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八上科学《第2章 压强》 练习
一.选择题
1.下列四个实例中,与大气压作用无关的是( )
A.用高压锅煮饭 B.用吸盘搬运大块的玻璃 C.用吸管喝饮料 D.用离心式水泵抽水
2.如图是压强计的结构图。压强计是由一侧开口的金属盒、橡皮管和U形管组成,金属盒的开口侧面蒙有橡皮膜,U形管内装有一定量的红墨水。下列分析正确的是( )
A.通过该压强计的刻度值可以直接测出橡皮膜所受的压强大小.
B.在“探究液体压强特点”实验过程中,不能更换压强计测量数据
C.其他条件不变,若将U形管内的红墨水换成水银,液面高度差增大
D.实验前用拇指按压橡皮膜,若U形管左右两侧液面相平,则装置不漏气
3.小实用如图所示装置研究影响液体压强大小的因素。在漏斗内加一定量的水,抬升漏斗,比较两次橡皮膜的凸起程度。本实验研究的影响因素是( )
A.液体密度 B.液体质量 C.液体深度 D.容器形状
4.下列对四幅图片及情景解释正确的是( )
A.甲中用力才能把饮料吸入口中,说明吸力改变了大气压强
B.乙中飞镖箭头做得很尖,是为了增大压强
C.丙中瓶内气压小于外界大气压
D.丁中若向B管中吹气,A管中液面会下降
5.如图所示的实验中吸盘都保持静止,但所挂钩码已是吸盘所能提起的最大重物。对此,下列说法正确的是( )
A.甲图中大气对吸盘的压力等于钩码的重力 B.乙图中大气对下面吸盘的压力等于钩码的重力的
C.利用甲图的实验可以粗测大气压的值 D.利用乙图的实验可以粗测大气压的值
6.带有橡胶塞的口服液所配置的吸管,通常一端做成尖口,其侧面刻有棱状条纹,如图所示。下列有关分析正确的是( )
A.使用时,应当将吸管 a 端插入橡胶塞 B.吸管尖口可以增大对橡胶塞的压力
C.棱状条纹有利于大气压将口服液压入口中 D.棱状条纹可以增大吸管与橡胶塞间的摩擦
7.某同学自己设计了一个粗测大气压强的实验:把两个橡胶皮碗对在一起,用力挤出中间的空气,如图所示,把皮碗悬吊起来,在皮碗下挂重物,逐渐增加所挂的重物,测出最多能挂的物重G,再测出此时皮碗的直径d,皮碗的重忽略不计,则根据这些数据计算大气压p的公式是( )
A.p= B.p= C.p= D.p=πd2G
8.在如图所示的托里拆利实验中,会使测得的大气压数值变小的是( )
A.将玻璃管稍微倾斜 B.将玻璃管稍微下压
C.将玻璃管稍微提升(管下端不露出液面) D玻璃管内混入空气
9.2022年2月,北京冬奥会成功举办。下列关于冬奥会的运动场景,解释正确的是( )
A.图甲:冰壶表面打磨得很光滑,是为了增大摩擦力
B.图乙:滑雪板面积较大,是为了增大压强
C.图丙:冰球离杆后继续运动,是因为冰球具有惯性
D.图丁:滑冰运动员转弯滑行时,处于平衡状态
10.下列关于四图对应的现象或原理解释,其中正确的是( )
A.甲图“拔罐”既能说明大气有压强,又能说明人体内部有压强
B.乙图实验中选用不同直径的马德堡半球,拉开所需要的力相同
C.丙图是用来给病人注射药物的注射器,它利用了大气压的原理
D.丁图是自制的简易气压计,管内水柱升高说明外界大气压增大
11.汽车已经走进行家万户。下列关于汽车的说法中正确的是( )
A.汽车对路面的压力与路面对汽车的支持力是一对平衡力
B.行驶的汽车关闭发动机后,还能继续前进,是由于受到惯性的作用
C.行驶的汽车关闭发动机后,车速会慢下来,说明物体的运动需要力来维持
D.座位上的安全带又宽又软,是为了减小对人体的压强
12.如图所示,杯子中装满水,现向杯中轻轻放入一个小木块,小木块漂浮在水面,则放入木块后( )
A.水对杯底的压强不变 B.水对杯底的压强增大
C.水对杯底的压力增大 D.水对杯底的压力减小
13.如图在水平放置的书架上,并列放10本完全相同的书(每本书与书架的接触面积相同),书架受到书的压力为F,压强为p.当取走右边的4本书后,其余6本书不动,书架受到书的压力和压强又为( )
A.压力为F,压强为p B.压力为F,压强为p
C.压力为F,压强为p D.压力为F,压强为p
14.一个成年人站在水平地面上,他对水平地面的压力和压强最接近于( )
A.50牛,1000帕 B.50牛,10000帕 C.500牛,1000帕 D.500牛,10000帕
15.如图,在吸管中间剪一水平切口(吸管未剪断),从切口处折弯吸管,使两段大致成直角.把吸管一端放进水里,从另一端用力吹气.观察到的现象是( )
A.切口处有水向上喷出 B.切口处有水向前喷出
C.水中逸出大量气泡 D.水中吸管内的液面高度保持不变
16.如图是家用煤气灶灶头的示意图使用时打开煤气阀门,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漏,其原因是( )
A.进口处煤气流速小,压强大于大气压强 B.进口处煤气流速小,压强小于大气压强
C.进口处煤气流速大,压强大于大气压强 D.进口处煤气流速大,压强小于大气压强
17.把装满水的量筒,口朝下没在水中,如图所示,抓住筒底向上提,在筒口离开水面前,量筒露出水面部分( )
A.充满水 B.有水但不满 C.没有水 D.瓶内外水面始终保持相平
18.如图所示,往量杯中匀速注水直至注满。选项中表示此过程中量杯底部受到水的压强p随时间t变化的曲线,其中合理的是( )
A.B. C.D.
19.如图所示,放在水平地面上的两个质量均匀分布的实心长方体A、B,已知体积VA<VB,与地面的接触面积SA>SB,对地面的压强pA=pB。下列判断正确的是( )
A.A的质量可能等于B的质量 B.A的质量一定大于B的质量
C.A的密度可能等于B的密度 D.A的密度一定小于B的密度
20.如图所示是小聪同学在探究甲、乙两种不同物质的质量与体积的关系时得出的图像,用上述两种物质分别做成甲、乙两个实心正方体,甲的边长是乙的2倍,把它们放在水平地面上,甲、乙两物体对水平地面的压强之比为( )
A.p甲:p乙=1:8 B.p甲:p乙=1:4 C.p甲:p乙=1:2 D.p甲:p乙=1:1
21.将两个容器放在水平面上倒入如图所示不同液体甲、乙,已知ρ甲>ρ乙,若继续分别倒入高度△h相同的甲、乙液体,则下列图像中能正确表示容器底部受到的压强p与高度△h的关系是( )
A.B. C.D.
22.如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。下列说法正确的是( )
①液体的密度:ρ甲=ρ乙②液体对容器底部的压强:p甲>p乙
③液体对容器底部的压力:F甲=F乙④容器对桌面的压强:p′甲=p′乙
A.只有①和② B.只有①和④
C.只有②和③ D.只有②和④
23.如图所示,甲、乙两立方体放在水平面上,甲的边长大于乙。现分别沿竖直或水平方向切割,小明认为:若将甲、乙沿竖直方向切去不同厚度后,剩余部分对水平面的压强相等,则切去前甲对水平面的压力可能等于乙。 小红认为:若将甲、乙沿水平方向切去相同厚度后,剩余部分对水平面的压力相等,则切去前甲对水平面的压强可能等于乙。下列说法中正确的是( )
A.只有小明正确 B.只有小红正确 C.小明和小红都是正确的 D.小明和小红都是错误的
24.两个完全相同的圆柱形容器中,分别盛有质量相等的煤油和水,如图所示,已知图中液体内M、N两点到容器底部的距离相等,煤油的密度小于水的密度。设M、N两点处的液体压强分别为pM和pN,则这两处的液体压强大小关系是( )
A.pM小于pN B.pM等于pN C.pM大于pN D.无法判断
二.填空题
25.有一边长为10厘米的正方体物块重80牛,放在光滑墙角处(如图所示),受水平方向力F1=100牛、竖直方向力F2=12牛的作用。回答下列问题。
(1)此时地面所受压力为 牛。(2)此时墙壁所受压强为 帕。
26.如所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。
(1)甲、乙容器对桌面的压力分别为F甲、F乙,则F甲 (填“>”、“<”或“=”)F乙。
(2)液体对容器底部的压强分别为p甲、p乙,则p甲 (填“>”、“<”或“=”)p乙。
27.甲、乙两个完全相同的柱状容器内分别装有体积相等的两种不同液体,先将一个U形管压强计改装为两端都装上扎有相同橡皮膜的金属盒(且两管液面齐平),分别放至两容器的底部,如图所示,据此可发现U形管的左边管内液面位置相对较低,这说明 容器底部的液体压强较大;然后再将两个金属盒在液体中的深度同时都减少一半,则U形管两管液面高度差将 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
28.一个重力为10N,底面积为100cm2木块从斜面上滑下,并在水平面上继续滑动。木块能继续滑动的原因是 ;木块在水平面上滑行时对水平面的压强为 Pa,此时木块受到的滑动摩擦力方向是 (选填“水平向右”或“水平向左”)。
29.如图所示,物体A重30N,B重15N,物体A的底面积为10cm2,物体B的底面积为5cm2.则A对B的压强是 Pa,B对桌面的压强是 Pa。
30.如图所示,边长为10cm的正方体A重力为1N,在水平向左的力F1=2N,竖直向上的力F2=4N作用下,沿着墙壁竖直向上做匀速直线运动,则此时A受到的滑动摩擦力大小为 ,A对竖直墙壁的压强为 。
31.利用传感器做“探究流体压强与流速的关系”的实验,装置如图甲。装置中A、B、C三节直径不同的塑料管连接在一起,右端与吹风机的尾部相连。
(1)将气体压强传感器探头分别插入三节管中,传感器与电脑相连,打开吹风机吹气时,电脑屏幕如图乙所示,已知①②③三条图线分别对应三节管中气体压强随时间变化的情况,图线①反映的是装置 中塑料管的气体压强随时间变化的情况。(填“A”、“B”或“C”)
(2)利用流体压强与流速的关系,解决某地下商城“工”字形通道中过道的通风问题,技术员设计了以下几种方案。如图所示,黑色部分为墙面凸出部分,是安装在过道顶的换气扇,其中既有效又节能的是 (填字母序号)。
32.(1)在一个密闭的玻璃瓶内装一些红色的水(内留部分空气),用一个两端开口的细玻璃管穿过瓶塞子插入水中,便制成了一个简易的多功能科学实验演示器(如图甲),用该装置可以演示 (填序号);
①大气压与高度的关系 ②瓶内气体压强与温度的关系 ③力能使物体发生形变
(2)如乙图所示,将两个一次性纸杯杯口向上叠套起来,用手握住外面的纸杯,在靠近杯口的正上方且平行于杯口方向用力吹气。请你预测里面的纸杯将 。
A.一定保持静止 B.可能向上跳起 C.一定发生旋转 D.可能压得更紧
33.小文找来三支蜡烛,如图所示,将中间的蜡烛点燃,用一根吸管对着A、B蜡烛火焰的中间水平吹气,则将会被点燃的蜡烛是 (选填“A”或“C”),吹出去的空气能一直向前,是因为 。小华用一个机翼模型也可探究此类问题,他把机翼模型穿在一根铁丝上,在铁丝的上下端各挂一个弹簧测力计,用电风扇对着机翼模型吹风时,A弹簧测力计示数 ,B弹簧测力计示数 。(选填“变大”“不变”或“变小”)。
34.如图甲所示,玻璃管中液面与瓶中液面等高(玻璃瓶密封良好),当向外拉注射器活塞时,能够观察到的现象是:直玻璃管内的液面 (选填“高于”、“低于”或“等于”)瓶中液面高度;图乙所示的装置上方为一个两头开口、粗细不均匀的玻璃管,管下连通一个装有红墨水的U形管AB,当用吹风机向玻璃管中吹风时,A管中液面比B管中液面 (选填“高”或“低”)。
35.小滨利用如图所示的实验方案测量当时的大气压值。实验中记下弹簧测力计的示数为4.5N。所用一次性注射器的最大刻度容积为2mL。注射器全部刻度的长度为4cm。为判断实验结果的准确性,小滨利用气压计测量当时实际的大气压约为100kPa。
(1)根据弹簧测力计和注射器实验数据计算出的大气压强为 Pa。
(2)对比两次实验结果,小滨猜想用注射器的实验中可能存在下列原因,其中一定不可能的是 。
A.注射器中有空气未全部排尽
B.活塞与注射器筒壁间摩擦较大
36.小金同学在学习了液体压强影响因素后,回到家自制了一个简易的液体压强计:在开口的空矿泉水瓶侧壁扎了a、b两个小孔用橡皮塞塞住,并在瓶中倒入一定量的水至两孔上方,如图甲所示。H表示矿水瓶底部距离地面的高度。(忽略大气压随高度的变化)
(1)甲图,小金拔出橡皮塞,观察中水从a、b两孔射出的距离,是为了研究液体压强与 的关系。
(2)他又提起矿泉水瓶,发现矿水瓶底部距离地面的高度H增加后,水从a、b孔射出的速度 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)将一根两端开口的玻璃管穿过矿泉水瓶盖后,旋紧矿泉水瓶,玻璃管上端与大气连通,下端浸没在液体中,管内液面如图乙所示,则拔出橡皮塞后会有水射出的是 (选填“a”、“b”或“a和b”)。
37.如图所示是工厂里常用圆形低压吸盘搬运玻璃的情况。图中E为一圆形吸盘,其面积是0.05米2,ABCD为一正方形平板玻璃,边长为1米厚度为8毫米,则该平板玻璃的重力是 牛。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 帕。(玻璃的密度是2.5×103千克/米3)
38.如图所示,甲、乙两个均匀实心正方体放置在水平桌面上,它们的边长之比l甲:l乙=2:1。将乙叠放在甲上方时,物块甲对桌面的压强为p1,拿走物块乙,甲对桌面的压强为p2,已知p1:p2=4:3。回答下列问题。
(1)甲、乙两个正方体的重力之比G甲:G乙= ;
(2)若将甲叠放在乙上方时,物块乙对桌面的压强为p3,则p3:p1= 。
39.如图甲所示,一个长方体木块在水平拉力F作用下,在水平桌面上运动,已知拉力随时间变化的图像如图乙所示,木块的速度随时间变化的图像如图丙所示,则木块在第7s时的摩擦力f1等于 N,它与木块在第1s时的摩擦力f2大小关系是f1 f2(选填“>”、“=”或“<”);如果将静止在水平桌面上的木块沿竖直方向切割掉三分之一,则切割前后木块对桌面的压强之比是 。
40.如图所示,甲物重45N,乙物重25N,甲、乙均静止,不计弹簧测力计自重,已知同一条绳子上的弹力处处相等,则弹簧测力计的示数为 N,如果甲物体是边长为20cm的正方体,则此时甲物体对水平地面的压强为 Pa。
41.一物体静止于某一斜面上,如图,请画出物体所受重力和对斜面压力的示意图。
42.如图所示,用压强计研究液体内部的压强。
(1)在使用压强计前,发现U形管中两侧液面已有高度差(如图a所示),接下来的操作正确的是 。
A.取下软管重新安装 B.向U形管内添加适量液体
C.从U形管内向外倒出适量液体 D.橡皮管漏气,更换新的橡皮管
(2)比较(b)(c)两图可知:液体压强与 有关。
(3)若保持(c)图中金属盒的位置不变,将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,发现U形管两侧液面高度差变大。小金由此得出结论:在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大。小华认为她的结论不可靠,其原因是 。
(4)如图(d)所示,小华设想将U形管压强计做如下改装:为U形管两端都装上扎有相同橡皮膜的金属盒(且两管液面齐平),将两个金属盒分别放至两个装有相同深度的盐水和纯净水的容器底部,发现U形管的右边管内液面位置相对较高,这说明与右边管连接的金属盒放置的容器中装的是 (选填“盐水”和“水”)。
43.如图所示,用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”。
(1)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,通过 方法可以进行调节。
A.从U形管内向外倒出适量水 B.拆除软管重新安装 C.向U形管内添加适量水
(2)乙图中若将烧杯中的水换成盐水,其他条件不变,则可以观察到U形管两边液面的高度差将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)图乙中U形管左右两侧水面的高度差h=5cm,则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为 Pa。
(p0=1.01×105Pa,ρ盐水=1.2×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
44.小科同学探究“一定质量的气体,在温度不变时,其压强跟体积的关系”,实验装置如图甲所示(固定的铁架台未画出)。
步骤一:用一支容量为2.5mL的针筒,先将轻质活塞(活塞质量不计)的下底面拉到刚好对准2.5mL的刻度线,用橡皮泥封住针口,此时活塞静止。
步骤二:在活塞上加砝码,当活塞再次静止时,记录下活塞上砝码质量,重复五次实验(实验过程中温度保持20℃不变,不计活塞和筒壁之间的摩擦)。
步骤三:将测得数据绘成图像,如图乙所示。
(1)实验中是通过 来反映封闭气体的压强大小。
(2)根据图像乙可得到实验结论: 。
(3)已知外界大气压为1.01×105帕,想要用如图甲装置测算出针筒内气体压强的数值,还需要测量出什么数据。 。
三.计算题
45.小明买了一辆新国标电动自行车(如图所示),部分参数如下表所示。已知小明的质量为60千克,假定电动车在水平骑行过程中受到的阻力始终为总重的0.08倍。(g取10N/kg)
项目 参数
最高车速(千米/小时) 25
整车质量(千克) 40
(1)小明骑着电动车以最高车速在水平地面上匀速骑行30分,在这段时间内电动车通过的路程是多少?
(2)匀速骑行时,电动车受到的牵引力是多少?
(3)若每个车轮与地面的接触面积为25cm2,则小明骑行时地面受到的压强是多少?
46.如图所示,平底茶壶的质量为0.4kg,底面积为4×10﹣3m2,内盛质量为0.6kg的开水,水面高度在图中标出,放置在面积为1m2的水平桌面中央。
(1)茶壶对桌面的压力。
(2)水对茶壶底部的压强。
(3)水对茶壶底部的压力。
47.家庭常用的高压锅(图甲)与普通锅主要不同之处在于它的密封性好,图乙是高压锅的结构示意图,它的盖子上有三个气孔,带有活塞的气孔1使锅内与外界连通,此时锅内气压与外界大气压相等(外界大气压为1.0×105Pa)。当锅内温度升高至100℃时,锅内气体会把气孔1的活塞顶起,这时锅被密封。锅内温度继续升高,气体压强增大,当压强增至最大值时,气体就会冲开气孔2上的限压阀。气孔3正常情况下无作用,图乙未画出。设锅内气压每增加5×103Pa,水的沸点相应增加1℃。
(1)此高压锅限压阀的质量为100g,气孔2的面积为10mm2,则锅内的最高温度可达到多少?
(2)经商品质量检验部门检测,此高压锅内气体的最大压强不能超过1.8×105Pa,要使此高压锅能继续安全使用,应配一个质量为多大的限压阀?
48.如图所示,质量为2.5千克,底面积为2×10﹣2米2的薄壁柱形容器(容器足够高)放置在水平地面上。另有一正方体物块A,其体积为1×10﹣3米3。
(1)求薄壁柱形容器对水平地面的压强。
(2)现将物块A放入容器中,再向容器中注入水,当水的体积为2×10﹣3米3时,容器对地面的压强刚好等于水对容器底部压强的两倍,求物块A的质量。
49.如图所示,物体A重3N,底面积为3cm2;B容器质量为30g,底面积为5cm2,装有深度为10cm、质量为60g的水,(ρ水=l×103kg/m3,g=10N/kg)则:
(1)A对地面的压强是多大?
(2)水对容器底部的压力是多大?
(3)如果把A投入B中(水未溢出),则B对地面的压强是多大?
50.某实验小组为了探究气缸内气体压强p与缸内气柱长度h的关系,设计了一带有活塞(横截面积S=5cm2)并封闭了气体的密闭金属气缸,如图甲所示。某次实验过程中,活塞缓慢下压,记录数据后绘制出如图乙所示图象。请回答下列问题:
(1)活塞下压过程中,缸内气体质量 (选填“变小”、“变大”或“不变”);
(2)据图乙可知,缸内气体压强p与长度h成 比;
(3)经测量,当缸内气体压强p为1×105Pa时,缸内气体的密度为1.3kg/m3,那么,当缸内气体压强p为5×105Pa时,缸内气体的密度为 kg/m3。
51.将一底面积为0.02m2的长方体木块用细线栓在一个底面积为0.1m2的空容器的底部,向容器中缓慢加水直到木块上表面与水面相平,如图甲所示。在此整个过程中,木块底部受到水的压强随容器中水的深度的变化情况如图乙所示。求:
(1)木块所受到的最大浮力。
(2)木块的密度。
(3)加入的水的质量。
52.如图甲所示,在水平桌面上放有一薄壁柱形容器,底面积为100cm2,一个重力为2.5N,底面积为40cm2,高为10cm的柱形玻璃杯A漂浮于水面,在A的底部连接有一个实心金属块B,A、B两物体在水中处于静止状态时细线未拉直(B未与容器底部紧密接触,细线不可伸长且质量体积忽略不计)。向容器中注水,细线拉力随时间变化图象如图乙所示(容器无限高)。(g取10N/kg)求:
(1)图甲中玻璃杯A所受浮力的大小;
(2)图甲中水对玻璃杯A底部的压强大小;
(3)t1时刻到t2时刻加水的体积。
53.小明用传感器设计了如图甲所示的力学装置,竖直细杆B的下端通过力传感器固定在容器底部,它的上端与不吸水的实心正方体A固定,不计细杆B及连接处的质量和体积。力传感器可以显示出细杆B的下端受到作用力的大小,现缓慢向容器中加水,当水深为13cm时正方体A刚好浸没,随水深变化的图像如图乙所示,求:
(1)求物体A的质量。
(2)当力传感器的示数大小F等于0时,求容器中的水深h。
(3)当水深为13cm时,求竖直细杆拉力。
54.圆柱形容器内放入一个体积为200cm3的长方体,现不断往容器内注水,并记录水的总体积V和水所对应的深度h,V和h的对应关系如图所示,求:
(1)长方体的底面积S1为多少?
(2)长方体受到的最大浮力为多少?
(3)长方体的密度为多少?
参考答案与试题解析
一.选择题(共24小题)
1.下列四个实例中,与大气压作用无关的是( )
A.用高压锅煮饭 B.用吸盘搬运大块的玻璃
C.用吸管喝饮料 D.用离心式水泵抽水
【解答】解:A、用高压锅煮饭,是利用了气压升高,液体沸点增大的原理,并不是利用大气压来工作,故A符合题意;
B、吸盘能吸住大块的玻璃,是把吸盘内的空气排出,大气压就把吸盘紧压在了玻璃上,故B不符合题意;
C、用吸管吸饮料时,是先把吸管内的空气吸走,管内气压减小,在外界大气压的作用下,饮料被压进吸管里,利用大气压,故C不符合题意;
D、用离心式水泵抽水是利用了大气压,故D不符合题意。
故选:A。
2.如图是压强计的结构图。压强计是由一侧开口的金属盒、橡皮管和U形管组成,金属盒的开口侧面蒙有橡皮膜,U形管内装有一定量的红墨水。下列分析正确的是( )
A.通过该压强计的刻度值可以直接测出橡皮膜所受的压强大小.
B.在“探究液体压强特点”实验过程中,不能更换压强计测量数据
C.其他条件不变,若将U形管内的红墨水换成水银,液面高度差增大
D.实验前用拇指按压橡皮膜,若U形管左右两侧液面相平,则装置不漏气
【解答】解:A、通过该压强计的刻度值只能定性判断压强的大小,还不能定量得出压强的值,需根据p=ρgh进行计算,故A错误;
B、在“探究液体压强特点”实验过程中,如果测量数据偏差较大,不能随意更换测量数据,应重新实验或寻找原因,故B正确;
C、其他条件不变,若将U形管内的红墨水换成水银,根据p=ρgh,在压强一定时,密度越大,则高度差越小,故C错误;
D、使用压强计前应检查其气密性,如果按压橡皮膜,U形管两侧液面能灵活升降,则说明压强计不漏气,故D错误;
故选:B。
3.小实用如图所示装置研究影响液体压强大小的因素。在漏斗内加一定量的水,抬升漏斗,比较两次橡皮膜的凸起程度。本实验研究的影响因素是( )
A.液体密度 B.液体质量 C.液体深度 D.容器形状
【解答】解:液体内一点到液体自由面的高度叫液体的深度,漏斗内加一定量的水,抬升漏斗,则橡皮膜的深度变大,比较两次橡皮膜的凸起程度。本实验研究的影响因素是液体深度。
故选:C。
4.下列对四幅图片及情景解释正确的是( )
A.甲中用力才能把饮料吸入口中,说明吸力改变了大气压强
B.乙中飞镖箭头做得很尖,是为了增大压强
C.丙中瓶内气压小于外界大气压
D.丁中若向B管中吹气,A管中液面会下降
【解答】解:A、用力一吸,把吸管内的空气吸走,使管内气压减小,这样在外界大气压的作用下,饮料就被压进吸管里,用力才能把饮料吸入口中,不能改变大气压强,故A错误;
B、飞镖箭头做得很尖,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、拿图中的自制气压计可粗略反映外界大气压的变化,瓶内气压等于外界大气压加上水柱的压强,瓶内的气压大于外界大气压,故C错误;
D、往B管中吹气,吸管A上方空气的流速增大,压强减小,A管中液体受到外界大气压向上的压强大于向下的压强,液面上升,故D错误。
故选:B。
5.如图所示的实验中吸盘都保持静止,但所挂钩码已是吸盘所能提起的最大重物。对此,下列说法正确的是( )
A.甲图中大气对吸盘的压力等于钩码的重力
B.乙图中大气对下面吸盘的压力等于钩码的重力的
C.利用甲图的实验可以粗测大气压的值
D.利用乙图的实验可以粗测大气压的值
【解答】解:A、甲图中吸盘在竖直方向受竖直向下的拉力和竖直向上的摩擦力,并且二力是一对平衡力;在水平方向受大气对吸盘的压力和墙对吸盘的支持力,二力也是一对平衡力;因此大气对吸盘的压力与钩码的重力没有任何关系,故A错误;
B、乙图中吸盘受到大气对下面吸盘向上的压力和物体对下面吸盘向下的拉力,并且这两个力是一对平衡力,故大气对下面吸盘向上的压力等于钩码的重力;故B错误;
C、由A选项的分析可知,甲图不能求出大气对吸盘的压力,故不可以粗测大气压的值;故C错误;
D、由B选项的分析可知,乙图能求出大气对吸盘的压力,再测出吸盘的面积,根据压强公式可以粗测大气压的值;故D正确。
故选:D。
6.带有橡胶塞的口服液所配置的吸管,通常一端做成尖口,其侧面刻有棱状条纹,如图所示。下列有关分析正确的是( )
A.使用时,应当将吸管 a 端插入橡胶塞
B.吸管尖口可以增大对橡胶塞的压力
C.棱状条纹有利于大气压将口服液压入口中
D.棱状条纹可以增大吸管与橡胶塞间的摩擦
【解答】解:AB、吸管一端做成尖口,插入时,胶塞的受力面积比平口小,根据p=可知,压力大小相等时,尖口对胶塞产生的压强比平口大,吸管容易插入胶塞中,因此使用时,应当将吸管b端插入橡胶塞,故AB错误。
CD、棱状条纹作用:空气进入瓶内,使瓶内气体与大气相通,在大气压的作用下吸入口服液,
不是为了增大吸管与橡胶塞间的摩擦;故C正确,D错误。
故选:C。
7.某同学自己设计了一个粗测大气压强的实验:把两个橡胶皮碗对在一起,用力挤出中间的空气,如图所示,把皮碗悬吊起来,在皮碗下挂重物,逐渐增加所挂的重物,测出最多能挂的物重G,再测出此时皮碗的直径d,皮碗的重忽略不计,则根据这些数据计算大气压p的公式是( )
A.p= B.p= C.p= D.p=πd2G
【解答】解:皮碗的表面积S=πr2=π,
根据题意可知,最多能挂的物重G等于对皮碗的拉力,
而大气对皮碗的压力与物体对皮碗的拉力是一对平衡力,则F=G,
所以,大气压:p====。
故选:C。
8.在如图所示的托里拆利实验中,会使测得的大气压数值变小的是( )
A.将玻璃管稍微倾斜
B.将玻璃管稍微下压
C.将玻璃管稍微提升(管下端不露出液面)
D.玻璃管内混入空气
【解答】解:ABC、托里拆利实验中,是否倾斜、上提下压、管的粗细都不影响水银柱的高度,故ABC错误;
D、若玻璃管内混进了少许空气,则p水银+p空气=p大气,所以空气会产生一定的压强,从而抵消掉一部分外界大气压,最终测量结果会偏小,故D正确。
故选:D。
9.2022年2月,北京冬奥会成功举办。下列关于冬奥会的运动场景,解释正确的是( )
A.图甲:冰壶表面打磨得很光滑,是为了增大摩擦力
B.图乙:滑雪板面积较大,是为了增大压强
C.图丙:冰球离杆后继续运动,是因为冰球具有惯性
D.图丁:滑冰运动员转弯滑行时,处于平衡状态
【解答】解:A、冰壶表面打磨得很光滑,通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦的,故A错误;
B、滑雪板的面积比较大,是通过增大接触面积来减小压强,故B错误;
C、冰球离杆后继续运动,是由于冰球具有惯性要保持原来的运动状态,故C正确;
D、滑冰运动员转弯滑行时,方向不断变化,所以滑冰运动员处于非平衡状态,故D错误。
故选:C。
10.下列关于四图对应的现象或原理解释,其中正确的是( )
A.甲图“拔罐”既能说明大气有压强,又能说明人体内部有压强
B.乙图实验中选用不同直径的马德堡半球,拉开所需要的力相同
C.丙图是用来给病人注射药物的注射器,它利用了大气压的原理
D.丁图是自制的简易气压计,管内水柱升高说明外界大气压增大
【解答】解:A、罐子会吸附在皮肤上,是因为罐内气压小于外界的大气压,故是说明大气有压强;皮肤上的圆形血印是向外凸起,说明人体内也有压强,体内压强比罐内压强大,导致皮肤向外凸起,故A正确。
B、进行马德堡半球实验时,根据F=pS可知,大气压一定,选用不同的直径的半球时,受力面积不同,产生的大气压力不同,拉开半球所用的力不同,故B错误;
C、医生给注射器内吸药液时用到了大气压,但现在是向病人体内注射药液,利用的是人的推力,与大气压无关,故C错误;
D、瓶内气体压强等于大气压强与水柱产生压强之和;外界大气压变小,瓶内气压大于外界大气压与水柱产生压强之和,会进一步向外压水柱,所以水柱将会升高,故D错误。
故选:A。
11.汽车已经走进行家万户。下列关于汽车的说法中正确的是( )
A.汽车对路面的压力与路面对汽车的支持力是一对平衡力
B.行驶的汽车关闭发动机后,还能继续前进,是由于受到惯性的作用
C.行驶的汽车关闭发动机后,车速会慢下来,说明物体的运动需要力来维持
D.座位上的安全带又宽又软,是为了减小对人体的压强
【解答】解:A.汽车对路面的压力与路面对汽车的支持力是作用在不同物体上的两个力,所以不是一对平衡力,故A错误;
B.行驶的汽车关闭发动机后,还能继续前进,是由于汽车具有惯性,惯性不是力,不能说受到惯性的作用,故B错误;
C.行驶的汽车关闭发动机后,车速会慢下来,是因为受到摩擦阻力的作用,说明力是改变物体运动状态的原因,物体的运动不需要力来维持,故C错误;
D.座位上的安全带又宽又软,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故D正确。
故选:D。
12.如图所示,杯子中装满水,现向杯中轻轻放入一个小木块,小木块漂浮在水面,则放入木块后( )
A.水对杯底的压强不变 B.水对杯底的压强增大
C.水对杯底的压力增大 D.水对杯底的压力减小
【解答】解:A、杯子中装满水,木块放入水中后,部分水溢出,水的深度h不变,由p=ρgh可知,水对杯底的压强不变,故A正确,B错误;
C、水对杯底的压强p不变,杯底的面积S不变,由F=pS可知,水对杯底的压力不变,故CD错误;
故选:A。
13.如图在水平放置的书架上,并列放10本完全相同的书(每本书与书架的接触面积相同),书架受到书的压力为F,压强为p.当取走右边的4本书后,其余6本书不动,书架受到书的压力和压强又为( )
A.压力为F,压强为p B.压力为F,压强为p
C.压力为F,压强为p D.压力为F,压强为p
【解答】解:一本书对书架的压力为,剩余6本对书架的压力为F1==F,
假设10本书与书架的接触面积为S,剩余6本书与书架的接触面积为S,
所以此时书架受到的压强为P1===P。
故选:C。
14.一个成年人站在水平地面上,他对水平地面的压力和压强最接近于( )
A.50牛,1000帕 B.50牛,10000帕
C.500牛,1000帕 D.500牛,10000帕
【解答】解:一个成年人的质量大约为60kg,
他对水平地面的压力等于他的重力,即:F=G=mg=60kg×10N/kg=600N,
双脚的面积大约是500cm2,即地面的受力面积约为:S=500cm2=0.05m2,
他对水平地面的压强为:
p===12000Pa,所以他对水平地面的压力和压强最接近D项的数据。
故选:D。
15.如图,在吸管中间剪一水平切口(吸管未剪断),从切口处折弯吸管,使两段大致成直角.把吸管一端放进水里,从另一端用力吹气.观察到的现象是( )
A.切口处有水向上喷出
B.切口处有水向前喷出
C.水中逸出大量气泡
D.水中吸管内的液面高度保持不变
【解答】解:把吸管一端放进水里,从另一端用力吹气时,直管上方的空气流速大,压强小,直管中的水在大气压强的作用下从竖管中涌出,但由于水平方向的气流作用,涌出的水会向前喷出。
故选:B。
16.如图是家用煤气灶灶头的示意图使用时打开煤气阀门,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漏,其原因是( )
A.进口处煤气流速小,压强大于大气压强
B.进口处煤气流速小,压强小于大气压强
C.进口处煤气流速大,压强大于大气压强
D.进口处煤气流速大,压强小于大气压强
【解答】解:因为流速越快,流体的压强越小,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。
故选:D。
17.把装满水的量筒,口朝下没在水中,如图所示,抓住筒底向上提,在筒口离开水面前,量筒露出水面部分( )
A.充满水
B.有水但不满
C.没有水
D.瓶内外水面始终保持相平
【解答】解:一个大气压约为1.0×105Pa,由p=ρgh可得,大气压能支持水柱的高度:
h==≈10.2m,
因量筒装满水时,水的深度远远小于大气压能支持水柱的高度,
所以,在筒口离开水面前,量筒露出水面部分充满水,故A正确、BCD错误。
故选:A。
18.如图所示,往量杯中匀速注水直至注满。选项中表示此过程中量杯底部受到水的压强p随时间t变化的曲线,其中合理的是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:据图可知,量杯的形状是上宽下窄,所以在向量杯中倒水时,相同时间倒入相同质量的水,但水在量杯中的增加的高度越来越小,所以量杯底部所受液体压强的增加量也会越来越小,故B是正确的。
故选:B。
19.如图所示,放在水平地面上的两个质量均匀分布的实心长方体A、B,已知体积VA<VB,与地面的接触面积SA>SB,对地面的压强pA=pB。下列判断正确的是( )
A.A的质量可能等于B的质量
B.A的质量一定大于B的质量
C.A的密度可能等于B的密度
D.A的密度一定小于B的密度
【解答】解:物体对水平桌面的压强:
p======ρgh,
因为VA<VB,SA>SB,
所以hA<hB,
又因为pA=pB,
所以ρA>ρB,故CD选项不正确;
又因为pA=pB,SA>SB,
所以FA>FB,
因为水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以GA>GB,即mA>mB,故B选项正确、A选项不正确。
故选:B。
20.如图所示是小聪同学在探究甲、乙两种不同物质的质量与体积的关系时得出的图像,用上述两种物质分别做成甲、乙两个实心正方体,甲的边长是乙的2倍,把它们放在水平地面上,甲、乙两物体对水平地面的压强之比为( )
A.p甲:p乙=1:8 B.p甲:p乙=1:4
C.p甲:p乙=1:2 D.p甲:p乙=1:1
【解答】解:由图像数据可得,甲、乙两物质的密度分别是:
ρ甲===2g/cm3,ρ乙===8g/cm3,
因此甲、乙两物体的密度之比ρ甲:ρ乙=2g/cm3:8g/cm3=1:4。
因为甲的边长是乙的2倍,所以甲、乙边长之比为h甲:h乙=2:1,
因为正方体对水平地面的压强p=====ρgh,
所以压强之比:
p甲:p乙=ρ甲gh甲:ρ乙gh乙=ρ甲h甲:ρ乙h乙=(1×2):(4×1)=1:2。
故选:C。
21.将两个容器放在水平面上倒入如图所示不同液体甲、乙,已知ρ甲>ρ乙,若继续分别倒入高度△h相同的甲、乙液体,则下列图像中能正确表示容器底部受到的压强p与高度△h的关系是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:已知ρ甲>ρ乙、h甲>h乙,根据p=ρgh知p甲>p乙,所以开始时甲图线在乙图线的上面,继续分别倒入高度△h相同的甲、乙液体,因为ρ甲>ρ乙,所以Δp甲>Δp乙,甲的压强增大得快,所以甲乙图像随着倒入液体高度的增加压强越来越远离,故C正确、ABD错误。
故选:C。
22.如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。下列说法正确的是( )
①液体的密度:ρ甲=ρ乙
②液体对容器底部的压强:p甲>p乙
③液体对容器底部的压力:F甲=F乙
④容器对桌面的压强:p′甲=p′乙
A.只有①和② B.只有①和④ C.只有②和③ D.只有②和④
【解答】解:
①因为容器底面积相同,液体同高,乙中液体的体积大于甲中液体的体积,因为质量相同,所以ρ甲>ρ乙,故①错误;
②由图知,两容器中液体的深度相同,由①知ρ甲>ρ乙,根据p=ρgh知,液体对杯底的压强p甲>p乙,故②正确;
③水平桌面上,甲、乙两个容器中两种液体质量相等,则重力相等;甲容器为直臂容器,液体对容器底部的压力等于自身重力;乙容器上宽下窄,液体对容器底部的压力小于自身重力;所以甲容器中液体对容器底部的压力大于乙容器中液体对容器底部的压力,即F甲>F乙,故③错误;
④水平桌面上,甲、乙两个容器中两种液体质量相等,则重力相等,容器底面积和质量相同,故对桌面的压力F甲′=F乙′,由p=得,容器对桌面的压强:p甲′=p乙′,故④正确;
综上所述,①③错误,②④正确。
故选:D。
23.如图所示,甲、乙两立方体放在水平面上,甲的边长大于乙。现分别沿竖直或水平方向切割,小明认为:若将甲、乙沿竖直方向切去不同厚度后,剩余部分对水平面的压强相等,则切去前甲对水平面的压力可能等于乙。 小红认为:若将甲、乙沿水平方向切去相同厚度后,剩余部分对水平面的压力相等,则切去前甲对水平面的压强可能等于乙。下列说法中正确的是( )
A.只有小明正确 B.只有小红正确
C.小明和小红都是正确的 D.小明和小红都是错误的
【解答】解:(1)正方体对水平地面的压强:
p======ρgL,
将甲、乙沿竖直方向切去不同厚度后,剩余部分的高度、密度不变,
若剩余部分对水平面的压强相等,则原来甲乙对水平面的压强相等,
因L甲>L乙,S甲>S乙,
则由p=的变形式F=pS可知,甲对水平面的压力大于乙,不可能等于乙,故小明是错的;
(2)若切去前甲对水平面的压强等于乙,
则由p=ρgL可知,ρ甲L甲=ρ乙L乙,
由F剩=G剩=m剩g=ρL2(L﹣h)g可得,将甲、乙沿水平方向切去相同厚度h后,剩余部分的压力:
F甲剩=ρ甲L甲2(L甲﹣h)g,F乙剩=ρ乙L乙2(L乙﹣h)g=ρ甲L甲L乙(L乙﹣h)g
则F甲剩﹣F乙剩=ρ甲L甲2(L甲﹣h)g﹣ρ甲L甲L乙(L乙﹣h)g
=ρ甲L甲[L甲(L甲﹣h)﹣L乙(L乙﹣h)]g
=ρ甲L甲[L甲2﹣L甲h﹣L乙2+L乙h]g
=ρ甲L甲[L甲2﹣L乙2﹣(L甲﹣L乙)h]g
=ρ甲L甲[(L甲﹣L乙)(L甲+L乙)﹣(L甲﹣L乙)h]g
=ρ甲L甲(L甲﹣L乙)(L甲+L乙﹣h)g
因L甲>L乙,(L甲+L乙)>h,
所以,F甲剩﹣F乙剩>0,即F甲剩>F乙剩,
这与剩余部分对水平面的压力相等矛盾,故小红是错的。
综上可知,小明和小红都是错误的。
故选:D。
24.两个完全相同的圆柱形容器中,分别盛有质量相等的煤油和水,如图所示,已知图中液体内M、N两点到容器底部的距离相等,煤油的密度小于水的密度。设M、N两点处的液体压强分别为pM和pN,则这两处的液体压强大小关系是( )
A.pM小于pN B.pM等于pN C.pM大于pN D.无法判断
【解答】解:∵M、N两点到量筒底的距离相等,
∴根据m=ρV=ρSh可知,M、N两点以下m水>m煤油;
又∵因为完全相同的量筒中,分别盛有质量相等的煤油和水,
∴M、N两点上mM>mN,即GM>GN;
∴根据p=可知,pM>pN。
故选:C。
二.填空题(共16小题)
25.有一边长为10厘米的正方体物块重80牛,放在光滑墙角处(如图所示),受水平方向力F1=100牛、竖直方向力F2=12牛的作用。回答下列问题。
(1)此时地面所受压力为 92 牛。
(2)此时墙壁所受压强为 1×104 帕。
【解答】解:(1)地面所受的压力:F′=F2+G=12N+80N=92N;
(2)因固体可以大小不变的传递压力,所以,墙壁所受到的压力:F=F1=100N,
墙壁所受到的压强:p==1×104Pa。
故答案为:92;1×104。
26.如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。请回答:
(1)甲、乙容器对桌面的压力分别为F甲、F乙,则F甲 = (填“>”、“<”或“=”)F乙。
(2)液体对容器底部的压强分别为p甲、p乙,则p甲 > (填“>”、“<”或“=”)p乙。
【解答】解:(1)水平桌面上,甲、乙两个容器中两种液体质量相等,容器的质量相等,根据G=mg可知二者的总重力相等,故容器对桌面的压力F甲=F乙;
(2)从图中可知乙中液体的体积大于甲中液体的体积,因为液体质量相同,根据ρ=可知ρ甲>ρ乙,因两容器中液体的深度相同,根据p=ρ液gh知,液体对杯底的压强p甲>p乙。
故答案为:(1)=;(2)>。
27.甲、乙两个完全相同的柱状容器内分别装有体积相等的两种不同液体,先将一个U形管压强计改装为两端都装上扎有相同橡皮膜的金属盒(且两管液面齐平),分别放至两容器的底部,如图所示,据此可发现U形管的左边管内液面位置相对较低,这说明 甲 容器底部的液体压强较大;然后再将两个金属盒在液体中的深度同时都减少一半,则U形管两管液面高度差将 变小 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【解答】解:
(1)由图可知,U形管的左边管内液面位置相对较低,这说明甲容器底部的液体压强较大,即p甲>p乙;
(2)甲、乙两个完全相同的柱状容器内分别装有体积相等的两种不同液体,则h相同,
根据p=ρgh可知,p甲=ρ甲gh,p乙=ρ乙gh,
则两个金属盒受到的压强差:Δp=p甲﹣p乙=ρ甲gh﹣ρ乙gh=(ρ甲﹣ρ乙)gh;
将两个金属盒在液体中的深度同时都减少一半,
则此时两个金属盒受到的压强差为:Δp′=p甲′﹣p乙′=ρ甲g﹣ρ乙g=(ρ甲﹣ρ乙)g,
比较可知Δp′<Δp,
所以,U形管两管液面高度差将变小。
故答案为:甲;变小。
28.一个重力为10N,底面积为100cm2木块从斜面上滑下,并在水平面上继续滑动。木块能继续滑动的原因是 木块具有惯性 ;木块在水平面上滑行时对水平面的压强为 1000 Pa,此时木块受到的滑动摩擦力方向是 水平向左 (选填“水平向右”或“水平向左”)。
【解答】解:木块能在水平面上继续滑动是因为木块具有惯性,仍要保持原来的运动状态;
在水平面上滑行时,木块对水平面的压力等于自身的重力,受力面积S=100cm2=1×10﹣2m2,
则木块对水平面的压强:p====1000Pa;
在水平面上滑行时,木块受到的滑动摩擦力方向与运动的方向相反,即水平向左。
故答案为:木块具有惯性;1000;水平向左。
29.如图所示,物体A重30N,B重15N,物体A的底面积为10cm2,物体B的底面积为5cm2.则A对B的压强是 6×104 Pa,B对桌面的压强是 9×104 Pa。
【解答】解:A对B的压强P1===6×104Pa,
B对桌面的压强P2===9×104Pa。
故答案为:6×104;9×104。
30.如图所示,边长为10cm的正方体A重力为1N,在水平向左的力F1=2N,竖直向上的力F2=4N作用下,沿着墙壁竖直向上做匀速直线运动,则此时A受到的滑动摩擦力大小为 3N ,A对竖直墙壁的压强为 200Pa 。
【解答】解:
(1)物体A沿着墙壁竖直向上做匀速直线运动,处于平衡状态,物体A受到竖直向上力F2与重力、滑动摩擦力的合力是平衡力,
可得:F2=G+f,
物体A受到的滑动摩擦力大小:
f=F2﹣G=4N﹣1N=3N;
(2)因为固体能大小不变的传递压力,
所以A对竖直墙壁的压力:
F压=F1=2N,
受力面积S=10cm×10cm=100cm2=0.01m2,
A对竖直墙壁的压强:
p===200Pa。
故答案为:3N;200Pa。
31.利用传感器做“探究流体压强与流速的关系”的实验,装置如图甲。装置中A、B、C三节直径不同的塑料管连接在一起,右端与吹风机的尾部相连。
(1)将气体压强传感器探头分别插入三节管中,传感器与电脑相连,打开吹风机吹气时,电脑屏幕如图乙所示,已知①②③三条图线分别对应三节管中气体压强随时间变化的情况,图线①反映的是装置 A 中塑料管的气体压强随时间变化的情况。(填“A”、“B”或“C”)
(2)利用流体压强与流速的关系,解决某地下商城“工”字形通道中过道的通风问题,技术员设计了以下几种方案。如图所示,黑色部分为墙面凸出部分,是安装在过道顶的换气扇,其中既有效又节能的是 C (填字母序号)。
【解答】解:
(1)在图甲的装置中,当用吹风机抽气时,在同一时间内,通过每个管子的气体总量相同,则细管内气体流速比粗管内气体流速大,粗管内气体流速小;
如图乙所示,①②③三条图线分别对应粗细不同的三节管中气体压强随时间变化的情况,由图像可知:平稳流动的气体,流速大处压强小;图线1中压强相对较小,所以它应该是最细的管子,因此反映的是装置中A塑料管的气体压强随时间变化的情况;
(2)要想让风经过过道,过道上下两端的气压应该不同,所以过道上下两端的通风道中的空气流动速度不同;
A、过道上下两端的通风道相同,所以过道上下两端的通风道中的空气流动速度相同,故A不合理;
B、过道上下两端的通风道相同,所以过道上下两端的通风道中的空气流动速度相同,故B不合理;
C、过道上端的通风道有凸起,所以相同时间风经过过道上端的通风道时的路程长,则风速较快,所以过道上端的气压小于下端的气压,所以空气会从过道的下端流向上端,过道中有风通过。此方案不需要消耗其他能量,既有效又节能,故C合理。
D、过道中有电动机,电动机工作时过道中空气流动速度加快,气压减小,空气会从过道口流进来而通风,但需要消耗电能,故此方案虽有效但不节能,故D不合理。
故选:C。
故答案为:(1)A;(2)C。
32.(1)在一个密闭的玻璃瓶内装一些红色的水(内留部分空气),用一个两端开口的细玻璃管穿过瓶塞子插入水中,便制成了一个简易的多功能科学实验演示器(如图甲),用该装置可以演示 ①②③ (填序号);
①大气压与高度的关系 ②瓶内气体压强与温度的关系 ③力能使物体发生形变
(2)如乙图所示,将两个一次性纸杯杯口向上叠套起来,用手握住外面的纸杯,在靠近杯口的正上方且平行于杯口方向用力吹气。请你预测里面的纸杯将 B 。
A.一定保持静止 B.可能向上跳起 C.一定发生旋转 D.可能压得更紧
【解答】解:(1)①大气压随海拔高度的增加而减小,若把气压计从山脚带到山顶,瓶内空气的压强不变,而外界大气压随高度的增加而减小,此时在瓶内气压的作用下,会有一部分水被压入玻璃管,因此管内水柱的高度会增大,故①符合题意;
②质量和体积一定的气体的压强随温度的升高而增大,故②符合题意;
③力能使物体发生形变。若玻璃瓶内装满红色的水,用力挤压瓶子,发现玻璃管内液面上升,这说明力可以使物体发生形变,故③符合题意;
(2)用力水平吹气,上面的纸杯的上方空气流动速度大,压强变小,下方的空气不流动压强不变,所以纸杯下面的压强大于上面的压强,纸杯会向上跳起。
故答案为:(1)①②③;(2)B。
33.小文找来三支蜡烛,如图所示,将中间的蜡烛点燃,用一根吸管对着A、B蜡烛火焰的中间水平吹气,则将会被点燃的蜡烛是 A (选填“A”或“C”),吹出去的空气能一直向前,是因为 空气具有惯性 。小华用一个机翼模型也可探究此类问题,他把机翼模型穿在一根铁丝上,在铁丝的上下端各挂一个弹簧测力计,用电风扇对着机翼模型吹风时,A弹簧测力计示数 变小 ,B弹簧测力计示数 变大 。(选填“变大”“不变”或“变小”)。
【解答】解:(1)如图所示,用一根吸管对着A、B蜡烛火焰的中间水平吹气,AB中间空气流动速度变大,压强变小,B蜡烛的火焰会向左偏,将蜡烛A点燃;
吹出去的空气能一直向前,是因为空气具有惯性;
(2)如图所示,在接通电风扇之前,A、B两个弹簧测力计均有示数,说明弹簧都发生了形变。当接通电风扇后,空气分别从机翼模型的上、下表面流过,由于上表面呈弧度,气流通过上表面的速度要大于下表面的速度。因为流速越大的地方,压强越小,所以机翼模型上表面受到的空气压力将小于下表面的压力,结果弹簧测力计A示数会变小,弹簧测力计B示数会变大。
故答案为:A;空气具有惯性;变小;变大。
34.如图甲所示,玻璃管中液面与瓶中液面等高(玻璃瓶密封良好),当向外拉注射器活塞时,能够观察到的现象是:直玻璃管内的液面 低于 (选填“高于”、“低于”或“等于”)瓶中液面高度;图乙所示的装置上方为一个两头开口、粗细不均匀的玻璃管,管下连通一个装有红墨水的U形管AB,当用吹风机向玻璃管中吹风时,A管中液面比B管中液面 低 (选填“高”或“低”)。
【解答】解:(1)广口瓶上部空气通过玻璃管与注射器相连,当向外拉注射器活塞时,瓶内空气的体积增大,广口瓶内的气压就减小,由于瓶内的气压小于瓶外的大气压,在瓶外气压的作用下就把玻璃管中的液体压进瓶内,导致玻璃管内的液面降低。
(2)图乙中A上方玻璃管的横截面积大,相同时间内,风经过A管上方的流动速度小于B管上方的空气流动速度,A管上方的压强大于B管上方的压强,红墨水被压向B管,B管液面上升,A管液面下降,A管中液面比B管中液面低。
故答案为:低于;低。
35.小滨利用如图所示的实验方案测量当时的大气压值。实验中记下弹簧测力计的示数为4.5N。所用一次性注射器的最大刻度容积为2mL。注射器全部刻度的长度为4cm。为判断实验结果的准确性,小滨利用气压计测量当时实际的大气压约为100kPa。
(1)根据弹簧测力计和注射器实验数据计算出的大气压强为 9×104 Pa。
(2)对比两次实验结果,小滨猜想用注射器的实验中可能存在下列原因,其中一定不可能的是 B 。
A.注射器中有空气未全部排尽
B.活塞与注射器筒壁间摩擦较大
【解答】解:(1)已知V=2mL=2cm3=2×10﹣6m3,L=4cm=0.04m,
则S===5×10﹣5m2,
大气压强p===9×104Pa;
(2)注射器中有空气未全部排尽,注射器中会有很小的大气压强,所测大气强会偏小;实际的大气压p′=100kPa=100×1000Pa=1×105Pa;如果活塞与注射器内壁间存在较大的摩擦力,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,而根据实验数据计算出的大气压强小于实际大气压,所以不可能是活塞与注射器筒壁间摩擦较大,可能是注射器中有空气未全部排尽,故选:B。
故答案为:(1)9×104;(2)B。
36.小金同学在学习了液体压强影响因素后,回到家自制了一个简易的液体压强计:在开口的空矿泉水瓶侧壁扎了a、b两个小孔用橡皮塞塞住,并在瓶中倒入一定量的水至两孔上方,如图甲所示。H表示矿水瓶底部距离地面的高度。(忽略大气压随高度的变化)
(1)甲图,小金拔出橡皮塞,观察中水从a、b两孔射出的距离,是为了研究液体压强与 液体深度 的关系。
(2)他又提起矿泉水瓶,发现矿水瓶底部距离地面的高度H增加后,水从a、b孔射出的速度 不变 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)将一根两端开口的玻璃管穿过矿泉水瓶盖后,旋紧矿泉水瓶,玻璃管上端与大气连通,下端浸没在液体中,管内液面如图乙所示,则拔出橡皮塞后会有水射出的是 b (选填“a”、“b”或“a和b”)。
【解答】解:(1)根据甲图可知,b孔的深度大,b孔的水射出的距离大,表明b处液体的压强大,故该实验是为了研究液体压强与液体深度的关系;
(2)因为射程的远近由该点的压强决定,而该处的压强与水的密度和水面到容器底部的高度有关,与其它因素都无关,而H表示的是容器底部与地面的高度,因此水从a、b孔射出的速度与矿泉水瓶底部距离地面的高度H的大小无关,即水从a、b孔射出的速度不变;
(3)设瓶内气压为p0,大气压为p大,由图乙知,管中的液面和下管口等高,高于b孔,低于a孔;
管中的液面比a孔低,p0加上ha水深产生的压强小于大气压p大,拔去a孔木塞的瞬时,水不会流出瓶外;
管中的液面比b孔高,p0加上hb水深产生的压强大于大气压p大,拔去b孔木塞的瞬时,水会流出瓶外;
所以只有拔去b孔木塞的瞬时,水才会流出瓶外。
故答案为:(1)液体深度;(2)不变;(3)b。
37.如图所示是工厂里常用圆形低压吸盘搬运玻璃的情况。图中E为一圆形吸盘,其面积是0.05米2,ABCD为一正方形平板玻璃,边长为1米厚度为8毫米,则该平板玻璃的重力是 200 牛。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 9.6×104 帕。(玻璃的密度是2.5×103千克/米3)
【解答】解:(1)平平板玻璃的体积:
V=L×L×h=1m×1m×8×10﹣3m=8×10﹣3m3;
根据ρ=知,
平板玻璃的质量:
m=ρV=2.5×103kg/m3×8×10﹣3m3=20kg,
板玻璃的重力:G=mg=20kg×10N/kg=200N;
(2)吸盘能将该平板玻璃水平吸住并悬空,此时大气压力等于玻璃板的重力,F=G=ΔpS,
所以吸盘内外存在的压强差为Δp====4000Pa,
吸盘内的气压为:p′=p0﹣Δp=1.0×105Pa﹣4000Pa=96000Pa。
即吸盘内的气压应不大于9.6×104Pa。
故答案为:200;9.6×104。
38.如图所示,甲、乙两个均匀实心正方体放置在水平桌面上,它们的边长之比l甲:l乙=2:1。将乙叠放在甲上方时,物块甲对桌面的压强为p1,拿走物块乙,甲对桌面的压强为p2,已知p1:p2=4:3。回答下列问题。
(1)甲、乙两个正方体的重力之比G甲:G乙= 3:1 ;
(2)若将甲叠放在乙上方时,物块乙对桌面的压强为p3,则p3:p1= 4:1 。
【解答】解:(1)将乙叠放在甲上方时,乙对甲的压力等于自身重力,物块甲对桌面的压力等于物块甲和物块乙的重力之和,
已知l甲:l乙=2:1,根据G=mg、ρ=、V=l3可得:
======,
解得ρ甲:ρ乙=3:8,
则G甲:G乙===3:1;
(2)将甲叠放在乙上方时物块乙对桌面的压力,将乙叠放在甲上方时物块甲对桌面的压力,都等于物块甲和物块乙的重力之和,
则=====。
故答案为:3:1;4:1。
39.如图甲所示,一个长方体木块在水平拉力F作用下,在水平桌面上运动,已知拉力随时间变化的图像如图乙所示,木块的速度随时间变化的图像如图丙所示,则木块在第7s时的摩擦力f1等于 3 N,它与木块在第1s时的摩擦力f2大小关系是f1 = f2(选填“>”、“=”或“<”);如果将静止在水平桌面上的木块沿竖直方向切割掉三分之一,则切割前后木块对桌面的压强之比是 1:1 。
【解答】解:(1)由图丙可知:第2~6s时,木块做匀速运动,此时的摩擦力与拉力是平衡力,
根据图乙可知:此时摩擦力f=F=3N,
滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,与物体运动的速度无关。
所以,第7s时摩擦力f1=f=3N,第1s时摩擦力f2=f=3N,故f1=f2;
(2)将木块竖直切去,
则前后压强之比p:p'=:=:=1:1。
故答案为:3;=;1:1。
40.如图所示,甲物重45N,乙物重25N,甲、乙均静止,不计弹簧测力计自重,已知同一条绳子上的弹力处处相等,则弹簧测力计的示数为 25 N,如果甲物体是边长为20cm的正方体,则此时甲物体对水平地面的压强为 500 Pa。
【解答】解:由题知,甲、乙均处于静止状态,对乙进行受力分析,由二力平衡知,绳子对乙的拉力等于乙的重力,即:F=G乙=25N,由于弹簧测力计处于静止状态,由二力平衡知,弹簧测力计两端绳子的拉力相等,弹簧测力计的示数等于其一端受到绳子拉力的大小,则弹簧测力计的示数为25N;
拉甲绳子上的拉力等于弹簧测力计的示数,即:F′=25N,对甲进行受力分析,地面对甲的支持力等于甲的重力减去绳子的拉力,即F支=G甲﹣F′=45N﹣25N=20N,根据力的作用是相互的知,甲对地面的压力等于地面对甲的支持力,即:F压=F支=20N,已知甲是边长为20cm的正方体,则甲与地面的接触面积为:S=0.2m×0.2m=0.04m2,所以甲物体对地面的压强为:
p===500Pa。
故答案为:25;500。
三.作图题(共1小题)
41.一物体静止于某一斜面上,如图,请画出物体所受重力和对斜面压力的示意图。
【解答】解:根据长方体对角线的交点确定出重心,然后过物体重心画带箭头的线段,方向竖直向下,即重力示意图。
在斜面上选取物体与接触面的中点为压力的作用点,过压力作用点画垂直于斜面、带箭头的线段即压力示意图。
如图所示:
四.实验探究题(共3小题)
42.如图所示,用压强计研究液体内部的压强。
(1)在使用压强计前,发现U形管中两侧液面已有高度差(如图a所示),接下来的操作正确的是 A 。
A.取下软管重新安装
B.向U形管内添加适量液体
C.从U形管内向外倒出适量液体
D.橡皮管漏气,更换新的橡皮管
(2)比较(b)(c)两图可知:液体压强与 深度 有关。
(3)若保持(c)图中金属盒的位置不变,将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,发现U形管两侧液面高度差变大。小金由此得出结论:在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大。小华认为她的结论不可靠,其原因是 没有控制金属盒所处的深度不变 。
(4)如图(d)所示,小华设想将U形管压强计做如下改装:为U形管两端都装上扎有相同橡皮膜的金属盒(且两管液面齐平),将两个金属盒分别放至两个装有相同深度的盐水和纯净水的容器底部,发现U形管的右边管内液面位置相对较高,这说明与右边管连接的金属盒放置的容器中装的是 水 (选填“盐水”和“水”)。
【解答】解:(1)调节压强计时,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,故选A;
(2)比较(b)(c)两图可知,在同种液体中,深度越大,U形管两侧液面高度差越大,由此可以得出初步结论:液体压强与深度有关;
(3)在探究液体压强与液体密度是否有关时,应控制金属盒所处的深度相同。加入盐水后,烧杯中液体的密度增大,深度也会增大。但因金属盒的保持位置不变,则金属盒在盐水中的深度相较于在清水中的深度会增大,所以小金的结论不可靠,即其原因是没有控制金属盒所处的深度不变;
(4)因为两个金属盒分别放至两个装有相同深度的盐水和纯净水的容器底部,则h相同,
根据p=ρgh可知:p左=ρ左gh,p右=ρ右gh,
同时结合U形管的右边管内液面位置相对较高,这说明右边容器中液体产生的压强小于左边容器中液体产生的压强,即:p左>p右,
由此可知:ρ左>ρ右,
即说明与右边管连接的金属盒放置的容器中装的是密度小的纯净水。
故答案为:(1)A;(2)深度;(3)没有控制金属盒所处的深度不变;(4)水。
43.如图所示,用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”。
(1)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,通过 B 方法可以进行调节。
A.从U形管内向外倒出适量水
B.拆除软管重新安装
C.向U形管内添加适量水
(2)乙图中若将烧杯中的水换成盐水,其他条件不变,则可以观察到U形管两边液面的高度差将 变大 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)图乙中U形管左右两侧水面的高度差h=5cm,则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为 500 Pa。
(p0=1.01×105Pa,ρ盐水=1.2×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
【解答】解:(1)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,故B正确;
(2)在图乙中,若将烧杯中的水换成盐水,其他条件不变,即深度相同,盐水的密度大,同一深度液体压强大,U形管液面的高度差变大;
(3)图乙中U形管左右两侧水面的高度差h=5cm=0.05m,则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为:
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa。
故答案为:(1)B;(2)变大;(3)500。
44.小科同学探究“一定质量的气体,在温度不变时,其压强跟体积的关系”,实验装置如图甲所示(固定的铁架台未画出)。
步骤一:用一支容量为2.5mL的针筒,先将轻质活塞(活塞质量不计)的下底面拉到刚好对准2.5mL的刻度线,用橡皮泥封住针口,此时活塞静止。
步骤二:在活塞上加砝码,当活塞再次静止时,记录下活塞上砝码质量,重复五次实验(实验过程中温度保持20℃不变,不计活塞和筒壁之间的摩擦)。
步骤三:将测得数据绘成图像,如图乙所示。
(1)实验中是通过 砝码的质量大小 来反映封闭气体的压强大小。
(2)根据图像乙可得到实验结论: 一定质量的气体,在温度不变时,体积越大,压强越小 。
(3)已知外界大气压为1.01×105帕,想要用如图甲装置测算出针筒内气体压强的数值,还需要测量出什么数据。 针筒上全部刻度的总长度 。
【解答】解:(1)实验中通过活塞上砝码的质量来反映封闭气体的压强大小,所加砝码的质量越大,表示管内的气体压强越大;
(2)由图像乙可知,托盘和砝码的质量与气体体积成反比,所以可得结论:一定质量的气体,在温度不变时,体积越大,压强越小;
(3)由可知,想要用如图甲装置测算出针筒内气体压强的数值,还需要测量针筒上全部刻度的总长度h,然后利用求出活塞的横截面积。
故答案为:(1)砝码的质量大小;(2)一定质量的气体,在温度不变时,体积越大,压强越小;(3)针筒上全部刻度的总长度。
五.计算题(共10小题)
45.小明买了一辆新国标电动自行车(如图所示),部分参数如下表所示。已知小明的质量为60千克,假定电动车在水平骑行过程中受到的阻力始终为总重的0.08倍。(g取10N/kg)
项目 参数
最高车速(千米/小时) 25
整车质量(千克) 40
(1)小明骑着电动车以最高车速在水平地面上匀速骑行30分,在这段时间内电动车通过的路程是多少?
(2)匀速骑行时,电动车受到的牵引力是多少?
(3)若每个车轮与地面的接触面积为25cm2,则小明骑行时地面受到的压强是多少?
【解答】解:(1)小明骑着电动车以最高车速在水平地面上匀速骑行30分,在这段时间内电动车通过的路程s=vt=25km/h×h=12.5km;
(2)电动自行车行驶时的总重力:G总=(m车+m人)g=(40kg+60kg)×10N/kg=1000N,
因电动车在水平的路面上匀速行驶时,处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,
所以,电动车受到的牵引力:F′=f=0.08G=0.08×1000N=80N;
(3)电动自行车行驶时对地面的压力:F=G总=1000N,
受力面积:S=2×25cm2=50cm2=0.005m2,
电动自行车行驶时对地面的压强:p===2×105Pa。
答:(1)小明骑着电动车以最高车速在水平地面上匀速骑行30分,在这段时间内电动车通过的路程是12.5km;
(2)匀速骑行时,电动车受到的牵引力是80N;
(3)若每个车轮与地面的接触面积为25cm2,则小明骑行时地面受到的压强是2×105Pa。
46.如图所示,平底茶壶的质量为0.4kg,底面积为4×10﹣3m2,内盛质量为0.6kg的开水,水面高度在图中标出,放置在面积为1m2的水平桌面中央。
(1)茶壶对桌面的压力。
(2)水对茶壶底部的压强。
(3)水对茶壶底部的压力。
【解答】解:(1)茶壶对桌面的压力F=G=mg=(m壶+m水)g=(0.4kg+0.6kg)×9.8N/kg=9.8N;
(2)水对茶壶底部的压强p=ρ水gh=1×103kg/m3×9.8N/kg×10×10﹣2m=980Pa;
(3)水对茶壶底部的压力F=pS=980Pa×4×10﹣3m2=3.92N;
答:(1)茶壶对桌面的压力是9.8N。
(2)水对茶壶底部的压强是980Pa。
(3)水对茶壶底部的压力是3.92N。
47.家庭常用的高压锅(图甲)与普通锅主要不同之处在于它的密封性好,图乙是高压锅的结构示意图,它的盖子上有三个气孔,带有活塞的气孔1使锅内与外界连通,此时锅内气压与外界大气压相等(外界大气压为1.0×105Pa)。当锅内温度升高至100℃时,锅内气体会把气孔1的活塞顶起,这时锅被密封。锅内温度继续升高,气体压强增大,当压强增至最大值时,气体就会冲开气孔2上的限压阀。气孔3正常情况下无作用,图乙未画出。设锅内气压每增加5×103Pa,水的沸点相应增加1℃。
(1)此高压锅限压阀的质量为100g,气孔2的面积为10mm2,则锅内的最高温度可达到多少?
(2)经商品质量检验部门检测,此高压锅内气体的最大压强不能超过1.8×105Pa,要使此高压锅能继续安全使用,应配一个质量为多大的限压阀?
【解答】解:(1)以限压阀为研究对象,它处于平衡状态时,受到三个力的作用:自身的重力G=mg;锅外的大气压力F0=p0S;锅内气体的压力F内=p内S;
这三个力的关系是:F内=F0+G;即:p内S=p0S+mg;
锅内气体的压强为:=;此时限压阀产生的压强:
当锅内气体压强超过1个标准大气压以后,锅内气压每增加5×103Pa,水的沸点相应增加1℃。此时限压阀产生的压强刚好是1个标准大气压,所以锅内的最高温度为:
。
(2)高压锅内气体的最大压强不能超过1.8×105Pa,所以有:;
此时限压阀的质量为:。
答:(1)锅内的最高温度可达到120℃;
(2)应配一个质量为80g的限压阀。
48.如图所示,质量为2.5千克,底面积为2×10﹣2米2的薄壁柱形容器(容器足够高)放置在水平地面上。另有一正方体物块A,其体积为1×10﹣3米3。
(1)求薄壁柱形容器对水平地面的压强。
(2)现将物块A放入容器中,再向容器中注入水,当水的体积为2×10﹣3米3时,容器对地面的压强刚好等于水对容器底部压强的两倍,求物块A的质量。
【解答】解:(1)薄壁柱形容器对水平地面的压力:
F=G=mg=2.5kg×9.8N/kg=24.5N,
对水平地面的压强:
p===1225Pa;
(2)由ρ=可得,水的质量:
m水=ρ水V=1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3=2kg,
容器对地面的压力:
F′=G+G水+GA=mg+m水g+mAg=(m+m水+mA)g=(2.5kg+2kg+mA)g=(4.5kg+mA)g,
容器对地面的压强:
p′==,
①若物块A在水中漂浮,则受到的浮力和自身的重力相等,即F浮=GA=mAg,
由F浮=ρgV排可得,物体A排开水的体积:
V排===,
容器内水的深度:
h==,
容器内水对容器底部的压强:
p水=ρ水gh=ρ水g×====,
因容器对地面的压强刚好等于水对容器底部压强的两倍,
所以,=2×,
解得:mA=0.5kg;
②若物体A在水中浸没,则排开水的体积:
V排=VA=1×10﹣3m3,
容器内水的深度:
h===,
容器内水对容器底部的压强:
p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×g×=,
因容器对地面的压强刚好等于水对容器底部压强的两倍,
所以,=2×,
解得:mA=1.5kg。
答:(1)薄壁柱形容器对水平地面的压强为1225Pa;
(2)物块A的质量为0.5kg或1.5kg。
49.如图所示,物体A重3N,底面积为3cm2;B容器质量为30g,底面积为5cm2,装有深度为10cm、质量为60g的水,(ρ水=l×103kg/m3,g=10N/kg)则:
(1)A对地面的压强是多大?
(2)水对容器底部的压力是多大?
(3)如果把A投入B中(水未溢出),则B对地面的压强是多大?
【解答】解:(1)A对地面的压强为:
p====104Pa;
(2)水对容器底部的压强为:
p'=ρ水gh=l×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa,
则水对容器底部的压力为:
F'=p'SB=1000Pa×5×10﹣4m2=0.5N;
(3)把A投入B中(水未溢出),B对地面的压力为:
FB=GA+GB+G水=GA+mBg+m水g=3N+0.03kg×10N/kg+0.06kg×10N/kg=3.9N,
则B对地面的压强为:
pB===7800Pa。
答:(1)A对地面的压强是104Pa;
(2)水对容器底部的压力是0.5N;
(3)如果把A投入B中(水未溢出),则B对地面的压强是7800Pa。
50.某实验小组为了探究气缸内气体压强p与缸内气柱长度h的关系,设计了一带有活塞(横截面积S=5cm2)并封闭了气体的密闭金属气缸,如图甲所示。某次实验过程中,活塞缓慢下压,记录数据后绘制出如图乙所示图象。请回答下列问题:
(1)活塞下压过程中,缸内气体质量 不变 (选填“变小”、“变大”或“不变”);
(2)据图乙可知,缸内气体压强p与长度h成 反 比;
(3)经测量,当缸内气体压强p为1×105Pa时,缸内气体的密度为1.3kg/m3,那么,当缸内气体压强p为5×105Pa时,缸内气体的密度为 6.5 kg/m3。
【解答】解:
(1)气缸是封闭的,当活塞向下压,由于气缸内的气体含量并没有发生变化,所以它的质量并不发生改变;
(2)由图象可得:一定质量的气体,温度不变时,Ph乘积为一定值,即压强与气缸内气体的长度成反比;
(3)由图象乙可知,当气体压强p为1×105Pa时对应的缸内气体的长度为h1=10cm,
所以气缸内气体的体积为:V1=Sh1,
气缸内气体的质量为:m=ρ1V1=ρ1Sh1,
由图象乙可知,当气体压强p为5×105Pa时对应的缸内气体的长度为h2=2cm,在此过程中气体的质量不变,
所以m=ρ2V2=ρ2Sh2,
所以ρ1Sh1=ρ2Sh2,
解得:ρ2==ρ1=×1.3kg/m3=6.5kg/m3。
故答案为:(1)不变;(2)反;(3)6.5。
51.将一底面积为0.02m2的长方体木块用细线栓在一个底面积为0.1m2的空容器的底部,向容器中缓慢加水直到木块上表面与水面相平,如图甲所示。在此整个过程中,木块底部受到水的压强随容器中水的深度的变化情况如图乙所示。求:
(1)木块所受到的最大浮力。
(2)木块的密度。
(3)加入的水的质量。
【解答】解:(1)容器中的水和木块上表面恰好相平时,木块受到的浮力最大,
由图乙可知,此时木块底部受到水的压强p=1500Pa,
由p=可得,木块底部受到水的压力:F下=pS木=1500Pa×0.02m2=30N,
木块上表面受到水的压力:F上=0N,
则木块所受到的最大浮力:F浮=F下﹣F上=30N﹣0N=30N;
(2)因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
所以,由F浮=ρ液gV排可得,木块的体积:V=V排===3×10﹣3m3,
由图乙可知,9cm~16cm时木块漂浮,此时木块底部受到水的压强p′=900Pa,
木块底部受到水的压力:F下′=p′S木=900Pa×0.02m2=18N,
木块上表面受到水的压力:F上′=0N,
则木块所受到的浮力:F浮′=F下′﹣F上′=18N﹣0N=18N;
由木块漂浮时受到的浮力和自身的重力相等可知,木块的重力:G=F浮′=18N,
由G=mg可得,木块的质量:m===1.8kg,
木块的密度:ρ===0.6×103kg/m3;
(3)由图乙可知,容器中的水和木块上表面恰好相平时,水的深度h=22cm=0.22m,
则木块和水的总体积:V总=S容h=0.1m2×0.22m=2.2×10﹣2m3,
容器内水的体积:V水=V总﹣V=2.2×10﹣2m3﹣0.3×10﹣2m3=1.9×10﹣2m3,
加入的水的质量:m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×1.9×10﹣2m3=19kg。
答:(1)木块所受到的最大浮力为30N。
(2)木块的密度为0.6×103kg/m3。
(3)加入的水的质量为19kg。
52.如图甲所示,在水平桌面上放有一薄壁柱形容器,底面积为100cm2,一个重力为2.5N,底面积为40cm2,高为10cm的柱形玻璃杯A漂浮于水面,在A的底部连接有一个实心金属块B,A、B两物体在水中处于静止状态时细线未拉直(B未与容器底部紧密接触,细线不可伸长且质量体积忽略不计)。向容器中注水,细线拉力随时间变化图象如图乙所示(容器无限高)。(g取10N/kg)求:
(1)图甲中玻璃杯A所受浮力的大小;
(2)图甲中水对玻璃杯A底部的压强大小;
(3)t1时刻到t2时刻加水的体积。
【解答】解:
(1)由题意可知,甲中玻璃杯A处于漂浮状态,受到的浮力和自身的重力相等,
所以,A受到的浮力F浮=GA=2.5N;
(2)玻璃杯A漂浮,根据浮力产生的原因可知,水对玻璃杯A底部的压力F=F浮=2.5N,
则玻璃A底部受到的压强p===625Pa;
(3)由图乙可知,t1时刻和t2时刻,绳子处于拉直状态,受到竖直向上的浮力、竖直向下A的重力和绳子的拉力处于平衡状态,
由A受到的合力为零可得:F浮=GA+F拉,
t1时刻有:F浮1=GA+F1,
t2时刻有:F浮2=GA+F2,
则t1时刻到t2时刻玻璃杯A浮力的变化量:
ΔF浮=F2﹣F1=1.0N﹣0.5N=0.5N,
由F浮=ρgV排可得,玻璃杯A排开水体积的增加量:
ΔV浸=ΔV排===5×10﹣5m3=50cm3,
水面升高的高度:
Δh===1.25cm,
则加水的体积:
ΔV水=(S﹣SA)Δh=(100cm2﹣40cm2)×1.25cm=75cm3。
答:(1)图甲中玻璃杯A所受浮力为2.5N;
(2)图甲中水对玻璃杯A底部的压强为625Pa;
(3)t1时刻到t2时刻加水的体积为75cm3。
53.小明用传感器设计了如图甲所示的力学装置,竖直细杆B的下端通过力传感器固定在容器底部,它的上端与不吸水的实心正方体A固定,不计细杆B及连接处的质量和体积。力传感器可以显示出细杆B的下端受到作用力的大小,现缓慢向容器中加水,当水深为13cm时正方体A刚好浸没,随水深变化的图像如图乙所示,求:
(1)求物体A的质量。
(2)当力传感器的示数大小F等于0时,求容器中的水深h。
(3)当水深为13cm时,求竖直细杆拉力。
【解答】解:(1)由图乙可知,h=0cm时,力传感器示数为F0=6N;
又由题意可知,A对传感器的压力等于自身的重力,所以GA=F0=6N;
根据G=mg可得A的质量为:
mA===0.6kg;
(2)由图乙可知,当h=3cm时物体A的下表面恰好与水面接触,因此细杆的长度:L杆=3cm,当h2=13cm时,A刚好浸没;
则正方体A的边长L=h2﹣h1=13cm﹣3cm=10cm=0.1m;
当力传感器的示数大小F为0时,正方体A受到的浮力等于正方体A的重力,即:
F浮=G=6N,
由F浮=ρ液gV排可知此时正方体A排开水的体积:
V排===6×10﹣4m3=600cm3,
则正方体A浸在水中的深度:
h排===6cm,
所以此时容器中水的深度:
h=L杆+h排=3cm+6cm=9cm;
(3)物体浸没时排开水的体积等于自身的体积,
当水深为13cm时A所受的浮力为:
F浮′=ρ水gV排′=ρ水gVA=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1m)3=10N;
此时A受竖直向下的重力GA=6N,竖直向上的浮力F浮=10N;
依据力的平衡条件可知,竖直细杆产生向下的拉力为:
F′=F浮′﹣GA=10N﹣6N=4N。
答:(1)物体A的质量为0.6kg;
(2)当力传感器的示数大小F等于0时,容器中的水深h为9cm;
(3)当水深为13cm时,竖直细杆拉力为4N。
54.圆柱形容器内放入一个体积为200cm3的长方体,现不断往容器内注水,并记录水的总体积V和水所对应的深度h,V和h的对应关系如图所示,求:
(1)长方体的底面积S1为多少?
(2)长方体受到的最大浮力为多少?
(3)长方体的密度为多少?
【解答】解:由图2可知,0~15cm的过程中水的总体积和对应的深度成正比;
15cm~21cm的过程中水的总体积和对应的深度成正比;
0~21cm的过程中水的总体积和对应的深度不成之比,则h=15cm后物体漂浮。
(1)15cm~21cm的过程中,由ΔV=S2Δh可得,容器的底面积:
S2===20cm2,
0~15cm的过程中,由ΔV=(S2﹣S1)Δh可得,长方体的底面积:
S1=S2﹣=20cm3﹣=8cm2;
(2)h=15cm时,物体恰好漂浮,物体排开水的体积:
V排=S1h=8cm2×15cm=120cm3=1.2×10﹣4m3,
长方体受到的最大浮力:
F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.2×10﹣4m3=1.2N;
(3)长方体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,
所以,长方体的重力:
G=F浮=1.2N,
由G=mg可得,长方体的质量:
m===0.12kg,
长方体的密度:
ρ===0.6×103kg/m3。
答:(1)长方体的底面积S1为8cm2;
(2)长方体受到的最大浮力为1.2N;
(3)长方体的密度为0.6×103kg/m3。
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