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压力 压强 单元练习
一.选择题
1.一位小朋友手里拿着的氢气球不小心脱手升到了空中,当气球升到高空时发生了破裂。以下关于气球升到高空破裂的原因分析正确的是( )
A.高空大气压增大,气球体积减小,将气球压破
B.高空大气压增大,气球体积增大,将气球胀破
C.高空大气压减小,气球体积增大,将气球胀破
D.高空大气压减小,气球体积减小,将气球压破
2.新冠肺炎疫情期间,医护人员长时间戴口罩后,脸上会留下深深的压痕。为减轻由于护目镜和口罩而勒出的勒痕,小博同学通过生活实践中创可贴利用增大面积保护创口,设计了一款“防护凝胶贴片”,有效地减轻了医护人员的面部不适。则下列说法正确的是( )
A.防护凝胶贴片增大了受力面积,减小了压强
B.要减轻压痕只能把口罩系得松一点
C.口罩弹性绳形变量越大,弹性绳的弹力越小
D.压痕深说明口罩对脸部的压强较小
3.下列选项中,没有利用连通器原理的是( )
A.茶壶 B.拦河大坝 C.水位计 D.船闸
4.如图所示,把一根两端开口的细玻璃管,通过橡皮塞插入装有红色水的玻璃瓶中,从管口向瓶内吹入少量气体后,瓶内的水沿玻璃管上升的高度为h。把这个自制气压计从1楼带到5楼的过程中(对瓶子采取了保温措施),观察到管内水柱的高度变高,根据实验现象下列判断错误的是( )
A.往瓶内吹气后,瓶内气压小于瓶外大气压
B.水柱高度h增大,说明大气压降低了
C.上楼的过程中,给瓶子保温是为了避免温度对测量结果的影响
D.水柱高度h越大,瓶内外的气体压强差越大
5.如图所示,水平桌面上有一长为L,质量分布均匀的木板M,右端与桌边相齐。在水平力F的作用下,沿直线向右水平匀速运动.在此过程中,下列说法正确的是( )
A.M对桌面的压强变小,压力不变
B.M对桌面的压强不变,压力不变
C.M对桌面的压强变大,摩擦力不变
D.M对桌面的压强变大,摩擦力变小
6.如图所示,完全相同的试管A、B中分别盛有不同液体,将试管B倾斜,使两试管中液面相平,两试管中液体对试管底部的压强分别为pA、pB。下列说法中正确的是(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)( )
A.若pA=pB,则试管A中液体的密度等于试管B中液体的密度
B.若pA=pB,则试管A中液体的质量大于试管B中液体的质量
C.若把试管B竖直放置,则液体对试管B底部的压强保持不变
D.若试管B中的液体是水,则pB=1000Pa
7.2022年2月20日,北京冬奥会比赛圆满落幕,也让我们对冰雪运动有了更多的了解。下列关于冰雪运动的说法:①短道速滑运动员沿弯道匀速滑行时,他受到了平衡力;②滑雪用的滑板宽大可以减小对雪地的压强;③冰壶底面做的非常光滑,是为了减小与冰面的摩擦力;④花样滑冰运动员在起跳前要先加速,是为了获得更大的惯性。其中正确的是( )
A.①②③ B.②③④ C.②③ D.②④
8.如图所示,在“探究影响压力作用效果的因素”的实验中,下列说法正确的是
( )
①甲、乙两次实验中,压力的作用效果通过海绵的凹陷程度来反映,运用了转换的思想
②甲图中小桌对海绵的压力大小等于小桌所受的重力
③甲、乙两次实验,说明压力作用的效果跟受力面积的大小有关
④为了完成整个实验,可以将乙图中的砝码取下来,并将看到的实验现象和甲图中的对比
A.只有①②正确 B.只有①③正确
C.只有①②③正确 D.①②③④都正确
9.如图所示,底面积和质量都相同的甲、乙两个规则容器(容器厚度不计),装有质量相同的A、B两种液体,放在水平桌面上,液面高度相同,若液体对容器底部的压强分别为pA、pB,液体对容器底部的压力分别为FA、FB;容器对桌面的压强分别为p甲、p乙,容器对桌面的压力分别为F甲、F乙,则它们的大小关系正确的是( )
A.pA>pB,FA>FB;p甲=p乙,F甲=F乙
B.pA<pB,FA<FB;p甲=p乙,F甲=F乙
C.pA=pB,FA=FB;p甲>p乙,F甲>F乙
D.pA<pB,FA<FB;p甲>p乙,F甲>F乙
10.“生活处处有物理,留心观察皆学问”。下面有关现象的解释,正确的是( )
A.洗手池下方排水管的U形“反水弯”是一个连通器
B.接种疫苗时,用注射器将药液注入肌肉是利用了大气压强
C.潜水员潜水时穿抗压潜水服,是因为海水压强随深度增加而减小
D.塑料吸盘能贴在墙面的瓷砖上,是因为吸盘对瓷砖有吸引力
11.如图是表示甲、乙两种物质“质量与体积关系”的图像。用这两种物质分别做成A、B两个质量相等的实心正方体。把它们放在水平地面上,A、B两物体对水平地面的压强之比pA:pB.( )
A.1:1 B.2:1 C.4:1 D.8:1
12.如图所示,等高的铜、铝两个实心圆柱体放在水平桌面上,已知铜圆柱体的底面积是铝底面积的两倍,铜、铝两个圆柱体对桌面的压强分别为p铜、p铝( )
A.p铜>p铝 B.p铜=p铝 C.p铜<p铝 D.无法判断
13.形状相同、大小不同的长方体物块甲、乙置于水平地面上,两物块对地面的压强相等。将甲、乙均顺时针翻转90°,如图所示。若甲、乙对地面压强变化量的大小分别为△p甲、△p乙则( )
A.△p甲一定小于△p乙 B.△p甲一定等于△p乙
C.△p甲可能等于△p乙 D.△p甲一定大于△p乙
14.如图,台秤上放置一个装有适量水的烧杯(烧杯质量不计),已知水的质量为600g,杯的底面积为100cm2,将一个质量为800g、体积为1000cm3的实心长方体A用细线系着,先将其一半浸入烧杯的水中(烧杯的厚度忽略不计,杯内水没有溢出)。下列说法错误的是( )
A.浸入水的过程中,水对容器底压强变大
B.A的一半浸入水中前后,台秤的示数变化了5N
C.若剪断细线,A物体下表面受到的压强先变大后不变
D.若剪断细线,待液面静止后,水对容器底的压强为1600Pa
15.如图,甲、乙两个实心物体静止在水平面上,甲为底面积为0.25m2、高3m的均匀柱状体,乙为边长为1m的正方体。当沿水平方向截取不同高度的甲物体,并平放在乙物体正上方时,甲、乙对地面的压强随截取的高度h的变化如图所示,则下列说法错误的是( )
A.甲乙密度相同 B.h1=1.6m
C.p1=1.6p0 D.p1:p2=4:5
二.填空题
16.如图所示,甲为自制的气压计,将此气压计从教学楼的底层移至楼顶,吸管中水柱的高度将 (选填“减小”“不变”或“增大”);乙图中水银柱高度为750mm,则实验地气压比标准大气压 (选填“高”或“低”),若将管子倾斜(如图丙所示),则管内外水银柱高度差将 (选填“升高”“降低”或“不变”)。
17.打开自来水龙头,使自来水流过如图1所示的玻璃管,在A、B、C三处,水的流速较大的是 处,压强较小的是 处(选填“A”“B”或“C”)。如图2所示,是喷雾器的原理示意图,当空气从小孔迅速流出,小孔附近空气的流速较大,压强 (填“大于”、“小于”或“等于”)容器里液面上方的空气压强,液体就沿细管上升,从管口中流出后,受气流的冲击,被喷成雾状。
18.有一种测量液体密度的简便方法,叫做海尔法。如图所示,容器A中装水,水的密度为ρ水,容器B中装待测密度的液体,倒立U形管的上方,口C处接抽气筒,抽出少量管内空气,使管内气压pc低于大气压p0。AB两管液面在 作用下而上升,若已知水在管A中上升高度为h0,被测液体在管B中上升高度为hx,试求被测液体的密度ρx=
19.甲、乙两个实心正方体的密度之比ρA:ρB=4:1,质量之比mA:mB=1:2,若按(甲)、(乙)两种不同的方式分别将它们叠放在水平地面上,(如图所示),则地面受到的压强之比是 。
20.小明同学利用标有“4.5mL”注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值。实验步骤如下:
(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔,这样做的目的是 。
(2)如图所示,用细绳拴住注射器活塞,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞静止时,记下弹簧测力计的示数为7.5N。
(3)用刻度尺测出注射器的全部刻度的长度为6cm,活塞的横截面积为 cm2。
(4)测得大气压强的数值为 Pa。
21.一小组同学使用了如图所示装置测滑动摩擦力;将A、B叠放在水平桌面上,分别用弹簧测力计拉(B不会从A上方落下),当A被拉动时,弹簧测力计a示数为40N,b弹簧测力计示数为90N,则A、B间的滑动摩擦力为 N;a、b弹簧测力计示数不相等的原因是 ,B对A的压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
22.如图甲所示,粗糙程度相同的水平地面上放一重为30N,底面积为10cm2的物体,用方向不变的力F向右推物体,推力F的大小随时间的变化关系如图乙所示,物体的运动速度随时间的变化关系如图丙所示,则物体对水平地面的压强是 Pa;第3s物体受力的合力是 N;6s~9s物体做 运动。
三.实验探究题
23.小明同学利用A、B两物体、砝码、泡沫等器材探究“压力的作用效果与什么因素有关”的实验,如图所示。
(1)实验中小明是通过观察 来比较压力作用效果的。
(2)甲、乙两图探究的是压力作用效果与 的关系,分析现象能够得到的结论是 。
(3)若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,应通过比较 两图所示实验。
(4)小明同学实验时将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块,如图丁所示。他发现它们对泡沫的压力作用效果相同,由此他得出的结论是:压力作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是 。若要对小明的实验进行改正,只需添加的一个步骤是 。
24.同学们利用压强计等装置“探究液体内部压强”的规律。
(1)用手按压探头的橡皮膜,压强计U形管两侧液面不产生高度差,原因可能是 ;分析甲、乙两图的实验现象,初步得出的结论是:同种液体中,液体压强随液体深度的增加而 。
(2)玲玲保持乙图中探头的位置不变,并向容器内加入适量的浓盐水,她发现U形管两侧液面的高度差又变大了,于是得出了“在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大”的结论。她的操作不可靠,原因是 。
(3)在甲图中,若只将U形管中的水换成密度更大的浓盐水,其他条件不变,则可以观察到U形管两侧液面的高度差将 。(选填“变大”、“变小”“不变”)
(4)红红用丙装置继续进行实验,在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入某种液体,直到观察到橡皮膜相平,此时水对容器底部的压强 液体对容器底部的压强(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
四.计算题
25.如图所示,水平桌面的正中央放着一个重为20N的圆形鱼缸,其底面积为400cm2。鱼缸内的鱼、沙石等总质量为5kg,水质量9kg,水深0.2m。求:(g=10N/kg)
(1)水对鱼缸底部的压力;
(2)水对鱼缸底部的压强;
(3)鱼缸对桌面产生的压强。
26.如图所示,水平桌面上放有一个底面积为500cm2、质量为1kg的薄壁圆柱形容器,容器中盛满水,水的深度为10cm。(水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)水对容器底部的压强。
(2)容器对桌面的压力。
(3)若将一个体积为500cm3的实心小球慢慢地放入该容器中,当小球静止不动时,容器对水平桌面的压强未发生变化。求小球质量允许的最大值。
27.消防员趴在淤泥地上,受困者伏在其背部即可从淤泥里成功脱离,这与压强的知识有关。图甲是模拟受困者双脚站立时的场景,他对水平地面的压强为1.5×104Pa;图乙是模拟消防员趴在淤泥地上的场景,当受困者完全伏在消防员背上后,消防员与水平地面的接触面积为5×103cm2,受困者与消防员受到的重力分别为600N和500N。求:
(1)图甲,受困者对地面的压力为 N;
(2)图甲,受困者双脚与地面的接触面积;
(3)受困者完全伏在如图乙中消防员背上后,消防员对地面的压强。
参考答案与试题解析
一.选择题(共15小题)
1.一位小朋友手里拿着的氢气球不小心脱手升到了空中,当气球升到高空时发生了破裂。以下关于气球升到高空破裂的原因分析正确的是( )
A.高空大气压增大,气球体积减小,将气球压破
B.高空大气压增大,气球体积增大,将气球胀破
C.高空大气压减小,气球体积增大,将气球胀破
D.高空大气压减小,气球体积减小,将气球压破
【解答】解:大气压随着高度的增加而减小,当气球升到高空时,外界的气压减小,内部气压大于外部气压,气球体积增大,将气球胀破。
故选:C。
2.新冠肺炎疫情期间,医护人员长时间戴口罩后,脸上会留下深深的压痕。为减轻由于护目镜和口罩而勒出的勒痕,小博同学通过生活实践中创可贴利用增大面积保护创口,设计了一款“防护凝胶贴片”,有效地减轻了医护人员的面部不适。则下列说法正确的是( )
A.防护凝胶贴片增大了受力面积,减小了压强
B.要减轻压痕只能把口罩系得松一点
C.口罩弹性绳形变量越大,弹性绳的弹力越小
D.压痕深说明口罩对脸部的压强较小
【解答】解:A、防护凝胶贴片是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强(减轻压痕),故A正确;
B、要减轻压痕可以把口罩系的松一点,也可以增大受力面积,故B错误;
C、口罩弹性绳形变量越大,弹性绳的弹力越大,故C错误;
D、压痕深,即压力作用的效果明显,说明压强较大,故D错误。
故选:A。
3.下列选项中,没有利用连通器原理的是( )
A.茶壶 B.拦河大坝 C.水位计 D.船闸
【解答】解:ACD、茶壶、水位计、船闸都是上端开口,下部连通,即都是利用连通器的原理制成的,故ACD不合题意;
B、拦河大坝的结构不符合连通器的特点,不是利用连通器原理工作的,故B符合题意。
故选:B。
4.如图所示,把一根两端开口的细玻璃管,通过橡皮塞插入装有红色水的玻璃瓶中,从管口向瓶内吹入少量气体后,瓶内的水沿玻璃管上升的高度为h。把这个自制气压计从1楼带到5楼的过程中(对瓶子采取了保温措施),观察到管内水柱的高度变高,根据实验现象下列判断错误的是( )
A.往瓶内吹气后,瓶内气压小于瓶外大气压
B.水柱高度h增大,说明大气压降低了
C.上楼的过程中,给瓶子保温是为了避免温度对测量结果的影响
D.水柱高度h越大,瓶内外的气体压强差越大
【解答】解:A、从管口向瓶内吹入少量气体后,瓶内气压大于瓶外大气压,则竖直玻璃管中的水位将上升,故A错误;
B、根据瓶内气压等于瓶外气压与玻璃管内的水柱产生的压强之和可知,由于瓶内气压不变,水柱高度增大,水柱产生的压强变大,说明瓶外气压变小,故B正确;
C、由于热胀冷缩会引起玻璃管中水柱的变化影响实验结果,所以在拿着它上下楼时,应保持瓶中的水的温度不变,故C正确;
D、由于瓶内气体的压强等于外界大气压与液柱产生的压强之和,所以水柱的压强就等于瓶内气体的压强减去外界大气压,则水柱高度h越大,表示瓶内外的气体压强差越大,故D正确。
故选:A。
5.如图所示,水平桌面上有一长为L,质量分布均匀的木板M,右端与桌边相齐。在水平力F的作用下,沿直线向右水平匀速运动.在此过程中,下列说法正确的是( )
A.M对桌面的压强变小,压力不变
B.M对桌面的压强不变,压力不变
C.M对桌面的压强变大,摩擦力不变
D.M对桌面的压强变大,摩擦力变小
【解答】解:
AB、木板被拉出一小段距离的过程中,对桌面的压力等于木板重力,大小不变;
但在这一过程中,受力面积逐渐减小,由p=可得,对桌面的压强逐渐增大。故A、B错误;
CD、因为压力和接触面的粗糙程度都不变,故摩擦力不变。故C正确,D错误。
故选:C。
6.如图所示,完全相同的试管A、B中分别盛有不同液体,将试管B倾斜,使两试管中液面相平,两试管中液体对试管底部的压强分别为pA、pB。下列说法中正确的是(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)( )
A.若pA=pB,则试管A中液体的密度等于试管B中液体的密度
B.若pA=pB,则试管A中液体的质量大于试管B中液体的质量
C.若把试管B竖直放置,则液体对试管B底部的压强保持不变
D.若试管B中的液体是水,则pB=1000Pa
【解答】解:A.由图可知,完全相同的试管A、B中液体的高度相同,若pA=pB,根据液体压强公式p=ρgh可知试管A中液体的密度等于试管B中液体的密度,故A正确。
B.试管A、B完全相同,则由题图可知试管B中液体的体积大于试管A中液体的体积,若pA=pB,则试管A中液体密度等于试管B中液体的密度,所以根据m=ρV可知,试管A中液体的质量小于试管B中液体的质量,故B错误。
C.把试管B竖直放置,试管B中液面高度变高,液体对试管B底部的压强变大,故C错误。
D.若试管B中的液体是水,则pB=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa,故D错误。
故选:A。
7.2022年2月20日,北京冬奥会比赛圆满落幕,也让我们对冰雪运动有了更多的了解。下列关于冰雪运动的说法:①短道速滑运动员沿弯道匀速滑行时,他受到了平衡力;②滑雪用的滑板宽大可以减小对雪地的压强;③冰壶底面做的非常光滑,是为了减小与冰面的摩擦力;④花样滑冰运动员在起跳前要先加速,是为了获得更大的惯性。其中正确的是( )
A.①②③ B.②③④ C.②③ D.②④
【解答】解:
①短道速滑运动员沿弯道匀速滑行时,运动方向不断变化,运动状态发生改变,则他受到非平衡力的作用,故①错误;
②滑雪用的滑板宽大,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小对雪地的压强,故②正确;
③冰壶底面做的非常光滑,是在压力一定时,通过减小接触面的粗糙程度来减小与冰面的摩擦力,故③正确;
④花样滑冰运动员在起跳前要先加速,是为了获得更大的动能(或利用自身的惯性),而惯性的大小与速度无关,故④错误。
故选:C。
8.如图所示,在“探究影响压力作用效果的因素”的实验中,下列说法正确的是
( )
①甲、乙两次实验中,压力的作用效果通过海绵的凹陷程度来反映,运用了转换的思想
②甲图中小桌对海绵的压力大小等于小桌所受的重力
③甲、乙两次实验,说明压力作用的效果跟受力面积的大小有关
④为了完成整个实验,可以将乙图中的砝码取下来,并将看到的实验现象和甲图中的对比
A.只有①②正确 B.只有①③正确
C.只有①②③正确 D.①②③④都正确
【解答】解:
①海绵容易发生形变,实验过程中,通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,运用了转换的思想,故①正确;
②甲图中小桌对海绵的压力大小等于小桌和砝码所受的总重力,故②错误;
③甲、乙两次实验中,压力大小相同,甲中受力面积小,压力作用效果明显,说明压力作用的效果跟受力面积的大小有关,故③正确;
④如果将乙图中的砝码取下来,并将看到的实验现象和甲图中的对比,两次实验的压力大小、受力面积均不同,不符合控制变量法的要求,无法得出正确的结论,故④错误;
由此可知,只有①③正确。
故选:B。
9.如图所示,底面积和质量都相同的甲、乙两个规则容器(容器厚度不计),装有质量相同的A、B两种液体,放在水平桌面上,液面高度相同,若液体对容器底部的压强分别为pA、pB,液体对容器底部的压力分别为FA、FB;容器对桌面的压强分别为p甲、p乙,容器对桌面的压力分别为F甲、F乙,则它们的大小关系正确的是( )
A.pA>pB,FA>FB;p甲=p乙,F甲=F乙
B.pA<pB,FA<FB;p甲=p乙,F甲=F乙
C.pA=pB,FA=FB;p甲>p乙,F甲>F乙
D.pA<pB,FA<FB;p甲>p乙,F甲>F乙
【解答】解:由题意可知,A、B两容器内液体的深度和质量相等,
由图可知,A容器内液体的体积大于B容器内液体的体积,
由ρ=可知,两容器内液体的密度关系为ρA<ρB,
由p=ρgh可知,液体对容器底部的压强关系为pA<pB,
因两容器的底面积相等,
所以,由p=的变形式F=pS可知,液体对容器底部的压力关系为FA<FB;
又因水平面上物体的压力和自身的重力相等,且两容器的质量和液体的质量相等,由G=mg知总重力相等,对桌面的压力也相等,即F甲=F乙;
所以,由p=可知,容器对桌面的压强p甲=p乙,故B正确。
故选:B。
10.“生活处处有物理,留心观察皆学问”。下面有关现象的解释,正确的是( )
A.洗手池下方排水管的U形“反水弯”是一个连通器
B.接种疫苗时,用注射器将药液注入肌肉是利用了大气压强
C.潜水员潜水时穿抗压潜水服,是因为海水压强随深度增加而减小
D.塑料吸盘能贴在墙面的瓷砖上,是因为吸盘对瓷砖有吸引力
【解答】解:A、洗手池下方排水管的U形“反水弯”上端开口,底部连通,利用了连通器原理,故A正确。
B、用注射器注射药液是由于活塞受到推力的作用,不是利用大气压,故B错误。
C、深海潜水员必须穿抗压潜水服是因为海水压强随深度的增加而增大,故C错误。
D、使用塑料吸盘时,先挤出里边的空气,使其内部的气体压强减小,在外界大气压的作用就把它压在了光滑的墙面上,故D错误。
故选:A。
11.如图是表示甲、乙两种物质“质量与体积关系”的图像。用这两种物质分别做成A、B两个质量相等的实心正方体。把它们放在水平地面上,A、B两物体对水平地面的压强之比pA:pB.( )
A.1:1 B.2:1 C.4:1 D.8:1
【解答】解:由图可知,当m甲=12g时V甲=2cm3,当m乙=3g时V乙=4cm3,
则甲、乙两种物质的密度分别为:
ρ甲===6g/cm3,ρ乙===0.75g/cm3,
==;
质量相等的A、B两个实心正方体的体积之比:
===,
由V=L3可得,两正方体的边长之比:
====,
A、B两正方体的底面积之比:
==()2=()2=,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,两物体对水平地面的压强之比:
====。
故选:C。
12.如图所示,等高的铜、铝两个实心圆柱体放在水平桌面上,已知铜圆柱体的底面积是铝底面积的两倍,铜、铝两个圆柱体对桌面的压强分别为p铜、p铝( )
A.p铜>p铝 B.p铜=p铝 C.p铜<p铝 D.无法判断
【解答】解:实心圆柱体对水平桌面的压强:
p====ρgh;
∵h铜=h铝,ρ铜>ρ铝
∴p铜>p铝
故选:A。
13.形状相同、大小不同的长方体物块甲、乙置于水平地面上,两物块对地面的压强相等。将甲、乙均顺时针翻转90°,如图所示。若甲、乙对地面压强变化量的大小分别为△p甲、△p乙则( )
A.△p甲一定小于△p乙 B.△p甲一定等于△p乙
C.△p甲可能等于△p乙 D.△p甲一定大于△p乙
【解答】解:由题意可知,长方体物块甲、乙的形状相同,可设甲的长宽高为a、b、c,则乙的长宽高为ka、kb、kc,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,长方体物块对地面的压强p======ρgh,
则原来甲乙对地面的压强分别为:
p甲=ρ甲gc,p乙=ρ乙g×ka=kρ乙ga,
又因原来甲、乙对地面的压强相等,
所以,ρ甲gc=ρ乙g×ka,即ρ甲c=kρ乙a,
由a>c可得,ρ甲>kρ乙,
将甲、乙均顺时针翻转90°后,甲、乙对地面压强分别为:
p甲′=ρ甲ga,p乙′=ρ乙g×kc=kρ乙gc,
则甲、乙对地面压强变化量的大小分别为:
△p甲=p甲′﹣p甲=ρ甲ga﹣ρ甲gc=ρ甲g(a﹣c),
△p乙=p乙﹣p乙′=kρ乙ga﹣kρ乙gc=kρ乙g(a﹣c),
由ρ甲>kρ乙可知,ρ甲g(a﹣c)>kρ乙g(a﹣c),即△p甲>△p乙。
故选:D。
14.如图,台秤上放置一个装有适量水的烧杯(烧杯质量不计),已知水的质量为600g,杯的底面积为100cm2,将一个质量为800g、体积为1000cm3的实心长方体A用细线系着,先将其一半浸入烧杯的水中(烧杯的厚度忽略不计,杯内水没有溢出)。下列说法错误的是( )
A.浸入水的过程中,水对容器底压强变大
B.A的一半浸入水中前后,台秤的示数变化了5N
C.若剪断细线,A物体下表面受到的压强先变大后不变
D.若剪断细线,待液面静止后,水对容器底的压强为1600Pa
【解答】解:
A.浸入水的过程中,物体A排开水的体积变大,烧杯内水的深度变大,由p=ρgh可知,水对容器底的压强变大,故A正确;
B.物体A的一半浸入水中时受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg××1000×10﹣6m3=5N,
由力的作用是相互的可知,物体A对水向下压力增加了5N,则烧杯对台秤的压力也增加了5N,所以台秤的示数变化了5N,故B正确;
C.物体A的重力G=mg=0.8kg×10N/kg=8N>F浮,
且实心长方体A的密度ρ===0.8g/cm3<1.0g/cm3,
则剪断细线后,实心长方体A静止时处于漂浮状态(此时F浮′=G=8N),
所以剪断细线后,长方体排开水的体积变大,受到的浮力变大,当浮力和重力相等时,长方体继续向下运动,受到的浮力继续变大,直至速度为零,然后物体向上运动,如此反复,最终静止;
所以,A物体下表面所处的深度先增大后变小,再变大后变小,最终静止不变,
由p=ρgh可知,A物体下表面受到的压强先变大后变小,往复后最终不变,故C正确;
D.因烧杯为柱形容器,所以若剪断细线,待液面静止后(物体漂浮),水对容器底的压力等于水和A物体的重力之和,
则水对容器底的压强p====1400Pa,故D错误。
故选:D。
15.如图,甲、乙两个实心物体静止在水平面上,甲为底面积为0.25m2、高3m的均匀柱状体,乙为边长为1m的正方体。当沿水平方向截取不同高度的甲物体,并平放在乙物体正上方时,甲、乙对地面的压强随截取的高度h的变化如图所示,则下列说法错误的是( )
A.甲乙密度相同 B.h1=1.6m
C.p1=1.6p0 D.p1:p2=4:5
【解答】解:当沿水平方向截取不同高度的甲物体,并平稳的放在乙物体上时,甲剩余的质量减小,对地面的压力减小,受力面积不变,由p=可知,甲对地面的压强减小,乙对地面的压强增大,由图可知,p随h的增大而减小的图像,为甲的压强随截取的高度h的变化的关系,p随h的增大而增大的图像,为乙的压强随截取的高度h的变化的关系。
A.根据p======ρgh知甲与乙的密度之比为:
==×=×=,则甲乙密度相同,故A正确;
B.由图可知,甲截取高度为h1时,甲剩余部分对地面的压强与叠加后乙对地面的压强相等,则有:=,即代入得=,化简后的
h甲﹣h1=h乙+ h1,解得h1=1.6m,故B正确;
C.p1的压强为:==,解得p1=1.4p0,故C错误;
D.p1与p2之比为:
=====,故D正确。
故选:C。
二.填空题(共7小题)
16.如图所示,甲为自制的气压计,将此气压计从教学楼的底层移至楼顶,吸管中水柱的高度将 升高 (选填“减小”“不变”或“增大”);乙图中水银柱高度为750mm,则实验地气压比标准大气压 低 (选填“高”或“低”),若将管子倾斜(如图丙所示),则管内外水银柱高度差将 不变 (选填“升高”“降低”或“不变”)。
【解答】解:把气压计从教学楼的底层移至楼顶,由于外界的气压变小,故液柱高度会升高;
一个标准大气压是指可以支持起760mm高水银柱的大气压,乙图装置水银柱高度为750mm,则实验地气压比标准大气压低;
将玻璃管稍微倾斜一点,水银柱的长度将变长,但是水槽和玻璃管内液面的高度差不变。
故答案为:升高;低;不变。
17.打开自来水龙头,使自来水流过如图1所示的玻璃管,在A、B、C三处,水的流速较大的是 B 处,压强较小的是 B 处(选填“A”“B”或“C”)。如图2所示,是喷雾器的原理示意图,当空气从小孔迅速流出,小孔附近空气的流速较大,压强 小于 (填“大于”、“小于”或“等于”)容器里液面上方的空气压强,液体就沿细管上升,从管口中流出后,受气流的冲击,被喷成雾状。
【解答】解:在相等的时间内通过粗管和细管的流量相同,通过粗管A、C的流速小,压强大;通过细管B的流速大,压强小;
由于小孔喷出的快速气流使细管的上端开口处形成了一个低压区,此处压强小于容器内液面上方气体压强。水就在容器内液面上方气体的这个较大压强的作用下,沿着细管上升到上端开口处,受气流的冲击,被喷成雾状。
故答案为:B;B;小于。
18.有一种测量液体密度的简便方法,叫做海尔法。如图所示,容器A中装水,水的密度为ρ水,容器B中装待测密度的液体,倒立U形管的上方,口C处接抽气筒,抽出少量管内空气,使管内气压pc低于大气压p0。AB两管液面在 大气压 作用下而上升,若已知水在管A中上升高度为h0,被测液体在管B中上升高度为hx,试求被测液体的密度ρx=
【解答】解:从C处抽气后,管内的气压减小,在外界大气压的作用下,AB内升起一段液柱。
根据压强平衡的原理,AB内液柱产生的压强相等,即pA=pB,
根据液体压强公式p=ρgh可得出:ρ水gh水=ρxghx,可得出:ρx=。
故答案为:大气压;。
19.甲、乙两个实心正方体的密度之比ρA:ρB=4:1,质量之比mA:mB=1:2,若按(甲)、(乙)两种不同的方式分别将它们叠放在水平地面上,(如图所示),则地面受到的压强之比是 1:4 。
【解答】解:因水面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,甲、乙两种情况下,总重力相等,对地面的压力相等,
由ρ=可得,两正方体的体积之比:
==×=×=,
由V=L3可得,两正方体的边长之比:
===,
两正方体的底面积之比:
=()2=()2=,
则地面受到的压强之比:
===。
故答案为:1:4。
20.小明同学利用标有“4.5mL”注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值。实验步骤如下:
(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔,这样做的目的是 排出注射器筒内的空气 。
(2)如图所示,用细绳拴住注射器活塞,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞静止时,记下弹簧测力计的示数为7.5N。
(3)用刻度尺测出注射器的全部刻度的长度为6cm,活塞的横截面积为 0.75 cm2。
(4)测得大气压强的数值为 1×105 Pa。
【解答】解:(1)将活塞推至底部并用橡皮帽堵住小孔,这样做的目的是为了排尽注射器内的空气。
(3)从图中可以看出,注射器可容纳的药水容积为4.5ml=4.5cm3,这4.5cm3的刻度长度由刻度尺可看出为6.00cm,
故活塞的横截面积为S==0.75cm2=7.5×10﹣5m2。
(4)可计算出大气压强的值为:p大气===1×105Pa。
故答案为:(1)排尽注射器内筒内的空气;(3)0.75;(4)1×105。
21.一小组同学使用了如图所示装置测滑动摩擦力;将A、B叠放在水平桌面上,分别用弹簧测力计拉(B不会从A上方落下),当A被拉动时,弹簧测力计a示数为40N,b弹簧测力计示数为90N,则A、B间的滑动摩擦力为 40 N;a、b弹簧测力计示数不相等的原因是 A受到桌面的摩擦力 ,B对A的压强 变大 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【解答】解:
(1)对B进行受力分析,当A被拉动时,B受到A对B向右的摩擦力和弹簧测力计a对B向左的拉力,由于B处于静止状态,因此弹簧测力计a的示数等于A、B两物体间的滑动摩擦力,即f=40N;
(2)如果物体A做匀速直线运动,则物体A受到弹簧测力计b对A向右的拉力作用和地面、B分别对A向左的摩擦力;并且弹簧测力计b的示数等于两个摩擦力之和,故弹簧测力计a、b示数不相等,弹簧测力计b的示数大于a的示数;
(3)根据p=可知,当S减小,F不变,压强将变大。
故答案为:40;A受到桌面的摩擦力;变大。
22.如图甲所示,粗糙程度相同的水平地面上放一重为30N,底面积为10cm2的物体,用方向不变的力F向右推物体,推力F的大小随时间的变化关系如图乙所示,物体的运动速度随时间的变化关系如图丙所示,则物体对水平地面的压强是 3×104 Pa;第3s物体受力的合力是 3 N;6s~9s物体做 匀速直线 运动。
【解答】解:(1)物体对水平地面的压力:
F压=G=30N,
物体对水平地面的压强:
p===3×104Pa;
(2)由v﹣t图象可知,6s~9s物体做匀速直线运动,由F﹣t图象可知,6s~9s内的推力为6N,
因物体做匀速直线运动时处于平衡状态,受到的摩擦力和推力是一对平衡力,
所以,物体受到的滑动摩擦力f=F=6N;
由v﹣t图象可知,0~6s物体做加速直线运动,由F﹣t图象可知,0~6s内的推力为9N,
因滑动摩擦力只与压力的大小和接触面的粗糙程度有关,与运动的速度无关,
所以,物体受到的滑动摩擦力不变,仍为6N,
又由于推力的方向和摩擦力的方向相反,
所以,0~6s物体受到的合力F合=F′﹣f=9N﹣6N=3N。
故答案为:3×104;3;匀速直线。
三.实验探究题(共2小题)
23.小明同学利用A、B两物体、砝码、泡沫等器材探究“压力的作用效果与什么因素有关”的实验,如图所示。
(1)实验中小明是通过观察 泡沫的凹陷程度 来比较压力作用效果的。
(2)甲、乙两图探究的是压力作用效果与 压力大小 的关系,分析现象能够得到的结论是 在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显 。
(3)若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,应通过比较 甲、丙 两图所示实验。
(4)小明同学实验时将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块,如图丁所示。他发现它们对泡沫的压力作用效果相同,由此他得出的结论是:压力作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是 没有控制压力大小相同 。若要对小明的实验进行改正,只需添加的一个步骤是 把竖直方向切成的小块,放在大块上再放到泡沫上观察泡沫的凹陷程度 。
【解答】解:(1)实验中小明是通过观察泡沫的凹陷程度来比较压力作用效果的,这种科学探究方法是转换法;
(2)甲、乙两图中,受力面积相同,乙图中压力更大,探究的是压力作用效果与压力大小的关系,故得出的结论是:在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(3)若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,应控制压力大小相同,只改变受力面积大小,故应比较图甲、丙两实验;
(4)研究压力作用效果与受力面积的关系,应控制压力大小相同,将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块时,受力面积不同的同时,压力大小也改变了,即没有控制压力大小相同,得出结论是错误的。要对小明的实验进行改正,只需添加的一个步骤是把竖直方向切成的小块,放在大块上再放到泡沫上观察泡沫的凹陷程度。
故答案为:(1)泡沫的凹陷程度;(2)压力大小;在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;(3)甲、丙;(4)没有控制压力大小相同;把竖直方向切成的小块,放在大块上再放到泡沫上观察泡沫的凹陷程度。
24.同学们利用压强计等装置“探究液体内部压强”的规律。
(1)用手按压探头的橡皮膜,压强计U形管两侧液面不产生高度差,原因可能是 装置漏气 ;分析甲、乙两图的实验现象,初步得出的结论是:同种液体中,液体压强随液体深度的增加而 增大 。
(2)玲玲保持乙图中探头的位置不变,并向容器内加入适量的浓盐水,她发现U形管两侧液面的高度差又变大了,于是得出了“在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大”的结论。她的操作不可靠,原因是 没有控制液体的深度相同 。
(3)在甲图中,若只将U形管中的水换成密度更大的浓盐水,其他条件不变,则可以观察到U形管两侧液面的高度差将 变小 。(选填“变大”、“变小”“不变”)
(4)红红用丙装置继续进行实验,在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入某种液体,直到观察到橡皮膜相平,此时水对容器底部的压强 小于 液体对容器底部的压强(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【解答】解:(1)压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的,用手按压探头的橡皮膜,压强计U形管两侧液面不产生高度差,则说明该装置漏气;
比较甲、乙两图可知,液体密度相同,探头放入水中深度越深,U形管中两侧液面高度差越大,故得出的结论是:同种液体中,液体压强随液体深度的增加而增大;
(2)研究液体压强与密度的关系,要控制液体的深度相同;
保持乙图中探头的位置不变,并向容器内加入适量的浓盐水,密度增大的同时,液体深度也增大了,没有控制液体的深度相同,故结论不可靠;
(3)在甲图中,液体的密度和深度都不变,液体内部的压强不变,若只将U形管中的水换成密度更大的浓盐水,其他条件不变,根据p=ρgh知,在压强不变时,U形管中液体密度变大,两侧液面的高度差将变小;
(4)观察到橡皮膜相平,则左右液体产生的压强相同,从图中可看出,橡皮膜右侧的液体深度小,根据据公式p=ρgh,p相等时,h越小,ρ越大,所以ρ液>ρ水;由于橡皮膜以上左右两侧液体产生的压强相等,橡皮膜以下液体产生的压强在深度相同时只与液体的密度有关,由于ρ液>ρ水,由p=ρgh可知,右边的液体产生的压强大,所以水对容器底部的压强小于液体对容器底部的压强。
故答案为:(1)装置漏气:增大;(2)没有控制液体的深度相同;(3)交小;(4)小于。
四.计算题(共3小题)
25.如图所示,水平桌面的正中央放着一个重为20N的圆形鱼缸,其底面积为400cm2。鱼缸内的鱼、沙石等总质量为5kg,水质量9kg,水深0.2m。求:(g=10N/kg)
(1)水对鱼缸底部的压力;
(2)水对鱼缸底部的压强;
(3)鱼缸对桌面产生的压强。
【解答】解:(1)(2)水对鱼缸底部的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa;
根据p=知水对鱼缸底部的压力为:
F=pS=2×103Pa×400×10﹣4m2=80N;
(3)鱼缸内的水、鱼、沙石等总重力:
G=mg=(5kg+9kg)×10N/kg=140N,
则鱼缸对桌面的压力:
F′=G+G鱼缸=140N+20N=160N,
则鱼缸对桌面产生的压强:
p===4×103Pa。
答:(1)水对鱼缸底部的压力为80N;
(2)水对鱼缸底部的压强为2×103Pa;
(3)鱼缸对桌面产生的压强为4×103Pa。
26.如图所示,水平桌面上放有一个底面积为500cm2、质量为1kg的薄壁圆柱形容器,容器中盛满水,水的深度为10cm。(水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)水对容器底部的压强。
(2)容器对桌面的压力。
(3)若将一个体积为500cm3的实心小球慢慢地放入该容器中,当小球静止不动时,容器对水平桌面的压强未发生变化。求小球质量允许的最大值。
【解答】解:(1)水对容器底部的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10×10﹣2m=1000Pa;
(2)水的体积:V=Sh=500×10﹣4m2×10×10﹣2m=0.005m3,
水的质量:m=ρ水V=1.0×103kg/m3×0.005m3=5kg,
水的重力:G=mg=5kg×10N/kg=50N,
容器的重力:G容器=m容器g=1kg×10N/kg=10N,
容器对桌面的压力等于水和容器的重力之和,即F=G+G容器=50N+10N=60N;
(3)将一个体积为500cm3的实心小球慢慢地放入该容器中,小球放入容器时,容器中的水溢出,小球受到的浮力等于排开水的重力,当小球静止不动时,容器对水平桌面的压强未发生变化,说明小球悬浮或漂浮在水中,
悬浮时小球的密度等于水的密度,漂浮时小球的密度小于水的密度,根据m=ρV可知悬浮时为小球质量允许的最大值,所以小球质量允许的最大值:m′=ρ水V′=1.0×103kg/m3×500×10﹣6m3=0.5kg。
答:(1)水对容器底部的压强为1000Pa;
(2)容器对桌面的压力为60N;
(3)小球质量允许的最大值为0.5kg。
27.消防员趴在淤泥地上,受困者伏在其背部即可从淤泥里成功脱离,这与压强的知识有关。图甲是模拟受困者双脚站立时的场景,他对水平地面的压强为1.5×104Pa;图乙是模拟消防员趴在淤泥地上的场景,当受困者完全伏在消防员背上后,消防员与水平地面的接触面积为5×103cm2,受困者与消防员受到的重力分别为600N和500N。求:
(1)图甲,受困者对地面的压力为 600 N;
(2)图甲,受困者双脚与地面的接触面积;
(3)受困者完全伏在如图乙中消防员背上后,消防员对地面的压强。
【解答】解:(1)受困者对地面的压力等于自身的重力:即F1=G1=600N;
(2)受困者双脚与地面的接触面积为:S1===0.04m2;
(3)受困者完全伏在如图乙中消防员背上后,消防员对地面的压力:F2=G1+G2=600N+500N=1100N,
消防员对地面的压强:p2===2.2×103Pa。
答:(1)600;
(2)受困者双脚与地面的接触面积为0.04m2;
(3)消防员对地面的压强为2.2×103Pa。
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