单元09 压强
过关测试
(时间:60分钟 分值:100分 )
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(共10小题,每小题3分,共30分)
1.在2022年北京冬奥会闭幕式上,十二生肖造型的冰车(如图所示)在“冰面”上滑出一个美丽又巨大的中国结。下面说法中错误的是( )
A.冰车装有车轮目的是减小摩擦
B.人推冰车时,人对车的推力大于车对人的推力
C.小朋友坐上冰车后,冰车对“冰面”的压强变大
D.匀速行驶的冰车在水平方向受到非平衡力的作用
2.面对今年的疫情,全国很多地方出现了大面积的摆地摊,如图是柏杨湾一个卖豆腐的摊位,下列有关说法正确的是( )
A.静止在桌面上的豆腐处于不平衡状态
B.锋利的刀切豆腐增大了压强
C.看起来桌子没有发生形变,所以豆腐没有对桌子产生压强
D.豆腐切去一半后对桌面的压力不变
3.2022年冬奥会将在北京举行,如图所示是滑雪运动员备战冬奥会训练时的情景。下列说法正确的是( )
A.运动员在下滑过程中速度越来越大,惯性也越来越大
B.如果下滑过程中运动员失去一切外力,他将处于静止状态
C.滑雪板底部是光滑的,目的是为了减小压强,便于运动员滑得更快
D.运动员滑到水平雪地时,即使不向后撑雪杖也能继续滑行,是因为他具有惯性
4.容器中间用隔板分成左右两个部分,隔板下部有一圆孔用面积为1cm2的薄橡皮膜封闭。在容器左右两侧分别倒入水和酒精,橡皮膜中心到水面的距离为0.1m,如图所示,橡皮膜相平。下列结论正确的是( )
A.酒精对容器底部的压强等于水对容器底部的压强
B.酒精对橡皮膜的压力为10N
C.容器右侧中酒精的深度为12.5cm
D.容器右侧液面比左侧水面高2.5cm
5.如图是一个足够长,粗细均匀的U形管,先从A端注入密度为ρA的液体,再从B端注入密度为ρB、长度为L的液柱,平衡时左右两管的液面高度差为 。现再从A端注入密度为ρc液体,且ρc=0.5ρB,要使左右两管的液面相平,则注入的液柱长度为( )
A. B. C. D.L
6.如图所示,质量为10kg,底面积为500cm2的圆柱体A放在水平面上。一薄壁圆柱形容器B也置于水平面上,该容器足够高,底面积为200cm2,内盛有8kg的水。若将一物体M分别放在圆柱体A上表面的中央和浸没在容器B的水中时,圆柱体A对水平面的压强变化量和水对容器B底部压强的变化量相等(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3),则( )
A.未放上物体M时,圆柱体A对水平地面的压强为2×105Pa
B.容器B内水的体积为0.08m3
C.物体M的密度为2.5×103kg/m3
D.物体M未放入容器B时,容器B底部受到的水的压强为4×104Pa
7.在托里拆利实验和自制气压计的相关知识中,下列说法错误的是( )
A.当两者都拿到山顶时,托里拆利实验的玻璃管内水银液面下降,而自制气压计玻璃管内液面上升
B.自制气压计使用时,受温度的影响较大
C.自制气压计时要先向瓶内吹气,是为了使瓶内气压大于外界大气压
D.托里拆利实验玻璃管内如果有少量空气,气压测量值会偏大
8.如图所示,塑料吸盘紧紧吸在竖直墙壁上,皮包挂在挂钩上静止不动。针对该情景、下列说法中正确的是( )
A.吸盘能够“吸”在墙壁上说明大气压强的存在
B.吸盘能够“吸”在墙壁上是因为吸盘对墙壁的作用力大于墙壁对吸盘的作用力
C.吸盘挂钩对皮包的作用力大于皮包所受的重力
D.大气对吸盘产生的压力与吸盘的面积无关
9.图中的物理现象,不能用流体的压强与流速的关系解释的是( )
A.甲图中,水翼船行驶时,水下的水翼使船身露出水面
B.乙图中,孔明灯升上了天空
C.丙图中,“香蕉球”的运动轨迹是弧线
D.丁图中,针筒里吹出的高速气流可以把瓶子里的水“吸”上来并喷出
10.如图,某创新实验小组设计的“研究液体压强与流速的关系”的装置,Y为上端开口的容器,储存液体,X1、X2为上端开口的细玻璃管,与矿泉水瓶、细塑料管等连通。M、N分别是X1、X内液体中同一水平线上的两个点。下列判断正确的是( )
A.开关关闭时,X1内的液面高于X2内的液面
B.开关打开时,X1内的液面低于X2内的液面
C.开关关闭时,液体在M点的压强大于液体在N点的压强
D.开关打开时,液体在M点的压强大于液体在N点的压强
二、填空题(每空1分,共计26分)
11.装甲车常用履带代替轮胎是为了增大接触面积来______压强;装甲车的履带有很多凸起的棱,是为了增大接触面积的粗糙程度来增大履带和地面之间的______;一张书纸对桌面的压强约为1Pa,1Pa它表示的意义为______。
12.滑雪是许多人热爱的冬季运动项目,如图是一名小朋友滑雪时的情景。若雪地水平,每块澄雪板与雪地的受力面积为1500cm2,小朋友与滑雪装各的总质量为45kg。则小朋友对雪地的压力为________N,滑雪板对雪地的压强为___________Pa。
13.A、B两物体如图放置,A是重为12N的正方体,B是底面积为300cm2重为30N的长方体,则B对地面的压强为______ Pa,物体A在F=12N的拉力作用下水平向右匀速直线运动,弹簧测力计的示数是8N,不计弹簧测力计自身重力和绳子与滑轮间的摩擦力,那么物体A受到摩擦力的大小为______N。
14.液体内部压强的大小由________和________来决定,如图所示盛水的容器内有a、b、c三点,在这三点液体压强分别为pa、pb、pc,三者相比较,最大的是________。
15.如图甲,在一档中央电视台拍摄的节目中,实验员正在亲身实践:当汽车被水浸没,该如何逃生(此操作危险,切勿模仿)。工作人员将汽车缓缓浸入水中,坐在车里的实验员尝试推开车门逃生他们用传感器测出了车门受到的外部水的压力,如图乙。如果某个时刻,车门底部处在水下10厘米处,则车门底部受到的水的压强为______帕。我们从图乙中看到,当车门受到水的压力为9.19千牛时,门打不开,而当车门受到的压力增大到10.06千牛时,车门反而打开了,猜测此时车里______(选填“充满水”或“没有水”),解释此时可以打开车门的原因______。
16.据央广报道,2021年3月31日18:00,当日最后一艘满载货物的船舶驶向粤港澳大湾区,标志着位于广西桂平市的大藤峡船闸试通航满一年。这不仅加速推进了航道改造升级,也带动了相关产业的高质量发展。船闸应用了______原理。2020年9月6日18时许,经过综合调度,建设中的广西大藤峡水利枢纽工程水库水位首次达到52米高程,这是大藤峡工程全面完工前允许运行的最高水位,此时水对坝底的压强为______Pa。(g取10N/kg,=1.0×103kg/m3)
17.同学们在拉萨旅游时,发现食物不容易煮熟,这是因为拉萨海拔高、气压低,液体的沸点______。小寓说,加大火力就可以啦!小秦说,不行!因为液体沸腾时吸热,温度______。
18.物理知识与日常生活密切相关:如图(a)所示射箭时用的手指皮垫是通过增大受力面积来减小_______;如图(b)所示的橡胶吸盘是利用_________“吸附”在墙上的;图(c)所示装有水的塑料袋向外鼓出的原因是_______。
19.我国自主研发的第一代舰载机歼﹣15在着舰时,机腹后方的尾钩会牢牢抓住阻拦索,使飞机在短短12s的时间内,由500km/h的航速至稳稳地停在航母的甲板上,这说明力能改变物体的______。如图所示是飞机起飞时的情景,设置在飞机后方的是偏流板,请你猜想使用偏流板的目的是______
20.小敏用吸管喝完一盒牛奶后用力吸了一下,牛奶盒变瘪了(如图所示),其实牛奶盒是被______压瘪的。为了安全,禁止随意下河游泳,因为看似平静的水面下往往暗藏漩涡,旋涡中心水流速度大,压强______,若被卷入其中就难以脱身,出现危险。
21.晋朝葛洪所著的《抱朴子》一书有这样的记述:“或用枣心木为飞车,以牛革结环剑,以引其机……上升四十里。”其中的“飞车”被认为是关于竹蜻蜓的最早记载。竹蜻蜓的原理如图所示,当旋转时,流过叶片上方的气流速度较 ______,在叶片上下表面产生压强差,形成对叶片向 ______的压力差,推动竹蜻蜓飞行。
三、实验题(每空1分,共计21分)
22.小明利用压强计探究“影响液体内部压强大小的因素”,如图所示。
(1)压强计______(选填“属于”或“不属于”)连通器。
(2)压强计在空气中时,U型管两液面应该相平,而小明却观察到如图甲所示的情景,接下来小明应如何操作______。
A.将高液面一侧的液体倒出一些
B.取下软管重新安装
(3)压强计是通过观察U型管两侧液面的______来显示橡皮膜所受压强大小。将探头放进盛水的容器中,探头的橡皮膜受到水的压强会______(选填“内凹”或“外凸”)。
(4)比较A、B、D三次实验探究,可以初步得出结论:在同种液体中,液体______。
(5)比较______两次实验探究,可以初步得出结论:液体的压强随深度的增加而增大。
(6)比较______两次实验探究,可以初步得出结论:液体的压强与液体的密度______(填“有关”或“无关”)。
23.学校在科技节活动中举办了“纸桥大赛”,小明和同学们惊讶地发现,一张纸虽然轻薄,却可承受很大的力,于是他们想探究一张纸能承受的压力和结构的关系.同学们把普通的A4打印纸剪成大小相等的四部分(如图甲),分别做成单层棱数不同的正多棱柱进行以下探究。
(1)如图乙,将纸张分别沿较长的边和较短的边折成正三棱柱、四棱柱、六棱柱和八棱柱;
(2)如图丙,将棱柱放在水平桌面上,把圆形小桶轻轻放在棱柱上,静止时小桶对棱柱的压力大小______(选填“大于”、“等于”或“小于”)小桶受到的重力;
(3)为了使棱柱受力均匀,放置时应将小桶的中轴线与棱柱的中轴线______,缓缓向小桶中加水至棱柱变形,用电子秤测量出此时小桶和水的总质量M;
(4)换用不同的棱柱,重复步骤(3),实验数据记录如表;
实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8
多棱柱的高度/cm 10.55 14.85
多棱柱的棱数 三 四 六 八 三 四 六 八
小桶和水的总质量M/g 514 924 1090 2174 665 984 1471 2715
(5)实验中通过比较______,来判断棱柱能承受的最大压力;
(6)分析比较实验序号1和5、2和6、3和7、4和8四组数据,可以初步得到:用本实验所用的纸张折成多棱柱,棱数相同时,高度较高的能够承受的压力较______;
(7)分析比较实验序号______的数据,可得出结论:用相同的纸张折成高度相同的多棱柱,棱数越多,能承受的压力越大,进一步推理分析可知______柱体所能承受的压力最大,如南极泰山科考站主楼的外形就是这种形状;
(8)实验中未采用向小桶中加钩码而采用加水的方法改变压力,是因为水具有流动性能使棱柱受力均匀,除此之外,从获取测量数据的角度分析,加水还具有的优点是______。
24.(1)如图为探究“运动和力的关系”的实验 实验中,小车每次都是从斜面的同一位置由静止滑下,目的是保证小车到达水平面时的______相同 通过实验探究可知,运动的小车所受阻力越小,向前运动的距离越______,由此推想如果小车运动时不受阻力,它______(选填“会”或“不会”)停下来
(2)如图甲所示,用微小压强计探究液体内部压强的特点 为了使实验现象更明显,U形管中的液体最好用______的(选填“有色”或“无色”);将探头分别放在图乙所示A B位置,可以探究液体压强与______的关系;为了探究液体压强和液体密度的关系可以把探头分别放在______两个位置上
四、综合题(6分)
25.中国首艘航空母舰“辽宁”号正式交接服役,从此中国摆脱了没有航母的历史。如图甲是辽宁号航空母舰的图片。
(1)舰载飞机从我国“辽宁号”航空母舰的甲板上起飞过程中,以飞机上的座椅为参照物,飞行员是 ___________的。为保证顺利起飞,风向也起到关键的重要作用,逆风起飞时,可 ___________(选填“增大”或“减小”)飞机与空气的相对速度;
(2)飞机在甲板上运动时的s﹣t图像如图所示,则飞机的运动情况是 ___________;
A.在第一个10s内以10m/s做匀速运动
B.在第二个10s内速度大小不变
C.在第三个10s内前进了300m
D.在前30s内的平均速度为15m/s
(3)航母上的声呐,是利用 ___________(选填“超声波”或“次声波”)来发现水下目标的,水中的声速为1500m/s,向深度为750m的海底发出声呐,___________s后可接收到回声;
(4)甲板上的工作人员要佩戴防护耳罩以保护听力,这是在 ___________减弱噪声。
五、计算题(26题8分,27题9分,共计17分)
26.北京冬奥会花样滑冰双人滑,中国选手韩聪隋文静获得金牌,如图所示为比赛中的一个情景。若韩聪和隋文静的身体质量分别为62kg和42kg,韩聪脚下两个冰刀与冰的总接触面积为20cm2,求:
(1)隋文静的重力为多少N
(2)韩聪对冰的压强为多少Pa
27.图甲为某自动注水装置的部分结构模型简图,底面积为200cm2
的柱形水箱内装有质量为5kg的水,竖直硬细杆上端通过力传感器固定,下端与不吸水的实心长方体A连接。打开水龙头,水箱中的水缓慢排出,细杆对力传感器作用力F的大小随排出水的质量m变化的关系如图乙所示,当排出水的质量达到4kg时,A刚好全部露出水面,由传感器控制开关开始注水。不计细杆重力,水的密度为1.0×103kg/m3。求:
(1)开始注水时,水箱内的水受到的重力;
(2)A的密度;
(3)水从A上表面下降至传感器示数为零的过程,水箱底部受到水的压强变化量。单元09 压强
过关测试
(时间:60分钟 分值:100分 )
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(共10小题,每小题3分,共30分)
1.在2022年北京冬奥会闭幕式上,十二生肖造型的冰车(如图所示)在“冰面”上滑出一个美丽又巨大的中国结。下面说法中错误的是( )
A.冰车装有车轮目的是减小摩擦
B.人推冰车时,人对车的推力大于车对人的推力
C.小朋友坐上冰车后,冰车对“冰面”的压强变大
D.匀速行驶的冰车在水平方向受到非平衡力的作用
【答案】B
【解析】
【详解】
A.冰车装有轮,用滚动摩擦代替滑动摩擦,属于减小摩擦,故A正确,不符合题意;
B.人推车时,人对车的推力和车对人的推力是相互作用力,即人对车的推力等于车对人的推力,故B错误,符合题意;
C.小朋友坐上冰车后,车对冰面的压力(等于车和人的总重力)增大,受力面积不变,故车对冰面的压强变大,故C正确,不符合题意;
D.冬奥会闭幕式上,匀速行驶的冰车在“冰面”上滑出一个美丽又巨大的中国结。虽然速度大小不变,但运动方向在改变,没有处于平衡状态,故在水平方向受到非平衡力的作用,故D正确,不符合题意。
故选B。
2.面对今年的疫情,全国很多地方出现了大面积的摆地摊,如图是柏杨湾一个卖豆腐的摊位,下列有关说法正确的是( )
A.静止在桌面上的豆腐处于不平衡状态
B.锋利的刀切豆腐增大了压强
C.看起来桌子没有发生形变,所以豆腐没有对桌子产生压强
D.豆腐切去一半后对桌面的压力不变
【答案】B
【解析】
【详解】
A.物体处于平衡状态时可能静止或做匀速直线运动,桌面上的豆腐是静止的,因此处于平衡状态,故A错误;
B.锋利的刀切豆腐是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故B正确;
C.豆腐放在桌子上,豆腐与桌子相互接触,且有压力,则会发生微小的形变,因此豆腐对桌子产生了压力,则豆腐对桌子产生了压强,故C错误;
D.豆腐切去一半后,质量减半,重力变小,对桌面的压力变小,故D错误。
故选B。
3.2022年冬奥会将在北京举行,如图所示是滑雪运动员备战冬奥会训练时的情景。下列说法正确的是( )
A.运动员在下滑过程中速度越来越大,惯性也越来越大
B.如果下滑过程中运动员失去一切外力,他将处于静止状态
C.滑雪板底部是光滑的,目的是为了减小压强,便于运动员滑得更快
D.运动员滑到水平雪地时,即使不向后撑雪杖也能继续滑行,是因为他具有惯性
【答案】D
【解析】
【详解】
A.惯性大小只与物体的质量有关,与运动速度大小无关,运动员加速下滑过程中质量不变,其惯性不变,故A错误;
B.运动员下滑过程中,处于运动状态,根据牛顿第一定律可知,若一切外力消失,他将做匀速直线运动,故B错误;
C.滑雪板底部是光滑的可以减小运动时的摩擦阻力,这样运动员可以滑的更快,故C错误;
D.运动员滑到水平雪地时,即使不向后撑雪杖也能继续滑行,是因为运动员具有惯性,仍要保持原来的运动状态,故D正确。
故选D。
4.容器中间用隔板分成左右两个部分,隔板下部有一圆孔用面积为1cm2的薄橡皮膜封闭。在容器左右两侧分别倒入水和酒精,橡皮膜中心到水面的距离为0.1m,如图所示,橡皮膜相平。下列结论正确的是( )
A.酒精对容器底部的压强等于水对容器底部的压强
B.酒精对橡皮膜的压力为10N
C.容器右侧中酒精的深度为12.5cm
D.容器右侧液面比左侧水面高2.5cm
【答案】D
【解析】
【详解】
A.橡皮膜相平说明橡皮膜上面液体对橡皮膜的压强相等,因为水的密度大于酒精的密度,橡皮膜到容器底的距离相等,根据p=ρgh可知,橡皮膜下面水的压强大于酒精的压强,液体对容器底的压强等于橡皮膜上下方液体压强之和,所以酒精对容器底部的压强小于水对容器底部的压强,故A错误;
B.左侧上面水对橡皮膜的压强
p=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa
因为酒精对橡皮膜的压强等于水对橡皮膜压强,酒精对橡皮膜的压强也为1000Pa,酒精对橡皮膜的压力
F=pS=1000Pa×1×10-4m2=0.1N
故B错误;
C.根据p=ρgh知,可以算出橡皮膜上面的酒精的深度,但不知道橡皮膜下面酒精的高度,不能判断出容器右侧中酒精的深度,故C错误;
D.根据=ρgh知橡皮膜上面的酒精的深度
又因为橡皮膜中心到水面的距离为
0.1m=10cm
容器右侧液面比左侧水面高
12.5cm﹣10cm=2.5cm
故D正确。
故选D。
5.如图是一个足够长,粗细均匀的U形管,先从A端注入密度为ρA的液体,再从B端注入密度为ρB、长度为L的液柱,平衡时左右两管的液面高度差为 。现再从A端注入密度为ρc液体,且ρc=0.5ρB,要使左右两管的液面相平,则注入的液柱长度为( )
A. B. C. D.L
【答案】A
【解析】
【详解】
从A端注入密度为ρA的液体,再从B端注入密度为ρB、长度为L的液柱,由液体压强公式,平衡时
ρBgL=ρAg(L﹣0.5L)
化简得
ρA=2ρB ①
设C液体的深度为h,左右液面相平时
ρBgL=ρAg(L﹣h)+ρCgh ②
又已知
ρC=0.5ρB ③
将①③代入②得
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
6.如图所示,质量为10kg,底面积为500cm2的圆柱体A放在水平面上。一薄壁圆柱形容器B也置于水平面上,该容器足够高,底面积为200cm2,内盛有8kg的水。若将一物体M分别放在圆柱体A上表面的中央和浸没在容器B的水中时,圆柱体A对水平面的压强变化量和水对容器B底部压强的变化量相等(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3),则( )
A.未放上物体M时,圆柱体A对水平地面的压强为2×105Pa
B.容器B内水的体积为0.08m3
C.物体M的密度为2.5×103kg/m3
D.物体M未放入容器B时,容器B底部受到的水的压强为4×104Pa
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.未放上物体M时,圆柱体A对水平地面的压强为
故A错误;
B.容器B内水的体积为
故B错误;
C.圆柱体A对水平面的压强变化量和水对容器B底部压强的变化量相等,当物块M放在圆柱体上时,增加的压强为
而将M浸没在水中,水对容器B底部压强的变化量即为浮力所产生的压强,故压强的变化量为
两式相等,经整理可得
故C正确;
D.物体M未放入容器B时,容器B底部受到的水的压强为
故D错误。
故选C。
7.在托里拆利实验和自制气压计的相关知识中,下列说法错误的是( )
A.当两者都拿到山顶时,托里拆利实验的玻璃管内水银液面下降,而自制气压计玻璃管内液面上升
B.自制气压计使用时,受温度的影响较大
C.自制气压计时要先向瓶内吹气,是为了使瓶内气压大于外界大气压
D.托里拆利实验玻璃管内如果有少量空气,气压测量值会偏大
【答案】D
【解析】
【详解】
A.因大气压随高度的增大而减小,故将上述装置都拿到山顶时,大气压能支持的管内外水银柱液面的高度差将逐渐变小,会发现托里拆利实验装置中的水银柱下降;因自制气压计的气压等于大气压加上细管内水柱产生的压强,当拿到山顶时,由于大气压随高度的升高而减小,瓶外的大气压变小,则细管中的水柱将上升,故A正确,不符合题意;
B.当温度下降时,瓶中被封闭空气遇冷收缩,气压减小,在外界大气压的作用下,玻璃管的水面会下降,我们会误认为大气压升高,故自制气压计使用时,受温度的影响较大,故B正确,不符合题意;
C.从管口向瓶内吹入少量气体后,此时瓶内气压等于外界大气压和细管内水柱产生的压强之和,所以瓶内气压大于瓶外大气压,故C正确,不符合题意;
D.实验中玻璃管内水银面的上方是真空,若水银面的上方有少量空气,这些空气会对管内水银柱有向下的压强,会导致管内水银柱高度减小,这样测得的大气压强将比实际值偏小,故D错误,符合题意。
故选D。
8.如图所示,塑料吸盘紧紧吸在竖直墙壁上,皮包挂在挂钩上静止不动。针对该情景、下列说法中正确的是( )
A.吸盘能够“吸”在墙壁上说明大气压强的存在
B.吸盘能够“吸”在墙壁上是因为吸盘对墙壁的作用力大于墙壁对吸盘的作用力
C.吸盘挂钩对皮包的作用力大于皮包所受的重力
D.大气对吸盘产生的压力与吸盘的面积无关
【答案】A
【解析】
【详解】
A.吸盘能够“吸”在墙壁上,是将吸盘中的空气排出,松手后,吸盘内的空气减少,内部气压小于外界大气压,说明大气压强的存在,故A正确;
B.吸盘和墙壁均处于平衡状态,吸盘对墙壁的作用力与墙壁对吸盘的作用力是一对相互作用力,力的大小相等,方向相反。故B错误;
C.吸盘挂钩在竖直方向上对皮包的拉力与皮包的重力是一对平衡力,大小相等,方向相反,故C错误;
D.由F=pS可知,大气对吸盘产生的压力与大气压强和吸盘的面积有关,故D错误。
故选A。
9.图中的物理现象,不能用流体的压强与流速的关系解释的是( )
A.甲图中,水翼船行驶时,水下的水翼使船身露出水面
B.乙图中,孔明灯升上了天空
C.丙图中,“香蕉球”的运动轨迹是弧线
D.丁图中,针筒里吹出的高速气流可以把瓶子里的水“吸”上来并喷出
【答案】B
【解析】
【详解】
A.水翼船行驶时,水下的水翼上下表面水的流速不一样,从而产生向上的升力,使船身露出水面,故A不符合题意;
B.孔明灯升上天空,是因为加热了灯里面的空气,使得里面的空气密度减小,总质量减少了,那么空气浮力就比孔明灯的重力大,所以合力向上,使得灯飞上天。不能用流体的压强与流速的关系解释,故B符合题意;
C.“香蕉球”的运动轨迹是弧线的原因是球一边前进一边自转,会造成球两边的空气流速不一样,空气流速快的一边的气压比空气流速慢的一边的气压低,所以球就会向气压低的一边运动。故C不符合题意;
D.针筒里吹出的高速气流,流速越快的地方,压强越小,使吸管口的压强变低,从而瓶子里的水向上喷出。故D不符合题意。
故选B。
10.如图,某创新实验小组设计的“研究液体压强与流速的关系”的装置,Y为上端开口的容器,储存液体,X1、X2为上端开口的细玻璃管,与矿泉水瓶、细塑料管等连通。M、N分别是X1、X内液体中同一水平线上的两个点。下列判断正确的是( )
A.开关关闭时,X1内的液面高于X2内的液面
B.开关打开时,X1内的液面低于X2内的液面
C.开关关闭时,液体在M点的压强大于液体在N点的压强
D.开关打开时,液体在M点的压强大于液体在N点的压强
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
AC.开关关闭时,水停止流动,X1、X2、Y构成连通器,水静止时,X1、X2液面相平。由图得, M点的深度等于N点的深度,由 得,液体在M点的压强等于液体在N点的压强,故AC错误;
B.开关打开时,X1下端液体流速比X2下端液体流速快,压强小,因此X1内的液面低于X2内的液面,故B正确;
D.开关打开时,液体在M点的深度小于液体在N点的深度,液体在M点的压强小于液体在N点的压强,故D错误。
故选B。
二、填空题(每空1分,共计26分)
11.装甲车常用履带代替轮胎是为了增大接触面积来______压强;装甲车的履带有很多凸起的棱,是为了增大接触面积的粗糙程度来增大履带和地面之间的______;一张书纸对桌面的压强约为1Pa,1Pa它表示的意义为______。
【答案】 减小 摩擦力 1平方米的面积上受到的压力为1N
【解析】
【详解】
装甲车常用履带代替轮胎是在压力一定的情况下通过增大接触面积来减小压强的;装甲车的履带有很多凸起的棱,是在压力一定的情况下了增大接触面积的粗糙程度来增大履带和地面之间的摩擦力。
压强是指单位面积上受到的压力,1Pa它表示的意义为1平方米的面积上受到的压力为1N。
12.滑雪是许多人热爱的冬季运动项目,如图是一名小朋友滑雪时的情景。若雪地水平,每块澄雪板与雪地的受力面积为1500cm2,小朋友与滑雪装各的总质量为45kg。则小朋友对雪地的压力为________N,滑雪板对雪地的压强为___________Pa。
【答案】 450 1500
【解析】
【详解】
由题意得,小朋友对雪地的压力为
滑雪板的受力面积
滑雪板对雪地的压强为
13.A、B两物体如图放置,A是重为12N的正方体,B是底面积为300cm2
重为30N的长方体,则B对地面的压强为______ Pa,物体A在F=12N的拉力作用下水平向右匀速直线运动,弹簧测力计的示数是8N,不计弹簧测力计自身重力和绳子与滑轮间的摩擦力,那么物体A受到摩擦力的大小为______N。
【答案】 1.4×103Pa
4
【解析】
【详解】
A物体受到向右的拉力F=12N,A受到弹簧测力计向左的拉力F1=8N,B给A的摩擦力f,物体A水平向右匀速直线运动,可知这三个力合力为0,则
f=F-F1=12N-8N=4N
14.液体内部压强的大小由________和________来决定,如图所示盛水的容器内有a、b、c三点,在这三点液体压强分别为pa、pb、pc,三者相比较,最大的是________。
【答案】 液体密度 深度 pb
【解析】
【详解】
由知道,液体内部压强的大小由液体密度和深度决定。
由图知道,在盛有水的容器中,b距离水面最远,深度最大,由知道,b点压强
pb最大。
15.如图甲,在一档中央电视台拍摄的节目中,实验员正在亲身实践:当汽车被水浸没,该如何逃生(此操作危险,切勿模仿)。工作人员将汽车缓缓浸入水中,坐在车里的实验员尝试推开车门逃生他们用传感器测出了车门受到的外部水的压力,如图乙。如果某个时刻,车门底部处在水下10厘米处,则车门底部受到的水的压强为______帕。我们从图乙中看到,当车门受到水的压力为9.19千牛时,门打不开,而当车门受到的压力增大到10.06千牛时,车门反而打开了,猜测此时车里______(选填“充满水”或“没有水”),解释此时可以打开车门的原因______。
【答案】 980 充满水 见详解
【解析】
【分析】
【详解】
车门底部处在水下10厘米处,水的压强为
轿车沉入水中时,水对车的压强大于车内空气的压强,会产生一个向车内方向的压力差。当车门受到水的压力为9.19千牛时,打不开车门,是由于此时水对车会产生一个向车内方向的压力差;待水进入车厢后,随着车内水面升高,虽然车门受到的压力增大到10.06千牛,由于液体压强随深度的增加而增大,即此时车里充满水,车内的压强增大了,这样车内外的压强差变小,水对车产生的向车内方向的压力差减小,于是就可以打开车门。
16.据央广报道,2021年3月31日18:00,当日最后一艘满载货物的船舶驶向粤港澳大湾区,标志着位于广西桂平市的大藤峡船闸试通航满一年。这不仅加速推进了航道改造升级,也带动了相关产业的高质量发展。船闸应用了______原理。2020年9月6日18时许,经过综合调度,建设中的广西大藤峡水利枢纽工程水库水位首次达到52米高程,这是大藤峡工程全面完工前允许运行的最高水位,此时水对坝底的压强为______Pa。(g取10N/kg,
=1.0×103kg/m3)
【答案】 连通器
【解析】
【分析】
【详解】
船闸是底部连通,静止时,上部分的液面相平的原理工作的,故运用的是连通器原理。
此时水对坝底的压强为
水对坝底的压强为。
17.同学们在拉萨旅游时,发现食物不容易煮熟,这是因为拉萨海拔高、气压低,液体的沸点______。小寓说,加大火力就可以啦!小秦说,不行!因为液体沸腾时吸热,温度______。
【答案】 低 不变
【解析】
【详解】
液体的沸点与气压有关,气压越高,液体的沸点越高,反之,则沸点越低。当地海拔较高,大气压强较小,则液体的沸点较低;如果给烧开的水用大火力加热,由液体沸腾时的特点可知,液体温度达到沸点时继续吸热而温度保持不变,因此水沸腾时吸热而温度不再升高。
18.物理知识与日常生活密切相关:如图(a)所示射箭时用的手指皮垫是通过增大受力面积来减小_______;如图(b)所示的橡胶吸盘是利用_________“吸附”在墙上的;图(c)所示装有水的塑料袋向外鼓出的原因是_______。
【答案】 压强 大气压强 水对容器侧壁有压强
【解析】
【详解】
射箭时用的手指皮垫是压力不变时,增大受力面积,来减小压强。
橡胶吸盘使用时将吸盘和墙之间的空气排出,在大气压强的作用下,紧紧地贴在墙壁上。
水对容器底部和侧壁都有压强有压强,装有水的塑料袋在水的压强的作用下向外鼓出。
19.我国自主研发的第一代舰载机歼﹣15在着舰时,机腹后方的尾钩会牢牢抓住阻拦索,使飞机在短短12s的时间内,由500km/h的航速至稳稳地停在航母的甲板上,这说明力能改变物体的______。如图所示是飞机起飞时的情景,设置在飞机后方的是偏流板,请你猜想使用偏流板的目的是______
【答案】 运动状态 见解析
【解析】
【详解】
力的作用效果有两个:一是改变物体的形状,二是改变物体的运动状态;机腹后方的尾钩会牢牢抓住阻拦索,使飞机在短短12s的时间内,由500km/h的航速至稳稳地停在航母的甲板上,说明力能改变物体的运动状态。
流体压强和流速的关系:流速大的地方,压强小,流速小的地方,压强大。设置在飞机后方的是偏流板,能改变飞机高温尾气的流动方向,避免伤及飞机后方的人员和其他飞机。
20.小敏用吸管喝完一盒牛奶后用力吸了一下,牛奶盒变瘪了(如图所示),其实牛奶盒是被______压瘪的。为了安全,禁止随意下河游泳,因为看似平静的水面下往往暗藏漩涡,旋涡中心水流速度大,压强______,若被卷入其中就难以脱身,出现危险。
【答案】 大气压 小
【解析】
【分析】
【详解】
用力吸一下空奶盒,盒内气体减少气压减小,小于外界大气压,在大气压的作用下奶盒变瘪了。
为了安全,禁止随意下河游泳,因为看似平静的水面下往往暗藏漩涡,旋涡中心水流速度大,压强小,若被卷人其中就难以脱身,出现危险。
21.晋朝葛洪所著的《抱朴子》一书有这样的记述:“或用枣心木为飞车,以牛革结环剑,以引其机……上升四十里。”其中的“飞车”被认为是关于竹蜻蜓的最早记载。竹蜻蜓的原理如图所示,当旋转时,流过叶片上方的气流速度较 ______,在叶片上下表面产生压强差,形成对叶片向 ______的压力差,推动竹蜻蜓飞行。
【答案】 大 上
【解析】
【分析】
【详解】
竹蜻蜓上面凸起、下面平直,旋转时上方的空气流速大、压强小,下方的空气流速小、压强大,产生向上的压力差。
三、实验题(每空1分,共计21分)
22.小明利用压强计探究“影响液体内部压强大小的因素”,如图所示。
(1)压强计______(选填“属于”或“不属于”)连通器。
(2)压强计在空气中时,U型管两液面应该相平,而小明却观察到如图甲所示的情景,接下来小明应如何操作______。
A.将高液面一侧的液体倒出一些
B.取下软管重新安装
(3)压强计是通过观察U型管两侧液面的______来显示橡皮膜所受压强大小。将探头放进盛水的容器中,探头的橡皮膜受到水的压强会______(选填“内凹”或“外凸”)。
(4)比较A、B、D三次实验探究,可以初步得出结论:在同种液体中,液体______。
(5)比较______两次实验探究,可以初步得出结论:液体的压强随深度的增加而增大。
(6)比较______两次实验探究,可以初步得出结论:液体的压强与液体的密度______(填“有关”或“无关”)。
【答案】 不属于 B 高度差 内凹 同一深度向各个方向都有压强且压强相等 CD DF 有关
【解析】
【详解】
(1)上端开口,下部相连通的容器是连通器。压强计上端其中一侧没有开口,不时连通器。
(2) 如图甲,U型管内部液体左低右高,此时橡皮管内的气压大于大气压,应该取下软管重新安装。故选B。
(3) 橡皮膜不受压强时,U型管两液面相平。橡皮膜受到压强时,两液面出现高度差,高度差越大,说明橡皮膜受到的压强越大。
将探头放进盛水的容器中,水对橡皮膜产生向内的压强,所以橡皮膜会内凹。
(4) 比较A、B、D三次实验探究,液体相同,橡皮膜所在的深度相同,橡皮膜的方向不同,U型管液面的高度差相同,可以得出:同一深度向各个方向都有压强且压强相等(或在同一深度向各个方向压强相等)。
(5)比较C、D两图,橡皮膜方向相同,液体种类相同,深度不同,越深U型管液面高度越大,可以得出:液体的压强随深度的增加而增大。
(6) 比较D、F两图,橡皮膜方向、所在的深度相同,液体的种类(密度)不同,U型管液面高度差不同,可以得出:液体的压强与液体的密度有关。
23.学校在科技节活动中举办了“纸桥大赛”,小明和同学们惊讶地发现,一张纸虽然轻薄,却可承受很大的力,于是他们想探究一张纸能承受的压力和结构的关系.同学们把普通的A4打印纸剪成大小相等的四部分(如图甲),分别做成单层棱数不同的正多棱柱进行以下探究。
(1)如图乙,将纸张分别沿较长的边和较短的边折成正三棱柱、四棱柱、六棱柱和八棱柱;
(2)如图丙,将棱柱放在水平桌面上,把圆形小桶轻轻放在棱柱上,静止时小桶对棱柱的压力大小______(选填“大于”、“等于”或“小于”)小桶受到的重力;
(3)为了使棱柱受力均匀,放置时应将小桶的中轴线与棱柱的中轴线______,缓缓向小桶中加水至棱柱变形,用电子秤测量出此时小桶和水的总质量M;
(4)换用不同的棱柱,重复步骤(3),实验数据记录如表;
实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8
多棱柱的高度/cm 10.55 14.85
多棱柱的棱数 三 四 六 八 三 四 六 八
小桶和水的总质量M/g 514 924 1090 2174 665 984 1471 2715
(5)实验中通过比较______,来判断棱柱能承受的最大压力;
(6)分析比较实验序号1和5、2和6、3和7、4和8四组数据,可以初步得到:用本实验所用的纸张折成多棱柱,棱数相同时,高度较高的能够承受的压力较______;
(7)分析比较实验序号______的数据,可得出结论:用相同的纸张折成高度相同的多棱柱,棱数越多,能承受的压力越大,进一步推理分析可知______柱体所能承受的压力最大,如南极泰山科考站主楼的外形就是这种形状;
(8)实验中未采用向小桶中加钩码而采用加水的方法改变压力,是因为水具有流动性能使棱柱受力均匀,除此之外,从获取测量数据的角度分析,加水还具有的优点是______。
【答案】 等于 重合 小桶和水的总质量 大 1、2、3、4 圆 使压力大小连续变化
【解析】
【详解】
(2)将棱柱放在水平桌面上,把圆形小桶轻轻放在棱柱上,静止时小桶受力平衡,小桶对棱柱的压力等于小桶受到的重力。
(3)实验中,为了使棱柱受力均匀,两者的重心都在一条竖直线上,即放置时应将小桶的中轴线与棱柱的中轴线重合。
(5)实验中缓缓向小桶中加水至棱柱变形,用电子秤测量出此时小桶和水的总质量M,M越大,表明棱柱承受的最大压力越大,所以实验中是通过小桶和水的总质量来判断棱柱能承受的最大压力。
(6)分析比较实验序号1和5、2和6、3和7、4和8四组数据可知,棱柱的棱数相同,棱柱的高度不同,高度越高,小桶和水的总质量越大,棱柱承受的最大压力越大,故可以初步得到:用本实验所用的纸张折成多棱柱,棱数相同时,高度较高的能够承受的压力较大。
(7)探究最大压力与棱柱数的关系时,需要控制棱柱的高度相同,所以需要对比1、2、3、4的实验数据;根据实验数据可知,用相同的纸张折成高度相同的多棱柱,棱数越多,能承受的压力越大;棱柱数越多,承受的最大压力越大,棱体越接近圆形,据此推理可知,圆柱体所能承受的压力最大。
(8)实验中采用加水的方法改变压力,由于水具有流动性,可以使使压力大小连续变化,这样测量的结果更准确。
24.(1)如图为探究“运动和力的关系”的实验 实验中,小车每次都是从斜面的同一位置由静止滑下,目的是保证小车到达水平面时的______相同 通过实验探究可知,运动的小车所受阻力越小,向前运动的距离越______,由此推想如果小车运动时不受阻力,它______(选填“会”或“不会”)停下来
(2)如图甲所示,用微小压强计探究液体内部压强的特点 为了使实验现象更明显,U形管中的液体最好用______的(选填“有色”或“无色”);将探头分别放在图乙所示A B位置,可以探究液体压强与______的关系;为了探究液体压强和液体密度的关系可以把探头分别放在______两个位置上
【答案】 速度 远 不会 有色 深度 B和C
【解析】
【详解】
(1)实验中,小车每次都是从斜面的同一位置由静止滑下,目的是保证小车到达水平面时的速度相同,属于控制变量法的运用。
实验中,在其他条件相同时,水平面越光滑,小车受到的摩擦力越小,小车前进的距离就越远;由此实验现象推理得出,如果水平面足够长且足够光滑,小车将会一直做匀速直线运动。
(2)为了使实验现象更明显,U形管中的液体最好用有色的。
将探头分别放在图乙所示A、B位置,控制液体的密度相同,故可以探究液体压强与深度的关系。
为了探究液体压强和液体密度的关系,根据控制变量法知道,压强计的探头应在两种液体中的深度是相同的的位置,由图知道,可以把探头分别放在B和C两个位置上。
四、综合题(6分)
25.中国首艘航空母舰“辽宁”号正式交接服役,从此中国摆脱了没有航母的历史。如图甲是辽宁号航空母舰的图片。
(1)舰载飞机从我国“辽宁号”航空母舰的甲板上起飞过程中,以飞机上的座椅为参照物,飞行员是 ___________的。为保证顺利起飞,风向也起到关键的重要作用,逆风起飞时,可 ___________(选填“增大”或“减小”)飞机与空气的相对速度;
(2)飞机在甲板上运动时的s﹣t图像如图所示,则飞机的运动情况是 ___________;
A.在第一个10s内以10m/s做匀速运动
B.在第二个10s内速度大小不变
C.在第三个10s内前进了300m
D.在前30s内的平均速度为15m/s
(3)航母上的声呐,是利用 ___________(选填“超声波”或“次声波”)来发现水下目标的,水中的声速为1500m/s,向深度为750m的海底发出声呐,___________s后可接收到回声;
(4)甲板上的工作人员要佩戴防护耳罩以保护听力,这是在 ___________减弱噪声。
【答案】 静 增 A 超声波 1 人耳处
【解析】
【详解】
(1)以飞机上的座椅为参照物,飞行员与座椅的位置没有发生变化,所以飞行员是静止的。
飞机的机翼通常都做成上面凸起,下面平直的形状,飞机在长长的跑道上加速滑行时,流过机翼上方的空气速度快,流过机翼下方的空气流速慢;机翼上下方所受空气的压力差形成向上的升力;当飞机滑行的速度达到一定值时,机翼所受的升力大于飞机自身的重力,飞机就起飞了;在舰艇上的跑道不可能很长,飞机逆风起飞时飞机的速度不需要加速到很大,飞机就可相对空气有一个较大的相对速度,从而获得足够的升力,故逆风起飞时可增大飞机与空气的相对速度。
(2)由图像可知:
A.第一个10s内飞机做匀速直线运动,其速度
故A符合题意;
B.第二个10s内,图像是曲线,图像的斜率变大,说明飞机做速度增大的直线运动,故B不符合题意;
C.第三个10s内,飞机在甲板的位置没变,飞机在甲板上的路程为0,故C不符合题意;
D.在30s内飞机运动的路程为300m,则前30s内的平均速度为
故D不符合题意。
故选A。
(3)声呐利用的是“超声波”的反射来发现水下目标。
若向750m深的海底发射声呐,由得,听到回声的时间为
(4)控制噪声的方法可从声音的产生、传播、接收三个方面减弱,甲板上的工作人员佩戴防护耳罩是在接收处减弱噪声的。
五、计算题(26题8分,27题9分,共计17分)
26.北京冬奥会花样滑冰双人滑,中国选手韩聪隋文静获得金牌,如图所示为比赛中的一个情景。若韩聪和隋文静的身体质量分别为62kg和42kg,韩聪脚下两个冰刀与冰的总接触面积为20cm2,求:
(1)隋文静的重力为多少N
(2)韩聪对冰的压强为多少Pa
【答案】(1)420N;(2)5.2×105Pa
【解析】
【详解】
解:(1)由题意可知,隋文静的体重为m1=42kg,故由G=mg可得,隋文静的重力为
(2)由题意可知,韩聪的体重为m2=62kg,故由受力分析可知,韩聪对冰的压力为
韩聪与冰的接触面积为
S=20cm2=2×10-3m2
故由可得,韩聪对冰的压强为
答:(1)隋文静的重力为420N;
(2)韩聪对冰的压强为5.2×105Pa。
27.图甲为某自动注水装置的部分结构模型简图,底面积为200cm2的柱形水箱内装有质量为5kg的水,竖直硬细杆上端通过力传感器固定,下端与不吸水的实心长方体A连接。打开水龙头,水箱中的水缓慢排出,细杆对力传感器作用力F的大小随排出水的质量m变化的关系如图乙所示,当排出水的质量达到4kg时,A刚好全部露出水面,由传感器控制开关开始注水。不计细杆重力,水的密度为1.0×103kg/m3。求:
(1)开始注水时,水箱内的水受到的重力;
(2)A的密度;
(3)水从A上表面下降至传感器示数为零的过程,水箱底部受到水的压强变化量。
【答案】(1)10N;(2)0.2×103kg/m3;(3)1600Pa
【解析】
【详解】
解:(1)由题意知,底面积为200cm2的柱形水箱内装有质量为5kg的水,当排出水的质量达到4kg时,A刚好全部露出水面,由传感器控制开关开始注水。所以开始注水时,水箱内的水的质量为
m=m1-m2=5kg-4kg=1kg
水箱内的水受到的重力为
G=mg=1kg×10N/kg=10N
(2)由题意知,当排出水的质量达到4kg时,A刚好全部露出水面,此时物体A受到的浮力为0,由图乙可知,压力传感器的示数即为物体A的重力GA=2N,所以在未排水之前,物体受到的浮力为
F浮=F1+GA=8N+2N=10N
根据阿基米德原理可知
F浮=G排=ρ水gV排=ρ水gVA
则物体A的体积为
物体A的密度为
(3)分析图乙可知,从开始排水至液面到达A上表面,排出水的质量m1=1kg,当放出水的质量达到m2=4kg时,物体A刚好全部露出水面,则液面从A的上表面到下表面的过程中排出水的质量
排出水的体积
设A的底面积为SA,高为为h,则有
①
水箱的底面积为S箱=200cm3,则有
②
联立①②,代入数据可得
h=20cm,SA=50cm2
当传感器示数为零时,A受到的浮力与自身重力相等,则有
则
则此时A浸入水中的深度
则水面下降的高度
水箱底部受到水的压强变化量
答:(1)开始注水时,水箱内的水受到的重力为10N;
(2)A的密度为0.2×103kg/m3;
(3)从开始放水到物体A上表面刚好与液面相平时,水箱底部受到水的压强变化量为1600Pa。