名称 | 专题08.1 压强单元学案(原卷版+解析版) | | |
格式 | zip | ||
文件大小 | 8.7MB | ||
资源类型 | 试卷 | ||
版本资源 | 通用版 | ||
科目 | 物理 | ||
更新时间 | 2025-01-02 09:30:51 |
p乙 C.p甲=p乙 D.无法判断 p乙 C.p甲=p乙 D.无法判断
【答案】B
【解析】利用极限法,假设切去的高度为乙的高度,则甲还剩余一部分,乙被全部切完,显然剩余部分压强的关系为甲的大于乙的,故答案为B。
2.(2023四川巴中二模)质量相等且分布均匀的A、B两个立方体,A的边长为B的一半,如图甲、乙所示静置在水平地面上。若甲图中A对B的压强为p1,B对地面的压强为p2;乙图中B对A的压强为p3,A对地面的压强为p4。则下列计算结果均正确的是( )
①p1 :p2=2:1 ②p3 :p4=4:1 ③p1 :p3=1:2 ④p2 :p4=1:4
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【答案】D
【解析】由题意可知,A、B两个立方体质量相等,则二者的重力也相等,即GA=GB;设A的边长为l,底面积为l2,则B的边长为2l,底面积为4l2。由可知,甲图中A对B的压强,甲图中B对地面的压强,乙图中B对A的压强,乙图中A对地面的压强
则,,,,所以②③错误,①④正确,故ABC不符合题意,D符合题意。故选D。
3.(2024龙东一模)如图所示,底面积和质量都相同的A、B两容器,装有深度相等,质量相同的不同液体,若容器底受到的液体压强分别为pA和pB,容器对桌面的压力分别为FA和FB。则下列说法正确的是( )
A.pA=pB;FA
【答案】C
【解析】AD.由图可知,A容器内液体的体积大于乙容器内液体的体积,且两液体的质量相等,所以,由可知,A容器内液体的密度小于B容器内液体的密度,即ρA<ρB;由图可知两容器内液体的深度相同,由p=ρgh可知,A容器内液体对容器底部的压强较小,即pA
可知,两容器的总质量相等,重力相等,对水平桌面的压力相等,即FA=FB,故C正确,D错误。故选C。
4. (2024山西一模)下列四幅图中关于压强的描述错误的是( )
A. 用吸管喝牛奶利用了大气压强
B. 泰山山顶的大气压强比山脚下的小
C. 潜水员在水中上升过程受到压强越来越大
D. 飞机机翼是利用气体流速大压强小的原理设计的
【答案】C
【解析】A.用吸管喝牛奶时,先吸去管中的空气,使管中气压变小,在大气压的作用下,牛奶进入吸管再流入口中,利用了大气压原理,故A正确,不符合题意;
B.大气压随着高度的升高而减小,因此泰山山顶的大气压强比山脚下的小,故B正确,不符合题意;
C.潜水员在水中上升过程距离水面的深度越来越小,由可知,受到的压强越来越小,故C错误,符合题意;
D.飞机机翼设计成流线型,上方空气流速大、压强小,下方空气流速小、压强大,则机翼受到向上的压强差,从而产生了向上的升力,故D正确,不符合题意。故选C。
5. (2024山东烟台一模)春节期间,小明和父母乘飞机去上海旅游。在飞机上升的过程中,外界大气压强______(选填“变大”、“变小”或“不变”);在飞机飞行过程中,座位上的小明相对于窗外的机翼是______(选填“静止”或“运动”)的;机翼______方(选填“上”或“下”)的空气流速快,压强小,因此获得了向上的升力。
【答案】 变小 静止 上
【解析】大气压随海拔高度的升高而减小。
座位上的小明相对于窗外的机翼没有位置的改变,所以是相对静止的。
由流体压强与流速的关系可知,机翼上方空气的流速快压强小,机翼下方空气的流速慢压强大,因此机翼产生一个向上的压强差,这样就使机翼产生了一个向上的升力。
1. (2024湖南长沙)在下列生产生活的实例中,属于增大压强的是( )
A. 图钉尖做得很细 B. 书包背带做得较宽
C. 菜刀磨得很锋利 D. 货车限载保护路面
【答案】AC
【解析】A.图钉尖做得很细。这是因为在按图钉时,图钉对墙面的压力是一定的,而图钉尖做得很细,就减小了图钉与墙面的受力面积,根据压强公式,压强就会增大,所以图钉能更容易地按进墙面。故A符合题意;
B.书包背带做得较宽。这是为了减小背带对肩膀的压强。因为书包的重力(即背带对肩膀的压力)是一定的,而背带做得较宽,就增大了背带与肩膀的受力面积,根据压强公式,压强就会减小,所以背书包时会感觉更舒服。故B不符合题意;
C.菜刀磨得很锋利。这是为了增大菜刀对食材的压强。因为在使用菜刀切食材时,菜刀对食材的压力是一定的,而菜刀磨得很锋利,就减小了菜刀与食材的受力面积,根据压强公式,压强就会增大,所以菜刀能更容易地切开食材。故C符合题意;
D.货车限载保护路面。这是因为货车的重力(即对路面的压力)与所载货物的质量成正比,货车超载就会增大对路面的压力。而路面的受力面积(即货车轮胎与路面的接触面积)是有限的,根据压强公式,压力增大就会导致压强增大,从而加速路面的损坏。所以货车限载是为了减小对路面的压强,保护路面。故D不符合题意。故选AC。
2. (2023湖北天门)如图,质量、底面积相同的薄壁容器甲、乙、丙放在水平桌面上,甲为圆柱形,乙、丙为圆台形,分别装有A、B、C三种质量和深度均相同的液体,下列说法正确的是( )
A. 液体的密度
B. 液体对容器底部的压强pB>pA>pC
C. 液体对容器底部的压力FB<FA<FC
D. 容器对桌面的压力
【答案】BD
【解析】A.容器甲、乙、丙的底面积相同,液体的深度相同,由三者的形状可知
A、B、C三种液体的质量相等,由可知,液体的密度
故A错误;
B.A、B、C三种液体的密度,液体的深度相同,由可知,液体对容器底部的压强,故B正确;
C.液体对容器底部的压强pB>pA>pC,容器的底面积相等,由可知,液体对容器底部的压力,故C错误;
D.容器对桌面的压力等于容器的重力加上液体的重力,容器的质量、液体的质量相等,所受的重力相等,因此容器对桌面的压力,故D正确。故选BD。
3.(2023海南)物理小妙招,生活更精彩。图甲中,用圆纸筒穿过购物袋的提手提重物就不勒手,这是通过增大 来减小压强;图乙是自制简易蛋黄分离器,挤压矿泉水瓶,让瓶口贴近蛋黄,松开手蛋黄被吸进瓶子里,这是利用 的作用。
【答案】 受力面积 大气压
【解析】用圆纸筒穿过购物袋的提手提重物就不勒手,这是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强。
由于瓶子受挤压,瓶内的空气被挤出,使瓶子内的压强小于瓶子外的压强,在外界大气压和瓶内压强差的作用下,蛋黄被压入瓶内。
4. (2024黑龙江龙东)下列现象用流体压强与流速关系知识解释的是( )
A. 硬纸板不掉下来 B. 吸盘挂钩 C. 用吸管吸饮料 D. 飞机机翼
【答案】D
【解析】A.水杯倒置水没流出,是因为纸片受到水向下的压强小于外界大气压强,水在外界大气压的作用下不会流出,是由于大气压引起的,不能用液体压强与流速关系解释,故A不符合题意;
B.吸盘吸附在墙壁上,需要先用力挤压塑料吸盘,把盘内的空气挤出,吸盘内的气体压强小于外界大气压,吸盘就被外界的大气压紧压在了墙壁上,这是由于大气压引起的,不能用液体压强与流速关系解释,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,在外界大气压的作用下,饮料被压进吸管里,不能用液体压强与流速关系解释,故C不符合题意;
D.飞机的机翼的横截面形状通常是上凸下平,当飞机飞行时,气流会同时流过机翼的上表面和下表面,上表面的气体流速大压强小,下表面气体流速小压强大,从而形成向上的升力,应用了流体压强与流速关系,故D符合题意。故选D。
5. (2023黑龙江牡丹江)下列对生产生活现象的描述正确的是( )
A. 铁轨铺在枕木上,通过增大受力面积减小压力
B. 三峡五级船闸,利用连通器的原理工作
C. 吸盘被压在墙上,受到的压力等于摩擦力
D. 高铁站的安全线,利用流体流速大的位置压强大的原理设置
【答案】B
【解析】A.铁轨铺在枕木上,通过增大受力面积减小压强,但火车对铁轨的压力与火车自身的质量有关,故A错误;
B.正常状态下连通器液面始终相平,三峡船闸是利用连通器的这一原理,便于轮船通过,故B正确;
C.吸盘被压在墙上,是利用了大气压的原理,挤出吸盘内空气,使其气压减小,小于外界气压,于是将吸盘压在墙上,故C错误;
D.流速越大的位置压强越小,所以高铁站的安全线,利用流体流速大的位置压强小的原理,故D错误。
6. (2023深圳)琴琴同学探究压强与受力面积的关系,得出一个错误的结论。
(1)谁的压力大______,谁的受力面积大______ ;(选填“海绵的大”“沙坑的大”“两个相等”)
(2)改进这两个实验的意见:______;
(3)对比甲图选择下面一个______对比探究压强和压力大小的关系。
【答案】 (1) 两个相等 海绵的大 (2)都用海绵(或沙坑)来进行实验 (3)A
【解析】(1)两个实验中都是同一个物体,对海绵或沙坑的压力一样大。
海绵中物体横放,沙坑中物体竖放,由图可得,海绵的受力面积大。
(2)实验为探究压强与受力面积,应只改变受力面积大小,下面的受力物体保持不变,故改进意见为:甲、乙都用海绵进行实验或甲、乙都用沙坑进行实验。
(3)要探究压强和压力大小的关系,应保持受力面积相同,受力物体相同,只改变压力大小,对比甲图,应该选择A。
7. (2024广东深圳)学习“液体压强”时,老师展示了如图甲所示的实验,辉辉同学观察实验后,得出结论:深度越大,水的压强越大,水喷出的最远距离就越大。下课后,辉辉将自己的结论告诉老师,老师表扬了辉辉爱思考的好习惯,然后和辉辉一起到了思考乐实验室,另找一个矿泉水瓶,在侧边扎了两个小圆孔C和D(圆孔A、B、C、D的直径相同),并进行了以下实验:观察得sc小于sd。
(1)现已知hc
(3)sc'和sd'分别为现在的最远距离,现在求sc'_______sd';
(4)思考乐辉辉同学的结论是否正确?请说出你的判断和理由___________。
【答案】(1)< (2) (3) > (4)见解析
【解析】(1)已知
hc
pc
(3)sc'和sd'分别为现在的最远距离,由上图可知
sc'>sd'
(4)由上述实验可知,保持其他条件不变,仅将木板向右移,因此水流由C和D两孔流出的速度和方向不变,由于D点较低,因此水流到木板的时间较短,因为木板挡住了水流,导致从D孔流出的水流在水平方向运动距离减小,才出现
sc'>sd'
因此辉辉同学的结论是正确的。
8. (2023苏州)小明用压强计探究液体内部压强的影响因素。
(1)压强计通过U形管两侧液面的_________来反映被测压强大小。使用前,用手按压金属盒上的橡皮膜,发现两侧液面没有明显变化,接下来应进行的操作是_________;
A.向U形管中注入一些水
B.将U形管中水倒出一些
C.检查装置是否漏气
(2)小明在图甲中,保持金属盒深度不变,改变橡皮膜朝向,目的是为了探究液体内部压强大小与_________是否有关;
(3)小明还猜想液体压强与液体深度和密度有关。他在图甲基础上,继续将金属盒下移一段距离,发现压强变大。若接下来又进行了图乙所示实验,再与图甲比较,_________(能/不能)得出液体压强与液体密度有关的初步结论。
【答案】(1)高度差 C (2)方向 (3)不能
【解析】(1)根据转换法,实验是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的。
使用前用手轻轻按压几下橡皮膜是检查装置的气密性;如果U形管中的液体能灵活升降,则说明装置不漏气;液面没有明显变化,则说明装置漏气;故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
(2)保持金属盒深度不变,改变橡皮膜朝向,说明液体对橡皮膜的压力的方向不同,故目的是为了探究液体内部压强大小与方向是否有关。
(3)要探究液体压强与液体密度的关系,需控制液体的深度相同,而图乙所示实验与图甲比较,液体的密度不同,液体深度的深度也不同,故不能得出液体压强与液体密度有关的初步结论.
9.(2022安徽)如图所示,利用托里拆利实验测量大气压强的数值,下列说法中:①此时大气压强等于760mm高水银柱产生的压强;②若将玻璃管稍微倾斜,则管内外水银面的高度差不变;③若换用更粗的玻璃管,则管内的液面会下降;④若换用密度比水银小的液体做实验,则大气压能支持液柱的高度会变大( )
A.只有①④正确 B.只有②③正确
C.只有②④正确 D.只有①③正确
【答案】C
【解析】①由图可知,此时水银柱高度为750mm,大气压强等于750mm高水银柱产生的压强,故①错误;
②若将玻璃管稍微倾斜,由于大气压强不变,大气压强撑起的水银柱的高度不变,管内外水银面的高度差不变,故②正确;
③用更粗的玻璃管不会影响大气压强,也不会影响水银柱高度,故③错误;
④若换密度比水银小的液体做实验,根据,大气压强保持不变时,液体密度减小,则液柱高度会升高,故④正确。故选C。
10.(2022广州)如图1,连通器中的水静止,此时水面上方a、b处的气压为pa0、pb0。在b上方持续水平吹气,水面稳定后如图2所示,此时a、b处的气压为pa、pb。水面下c、d处水的压强为pc、pd,若大气压保持不变,则( )
A. pc> pd B. pa> pb C. pa0>pa D. pb0=pb
【答案】B
【解析】A.在b上方持续水平吹气,因为b处流速大,压强小,a处流速小,压强大,形成气压差,在气压差的作用下,b处液面升高,水面稳定后如图2所示,但c、d处深度相同,则根据可知,,故A不符合题意;
B.在b上方持续水平吹气,因为b处流速大,压强小,a处流速小,压强大,形成气压差,此时a、b处的气压为pa、pb,则可知,故B符合题意;
C.因为大气压保持不变,此时水面上方a处的气压为大气压,保持不变,则可知,故C不符合题意;
D.在b上方持续水平吹气,因为b处流速变大,压强变小,则可知,故D不符合题意。故选B。
11. (2024江苏扬州)如图所示,底面积不同的圆柱形容器A、B放在水平桌面上,两容器中水的深度相等,水对容器底部的压强分别为和,则_______;已知B容器底面积为,总重为8N,B容器对桌面的压强为_______Pa;将压强计橡皮膜朝下分别放入两容器的底部,压强计U形管两边液面的高度差分别为和,多次实验发现均小于,该现象产生的原因是___________。
【答案】 = 见解析
【解析】已知,两容器内都是水,且水的深度相等,则由可知。
已知B容器和水总重8N,B容器底面积为,则B容器对桌面的压强为
将压强计橡皮膜放入水中后,橡皮膜会排开一部分水,水面会上升,由于,由
可知,,因此将压强计橡皮膜放入水中后,A容器中水面的高度小于B容器中水面的高度,由可知,A容器底部压强小于B容器底部压强,题中用压强计U形管两边液面的高度差表示液体的压强,高度差越大,压强越大,故压强计U形管两边液面的高度差均小于。
12. (2024四川泸州)在学校科技社团活动中,小赵同学所在的团队利用3D打印机制作了如图所示的飞机模型。飞机模型的机翼设计成上凸下平。试飞时,手将飞机模型向前推出,是力改变了飞机模型的________;飞机模型在空中水平飞行过程中,机翼上方的空气流速较快,压强较________;飞机模型着地后,能够沿水平地面继续向前滑行一段距离,是由于飞机模型具有________。
【答案】 运动状态 小 惯性
【解析】试飞时,手将飞机模型向前推出,手对飞机模型施加了作用力,使它由静止变为运动,是力改变了飞机模型的运动状态。
飞机模型在空中水平飞行过程中,机翼上方的空气流速较快,压强较小,下方空气流速较小、压强较大,从而形成向上的升力。
飞机模型着地后,能够沿水平地面继续向前滑行一段距离,是由于飞机模型具有惯性,要保持原来的运动状态,继续向前运动。
13. (2023湖北孝感)2023年5月28日上午,我国首架自行研制、拥有自主知识产权的喷气式客机C919,如图甲,历时2h从上海到北京,开启了首次商业载客飞行。
(1)已知上海到北京航程为1178km,求C919由上海飞往北京的平均速度;
(2) C919在高空水平定速巡航时,若受到的阻力为,飞机发动机的效率为25%,则飞行4km需要消耗多少升汽油?已知汽油密度为,汽油热值为:
(3) 如图乙是飞机单侧机翼与周围空气发生相对运动的模型。图中机翼的下表面可视为平面,面积为。飞机起飞前在水平跑道上快速滑行时,机轮与地面的总接触面积为,飞机对地面的压强为p。飞机总重为G,近似地认为飞机受到的升力来自于飞机双侧机翼。请推导出飞机在跑道上滑行时机翼上下表面的压强差(用字母表示)。
【答案】(1);(2)50L;(3)
【解析】(1)C919由上海飞往北京的平均速度
(2)C919在高空水平定速巡航时,受到的牵引力与阻力是一对平衡力,为,飞机牵引力做的功
汽油燃烧产生的热量
飞行4km需要消耗的汽油质量
飞行4km需要消耗的汽油的体积
(3)飞机起飞前在水平跑道上快速滑行时,机轮与地面的总接触面积为,飞机对地面的压强为p,此时飞机对地面的压力为
飞机的重力为G,此时飞机的升力的大小为
图乙是飞机单侧机翼与周围空气发生相对运动的模型,且图中机翼的下表面可视为平面,面积为S1,则两侧机翼下表面的总面积为2S1,飞机在跑道上滑行时机翼上下表面的压强差
14. (2023湖南岳阳)平江石牛寨地质公园中玻璃桥使用的特种玻璃,具备极强的耐压耐磨抗冲击的特性。现有一块该特种玻璃,质量为25kg,体积为0.01m ,求:
(1)这块玻璃所受的重力;
(2)这块玻璃的密度;
(3)一名质量为60kg的游客静止站立在桥上,与桥面总接触面积为0.04m2,此游客对桥面的压强大小。
【答案】(1)250N;(2)2.5×103kg/m3:(3)1.5×104Pa
【解析】(1)这块玻璃所受的重力G=mg=25kg×10N/kg=250N
(2)这块玻璃的密度
(3)游客对桥面的压强
答:(1)这块玻璃所受的重力为250N;
(2)这块玻璃密度为2.5×103kg/m3;
(3)此游客对桥面的压强大小为1.5×104Pa。中小学教育资源及组卷应用平台
【名师导航】备考2025中考物理新课标一轮培优精讲学案(全国通用版)
专题08.1 压强单元学案
课标要求
1. 通过实验,理解压强。知道增大和减小压强的方法,并了解其在生产生活中的应用。 2. 探究并了解液体压强与哪些因素有关。知道大气压强及其与人类生活的关系。了解流体压强与流速的关系及其在生产生活中的应用。
考点分布 考查频率 命题趋势
考点1. 固体压强 ★★★ 全国各省市物理试卷里,涉及压强单元知识,每年考查2~3道题,分值为6~8分。以理解应用为主。难度系数为0.5—0.6。近2年出现考查压强计算的问题,都渗透在综合计算题里,比如在求解重力、速度、功试题里也设计求解压强,探究影响液体压强大小因素实验是重点考查内容。2025年选择题、填空题会考查大气压强、流休压强和流速的关系知识点内容;在计算题中会出现力学体系综合题里考查压强;在探究题中仍然会考查探究液体压强实验,也有部分省考查探究固体压强实验。
考点2. 液体压强 ★★
考点3. 大气压强、流休压强和流速的关系 ★★
★★★代表必考点,★★代表常考点,★星表示中频考点。
知识点一:固体压强
1.压力的定义:垂直作用在物体_____上的力,叫做压力。
2.压力的方向:垂直接触面,且指向_____物体。
3.压力的作用效果:使物体发生_______。
4.压强的物理意义:用来表示______作用效果的物理量。
5.压强的定义:物体单位面积上受到的压力叫压强。用字母____表示,公式:P=F/S
6.压强的单位:_____(Pa)
7.增大压强的三种方法:
(1)当______一定时,需减小受力面积;
(2)当______一定时,需增大压力;
(3)在条件允许的情况下,可以同时减小受力面积S,增大压力F。
8.减小压强的三种方法:
(1)当压力F一定时,需增大受力面积S;
(2)当受力面积S一定时,需减小压力F;
(3)在条件允许的情况下,可以同时增大受力面积S,减小压力F。
知识点二:液体压强
1.液体压强产生的原因:液体受到_____作用且有流动性。
2.液体压强测量仪器:使用______可以探究液体内部压强特点。
3.液体压强计算公式:_______,(ρ是液体密度,单位是kg/m3;g=9.8N/Kg;h是深度,指液体自由液面到液体内部某点的竖直距离,单位是m。)
4. 根据液体压强公式:p=ρgh可得,液体的压强与液体的密度和深度___关,而与液体的体积和质量___关。
5.液体内部压强的特点:
(1)液体内部向______都有压强;
(2)在液体内同一深度,液体向各个方向的压强大小______;
(3)液体内部的压强随_____的增加而增大;
(4)液体内部压强跟液体______有关,在同一深度处,液体密度越大,压强越大。
6.应用——连通器
(1)连通器定义:上端_____、下端连通的容器。
(2)连通器原理:如果只装一种液体,那么液体静止时连通器各部分液面总是_____的。
知识点三:大气压强
1.大气压产生原因:气体具有______性,受重力作用。
2. 证明大气压强存在的实验: ________实验 ;测定大气压强值的实验: 托里拆利实验。
3. 测定大气压的仪器是:_______计,常见气压计有水银气压计和无液气压计(金属盒气压计)。
4. 标准大气压:把等于_____毫米高水银柱产生的液体压强叫标准大气压。1标准大气压=760毫米汞柱=1.013×105帕=10.34米水柱。
5.大气压变化特点:(1)随_____增加而减小。(2)同一位置大气压随天气变化而不断变化。
6.液体沸点与大气压的关系:一切液体的_____都随气压减小时降低,气压增大时升高,同种液体的沸点不是固定不变的。我们通常说的沸点是指在1个标准大气压下。
知识点四:流体压强与流速的关系
1.流体:我们把能够___的物体叫做流体。例如空气。
2.关系:流体在流速_____的地方压强小,流速小的地方压强大。
3.升力:当气流迎面流过机翼时,在相同的_____内,上方气流经过的路程大于下方气流的路程,因此上方气流流速较大,压强较小;下方气流流速较小,压强较大,机翼上、下表面存在压强差,这就产生了向上的升力。
注意:如果机翼的前缘稍向上仰,跟气流的方向成一个小的仰角,则机翼上、下方的压强差比机翼跟气流方向平行时还要大,因此产生的升力也较大。例如,飞机起飞时,将机翼的前缘稍向上仰。
考点1. 固体压强
1. 压力不一定是由于物体受到重力而引起的;物体由于受到重力的作用,可以产生压力,但压力的大小不一定等于物体的重力
2. 柱体对水平面的压力,所以柱体对水平面的压强,柱形固体对水平面的压强只与柱体的密度和高度有关,与体积和底面积无关。
3. 影响压力作用效果的因素:压力和受力面积。受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
4. 掌握实验的做法
(1)实验器材::小桌子、砝码、海绵等。
(2)砝码的作用:改变压力的大小。
(3)转换法的应用::通过海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果。
(4)控制变量法的应用:研究压力大小对压力作用效果的影响时,要控制受力面积一定;研究受力面积大小对压力作用效果的影响时,要控制压力大小一定。
(5)选用海绵而不选用长木板的原因:长木板的形变不易用肉眼观察到,海绵的形变容易用肉眼观察到。
(6)可代替海绵的材料:沙子、橡皮泥、面粉等容易发生形变的物体。
(7)实验结论:当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
考查角度1. 探究压力产生效果与哪些因素有关
【例题1】(2024齐齐哈尔市)在探究“影响压力作用效果的因素”实验中,实验小组利用小桌、砝码、海绵、沙子等器材在水平台面上进行探究。
(1)实验中压力的作用效果是通过海绵______来体现的,______(选填“可以”或“不可以”)用木板代替海绵来完成实验;
(2)比较图1、图2所示的实验现象,将小桌分别正立放在海绵上,这样做的目的是为了控制______相同;改变压力的大小,可以得出结论:______;
(3)比较图2、图3所示实验的现象可以得出另一结论,下列实例中,可用此结论解释的是:______;
A.书包的背带做的很宽 B.严禁货车超载
(4)图3中桌面对海绵的压强为,小航将图3中的小桌、砝码平放在表面平整的沙子上,静止时如图4所示,桌面对沙子的压强为,则______(选填“<”、“=”或“>”);
(5)小彬选用质地均匀的长方体物块A代替小桌进行探究,如图5所示,将物块A沿竖直虚线方向切成大小不同的两部分。将左边部分移开后,发现剩余部分对海绵的压力作用效果没有发生变化,由此他得出结论:压力的作用效果和受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是:______。
【答案】 (1)被压下的深浅 不可以 (2)受力面积 受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显 (3)A (4) = (5) 没有控制压力的大小相同
【解析】(1)根据转换法,图中压力的作用效果是通过海绵的凹陷程度来体现的,由于木板的形变不明显,所以不可以用木板代替海绵来完成实验。
(2)比较图1、图2所示的实验现象,将小桌分别正立放在海绵上,这样做的目的是为了控制受力面积大小不变,压力的大小不同,由于海绵的凹陷程度不同,且压力越大海绵的凹陷程度越大,故可得结论:当受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越显著。
(3)分析比较图2、图3的实验现象知道,两图的压力大小不变,受力面积的大小不同,海绵的凹陷程度不同,且受力面积越小海绵的凹陷程度越大,故可得结论:当压力相同时,受力面积越小,压力作用效果越显著。
A.书包的背带做得又宽又大,这是通过增大受力面积来减少压力的作用效果,故符合题意;
B.交通管理部门规定,严禁货车超载,通过减小压力来减小压强,故不符合题意。
故选A。
(4)压强大小跟压力大小和受力面积大小有关,图3和图4两图压力相同,受力面积相同,由 知道,压强相同,即
(5)为了探究压力的作用效果与受力面积的关系,应保持压力相等,改变受力面积,观察泡沫的凹陷程度;小明同学在探究“压力的作用效果与受力面积的关系”时,将物块沿竖直方向切成大小不同的两块,这样两块对泡沫的压力不同,小明可以改变物块A的放置方向,从而改变物块对底面压力的受力面积,同时保持了压力不变,可用于探究“压力的作用效果与受力面积的关系”。
【变式练1】(2023宁夏)某同学利用小桌、海绵、砝码等实验器材,探究“影响压力作用效果的因素”的实验,探究过程如图所示:
(1)实验中通过观察海绵的 来比较压力作用效果。
(2)对比 两图,可以探究压力作用效果与受力面积的关系。
(3)对比甲、乙两图可以得出结论:当受力面积一定时, ,压力作用效果越明显。请列举一个生产生活中应用该结论的事例: 。
【变式练2】如图是“探究影响压力作用效果的因素”实验,甲图所示,将小桌放在海绵上;乙图所示,在小桌上放一个砝码;丙图所示,把小桌翻过来,桌面朝下,并在它上面放一个砝码。
(1)比较______两图可知,当受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(2)比较乙丙两图可知,当压力一定时,______,压力的作用效果越明显;
(3)小红想将图丁与乙图比较压力大小对压力的作用效果的影响,她能得出正确结论吗?
答:______,理由:______。
考查角度2. 增大减小压强方法
【例题2】(2024广东深圳)2024年 6月 2 日,嫦娥六号探测器成功着陆月背面南极艾特肯盆地,这是人类历史上首次登陆月球背面,图是嫦娥六号探测器,成功着陆月球背面3D动画模拟图。“嫦娥六号”着落架下方安装圆盘型“脚”,其目的是( )
A. 减小压力 B. 增大压力 C. 减小压强 D. 增大压强
【答案】C
【解析】“嫦娥六号”着落架下方安装圆盘型“脚”,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小对月球表面压强。故选C。
【变式练1】(2023山东滨州)以下四图节选自我国古代科技著作《天工开物》,其中说法正确的是( )
A. 图甲“泥造砖坯”中,砖坯对地面的压力和砖坯的重力是一对平衡力
B. 图乙“凿取砺房”中,古人手中的凿子是通过减小受力面积增大压强的
C. 图丙“踏车汲水”中,水被提升到高处,水的重力势能转化为动能
D. 图丁“穴取铜铅”中,古人所使用的镐属于省力杠杆
【变式练2】(2023湖北随州)物理课《压强》正在愉快地进行,在“举例与辩论”环节小刚与小强成了“正方与反方”,小刚主张履带式挖掘机的履带是减小压强的例子,因为在松软的泥土上它没有陷进去;小强则认为挖掘机从门前平展的水泥路面经过时,钢铁履带上的棱条将路面压出许多“破损的白痕”属于增大压强。
请你运用“压力、受力面积、压强三者关系”对双方的观点进行分析说明:
(1)同一挖掘机在松软的泥土上(提示:受力面积如何,压强如何): ;
(2)同一挖掘机在水泥路面上(提示:受力面积如何,压强如何): 。
考查角度3. 压强公式的应用
【例题3】(2024河南)如图,把木板放在海绵上,木板上放一水杯,静止时木板保持水平。若水杯重为,木板重为,水杯底面积为,木板底面积为。下列说法正确的是( )
A. 水杯对木板的压力就是水杯受到的重力
B. 水杯对木板的压力和木板对水杯的支持力是平衡力
C. 水杯对木板的压强为
D. 木板对海绵的压强为
【答案】C
【解析】A.水杯对木板的压力大小等于水杯受到的重力大小,但二者不是同一个力,故A错误;
B.水杯对木板的压力和木板对水杯的支持力作用在不同物体上,不是平衡力,故B错误;
C.水杯对木板的压力大小等于水杯受到的重力大小,根据,水杯对木板的压强为,故C正确;
D.木板对海绵的压力等于水杯和木板的总重力,根据,木板对海绵的压强为,故D错误。
故选C。
【变式练1】(2023济南)一箱某品牌酱油放在水平地面上,如图所示。其包装箱上标识的相关名词含义如下:“规格”是每瓶内酱油的体积×包装箱内酱油的瓶数;“净重”是包装箱内所装酱油的总质量;“毛重”是包装箱及其内部所有物品的总质量;“体积”是包装箱的长度×宽度×高度。请根据包装箱上标识的内容,取g=10N/kg,通过计算回答:
(1)该箱内所装酱油的密度是多少?
(2)这箱酱油对地面的压强是多少?
【变式练2】(2023·广东汕头三模)为响应国家“低碳环保节能减排”的号召,纯电动汽车越来越受到消费者的青睐。某品牌电动汽车参数如下表所示,某次百米加速测试行驶过程中,所用时间为8s。汽车匀速行驶时所受阻力为总重力的0.15倍,求:(g取10N/kg)
汽车质量(kg) 2100 满载质量(kg) 2500
长×宽×高(mm) 4995×1910×1495 最大功率(kW) 180
纯电续航里程(km) 715 轮胎与地面总接触面积() 0.04
(1)汽车百米加速测试行驶过程中的平均速度;
(2)汽车满载静止在水平地面上时,轮胎对地面的压强;
(3)汽车满载时,匀速行驶的最大速度
考点2. 液体压强
(1)液体内部的压强规律:液体内部向各个方向都有压强;液体的压强随深度的增加而增大;在同一深度,液体向各个方向的压强相等;不同液体的压强还跟液体的密度有关。在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
(2)静止液体的内部压强跟液体的密度、深度有关,跟液体的质量、体积及容器的形状、底面积大小无关。
(3)在液体压强公式中,h表示深度,而不是高度。h指液面到液体内研究的点的竖直高度。
(4)液体对容器底的压力是由于液体受到重力引起的,但压力不一定等于容器中液体的重力。压力的大
小与容器的形状有关,只有竖直放置的柱形容器,液体对容器底部的压力才等于液体的重力。
(5)理解连通器原理要注意下面两个条件:一是“连通器里只有一种液体”;二是“在液体不流动的情况下”,只有满足这两个条件,各容器中的液面才保持相平。
考查角度1. 探究探究影响液体压强大小的因素
【例题4】(2024黑龙江龙东)小遥同学在做“探究液体压强与哪些因素有关”的实验。
(1)安装完实验器材后,小遥发现U形管两侧液面出现高度差,如图甲所示,接下来的操作:__________;
(2)如图乙所示,从结构上看,压强计__________(选填“属于”或“不属于”)连通器;
(3)通过比较丙、丁两图得出结论:同种液体,_________,压强越大;
(4)若图丁中,探头在水中的深度为8cm,请你计算该处水的压强为______Pa;
(5)小遥还想探究液体内部压强与液体密度的关系,于是他向图丁烧杯中多次加盐水,发现U形管两侧液面高度差不断增大,于是得出“液体密度越大,压强越大”的结论。他的结论是_________(选填“正确”或“错误”)的,理由是_________。
【答案】 (1)取下软管再重新安装 (2)不属于 (3)深度越深 (4) 800 (5) 错误 没有控制液体的深度相同
【解析】(1)U形管右端上方是和大气相通的,等于大气压强,当使用前发现U形管内水面已有高度差,只需要取下软管再重新安装,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调节压强计时。
(2)上端开口,下端连通的容器叫连通器,液体压强计的左端是密闭的,所以不属于连通器。
(3)比较乙、丙两图可知,液体密度相同,丙中探头深度大,形管两侧液面的高度差大,液体压强也大,故可以得出的结论是:同种液体,深度越大,液体压强越大。
(4)探头在水中的深度为8cm时的压强为
(5)向丙图烧杯中多次加盐水,改变了液体密度的同时也改变了液体深度,没有控制液体的深度相同,故结论错误。
【变式练1】在学习“液体的压强”时,同学们通过活动体验了“液体内部向各个方向都有压强”后,物理老师把底部有小孔的空透明矿泉水瓶竖直压入水中,瓶中形成了如图所示的“喷泉”。各学习小组根据观察到的现象,提出了以下四个有待深入研究的问题。其中最有探究价值且易于探究的科学问题是( )
A.水内部的压强与所处的深度有什么关系
B.液体内部的压强与所处的深度有什么关系
C.液体内部的压强与液体的种类是否有关
D.液体内部的压强与哪些因素有关
【变式练2】(2023四川凉山州)物理课上,同学们利用压强计“研究液体内部压强”,进行了如下的操作。
(1)实验前,用手指按压橡皮膜,发现U形管中的液面升降灵活,说明该装置______(选填“漏气”或“不漏气”);
(2)通过比较______两图,可得出结论:同一种液体的压强随深度的增加而增大;
(3)通过比较D、E两图,可探究液体压强与______的关系;
(4)通过比较A、B、C三图,可得出结论:同种液体在相同深度向各个方向的压强_______;
(5)某次实验时,小王同学将探头放入水下,U形管两侧水面高度差为10cm,此时U形管内外的气压差为______Pa。
考查角度2. 液体压强的计算
【例题5】(2024甘肃临夏)2023年3月11日,“奋斗者”号载人潜水器顺利完成国际首次环大洋洲载人深潜科考任务返回三亚。本航次中,“奋斗者”号总共完成了63次有效下潜作业,4次下潜深度超万米,平均深度7429米,下潜最大深度10010.9米。因液体压强随深度的增加而______(选填“增大”或“减小”),科研人员自主研发了抗压能力更强、韧性和可焊接性更好的Ti62A钛合金新材料,达到可以承受更大压力的目的。当“奋斗者”号载人潜水器下潜至10000米时,所受到海水的压强为______(取,g取)。
【答案】 增大
【解析】 液体压强与深度有关,随深度的增加而增大。
当“奋斗者”号载人潜水器下潜至10000米时,所受到海水的压强为
【变式练1】如图是某拦河大坝的截面示意图。则A点受到水的压强是(g取10N/kg)( )
A. B.
C. D.
【变式练2】(2024深圳二模)如图所示,水平桌面的正中央放着一个重为20 N的圆形鱼缸,其底面积为400cm2 。鱼缸内的水、鱼、沙石等总质量为14kg,水深0.2 m。求:(g=10N/kg)
(1)水对鱼缸底部的压强;
(2)鱼缸对桌面产生的压强。
考查角度3. 连通器
【例题6】(2024山东济南)济南护城河有东、西两个船闸、游船进入船闸的闸室后,能随着水面的变化在上下游之间通行,船闸利用了_______原理。炎热的夏天,大明湖公园内明显感觉比其他地方凉爽,主要是因为水的_______比砂石和泥土大。
【答案】 连通器 比热容
【解析】由于船闸的闸室和上、下游的底部相连通,上端开口,所以船闸和上、下游组成了连通器,故船闸利用了连通器的原理。
因为水的比热容大于砂石和泥土的比热容,相同质量的水和沙石吸收相同的热量时,水升高的温度低,所以炎热的夏季,大明湖公园内明显比其他地方凉爽很多。
【变式练1】如图所示,在蓄水槽中装入一定量的水,蓄水槽与一粗细不均匀的管道相连,在管道的不同部位,分别装有底部连通的竖直管A、B、C,下列说法正确的是( )
A.当阀门关闭,水是静止状态,A、B、C三根管中的水柱高度不同
B.当阀门打开水流动时,A管中水柱的高度最高
C.当阀门打开水流动时,B管中水柱的高度最高
D.当阀门打开水流动时,C管中水柱的高度最高
【变式练2】(2023山东威海)如图所示,阀门1和阀门2均关闭,A、B、C三根竖管内的水面相平,此时装置相当于 。若阀门1、阀门2均打开,水在管道内持续流动,则三根竖管内水面最低的是 。(选填“A”“B”或“C”)
考点3. 大气压强
1. 空气由于受到重力的作用,而且能够流动,因而空气对浸在它里面的物体产生压强。空气内部向各个方向都有压强,空气中某一点向各个方向的压强大小相等。
2. 托里拆利实验注意事项
①玻璃管中要充满水银,不能留有气泡;若有气泡,会使测量结果偏小。
②在做实验时要将玻璃管竖直放置。
③测量高度时要测水银面到玻璃管中液面的竖直高度。
④管内水银柱的高度只随外界大气压强变化而变化,与管的粗细、倾斜角度、管的长度及将玻璃管提起还是压下无关。
⑤如果玻璃管上端破了一个洞,管内的水银不会向上喷出,因为破洞后的玻璃管与水银槽构成了连通器,管内水银将向下落回水银槽,与水银槽中的液面相平。
3. 海拔越高,气压越小;液体的沸点随气压的增大而升高。
4. 大气压强的多种测量方法(拓展)
方法一:吸盘拉力法
(1)实验器材:吸盘、玻璃板、弹簧测力计、刻度尺等。
(2)实验场景图:
(3)实验过程中需要测量的物理量:吸盘刚刚拉脱时弹簧测力计示数F、吸盘直径 D。
(4)实验步骤:将吸盘吸在玻璃板上,用弹簧测力计拉吸盘,吸盘刚刚拉脱时弹簧测力计的示数F就等于吸盘受到的大气压力,测出吸盘的直径D即可得到吸盘的面积S,再利用压强公式 p=F/S专即可算出大气压的值。
(5)大气压的数学表达式:
(6)误差分析:吸盘内空气不能完全排出,导致测出的F偏小,大气压值偏小。
方法二:吸盘重力法
(1)实验器材:吸盘、玻璃板、刻度尺、小桶、细沙等。
(2)实验装置图:
(3)实验测量的物理量:吸盘刚刚拉脱时小桶和细沙的总重力G、吸盘直径D。
(4)实验操作步骤:与吸盘拉力法原理一样,只是将弹簧测力计换成小桶,慢慢往小桶内加入细沙,直至将吸盘刚刚拉脱。
(5)大气压的数学表达式:
(6)误差分析:吸盘内空气不能完全排出,导致测出的G值偏小,大气压值偏小。
方法三:注射器拉力法
(1)实验器材:注射器、弹簧测力计、刻度尺等。
(2)实验示意图:
(3)实验测量的物理量:活塞刚刚被拉动时弹簧测力计的示数F、注射器的全部刻度长度L。
(4)实验步骤:将注射器活塞推至针筒底端,然后用一个橡皮帽堵住注射器针筒。用弹簧测力计拉注射器活塞颈部,活塞刚刚被拉动时的示数F就等于活塞受到的大气压力。从注射器筒上找到标明的容积V,并用刻度尺量出注射器筒全部刻度的长度L,则活塞面积S=V/L,最后利用压强公式p=F/S即可算出大气压的值。
(5)大气压表达式:
(6)误差分析:注射器内空气不能完全排出、注射器漏气、活塞与筒壁摩擦较大等导致误差较大。
考查角度1. 大气压强的测量
【例题7】(2022山东枣庄)如图是测量大气压强的实验装置,玻璃管长约1米,槽内装有水银。下列说法正确的是( )
A.将玻璃管从竖直位置适当向右侧倾斜,玻璃管内外水银面的高度差仍为760mm
B.若将玻璃管向上提2cm,但玻璃管口仍在槽内水银面以下,则玻璃管内外水银面高度差变为780mm
C.在实验中,若玻璃管内混入少量空气,所测的大气压值偏大
D.将此装置从山脚移到山顶,管内外水银面高度差变大
【答案】A
【解析】在托里拆利实验中,管内外水银面的高度差是指管内水银面到水银槽中水银面的垂直高度,玻璃管水银上方是真空,所以玻璃管内水银柱的高度由大气压决定。
A.当把玻璃管倾斜时,大气压不变,水银柱产生的压强与大气压强相等,故水银柱的高度不变,所以管内外水银面的高度差不发生变化,仍为760mm,故A正确;
B.向上提起一段距离,管口未离开水银面,水银柱的高度差不变,产生压强始终等于大气压,管内封闭水银柱长度不变, 仍为760mm,故B错误;
C.若玻璃管内混入少量空气,空气也会产生压强,所以大气压支持的水银柱高度会降低,测出的大气压值偏小,故C错误;
D.由于大气压随高度的增加而降低,所以将该装置从山脚移到山顶,玻璃管中水银柱的液面将下降,即玻璃管内外水银面高度差变小,故D错误。故选A。
【变式练1】如图所示,是托里拆利实验的规范操作过程,关于托里拆利实验,下面说法错误的是( )
A.实验中玻璃管内水银面的上方气压为零
B.是大气压支持玻璃管内的水银柱,使它不下落
C.大气压的数值等于这段水银柱产生的压强
D.玻璃管倾斜会影响实验测量结果
【变式练2】(2023无锡)小华发现,压缩一个已经充气的气球感到很容易,但想把它压缩得很小却又很困难。由此她猜想被封闭的一定质量的气体产生的压强与体积可能有关。为此她准备了的注射器、弹簧测力计、刻度尺、细绳等,进行探究,步骤如下
(1)如图甲所示,用刻度尺测出注射器刻度部分的长度为_____,则活塞的横截面积为_____;
(2)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,排尽筒内的空气,然后用橡皮帽封住注射器的小孔,为了检验是否漏气,不增加器材,方法是______;
(3)如图乙所示,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,弹簧测力计一端固定并水平放置,然后水平向右慢慢地拉动注射器筒,当注射器活塞开始滑动时,弹簧测力计的示数如图乙所示为______N,此时外界大气压的数值为_____;
(4)取下橡皮帽,拉动活塞,让活塞的底端位于注射器刻度处,用橡皮帽封住注射器的小孔,确保不漏气,此时注射器内被封闭的气体体积为.再按照图乙的方式操作,水平向右慢慢地拉动注射器筒,当注射器内气体体积变为时,弹簧测力计的示数为,继续向右慢慢地拉动注射器筒,记下注射器内气体体积与对应的弹簧测力计的示数、将所测数据记录在下表中。
注射器内气体体积 8 10 12 16 20
弹簧测力计的示数 10 ▲ 13.3 15 16
①当注射器内气体体积为时,弹簧测力计示数为_____N;
②当注射器内气体体积为时,注射器内气体压强为_____。
考查角度2. 大气压强应用
【例题8】(2024福建)如图所示的生产生活实例,利用大气压强的是( )
A. 吸盘 B. 连通器 C. 重垂线 D. 书包带
【答案】A
【解析】A.吸盘在大气压的作用下被紧紧压在墙上,故A符合题意;
B.连通器利用的是液体压强,故B不符合题意;
C.重垂线利用的是重力的方向竖直向下,故C不符合题意;
D.书包带做的比较宽是通过增大受力面积减小压强,故D不符合题意。故选A。
【变式练1】如图所示的实例中,能利用大气压强解释的是( )
A.轨道铺在枕木上 B.锅炉水位计显示水位
C.用吸管吸饮料 D.自制喷雾器喷雾
【变式练2】如图所示,将压水泵插入水桶中,从上端向下按压,水就会从出水口流出。按压的作用是使桶内气压( )
A.大于大气压 B.等于大气压
C.小于大气压 D.变为零
考点4. 液体压强与流速的关系
利用流体压强与流的关系解释生活中的现象一般步骤
①确定流速大的地方在哪里。(或分析物体形状,凸出部分的流体流速大)
②根据压强大小确定压力大小及压力差的方向。
③根据压力差的作用分析产生的各种现象。
考查角度1. 流体压强与流速
【例题9】(2024甘肃临夏) 科技兴趣小组利用盛有水的烧杯和A、B两根吸管组成如图所示的实验装置,用于证明流体压强和流速的关系。沿着B管水平吹气,观察到A管液面________(选填“上升”或“下降”),说明了________。
【答案】 上升 流体中,流速越大的位置压强越小
【解析】当向B管吹气时,A管上方的空气流动速度增大,压强减小,A管下方压强不变,A管内的液体受到向上的压强大,液面上升。这说明在流体中,流速越大的位置压强越小。
【变式练1】说明流体中流速大的地方压强小的原理是( )
A. 将气球按压在钉板上,气球没有破裂
B. 将气球放在里面有热气的瓶口上,气球被吞了进去
C. 向气球中间吹气,两球靠拢
D. 将两个被毛织品摩擦过的气球靠近,两球相互弹开
【变式练2】唐代诗人杜甫有诗句“八月秋高风怒号,卷我屋上三重茅”。诗中秋风“卷”走“三重茅”主要是由于屋顶外侧空气相对于屋内空气的流速______ 、压强______ ,从而产生一个向____ 的力。
考查角度1. 飞机升力等问题
【例题10】(2024广西)国产大飞机C919飞行时,机翼上方的空气流速________下方的空气流速,机翼上方的气压________下方的气压。(两空均选填“大于”或“小于”)
【答案】 大于 小于
【解析】等质量的空气在相同的时间内同时通过机翼的上表面和下表面,由于上表面弯曲,所以机翼上方的流速就大于机翼前方的流速;而下表面平直,因此机翼下方的流速大致等于前方的流速,从而可以知道,机翼下方的流速就小于机翼上方的流速,所以机翼上方的压强小于机翼下方的压强,这样就产生了作用在机翼上的向上的升力。
【变式练1】(2023湖北天门)2023年5月28日,国产大型飞机C919首次商业飞行圆满成功,如图,C919正在向上爬升,此过程中下列说法正确的是( )
A. C919的动能增大,重力势能减小
B. 随着海拔高度的增加,舱外大气压逐渐增加
C. 机翼上方气流的速度较小,气流对机翼上表面的压强较大
D. 机翼上方气流的速度较大,气流对机翼上表面的压强较小
【变式练2】【例题9】(2023江苏扬州)如图,下列有关压强的描述正确的是( )
A. 图1:大型客机飞行时机翼上表面空气流速大压强小
B. 图2:安全锤做得很尖是为了减小受力面积,从而减小压强
C. 图3:自制气压计从山脚拿到山顶,玻璃管中液柱随外界气压增大而升高
D. 图4:向盛有刚沸腾的水的烧瓶底浇冷水,增大水面上方的气压从而降低水的沸点
易错点1.不同结构下的压强分析问题容易出现错误
主要类别包括不规则固体压强问题、固体切割类压强变化问题、不规则容器对应的液体压强问题等,考生对于非标准物体模型的分析存在理解困难,从而导致判定作用在物体上力的作用效果的错误。解决办法:
1.不规则固体压强问题
①概念分析法:确定物体间的作用力,明确作用在受力面积上的实际压力,结合压强的计算方式进行分析;
②补齐切割法:针对具体物理模型,对规则受力面积模型,超过底面形状的部分采用切割法,不足底面形状的部分采用补齐法。
2.固体切割类压强变化问题
①水平向切割:受力面积不变,压力减小;
②竖直向切割:受力面积减小,压力减小;
③等质量、体积切割:受力面积的变化形式不确定,压力减小。
易错点2. 求液体固体压强压力问题,由于对公示理解或方法混乱导致错误
1. 由公式 p=ρgh可以看出,液体压强跟液体的密度和液体的深度有关而跟液体的质量、重力、体积以及容器的形状、底面积的大小无关。
2. 该公式只适用于静止的液体,且由p=ρgh计算出的压强是液体由于自身重力及流动性产生的压强,它不包括液体受到的外加压强。
3. 在液体压强公式中h 表示深度,而不是长度。h 指液面到液体内研究的点的竖直高度。
4. 对于液体产生的压强和压力问题,一般解题思路是先根据液体压强的公式p=ρgh求出压强,再根据 F=pS 求出压力。
易错点3. 对机翼上方流速快压强小不理解导致错误
飞机的机翼设计成上凸下平的形状,对机翼上方与下方而言:在相同时间内,机翼上方空气通过路程大,v=s/t知,机翼上方空气流速大,由流体压强与流速的关系可知,机翼上方空气的流速快压强小,机翼下方空气的流速慢压强大,因此机翼产生一个向上的压强差,这样就使机翼产生了一个向上的升力。
【例一】(2023广西)质量分布均匀的实心正方体A、B置于水平桌面上,如图甲。将B沿水平方向截取高为h的柱体,并将该柱体叠放在A上,A、B剩余部分对桌面的压强p随截取高度h的变化关系如图乙,则B的密度为 ,A的重力为 N(g取10N/kg)
【答案】 0.6×103 6
【解析】质量分布均匀的实心正方体置于水平桌面上,对水平桌面的压强
由图乙可知,截取前有pB=6×102Pa,B的高度是10cm,B的密度为
由图乙可知,当B截取2cm时,B剩余部分对桌面的压强
此时将截取的B物体叠放在A上,对桌面的压强也是480Pa,即
①
B的重力
由图乙可知,B放到A上面对水平桌面的压强是8×102Pa,即
②
由①和②得到,GA=6N
【例二】(2024齐齐哈尔市)如图所示,甲、乙两个质量、底面积都相等的容器,底面粗糙程度相同,静止在粗糙程度均匀的水平桌面上,装有同种液体,液面相平。甲、乙两容器内液体对容器底的压力分别为、,则______;用沿水平方向的力、分别缓慢推动甲、乙两容器在桌面上做匀速直线运动,且容器未倾斜时,则______(两空均选填“<”、“=”或“>”)
【答案】 = >
【解析】甲、乙两容器,分别装有同种液体,且深度相同,根据,两容器底部受到液体的压强相等,即,因为两容器的底面积相等,由可知液体对容器的底部的压力。
甲、乙是两个质量、底面积都相等的容器,且由图可知甲容器中水的质量比乙容器中水的质量多,所以甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,容器底面粗糙程度相同,因此甲容器在桌面上受到的摩擦力更大。用沿水平方向的力F3、F4分别缓慢推动甲、乙两容器在桌面上做匀速直线运动,根据二力平衡可知,F3、F4分别等于甲、乙两容器在桌面受到的摩擦力,因此F3>F4。
【例三】(2024黑龙江绥化)飞机能够在空中飞行,原理在于机翼下方比上方空气流速小,压强__________(选填“大”或“小”),从而获得向上的升力。随着飞机升空,海拔高度增加,大气压__________(选填“增大”“减小”或“不变”).
【答案】 大 减小
【解析】飞机在空中飞行时,机翼把气流分成上、下两部分,由于机翼截面的形状上下不对称,机翼下方比上方空气流速小,压强大。
由于大气压随高度的升高而变小,所以随着飞机升空,海拔高度增加,大气压减小。
【针对性训练】
1. (2024吉林一模)如图所示,甲、乙两个实心均匀正方体分别放在水平地面上,它们对地面的压强相等。若在两个正方体的上部,沿水平方向分别截去相同高度的部分,则剩余部分对水平地面的压强关系是( )
A. p甲
2.(2023四川巴中二模)质量相等且分布均匀的A、B两个立方体,A的边长为B的一半,如图甲、乙所示静置在水平地面上。若甲图中A对B的压强为p1,B对地面的压强为p2;乙图中B对A的压强为p3,A对地面的压强为p4。则下列计算结果均正确的是( )
①p1 :p2=2:1 ②p3 :p4=4:1 ③p1 :p3=1:2 ④p2 :p4=1:4
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
3.(2024龙东一模)如图所示,底面积和质量都相同的A、B两容器,装有深度相等,质量相同的不同液体,若容器底受到的液体压强分别为pA和pB,容器对桌面的压力分别为FA和FB。则下列说法正确的是( )
A.pA=pB;FA
4. (2024山西一模)下列四幅图中关于压强的描述错误的是( )
A. 用吸管喝牛奶利用了大气压强
B. 泰山山顶的大气压强比山脚下的小
C. 潜水员在水中上升过程受到压强越来越大
D. 飞机机翼是利用气体流速大压强小的原理设计的
5. (2024山东烟台一模)春节期间,小明和父母乘飞机去上海旅游。在飞机上升的过程中,外界大气压强______(选填“变大”、“变小”或“不变”);在飞机飞行过程中,座位上的小明相对于窗外的机翼是______(选填“静止”或“运动”)的;机翼______方(选填“上”或“下”)的空气流速快,压强小,因此获得了向上的升力。
1. (2024湖南长沙)在下列生产生活的实例中,属于增大压强的是( )
A. 图钉尖做得很细 B. 书包背带做得较宽
C. 菜刀磨得很锋利 D. 货车限载保护路面
2. (2023湖北天门)如图,质量、底面积相同的薄壁容器甲、乙、丙放在水平桌面上,甲为圆柱形,乙、丙为圆台形,分别装有A、B、C三种质量和深度均相同的液体,下列说法正确的是( )
A. 液体的密度
B. 液体对容器底部的压强pB>pA>pC
C. 液体对容器底部的压力FB<FA<FC
D. 容器对桌面的压力
3.(2023海南)物理小妙招,生活更精彩。图甲中,用圆纸筒穿过购物袋的提手提重物就不勒手,这是通过增大 来减小压强;图乙是自制简易蛋黄分离器,挤压矿泉水瓶,让瓶口贴近蛋黄,松开手蛋黄被吸进瓶子里,这是利用 的作用。
4. (2024黑龙江龙东)下列现象用流体压强与流速关系知识解释的是( )
A. 硬纸板不掉下来 B. 吸盘挂钩 C. 用吸管吸饮料 D. 飞机机翼
5. (2023黑龙江牡丹江)下列对生产生活现象的描述正确的是( )
A. 铁轨铺在枕木上,通过增大受力面积减小压力
B. 三峡五级船闸,利用连通器的原理工作
C. 吸盘被压在墙上,受到的压力等于摩擦力
D. 高铁站的安全线,利用流体流速大的位置压强大的原理设置
6. (2023深圳)琴琴同学探究压强与受力面积的关系,得出一个错误的结论。
(1)谁的压力大______,谁的受力面积大______ ;(选填“海绵的大”“沙坑的大”“两个相等”)
(2)改进这两个实验的意见:______;
(3)对比甲图选择下面一个______对比探究压强和压力大小的关系。
7. (2024广东深圳)学习“液体压强”时,老师展示了如图甲所示的实验,辉辉同学观察实验后,得出结论:深度越大,水的压强越大,水喷出的最远距离就越大。下课后,辉辉将自己的结论告诉老师,老师表扬了辉辉爱思考的好习惯,然后和辉辉一起到了思考乐实验室,另找一个矿泉水瓶,在侧边扎了两个小圆孔C和D(圆孔A、B、C、D的直径相同),并进行了以下实验:观察得sc小于sd。
(1)现已知hc
(3)sc'和sd'分别为现在的最远距离,现在求sc'_______sd';
(4)思考乐辉辉同学的结论是否正确?请说出你的判断和理由___________。
8. (2023苏州)小明用压强计探究液体内部压强的影响因素。
(1)压强计通过U形管两侧液面的_________来反映被测压强大小。使用前,用手按压金属盒上的橡皮膜,发现两侧液面没有明显变化,接下来应进行的操作是_________;
A.向U形管中注入一些水
B.将U形管中水倒出一些
C.检查装置是否漏气
(2)小明在图甲中,保持金属盒深度不变,改变橡皮膜朝向,目的是为了探究液体内部压强大小与_________是否有关;
(3)小明还猜想液体压强与液体深度和密度有关。他在图甲基础上,继续将金属盒下移一段距离,发现压强变大。若接下来又进行了图乙所示实验,再与图甲比较,_________(能/不能)得出液体压强与液体密度有关的初步结论。
9.(2022安徽)如图所示,利用托里拆利实验测量大气压强的数值,下列说法中:①此时大气压强等于760mm高水银柱产生的压强;②若将玻璃管稍微倾斜,则管内外水银面的高度差不变;③若换用更粗的玻璃管,则管内的液面会下降;④若换用密度比水银小的液体做实验,则大气压能支持液柱的高度会变大( )
A.只有①④正确 B.只有②③正确
C.只有②④正确 D.只有①③正确
10.(2022广州)如图1,连通器中的水静止,此时水面上方a、b处的气压为pa0、pb0。在b上方持续水平吹气,水面稳定后如图2所示,此时a、b处的气压为pa、pb。水面下c、d处水的压强为pc、pd,若大气压保持不变,则( )
A. pc> pd B. pa> pb C. pa0>pa D. pb0=pb
11. (2024江苏扬州)如图所示,底面积不同的圆柱形容器A、B放在水平桌面上,两容器中水的深度相等,水对容器底部的压强分别为和,则_______;已知B容器底面积为,总重为8N,B容器对桌面的压强为_______Pa;将压强计橡皮膜朝下分别放入两容器的底部,压强计U形管两边液面的高度差分别为和,多次实验发现均小于,该现象产生的原因是___________。
12. (2024四川泸州)在学校科技社团活动中,小赵同学所在的团队利用3D打印机制作了如图所示的飞机模型。飞机模型的机翼设计成上凸下平。试飞时,手将飞机模型向前推出,是力改变了飞机模型的________;飞机模型在空中水平飞行过程中,机翼上方的空气流速较快,压强较________;飞机模型着地后,能够沿水平地面继续向前滑行一段距离,是由于飞机模型具有________。
13. (2023湖北孝感)2023年5月28日上午,我国首架自行研制、拥有自主知识产权的喷气式客机C919,如图甲,历时2h从上海到北京,开启了首次商业载客飞行。
(1)已知上海到北京航程为1178km,求C919由上海飞往北京的平均速度;
(2) C919在高空水平定速巡航时,若受到的阻力为,飞机发动机的效率为25%,则飞行4km需要消耗多少升汽油?已知汽油密度为,汽油热值为:
(3) 如图乙是飞机单侧机翼与周围空气发生相对运动的模型。图中机翼的下表面可视为平面,面积为。飞机起飞前在水平跑道上快速滑行时,机轮与地面的总接触面积为,飞机对地面的压强为p。飞机总重为G,近似地认为飞机受到的升力来自于飞机双侧机翼。请推导出飞机在跑道上滑行时机翼上下表面的压强差(用字母表示)。
14. (2023湖南岳阳)平江石牛寨地质公园中玻璃桥使用的特种玻璃,具备极强的耐压耐磨抗冲击的特性。现有一块该特种玻璃,质量为25kg,体积为0.01m ,求:
(1)这块玻璃所受的重力;
(2)这块玻璃的密度;
(3)一名质量为60kg的游客静止站立在桥上,与桥面总接触面积为0.04m2,此游客对桥面的压强大小。