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08液体压强 大气压强
【课程标准】
通过实验认识大气压强,知道大气压强的变化及其对生活的影响。
②知道液体内部存在压强,了解影响液体压强大小的素。
③通过实验认识阿基米德原理和浮沉条件,并解释生产生活中的有关现象。
④了解流体压强与流速的定性关系,并简单解释有关的现象。
【思维导图】
(
知识
●
逐点夯实
……
必备知识
系统梳理
基础
重落实
……
复习自修
)
一、液体压强
(1)液体压强
产生的原因 液体受重力作用,具有流动性
探究影响液体内部压强大小的因素 探究方法:由于液体压强的大小与多个因素有关,故在探究时采用控制变量法;实验中液体压强的大小是通过U形管两边的高度差来反映,这种研究问题的方法为转换法
实验结论:①水和其他液体内部向各个方向都存在着压强,液体对容器底部和侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强; ②在同种液体同一深度中,液体向各个方向的压强都相等; ③液体的压强随深度的增加而增大; ④不同液体的压强与液体的密度有关,在同一深度处,液体密度越大压强也越大。
计算 公式 p=ρgh,其中ρ表示液体的密度、h表示液体的深度 因此,液体压强只与液体密度和液体深度有关,而与液体的重力、容器的底面积、容器形状均无关.该公式也适用于特殊固体压强(如密度均匀的圆柱体、正方体、长方体等)。
①液体由于受到重力,因而对容器底部有压强;液体由于具有流动性,因而在液体内部向各个方向都有压强。
②由公式可知,液体的压强只跟液体的密度ρ 和液体深度h有关,而与液体的重力、容器的形状、底面积大小等因素无直接关系;
③计算液体的压力、压强,一般先用p=ρgh计算压强,再用F=pS计算压力。
④静止液体的内部压强跟液体的密度、液体的深度有关,而跟液体的质量、体积以及容器的形状、底面积大小无关。⑤液体对容器底的压力F与液体的重力G的关系。
(2)测量液体内部压强的仪器是压强计,它的工作原理是:当按住橡皮膜时,U形管两边液面出现高度差,两边高度差表示出压强的大小。
连通器
连通器:上端开口,下部相连通的容器。
1、原理:连通器里装同一种液体且液体不流动时,各容器的液面保持相平(如图所示)。
2、连通器的应用:茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等都是根据连通器的原理来工作的。
大气压强
定义 大气对浸在它里面的物体产生的压强叫做大气压强,简称大气压,一般用p0表示
产生的原因 ①空气受重力的作用 ②气体具有流动性
实验 最早验证大气压存在的实验是马德堡实验
最早测量大气压强值的实验是托里拆利实验
特点 ①空气内部向各个方向都有压强 ②气压随高度的增大而减小,晴天大气压比阴天高,冬天的气压比夏天的气压高
测量 工具 气压计
应用 吸饮料、输液、活塞式抽水机和离心式水泵等
大气压的测量——托里拆利实验
实验过程
实验原理 大气压支持管内水银柱不下落,大气压的数值等于这段水银柱在水银面处产生的压强
测量结果 1标准大气压 p0=760_mmHg=76cmHg=1.013×105Pa
实验 拓宽 (1)实验前玻璃管里注满水银的目的是:使玻璃管倒置在水银槽中时,水银上方为真空;若未注满或管中混有少量空气,测量结果会偏小(填“偏大”或“小偏”) (2)实验中将玻璃管上提下压(未离开水银面)或慢慢倾斜,管内外水银柱的高度不变.无论玻璃管粗细,管内外水银柱的高度差不变
①测量高度时要测量水银面到玻璃管中液面的垂直高度.
②大气压强存在的实例:覆杯实验、马德堡半球实验、挂衣钩吸在墙上、滴管中的液体不会滴落下来、饮料吸进口中等。
③标准大气压的值相当于760 mm高的水银柱产生的压强,即1.01×105 Pa。大气压的数值随海拔高度的增加而降低。测量大气压的工具为气压计。
④大气压与天气、气候的关系:冬天的气压比夏天高,晴天的气压比阴雨天高。
⑤气压和风:大气运动总是从气压高的地方流向气压低的地方。
⑥大气压的日常应用:吸尘器、抽水机、塑料吸钩等。
①大气层的气体与固体、液体一样也受重力的作用,且具有流动性,所以空气内部向各个方向都有压强。②大气压是变化的,但标准大气压是个定值,p0=1.01×105 Pa,是固定不变的,不要把大气压和标准大气压混淆。
流体压强与流速的关系
流体 物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体
关系 在液体或气体中,流速越大的位置,压强越小
应用 生活中应用 火车站台上的安全线、喷雾器、乒乓球的上旋与下旋、足球比赛中的香蕉球等
飞机 升力 当气流迎面吹来时,在相同时间内,机翼上方气流通过的路程比下方的长,速度比下方的大,气流对机翼下表面的压强比对上表面的压强大.因此在机翼的上下表面存在压强差,产生了向上升力,这就是飞机的升力
①某物体运动,而其周围的气体(或液体)不动,与该物体不动,其周围的气体(或液体)运动是等效的。
②生活中与流体压强相关问题的解答方法:首先要弄清哪部分流速快,哪部分流速慢;流速快处压强小,压力也小,流速慢处压强大,压力也大;物体受压力差作用而产生各种现象。
(
课堂
●
分类突破
……
精选考点
典例
研
析
技法重悟通
……
考点
演练
)
题型一液体压强的特点
[典例1]如图所示,将一圆柱体从水中匀速提起直至下表面刚好离开水面,此过程容器底受到水的压强p随时间t变化的图象大致如下列图中的( )
A.B.C. D.
【对点训练1】某同学利用如图所示装置探究“液体压强的特点”。下列对实验现象的分析不正确的是( )
A.只拔掉a、c的孔塞时,观察到两孔均有水流出,说明水向各个方向都有压强
B.只拔掉b、c的孔塞时,观察到两孔水的射程相同,说明同一深度,水的压强相等
C.只拔掉a、c的孔塞时,观察到c孔比a孔水的射程远,说明水的压强随深度增加而增大
D.只拔掉d的孔塞时,观察到有水流出,说明水对容器底有压强
题型二液体压强的大小
[典例2]如图,轻质薄片刚要脱落,则油的密度是( )
A. B. C. D.无法确定,因横截面积未知
【对点训练2】(2023春 辽阳期中)如图,一个底面积为80cm2,高为16cm,重为6N的水桶,把它放在1m2的水平桌面上,装入24N的水之后,测得水桶中水深为10cm(g=10N/kg),求:
(1)水对桶底的压力;
(2)桌面受到水桶的压强。
题型三 连通器
[典例3](2023 南召县模拟)三峡船闸是世界上最大的人造连通器,如图是轮船通过船闸的示意图,此时上游阀门A打开,下游阀门B关闭。下列说法正确的是( )
A.闸室和上游水道构成连通器,水对阀门A两侧的压力相等
B.闸室和上游水道构成连通器,水对阀门A右侧的压力大于左侧的压力
C.闸室和下游水道构成连通器,水对阀门B右侧的压力大于左侧压力
D.闸室和下游水道构成连通器,水对阀门B两侧的压力相等
【对点训练3】如图所示的装置中,两端开口的U形管装有一定量的水,将A管向右倾斜,稳定后A管中的水面与B管中的水面相比较会 (选填“高”“低”或“相平”),U形管最底部受到水的压强会 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
题型四 大气压强
[典例4](2023 乐山)以下情境与大气压强无关的是( )
A.覆在管口的纸片不掉落 B.用吸管吸饮料
C.连通器 D.塑料吸盘吸附在墙上
【对点训练4】用如图所示装置粗略测量大气压的值。把吸盘用力压在玻璃上排出吸盘内的空气,吸盘压在玻璃上的面积为4×10﹣4m2,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3.5kg。(g=10N/kg)
(1)大气对吸盘的压力是多大?
(2)求出此时大气压的测量值是多少?
题型五 大气压的测量
[典例5](2023春 海林市校级期中)如图是托里拆利实验的流程,关于托里拆利实验,说法正确的是( )
A.该实验可以把水银替换成水,其余器材不变,由此计算大气压强
B.向上移动玻璃管,水银柱的高度不变
C.实验中用的玻璃管越粗,水银柱高度越低
D.标准大气压指760mm水银柱的压力
【对点训练5】(2023春 青羊区校级期中)同学们在进行估测大气压实验时,首先读出注射器的最大刻度为V,用刻度尺量出全部刻度的长度为L;然后按照如图所示的过程,慢慢的拉注射器(甲图没有盖上橡皮帽、乙图在排尽空气后盖上了橡皮帽),刚好拉动活塞时,弹簧测力计的示数分别是F1和F2。则下列说法中正确的是( )
A.大气对针筒活塞的压力F=F1+F2
B.若在乙图中,针筒未排尽空气,会使得大气压强的测量值偏大
C.大气压强的测量值最接近
D.若大气压强测量为 ,则与真实值相比测量值偏小
题型六 大气压的变化及沸点与气压的关系
[典例6]【变式训练】
1.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,则下列关系正确的是( )
A.p1<p2 B.p1=p2 C.p3<p4 D.p3=p4
【对点训练6】某学校研究性学习小组查阅资料时得到地面附近的大气压随高度变化的关系图线如图所示。
(1)分析图线,说出大气压与高度的关系;
(2)某地的大气压为70kPa,利用图线判断该地的高度约为多少千米?
(3)你认为能否用题中所用方法测定珠穆朗玛峰的准确高度?说明理由。
题型七 流体压强与流速的关系
[典例7](2023春 历城区期末)如图所示是家用煤气灶灶头的示意图。使用煤气灶时,打开煤气阀门,拧动点火装置,煤气和空气在进口处混合流向燃烧头被点燃,而煤气不会从进口处向空气中泄露,以下四种情境与其原理不相同的是( )
A.鸟儿靠升力在空中滑翔
B.向两张纸中间吹气,纸张靠拢
C.电动车快速行驶时,伞面被向上吸
D.拔火罐被吸附在皮肤表面
【对点训练7】(2023春 闽侯县期末)“清风不识字,何必乱翻书”,描写的是书表面有风吹过,纸张向上飘起的情景,如图所示。纸张飘起是因为纸张上方的空气( )
A.流速慢,压强大 B.流速快,压强大
C.流速慢,压强小 D.流速快,压强小
(
课时
●
过关检测
……
关键能力
分层施练
素养重提升
……
课后练习
)
1.(2023春 阜平县期中)将瓶口扎紧橡皮膜的空塑料瓶竖直浸没在水中,两次放在水中时的位置相同,如图所示。关于橡皮膜的形变,下列判断正确的是( )
A.两次都向外凸,且形变程度相同
B.两次都向内凹,但乙图形变程度更大
C.甲图向内凹、乙图向外凸,且形变程度相同
D.甲图向外凸、乙图向内凹,但乙图形变程度更大
2.两只杯子分别盛有甲、乙两种液体,小刚利用微小压强计对它们进行以下操作,实验前出现图a情景,下列说法不正确的是( )
A.实验前出现图a情景,说明U形管左侧液面上方的气体压强大于当地环境大气压
B.实验前出现图a情景,为调节实验装置,可以取下软管,然后重新安装
C.压强计调节正常后,将探头分别放入甲、乙两液体中,若出现如图b、c情景,则说明ρ甲<ρ乙
D.ρ甲=ρ乙,压强计调节正常后,将探头分别放入两液体中,根据b、c情景可以探究液体内部压强与深度的关系
3.(2023春 抚松县期中)如图是一种嵌于厨房或卫生间地面的地漏及其结构示意图。如果地面有足够的水进入存水杯中,那么当水不再流动时,水面能达到的最高高度是( )
A.位置1 B.位置2 C.位置3 D.位置4
4.(2023春 武汉期末)小明利用玻璃瓶、细管和带颜色的水自制了一个简易气压计。下列说法正确的是( )
A.从管子上端吹入少量气体,可以使瓶内气体压强大于外界大气压强
B.将简易气压计从一楼移到六楼,会发现玻璃管内水柱下降
C.将气压计倾斜,细玻璃管内液柱长度不变
D.细玻璃管液柱变高,说明玻璃管外大气压升高
5.(2023春 泌阳县期中)下列几种航空器中,主要利用流体压强和流速的关系获得升力的是( )
A.无人机 B.民航客机
C.武装直升机 D.运载火箭
6.(2023春 天府新区期末)如图是一款清洁地面的扫地机器人,它工作时内部的电动风扇转动,使尘盒内部空气流速大,压强 ,灰尘在外部大气压作用下被“压”入尘盒;飘在空中的灰尘落向地面是因为受到 的作用。
7.(2023 罗山县二模)如图1是生活中常见的塑料瓶盖,瓶盖的竖条纹是为了 摩擦;如图2,往塑料瓶里倒适量热水并晃一晃,然后把热水倒出,迅速盖上瓶盖,一会儿瓶子变瘪了,证明了的存在 。
8.(2023春 禄劝县期中)著名的 实验证明了大气压强的存在并且是很大。活塞A、B的面积如图所示,如果在活塞A上施加10N的力,能在活塞B上产生 N举力。
9.(2023春 江津区期末)如图所示,A、B两个足够高的柱形容器放在同一水平面上,分别装有7cm和5cm深的水。A、B间用带阀门的细管连接,开始时阀门K关闭,此时B容器底部所受液体压强为 Pa;打开阀门K,待水不流动时,水对A、B两容器底的压强之比为 。
10.(2023春 太和区期中)如图为我国研制的新型深潜器,当它下潜至海面下500m时,海水的压强达 Pa,其外壳上的一个0.02m2玻璃观察窗要承受海水的压力为 N。(海水密度按1.0×103kg/m3计算,g取10N/kg)。
11.(2023春 绥中县期中)小明用如图甲所示的装置,探究影响液体内部压强的因素。
(1)甲图中的液体压强计 (选填“是”或“不是”)连通器。
(2)实验中液体压强是用U形管两侧液面 来表示的。
(3)探究深度对液体压强的影响过程中,应将橡皮膜先后放在 (选填“a、b”、“a、c”或“a、d”)两点。
(4)图中a点和d点的压强分别是pa和pd,则pa pd。(选填“<”、“=”或“>”)
(5)下列操作中,有可能让丙图中烧杯底部所受液体压强变小的是 C 。
A.向烧杯内加浓盐水
B.向烧杯中加入适量的水
C.倒掉一些盐水
(6)本实验用到的主要研究方法为 法和转换法。
12.(2023春 闽侯县期末)小健同学在物理老师指导下,在实验室中进行托里拆利实验。
(1)如图甲所示,先在一端封闭、长约1m的细玻璃管内灌满汞,然后将玻璃管倒插在汞液槽中,玻璃管内汞柱先下降一段就不再下降了,管内外汞柱而的高度差约76cm,是
支撑着汞柱不再下降。若将玻璃管倾斜到图甲中的虚线位置,管内外液面高度差将 ;若仅将汞液槽中的汞抽走一部分,使槽中汞液面下降2cm,则管内外汞柱面的高度差将 。
(2)如图乙,将这套装置放入足够大的密闭玻璃钟罩内,用抽气机逐渐抽出罩内的空气,将会看到管内外汞柱面的高度差 。
13.(2023春 临河区校级期中)如图所示,在质量为1kg的容器内装有5kg的水,容器底面积为100cm2,容器放在水平桌面上,桌面面积为0.9m2。(g取:10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)水对A点的压强;
(2)水对容器底的压力;
(3)容器对桌面的压强。
14.(2023春 临川区校级期中)用如图所示装置粗略测量大气压的值。把吸盘用力压在玻璃上排出吸盘内的空气,吸盘压在玻璃上的面积为4×10﹣4m2,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3.5kg。(g=10N/kg)
(1)大气对吸盘的压力是多大?
(2)求出此时大气压的测量值是多少?
15.(2019春 唐河县期中)假期中,小明从南阳乘坐飞机到上海旅行,查阅相关资料后,他对飞机上涉及的物理知识进行了分析与研究。
(1)飞机飞行时,机翼上方的空气流速 (选填“大于”、“等于”或“小于”)下方的空气流速,使机翼上下两表面产生压力差,为飞机提供升力,用到的物理原理是 。
(2)飞机在高空飞行时,机舱外气压很低,机舱内始终保持1.0×105Pa的气压,如图甲所示是大气压随高度变化的图象。当客机飞行在7km高度时,面积是200cm2的舷窗承受的内外压力差是多少?
(3)重为60t的飞机,静止在水平跑道上(图乙),若每个轮子的接地面积为200cm2(共6轮子),则飞机对跑道的压强为多少?(g=10N/kg)
1.在测量大气压强的实验中,为消除活塞与针筒间的摩擦力对实验的影响,某同学设计了如图所示装置。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。向烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得杯中水的质量为880g;然后向外缓慢抽水,当活塞刚开始向右滑动时,测得杯中水的质量为460g。烧杯质量为100g,活塞面积为7.7×10﹣5m2,g取10N/kg,轮轴间的摩擦和细线重不计。则所测大气压的值应为( )
A.1.2×105Pa B.1.1×105Pa C.1.0×105Pa D.0.9×105Pa
2.2012年4月14日及15日凌晨龙卷风袭击美国俄克拉何马、堪萨斯、内布拉斯加和爱荷华4州,造成大范围破坏,并在奥克拉何马州夺去5人性命,其中包括3名儿童。此外有数十人受伤。龙卷风的实质是高速旋转的气流,呈漏斗状,它能把地面上的物体或人畜“吸”起卷入空中(如图所示),龙卷风能“吸”起物体的主要原因是( )
A.龙卷风使物体受到重力变小
B.龙卷风内部的气体流速大,压强小
C.龙卷风增大了空气对物体的浮力
D.龙卷风内产生了强大的静电,将地面物体吸起
(多选)3.(2021 红花岗区校级自主招生)根据表格和图象,下列说法正确的是( )
液体种类 水银 酒精 盐水
液体密度ρ/(g/cm3) 13.6 0.8 1.03
A.甲液体的密度是1g/cm3
B.当深度相同时,甲、乙两液体的压强之比为3:2
C.当深度变为20cm时,乙液体的压强为2×105Pa
D.丙液体的压强与深度关系图象在甲乙之间,则丙可能是盐水
4.液体流动时会受到粘滞阻力,要使管道里的液体做匀速运动,必须在管道两端附加一个压强差Δp,现有一根长为L,半径为r的水平直圆管,单位时间内通过管道截面的液体体积称为流量Q,已知流量Q与L、r、Δp有关,还和液体的黏度η有关,η的单位是Pa s.已知Q=krαηβ()γ,其中k是一个没有单位的常数,根据等式两边单位应相同的原则,可推知上标α、β、γ的值分别为:α= ;β= ;γ= 。
5.众所周知,在通常情况下,质量不变的密封气体,当其压强变大时体积减小,反之,当气体压强减小时体积增大。有人尝试做这样一个实验;如图所示,甲、乙、丙三个相同的容器内盛有部分水并在竖直方向上依次放置。甲、丙两容器内的水通过细玻璃管相连,另外一根两端开口的细玻璃管的下端穿过甲容器底部插入乙容器水内,贴近甲容器水面有一个旋钮开关M,开关下方充满了水。乙、丙两容器内水面上方的气体通过细玻璃管相连。甲容器上方与大气相通;打开旋钮开关M,待重新平衡时,请推理出下列结论:
(1)乙容器中气体体积 ;(填“增大”、“不变”或“减小”)
(2)丙容器中气体体积 ;(填“增大”、“不变”或“减小”)
(3)甲容器中的液面 ;(填“上升”、“不变”或“下降”)
(4)乙容器中气体体积变化量 丙容器中气体体积变化量。
(填“大于”、“等于”或“小于”)
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08液体压强 大气压强
【课程标准】
通过实验认识大气压强,知道大气压强的变化及其对生活的影响。
②知道液体内部存在压强,了解影响液体压强大小的素。
③通过实验认识阿基米德原理和浮沉条件,并解释生产生活中的有关现象。
④了解流体压强与流速的定性关系,并简单解释有关的现象。
【思维导图】
(
知识
●
逐点夯实
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必备知识
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复习自修
)
一、液体压强
(1)液体压强
产生的原因 液体受重力作用,具有流动性
探究影响液体内部压强大小的因素 探究方法:由于液体压强的大小与多个因素有关,故在探究时采用控制变量法;实验中液体压强的大小是通过U形管两边的高度差来反映,这种研究问题的方法为转换法
实验结论:①水和其他液体内部向各个方向都存在着压强,液体对容器底部和侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强; ②在同种液体同一深度中,液体向各个方向的压强都相等; ③液体的压强随深度的增加而增大; ④不同液体的压强与液体的密度有关,在同一深度处,液体密度越大压强也越大。
计算 公式 p=ρgh,其中ρ表示液体的密度、h表示液体的深度 因此,液体压强只与液体密度和液体深度有关,而与液体的重力、容器的底面积、容器形状均无关.该公式也适用于特殊固体压强(如密度均匀的圆柱体、正方体、长方体等)。
①液体由于受到重力,因而对容器底部有压强;液体由于具有流动性,因而在液体内部向各个方向都有压强。
②由公式可知,液体的压强只跟液体的密度ρ 和液体深度h有关,而与液体的重力、容器的形状、底面积大小等因素无直接关系;
③计算液体的压力、压强,一般先用p=ρgh计算压强,再用F=pS计算压力。
④静止液体的内部压强跟液体的密度、液体的深度有关,而跟液体的质量、体积以及容器的形状、底面积大小无关。⑤液体对容器底的压力F与液体的重力G的关系。
(2)测量液体内部压强的仪器是压强计,它的工作原理是:当按住橡皮膜时,U形管两边液面出现高度差,两边高度差表示出压强的大小。
连通器
连通器:上端开口,下部相连通的容器。
1、原理:连通器里装同一种液体且液体不流动时,各容器的液面保持相平(如图所示)。
2、连通器的应用:茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等都是根据连通器的原理来工作的。
大气压强
定义 大气对浸在它里面的物体产生的压强叫做大气压强,简称大气压,一般用p0表示
产生的原因 ①空气受重力的作用 ②气体具有流动性
实验 最早验证大气压存在的实验是马德堡实验
最早测量大气压强值的实验是托里拆利实验
特点 ①空气内部向各个方向都有压强 ②气压随高度的增大而减小,晴天大气压比阴天高,冬天的气压比夏天的气压高
测量 工具 气压计
应用 吸饮料、输液、活塞式抽水机和离心式水泵等
大气压的测量——托里拆利实验
实验过程
实验原理 大气压支持管内水银柱不下落,大气压的数值等于这段水银柱在水银面处产生的压强
测量结果 1标准大气压 p0=760_mmHg=76cmHg=1.013×105Pa
实验 拓宽 (1)实验前玻璃管里注满水银的目的是:使玻璃管倒置在水银槽中时,水银上方为真空;若未注满或管中混有少量空气,测量结果会偏小(填“偏大”或“小偏”) (2)实验中将玻璃管上提下压(未离开水银面)或慢慢倾斜,管内外水银柱的高度不变.无论玻璃管粗细,管内外水银柱的高度差不变
①测量高度时要测量水银面到玻璃管中液面的垂直高度.
②大气压强存在的实例:覆杯实验、马德堡半球实验、挂衣钩吸在墙上、滴管中的液体不会滴落下来、饮料吸进口中等。
③标准大气压的值相当于760 mm高的水银柱产生的压强,即1.01×105 Pa。大气压的数值随海拔高度的增加而降低。测量大气压的工具为气压计。
④大气压与天气、气候的关系:冬天的气压比夏天高,晴天的气压比阴雨天高。
⑤气压和风:大气运动总是从气压高的地方流向气压低的地方。
⑥大气压的日常应用:吸尘器、抽水机、塑料吸钩等。
①大气层的气体与固体、液体一样也受重力的作用,且具有流动性,所以空气内部向各个方向都有压强。②大气压是变化的,但标准大气压是个定值,p0=1.01×105 Pa,是固定不变的,不要把大气压和标准大气压混淆。
流体压强与流速的关系
流体 物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体
关系 在液体或气体中,流速越大的位置,压强越小
应用 生活中应用 火车站台上的安全线、喷雾器、乒乓球的上旋与下旋、足球比赛中的香蕉球等
飞机 升力 当气流迎面吹来时,在相同时间内,机翼上方气流通过的路程比下方的长,速度比下方的大,气流对机翼下表面的压强比对上表面的压强大.因此在机翼的上下表面存在压强差,产生了向上升力,这就是飞机的升力
①某物体运动,而其周围的气体(或液体)不动,与该物体不动,其周围的气体(或液体)运动是等效的。
②生活中与流体压强相关问题的解答方法:首先要弄清哪部分流速快,哪部分流速慢;流速快处压强小,压力也小,流速慢处压强大,压力也大;物体受压力差作用而产生各种现象。
(
课堂
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析
技法重悟通
……
考点
演练
)
题型一液体压强的特点
[典例1]如图所示,将一圆柱体从水中匀速提起直至下表面刚好离开水面,此过程容器底受到水的压强p随时间t变化的图象大致如下列图中的( )
A.B.C. D.
【答案】D
【解答】解:①将一圆柱体从水中匀速提起至其上表面刚好露出水面之前,水的密度一定,容器内水的深度不变,根据p=ρgh可知,容器底受到水的压强不变;
②从圆柱体上表面刚露出水面到圆柱体直至下表面刚好离开水面的过程中,圆柱体排开水的体积减小,容器内水的深度逐渐减小;由于圆柱体被匀速提起,容器的形状上粗下细,根据ΔV排=SΔh可知,水的深度减小的越来越快,根据p=ρgh可知,容器底受到水的压强逐渐变小,并且也是减小得越来越快。符合这个规律的只有D图象,故ABC错误,D正确。
故选:D。
【对点训练1】某同学利用如图所示装置探究“液体压强的特点”。下列对实验现象的分析不正确的是( )
A.只拔掉a、c的孔塞时,观察到两孔均有水流出,说明水向各个方向都有压强
B.只拔掉b、c的孔塞时,观察到两孔水的射程相同,说明同一深度,水的压强相等
C.只拔掉a、c的孔塞时,观察到c孔比a孔水的射程远,说明水的压强随深度增加而增大
D.只拔掉d的孔塞时,观察到有水流出,说明水对容器底有压强
【答案】A
【解答】解:A、a、c两个小孔,是向着同一个方向,距离液面的深度不同,是探究液体压强和深度的关系,所以A是错误的;
B、b、c是同一深度不同方向的两个小孔,说明了同一深度处,向各个方向的压强是相等的,所以B是正确的;
C、拔掉a、c的孔塞时,观察到c孔比a孔水的射程远,说明深度越大,压强越大,所以C是正确的;
D、d是容器底的一个小孔,有水流出,说明水对容器底有压强,所以D是正确的。
故选:A。
题型二液体压强的大小
[典例2]如图,轻质薄片刚要脱落,则油的密度是( )
A. B. C. D.无法确定,因横截面积未知
【答案】B
【解答】解:
当轻质薄片恰好下落时,薄片片受到的水与油的压强相等,
即:ρ水gh水=ρ油gh油,而h水=h,h油=2h+h=3h,
∴ρ水gh=ρ油g3h,化简得:ρ油=ρ水。
故选:B。
【对点训练2】(2023春 辽阳期中)如图,一个底面积为80cm2,高为16cm,重为6N的水桶,把它放在1m2的水平桌面上,装入24N的水之后,测得水桶中水深为10cm(g=10N/kg),求:
(1)水对桶底的压力;
(2)桌面受到水桶的压强。
【答案】(1)水对桶底的压力是8N;(2)桌面受到水桶的压强是3750Pa。
【解答】解:(1)水桶中水深为:h=10cm=0.1m,
水对水桶底的压强:
p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1×103Pa;
水桶底面积为:S=80cm2=8×10﹣3m2,
由p=得水对桶底的压力:
F水=p水S=1×103Pa×8×10﹣3m2=8N;
(2)桌面受到的压力为:
F=G桶+G水=6N+24N=30N;
桌面的面积为1m2,大于桶的底面积,所以受力面积为桶底面积S,桌面受到水桶的压强为:
p===3750Pa。
答:(1)水对桶底的压力是8N;(2)桌面受到水桶的压强是3750Pa。
题型三 连通器
[典例3](2023 南召县模拟)三峡船闸是世界上最大的人造连通器,如图是轮船通过船闸的示意图,此时上游阀门A打开,下游阀门B关闭。下列说法正确的是( )
A.闸室和上游水道构成连通器,水对阀门A两侧的压力相等
B.闸室和上游水道构成连通器,水对阀门A右侧的压力大于左侧的压力
C.闸室和下游水道构成连通器,水对阀门B右侧的压力大于左侧压力
D.闸室和下游水道构成连通器,水对阀门B两侧的压力相等
【答案】A
【解答】解:图中,上游阀门A打开,下游阀门B关闭:闸室和上游水道构成连通器,此时水的深度相同,根据p=ρgh和F=pS可知,水对闸门A两侧的压强相等、压力相等,故A正确,BCD错误。
故选:A。
【对点训练3】如图所示的装置中,两端开口的U形管装有一定量的水,将A管向右倾斜,稳定后A管中的水面与B管中的水面相比较会 (选填“高”“低”或“相平”),U形管最底部受到水的压强会 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【解答】解:由图可知,A、B两管上部开口,下端连通,属于连通器,连通器无论管子的粗细、形状和是否倾斜,只要装的是同种液体,并且液体不再流动,两管中液面始终一样高;
倾斜后,水的深度减小,根据p=ρgh可知,U形管最底部受到水的压强变小。
故答案为:相平;变小。
题型四 大气压强
[典例4](2023 乐山)以下情境与大气压强无关的是( )
A.覆在管口的纸片不掉落 B.用吸管吸饮料
C.连通器 D.塑料吸盘吸附在墙上
【答案】C
【解答】解:A.覆在管口的纸片不掉落是因为受到大气压的作用,故A不符合题意;
B.用吸管吸饮料时,先把吸管内的空气吸走,在外界大气压的作用下,饮料被压进吸管里,利用了大气压强,故B不符合题意;
C.上端开口、下端连通的容器叫做连通器,连通器里只有一种液体,在液体不流动的情况下,连通器各容器中液面的高度总是相平的,与大气压强无关,故C符合题意;
D.塑料吸盘挂钩能贴在瓷砖上,需要先用力挤压塑料吸盘,把盘内的空气挤出,然后吸盘就被外界的大气压紧压在了墙壁上,利用了大气压,故D不符合题意。
故选:C。
【对点训练4】用如图所示装置粗略测量大气压的值。把吸盘用力压在玻璃上排出吸盘内的空气,吸盘压在玻璃上的面积为4×10﹣4m2,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3.5kg。(g=10N/kg)
(1)大气对吸盘的压力是多大?
(2)求出此时大气压的测量值是多少?
【答案】(1)大气对吸盘的压力是35N;
(2)此时大气压的测量值是8.75×104Pa。
【解答】解:(1)吸盘、小桶和沙子的总质量为3.5kg,
吸盘、小桶和沙子的总重力:G=mg=3.5kg×10N/kg=35N,
吸盘竖直竖直向下的拉力:F'=G=35N,
吸盘静止在玻璃上,吸盘受到竖直向下的力和竖直向上的大气压力是平衡力,根据平衡力条件得,
大气对吸盘的压力:F=F'=35N。
(2)大气压值:p===8.75×104Pa。
答:(1)大气对吸盘的压力是35N;(2)此时大气压的测量值是8.75×104Pa。
题型五 大气压的测量
[典例5](2023春 海林市校级期中)如图是托里拆利实验的流程,关于托里拆利实验,说法正确的是( )
A.该实验可以把水银替换成水,其余器材不变,由此计算大气压强
B.向上移动玻璃管,水银柱的高度不变
C.实验中用的玻璃管越粗,水银柱高度越低
D.标准大气压指760mm水银柱的压力
【答案】B
【解答】解:A、由于大气压不变,若换用密度比水银小的水做实验,由h=,大气压能支撑的液柱高度会增大,大于玻璃管的长度,无法完成实验,故A错误;
BC、水银柱的高度取决与外界大气压的大小,与玻璃管的位置和粗细无关,故B正确、C错误;
D、一标准大气压指760mm水银柱产生的压强,故D错误。
故选:B。
【对点训练5】(2023春 青羊区校级期中)同学们在进行估测大气压实验时,首先读出注射器的最大刻度为V,用刻度尺量出全部刻度的长度为L;然后按照如图所示的过程,慢慢的拉注射器(甲图没有盖上橡皮帽、乙图在排尽空气后盖上了橡皮帽),刚好拉动活塞时,弹簧测力计的示数分别是F1和F2。则下列说法中正确的是( )
A.大气对针筒活塞的压力F=F1+F2
B.若在乙图中,针筒未排尽空气,会使得大气压强的测量值偏大
C.大气压强的测量值最接近
D.若大气压强测量为 ,则与真实值相比测量值偏小
【答案】C
【解答】解:AC、注射器的最大刻度为V,设注射器的刻度部分长为L,则注射器的横截面积为:S=,
图甲的弹簧测力计示数反映的是活塞与筒壁的摩擦力F1,图乙的弹簧测力计示数反映的是:活塞与筒壁的摩擦力F1+大气的压力等于F2,
所以,大气对活塞产生的压力实际为:F=F2﹣F1,
代入压强公式p==,故C正确,A错误;
B、若在乙图中,针筒未排尽空气,有气压的作用,会使得F2偏小,大气对活塞产生的压力偏小,根据p=,在横截面积一定时,大气压强的测量值偏小,故B错误;
D、若大气压强测量为 ,则与真实值相比测量值偏大,故D错误。
故选:C。
题型六 大气压的变化及沸点与气压的关系
[典例6]【变式训练】
1.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,则下列关系正确的是( )
A.p1<p2 B.p1=p2 C.p3<p4 D.p3=p4
【解答】解:
抽气前气球内气体压强与外界大气压强相通,气球体积没有变化,所以与大气压相等;抽气后,气球与外界大气相通,气球内气压等于大气压,故p1=p2,故A错误,B正确;
抽气前瓶内气体压强与外界大气压强相通,与大气压强相等;用抽气机向外抽气时发现瓶内的气球在膨胀,说明此时气球内气体压强大,玻璃瓶内气体压强小才会导致气球膨胀,即p3>p4,故CD错误。
故选:B。
【对点训练6】某学校研究性学习小组查阅资料时得到地面附近的大气压随高度变化的关系图线如图所示。
(1)分析图线,说出大气压与高度的关系;
(2)某地的大气压为70kPa,利用图线判断该地的高度约为多少千米?
(3)你认为能否用题中所用方法测定珠穆朗玛峰的准确高度?说明理由。
【解答】解:(1)从图象可以看出,大气压强随高度的升高而降低;
(2)从下面的图象可以看出大气压为70kPa时,所对应的高度大约是2.7km。
(3)不能用题中所用到的方法测定珠穆朗玛峰的准确高度。
理由是:大气压强除了与高度有关以外,大气压的大小还与天气、季节、温度变化有关。
答:(1)大气压与高度的关系:大气压强随高度的升高而降低;
(2)该地的高度约为2.7km;
(3)不能;理由是:大气压强除了与高度有关以外,大气压的大小还与天气、季节、温度变化有关。
题型七 流体压强与流速的关系
[典例7](2023春 历城区期末)如图所示是家用煤气灶灶头的示意图。使用煤气灶时,打开煤气阀门,拧动点火装置,煤气和空气在进口处混合流向燃烧头被点燃,而煤气不会从进口处向空气中泄露,以下四种情境与其原理不相同的是( )
A.鸟儿靠升力在空中滑翔
B.向两张纸中间吹气,纸张靠拢
C.电动车快速行驶时,伞面被向上吸
D.拔火罐被吸附在皮肤表面
【答案】D
【解答】解:因为流体流速越大的位置,压强越小,所以进口处煤气流速大,压强小于大气压,煤气和空气在大气压的作用下流向燃烧头,而煤气不会向空气中泄露。
A.鸟儿在空中滑翔时不会坠落,是因为鸟儿的翅膀上下表面并不对称,上方空气流速快,压强小,下方空气流速慢,压强大,从而产生向上的升力,能用“流体压强与流速关系”解释,故A不符合题意;
B.向两张纸中间吹气,两纸中间的空气流速大压强小,而两纸的外部空气流速小压强大,两纸受到两边向内的压力差,所以两张纸被压到一起,能用“流体压强与流速关系”解释,故B不符合题意;
C.伞面“上凸下平”,当电动车快速行驶时,伞上方空气流速大,压强小;伞下方空气流速小,压强大,伞就受到一个向上的压强、压力差,伞面被向上压,能用“流体压强与流速关系”解释,故C不符合题意;
D.拔火罐时,先把罐内烧一下,罐内空气受热膨胀,此时迅速把罐扣在皮肤上,等到罐内的空气冷却后气压降低,罐内气压小于外面的大气压,大气压就将罐紧紧地压在皮肤上,所以拔火罐利用的是大气压原理,故D符合题意。
故选:D。
【对点训练7】(2023春 闽侯县期末)“清风不识字,何必乱翻书”,描写的是书表面有风吹过,纸张向上飘起的情景,如图所示。纸张飘起是因为纸张上方的空气( )
A.流速慢,压强大 B.流速快,压强大
C.流速慢,压强小 D.流速快,压强小
【答案】D
【解答】解:书表面有风吹过时,因为纸张上方的空气流速快,压强小,纸张下方的空气流速慢,压强大,纸张受到一个竖直向上的压力差,所以纸张就飘起来。
故选:D。
(
课时
●
过关检测
……
关键能力
分层施练
素养重提升
……
课后练习
)
1.(2023春 阜平县期中)将瓶口扎紧橡皮膜的空塑料瓶竖直浸没在水中,两次放在水中时的位置相同,如图所示。关于橡皮膜的形变,下列判断正确的是( )
A.两次都向外凸,且形变程度相同
B.两次都向内凹,但乙图形变程度更大
C.甲图向内凹、乙图向外凸,且形变程度相同
D.甲图向外凸、乙图向内凹,但乙图形变程度更大
【答案】B
【解答】解:液体内部朝各个方向都有压强,所以橡皮膜不论是朝上还是朝下都会向内凹;
在同种液体中,液体的压强随深度的增加而增大,所以橡皮膜朝下时,浸入液体的深度大,橡皮膜凹的更明显。
综上分析可知,两次都向内凹,乙时形变程度更大,故B正确。
故选:B。
2.两只杯子分别盛有甲、乙两种液体,小刚利用微小压强计对它们进行以下操作,实验前出现图a情景,下列说法不正确的是( )
A.实验前出现图a情景,说明U形管左侧液面上方的气体压强大于当地环境大气压
B.实验前出现图a情景,为调节实验装置,可以取下软管,然后重新安装
C.压强计调节正常后,将探头分别放入甲、乙两液体中,若出现如图b、c情景,则说明ρ甲<ρ乙
D.ρ甲=ρ乙,压强计调节正常后,将探头分别放入两液体中,根据b、c情景可以探究液体内部压强与深度的关系
【答案】C
【解答】解:
A、当压强计的橡皮膜没有受到压强作用时,U形管中两侧液面应是相平的,而由图(a)可知,此时U形管中左侧液面高度低于右侧液面高度,U形管右端上方是和大气相通的,等于大气压强,就说明U形管左支管液面上方的气压大于大气压,只要取下软管重新安装,让U形管左端液面和大气相同,这样U形管两端的液面就是相平的,故AB正确;
C、比较b、c两图可知,c图中U形管两侧的液面高度差较大,说明c图中橡皮膜在液体中所受液体压强较大,但没有控制深度相同,根据p=ρgh不能说明ρ甲<ρ乙,故C错误;
D、控制液体的密度相同,b、c两图中探头深度不同,可以探究液体压强与深度的关系,故D正确。
故选:C。
3.(2023春 抚松县期中)如图是一种嵌于厨房或卫生间地面的地漏及其结构示意图。如果地面有足够的水进入存水杯中,那么当水不再流动时,水面能达到的最高高度是( )
A.位置1 B.位置2 C.位置3 D.位置4
【答案】B
【解答】解:根据地漏的结构图可知,左右两个容器连通,上端开口,当水不再流动时,水面保持相平,所以水面能到达的最高高度是位置2的高度。
故选:B。
4.(2023春 武汉期末)小明利用玻璃瓶、细管和带颜色的水自制了一个简易气压计。下列说法正确的是( )
A.从管子上端吹入少量气体,可以使瓶内气体压强大于外界大气压强
B.将简易气压计从一楼移到六楼,会发现玻璃管内水柱下降
C.将气压计倾斜,细玻璃管内液柱长度不变
D.细玻璃管液柱变高,说明玻璃管外大气压升高
【答案】A
【解答】解:A、从管子上端吹入少量气体,管内水面上升,瓶内气压等于外界大气压加上管内水柱产生的压强,说明瓶内的气压高于瓶外大气压,故A正确;
B、大气压和高度有关,大气压随高度的增加而减小,因此,将自制气压计从一楼拿到六楼,由于外界的大气压减小,所以观察到玻璃管内的水柱在内部气压的作用下会逐渐升高,故B错误;
C、将气压计倾斜,细玻璃管内液柱高度不变,故C错误;
D、细玻璃管液柱变高,说明外界大气压降低,故D错误。
故选:A。
5.(2023春 泌阳县期中)下列几种航空器中,主要利用流体压强和流速的关系获得升力的是( )
A.无人机 B.民航客机
C.武装直升机 D.运载火箭
【答案】B
【解答】解:
A、无人机升空时,机翼给空气一个向下的力,由于物体间力的作用是相互的,空气给无人机一个向上的力,无人机会上升,故A不符合题意。
B、飞机飞行时,飞机的机翼上方突起,机翼上方空气流速大于下方空气流速,根据流体流速越大压强越小,机翼上方空气压强小于下方压强,飞机受到向上的升力作用,故B符合题意。
C、直升机的机翼在转动时对空气有一个向下的力,由于力的作用是相互的,空气对机翼产生一个向上的力,使其上升,故C不符合题意。
D、火箭发射时向下喷出气体,物体间力的作用是相互的,火箭同时受到一个向上的反作用力,推动火箭上升,故D不符合题意。
故选:B。
6.(2023春 天府新区期末)如图是一款清洁地面的扫地机器人,它工作时内部的电动风扇转动,使尘盒内部空气流速大,压强 ,灰尘在外部大气压作用下被“压”入尘盒;飘在空中的灰尘落向地面是因为受到 的作用。
【答案】变小;重力。
【解答】解:(1)根据流体压强和流速的关系可知,清洁地面的扫地机器人,它工作时内部的电动机带动风扇转动,使尘盒内部空气流速变大,压强变小,垃圾在外部大气压作用下被“吸”入尘盒;
(2)地球周围的一切物体都受到重力作用,飘在空中的灰尘因为受到重力作用,会落向地面。
故答案为:变小;重力。
7.(2023 罗山县二模)如图1是生活中常见的塑料瓶盖,瓶盖的竖条纹是为了 摩擦;如图2,往塑料瓶里倒适量热水并晃一晃,然后把热水倒出,迅速盖上瓶盖,一会儿瓶子变瘪了,证明了的存在 。
【答案】增大;大气压强。
【解答】解:(1)瓶盖上的竖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;
(2)往塑料瓶里倒适量热水并晃一晃,然后把热水倒出,迅速盖上瓶盖,过一会儿瓶内水蒸气液化,瓶内气压变小,瓶子在外界大气压作用下慢慢向内凹陷,这说明大气存在压强。
故答案为:增大;大气压强。
8.(2023春 禄劝县期中)著名的 实验证明了大气压强的存在并且是很大。活塞A、B的面积如图所示,如果在活塞A上施加10N的力,能在活塞B上产生 N举力。
【答案】马德堡半球;200。
【解答】解:由帕斯卡原理得两边压强相等,
因为p=,所以=,所以F′==10N×=200N。
故答案为:马德堡半球;200。
9.(2023春 江津区期末)如图所示,A、B两个足够高的柱形容器放在同一水平面上,分别装有7cm和5cm深的水。A、B间用带阀门的细管连接,开始时阀门K关闭,此时B容器底部所受液体压强为 Pa;打开阀门K,待水不流动时,水对A、B两容器底的压强之比为 。
【答案】500;1:1。
【解答】解:B容器底部所受液体压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣2m=500Pa;
打开阀门后,AB两容器构成连通器,连通器中装入同种液体且液体不流动时,液面是相平的,故两容器中液体的深度相同,由液体压强公式p=ρgh知两容器中的压强相同,故A、B两容器底的压强之比为1:1。
故答案为:500;1:1。
10.(2023春 太和区期中)如图为我国研制的新型深潜器,当它下潜至海面下500m时,海水的压强达 5×106 Pa,其外壳上的一个0.02m2玻璃观察窗要承受海水的压力为 1×105 N。(海水密度按1.0×103kg/m3计算,g取10N/kg)。
【答案】5×106;1×105。
【解答】解:深潜器下潜至海面下500m时,受到海水的压强:p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×500m=5×106Pa;
此时在面积为0.02m2玻璃观察窗要承受海水的压力:F=pS=5×106Pa×0.02m2=1×105N。
故答案为:5×106;1×105。
11.(2023春 绥中县期中)小明用如图甲所示的装置,探究影响液体内部压强的因素。
(1)甲图中的液体压强计 (选填“是”或“不是”)连通器。
(2)实验中液体压强是用U形管两侧液面 来表示的。
(3)探究深度对液体压强的影响过程中,应将橡皮膜先后放在 (选填“a、b”、“a、c”或“a、d”)两点。
(4)图中a点和d点的压强分别是pa和pd,则pa pd。(选填“<”、“=”或“>”)
(5)下列操作中,有可能让丙图中烧杯底部所受液体压强变小的是 C 。
A.向烧杯内加浓盐水
B.向烧杯中加入适量的水
C.倒掉一些盐水
(6)本实验用到的主要研究方法为 法和转换法。
【答案】(1)不是;(2)高度差;(3)a、b;(4)<;(5)C;(6)控制变量。
【解答】解:(1)U形管本身是一个连通器,但与压强计的探头连接后,一端被封闭,不符合“上端开口,底部连通”这一特点,因此,不是连通器;
(2)把液体压强通过液面高度差显示,是转换法;
(3)探究密度对液体内部压强的影响时应控制液体密度相同,故应将橡皮膜放在图乙中a、b位置处,会看到U形管内液面的高度差变大,液体内部压强的大小与深度有关,深度越深,压强越大;
(4)由图乙可知,ha<hb,同种液体密度不变,根据p=ρgh可知,pa<pb;
由乙、丙可知,hb=hc,ρ水<ρ盐水,根据P=ρgh可知,pb<pc;
由图丙可知,hc<hd,同种液体密度不变,根据p=ρgh可知,pc<pd;
由以上分析可得:pa<pd;
(5)A、向烧杯内加浓盐水,使丙图中烧杯底部所受液体压强变大,故A不符合题意;
B、向烧杯中加入适量的水,根据p==可知,使丙图中烧杯底部所受液体压强变大,故B不符合题意;
C、倒掉一些盐水,烧杯中盐水的深度减小,根据p==可知,能使丙图中烧杯底部所受液体压强变小,故C符合题意。
(6)本实验用到的主要研究方法为控制变量法和转换法。
故答案为:(1)不是;(2)高度差;(3)a、b;(4)<;(5)C;(6)控制变量。
12.(2023春 闽侯县期末)小健同学在物理老师指导下,在实验室中进行托里拆利实验。
(1)如图甲所示,先在一端封闭、长约1m的细玻璃管内灌满汞,然后将玻璃管倒插在汞液槽中,玻璃管内汞柱先下降一段就不再下降了,管内外汞柱而的高度差约76cm,是
支撑着汞柱不再下降。若将玻璃管倾斜到图甲中的虚线位置,管内外液面高度差将 ;若仅将汞液槽中的汞抽走一部分,使槽中汞液面下降2cm,则管内外汞柱面的高度差将 。
(2)如图乙,将这套装置放入足够大的密闭玻璃钟罩内,用抽气机逐渐抽出罩内的空气,将会看到管内外汞柱面的高度差 。
【答案】(1)大气压,不变,不变。(2)变小。
【解答】(1)在托里拆利实验中,大气压所能支持的汞柱的高度,由此可得填大气压;玻璃管倾斜时,管中汞长度将增大,高度不变,管内外液面高度差将不变;管内汞柱的高度只与当时的大气压有关,而与玻璃管的粗细、是否倾斜、以及汞槽中的汞的多少无关,所以填不变;
(2)当用抽气机逐渐抽出玻璃钟罩内的空气时,汞槽外的气压逐渐减小,而汞柱产生的液体压强大于汞槽外的大气压强,为了达到平衡状态,玻璃管中的汞柱将下降,看到管内外汞柱面的高度差变小。
13.(2023春 临河区校级期中)如图所示,在质量为1kg的容器内装有5kg的水,容器底面积为100cm2,容器放在水平桌面上,桌面面积为0.9m2。(g取:10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)水对A点的压强;
(2)水对容器底的压力;
(3)容器对桌面的压强。
【答案】(1)水对A点的压强为6.5×103Pa;
(2)水对容器底的压力为100N;
(3)容器底对桌面的压强为6×103Pa。
【解答】解:(1)A点的深度hA=100cm﹣35cm=65cm=0.65m,
水对A点的压强:pA=ρ水ghA=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.65m=6.5×103Pa
(2)水对容器底的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m=1×104Pa;
水对容器底的压力:F=pS=1×104Pa×100×10﹣4m2=100N;
(3)容器对桌面的压力:F′=G总=(1kg+5kg)×10N/kg=60N;
容器底对桌面的压强:p′===6×103Pa。
答:(1)水对A点的压强为6.5×103Pa;(2)水对容器底的压力为100N;
(3)容器底对桌面的压强为6×103Pa。
14.(2023春 临川区校级期中)用如图所示装置粗略测量大气压的值。把吸盘用力压在玻璃上排出吸盘内的空气,吸盘压在玻璃上的面积为4×10﹣4m2,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3.5kg。(g=10N/kg)
(1)大气对吸盘的压力是多大?
(2)求出此时大气压的测量值是多少?
【答案】(1)大气对吸盘的压力是35N;(2)此时大气压的测量值是8.75×104Pa。
【解答】解:(1)吸盘、小桶和沙子的总质量为3.5kg,
吸盘、小桶和沙子的总重力:G=mg=3.5kg×10N/kg=35N,
吸盘竖直竖直向下的拉力:F'=G=35N,
吸盘静止在玻璃上,吸盘受到竖直向下的力和竖直向上的大气压力是平衡力,根据平衡力条件得,
大气对吸盘的压力:F=F'=35N。
(2)大气压值:p===8.75×104Pa。
答:(1)大气对吸盘的压力是35N;(2)此时大气压的测量值是8.75×104Pa。
15.(2019春 唐河县期中)假期中,小明从南阳乘坐飞机到上海旅行,查阅相关资料后,他对飞机上涉及的物理知识进行了分析与研究。
(1)飞机飞行时,机翼上方的空气流速 (选填“大于”、“等于”或“小于”)下方的空气流速,使机翼上下两表面产生压力差,为飞机提供升力,用到的物理原理是 。
(2)飞机在高空飞行时,机舱外气压很低,机舱内始终保持1.0×105Pa的气压,如图甲所示是大气压随高度变化的图象。当客机飞行在7km高度时,面积是200cm2的舷窗承受的内外压力差是多少?
(3)重为60t的飞机,静止在水平跑道上(图乙),若每个轮子的接地面积为200cm2(共6轮子),则飞机对跑道的压强为多少?(g=10N/kg)
【解答】解:(1)飞机的机翼通常做成上凸下平的形状。飞机在机场跑道上滑行时,流过机翼上方的空气速度大,压强小;流过机翼下方的空气速度小,压强大,故机翼上下方所受的压强差形成了向上的升力,当飞机所受的升力大于飞机的重力时,飞机就飞起来了。故用到的物理原理是流体流速大的地方压强小。
(2)由图甲知,当客机飞行在7km的高度时,机舱外的大气压为0.4×105Pa,机舱内的气压为1.0×105Pa,
客机飞行在7km高度时,舷窗内外的压强差:
p=p内﹣p外=1.0×105 Pa﹣0.4×105 Pa=0.6×105 Pa,
故根据p=可得,舷窗承受的内外压力差:
F=pS=0.6×105 Pa×200×10﹣4m2=1200N。
(3)飞机对跑道的压力:
F′=G=mg=60×103 kg×10N/kg=6×105N,
飞机对跑道的压强:
p′===5×106Pa。
答:(1)大于;流体流速大的地方压强小;
(2)客机飞行在7km高度时,舷窗承受的内外压力差1200N;
(3)飞机对跑道的压强5×106Pa。
1.在测量大气压强的实验中,为消除活塞与针筒间的摩擦力对实验的影响,某同学设计了如图所示装置。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。向烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得杯中水的质量为880g;然后向外缓慢抽水,当活塞刚开始向右滑动时,测得杯中水的质量为460g。烧杯质量为100g,活塞面积为7.7×10﹣5m2,g取10N/kg,轮轴间的摩擦和细线重不计。则所测大气压的值应为( )
A.1.2×105Pa B.1.1×105Pa C.1.0×105Pa D.0.9×105Pa
【答案】C
【解答】解:当注射器中的活塞开始向左滑动时,G1=(0.88+0.1)kg×10N/kg=9.8N,对活塞受力分析:f+F=G1=9.8N;
当注射器中的活塞开始向右滑动时,G2=(0.46+0.1)kg×10N/kg=5.6N,对活塞受力分析:F﹣f=G2=5.6N;
两式联立解得:F=7.7N;
所以p===1.0×105Pa。
故选:C。
2.2012年4月14日及15日凌晨龙卷风袭击美国俄克拉何马、堪萨斯、内布拉斯加和爱荷华4州,造成大范围破坏,并在奥克拉何马州夺去5人性命,其中包括3名儿童。此外有数十人受伤。龙卷风的实质是高速旋转的气流,呈漏斗状,它能把地面上的物体或人畜“吸”起卷入空中(如图所示),龙卷风能“吸”起物体的主要原因是( )
A.龙卷风使物体受到重力变小
B.龙卷风内部的气体流速大,压强小
C.龙卷风增大了空气对物体的浮力
D.龙卷风内产生了强大的静电,将地面物体吸起
【答案】B
【解答】解:A、物体的重力跟物体的质量有关,质量不变,重力不变。故A不符合题意。
B、龙卷风的实质是高带旋转的气流,当刮起龙卷风时,龙卷风内部的空气流动速度增大,压强减小;龙卷风外侧的压强不变,地面上的物体或人畜如果被圈在龙卷风中,受到向内且斜向上的压强大于向外且斜向下的压强,受到向内且斜向上的压力大于向外且斜向下的压力,物体或人畜在压力差的作用下被“吸”起卷入空中,故B符合题意。
C、空气对物体的浮力与空气的密度和物体的体积有关,空气的密度和物体的体积不变,所以浮力不变,因此龙卷风不会增大空气对物体的浮力,故C不符合题意。
D、发生龙卷风一般在沿海地区,空气比较潮湿,不易发生摩擦静电。故D不符合题意。
故选:B。
(多选)3.(2021 红花岗区校级自主招生)根据表格和图象,下列说法正确的是( )
液体种类 水银 酒精 盐水
液体密度ρ/(g/cm3) 13.6 0.8 1.03
A.甲液体的密度是1g/cm3
B.当深度相同时,甲、乙两液体的压强之比为3:2
C.当深度变为20cm时,乙液体的压强为2×105Pa
D.丙液体的压强与深度关系图象在甲乙之间,则丙可能是盐水
【答案】BD
【解答】解:A、由图象可知,当压强为p=3×102Pa时,
甲、乙液体的深度分别为h甲=2cm=0.02m、h乙=3cm=0.03m,
由p=ρ液gh可得,甲液体的密度为:ρ甲===1.5×103kg/m3=1.5g/cm3,
乙液体的密度为:ρ乙===1×103kg/m3=1g/cm3,故A错误;
BD、由p=ρ液gh可和,在深度相同时,液体压强与液体的密度成正比,
则当深度相同时,甲、乙两液体的压强之比p甲:p乙=ρ甲:ρ乙=1.5g/cm3:1g/cm3=3:2,故B正确;
丙液体的压强与深度关系图象在甲、乙之间,即在相同深度下,丙液体的压强比甲的小,比乙的大,所以丙液体的密度小于甲的密度、大于乙的密度,由表中数据可知,丙液体可能为盐水,故D正确;
C、深度变为20cm时,乙液体的压强为:p′=ρ乙gh′=1×103kg/m3×10N/kg×20×10﹣2m=2×103Pa,故C错误。
故选:BD。
4.液体流动时会受到粘滞阻力,要使管道里的液体做匀速运动,必须在管道两端附加一个压强差Δp,现有一根长为L,半径为r的水平直圆管,单位时间内通过管道截面的液体体积称为流量Q,已知流量Q与L、r、Δp有关,还和液体的黏度η有关,η的单位是Pa s.已知Q=krαηβ()γ,其中k是一个没有单位的常数,根据等式两边单位应相同的原则,可推知上标α、β、γ的值分别为:α= ;β= ;γ= 。
【解答】解:Q的单位为米3/秒(),r的单位是米(m),
η的单位是Pa s= s= s= s=,====,
则=mα()β()γ=mα﹣β﹣2γkgβ+γs﹣β﹣2γ,
所以,3=α﹣β﹣2γ,﹣1=﹣β﹣2γ,β+γ=0,
联立解得:α=4,β=﹣1,γ=1;
故答案为:4;﹣1;1。
5.众所周知,在通常情况下,质量不变的密封气体,当其压强变大时体积减小,反之,当气体压强减小时体积增大。有人尝试做这样一个实验;如图所示,甲、乙、丙三个相同的容器内盛有部分水并在竖直方向上依次放置。甲、丙两容器内的水通过细玻璃管相连,另外一根两端开口的细玻璃管的下端穿过甲容器底部插入乙容器水内,贴近甲容器水面有一个旋钮开关M,开关下方充满了水。乙、丙两容器内水面上方的气体通过细玻璃管相连。甲容器上方与大气相通;打开旋钮开关M,待重新平衡时,请推理出下列结论:
(1)乙容器中气体体积 ;(填“增大”、“不变”或“减小”)
(2)丙容器中气体体积 ;(填“增大”、“不变”或“减小”)
(3)甲容器中的液面 ;(填“上升”、“不变”或“下降”)
(4)乙容器中气体体积变化量 丙容器中气体体积变化量。
(填“大于”、“等于”或“小于”)
【答案】(1)增大;(2)减小;(3)下降;(4)大于。
【解答】解:(1)由于乙、丙两容器气体相连所以有:p乙=p丙.而丙中气体的压强为甲容器中的液面与丙容器中液面差Δh1的高度的液体所产生的压强再加上外界大气压即:p丙=ρ水Δh1g+p0;
(2)由于乙容器中的压强与丙容器中的压强相等,但是乙容器中的液面与细玻璃管顶端的页面高度差Δh2小于Δh1.故当打开旋扭开关M时细玻璃管中液面会有所上升,因此乙容器中的液面有所下降,于是便导致乙、丙两容器中的气体体积增大,从而使乙、丙两容器中压强减少;
(3)由于丙容器中的压强减少,于是甲容器中的液体将通过导管进入丙容器中,则甲容器中的液面下降;此时甲容器中的液面与丙容器中液面差比原先的Δh1有所减少。当乙容器中的细玻璃管中的液体表面与乙容器中液面的高度差Δh2与甲容器中的液面与丙容器中液面差Δh1相同时为止;
(4)此时乙、丙两容器中的压强比原先有所减少,故乙、丙两容器中的气体的体积比刚开始时有所增大,但丙容器中由于液体的液面上升,故丙中气体的体积减少,但由于气体的总体积在增大,丙中的气体的体积在减少,所以乙容器中气体体积的增加量要大于丙容器中气体的减少量。
故答案为:(1)增大;(2)减小;(3)下降;(4)大于。
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