(1)实验中选择海绵而不选择木板的原因是海绵易发生形变,实验现象明显,而木板不易发生形变,实验现象不明显。实验中可以用沙子、橡皮泥等代替海绵。
(2)将砖块沿虚线切去左边一小块,不能验证压力的作用效果是否与受力面积有关。原因是:没有控制压力相等。
(2) 压强
1、定义:物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强。压强是表示压力的作用效果的物理量。
2、公式:。其中,p表示压强,F表示压力,S表示受力面积。
3、单位:国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,简称帕,符号Pa。1 Pa=1 N/m2。
4、公式的理解
(1)是压强的定义公式,适用于所有物体间压强的计算。
(2)式中S为“受力面积”,指两个物体间实际接触的面积。
(3)式中F为“压力”,计算时注意区分重力与压力。
(3) 增大或减小压强的方法
1、增大压强
(1)压力一定,减小受力面积:刀口打磨得很锋利、图钉的前端做得很尖、滑冰鞋的底部安装冰刀、蚊子尖尖的口器、破窗锤的锤头做成锥状等。
(2)受力面积一定,增大压力:压路机的碾子质量很大、液压机等。
(3)增大压力的同时减小受力面积:用铁锤钉钉子、用斧子砍木头、用力按图钉帽等。
2、减小压强
(1)压力一定,增大受力面积:书包的背带较宽、坦克安装履带、铁轨铺在枕木上、骆驼有宽大的脚掌、载重汽车的车轮又宽又多等。
(2)受力面积一定,减小压力:现代建筑广泛采用空心砖、中空的石柱、道路上禁止超载等。
(3)减小压力的同时增大受力面积:人在冰面上行走发现有破冰危险时、丢掉负重且改为匍匐行进。
知识点二 液体的压强
一、 液体压强的特点
1、液体压强的产生原因
由于液体受到重力作用,并且具有流动性,因此,液体对容器底部和侧壁都有压强。
2、压强计
(1)构造
(2)作用:测量液体内部的压强。
(3)原理:放在液体里的探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变,U形管左右两侧液面产生的高度差的大小反映了橡皮膜所受压强的大小,液面的高度差越大,压强越大。
(4)压强计的使用
①使用前,检查装置气密性,方法是用手轻按橡皮膜,观察压强计U形管两侧液面的高度差是否发生变化,如果变化,说明不漏气;如果不变,说明漏气,则要查出原因,加以修整。
②当压强计的橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面应该是相平的,若出现高度差,需要将橡皮管取下重新安装。
3、探究液体内部压强特点
(1)控制探头在液体中的深度、液体密度相同,改变探头的方向。现象:U形管两侧液面的高度差不变。
(2)控制液体的密度探头的方向相同,增大探头在液体中的深度。现象:U形管两侧液面的高度差变大。
(3)控制探头的方向深度相同,增大液体的密度。现象:U形管两侧液面的高度差变大。
4、液体压强的特点
(1)液体内部向各个方向都有压强;在液体内部的同一深度处,向各个方向的压强都相等。
(2)同一液体深度越深,压强越大。
(3)液体内部压强的大小还跟液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
二、 液体压强的大小
1、公式:。ρ表示液体的密度,单位为kg/m3,h表示液体的深度,单位为米(m),g为常数,大小为9.8N/kg,p表示液体在深度为h处的压强,单位为帕(Pa)。
2、公式的注意事项
公式适用于静止液体,不适用于流动的液体。当求放在水平面上的均匀柱体对平面的压强时可以借用此公式。
3、应用:深海潜水时穿抗压服、水坝修得上窄下宽等。
三、 连通器
1、定义:上端开口、下端连通的容器。
2、特点:连通器里的同种液体不流动时,各部分中的液面总保持相平。
3、应用:茶壶、下水管道中的U形水管、地漏、船闸、锅炉水位计等。
知识点三 大气压强
一、 大气压强的存在
1、大气压强:大气对浸在它里面的物体产生的压强叫大气压强,简称大气压。
2、产生原因:大气受到重力作用,且具有流动性。
3、特点
在大气层内部向各个方向都有压强,且在同一高度向各个方向的压强大小相等。
4、历史上证明大气压存在的著名实验:马德堡半球实验。
5、大气压在生活中的应用实例:用吸管喝饮料、吸盘挂钩、拔罐、活塞式抽水机等。
二、 大气压的测量
1、托里拆利实验
(1)取一根一端开口、一端封闭的长约1米的玻璃管,往里面注满水银,用手指堵住管口。将开口一端朝下,浸没在水银中,且将玻璃管竖直放置,移开手指,管内水银柱下降到一定高度时不再下降。用刻度尺测出管内外水银面的高度差约为760 mm,即可计算大气压的值。通常把这样大小的大气压叫做标准大气压。
如果玻璃管倾斜,进入到玻璃管内水银的长度会变大,但是水银柱的竖直高度不变。
(2)实验考向
①水银柱的高度:水银柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差,不是指管倾斜时水银柱的长度。管内水银柱的高度只随外界大气压的变化而变化,而与管的粗细、长度、形状、插入水银中的深度都无关。所以改用粗一些或细一些的玻璃管不会影响结果。
②若玻璃管内混入少量空气,由于这部分空气也有压强,管内外水银面高度差会变小,导致测得的大气压强偏小。
2、标准大气压
(1)通常把760mm高的水银柱产生的压强叫做标准大气压,用字母p0表示。
(2)大小:p0=1.013×105pa。粗略计算时,p0=1×105pa。
3、自制气压计
取一个装入适量带色的瓶子,再取一根两端开口的细玻璃管,在它上面画上刻度,穿过橡皮塞插入水中。从管的上端吹入少量气体,使瓶内气体压强大于大气压,水沿玻璃管上升到瓶口以上。外界大气压增大,玻璃管内水柱变低。
三、 大气压强的变化规律
1、大气压与高度的关系
大气压随高度增加而减小。在海拔3000m以内,每升高10m,大气压大约减小100pa。
2、大气压与天气、季节的关系
晴天的大气压比阴雨天的高;冬天的大气压比夏天的高。
3、水的沸点与大气压的关系
气压越大,水的沸点越高;气压越小,水的沸点越低。
知识点四 流体压强与流速的关系
一、 流体压强与流速的关系
1、流体:具有流动性的液体和气体统称为流体。
2、流体压强与流速的关系:在流体中,流速大的位置压强小,流速小的位置压强大。
3、生活实例
窗外有风吹过,窗帘向窗外飘;火车站台上设有安全线;家用吸尘器打扫微小灰尘;两艘船不能并排行驶;踢足球时的“香蕉球”。
二、 飞机的升力
1、机翼示意图
2、原理
机翼的形状是上凸下平的。当飞机高速行驶时,机翼与周围的空气发生相对运动,迎面而来的气流被机翼分成上、下两部分。机翼上方气流的速度较大,下方气流的速度较小。所以机翼下方气流的压强大于上方气流的压强,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。
【特别提醒】
1. 压力与压强的关系
(1)压力是产生压强的必要条件,没有压力就没有压强;压强是表示压力作用效果的物理量。
(2)压强在数值上等于压力大小与受力面积的比值。不能认为压力越大,压强就一定越大;同样,压强越大,压力也不一定越大。
2. 对受力面积S的理解
受力面积S指的是两个物体间相互接触的最小的那部分面积,如图,A对B的压强受力面积为SA。
3. 液体“深度”的判断
在液体压强公式中h表示深度,指从液体中某点到自由液面的距离。判断出h的大小是计算液体压强的关键。液体深度是指液体中被研究的点到液体自由液面(与大气连通的液面)的竖直距离。
如图,A、B、C、D、E各点的深度分别为:30cm、40cm、50cm、40cm、20 cm。
4. 对连通器的理解
(1)连通器各部分中的液面高度相平的条件:一是连通器中装有同种液体;二是液体不流动。若连通器里装有不同种液体,则液体静止时,液面高度不一定相同。
(2)连通器中各部分液面高度相同,与各部分的粗细和形状等没有关系。
5. 大气压强的应用
(1)护士给病人打针不是利用大气压强;(2)注射器吸取药液是利用大气压强;(3)用高压锅做饭是利用沸点与气压的关,不是利用大气压强。
【解题方法总结】
1. 圆柱体压强的计算方法
对于满足(1)密度均匀、形状规则的实心柱体(圆柱体或棱柱体);(2)物体被放在水平面上,且受力面积等于物体的底面积;(3)水平面受到的压力等于物体所受的重力。这样的柱体,可以用计算压强。
2. 叠加物体压强的计算方法
如图所示,A、B两物体叠加后放在水平面上,求水平面受到的压强时,物体对水平面的压力F=GA+GB,水平面的受力面积为下面物体的底面积。如图,,。
3. 公式与的区别与联系
压强定义式
液体压强计算公式
区别
适用范围
适用于所有情况下压强的计算
常用来计算液体的压强,和质量分布均匀的柱体
决定因素
压力和受力面积
液体的密度和深度
联系
液体压强公式是通过压强定义式结合液体的特点推导出来的,是压强定义式的特殊形式
4. 液体对不同容器底的压力与重力的关系
直壁形
上窄下宽
上宽下窄
图示
液体对容器底的压力与重力的关系
5. 判定流体流速的大小的方法
(1)流体在相同时间内通过的路程越长,流体的流速越大;
(2)在单位时间内通过管道横截面的流体的体积相同时,管道的横截面积越小,流体的流速越大;
(2)在水平面上高速运动的物体(如高速运动的列车)周围,离物体越近流体的流速越大。
【题型精讲练】
题型1 固体压强相关分析与计算
【例题精讲】
【例1】(26-27九年级上·重庆万州·阶段检测)如图所示,小渝将蛋糕平放在水平放置的盘子里,假设蛋糕是质量分布均匀的圆柱体,竖直切去蛋糕的四分之一后,剩余蛋糕对盘子的压力与压强说法正确的是( )
A.压力与压强都不变
B.压力与压强都变为原来的四分之一
C.压力与压强都变为原来的四分之三
D.压力变为原来的四分之三,但压强不变
【答案】D
【详解】水平面上物体对支撑面的压力等于自身重力。蛋糕质量分布均匀,竖直切去后,剩余蛋糕的质量变为原来的,剩余蛋糕的重力也变为原来的,因此剩余蛋糕对盘子的压力变为原来的四分之三。压强公式为,切去后,剩余蛋糕和盘子的受力面积也变为原来的,新压强
因此蛋糕对盘子的压强保持不变,故选D。
【例2】(2022·重庆A·中考真题)A、B两个质量均匀的正方体放在水平地面上如图甲所示,B的边长是A的2倍。将A沿竖直方向切去宽为L的部分,把切去部分叠放在B上,B对地面的压强与L的变化关系如图乙所示。切割后,A剩余部分对地的压强为,则以下分析正确的是( )。
A. B的重力是50N B. L=2.5cm时,
C. B的底面积为 D. A切去一半后,
【答案】B。
【详解】AC.由图乙可知,L的长度最大为10cm,根据题意可得,物体A的边长为10cm,所以物体B的边长为20cm,可求出B的底面积为400cm2,当L=0时,物体A还没有被切割,此时
根据压强公式可得
因为B放在水平地面上,可得B的重力为
故AC错误;
B.由图乙可知,当L=10cm时,说明A全部叠放在B上,此时B对地面的压强为
根据压强公式可得
因为B放在水平地面上且,可求出A的重力为
当L=2.5cm时,根据压强公式,可求出物体B对地面的压强
此时物体A对地面的压强
可得
故B正确;
D.A切去一半后,即L=5cm时,根据压强公式,可求出物体A对地面的压强
故D错误。故选B。
【例3】(26-27九年级上·辽宁鞍山·阶段检测)A、B两个均匀实心柱体单独放置在水平地面上如图甲、乙所示,A的高为5cm,底面积为20cm2,B的底面积为50cm2,已知A的密度2×103kg/m3,则甲图中A对地面的压强为___________Pa;若按图丙的方式放置时,B对A的压强为5.0×103Pa,则图乙中B对地面的压强为___________ Pa(g取10N/kg)。
【答案】
【详解】水平面上的均匀实心柱体,对地面的压强
甲图中A对地面的压强
因丙图中B对A的压力等于B的重力,受力面积为A的底面积,故B的重力
因乙图中B对地面的压力等于B的重力,受力面积为B的底面积,故乙图中B对地面的压强
【基础巩固练】
【变式训练1】(26-27九年级上·重庆万州·阶段检测)如图甲所示,一质地均匀的长方体物块放在水平地面上,现将物块切去一部分,剩余部分如图乙所示,此时物块对地面的压强为;将图乙中的物块倒置后如图丙所示,此时物块对地面的压强为1500 Pa、则图甲中物块对水平地面的压强为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由切后乙、丙物体对水平地面的压强大小,得出切后乙、丙接触面的关系是解题的关键。
【详解】设图乙中物块的重力为,乙图中物块与地面的接触面积为,丙图倒置后接触面积为。乙图对地面的压力
丙图对地面压力
又因为乙、丙是同一个物体且均水平放置,物体对地面的压力
即
解得。将乙、丙两图组装成一组合长方体,则长方体对水平地面的压力,组合长方体与水平地面的受力面积
则长方体对地面的压强
组合长方体与原来甲的密度和高度相同,由于均匀长方体对水平地面的压强
则组合长方体对水平地面的压强就等于切前甲对水平地面的压强,即1200Pa,故选B。
【变式训练2】(2022·湖南郴州·中考真题)一个质量分布均匀的立方体,静止在水平地面上。沿图中虚线将其分割成体积相等的a、b两部分,并取走a部分。剩下的b部分(未倾倒)对水平地面产生的压强最大的是( )。
A. B. C. D.
【答案】D。
【详解】将正方体分割成体积相等的a、b两部分,并取走a部分。剩下的b部分的体积相等。因为正方体质量分布均匀,故剩下b部分的质量、重力都相等,则剩下b部分对水平地面的压力(等于剩余部分的重力)相等,由可知,压力一定时,受力面积越小,压强越大,题中D图剩下b部分的受力面积最小,则D图中剩下的b部分(未倾倒)对水平地面产生的压强最大,故ABC不符合题意,D符合题意。故选D。
【变式训练3】(2022·广西河池·中考真题)2022年4月16日,神舟十三号返回舱顺利返回,17年来第一次实现返回舱直立着陆(如图)。已知返回舱的总质量约为,返回舱着陆后与水平地面的接触面积约为3m2。求:
(1)返回舱对水平地面的压力;
(2)返回舱对水平地面的压强。
【答案】(1);(2)
【详解】解:(1)返回舱对水平地面的压力等于自身的重力,即
(2)返回舱对水平地面的压强为
答:(1)返回舱对水平地面的压力为;
(2)返回舱对水平地面的压强为。
【能力提升练】
【提升练1】(26-27九年级上·重庆·开学考试)如图所示,一柱状鱼缸(缸底有小石子)放在水平地面上,其内圆底面积为。鱼缸内无水时,鱼缸对水平地面的压强为;在鱼缸内加入质量为的水后鱼缸对水平地面的压强为;在鱼缸内再放入几条鱼后,鱼缸对水平地面的压强为。,下列说法正确的是( )
A.鱼缸内无水时,鱼缸(含缸底小石子)的质量为
B.加入质量为的水,鱼缸对水平地面增加的压强为
C.鱼缸外圆底面积为
D.在鱼缸内放入几条鱼后,水对缸底的某一小石子增加的压强为
【答案】D
【详解】ABC.加入水后鱼缸对地面增加的压强
水的重力
鱼缸外圆底面积
鱼缸内无水时,鱼缸重力
则鱼缸质量,故ABC错误。
D.放入鱼后鱼缸对地面增加的压强
鱼缸对地面增加的压力等于鱼的重力,则鱼的重力
柱状鱼缸中,水对缸底增加的压力等于鱼的重力,即
则水对缸底增加的压强
水对缸底小石子增加的压强等于水对缸底增加的压强,为,故D正确。
故选D。
【提升练2】(2022·江苏苏州·中考真题)小明在参观苏州市御窑金砖博物馆时,从解说员的讲解中得知某块金砖的长、宽、高分别为70cm、70cm、10cm,金砖的密度为2.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)金砖的重力G;
(2)若重490N的小明站在如图所示的金砖上,金砖对水平地面的压强p。
【答案】(1)980N;(2)。
【详解】(1)金砖的体积V砖=0.7m×0.7m×0.1m=0.049m3
金砖的质量m砖=ρV=2.0×103kg/m3×0.049m3=98kg
金砖的重力G砖=mg=98kg×10N/kg=980N
(2)金砖的底面积S=0.7m×0.7m=0.49m2
金砖对水平地面的压强
答:(1)金砖的重力是980N;(2)若重490N的小明站在如图所示的金砖上,金砖对水平地面的压强是3×103Pa。
【提升练3】(26-27九年级上·上海浦东新·阶段检测)如图所示是我国自主研发的四轮长航程极地漫游机器人。机器人(包括四条履带)总质量为,每条履带与地面的接触面积为。(取)
(1)求该机器人在水平冰面匀速行驶时,它对冰面的压力;
(2)若南极某处冰面能承受的压强为,通过计算说明该机器人能否通过该冰面;
(3)(多选)为了减小机器人对冰面的压强,下列方法中可行的是________。
A.减小机器人的履带宽度 B.增加机器人的履带宽度
C.用密度更小的材料制作机器人 D.用密度更大的材料制作机器人
(4)假设该机器人使用四冲程内燃机,其中________(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)冲程是给机器人提供动力的。图2是该发动机的能量流向图,则其完全燃烧的汽油能够释放________J的能量,输出的有用功为________J。()
【答案】(1)7840N
(2)不能
(3)BC
(4) 丙
【详解】(1)机器人在水平冰面行驶时,对冰面的压力等于自身总重力
(2)四轮履带总接触面积
机器人对冰面的压强
已知冰面能承受的最大压强为,因为,所以该机器人不能通过该冰面。
(3)A.减小履带宽度,会减小受力面积,压强增大,故A错误;
B.增加履带宽度,增大受力面积,压力不变时压强减小,故B正确;
C.用密度更小的材料制作机器人,在体积不变时总质量更小,总重力更小、对冰面压力更小,受力面积不变时压强减小,故C正确;
D.用密度更大的材料制作机器人,会增大总质量、增大压力,压强增大,故D错误。
故选BC。
(4)四冲程中,做功冲程将内能转化为机械能,为机器人提供动力,对应图1的丙图(火花塞点火,两气门关闭,活塞向下运动,是做功冲程)。
0.2kg汽油完全燃烧释放的总能量
由能量流向图,有用功的占比为
因此输出的有用功
题型2 探究影响压力作用效果的因素
【例题精讲】
【例1】(2026·湖北武汉·模拟预测)某同学利用如图所示的装置完成压力和受力面积对海绵形变的影响实验。下列说法正确的是( )
A.海绵受力发生形变,说明力可以改变物体的运动状态
B.图乙中小桌对海绵的压力与海绵对小桌的支持力是一对相互作用力
C.甲、丙两次实验可得出海绵形变程度与受力面积有关
D.交通管理部门限定每个车轴平均承载的质量,利用了乙、丙两次实验的结论
【答案】B
【详解】A.海绵受力发生形变,说明力可以改变物体的形状,不是运动状态,故A错误;
B.相互作用力的特点是:两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线,分别作用在两个相互作用的物体上;小桌对海绵的压力和海绵对小桌的支持力,符合相互作用力的条件,故B正确;
C.探究海绵形变与受力面积的关系,需要控制压力大小相同;甲和丙两次实验中,压力大小、受力面积都不相同,没有控制变量,无法得出结论,故C错误;
D.限定车轴平均承载的质量,是在受力面积一定时,通过限制压力来减小压强,对应的是甲、乙实验,受力面积相同,压力不同的结论;乙、丙探究的是压力相同时,压强和受力面积的关系,故D错误。
故选B。
【例2】(2026·湖北武汉·模拟预测)如图所示,在探究压力和受力面积对海绵形变的影响实验中,下列说法正确的是( )
A.对比甲、乙两图,可以探究海绵的形变情况与受力面积的关系
B.乙、丙得出的结论可以解释载重很大的平板货车需增加车轴数量来减小对路面的压强
C.乙图中海绵对小桌的支持力和钩码对小桌的压力是一对平衡力
D.丙图中小桌对海绵的压力作用效果要比海绵对小桌的压力作用效果更明显
【答案】B
【详解】A.根据甲乙对比可知,受力面积相同,乙图中压力较大,海绵的凹陷程度越大,该实验是探究海绵的形变情况与压力大小的关系,故A错误;
B.乙、丙两实验中可知,当压力一定时,受力面积越大,压强越小;载重很大的平板货车需增加车轴数量,通过增大受力面积来减小对路面的压强,故B正确;
C.乙图中小桌静止时,海绵对小桌的支持力大小等于小桌重力与砝码重力的和,钩码对小桌的压力大小等于钩码的重力,两个力大小不相等,不是一对平衡力,故C错误;
D.丙图中小桌对海绵的压力和海绵对小桌的压力是一对相互作用力,大小相等,受力面积也相同,因此压力的作用效果相同,故D错误。
故选B。
【例3】(2026·四川成都·二模)如图所示,涛涛利用一支尖头铅笔体验“压力作用效果与受力面积的关系”,为完成实验,他需控制压力相等,为此他应将铅笔如图 ____________ (选填“1”或“2”)放置,此实验中两个手指对铅笔的压力属于 ____________ (选填“平衡力”或“相互作用力”)。
【答案】 1 平衡力
【详解】为完成“压力作用效果与受力面积的关系”实验,需控制压力大小相等,仅改变受力面积。由图可知,1中两手指受到的压力相同,2中因铅笔的重力作用,两手指受到的压力大小不同,为完成实验,他应将铅笔如图1放置;因铅笔处于静止状态,故此实验中两个手指对铅笔的压力,大小相等、方向相反、作用在同一物体(铅笔)上、且作用在同一直线上,属于平衡力。
【基础巩固练】
【变式训练1】(26-27九年级上·黑龙江大庆·开学考试)同学们梳理了教材中与压强知识相关的实验,如图所示,其中分析正确的是( )
A.甲图实验,装有水的瓶子竖放在海绵上,瓶中水越少,海绵凹陷越明显
B.乙图实验,当压强计的探头在水中深度逐渐增大时,U形管两边液面高度差不变
C.丙图实验,测出拉开吸盘时大气对吸盘的压力和吸盘的面积,可估测大气压强的值
D.丁图实验,向外拉活塞,试管内停止沸腾的水再次沸腾,可知气压减小,水的沸点升高
【答案】C
【详解】A.瓶中水越少,总重力G越小,对海绵压力 越小,受力面积S不变,由 可知压强 越小,海绵凹陷越不明显,故A错误;
B.探头在水中深度 逐渐增大,由可知液体压强增大,U形管两边液面高度差变大,故B错误;
C.测出拉开吸盘时大气对吸盘的压力和吸盘的面积S,由可估测大气压强的值,故C正确;
D.向外拉活塞,试管内气压 减小,水的沸点降低,停止沸腾的水再次沸腾,故D错误。
故选C。
【变式训练2】(2022·湖北·武汉市蔡甸区幸福路中学九年级阶段练习)如图是某同学在探究压力作用的效果跟哪些因素有关的实验过程,下列说法中正确的是( )
A.该实验通过海绵的凹陷程度来反映小桌对海绵压力的大小
B.乙图中小桌对海绵的压力大于丙图中小桌对海绵的压力
C.乙图中小桌静止时,小桌所受的重力和海绵对小桌的支持力是一对平衡力
D.丙图中砝码对小桌压强可能大于小桌对海绵压强
【答案】D
【详解】A.该实验通过海绵的凹陷程度来反映小桌对海绵压力的作用效果的,而不是压力的大小,故A错误;
B.由图乙和图丙可知,两组实验中小桌对海绵的压力都相同,故B错误;
C.乙图中小桌静止时, 海绵对小桌的支持力大小
作用在同一物体,同一条直线,大小相等,方向相反的力是一对平衡力;小桌所受的重力小于海绵对小桌的支持力,二者不是一对平衡力,故C错误;D.由可知,当砝码对小桌的压力和其受力面积之比更大时,砝码对小桌压强会大于小桌对海绵压强,故D正确。
故选D。
【变式训练3】(2026·广西河池·二模)如图所示,用手压铅笔,大拇指和食指受到的压力大小__________,明显感觉与笔尖接触的食指更疼,说明压力的作用效果与__________有关。
【答案】 相等 受力面积
【详解】[1]铅笔处于静止状态,根据二力平衡和力的作用是相互的: 大拇指对铅笔的压力与食指对铅笔的压力是一对平衡力,大小相等; 而铅笔对大拇指的压力、铅笔对食指的压力,分别与大拇指 / 食指对铅笔的压力是相互作用力,大小也相等。
[2]食指接触的是笔尖,受力面积小;大拇指接触的是笔尾,受力面积大。 两者压力大小相同,但受力面积不同,食指更疼,说明压力的作用效果不同。 因此,压力的作用效果与受力面积有关。
【能力提升练】
【提升练1】(2022·福建泉州·八年级期末)甲、乙两位同学到海边游玩,两人站在海边的沙滩上,在沙滩上留下了深浅相同的脚印,如图所示,下列说法正确的是( )
A.脚印大的人对沙滩的压强一定大 B.脚印小的人对沙滩的压强一定大
C.他们对沙滩的压力一定相等 D.脚印大的人质量一定大
【答案】D
【详解】AB.脚印的深浅相同,说明压力产生的效果相同,所以两人对沙滩的压强一定相同,故AB错误;
CD.压强相同的情况下,大脚印的面积大,小脚印的面积小,根据压强的定义式可得,对沙滩的压力表示为,可知大脚印对沙滩的压力大,在水平面上人对沙滩的压力等于人的重力,所以脚印大的人重力大,质量一定大,故C错误,D正确。
故选D。
【提升练2】(25-26八年级下·四川成都·期末)生活中许多看似无用的废弃物品都可以变废为宝,成为我们物理实验的器材。将装满水的塑料瓶先后正放、倒放在相同的海绵上(如图甲、乙),观察到海绵形变程度不同,说明压力的作用效果与_______有关,甲中瓶底部受到的液体压强为,乙中瓶盖底部受到液体压强为,则_______(选填“”、“”或“”)。
【答案】 受力面积 =
【详解】同一个装满水的塑料瓶,正放、倒放时对海绵的压力都等于瓶和水的总重力,压力大小相同,只有受力面积不同,海绵形变程度不同,因此说明压力的作用效果与受力面积有关。
根据液体压强公式,瓶中装满水,水的密度不变,倒放后水的深度不变,因此甲中瓶底受到的液体压强等于乙中瓶盖受到的液体压强。
【提升练3】(2021·辽宁铁岭·中考真题)小平用一个长方体木块、弹簧测力计、两个相同的砝码和海绵等探究压力作用效果与什么因素有关:
(1)根据甲、乙两图,可知压力的作用效果与______大小有关;
(2)用甲、丙两图探究压力作用效果与受力面积的关系,应在丙图木块上放 ______个砝码。由此得出结论:______一定, 受力面积越小,压力的作用效果越______。
(3)小平利用上述器材继续探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关:
①用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平桌面做匀速直线运动,弹簧测力计的示数如图丁所示;
②取下木块上的砝码,重复①的操作,弹簧测力计的示数为1.8N。由此说明,接触面粗糙程度一定,压力越大,滑动摩擦力越______;
③以不同的速度多次水平拉动木块,使它沿水平桌面做匀速直线运动,发现弹簧测力计的示数几乎不变,说明滑动摩擦力的大小与速度大小______。
【答案】 压力 一 压力(大小) 明显 大 无关
【详解】(1)[1]根据甲、乙两图,木块与海绵受力面积相同,砝码数量不同,即压力不同,乙中海绵下陷更深,可知压力的作用效果与压力大小有关。
(2)[2]用甲、丙两图探究压力作用效果与受力面积的关系,应使压力相同,丙图中应和甲图一样放一个砝码。
[3][4]根据甲丙图压力相同,但受力面积不同,丙中海绵下陷更深,可得结论,压力一定,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)②[5]弹簧秤示数为2.4N,取砝码后,压力减小,示数为1.8N,说明接触面粗糙程度一定,压力越大,滑动摩擦力越大。
③[6]改变拉木块速度,压力和接触面粗糙程度相同,发现弹簧测力计示数几乎不变,根据控制变量法,说明滑动摩擦力大小与速度大小无关。
题型3 增大和减小压强的方法
【例题精讲】
【例1】(26-27九年级上·北京·开学考试)如图所示四个实例中,属于减小压强的是( )
A.书包背带做得较宽
B.篆刻刀的刀刃很锋利
C.盲道上有凸起的圆点
D.逃生锤的锤头很尖
【答案】A
【详解】A.书包背带做得较宽,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强的,故A符合题意;
BCD.篆刻刀的刀刃很锋利、盲道上有凸起的圆点、逃生锤的锤头很尖,都是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强的,故BCD不符合题意。
故选A。
【例2】(26-27九年级上·广西南宁·开学考试)下列事例中为了增大压强的是( )
A.背包带做得很宽 B.注射器的针头很尖
C.坦克车的车轮装有宽大的履带 D.大型平板车装有很多轮子
【答案】B
【详解】根据压强公式可知,压力一定时,受力面积越小,压强越大。
ACD.背包带做得很宽、坦克装宽大履带、大型平板车装很多轮子,都是在压力一定时,增大受力面积,减小压强,故ACD不符合题意;
B.注射器针头很尖,是在压力一定时,减小受力面积,增大压强,故B符合题意。
故选B。
【例3】(25-26八年级下·全国·课后作业)如图所示,两个人对雪地的压力是差不多的,然而一个人的脚陷进雪里,另一个人却没有。这是因为不踩滑雪板的人,对雪地的压力的作用效果_______(选填“明显”或“不明显”)、压强_______(选填“大”或“小”)。
【答案】 明显 大
【详解】[1][2]压力的作用效果与压力大小、受力面积大小两个因素有关。两个人对雪地压力相同,不踩滑雪板的人脚下的雪的受力面积小,所以压力作用效果明显(脚陷进雪里),压强大。
【基础巩固练】
【变式训练1】(26-27九年级上·黑龙江大庆·开学考试)下列实例中,属于减小压强的是( )
A.刀刃磨得很薄 B.图钉尖很尖锐
C.书包背带做得较宽 D.缝衣针做得很细
【答案】C
【详解】ABD.刀刃磨得很薄、图钉尖很尖锐、缝衣针做得很细,都是通过减小受力面积,来增大压强,故ABD不符合题意;
C.书包背带做得较宽是在压力不变时,通过增大受力面积,减小压强,故C符合题意。
故选C。
【变式训练2】(26-27九年级上·陕西西安·开学考试)全球气候变暖,部分冰层变薄。一只北极熊在通过一处薄冰时,它趴下身子向前爬行,如图甲所示,到达厚冰层后就变成正常行走,如图乙所示。这只北极熊通过薄冰时向前爬行主要是为了( )
A.减小对冰面的压力 B.减小对冰面的压强
C.增大与冰面的摩擦 D.增大身体的稳定性
【答案】B
【详解】A.北极熊对冰面的压力 ,重力不变,压力不变,故A不符合题意;
B.趴下身子爬行增大了受力面积 ,由 可知,压力 不变时,增大 可减小压强 ,故B符合题意;
C.摩擦力大小与压力和接触面粗糙程度有关,趴下身子未改变压力和粗糙程度,不能增大摩擦,故C不符合题意;
D.趴下身子可以降低重心,增大稳定性,但不是主要目的,故D不符合题意。
故选B。
【变式训练3】(2022·江苏扬州·中考真题)生病输液时,针头很尖是通过减小受力面积来___________压强;若出现“回血”现象(血液进入输液软管中),需将药液袋举高,这是因为___________。
【答案】①增大;②液体内部压强随着深度的增加而增大。
【详解】[1]针头很尖是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强。
[2] 产生“回血”的原因是因为针头处血液的压强大于药液的压强。根据液体内部压强随着深度的增加而增大,要使血液不回流,必须将吊瓶适当地升高。
【能力提升练】
【提升练1】(2022·浙江宁波·中考真题)在日常生活生产中,根据需要常常要考虑受力面上的压强大小。下列事例中能增大压强的是( )
A.坦克通过履带与地面接触
B.单钢轮压路机有较重的前轮
C.滑雪板与雪地接触面积较大D.背包用较宽的背带
【答案】B
【详解】A.坦克通过履带与地面接触,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.单钢轮压路机有较重的前轮,是在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强,故B符合题意;
C.滑雪板与雪地接触面积较大,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故C不符合题意;
D.背包用较宽的背带,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B。
【提升练2】(26-27九年级上·广东中山·开学考试)如图所示汽车落水逐渐下沉,乘客都应立刻开门逃生,越迟疑车门越难推开,因为车辆被淹越深,压强___________。紧急情况下,应用逃生锤的___________(“A”或“B”)端砸向玻璃窗的边角,破窗逃离。图中落水后正在下沉的汽车受到的浮力___________(选填“大于”、“等于”或“小于”)自身的重力。
【答案】 越大 B 小于
【详解】由液体压强特点可知,同种液体中,深度越深,压强越大,故车辆被淹越深,压强越大;由可知,压力相同时,受力面积越小,压强越大,逃生锤B端受力面积更小,砸窗时压强更大,更易破窗,故选用B端;由物体浮沉条件可知,物体下沉时,所受浮力小于自身重力,故正在下沉的汽车受到的浮力小于自身重力。
【提升练3】(2022·湖南邵阳·中考真题)2022年北京冬奥会,我国在多个比赛项目取得了重大突破,获得了多枚金牌,由此在国内掀起一股冰雪运动热潮。一天,小华和父母去滑雪场滑雪,已知小华和滑雪板的总质量为60kg,滑雪板与雪地的总接触面积为0.4m2,求:(g=10N/kg)
(1)小华和滑雪板的总重力;
(2)小华踏着滑雪板站在水平雪地上时,对雪地的压强。
【答案】(1)600N;(2)1500Pa。
【详解】(1)小华和滑雪板的总重力为
(2)小华踏着滑雪板站在水平雪地上时,对雪地的压力等于总重力,对雪地压强为
。
答:(1)小华和滑雪板的总重力为600N;(2)小华踏着滑雪板站在水平雪地上时,对雪地的压强为1500Pa。
题型4 实验:探究液体内部的压强
【例题精讲】
【例1】(2026·陕西·模拟预测)学习了压强知识,小明想探究液体对容器侧壁的压强特点,于是在a、b、c三个小孔上覆盖上相同的橡皮膜后,在容器中装入适量的水,如图-1所示
(1)实验中通过__________________________________反映液体对容器侧壁的压强。
(2)由图-1可知,液体对容器侧壁有压强,且压强随着_____________的增加而增大。
(3)小明去掉小孔上的橡皮膜,发现水从三个小孔射出的距离sa<sc<sb,与预期的现象不一样。于是他想进一步探究水从小孔中水平射出的水流射程与哪些因素有关?查阅资料思考后,他猜想:水从小孔中水平射出的水流射程s与小孔在水下的深度h和小孔距桌面的高度H有关,于是小明设计了图-2的装置,并进行以下操作:
①将升降台置于水平桌面上 ,将容器放在升降台上,如图-2所示。
②堵住三个小孔,向容器中加入适量的水,记录小孔在水下的深度h和距桌面的高度H。
③打开三个小孔,同时测量并记录从三个小孔水平射出的水流最远距离s。
④改变________________________,在容器中加入相同的水量,重复以上的步骤,记录实验数据。
实验次序
1
2
3
4
5
6
7
8
9
小孔
a
b
c
a
b
c
a
b
c
小孔在水下的深度h/cm
10
20
30
10
20
30
10
20
30
小孔距桌面的高度H/cm
30
20
10
40
30
20
50
40
30
小孔水平射出水流最远的距离s/cm
35
41
39
40
49
50
45
58
59
通过比较实验_____________(填序号)的三组数据,可以得出:当小孔距桌面的高度H一定时,水流射程s随小孔在水中深度h的增大而增大;分析表中数据可知,小孔在水下的深度h一定时,水流射程s的增加量与小孔距桌面的高度H的增加量_____________________(选填“成正比”“不成比例”或“成反比”)。
(4)具有流动性的气体压强有什么特点呢?小明为此用传感器进行了图-3的实验,装置中A、B、C三节直径不同的塑料管连接在一起,右端与吹风机的尾部相连,当用吹风机抽气时,在同一时间内,通过每个管子的气体总量相同 ,细管内气体流速比粗管内气体流速大。
①将三个气体压强传感器探头与电脑相连,打开吹风机抽气时,电脑屏幕如图-4所示,已知①②③三条图线分别对应粗细不同的三节管中气体压强随时间变化的情况,图线③反映的是装置中_____________(选填“A”“B”或“C”)塑料管的气体压强随时间变化的情况。
②当他将抽气的吹风机调换挡位后,图像中①②③三条图线出现了下移,由此可以判断三节塑料管中气体的流速_____________(选填“增大”或“减小”)。
【答案】(1)橡皮膜的凸起程度
(2)深度
(3) 升降台的高度 1、5、9 不成比例
(4) C 增大
【详解】(1)实验中将不易观察的某处液体对容器侧壁的压强转换为可直接观察的橡皮膜的凸出程度。
(2)观察图-1可知,越往下,深度越大,橡皮膜凸出越明显,即液体对容器侧壁的压强随着深度的增加而增大。
(3)实验要控制水量不变(保证小孔水下深度不变),改变小孔离桌面高度,即改变升降台的高度。
控制小孔距桌面的高度一定,改变水下深度,实验1、5、9三组数据,a、b、c三个小孔距桌面的高度均为,小孔在水下的深度分别为、、,小孔水平射出水流最远的距离分别为35cm、49cm、59cm,可以得出:当小孔距桌面的高度H一定时,水流射程s随小孔在水中深度h的增大而增大,1、5、9三组数据满足要求。
由表格中的数据可得,当时,每增加,增加量为,当时,每增加,增加量为、,增量不固定,所以增加量与增加量不成比例。
(4)在流体中,流速越大,压强越小。相同流量下,直径不同,细管流速大,压强小,从图-4可以看出,图线③对应的压强最大,所以对应的是最粗的塑料管,流速最小,压强最大,即塑料管C;三条图线下移,代表相同时间下压强都变小,流速越大压强越小,所以三节塑料管中气体流速增大。
【例2】(26-27九年级上·重庆·开学考试)在“探究影响液体内部压强因素”的实验时:
(1)实验中使用的形管压强计如图甲所示,气密性良好的压强计___________(选填“是”或“不是”)连通器。检查气密性时,轻压探头的橡皮膜到一定程度不动,形管内液面有高度差但很快变小,说明装置___________(选填“漏气”或“不漏气”)。
(2)如图乙所示,在外壁贴有刻度的细长圆筒中倒水直至水面与零刻度线相平,将探头放入水中分别使橡皮膜对齐和刻度线处,通过形管内液面高度差来反映液体压强大小的研究方法叫___________。
(3)由图丙、丁可知:同种液体,___________越大,压强越大。结合生活实际,拦河大坝要做成___________(选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状。
(4)为探究液体压强与液体密度的关系,小南在图丁的基础上固定探头的位置,直接往桶内倒入大量食盐,再和图丁进行比较,他的做法___________(选填“合理”或“不合理”)。
(5)同组小开设计了如图戊所示的双探头压强计,为使图示时刻中形管的液面高度差相同(),可以怎么操作?___________。
【答案】(1) 不是 漏气
(2)转换法
(3) 深度 上窄下宽
(4)不合理
(5)将探头D适当上移,减小它的深度
【详解】(1)连通器的定义是“上端开口、底部相连通的容器”,U形管压强计的一端是封闭的,因此不属于连通器;
轻压橡皮膜后产生的高度差快速变小,说明装置内部的气体和外界连通,存在漏气问题。
(2)液体内部的压强大小无法直接肉眼观测,将不易直接测量的压强大小转换为容易读取的U形管液面高度差,这种实验方法是转换法。
(3)丙、丁实验中液体种类相同、橡皮膜朝向相同,只有探头的深度不同,U形管液面高度差随深度增大而变大,因此结论是同种液体中深度越大压强越大;
由于液体压强随深度增加而增大,拦河坝底部需要承受更大的水压,因此做成上窄下宽的形状更稳固安全。
(4)探究液体压强和密度的关系时,需要控制探头深度不变,直接往桶内加食盐,液体密度变大的同时液面会上升,探头的实际深度也会变大,没有控制单一变量,因此做法不合理。
(5)图戊中探头D的深度比探头C大,当前B的液面高度差更大。要让两个U形管液面高度差相等,需要减小探头D受到的压强(将探头D适当上移,减小它的深度),或增大探头C受到的压强(比如往容器中加密度更大的液体、适当下移探头C),合理即可。
【例3】(26-27九年级上·湖南长沙·阶段检测)如图甲,小附看到鱼吐出的泡泡在上升过程中逐渐变大,他猜想这可能与液体压强有关。于是他利用图乙所示的压强计探究液体内部压强特点。
(1)将探头放入盛水的容器中固定支架,如图丙所示。向容器中逐渐加水进行实验,记录数据如下表:
序号
探头浸入水中的深度/cm
探头方向
U形管两侧液面高度差/cm
1
4
向下
3.6
2
10
向下
9.4
3
16
向下
15.2
4
16
向里
15.2
5
16
向上
15.1
分析1、2、3组实验数据可知:同种液体中,液体压强随深度的增大而________________,进而可知鱼吐出的泡泡在上升过程中逐渐变大的原因;
(2)分析实验数据还发现,在同种液体的同一深度,液体内部向各个方向的压强大小都_____________。
【答案】(1)增大
(2)相等
【详解】(1)1、2、3组实验中,液体都是水(同种液体)、探头方向相同,仅探头浸入水中的深度逐渐变大,对应的U形管两侧液面高度差也同步增大,说明液体压强随深度的增大而增大。由此可知泡泡上升时所处的深度变小,受到的水的压强变小,因此泡泡会逐渐膨胀变大。
(2)对比3、4、5组实验,液体种类相同、探头浸入水中的深度相同,仅探头朝向不同,U形管的液面高度差几乎一致,因此可以得出结论:同种液体的同一深度,液体内部向各个方向的压强大小都相等。
【基础巩固练】
【变式训练1】(26-27九年级上·内蒙古呼和浩特·阶段检测)小强为探究液体内部压强的特点,利用U形管压强计、水、盐水等器材开展实验。
(1)组装好器材后,他用手指轻压探头的橡皮膜,U形管两侧液面高度差变化明显,说明该装置__________________良好;
(2)比较乙图中①②两次实验,可以得出结论:液体内部压强与_________有关;
(3)在利用乙图探究液体内部压强与液体密度的关系时,小强认为两烧杯中液面必须相平,此观点_________(选填“正确”或“不正确”);
(4)如图丙所示,1、2是两根完全相同的细玻璃管,管的一端封有相同橡皮薄膜。在管中装入不等量的水,薄膜鼓起的程度不同。据此小强猜想:液体的压强可能与管内液体的质量有关。小强将2号管倾斜放置,直至__________________________,对比1、2号管橡皮膜的鼓起程度可知小强的猜想错误;
(5)在物理课上学习了液体压强公式后,小强与同学们讨论“探头在同种液体同一深度时,怎样使U形管两侧液面的高度差大一些?”。请你帮他们写出一种可行的方法________________________________。
【答案】(1)气密性
(2)深度
(3)不正确
(4)2号管内橡皮膜处液体的竖直深度与1号管深度相同
(5)换用密度更小的液体装入U形管中
【详解】(1)用手指轻压探头橡皮膜,探头受到的压力才能顺利传递到U形管,U 形管液面高度差变化明显,说明装置气密性良好。
(2)乙图①②,液体种类相同、探头方向相同,探头所处深度不同,U形管液面高度差不同。 因此可得出结论:液体内部压强与深度有关。
(3)探究液体内部压强和液体密度的关系,要控制探头在液体中的深度相同,不需要烧杯液面平齐。所以小强观点不正确。
(4)要验证猜想“压强和液体质量有关”是否错误,需要控制液体密度和深度相同,改变液体质量。操作:将2号管倾斜放置,直至2号管内橡皮膜处液体的竖直深度与1号管深度相同,此时2号管水的质量更大,但橡皮膜鼓起程度一样,说明压强和液体质量无关,小强的猜想是错误的。
(5)探头在同种液体同一深度,液体压强不变,由,为U形管内液体密度,为U形管两侧液面的竖直高度差,压强p不变,U 形管内液体密度ρ越小,液面高度差h越大。因此可以换用密度更小的液体装入U形管中。
【变式训练2】(26-27九年级上·江苏南通·开学考试)小明在探究液体压强与哪些因素有关的实验中,在压强计的U形管接头处加装了一个如图甲的“三通接头”,阀门K打开时与外界大气相连,接好后如图乙所示。
(1)调试前连接软管与U形管,发现U形管左右液面不平,可采取措施:______;
(2)比较丙丁两图,可得出结论______;若想比较图丁和戊得出液体压强与液体密度的关系,只需要图戊中的探头向______移动适当的距离。
(3)小明课后利用实验箱探究液体内部压强的特点。如图己,箱中内箱A固定在外箱B的内侧,A下部开有圆形孔C,并蒙有一层薄橡皮膜,要使向上凸起的薄膜变平,可采取的措施是______。
【答案】(1)打开阀门K,待U形管左右液面相平后再关闭K
(2) 同种液体在同一深度向各个方向压强相等 下
(3)向内箱A中加入适量的水
【详解】(1)U形管两侧液面不平,说明U形管两侧上方气压不相等。由于装置带有连通外界大气的阀门K,打开K后U形管两侧都与大气相通,液面会自然相平,之后关闭阀门即可完成调试。
(2)丙、丁中液体都是水,密度相同,探头深度相同,探头方向不同,U形管液面差相同,因此得出结论:同种液体在同一深度向各个方向压强相等。
要探究液体压强和液体密度关系,需要控制探头深度相同,丁图探头更深,所以戊的探头要向下移动,使深度和丁一致。
(3)己图中橡皮膜向上凸起,说明内箱A的水对橡皮膜向下的压强小于外箱B中液体对橡皮膜向上的压强。要让橡皮膜变平,需要让膜两侧的液体压强相等,可以向内箱A加水,增大A侧液体的压强;也可以从外箱B抽出部分液体,减小B侧液体的压强,调整两侧压强至相等。
【变式训练3】(2022·安徽省·中考真题)为探究液体压强与哪些因素有关,取一个空的透明塑料瓶,在瓶口扎上橡皮膜,将塑料瓶浸在液体中,橡皮膜向瓶内凹进得越多,表明液体的压强越大。
(1)将塑料瓶竖直地浸入水中,第一次瓶口朝上(如图甲),第二次瓶口朝下(如图乙),两次塑料瓶在水里的位置相同。图乙中的橡皮膜凹进得更多,则可得到的实验结论是:同种液体中,______,液体的压强越大;
(2)若用体积相同的酒精(ρ酒精<ρ水)进行实验,如图丙所示,塑料瓶在酒精里的位置与图乙相同,则图______(选填“乙”或“丙”)中的橡皮膜凹进得更多。
【答案】①深度越大;②乙。
【详解】(1)[1]由甲、乙两图可知,虽然两次塑料瓶在水里的位置相同,但瓶口朝向不同,甲图中的瓶口所处的深度小于乙图中瓶口所处的深度,乙图中瓶口的橡皮膜凹进得更多。则可得到的实验结论是:同种液体中,深度越大,液体的压强越大。
(2)[2]用体积相同的酒精放入相同的塑料瓶中,则两液体的液面处于同一水平高度。如图丙所示,塑料瓶在酒精里的位置与图乙相同,塑料瓶的瓶口朝向也相同,即瓶口处橡皮膜在两种液体的同一深度,由液体压强与液体的密度和深度有关,当液体深度相同时,液体的密度越大,压强越大可知,橡皮膜在水中受到的压强大于在酒精中受到的压强,所以乙图中的橡皮膜凹进得更多。
【能力提升练】
【提升练1】(2022·福建·中考真题)在探究影响液体压强因素的实验中,用几根一端封有相同橡皮薄膜的玻璃管进行实验,在5号管中装入盐水,其它管中装入水,如图。
(1)玻璃管下方薄膜鼓起的程度可反映液体______的大小;
(2)根据图甲中三支相同玻璃管薄膜鼓起的程度,猜想:液体的压强可能与液体的质量、重力、体积或______有关;
(3)图乙中,4号管上段更粗,下段与2号管粗细相同,两管中水的总长度相同,发现两管薄膜鼓起的程度相同,可得:液体压强的大小与液体的质量、重力、体积都______;
(4)图丙中,5号管和2号管的液柱长度相等,利用5号管和2号管可探究液体压强与液体的______是否有关;
(5)为了探究液体长度对液体压强的影响,选用2号管和6号管进行实验,6号管水柱比2号管水柱长,实验时需控制两管水柱的______相等。
【答案】①压强;②深度;③无关;④密度;⑤深度。
【详解】(1)[1]液体产生的压强作用在玻璃管下方的橡皮膜上,使得橡皮膜向下鼓,橡皮膜向下鼓出的程度越大,说明液体产生的压强越大。因此实验中可以通过薄膜鼓起的程度来反映液体压强的大小,这种方法叫转换法。
(2)[2]图甲中三支相同玻璃管薄膜鼓起的程度不同,第三只玻璃管底部的橡皮膜鼓出的程度最大,而第三支玻璃管中液柱最长,由于三支玻璃管中所装液体都是水,因此猜想:液体的压强大小可能与液体的质量、重力、体积或深度有关。
(3)[3]图乙中,2号管和4号管所装液体的质量、重力、体积都不相同,而两管薄膜鼓起的程度相同,说明两管中液体产生的压强相等,因此可得:液体压强的大小与液体的质量、重力、体积都无关。
(4)[4]图丙中,5号管和2号管的液柱长度相等,即液体的深度相同,5号管是盐水,2号管是水,两管中液体的密度不同,则利用5号管和2号管可探究液体压强与液体的密度之间的关系。
(5)[5]为了探究液体长度对液体压强的影响,选用2号管和6号管进行实验,由于液体产生的压强与液体的密度和深度有关,因此在6号管水柱比2号管水柱长度更大的情况下,实验时需控制两管水柱的深度相等。
【提升练2】(26-27九年级上·陕西西安·阶段检测)小文同学利用如图所示的装置探究液体压强与哪些因素有关.
(1)如图甲所示的压强计,是通过U形管两侧液面的________来反映液体压强大小的;实验前,若用手指轻压压强计探头的橡皮膜时,发现U形管中两侧液面的高度变化灵活,说明该装置_______(选填“漏气”或“不漏气”);
(2)比较乙、丙两图,可探究液体内部压强大小与_______的关系;根据实验得出的结论可知,拦河大坝应设计成_______(选填“上宽下窄”或“上窄下宽”)的形状;
(3)比较丙、丁两图可得出实验结论:在同一深度处,液体密度越_______,液体压强越大;
(4)将液体压强计进行改造,如图戊所示。当两探头置于空气中时,U形管两端水面相平。现将两探头分别放在A、B容器内密度分别为ρ1和ρ2的两种液体中,当两探头所处的深度相同时,U形管右侧水面比左侧高,则ρ1______ρ2(选填“>”“<”或“=”)。
(5)通过学习,小明利用掌握的液体压强知识测量盐水的密度,实验过程如下:
①向图所示容器中的左侧倒入适量的水,橡皮膜向右凸起;
②再向容器中的右侧缓慢倒入盐水,直至橡皮膜变平;
③测得水面到橡皮膜中心的深度为h1,盐水液面到橡皮膜中心的深度为h2;
④可推导出该盐水密度的表达式为ρ盐水=____________(用h1、h2、ρ水表示)。
【答案】(1) 高度差 不漏气
(2) 液体深度 上窄下宽
(3)大
(4)>
(5)
【详解】(1)液体压强计利用转换法,将探头受到的液体压强大小转化为U形管两侧液面的高度差来体现,高度差越大,说明橡皮膜受到的压强越大;
轻压橡皮膜时,U形管液面高度变化灵活,说明装置内部气压能随橡皮膜受压正常变化,装置不漏气。
(2)比较乙、丙两图,探头在同种液体中,且朝向相同,但深度不同,U形管两侧液面高度差不同,可探究液体内部压强大小与深度的关系;
由乙、丙两图可知,同种液体,深度越深压强越大。拦河大坝底部需要承受更大的水压强,因此设计成上窄下宽的形状。
(3)比较丙、丁两图,探头深度和朝向相同,液体密度不同,盐水中U形管两侧液面高度差更大,说明在同一深度处,液体密度越大,液体压强越大。
(4)两探头所处深度相同,U形管右侧水面比左侧高,说明左侧探头处液体产生的压强较大,由可知,深度相同时液体密度越大压强越大,因此。
(5)橡皮膜变平时,左、右两侧液体对橡皮膜的压强相等,即,代入液体压强公式得
则盐水密度的表达式为
【提升练3】(2025·河北廊坊·一模)在“探究液体压强的大小与哪些因素有关”的实验中。
(1)实验前,发现压强计U形管两侧液面出现如图甲所示的情景,接下来正确的调节方法是______(填选项)。
A.将U形管右侧高出部分的液体倒出
B.取下橡皮管,重新进行安装
(2)本次实验中,通过观察U形管两侧液面的______来比较液体压强的大小。
(3)实验时,固定探头在水中的深度,多次改变探头朝向,是为了探究在同种液体中,同一深度处,______。
(4)通过比较图______两次实验,可知液体压强的大小与液体的深度有关。根据实验现象得出的结论可知:拦河大坝要做成______(选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状。
(5)【拓展】红红用图戊装置测量未知液体的密度,容器中间有一个竖直的挡板把容器平分成左右两部分,挡板中有一块橡皮膜,在该橡皮膜上施加微小的力都能使其发生很明显的变化。
①在容器的左侧加水,使水面在橡皮膜中间的位置,测量此时水面到容器底部的距离;
②然后继续加入适量水到橡皮膜上方的某一位置,测量此时水面到容器底部的距离;
③在容器的右侧缓慢倒入待测液体,直到橡皮膜恢复原状,测量此时右侧液面到容器底部的距离;
④待测液体密度的表达式为______(用、、、表示)。
【答案】(1)B
(2)高度差
(3)向各个方向的压强大小关系
(4) 乙、丙 上窄下宽
(5)
【详解】(1)由题意可知,实验前,发现压强计U形管左侧管中气压大于大气压,接下来正确的调节方法是取下橡皮管,重新进行安装,故A不符合题意,B符合题意。
故选B。
(2)由题意得,本次实验中,采用转换法,通过观察U形管两侧液面的高度差来比较液体压强的大小。
(3)由实验常识可知,本实验运用了控制变量法,固定探头在水中的深度,多次改变探头朝向,是为了探究在同种液体、同一深度处,液体向各个方向的压强大小关系。
(4)[1][2]探究液体压强的大小与液体的深度的关系时,根据控制变量法,要控制液体的密度相同,只改变探头在液体中的深度,所以可判断,通过比较图乙、丙两次实验,可知液体压强的大小与液体的深度有关,且随液体的深度增大而变大,由此可知,拦河大坝要做成上窄下宽的形状。
(5)由图戊可得,当橡皮膜恢复原状时,橡皮膜在水中的深度为,橡皮膜在液体中的深度为;由题意可知,在容器的右侧缓慢倒入待测液体,直到橡皮膜变平,当橡皮膜恢复原状时,两侧的液体压强相等,根据液体压强公式可得关系为:
解得:
题型5 液体对容器底的压力和压强
【例题精讲】
【例1】(26-27九年级上·安徽六安·开学考试)如图所示,水平桌面上有甲、乙两个质量相同的薄壁容器。两个容器开口大小相同、底面积相同,分别装有质量相同的a、b两种液体,两个容器中的液面高度不同。下列说法正确的是( )
A.两种液体的密度大小关系是
B.两种液体对容器底压力的大小关系是
C.两种液体对容器底压强的大小关系是
D.两个容器对桌面的压强的大小关系是
【答案】C
【详解】A.由图可知,a、b两种液体的体积,而a、b两种液体的质量是相等的,根据可知,,故A错误;
BC.液体的质量相同,根据可知,液体的重力相同;甲容器中液柱上下粗细相同,则甲容器底部受到的压力等于液体的重力;乙容器中的液体上窄下宽,则乙容器底部受到的压力大于液体的重力,由此可知,两种液体对容器底压力的大小关系是;容器的底面积相同,根据可知,两种液体对容器底压强的大小关系是,综上分析知,故B错误,C正确;
D.容器的质量相同、液体的质量相同,根据可知,甲、乙两个装置对水平面的压力相同,底面积相同,根据可知,两个容器对桌面压强的大小关系是,故D错误。
故选C。
【例2】(24-25八年级下·广西南宁·期末)如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。下列说法正确的是( )。
①容器对桌面的压力:F甲>F乙
②液体的密度:ρ甲=ρ乙
③液体对容器底部的压强:p甲>p乙
④容器对桌面的压强:p甲′=p乙′
A.只有①和③ B.只有①和④ C.只有②和③ D.只有③和④
【答案】D。
【详解】①水平桌面上,甲乙两个容器中两种液体质量相等,则重力相等,容器底面积和质量相同,故对桌面的压力F甲=F乙,由p=得,容器对桌面的压强:p甲′=p乙′,故①错误,④正确;
②因为容器底面积相同,液体同高,乙中液体的体积大于甲中液体的体积,因为质量相同,所以ρ甲>ρ乙,故②错误;
③由图知,两容器中液体的深度相同,由②知ρ甲>ρ乙,根据p=ρgh知,液体对杯底的压强p甲>p乙;故③正确。
综上所述,①②错误,③④正确。故选:D。
【例3】(26-27九年级上·河南平顶山·开学考试)如图所示,小明把未装满的密闭矿泉水瓶先正立放在水平桌面上,再倒立放置,若正立时水对瓶底的压力为,倒立时水对瓶盖的压力为,则____;若正立时矿泉水瓶对桌面的压强为,倒立时矿泉水瓶对桌面的压强为,则____(前两空填“”、“”或“”);若瓶中水的质量为400g,则倒立放置时水对瓶盖的压强是_______Pa。(,g取10N/kg)
【答案】 > < 1200/
【详解】正立时水对瓶底的压力等于水的重力,倒立时水对瓶盖的压力小于水的重力,故
矿泉水瓶对水平桌面的压力等于瓶和水的总重力,正立与倒立压力大小相等,正立时受力面积更大,由可知
倒立放置时水对瓶盖的压强为
【基础巩固练】
【变式训练1】(25-26九年级下·山东泰安·阶段检测)如图所示,质量分布均匀的实心正方体甲、乙置于水平地面上,它们对地面的压强相等,且甲的边长是乙的两倍。若将它们沿水平方向切去相同厚度后,余下部分对地面的压强分别为和;若将它们沿竖直方向切去相同体积后叠放回各自剩余部分上,它们对地面的压强分别为和;则下列说法正确的是( )
①甲、乙的密度之比为
②切之前,甲、乙对地面的压力之比为
③沿水平方向切去后,余下部分对地面的压强关系为
④沿竖直方向切去后,它们对地面的压强关系为
A.只有①②正确 B.只有②③正确 C.只有③④正确 D.只有①④正确
【答案】C
【详解】设乙的边长为,则甲的边长为,底面积,,体积 ,
由及可得
解得,故①错误;
由及可得 故②错误;
沿水平方向切去相同厚度,余下压强
因,则
故,故③正确;
沿竖直方向切去相同体积后叠放,总重力不变,受力面积减小。叠加后的甲对地面的压强
叠加后的乙对地面的压强
因
且,故,故④正确。
综上所述,③④正确,①②错误。
故选C。
【变式训练2】(25-26八年级下·四川德阳·期中)如图所示,两个圆柱形容器甲和乙放在水平桌面上,甲容器底面积大于乙容器底面积,它们分别装有体积相等的液体,甲容器中液体的密度为,乙容器中液体的密度为。液体内A、B两点到容器底部的距离相等,其压强分别为、。若两容器底部受到的液体压强相等,则下列判断正确的是( )。
A. B.
C D.
【答案】D。
【详解】由于两容器底部受到的液体压强相等,甲容器底面积大于乙容器底面积,由可知,甲容器底部受到的液体压力F甲大于乙容器底部受到的液体压力F乙,由于G甲液=F甲
G乙液=F乙
所以G甲液>G乙液
由G=mg可知m甲液>m乙液
由于甲乙两种液体的体积相等,由可知甲>乙
由于A点到容器底部的深度等于B点到容器底部的深度,则两点以下部分液体的压强大小关系为
pA下>pB下
若两容器底部受到的液体压强相等,则两点处受到液体的大小关系为
故ABC错误,故D正确。
故选D。
【变式训练3】(2026·安徽芜湖·三模)如图所示,底面积为的容器中装有1.2kg的水,水面距离容器底部高度为10cm,则水对容器底部的压力为________N。
【答案】10
【详解】容器底部受到水的压强
则水对容器底部的压力
【能力提升练】
【提升练1】(2022·江苏无锡·中考真题)如图所示,A、B、C是三个圆柱形容器,分别装有水或酒精(ρ水>ρ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,底部所受液体压强最大的是( )
A.A容器 B.B容器 C.C容器 D.无法比较
【答案】B【详解】根据液体压强公式
可知,在液体密度相同时,深度越深,液体压强越大;在深度相同时,液体密度越大,液体压强越大。A容器与B容器装有的液体都是水,由图可知在B容器中水的深度比A容器中水的深度要大,则A容器中底部所受液体压强pA小于B容器中底部所受液体压强pB,即;B容器与C容器中液体深度相同,由题意ρ水>ρ酒精可知,B容器中所装水的密度大于C容器中所装酒精的密度,则B容器中底部所受液体压强pB大于C容器中底部所受液体压强pC,即>;综上可知,三个容器中,底部所受液体压强最大的是B容器。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
【提升练2】(2022·广西)如图所示,水平桌面上甲、乙两容器底面积均为0.01m2,甲容器内盛有体积为3×10-3m3的水,乙容器内盛有深度为0.35m的酒精,则甲容器内水的质量为______kg;从甲、乙两容器内抽出______m相同高度的液体后,液体对两容器底部压强相等。
【答案】①3;②0.1。
【详解】[1]根据密度公式可知,容器内水的质量为
[2]液体内部的压强与液体的密度和液体的深度有关,根据公式p=ρgh可知,当两种不同液体对两容器底部压强相等时,液体密度与液体深度成反比,即
由题意可知甲容器中水的深度为
乙容器中酒精的深度为
所以要使酒精和水对容器底部的压强相等,则抽走的水的相同高度必须满足
解得。
【提升练3】(26-27九年级上·上海虹口·阶段检测)生活中,有许多实例与压强知识密切相关。
(1)下列设计中属于减小压力作用效果的是________;
A.地铁铁轨下的枕木 B.足球鞋的鞋钉
C.切蛋器上装有细钢丝 D.滑雪板设计得很宽
(2)如图所示,壶嘴和壶身相连通,这是应用________的实例。
(3)若壶和水的总质量为0.5kg,若水的深度为0.05m,壶底与桌面的接触面积为,求:壶对水平桌面的压强和水对壶底的压强。(取)
【答案】(1)AD
(2)连通器
(3)1000Pa,500Pa
【详解】(1)压力的作用效果可以用压强来描述,所以减小压力作用效果实际上是减小压强,根据可知:
A.铁轨下的枕木,是在压力一定时,通过增大受力面积,减小压强,故A符合题意;
B.足球鞋的鞋钉,是在压力一定时,通过减小受力面积,增大压强,故B不符合题意;
C.切蛋器上的细钢丝,是在压力一定时,通过减小受力面积,增大压强,故C不符合题意;
D.滑雪板设计得很宽,是在压力一定时,通过增大受力面积,减小压强,故D符合题意。
故选AD。
(2)壶身与壶嘴上端开口、底部相互连通,属于连通器的应用。
(3)壶对水平桌面的压力等于总重力,大小为
壶对水平桌面的压强大小为
水对壶底的压强
题型6 生活中的大气压
【例题精讲】
【例1】(2026·江苏盐城·模拟预测)用矿泉水瓶做的下列小实验中,能证明大气压存在的实验是( )
A.海绵形变 B.水流喷出
C.纸片托水 D.吹气喷雾
【答案】C
【详解】A.矿泉水瓶压海绵使海绵形变,说明力可以改变物体的形状,探究影响压力作用效果的因素,不能证明大气压存在。故A不符合题意;
B.矿泉水瓶侧壁开孔水流喷出,说明液体对容器侧壁有压强,探究的是液体压强,和大气压无关。故B不符合题意;
C.纸片托水实验中,大气压向上托住了纸片和瓶内的水,使水不会流出,能够证明大气压的存在,故C符合题意;
D.吹气喷雾是利用流体流速越大,压强越小的原理,探究流体压强与流速的关系,不能证明大气压存在。故D不符合题意。
故选C。
【例2】(2022·湖北宜昌) 在如图所示的托里拆利实验中,会使测得的大气压数值变小的是( )。
A. 将玻璃管稍微倾斜 B. 将玻璃管稍微下压
C. 用密度更小的液体替代水银 D. 玻璃管内混入空气
【答案】D。
【详解】A.将玻璃管稍微倾斜,水银槽里的水银会进入玻璃管,但玻璃管内外水银的高度差不变,测量结果不变,故A符合题意;
B.将玻璃管稍微下压,管内外水银高度差变小,此时水银槽里的水银会进入玻璃管,待水银静止时,玻璃管内外水银的高度差与原来相同,测量结果不变,故B不符合题意;
C.用密度更小的液体替代水银,根据公式p=ρ液gh可知,管内外液体的高度差会变大,但只要大气压不变,计算出的结果不变,故C不符合题意;
D.玻璃管内混入空气,管内水银上方有气压,会使玻璃管内水银下降,高度差变小,测得的大气压数值变小,故D符合题意。故选D。
【例3】(26-27九年级上·贵州遵义·阶段检测)如图用吸管吸牛奶,请用所学的物理知识解释下列现象:
(1)插破瓶盖时,选用________端(“A”或“B”)。
(2)当你用嘴一吸,钙奶会沿着吸管上升进入口中,为什么?
【答案】(1)A
(2)
用嘴吸吸管时,吸管内气压小于外界大气压,牛奶在大气压的作用下沿吸管上升进入口中。
【详解】(1)压强的大小与受力面积有关,在压力一定时,受力面积越小,压强越大,越容易刺破物体。吸管的A端是尖的,受力面积更小,插破瓶盖时可以获得更大的压强,更容易插入,因此选A端。
(2)见答案
【基础巩固练】
【变式训练1】(26-27九年级上·四川成都·开学考试)下列事例中利用了大气压强的是( )
A.用吸管吸牛奶 B.用扫把扫地 C.用安全锤破窗 D.用扳手拧螺母
【答案】A
【详解】A.吸牛奶时吸管内气压小于外界大气压,大气压将牛奶压入吸管,利用了大气压强,故A符合题意;
B.用扫把扫地是利用了摩擦力和杠杆的相关原理,和大气压无关,故B不符合题意;
C.安全锤破窗是通过减小受力面积增大压强,与大气压强无关,故C不符合题意;
D.用扳手拧螺母是利用了杠杆省力的原理,和大气压强无关,故D不符合题意。
故选A。
【变式训练2】(2022·贺州)下列选项中,与大气压作用有关的是( )。
A. 弹簧测力计 B. 吸盘式挂钩 C. 破窗锤 D. 密度计
【答案】B。
【详解】A.弹簧测力计原理是:在弹性限度内,弹簧所受的拉力越大,弹簧的伸长量就越大,故A不符合题意;
B.吸盘式挂衣钩利用的是大气压强,故B符合题意;
C.破窗锤是利用了减小受力面积来增大压强的,故C不符合题意;
D.密度计是用来测量液体密度的测量仪器,密度计在液体中漂浮,液体的密度越大,排开液体的体积越小。故D不符合题意。
故选B。
【变式训练3】(2022·四川南充)如图甲是某同学自制的一个简易气压计,在温度相同的情况下,大气压越大,甲中玻璃管内的液柱高度就越___________(选填“高”或“低”);如图是该同学自制的一个简易温度计,在大气压相同的情况下,温度升高,乙中玻璃管内的液柱___________(选填“升高”或“降低”)。
【答案】①低;②升高。
【详解】[1]如图甲所示的气压计,瓶内气压等于瓶外大气压与管内液柱产生的压强之和;当大气压增大时,会将玻璃管内的部分液柱压入瓶内,所以,大气压越大,甲中玻璃管内的液柱高度就越低。
[2]乙图自制温度计是利用液体的热胀冷缩的性质来工作的,当温度升高时,瓶内的液体受热会膨胀,导致玻璃管内液面升高。
【能力提升练】
【提升练1】(26-27九年级上·广东珠海·开学考试)下列各装置的原理或现象的分析正确的是( )
A.活塞式抽水机利用连通器原理工作
B.塑料吸盘依靠大气压紧紧贴在墙壁上
C.高压锅能增大锅内气体的压强,使水的沸点降低
D.冰刀的刀刃较薄是为了增大压力
【答案】B
【详解】A.活塞式抽水机的工作原理是利用大气压将水从低处压到高处,故A错误;
B.塑料吸盘排出内部空气后,内部气压小于外界大气压,在大气压作用下紧贴墙壁,故B正确;
C.液体沸点随液面上方气压增大而升高,高压锅增大锅内气压会使水的沸点升高,故C错误;
D.冰刀刀刃较薄,是在压力一定时通过减小受力面积来增大压强,故D错误。
故选B。
【提升练2】(2021·贵州中考真题)彤彤用自制的气压计去梵净山探究海拔对气压的影响,测得山脚气压如图甲,此时瓶内外气压差为______Pa;再将此装置移到梵净山山顶,玻璃管中水柱高度将______(选填“上升”、“下降”或“不变”),同行的诗诗用B管水平向A管管口吹气(如图乙),A管中水柱升高,是由于______。(g=l0N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
【答案】1000;上升;流速快,压强小。
【详解】[1]由图,瓶内外液面高度差为
内外气压关系为
内外气压差为
代入数据
[2]将此装置移到梵净山山顶,瓶外气压减小,瓶内外气压差增大,液柱高度增加,即液面上升。
[3]用B管水平向A管管口吹气,A管管口处气流速度加快,压强减小,大气压将液体压入管内,使A管中水柱升高。
【提升练3】(2021·江苏苏州市)如图是小明利用V=2mL的注射器,弹簧测力计、刻度尺等器材估测大气压值的情况。
(1)利用刻度尺测量出______的长度l为10cm,即可算出活塞横截面积为______cm2;
(2)把活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器小孔,再水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F=2.1N,据此可测得大气压值p=______Pa;
(3)考虑到活塞与筒壁之间有摩擦,小明继续拉动一小段距离后,缓慢退回注射器筒,在活塞刚要到筒内底部时弹簧测力计示数为,则大气压值______(用题中出现的物理量符号表示);
(4)实验时若筒内空气没有排尽,此因素将导致所测大气压值______(偏大/偏小/不变)。
【答案】注射器刻度部分;0.2;;;偏小。
【详解】(1)[1][2]利用刻度尺测量出注射器刻度部分的长度,活塞横截面积
(2)[3]当注射器的活塞开始滑动时,弹簧测力计的拉力与大气对活塞的压力是一对平衡力,大气对活塞水的压力等于弹簧测力计的示数,测得大气压值
(3)[4]水平向右缓慢拉动注射器筒时,当活塞开始滑动时,活塞相对于筒壁向左运动,摩擦力的方向向右,设大气对活塞的压力为F0,则①
小明继续拉动一小段距离后,缓慢退回注射器筒,在活塞刚要到筒内底部时弹簧测力计示数为,活塞相对于筒壁向右运动,摩擦力的方向向左,则②
由①②可得
大气压值
(4)[5]实验时若筒内空气没有排尽,拉力的测量值会偏小,由可知,导致测量的大气压值偏小。
【真题回顾】
1.(2026·四川巴中·中考真题)相同材料的实心长方体甲和乙,质量分别为、,甲的底面积是乙的2倍,高度是乙的。如图1放置时,甲乙对地面的压力、压强分别为、,、,如图2放置时,甲对地面的压强为,下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】A.由得
由且材料相同可知,故A错误;
B.物体对水平面的压力
因,则,故B错误;
C.实心均匀柱体对地面的压强为,因,则,故C错误;
D.题图2中,甲对地面的压强,故D正确。
故选D。
2.(2026·新疆·中考真题)教室里,一张单人课桌的桌面受到大气的压力约为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】已知标准大气压,单人课桌桌面长约,宽约,则桌面面积
根据压强公式,一张单人课桌的桌面受到大气的压力约
故选A。
3.(2026·新疆·中考真题)高精度的零件加工是航空工业的重要技术指标之一。对图甲所示的质地均匀的金属圆柱体进行切割,得到图乙所示的零件M和图丙所示的零件N(上下表面均被切割),若将零件M与N重新嵌合回图甲所示的圆柱体,内部的缝隙尺寸不到(可忽略不计)。已知零件M由粗细不同的两段圆柱体构成,其中细圆柱体的高度是粗圆柱体高度的2倍,零件M与N的质量之比为,金属圆柱体如图甲放置时对水平地面的压强为9000 Pa,零件M如图乙放置时对水平地面的压强为6000 Pa。则零件N如图丙放置时对水平地面的压强为( )
A.8000 Pa B.7500 Pa C.7200 Pa D.6000 Pa
【答案】A
【详解】设原圆柱底面积为S,总重力为G。,故。M、N质量比为1:2,所以,。
设M粗段高度为h1、底面积为S1,细段高度为2h1、底面积为S2,原圆柱总高为3h1。由M的质量为总质量的,得,整理得。
M如图乙放置时,受力面积是粗段底面积S1,不是环形面积。由,得,代入,得。
N如图丙放置时,接触面积为原圆柱底面积减去M细段底面积,即,所以
8000Pa与计算结果相符,故选A。
4.(2026·江苏常州·中考真题)草原解板机有助于解决土壤板结问题,通过推动镶有多个轻质(质量不计)钢针的空心金属滚筒在草原上滚动,对土壤进行扎刺式的疏松。下列措施中,不能提高钢针对土壤扎刺深度的是( )
A.用密度更大的金属做滚筒 B.把金属滚筒做成实心的
C.增加滚筒上轻质钢针的数量 D.把钢针头部做得更尖
【答案】C
【详解】扎刺深度由压强决定,压强公式 。
AB.滚筒对土壤压力
用密度更大的金属或做成实心,使 或 增大,导致 增大。受力面积 不变,由 可知压强 增大,能提高深度,故AB不符合题意;
C.钢针轻质,增加数量不改变总重力,压力 不变。受力面积 增大,由 可知压强 减小,不能提高深度,故C符合题意;
D.钢针头部做尖,受力面积 减小。压力 不变,由 可知压强 增大,能提高深度,故D不符合题意。
故选 C。
5.(2026·四川乐山·中考真题)关于压强,下列说法中正确的是( )
A.图甲中,火车轨道铺设在枕木上,通过减小受力面积来增大压强
B.图乙中,拦河大坝一般修建成上窄下宽的形状,有利于减小水对坝体的压强
C.图丙中,抽水机的活塞向上移动时,利用大气压强将水往上压
D.图丁中,运输机机翼上、下表面的形状不同,利用气流流速越大的位置压强越大的原理
【答案】C
【详解】A.火车轨道铺在枕木上,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小轨道对地面的压强,避免路基下陷,故A错误;
B.液体压强随深度增加而增大,拦河大坝修成上窄下宽的形状,是为了承受深处更大的水的压强,水对坝体的压强并不会因此减小,故B错误;
C.活塞向上移动时,活塞下方的圆筒内气压减小,小于外界大气压,大气压就会将下方的水压入圆筒,实现抽水,故C正确;
D.运输机机翼的原理是:气流流速越大的位置压强越小,机翼上表面空气流速大、压强小,下表面空气流速小、压强大,从而形成向上的升力,故D错误。
故选C。
6.(2026·陕西·中考真题)小明为妈妈选购了一款超声波清洗机作为生日礼物。该清洗机空机质量为0.2kg,置于水平桌面时,与桌面的接触面积为,向清洗槽内加入体积为的水后,则槽内水的质量为________kg,此时清洗机对水平桌面的压强为________Pa;若将眼镜放入清洗机中(水未溢出),清洗机对桌面的压强将________(选填“增大”“减小”或“不变”)。(水的密度,g取10N/kg)
【答案】 0.15 700 增大
【详解】槽内水的质量为
清洗机和水的总重力为
水平桌面受到的压力
清洗机对桌面的压强为
放入眼镜后,总重力增大,对桌面的压力增大,接触面积不变,由可知,压强将增大。
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专题10 压强
【基础回顾】
知识点一 压强
一、 压力
1、压力:垂直作用在物体表面的力叫压力。
2、产生条件:物体之间相互接触且相互挤压。
3、压力的方向:与受力物体表面垂直并指向受压的物体。
4、作用点:在被压物体的接触面上。
5、压力的作用效果:使物体发生形变。
6、压力与重力的关系
压力并不都是由重力产生的,因此压力的大小并不一定与重力大小相等,有时甚至无关。
二、 压强
(1) 探究影响压力作用效果的因素
1、实验器材:形变显著的物体(如海绵、沙子等)、压力小桌、砝码。
2、实验方法
(1)控制变量法:分别控制压力和受力面积两个变量。
(2)转换法:压力的作用效果通过海绵的凹陷程度来体现。
3、实验现象和结论
(1)甲、乙两次实验,受力面积相同,乙图中压力大于甲,乙图中海绵的凹陷程度大于甲,可得结论:在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(2)乙、丙两次实验,压力大小相同,丙图中的受力面积大,海绵的凹陷程度很小,故可以得出结论:在压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
4、实验出题点
(1)实验中选择海绵而不选择木板的原因是海绵易发生形变,实验现象明显,而木板不易发生形变,实验现象不明显。实验中可以用沙子、橡皮泥等代替海绵。
(2)将砖块沿虚线切去左边一小块,不能验证压力的作用效果是否与受力面积有关。原因是:没有控制压力相等。
(2) 压强
1、定义:物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强。压强是表示压力的作用效果的物理量。
2、公式:。其中,p表示压强,F表示压力,S表示受力面积。
3、单位:国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,简称帕,符号Pa。1 Pa=1 N/m2。
4、公式的理解
(1)是压强的定义公式,适用于所有物体间压强的计算。
(2)式中S为“受力面积”,指两个物体间实际接触的面积。
(3)式中F为“压力”,计算时注意区分重力与压力。
(3) 增大或减小压强的方法
1、增大压强
(1)压力一定,减小受力面积:刀口打磨得很锋利、图钉的前端做得很尖、滑冰鞋的底部安装冰刀、蚊子尖尖的口器、破窗锤的锤头做成锥状等。
(2)受力面积一定,增大压力:压路机的碾子质量很大、液压机等。
(3)增大压力的同时减小受力面积:用铁锤钉钉子、用斧子砍木头、用力按图钉帽等。
2、减小压强
(1)压力一定,增大受力面积:书包的背带较宽、坦克安装履带、铁轨铺在枕木上、骆驼有宽大的脚掌、载重汽车的车轮又宽又多等。
(2)受力面积一定,减小压力:现代建筑广泛采用空心砖、中空的石柱、道路上禁止超载等。
(3)减小压力的同时增大受力面积:人在冰面上行走发现有破冰危险时、丢掉负重且改为匍匐行进。
知识点二 液体的压强
一、 液体压强的特点
1、液体压强的产生原因
由于液体受到重力作用,并且具有流动性,因此,液体对容器底部和侧壁都有压强。
2、压强计
(1)构造
(2)作用:测量液体内部的压强。
(3)原理:放在液体里的探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变,U形管左右两侧液面产生的高度差的大小反映了橡皮膜所受压强的大小,液面的高度差越大,压强越大。
(4)压强计的使用
①使用前,检查装置气密性,方法是用手轻按橡皮膜,观察压强计U形管两侧液面的高度差是否发生变化,如果变化,说明不漏气;如果不变,说明漏气,则要查出原因,加以修整。
②当压强计的橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面应该是相平的,若出现高度差,需要将橡皮管取下重新安装。
3、探究液体内部压强特点
(1)控制探头在液体中的深度、液体密度相同,改变探头的方向。现象:U形管两侧液面的高度差不变。
(2)控制液体的密度探头的方向相同,增大探头在液体中的深度。现象:U形管两侧液面的高度差变大。
(3)控制探头的方向深度相同,增大液体的密度。现象:U形管两侧液面的高度差变大。
4、液体压强的特点
(1)液体内部向各个方向都有压强;在液体内部的同一深度处,向各个方向的压强都相等。
(2)同一液体深度越深,压强越大。
(3)液体内部压强的大小还跟液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
二、 液体压强的大小
1、公式:。ρ表示液体的密度,单位为kg/m3,h表示液体的深度,单位为米(m),g为常数,大小为9.8N/kg,p表示液体在深度为h处的压强,单位为帕(Pa)。
2、公式的注意事项
公式适用于静止液体,不适用于流动的液体。当求放在水平面上的均匀柱体对平面的压强时可以借用此公式。
3、应用:深海潜水时穿抗压服、水坝修得上窄下宽等。
三、 连通器
1、定义:上端开口、下端连通的容器。
2、特点:连通器里的同种液体不流动时,各部分中的液面总保持相平。
3、应用:茶壶、下水管道中的U形水管、地漏、船闸、锅炉水位计等。
知识点三 大气压强
一、 大气压强的存在
1、大气压强:大气对浸在它里面的物体产生的压强叫大气压强,简称大气压。
2、产生原因:大气受到重力作用,且具有流动性。
3、特点
在大气层内部向各个方向都有压强,且在同一高度向各个方向的压强大小相等。
4、历史上证明大气压存在的著名实验:马德堡半球实验。
5、大气压在生活中的应用实例:用吸管喝饮料、吸盘挂钩、拔罐、活塞式抽水机等。
二、 大气压的测量
1、托里拆利实验
(1)取一根一端开口、一端封闭的长约1米的玻璃管,往里面注满水银,用手指堵住管口。将开口一端朝下,浸没在水银中,且将玻璃管竖直放置,移开手指,管内水银柱下降到一定高度时不再下降。用刻度尺测出管内外水银面的高度差约为760 mm,即可计算大气压的值。通常把这样大小的大气压叫做标准大气压。
如果玻璃管倾斜,进入到玻璃管内水银的长度会变大,但是水银柱的竖直高度不变。
(2)实验考向
①水银柱的高度:水银柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差,不是指管倾斜时水银柱的长度。管内水银柱的高度只随外界大气压的变化而变化,而与管的粗细、长度、形状、插入水银中的深度都无关。所以改用粗一些或细一些的玻璃管不会影响结果。
②若玻璃管内混入少量空气,由于这部分空气也有压强,管内外水银面高度差会变小,导致测得的大气压强偏小。
2、标准大气压
(1)通常把760mm高的水银柱产生的压强叫做标准大气压,用字母p0表示。
(2)大小:p0=1.013×105pa。粗略计算时,p0=1×105pa。
3、自制气压计
取一个装入适量带色的瓶子,再取一根两端开口的细玻璃管,在它上面画上刻度,穿过橡皮塞插入水中。从管的上端吹入少量气体,使瓶内气体压强大于大气压,水沿玻璃管上升到瓶口以上。外界大气压增大,玻璃管内水柱变低。
三、 大气压强的变化规律
1、大气压与高度的关系
大气压随高度增加而减小。在海拔3000m以内,每升高10m,大气压大约减小100pa。
2、大气压与天气、季节的关系
晴天的大气压比阴雨天的高;冬天的大气压比夏天的高。
3、水的沸点与大气压的关系
气压越大,水的沸点越高;气压越小,水的沸点越低。
知识点四 流体压强与流速的关系
一、 流体压强与流速的关系
1、流体:具有流动性的液体和气体统称为流体。
2、流体压强与流速的关系:在流体中,流速大的位置压强小,流速小的位置压强大。
3、生活实例
窗外有风吹过,窗帘向窗外飘;火车站台上设有安全线;家用吸尘器打扫微小灰尘;两艘船不能并排行驶;踢足球时的“香蕉球”。
二、 飞机的升力
1、机翼示意图
2、原理
机翼的形状是上凸下平的。当飞机高速行驶时,机翼与周围的空气发生相对运动,迎面而来的气流被机翼分成上、下两部分。机翼上方气流的速度较大,下方气流的速度较小。所以机翼下方气流的压强大于上方气流的压强,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。
【特别提醒】
1. 压力与压强的关系
(1)压力是产生压强的必要条件,没有压力就没有压强;压强是表示压力作用效果的物理量。
(2)压强在数值上等于压力大小与受力面积的比值。不能认为压力越大,压强就一定越大;同样,压强越大,压力也不一定越大。
2. 对受力面积S的理解
受力面积S指的是两个物体间相互接触的最小的那部分面积,如图,A对B的压强受力面积为SA。
3. 液体“深度”的判断
在液体压强公式中h表示深度,指从液体中某点到自由液面的距离。判断出h的大小是计算液体压强的关键。液体深度是指液体中被研究的点到液体自由液面(与大气连通的液面)的竖直距离。
如图,A、B、C、D、E各点的深度分别为:30cm、40cm、50cm、40cm、20 cm。
4. 对连通器的理解
(1)连通器各部分中的液面高度相平的条件:一是连通器中装有同种液体;二是液体不流动。若连通器里装有不同种液体,则液体静止时,液面高度不一定相同。
(2)连通器中各部分液面高度相同,与各部分的粗细和形状等没有关系。
5. 大气压强的应用
(1)护士给病人打针不是利用大气压强;(2)注射器吸取药液是利用大气压强;(3)用高压锅做饭是利用沸点与气压的关,不是利用大气压强。
【解题方法总结】
1. 圆柱体压强的计算方法
对于满足(1)密度均匀、形状规则的实心柱体(圆柱体或棱柱体);(2)物体被放在水平面上,且受力面积等于物体的底面积;(3)水平面受到的压力等于物体所受的重力。这样的柱体,可以用计算压强。
2. 叠加物体压强的计算方法
如图所示,A、B两物体叠加后放在水平面上,求水平面受到的压强时,物体对水平面的压力F=GA+GB,水平面的受力面积为下面物体的底面积。如图,,。
3. 公式与的区别与联系
压强定义式
液体压强计算公式
区别
适用范围
适用于所有情况下压强的计算
常用来计算液体的压强,和质量分布均匀的柱体
决定因素
压力和受力面积
液体的密度和深度
联系
液体压强公式是通过压强定义式结合液体的特点推导出来的,是压强定义式的特殊形式
4. 液体对不同容器底的压力与重力的关系
直壁形
上窄下宽
上宽下窄
图示
液体对容器底的压力与重力的关系
5. 判定流体流速的大小的方法
(1)流体在相同时间内通过的路程越长,流体的流速越大;
(2)在单位时间内通过管道横截面的流体的体积相同时,管道的横截面积越小,流体的流速越大;
(2)在水平面上高速运动的物体(如高速运动的列车)周围,离物体越近流体的流速越大。
【题型精讲练】
题型1 固体压强相关分析与计算
【例题精讲】
【例1】(26-27九年级上·重庆万州·阶段检测)如图所示,小渝将蛋糕平放在水平放置的盘子里,假设蛋糕是质量分布均匀的圆柱体,竖直切去蛋糕的四分之一后,剩余蛋糕对盘子的压力与压强说法正确的是( )
A.压力与压强都不变
B.压力与压强都变为原来的四分之一
C.压力与压强都变为原来的四分之三
D.压力变为原来的四分之三,但压强不变
【例2】(2022·重庆A·中考真题)A、B两个质量均匀的正方体放在水平地面上如图甲所示,B的边长是A的2倍。将A沿竖直方向切去宽为L的部分,把切去部分叠放在B上,B对地面的压强与L的变化关系如图乙所示。切割后,A剩余部分对地的压强为,则以下分析正确的是( )。
A. B的重力是50N B. L=2.5cm时,
C. B的底面积为 D. A切去一半后,
【例3】(26-27九年级上·辽宁鞍山·阶段检测)A、B两个均匀实心柱体单独放置在水平地面上如图甲、乙所示,A的高为5cm,底面积为20cm2,B的底面积为50cm2,已知A的密度2×103kg/m3,则甲图中A对地面的压强为___________Pa;若按图丙的方式放置时,B对A的压强为5.0×103Pa,则图乙中B对地面的压强为___________ Pa(g取10N/kg)。
【基础巩固练】
【变式训练1】(26-27九年级上·重庆万州·阶段检测)如图甲所示,一质地均匀的长方体物块放在水平地面上,现将物块切去一部分,剩余部分如图乙所示,此时物块对地面的压强为;将图乙中的物块倒置后如图丙所示,此时物块对地面的压强为1500 Pa、则图甲中物块对水平地面的压强为( )
A. B. C. D.
【变式训练2】(2022·湖南郴州·中考真题)一个质量分布均匀的立方体,静止在水平地面上。沿图中虚线将其分割成体积相等的a、b两部分,并取走a部分。剩下的b部分(未倾倒)对水平地面产生的压强最大的是( )。
A. B. C. D.
【变式训练3】(2022·广西河池·中考真题)2022年4月16日,神舟十三号返回舱顺利返回,17年来第一次实现返回舱直立着陆(如图)。已知返回舱的总质量约为,返回舱着陆后与水平地面的接触面积约为3m2。求:
(1)返回舱对水平地面的压力;
(2)返回舱对水平地面的压强。
【能力提升练】
【提升练1】(26-27九年级上·重庆·开学考试)如图所示,一柱状鱼缸(缸底有小石子)放在水平地面上,其内圆底面积为。鱼缸内无水时,鱼缸对水平地面的压强为;在鱼缸内加入质量为的水后鱼缸对水平地面的压强为;在鱼缸内再放入几条鱼后,鱼缸对水平地面的压强为。,下列说法正确的是( )
A.鱼缸内无水时,鱼缸(含缸底小石子)的质量为
B.加入质量为的水,鱼缸对水平地面增加的压强为
C.鱼缸外圆底面积为
D.在鱼缸内放入几条鱼后,水对缸底的某一小石子增加的压强为
【提升练2】(2022·江苏苏州·中考真题)小明在参观苏州市御窑金砖博物馆时,从解说员的讲解中得知某块金砖的长、宽、高分别为70cm、70cm、10cm,金砖的密度为2.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)金砖的重力G;
(2)若重490N的小明站在如图所示的金砖上,金砖对水平地面的压强p。
【提升练3】(26-27九年级上·上海浦东新·阶段检测)如图所示是我国自主研发的四轮长航程极地漫游机器人。机器人(包括四条履带)总质量为,每条履带与地面的接触面积为。(取)
(1)求该机器人在水平冰面匀速行驶时,它对冰面的压力;
(2)若南极某处冰面能承受的压强为,通过计算说明该机器人能否通过该冰面;
(3)(多选)为了减小机器人对冰面的压强,下列方法中可行的是________。
A.减小机器人的履带宽度 B.增加机器人的履带宽度
C.用密度更小的材料制作机器人 D.用密度更大的材料制作机器人
(4)假设该机器人使用四冲程内燃机,其中________(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)冲程是给机器人提供动力的。图2是该发动机的能量流向图,则其完全燃烧的汽油能够释放________J的能量,输出的有用功为________J。()
题型2 探究影响压力作用效果的因素
【例题精讲】
【例1】(2026·湖北武汉·模拟预测)某同学利用如图所示的装置完成压力和受力面积对海绵形变的影响实验。下列说法正确的是( )
A.海绵受力发生形变,说明力可以改变物体的运动状态
B.图乙中小桌对海绵的压力与海绵对小桌的支持力是一对相互作用力
C.甲、丙两次实验可得出海绵形变程度与受力面积有关
D.交通管理部门限定每个车轴平均承载的质量,利用了乙、丙两次实验的结论
【例2】(2026·湖北武汉·模拟预测)如图所示,在探究压力和受力面积对海绵形变的影响实验中,下列说法正确的是( )
A.对比甲、乙两图,可以探究海绵的形变情况与受力面积的关系
B.乙、丙得出的结论可以解释载重很大的平板货车需增加车轴数量来减小对路面的压强
C.乙图中海绵对小桌的支持力和钩码对小桌的压力是一对平衡力
D.丙图中小桌对海绵的压力作用效果要比海绵对小桌的压力作用效果更明显
【例3】(2026·四川成都·二模)如图所示,涛涛利用一支尖头铅笔体验“压力作用效果与受力面积的关系”,为完成实验,他需控制压力相等,为此他应将铅笔如图 ____________ (选填“1”或“2”)放置,此实验中两个手指对铅笔的压力属于 ____________ (选填“平衡力”或“相互作用力”)。
【基础巩固练】
【变式训练1】(26-27九年级上·黑龙江大庆·开学考试)同学们梳理了教材中与压强知识相关的实验,如图所示,其中分析正确的是( )
A.甲图实验,装有水的瓶子竖放在海绵上,瓶中水越少,海绵凹陷越明显
B.乙图实验,当压强计的探头在水中深度逐渐增大时,U形管两边液面高度差不变
C.丙图实验,测出拉开吸盘时大气对吸盘的压力和吸盘的面积,可估测大气压强的值
D.丁图实验,向外拉活塞,试管内停止沸腾的水再次沸腾,可知气压减小,水的沸点升高
【变式训练2】(2022·湖北·武汉市蔡甸区幸福路中学九年级阶段练习)如图是某同学在探究压力作用的效果跟哪些因素有关的实验过程,下列说法中正确的是( )
A.该实验通过海绵的凹陷程度来反映小桌对海绵压力的大小
B.乙图中小桌对海绵的压力大于丙图中小桌对海绵的压力
C.乙图中小桌静止时,小桌所受的重力和海绵对小桌的支持力是一对平衡力
D.丙图中砝码对小桌压强可能大于小桌对海绵压强
【变式训练3】(2026·广西河池·二模)如图所示,用手压铅笔,大拇指和食指受到的压力大小__________,明显感觉与笔尖接触的食指更疼,说明压力的作用效果与__________有关。
【能力提升练】
【提升练1】(2022·福建泉州·八年级期末)甲、乙两位同学到海边游玩,两人站在海边的沙滩上,在沙滩上留下了深浅相同的脚印,如图所示,下列说法正确的是( )
A.脚印大的人对沙滩的压强一定大 B.脚印小的人对沙滩的压强一定大
C.他们对沙滩的压力一定相等 D.脚印大的人质量一定大
【提升练2】(25-26八年级下·四川成都·期末)生活中许多看似无用的废弃物品都可以变废为宝,成为我们物理实验的器材。将装满水的塑料瓶先后正放、倒放在相同的海绵上(如图甲、乙),观察到海绵形变程度不同,说明压力的作用效果与_______有关,甲中瓶底部受到的液体压强为,乙中瓶盖底部受到液体压强为,则_______(选填“”、“”或“”)。
【提升练3】(2021·辽宁铁岭·中考真题)小平用一个长方体木块、弹簧测力计、两个相同的砝码和海绵等探究压力作用效果与什么因素有关:
(1)根据甲、乙两图,可知压力的作用效果与______大小有关;
(2)用甲、丙两图探究压力作用效果与受力面积的关系,应在丙图木块上放 ______个砝码。由此得出结论:______一定, 受力面积越小,压力的作用效果越______。
(3)小平利用上述器材继续探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关:
①用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平桌面做匀速直线运动,弹簧测力计的示数如图丁所示;
②取下木块上的砝码,重复①的操作,弹簧测力计的示数为1.8N。由此说明,接触面粗糙程度一定,压力越大,滑动摩擦力越______;
③以不同的速度多次水平拉动木块,使它沿水平桌面做匀速直线运动,发现弹簧测力计的示数几乎不变,说明滑动摩擦力的大小与速度大小______。
题型3 增大和减小压强的方法
【例题精讲】
【例1】(26-27九年级上·北京·开学考试)如图所示四个实例中,属于减小压强的是( )
A.书包背带做得较宽
B.篆刻刀的刀刃很锋利
C.盲道上有凸起的圆点
D.逃生锤的锤头很尖
【例2】(26-27九年级上·广西南宁·开学考试)下列事例中为了增大压强的是( )
A.背包带做得很宽 B.注射器的针头很尖
C.坦克车的车轮装有宽大的履带 D.大型平板车装有很多轮子
【例3】(25-26八年级下·全国·课后作业)如图所示,两个人对雪地的压力是差不多的,然而一个人的脚陷进雪里,另一个人却没有。这是因为不踩滑雪板的人,对雪地的压力的作用效果_______(选填“明显”或“不明显”)、压强_______(选填“大”或“小”)。
【基础巩固练】
【变式训练1】(26-27九年级上·黑龙江大庆·开学考试)下列实例中,属于减小压强的是( )
A.刀刃磨得很薄 B.图钉尖很尖锐
C.书包背带做得较宽 D.缝衣针做得很细
【变式训练2】(26-27九年级上·陕西西安·开学考试)全球气候变暖,部分冰层变薄。一只北极熊在通过一处薄冰时,它趴下身子向前爬行,如图甲所示,到达厚冰层后就变成正常行走,如图乙所示。这只北极熊通过薄冰时向前爬行主要是为了( )
A.减小对冰面的压力 B.减小对冰面的压强
C.增大与冰面的摩擦 D.增大身体的稳定性
【变式训练3】(2022·江苏扬州·中考真题)生病输液时,针头很尖是通过减小受力面积来___________压强;若出现“回血”现象(血液进入输液软管中),需将药液袋举高,这是因为___________。
【能力提升练】
【提升练1】(2022·浙江宁波·中考真题)在日常生活生产中,根据需要常常要考虑受力面上的压强大小。下列事例中能增大压强的是( )
A.坦克通过履带与地面接触
B.单钢轮压路机有较重的前轮
C.滑雪板与雪地接触面积较大D.背包用较宽的背带
【提升练2】(26-27九年级上·广东中山·开学考试)如图所示汽车落水逐渐下沉,乘客都应立刻开门逃生,越迟疑车门越难推开,因为车辆被淹越深,压强___________。紧急情况下,应用逃生锤的___________(“A”或“B”)端砸向玻璃窗的边角,破窗逃离。图中落水后正在下沉的汽车受到的浮力___________(选填“大于”、“等于”或“小于”)自身的重力。
【提升练3】(2022·湖南邵阳·中考真题)2022年北京冬奥会,我国在多个比赛项目取得了重大突破,获得了多枚金牌,由此在国内掀起一股冰雪运动热潮。一天,小华和父母去滑雪场滑雪,已知小华和滑雪板的总质量为60kg,滑雪板与雪地的总接触面积为0.4m2,求:(g=10N/kg)
(1)小华和滑雪板的总重力;
(2)小华踏着滑雪板站在水平雪地上时,对雪地的压强。
题型4 实验:探究液体内部的压强
【例题精讲】
【例1】(2026·陕西·模拟预测)学习了压强知识,小明想探究液体对容器侧壁的压强特点,于是在a、b、c三个小孔上覆盖上相同的橡皮膜后,在容器中装入适量的水,如图-1所示
(1)实验中通过__________________________________反映液体对容器侧壁的压强。
(2)由图-1可知,液体对容器侧壁有压强,且压强随着_____________的增加而增大。
(3)小明去掉小孔上的橡皮膜,发现水从三个小孔射出的距离sa<sc<sb,与预期的现象不一样。于是他想进一步探究水从小孔中水平射出的水流射程与哪些因素有关?查阅资料思考后,他猜想:水从小孔中水平射出的水流射程s与小孔在水下的深度h和小孔距桌面的高度H有关,于是小明设计了图-2的装置,并进行以下操作:
①将升降台置于水平桌面上 ,将容器放在升降台上,如图-2所示。
②堵住三个小孔,向容器中加入适量的水,记录小孔在水下的深度h和距桌面的高度H。
③打开三个小孔,同时测量并记录从三个小孔水平射出的水流最远距离s。
④改变________________________,在容器中加入相同的水量,重复以上的步骤,记录实验数据。
实验次序
1
2
3
4
5
6
7
8
9
小孔
a
b
c
a
b
c
a
b
c
小孔在水下的深度h/cm
10
20
30
10
20
30
10
20
30
小孔距桌面的高度H/cm
30
20
10
40
30
20
50
40
30
小孔水平射出水流最远的距离s/cm
35
41
39
40
49
50
45
58
59
通过比较实验_____________(填序号)的三组数据,可以得出:当小孔距桌面的高度H一定时,水流射程s随小孔在水中深度h的增大而增大;分析表中数据可知,小孔在水下的深度h一定时,水流射程s的增加量与小孔距桌面的高度H的增加量_____________________(选填“成正比”“不成比例”或“成反比”)。
(4)具有流动性的气体压强有什么特点呢?小明为此用传感器进行了图-3的实验,装置中A、B、C三节直径不同的塑料管连接在一起,右端与吹风机的尾部相连,当用吹风机抽气时,在同一时间内,通过每个管子的气体总量相同 ,细管内气体流速比粗管内气体流速大。
①将三个气体压强传感器探头与电脑相连,打开吹风机抽气时,电脑屏幕如图-4所示,已知①②③三条图线分别对应粗细不同的三节管中气体压强随时间变化的情况,图线③反映的是装置中_____________(选填“A”“B”或“C”)塑料管的气体压强随时间变化的情况。
②当他将抽气的吹风机调换挡位后,图像中①②③三条图线出现了下移,由此可以判断三节塑料管中气体的流速_____________(选填“增大”或“减小”)。
【例2】(26-27九年级上·重庆·开学考试)在“探究影响液体内部压强因素”的实验时:
(1)实验中使用的形管压强计如图甲所示,气密性良好的压强计___________(选填“是”或“不是”)连通器。检查气密性时,轻压探头的橡皮膜到一定程度不动,形管内液面有高度差但很快变小,说明装置___________(选填“漏气”或“不漏气”)。
(2)如图乙所示,在外壁贴有刻度的细长圆筒中倒水直至水面与零刻度线相平,将探头放入水中分别使橡皮膜对齐和刻度线处,通过形管内液面高度差来反映液体压强大小的研究方法叫___________。
(3)由图丙、丁可知:同种液体,___________越大,压强越大。结合生活实际,拦河大坝要做成___________(选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状。
(4)为探究液体压强与液体密度的关系,小南在图丁的基础上固定探头的位置,直接往桶内倒入大量食盐,再和图丁进行比较,他的做法___________(选填“合理”或“不合理”)。
(5)同组小开设计了如图戊所示的双探头压强计,为使图示时刻中形管的液面高度差相同(),可以怎么操作?___________。
【例3】(26-27九年级上·湖南长沙·阶段检测)如图甲,小附看到鱼吐出的泡泡在上升过程中逐渐变大,他猜想这可能与液体压强有关。于是他利用图乙所示的压强计探究液体内部压强特点。
(1)将探头放入盛水的容器中固定支架,如图丙所示。向容器中逐渐加水进行实验,记录数据如下表:
序号
探头浸入水中的深度/cm
探头方向
U形管两侧液面高度差/cm
1
4
向下
3.6
2
10
向下
9.4
3
16
向下
15.2
4
16
向里
15.2
5
16
向上
15.1
分析1、2、3组实验数据可知:同种液体中,液体压强随深度的增大而________________,进而可知鱼吐出的泡泡在上升过程中逐渐变大的原因;
(2)分析实验数据还发现,在同种液体的同一深度,液体内部向各个方向的压强大小都_____________。
【基础巩固练】
【变式训练1】(26-27九年级上·内蒙古呼和浩特·阶段检测)小强为探究液体内部压强的特点,利用U形管压强计、水、盐水等器材开展实验。
(1)组装好器材后,他用手指轻压探头的橡皮膜,U形管两侧液面高度差变化明显,说明该装置__________________良好;
(2)比较乙图中①②两次实验,可以得出结论:液体内部压强与_________有关;
(3)在利用乙图探究液体内部压强与液体密度的关系时,小强认为两烧杯中液面必须相平,此观点_________(选填“正确”或“不正确”);
(4)如图丙所示,1、2是两根完全相同的细玻璃管,管的一端封有相同橡皮薄膜。在管中装入不等量的水,薄膜鼓起的程度不同。据此小强猜想:液体的压强可能与管内液体的质量有关。小强将2号管倾斜放置,直至__________________________,对比1、2号管橡皮膜的鼓起程度可知小强的猜想错误;
(5)在物理课上学习了液体压强公式后,小强与同学们讨论“探头在同种液体同一深度时,怎样使U形管两侧液面的高度差大一些?”。请你帮他们写出一种可行的方法________________________________。
【变式训练2】(26-27九年级上·江苏南通·开学考试)小明在探究液体压强与哪些因素有关的实验中,在压强计的U形管接头处加装了一个如图甲的“三通接头”,阀门K打开时与外界大气相连,接好后如图乙所示。
(1)调试前连接软管与U形管,发现U形管左右液面不平,可采取措施:______;
(2)比较丙丁两图,可得出结论______;若想比较图丁和戊得出液体压强与液体密度的关系,只需要图戊中的探头向______移动适当的距离。
(3)小明课后利用实验箱探究液体内部压强的特点。如图己,箱中内箱A固定在外箱B的内侧,A下部开有圆形孔C,并蒙有一层薄橡皮膜,要使向上凸起的薄膜变平,可采取的措施是______。
【变式训练3】(2022·安徽省·中考真题)为探究液体压强与哪些因素有关,取一个空的透明塑料瓶,在瓶口扎上橡皮膜,将塑料瓶浸在液体中,橡皮膜向瓶内凹进得越多,表明液体的压强越大。
(1)将塑料瓶竖直地浸入水中,第一次瓶口朝上(如图甲),第二次瓶口朝下(如图乙),两次塑料瓶在水里的位置相同。图乙中的橡皮膜凹进得更多,则可得到的实验结论是:同种液体中,______,液体的压强越大;
(2)若用体积相同的酒精(ρ酒精<ρ水)进行实验,如图丙所示,塑料瓶在酒精里的位置与图乙相同,则图______(选填“乙”或“丙”)中的橡皮膜凹进得更多。
【能力提升练】
【提升练1】(2022·福建·中考真题)在探究影响液体压强因素的实验中,用几根一端封有相同橡皮薄膜的玻璃管进行实验,在5号管中装入盐水,其它管中装入水,如图。
(1)玻璃管下方薄膜鼓起的程度可反映液体______的大小;
(2)根据图甲中三支相同玻璃管薄膜鼓起的程度,猜想:液体的压强可能与液体的质量、重力、体积或______有关;
(3)图乙中,4号管上段更粗,下段与2号管粗细相同,两管中水的总长度相同,发现两管薄膜鼓起的程度相同,可得:液体压强的大小与液体的质量、重力、体积都______;
(4)图丙中,5号管和2号管的液柱长度相等,利用5号管和2号管可探究液体压强与液体的______是否有关;
(5)为了探究液体长度对液体压强的影响,选用2号管和6号管进行实验,6号管水柱比2号管水柱长,实验时需控制两管水柱的______相等。
【提升练2】(26-27九年级上·陕西西安·阶段检测)小文同学利用如图所示的装置探究液体压强与哪些因素有关.
(1)如图甲所示的压强计,是通过U形管两侧液面的________来反映液体压强大小的;实验前,若用手指轻压压强计探头的橡皮膜时,发现U形管中两侧液面的高度变化灵活,说明该装置_______(选填“漏气”或“不漏气”);
(2)比较乙、丙两图,可探究液体内部压强大小与_______的关系;根据实验得出的结论可知,拦河大坝应设计成_______(选填“上宽下窄”或“上窄下宽”)的形状;
(3)比较丙、丁两图可得出实验结论:在同一深度处,液体密度越_______,液体压强越大;
(4)将液体压强计进行改造,如图戊所示。当两探头置于空气中时,U形管两端水面相平。现将两探头分别放在A、B容器内密度分别为ρ1和ρ2的两种液体中,当两探头所处的深度相同时,U形管右侧水面比左侧高,则ρ1______ρ2(选填“>”“<”或“=”)。
(5)通过学习,小明利用掌握的液体压强知识测量盐水的密度,实验过程如下:
①向图所示容器中的左侧倒入适量的水,橡皮膜向右凸起;
②再向容器中的右侧缓慢倒入盐水,直至橡皮膜变平;
③测得水面到橡皮膜中心的深度为h1,盐水液面到橡皮膜中心的深度为h2;
④可推导出该盐水密度的表达式为ρ盐水=____________(用h1、h2、ρ水表示)。
【提升练3】(2025·河北廊坊·一模)在“探究液体压强的大小与哪些因素有关”的实验中。
(1)实验前,发现压强计U形管两侧液面出现如图甲所示的情景,接下来正确的调节方法是______(填选项)。
A.将U形管右侧高出部分的液体倒出
B.取下橡皮管,重新进行安装
(2)本次实验中,通过观察U形管两侧液面的______来比较液体压强的大小。
(3)实验时,固定探头在水中的深度,多次改变探头朝向,是为了探究在同种液体中,同一深度处,______。
(4)通过比较图______两次实验,可知液体压强的大小与液体的深度有关。根据实验现象得出的结论可知:拦河大坝要做成______(选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状。
(5)【拓展】红红用图戊装置测量未知液体的密度,容器中间有一个竖直的挡板把容器平分成左右两部分,挡板中有一块橡皮膜,在该橡皮膜上施加微小的力都能使其发生很明显的变化。
①在容器的左侧加水,使水面在橡皮膜中间的位置,测量此时水面到容器底部的距离;
②然后继续加入适量水到橡皮膜上方的某一位置,测量此时水面到容器底部的距离;
③在容器的右侧缓慢倒入待测液体,直到橡皮膜恢复原状,测量此时右侧液面到容器底部的距离;
④待测液体密度的表达式为______(用、、、表示)。
题型5 液体对容器底的压力和压强
【例题精讲】
【例1】(26-27九年级上·安徽六安·开学考试)如图所示,水平桌面上有甲、乙两个质量相同的薄壁容器。两个容器开口大小相同、底面积相同,分别装有质量相同的a、b两种液体,两个容器中的液面高度不同。下列说法正确的是( )
A.两种液体的密度大小关系是
B.两种液体对容器底压力的大小关系是
C.两种液体对容器底压强的大小关系是
D.两个容器对桌面的压强的大小关系是
【例2】(24-25八年级下·广西南宁·期末)如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。下列说法正确的是( )。
①容器对桌面的压力:F甲>F乙
②液体的密度:ρ甲=ρ乙
③液体对容器底部的压强:p甲>p乙
④容器对桌面的压强:p甲′=p乙′
A.只有①和③ B.只有①和④ C.只有②和③ D.只有③和④
【例3】(26-27九年级上·河南平顶山·开学考试)如图所示,小明把未装满的密闭矿泉水瓶先正立放在水平桌面上,再倒立放置,若正立时水对瓶底的压力为,倒立时水对瓶盖的压力为,则____;若正立时矿泉水瓶对桌面的压强为,倒立时矿泉水瓶对桌面的压强为,则____(前两空填“”、“”或“”);若瓶中水的质量为400g,则倒立放置时水对瓶盖的压强是_______Pa。(,g取10N/kg)
【基础巩固练】
【变式训练1】(25-26九年级下·山东泰安·阶段检测)如图所示,质量分布均匀的实心正方体甲、乙置于水平地面上,它们对地面的压强相等,且甲的边长是乙的两倍。若将它们沿水平方向切去相同厚度后,余下部分对地面的压强分别为和;若将它们沿竖直方向切去相同体积后叠放回各自剩余部分上,它们对地面的压强分别为和;则下列说法正确的是( )
①甲、乙的密度之比为
②切之前,甲、乙对地面的压力之比为
③沿水平方向切去后,余下部分对地面的压强关系为
④沿竖直方向切去后,它们对地面的压强关系为
A.只有①②正确 B.只有②③正确 C.只有③④正确 D.只有①④正确
【变式训练2】(25-26八年级下·四川德阳·期中)如图所示,两个圆柱形容器甲和乙放在水平桌面上,甲容器底面积大于乙容器底面积,它们分别装有体积相等的液体,甲容器中液体的密度为,乙容器中液体的密度为。液体内A、B两点到容器底部的距离相等,其压强分别为、。若两容器底部受到的液体压强相等,则下列判断正确的是( )。
A. B.
C D.
【变式训练3】(2026·安徽芜湖·三模)如图所示,底面积为的容器中装有1.2kg的水,水面距离容器底部高度为10cm,则水对容器底部的压力为________N。
【能力提升练】
【提升练1】(2022·江苏无锡·中考真题)如图所示,A、B、C是三个圆柱形容器,分别装有水或酒精(ρ水>ρ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,底部所受液体压强最大的是( )
A.A容器 B.B容器 C.C容器 D.无法比较
【提升练2】(2022·广西)如图所示,水平桌面上甲、乙两容器底面积均为0.01m2,甲容器内盛有体积为3×10-3m3的水,乙容器内盛有深度为0.35m的酒精,则甲容器内水的质量为______kg;从甲、乙两容器内抽出______m相同高度的液体后,液体对两容器底部压强相等。
【提升练3】(26-27九年级上·上海虹口·阶段检测)生活中,有许多实例与压强知识密切相关。
(1)下列设计中属于减小压力作用效果的是________;
A.地铁铁轨下的枕木 B.足球鞋的鞋钉
C.切蛋器上装有细钢丝 D.滑雪板设计得很宽
(2)如图所示,壶嘴和壶身相连通,这是应用________的实例。
(3)若壶和水的总质量为0.5kg,若水的深度为0.05m,壶底与桌面的接触面积为,求:壶对水平桌面的压强和水对壶底的压强。(取)
题型6 生活中的大气压
【例题精讲】
【例1】(2026·江苏盐城·模拟预测)用矿泉水瓶做的下列小实验中,能证明大气压存在的实验是( )
A.海绵形变 B.水流喷出
C.纸片托水 D.吹气喷雾
【例2】(2022·湖北宜昌) 在如图所示的托里拆利实验中,会使测得的大气压数值变小的是( )。
A. 将玻璃管稍微倾斜 B. 将玻璃管稍微下压
C. 用密度更小的液体替代水银 D. 玻璃管内混入空气
【例3】(26-27九年级上·贵州遵义·阶段检测)如图用吸管吸牛奶,请用所学的物理知识解释下列现象:
(1)插破瓶盖时,选用________端(“A”或“B”)。
(2)当你用嘴一吸,钙奶会沿着吸管上升进入口中,为什么?
【基础巩固练】
【变式训练1】(26-27九年级上·四川成都·开学考试)下列事例中利用了大气压强的是( )
A.用吸管吸牛奶 B.用扫把扫地 C.用安全锤破窗 D.用扳手拧螺母
【变式训练2】(2022·贺州)下列选项中,与大气压作用有关的是( )。
A. 弹簧测力计 B. 吸盘式挂钩 C. 破窗锤 D. 密度计
【变式训练3】(2022·四川南充)如图甲是某同学自制的一个简易气压计,在温度相同的情况下,大气压越大,甲中玻璃管内的液柱高度就越___________(选填“高”或“低”);如图是该同学自制的一个简易温度计,在大气压相同的情况下,温度升高,乙中玻璃管内的液柱___________(选填“升高”或“降低”)。
【能力提升练】
【提升练1】(26-27九年级上·广东珠海·开学考试)下列各装置的原理或现象的分析正确的是( )
A.活塞式抽水机利用连通器原理工作
B.塑料吸盘依靠大气压紧紧贴在墙壁上
C.高压锅能增大锅内气体的压强,使水的沸点降低
D.冰刀的刀刃较薄是为了增大压力
【提升练2】(2021·贵州中考真题)彤彤用自制的气压计去梵净山探究海拔对气压的影响,测得山脚气压如图甲,此时瓶内外气压差为______Pa;再将此装置移到梵净山山顶,玻璃管中水柱高度将______(选填“上升”、“下降”或“不变”),同行的诗诗用B管水平向A管管口吹气(如图乙),A管中水柱升高,是由于______。(g=l0N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
【提升练3】(2021·江苏苏州市)如图是小明利用V=2mL的注射器,弹簧测力计、刻度尺等器材估测大气压值的情况。
(1)利用刻度尺测量出______的长度l为10cm,即可算出活塞横截面积为______cm2;
(2)把活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器小孔,再水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F=2.1N,据此可测得大气压值p=______Pa;
(3)考虑到活塞与筒壁之间有摩擦,小明继续拉动一小段距离后,缓慢退回注射器筒,在活塞刚要到筒内底部时弹簧测力计示数为,则大气压值______(用题中出现的物理量符号表示);
(4)实验时若筒内空气没有排尽,此因素将导致所测大气压值______(偏大/偏小/不变)。
【真题回顾】
1.(2026·四川巴中·中考真题)相同材料的实心长方体甲和乙,质量分别为、,甲的底面积是乙的2倍,高度是乙的。如图1放置时,甲乙对地面的压力、压强分别为、,、,如图2放置时,甲对地面的压强为,下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
2.(2026·新疆·中考真题)教室里,一张单人课桌的桌面受到大气的压力约为( )
A. B. C. D.
3.(2026·新疆·中考真题)高精度的零件加工是航空工业的重要技术指标之一。对图甲所示的质地均匀的金属圆柱体进行切割,得到图乙所示的零件M和图丙所示的零件N(上下表面均被切割),若将零件M与N重新嵌合回图甲所示的圆柱体,内部的缝隙尺寸不到(可忽略不计)。已知零件M由粗细不同的两段圆柱体构成,其中细圆柱体的高度是粗圆柱体高度的2倍,零件M与N的质量之比为,金属圆柱体如图甲放置时对水平地面的压强为9000 Pa,零件M如图乙放置时对水平地面的压强为6000 Pa。则零件N如图丙放置时对水平地面的压强为( )
A.8000 Pa B.7500 Pa C.7200 Pa D.6000 Pa
4.(2026·江苏常州·中考真题)草原解板机有助于解决土壤板结问题,通过推动镶有多个轻质(质量不计)钢针的空心金属滚筒在草原上滚动,对土壤进行扎刺式的疏松。下列措施中,不能提高钢针对土壤扎刺深度的是( )
A.用密度更大的金属做滚筒 B.把金属滚筒做成实心的
C.增加滚筒上轻质钢针的数量 D.把钢针头部做得更尖
5.(2026·四川乐山·中考真题)关于压强,下列说法中正确的是( )
A.图甲中,火车轨道铺设在枕木上,通过减小受力面积来增大压强
B.图乙中,拦河大坝一般修建成上窄下宽的形状,有利于减小水对坝体的压强
C.图丙中,抽水机的活塞向上移动时,利用大气压强将水往上压
D.图丁中,运输机机翼上、下表面的形状不同,利用气流流速越大的位置压强越大的原理
6.(2026·陕西·中考真题)小明为妈妈选购了一款超声波清洗机作为生日礼物。该清洗机空机质量为0.2kg,置于水平桌面时,与桌面的接触面积为,向清洗槽内加入体积为的水后,则槽内水的质量为________kg,此时清洗机对水平桌面的压强为________Pa;若将眼镜放入清洗机中(水未溢出),清洗机对桌面的压强将________(选填“增大”“减小”或“不变”)。(水的密度,g取10N/kg)
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