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核心素养综测 第二章 压力压强
一、选择题(每空2分,总计40分)
1. 小明在六盘水某学校实验室测得水的沸点是98℃,则该学校所在地大气压值( )
A.等于1个标准大气压 B. 大于1个标准大气压
C.小于1个标准大气压 D. 水的沸点与大气压无关
2. 一个空的塑料药瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直地浸没于水中,如图所示,甲图中瓶口朝上,乙图中瓶口朝下,这两次药瓶在水里的位置相同。下列说法正确的是( )
A 甲乙中橡皮膜都向内凹,形变程度相同
B.甲乙中橡皮膜都向内凹,形变程度不同
C.甲乙中橡皮膜都向外凸,形变程度相同
D.甲乙中橡皮膜都向外凸,形变程度不同
3. 如图所示,是一本九年义务教育初二年级物理教科书,将它平放在水平桌面的中央,它与桌面的接触面积大约为500cm2,静止时它对桌面的压强约为( )
A.6Pa
B.60Pa
C.300Pa
D.600Pa
4. 如图所示,A、B两个内径相同的玻璃管内盛有同种液体,当A管竖直,B管倾斜放置时,两管液面等高,则( )
A.A、B两管中液体的质量相等
B.A管中液体对管底的压强比B中大
C.A管中液体对管底的压强比B中小
D.A、B两管中液体对管底的压强相等
5. 把装满水的杯子浸入水中,口朝下,如图所示,抓住杯底向上提,在杯口离开水面之前,杯子露出水面的部分( )
A.充满水
B.没有水
C.有水,但不满,水面上方是空气
D.有水,但不满,水面上方是真空
6. 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,小桌对海绵的压力大小相等
②甲图中小桌对海绵压力作用的效果比乙图中的明显
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甲、乙两次实验,可通过对比海绵被压下的深浅来反映压力的作用效果
A.①② B.①②④ C.①③④ D.①②③④
7.(2023武昌区)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。下列有关说法中不正确的是( )
A.存水杯装满水时,地漏是连通器
B.为了防止“异味”进入室内,水面必须达到的最低高度是位置2
C.隔离板的作用是隔离垃圾进入下水管和防止下水道“异味”进入室内
D.存水杯存满水时,若是取走隔离板,地漏就不再是连通器
8. 如图所示,甲、乙两个实心圆柱体竖直放在水平桌面上,甲的高度小于乙的高度,甲的底面积小于乙的底面积,甲、乙两圆柱体对桌面的压强相等。则关于甲、乙两圆柱体所受重力G甲、G乙及甲、乙的密度ρ甲、ρ乙,下列判断中正确的是( )
A.G甲>G乙
B.G甲<G乙
C.ρ甲=ρ乙
D.ρ甲<ρ乙
9. 一块长为L,质量分布均匀的木板A放在水平桌面上,板A右端与桌边相齐(如图所示)。在板的右端施一水平力F使板A右端缓慢地离开桌边,在板A移动过程中,下列说法正确的是( )
A.A 对桌面的压强不变 B.A 对桌面的压力不变
C.A 对桌面的压力不断变小 D.A 对桌面的压强不断变小
10.在给病人输液时,为了使整个输液过程中,药液保持匀速下滴,如图所示的装置中最为合理的是( )
A. B. C. D.
11.小乐将轻质塑料挂钩(质量不计)的吸盘压在玻璃餐桌的下表面,测出塑料吸盘与玻璃的接触面积为10cm2,同时将盛水塑料桶挂到挂钩上,如图所示。则吸盘能挂住多重的盛水塑料桶( )
A.10N B.50N C.100N D.1000N
12.大气压为一个标准大气压时,如图中封闭的玻璃管内的水银柱高是46cm。若在管顶开了一个小孔,则( )
A.管内水银会向上喷出
B.管内水银柱高度不变
C.管内水银柱稍有下降
D.管内水银下降到与管外水银面相平
13.物理老师在实验室做“流体压强与流速关系”的演示实验:图甲所示的是由粗细不同的三节塑料管A、B、C连接而成的装置,三节管中分别接有三个相同传感器的探头,传感器与电脑相连。老师将抽气机与C管右端相连后开始抽气,电脑绘制出的三节管中的气体压强随时间变化的p-t图象如图乙所示。则下列描述正确的是( )
A.抽气过程中,三节管中的气体流速相同
B.③是A管中的气体压强随时间变化的图象
C.0~4秒,C管中的气体压强变化最大
D.实验室的大气压为101.0千帕图象
14. 水平桌面上,甲、乙、丙三个同规格容器内各装有液体,小明将完全相同的三个小球分别放入三个容器内,小球静止时状态如图所示,此时三个容器中的液面相平,三个容器底部受到的液体压强大小关系是( )
A.p甲=p乙=p丙 B.p甲>p乙>p丙
C.p甲>p乙=p丙 D.p甲<p乙<p丙
15.(2022 东城区)如图所示,两个底面积不同的圆柱形容器甲和乙,容器足够高,分别盛有质量相等的盐水和水,可能使盐水和水对底部压强相等的方法是( )
A.抽出质量相同的盐水和水
B.抽出体积相同的盐水和水
C.倒入质量相同的盐水和水
D.倒入体积相同的盐水和水
16.如图 2 所示,水池中盛有半池水,调节水龙头使流出的水成细流状后,把乒乓球放在靠近水流处的水面上,松开手后会发现( )
A、乒乓球会移动到水流的下方
B、乒乓球会远离水流,移向池边
C、乒乓球不动
D、乒乓球绕水柱做圆周运动
17.如图所示,甲、乙两实心均匀正方体分别放置在同一水平桌面上,它们对桌面的压强相等,现分别在两个正方体的上部沿水平方向切去一部分,以下判断正确的是( )
A.若剩余的高度相等,则甲被切去的质量一定多
B.若剩余的质量相等,则甲被切去的厚度可能多
C.若切去的高度相等,则甲被切去的质量可能多
D.若切去的质量相等,则甲被切去的厚度一定多
18.质量、底面积均相同的甲、乙、丙三个容器内装有相同高度的水,现将装有三枚一元硬币的玻璃管缓缓放入水中,使其自由漂浮(整个过程水没有溢出),那么( )
A.液体对容器底压强最小的是丙
B.容器对桌面的压强最大的是乙
C.液体对容器底压力最小的是乙
D.容器对桌面的压力最大的是甲
19.(2021鹿城区)在图所示装置中,粗细均匀的细玻璃管上端塞有橡皮塞,管内一段水银柱将一部分气体封闭在玻璃管内。已知玻璃管和橡皮塞总重为G,管的横截面积为S,水银柱高为h,水银的密度为ρ,设当时大气压为p0,管内空气重力不计,则整个装置平衡时,弹簧秤的示数应为( )
A.G
B.G+ρghS
C.G﹣ρghS
D.G+ρghS﹣p0S
20.如图所示轻质容器,其下部横截面积S,上部横截面积为下部横截面积的3倍,当由管口注入重为G的某种液体时,上部液柱与容器的下部等高。则( )
A.液体对容器底部的压力为G
B.液体对容器底部的压强为
C.容器底部对桌面的压力为G
D.容器底部对桌面的压强为
二、填空题(21-23 题,每空1分;24-27题,每空2分,总计27分)
21.如图,放置在水平桌面上的一块长方体橡皮,若沿ab竖直向下切去右边,则此橡皮剩余部分对桌面的压力 ,压强 (均选填“变大”“变小”或“不变”)
22.在抗击“新型冠状病毒肺炎”疫情期间,负压救护车发挥了很大作用。如题图所示为负压救护车的工作原理图,车内空间为负压舱,它能滴水不漏地防护病毒再传播。这个装置主要部分是一个抽气机,被污染的空气经过消毒、杀菌处理后,用抽气机将其 ______________(选填“从车内抽出”或“抽入至车内“),使车内气压 (选填“高于”、“低于”或“等于“)车外大气压,在 作用下,清洁的空气只能由车外流向车内,并使空气由清洁区(医务人员区)流向感染源区(病人区)。
23.一个圆台形密闭容器按如图甲所示方式静置于水平桌面上时,容器内水深6cm,则水对容器底部的压强为 Pa。若把该容器倒过来放置,如图乙所示,那么容器对桌面的压强将
(选填“变大”、“变小”或“不变”)。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
24.U形管压强计是根据连通器原理制成的,根据U形管两边液面的高低可以比较液面上方的压强大小。
①如图1(a)(b)所示的U形管中装有同种液体,U形管右管与大气相通,大气压强为p0。左管与密闭容器相通,根据图1(a)(b)中的实验现象可知:p1 p2(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
②现利用图2所示装置估算人呼出气体压强p人。U形管左边管子与大气相通。若已知地面附近大气压为p0,U形管中液体密度为ρ,则还需要测的物理量是 ,其表达式为p人= 。
25.每年夏秋季台风来临时,天气预报中常会出现相关的气象云图,如图所示,同时播报台风中心气压和平均风速等信息。某校气象兴趣小组同学查阅了近几年来影响上海的几个台风的相关资料,经过整理后列出了如下表格。观察分析并结合我们学过的知识回答以下问题:
台风名称 年份 台风中心气压(百帕) 平均风速(米/秒)
海葵 2012 960 40
菲特 2013 945 45
凤凰 2014 990 25
灿鸿 2015 920 58
①由表中数据可知,台风“凤凰”平均风速为25米/秒时,其中心气压为 帕。
②仅根据以上信息,关于台风的中心气压与台风平均风速关系,可得到的初步结论是:______________
③通过查阅资料了解到,当台风登陆后,台风的强度会有所减弱,由此可以推测其中心气压会
(选填“升高”或“降低”)。
26.如图所示,是一种便携式“碘伏棉签”,塑料管内装有碘伏消毒液,它的上端封闭,使用前消毒液在_________作用下不会从下端流出,使用时将封盖掰开,消毒液会在__________作用下自动向下流入药棉中。
27.如图所示,小明同学在做托里拆利实验时(当地气压为标准大气压),管内外水银面高度差h=60cm,则水银对玻璃管上部的压强为 cm水银柱;如果将试管顶端开一个孔,管内水银柱会
(选填“上升”、“下降”或“不动”)。
三、探究题(每空2分,总计36分)
28.如题图(1)所示,是某实验小组“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验过程。
(1)实验前,某同学检查实验装置发现:按与不按金属盒的橡皮膜,U形管压强计两侧液面均处在同一水平线上,其原因可能是: 。
(2)在使用压强计前,另一位同学发现U形管左右两侧的液面有一定的高度差,如图甲,其调节的方法是 ,使U形管左右两侧的液面相平。
(3)比较乙和丙图,可以得到:液体的压强与 有关。
(4)比较 两图,可以得到液体的压强与液体密度有关。
(5)实验小组的小天和小红利用压强计来鉴别水和酒精,现有两只相同的烧杯A和B,分别盛有体积相同的水和酒精。
①如图(2)戊所示,小红先后将调节好的压强计的金属盒没入两种液体中,她发现烧杯A的U形管两侧液面的高度差较大,于是认为烧杯A装的是水,你认为她的结论是 (选填“可靠”、“不可靠”)的,理由是: 。
②小天用自己改装并调试好的压强计进行实验,如图(2)己所示,将压强计两个金属盒分别没入两种液体相同的深度,从而判断出图己中装水的是 (选填“A”或“B”)烧杯。
29.小明利用最大刻度值标有2.5mL的一次性注射器等器材,对大气压的值进行测量,其实验步骤如下:
a.先让注射器吸入少量水,然后将活塞推至注射器底端,当注射器的小孔充满水后,再用橡皮帽封住注射器的小孔;
b.用细绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢地拉动注射器筒,如图所示,当注射器中的活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为7.5N;
c.测出注射器全部刻度的长度为4cm ;
d .根据测量数据,算出大气压的值。该实验的原理是__________________
(1)实验所用的器材为︰注射器、弹簧测力计、细绳、像皮帽、水和_________。
(2)此注射器活塞的横截面积是____________cm2.根据实验数据计算出的大气压强是__________
(3)小明发现,同学们在做此实验时测得的大气压值误差较大,对此,小明与同学找出了下列可能的原因∶
(1)橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体;
(2)活塞与注射器筒壁间有摩擦;
(3)弹簧测力计的示数没有读准;
(4)活塞与注射器筒壁不完全密封。
上述原因一定会使测量值小于真实值的是__________。A . 1 3 B. 1 4 C. 2 3 D. 2 4
(4)小红对小明所做实验进行改进,在完成a、b步骤,活塞回到注射器底端后,添加了“取下封住注射器小孔的橡皮帽,再次水平向右慢慢匀速拉动注射器筒,记下弹簧测力计的示数为1.2N”这一实验步骤,这是为什么 ________________________________________
30.物理课堂上,老师请同学们进行如下实验:第一次,两食指同时挤压铅笔的两端;第二次,用更大的力同时挤压铅笔两端,如图甲所示。老师请同学说出自己的感受,同学们说:右手食指肚疼。老师说:疼,说明压力产生了一定的效果。请同学们根据刚才的实验及结果,大胆地猜一猜压力的作用效果可能与哪些因素有关,分别设计实验验证。
(1)同学们根据第一次实验得到猜想1:压力的作用效果可能与受力面积有关;根据第二次实验得到猜想2:压力的作用效果可能与 有关。为了验证同学们的猜想,小伟所在小组的同学找来了一块海绵、两块规格和质量均相同的长方体砖块进行实验,如图中的乙、丙、丁、戊所示。
(2)实验过程中,小伟和同学们是通过观察海绵的 来比较压力作用效果的。
(3)为了验证猜想2,小伟和同学们应观察比较图中的 两次实验。通过实验可知:受力面积相同时,压力越 ,压力的作用效果越明显。
(4)另一小组的同学在验证猜想1时,将两块相同的砖块竖放在海绵上,如图戊所示。他们发现图戊中的压力作用效果与图乙中的压力作用效果相同,得出结论:压力的作用效果与受力面积无关。在探究过程中存在的问题是 。
四、计算题(31题4分,32题6分,33题7分,总计17分)
31.下表是某种型号自行车的主要技术参数。某同学到学校的路程是3.6×103m的平直路面,骑车从家到学校的时间约为20min,该同学的质量是40kg。求该同学骑车上学时:(g取10N/kg)
自行车净重 120N
行驶过程中每只轮胎与地面接触面积 50cm2
车轮直径 0.61m
轮胎承受的最大压强 1.4×105Pa
(1)对地面的压强?
(2)自行车后座能携带物体的最大质量是多少?
32.如图所示,重为2牛的薄壁柱形容器甲置于水平地面,容器底面积为2×10﹣2米2。其内部放置物体乙的重力为19.6牛,体积为1×10﹣3米3。现将体积为3×10﹣3米3的水倒入容器中,将乙浸没且水不溢出。
(1)求倒入水的质量m水。
(2)求容器对地面的压强p容。
(3)求容器中水对容器底的压力F水。
33.如图是高压锅示意图,锅盖上有一个空心柱为排气孔,空心柱上戴着一个帽子为限压阀。当高压锅内气体的压强超过安全值时,锅内的气体就会冲开限压阀,跑出一部分气体,使锅内气体的压强减小。现有一个高压锅空心柱小孔的横截面积为10mm2,限压阀的质量为100g的高压锅炉,要用它来煮饭。(若当时的大气压为p0=1.0×105Pa,g取10N/kg)问:
(1)高压锅内气体能达到的最大压强为多少?
(2)若锅盖面积为240cm2,则它所能承受的最大压力为多少才能保证安全?
(3)经商品质量检测部门检测,此高压锅最大压强不能超过1.8×105Pa,要使此高压锅继续安全使用,则应配备一个多大质量的安全阀?
核心素养综测 第二章 压力压强(21)(参考答案)
一、选择题
1. 【答案】C
【答案解析】C
【解析】 水的沸点在一个标准大气压下是100℃,水的沸点随气压的升高而升高,由水的沸点是98℃,可知此地的大气压强应小于一个标准大气压,故应选C。
2. 【答案】B
【解析】难度 简单 考点 液体压强
答案 B
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,甲、乙图橡皮膜都向内凹,乙图中橡皮膜凹进得更多。
故B正确,ACD错误。
故选:B。
3. 【答案】B
【解析】【分析】物理课本的质量约为300g,求出课本重,放在水平桌面的中央,对桌面的压力等于本身重力,再利用压强公式p=求对桌面的压强。
【解答】解:物理课本的质量:m=300g=0.3kg,
物理课本重:
G=mg=0.3kg×10N/kg=3N,
因为在水平桌面上,
所以桌面受压力:F=G=3N,
S=500cm2=0.05m2,
桌面受压强:
p===60Pa。
故选:B。
【点评】本题主要考查重力、压强的计算,关键是课本质量的估测。
4. 【答案】D
【解析】D 解析:由于是同种液体,即密度相同,而且深度相同,所以对容器底的压强相等。
5. 【答案】A
【解析】【考点】大气压强的存在.
【分析】抓住杯底向上提时,杯内是充满水而没有空气的,故在外界大气压的作用下,水柱不会下降。
【解答】解:当抓住杯底向上提时,杯内水柱有个向下的压强,但这个压强远小于大气压,所以水柱不会下降,故杯内仍然是充满水的。故选:A。
6. 【答案】D
【解析】D
7. 【答案】D
【解析】【考点】连通器原理.
【分析】连通器的特点:上端开口下端连通的容器。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总是相平的。
【解答】解:A、根据地漏的结构图可知,存水杯上端开口,底部连通,属于连通器,故A正确;
B、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,所以了防止“异味”进入室内,水面能到达的最高高度是位置2的高度,故B正确;
C、由连通器原理可知,隔离板的作用是:当存水杯装满水时,地面上的水可以流进下水管,隔离垃圾进入下水管和下水道“异味”进入室内;故C正确;
D、存水杯存满水时,若是取走隔离板,地漏仍然是连通器,故D错误。
故选:D。
8. 【答案】B
【解析】【分析】实心圆柱体对地面的压力等于物体自身的重力,对地面的压强根据公式p======ρgh可求甲、乙两个实心圆柱体密度的大小关系;甲的底面积小于乙的底面积,根据公式p==可求两者的重力大小关系。
【解答】解:实心圆柱体对水平桌面的压强:
p======ρgh,
由图可知,两圆柱体的高度关系为h甲<h乙,
因甲、乙两圆柱体对桌面的压强相等,
所以,由ρ=可知,甲、乙的密度关系为ρ甲>ρ乙,故CD错误;
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,且甲的底面积小于乙的底面积,
所以,由p==的变形式G=pS可知,两圆柱体所受重力关系为G甲<G乙,故A错误、B正确。
故选:B。
【点评】本题主要考查学生对压强公式的理解和掌握,关键是推出均匀圆柱体对水平桌面的压强表达式p=ρgh。
9. 【答案】B
【解析】B 解析:在木板掉落之前,移动过程中的压力始终等于木板的重力,但是受力面积越来越小,所以压强变大。
10.【答案】B
【解析】【考点】液体压强的概念和特点;气体压强跟体积的关系.
【分析】要使药液保持匀速下滴,应使药液流出时的压强保持不变,分析各图示情景,找出符合要求的选项。
【解答】解:A图所示装置中,随着瓶内药液流出,输液管出口处药液压强减小,药液下滴的速度减小,不符合题意;B图所示装置中,随着液体的下滴,液体产生的压强与液面上方气体压强之和减小到大气压强之下时,空气就会进入瓶内,因此在整个输液过程中,瓶口处的压强始终等于大气压强,这样药液便匀速下滴;C图所示装置中,瓶上边与大气相通,故瓶口处液体的压强等于大气压强与液体产生的压强之和,因药液不断输入血管时,药液高度降低,致使瓶口处压强减小,药液的下滴速度将减小;D图所示装置中,当药液输入过半,液面降低至通气口之下时,瓶口处液体压强的变化将与C完全相同,因此也不能保证药液匀速下滴。
故选:B。
11.【答案】C
【解析】【分析】根据大气压强求出大气对吸盘的压力,再根据压力与重力的关系,可求筒重。
【解答】解:吸盘与玻璃的接触面积为S=10cm2=0.001m2;
根据P=可知,吸盘受到的大气压力:F=PS=1.0×105 Pa×0.001m2=100N;
对于吸盘来说,当筒重等于大气压力时,吸盘刚好不下落,故得G=F=100N。
故选:C。
【点评】本题考查了压强计算公式的应用,解题过程中注意单位的换算。
12.【答案】D
【解析】【考点】大气压强的测量方法.版权所有
【分析】在托里拆利实验中,管内上方是真空,是管外的大气压支持着管内的水银柱,即管内水银柱产生的压强等于管外的大气压。当在管顶穿一个小孔,就构成了一个连通器,据此分析判断。
【解答】解:当管顶开一个小孔时,管内的水银与外界的大气相通,此时外界大气压对管内水银也有个向下的压强,所以管内的水银不仅不会从小孔喷出,反而会立即下降。此时托里拆利管和水银槽实际上是构成了一个连通器,最终液面会相平。
故选:D。
13.【答案】B
【解析】B 解析:流体压强的规律是流速越快压强越小,所以A管内的流速最快压强最小,所以对应曲线3,故而B正确。
14.【答案】C
【解析】【答案解析】C
15.【答案】D
【解析】【考点】液体压强的计算以及公式的应用.
【分析】对于圆柱形这样的直壁容器,对容器底的压力:F=ps=ρghs=ρgV=mg=G,即:液体对容器底的压力等于液体重。因为图中甲容器的底面积大于乙的底面积,所以盐水对容器底的压强小于水对容器底的压强;要想使盐水和水对容器底部的压强相等,采取的办法就是倒入盐水和水产生的Δp水>Δp酒或抽出水和酒精产生的Δp水<Δp酒,据此判断得出答案。
【解答】因为甲和乙是圆柱形容器,所以,液体对对容器底的压力:F=G液=m液g,
由题知,m盐水=m水,则F甲=F乙,由图知,S甲>S乙,由p=可知,液体对容器底的压强:p甲<p乙。
A、抽出相同质量的盐水和水,压力还是相等,还是水对容器底的压强小,故A错误;
C、倒入相同质量的水和酒精,压力还是相等,还是水对容器底的压强小,故C错误;
B、抽出相同体积的盐水和水,因为ρ盐水>ρ水,所以抽出盐水的质量大,则剩余液体质量关系为m盐水′<m水′,这样使盐水对容器底的压力小于水对容器底的压力,会使盐水对容器底部的压强更小,故B错误;
D、倒入相同体积的盐水和水,因为ρ盐水>ρ水,所以倒入盐水的质量大,则此时容器中液体质量关系为m盐水′>m水′,这样可以使盐水对容器底的压力大于水对容器底的压力,会使水和酒精对容器底部的压强相等,故D正确。故选:D。
16.【答案】A
【解析】难度 中等 考点 流体压强
【答案解析】A
当水向下坠落时,导致其正下方的水流速度快于周边,所以压强小于周边,水向正下方流动,所以乒乓球移动到水流的下方,所以选A
17.【答案】D
【解析】【分析】水平面上物体的压力和自身的重力相等,根据G=mg、m=ρV、V=Sh和p=得出均匀实心正方体对水平地面的压强,根据它们对地面的压强关系和高度关系得出两物体的密度关系;
(1)若剩余的高度相等,根据密度公式求出切去部分的质量的表达式,结合边长关系以及题中隐含条件判断切去部分的质量关系。
(2)若剩余的质量相等,根据m=ρV=ρS△L=ρL2△L得出两者剩余质量之间的关系,进一步得出两者剩余高度之间的关系,然后与两者的边长关系得出切去厚度之间的关系;
(3)若切去的高度△h相等,根据m=ρL2△h得出切去质量的表达式,根据边长关系得出切去质量之间的关系;
(4)若沿水平方向切去相等质量时,根据m=ρV=ρS△L=ρL2△L得出两者切去质量之间的关系,根据密度关系和边长关系得出切去厚度之间的关系。
【解答】解:设正方体的边长为L,则正方体对水平地面的压强:
p======ρgL,
因p甲=p乙,
所以,ρ甲gL甲=ρ乙gL乙,即ρ甲L甲=ρ乙L乙,
由图可知:L甲<L乙,则ρ甲>ρ乙;
A、若剩余的高度h相等,则切去部分的质量分别为:
△m甲=ρ甲L甲2(L甲﹣h),△m乙=ρ乙L乙2(L乙﹣h),
且ρ甲L甲=ρ乙L乙,
又因为L甲<L乙,则L甲﹣h<L乙﹣h,
所以可知被切去的质量△m甲<△m乙,故A错误;
B、若剩余的质量相等,则
ρ甲L甲2L甲剩余=ρ乙L乙2L乙剩余,
把ρ甲L甲=ρ乙L乙代入可得:
L甲L甲剩余=L乙L乙剩余,
把L甲<L乙代入上式可得:
L甲剩余>L乙剩余,
因甲的边长小于乙的边长,且甲剩余的厚度大于乙剩余的厚度,
所以,乙被切去的厚度多,故B错误;
C、若切去的高度△h相等,则切去部分的质量分别为:
△m甲=ρ甲L甲2△h,△m乙=ρ乙L乙2△h,
因L甲<L乙,ρ甲L甲=ρ乙L乙,
所以,△m甲<△m乙,
即乙被切去的质量多,故C错误;
D、若切去的质量相等,由△m=ρ△V=ρS△L=ρL2△L可得:
ρ甲L甲2△L甲=ρ乙L乙2△L乙,
把ρ甲L甲=ρ乙L乙代入上式可得:
L甲△L甲=L乙△L乙,
把L甲<L乙代入上式可得:
△L甲>△L乙,即甲被切去的厚度一定多,故D正确;
故选:D。
【点评】本题综合考查了重力公式、密度公式、体积公式、压强公式的综合应用,利用好均匀规则物体(如圆柱体、正方体、长方体等)对地面的压强公式p=ρgh是关键。
18.【答案】A
【解析】解析
难度 中等 考点 液体压强
答案 A
解: AC、由甲乙丙图知,开始时液面高度相同,现将装有三枚一元硬币的玻璃管缓缓放入水中,使其自由漂浮,因为甲容器,上细下粗,放入玻璃管后,液面升高最多,丙容器上粗下细,放入玻璃管后,液面升高最小,即放入玻璃管后,甲的液面最高,丙的液面最低,根据p=pgh知液体对容器底压强最小的是丙,故A正确;
因为各容器的底面积均相同,根据F=pS知液体对容器底压力最小的是丙,故C错误;BD三容器底面积相同,水的高度相等,由图可知,三容器内水的体积关系为V丙>V乙>V甲,根据G=mg和p=m/V可知,三容器内水的重力关系为G丙>G乙>G甲,
三容器质量相同,则重力相等,容器对桌面的压力等于容器、容器内的水和装有三枚一元硬币的玻璃管的重力之和,所以将装有三枚一元硬币的玻璃管缓缓放入水中后,三容器对桌面的压力关系为:F丙>F乙>F甲,即容器对桌面的压力最大的是丙,故D错误;
三容器底面积相同,根据p=F/s知,三容器对桌面的压强关系为:p丙>p乙>P甲,即容器对桌面的压强最大的是丙,故B错误。故选:A。
19.【答案】B
【解析】【考点】大气压的综合应用.
【分析】通过分析图中的装置可以看出,无论气压如何,管内水银柱、空气柱的压强如何,整个装置所受的重力都要通过弹簧测力计的示数体现出来。因此,我们应将整个装置看做一个整体来进行分析,通过给出的量计算出水银柱的重力再加上玻璃管和橡皮塞的总重,即为弹簧测力计的示数。
【解答】解:
将整个装置看做一个整体,则弹簧测力计的示数就等于装置的总重力G总。
管内水银柱的重G水银=F=pS=ρghS,
管和橡皮塞的重加水银重:
G总=G+G水银=G+ρghS。
故选:B。
20.【答案】B
【解析】【解答】解:由题意可得,容器中液体的重力:G=mg=ρVg=ρg(S1h+S2h)=ρg(Sh+3Sh)=4ρgSh,
则液体的密度ρ=。液体对容器底的压强为p=ρg×2h=×g×2h=,
液体对容器底部的压力F=pS=×S=,故B正确,A错误;
轻质容器的重力不计,则容器底部对桌面的压力等于液体的重力,即F容=G,
容器底部对桌面的压强为p容==,故CD错误。故选:B。
二、填空题
21.【答案】变小;不变。
【解析】【分析】物体在水平面上对水平面的压力等于自身的重力;根据公式p=====ρgh可知剩余部分对桌面的压强。
【解答】解:沿ab竖直向下切去右边,橡皮的重力变小,对桌面的压力变小;
根据公式p=====ρgh可知,橡皮密度不变,高度不变,所以对桌面的压强也不变。
故答案为:变小;不变。
【点评】本题考查压力大小的判定和压强公式的应用,关键知道在水平面上压力等于物体自身的重力,还要会推导压强的变形公式。
22.【答案】从车内抽出;低于;大气压。
【解析】【分析】负压救护车是利用负压技术是使救护车内的大气压强小于外界的大气压强。据此分析即可解答。
【解答】解:车内空间为负压舱,小于外界大气压,因此必须用抽气机将被污染的空气经过消毒、杀菌处理后从车内抽出,使车内气压低于车外大气压,在大气压作用下,清洁的空气只能由车外流向车内,并使空气由清洁区(医务人员区)流向感染源区(病人区)。
故答案为:从车内抽出;低于;大气压。
【点评】此题考查大气压的综合应用,理解负压救护车的工作原理是关键。
23.【答案】600;变大
【解析】【分析】(1)知道容器中水的深度,根据p=ρ水gh求出水对容器底部的压强;
(2)该容器倒过来放置时,容器的总重力不变,对桌面的压力不变,根据p=结合受力面积的变化得出容器对桌面的压强变化。
【解答】解:(1)容器内水深:h=6cm=0.06m,
则水对容器底部的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa;
(2)因物体对水平面的压力和自身的重力相等,
所以,把该容器倒过来放置时,容器的总重力不变,对桌面的压力不变,
由图可知,该容器倒过来放置时受力面积变小,由p=可知,容器对桌面的压强变大。
故答案为:600;变大。
【点评】本题考查了液体压强的计算和固体压强公式的应用,要注意物体对水平面的压力和自身的重力相等。
24.【答案】(1)小于;(2)U形管两侧液面的高度差Δh;ρgΔh
【解析】【分析】(1)分析三个图中液面上方的压强大小关系及U形管两边液面高度h得出结论;
(2)分析U形管左边液柱和右边液柱存在高度差的原因,由液体内部压强公式解题。
【解答】解:(1)(a)图中两管液面高度相同,所以p0=p1;
(b)中左侧容器内压强p2等于大气压强与U形管两侧液体高度差产生压强之和,故p1<p2;
(2)U形管左边液柱和右边液柱存在高度差,是因为人呼出气体压强p人的作用,由此可知U管左边液柱和右边液柱的压强差等于人呼出气体压强p人:即p人=ρgΔh,还需要测的物理量是U形管两侧液面的高度差Δh。
故答案为:(1)小于;(2)U形管两侧液面的高度差Δh;=ρgΔh。
【点评】本题考查读图能力,数据分析能力和液体压强公式的运用,关键是从题中获取有效的信息。
25.【答案】①99000;②台风平均风速越大,台风中心气压越小;③升高。
【解析】【分析】①根据表中数据可知,台风“凤凰”平均风速为25米/秒时,其中心气压为多少;
②③流体流速越快的位置压强越小,台风的形成过程中就包含了这一知识,结合这一规律可对题干中的问题做出分析与解答;
【解答】解:①由表中数据可知,台风“凤凰”平均风速为25米/秒时,其中心气压为990百帕=99000帕。
②因为空气是流体,台风形成时,台风中心与外围空气的流速不同,流速越快的位置压强越小,因此,由表中信息可以看出,台风平均风速越大,台风中心气压越小。
②结合流体压强与流速的关系可以得出,当台风登陆后,台风的强度会有所减弱,由此可以推测其中心气压会升高。
故答案为:①99000;②台风平均风速越大,台风中心气压越小;③升高。
【点评】会从材料中读取相关的信息,能用流体压强与流速的关系对这些数据进行分析并得出结论,是解答本题的关键。
26.【答案】 大气压 重力
【解析】解析
难度 中等 考点 大气压
答案 大气压 重力
在封盖掰开之前,大气压大于消毒液的液体压强,所以在大气压作用下消毒液不会掉落;当掰开封盖后,药液的上下都受到大气压的作用,所以消毒液在重力作用下向下流动。
27.【答案】16;下降。
【解析】【分析】(1)在一标准大气压下,大气压能支持约76cm高的水银柱,试管的顶端混入了部分空气,这些空气会对管内水银柱有个向下的压强;
(2)当在管顶开一个小孔,就构成了一个连通器,据此分析判断。
【解答】解:(1)管内外水银面高度差h=60cm,一标准大气压能支持约76cm高的水银柱,试管的顶端混入了部分空气,这些空气会对管内水银柱有个向下的压强,水银对玻璃管上部的压强为76cm﹣60cm=16cm水银柱;
(2)当管顶开一个小孔时,管内的水银与外界的大气相通,此时外界大气压对管内水银也有个向下的压强,所以管内的水银不仅不会从小孔喷出,反而会立即下降。此时托里拆利管和水银槽实际上是构成了一个连通器,最终管内外液面会相平。
故答案为:16;下降。
【点评】本题考查了水银柱高度的变化情况,在解答时,要抓住托里拆利实验的原理﹣﹣大气压与管内水银柱压强是相等的,故大气压不变的情况下,水银柱产生的压强也是不变的,即水银柱高度不变。
三、探究题
28.【答案】(1)装置漏气;(2)取下左侧橡皮管,重新组装;(3)液体深度;
(4)丙、丁;(5)①不可靠;没有控制金属盒在液体中的深度相同;②A。
【解析】【分析】(1)按压橡皮膜U形管中的液柱不动,说明空气没有将压强传递给管中的液体,表明装置漏气;
(2)U形管右端上方是和大气相通的,等于大气压强;U形管右端液面比较高,就说明U形管左端液面上方的气体压强大于大气压;只要取下软管,让U形管左端液面和大气相通,这样U形管两端的液面就是相平的;
(3)(4)液体压强与液体的深度和密度有关,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变;
(5)①液体内部的压强与液体的深度和密度都有关系,在实验中,应控制其中的一个量保持不变,才能观察压强与另一个量的关系,从控制变量法的角度可判断此题的实验过程;
②根据p=ρgh可知深度相同时,密度大的液体产生的压强大。
【解答】解:(1)漏气是造成按压橡皮膜时,液柱的高度不变的原因;
(2)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,只需要将软管取下,再重新安装,这样U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的;
(3)比较乙图、丙图,在相同液体中的不同深度处,U形管两侧的液面高度差不相等,液体的压强不同,可得出液体的压强与液体的深度有关;
(4)研究液体的压强与液体密度的关系,要控制液体的深度相同,故比较图中丙、丁两图,可以得出液体的压强与液体密度有关;
(5)①液体内部的压强与液体的深度和密度都有关系,而小红在实验时两杯中的液体密度、金属盒的浸没深度均不相同,因此,其结论是不可靠的;所以要想用压强计将它们区别开来,根据控制变量法的要求,应该控制金属盒浸入的深度相同;
②压强计两金属盒分别浸入两种液体深度相同,由图(2)己可知,U形管内液面左低右高,说明烧杯A中液体对金属盒的压强较大,根据p=ρgh可知深度相同时,密度大的液体产生的压强大,所以烧杯A中液体的密度较大,则A是水,B是酒精。
故答案为:(1)装置漏气;(2)取下左侧橡皮管,重新组装;(3)液体深度;(4)丙、丁;(5)①不可靠;没有控制金属盒在液体中的深度相同;②A。
【点评】本题探究影响液体内部压强大小的因素,考查注意事项、液体压强特点和控制变量法和转换法的的运用,是一道综合题。
29.【答案】P=F/s, (1)刻度尺;(2)0.625; 1.2×105Pa; (3)B; (4)减小活塞与筒壁之间的摩擦对实验结果的影响。
【解析】解析
难度 中等 考点 大气压强
答案 P=F/s, (1)刻度尺;(2)0.625; 1.2×105Pa; (3)B; (4)减小活塞与筒壁之间的摩擦对实验结果的影响。
解:(1)该实验的实验原理是p=F/s,实验中要测出注射器的长度,因此除了︰注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽、水,还要有刻度尺。
(2)读图可知,注射器容积为2.5ml,即2.5cm3.注射器全部刻度的长度L=4cm,因为注射器为圆柱体,根据其体积公积可得,s=V/L=2.5cm3/4cm=0.625cm2;
实验时,弹簧测力计的示数F=7.5N,这就是大气对活塞的压力,将其代入公式得,P=F/s=7.5N/0.625X10-4m2=1.2X105Pa ;
(3)1橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体,都会使拉力变小,在面积不变的情况下,测得的大气压会偏小;
②活塞与注射器筒壁间有摩擦会导致测量值大于真实值;
③弹簧测力计的示数没有读准,拉力可能变大,也可能变小;
④活塞与注射器筒壁不完全密封,会使拉力变小,在面积不变的情况下,测得的大气压会偏小。故①④正确。
故选B。
(4)如果活塞与注射器内壁间存在摩擦力,注射器在拉力F作用下平衡时,拉力F大于大气对活塞的压力,从而使测量值偏大。所以小红的这一实验步骤,是为了减小摩擦力对实验结果的影响。
故答案为: P=F/s, (1)刻度尺;(2)0.625; 1.2×105Pa; (3)B; (4)减小活塞与筒壁之间的摩擦对实验结果的影响。
30.【答案】(1)压力大小;(2)凹陷程度;(3)乙、丁;大;(4)没有控制压力大小相同。
【解析】【分析】本实验通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,采用了转换法;压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,实验时应采用控制变量法,即探究压力的作用效果与压力大小的关系时应控制受力面积的大小不变,探究压力的作用效果与受力面积时应控制压力的大小不变。
【解答】解:(1)第二次实验用更大的力同时挤压铅笔两端,据此可得到的猜想是:压力的作用效果可能与压力大小有关。
(2)实验过程中,小伟和同学们是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的,属于转换法。
(3)要验证猜想2,应观察比较图中的乙、丁两次实验。通过实验可知:受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(4)将两块相同的砖块竖放在海绵上,比较图戊与图乙,得出结论:压力的作用效果与受力面积无关,这一探究过程是不对的,因此在探究过程中没有控制压力大小相同,不符合控制变量法的要求。
故答案为:(1)压力大小;(2)凹陷程度;(3)乙、丁;大;(4)没有控制压力大小相同。
【点评】本题探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验,主要考查控制变量法及转换法的应用,体现了对过程和方法的考查。
四、计算题
31.【答案】(1)对地面的压强为5.2×104Pa;
(2)自行车后座能携带物体的最大质量为88kg。
【解析】【分析】(1)知道学生的质量,根据G=mg求出其重力,自行车对地面的压力等于自行车和学生的重力之和,根据p=求出对地面的压强;
(2)知道行驶过程中轮胎与地面总接触面积和轮胎承受的最大压强,根据F=pS求出对地面的最大压力即为自行车的最大总重力,然后减去学生和自行车自身的重力即为能携带物体的最大总重力,利用G=mg求出自行车后座能携带物体的最大质量。
【解答】解:(1)学生的重力:
G人=m人g=40kg×10N/kg=400N,
自行车对地面的压力:
F=G人+G车=400N+120N=520N,
对地面的压强:
p===5.2×104Pa;
(2)自行车的最大总重力:
G大=F大=p大S=1.4×105Pa×1×10﹣2m2=1400N,
自行车能携带物体的最大总重力:
G物=G大﹣G车﹣G人=1400N﹣120N﹣400N=880N,
由G=mg可得,自行车后座能携带物体的最大质量:
m物===88kg。
答:(1)对地面的压强为5.2×104Pa;
(2)自行车后座能携带物体的最大质量为88kg。
【点评】本题考查了重力公式和压强公式的应用,关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等以及从表格中获取有用的信息。
32.【答案】(1)倒入水的质量为3kg;
(2)容器对地面的压强为2550Pa;
(3)容器中水对容器底的压力为39.2N
【解析】【分析】(1)知道水的体积和密度,根据m=ρV求出倒入水的质量;
(2)根据G=mg得出水的重力,容器对地面的压力等于水、物体乙和容器的重力之和,根据p=求出容器对地面的压强;
(3)根据V=Sh求出容器内水的深度,利用p=ρ液gh求出水对容器底的强,再利用F=pS求出水对容器底的压力。
【解答】解:(1)由ρ=可得,倒入水的质量:
m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×3×10﹣3m3=3kg;
(2)甲容器内水的重力:
G水=m水g=3kg×9.8N/kg=29.4N,
容器对地面的压力:
F容=G容+G乙+G水=2N+19.6N+29.4N=51N,
容器对地面的压强:
p容===2550Pa;
(3)容器内水的深度:
h===0.2m,
水对容器底的强:
p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.2m=1.96×103Pa,
水对容器底的压力:
F水=p水S=1.96×103Pa×2×10﹣2m2=39.2N。
答:(1)倒入水的质量为3kg;
(2)容器对地面的压强为2550Pa;
(3)容器中水对容器底的压力为39.2N。
【点评】本题考查了密度公式和重力公式、固体压强公式、液体压强公式的应用,要注意物体对水平面的压力和自身的重力相等。
33.【答案】(1)高压锅内气体能达到的最大压强为2×105Pa;
(2)它所能承受的最大压力为2.4×103N才能保证安全;
(3)应配备一个80g的安全阀。
【解析】【分析】(1)在排气孔口径上内外压强、压力均是平衡的:高压锅内部的压强乘以排气孔的横截面积就是内部的蒸汽压力对排气孔向上的压力,当这个蒸汽压力等于限压阀的重力对排气孔产生的向下的压力与外部大气压对排气孔的向下压力之和时,高压锅处于平衡状态,即p0=,据此即可求出高压锅内部水蒸气的最大压强。
(2)为了能保证安全,锅盖所需要承受的压力应该等于锅内表面所受的蒸汽压力减去外部大气压对外表面所受的压力(排气孔面积上的内外压力差为零,由于其面积很小,计算锅盖内外压力差时可忽略不计);
(3)由经检验锅内气体的最大压强不能超过1.8×105Pa,可知原来的限压阀不能继续使用;根据锅内气体的最大压强和大气压可计算出作用在限压阀上的压强,然后根据限压阀出气口横截面积可求出限压阀的压力,此时压力即为其重力,然后即可求出限压阀的质量。
【解答】解:(1)排气孔的横截面积为:S1=10mm2=10﹣5m2,
限压阀的质量为:m=100g=0.1kg,
锅内最大气压为:p0S1+mg=pS1,
则p===2×105Pa;
(2)锅盖面积为:S2=240cm2=2.4×10﹣2m2,
锅盖所承受的最小压力为:
F=pS2﹣p0S2=2×105Pa×2.4×10﹣2m2﹣1.0×105Pa×2.4×10﹣2m2=2.4×103N;
(3)p限=p最大﹣p0=1.8×105Pa﹣1×105Pa=0.8×105Pa,
根据p=可得F限=p限S=0.8×105Pa×10﹣5m2=0.8N,
G=F限=0.8N,
m===0.08kg=80g。
答:(1)高压锅内气体能达到的最大压强为2×105Pa;
(2)它所能承受的最大压力为2.4×103N才能保证安全;
(3)应配备一个80g的安全阀。
【点评】本题考查压力锅的工作原理以及压力、压强的计算,“当蒸汽压力等于限压阀的重量与外部大气压力和时的平衡状态就是内部水蒸气的最大压强”,这是此题的突破点,计算时要注意统一使用国际单位制单位。
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