【满分备考攻略】中考物理高频考点精练专题10压强
一、固体压强
1.(2024·昌吉模拟)如图所示,甲乙两个质量分布均匀的实心正方体分别放置在水平地面上,他们对地面压强相等,若沿竖直方向将甲乙各切除相同厚度,再将切除部分分别放在各自剩余部分上,甲乙对地面的压强分别为p甲和p乙,下列判断正确的是( )
A.p甲>p乙 B.p甲<p乙 C.p甲=p乙 D.无法确定
2.(2024·桂林模拟)如图所示,用大拇指与食指挤压一支铅笔的两端,食指较疼,食指受到的压力的作用效果更 (填“明显”或“不明显”);说明压力的的作用效果与 大小有关。
3.(2024九下·杨浦模拟)物理知识在生产和生活中有着广泛应用,利用 知识可以鉴别物质;刀刃磨得锋利,是为了减小受力面积,以便用较小的力就能产生很大的 ,在实验室和生产技术中广泛使用的液体密度计是应用 原理的典型例子。(前二格填写物理量名称)
4.(2021·重庆)小军发现一个质量为1.6kg,不吸水的新型圆台体建筑材料,他只有量程为5N的弹簧测力计,设计了如图所示装置进行实验,重为8N、底面积为100cm2的薄壁容器M内盛有2000cm3的水,容器M置于水平地面,当轻质杠杆在水平位置平衡时竖直向上的拉力F为1.5N,此时材料浸没在水中静止且未触底。求:
(1)材料受到的重力;
(2)材料未放入前容器对水平地面的压强;
(3)材料的密度。
5.(2024九下·武昌模拟)在探究影响压力作用效果的因素的实验中,甲图中小桌放在海绵上,乙图中在桌面上放一个砝码,丙图中桌面朝下,并在其上放一个同样的砝码。
(1)比较乙、丙两图,可以探究压力作用效果与 的关系,下列应用可以用该探究实验结论解释的是 ;
A.载重汽车有很多个宽大的车轮
B.冰刀鞋的刀刃做得很薄
C.破窗锤的敲击端做成锥状
D.切蛋器上的不锈钢丝做得很细
(2)图丙中,砝码和小桌的质量分别为500g和100g,砝码的底面积和小桌桌面的面积分别为和,砝码对小桌的压强和小桌对海绵的压强之比为 ;
(3)在图乙中画出砝码对小桌作用力的示意图。
二、液体压强
6.(2023·重庆模拟)一个装有适量水、足够高的圆柱形容器放在水平桌面上,一个边长为10cm的正方体木块轻放入水中,木块有的体积露出水面(如图甲所示)。在木块上放一物体A时,木块刚好完全浸没水中(如图乙所示)此时液面上升了1cm。下列说法正确的是( )
A.物体A的质量为2kg
B.圆柱形容器的底面积为200cm2
C.木块的密度为0.8×103g/cm3
D.图甲中木块底部受到水的压强为1000Pa
7.(2020·瑶海模拟)如图所示甲、乙、丙三个相同容器中分别盛有三种密度不同的液体,它们的液面高度相同,若a、b、c三点处液体的压强相等,则下列说法正确的是( )
A.容器中液体密度ρ甲>ρ乙>ρ丙
B.容器底受到液体的压力F甲>F乙>F丙
C.容器对水平地面的压强p甲<p乙<p丙
D.容器对水平地面的压力F甲>F乙>F丙
8.(2024·黄冈模拟)图甲为我国古代的滴水计时工具漏刻,图乙为它的模拟示意图。漏水壶通过底部的出水口向受水壶中滴水,受水壶中的箭尺始终处于漂浮状态。当受水壶中液面升高时,下列说法正确的是( )
A.箭尺受到的浮力变大 B.箭尺排开水的体积变大
C.箭尺排开水的重力不变 D.水对受水壶底压强不变
9.(2024·黄冈模拟)年月日,中国人民海军成立周年阅兵活动,个国家的海军代表团参加,场面盛大。被称为当今“世界最强驱逐舰”的型万吨级驱逐舰在此次阅兵式中首次亮相,如图甲所示。据悉型驱逐舰满载时吃水深度为、排水量,舰长度为,宽,最大航速节。若型驱逐舰在某段航行中牵引力与速度的关系图像如图乙所示,取,海水密度近似为。求:
(1)型驱逐舰满载航行时受到的浮力;
(2)型驱逐舰满载时舰底受到海水压强;
(3)请根据图乙所示计算,型驱逐舰以的航速航行时,发动机的牵引力。
10.(2024九下·十堰模拟)如图所示,小明利用图甲所示的压强计“探究影响液体内部压强因素”的实验。
(1)图甲所示压强计是通过U形管中液面的 来反映被测压强大小的;
(2)实验时,小明将金属盒先后浸没于水中,如图乙和丙所示。由图乙、丙实验可知液体内部的压强与液体的 有关;
(3)接着小明对实验进行改进,其装置如图丁所示。
①如图丁,根据在容器左右两侧分别倒入A、B两种不同液体时的情景,据图可以判断容器内 (选填“左”或“右”)侧液体对橡皮膜产生的压强较大;
②继续向左侧加入液体,当容器左右两侧液面相平时,橡皮膜仍向左凸起,由此可知液体压强与液体的 有关,则A、B两种液体密度关系是 (选填“<”“>”或“=”)。
三、连通器
11.(2024·沅江三模)图甲为我国沿纬线36°N的地形剖面图,下列分析错误的是( )
A.水从高处往低处流动时,水的能量守恒
B.第一级阶梯位置的气压最低
C.阶梯交界处水庞大的重力势能转化为动能,适合建水电站
D.修建水电站后,图乙中的船闸可利用连通器的原理实现船只通行
12.(2024九下·台山模拟)物理知识在生活中应用广泛。用吸管“吸”饮料时,饮料是在 的作用下被“吸”入口中的;如图甲所示,洗手池下方排水管的“反水弯”利用了 的原理,使水管里的异味不会散发出来;如乙所示,说明塑料小勺带了 。
13.(2024九下·西山开学考)火车进站时乘客必须站在安全黄线之外,因为流体速度越 ,流体压强越小,三峡大坝的船闸是利用 原理工作的。
14.(2023·昆明模拟)如图甲所示,A、B两容器内盛着液面相平的水,两容器间用一斜管相连,当开关K打开后,水将 (选填“由A流向B”、“由B流向A”或“不流动”);图乙为液压机原理图,液压机内装有同种液体,活塞A、B的面积::,当用的力作用在活塞A上,活塞B能举起 N的物体(不计摩擦和活塞重力)
四、大气压强
15.(2021·自贡)如图所示是在一个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.玻璃管倾斜后,水银对玻璃管上端有压强
B.外界大气压强等于76cm高水银柱所产生压强
C.玻璃管竖直时,上端无水银的部分肯定是真空
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
16.(2024八下·海州期中)小华利用饮料瓶完成了如图所示的实验,可以证明大气压存在的是( )
A. 瓶子悬空水不流出
B. 水从侧孔喷出
C. 用手弹开纸片
D. 将瓶按入水中感到费力
17.(2024九下·奉贤模拟)著名的 实验证明大气压的存在且很大,意大利科学家托里拆利首次用 mm汞柱测得了大气压的值。
18.(2021·重庆)“沿洄划转如旋风,半侧船头水花没”,这是描写船过漩涡时,漩涡中心流速大,中心的水压 (选填“大于”或“小于”)周围的水压而造成的惊险情景;峨眉山顶“煮米不成饭”,是因为峨眉山顶气压 (选填“高”或“低”),水的沸点低造成的。
五、流体压强
19.(2024九下·山海关模拟)对如图所示实验的分析不正确的是( )
A.甲:松手后小车向相反方向运动,说明同名磁极相互排斥
B.乙:飞机升力利用了流体流速大的地方压强小,上下表面存在压力差
C.丙:集气瓶内液体上升的体积就是瓶内空气中氧气的体积
D.丁:冷却后析出晶体,说明硝酸钾的溶解度随温度的降低而减小
20.(2024九下·岳阳模拟)承载国人大飞机梦想的C919大型客机在上海浦东国际机场成功首飞,揭开了我国民用飞机发展史上崭新的一页,对我国航空产业的发展具有历史性的意义、制造C919大型客机要用密度 (选填“大”或“小”)而强度大的材料;C919能够在空中飞行,主要是因为机翼上方比下方空气流速 ,这样,机翼上、下表面就存在着压强差,从而产生了向上的升力;飞机与塔台依靠 传递信息。
21.(2024·金堂模拟)春节期间,小红和家人一起坐飞机从成都到哈尔滨旅游,在景区她乘坐热气球观赏雪景。小红通过查阅资料得知:民航客机利用机翼上、下表面空气流速不同而产生的 升空。热气球利用空气产生的 升空。(两空均选填“升力”或“浮力”)
六、能力提升
22.(2024·蒙阴模拟)如图所示,在水平桌面上的两个完全相同的甲、乙两容器中装有一定量的水,向其中分别放入由不同材料制成的体积相等的小球A、B,稳定后两容器中水面相平,下列说法正确的是( )
甲 乙
A.小球A的密度小于小球B的密度
B.小球A所受的浮力等于小球B所受的浮力
C.放入小球前,甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力
D.放入小球后,甲容器底部受到水的压强大于乙容器底部受到水的压强
23.(2024·和田模拟) 如图甲所示,薄壁柱状容器盛有密度为0.8g/cm3的酒精,酒精对容器底部的压强与容器对地面的压强之比为4∶5。将合金小球通过细线浸没在酒精中,如图乙所示,酒精对容器底部的压强为3000Pa,容器对桌面的压强为3600Pa;将细线剪断,金属球沉到容器底部,如图丙所示,容器对桌面的压强为4800Pa。合金小球的密度为( )
A. B. C. D.
24.(2024八下·蔡甸期末)科学家乘科学考察船前往北冰洋进行科学研究,在船的甲板上安装了一台起重机用来吊装重物,起重机的起重臂OA(含A处未画出的滑轮和电动机)以及钢丝绳重力不计,在液压顶作用下,起重臂OA与水平方向最大成60°夹角,液压顶(其下端固定不动)施加的力F作用于B点并与起重臂一直垂直,OA长5.4m,当起重臂OA水平时OB长1.5m,某次需要起吊水下300m深的海底质量为50kg的矿物,钢丝绳施加300N的拉力恰好可以使矿物在水中匀速上升(矿物出水前后的质量不变,忽略水的阻力),如图甲所示。求:
(1)水下300m深的矿物受到水的压强多大?
(2)在45s内将矿物从海底拉到水面处,拉力的功率多大?(矿物未露出水面,计算时忽略物体的高度)
(3)起重臂在图甲水平位置平衡时,矿物浸没在水下。当起重臂OA与水平方向成60°夹角时,液压顶处传感器显示施加的力F比图甲状态下增加了432N。求乙图状态下钢丝绳的拉力和此时矿物浸在水中的体积?
25.(2024八下·蓬溪期末)如图所示,将质量为50kg底面积为的匀质圆柱体甲放在水平地面上,轻绳的一端系于圆柱体甲上表面的中央,另一端拉着杠杆的A点。当把质量为27kg、底面积为的实心圆柱体乙悬挂在杠杆的B端并浸没在盛水的圆柱形容器M中,杠杆恰好在水平位置平衡,甲物体对地面的压力为0。已知圆柱形容器M的底面积为,容器中的水深,物体乙的上表面与水面相平,;不计杠杆的质量,g取,求:
(1)水对容器底部的压强;
(2)物体乙受到的浮力;
(3)物体乙的高度;
(4)保持杠杆右边细线的悬挂点B不动,将杠杆左边细线悬挂点从A移动到C后,打开出水口的阀门,容器M中的水以的速度匀速流出,则10s后甲对地面的压强是多少?
七、直击中考
26.(2024·乐山)乐山某初中学校开展以“苍穹”为主题的飞机模型制作大赛,要让飞机获得升力,机翼横截面的形状应设计成( )
A. B.
C. D.
27.(2024·宿迁)如图所示,是修筑公路的压路机,下列措施为了增大压强的是( )
A.碾子质量很大 B.轮胎很宽
C.用橡胶制作轮胎 D.向转轴加润滑油
28.(2024·常州)如图所示,甲、乙两支完全相同的试管内分别装有质量相等的不同液体,甲试管倾斜、乙试管竖直,两试管内液面相平。甲试管内的液体密度为ρ甲,液体对试管底部的压强为p甲,乙试管内的液体密度为ρ乙,液体对试管底部的压强为p乙,则ρ甲 ρ乙,p甲 p乙.
29.(2024·凉山州)如图甲所示,不吸水的石块m叠放在浸在水中的木块M上保持静止,石块的重力为4N、体积为200cm3,木块的重力为8N、底面积为200cm2,此时木块M排开液体的体积为 Cm3。当按图乙方式连接静止时,木块M底部受到水的压强为 Pa。
30.(2024·宿迁)在“探究影响液体内部压强的因素”的活动中,兴趣小组准备了压强计、水和盐水等实验器材.
(1)对于图甲所示压强计出现的问题,应将压强计金属盒拿出液体,然后____;
A.将U形管中液体倒出一部分
B.更换U形管中液体
C.检查压强计的气密性
(2)正确处理存在问题之后,将压强计的金属盒放入液体中,如图乙、丙、丁所示,需要观察和记录U形管中 ;
(3)为了探究液体内部压强与液体密度的关系,应该比较 两图所示的实验;
(4)小明利用矿泉水瓶装满水,继续探究,如图戊①所示,将瓶盖拧紧,他只将孔堵住,水从孔也不能流出,因为水受到了 的作用.当他拧开瓶盖,放开两小孔,在瓶底部水平放置接水盘,发现水的落点为图戊②所示的、,于是他将接水盘向下平移至处,使,水的落点为、.为了比较两小孔处液体压强大小,应比较与 的距离.
31.(2024·北京)近年来在东北林区发现了越来越多野生东北虎的足迹。生物学家为了估算某只野生东北虎的质量,在松软、平坦且足够深的雪地上,选取该东北虎四脚着地停留时的脚印,其中的一个脚印如图甲所示。在方格纸上描绘出脚印的轮廓,如图乙所示,图中每个小方格的面积均为,数出脚印轮廓所围小方格的个数凡大于半格的都算一个格,小于半格的都不算,用数出的小方格的个数乘以一个小方格的面积,就大致得出了脚印的面积。测出脚印的深度,在脚印旁边相同的雪地上放一底面积为的平底容器,在容器中缓缓放入适当的物体,当容器下陷的深度与脚印的深度相同时,测出容器及内部物体的总质量为。忽略脚趾和脚掌之间空隙的面积,取,求:
(1)该东北虎一只脚印的面积。
(2)该东北虎的质量。
32.(2024·镇江)如图所示,用动滑轮将重力为的木块匀速提升,所用拉力为。
(1)求此过程中的有用功。
(2)求该动滑轮的机械效率。
(3)将木块取下放置于水平地面上,如图所示,木块底面积为,求木块对地面的压强。
33.(2024·长沙) 有一个质量为4kg,底面积为的足够高的薄壁柱形容器放在水平地面上,g取10N/kg。
(1)容器受到的重力是多大?
(2)容器对水平地面的压强是多大?
(3)科技小组利用这个容器来研究物体的浮沉,他们将同种材料制成的不吸水的正方体A和长方体B放在容器中,如图甲所示,向容器内缓慢加水,A、B始终保持竖直,水深h与加水体积V的关系如图乙所示。当水深为时,取出其中一个物体,水面下降2cm。当水深为时,水对容器底部的压强是多少帕?(不考虑取出物体的过程中带出的水,)
34.(2024·乐山)如图所示,实心均匀圆柱体A、底面积均为30cm2的薄壁圆柱形容器B、C,都放置在水平桌面上,A、B、C的高度均为10cm。容器B内装有水,容器C内装有油,各项参数如表所示。忽略圆柱体A吸附液体等次要因素,g取10N/kg。
参数 圆柱体A 水 油
质量/g 90 120 81
密度/() 0.6 1 0.9
深度/cm 4 3
(1)求圆柱体A的体积;
(2)将A竖直缓慢放入B中,静止时A漂浮在水面,求此时圆柱体A受到的浮力;
(3)将A竖直缓慢放入C中,待A静止后,求油对容器底部的压强。
35.(2024·乐山)探究“液体压强与哪些因素有关”的实验中,进行了如下操作:
(1)组装好器材后,用手指无论是轻压还是重压探头的橡皮膜,U形管两侧液面几乎没有变化,说明该压强计气密性 (选填“好”或“差”);
(2)调整好器材后,液体压强的大小变化可以通过比较U形管两侧液面高度差来判断,这种研究问题的方法是 ;
(3)比较 、 两图可知,液体压强与液体深度有关;
(4)比较甲、丙两图可知,液体压强与液体 有关;
(5)根据实验结论对压强计进行改装,改装后可用于比较不同液体的密度大小。现将压强计两个探头分别浸入酒精和水中并处于同一深度,如图丁所示可判断出A杯中盛有 (选填“酒精”或“水”)。将A杯中的探头向 移(选填“上”或“下”),U形管两侧液面会再次相平。
答案解析部分
1.【答案】B
【知识点】压强大小比较;压强的大小及其计算
【解析】【解答】设最初物体甲对地面的压强为,变长为h甲,最初物体乙对地面的压强为,边长为h乙,甲乙被切去并叠加后,对水平表面的压力不变,压强都变大,设它们的增大压强分别为、,由p=可得,===;===;因为=,由题图可知,h甲hh
则即增加的压强关系为,所以,切去并叠加后它们对水平面的压强关系为,ACD错误,B正确。
故答案为:B。
【分析】甲乙被切去并叠加后,对水平表面的压力不变,压强都变大,设它们的增大压强分别为、,再由p=公式进行代入计算分析。
2.【答案】明显;受力面积
【知识点】压强大小比较;增大压强的方法及其应用
【解析】【解答】力可以改变物体的形状和运动状态,两手指与铅笔接触处发生了凹陷,说明力能改变物体的形状;食指较疼,食指受到的压力的作用效果更明显;图中铅笔静止,处于平衡状态,受到两手指的压力相等;由于力的作用是相互的,两手指受到铅笔的压力相等,而受力面积不同,食指凹陷程度比拇指明显,说明压力的作用效果与受力面积有关。
故答案为:明显;受力面积。
【分析】力可以改变物体的形状,力可以改变物体的运动状态;压力的作用效果与压力大小和受力面积有关。
3.【答案】密度;压强;阿基米德
【知识点】增大压强的方法及其应用;浮力的利用
【解析】【解答】不同物质一般密度不同,可以用密度鉴别物质;刀刃磨得锋利,是为了减小受力面积,以便用较小的力就能产生很大的压强, 液体密度计是应用阿基米德原理的典型列子
综上 第1空、 密度; 第2空、压强; 第3空、 阿基米德
【分析】1、密度的性质:密度是物质的基本属性,不随质量和体积的变化而变化;至于材料本身以及材料状态有关
2、压强的计算公式:P=F/S,增加压强的方式有增加压力、减小受力面积、减小压强的方式有减小压力,增加受力面积
3、物体沉浮条件:物体悬浮时的浮力等于重力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度等于液体的密度,物体漂浮表明浮力等于重力(排开水的体积小于物体体积),物体的密度小于液体的密度,物体下沉时重力大于浮力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度大于液体的密度; 密度计的设计利用了物体的浮沉条件,让密度计在液体中漂浮,根据物体的浮沉条件可知,漂浮时F浮=G物,物体的重力不变,浮力就不变
4.【答案】(1)由 知道,材料受到的重力
答:材料的密度1.6×103 kg/m3。
(2)(2 )水的质量m水=ρ水V水= 1g/cm3×2000cm3=2000g=2kg ,
水的重力G水=m水g=2kg×10N/kg=20N ,
材料未放入前容器对水平地面的压力F压=G水+G容=20N+8N=28N ,
材料未放入前容器对水平地面的压强
答:材料未放入前容器对水平地面的压强2800Pa;
(3)由平衡条件知道,材料对杠杆的拉力
由平衡条件知道,材料受到的浮力
由 知道,材料的体积
故材料的密度
答:材料的密度1.6×103 kg/m3。
【知识点】重力及其大小的计算;压强的大小及其计算;阿基米德原理
【解析】【分析】(1)结合物体的质量,利用公式G=mg求解物体的重力;
(2)处在水平面上的物体,物体对桌面的压力等于重力,结合压强的定义式p=F/S求解物体产生的压强,其中F是压力,S是受力面积;
(3)利用阿基米德原理求解浮力的大小,结合物体受到的浮力,利用阿基米德原理的变形公式求解物体排开水的体积,结合密度公式求解物体的密度即可。
5.【答案】受力面积;ABCD;;
【知识点】探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】(1)比较乙、丙两图,可以探究压力作用效果与受力面积的关系。说明:当压力大小一定时,受力面积越大,压力的作用效果将越不明显。
A.载重汽车具有宽大车轮,是通过增大受力面积减小压强,故A符合题意;
B.冰刀鞋的刀刃做得很薄,是通过减小受力面积,增大压强,故B符合题意;
C.破窗锤的敲击端做成锥状,是通过减小受力面积,增大压强,故C符合题意;
D.切蛋器上的不锈钢丝做得很细,是通过减小受力面积,增大压强,故D符合题意。
故选ABCD。
(2)砝码对小桌的压力等于砝码的重力,压强p=G/S=5N/ =2500Pa,小桌对海绵的压强为
则砝码对小桌的压强和小桌对海绵的压强之比为
(3) 图乙中砝码对小桌作用力为压力,作用点在接触面垂直于桌面且指向桌面,作图如下:
综上第1空、受力面积;第2空、ABCD;第3空、
【分析】根据压强的计算、压力填空
压强的计算公式:P=F/S,增加压强的方式有增加压力、减小受力面积、减小压强的方式有减小压力,增加受力面积,砝码对小桌的压力等于砝码的重力,压强p=G/S=5N/ =2500Pa,小桌对海绵的压强为
压力:作用点在接触面垂直于桌面且指向桌面
6.【答案】B
【知识点】液体压强计算公式的应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.木块有的体积露出水面;在木块上放一物体A时,木块刚好完全浸没水中,
比较可知,物体A的质量等于木块的体积排开水的质量,
即A的质量为:,
故A错误;
B.木块刚好完全浸没水中,与木块漂浮时多排开水的体积等于木块体积的,
此时水面升高了1cm,那么得到:;
;
解得:S容=200cm2,
故B正确;
C.木块漂浮在水面上时,此时浮力等于重力,即F浮=G木,
ρ水gV排=ρ木gV木;
ρ水g×V木=ρ木gV木,
ρ水=ρ木,
解得:ρ木=0.8g/cm3,故C错误;
D.图甲中木块底部受到水的压强为:p=ρ水g×h木=1.0×103kg/m3×10N/kg××0.1m=800Pa,故D错误。
故选B。
【分析】A.根据漂浮条件可知,甲和乙中物体受到的浮力都等于重力,则二者受到的浮力之差等于A的重力,即△F浮力=△G排=△m排g=GA,因此A的质量等于二者排开水的质量之差;
B.甲和乙中排开水的体积的增大量等于容器内水面升高对应的水的体积,据此计算出容器的底面积;
C.根据漂浮条件,结合阿基米德原理和密度公式计算即可;
D.根据液体压强公式p=ρ液gh计算木块底部受到的压强。
7.【答案】C
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强的特点;液体压强的计算
【解析】【解答】A.甲、乙、丙三个容器中液面高相同,由图知,三点所处深度
因为 ,三点处液体的压强相等,所以,三种液体的密度
A不符合题意;
B.因为
由 得,容器底受到液体的压强
又由于甲、乙、丙三个容器相同,由 得
B不符合题意;C.因为
由题可知,甲、乙、丙三个容器相同,而且容器中的液体高度相同,所以甲、乙、丙三个容器液体的体积相同;由 可知,三种液体的质量大小关系为
由G=mg得,三种液体的重力大小关系为
三个容器对水平地面压力的大小关系为
由于三个容器底面积相同,所以由p= 得,三个容器对水平地面压强的大小关系为
C符合题意;
D.因为容器的质量是相同的,由B可知
D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】求解液体内部的压强,利用公式p=ρgh,其中ρ是液体的密度,h是深度;处在水平面上的物体,物体对桌面的压力等于重力,结合压强的定义式p=F/S求解物体产生的压强,其中F是压力,S是受力面积。
8.【答案】C
【知识点】液体压强的计算;阿基米德原理
【解析】【解答】A. 受水壶中液面升高时,受水壶中的箭尺始终处于漂浮状态,箭尺受到的浮力等于箭尺的重力,故箭尺受到的浮力不变,故A错误;
B.由阿基米德原理可得,箭尺受到的浮力不变,液体密度不变,箭尺排开水的体积不变,故B错误;
C.根据阿基米德原理,箭尺受到的浮力等于排开水的重力,箭尺受到的浮力不变,则排开水的重力不变,故C正确;
D.根据液体压强可知,液体密度不变,液面升高,则水对手水壶压强变大,故D错误;
故答案为C。
【分析】A.物体漂浮:物体所受浮力等于物体重力;
B.根据分析;
C.阿基米德原理:浸在液体中的物体受到的浮力等于排开液体的重力;
D根据分析。
9.【答案】(1)解: 满载时,号型驱逐舰受到的浮力:;
答:满载时,型驱逐舰受到的浮力有;
(2)解: 该处受到海水的压强:。
答:若舰底某处距离海面的深度为,则该处受到海水的压强是;
(3)解: 由图像可知,型驱逐舰在某段航行中牵引力与速度的乘积不变根据可知发动机的功率不变,
且时,,
则发动机的功率,
型驱逐舰以航行时,发动机的牵引力:。
答:请根据图所示计算,型驱逐舰以航行时,发动机的牵引力为。
【知识点】功率的计算;液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据阿基米德原理求出型驱逐舰满载航行时受到的浮力;
(2)根据可求出型驱逐舰满载时舰底受到海水压强;
(3)根据图乙中,速度时,, 根据可知发动机的功率不变,根据可求出驱逐舰以的航速航行时,发动机的牵引力。 。
10.【答案】(1)高度差
(2)深度
(3)右;密度;<
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【解答】(1)根据转换法知,压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的,U形管中液面的高度差越大,说明液体压强越大。
(2)如图乙和丙所示,同种液体控制了液体密度相同,丙图中探头深度较大,U形管左右液面差较大,液体压强较大,说明液体内部的压强与液体的深度有关。
(3)在容器左侧倒入A液体,右侧倒入B液体,橡皮膜向左突起,说明橡皮膜右侧受到液体产生的压强大。
当容器左右两侧液面相平时,橡皮膜的深度相同,橡皮膜仍向左凸起,说明右侧压强大,故得出相同深度处的压强与液体的密度有关;由p=ρgh可知AB液体的密度关系ρA<ρB。
故答案为:(1)高度差;(2)深度;(3)右;密度;<。
【分析】
(1)探究影响液体压强大小的因素,根据转换法,通过U形管两侧液面高度差来反映液体压强大小;
(2)根据控制变量法分析;
(3)①实验中通过观察橡皮膜的突起方向来判断压强的大小;
②不同液体的同一深度,密度大的液体压强大。
(1)压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的,U形管中液面的高度差越大,说明液体压强越大。
(2)如图乙和丙所示,同种液体,丙图中探头深度较大,U形管左右液面差较大,液体压强较大,说明液体内部的压强与液体的深度有关。
(3)[1]在容器左侧倒入A液体,右侧倒入B液体,橡皮膜向左突起,说明橡皮膜右侧受到液体产生的压强大。
[2][3]当容器左右两侧液面相平时,橡皮膜仍向左凸起,说明相同深度处的压强与液体的密度有关;由p=ρgh可知AB液体的密度关系
ρA<ρB
11.【答案】A
【知识点】势能大小的比较;机械能守恒条件;连通器原理;大气压强与高度的关系
【解析】【解答】A.水从高处往低处流动时,水的能量在转化中有变化,不守恒,错误,A符合题意;
B.第一级阶梯位置的海拔最高,气压最低,B不符合题意;
C.阶梯交界处水庞大的重力势能转化为动能,适合建水电站,正确,C不符合题意;
D.图乙中,船闸利用连通器的原理实现船只通行,正确,D不符合题意。
故答案为:A.
【分析】海拔越高,大气压越低;高度降低,重力势能减小;船闸属于连通器。
12.【答案】大气压;连通器;电荷
【知识点】连通器原理;大气压的综合应用;物体带电情况的判断
【解析】【解答】用吸管喝饮料时,管内气压小于大气压,饮料在大气压的作用下被压入口中。连通器的上端开口,下端连通,洗手间下水管属于连通器,洗手池下方排水管的“反水弯”利用了连通器原理,使水管里的异味不会散发出来。
根据图乙,在毛料布上摩擦后的塑料小勺带了电荷,带电体具有吸引轻小物体的性质,小勺“吸”起盘中的胡椒粉。
【分析】吸管喝饮料利用了大气压的作用;洗手池下的反水弯利用了连通器原理;带电体可以吸引轻小物体。
13.【答案】快;连通器
【知识点】连通器原理;流体压强与流速的关系
【解析】【解答】(1)根据流体压强与流速的关系可知: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,人内侧流速快、压强小,外侧压强不变,会产生一个向内侧的压强差,将人推向火车,易出现危险,所 以乘客必须站在安全黄线内。
(2)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。连通器的特点:上端开口下端连通的容器。船闸是利用连通器的原理工作的。
【分析】(1)根据流体压强与流速的关系分析得出。(2)根据连通器的特点分析得出。
14.【答案】不流动;300
【知识点】连通器原理;帕斯卡原理及其应用
【解析】【解答】根据图像,A、B两容器内盛着液面相平的水,当开关K打开后,水将不流动;图乙为液压机原理图,液压机内装有同种液体,根据受力面积和A端的压力,,计算B端的力为FB=300N;
【分析】连通器中各容器液面相平;根据压力和受力面积的不,计算压强,结合压强相等计算压力。
15.【答案】D
【知识点】大气压强的测量方法
【解析】【解答】A.大气压不变,对玻璃管顶端水银液面进行受力分析,由于液面受力平衡,所以玻璃管顶端的水银液面受到的压强等于大气压减去水银柱的压强,也等于玻璃管上端对液面的压强,进而等于液面对玻璃管上端的压强,即2cm高水银柱产生的压强,A正确,不符合题意;
B.由于玻璃管上方是真空,所以外界大气压就等于76cm高水银柱,B正确,不符合题意;
C.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,C正确,不符合题意;
D.上端碰出一小孔,管内水银会下降,而不会向上喷,D错误,符合题意。
故答案为:D。
【分析】测定大气压强值的实验是:托里拆利实验。注意a、将玻璃管稍微倾斜一点,水银柱的长度将变长,但是水槽和玻璃管内液面的高度差不变;b、根据玻璃管内水银产生的液体压强p=ρgh可知,液体压强与玻璃管的粗细无关,所以将玻璃管换成更粗的玻璃管,水银柱的高度不变;c、若有少量空气残留在玻璃管内,则管内空气产生的压强与液体压强之和才等于外界大气压强,而外界大气压强不变,所以水银柱的高度将变短。
16.【答案】A
【知识点】惯性及其现象;液体压强的特点;大气压强的存在;浮力及其产生原因
【解析】【解答】A.瓶子内装满水倒置,纸片不掉、水不流出,是因为大气压向上托住了纸片,从而支撑着瓶内的水,有力地证明了大气压的存在,故A正确;
B.水从杯子侧面小孔中喷出,表明液体对容器壁有压强,而且在液体内部向各个方向都有压强,并非仅仅左右方向,故B错误;C.用手弹开纸片,钢球由于惯性要保持原来的静止状态,所以不与纸片一起飞出,故C错误;
D.将瓶按入水中感到费力,主要是因为瓶在水中受到水的浮力以及水对瓶的压力,故D错误。
故选A。
【分析】根据图片分析各个选项中包含的物理原理,再与大气压强的知识对照即可。
17.【答案】马德堡半球;760
【知识点】大气压强的存在;大气压强的测量方法
【解析】【解答】(1)实验用16匹马勉强将两个半球拉开,证明了大气压的存在且很大。
(2)1个标准大气压的值等于760毫米高的水银柱所产生的压强。
【分析】(1)著名的马德堡半球实验,证明了大气压强的存在;
(2)意大利著名的科学家托里拆利利用实验测定了一个标准大气压能够支持760mm高的水银柱,即一标准大气压相当于760mm水银柱所产生的压强。
18.【答案】小于;低
【知识点】大气压强与高度的关系
【解析】【解答】流体流速大的地方压强小,船过漩涡时,漩涡中心流速大,压强小,中心的水压小于周围的水压。
因为海拔越高,气压越低,所以峨眉山上的大气压比平原上的要低;又因为液体沸点随液面上气压的减小而降低,所以在峨眉山顶水的沸点低于100℃,在峨眉山顶用普通锅煮饭,往往不熟。
【分析】大气压强是地球大气层受到重力而产生的,随着海拔高度的增加而降低。液体的沸点与海拔的高低有关,海拔越高,液体的沸点越低。
19.【答案】C
【知识点】物理和其他学科的联系;流体压强与流速的关系;磁场
【解析】【解答】A.同名磁极 相互排斥,异名磁极相互吸引,故A正确,不符合题意;
B.飞机升力利用了流体流速大的地方压强小,上表面空气流速大,压强小,下表面空气流速小,压强大,使上下表面存在压力差,形成向上的升力,故B正确,不符合题意;
C.木炭燃烧消耗氧气,生成二氧化碳,故集气瓶内液体上升的体积不等于瓶内空气中氧气的体积,故C错误,符合题意;
D.热饱和硝酸钾溶液冷却后析出晶体,说明硝酸钾溶解度随温度降低而减小,故D正确,不符合题意。
故选:C。
【分析】(1)磁极间的相互作用是:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
(2)流速越大压强越小。
(3)木炭燃烧消耗氧气,生成二氧化碳。
(4)硝酸钾溶解度随温度降低而减小。
20.【答案】小;大;电磁波
【知识点】密度的应用与物质鉴别;流体压强与流速的关系;电磁波在日常生活中的应用
【解析】【解答】在体积一定时,制造C919大型客机要用密度小而强度大的材料,质量需要尽可能小,有效减轻飞机的质量。
机翼上方凸起,空气流速会比下方的空气流速大,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大,机翼上方的压强会小于下方的压强,在机翼上、下表面产生了一个向上的压强差,是飞机产生升力的原因。
由于飞机在空中飞行,与塔台之间依靠电磁波来传递信息。电磁波具有传播速度快、传播距离远、不需要介质等特点,非常适合用于飞机与塔台之间的通信。
【分析】体积一定时,密度小的材料可以减小质量,流体在流速大的地方压强小;飞机利用电磁波与塔台传递信息。
21.【答案】升力;浮力
【知识点】流体压强与流速的关系
【解析】【解答】民航客机利用机翼上、下表面空气流速不同,上表面的流速快,压强小,而产生的向上的升力升空。热气球利用浮力大于自身重力,即空气产生的浮力升空。
故答案为:升力;浮力。
【分析】根据在流体中,流速越大的地方压强越小,流速越小的地方压强越大,氢气球利用空气的浮力升空的。
22.【答案】A
【知识点】压强大小比较;液体压强的特点;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A、因为小球A漂浮,所以ρA <ρ水;因为小球B悬浮,所以ρB=ρ水;所以ρA<ρB ,A正确;
D、放入小球后,两容器中水面高度相同(水深相同),由p=ρgh可知,甲容器底部受到水的压强等于乙容器底部受到水的压强,D错误;
B、因为两球体积相同,ρA<ρB ,由m=ρV和G=mg可知,所以GA C、比较两图可知,甲容器中水的体积大于乙容器中水的体积,则甲中水的重力大于乙中水的重力。放入小球前,容器对水平桌面的压力等于容器的重力和水的重力之和,则放入小球前,甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,C错误。
故答案为:A。
【分析】 根据浮沉条件,进而判断A、B密度的大小;根据F浮=ρ液gV排可判断A、B小球在不同杯子中受到的浮力的大小,根据F浮=G排=m排g可知A、B排开液体的质量关系;放入小球前,甲中水的体积大于乙中水的体积,由G=mg=ρVg可知,甲中水的重力大于乙中水的重力,容器对地面的压力等于容器的总重力;根据p=ρgh判断压强变化。
23.【答案】B
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】设容器的底面积为S,在图乙中,酒精对容器底部的压强为,
容器对桌面的压强为,故容器重力对桌面产生的压强为:;
在图甲中,设酒精对其底部的压强为,则容器对桌面的压强为,
则容器对桌面的压强与酒精对容器底部的压强之差为容器重力对桌面产生的压强,即:,
所以图甲中,酒精对容器底部的压强为,
故原来酒精对容器底部的压力,即容器内酒精的重力:,
图乙中,酒精对容器底部的压力,即容器内酒精的重力和小球受到的浮力之和:,
故小球受到的浮力为:,
所以小球的体积为:,
图丙中,容器对桌面的压强为,
故容器对桌面的压力,即容器内酒精、小球及容器重力之和,则:,
又因为,
所以,,
由可知,合金小球的密度为:,
故ACD错误,B正确;
故答案为:B。
【分析】设容器的底面积为S,在图乙中,已知酒精对容器底部的压强和容器对桌面的压强,则表示出容器重力对桌面产生的压强,在图甲中,设酒精对其底部的压强为4p,则容器对桌面的压强为5p,则可求出p,从而可求出图甲中酒精对容器底部的压强,根据可求出酒精的重力,而在图乙中酒精对容器底部的压力,即容器内酒精的重力和小球受到的浮力之和,则可求出小球受到的浮力,根据阿基米德原理可求出小球的体积;图丙中,容器对桌面的压力,即容器内酒精、小球及容器重力之和,据此可求出小球的重力,根据可求出合金小球的密度。
24.【答案】解:(1)压强为
(2)拉力所做的功为
功率为
(3)由杠杆平衡条件,作用在B点的力
液压顶处施加的力为
力F的力臂
拉力F2的力臂
作用在A点钢丝绳的拉力为
浮力为
浸在水中的体积为
答:(1)3×106Pa;(2)2000W;(3)8×10-3m3
【知识点】功率计算公式的应用;液体压强计算公式的应用;杠杆的平衡条件
【解析】【分析】(1)根据液体压强公式计算;
(2)根据计算功率;
(3)由题意可知,起重机的起重臂OA可看成以O为支点的杠杆,在图甲中,起重臂OA水平,B点受到的液压顶的力为FB,其力臂为L1'=OB=1.5m,钢丝绳对A点施加的拉力F拉=300N,其力臂为L2'=OA=5.4m,根据杠杆的平衡条件求出FB;在图乙中,当起重臂OA与水平方向成60°夹角时,根据题意可知液压顶处传感器显示施加的力F,根据三角形的特点可知力F的力臂以及钢丝绳对A点的拉力F2的力臂;根据杠杆的平衡条件求出甲图状态下钢丝绳的拉力F拉;根据G=mg求出矿物的重力,对矿物进行受力分析求出矿物受到的浮力,根据阿基米德原理求出矿物浸在水中的体积。
25.【答案】(1)3000Pa;(2)20N;(3)50cm;(4)
【知识点】液体压强计算公式的应用;阿基米德原理;杠杆的平衡条件
【解析】【解答】解:(1)由知道,水对容器底部的压强
(2)杠杆恰好在水平位置平衡,甲物体对地面的压力为0,所以甲物体受到的重力与拉力是平衡力,即:,根据题意知道,杠杆恰好在水平位置平衡,设B点处的拉力是FB,由杠杆平衡条件知道,,解得:
乙物体受到竖直向下的重力G乙,B点处的拉力FBˊ和竖直向上的浮力,由平衡条件知道
,解得:
(3)根据题意知道,乙物体的体积等于乙排开水的体积,由知道,乙物体的体积
,由知道,物体乙的高度
(4)由于物体乙的高度是20cm,根据题意知道,实心圆柱体乙悬挂在杠杆的B端并浸没在盛水的圆柱形容器M中,杠杆恰好在水平位置平衡时,乙的下底面距离容器底的高度是
10s内流出水的体积:,由于圆柱形容器M的底面积为,所以,流出的水,使容器内水下降的高度:
即此时乙浸在容器中的深度是20cm-5cm=15cm,受到的浮力为:,解得:
保持杠杆右边细线的悬挂点B不动,将杠杆左边细线悬挂点从A移动到C后,此时甲乙受力如下图
由杠杆的平衡条件知道:,解得:
由平衡条件知道,甲对地面的压力:,由 知道,甲对地面的压强是
答:(1)水对容器底部的压强是3000Pa;
(2)物体乙受到的浮力20N;
(3)物体乙的高度20cm;
(4)10s后甲对地面的压强是。
【分析】本题考查了分析清楚题意,应用杠杆平衡条件、压强公式、浮力公式即可正确解题。(1)根据液体压强公式来求水对容器M底面的压强;(2)根据甲乙的的平衡特点,甲物体受到的重力与拉力是平衡力,对乙平衡条件知道,再结合杠杆平衡的条件解得乙物体受到的浮力;(3)根据浮力的公式和体积的计算来求出乙物体的高度;(4)当改变条件后,同样对甲乙再次进行平衡的受力分析,再结合杠杆平衡来求出地面对甲的支持力,根据力的作用是相互的,可知甲对地面的压力,然后通过压强公式求出甲对地面的压强。
26.【答案】B
【知识点】流体压强与流速的关系
【解析】【解答】飞机获得升力是根据上下表面的压力差获取的A,上下表面没有压力差,不会产生向上的升力,AC错误
B、飞机上表面空气流速快,压强小,下表面压强大,所以会产生向上的压力差,B正确
D、飞机上表面空气流速慢,压强大,下表面压强小,所以会产生向下的压力差,D错误
综上选B
【分析】根据压强和流速的关系判识选项
压强和流速的关系:压强越大,流速越小,应用为飞机机翼上凸,空气流速快,导致压强较小,形成向上的升力
27.【答案】A
【知识点】增大压强的方法及其应用
【解析】【解答】 A.压路机前面的碾子很重,在通过增大压力来增大压强,故A符合题意;
B.轮胎做宽,是通过增大受力面积来减小对地面的压强,故B不合题意;
C.用橡胶制作轮胎,是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,故C不合题意;
D.向转轴加润滑油,是通过使接触面分离来减小摩擦力,故D不合题意。
故选A。
【分析】 增大压强的方法:减小受力面积或增大压力,据此分析判断。
28.【答案】<;<
【知识点】密度公式及其应用;液体压强的计算
【解析】【解答】 甲、乙两支完全相同的试管内分别装有质量相等的不同液体 ,甲液体体积大,所以密度小,高度相同,根据P=ρgh可知,乙压强大
综上第1空、<;第2空、<
【分析】根据密度、压强的计算填空
根据密度公式计算m=ρv分析可知,体积相同是质量和密度成正比,据图分析可知甲液体体积大,所以甲密度小
压强的计算:公式为P=ρgh,压强和液体的密度、浸没深度有关,且密度越大,压强越大,深度越大,压强越大, 在同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强 相同
29.【答案】1200;500
【知识点】压强的大小及其计算;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】据图可知,木块和石块漂浮,此时重力等于浮力,重力之和为12N,所以浮力也是12N,根据F浮=ρ液gv排,可知V排=12N÷103kg/m3÷10N/kg=12×10-4m3=1200cm3,木块和石块整体排开水的体积为1200cm3,所以木块排开水的体积为1000cm3,木块的底面积为200cm3,所以深度为5cm=0.05m,根据P=ρgh可知 木块M底部受到水的压强 P=103kg/m3×10N/kg×0.05m=500N。
综上 第1空、 1200; 第2空、500
【分析】根据浮力的计算、压强的计算填空。
1、浮力的本质为上下表面产生的压力差,计算公式为F浮=ρ液gV排,所以物体所受浮力和物体所处的深度无关,与排开水的体积有关,当排开水的体积越小时,浮力越小,排开水的体积越大时,浮力越大。
2、物体沉浮条件:物体悬浮时的浮力等于重力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度等于液体的密度,物体漂浮表明浮力等于重力(排开水的体积小于物体体积),物体的密度小于液体的密度,物体下沉时重力大于浮力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度大于液体的密度。
3、压强的计算:P=ρgh,题目中h=0.05m,ρ液=103kg/m3,据此计算物体的压强。
30.【答案】(1)C
(2)U形管中液面的高度差
(3)丙丁
(4)大气压;DF
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【解答】 (1)根据甲图可知,探头放入水中后U形管没有出现高度差,是因为装置漏气,应该检查装置的气密性,故选C。
(2)将压强计的金属盒放入液体中,如图乙、丙、丁所示,需要观察和记录U形管中液面的高度差。
(3)为了探究液体内部压强与液体密度的关系,应该控制深度相同,改变液体的密度,应该比较丙、丁两图所示的实验。
(4)将瓶盖拧紧,他只将N孔堵住,水从M孔也不能流出,因为水受到了大气压的作用。为了比较两小孔处液体压强大小,应比较AC与DF的距离。
【分析】 (1)本实验中的微小压强计在使用前要检查装置的气密性。
(2)本实验中通过观察U形管中左右液面的高度差来反应液体内部的压强。
(3)根据控制变量法的要求选择对照实验;
(4)液体的压强随深度的增加而增大,通过比较水流喷射的远近来比较压强。
31.【答案】(1)解: 根据图中每一小格表示,印轮廓所围小方格大于半格算一个,小于半格舍弃,可数出共有个格,
则图中脚印面积大约为
答:图中脚印面积大约为;
(2)解: 容器下陷的深度与脚印的深度相同时,说明两者产生的压强相同,
则有:,
根据压强公式可得:,
所以,,
。
答:该东北虎的质量为
【知识点】重力及其大小的计算;压强的大小及其计算
【解析】【分析】(1)计算东北虎的脚印可以采用数格子的方式进行,东北虎的脚印占格子的数目为15格, 每个小方格的面积均为 ,据此计算东北虎的脚印面积
(2) 容器下陷的深度与脚印的深度相同 此时的含义为力的作用效果相同,即压强相同,此时物体对学弟的压强p物=F物/S物,即老虎对地面的压强p=P物,由1)知,此时老虎的受力面积,根据F=Ps计算老虎对地面压力
32.【答案】(1)解: 有用功:
答:此过程中的有用功为;
(2)解: 绳子自由端移动的距离为:,
拉力做的总功:;
动滑轮机械效率:
答:该动滑轮的机械效率为;
(3)解: 木块对地面的压力;,
根据压强公式得:。
答:木块对地面的压强为。
【知识点】压强的大小及其计算;机械效率的计算;功的计算及应用
【解析】【分析】 (1)利用W有用=Gh计算此过程做的有用功;
(2)由图知,承担物重的绳子段数n,根据s=2h计算绳子自由端移动距离,再利用W=Fs计算拉力做的总功,最后根据计算滑轮组的机械效率;
(3)首先根据计算木块对地面的压力,再根据计算物体对地面的压强。
33.【答案】(1)解:容器的重力
答:容器受到的重力是40N;
(2)解:容器对水平地面的压力
容器对水平地面的压强
答:容器对水平地面的压强是800Pa;
(3)解:由题意及图像可知,A、B浸没或漂浮时均有
注水体积由的过程中……①
注水体积由的过程中……②
注水体积由的过程中……③
联立①②③解得
由此可知正方体A边长,取出其中一个物体时
①若,则A、B浸没,由可知取出的物体为A,为A的高度,,水对容器底部的压强
②若,则A、B漂浮,由可知取出的物体为B由图可知A浸入水中的深度为,B浸入水中的深度为,由于
解得
水对容器底部的压强
答:若,水对容器底部的压强为3000Pa,若,水对容器底部的压强为1500Pa。
【知识点】压强的大小及其计算
【解析】【分析】(1)根据G=mg求出容器受到的重力。
(2)容器对水平地面的压力等于其重力,利用求出容器对水平地面的压强。
(3)由题意及图像可知,A、B浸没或漂浮时均有hB=2hA,根据注水体积由0~3V0、3V0~7V0和7V0~12V0的过程中水的体积关系确定A、B和容器底面积的关系,据此求出正方体A的边长;若ρ物≥ρ水,则A、B浸没,由ΔV排=VA可知,取出的物体为A,h0为A的高度,根据液体压强公式求出水对容器底部的压强;若ρ物<ρ水,则A、B漂浮,由可知,取出的物体为B,由图可知A浸入水中的深度为h0,B浸入水中的深度为2h0,由于ΔV排=SB 2h0,据此求出h0,利用液体压强公式求出水对容器底部的压强。
34.【答案】(1)解:由 可得,圆柱体A的体积:
(2)解: 将A竖直缓慢放入B中,静止时A漂浮在水面,
由漂浮条件可知,此时圆柱体A受到的浮力:F浮=GA=mAg=90×10-3kg×10N/kg=0.9N
(3)解: 竖直缓慢放入C中,静止时状态未知,假设A放入油中是沉底的,由V=Sh可得,A的底面积:
原来油的体积V油=SBhB=30cm2×3cm=90cm3,
A沉底后油的深度:
此时A受到的浮力:
F浮'=ρ油gV排油=0.9×103kg/m3×10N/kg×1.5×10-3m2×0.06m=0.81N,
因为F浮'=0.81N<GA=0.9N,
所以,假设成立,A放入油中会沉底,此时油的深度h'=0.06m,则油对容器底部的压强:
p=ρ油gh'=0.9×103kg/m3×10N/kg×0.06m=540Pa。
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】1)具体分析可知,A的质量90g,密度为0.6g/cm3,根据ρ=m/v计算 圆柱体A的体积
2) 静止时A漂浮在水面,此时重力等于浮力,重力的计算G=mg,据此计算浮力
3) 竖直缓慢放入C中,假设A放入油中是沉底,通过浮力公式进行验证,首先计算排开水的体积,由V=Sh可计算A的底面积,油的体积V油=SBhB=30cm2×3cm=90cm3,A沉底后油的深度:
,根据浮力公式F浮'=ρ油gV排油计算此时A受到的浮力,F浮'=ρ油gV排油=0.9×103kg/m3×10N/kg×1.5×10-3m2×0.06m=0.81N,浮力小于重力,所以假设成立,此时油的深度h'=0.06m,根据P=ρgh计算油对容器底部的压强
35.【答案】(1)差
(2)转换法
(3)甲;乙
(4)密度
(5)水;上
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【解答】1) 组装好器材后,用手指无论是轻压还是重压探头的橡皮膜,U形管两侧液面几乎没有变化,说明该压强计气密性 差、
综上 第1空、差
2) 通过比较U形管两侧液面高度差 来判断压强的大小,此种方法为转换法
综上 第1空、转换法
3)比较压强和深度的关系,需要控制深度不变,其余因素保持一致,所以比较甲乙可知 液体压强与液体深度有关
综上第1空、甲;第2空、乙
4)甲丙两图只有液体的种类不同,其余因素一致,所以比较的时液体的压强和液体的密度的关系
综上 第1空、密度
5)酒精的密度比水下,结合密度计左侧液面低,所以左侧压强大,所以左侧为水,根据P=ρgh可知,减小压强,可以减小深度,计向上移动
综上第1空、水;第2空、上
【分析】1、压强的计算:公式为P=ρgh,压强和液体的密度、浸没深度有关,且密度越大,压强越大,深度越大,压强越大, 在同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强 相同
2、液体压强影响因素的试验:仪器有压强计、不同密度的液体,U型管;试验步骤:检查装置的气密性,方法为 按压探头的橡皮膜,U形管两边液面高度变化 明显,则气密性良好;使用控制变量法,探究压强和深度关系时,需要控制液体密度不变
3、转换法:转换法:在物理实验中,某些物理量(动能、电能)难以直接观察,需要转换成容易观察的指标进行测量,如用通过观察U型管两边液面的高度差来表示探头处液体压强的大小
1 / 1【满分备考攻略】中考物理高频考点精练专题10压强
一、固体压强
1.(2024·昌吉模拟)如图所示,甲乙两个质量分布均匀的实心正方体分别放置在水平地面上,他们对地面压强相等,若沿竖直方向将甲乙各切除相同厚度,再将切除部分分别放在各自剩余部分上,甲乙对地面的压强分别为p甲和p乙,下列判断正确的是( )
A.p甲>p乙 B.p甲<p乙 C.p甲=p乙 D.无法确定
【答案】B
【知识点】压强大小比较;压强的大小及其计算
【解析】【解答】设最初物体甲对地面的压强为,变长为h甲,最初物体乙对地面的压强为,边长为h乙,甲乙被切去并叠加后,对水平表面的压力不变,压强都变大,设它们的增大压强分别为、,由p=可得,===;===;因为=,由题图可知,h甲hh
则即增加的压强关系为,所以,切去并叠加后它们对水平面的压强关系为,ACD错误,B正确。
故答案为:B。
【分析】甲乙被切去并叠加后,对水平表面的压力不变,压强都变大,设它们的增大压强分别为、,再由p=公式进行代入计算分析。
2.(2024·桂林模拟)如图所示,用大拇指与食指挤压一支铅笔的两端,食指较疼,食指受到的压力的作用效果更 (填“明显”或“不明显”);说明压力的的作用效果与 大小有关。
【答案】明显;受力面积
【知识点】压强大小比较;增大压强的方法及其应用
【解析】【解答】力可以改变物体的形状和运动状态,两手指与铅笔接触处发生了凹陷,说明力能改变物体的形状;食指较疼,食指受到的压力的作用效果更明显;图中铅笔静止,处于平衡状态,受到两手指的压力相等;由于力的作用是相互的,两手指受到铅笔的压力相等,而受力面积不同,食指凹陷程度比拇指明显,说明压力的作用效果与受力面积有关。
故答案为:明显;受力面积。
【分析】力可以改变物体的形状,力可以改变物体的运动状态;压力的作用效果与压力大小和受力面积有关。
3.(2024九下·杨浦模拟)物理知识在生产和生活中有着广泛应用,利用 知识可以鉴别物质;刀刃磨得锋利,是为了减小受力面积,以便用较小的力就能产生很大的 ,在实验室和生产技术中广泛使用的液体密度计是应用 原理的典型例子。(前二格填写物理量名称)
【答案】密度;压强;阿基米德
【知识点】增大压强的方法及其应用;浮力的利用
【解析】【解答】不同物质一般密度不同,可以用密度鉴别物质;刀刃磨得锋利,是为了减小受力面积,以便用较小的力就能产生很大的压强, 液体密度计是应用阿基米德原理的典型列子
综上 第1空、 密度; 第2空、压强; 第3空、 阿基米德
【分析】1、密度的性质:密度是物质的基本属性,不随质量和体积的变化而变化;至于材料本身以及材料状态有关
2、压强的计算公式:P=F/S,增加压强的方式有增加压力、减小受力面积、减小压强的方式有减小压力,增加受力面积
3、物体沉浮条件:物体悬浮时的浮力等于重力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度等于液体的密度,物体漂浮表明浮力等于重力(排开水的体积小于物体体积),物体的密度小于液体的密度,物体下沉时重力大于浮力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度大于液体的密度; 密度计的设计利用了物体的浮沉条件,让密度计在液体中漂浮,根据物体的浮沉条件可知,漂浮时F浮=G物,物体的重力不变,浮力就不变
4.(2021·重庆)小军发现一个质量为1.6kg,不吸水的新型圆台体建筑材料,他只有量程为5N的弹簧测力计,设计了如图所示装置进行实验,重为8N、底面积为100cm2的薄壁容器M内盛有2000cm3的水,容器M置于水平地面,当轻质杠杆在水平位置平衡时竖直向上的拉力F为1.5N,此时材料浸没在水中静止且未触底。求:
(1)材料受到的重力;
(2)材料未放入前容器对水平地面的压强;
(3)材料的密度。
【答案】(1)由 知道,材料受到的重力
答:材料的密度1.6×103 kg/m3。
(2)(2 )水的质量m水=ρ水V水= 1g/cm3×2000cm3=2000g=2kg ,
水的重力G水=m水g=2kg×10N/kg=20N ,
材料未放入前容器对水平地面的压力F压=G水+G容=20N+8N=28N ,
材料未放入前容器对水平地面的压强
答:材料未放入前容器对水平地面的压强2800Pa;
(3)由平衡条件知道,材料对杠杆的拉力
由平衡条件知道,材料受到的浮力
由 知道,材料的体积
故材料的密度
答:材料的密度1.6×103 kg/m3。
【知识点】重力及其大小的计算;压强的大小及其计算;阿基米德原理
【解析】【分析】(1)结合物体的质量,利用公式G=mg求解物体的重力;
(2)处在水平面上的物体,物体对桌面的压力等于重力,结合压强的定义式p=F/S求解物体产生的压强,其中F是压力,S是受力面积;
(3)利用阿基米德原理求解浮力的大小,结合物体受到的浮力,利用阿基米德原理的变形公式求解物体排开水的体积,结合密度公式求解物体的密度即可。
5.(2024九下·武昌模拟)在探究影响压力作用效果的因素的实验中,甲图中小桌放在海绵上,乙图中在桌面上放一个砝码,丙图中桌面朝下,并在其上放一个同样的砝码。
(1)比较乙、丙两图,可以探究压力作用效果与 的关系,下列应用可以用该探究实验结论解释的是 ;
A.载重汽车有很多个宽大的车轮
B.冰刀鞋的刀刃做得很薄
C.破窗锤的敲击端做成锥状
D.切蛋器上的不锈钢丝做得很细
(2)图丙中,砝码和小桌的质量分别为500g和100g,砝码的底面积和小桌桌面的面积分别为和,砝码对小桌的压强和小桌对海绵的压强之比为 ;
(3)在图乙中画出砝码对小桌作用力的示意图。
【答案】受力面积;ABCD;;
【知识点】探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】(1)比较乙、丙两图,可以探究压力作用效果与受力面积的关系。说明:当压力大小一定时,受力面积越大,压力的作用效果将越不明显。
A.载重汽车具有宽大车轮,是通过增大受力面积减小压强,故A符合题意;
B.冰刀鞋的刀刃做得很薄,是通过减小受力面积,增大压强,故B符合题意;
C.破窗锤的敲击端做成锥状,是通过减小受力面积,增大压强,故C符合题意;
D.切蛋器上的不锈钢丝做得很细,是通过减小受力面积,增大压强,故D符合题意。
故选ABCD。
(2)砝码对小桌的压力等于砝码的重力,压强p=G/S=5N/ =2500Pa,小桌对海绵的压强为
则砝码对小桌的压强和小桌对海绵的压强之比为
(3) 图乙中砝码对小桌作用力为压力,作用点在接触面垂直于桌面且指向桌面,作图如下:
综上第1空、受力面积;第2空、ABCD;第3空、
【分析】根据压强的计算、压力填空
压强的计算公式:P=F/S,增加压强的方式有增加压力、减小受力面积、减小压强的方式有减小压力,增加受力面积,砝码对小桌的压力等于砝码的重力,压强p=G/S=5N/ =2500Pa,小桌对海绵的压强为
压力:作用点在接触面垂直于桌面且指向桌面
二、液体压强
6.(2023·重庆模拟)一个装有适量水、足够高的圆柱形容器放在水平桌面上,一个边长为10cm的正方体木块轻放入水中,木块有的体积露出水面(如图甲所示)。在木块上放一物体A时,木块刚好完全浸没水中(如图乙所示)此时液面上升了1cm。下列说法正确的是( )
A.物体A的质量为2kg
B.圆柱形容器的底面积为200cm2
C.木块的密度为0.8×103g/cm3
D.图甲中木块底部受到水的压强为1000Pa
【答案】B
【知识点】液体压强计算公式的应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.木块有的体积露出水面;在木块上放一物体A时,木块刚好完全浸没水中,
比较可知,物体A的质量等于木块的体积排开水的质量,
即A的质量为:,
故A错误;
B.木块刚好完全浸没水中,与木块漂浮时多排开水的体积等于木块体积的,
此时水面升高了1cm,那么得到:;
;
解得:S容=200cm2,
故B正确;
C.木块漂浮在水面上时,此时浮力等于重力,即F浮=G木,
ρ水gV排=ρ木gV木;
ρ水g×V木=ρ木gV木,
ρ水=ρ木,
解得:ρ木=0.8g/cm3,故C错误;
D.图甲中木块底部受到水的压强为:p=ρ水g×h木=1.0×103kg/m3×10N/kg××0.1m=800Pa,故D错误。
故选B。
【分析】A.根据漂浮条件可知,甲和乙中物体受到的浮力都等于重力,则二者受到的浮力之差等于A的重力,即△F浮力=△G排=△m排g=GA,因此A的质量等于二者排开水的质量之差;
B.甲和乙中排开水的体积的增大量等于容器内水面升高对应的水的体积,据此计算出容器的底面积;
C.根据漂浮条件,结合阿基米德原理和密度公式计算即可;
D.根据液体压强公式p=ρ液gh计算木块底部受到的压强。
7.(2020·瑶海模拟)如图所示甲、乙、丙三个相同容器中分别盛有三种密度不同的液体,它们的液面高度相同,若a、b、c三点处液体的压强相等,则下列说法正确的是( )
A.容器中液体密度ρ甲>ρ乙>ρ丙
B.容器底受到液体的压力F甲>F乙>F丙
C.容器对水平地面的压强p甲<p乙<p丙
D.容器对水平地面的压力F甲>F乙>F丙
【答案】C
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强的特点;液体压强的计算
【解析】【解答】A.甲、乙、丙三个容器中液面高相同,由图知,三点所处深度
因为 ,三点处液体的压强相等,所以,三种液体的密度
A不符合题意;
B.因为
由 得,容器底受到液体的压强
又由于甲、乙、丙三个容器相同,由 得
B不符合题意;C.因为
由题可知,甲、乙、丙三个容器相同,而且容器中的液体高度相同,所以甲、乙、丙三个容器液体的体积相同;由 可知,三种液体的质量大小关系为
由G=mg得,三种液体的重力大小关系为
三个容器对水平地面压力的大小关系为
由于三个容器底面积相同,所以由p= 得,三个容器对水平地面压强的大小关系为
C符合题意;
D.因为容器的质量是相同的,由B可知
D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】求解液体内部的压强,利用公式p=ρgh,其中ρ是液体的密度,h是深度;处在水平面上的物体,物体对桌面的压力等于重力,结合压强的定义式p=F/S求解物体产生的压强,其中F是压力,S是受力面积。
8.(2024·黄冈模拟)图甲为我国古代的滴水计时工具漏刻,图乙为它的模拟示意图。漏水壶通过底部的出水口向受水壶中滴水,受水壶中的箭尺始终处于漂浮状态。当受水壶中液面升高时,下列说法正确的是( )
A.箭尺受到的浮力变大 B.箭尺排开水的体积变大
C.箭尺排开水的重力不变 D.水对受水壶底压强不变
【答案】C
【知识点】液体压强的计算;阿基米德原理
【解析】【解答】A. 受水壶中液面升高时,受水壶中的箭尺始终处于漂浮状态,箭尺受到的浮力等于箭尺的重力,故箭尺受到的浮力不变,故A错误;
B.由阿基米德原理可得,箭尺受到的浮力不变,液体密度不变,箭尺排开水的体积不变,故B错误;
C.根据阿基米德原理,箭尺受到的浮力等于排开水的重力,箭尺受到的浮力不变,则排开水的重力不变,故C正确;
D.根据液体压强可知,液体密度不变,液面升高,则水对手水壶压强变大,故D错误;
故答案为C。
【分析】A.物体漂浮:物体所受浮力等于物体重力;
B.根据分析;
C.阿基米德原理:浸在液体中的物体受到的浮力等于排开液体的重力;
D根据分析。
9.(2024·黄冈模拟)年月日,中国人民海军成立周年阅兵活动,个国家的海军代表团参加,场面盛大。被称为当今“世界最强驱逐舰”的型万吨级驱逐舰在此次阅兵式中首次亮相,如图甲所示。据悉型驱逐舰满载时吃水深度为、排水量,舰长度为,宽,最大航速节。若型驱逐舰在某段航行中牵引力与速度的关系图像如图乙所示,取,海水密度近似为。求:
(1)型驱逐舰满载航行时受到的浮力;
(2)型驱逐舰满载时舰底受到海水压强;
(3)请根据图乙所示计算,型驱逐舰以的航速航行时,发动机的牵引力。
【答案】(1)解: 满载时,号型驱逐舰受到的浮力:;
答:满载时,型驱逐舰受到的浮力有;
(2)解: 该处受到海水的压强:。
答:若舰底某处距离海面的深度为,则该处受到海水的压强是;
(3)解: 由图像可知,型驱逐舰在某段航行中牵引力与速度的乘积不变根据可知发动机的功率不变,
且时,,
则发动机的功率,
型驱逐舰以航行时,发动机的牵引力:。
答:请根据图所示计算,型驱逐舰以航行时,发动机的牵引力为。
【知识点】功率的计算;液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据阿基米德原理求出型驱逐舰满载航行时受到的浮力;
(2)根据可求出型驱逐舰满载时舰底受到海水压强;
(3)根据图乙中,速度时,, 根据可知发动机的功率不变,根据可求出驱逐舰以的航速航行时,发动机的牵引力。 。
10.(2024九下·十堰模拟)如图所示,小明利用图甲所示的压强计“探究影响液体内部压强因素”的实验。
(1)图甲所示压强计是通过U形管中液面的 来反映被测压强大小的;
(2)实验时,小明将金属盒先后浸没于水中,如图乙和丙所示。由图乙、丙实验可知液体内部的压强与液体的 有关;
(3)接着小明对实验进行改进,其装置如图丁所示。
①如图丁,根据在容器左右两侧分别倒入A、B两种不同液体时的情景,据图可以判断容器内 (选填“左”或“右”)侧液体对橡皮膜产生的压强较大;
②继续向左侧加入液体,当容器左右两侧液面相平时,橡皮膜仍向左凸起,由此可知液体压强与液体的 有关,则A、B两种液体密度关系是 (选填“<”“>”或“=”)。
【答案】(1)高度差
(2)深度
(3)右;密度;<
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【解答】(1)根据转换法知,压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的,U形管中液面的高度差越大,说明液体压强越大。
(2)如图乙和丙所示,同种液体控制了液体密度相同,丙图中探头深度较大,U形管左右液面差较大,液体压强较大,说明液体内部的压强与液体的深度有关。
(3)在容器左侧倒入A液体,右侧倒入B液体,橡皮膜向左突起,说明橡皮膜右侧受到液体产生的压强大。
当容器左右两侧液面相平时,橡皮膜的深度相同,橡皮膜仍向左凸起,说明右侧压强大,故得出相同深度处的压强与液体的密度有关;由p=ρgh可知AB液体的密度关系ρA<ρB。
故答案为:(1)高度差;(2)深度;(3)右;密度;<。
【分析】
(1)探究影响液体压强大小的因素,根据转换法,通过U形管两侧液面高度差来反映液体压强大小;
(2)根据控制变量法分析;
(3)①实验中通过观察橡皮膜的突起方向来判断压强的大小;
②不同液体的同一深度,密度大的液体压强大。
(1)压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的,U形管中液面的高度差越大,说明液体压强越大。
(2)如图乙和丙所示,同种液体,丙图中探头深度较大,U形管左右液面差较大,液体压强较大,说明液体内部的压强与液体的深度有关。
(3)[1]在容器左侧倒入A液体,右侧倒入B液体,橡皮膜向左突起,说明橡皮膜右侧受到液体产生的压强大。
[2][3]当容器左右两侧液面相平时,橡皮膜仍向左凸起,说明相同深度处的压强与液体的密度有关;由p=ρgh可知AB液体的密度关系
ρA<ρB
三、连通器
11.(2024·沅江三模)图甲为我国沿纬线36°N的地形剖面图,下列分析错误的是( )
A.水从高处往低处流动时,水的能量守恒
B.第一级阶梯位置的气压最低
C.阶梯交界处水庞大的重力势能转化为动能,适合建水电站
D.修建水电站后,图乙中的船闸可利用连通器的原理实现船只通行
【答案】A
【知识点】势能大小的比较;机械能守恒条件;连通器原理;大气压强与高度的关系
【解析】【解答】A.水从高处往低处流动时,水的能量在转化中有变化,不守恒,错误,A符合题意;
B.第一级阶梯位置的海拔最高,气压最低,B不符合题意;
C.阶梯交界处水庞大的重力势能转化为动能,适合建水电站,正确,C不符合题意;
D.图乙中,船闸利用连通器的原理实现船只通行,正确,D不符合题意。
故答案为:A.
【分析】海拔越高,大气压越低;高度降低,重力势能减小;船闸属于连通器。
12.(2024九下·台山模拟)物理知识在生活中应用广泛。用吸管“吸”饮料时,饮料是在 的作用下被“吸”入口中的;如图甲所示,洗手池下方排水管的“反水弯”利用了 的原理,使水管里的异味不会散发出来;如乙所示,说明塑料小勺带了 。
【答案】大气压;连通器;电荷
【知识点】连通器原理;大气压的综合应用;物体带电情况的判断
【解析】【解答】用吸管喝饮料时,管内气压小于大气压,饮料在大气压的作用下被压入口中。连通器的上端开口,下端连通,洗手间下水管属于连通器,洗手池下方排水管的“反水弯”利用了连通器原理,使水管里的异味不会散发出来。
根据图乙,在毛料布上摩擦后的塑料小勺带了电荷,带电体具有吸引轻小物体的性质,小勺“吸”起盘中的胡椒粉。
【分析】吸管喝饮料利用了大气压的作用;洗手池下的反水弯利用了连通器原理;带电体可以吸引轻小物体。
13.(2024九下·西山开学考)火车进站时乘客必须站在安全黄线之外,因为流体速度越 ,流体压强越小,三峡大坝的船闸是利用 原理工作的。
【答案】快;连通器
【知识点】连通器原理;流体压强与流速的关系
【解析】【解答】(1)根据流体压强与流速的关系可知: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,人内侧流速快、压强小,外侧压强不变,会产生一个向内侧的压强差,将人推向火车,易出现危险,所 以乘客必须站在安全黄线内。
(2)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。连通器的特点:上端开口下端连通的容器。船闸是利用连通器的原理工作的。
【分析】(1)根据流体压强与流速的关系分析得出。(2)根据连通器的特点分析得出。
14.(2023·昆明模拟)如图甲所示,A、B两容器内盛着液面相平的水,两容器间用一斜管相连,当开关K打开后,水将 (选填“由A流向B”、“由B流向A”或“不流动”);图乙为液压机原理图,液压机内装有同种液体,活塞A、B的面积::,当用的力作用在活塞A上,活塞B能举起 N的物体(不计摩擦和活塞重力)
【答案】不流动;300
【知识点】连通器原理;帕斯卡原理及其应用
【解析】【解答】根据图像,A、B两容器内盛着液面相平的水,当开关K打开后,水将不流动;图乙为液压机原理图,液压机内装有同种液体,根据受力面积和A端的压力,,计算B端的力为FB=300N;
【分析】连通器中各容器液面相平;根据压力和受力面积的不,计算压强,结合压强相等计算压力。
四、大气压强
15.(2021·自贡)如图所示是在一个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.玻璃管倾斜后,水银对玻璃管上端有压强
B.外界大气压强等于76cm高水银柱所产生压强
C.玻璃管竖直时,上端无水银的部分肯定是真空
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
【答案】D
【知识点】大气压强的测量方法
【解析】【解答】A.大气压不变,对玻璃管顶端水银液面进行受力分析,由于液面受力平衡,所以玻璃管顶端的水银液面受到的压强等于大气压减去水银柱的压强,也等于玻璃管上端对液面的压强,进而等于液面对玻璃管上端的压强,即2cm高水银柱产生的压强,A正确,不符合题意;
B.由于玻璃管上方是真空,所以外界大气压就等于76cm高水银柱,B正确,不符合题意;
C.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,C正确,不符合题意;
D.上端碰出一小孔,管内水银会下降,而不会向上喷,D错误,符合题意。
故答案为:D。
【分析】测定大气压强值的实验是:托里拆利实验。注意a、将玻璃管稍微倾斜一点,水银柱的长度将变长,但是水槽和玻璃管内液面的高度差不变;b、根据玻璃管内水银产生的液体压强p=ρgh可知,液体压强与玻璃管的粗细无关,所以将玻璃管换成更粗的玻璃管,水银柱的高度不变;c、若有少量空气残留在玻璃管内,则管内空气产生的压强与液体压强之和才等于外界大气压强,而外界大气压强不变,所以水银柱的高度将变短。
16.(2024八下·海州期中)小华利用饮料瓶完成了如图所示的实验,可以证明大气压存在的是( )
A. 瓶子悬空水不流出
B. 水从侧孔喷出
C. 用手弹开纸片
D. 将瓶按入水中感到费力
【答案】A
【知识点】惯性及其现象;液体压强的特点;大气压强的存在;浮力及其产生原因
【解析】【解答】A.瓶子内装满水倒置,纸片不掉、水不流出,是因为大气压向上托住了纸片,从而支撑着瓶内的水,有力地证明了大气压的存在,故A正确;
B.水从杯子侧面小孔中喷出,表明液体对容器壁有压强,而且在液体内部向各个方向都有压强,并非仅仅左右方向,故B错误;C.用手弹开纸片,钢球由于惯性要保持原来的静止状态,所以不与纸片一起飞出,故C错误;
D.将瓶按入水中感到费力,主要是因为瓶在水中受到水的浮力以及水对瓶的压力,故D错误。
故选A。
【分析】根据图片分析各个选项中包含的物理原理,再与大气压强的知识对照即可。
17.(2024九下·奉贤模拟)著名的 实验证明大气压的存在且很大,意大利科学家托里拆利首次用 mm汞柱测得了大气压的值。
【答案】马德堡半球;760
【知识点】大气压强的存在;大气压强的测量方法
【解析】【解答】(1)实验用16匹马勉强将两个半球拉开,证明了大气压的存在且很大。
(2)1个标准大气压的值等于760毫米高的水银柱所产生的压强。
【分析】(1)著名的马德堡半球实验,证明了大气压强的存在;
(2)意大利著名的科学家托里拆利利用实验测定了一个标准大气压能够支持760mm高的水银柱,即一标准大气压相当于760mm水银柱所产生的压强。
18.(2021·重庆)“沿洄划转如旋风,半侧船头水花没”,这是描写船过漩涡时,漩涡中心流速大,中心的水压 (选填“大于”或“小于”)周围的水压而造成的惊险情景;峨眉山顶“煮米不成饭”,是因为峨眉山顶气压 (选填“高”或“低”),水的沸点低造成的。
【答案】小于;低
【知识点】大气压强与高度的关系
【解析】【解答】流体流速大的地方压强小,船过漩涡时,漩涡中心流速大,压强小,中心的水压小于周围的水压。
因为海拔越高,气压越低,所以峨眉山上的大气压比平原上的要低;又因为液体沸点随液面上气压的减小而降低,所以在峨眉山顶水的沸点低于100℃,在峨眉山顶用普通锅煮饭,往往不熟。
【分析】大气压强是地球大气层受到重力而产生的,随着海拔高度的增加而降低。液体的沸点与海拔的高低有关,海拔越高,液体的沸点越低。
五、流体压强
19.(2024九下·山海关模拟)对如图所示实验的分析不正确的是( )
A.甲:松手后小车向相反方向运动,说明同名磁极相互排斥
B.乙:飞机升力利用了流体流速大的地方压强小,上下表面存在压力差
C.丙:集气瓶内液体上升的体积就是瓶内空气中氧气的体积
D.丁:冷却后析出晶体,说明硝酸钾的溶解度随温度的降低而减小
【答案】C
【知识点】物理和其他学科的联系;流体压强与流速的关系;磁场
【解析】【解答】A.同名磁极 相互排斥,异名磁极相互吸引,故A正确,不符合题意;
B.飞机升力利用了流体流速大的地方压强小,上表面空气流速大,压强小,下表面空气流速小,压强大,使上下表面存在压力差,形成向上的升力,故B正确,不符合题意;
C.木炭燃烧消耗氧气,生成二氧化碳,故集气瓶内液体上升的体积不等于瓶内空气中氧气的体积,故C错误,符合题意;
D.热饱和硝酸钾溶液冷却后析出晶体,说明硝酸钾溶解度随温度降低而减小,故D正确,不符合题意。
故选:C。
【分析】(1)磁极间的相互作用是:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
(2)流速越大压强越小。
(3)木炭燃烧消耗氧气,生成二氧化碳。
(4)硝酸钾溶解度随温度降低而减小。
20.(2024九下·岳阳模拟)承载国人大飞机梦想的C919大型客机在上海浦东国际机场成功首飞,揭开了我国民用飞机发展史上崭新的一页,对我国航空产业的发展具有历史性的意义、制造C919大型客机要用密度 (选填“大”或“小”)而强度大的材料;C919能够在空中飞行,主要是因为机翼上方比下方空气流速 ,这样,机翼上、下表面就存在着压强差,从而产生了向上的升力;飞机与塔台依靠 传递信息。
【答案】小;大;电磁波
【知识点】密度的应用与物质鉴别;流体压强与流速的关系;电磁波在日常生活中的应用
【解析】【解答】在体积一定时,制造C919大型客机要用密度小而强度大的材料,质量需要尽可能小,有效减轻飞机的质量。
机翼上方凸起,空气流速会比下方的空气流速大,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大,机翼上方的压强会小于下方的压强,在机翼上、下表面产生了一个向上的压强差,是飞机产生升力的原因。
由于飞机在空中飞行,与塔台之间依靠电磁波来传递信息。电磁波具有传播速度快、传播距离远、不需要介质等特点,非常适合用于飞机与塔台之间的通信。
【分析】体积一定时,密度小的材料可以减小质量,流体在流速大的地方压强小;飞机利用电磁波与塔台传递信息。
21.(2024·金堂模拟)春节期间,小红和家人一起坐飞机从成都到哈尔滨旅游,在景区她乘坐热气球观赏雪景。小红通过查阅资料得知:民航客机利用机翼上、下表面空气流速不同而产生的 升空。热气球利用空气产生的 升空。(两空均选填“升力”或“浮力”)
【答案】升力;浮力
【知识点】流体压强与流速的关系
【解析】【解答】民航客机利用机翼上、下表面空气流速不同,上表面的流速快,压强小,而产生的向上的升力升空。热气球利用浮力大于自身重力,即空气产生的浮力升空。
故答案为:升力;浮力。
【分析】根据在流体中,流速越大的地方压强越小,流速越小的地方压强越大,氢气球利用空气的浮力升空的。
六、能力提升
22.(2024·蒙阴模拟)如图所示,在水平桌面上的两个完全相同的甲、乙两容器中装有一定量的水,向其中分别放入由不同材料制成的体积相等的小球A、B,稳定后两容器中水面相平,下列说法正确的是( )
甲 乙
A.小球A的密度小于小球B的密度
B.小球A所受的浮力等于小球B所受的浮力
C.放入小球前,甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力
D.放入小球后,甲容器底部受到水的压强大于乙容器底部受到水的压强
【答案】A
【知识点】压强大小比较;液体压强的特点;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A、因为小球A漂浮,所以ρA <ρ水;因为小球B悬浮,所以ρB=ρ水;所以ρA<ρB ,A正确;
D、放入小球后,两容器中水面高度相同(水深相同),由p=ρgh可知,甲容器底部受到水的压强等于乙容器底部受到水的压强,D错误;
B、因为两球体积相同,ρA<ρB ,由m=ρV和G=mg可知,所以GA C、比较两图可知,甲容器中水的体积大于乙容器中水的体积,则甲中水的重力大于乙中水的重力。放入小球前,容器对水平桌面的压力等于容器的重力和水的重力之和,则放入小球前,甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,C错误。
故答案为:A。
【分析】 根据浮沉条件,进而判断A、B密度的大小;根据F浮=ρ液gV排可判断A、B小球在不同杯子中受到的浮力的大小,根据F浮=G排=m排g可知A、B排开液体的质量关系;放入小球前,甲中水的体积大于乙中水的体积,由G=mg=ρVg可知,甲中水的重力大于乙中水的重力,容器对地面的压力等于容器的总重力;根据p=ρgh判断压强变化。
23.(2024·和田模拟) 如图甲所示,薄壁柱状容器盛有密度为0.8g/cm3的酒精,酒精对容器底部的压强与容器对地面的压强之比为4∶5。将合金小球通过细线浸没在酒精中,如图乙所示,酒精对容器底部的压强为3000Pa,容器对桌面的压强为3600Pa;将细线剪断,金属球沉到容器底部,如图丙所示,容器对桌面的压强为4800Pa。合金小球的密度为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】设容器的底面积为S,在图乙中,酒精对容器底部的压强为,
容器对桌面的压强为,故容器重力对桌面产生的压强为:;
在图甲中,设酒精对其底部的压强为,则容器对桌面的压强为,
则容器对桌面的压强与酒精对容器底部的压强之差为容器重力对桌面产生的压强,即:,
所以图甲中,酒精对容器底部的压强为,
故原来酒精对容器底部的压力,即容器内酒精的重力:,
图乙中,酒精对容器底部的压力,即容器内酒精的重力和小球受到的浮力之和:,
故小球受到的浮力为:,
所以小球的体积为:,
图丙中,容器对桌面的压强为,
故容器对桌面的压力,即容器内酒精、小球及容器重力之和,则:,
又因为,
所以,,
由可知,合金小球的密度为:,
故ACD错误,B正确;
故答案为:B。
【分析】设容器的底面积为S,在图乙中,已知酒精对容器底部的压强和容器对桌面的压强,则表示出容器重力对桌面产生的压强,在图甲中,设酒精对其底部的压强为4p,则容器对桌面的压强为5p,则可求出p,从而可求出图甲中酒精对容器底部的压强,根据可求出酒精的重力,而在图乙中酒精对容器底部的压力,即容器内酒精的重力和小球受到的浮力之和,则可求出小球受到的浮力,根据阿基米德原理可求出小球的体积;图丙中,容器对桌面的压力,即容器内酒精、小球及容器重力之和,据此可求出小球的重力,根据可求出合金小球的密度。
24.(2024八下·蔡甸期末)科学家乘科学考察船前往北冰洋进行科学研究,在船的甲板上安装了一台起重机用来吊装重物,起重机的起重臂OA(含A处未画出的滑轮和电动机)以及钢丝绳重力不计,在液压顶作用下,起重臂OA与水平方向最大成60°夹角,液压顶(其下端固定不动)施加的力F作用于B点并与起重臂一直垂直,OA长5.4m,当起重臂OA水平时OB长1.5m,某次需要起吊水下300m深的海底质量为50kg的矿物,钢丝绳施加300N的拉力恰好可以使矿物在水中匀速上升(矿物出水前后的质量不变,忽略水的阻力),如图甲所示。求:
(1)水下300m深的矿物受到水的压强多大?
(2)在45s内将矿物从海底拉到水面处,拉力的功率多大?(矿物未露出水面,计算时忽略物体的高度)
(3)起重臂在图甲水平位置平衡时,矿物浸没在水下。当起重臂OA与水平方向成60°夹角时,液压顶处传感器显示施加的力F比图甲状态下增加了432N。求乙图状态下钢丝绳的拉力和此时矿物浸在水中的体积?
【答案】解:(1)压强为
(2)拉力所做的功为
功率为
(3)由杠杆平衡条件,作用在B点的力
液压顶处施加的力为
力F的力臂
拉力F2的力臂
作用在A点钢丝绳的拉力为
浮力为
浸在水中的体积为
答:(1)3×106Pa;(2)2000W;(3)8×10-3m3
【知识点】功率计算公式的应用;液体压强计算公式的应用;杠杆的平衡条件
【解析】【分析】(1)根据液体压强公式计算;
(2)根据计算功率;
(3)由题意可知,起重机的起重臂OA可看成以O为支点的杠杆,在图甲中,起重臂OA水平,B点受到的液压顶的力为FB,其力臂为L1'=OB=1.5m,钢丝绳对A点施加的拉力F拉=300N,其力臂为L2'=OA=5.4m,根据杠杆的平衡条件求出FB;在图乙中,当起重臂OA与水平方向成60°夹角时,根据题意可知液压顶处传感器显示施加的力F,根据三角形的特点可知力F的力臂以及钢丝绳对A点的拉力F2的力臂;根据杠杆的平衡条件求出甲图状态下钢丝绳的拉力F拉;根据G=mg求出矿物的重力,对矿物进行受力分析求出矿物受到的浮力,根据阿基米德原理求出矿物浸在水中的体积。
25.(2024八下·蓬溪期末)如图所示,将质量为50kg底面积为的匀质圆柱体甲放在水平地面上,轻绳的一端系于圆柱体甲上表面的中央,另一端拉着杠杆的A点。当把质量为27kg、底面积为的实心圆柱体乙悬挂在杠杆的B端并浸没在盛水的圆柱形容器M中,杠杆恰好在水平位置平衡,甲物体对地面的压力为0。已知圆柱形容器M的底面积为,容器中的水深,物体乙的上表面与水面相平,;不计杠杆的质量,g取,求:
(1)水对容器底部的压强;
(2)物体乙受到的浮力;
(3)物体乙的高度;
(4)保持杠杆右边细线的悬挂点B不动,将杠杆左边细线悬挂点从A移动到C后,打开出水口的阀门,容器M中的水以的速度匀速流出,则10s后甲对地面的压强是多少?
【答案】(1)3000Pa;(2)20N;(3)50cm;(4)
【知识点】液体压强计算公式的应用;阿基米德原理;杠杆的平衡条件
【解析】【解答】解:(1)由知道,水对容器底部的压强
(2)杠杆恰好在水平位置平衡,甲物体对地面的压力为0,所以甲物体受到的重力与拉力是平衡力,即:,根据题意知道,杠杆恰好在水平位置平衡,设B点处的拉力是FB,由杠杆平衡条件知道,,解得:
乙物体受到竖直向下的重力G乙,B点处的拉力FBˊ和竖直向上的浮力,由平衡条件知道
,解得:
(3)根据题意知道,乙物体的体积等于乙排开水的体积,由知道,乙物体的体积
,由知道,物体乙的高度
(4)由于物体乙的高度是20cm,根据题意知道,实心圆柱体乙悬挂在杠杆的B端并浸没在盛水的圆柱形容器M中,杠杆恰好在水平位置平衡时,乙的下底面距离容器底的高度是
10s内流出水的体积:,由于圆柱形容器M的底面积为,所以,流出的水,使容器内水下降的高度:
即此时乙浸在容器中的深度是20cm-5cm=15cm,受到的浮力为:,解得:
保持杠杆右边细线的悬挂点B不动,将杠杆左边细线悬挂点从A移动到C后,此时甲乙受力如下图
由杠杆的平衡条件知道:,解得:
由平衡条件知道,甲对地面的压力:,由 知道,甲对地面的压强是
答:(1)水对容器底部的压强是3000Pa;
(2)物体乙受到的浮力20N;
(3)物体乙的高度20cm;
(4)10s后甲对地面的压强是。
【分析】本题考查了分析清楚题意,应用杠杆平衡条件、压强公式、浮力公式即可正确解题。(1)根据液体压强公式来求水对容器M底面的压强;(2)根据甲乙的的平衡特点,甲物体受到的重力与拉力是平衡力,对乙平衡条件知道,再结合杠杆平衡的条件解得乙物体受到的浮力;(3)根据浮力的公式和体积的计算来求出乙物体的高度;(4)当改变条件后,同样对甲乙再次进行平衡的受力分析,再结合杠杆平衡来求出地面对甲的支持力,根据力的作用是相互的,可知甲对地面的压力,然后通过压强公式求出甲对地面的压强。
七、直击中考
26.(2024·乐山)乐山某初中学校开展以“苍穹”为主题的飞机模型制作大赛,要让飞机获得升力,机翼横截面的形状应设计成( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【知识点】流体压强与流速的关系
【解析】【解答】飞机获得升力是根据上下表面的压力差获取的A,上下表面没有压力差,不会产生向上的升力,AC错误
B、飞机上表面空气流速快,压强小,下表面压强大,所以会产生向上的压力差,B正确
D、飞机上表面空气流速慢,压强大,下表面压强小,所以会产生向下的压力差,D错误
综上选B
【分析】根据压强和流速的关系判识选项
压强和流速的关系:压强越大,流速越小,应用为飞机机翼上凸,空气流速快,导致压强较小,形成向上的升力
27.(2024·宿迁)如图所示,是修筑公路的压路机,下列措施为了增大压强的是( )
A.碾子质量很大 B.轮胎很宽
C.用橡胶制作轮胎 D.向转轴加润滑油
【答案】A
【知识点】增大压强的方法及其应用
【解析】【解答】 A.压路机前面的碾子很重,在通过增大压力来增大压强,故A符合题意;
B.轮胎做宽,是通过增大受力面积来减小对地面的压强,故B不合题意;
C.用橡胶制作轮胎,是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,故C不合题意;
D.向转轴加润滑油,是通过使接触面分离来减小摩擦力,故D不合题意。
故选A。
【分析】 增大压强的方法:减小受力面积或增大压力,据此分析判断。
28.(2024·常州)如图所示,甲、乙两支完全相同的试管内分别装有质量相等的不同液体,甲试管倾斜、乙试管竖直,两试管内液面相平。甲试管内的液体密度为ρ甲,液体对试管底部的压强为p甲,乙试管内的液体密度为ρ乙,液体对试管底部的压强为p乙,则ρ甲 ρ乙,p甲 p乙.
【答案】<;<
【知识点】密度公式及其应用;液体压强的计算
【解析】【解答】 甲、乙两支完全相同的试管内分别装有质量相等的不同液体 ,甲液体体积大,所以密度小,高度相同,根据P=ρgh可知,乙压强大
综上第1空、<;第2空、<
【分析】根据密度、压强的计算填空
根据密度公式计算m=ρv分析可知,体积相同是质量和密度成正比,据图分析可知甲液体体积大,所以甲密度小
压强的计算:公式为P=ρgh,压强和液体的密度、浸没深度有关,且密度越大,压强越大,深度越大,压强越大, 在同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强 相同
29.(2024·凉山州)如图甲所示,不吸水的石块m叠放在浸在水中的木块M上保持静止,石块的重力为4N、体积为200cm3,木块的重力为8N、底面积为200cm2,此时木块M排开液体的体积为 Cm3。当按图乙方式连接静止时,木块M底部受到水的压强为 Pa。
【答案】1200;500
【知识点】压强的大小及其计算;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】据图可知,木块和石块漂浮,此时重力等于浮力,重力之和为12N,所以浮力也是12N,根据F浮=ρ液gv排,可知V排=12N÷103kg/m3÷10N/kg=12×10-4m3=1200cm3,木块和石块整体排开水的体积为1200cm3,所以木块排开水的体积为1000cm3,木块的底面积为200cm3,所以深度为5cm=0.05m,根据P=ρgh可知 木块M底部受到水的压强 P=103kg/m3×10N/kg×0.05m=500N。
综上 第1空、 1200; 第2空、500
【分析】根据浮力的计算、压强的计算填空。
1、浮力的本质为上下表面产生的压力差,计算公式为F浮=ρ液gV排,所以物体所受浮力和物体所处的深度无关,与排开水的体积有关,当排开水的体积越小时,浮力越小,排开水的体积越大时,浮力越大。
2、物体沉浮条件:物体悬浮时的浮力等于重力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度等于液体的密度,物体漂浮表明浮力等于重力(排开水的体积小于物体体积),物体的密度小于液体的密度,物体下沉时重力大于浮力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度大于液体的密度。
3、压强的计算:P=ρgh,题目中h=0.05m,ρ液=103kg/m3,据此计算物体的压强。
30.(2024·宿迁)在“探究影响液体内部压强的因素”的活动中,兴趣小组准备了压强计、水和盐水等实验器材.
(1)对于图甲所示压强计出现的问题,应将压强计金属盒拿出液体,然后____;
A.将U形管中液体倒出一部分
B.更换U形管中液体
C.检查压强计的气密性
(2)正确处理存在问题之后,将压强计的金属盒放入液体中,如图乙、丙、丁所示,需要观察和记录U形管中 ;
(3)为了探究液体内部压强与液体密度的关系,应该比较 两图所示的实验;
(4)小明利用矿泉水瓶装满水,继续探究,如图戊①所示,将瓶盖拧紧,他只将孔堵住,水从孔也不能流出,因为水受到了 的作用.当他拧开瓶盖,放开两小孔,在瓶底部水平放置接水盘,发现水的落点为图戊②所示的、,于是他将接水盘向下平移至处,使,水的落点为、.为了比较两小孔处液体压强大小,应比较与 的距离.
【答案】(1)C
(2)U形管中液面的高度差
(3)丙丁
(4)大气压;DF
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【解答】 (1)根据甲图可知,探头放入水中后U形管没有出现高度差,是因为装置漏气,应该检查装置的气密性,故选C。
(2)将压强计的金属盒放入液体中,如图乙、丙、丁所示,需要观察和记录U形管中液面的高度差。
(3)为了探究液体内部压强与液体密度的关系,应该控制深度相同,改变液体的密度,应该比较丙、丁两图所示的实验。
(4)将瓶盖拧紧,他只将N孔堵住,水从M孔也不能流出,因为水受到了大气压的作用。为了比较两小孔处液体压强大小,应比较AC与DF的距离。
【分析】 (1)本实验中的微小压强计在使用前要检查装置的气密性。
(2)本实验中通过观察U形管中左右液面的高度差来反应液体内部的压强。
(3)根据控制变量法的要求选择对照实验;
(4)液体的压强随深度的增加而增大,通过比较水流喷射的远近来比较压强。
31.(2024·北京)近年来在东北林区发现了越来越多野生东北虎的足迹。生物学家为了估算某只野生东北虎的质量,在松软、平坦且足够深的雪地上,选取该东北虎四脚着地停留时的脚印,其中的一个脚印如图甲所示。在方格纸上描绘出脚印的轮廓,如图乙所示,图中每个小方格的面积均为,数出脚印轮廓所围小方格的个数凡大于半格的都算一个格,小于半格的都不算,用数出的小方格的个数乘以一个小方格的面积,就大致得出了脚印的面积。测出脚印的深度,在脚印旁边相同的雪地上放一底面积为的平底容器,在容器中缓缓放入适当的物体,当容器下陷的深度与脚印的深度相同时,测出容器及内部物体的总质量为。忽略脚趾和脚掌之间空隙的面积,取,求:
(1)该东北虎一只脚印的面积。
(2)该东北虎的质量。
【答案】(1)解: 根据图中每一小格表示,印轮廓所围小方格大于半格算一个,小于半格舍弃,可数出共有个格,
则图中脚印面积大约为
答:图中脚印面积大约为;
(2)解: 容器下陷的深度与脚印的深度相同时,说明两者产生的压强相同,
则有:,
根据压强公式可得:,
所以,,
。
答:该东北虎的质量为
【知识点】重力及其大小的计算;压强的大小及其计算
【解析】【分析】(1)计算东北虎的脚印可以采用数格子的方式进行,东北虎的脚印占格子的数目为15格, 每个小方格的面积均为 ,据此计算东北虎的脚印面积
(2) 容器下陷的深度与脚印的深度相同 此时的含义为力的作用效果相同,即压强相同,此时物体对学弟的压强p物=F物/S物,即老虎对地面的压强p=P物,由1)知,此时老虎的受力面积,根据F=Ps计算老虎对地面压力
32.(2024·镇江)如图所示,用动滑轮将重力为的木块匀速提升,所用拉力为。
(1)求此过程中的有用功。
(2)求该动滑轮的机械效率。
(3)将木块取下放置于水平地面上,如图所示,木块底面积为,求木块对地面的压强。
【答案】(1)解: 有用功:
答:此过程中的有用功为;
(2)解: 绳子自由端移动的距离为:,
拉力做的总功:;
动滑轮机械效率:
答:该动滑轮的机械效率为;
(3)解: 木块对地面的压力;,
根据压强公式得:。
答:木块对地面的压强为。
【知识点】压强的大小及其计算;机械效率的计算;功的计算及应用
【解析】【分析】 (1)利用W有用=Gh计算此过程做的有用功;
(2)由图知,承担物重的绳子段数n,根据s=2h计算绳子自由端移动距离,再利用W=Fs计算拉力做的总功,最后根据计算滑轮组的机械效率;
(3)首先根据计算木块对地面的压力,再根据计算物体对地面的压强。
33.(2024·长沙) 有一个质量为4kg,底面积为的足够高的薄壁柱形容器放在水平地面上,g取10N/kg。
(1)容器受到的重力是多大?
(2)容器对水平地面的压强是多大?
(3)科技小组利用这个容器来研究物体的浮沉,他们将同种材料制成的不吸水的正方体A和长方体B放在容器中,如图甲所示,向容器内缓慢加水,A、B始终保持竖直,水深h与加水体积V的关系如图乙所示。当水深为时,取出其中一个物体,水面下降2cm。当水深为时,水对容器底部的压强是多少帕?(不考虑取出物体的过程中带出的水,)
【答案】(1)解:容器的重力
答:容器受到的重力是40N;
(2)解:容器对水平地面的压力
容器对水平地面的压强
答:容器对水平地面的压强是800Pa;
(3)解:由题意及图像可知,A、B浸没或漂浮时均有
注水体积由的过程中……①
注水体积由的过程中……②
注水体积由的过程中……③
联立①②③解得
由此可知正方体A边长,取出其中一个物体时
①若,则A、B浸没,由可知取出的物体为A,为A的高度,,水对容器底部的压强
②若,则A、B漂浮,由可知取出的物体为B由图可知A浸入水中的深度为,B浸入水中的深度为,由于
解得
水对容器底部的压强
答:若,水对容器底部的压强为3000Pa,若,水对容器底部的压强为1500Pa。
【知识点】压强的大小及其计算
【解析】【分析】(1)根据G=mg求出容器受到的重力。
(2)容器对水平地面的压力等于其重力,利用求出容器对水平地面的压强。
(3)由题意及图像可知,A、B浸没或漂浮时均有hB=2hA,根据注水体积由0~3V0、3V0~7V0和7V0~12V0的过程中水的体积关系确定A、B和容器底面积的关系,据此求出正方体A的边长;若ρ物≥ρ水,则A、B浸没,由ΔV排=VA可知,取出的物体为A,h0为A的高度,根据液体压强公式求出水对容器底部的压强;若ρ物<ρ水,则A、B漂浮,由可知,取出的物体为B,由图可知A浸入水中的深度为h0,B浸入水中的深度为2h0,由于ΔV排=SB 2h0,据此求出h0,利用液体压强公式求出水对容器底部的压强。
34.(2024·乐山)如图所示,实心均匀圆柱体A、底面积均为30cm2的薄壁圆柱形容器B、C,都放置在水平桌面上,A、B、C的高度均为10cm。容器B内装有水,容器C内装有油,各项参数如表所示。忽略圆柱体A吸附液体等次要因素,g取10N/kg。
参数 圆柱体A 水 油
质量/g 90 120 81
密度/() 0.6 1 0.9
深度/cm 4 3
(1)求圆柱体A的体积;
(2)将A竖直缓慢放入B中,静止时A漂浮在水面,求此时圆柱体A受到的浮力;
(3)将A竖直缓慢放入C中,待A静止后,求油对容器底部的压强。
【答案】(1)解:由 可得,圆柱体A的体积:
(2)解: 将A竖直缓慢放入B中,静止时A漂浮在水面,
由漂浮条件可知,此时圆柱体A受到的浮力:F浮=GA=mAg=90×10-3kg×10N/kg=0.9N
(3)解: 竖直缓慢放入C中,静止时状态未知,假设A放入油中是沉底的,由V=Sh可得,A的底面积:
原来油的体积V油=SBhB=30cm2×3cm=90cm3,
A沉底后油的深度:
此时A受到的浮力:
F浮'=ρ油gV排油=0.9×103kg/m3×10N/kg×1.5×10-3m2×0.06m=0.81N,
因为F浮'=0.81N<GA=0.9N,
所以,假设成立,A放入油中会沉底,此时油的深度h'=0.06m,则油对容器底部的压强:
p=ρ油gh'=0.9×103kg/m3×10N/kg×0.06m=540Pa。
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】1)具体分析可知,A的质量90g,密度为0.6g/cm3,根据ρ=m/v计算 圆柱体A的体积
2) 静止时A漂浮在水面,此时重力等于浮力,重力的计算G=mg,据此计算浮力
3) 竖直缓慢放入C中,假设A放入油中是沉底,通过浮力公式进行验证,首先计算排开水的体积,由V=Sh可计算A的底面积,油的体积V油=SBhB=30cm2×3cm=90cm3,A沉底后油的深度:
,根据浮力公式F浮'=ρ油gV排油计算此时A受到的浮力,F浮'=ρ油gV排油=0.9×103kg/m3×10N/kg×1.5×10-3m2×0.06m=0.81N,浮力小于重力,所以假设成立,此时油的深度h'=0.06m,根据P=ρgh计算油对容器底部的压强
35.(2024·乐山)探究“液体压强与哪些因素有关”的实验中,进行了如下操作:
(1)组装好器材后,用手指无论是轻压还是重压探头的橡皮膜,U形管两侧液面几乎没有变化,说明该压强计气密性 (选填“好”或“差”);
(2)调整好器材后,液体压强的大小变化可以通过比较U形管两侧液面高度差来判断,这种研究问题的方法是 ;
(3)比较 、 两图可知,液体压强与液体深度有关;
(4)比较甲、丙两图可知,液体压强与液体 有关;
(5)根据实验结论对压强计进行改装,改装后可用于比较不同液体的密度大小。现将压强计两个探头分别浸入酒精和水中并处于同一深度,如图丁所示可判断出A杯中盛有 (选填“酒精”或“水”)。将A杯中的探头向 移(选填“上”或“下”),U形管两侧液面会再次相平。
【答案】(1)差
(2)转换法
(3)甲;乙
(4)密度
(5)水;上
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【解答】1) 组装好器材后,用手指无论是轻压还是重压探头的橡皮膜,U形管两侧液面几乎没有变化,说明该压强计气密性 差、
综上 第1空、差
2) 通过比较U形管两侧液面高度差 来判断压强的大小,此种方法为转换法
综上 第1空、转换法
3)比较压强和深度的关系,需要控制深度不变,其余因素保持一致,所以比较甲乙可知 液体压强与液体深度有关
综上第1空、甲;第2空、乙
4)甲丙两图只有液体的种类不同,其余因素一致,所以比较的时液体的压强和液体的密度的关系
综上 第1空、密度
5)酒精的密度比水下,结合密度计左侧液面低,所以左侧压强大,所以左侧为水,根据P=ρgh可知,减小压强,可以减小深度,计向上移动
综上第1空、水;第2空、上
【分析】1、压强的计算:公式为P=ρgh,压强和液体的密度、浸没深度有关,且密度越大,压强越大,深度越大,压强越大, 在同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强 相同
2、液体压强影响因素的试验:仪器有压强计、不同密度的液体,U型管;试验步骤:检查装置的气密性,方法为 按压探头的橡皮膜,U形管两边液面高度变化 明显,则气密性良好;使用控制变量法,探究压强和深度关系时,需要控制液体密度不变
3、转换法:转换法:在物理实验中,某些物理量(动能、电能)难以直接观察,需要转换成容易观察的指标进行测量,如用通过观察U型管两边液面的高度差来表示探头处液体压强的大小
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