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第八章 神奇的压强 自我综合评价
一、选择题(每题3分,共30分)
1.如所示的实例中,为了减小压强的是( )
2.如所示的现象中不是利用大气压的是( )
3.如所示是托里拆利实验的规范操作过程,下列说法正确的是 ( )
A.玻璃管倾斜对实验测量结果有影响
B.玻璃管越粗管内汞柱越低
C.将玻璃管轻轻上提一点儿,管内外液面的高度差将不变
D.玻璃管内汞柱液面上方是空气
4.如所示是往浴缸中匀速注水直至标记处的示意图。中能正确表示此过程中浴缸底部受到水的压强随时间变化的图像是( )
5.如甲所示,一个铁锭放置在水平地面上时,对地面产生的压力和压强分别是F1和p1;当该铁锭如图乙所示放置在水平地面上时,对地面产生的压力和压强分别是F2和p2,那么( )
A.F1=F2 p1=p2 B.F1=F2 p1
C.F1>F2 p1=p2 D.F1p
6.如所示,放在水平桌面上的两个容器中分别装有相同高度的水和酒精(ρ酒精<ρ水),下列关于液体中a、b、c三点(其中a、c两点在同一水平面上)压强大小的关系正确的是( )
A.pa>pb>pc B.pc>pb>pa C.pb>pa>pc D.pc>pa>pb
7.如所示为某饲养场的牲畜自动饮水器,下列分析中错误的是( )
A.储水箱与饮水杯A、B、C组成连通器
B.控制进水的自动装置应用了杠杆平衡条件
C.静止时浮子受到平衡力的作用
D.静止时水对三个饮水杯底部压强的关系是 pA8.大气压会随天气的变化而变化,如所示是某兴趣小组的同学根据这一知识设计制作的“天气预报瓶”,其中A为与大气相通的玻璃管,B为密闭的玻璃球,A与B下部连通,内装有红墨水。下列说法正确的是( )
A.A管越粗,越容易看出外界气压的变化
B.A管液面上升时,显示大气压减小
C.A管和B球液面相平时,瓶内气压大于外界大气压
D.相同天气状况下,在山脚和山顶A管中液面的位置相同
9.如0所示,把小桌甲倒放在海绵上,其上放一个物体乙,它们静止时,物体乙的下表面和小桌甲的桌面均水平。已知小桌甲重G1,桌面面积为S1;物体乙重G2,下表面的面积为S2,下列说法正确的是( )
A.甲对海绵的压力就是甲受到的重力
B.乙对甲的压力就是乙受到的重力
C.甲对海绵的压强大小为
D.乙对甲的压强大小为
10.有如1所示的三个底面积相同且质量不计的A、B、C容器,在A、B、C容器中分别装入质量相等的酒精、清水、盐水,液体对容器底部的压强为p,液体对容器底部的压力为F,容器对桌面的压强为p',容器对桌面的压力为F',则下列说法正确的是( )
A.pA=pB=pC B.FAC.pA'二、填空题(每空1分,共22分)
11.小明的妈妈做菜时需要蛋黄,妈妈用鸡蛋磕碗的边缘,蛋壳就裂了,这是由于蛋壳与碗边缘相碰时,蛋壳的 小,增大了碗对蛋壳的压强;接着妈妈拿着一个空矿泉水瓶挤压后将瓶口插入蛋清,对准蛋黄上方放手(如2所示),蛋黄自己“跑进”瓶内。小明用所学物理知识解释:挤压空矿泉水瓶时,力的作用改变了物体的 ,同时排出瓶内部分空气,放手后瓶内气压 (选填“大于”或“小于”)外界大气压,蛋黄自己“跑进”瓶子。妈妈煮饭时常用高压锅,这是因为采用高压锅,能增大锅内气压,使水的沸点 (选填“高于”“低于”或“等于”)100 ℃。
12.小明用了一个塑料瓶装满水倒放在盆景中,瓶口刚刚被水浸没(如3所示),当盆景内水面下降至低于瓶口时,瓶内的水由于 的作用而流出,使盆景内水面升高,当水面刚浸没瓶口时,水不再流出,此时,瓶内水上方的气压 (选填“大于”“等于”或“小于”)瓶外大气压。
13.意大利物理学家 首次用实验的方法准确测量出了大气压的大小。1个标准大气压所能支撑汞柱的高度 (选填“大于”“小于”或“等于”)760 mm。制药时为了在不超过80 ℃的温度下从溶液中除去水分而提取抗生素,采用的方法是 (选填“升高”或“降低”)容器内的气压,使水的沸点低于80 ℃。
14.物理知识在生产和生活中有着广泛的应用。在4(a)中,针筒吸取药液利用的是 ,针尖做得尖锐是为了能产生很大的 。如图(b)所示,拦河大坝设计成下宽上窄的形状,依据是 。
15.某同学双脚站立在水平地面上时,对地面的压强约为1.5×104 Pa,其物理意义:地面每平方米面积上所受 ;若该同学单腿站立,则他对地面的压力 ,对地面的压强 。(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
16.水平桌面上的甲、乙两质量相同的圆柱形容器,装有相同质量的水,如5所示,甲、乙两容器对桌面产生的压力和压强的大小关系分别是F甲 F乙,p甲 p乙。 (均选填“>”“<” 或“=”)
17.三峡大坝是集防洪、航运、发电于一体的世界最大的水利枢纽,坝体高185 m,最大蓄水深度175 m,坝体建有多个泄洪深孔,每个泄洪深孔的大小为63 m2,通过开启闸门泄洪,蓄满水时深孔距水面的平均深度为30 m,则每个泄洪深孔的闸门受到水的压强是 Pa,受到水的压力是 N。(g取10 N/kg)
18.用如6所示的装置粗略测量大气压的值。把吸盘用力压在玻璃上排尽吸盘内的空气,吸盘压在玻璃上的面积为4×10-4 m2。轻轻向挂在吸盘下的小桶内加沙子。吸盘刚好脱落时,测出吸盘、小桶和沙子的总质量为3.2 kg,则大气对吸盘的压力为 N,大气压的测量值为Pa。若吸盘内的空气不能完全排出,则大气压的测量值比实际值偏 。(g取10 N/kg)
三、实验探究题(共18分)
19.(8分)在“探究压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,小强利用了多个完全相同的木块和海绵进行了如7所示的实验。
(1)实验中通过观察海绵的 来比较压力的作用效果。
(2)对比甲、乙两图可以得出:当 一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显。
(3)由甲、丙两图可以探究压力的作用效果与 的关系。
(4)对比甲、丁两图,小强认为压力作用的效果与压力大小无关,同组的小明认为他的观点是错误的,理由是 。
20.(10分)如8所示,在“探究液体内部压强”的活动中:(U形管中所装液体是水)
(1)图甲中的压强计通过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,得到的结果如图乙、丙、丁所示。由图可得出结论:在同一深度,液体内部向各个方向的压强 。
(4)比较图丁和图戊,说明在同一深度,液体压强与 有关。
(5)在图戊中,U形管左右两侧液面高度差h=5 cm,则压强计所测之处的液体压强是
Pa。(g取10 N/kg)
四、计算题(共30分)
21.(18分)为了尽可能避免病毒的交叉感染,多地警方利用如9所示的测温巡逻机器人辅助日常巡逻,该机器人的质量为120 kg,空载时它对水平地面的压强为1.5×105 Pa,该机器人最多可负载40 kg的重物,g取10 N/kg,求:
(1)机器人所受重力。
(2)机器人空载时车轮与地面的接触面积。
(3)机器人满载时对地面的压强(设接触面积不变)。
22.(12分)有一个如0所示的两端开口的弯管形容器,从粗端口向容器中灌水,在细端口用一个横截面积是0.01 m2的轻质活塞堵住,活塞可在细管内无摩擦地滑动。当H=30 cm,h=10 cm时,在活塞上放置一个重力是12 N的重物,活塞静止。求:(g取10 N/kg)
(1)水对活塞的压强。
(2)活塞的重力。
答案
1.B 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的,故A错误;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的,故B正确;
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的,故C错误;
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的,故D错误。
2.C 活塞式抽水机工作时,是使其内部气压小于外界大气压,在外界大气压的作用下将水压入抽水机内,进而实现把水从低处压到高处的目的,利用了大气压,故A错误;
盆景的自动供水装置上端不开口,底部相互连通,它是利用大气压来工作的,故B错误;
茶壶的壶身和壶嘴底部相连通,利用了连通器原理,故C正确;
用吸管吸饮料时,吸出吸管中的部分空气,使吸管内的气压减小,瓶中饮料在大气压的作用下,上升通过吸管进入口中,利用了大气压,故D错误。
3.C
4.B 据图可知,浴缸的形状上宽下窄,所以在向浴缸中注水时,相同时间注入相同质量的水,但水在浴缸中增加的高度越来越小,所以浴缸底部受到水的压强的增加量也会越来越小,故B正确。
5.B 6.C
7.D 储水箱与三个饮水杯底部相连通,组成了一个连通器,所以它们的液面保持相平。根据液体压强规律可知,水对三个饮水杯底部的压强均相等。
8.B 玻璃管越细,液面变化越明显,越容易看出外界气压的变化,故A错误;
设球内气压为p内,外界大气压为p外,玻璃管内水压为p水,由于存在平衡关系:p内=p外+p水,p内可视为不变,故A管液面上升时,p水变大,说明大气压减小,故B正确;A管和B球液面相平时,p水=0,说明瓶内气压等于外界大气压,故C错误;在相同天气状况下,在山脚时,外界大气压较大,则水柱较低,在山顶时,外界大气压较小,则水柱较高,即A管中液面的位置不同,故D错误。
9.C 不能说压力就是物体的重力,压力是由于物体的形变而产生的,重力是由于地球的吸引而产生的,二者不是同一种力,故A、B错误;
甲对海绵的压力大小为F甲=G1+G2,甲对海绵的压强大小为p甲==,故C正确;
乙对甲的压强大小为p乙==,故D错误。
10.B 已知酒精、清水、盐水质量相等,根据G=mg可知,三种液体的重力相同;
A容器底小口大,有一部分液体压在侧壁上,液体对容器底的压力小于液体的重力,即FAB容器的底口大小相同,液体对容器底的压力等于液体的重力,即FB=G;
C容器底大口小,液体对侧壁有一个向上的压力,因为物体间力的作用是相互的,则侧壁对液体有一个向下的压力,所以液体对容器底的压力大于液体的重力,即FC>G;
故FA根据p=可得,液体对容器底部的压强pA容器的质量不计,容器对水平桌面的压力等于液体的重力,液体的重力相同,所以它们对桌面的压力相等,即FA'=FB'=FC',故D错误。
根据p=可得,容器对桌面的压强pA'=pB'=pC',故C错误。
11.受力面积 形状 小于 高于
(1)当用鸡蛋磕碗的边缘时,由于碗与鸡蛋间的接触面积小,手的作用力是一定的,增大了对蛋壳的压强,所以很容易将鸡蛋磕破。(2)当用手挤压空矿泉水瓶时,在力的作用下,瓶子的形态发生改变。由于瓶子受挤压,瓶内的空气被挤出,使瓶子内的压强小于瓶子外的压强。当瓶子对准蛋黄上方时,在外界大气压的作用下,蛋黄被压入瓶内。妈妈煮饭时常用高压锅,这是因为采用高压锅,能增大锅内气压,使水的沸点升高。
12.重力 小于
13.托里拆利 等于 降低
14.大气压 压强 液体压强随深度的增加而增大
15.压力为1.5×104 N 不变 变大
16.= >
17.3×105 1.89×107 蓄满水时泄洪深孔的闸门受到水的平均压强:
p=ρgh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×30 m=3×105 Pa。
由公式p=得,每个泄洪深孔的闸门受到水的压力:
F=pS=3×105 Pa×63 m2=1.89×107 N。
18.32 0.8×105 小 大气对吸盘的压力:F=G=mg=3.2 kg×10 N/kg=32 N;大气压的测量值:p===0.8×105 Pa;若空气不能完全排出,使用较小的拉力便可将其拉下,则测得的大气压值会偏小。
19.(1)凹陷程度
(2)压力大小
(3)压力大小
(4)没有控制受力面积相同
(1)实验中运用了转换法,通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果。
(2)对比甲、乙两图可以得出:当压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。由甲、丙两图可以探究压力的作用效果与压力大小的关系。
(4)对比甲、丁两图,小强认为压力的作用效果与压力大小无关,同组的小明认为他的观点是错误的,理由是没有控制受力面积相同。
20.(1)液体内部压强
(2)装置气密性不好
(3)相等
(4)液体密度 (5)5021.(1)机器人所受重力:G1=m1g=120 kg×10 N/kg=1200 N。
(2)空载时机器人对水平地面的压力:
F=G1=1200 N,
由p=可得,机器人空载时车轮与地面的接触面积:
S===0.008 m2=80 cm2。
(3)机器人满载时对地面的压力:
F'=G总=m总g=(120 kg+40 kg)×10 N/kg=1600 N,
机器人满载时对地面的压强:
p'===2×105 Pa。
22.(1)活塞下表面所处的深度:h水=H-h=0.3 m-0.1 m=0.2 m,
水对活塞下表面的压强:p水=ρ水gh水=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.2 m=2×103 Pa。
(2)水对活塞下表面的压力:F=p水S=2×103 Pa×0.01 m2=20 N,
因为活塞和重物静止,所以水对活塞下表面的压力等于重物和活塞受到的重力之和,
即F=G物+G塞,
则活塞的重力:
G塞=F-G物=20 N-12 N=8 N。