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第九章 压强单元总结(原卷版)
1.了解:压力概念;液体压强的产生;大气压强的大小;大气压强对高度的变化规律。
2.会:解释压强在生活中的应用;进行液体压强的计算;利用流体压强与流速关系分析问题。
3.理解:压强的概念及其计算;大气压强与沸点的关系;流体压强与流速的关系。
4.掌握:液体压强的特点及规律。
5.认识:生活中减小或增大压强的实例;大气压强的特点及规律;生活中利用大气压强的实例。
知识点一:压强
1.压力
(1)压力是垂直压在物体表面上的力。
(2)方向:垂直于受力面,指向被压物体。
(3)压力与重力的关系:力的产生原因不一定是由于重力引起的,所以压力大小不一定等于重力。
2.压强
(1) 定义:物体所受压力的大小与受力面积之比。
(2) 公式:P=F/S。式中P表示压强,单位是帕斯卡;F表示压力,单位是牛顿;S表示受力面积,单位是平方米。
(3) 国际单位:帕斯卡,简称帕,符号是Pa。1Pa=lN/m2,
其物理意义是:lm2的面积上受到的压力是1N。
3.增大和减小压强的方法
(1)增大压强的方法:①增大压力;②减小受力面积。
(2)减小压强的方法:①减小压力;②增大受力面积。
知识点二:液体压强
1.液体压强的特点
(1)液体向各个方向都有压强。
(2)同种液体中在同一深度处液体向各个方向的压强相等。
(3)同种液体中,深度越深,液体压强越大。
(4)在深度相同时,液体密度越大,液体压强越大。
2.液体压强的大小
(1)液体压强与液体密度和液体深度有关。
(2)公式:P=ρgh。式中,P表示液体压强单位帕斯卡(Pa);ρ表示液体密度,单位是千克每立方米(kg/m3);h表示液体深度,单位是米(m)。
3.连通器——液体压强的实际应用
(1)原理:连通器里的液体在不流动时,各容器中的液面高度总是相同的。
(2)应用:水壶、锅炉水位计、水塔、船闸、下水道的弯管。
知识点三:大气压强
1.大气压产生的原因:由于重力的作用,并且空气具有流动性,因此发生挤压而产生的。
2.证明大气压存在:马德堡半球实验,覆杯实验,瓶吞鸡蛋实验。
3.大气压的测量——托里拆利实验
要点诠释:
(1)实验方法:在长约1m一端封闭的玻璃管里灌满水银,用手指将管口堵住,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,这时测出管内外水银面高度差约为76cm。
(2)计算大气压的数值:P0=P水银=ρgh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa。
所以,标准大气压的数值为:P0=1.013×l05Pa,相当于76cmHg=760mmHg柱产生的压强。
(3)以下操作对实验没有影响
①玻璃管是否倾斜;②玻璃管的粗细;③在不离开水银槽面的前提下玻璃管口距水银面的位置。
(4)若实验中玻璃管内不慎漏有少量空气,液体高度减小,则测量值要比真实值偏小。
(5)这个实验利用了等效替换的思想和方法。
4.影响大气压的因素:高度、天气等。
在海拔3000m以内,大约每升高10m,大气压减小100Pa。
5.气压计——测定大气压的仪器。
种类:水银气压计、金属盒气压计(又叫做无液气压计)。
6.大气压的应用:抽水机等。
知识点四:流体压强与流速的关系
流速越大的位置压强越小。
要点诠释:
飞机的升力的产生:飞机的机翼通常都做成上面凸起、下面平直的形状。当飞机在机场跑道上滑行时,流过机翼上方的空气速度快、压强小,流过机翼下方的空气速度慢、压强大。机翼上下方所受的压力差形成向上的升力。
(
考向:
压强的应用、压强的计算
)
(
备考:
深刻理解压力、压强的概念,积累生活中防止和利用压强的例子,加强压强计算练习。
) (
考点一:
压强概念及应用
)
(
考向:
液体压强概念、影响液体压强大小的因素、液体压强的计算。
)
(
考点二:
液体压强与计算
)
(
压
强
) (
备考:
深刻理解液体压强概念、理解液体压强公式p=
ρ
gh的含义并熟练应用此公式进行计算、加强液体压强的计算练习。
)
(
考向:
大气压强的概念、大气压强的应用
。
)
(
备考:
理解大气压强的概念,熟悉影响大气压强的因素,积累生活中利用大气压强的例子。
) (
考点三:
大压强压强概念及应用
)
(
考向:
流体压强与流速关系、流体压强的应用
。
)
(
备考:
理解流体压强的特点,积累生活中常见利用或防止流体压强的例子。
) (
考点四:
流体压强与流速关系
)
考点一:压力与压强
★典例一:(2020·齐齐哈尔)如图所示的实例中,属于减小压强的是( )。
A.汽车座椅安全带制作得很宽;B.破窗锤的敲击端做成锥状;
C.挖掘机用宽大履带来支撑; D.铁轨下面铺放枕木
★典例二:(2020·黑龙江)如图,甲、乙两鱼缸都静止在水平桌面上,鱼缸底部受到水的压强较大的是 ,甲受到桌面的支持力为80N,与桌子的接触面积为0.08m2。则甲对桌面的压强为 Pa。
★典例三:(2020·扬州)为打赢疫情防控阻击战,建设者仅用了10天建成火神山医院。医院大量采用了PVC塑胶板。某活动小组用规格为“1000mm×1000mm×4mm”(长×宽×高)的这种塑胶板铺设活动室地面。使用时,同学们感觉塑胶板比较轻。就选取了表面是正方形的样品,用天平测出它的质量为6g,再用刻度尺测量样品的边长如图
(1)样品的边长为 cm。
(2)塑胶板的密度多大?
(3)平铺的塑胶板对地面的压强多大(g取10N/kg)?
考点二:液体压强
★典例四:(2020·十堰)如图所示,下列说法正确是( )。
A. 甲图:大坝上窄下宽,是因为同种液体的压强随深度的增加而增大;
B. 乙图:“蛟龙号”潜入水下的深度越大,所受浮力和压强越大;
C. 丙图:水不流出来说明大气只有竖直向上的压强;
D. 丁图:密度计在液体中所受浮力大于自身重力
★典例五:(2020·襄阳)在下列生活和生产实例中,利用连通器原理工作的是( )。
A.用吸管喝饮料;B.离心式抽水机;
C. 船闸; D.注射器
★典例六:(2020·天水)在“探究液体压强的特点”实验中,小明进行了如下的猜想:
猜想一:液体内部压强大小可能与液体深度有关。
猜想二:液体内部压强大小可能与液体密度有关。
猜想三:液体内部压强大小可能与方向有关。
为了验证以上猜想,小明进行了如图所示的操作:
(1)实验过程中探头受到的液体压强大小是通过 反映的。
(2)为了验证猜想一,应选择 两组实验对比,可初步验证出猜想一是正确的。
(3)探究液体压强与液体密度的关系时,对比乙、丙两组实验,小明可得出的结论是:当液体深度相同时,液体的密度越大,液体的压强就越 。
★典例七:(2020·眉山)如图所示,甲、乙两个装满不同液体完全相同的密闭容器,放在水平桌面上,则对桌面压强较大的( )。
A.如果是甲,则其液体对容器底的压力一定较大;
B.如果是甲,则其液体对容器底的压强一定较大;
C.如果是乙,则其液体对容器底的压力一定较大;
D.如果是乙,则其液体对容器底的压强一定较小
考点三:大气压强
★典例八:(2020·东莞)历史上有力的证明大气压强存在的实验是( )。
A.帕斯卡裂桶实验;B.马德堡半球实验;
C.托里拆利实验; D.伽利略的比萨斜塔实验
★典例九:(2020·湘潭)用空易拉罐来体验大气压强的存在,下列操作能达到目的的是( )。
A.用手捏易拉罐,易拉罐变瘪;
B.用重物压易拉罐,易拉罐变瘪;
C.让易拉罐从高处下落撞击地面,易拉罐变瘪;
D.用注射器抽取密封易拉罐中空气,易拉罐变瘪
考点四:流体压强与流速关系
★典例十:(2020·齐齐哈尔)2019年10月1日,在天安门广场举行的建国70周年国庆阅兵式中,如图所示,空中加油机正在给战机加油。以加油机为参照物,战机是 (选填“运动”或“静止”)的。机翼做成上弯下平的形状,可以使飞机飞行时获得升力,这是因为气体流速越大的位置,压强越 (选填“小”或“大”)。
★典例十一:(2020·天门)以下选项中,没有利用“流体压强与流速的关系”的是( )。
A. 图甲,赛车尾部安装气流偏导器 B. 图乙,气垫船船体脱离水面行驶
C. 图丙,飞机的机翼设计成流线型 D. 图丁,高铁站站台上划定安全线
一、选择题
1.如图所示的实验中,为了减小压强的是( )。
A.逃生锤的锤头很尖;B. 载重车装有很多车轮;
C.盲道上有凸起;D. 吸管的一端剪成斜口
2.下面选项能正确分析图中情景的是( )。
A.甲图:力的方向影响受力物体形变程度;
B.乙图:鞋底和轮胎凸起的花纹是为了减小受力面积,增大摩擦力;
C.丙图:吹出的气体压力大,把硬币吹跳起来了;
D.丁图:穿了雪橇的人增大受力面积,压强减小了,所以如履平地
3.如图所示,把铁块放在空平底杯中,沿杯壁缓慢地向杯中加水,直至加满。则在加水的全过程中,铁块对容器底的压强p与水深h的关系图象是( )。
A. B. C. D.
4.有一个密度均匀的长方体铜块,被截成A、B两块,如图所示,已知LA:LB=3:2,则它们对水平桌面的压力和压强之比分别为( )。
A.FA:FB=2:3,pA:pB=3:2 B.FA:FB=3:2,pA:pB=2:3
C.FA:FB=2:3,pA:pB=1:1 D.FA:FB=3:2,pA:pB=1:1
5.如图所示,盛有水的杯子静止在水平桌面上。杯子重1N,高9cm,底面积30cm2;杯内水重2N,水深6cm,水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。下列选项中正确的是( )。
A.水对杯底的压强为900Pa;
B.水对杯底的压力为2N;
C.水杯对桌面的压强为1000Pa;
D.水杯对桌面的压力为2.8N
二、填空题
6.如图甲所示,饮料从吸管上升到嘴里,是因为______的作用;如图乙所示,对吸管A吹气,管B中的水面会______(选填“上升”“不变”或“下降”),是因为流体流速越大的位置压强越______。
7.如图所示,在水平桌面上堆放一摞相同的书,所有书的总重力为30N,最下面书与桌面的接触面积为0.06m2,此时书对桌面的压强为 Pa.若从这一捆书中水平抽出A或B中任一本书,抽出 书更容易。此现象表明滑动摩擦力的大小与 有关。
8.我国自主研制的大型水陆两栖飞机AG600完成陆上、水上、海上首飞成功之后,于2021年3月4日在湖北荆门漳河机场完成灭火任务系统首次科研试飞。如图所示,AG600机身下部是船体,某次试飞时停在水面时,机身底部到水面的距离达2.5m,则底部受到水的压强为______Pa;机翼横截面大致呈______(选填“上凸下平”或“上平下凸”)形状,飞行中机翼上表面的空气流速较大,压强______(选填“较大”或“较小”)。
9.如图所示,放在水平桌面上的瓶子,内盛部分饮料,瓶口用塞子塞紧,液体对瓶底的压强为P1;将瓶子倒过来时,液体对瓶塞的压强为P2.则倒置后,瓶子对桌面的压强比倒置前 (填“大”、“小”或“不变”);比较液体底部的压强应有P1 P2(选填“>”、“<”或“=”)。
10.啄木鸟的嘴比较尖,相当于减小鸟嘴与树木之间的 ,从而增大了鸟嘴对树木的 ,这样有利于将树木啄破,捉住其中的害虫。
11.如图是常见油壶的提手和壶盖,提手处设计成弯曲形状,切合手型是为了减小 ,壶盖边缘有较多的竖直条纹是为了增大 。
三、综合题
12.兰兰家距学校约2400米,她每天骑自行车上学大约用10分钟,盛夏的一天,由于匆忙,她停放在烈日下的自行车爆胎了。
(1)请你帮她分析爆胎原因,并提出合理建议。
(2)若自行车重约100N,人重约500N,骑车时每只轮胎总着地面积约25cm2,则兰兰骑车的平均速度多大?骑车时对地面的压强是多少?
(3)你还知道自行车的哪些设计利用了力学方面的物理知识?(至少写出两点)
四、实验题
13.如图是“探究影响压力作用效果的因素”的实验,图甲所示,将小桌放在海绵上;图乙所示,在小桌上放一个砝码;图丙所示,把小桌翻过来,桌面朝下,并在它上面放同样的一个砝码。
①比较甲、乙两图可知,小桌与海绵的接触面积 , 图中的海绵凹陷程度更大,由此可初步得出:当受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越 ;
②为了探究受力面积对压力作用效果的影响,应选择 两图进行比较,并可以初步得出结论:在 一定时,受力面积 压力的作用效果越明显;
③此实验中运用到的主要探究方法是 。
14.在“探究液体压强与哪些因素有关”的实验中,小芳猜想:液体的压强可能与液体的密度、深度等因素有关。
(1)要研究液体的压强与某个因素的关系,需要先控制其他几个因素不变,这种实验探究方法称作 法。
(2)如图是小芳同学设计的用压强计探究影响液体压强因素的三个实验装置:
①要探究液体密度相同时,液体的压强与液体的深度是否有关,应选取装置甲和装置 (选填“乙”或“丙”)来进行研究;
②要探究液体深度相同时,液体的压强与液体的密度是否有关,应选取装置乙和装置 (选填“甲”或“丙”)来进行研究。中小学教育资源及组卷应用平台
第九章 压强单元总结(解析版)
1.了解:压力概念;液体压强的产生;大气压强的大小;大气压强对高度的变化规律。
2.会:解释压强在生活中的应用;进行液体压强的计算;利用流体压强与流速关系分析问题。
3.理解:压强的概念及其计算;大气压强与沸点的关系;流体压强与流速的关系。
4.掌握:液体压强的特点及规律。
5.认识:生活中减小或增大压强的实例;大气压强的特点及规律;生活中利用大气压强的实例。
知识点一:压强
1.压力
(1)压力是垂直压在物体表面上的力。
(2)方向:垂直于受力面,指向被压物体。
(3)压力与重力的关系:力的产生原因不一定是由于重力引起的,所以压力大小不一定等于重力。
2.压强
(1) 定义:物体所受压力的大小与受力面积之比。
(2) 公式:P=F/S。式中P表示压强,单位是帕斯卡;F表示压力,单位是牛顿;S表示受力面积,单位是平方米。
(3) 国际单位:帕斯卡,简称帕,符号是Pa。1Pa=lN/m2,
其物理意义是:lm2的面积上受到的压力是1N。
3.增大和减小压强的方法
(1)增大压强的方法:①增大压力;②减小受力面积。
(2)减小压强的方法:①减小压力;②增大受力面积。
知识点二:液体压强
1.液体压强的特点
(1)液体向各个方向都有压强。
(2)同种液体中在同一深度处液体向各个方向的压强相等。
(3)同种液体中,深度越深,液体压强越大。
(4)在深度相同时,液体密度越大,液体压强越大。
2.液体压强的大小
(1)液体压强与液体密度和液体深度有关。
(2)公式:P=ρgh。式中,P表示液体压强单位帕斯卡(Pa);ρ表示液体密度,单位是千克每立方米(kg/m3);h表示液体深度,单位是米(m)。
3.连通器——液体压强的实际应用
(1)原理:连通器里的液体在不流动时,各容器中的液面高度总是相同的。
(2)应用:水壶、锅炉水位计、水塔、船闸、下水道的弯管。
知识点三:大气压强
1.大气压产生的原因:由于重力的作用,并且空气具有流动性,因此发生挤压而产生的。
2.证明大气压存在:马德堡半球实验,覆杯实验,瓶吞鸡蛋实验。
3.大气压的测量——托里拆利实验
要点诠释:
(1)实验方法:在长约1m一端封闭的玻璃管里灌满水银,用手指将管口堵住,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,这时测出管内外水银面高度差约为76cm。
(2)计算大气压的数值:P0=P水银=ρgh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa。
所以,标准大气压的数值为:P0=1.013×l05Pa,相当于76cmHg=760mmHg柱产生的压强。
(3)以下操作对实验没有影响
①玻璃管是否倾斜;②玻璃管的粗细;③在不离开水银槽面的前提下玻璃管口距水银面的位置。
(4)若实验中玻璃管内不慎漏有少量空气,液体高度减小,则测量值要比真实值偏小。
(5)这个实验利用了等效替换的思想和方法。
4.影响大气压的因素:高度、天气等。
在海拔3000m以内,大约每升高10m,大气压减小100Pa。
5.气压计——测定大气压的仪器。
种类:水银气压计、金属盒气压计(又叫做无液气压计)。
6.大气压的应用:抽水机等。
知识点四:流体压强与流速的关系
流速越大的位置压强越小。
要点诠释:
飞机的升力的产生:飞机的机翼通常都做成上面凸起、下面平直的形状。当飞机在机场跑道上滑行时,流过机翼上方的空气速度快、压强小,流过机翼下方的空气速度慢、压强大。机翼上下方所受的压力差形成向上的升力。
(
考向:
压强的应用、压强的计算
)
(
备考:
深刻理解压力、压强的概念,积累生活中防止和利用压强的例子,加强压强计算练习。
) (
考点一:
压强概念及应用
)
(
考向:
液体压强概念、影响液体压强大小的因素、液体压强的计算。
)
(
考点二:
液体压强与计算
)
(
压
强
) (
备考:
深刻理解液体压强概念、理解液体压强公式p=
ρ
gh的含义并熟练应用此公式进行计算、加强液体压强的计算练习。
)
(
考向:
大气压强的概念、大气压强的应用
。
)
(
备考:
理解大气压强的概念,熟悉影响大气压强的因素,积累生活中利用大气压强的例子。
) (
考点三:
大压强压强概念及应用
)
(
考向:
流体压强与流速关系、流体压强的应用
。
)
(
备考:
理解流体压强的特点,积累生活中常见利用或防止流体压强的例子。
) (
考点四:
流体压强与流速关系
)
考点一:压力与压强
★典例一:(2020·齐齐哈尔)如图所示的实例中,属于减小压强的是( )。
A.汽车座椅安全带制作得很宽;B.破窗锤的敲击端做成锥状;
C.挖掘机用宽大履带来支撑; D.铁轨下面铺放枕木
【答案】ACD。
【解析】A、汽车座椅安全带制作得很宽,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故A正确;
B、破窗锤的敲击端做成锥状,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故B错误;
C、挖掘机用宽大履带,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故C正确;
D、铁轨下面铺放枕木,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故D正确。故选:ACD。
★典例二:(2020·黑龙江)如图,甲、乙两鱼缸都静止在水平桌面上,鱼缸底部受到水的压强较大的是 ,甲受到桌面的支持力为80N,与桌子的接触面积为0.08m2。则甲对桌面的压强为 Pa。
【答案】甲;1000。
【解析】(1)由图知甲鱼缸中的液面高于乙鱼缸中的液面,根据p=ρ液gh知甲鱼缸底部受到水的压强较大;
(2)鱼缸在水平面上,甲对桌面的压力和桌面对甲的支持力是一对相互作用力,大小相等,所以甲对桌面的压力为80N,
甲对桌面的压强为:p===1000Pa。
故答案为:甲;1000。
★典例三:(2020·扬州)为打赢疫情防控阻击战,建设者仅用了10天建成火神山医院。医院大量采用了PVC塑胶板。某活动小组用规格为“1000mm×1000mm×4mm”(长×宽×高)的这种塑胶板铺设活动室地面。使用时,同学们感觉塑胶板比较轻。就选取了表面是正方形的样品,用天平测出它的质量为6g,再用刻度尺测量样品的边长如图
(1)样品的边长为 cm。
(2)塑胶板的密度多大?
(3)平铺的塑胶板对地面的压强多大(g取10N/kg)?
【答案】(1)5.00;(2)塑胶板的密度为0.6×103kg/m3;(3)平铺的塑胶板对地面的压强为240Pa。
【解析】(1)此刻度尺的分度值是1mm,样品的边长:L=5.00cm﹣0.00cm=5.00cm;
(2)样品的体积:V=L2d=(5.00cm)2×0.4cm=10cm3,
塑胶板的密度ρ===0.6g/cm3=0.6×103kg/m3;
(3)塑胶板平铺时地面的受力面积S=L2=(5.00cm)2=25cm2=2.5×10﹣3m3,
对地面的压力F=G=mg=6×10﹣3kg×10N/kg=0.06N,
则压强p===240Pa。
答:(1)5.00。(2)塑胶板的密度为0.6×103kg/m3;(3)平铺的塑胶板对地面的压强为240Pa。
考点二:液体压强
★典例四:(2020·十堰)如图所示,下列说法正确是( )。
A. 甲图:大坝上窄下宽,是因为同种液体的压强随深度的增加而增大;
B. 乙图:“蛟龙号”潜入水下的深度越大,所受浮力和压强越大;
C. 丙图:水不流出来说明大气只有竖直向上的压强;
D. 丁图:密度计在液体中所受浮力大于自身重力
【答案】A。
【解析】A.大坝的上窄下宽,是因为同种液体的压强随深度的增加而增大,那么大坝下面所受的压强要比上面的大得多,故A正确;
B.“蛟龙号”潜入水下后,其深度越深,所受的压强越大,但浸没水中后,其排开水的体积不变,则所受的浮力不变,故B错误;
C.用纸片盖住装有水的塑料管的管口,倒置后,水不会流出,是因为大气有向上的压强,但大气向各个方向都有压强,故C错误;
D.密度计漂浮在液体中,则其所受的浮力等于其所受的重力,故D错误。故选A。
★典例五:(2020·襄阳)在下列生活和生产实例中,利用连通器原理工作的是( )。
A.用吸管喝饮料;B.离心式抽水机;
C. 船闸; D.注射器
【答案】C。
【解析】A.在吸饮料时,细管内的气压变小,外界大气压大于管内大气压,故饮料在外界大气压的作用下压入细管中,故是利用大气压强的原理工作的,故A不符合题意;
B.当装满水的水泵叶轮旋转后,其叶轮周围的空气变少,气压变小,外界大气压大于内部大气压,水在外界大气压的作用下被压入水泵内,故是利用大气压强的原理工作的,故B不符合题意;
C.船闸原理是:先打开一端,船闸里的水位逐渐与外面相等,外面的船就可以开进船闸;然后把这一端的船闸关闭,打开另一端的船闸,船闸里的水位逐渐与外面相等,船就可以开到另一端去,应用了连通器的原理,故C符合题意;
D.注射器在吸药水时,是利用外界大气压大于其内部的压强,故药水在外界大气压的作用下被压入注射器内部,故D不符合题意。故选C。
★典例六:(2020·天水)在“探究液体压强的特点”实验中,小明进行了如下的猜想:
猜想一:液体内部压强大小可能与液体深度有关。
猜想二:液体内部压强大小可能与液体密度有关。
猜想三:液体内部压强大小可能与方向有关。
为了验证以上猜想,小明进行了如图所示的操作:
(1)实验过程中探头受到的液体压强大小是通过 反映的。
(2)为了验证猜想一,应选择 两组实验对比,可初步验证出猜想一是正确的。
(3)探究液体压强与液体密度的关系时,对比乙、丙两组实验,小明可得出的结论是:当液体深度相同时,液体的密度越大,液体的压强就越 。
【答案】(1)U形管两边液面的高度差;(2)甲、乙;(3)大。
【解析】(1)根据转换法,实验过程中探头受到的液体压强大小是通过U形管两边液面的高度差反映的;
(2)为了验证猜想一,即研究液体内部压强大小可能与液体深度有关,要控制液体密度相同,故应选择甲、乙两组实验对比,可初步验证出猜想一是正确的;
(3)探究液体压强与液体密度的关系时,对比乙、丙两组实验,丙中U形管两边液面的高度差大,小明可得出的结论是:当液体深度相同时,液体的密度越大,液体的压强就越大。
故答案为:(1)U形管两边液面的高度差;(2)甲、乙;(3)大。
★典例七:(2020·眉山)如图所示,甲、乙两个装满不同液体完全相同的密闭容器,放在水平桌面上,则对桌面压强较大的( )。
A.如果是甲,则其液体对容器底的压力一定较大;
B.如果是甲,则其液体对容器底的压强一定较大;
C.如果是乙,则其液体对容器底的压力一定较大;
D.如果是乙,则其液体对容器底的压强一定较小
【答案】C。
【解析】(1)若甲对桌面压强较大,由图知S甲<S乙,根据F=pS知,甲对桌面压力不一定大,由于在水平面上压力等于重力,所以甲液体的重力不一定大,液体对容器底的压力不一定大,故A错误;
由图知液体的体积和深度相同,但由于不能判断出甲、乙液体重力的大小,所以不能甲、乙液体密度的大小,也就不能判断出其液体对容器底的压强的大小,故B错误;
(2)若乙对桌面压强较大,由图知S甲<S乙,根据F=pS知,乙对桌面压力一定大,由于在水平面上压力等于重力,所以乙液体的重力一定大,又因为甲液体有一部分压在容器壁上,液体对容器底的压力小于重力,由于物体间力的作用是相互的,乙液体对容器底的压力大于乙液体的重力,所以乙液体对容器底的压力一定较大,故C正确;
由图知液体的体积和深度相同,由于乙液体的重力大于甲液体的重力,根据G=mg=ρgV知,乙液体的密度大于甲液体的密度,根据p=ρgh知乙液体对容器底的压强一定较大,故D错误。
故选:C。
考点三:大气压强
★典例八:(2020·东莞)历史上有力的证明大气压强存在的实验是( )。
A.帕斯卡裂桶实验;B.马德堡半球实验;
C.托里拆利实验; D.伽利略的比萨斜塔实验
【答案】B。
【解析】历史上,在德国的马德堡市广场上做过一个著名的实验,将两铜制的半球合在一起,抽出里面的空气,用两支马队向相反方向拉,两个半球未被拉开,是大气压将两个半球压在一起,这就是著名的马德堡半球实验,它有力地证明了大气压的存在,故B正确,ACD错误。故选:B。
★典例九:(2020·湘潭)用空易拉罐来体验大气压强的存在,下列操作能达到目的的是( )。
A.用手捏易拉罐,易拉罐变瘪;
B.用重物压易拉罐,易拉罐变瘪;
C.让易拉罐从高处下落撞击地面,易拉罐变瘪;
D.用注射器抽取密封易拉罐中空气,易拉罐变瘪
【答案】B。
【解析】用空易拉罐体验大气压时,手或其它物体不能对空易拉罐施加力的作用。
A、用手捏易拉罐,易拉罐变瘪,是手给易拉罐一个力,改变了易拉罐的形状,故A错误。
B、用重物压易拉罐,易拉罐变瘪,是重物给易拉罐一个力,改变了易拉罐的形状,故B错误。
C、让易拉罐从高处下落撞击地面,易拉罐变瘪,是地面给易拉罐一个力,改变了易拉罐的形状,故C错误。
D、用注射器抽取密封易拉罐中空气,易拉罐内的气压减小,易拉罐外面大气压大于易拉罐内部压强,所以易拉罐受到向内的压力大于向外的压力,这两个力的合力把易拉罐压瘪,可以证明大气压的存在,故D正确。故选:D。
考点四:流体压强与流速关系
★典例十:(2020·齐齐哈尔)2019年10月1日,在天安门广场举行的建国70周年国庆阅兵式中,如图所示,空中加油机正在给战机加油。以加油机为参照物,战机是 (选填“运动”或“静止”)的。机翼做成上弯下平的形状,可以使飞机飞行时获得升力,这是因为气体流速越大的位置,压强越 (选填“小”或“大”)。
【答案】静止;小。
【解析】以加油机为参照物,战机和加油机之间的位置没有发生改变,所以称它是静止的。
飞机的机翼上方突起,下方平直。这样的结果决定了当飞机启动后,机翼上方空气流速快,空气压强小,空气压力方向向下;机翼下方空气流速慢,空气压强大,空气压力方向向上。两个压力形成一个向上的合力,当合力达到一定程度后,飞机就可以腾空而起。
故答案为:静止;小。
★典例十一:(2020·天门)以下选项中,没有利用“流体压强与流速的关系”的是( )。
A. 图甲,赛车尾部安装气流偏导器 B. 图乙,气垫船船体脱离水面行驶
C. 图丙,飞机的机翼设计成流线型 D. 图丁,高铁站站台上划定安全线
【答案】B。
【解析】A.图甲,赛车尾部安装气流偏导器,利用了“流体压强与流速的关系”产生向下的压力差,从而使赛车获得更大的摩擦力,故A不符合题意;
B.图乙,气垫船船体脱离水面行驶,是通过向下喷气使船体离开水面,没有利用“流体压强与流速的关系”,故B符合题意;
C.图丙,飞机的机翼设计成流线型,利用了“流体压强与流速的关系”产生向上的压力差,使飞机获得升力,故C不符合题意;
D.图丁,高铁站站台上划定安全线,是用来防止由于“流体压强与流速的关系”而产生向铁轨里的压力差所带来的危险,故D不符合题意。故选B。
一、选择题
1.如图所示的实验中,为了减小压强的是( )。
A.逃生锤的锤头很尖;B. 载重车装有很多车轮;
C.盲道上有凸起;D. 吸管的一端剪成斜口
【答案】B。
【解析】A.逃生锤的锤头很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故A不符合题意;
B.载重车装有很多车轮,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故B符合题意;
C.盲道上有凸起,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故C不符合题意;
D.吸管的一端剪成斜口,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故D不符合题意。
故选B。
2.下面选项能正确分析图中情景的是( )。
A.甲图:力的方向影响受力物体形变程度;
B.乙图:鞋底和轮胎凸起的花纹是为了减小受力面积,增大摩擦力;
C.丙图:吹出的气体压力大,把硬币吹跳起来了;
D.丁图:穿了雪橇的人增大受力面积,压强减小了,所以如履平地
【答案】D。
【解析】A.甲图中,力的方向不同,弹簧受力的效果不同,即形变方向不同,而不是形变程度,故A错误;
B.鞋底和轮胎凸起的花纹是为了增大接触面的粗糙程度,从而增大摩擦力,摩擦力与受力面积无关,故B错误;
C.丙图吹气时,硬币上方空气流速度大,压强小;而空气下方的空气流速小,压强大,故硬币上方压强小于下方压强,产生向上的升力因此硬币就跳起,不是吹出的气体压力大,把硬币吹跳起来了,故C错误;
D.丁图穿了雪橇的人通过增大雪地的受力面积,从而减小对雪地的压强,所以如履平地,D故正确。故选D。
3.如图所示,把铁块放在空平底杯中,沿杯壁缓慢地向杯中加水,直至加满。则在加水的全过程中,铁块对容器底的压强p与水深h的关系图象是( )。
A. B. C. D.
【答案】C。
【解析】(1)在铁块浸没水中之前,V排变大,因为F浮=ρ水V排g,所以铁块受到的浮力变大;
在铁块浸没水中之后,V排不变,因为F浮=ρ水V排g,所以铁块受到的浮力不变;可见铁块受到的浮力是先变大、后不变;
(2)∵F压=G﹣F浮,F浮先变大、后不变;
∴F压先变小、后不变;
∵受力面积S不变,
∴由p=可知,p压先变小、后不变。
图C说明铁块对容器底的压强随深度的增大,先变小、后不变,所以图C符合压强的变化规律,
故选:C。
4.有一个密度均匀的长方体铜块,被截成A、B两块,如图所示,已知LA:LB=3:2,则它们对水平桌面的压力和压强之比分别为( )。
A.FA:FB=2:3,pA:pB=3:2 B.FA:FB=3:2,pA:pB=2:3
C.FA:FB=2:3,pA:pB=1:1 D.FA:FB=3:2,pA:pB=1:1
【答案】D。
【解析】(1)因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,密度均匀的长方体铜块对水平桌面的压强:p======ρgh,
由图可知,A、B两铜块的高度相同,
则两者对水平桌面的压强相等,即pA:pB=1:1,故AB不正确;
(2)由图可知,长方体截成A、B两块时的底面积之比等于它们的边长之比,
即SA:SB=LA:LB=3:2,
由p=可得,它们对水平桌面的压力:
FA:FB=pSA:pSB=SA:SB=3:2,故D正确。故选:D。
5.如图所示,盛有水的杯子静止在水平桌面上。杯子重1N,高9cm,底面积30cm2;杯内水重2N,水深6cm,水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。下列选项中正确的是( )。
A.水对杯底的压强为900Pa;
B.水对杯底的压力为2N;
C.水杯对桌面的压强为1000Pa;
D.水杯对桌面的压力为2.8N
【答案】C
【解析】(1)杯内水的深度:h=6cm=0.06m,
水对杯底的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa,
根据p=可得,水对杯底的压力:F=pS=600Pa×30×10﹣4m2=1.8N;故AB错误;
(2)G水=2N,
在水平桌面上,杯对桌面的压力:F′=G水+G杯=1N+2N=3N,
杯对桌面的压强:p′===1000Pa;故C正确,D错误;故选:C。
二、填空题
6.如图甲所示,饮料从吸管上升到嘴里,是因为______的作用;如图乙所示,对吸管A吹气,管B中的水面会______(选填“上升”“不变”或“下降”),是因为流体流速越大的位置压强越______。
【答案】大气压;上升;小。
【解析】[1]如图甲所示,饮料从吸管上升到嘴里,是因为人吸走了吸管中的空气,吸管中水面上方的气压小于外界大气压,杯中的水在大气压的作用下,在吸管中上升进入嘴里。
[2][3]如图乙所示,对吸管A吹气时,吸管B上方的空气流速大压强小,吸管中水面上方的气压小于外界大气压,杯中的水在大气压的作用下,在吸管中上升。
7.如图所示,在水平桌面上堆放一摞相同的书,所有书的总重力为30N,最下面书与桌面的接触面积为0.06m2,此时书对桌面的压强为 Pa.若从这一捆书中水平抽出A或B中任一本书,抽出 书更容易。此现象表明滑动摩擦力的大小与 有关。
【答案】500;A;压力大小。
【解析】(1)因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,书对桌面的压强:p====500Pa;
(2)图中A、B两本书的粗糙程度相同,A书受到的压力小于B书受到的压力,则抽出A书时受到的摩擦力小,所以若从这一捆书中水平抽出A或B中任一本书,抽出A书更容易。此现象表明滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
故答案为:500;A;压力大小。
8.我国自主研制的大型水陆两栖飞机AG600完成陆上、水上、海上首飞成功之后,于2021年3月4日在湖北荆门漳河机场完成灭火任务系统首次科研试飞。如图所示,AG600机身下部是船体,某次试飞时停在水面时,机身底部到水面的距离达2.5m,则底部受到水的压强为______Pa;机翼横截面大致呈______(选填“上凸下平”或“上平下凸”)形状,飞行中机翼上表面的空气流速较大,压强______(选填“较大”或“较小”)。
【答案】;上凸下平;较小。
【解析】[1]底部受到水的压强为
底部受到水的压强为。
[2][3] 机翼横截面大致呈上凸下平,飞行时导致机翼上方空气流速大,压强小,从而产生一个向上的升力,从而升空。
9.如图所示,放在水平桌面上的瓶子,内盛部分饮料,瓶口用塞子塞紧,液体对瓶底的压强为P1;将瓶子倒过来时,液体对瓶塞的压强为P2.则倒置后,瓶子对桌面的压强比倒置前 (填“大”、“小”或“不变”);比较液体底部的压强应有P1 P2(选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】大;<。
【解析】(1)瓶对桌面的压力等于瓶和里面水的总重力,无论瓶口朝上还是朝下,它们的重力不变,所以对桌面的压力也不变,但倒过来后受力面积变小,所以对桌面的压强变大。
(2)由于瓶内水不满,而瓶子上细下粗,所以倒过来时水的深度变大,由公式P=ρgh可知,液体底部的压强变大。
故答案为:大;<。
10.啄木鸟的嘴比较尖,相当于减小鸟嘴与树木之间的 ,从而增大了鸟嘴对树木的 ,这样有利于将树木啄破,捉住其中的害虫。
【答案】受力面积,压强。
【解析】啄木鸟的嘴比较尖,受力面积比较小,这样在压力一定时可以增大鸟嘴对树木的压强,有利于将树木啄破,捉住其中的害虫;
故答案为:受力面积,压强。
11.如图是常见油壶的提手和壶盖,提手处设计成弯曲形状,切合手型是为了减小 ,壶盖边缘有较多的竖直条纹是为了增大 。
【答案】压强;摩擦。
【解析】提手处设计成弯曲形状是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;
壶盖边缘有较多的竖直条纹是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。
故答案为:压强;摩擦。
三、综合题
12.兰兰家距学校约2400米,她每天骑自行车上学大约用10分钟,盛夏的一天,由于匆忙,她停放在烈日下的自行车爆胎了。
(1)请你帮她分析爆胎原因,并提出合理建议。
(2)若自行车重约100N,人重约500N,骑车时每只轮胎总着地面积约25cm2,则兰兰骑车的平均速度多大?骑车时对地面的压强是多少?
(3)你还知道自行车的哪些设计利用了力学方面的物理知识?(至少写出两点)
【解析】(1)原因:暴晒后温度升高,轮胎内气压增大,轮胎内、外压强差大于轮胎所能承受的压强,导致轮胎爆裂。
建议:自行车放在阴凉处,夏季轮胎不要充气太足。
(2)兰兰骑车的速度:v===4m/s;
人骑车时自行车对地面的压强:p====1.2×105Pa。
(3)轮胎、车把手上的花纹增大摩擦力;刹车系统为省力杠杆;用力捏车闸增大摩擦力;自行车的尾灯利用光的反射;自行车铃响振动发声;脚蹬子、车把手为省力等。
答:(1)自行车放在阴凉处,夏季轮胎不要充气太足;(2)兰兰骑车的平均速度4m/s;骑车时对地面的压强是1.2×105Pa。(3)轮胎、车把手上的花纹增大摩擦力;刹车系统为省力杠杆。
四、实验题
13.如图是“探究影响压力作用效果的因素”的实验,图甲所示,将小桌放在海绵上;图乙所示,在小桌上放一个砝码;图丙所示,把小桌翻过来,桌面朝下,并在它上面放同样的一个砝码。
①比较甲、乙两图可知,小桌与海绵的接触面积 , 图中的海绵凹陷程度更大,由此可初步得出:当受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越 ;
②为了探究受力面积对压力作用效果的影响,应选择 两图进行比较,并可以初步得出结论:在 一定时,受力面积 压力的作用效果越明显;
③此实验中运用到的主要探究方法是 。
【答案】①相同;乙;明显; ②乙、丙;压力;越小; ③控制变量法。
【解析】①比较甲、乙两图可知,小桌与海绵的接触面积相同,乙图中的海绵凹陷程度更大,由此可初步得出:当受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;
②为了探究受力面积对压力作用效果的影响,应选择乙、丙两图进行比较,并可以初步得出结论:在压力一定时,受力面积越小压力的作用效果越明显;
③压力作用效果跟压力大小和受力面积大小有关。探究压力作用效果跟压力大小关系时,控制受力面积不变;探究压力作用效果跟受力面积大小关系时,控制压力大小不变。这种方法是控制变量法。
故答案为:①相同;乙;明显; ②乙、丙;压力;越小; ③控制变量法。
14.在“探究液体压强与哪些因素有关”的实验中,小芳猜想:液体的压强可能与液体的密度、深度等因素有关。
(1)要研究液体的压强与某个因素的关系,需要先控制其他几个因素不变,这种实验探究方法称作 法。
(2)如图是小芳同学设计的用压强计探究影响液体压强因素的三个实验装置:
①要探究液体密度相同时,液体的压强与液体的深度是否有关,应选取装置甲和装置 (选填“乙”或“丙”)来进行研究;
②要探究液体深度相同时,液体的压强与液体的密度是否有关,应选取装置乙和装置 (选填“甲”或“丙”)来进行研究。
【答案】(1)控制变量;(2)①乙; ②丙。
【解析】(1)影响液体的压强的因素有多个,要研究液体的压强与某个因素的关系,需要先控制其他几个因素不变,这种方法是控制变量法。
(2)①要探究液体密度相同时,液体的压强与液体的深度是否有关,保持密度相同,橡皮膜的方向相同,改变橡皮膜在液体中的深度,由实验知甲乙合适;
②要探究液体深度相同时,液体的压强与液体的密度是否有关,保持液体的深度相同,橡皮膜的方向相同,改变液体的密度,由实验可知乙丙合适。
故答案为:(1)控制变量; (2)①乙 ②丙。