第九章 压强
一、单选题
1.小湖同学通过平时观察发现如下现象,其中表述正确的是( )
A.如图甲,“覆杯实验”是因为水把纸粘住了
B.如图乙,青藏高原边防战士用高压锅煮面条,是因为海拔越高,大气压越大,水的沸点越高
C.如图丙,小明看到拦河大坝“上窄下宽”,是为了能够承受水深处的较大的压强
D.如图丁,飞机获得升力是因为其上表面空气流速大,导致空气压强大
2.下列对一些物理量的估测中比较贴近事实的是( )
A.托起两个鸡蛋所用的力约为10N
B.西安近几年夏天的最高气温有时候会达到40℃以上
C.物理课本的质量约为2kg
D.一名中学生站立时对地面的压强约为1000Pa
3.小明尝试用所学物理知识解释生活中的物理现象,其中错误的是( )
A.冰刀鞋的刀刃做得很薄是为了增大压强
B.坐沙发比硬板凳舒服是因为沙发比较软,增大受力面积从而减小压强
C.深海中的鱼被捕捞起来常会因内脏破裂而死亡,此现象与大气压强有关
D.高铁站设置安全线是因为流体流速大的地方压强小
4.如图所示是在标准大气压下完成的托里拆利实验,原来玻璃管竖直,后来让玻璃管倾斜,水银充满全管,有关尺寸如图所示。下列说法中错误的是( )
A.玻璃管竖直时,上端无水银的部分肯定是真空的
B.此时的外界大气压强等于76cm高水银柱所产生的压强
C.玻璃管倾斜后,水银对玻璃管上端有压强
D.玻璃管倾斜后,若不慎将上端碰出一小孔,则水银会向上喷出
5.下列各现象中,与大气压有关的应用是( )
A.茶壶盖留有小孔
B.高楼储水箱要建在楼顶
C.把药液注射进肌肉里
D.深水潜水员要穿特制的抗压潜水服
6.如图是生活中常见的现象,以下描述正确的是( )
A.图甲:三峡船闸是利用了连通器的原理使船实现自由航行
B.图乙:塑料吸盘能挂餐具,说明吸盘的“吸力”大于餐具受到的重力
C.图丙:客机在飞行时,机翼上方的空气流速小压强大
D.图丁:用吸管喝饮料时,是利用手的压力将饮料挤入口中的
7.如图所示,甲、乙两支完全相同的试管,分别装有质量相等的液体。甲试管竖直放置,乙试管倾斜放置,两试管液面相平。设液体对两试管底的压强分别为p甲和p乙,则( )
A.p甲>p乙 B.p甲=p乙 C.p甲<p乙 D.无法判断
8.如题图,小熙将自己的水杯和英语词典叠放在水平桌面上,词典在水杯下方,下列说法正确的是( )
A.桌面受到的压力就是词典的重力
B.桌面对词典的支持力是词典发生形变产生的
C.水杯受到的重力和水杯对词典的压力是一对平衡力
D.词典对桌面的压力和桌面对词典的支持力是一对相互作用力
二、填空题
9.一个未装满水的密封杯子放在水平桌面上(图甲),将杯子倒过来( 图乙),
(1)水对杯底的压强p甲 p乙;
(2)水对杯底的压力F甲 F乙;
(3)杯子对桌面的压强p′甲 p′乙;
(4)杯子对桌面的压力F′甲 F′乙。
10.如图所示的容器中,A点处液体而产生的压强为1568Pa,该液体的密度 kg/m3。
11.如图所示,质地均匀的长方体重,放在水平桌面上,它与桌面的接触面积为,则它对桌面的压强为 ;如果先竖直切除该物体右边的阴影部分①,则物体剩余部分对桌面的压强为;如果再竖直切除该物体右边的阴影部分②,则物体剩余部分对桌面的压强为,则 , , (填“>”“=”或“<”)。
12.中国新一代载人飞船“梦舟”将与火箭“揽月”一起完成中国载人月球探测任务,在火箭上升时,以载人飞船为参照物,火箭是 的;1654年德国马德堡市长通过马德堡半球实验证明了 的存在。
13.如图所示,在高铁站,离站台边缘一定距离的地方有一条黄色安全线,人必须站在安全线以外的区域候车。这是因为动车进站时车厢附近空气流速大,压强 ,防止乘客会被“推”向列车,从而发生危险。
三、作图题
14.如图,物体A 重为20牛,对斜面的压力为12牛,用力的图示法画出斜面受到的压力F。
15.如图所示,往量杯中匀速注水直至注满.请在图中绘出水的压强p随时间t变化的曲线.
( )
四、实验题
16.小芸利用小桌、砝码、泡沫塑料在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”时,实验过程如图所示,请回答下列问题。
(1)该实验是通过泡沫塑料的 来显示压力的作用效果,这种研究方法叫 法;
(2)由甲、乙两图所示实验现象可得出:受力面积一定时,压力越 ,压力作用效果越明显;这个探究过程采用的物理方法叫 法;
(3)小芸在实验时将图乙中的小桌和砝码又放到一块木板上,如图丁所示,则在乙、丁两种情况中小桌产生的压强p乙 p丁(选填“>”、“<”或“=”)。
17.小华利用如图所示的实验器材来探究液体压强的特点。
(1)图甲是U形管压强计,金属盒上的橡皮膜应选用 (选填“薄”或“厚”)一些的较好;
(2)实验前发现U形管两端的液面高度不相同,接下来应 ;(选填选项序号)
A.取下软管重新安装
B.更换橡皮膜
(3)比较乙、丙两次实验可得:同种液体的压强随深度的增加而 ;比较丙、丁两次实验可得:液体的压强与液体密度 (选填“有关”或“无关”);
(4)在图乙的实验中,保持金属盒位置不变,在容器中加入适量浓盐水与其均匀混合后(液体不溢出),U形管两侧水面的高度差将 ;
(5)若图乙中U形管左右两侧水面的高度差为5cm,则橡皮管内气体的压强与管外大气压之差为 Pa。
五、计算题
18.如图所示,在一个封闭薄容器中装满质量为100g的水后放在水平桌面上。已知容器的质量为100g,容器的下底面面积为100cm2,高为12cm(g=10N/kg)。求:水对容器底的压强和压力。
19.酒城泸州市民有储酒的习惯,如图甲是一种常用的储酒罐水平放置,其简化图如图乙所示,已知储酒罐内部底面积S底=500cm2,罐体高h1=40cm,罐口面积S口=100cm2,罐颈高h2=5cm,现罐内装有密度为0.9g/cm3的高度白酒,其深度为h0=42cm,若用酒提子从罐中提酒,酒提子为柱状带柄的薄壁容器,如图丙所示,容积V容=250cm3的酒提子,底面积为S提=50cm2,质量m=25g,材料体积不计。(g取10N/kg)则:
(1)取酒之前,酒对罐底的压强为多少?
(2)酒提子保持竖直状态取酒时,至少需要施加多大压力才能取到酒?
(3)酒提子保持竖直状态取酒,取出第一提酒的过程中,罐底受到的最大压力差为多大?
参考答案:
1.C
【详解】A. 如图甲,“覆杯实验”是因为大气压托住了杯中的水和纸片,故A错误;
B. 如图乙,青藏高原边防战士用高压锅煮面条,是因为海拔越高,大气压越小,水的沸点越低,故B错误;
C. 如图丙,小明看到拦河大坝“上窄下宽”,是因为水的压强随深度增加而增大,下面较宽为了能够承受水深处的较大的压强,故C正确;
D. 如图丁,飞机获得升力是因为其上表面空气流速大,导致空气压强小,下表面空气流速小,空气压强大,形成向上的压力差,故D错误。
故选C。
2.B
【详解】A.两个鸡蛋的质量约100g即0.1kg,托起两个鸡蛋的力
F=G=mg=0.1kg×10N/kg=1N
故A不符合题意;
B.健康人正常体温为37℃,夏天最高气温有时候比人体温度还高,所以西安近几年夏天的最高气温有时候可能会达到40℃以上,故B符合题意;
C.物理课本的质量约200g即0.2kg,故C不符合题意;
D.中学生每只鞋的底面积大约为200cm2,即0.02m2,故双脚面积S=0.04m2;中学生的质量大约为50kg,压力
F=G=mg=50kg×10N/kg=500N
压强
故D不符合题意。
故选B。
3.C
【详解】A.冰刀鞋的刀刃做得很薄,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故A正确,不符合题意;
B.坐沙发比硬板凳舒服是因为沙发比较软,增大受力面积从而减小压强,故B正确,不符合题意;
C.因为液体的压强随深度的增加而增大,所以深海中有着相当大的水给予的压强。鱼要生活在压强极大的深海中,就要保持身体内部压强和海水压强相当,所以内部压强比外界大很多,当捕捞上岸后,就会由于内外的压强差使内脏被涨破,故C错误,符合题意;
D.当列车驶进站台时,会带动人和车之间的空气流动速度加快,此时人外侧的空气流动速度慢,根据流体压强与流速的关系可知:人外侧空气流速慢压强大,而内侧流速快压强小,会产生一个向内侧的压强差,将人推向火车,易出现危险,故D正确,不符合题意。
故选C。
4.D
【详解】由图知,玻璃管竖直时,水银柱高为76cm,倾斜后水银高为74cm。
A.玻璃管倾斜后能够充满全管,说明上端无水银的部分肯定是真空,若不是真空,管内水银不会充满全管,故A正确,不符合题意;
B.由图可知,玻璃管竖直时,水银柱高为76cm,所以外界大气压强等于76cm高水银柱所产生压强,故B正确,不符合题意;
C.大气压不变,仍能支持76cm的水银柱,而倾斜后水银充满全管,水银高为74cm,水银柱产生压强减小,所以水银对玻璃管上端有压强,故C正确,不符合题意;
D.玻璃管倾斜后,上端碰出一小孔,试管上端也存在大气压强,管内水银在重力作用下会下降,而不会向上喷,故D错误,符合题意。
故选D。
5.A
【详解】A.茶壶盖上开小孔后,茶壶与壶嘴的上端都是开口的,才构成连通器。如果壶盖上留有小孔,在外界大气压的作用下,茶水才容易倒出来,故A符合题意;
B.高楼储水箱要建在楼顶,根据p=ρgh可知,水的压强与深度有关,深度越大,压强越大,与大气压无关,故B不符合题意;
C.用注射器将药液注入人的肌肉是利用人的推力,与大气压无关,故C不符合题意;
D.根据p=ρgh可知,水的压强与深度有关,深度越大,压强越大,所以深水潜水员要穿特制的抗压潜水服,与大气压无关,故D不符合题意。
故选A。
6.A
【详解】A.三峡船闸,两边开口,中间相连通,是利用了连通器的原理,故A正确;
B.用力压吸盘,当吸盘要恢复原状时,外界大气压将吸盘紧紧地压在墙面上,不是利用吸力,故B错误;
C.飞机机翼上凸下平,机翼上方的空气流速大于下方的空气流速,机翼上方的空气压强小于下方的空气压强,故C错误;
D.用吸管喝饮料时,管内成为真空,在大气压作用下,饮料被挤入口中,故D错误。
故选A。
7.A
【详解】由题图可知,甲试管竖直放置,乙试管倾斜放置,两试管液面相平,则甲试管中的液体体积要比乙试管小,因两液体的质量相同,由
可知,甲液体的密度比乙液体的密度大,即
ρ甲>ρ乙
又因为两试管中液面等高,所以由液体压强公式p=ρgh可知,液体对两试管底的压强关系为
p甲>p乙
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
8.D
【详解】A.桌面受到的压力的受力物体是桌面,词典的重力受力物体是词典,桌面受到的压力不是词典的重力,故A错误;
B.桌面对词典的支持力是桌面发生形变产生的,故B错误;
C.水杯受到的重力和水杯对词典的压力受力物体不同,不是平衡力,故C错误;
D.词典对桌面的压力和桌面对词典的支持力,这两个力的施力物体和受力物体互为彼此,大小相等,方向相反,作用在同一直线上,是一对相互作用力,故D正确。
故选D。
9. > < > =
【详解】(1)[1]杯子倒过来以后,水的深度变小,根据公式p=ρgh可知水对杯底的压强,即
p甲>p乙
(2)[2]正放时,杯子中的水柱是上面粗、下面细,一部分水压的是杯子的侧壁,杯底受到的压力小于杯中水的重力;倒放时,杯子中的水柱是上面细、下面粗,杯子中水的压力大于水的重力;因杯子中水的重力是一定的,所以,杯子倒过来后,水对杯底的压力变大,即
F甲(3)(4)[3][4]因水平面上物体的压力和自身的重力相等,且杯子的总重力不变,所以,杯子对桌面的压力不变,即
F′甲=F′乙
将杯子倒过来,受力面积增大,由可知杯子对桌面的压强变小,即
p′甲>p′乙
10.0.8×103
【详解】容器中A点在液体中的深度
h=20cm=0.2m
该液体的密度
11. 100 < = <
【详解】[1] 质地均匀的长方体重,放在水平桌面上,它与桌面的接触面积为,则它对桌面的压强为
[2][3][4] 如果先竖直切除该物体右边的阴影部分①,则受力面积不变,压力变小,根据可知压强变小,故<;质地均匀的长方体对桌面压强适用于,如果再竖直切除该物体右边的阴影部分②,密度和高度均不变,所以压强不变,则=;所以。
12. 静止 大气压
【详解】[1]在火箭上升时,以载人飞船为参照物,火箭与飞船之间的位置没有发生变化,故火箭是静止的。
[2]为了证明大气压强的存在,1654年德国马德堡市长做了实验:将两个铜制半球扣在一起,抽出里面的空气,结果16匹马才拉开,从而证明了大气压的存在。
13.小
【详解】当列车驶过站台时,列车周围空气的流速大增大,压强减小,乘客离列车比较近时,列车的速度很大,乘客和高速列车的之间的空气流动速度很大,压强小,乘客外侧的压强不变,乘客受到外侧压强大于乘客内侧受到的压强,乘客会被“推”向列车,从而发生危险。
14.
【详解】先确定一段标度6N,物体对斜面的压力,作用点在斜面上,方向是和斜面垂直向下,大小为12N,如图所示:
15.
【详解】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,但水在量杯中增加的高度越来越小,所以量杯底部所受的水的压强的增加量也会越来越小,水的压强p随时间t变化的曲线:
16. 凹陷程度 转换 大 控制变量 =
【详解】(1)[1][2]实验中通过观察泡沫塑料的凹陷程度可以显示压力的作用效果,泡沫塑料的凹陷程度越大,说明压力的作用效果越大,这是转换法的运用。
(2)[3][4]由甲、乙两图所示实验可知,受力面积相同而压力不同,乙图中压力越大,泡沫塑料凹陷程度越大,力的作用效果越明显,由此可知:受力面积相同,压力越大,压力的作用效果越明显,采用控制变量法。
(3)[5]将图乙中的小桌和砝码放到一块木板上,如图丁所示,在乙、丁两种情况中小桌对受压面的压力相同、受力面积也相同,由可知,其产生的压强p乙=p丁。
17. 薄 A 增大 有关 变大 500
【详解】(1)[1]在实验中,U形管压强计金属盒上的橡皮膜应该选用薄一些的为好,因为橡皮膜越薄,橡皮膜越容易发生形变,这样在测量时会较灵敏,实验效果明显。
(2)[2]压强计未使用前U形管两侧液面高度应相平,若不相平,说明软管中的气压大于外界的大气压,要让软管中的气压恢复为正常的大气压,应拆除软管重新安装。
故选A。
(3)[3]比较乙、丙两次实验可知,液体的密度相同时,液体越深,U形管液面高度差越大,液体的压强越大,说明同种液体内部压强随深度的增加而增大。
[4]比较丙、丁两次实验可知,液体的深度相同时,液体的密度不同,U形管液面高度差不同,液体的压强不同,说明液体内部压强与液体密度有关。
(4)[5]图乙的实验中,加盐水后液体密度变大,由p=ρgh知,所以金属盒(橡皮膜)受到的压强变大,即U形管两侧水面的高度差将变大。
(5)[6]图丁中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
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa
18.,12N
【详解】解:水对容器底部的压强
水对容器底部的压力
答:水对容器底的压强为,压力为12N。
19.(1);(2);(3)
【详解】解:(1)取酒之前,酒对罐底的压强为
(2)当酒提子刚好进酒时,受到的浮力
酒提子的重力
酒提子保持竖直状态取酒时,至少需要施加的压力
(3)取酒之前,罐内酒的体积为
据题意知,当酒提子刚好进酒时,液面上升到最高
最高液面距底部最高为
将酒取出后,罐内剩余酒的体积为
此时液面距底部最低为
液面高度差最大为
罐底受到最大压力差为
答:(1)取酒之前,酒对罐底的压强为3.78×103Pa;
(2)酒提子保持竖直状态取酒时,至少需要施加2N 压力才能取到酒;
(3)酒提子保持竖直状态取酒,取出第一提酒的过程中,罐底受到的最大压力差为414Pa。