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专题07 压力和压强
考点精讲一、压力
1．垂直作用在两个物体接触表面的作用力叫压力。压力的方向垂直于受力面且指向受力面；压力的作用点在受力面上。
2．压力的大小：压力并不是重力，压力并不都是由重力引起的，通常把物体放在桌面上时，如果物体不受其他力作用，则压力F＝物体的重力G。
3．固体可以大小不变、方向不变地传递压力。
典例1：科学中常用数学方法来表示某些量的关系。下列图像中能用阴影面积表示相应的量是（ ）
A.压强 B.压力
C.功率 D.时间
【答案】B
【解析】长方形的面积公式为S=ab，因此只有横轴和纵轴表示的物理量为相乘关系时才能用面积表示，据此分析即可。
A.根据可知，压力F与受力面积的比值等于压强p，与阴影面积不符，故A错误；
B.根据F=pS可知，压力等于压强和受力面积的乘积，与阴影面积相符，故B正确；
C.根据可知，功与时间的比值等于功率，与阴影面积不符，故C错误；
D.根据可知，功与功率的比值等于时间，与阴影面积不符，故D错误。
变式1：如图所示,几个完全相同的条形磁体叠放在水平桌面上,关于比较甲、乙两图中桌面受到的大小,下列说法（ ）
A.甲图中桌面受到的压力比乙图大 B.乙图中桌面受到的压力比甲图大
C.两图中桌面受到的压力相等 D.无法确定
【答案】C
【解析】水平面上的物体，对地面的压力等于上面所有物体的重力之和，即F=G总，据此判断即可。
条形磁铁都是完全相同的，因此它们的重力相等；将叠放的磁铁看作一个整体，那么它们对地面的压力都等于重力之和，即F=G总，故C正确，而A、B、D错误。
变式2：如图所示三个容器，若都装入相同质量的酒精，则酒精对容器底部的压力（ ）
A.一样大 B.A最大 C.B最大 D.C最大
【答案】B
【解析】液体对容器底部的压力与容器的形状有关。如果容器上下粗细一致，那么液体对容器底部的压力等于液体重力；如果下口大，那么液体对容器底部的压力大于液体重力；如果下口小，那么液体对容器底部的压力小于液体重力，据此分析判断。
【解答】三个容器内酒精质量相等，根据G=mg可知，那么酒精的重力相等。
A容器下口大，那么酒精对容器底部的压力F＞G；
B容器粗细相同，那么酒精对容器底部的压力F=G；
C容器下口小，那么酒精对容器底部的压力F＜G。
因此酒精对容器底部的压力最大的是A。
变式3：某科学兴趣小组在探究“压力和物体重力之间大小关系”时，小科同学提出的猜想是：“压力的大小等于重力．”科学兴趣小组做了相关的实验．
步骤1：选用材料相同、表面粗糙程度相同、重力不同的3个物体，用弹簧测力计测出三个物体的重力；
步骤2：把3个物体依次放在水平受力面上，用专用的仪器测出3次压力大小，实验数据见表1．
表2在18°角斜面上所测数据
序号 重力/N 压力/N
4 5 4.75
5 10 9.5
6 15 14.25
表3在25°角斜面上所测数据
序号 重力/N 压力/N
7 5 4.5
8 10 9.0
9 15 13.5
步骤3：改变受力面鱼水平面的倾角，用步骤2的方法，依次测出与水平面成18°角和25°角的压力大小，实验数据见表2和表3．
表1在水平面上所测数据
序号 重力/N 压力/N
1 5 5
2 10 10
3 15 15
请回答：
（1）比较序号________的数据可得：当同一物体静止在同一受力面上时，受力面与水平方向夹角越大，物体产生的压力越小；小科同学的猜想是________的．（选填“合理”或“不合理”）
（2）进一步分析压力和物体重力之间的大小关系：先分析同表中的关系，再比较不同表之间的关系，综合可得出结论：________．
【答案】（1）1、4、7或2、5、8或3、6、9；不合理
（2）当材料、表面粗糙程度相同的不同物体，静止在同一受力面上时，压力与重力的比值相同或当材料、表面粗糙程度相同的物体，受力面与水平方向的夹角越大，压力与重力的比值越小
【解析】本实验考查了实验数据分析，应用控制变量法分析表中实验数据即可正确解题．（1）根据实验结论可知，需选择质量相同的物体，但斜面的倾角不同，据此选择合适的实验序号；根据实验结论与小科同学的想法比较即可判断；（2）比较表一或表二或表三的实验数据中压力与重力的比值即可得出；
分析比较表一和表二和表三的实验同一物体，静止在水平方向的夹角不同的受力面上的数据，根据实验数据及现象得出结论．
【解答】（1）小科同学的想法是：压力的大小等于重力；
分析比较实验序号1、4、7或2、5、8或3、6、9中的数据可得：当同一物体静止在同一受力面上时，受力面与水平方向的夹角越大，物体产生的压力越小，由此可知：小科同学的想法是不合理的；（2）比较表一或表二或表三的实验数据中压力与重力的比值是相同的，则可得出结论是：当材料、表面粗糙程度相同的不同物体，静止在同一受力面上时，压力与重力的比值相同；
分析比较表一和表二和表三的实验中同一物体，静止在水平方向的夹角不同的受力面上的压力数据不同，且变小；可得出结论：当材料、表面粗糙程度相同的物体，受力面与水平方向的夹角越大，压力与重力的比值越小．
考点精讲二、压强
1．研究影响压力作用效果因素的实验得出的结论：压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关。当受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显；当压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。本实验研究问题的对照实验中，采用了控制变量法。
2．物体单位面积受到的压力叫压强。压强是表示压力作用效果的物理量。
3．公式：p＝F/S。压强单位：帕斯卡(Pa)，1Pa＝1N/m2。一张对折的报纸平铺在桌面上时，对桌面的压强约1Pa。1Pa的科学意义：表示物体每平方米的受力面积受到的压力是1N。
4．放在桌子上的直柱体(如：圆柱体、正方体、长方体等)对桌面的压强p＝ρgh。
5．增大/减小压强的方法：
①减小压强
②增大压强
【注意】
1．使用压强公式计算压强时，关键是找出压力F(一般F＝G＝mg)和受力面积S。受力面积要注意是指两物体间的实际接触部分。此公式适用于固、液、气体的压强的计算。务必注意面积单位换算：1cm2＝10－4m2。
2．一盛有液体的容器放在水平桌面上对桌面的压力和压强问题属于固体的压力和压强问题。解题时，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p＝F/S)。
典例1：一根均匀的长方体细长直棒重1.5牛，下底面积为20厘米2，将它放在水平桌面上，并有1/4的长度露出桌面外，如图所示。
（1）直棒对桌面的压强为________帕。
（2）在棒的右端至少应施加________牛的竖直向下的力，才能让它的左端离开桌面。
【答案】（1）1000（2）1.5
【解析】物体所受的压力与受力面积之比叫做压强，压强用来比较压力产生的效果，压强越大，压力的作用效果越明显。压强的计算公式是：p=F/S，压强的单位是帕斯卡，符号是Pa。杠杆原理也称为“杠杆平衡条件”。要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力矩（力与力臂的乘积）大小必须相等。即：动力×动力臂=阻力×阻力臂，用代数式表示为F1· L1=F2·L2。式中，F1表示动力，L1表示动力臂，F2表示阻力，L2表示阻力臂。
【解答】（1）直棒对桌面的压力：F=G=1.5N；有 的长度露出桌面外，直棒对桌面的压强为：p= = =1000Pa；故答案为：1000；（2）设直棒的长为L，由题知L1= L，重力的力臂L2= ﹣ = L，根据杠杆的平衡条件可得：F L1=G L2；F× L=1.5N× L，F=1.5N；故答案为：1.5N；
变式1：如图所示，放在水平地面上的立方体、长方体和圆柱体都是由铁制成的实心物体，其高度从左到右逐步增大，对地面的压强分别为p1、p2 和 p3，则下列关系正确的是( )
A．p1＝p2＝p3 B．p1＜p2＜p3
C．p1＞p2＞p3 D．缺少条件，无法判断
【答案】B
【解析】柱状物体对地面的压强可直接用p＝ρgh来分析，ρ、g都相同，p与h成正比。
变式2：两块规格都是“5cm×10cm×20cm”的同样长方体钢材a和b，若a对b的压强和压力分别用pa和Fa表示，互相垂直地叠放在水平桌面上(如图所示)。b对桌面的压强和压力分别用pb和Fb表示。则( )
pa=pb；Fa=Fb B.pa=pb；Fa=Fb/2 C.pa=pb/2；Fa=Fb/2 D.pa=2pb；Fa=Fb/2
【答案】B
【解析】水平面上，物体对地面的压力等于物体的重力，根据公式比较压强的大小即可。
【解答】设每块钢材的重力为G，
a对b的压力为：Fa=G； a对b的压强为：；
b对桌面的压力为：Fb=2G； b对桌面的压强为：；
那么压力之比：Fa：Fb=G：2G=1：2；
即；那么压强之比：； 即pA=pb；
变式3：（2020·杭州）如图甲、乙所示，水平桌面上有两个高为30cm的柱形容器，现将两个完全相同的圆柱形金属块(重120N、高20cm底面积100cm2)分别置于柱形容器底部。其中，乙图的金属块与容器底部之间用少量蜡密封(不计蜡的质量)。取g=10N/kg
（1）计算甲图中金属块对容器底部的压强
（2）乙图中，向容器内加水至液面高度为10cm，求金属块对容器底部的压力。(取大气压强p=1.0×105Pa)
（3）若向甲图中容器内加水，画出从开始加水至容器装满水的过程中金属块对容器底部压力F随容器中液面高度h变化的图像(需标注相应的数据)。
【答案】（1）S=100cm2=1×10-2m2
（2）F乙=G+F大气=G+p0S=120N+1.0×105Pa×1×10-2m2=1120N
（3）如图
【解析】（1）甲中金属块与容器的接触面积等于金属块的底面积，而对容器底部的压力等于它的重力，根据公式计算甲中金属块对容器底部的压强；
（2）在乙图中，由于金属块的下表面与容器底部用蜡密封，因此不会受到水的浮力，此时金属块对容器底部的压力等于自身重力和大气压力的和。
（3）根据V排的变化确定金属块受到浮力的变化，然后根据F压力=G-F浮确定容器底部受到压力的变化，注意计算出相应节点的值。
【解答】（1）甲中金属块与容器的接触面积： S=100cm2=1×10-2m2 ；
金属块对容器底部的压强 ： ；
（2）在乙图中，由于金属块的下表面与容器底部用蜡密封，因此不会受到水的浮力，
金属块对容器底部的压力为： F乙=G+F大气=G+p0S=120N+1.0×105Pa×1×10-2m2=1120N；
（3）当容器里没有水时，金属块对容器底部的压力等于它的重力，即F=G=120N；随着水面的上升，金属块排开水的体积不断增多，根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，金属块受到的浮力不断增大。根据公式F=G-F浮可知，容器底部受到的压力不断减小。
当金属块完全浸没，水面高度达到20cm时，它受到的浮力为：
F浮=ρ液gV排=103kg/m3×10N/kg×（0.2m×0.01m2）=20N；此时金属块对容器底部的压力：F=G-F浮=120N-20N=100N；
此后，随着水面的上升，物体受到的浮力不变，那么对容器底部的压力保持不变。如下图所示：
考点精讲三、液体压强
1．液体由于受到重力作用，对支持它的容器底部有压强；液体具有流动性，对容器侧壁有压强。
2．液体压强的特点：液体对容器的底部和侧壁会产生压强，液体内部朝各个方向都有压强；液体压强随着深度增加而增大；在同一深度，液体向各个方向的压强相等；液体的压强还与液体的密度有关，液体密度越大，压强越大。
3．液体压强的公式：p＝ρgh。从公式中可以看出：液体的压强只与液体的密度和深度有关，而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。著名的帕斯卡裂桶实验充分说明这一点。
典例1：现有一根两端开口的直玻璃管,将其橡皮膜外表面在以下不同情境中的形状变化
（1）向管内缓缓注水,观察到橡皮膜向外凸。随着加入的水量增多橡皮膜向外凸的程度会________(选填“变大”“变小”或“不变”)
（2）将注人水后的玻璃管放入装有水的水槽中,慢慢向下移动到如图所示的位置,橡皮膜向外凸的程度会________(选填“变大”“变小”或“不变”)
（3）当玻璃管移动到管内液面和水槽液面恰好相平时,橡皮膜的形状是________(选填“凸面”“凹面”或“平面”),试说明理由。________
【答案】（1）变大
（2）变小
（3）平面；玻璃管内外液体密度相等，且深度也相等，因此橡皮膜受到上下两方液体的压力大小相等方向相反，使膜水平
【解析】（1）橡皮膜的凸起程度表示它所受水压强的大小；它的凸起程度越大，说明受到水的压强越大；
（2）橡皮膜除了受到向下的水的压强，还受到管外水向上的压强，这时橡皮膜的凸起程度取决于内外压强差；
（3）如果管内水的压强大，那么橡皮膜向外凸；如果管外水的压强大，那么橡皮膜向内凹；如果二者压强相等，那么橡皮膜保持水平。
【解答】（1）向管内缓缓注水，由于水的重力作用，橡皮膜会受到向下的压强，因此会观察到橡皮膜向外凸。随着加入的水量增多，水对橡皮膜的压强增大，那么橡皮膜向外凸的程度会变大；
（2）将注人水后的玻璃管放入装有水的水槽中，橡皮膜还会受到向上的压强；这时管内外压强相互抵消，相当于橡皮膜向下的压强变小，那么向外凸的程度会变小；
（3）当玻璃管移动到管内液面和水槽液面恰好相平时，那么h内=h外；根据公式可知，玻璃管内外液体密度相等，且深度相等，因此橡皮膜受到上下两方压强大小相等且方向相反，使膜水平。
变式1：将纸餐盘、纸杯和吸管按照如图方式粘合在一起即成“纸杯船”。
（1）往纸杯里倒些水，水从吸管喷出时，纸杯船就会前进，说明________。
（2）杯内装水越多，吸管喷水越远，因为________。
【答案】（1）力的作用是相互的
（2）液体压强随深度增加而增大
【解析】（1）物体间力的作用是相互的,物体受到力的同时,也对另一个物体施加了力。
【解答】（1）往纸杯里倒些水，水从吸管喷出时，水给空气一个向后的力，由于力的作用是相互的故空气给水一个向前的力，从而带动纸杯船前进
（2）因为液体压强随深度增加而增大，所以装水越多，水的深度越大，喷水就越远。
变式2：在探究“影响液体内部压强大小的因素”的实验中：
(1)实验中液体压强的大小变化是通过比较U形管两侧液面_______的变化，将探头放进盛水的容器中，探头的橡皮膜受到水的压强后会_______(选填“内凹”或“外凸”)。
(2)通过比较C、D两个图，可得到结论：同一种液体的压强随_______的增加而增大。
(3)通过比较D、E两个图，可得到结论：在深度相同时，液体的_______越大，压强越大。
(4)通过比较A、B、C三个图，可得到结论：____________________________。
【答案】(1)高度 内凹 (2)深度 (3)密度 (4)在同种液体的同一深度，液体向各个方向的压强都相等
【解析】本题利用压强计验证液体压强特点：液体内部朝各个方向都有压强；液体压强随着深度增加而增大；在同一深度，各个方向的压强相等；在同一深度，液体的压强还与液体的密度有关，液体密度越大，压强越大。
变式3：（2020·金华·丽水）在游泳时，小金发现越往深水区走，越感到胸闷，由此猜想液体内部压强可能与液体的深度有关。于是用液体压强计对此进行了探究。
步骤一：将金属盒放入水中深度5厘米处，观察现象；
步骤二：将金属盒放入水中深度15厘米处时，发现金属盒的位置不动，但Ｕ形管两侧的液面高度差逐渐减小；
步骤三：调整好器材后，重新实验。在深度5厘米处观察到现象如图(甲)A所示，在深度15厘米处观察到现象如图(甲)B所示。
得出结论：同种液体内部压强随着深度的增加而增大。
请完成下列问题：
（1）该实验过程用到的科学方法有 (填字母)；
A.转换法 B.控制变量法 C.类比法
（2）步骤二中金属盒在水里的位置不动，但U形管两侧的液面高度差逐渐减小的原因是________；
（3）小金反思：只进行两次实验就得出结论，结论是不可靠的，还需改变深度、更换液体进行多次实验，其目的是________ ；
（4）对液体内部压强大小与深度关系的进一步思考。图(乙)为一圆柱形容器，容器内装有密度为ρ的液体，a点在深度为h处的水平横截面上，横截面上方的液柱对横截面产生的压力大小等于该液柱的重力。根据压强公式p= ，推导出a点所在横截面受到的液体压强pa与深度h之间的关系式是pa=________。
【答案】（1）A,B （2）装置气密性不好(或装置漏气合理即可)
（3）获取普遍规律(或避免偶然性) （4）ρgh
【解析】（1）物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法；探究一个因素对物理量的影响时，控制其它因素相同而改变这个因素，这种方法叫控制变量法；由一类事物所具有的某种属性,可以推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理方法叫类比法。
（2）U形管两侧的高度差逐渐减小，说明与金属盒连接的导管部分气压在减小。如果橡皮膜的深度不变，即液体压强不变，那么只能说明管内漏气了；
（3）在科学研究中，使用最多的就是不完全归纳法。收集的数据越多，得出的结论就更接近实际，即更客观、更公正；
（4）a点的压强由上面水柱的重力产生。首先根据密度公式计算出液柱的质量，再根据重力公式计算出液柱的重力，最后根据压强公式计算该点的压强即可。
【解答】（1）用U形管两侧液面的高度差反映金属盒上受到压强的大小，这种方法叫转换法，故A正确；
探究深度对液体压强的影响时，保证液体的密度相同，这种方法叫控制变量法，故B正确；
本实验过程没有使用类比法，故C错误； 故选AB。
（2） 步骤二中金属盒在水里的位置不动，但U形管两侧的液面高度差逐渐减小的原因是 ： 装置气密性不好 ；
（3）小金反思：只进行两次实验就得出结论，结论是不可靠的，还需改变深度、更换液体进行多次实验，其目的是获取普遍规律(或避免偶然性)；
（4）设液柱的横截面积为S，那么a点上方液柱的重力为：G=mg=ρVg=ρShg；
那么a点上方受到的压力为：F=G=ρShg； 因此a点上方受到的压强为：
考点精讲四、大气压强
1．大气对处于其中的物体产生的压强叫大气压强，简称大气压。产生原因：气体受到重力作用，且有流动性，故会向各个方向对处于其中的物体产生压强。
2．著名的证明大气压存在的实验是马德堡半球实验。其他证明大气压存在的现象：吸盘挂衣钩能紧贴在墙上、利用吸管吸饮料等。
3．大气压的测量
伽利略首先用长玻璃管内的水柱测出了大气压的数值约为10m的水柱高，托里拆利改进后利用水银柱准确测出大气压值为760mm水银柱高。常用气压计种类：水银气压计、空盒气压计。
海平面附近的大气压，其数值接近于1.01×105Pa，人们通常把这个大气压称为标准大气压，与水银柱高的换算如下：p＝ρgh＝13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m＝1.01×105Pa。
4．大气压的应用与拓展
(1)大气压的应用实例：活塞式抽水机抽水、离心式水泵抽水、吸管吸饮料、注射器吸药液、滴管吸取液体药品等。
(2)液体的沸点随气压减小而降低，随气压增大而升高。高原上气压低，水的沸点低，烧饭时用高压锅可以提高水的沸点。
(3)大气压随高度的增加而减小；大气压受天气和气候的影响，一般晴天气压比阴雨天高，冬天气压比夏天高。
典例1：在测定大气压的实验中，因缺少大量程的弹簧测力计，小明设计并进行了如下的实验。
①将蘸水的塑料挂钩吸盘按压在光
滑水平的玻璃板上，挤出塑料吸盘内的空气，测出吸盘的直径 d；
②将装有适量细砂的小桶轻轻地挂在吸盘的塑料挂钩上；
③用小勺轻轻地向小桶内加沙，直到塑料吸盘刚好脱离玻璃板， 用天平测出这时小桶和沙质量为 m。
请完成下列问题：
吸盘脱离玻璃板时，若不计塑料挂钩的质量，空气对塑料吸盘的压力大小是________，测得数值的表达式是：p=________（用上述物理量的符号表示，写出最终的化简结果）。实验中所测的大气压数值偏小，可能的原因是（写出一条即可）________
【答案】mg；4mg/πd2；未完全挤出吸盘内空气
【解析】（1）当塑料吸盘刚刚被拉开时，它受到竖直向上的大气压力与小桶和沙子的总重力相互平衡，即压力F=G=mg。
（2）吸盘为圆形，根据圆的面积公式S=πR2计算出吸盘的受力面积，再根据压强公式计算大气压强即可；
（3）如果吸盘内有残留的空气，那么它们会对吸盘产生向外的压力，即F大气=F内+mg，这样就会使沙子和小桶的总重力减小，即测出的大气压强偏小。
【解答】（1）吸盘脱离玻璃板时，若不计塑料挂钩的质量，空气对塑料吸盘的压力大小是mg；
（2）吸盘的受力面积S=πR2=π×=；
测得的大气压强为：；
（3）实验中所测的大气压数值偏小，可能的原因是：未完全挤出吸盘内空气。
变式1：（2021·绍兴）用真空采血管抽血时,将采血针一端刺人体静脉后,另采血针一端插人真空采血管的胶塞,血液便会自动流入采血管。血液能够流进真空采血管的动力来自（ ）
A．大气压 B．人体内血压 C．护士的拉力 D．血液自身重力
【答案】B
【解析】流体总是从压强大的地方流向压强小的地方，据此分析解答。
【解答】人体内存在一定的血压，真空袋内气压很小，这时血压从人体流向采集袋，故B正确，而A、C、D错误。
变式2：（2021·越城模拟）气体产生的压强(气压)大小与哪些因素有关？某科学兴趣小组同学了解到如下信息：
①篮球充气越多，越不易被压扁；
②自行车轮胎在烈日下暴晒易爆胎；
③密封在针筒内的空气只能被压缩在一定体积范围内。
由此，他们猜想气压大小可能与气体的质量、温度及体积有关。
（1）信息 (填序号)可作为“气压大小可能与气体质量有关”的猜想依据。
（2）小组同学对“气压大小与温度的关系”进行了探究，步骤如下：
步骤一：取1m长的一端封闭的细玻璃管，在室温(20℃)下用水银密封一段空气柱，将其竖直固定，并标出水银柱下表面的位置(如图a)；
步骤二：将空气柱浸人50℃的水中，水银柱上升至图b位置后静止；
步骤三：往玻璃管内注人水银，直到水银柱下表面回到标记处为止，如图c；
步骤四：将空气柱浸人80℃的水中，重复实验。
①本实验用 反映空气柱气压的大小；
②步骤三的目的是 ；
③比较a、c，同学们得出了气压大小与温度的关系。但细心的小明发现，上述实验还能得出气压大小与气体体积的关系，请写出小明的判断依据及相应结论： 。
【答案】（1）①
（2）水银柱的长度；控制变量，保持气体的体积不变；比较图b和图c可得：当气体的质量与温度不变时，气体体积越小，气压越大
【解析】（1）根据题干信息的描述，分析可能影响气压的因素即可；
（2）①当水银柱在玻璃管内保持静止时，根据二力平衡的条件可知，气体的压强等于水银自重产生的压强。根据p=ρ液gh可知，水银柱的长度越大，它自身的压强越大，即气体的压强越大。
②探究气压的大小与温度的关系时，必须控制气体的体积相同而改变温度。液柱的下表面都到达同一刻度，那么封闭气体的体积相同。
③在b和c中，封闭气体的质量和温度相同，而体积不同，根据水银柱的高度可以确定气体压强的大小，根据控制变量法的要求描述气体压强和体积的关系即可。
【解答】（1）在信息①中，篮球充气越多，则气体的质量越大，“不容易压扁”说明气体的压强越大，则：信息①可作为“气压大小可能与气体质量有关”的猜想依据。
（2）①①本实验用水银柱的长度反映空气柱气压的大小；
②步骤三的目的是：控制变量，保持气体的体积不变 ；
③比较a、c，同学们得出了气压大小与温度的关系。但细心的小明发现，上述实验还能得出气压大小与气体体积的关系，小明的判断依据及相应结论：比较图b和图c可得：当气体的质量与温度不变时，气体体积越小，气压越大。
变式3：为了探究大气压随高度的变化规律，小明在一次登山过程中利用如图甲所示的实验装置测出不同高度下的大气压，并在坐标纸上描出大气压强p与对应海拔高度h的六个点，如图乙所示.
（1）测量前，小明把注射器的活塞推至针筒底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔，其目的是________.
（2）分析图象时，小明发现1km高度处的测量数据可能有误，重新正确实验后，测得弹簧测力计示数为4.5N，2mL注射器的全部刻度的总长度为4cm，则实际大气压约为________Pa.
小明第一次实验出错的原因不可能是________.（选填“活塞和针筒的摩擦太大”或“橡皮帽的密封性不好”）
（3）修正数据后，可看出大气压随高度变化的数量关系大致为：在2km高度内，高度每升高100m，大气压降低________PA.
（4）根据这一规律，小明认为可将图甲中的弹簧测力计改装成一个高度测量仪.那么弹簧测力计4.2N刻度线处应标刻的海拔高度为________km.
【答案】（1）排尽注射器内的空气 （2）90000；活塞和针筒的摩擦太大 （3）1000 （4）1.6
【解析】（1）如果注射器内有残留的空气，那么它会对活塞产生向外的压强，从而使测得的大气压强偏小；
（2）首先根据计算出活塞的受力面积，再根据公式计算大气压强的值；如果橡皮帽的密封性不好，那么注射器内进入空气，会使测量的大气压强偏小；如果活塞和针筒的摩擦太大，那么根据F大气+f=F拉力可知，此时拉力会偏大，即测出的大气压强会偏大，据此分析即可；
（3）将标准大气压强与高度为2km时的压强相减，得到大气压强的变化量，再用它除以下降的高度即可。
（4）首先根据计算出此时的大气压强，然后与标准气压相比得到降低的气压，最后再根据（3）中得到的规律计算出此时的海拔高度。
【解答】（1）测量前，小明把注射器的活塞推至针筒底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔，其目的是：排尽注射器内的空气。
（2）注射器活塞的受力面积：；
大气压强的值：。
根据图像可知，此时测出的大气压强只有80000Pa，比计算出的压强偏小，那么可能是注射器内进入了空气，不可能是活塞和针筒之间的摩擦力太大。
（3）高度每升高100m，大气压强降低：；
（4）当测力计的示数为4.2N时，大气压强;
那么大气压强减小的值为：△p=1.×105Pa-84000Pa=16000Pa；
那么海拔高度为：。
考点精讲五、流体压强与流速的关系
物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。在气体和液体中，流速越大的位置，压强越小。
流体压强与流速关系的应用：乘客候车要站在安全线外；飞机机翼做成流线型，上表面空气流动的速度比下表面快，因而上表面压强小，下表面压强大，在机翼上下表面就存在着压强差，从而获得向上的升力等。
典例1：（2021·江北模拟）如图是小科同学设计的测风速的装置，图中探头、金属杆和滑动变阻器的滑片 P 相连，可上下移动。现要求：当风吹过探头时，滑动变阻器的滑片 P 向上移动，且风速增大时电压表的示数增大。以下四个图中符合要求的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】①流体流速越大的位置压强越小，据此根据探头的形状判断变阻器滑片的移动方向；
②在串联电路中，电压的分配与电阻成正比，据此确定电压表的示数变化即可。
【解答】A.探头的下面为曲面，上面为平面，当空气流过时，上方向下的压强大，下方向上的压强小，于是产生向下的压强，探头向下移动，变阻器的滑片向下移动，故A错误；
B.探头的下面为平面，上面为曲面，当空气流过时，上方向下的压强小，下方向上的压强大，于是产生向上的压强，探头向上移动，变阻器的滑片向上移动。
变阻器与R2串联，电压表测R1的电压。变阻器的滑片向上移动，它的阻值减小，根据串联电路的分压规律可知，变阻器的电压变小。根据U总=U2+U1可知，电压表的示数增大，故B正确；
C.与B相比，就是电压表的位置不同，此时电压表测R2的电压。因为变阻器的电压减小，所以电压表的示数变小，故C错误；
D.探头的形状与A相同，变阻器的滑片也向下移动，故D错误。
变式1：下列现象不能用流体压强与流速的关系来解释的是( )
A．图甲所示向两张纸中间吹气，纸张向中间靠拢
B．图乙所示装有液体的玻璃管，底部和侧壁的橡皮膜往外凸起
C．图丙所示地铁站台边，人必须站在黄线以外的区域候车
D．图丁所示飞机升力的产生原因
【答案】B
【解析】图乙所示装有液体的玻璃管，底部和侧壁的橡皮膜往外凸起，说明液体对容器底部和侧壁都有压强。
变式2：图甲是清代的救火工具“水龙”。使用时，启动横木带动活塞向下压，水箱中的水从输水管中喷出，水柱可高达10米。用汽水瓶和吸管模拟“水龙”的工作原理，往瓶中吹气，瓶中的水就从吸管中喷出，如图乙。
（1）水能灭火的原理是________。
（2）往瓶中吹气，水能从吸管喷出的原因是________。
【答案】（1）降低温度到着火点以下
（2）增大瓶内气压，使瓶内气压大于外界大气压
【解析】（1）物质燃烧条件有：达到可燃物的着火点；有助燃剂；可燃物；三者缺一不可，灭火可以改变其中的一个条件或同时控制几个条件。（2）当瓶内压强大于大气压时水会从管子被压出。
【解答】（1）用水灭火主要是水比热大，大量吸收物体的热量使物体温度降低到着火点以下而熄灭；（2）往瓶中吹气瓶内压强大于大气压从而水被压出。
变式3：如图所示，甲、乙容器中分别盛有水和酒精，当在A处沿水平方向快速吹气时，会发现B、C管中的液体高度上升，设B管内水柱产生的压强为p水，C管内酒精产生的压强为p酒精，则p水________p酒精(选填“＞”“＝”或“＜”)，B、C管中的液体上升的原因是________。
【答案】=；A处空气流速加快，压强减小
【解析】（1）当液柱保持静止状态时，外面的大气压强等于管内气压和液柱产生的压强之和，据此分析判断；
（2）根据流体压强和流速的关系分析。
【解答】（1）当液柱保持静止状态时，外面的大气压强等于管内气压和液柱产生的压强之和，
即p大气=p内+p水，p大气=p内+p酒精。因为二者大气压强、管内气压都相等，所以液体的压强相等，即p水=p酒精。
（2）B、C管中的液体上升的原因是：A处空气流速加快，压强减小。
1.双脚站立在水平地面上的一位初中学生,对地面的压强大约为（ ）
A.1250帕 B.2500帕 C.5000帕 D.12500帕
【答案】D
【解析】一个中学生的体重大约50kg，一只脚掌的底面积大约200cm2，根据计算对地面的压强。
【解答】这个中学生对地面的压力：F=G=mg=50kg×10N/kg=500N；
双脚与地面的接触面积为：S=200cm2×2=400cm2=0.04m2；
它对地面的压强大约为：。
2．（2021·嘉兴）如图所示，潜水员正潜没在海水中，他携带的气瓶可以对身上的背心进行充气或放气，以改变背心的体积大小来实现浮沉。下列对潜水员分析正确的是（ ）
A．向海底下潜过程中，受到海水的压强变大 B．海水中水平游动时，受到海水的压强变小
C．对背心进行放气后，受到海水的浮力变大 D．对背心进行充气后，受到海水的浮力变小
【答案】A
【解析】A. 向海底下潜过程中，深度变大，根据公式p=ρ液gh可知，潜水员受到海水的压强变大，故A正确；
B.海水中水平游动时，潜水员的深度不变，根据公式p=ρ液gh可知，受到海水的压强不变，故B错误；
C.对背心进行放气后，背心排开水的体积变小，根据F浮=ρ液gV排可知，潜水员受到海水的浮力变小，故C错误；
D. 对背心进行充气后，背心排开水的体积变大，根据F浮=ρ液gV排可知，潜水员受到海水的浮力变大，故D错误。
3.小柯设计了一个“不用绳子扎口的气球”，如图所示，先将气球放入玻璃瓶中，再将气球口紧套在玻璃瓶口，从抽气口抽气，观察到气球变大，停止抽气后，马上用橡皮套封住抽气口，此时气球不用绳子扎，也能保持膨胀状态。假设抽气前后气球内的气压分别是p1、p2，瓶内的气压分别是p3、p4。下列关系正确的是( )
A．p1＜p2 B．p1＝p2 C．p3＜p4 D．p3＝p4
【答案】B
【解析】抽气前后气球内气体一直与外界大气相通，气球内气压等于大气压，故p1＝p2；抽气前瓶内气体与外界大气相通，瓶内压强与大气压相等；向外抽气，瓶内的气球在膨胀，说明此时气球内气体压强大于玻璃瓶内气体压强，即p3＞p4。
4．（2021九上·西湖月考）如图，台秤的托盘上一个装有水的烧杯，一个不吸水的木块下面用细线悬挂一个实心铁球，木块仍浮在水面上。下列各种说法中正确的是（ ）
A．木块的重力等于木块所受的浮力 B．铁球的重力一定大于木块的重力
C．剪断细线前后，台秤示数不变 D．剪断细线前后，容器底部所受水的压强不变
【答案】C
【解析】A.因木块和铁球整体漂浮，受到的浮力等于自身的重力。铁块受到的浮力小于自身的重力，所以木块受到的浮力大于自身的重力，故A错误；
B.不知铁球和木块体积的大小关系，无法比较重力的大小，故B错误；
C.把烧杯、水、木块和铁球作为一个整体，剪断细线前托盘受到的压力等于烧杯、水、木块和铁块的重力之和；剪断细线后，托盘受到压力仍然等于烧杯、水、木块和铁块的重力之和，所以，剪断细线后，托盘受到的压力不变，故C正确；
D.剪断细线后，木块将上浮一些，所以液面下降，容器底所受压强将变小，故D错误。
5.如图，质量分布均匀的长方体重物 A、B，密度分别为ρA和ρB，底面积分别为SA和SB，且 SA＞SB，将它们放在水平面上，它们对地面的压强相等。现水平割去上半部分（如图中虚线所示），剩余部分对地面的压强分别为 PA和PB，对地面的压力分别为FA和FB，下列物理量大小比较的关系正确是（ ）
A.FA＜FB B.PA＞PB C.ρA＞ρB D.切割前后 A，B 对地面的压强均不变
【答案】C
【解析】物体所受的压力与受力面积之比叫做压强，压强用来比较压力产生的效果，压强越大，压力的作用效果越明显。压强的计算公式是：p=F/S，压强的单位是帕斯卡，符号是Pa。
【解答】
A、 而压强相等，所以底面积大的，压力大；FA>FB；故A错误；
B、沿图中虚线割去一半，质量会减小一半，则压力减小一半，而接触面积不变，所以压强都减小一半；所以PA＞PB；故B错误；
C、 故C正确；
D、割去后质量减少，则压力减小，而接触面积不变；所以压强也会减小；故D错误；
6.（2020八上·镇海期中）质地均匀的长方体重10N，如图甲放在桌面上，它与桌面的接触面积为0.01m2则它对桌面的压强p1为________Pa；用水平力F1向右缓慢推动物体，使其一小部分露出桌面。在推动物体的过程中，物体对桌面的压力________（选填“变小、不变”或“变大”。下同）。物体对桌面的压强________：如图乙，竖直切除该物体右边的阴影部分，剩余部分对桌面的压强p2________p1（选填“＞”、“＝”或“＜”）。
【答案】1000；不变；变大；=
【解析】（1）长方体对桌面的压力等于自身重力，根据公式计算压强；
（2）根据压力和重力的关系判断压力是否改变，再根据压强公式判断对桌面压强的变化；
（3）上下粗细一致的柱体对地面的压强：，据此比较即可。
【解答】（1）长方体对桌面的压强：；
（2）在推动物体的过程中，物体对桌面的压力始终等于自身重力，因此保持不变。但是长方体与桌面的接触面积变小了，根据公式可知，物体对桌面的压强变大了；
（3）根据公式p=ρgh可知，长方体对桌面的压强只与密度和高度有关，与接触面积无关，因此剩余部分对桌面的压强与原来相等，即p2=p1。
7.（2020·杭州模拟）如图所示，水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙、丙三个平底容器，分别装有深度相同、质量相等的不同液体。则液体的密度ρ甲，ρ乙，ρ丙的大小关系为________；容器对桌面的压强p甲，p乙，p丙大小关系为________。当从三个容器均倒入相同体积的液体后（未溢出），液体对容器底的压力F甲，F乙，F丙大小关系为________。
【答案】ρ甲＞ρ乙＞ρ丙；p甲＝p乙＝p丙；F甲＞F乙＞F丙
【解析】（1）首先比较三者液体的体积大小，然后根据公式比较液体密度的大小；
（2）容器对桌面的压力等于桌面上的物体的总重力，根据公式比较容器对桌面压强的大小；
（3）首先根据V=Sh分析倒入相同体积液体后液面升高的高度大小，然后再判断这时三个容器中液面深度的大小，最后根据F=pS比较液体对容器底部的压力大小。
【解答】（1）根据公式可知，当液体的质量相同时，液体密度与体积成反比。根据图片可知，液体的深度相同，三种液体的体积大小依次为V甲ρ乙>ρ丙。
（2）容器对桌面的压力等于容器的重力和液体重力之和，即F=G容+G液体，因为容器和液体重力都相等，所以容器对桌面的压力相等。根据公式可知，当压力和受力面积相同时，三个容器对桌面的压强相等，即p甲=p乙=p丙。
（3）当三个容器内均倒入相同体积的液体后，液面上升的高度大小依次为△h甲>△h乙>△h丙，而原来液面的深度相同，根据h现=h+△h可知，容器底部液体的深度大小依次为h现甲>h现乙>h现丙。根据公式F=pS=ρ液ghS可知，容器底部受到的压力 F甲＞F乙＞F丙 。
8.（2020·杭州模拟）工人常用圆形低压吸盘搬运玻璃。图中E为一圆形吸盘，其直径为0.2m，ABCD为一正方形平板玻璃，边长1m，质量为15.7kg，则该玻璃板的重力为________N。若吸盘能将该平板玻璃水平吸住并悬空，则吸盘内的气压至少应比外界大气压小________Pa。（g=10N/kg，π=3.14）
【答案】157；5000
【解析】（1）根据公式G=mg计算玻璃板的重力；
（2）首先根据二力平衡的知识计算出吸盘内外的压力差，然后根据公式计算内外的压强差。
【解答】（1）该玻璃板的重力为：G=mg=15.7kg×10N/kg=157N；
（2）当玻璃板在空中悬停时，它受到的重力和吸盘内外的压力差相互平衡，即F=G=157N；
那么吸盘内外的气压差为：。
9．（2022·丽水）为研究“影响压力作用效果的因素”，小科在家中用质量可忽略的塑料瓶和海绵进行实验：测得瓶底面积为35厘米2，瓶盖面积为7厘米，并将瓶子装满600毫升水，依次正放和倒放于海绵上（如图）。
（1）本实验可初步得出：压力的作用效果与 有关；
（2）正放时水对瓶底的压强为p1，倒放时水对瓶盖的压强为p2。则p1 p2(填“大于”、“小于”或“等于”)；
（3）要使瓶子倒放时对海绵的压强与正放时相同，需要从瓶子中倒出 毫升水。
【答案】（1）受力面积（2）等于（3）480
【解析】【分析】（1）根据图片确定哪个因素不同即可；
（2）根据液体压强公式p=ρ水gh比较水对瓶底和瓶盖的压强；
（3）根据压强相等，结合压强公式列出方程计算即可。
【解答】（1）根据图片可知，瓶子的重力相等，即对海绵的压力相等，瓶盖和瓶底的面积不同，即受力面积不同，因此本实验可得出：压力的作用效果与受力面积有关。
（2）根据图片可知，瓶子正放和倒放时水的深度h相等，根据液体压强公式p=ρ水gh可知，水对瓶底的压强和瓶盖的压强相等，即p1=p2。
（3）因为瓶子正放和倒放时的压强相等，
因此p1=p2；；
； ； ； ； ； 解得：V倒=480mL。
10．（2022·婺城模拟）如图是用注射器估测大气压值的实验。
（1）实验中，分析研究的对象是大气对活塞的压力。当活塞相对于针筒开始滑动时，可以近似看成研究对象在水平方向所受拉力F与所受的大气压力是一对 （选填“平衡力”或“相互作用力”）；
（2）在测量大气压的实验中，为消除活塞与针筒间的摩擦力对实验的影响，某同学采用了图示装置，将注射器筒固定在水平桌面上，把活塞推至注射器筒底端，用橡皮帽封住注射器的小孔，活塞通过水平细线与烧杯相连，向质量为100g的烧杯中缓慢加水，当活塞刚开始向左滑动时，测得烧杯中水的质量为880g；然后向外缓慢抽水，当活塞刚开始向右滑动时，测得烧杯中水的质量为460g，活塞面积为7×10﹣5m2，g＝10N/kg轮轴间的摩擦和细线重不计，则所测大气压的值为 。
【答案】（1）平衡力（2）1.1×105Pa
【解析】【分析】（1）当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，处于平衡状态，受到平衡力。
（2）根据二力平衡的知识分别列出两个平衡式，联立计算出活塞和针筒之间的摩擦力和大气压力，最后根据压强公式计算出大气压强即可。
【解答】（1）当活塞相对于针筒开始滑动时，可以近似看作活塞做匀速直线运动，处于平衡状态，则研究对象在水平方向所受拉力F与所受的大气压力是一对平衡力；
（2）当活塞水平向做匀速运动时，活塞受到向右的大气压力和摩擦力，向左的拉力，
根据二力平衡的知识得到：（0.1kg+0.88kg）×10N/kg=F +f ①；
当活塞水平向右匀速运动时，活塞受到向右的大气压力，向左的拉力和摩擦力，
根据二力平衡的知识得到：（0.1kg+0.46kg）×10N/kg+f =F ②；
①②联立解得：F=7.7N，f=2.2N。
则大气压强为：。
11.（2020八上·镇海期中）如图，高压锅是家庭厨房中常见的炊具，利用它可将食物加热到100℃以上，它省时高效，深受消费者欢迎。
（1）小明测得家中高压锅出气孔的横截面积S为12mm2，压在出气孔上的安全阀的质量为72g，计算安全阀自重对出气孔处气体所产生的压强。
（2）当高压锅内气压增大到某一值时，锅内气体就能自动顶开安全阀放气。在外界为标准大气压的环境下，该高压锅内的气体能达到的最大压强是多少？
（3）对照右图所示水的沸点与气压的关系图线，利用这种高压锅烧煮食物时可以到达的最高温度大约是多少？（大气压值取1.0×105Pa）
【答案】（1）安全阀自重对出气孔处气体所产生的压强：
；
（2）当限压阀刚好被顶开时，大气压强和自重产生的压强之和等于锅内气体的压强，即p内=p自重+p大气=1×105Pa+6×104Pa=1.6×105Pa；
（3）根据右图可知，当锅内气压为1.6×105Pa时，锅内的最高温度为115℃。
【解析】（1）根据公式计算限压阀的自重对气孔处的压强；
（2）根据二力平衡的知识计算高压锅内的最大压强；
（3）根据计算出的最大压强，利用右图确定锅内的最高温度。
12．（2021·乐清模拟）某校STEM小组设计制作了如图甲所示的装置，将一个量程为0~0.6A的电流表改装成“气压表”连接在电路中，闭合开关前，将注射器活塞推至底端排尽空气，并用橡皮帽将注射孔密封住；闭合开关，在不拉动活塞的情况下，调节装置，使电流表的示数为0.6安；向左拉弹簧，当活塞移动瞬间，可直接在“气压表”上读出大气压的值。
（1）图甲中，用力向左拉动注射器的活塞，“气压表”(电流表)的读数将 。(选填“变大”、“不变”或“变小”)（2）已知电源电压恒定为9伏，电阻R0的阻值为5欧，电阻丝R是长为11厘米，阻值为55欧的均匀电阻丝，所用弹簀的伸长量(△L)跟所受拉力(F) 的关系如图乙所示，注射器活塞的横截面积为1厘米2。理论上外界气压为1标准大气压(1×105帕)时应标在电流表的什么示数上？
（3）请对STEM小组的设计装置进行评价。(优缺点各写一点)
【答案】（1）变小
（2）理论上外界气压为 1 标准大气压（1×105 帕）时应标在电流表的 0.3 安位置上
（3）优点：可直接在电流表上标出测得的大气压的值，读数更方便；
缺点：没有考虑活塞与筒壁间的摩擦。
【解析】（1）首先根据滑片的移动方向确定变阻器的阻值变化，再根据R总=R0+R确定总电阻的变化，最后根据欧姆定律分析电流表的示数变化即可；
（2）在不拉动活塞的情况下，电流表的示数为0.6A，根据计算出此时电路的总电阻。当拉动活塞时，首先根据F=pS计算出弹簧受到的拉力，再根据乙图确定弹簧伸长的长度，接下来根据“弹簧的伸长与受到的拉力成正比”计算出变阻器增大的电阻△R变，再用原来的总电阻与它相加计算出此时的总电阻R总'，最后根据计算出此时的电路电流即可。
（3）根据该装置的使用过程分析它的优点和缺点。
【解答】（1）图甲中，用力向左拉动注射器的活塞时，变阻器的阻值增大，根据R总=R0+R可知，总电阻变大，那么通过“气压表”的读数将变小。
（2）在不拉动活塞的情况下，电流表的示数为0.6A，
此时的总电阻.
当拉动活塞时，弹簧受到的拉力F=pS=105Pa×10-4m2=10N；
根据图乙可知，此时弹簧伸长3cm，
那么变阻器的阻值增大：；
此时的总电阻：R总'=15Ω+15Ω=30Ω。
此时电流表的示数为：。
（3）对STEM小组的设计装置进行评价：优点：可直接在电流表上标出测得的大气压的值，读数更方便；缺点：没有考虑活塞与筒壁间的摩擦。
13．（2021·温岭模拟）图甲为一款常用的挂架，两端用两个相同的真空吸盘（内部被压扁后的结构如图丙）。已知吸盘被压扁后的横截面积是40cm2，弧面面积50cm2，用力挤压吸盘，挂架便可以固定在瓷砖上。
（1）挂钩上挂上一定质量的物体，而挂架不会下滑的原因是 。
（2）AC长1米，挂钩B距A点0.2米，当大气压为1.0×105帕时，任意一个吸盘能承受的最大物重和受到压力的关系如图丁所示，在挂钩B上最多能挂多重的物体？（挂架厚度、自重不计）
（3）下列做法中可以增大挂架承重能力的是 。
A．墙壁越粗糙越好 B．减小吸盘内外的压强差
C．将物体尽量挂在中间 D．选择横截面积更大的吸盘
【答案】（1）受到摩擦力的作用
（2）解：F=pS=1.0×105Pa×0.004m2=400N
由图乙可知，当F=400N时，f=240N
FA最大时FA=f=240N
FA×LAC=FB×LBC
240N×1m=FB×0.8m
FB=300N
G=FB=300N
（3）C；D
【解析】（1）挂架在竖直墙壁上保持静止状态，它受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力相互平衡。
（2）首先根据F=pS计算出吸盘受到的大气压力，再根据图丁确定此时A吸盘受到的摩擦力。将C点看作支点，A处的摩擦力看作阻力，B处物体的拉力看作动力，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2l2计算出此时B处产生拉力，最后根据二力平衡G=FB计算物体的重力；
（3）根据杠杆的平衡条件和压强公式分析增大挂架承重能力的措施。
【解答】（1）挂钩上挂上一定质量的物体，而挂架不会下滑的原因是受到摩擦力的作用 。
（2）吸盘A受到的大气压力：F=pS=1.0×105Pa×0.004m2=400N；
由图乙可知，当F=400N时，吸盘摩擦力f=240N；
此时A处产生的拉力FA最大时，FA=f=240N；
根据杠杆的平衡条件得到：FA×LAC=FB×LBC ；
240N×1m=FB×（1m-0.2m）；解得：FB=300N；
则B处所挂物体的最大重力：G=FB=300N。
（3）A.吸盘与墙壁之间的摩擦为静摩擦力，它的大小与接触面的粗糙程度无关，故A错误；
B.减小吸盘内外的压强差，那么吸盘受到的压强减小，受到摩擦力减小，会使承重能力减小，故B错误；
C.将物体挂在中间时，物体重力产生拉力的力臂变小，根据杠杆的平衡条件可知，此时所挂物体的重力可以增大，故C正确；
D.根据F=pS可知，吸盘的横截面积越大，它受到的大气压力越大，吸盘受到的摩擦力越大，挂架的承重能力越大，故D正确。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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专题07 压力和压强
考点精讲一、压力
1．垂直作用在两个物体接触表面的作用力叫压力。压力的方向垂直于受力面且指向受力面；压力的作用点在受力面上。
2．压力的大小：压力并不是重力，压力并不都是由重力引起的，通常把物体放在桌面上时，如果物体不受其他力作用，则压力F＝物体的重力G。
3．固体可以大小不变、方向不变地传递压力。
典例1：科学中常用数学方法来表示某些量的关系。下列图像中能用阴影面积表示相应的量是（ ）
A.压强 B.压力
C.功率 D.时间
变式1：如图所示,几个完全相同的条形磁体叠放在水平桌面上,关于比较甲、乙两图中桌面受到的大小,下列说法（ ）
A.甲图中桌面受到的压力比乙图大 B.乙图中桌面受到的压力比甲图大
C.两图中桌面受到的压力相等 D.无法确定
变式2：如图所示三个容器，若都装入相同质量的酒精，则酒精对容器底部的压力（ ）
A.一样大 B.A最大 C.B最大 D.C最大
变式3：某科学兴趣小组在探究“压力和物体重力之间大小关系”时，小科同学提出的猜想是：“压力的大小等于重力．”科学兴趣小组做了相关的实验．
步骤1：选用材料相同、表面粗糙程度相同、重力不同的3个物体，用弹簧测力计测出三个物体的重力；
步骤2：把3个物体依次放在水平受力面上，用专用的仪器测出3次压力大小，实验数据见表1．
表2在18°角斜面上所测数据
序号 重力/N 压力/N
4 5 4.75
5 10 9.5
6 15 14.25
表3在25°角斜面上所测数据
序号 重力/N 压力/N
7 5 4.5
8 10 9.0
9 15 13.5
步骤3：改变受力面鱼水平面的倾角，用步骤2的方法，依次测出与水平面成18°角和25°角的压力大小，实验数据见表2和表3．
表1在水平面上所测数据
序号 重力/N 压力/N
1 5 5
2 10 10
3 15 15
请回答：
（1）比较序号________的数据可得：当同一物体静止在同一受力面上时，受力面与水平方向夹角越大，物体产生的压力越小；小科同学的猜想是________的．（选填“合理”或“不合理”）
（2）进一步分析压力和物体重力之间的大小关系：先分析同表中的关系，再比较不同表之间的关系，综合可得出结论：________．
考点精讲二、压强
1．研究影响压力作用效果因素的实验得出的结论：压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关。当受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显；当压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。本实验研究问题的对照实验中，采用了控制变量法。
2．物体单位面积受到的压力叫压强。压强是表示压力作用效果的物理量。
3．公式：p＝F/S。压强单位：帕斯卡(Pa)，1Pa＝1N/m2。一张对折的报纸平铺在桌面上时，对桌面的压强约1Pa。1Pa的科学意义：表示物体每平方米的受力面积受到的压力是1N。
4．放在桌子上的直柱体(如：圆柱体、正方体、长方体等)对桌面的压强p＝ρgh。
5．增大/减小压强的方法：
①减小压强
②增大压强
【注意】
1．使用压强公式计算压强时，关键是找出压力F(一般F＝G＝mg)和受力面积S。受力面积要注意是指两物体间的实际接触部分。此公式适用于固、液、气体的压强的计算。务必注意面积单位换算：1cm2＝10－4m2。
2．一盛有液体的容器放在水平桌面上对桌面的压力和压强问题属于固体的压力和压强问题。解题时，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p＝F/S)。
典例1：一根均匀的长方体细长直棒重1.5牛，下底面积为20厘米2，将它放在水平桌面上，并有1/4的长度露出桌面外，如图所示。
（1）直棒对桌面的压强为________帕。
（2）在棒的右端至少应施加________牛的竖直向下的力，才能让它的左端离开桌面。
变式1：如图所示，放在水平地面上的立方体、长方体和圆柱体都是由铁制成的实心物体，其高度从左到右逐步增大，对地面的压强分别为p1、p2 和 p3，则下列关系正确的是( )
A．p1＝p2＝p3 B．p1＜p2＜p3
C．p1＞p2＞p3 D．缺少条件，无法判断
变式2：两块规格都是“5cm×10cm×20cm”的同样长方体钢材a和b，若a对b的压强和压力分别用pa和Fa表示，互相垂直地叠放在水平桌面上(如图所示)。b对桌面的压强和压力分别用pb和Fb表示。则( )
pa=pb；Fa=Fb B.pa=pb；Fa=Fb/2 C.pa=pb/2；Fa=Fb/2 D.pa=2pb；Fa=Fb/2
变式3：（2020·杭州）如图甲、乙所示，水平桌面上有两个高为30cm的柱形容器，现将两个完全相同的圆柱形金属块(重120N、高20cm底面积100cm2)分别置于柱形容器底部。其中，乙图的金属块与容器底部之间用少量蜡密封(不计蜡的质量)。取g=10N/kg
（1）计算甲图中金属块对容器底部的压强
（2）乙图中，向容器内加水至液面高度为10cm，求金属块对容器底部的压力。(取大气压强p=1.0×105Pa)
（3）若向甲图中容器内加水，画出从开始加水至容器装满水的过程中金属块对容器底部压力F随容器中液面高度h变化的图像(需标注相应的数据)。
考点精讲三、液体压强
1．液体由于受到重力作用，对支持它的容器底部有压强；液体具有流动性，对容器侧壁有压强。
2．液体压强的特点：液体对容器的底部和侧壁会产生压强，液体内部朝各个方向都有压强；液体压强随着深度增加而增大；在同一深度，液体向各个方向的压强相等；液体的压强还与液体的密度有关，液体密度越大，压强越大。
3．液体压强的公式：p＝ρgh。从公式中可以看出：液体的压强只与液体的密度和深度有关，而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。著名的帕斯卡裂桶实验充分说明这一点。
典例1：现有一根两端开口的直玻璃管,将其橡皮膜外表面在以下不同情境中的形状变化
（1）向管内缓缓注水,观察到橡皮膜向外凸。随着加入的水量增多橡皮膜向外凸的程度会________(选填“变大”“变小”或“不变”)
（2）将注人水后的玻璃管放入装有水的水槽中,慢慢向下移动到如图所示的位置,橡皮膜向外凸的程度会________(选填“变大”“变小”或“不变”)
（3）当玻璃管移动到管内液面和水槽液面恰好相平时,橡皮膜的形状是________(选填“凸面”“凹面”或“平面”),试说明理由。________
变式1：将纸餐盘、纸杯和吸管按照如图方式粘合在一起即成“纸杯船”。
（1）往纸杯里倒些水，水从吸管喷出时，纸杯船就会前进，说明________。
（2）杯内装水越多，吸管喷水越远，因为________。
变式2：在探究“影响液体内部压强大小的因素”的实验中：
(1)实验中液体压强的大小变化是通过比较U形管两侧液面_______的变化，将探头放进盛水的容器中，探头的橡皮膜受到水的压强后会_______(选填“内凹”或“外凸”)。
(2)通过比较C、D两个图，可得到结论：同一种液体的压强随_______的增加而增大。
(3)通过比较D、E两个图，可得到结论：在深度相同时，液体的_______越大，压强越大。
(4)通过比较A、B、C三个图，可得到结论：____________________________。
变式3：（2020·金华·丽水）在游泳时，小金发现越往深水区走，越感到胸闷，由此猜想液体内部压强可能与液体的深度有关。于是用液体压强计对此进行了探究。
步骤一：将金属盒放入水中深度5厘米处，观察现象；
步骤二：将金属盒放入水中深度15厘米处时，发现金属盒的位置不动，但Ｕ形管两侧的液面高度差逐渐减小；
步骤三：调整好器材后，重新实验。在深度5厘米处观察到现象如图(甲)A所示，在深度15厘米处观察到现象如图(甲)B所示。
得出结论：同种液体内部压强随着深度的增加而增大。
请完成下列问题：
（1）该实验过程用到的科学方法有 (填字母)；
A.转换法 B.控制变量法 C.类比法
（2）步骤二中金属盒在水里的位置不动，但U形管两侧的液面高度差逐渐减小的原因是________；
（3）小金反思：只进行两次实验就得出结论，结论是不可靠的，还需改变深度、更换液体进行多次实验，其目的是________ ；
（4）对液体内部压强大小与深度关系的进一步思考。图(乙)为一圆柱形容器，容器内装有密度为ρ的液体，a点在深度为h处的水平横截面上，横截面上方的液柱对横截面产生的压力大小等于该液柱的重力。根据压强公式p= ，推导出a点所在横截面受到的液体压强pa与深度h之间的关系式是pa=________。
考点精讲四、大气压强
1．大气对处于其中的物体产生的压强叫大气压强，简称大气压。产生原因：气体受到重力作用，且有流动性，故会向各个方向对处于其中的物体产生压强。
2．著名的证明大气压存在的实验是马德堡半球实验。其他证明大气压存在的现象：吸盘挂衣钩能紧贴在墙上、利用吸管吸饮料等。
3．大气压的测量
伽利略首先用长玻璃管内的水柱测出了大气压的数值约为10m的水柱高，托里拆利改进后利用水银柱准确测出大气压值为760mm水银柱高。常用气压计种类：水银气压计、空盒气压计。
海平面附近的大气压，其数值接近于1.01×105Pa，人们通常把这个大气压称为标准大气压，与水银柱高的换算如下：p＝ρgh＝13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m＝1.01×105Pa。
4．大气压的应用与拓展
(1)大气压的应用实例：活塞式抽水机抽水、离心式水泵抽水、吸管吸饮料、注射器吸药液、滴管吸取液体药品等。
(2)液体的沸点随气压减小而降低，随气压增大而升高。高原上气压低，水的沸点低，烧饭时用高压锅可以提高水的沸点。
(3)大气压随高度的增加而减小；大气压受天气和气候的影响，一般晴天气压比阴雨天高，冬天气压比夏天高。
典例1：在测定大气压的实验中，因缺少大量程的弹簧测力计，小明设计并进行了如下的实验。
①将蘸水的塑料挂钩吸盘按压在光
滑水平的玻璃板上，挤出塑料吸盘内的空气，测出吸盘的直径 d；
②将装有适量细砂的小桶轻轻地挂在吸盘的塑料挂钩上；
③用小勺轻轻地向小桶内加沙，直到塑料吸盘刚好脱离玻璃板， 用天平测出这时小桶和沙质量为 m。
请完成下列问题：
吸盘脱离玻璃板时，若不计塑料挂钩的质量，空气对塑料吸盘的压力大小是________，测得数值的表达式是：p=________（用上述物理量的符号表示，写出最终的化简结果）。实验中所测的大气压数值偏小，可能的原因是（写出一条即可）________
变式1：（2021·绍兴）用真空采血管抽血时,将采血针一端刺人体静脉后,另采血针一端插人真空采血管的胶塞,血液便会自动流入采血管。血液能够流进真空采血管的动力来自（ ）
A．大气压 B．人体内血压 C．护士的拉力 D．血液自身重力
变式2：（2021·越城模拟）气体产生的压强(气压)大小与哪些因素有关？某科学兴趣小组同学了解到如下信息：
①篮球充气越多，越不易被压扁；
②自行车轮胎在烈日下暴晒易爆胎；
③密封在针筒内的空气只能被压缩在一定体积范围内。
由此，他们猜想气压大小可能与气体的质量、温度及体积有关。
（1）信息 (填序号)可作为“气压大小可能与气体质量有关”的猜想依据。
（2）小组同学对“气压大小与温度的关系”进行了探究，步骤如下：
步骤一：取1m长的一端封闭的细玻璃管，在室温(20℃)下用水银密封一段空气柱，将其竖直固定，并标出水银柱下表面的位置(如图a)；
步骤二：将空气柱浸人50℃的水中，水银柱上升至图b位置后静止；
步骤三：往玻璃管内注人水银，直到水银柱下表面回到标记处为止，如图c；
步骤四：将空气柱浸人80℃的水中，重复实验。
①本实验用 反映空气柱气压的大小；
②步骤三的目的是 ；
③比较a、c，同学们得出了气压大小与温度的关系。但细心的小明发现，上述实验还能得出气压大小与气体体积的关系，请写出小明的判断依据及相应结论： 。
变式3：为了探究大气压随高度的变化规律，小明在一次登山过程中利用如图甲所示的实验装置测出不同高度下的大气压，并在坐标纸上描出大气压强p与对应海拔高度h的六个点，如图乙所示.
（1）测量前，小明把注射器的活塞推至针筒底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔，其目的是________.
（2）分析图象时，小明发现1km高度处的测量数据可能有误，重新正确实验后，测得弹簧测力计示数为4.5N，2mL注射器的全部刻度的总长度为4cm，则实际大气压约为________Pa.
小明第一次实验出错的原因不可能是________.（选填“活塞和针筒的摩擦太大”或“橡皮帽的密封性不好”）
（3）修正数据后，可看出大气压随高度变化的数量关系大致为：在2km高度内，高度每升高100m，大气压降低________PA.
（4）根据这一规律，小明认为可将图甲中的弹簧测力计改装成一个高度测量仪.那么弹簧测力计4.2N刻度线处应标刻的海拔高度为________km.
考点精讲五、流体压强与流速的关系
物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。在气体和液体中，流速越大的位置，压强越小。
流体压强与流速关系的应用：乘客候车要站在安全线外；飞机机翼做成流线型，上表面空气流动的速度比下表面快，因而上表面压强小，下表面压强大，在机翼上下表面就存在着压强差，从而获得向上的升力等。
典例1：（2021·江北模拟）如图是小科同学设计的测风速的装置，图中探头、金属杆和滑动变阻器的滑片 P 相连，可上下移动。现要求：当风吹过探头时，滑动变阻器的滑片 P 向上移动，且风速增大时电压表的示数增大。以下四个图中符合要求的是（ ）
A． B．
C． D．
变式1：下列现象不能用流体压强与流速的关系来解释的是( )
A．图甲所示向两张纸中间吹气，纸张向中间靠拢
B．图乙所示装有液体的玻璃管，底部和侧壁的橡皮膜往外凸起
C．图丙所示地铁站台边，人必须站在黄线以外的区域候车
D．图丁所示飞机升力的产生原因
变式2：图甲是清代的救火工具“水龙”。使用时，启动横木带动活塞向下压，水箱中的水从输水管中喷出，水柱可高达10米。用汽水瓶和吸管模拟“水龙”的工作原理，往瓶中吹气，瓶中的水就从吸管中喷出，如图乙。
（1）水能灭火的原理是________。
（2）往瓶中吹气，水能从吸管喷出的原因是________。
变式3：如图所示，甲、乙容器中分别盛有水和酒精，当在A处沿水平方向快速吹气时，会发现B、C管中的液体高度上升，设B管内水柱产生的压强为p水，C管内酒精产生的压强为p酒精，则p水________p酒精(选填“＞”“＝”或“＜”)，B、C管中的液体上升的原因是________。
1.双脚站立在水平地面上的一位初中学生,对地面的压强大约为（ ）
A.1250帕 B.2500帕 C.5000帕 D.12500帕
2．（2021·嘉兴）如图所示，潜水员正潜没在海水中，他携带的气瓶可以对身上的背心进行充气或放气，以改变背心的体积大小来实现浮沉。下列对潜水员分析正确的是（ ）
A．向海底下潜过程中，受到海水的压强变大 B．海水中水平游动时，受到海水的压强变小
C．对背心进行放气后，受到海水的浮力变大 D．对背心进行充气后，受到海水的浮力变小
3.小柯设计了一个“不用绳子扎口的气球”，如图所示，先将气球放入玻璃瓶中，再将气球口紧套在玻璃瓶口，从抽气口抽气，观察到气球变大，停止抽气后，马上用橡皮套封住抽气口，此时气球不用绳子扎，也能保持膨胀状态。假设抽气前后气球内的气压分别是p1、p2，瓶内的气压分别是p3、p4。下列关系正确的是( )
A．p1＜p2 B．p1＝p2 C．p3＜p4 D．p3＝p4
4．（2021九上·西湖月考）如图，台秤的托盘上一个装有水的烧杯，一个不吸水的木块下面用细线悬挂一个实心铁球，木块仍浮在水面上。下列各种说法中正确的是（ ）
A．木块的重力等于木块所受的浮力 B．铁球的重力一定大于木块的重力
C．剪断细线前后，台秤示数不变 D．剪断细线前后，容器底部所受水的压强不变
5.如图，质量分布均匀的长方体重物 A、B，密度分别为ρA和ρB，底面积分别为SA和SB，且 SA＞SB，将它们放在水平面上，它们对地面的压强相等。现水平割去上半部分（如图中虚线所示），剩余部分对地面的压强分别为 PA和PB，对地面的压力分别为FA和FB，下列物理量大小比较的关系正确是（ ）
A.FA＜FB B.PA＞PB C.ρA＞ρB D.切割前后 A，B 对地面的压强均不变
6.（2020八上·镇海期中）质地均匀的长方体重10N，如图甲放在桌面上，它与桌面的接触面积为0.01m2则它对桌面的压强p1为________Pa；用水平力F1向右缓慢推动物体，使其一小部分露出桌面。在推动物体的过程中，物体对桌面的压力________（选填“变小、不变”或“变大”。下同）。物体对桌面的压强________：如图乙，竖直切除该物体右边的阴影部分，剩余部分对桌面的压强p2________p1（选填“＞”、“＝”或“＜”）。
7.（2020·杭州模拟）如图所示，水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙、丙三个平底容器，分别装有深度相同、质量相等的不同液体。则液体的密度ρ甲，ρ乙，ρ丙的大小关系为________；容器对桌面的压强p甲，p乙，p丙大小关系为________。当从三个容器均倒入相同体积的液体后（未溢出），液体对容器底的压力F甲，F乙，F丙大小关系为________。
8.（2020·杭州模拟）工人常用圆形低压吸盘搬运玻璃。图中E为一圆形吸盘，其直径为0.2m，ABCD为一正方形平板玻璃，边长1m，质量为15.7kg，则该玻璃板的重力为________N。若吸盘能将该平板玻璃水平吸住并悬空，则吸盘内的气压至少应比外界大气压小________Pa。（g=10N/kg，π=3.14）
9．（2022·丽水）为研究“影响压力作用效果的因素”，小科在家中用质量可忽略的塑料瓶和海绵进行实验：测得瓶底面积为35厘米2，瓶盖面积为7厘米，并将瓶子装满600毫升水，依次正放和倒放于海绵上（如图）。
（1）本实验可初步得出：压力的作用效果与 有关；
（2）正放时水对瓶底的压强为p1，倒放时水对瓶盖的压强为p2。则p1 p2(填“大于”、“小于”或“等于”)；
（3）要使瓶子倒放时对海绵的压强与正放时相同，需要从瓶子中倒出 毫升水。
10．（2022·婺城模拟）如图是用注射器估测大气压值的实验。
（1）实验中，分析研究的对象是大气对活塞的压力。当活塞相对于针筒开始滑动时，可以近似看成研究对象在水平方向所受拉力F与所受的大气压力是一对 （选填“平衡力”或“相互作用力”）；
（2）在测量大气压的实验中，为消除活塞与针筒间的摩擦力对实验的影响，某同学采用了图示装置，将注射器筒固定在水平桌面上，把活塞推至注射器筒底端，用橡皮帽封住注射器的小孔，活塞通过水平细线与烧杯相连，向质量为100g的烧杯中缓慢加水，当活塞刚开始向左滑动时，测得烧杯中水的质量为880g；然后向外缓慢抽水，当活塞刚开始向右滑动时，测得烧杯中水的质量为460g，活塞面积为7×10﹣5m2，g＝10N/kg轮轴间的摩擦和细线重不计，则所测大气压的值为 。
11.（2020八上·镇海期中）如图，高压锅是家庭厨房中常见的炊具，利用它可将食物加热到100℃以上，它省时高效，深受消费者欢迎。
（1）小明测得家中高压锅出气孔的横截面积S为12mm2，压在出气孔上的安全阀的质量为72g，计算安全阀自重对出气孔处气体所产生的压强。
（2）当高压锅内气压增大到某一值时，锅内气体就能自动顶开安全阀放气。在外界为标准大气压的环境下，该高压锅内的气体能达到的最大压强是多少？
（3）对照右图所示水的沸点与气压的关系图线，利用这种高压锅烧煮食物时可以到达的最高温度大约是多少？（大气压值取1.0×105Pa）
12．（2021·乐清模拟）某校STEM小组设计制作了如图甲所示的装置，将一个量程为0~0.6A的电流表改装成“气压表”连接在电路中，闭合开关前，将注射器活塞推至底端排尽空气，并用橡皮帽将注射孔密封住；闭合开关，在不拉动活塞的情况下，调节装置，使电流表的示数为0.6安；向左拉弹簧，当活塞移动瞬间，可直接在“气压表”上读出大气压的值。
（1）图甲中，用力向左拉动注射器的活塞，“气压表”(电流表)的读数将 。(选填“变大”、“不变”或“变小”)（2）已知电源电压恒定为9伏，电阻R0的阻值为5欧，电阻丝R是长为11厘米，阻值为55欧的均匀电阻丝，所用弹簀的伸长量(△L)跟所受拉力(F) 的关系如图乙所示，注射器活塞的横截面积为1厘米2。理论上外界气压为1标准大气压(1×105帕)时应标在电流表的什么示数上？
（3）请对STEM小组的设计装置进行评价。(优缺点各写一点)
13．（2021·温岭模拟）图甲为一款常用的挂架，两端用两个相同的真空吸盘（内部被压扁后的结构如图丙）。已知吸盘被压扁后的横截面积是40cm2，弧面面积50cm2，用力挤压吸盘，挂架便可以固定在瓷砖上。
（1）挂钩上挂上一定质量的物体，而挂架不会下滑的原因是 。
（2）AC长1米，挂钩B距A点0.2米，当大气压为1.0×105帕时，任意一个吸盘能承受的最大物重和受到压力的关系如图丁所示，在挂钩B上最多能挂多重的物体？（挂架厚度、自重不计）
（3）下列做法中可以增大挂架承重能力的是 。
A．墙壁越粗糙越好 B．减小吸盘内外的压强差
C．将物体尽量挂在中间 D．选择横截面积更大的吸盘
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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