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【名师导航】中考物理一轮复习学案
第9章 压强
考点分布 考查频率 考点内容 命题趋势
1.压强 ★★★★ 1.通过实验探究,理解压强的概念。理解固体压强、液体压强的大小跟什么因素有关。 2.了解增大和减小压强的方法。 3.会用压强公式进行简单计算。 4.知道液体压强的规律应用实例。 5.了解大气压强的测量方法、大气压强的大小和单位。 6.初步了解流体的压强与流速的关系,能解释某些生活中的现象。 本章常考的内容有:压强的概念、单位、液体的压强压力的计算、固体的压强压力的计算、大气压强的应用、流体压强与流速的关系;2022年可能出现压强选择题、计算题、实验题,分值约8分。
2.液体压强 ★★★★
3.大气压 ★★★
4.流体压强与流速的关系 ★★
知识点一:压强
1.压力:物理学中把垂直压在物体表面的力叫做压力,其方向总是垂直物体表面,作用点在受力物体上,如图所示,物体对受力面的压力F与重力G的关系。
注意:压力与重力是两个不同性质的力。当物体放在水平面且在竖直方向上只受重力和水平面支持力作用时,对水平面的压力与物体的重力大小相等,否则不相等。
2.压力的作用效果:压力的作用效果与压力大小和受力面积有关,用压强来反映压力的作用效果。
3.压强:我们把物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强,其定义式是,单位是帕(牛/米2),符号Pa(N/m2)。
4.增大或减小压强的方法:(1)增大压强的方法:增大压力或减小受力面积;(2)减小压强的方法:减小压力或增大受力面积。
5.注意问题:
①公式p=对于固体、液体和气体都适用。
②对密度均匀、形状规则的柱体,如粗细均匀的圆柱体、长方体、正方体等,放在水平面上,它们对水平支持面压强p=====ρ物gh。
③一容器盛有液体放在水平桌面上,求压力、压强问题:把盛放液体的容器看成一个整体,先确定压力(水平面受的压力F=G容+G液),后确定压强(一般常用公式)。
1.如图所示,用细线将小球悬挂在竖直墙壁上,请画出小球对墙壁的压力示意图。
2.一位质量为50 kg的同学,她每只脚与地面的接触面积是200 cm2.她双脚站立时对地面的压强比行走时对地面的压强____(选填“大”或“小”),这位同学双脚站立时对地面的压强为____________.(g取10 N/kg)
3.细心的小玲同学发现,较重的衣服挂在图中甲衣挂上时更不容易变形,这是因为压力一定时,甲衣挂能增大与衣服的__________,从而减小了______。
参考答案:2. 小;1.25×104 Pa;3. 接触面积;压强。
知识点二:液体压强
1.液体压强的产生:由于液体受到重力作用,并且具有流动性,所以对液体内部、容器底和侧壁都有压强。
2.液体内部压强的特点:A.液体内部向各个方向都有压强;B.液体压强随深度的增加而增大,在同一深度液体向各个方向的压强相等,液体压强还与液体密度有关。
3.液体压强:计算公式p=ρgh,其中ρ指液体的密度,h表示液体的深度。
4.连通器:上端开口,下端相通的容器叫做连通器,其原理是:同一种液体不流动时,液面保持相平,其应用有:船闸、水壶等。
5.液体对容器底的压力F与液体的重力G的关系:
柱形容器,F=G液;上宽下窄容器,F<G液;上窄下宽容器,F>G液。
4.如图所示A、B两管中都装有水,两管中的水对管底的压强pA_____(选填“>”“=”或“<”)pB,A试管底部受到水的压强为________Pa.(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
5. 如图所示,水塔与自来水管组成一个 ,若水塔内水面的高度h1=30m,五楼住户水龙头出水口的高度h2=13m,四楼住户水龙头出水口的高度h3=10m,那么,在五楼住户水龙头出水口受到水的压强是 Pa。
参考答案:4.=;2 000;5. 连通器;1.7×105。
知识点三:大气压
1.大气压强:大气对浸在它里面的物体产生的压强叫做大气压强,简称大气压,一般用p0表示。
“大气压”与“气压”(或部分气体压强)是有区别的,如高压锅内的气压——指部分气体压强,高压锅外称大气压。
2.产生的原因:因为空气受重力并且具有流动性。
3.历史上证明大气压强存在的著名实验是马德堡半球实验。
此外还有覆杯实验、瓶吞鸡蛋实验、皮碗模拟马德堡半球实验。
4.大气压的实验测定:托里拆利实验。
(1)1标准大气压p0=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa。
(2)实验前玻璃管里水银灌满的目的是:使玻璃管倒置后,水银上方为真空;若未灌满,或进入空气,则测量结果偏小。
(3)将玻璃管稍上提或下压(管口未离开水银面),管子的粗或细,管内外的高度差不变,将玻璃管倾斜,高度不变,长度变长。
5.大气压的影响因素:大气压随高度增加而__减小__,且大气压的值与地点、天气、季节的变化有关,一般来说,晴天大气压比阴天高,冬天比夏天高。
6.测量工具:水银气压计和无液气压计
若水银气压计挂斜,则测量结果变大。在无液气压计刻度盘上标的刻度改成高度,该无液气压计就成了登山用的登高计。
7.应用:活塞式抽水机和离心式水泵。
6.小明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高水银柱产生的压强;如果此时在该实验室做“观察水沸腾”的实验,测得水的沸点将______(选填“高于”“等于”或“低于”)100 ℃.
参考答案:750;低于。
知识点四:流体压强与流速的关系
1.流体压强与流速的关系:流体在流速大的地方压强小,在流速小的地方压强大。
2.应用——飞机的升力的产生、水翼船等。
3.升力产生的原因:在相同的时间内,机翼上方气流通过的路程较长,因而速度较大_,它对机翼向下的压强小,机翼下方气流通过的路程较短,因而速度较小,它对机翼向上的压强大。于是产生一个向上的压强差,压强差就形成了机翼的上下表面的压力差,这就是升力。
7. 如图所示,沿B管向左快速吹气时,A管中的水面将______,这是由于吹气时A管上端空气流速加快,气压_______;若用力从B管中吸气,可以看到A管中的水面将_______.(第1、3空均选填“上升”“下降”或“不变”)。
参考答案:上升;减小;上升。
易错点1 如图所示,误认为甲或丙对地面的压强最大(以上情况只考虑压强中的两个因素中的一个,虽然同时考虑两个因素,但没有考虑在水平地面上的圆柱体的特殊性)。
典例1:(2020春 耒阳市期末)如图所示,实心均匀正方体放在水平桌面上,从虚线处将其沿竖直方向截成大小不同的甲、乙两块,则两块对水平桌面的压强p1、p2的大小关系是( )
A.p1大于p2 B.p1小于p2 C.p1等于p2 D.无法判断
【错解】选A,理由:因为甲对地的压力大于乙对地的压力,所以p1大于p2。
【析错】水平地面上放置的物体,压力等于重力,对于实心均匀柱体(如长方体、正方体和圆柱体等),根据压强公式p=判断它们对地面压强的大小关系。
【正解】选C,理由:实心均匀正方体放在水平桌面上,若把它竖直截成大小不等的两块,由于它们的高度h相等、密度相同,根据压强公式p=可知,它们对水平桌面的压强相等,即p1等于p2,C正确,ABD错误。故选:C。
▲▲变式练习1
1.(2020 上海)如图所示,均匀正方体甲、乙置于水平地面上,甲、乙对地面的压强分别为p甲、p乙.若沿水平方向截去相同体积后,甲、乙剩余部分对地面的压强相等。则( )
A.p甲可能小于p乙 B.p甲可能大于p乙
C.p甲一定小于p乙 D.p甲 一定大于p乙
2. (2021春 郫都区期末)由同种材料做成的三个高度相等但底面积不同的实心圆柱体A、B和C,竖直放置在水平桌面上,如图所示,它们对桌面的压强分别为pA、pB和pC,那么( )
A.pA=pB=pC B.pA<pB<pC
C.pA>pB>pC D.条件不足,无法判定
参考答案:1.D;2.A
易错点2 审题不清,将受力面积的大小弄错,单位不统一。
典例2:(2020春 黄石港区期中)如图所示,放在水平地面上的物体A重10N,它的长、宽、高分别为4cm、2cm、2cm,用大小为5N、水平向右的力F作用在物体A上,则地面所受到的压强为 Pa,墙面所受到的压强为 Pa。
【错解】答案为:1.25Pa;.理由物体对地面的压强:;
墙面所受到的压强.
【析错】物体对地面的压力和自身的重力相等,受力面积等于物体与地面的接触面积,第一次接触面积为物体的底面积,第二次接触面积为物体的一个侧面积,根据S=ab求出其大小,根据求出物体对地面的压强和墙面受到的压强..
【正解】答案为:1.25×104;1.25×104.理由:地面所受到的压强为:p==1.25
墙面所受到的压强为:p=
故答案为:1.25×104;1.25×104。
▲▲变式练习2
3. (2020春 东坡区期末)底面积和高度都相同的甲、乙、丙三个容器都装满水,如图所示,比较容器底受到水的压强( )
A.甲最小 B.乙最小 C.丙最小 D.一样大
4. (2021 冷水江市一模)如图,质地均匀的长方体放在水平桌面上,有一部分露出桌面,竖直切除该物体右边的阴影部分,则剩余部分对桌面的压强会( )
A.变小 B.变大 C.不变 D.无法判断
参考答案:3.D;4.A
易错点3 误认为液体对容器底的压力等于液体重力,而忽略容器的形状。
典例3:(2020春 集贤县期末)一装满水的密闭容器放置在水平桌面上,将其倒置后,对相关物理量分析正确的是( )
A.水平桌面受到的压力将变大
B.容器对水平桌面的压强将变小
C.水对容器底的压强将变大
D.水对容器底的压力将变小
【错解】答案为:C。理由:液体对容器底的压力等于液体重力,将容器倒置后,水的重力大小不变,水对容器底部的压力不变,受力面积变大,所以水对容器底部的压强就变大。
【析错】(1)容器对桌面的压力等于容器和容器内液体的总重力,根据容器和水质量的变化情况,可知容器对水平桌面的压力变化;根据可判断水平桌面受到的压强变化。(2)因容器倒置后,液面深度不变,由液体压强公式p=ρgh可得液体对容器底部的压强变化情况,将其倒置后,受力面积变大,根据可知水对容器底压力的变化。
【正解】答案为:B。理由:(1)装满水的密闭容器放置在水平桌面上,其对水平桌面的压力等于容器和水的总重力,将其倒置后,水的质量不变,容器和水的总重不变,所以,水平桌面受到的压力将不变;将其倒置后,受力面积变大,根据可知,水平桌面受到的压强将变小,故A错误,B正确;(2)将其倒置后,水的深度不变,根据p=ρgh可知,水对容器底部的压强不变,将其倒置后,受力面积变大,根据可知水对容器底的压力将变大,故CD错误。故选:B。
▲▲变式练习3
5. 如图所示,一个密封的圆台状容器,内装一定质量的水,放在水平桌面上,现把它倒置过来,则( )
A.水对容器底的压力减小 B.水对容器底的压强增大
C.容器对桌面的压强增大 D.容器对桌面的压力减小
6. (2021 岳麓区校级开学)如图所示,甲、乙两个实心均匀正方体放在水平地面上,它们对地面的压强相等。若沿竖直方向分别在两个正方体右侧截去一部分,使甲、乙剩余部分对地面的压力相等。则甲、乙正方体( )
A.剩余部分的底面积S'甲=S'乙
B.剩余部分的体积V'甲=V'乙
C.对地面压力的变化量ΔF甲<ΔF乙
D.对地面压强的变化量Δp甲<Δp乙
参考答案:5.ABC;6.AC
易错点4 将固体压强和液体压强弄混,如水对容器的压强指液体压强,容器对水平面的压强,指固体压强。液体先考虑压强,后考虑压力,固体先考虑压力,后考虑压强。
典例4:((2020春 金水区校级月考)如图,容器中装有深度为10cm、质量为60g的水,已知容器的质量为30g,底面积为5cm2,容器底部受到水的压强为 Pa,水对容器底部的压力是 N.(ρ=1×103kg/m3,g=10N/kg)
【错解】答案为:1000;0.6。理由:水对杯底的压等于杯子中水的重力。
【析错】(1)已知水的深度,根据液体压强公式p=ρ液gh即可求出;
(2)已知水对容器底部的压强,根据F=pS即可求出。
【正解】答案为:1000;0.5。理由:已知水的深度为h=10cm=0.1m,所以容器底部受到水的压强为:p=ρ液gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;已知容器的底面积为:S=5cm2=5×10-4m2,由公式可知,水对容器底部的压力为:F=pS=1000Pa×5×10-4m2=0.5N。故答案为:1000;0.5。
▲▲变式练习4
7. (2021春 汕头期末)如图,容器中装有深度为10cm,质量为60g的水,已知容器的质量为30g,底面积为5cm2,容器底部受到水的压力为 N;容器对水平桌面的压力为 N,压强为 Pa。(ρ水=1×10 kg/m ,g取10Nkg)
8. (2020春 胶州市期中)如图,容器中装有深度为10cm,质量为60g的水,放在水平桌面上,已知容器的质量为30g,底面积为5cm2,(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg),求:
(1)容器底部受到水的压力。
(2)容器对水平桌面的压强。
参考答案:7. 0.5;0.9;1800;8. (1)0.5N;(2)1800Pa。
易错点5 将水银气压计和自制的水气压计弄混,误认为将它们拿到高山上去液柱都会降低。
典例5:(2019 同安区一模)如图所示,某同学利用自制水气压计观察大气压随高度的变化。他拿着气压计从楼下走到楼上的过程中,细管中的水柱将 (填“升高”或“降低”),由此可知 。
【错解】下降;离地面越高,大气压越小。理由:因为大气压降低,所以液柱都会降低。
【析错】(1)玻璃管内水银柱不会下落是由于大气压的作用;在托里拆利实验中,水银柱的高度是由外界大气压的大小决定的,在玻璃管顶端真空的情况下,管内外水银柱的高度差与管的倾斜度、位置的深浅、水银槽内水银的多少以及管的粗细均无关;(2)大气压不是一成不变的,与高度、天气都有关,且随高度的增加而减小.
【正解】答案为:上升;离地面越高,大气压越小。理由:把此装置转移到海拔较高的高山中,则外界的气压会减小,里面的气压大于外界气压,玻璃管中的液柱会在里面气压的作用下上升;当拿着气压计从楼下走到楼上的过程中,随着高度的增加,外界大气压减小,瓶内的气压大于外界的大气压,细管内水柱在瓶内气压的作用下会升高。
▲▲变式练习5
9. (2020 肇东市四模)某同学拿着如图所示的自制气压计从山下走到山上,细管中的水柱将 (选填“上升”“下降”或“不变”);在高原边防哨所,战士们日常生活中必须使用压力锅做饭,是因为增大锅内的气压,可以使水的沸点 (选填“升高”“降低”或“不变”)。
参考答案:9. 上升;升高.
易错点6 液体流经横截面积大小不同的位置,流速不同,误认为能支持的液柱的高度相同。
典例6:(2020春 邗江区校级期末)(1)某物理课外小组制作了如图所示的实验装置,打开A阀门,水流入管道,当水稳定后,a管液面高度 b管液面高度;再打开B阀门,在水向外流的过程中,a管液面高度 b管液面高度。(大于/小于/等于)
(2)弹簧测力计在空气中称得一石块重为1N,将石块完全浸入水中,弹簧测力计的示数为0.6N,则石块受到的浮力为 N,石块的体积为 m3。
(3)一张硬纸片就可以托起一整杯水,若杯口朝向其他方向,如图所示,则硬纸片 (会/不会)掉下,这说明 。
【错解】(1)等于;等于;(2)0.4;4×10-5;(3)不会;大气内部向各个方向都有压强。理由:液体流经横截面积大小不同的位置,流速不同,能支持的液柱的高度相同。
【析错】(1)从连通器的定义和连通器的原理进行分析。(2)流体的流速越大,压强越小。
【正解】答案为:(1)等于;大于;(2)0.4;4×10-5;(3)不会;大气内部向各个方向都有压强。理由:(1)打开A阀门,水流入管道,当水稳定后,a管、b管、大烧杯组成了连通器,装有水,水静止时水面是相平的,即a管液面高度等于b管液面高度;再打开B阀门,粗管和细管流量相同,细管的流速大压强小,支持的水柱低,粗管的流速小压强大,支持的水柱高,即a管液面高度大于b管液面高度;(2)由称重法可得,石块受到的浮力F浮=G-F拉=1N-0.6N=0.4N,因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以,由F浮=ρgV排可得,石块的体积:
V=V排=;
(3)如图杯口朝向其他方向时纸片也不会掉下,杯子里的水不会流出来,说明大气内部向各个方向都有压强。
故答案为:(1)等于;大于;(2)0.4;4×10-5;(3)不会;大气内部向各个方向都有压强。
▲▲变式练习6
10.(2021 蜀山区模拟)某物理课外小组制作了如图所示的实验装置,大缸内的水足够多,打开A、B阀门,在水向外流的过程中,a管液面高度大于b管液面高度,判断的依据是 。
参考答案:10. 粗管和细管中水的流量相同,细管处水的流速大、压强小,支持的水柱低;粗管处水的流速小、压强大,支持的水柱高。
一.选择题(共20小题)
1.(2021 赤峰)某科技小组用如图所示装置探究“物体处于平衡状态时支持力跟拉力的关系”。他们将调好的电子秤放置在水平桌面上,把一个边长为10cm、质量为1.6kg的正方体合金块放置在电子秤托盘中央,合金块系有细线,用数字测力计沿竖直方向向上拉合金块,下列判断正确的是(g取10N/kg)( )
A.合金块对电子秤的压力和电子秤对合金块的支持力是一对平衡力
B.当数字测力计拉力为4N时,合金块在两个力的作用下平衡
C.当数字测力计拉力为4N时,合金块受到电子秤的支持力为20N
D.当数字测力计拉力为14.5N时,合金块对电子秤产生的压强为1.5×102Pa
2.(2021 广元)如图所示,人坐在沙发上比坐在木凳上感觉要舒服,是因为( )
A.弹簧的弹力与人体受到的重力平衡
B.减小了人体受到的压力
C.减小了人体受到的压强
D.减小了人体受到的压力和压强
3.(2021 内江)关于压力下列说法正确的是( )
A.压力的施力物体一定是地球
B.压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关
C.压力的大小总是等于重力的大小
D.压力的方向总是竖直向下的
4.(2021 衢州)如图所示,用吸管吸饮料,让饮料进入口中的力是( )
A.大气压力 B.饮料的重力
C.手握玻璃杯的力 D.玻璃杯对饮料的支持力
5.(2021 重庆)如图所示,2021年5月22日,“祝融号”火星车驶离着陆平台,在火星表面行驶了0.522m,迈出了我国星际探测的重要一步。下列说法正确的是( )
A.火星车停在静止的着陆平台上没有惯性
B.火星车驶离中相对于着陆平台是静止的
C.火星车设计有宽大的轮子可以减小压强
D.火星车静止在火星表面时不受力的作用
6.(2021 自贡)如图所示,有三个实心圆柱体甲、乙、丙,放在水平地面上,其中甲、乙高度相同,乙、丙的底面积相同,三者对地面的压强相等,下列判断正确的是( )
A.ρ甲=ρ乙>ρ丙 B.ρ甲=ρ乙=ρ丙
C.m甲=m乙=m丙 D.m甲>m乙=m丙
7.(2021 牡丹江)下列器材或装置中,不是利用连通器原理进行工作的是( )
A.喷水枪 B.船闸 C.锅炉水位计 D.茶壶
8.(2021 常州)新冠疫情期间,下班时,某企业要求员工利用戳孔器把口罩打孔破坏后再丢弃。确保废弃口罩不会被重复使用,如图所示。双手共同作用对口罩施加竖直向下、等大的力。口罩受到钉子的压强最大的是( )
A. B.
C. D.
9.(2021 赤峰)下列事例中,利用大气压原理工作的是( )
A.拖拉机的履带又宽又大 B.三峡船闸
C.用塑料吸管吸饮料 D.用注射器注射新冠疫苗到人体内
10.(2021 广州)如图、甲、乙两人在完全相同的沙滩散步,留下深浅相同、大小不同的脚印。则甲( )
A.所受的重力较大 B.所受的重力与乙的相等
C.对沙滩的压强较大 D.对沙滩的压强较小
11.(2021 荆门)国产99A主战坦克在高原进行的军事演习中纵横驰骋,高速运动中精准命中目标,展现了卓越性能。下列相关分析正确的是( )
A.坦克装配宽大的履带是为了减小对地面的压力
B.坦克在水平路面做匀速直线运动时处于平衡状态
C.炮弹离开坦克在空中飞行时仍然受到坦克的推力作用
D.在空中飞行的炮弹不受重力作用
12.(2021 湘西州)中国有句俗语“磨刀不误砍柴工”,用来比喻事先做好准备而不影响后面工作。从物理学角度来看“磨刀”是为了增大压强。请问是通过下面哪种方法来增大压强的( )
A.增大受力面积 B.减小受力面积
C.增大压力 D.减小压力
13.(2021 安顺)玻璃杯中装有半杯水,用一硬纸片盖住杯口,小心地将杯子倒置于水平位置保持静止,纸片与水均被大气压稳稳地托住(如图所示),这样就成功地用半杯水演示了“覆杯实验”。若不考虑纸片的重力,关于这一实验下列分析正确的是( )
A.左侧杯壁对水的作用力方向向左
B.大气对纸片的压强等于水因重力对纸片产生的压强
C.杯中水面上方的气压等于外界大气压
D.水受到的重力小于纸片对水的支持力
14.(2021 台州)电动自行车驾驶人应佩戴安全头盔并扣好安全带,如图,系带设计的比较宽是为了( )
A.增大压力 B.减小压力 C.增大压强 D.减小压强
15.(2021 襄阳)如图所示,三个质量相同、底面积相同,但形状不同的容器放在水平桌面上,其内分别装有甲、乙、丙三种液体,它们的液面在同一水平面上,若容器对桌面的压强相等,则三种液体对容器底的压强( )
A.一样大 B.甲最小 C.乙最小 D.丙最小
16.(2021 无锡)如图所示,将压强计的金属盒放在水中某一深度处,U形管两侧液面出现高度差。下列操作会使高度差增大的是( )
A.仅将金属盒向上移动
B.仅将金属盒水平移动
C.仅改变金属盒面的朝向
D.仅在水中加入食盐,食盐溶解后
17.(2021 齐齐哈尔)下列物理现象中,说法正确的是( )
A.连通器各部分中的液面高度总是相同的
B.在医院的手术室、病房中经常用紫外线灯来灭菌
C.悬挂着的吊灯受到的重力和吊灯对吊线的拉力是一对平衡力
D.骆驼的脚掌宽大,能轻松地在沙漠中行走,是利用增大受力面积来减小压力
18.(2021 临沂)我市积极响应国家“接种新冠疫苗,共筑免疫屏障”的号召,有序推进全民新冠病毒疫苗预防接种工作。下列说法正确的是( )
A.用酒精棉球消毒时,酒精很快吸热升华
B.注射器尖细的针头可以增大对皮肤的压强
C.将药液吸入注射器的针筒利用了帕斯卡定律
D.进行肌肉注射时,大气压将药液压入人的肌肉中
19.(2021 长沙)如图所示,小雪用放在水平面上的两个实验装置来观察并研究大气压的变化,下列说法正确的是( )
A.甲图中大气压变大时,玻璃管内的液面会上升
B.乙图中大气压变小时,玻璃管内的液面会下降
C.把乙装置从高山脚下拿到高山顶上,玻璃管内外液面高度差一定变小
D.乙装置更能准确地测量出大气压的值
20.(2021 成都)任何物体能够承受的压强都有一定的限度,超过这个限度,物体会被压坏。下列实例中,分析不正确的是( )
A.施加相同压力,图钉尖面积越小,越容易压入墙面
B.用菜刀将肉切成肉片时,刀口越钝,所用压力越小
C.列车很重,在铁路的钢轨下铺放轨枕,可以防止压坏路基
D.“奋斗号”潜入深海,承受的压强很大,需用特殊材料建造
二.填空题(共8小题)
21.(2021 福建)如图,将一边长为10cm的正方体木块放入装有某液体的圆柱形容器中。木块静止时露出液面的高度为2cm,液面比放入前升高1cm,容器底部受到液体的压强变化了80Pa,则木块底部受到液体压强为 Pa,木块受到的浮力为 N。
22.(2021 遵义)如图所示,是质量为20kg的超市购物车。某同学在超市选购商品的过程中,发现用力推一下购物车,车就会自己向前运动一段距离,购物车“自己向前运动”是由于购物车具有 ;若他在购物车内放入质量为15kg的货物后,购物车静止在水平地面上,与地面的总接触面积为10cm2,此时购物车对水平地面的压强为 Pa。(g取10N/kg)
23.(2021 张家界)中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度约10.9km,创造了中国载人深潜的新纪录,在此深度处潜水器受到的压强为 Pa,“奋斗者”号在深海下潜的过程中,所受浮力的大小 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。(假设海水的密度不变取ρ=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
24.(2021 南充)“奋斗号”是我国自行研制的世界领先深海潜水器,若在某次工作过程中该潜水器下潜深度为10000m,此时潜水器受到的海水压强为 Pa;若“奋斗号”舱门面积约为0.6m2,则舱门所受液体压力为 N(g=10N/kg,ρ海水≈1.03×103kg/m3)。
25.(2021 重庆)如图甲所示,质量分布均匀且不吸水的柱体A高70cm(ρA<ρ水)。足够高的圆柱形容器B底面积为300cm2、装有10cm深的水。若将A水平切去高度为h的部分,并将切去部分竖直缓慢放入B中,水的深度h水随切取高度h的变化关系如图乙所示。柱体A的密度是 g/cm3;当切去的高度h为某一值时,A剩余部分对水平桌面的压强和水对容器底部的压强相等,然后向B中缓慢加水,当加入水的质量为2200g时,水中柱体仍保持直立,水对容器底的压强为 Pa。
26.(2021 兰州)生产和生活中处处蕴含着物理知识,人们利用 原理在水坝上修筑了船闸;注射器吸取药液时,药液是在 的作用下进入注射器的。
27.(2021 西宁)如图所示,一个图钉帽的面积是0.8cm2,图钉尖的面积是5×10﹣4cm2,手指对钉帽的压力是20N,图钉尖对墙的压强为 Pa。图钉尖做的很尖,是为了在压力一定时,通过减小受力面积达到 (填“增大”或“减少”)压强的目的。
28.(2021 兰州)如图所示,质量为120g的平底烧瓶内装有300mL的水,静止放在水平桌面上,烧瓶底面积为30cm2,测得水的深度为5cm,则水对瓶底的压强为 Pa,烧瓶对桌面的压强为 Pa。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
三.综合题(共18小题)
29.(2021 东营)如图所示,物体A放在斜面上处于静止状态,请在图中画出物体A对斜面的压力F的示意图。
30.(2021 威海)小明用质地均匀、桌面为长方体的小桌,质量相等的重物(若干),海绵和水等器材进行以下实验。
实验1:用小桌、重物、海绵按如图1所示方式进行实验。
(1)本实验可以通过观察 来比较压力作用效果的大小,这是因为力可以使物体发生 。
(2)若要探究压力作用效果与受力面积的关系,应选择图1中的 (选填“甲”、“乙”或“丙”)两次实验。
(3)通过比较图1中甲、乙两次实验现象,可得出的结论是 。
实验2:将小桌和重物放入水中按图2所示方式进行实验,静止后小桌桌面均与水面平行。
(4)图2﹣乙比图2﹣甲小桌浸入水的深度增加了△h1,图2﹣丙比图2﹣甲小桌浸入水的深度增加了△h2,则△h1= △h2。
(5)若图1﹣丙中桌面对海绵的压强为p1,图2﹣乙中桌面对水的压强为p2,请你推断p1 p2(选填“>”、“=”或“<”)。
31.(2021 益阳)如图所示,用微小压强计探究液体内部压强的特点。甲、乙、丙三个烧杯中盛有不同密度的盐水,甲图中盐水的密度与丁图相同。探头在液体中的深度甲与乙相同,丙与丁相同。
(1)为使实验现象更明显,压强计U形管中的液体最好用 (选填“水”或“水银”);
(2)要探究液体压强与深度的关系,应选 两图;
(3)四个烧杯中,盐水密度最大的是 图。
32.(2021 衢州)图甲所示容器,常用来研究容器内液体对容器侧壁的压强特点。
(1)小科在容器中装满水,橡皮膜凸出,再将容器按图乙箭头方向,绕容器中轴线OO′在水平桌面上缓慢旋转一圈(水与容器壁一起转动且保持相对静止),发现在整个转动过程中橡皮膜凸出情况一直未变。上述操作及现象 (填“能”或“不能”)作为容器内的水对容器各个方向的侧壁均存在压强的证据;
(2)小科去掉图乙中3个小孔上的橡皮膜,发现并不是最下端的小孔喷水距离最大,难道不是水压越大喷水距离也越大吗?深入思考后他认为小孔喷水距离还可能与小孔离地高度有关。于是,他利用打孔器、大可乐瓶、干燥细沙、刻度尺和水等材料,重新设计实验进行探究:
Ⅰ.用打孔器在大可乐瓶同一高度不同位置打3个相同的小孔,用塞子堵住。
Ⅱ.如图丙所示,在水平地面上均匀铺一层干燥细沙,将大可乐瓶加满水放在细沙中央。
Ⅲ.拔出瓶上一个小孔的塞子让水喷出,一段时间后用塞子堵住小孔。
Ⅳ.针对另外两个小孔,分别重复步骤Ⅲ。
Ⅴ.移去大可乐瓶,测出相关数据得出初步结论。
①小科重新设计实验想探究的问题是 ;
②步骤Ⅲ中对“一段时间”的要求是 。
33.(2021 辽阳)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 。
34.(2021 常德)如图在“研究液体内部的压强”的探究活动中(U形管所装液体是水)。
(1)甲图中的压强计是通过观察U形管中液面高度差的大小来反映 的大小;
(2)小明在探究过程中,发现U形管中的液面高度差不变,说明 ;
(3)仪器调试好后进行实验,得到乙、丙、丁图的结果,由图可知,在同一深度,液体内部向各个方向的压强 ;
(4)比较丁图和戊图,说明同一深度,液体压强还与 有关;
(5)在戊图中,U形管左右两侧液面高度差h=5cm,则压强计所测之处的液体压强是 Pa。
35.(2021 柳州)如图所示是甲、乙两个薄壁圆柱形容器,甲的底面积为S1=0.01m2,盛有质量为m1=2.4kg的盐水,乙的底面积为S2=0.012m2,盛有深度为h2=0.25m的酒精,已知盐水的密度ρ1=1.2×103kg/m3,酒精的密度ρ2=0.8×103kg/m3,g取10N/kg。
(1)求甲中盐水的深度h1;
(2)求盐水在甲底部产生的压强p1;
(3)为使两种液体在各自容器底部产生的压强相等,小丁和小刚分别设计了不同的方案(如表),你认为他们的方案可行吗?请通过计算做出判断。
同学 所设计的方法
小丁 分别在甲、乙中抽出相同高度的盐水和酒精
小刚 分别在甲、乙中抽出相同体积的盐水和酒精
36.(2021 山西)货车超载容易造成交通隐患,所以交通管理部门规定,货车每一车轴的平均承载质量不得超过10t。请你说出货车超载带来的一个危害,并应用所学的物理知识解释其原因。
37.(2021 营口)为了有效阻断新冠病毒的传播,全国人民积极响应政府号召,主动接种新冠疫苗。关于注射疫苗时的一些现象,请你用所学的物理知识加以解释:
(1)为什么注射器的针头很尖?
(2)为什么向外拉活塞瓶内的药液就会被“抽”进针管?
38.(2021 宁夏)如图是我国自主设计制造的某品牌纯电动公交车,其质量为1.2×104kg,静止时轮胎与地面的总接触面积为4000cm2。它在平直公路上匀速行驶100s,行驶路程是1.2km,所受阻力为车重的0.02倍。(g取10N/kg)
(1)公交车匀速行驶过程中速度是多少千米/小时。
(2)计算公交车静止时对水平地面的压强。
(3)公交车起步时,乘客会听到“车辆起步,抓好扶手”的温馨提示语。请用所学物理知识解释其中的道理。
39.(2021 黔东南州)黔东南州2021年高考期间,各县市开展了“爱心助考车”活动,考生出示高考准考证或相关证件可免费乘车。如图所示,是一考生下车前往考点的情景。若该“爱心助考车”整车质量为1.5t,四轮与地面接触总面积为120cm2。该车以54km/h的平均速度行驶,从考生上车地点到下车地点用了9min。(取g=10N/kg)求:
(1)从考生上车地点到下车地点,“爱心助考车”行驶的路程是多少?
(2)该“爱心助考车”空车静止在水平路面上时,对水平路面的压强是多少?
40.(2021 绍兴)2021年5月15日,我国首个火星探测器“天问一号”成功登陆火星,这是中国航天领域的里程碑事件,图为探测器离轨着陆火星全过程及“祝融号”火星车的示意图,已知g火星=3.76N/kg,请回答。
(1)“天问一号”探测器着陆有降落伞减速和动力减速等过程,而“嫦娥五号”在降落月球时没有采用降落伞减速的原因是 。动力减速采用喷气方式,利用了力能 的原理,在此过程中着陆器受力是 (选填“平衡”或“不平衡”)的。
(2)着陆后,“祝融号”火星车从着陆器中驶出,已知火星车质量为240kg,共有6个车轮,若每个车轮与火星表面的接触面积为4.0×10﹣3m2,求“祝融号”对火星水平平整表面的压强。
41.(2021 昆明)如图1是一辆停在水平地面上的四轮轿车,轮子上的气嘴如图2甲所示,通过它可以对轮胎充气和测量胎压。现有一个胎压表(如图2乙,通过气嘴可测量胎压)、一把毫米刻度尺、两张白纸。请利用这些器材,估测这辆车的重力。设当地的大气压为p0,轮子与地面接触的橡胶部分的重力和轮胎内气体的重力忽略不计。
(1)需要测出的量是 、 (不需要描述具体的测量方法,并用字母表示这些量);
(2)通过必要的分析,写出估测这辆车重力G的表达式。(用已知量和测量量表示)
42.(2021 丽水)创意改变生活,如图是自带吸管的玻璃杯,杯中装有水,小科用手掌封住杯口,通过玻璃吸管不容易“吸”到水;移开手后,能轻松“吸”到水。请回答:
(1)小科能轻松“吸”到水是利用了 ;
(2)图中A点的压强 B点的压强(填“大于”、“等于”或“小于”);
(3)装有水的玻璃杯总质量为0.28千克,放置在水平桌面上,杯底与桌面的接触面积为4平方厘米,此时杯子对桌面的压强为多少?(g=10N/kg)
43.(2021 青岛)水平餐桌上有一瓶未开启的矿泉水,瓶身上标有“净含量330ml”的字样,小明拿起瓶子时发现方格桌布上留有环形印迹,他想利用学过的物理知识估算一下压强值。桌布上每个正方形小格的边长为1cm。他先利用方格桌布一角测出了水深,示意图如图甲所示,又数出了印迹占有多少个小格(不满一格时,大于半格的算一格,小于半格的不算).印迹示意图如图乙所示。瓶子的质量忽略不计。求:
(1)瓶底受到的水的压强;
(2)这瓶水对方格桌布的压强。
44.(2021 梧州)如图所示为某载人潜水器的示意图,该潜水器的质量为12t,若它在5min内从水面下潜到1800m深处作业。(g=10N/kg,ρ海水=1.0×103kg/m3)求:
(1)潜水器的重力;
(2)潜水器下潜时的平均速度;
(3)潜水器在1800m深处受到海水的压强。
45.(2021 湘西州)全国人民在习近平为首的党中央领导下,从2021年起全面推进“乡村振兴”计划。陈家寨村在这大好形势下,将原长4km、宽3.5m、厚约25cm的混凝土水泥村道加宽成4.5m。工程完成后,质量检测部门,在每1km新修路面上适当位置,钻取一个底面积约80cm2的圆柱形样本进行质量检测。除了厚度、水泥标号、砂石比例等指标都合格外,还要求混凝土的密度标准不得小于2.6×103kg/m3。质量检测员将取回的所有样本称得总质量为21.6kg。(g取10N/kg)问:
(1)所取样本的总重力是多少?
(2)通过样本分析,浇筑的混凝土对地面的压强约是多少?
(3)计算分析该项工程混凝土标准是否合格?
46.(2021 福建)一辆5G无人配送车,质量为400kg,轮胎与路面的总接触面积为0.025m2,在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是车重的0.05倍。如图是配送车某次运动的路程与时间图象。求:
(1)10min内配送车的平均速度。
(2)配送车匀速行驶时的牵引力。
(3)配送车对水平地面的压强。
参考答案与试题解析
一.选择题(共20小题)
1.【解答】A、合金块对电子秤的压力和电子秤对合金块的支持力是一对相互作用力,故A错误;
B、合金块受到3个力的作用:重力G、拉力F拉、支持力F支,当数字测力计拉力为4N时,支持力为:F支=G﹣F拉=mg﹣F拉=1.6kg×10N/kg﹣4N=12N,合金块在三个力的作用下平衡,故B错误;
C、当数字测力计拉力为4N时,支持力为:F支=G﹣F拉=mg﹣F拉=1.6kg×10N/kg﹣4N=12N,故C错误;
D、当数字测力计拉力为14.5N时,合金块对电子秤产生的压力为:F压=F支=G﹣F拉=16N=14.5N=1.5N,合金块的面积为:S=(10cm)2=100cm2=0.01m2,压强为:p===1.5×102Pa,故D正确。
故选:D。
2.【解答】人坐在沙发上或木凳上,受到的支持力或弹力与人体受到的重力平衡,即人体受到的支撑面的压力相等,坐沙发身体被包围的面积大,即受力面积大,这样人体受到的压强就小,从而感觉舒服;
故选项A、B、D错误,选项C正确。
故选:C。
3.【解答】A、压力可以由重力引起,也可以与重力无关,如将物体压在竖直的墙面上,其压力与重力无关,所以压力的施力物体不是地球,故A错误;
B、压力的作用效果与压力大小和受力面积都有关,故B正确;
C、只有物体放在水平面上,物体对水平面的压力等于重力,故C错误;
D、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D错误。
故选:B。
4.【解答】A、吸管吸饮料时,是先把吸管内的空气吸走,使管内气压减小,这样在外界大气压的作用下,汽水就被压进吸管里。故A说法正确;
B、饮料重力的方向竖直向下,不是让饮料进入口中的力,故B说法错误;
C、手握玻璃杯的力,是为了产生摩擦力,摩擦力与重力相互平衡,防止杯子掉落,不是让饮料进入口中的力,C说法错误;
D、玻璃杯对饮料的支持力是饮料重力引起的,不是让饮料进入口中的力,D说法错误。
故选:A。
5.【解答】A、一切物体都有惯性,火星车停在静止的着陆平台上同样具有惯性,故A错误;
B、火星车驶离中,火星车相对于着陆平台之间发生了位置变化,所以火星车相对于着陆平台是运动的,故B错误;
C、火星车设计有宽大的轮子,增大了受力面积,在压力一定时可以减小压强,故C正确;
D、火星车静止在火星表面时,处于平衡状态,受到的重力和支持力相平衡,故D错误。
故选:C。
6.【解答】
(1)因为甲、乙、丙都是实心圆柱体,
所以对水平地面的压强p======ρgh;
由图知甲、乙、丙的高度h甲=h乙<h丙,且三者对地面的压强相等,
所以由p=ρgh可知,三圆柱体的密度关系:ρ甲=ρ乙>ρ丙;故A正确,B错误;
(2)由图知甲、乙的底面积S甲<S乙,高度h甲=h乙,
所以V甲<V乙,
因为ρ甲=ρ乙,m=ρV,
所以甲乙圆柱体的质量关系:m甲<m乙;
已知乙、丙的底面积S乙=S丙,对地面的压强相等,
则由p===可知,乙丙圆柱体的质量关系:m乙=m丙;
所以三圆柱体的质量关系:m甲<m乙=m丙;
故CD错。
故选:A。
7.【解答】喷水枪是利用水的压强的原理制成的,无论结构还是原理都不符合连通器;
故选:A。
8.【解答】双手共同作用对口罩施加竖直向下,力的大小相同,根据p=可知,当受力面积最小时,压强是最大的,由图可知,A中的受力面积最小,压强最大。
故选:A。
9.【解答】A、拖拉机的履带又宽又大是通过增大受力面积来减小压强,与大气压没有关系,故A不符合题意;
B、三峡船闸形成了一个上端开口,底部连通的连通器,它是利用连通器的原理来进行工作的,不属于利用大气压,故B不符合题意;
C、用塑料吸管吸饮料用力一吸气,吸管内的气压小于外界大气压,饮料在外界大气压的作用下,被压入口内,利用了大气压,故C符合题意;
D、向肌肉内注射新冠疫苗时,注射器内压强增大,大于人体血管内压强,使药液进入人体血管内,和大气压强没有关系,故D不符合题意。
故选:C。
10.【解答】
A、因为甲乙脚印的深浅程度相同,说明两者的压强相同,根据G=F=pS,受力面积大的物体压力大,水平地面的物体对水平面的压力等于物体的重力,所以甲受到的重力大于乙受到的重力故,A正确;
B、甲受到的重力大于乙受到的重力,故B错误;
CD、由于甲乙在沙滩上留下的脚印深浅相同,说明压力的作用效果相同,即甲乙对沙滩的压强相等,故CD错误。
故选:A。
11.【解答】A、坦克装有宽大的履带,在压力一定时,增大受力面积来减小坦克对地面的压强,故A错误;
B、坦克在水平路面做匀速直线运动时处于平衡状态,受平衡力作用,故B正确;
CD、炮弹在炮膛内离开炮膛前受重力与推力作用,当炮弹离开炮膛后,由于惯性在空中飞行,不再受到坦克推力的作用,但受到重力和空气阻力作用,故CD错误;
故选:B。
12.【解答】刀刃磨得很薄是在压力一定时,通过减小受力面积的方式,增大了压强。
故选:B。
13.【解答】
A、因为液体具有流动性,所以左侧杯壁受到液体的压力向左,根据物体间力的作用是相互的,水受到杯壁的压力向右,故A错误;
BC、硬纸板受到向上的大气压强,向下的液体压强和杯内气体产生的压强,大气对纸片的压强等于水因重力对纸片产生的压强加上杯内气体的压强,故B错误,C错误;
D、对杯中的水进行受力分析,水受到竖直向上的支持力,竖直向下的重力和杯内气体的压力,因为杯中的水静止,所以支持力等于重力加上气体压力,因此水受到的重力小于纸片对水的支持力,故D正确。
故选:D。
14.【解答】安全头盔的系带设计的比较宽是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故D正确、ABC错误。
故选:D。
15.【解答】三个容器质量相同,由公式G=mg可知,三个容器的重力G容相同,
三个容器对桌面的压强相等,且三个容器的底面积相同,由公式F=pS可知三个容器对水平桌面的压力相同,而容器对水平桌面的压力为F=G容+G液,则三个容器中的液体重力G液相同,
由图示可知,三种液体的体积大小关系为:V甲>V乙>V丙,
由公式G=mg=ρVg可得:,由此可知,三种液体的密度大小关系为ρ甲<ρ乙<ρ丙,
根据题意可知三个容器中液体深度相同,由公式p=ρ液gh可知,液体对容器底的压强大小关系为:p甲<p乙<p丙,
即甲液体对容器底的压强最小,故B正确,A、C、D错误。
故选:B。
16.【解答】A、将金属盒向上移动,则浸入液体的深度变小,由液体压强的特点可知,此时压强减小,压强计U形管两边液面的高度差变小,故A错误。
B、仅将金属盒水平移动,液体的深度不变,压强不变,故B错误;
C、仅改变金属盒面的朝向,液体的深度不变,压强不变,故C错误;
D、仅在水中加入食盐,食盐溶解后,深度相同,食盐的密度大于水的密度,压强变大,故D正确。
故选:D。
17.【解答】A、连通器中装同种液体静止时液面相平,故A错误。
B、紫外线能杀菌,医院的手术室、病房中用紫外线灯来灭菌,故B正确。
C、悬挂着的吊灯受到的重力的受力物体是吊灯,吊灯对吊线的拉力的受力物体是吊线,这两个力不是同一个受力物体,故这两个力不是平衡力,故C错误。
D、骆驼的脚掌宽大,是在压力一定时,增大受力面积来减小骆驼对地面的压强,故D错误。
故选:B。
18.【解答】
A、用酒精棉球消毒时,酒精很快吸热汽化,故A错误;
B、尖细的针头可以减小受力面积,在压力一定时,可以增大对皮肤的压强,故B正确;
C、注射器吸取药液时,针筒内的气压减小,药液受到外界大气压的作用,会被压入针筒,利用的是大气压,故C错误;
D、用注射器把药水推入病人肌肉中是靠外力,与大气压无关,故D错误。
故选:B。
19.【解答】A、甲图是托里拆利实验,玻璃管内是真空,大气压的值等于玻璃管内液柱产生的压强,当大气压变大时,玻璃管内的液面会上升,故A正确;
B、乙图中大气压变小时,玻璃管内的液面会上升,故B错误;
C、把乙装置从高山脚下拿到高山顶上,大气压降低,玻璃管内液柱会在内部气压的作用下被压高,玻璃管内外液面高度差一定变大,故C错误;
D、托里拆利实验能准确的测出大气压的值,图乙装置受容器内气体压强的影响,只能粗略测出大气压的值,故D错误。
故选:A。
20.【解答】
A、施加相同压力,图钉尖面积越小,钉尖产生的压强大,越容易压入墙面,故A正确;
B、用菜刀将肉切成肉片时,刀口产生的压强不变,刀口越钝,受力面积越大,根据p=可知,所用压力越大,故B错误;
C、列车很重,在铁路的钢轨下铺放轨枕,这样可以增大受力面积,减小压强,可以防止压坏路基,故C正确;
D、“奋斗号”潜入深海,根据p=ρgh可知,深度越深,承受的压强很大,所以需用特殊材料建造,故D正确。
故选:B。
二.填空题(共8小题)
21.【解答】(1)液面比放入前升高1cm,即h=0.01m,容器底部受到液体的压强变化了80Pa;
由p=ρgh得,液体的密度为:ρ===800kg/m3;
正方体木块的边长为10cm,木块静止时露出液面的高度为2cm,则木块下表面距水面的距离为:h浸=10cm﹣2cm=8cm=0.08m;
则木块底部受到液体压强为p木=ρgh浸=800kg/m3×10N/kg×0.08m=640Pa;
(2)木块排开液体的体积为:V排=0.1m×0.1m×0.08m=0.0008m3;
木块受到的浮力为:F浮=ρV排g=800kg/m3×0.0008m3×10N/kg=6.4N。
故答案为:640;6.4。
22.【解答】用力推一下购物车,购物车运动起来,由于购物车具有惯性,还要保持原来的运动状态,所以离手后还能向前运动一段距离;
质量为20kg的购物车上装有15kg的货物,静止在水平地面上时,对水平地面的压力:F=G总=(m1+m2)g=(20kg+15kg)×10N/kg=350N,
购物车与地面的总接触面积为:S=10cm2=0.001m2,
此时购物车对水平地面的压强:p===3.5×105Pa。
故答案为:惯性;3.5×105。
23.【解答】(1)坐底深度约10.9km,即h=10.9km=10900m;
此深度处潜水器受到的压强为:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10900m=1.09×108Pa。
(2)“奋斗者”号在深海下潜的过程中,由于液体密度不变,排开液体的体积不变,所受浮力的大小不变。
故答案为:1.09×108;不变。
24.【解答】该潜水器下潜深度为10000m处所受海水的压强为:
p=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×10000m=1.03×108Pa,
由p=可知,舱门所受液体压力为:
F=pS=1.03×108Pa×0.6m2=6.18×107N。
故答案为:1.03×108;6.18×107。
25.【解答】
(1)由乙图可知,将A水平切去高度为:h1=30cm时,放入水中恰好漂浮,浸在水中深度:h水1=15cm,
设A的底面积为SA,A的密度为ρA,则A水平切取的体积:VA1=SAh1,质量:mA1=SAh1ρA,重力:GA1=SAh1ρAg;
切取的A排开水的体积:V排1=SAh水1,由阿基米德原理可知,物块受到的浮力为:F浮1=ρ水gV排1=ρ水gSAh水1;
根据漂浮的条件,F浮1=GA1,即ρ水gSAh水1=SAh1ρAg,解得:ρA=ρ水=×1g/cm3=0.5g/cm3;
(2)有乙图知,当h≤30cm时,h水随h变化的图像是直线,故设:h水=kh+b,
将h0=0,h水0=10cm代入得:10cm=k×0+b……①;
将h1=30cm,h水1=15cm代入得:15cm=k×30cm+b……②;
解①②联立方程组得:k=,b=10cm,
所以当h≤30cm时,h水=h+10cm;
由题意:当切去的高度h为某一值时,A剩余部分对水平桌面的压强和水对容器底部的压强相等,
A剩余部分对水平桌面的压强:pA剩=ρAgh剩=ρAg(hA总﹣h),
水对容器底部的压强:p水=ρ水gh水,
由pA剩=p水知:ρAg(hA总﹣h)=ρ水gh水,
=,即:=,解得:h=37.5cm>30cm,不合题意,舍去。
故在h≤30cm范围内不存在:当切去的高度h为某一值时,A剩余部分对水平桌面的压强和水对容器底部的压强相等;
所以当切去的高度h为某一值时,A剩余部分对水平桌面的压强和水对容器底部的压强相等,h>30cm,此时h水2=15cm不变;
A剩余部分对水平桌面的压强:pA剩2=ρAgh剩2=ρAg(hA总﹣h2),
水对容器底部的压强:p水2=ρ水gh水2,
由pA剩2=p水2得,ρAg(hA总﹣h2)=ρ水gh水2,
所以,=,即:=,解得h2=40cm>30cm,符合题意;
容器内原来有水的深度:h水0=10cm,水深增加:△h2=h水2﹣h水0=15cm﹣10cm=5cm,
容器内物块排开水的体积:V排2=S容△h2=300cm2×5cm=1500cm3,
A的底面积:SA====100cm2;
切取的物块的体积:VA2=SAh2,质量:mA2=SAh2ρA,重力:GA2=SAh2ρAg,
设当容器中加水至h水3时,容器中物块所受浮力:F浮3=ρ水gV排3=ρ水gSAh水3,
物块在水中刚好漂浮,F浮3=GA2,所以,ρ水gSAh水3=SAh2ρAg,
h水3=h2=×40cm=20cm,
则水深需再次增加量:△h3=h水3﹣h水2=20cm﹣15cm=5cm,
所需加水的体积:V水3=(S容﹣SA)△h3=(300cm2﹣100cm2)×5cm=1000cm3,
实际加水:m=2200g,加水的体积:V===2200cm3,
因为V>V水3,所以物块漂浮,
实际水面的深度:h总=h水3+=20cm+=24cm=0.24m,
由液体压强计算公式可知,水对容器底的压强:
p=ρ水gh总=1×103kg/m3×10N/kg×0.24m=2400Pa。
故答案为:0.5;2400Pa。
26.【解答】船闸上端开口底部连通,符合连通器的原理,因此人们利用连通器的原理在坝旁修筑了船闸;
把注射器针头插入药水瓶,把注射器活塞往外拉时,注射器内的气体体积增大,气压减小,药液在管外的大气压的作用下进入注射器。
故答案为:连通器;大气压。
27.【解答】(1)图钉尖对墙的压强为:
p===4×108Pa;
(2)图钉尖制作得很尖锐,是在压力一定时,减小受力面积来达到增大压强的目的。
故答案为:4×108;增大。
28.【解答】(1)水对瓶底的压强:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣2m=500Pa;
(2)烧瓶内水的质量:m水=ρ水V=1×103kg/m3×300×10﹣6m3=0.3kg,
烧瓶和水的总质量:m=m瓶+m水=120×10﹣3kg+0.3kg=0.42kg,
烧瓶和水的总重力:G=mg=0.42kg×10N/kg=4.2N,
此时烧瓶对水平桌面的压力:F=G=4.2N,
烧瓶对水平桌面的压强:p===1.4×103Pa。
故答案为:500;1.4×103。
三.综合题(共18小题)
29.【解答】物体A对斜面的压力垂直于斜面向下,作用点可画在接触面的中点处;过压力作用点画一条垂直于斜面向下、带箭头的线段,标出符号F,即为压力的示意图,如图所示:
30.【解答】(1)海绵受到了压力的作用,压力可以改变海绵的形状;实验中小明是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的;
(2)若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,要控制压力大小相同,应通过比较图乙和丙所示实验;
(3)比较甲、乙两图所示实验可知,受力面积相同,压力越大,海绵的凹陷程度越大,故结论为:当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(4)由图可知,图2﹣乙比图2﹣甲中对小桌的压力增大了F,图2﹣丙比图2﹣甲中对小桌的压力增大了2F,则压力的作用效果变为原来的2倍,即浸入水中的深度变为原来的2倍,即△h1=0.5△h2;
(5)图1﹣丙和图2﹣乙中,小桌的总重力不变,产生的压力不变,受力面积相同,根据p=可知,产生的压强是相同的,即p1=p2。
故答案为:(1)海绵的凹陷程度;形变;(2)乙、丙;(3)当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;(4)0.5;(5)=。
31.【解答】(1)根据液体压强公式p=ρgh可得,,分析可知,液体的密度越小,U形管内液面高度差越大,故压强计U形管中的液体最好用水。
(2)要探究液体压强与深度的关系,则要控制液体密度、探头方向相同,甲图中盐水的密度与丁图相同,所以应该选甲丁两图。
(3)在同一深度下,U形管内液面高度差越大,压强越大,则液体密度越大,故盐水密度最大的是乙图。
故答案为:(1)水;(2)甲丁;(3)乙。
32.【解答】(1)橡皮膜在容器壁的同一侧,水与容器壁一起转动且保持相对静止时,橡皮膜凸起的情况不变,反映了水向容器某一方向有压强,不能作为容器内的水对容器各个方向的侧壁均存在压强的证据;
(2)①实验中,三个小孔的高度相同,逐个喷水的过程中,水面到每个小孔的深度不同,比较每个小孔喷水的远近可以探究小孔喷水距离与小孔处水压的关系,所以小科重新设计实验想探究的问题是:小孔喷水距离是否与小孔处水压有关;
②一个小孔喷水一段时间后,再让另一个小孔喷水,这样水面逐步下降,可以改变水面到各个小孔的深度,从而改变水对小孔的压强大小,可见,这里对“一段时间”的要求是:让水面到各个小孔的深度不同。
故答案为:(1)不能;(2)①小孔喷水距离是否与小孔处水压有关;②让水面到各个小孔的深度不同。
33.【解答】
(1)比较图中甲、乙两次实验,受力面积一定,乙中压力大,压力的作用效果明显,即压力的作用效果与压力大小有关;
(2)用甲、丙两图探究压力作用效果与受力面积的关系时,需要控制压力的大小相同,应在丙图木块上放一个砝码,由图可知,压力一定时,受力面积越小,海绵的凹陷程度越大,压力的作用效果越明显;
(3)①图丁中测力计分度值为0.2N,弹簧测力计的示数为2.4N;
②取下木块上的砝码,木块对水平面的压力变小,接触面的粗糙程度不变,重复①的操作,弹簧测力计的示数为1.8N,则木块受到的滑动摩擦力变小了,由此可知,接触面粗糙程度一定,压力越大,滑动摩擦力越大;
③用弹簧测力计分别以不同的速度匀速拉动木块,使它沿水平木板滑动,发现弹簧测力计示数不变,说明滑动摩擦力的大小与速度无关。
故答案为:(1)压力;(2)一;压力;明显;(3)②大;③无关。
34.【解答】(1)U形管中液面的高度差反映了液体压强的大小,用到了转换法的思想;
(2)实验探究过程中,发现U形管中的液面高度差不变,说明装置漏气,气密性不好;
(3)液体的压强跟液体的密度和深度有关,由乙、丙、丁三图可知,在同一深度,U形管中液面高度差相同,说明同种液体内部向各个方向的压强相等;
(4)液体的压强跟液体的密度和深度有关,由丁图和戊图可知,在同一深度时,U形管中液面高度差不相同,说明液体压强与液体的密度有关;
(5)戊图中U形管左右两侧液面的高度差h=5cm,且U形管中所装液体是水,
则压强计所测之处的液体压强:
p=p水=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa。
故答案为:(1)液体压强;(2)装置气密性不好;(3)相等;(4)液体密度;(5)500。
35.【解答】(1)由ρ=可得,盐水的体积:V1===2×10﹣3m3,
所以盐水的深度:h1===0.2m;
(2)盐水对甲容器底部产生的压强:p1=ρ1gh1=1.2×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2400Pa;
(3)酒精的体积:V2=S2h2=0.012m2×0.25m=3×10﹣3m3,
①小丁的方案:分别在甲、乙中抽出相同高度的盐水和酒精,
则甲容器中剩余盐水的深度h1'=0.2m﹣Δh,乙容器中剩余酒精的深度h2'=0.25m﹣Δh,
假设此时两种液体在各自容器底部产生的压强相等,
则有p1'=p2',即ρ1gh1'=ρ2gh2',化简得:ρ1h1'=ρ2h2',
代入数据有:
1.2×103kg/m3×(0.2m﹣Δh)=0.8×103kg/m3×(0.25m﹣Δh),
解得:Δh=0.1m<0.2m,所以假设成立,即小丁的方案可行;
②小刚的方案:分别在甲、乙中抽出相同体积的盐水和酒精,
由V=Sh可知,抽出液体的高度:Δh=,
则甲容器中剩余盐水的深度h1''=0.2m﹣,乙容器中剩余酒精的深度h2''=0.25m﹣,
假设此时两种液体在各自容器底部产生的压强相等,
则有p1''=p2'',即ρ1gh1''=ρ2gh2'',化简得:ρ1h1''=ρ2h2'',
代入数据有:
1.2×103kg/m3×(0.2m﹣)=0.8×103kg/m3×(0.25m﹣),
解得:ΔV=7.5×10﹣4m3<2×10﹣3m3,所以假设成立,即小刚的方案可行;
综上所述,小丁和小刚的方案均可行。
答:(1)甲中盐水的深度h1为0.2m;
(2)盐水在甲底部产生的压强p1为2400Pa;
(3)通过计算可知小丁和小刚的方案均可行。
36.【解答】
(1)货车超载后,对路面的压力增大,在受力面积一定的情况下,根据p=可知,货车对地面的压强增大,容易压坏路面;
(2)货车超载后,质量增大,惯性增大,遇到紧急情况不容易改变车的运动状态,容易发生交通事故;
(3)货车超载后,质量增大,在速度一定时,货车的动能增大,刹车时车不容易停下来,发生交通事故时将造成更大的伤害。
答:货车超载后,对路面的压力增大,在受力面积一定的情况下,根据p=可知,货车对地面的压强增大,容易压坏路面(也可从惯性和动能的角度进行回答,合理即可)。
37.【解答】答:(1)注射器的针头很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;
(2)将注射器的活塞推下时,将针筒内的空气排出,再向上提起活塞时,针筒内的体积增大,管内气压减小,药液在外界大气压的作用下被压入针筒内。
38.【解答】(1)公交车匀速行驶过程中速度:
v===12m/s=43.2km/h;
(2)公交车静止时对水平地面的压力:
F=G=mg=1.2×104kg×10N/kg=1.2×105N,
受力面积:S=4000cm2=0.4m2,
则公交车静止时对水平地面的压强:
p===3×105Pa;
(3)公交车启动前,人和车处于静止状态;公交车启动后,乘客的脚因为受到摩擦力的作用向前运动,而乘客的上半身由于惯性仍要保持原来的静止状态,容易摔倒,造成伤害,故应抓好扶手。
答:(1)公交车匀速行驶过程中速度是43.2km/h;
(2)公交车静止时对水平地面的压强为3×105Pa;
(3)公交车启动前,人和车处于静止状态;公交车启动后,乘客的脚因为受到摩擦力的作用向前运动,而乘客的上半身由于惯性仍要保持原来的静止状态,容易摔倒,造成伤害。
39.【解答】(1)由v=可得,考生乘座该车运动的距离:
s=vt=54km/h×h=8.1km。
(2)该车静止时对地面的压力:
F=G=mg=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N,
对地面的压强:
p===1.25×106Pa。
答:(1)从考生上车地点到下车地点,“爱心助考车”行驶的路程是8.1km;
(2)该“爱心助考车”空车静止在水平路面上时,对水平路面的压强是1.25×106Pa。
40.【解答】(1)月球表面没有大气层,降落伞不能工作,不能依靠空气阻力使“嫦娥五号”减速,故“嫦娥五号”没有采用降落伞方式降落;
“天问一号”探测器动力减速采用喷气方式,其速度大小不断变化,利用了力能改变物体运动状态的原理,在此过程中着陆器受力是不平衡的;
(2)“祝融号”对火星水平平整表面的压力:F=G火星=mg火星=240kg×3.76N/kg=902.4N,
受力面积:S=6×4.0×10﹣3m2=2.4×10﹣2m2,
“祝融号”对火星水平平整表面的压强:p===3.76×104Pa。
答:(1)月球表面没有大气层;改变物体运动状态;不平衡;
(2)“祝融号”对火星水平平整表面的压强为3.76×104Pa。
41.【解答】
(1)要估测这辆车的重力,根据题意可知需要测出各个轮胎的胎内气压p1、p2、p3、p4和各个轮胎与地面的接触面积S1、S2、S3、S4。
(2)由题知,轮子与地面接触的橡胶部分的重力和轮胎内气体的重力忽略不计,
则以单个轮胎与地面的接触面为研究对象,有向上的支持力和大气压力,向下的轮胎内部的气体压力,由力的平衡条件可得F支+F0=F内(其中F0为大气压力),
则结合压强公式可得,单个轮胎受到的支持力:F支=F内﹣F0=pS﹣p0S=S(p﹣p0);
汽车静止在水平地面上,由二力平衡条件可知汽车的重力等于地面对汽车四个轮胎的支持力:
F支1=S1(p1﹣p0),F支2=S2(p2﹣p0),F支3=S3(p3﹣p0),F支4=S4(p4﹣p0);
所以,车的重力:G=F支1+F支2+F支3+F支4=S1(p1﹣p0)+S2(p2﹣p0)+S3(p3﹣p0)+S4(p4﹣p0);
故答案为:(1)各个轮胎的胎内气压p1、p2、p3、p4;各个轮胎与地面的接触面积S1、S2、S3、S4。
(2)G=S1(p1﹣p0)+S2(p2﹣p0)+S3(p3﹣p0)+S4(p4﹣p0);
42.【解答】(1)用吸管从瓶子里吸水时,先把吸管内的部分空气吸走,管内的气压小于外界大气压,水在大气压的作用下被压入吸管,上升到嘴里,所以使水上升到嘴里的力是大气的压力,故所以小科能轻松“吸”到水是利用了大气压;
(2)由图可知,A点的深度等于B点的深度,所以根据p=ρ液gh可知,A点压强等于B点压强;
(3)杯子和水的总重力:G=mg=0.28kg×10N/kg=2.8N;
杯子对桌面的压力:F=G=2.8N,
杯子对桌面的压强:p===7000Pa。
故答案为:(1)大气压;(2)等于;(3)杯子对桌面的压强为7000Pa。
43.【解答】(1)由图甲可知,瓶中水的深度:h=13×1cm=13cm=0.13m;
根据p=ρgh可知,瓶底受到的水的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.13m=1.3×103Pa;
(2)由图乙可知,方格桌布上的受力面积:S=15×1cm2=15cm2=1.5×10﹣3m2;
根据ρ=可知,瓶中水的质量:m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×330×10﹣6m3=0.33kg;
瓶子对方格桌布的压力:F=G水=m水g=0.33×10N/kg=3.3N;
这瓶水对方格桌布的压强:p′===2.2×103Pa。
答:(1)瓶底受到的水的压强为1.3×103Pa;
(2)这瓶水对方格桌布的压强为2.2×103Pa。
44.【解答】(1)潜水器的重力:G=mg=12×103kg×10N/kg=1.2×105N;
(2)潜水器下潜时的平均速度:v===6m/s;
(3)潜水器在1800m深处受到海水的压强:p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1800m=1.8×107Pa。
答:(1)潜水器的重力为1.2×105N;
(2)潜水器下潜时的平均速度为6m/s;
(3)潜水器在1800m深处受到海水的压强为1.8×107Pa。
45.【解答】
(1)样本的总质量:
m=21.6kg,
样本的重力:
G=mg=21.6kg×10N/kg=216N;
(2)浇筑的混凝土对地面的压强p====6750Pa;
(3)混凝土的总体积V=4Sh=4×80×10﹣4m2×0.25m=0.008m3,
则混凝土样本的密度ρ===2.7×103kg/m3>2.6×103kg/m3,故混凝土样本的密度高于标准的密度,故混凝土标准是合格。
答:(1)所取样本的总重力是216N;
(2)通过样本分析,浇筑的混凝土对地面的压强约是6750Pa;
(3)混凝土标准合格。
46.【解答】(1)根据图像可知,配送车在10min内通过的路程为1.2km,
10min内配送车的平均速度:v===2m/s;
(2)配送车的重力:G=mg=400kg×10N/kg=4000N,
配送车匀速行驶受到的阻力:f=0.05G=0.05×4000N=200N,
由于配送车匀速行驶时受到的阻力和牵引力是一对平衡力,则牵引力:F牵=f=200N;
(3)配送车对水平地面的压力:F=G=4000N,
配送车对水平地面的压强:p===1.6×105Pa。
答:(1)10min内配送车的平均速度为2m/s。
(2)配送车匀速行驶时的牵引力为200N。
(3)配送车对水平地面的压强为1.6×105Pa。
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