第十一讲 压 强
第 1 节 固体压强 液体压强
A 级 基础巩固
命题点一 固体压强
1.教材人八下 P31 原图 小明拎着购物袋时发现,装满物品的购物袋比较勒手,如果在手与提手之间垫上纸巾或者手帕之类的物品,疼痛感会大大降低,下列情景中与小明的应用原理相同的是( )
2. 小丽想验证压力的作用效果到底与哪些因素有关呢?她的猜想如下:
猜想一:可能与压力大小有关;
猜想二:可能与受力面积的大小有关;为验证上述猜想,小丽利用小桌、海绵和砝码等器材进行了如图所示的实验。
(第 2 题图)
(1)图甲、乙、丙中压力的作用效果是通过观察 ________ 来比较的。
(2)在验证猜想一时,在甲、乙、丙图中可以通过比较 ________ 两图获得结论。
(3)比较 ________ 两图实验能验证猜想二是正确的。
(4)实验时如果将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图丁所示;小丽发现它们对海绵的压力作用效果相同, 由此她得出结论:压力的作用效果与受力面积无关,你认为她在探究过程中存在的问题是 __________________________。
命题点二 液体压强
3. 教材人八下 P38,T3 改编 某同学在“研究液体内部的压强”的实验中,选择如图所示的器材,容器中间用隔板分成左右两部分,隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭。在甲的左、右两侧倒入深度不同的水后,橡皮膜向左凸起;在乙的左、右两侧分别倒入水和某种液体后,橡皮膜相平。下列说法正确的是 ( )
A. 由图甲可以得出结论: 同种液体内部,深度越大压强越小
B. 图甲中两侧水对容器底部的压强相等
C. 图乙中右侧液体的密度大于水的密度
D. 图乙中左侧水对容器底的压强大于右侧液体对容器底的压强
(第 3 题图)
4. 如图所示,底面积相同的甲、乙两容器,
装有高度、质量均相同的不同液体,则液体对容器底部压强分别为 p 甲、p 乙, 甲、乙两容器对桌面的压强分别为 p 甲′、p 乙′,
若容器自重忽略不计,则下列关系正确的是 ( )
A. p 甲>p 乙 B. p 甲<p 乙
C. p 甲′>p 乙′ D. p 甲′<p 乙′
(第 4 题图)
5. 2024·临夏州 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 7 429 米,总下潜最大深度10 010.9 米。 因液体压强随深度的增加而 ______(选填“增大”或“减小”),当“奋斗者” 号载人潜水器下潜至 10 000
米时,所受到海水的压强为 _______ Pa(ρ海水=1.0×103 kg/m3,g 取 10 N/kg)。
B 级 能力过关
6. 2024·石家庄精英一模改编 位于桂平的大
藤峡水电站枢纽建成后,将在珠江流域防洪、水资源配置、提高航运等级、保障澳门及珠三角供水安全、水生态治理方面发挥不可替代的作用。某天,爸爸开车带小红去参观大藤峡水电站,看见挖掘机正在船闸旁边施工。 以下描述正确的是 ( )
A. 挖掘铲前端制成齿状,可增大压力
B. 挖掘机履带宽大是为了增大受力面积,从而增大它对地面的压强
C. 水坝筑成上窄下宽是因为液体压强随深度的增加而减小
D. 船闸利用了连通器原理
7. 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 G1,木板重为 G2, 水杯底面积为S1,木板底面积为 S2,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
(第 7 题图)
8. 跨学科·数学 小陈在学习压强时发现,密度均匀的正柱体,如果沿竖直方向切割掉一部分, 其压强与切割前比较 将______(选填“变大”“不变”或“变小”);现有三棱柱平放在水平地面上如图 1所示,它的侧面是等边三角形 ABC(如图 2), 已知平放的三棱柱 ABC 对地面的压强为 2 000 Pa, 现沿 DE 方向(D
点、E 点分别为线段 AB 及 AC 的中点)水平切割,那么小三棱柱 ADE(如图 3)对地面的压强为 ______ Pa,梯体 DBCE(如图 4)对地面的压强为 ______ Pa。
(第 8 题图)
9. 小彬用如图所示的装置研究液体内部的压强。
(第 9 题图)
(1)图甲装置是研究液体内部压强的仪器。它的探头是由空金属盒蒙上橡皮膜构成的。 如果液体内部存在压强,U 形管左右两侧液面就会产生 __________。
(2)根据图乙、图丙所示现象可以研究:
液体内部压强大小与 ____________ 的关系。
(3)如图丙、图丁所示,保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,观察 U形管左右两侧液面的变化,得出结论:____________。
(4)为研究液体内部压强大小是否与液体密度有关,小彬接着将浓盐水缓慢倒入图丙所示容器的水中(液体未溢出、探头位置不变),静置待均匀混合后,观察到 U 形管左右两侧液面发生了变化,得出液体内部压强大小与液体密度有关的结论。 小彬得出结论的实验过程是
______(选填“正确”或“错误”)的,判断
的依据是 _________________________。
小彬在探究该实验时,将透明塑料瓶底部剪去,蒙上橡皮膜并扎紧,将瓶压入水中,橡皮膜向内凹,如图戊所示,接着将某液体缓慢倒入瓶中,当内外液面相平时,橡皮膜仍向内凹, 说明倒入液体的密度_______(选填“大于”“等于”或“小于”)水的密度。
(第 9 题图)
10. 2024·长沙 有一个质量为 4 kg,底面积为 500 cm2 的足够高的薄壁柱形容器放在水平地面上。g 取 10 N/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 3h0 时,取出其中一个物体,水面下降 2 cm。当水深为3h0 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,ρ水=1.0×103 kg/m3)
(第 10 题图)
C 级 中考新考法
11. 创新科技 如图所示是中国第三代极地破冰船“雪龙号”,是中国唯一能在极地破冰(可以依靠船重力产生压力,将冰压碎)前行的船只。“雪龙号”的自身质量 11 400 吨。
(ρ海水=1.0×103 kg/m3,g取 10 N/kg)
(1)“雪龙号”在海水中航行时,轮船船底距水面 5 m,则船底受到海水的压强为 ______ Pa。
(2)若 2 m 厚的冰层能够承受的最大压强是 6×105 Pa,假设某次破除前方的冰时要求整个船都压在 2 m 厚的水平冰面上,此时船与冰面的接触面积是 200m2,船舱至少需要加注海水的体积是 ______ m3。
第十一讲 压 强
第 1 节 固体压强 液体压强
A 级 基础巩固
1. B 提示:如果在手与提手之间垫上纸巾或者手帕之类的物品,疼痛感会大大降低,是压力相同时,通过增大受力面积减小压强。 篆刻刀的刀口很锋利,是在压力一定时 ,通过减小受力面积来增大压强,故 A 项不符合题意;破窗锤前端做得很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故 C 项不符合题意;压路机具有沉重的滚轮,是在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强,故 D 项不符合题意。
2.(1)海绵凹陷的程度 (2)甲、乙
(3)甲、丙 (4)没有控制压力的大小相同
3. D 提示:题图甲中右侧水的深度大于左侧水的深度,橡皮膜向左凸起,说明橡皮膜的右侧液体压强较大;则可以得出结论:同种液体内部,深度越大,压强越大,故 A 项错误;由
液体压强公式 p=ρgh 可知,因题图甲两侧水的深度不同,则水对容器底的压强不相等,故 B 项错误;在乙的左、右两侧分别倒入水和某种液体后,橡皮膜相平,说明橡皮膜受到左、右两侧液体压强相等;因题图乙橡皮膜右侧液体的深度比水的深度大,由液体压强公式 p=ρgh 可知:题图乙中右侧液体的密度小于水的密
度,故 C 项错误。
4. B 提示:因为液体的质量相同,并且 V甲>V乙,所以由 可知,ρ甲<ρ乙;又因为液体高度相同,所以根据公式 p=ρgh 可知,p甲<p乙;容器质量忽略,液体质量相同,根据 G=mg可知, 甲装置的总重力与乙装置的总重力相同,对桌面的压力相同;受力面积相同,根据 可知,甲、乙两容器对桌面的压强大小相同,即p 甲′=p 乙′,故 B 项正确。
5. 增大 1×108 提示:根据液体压强公式 p=ρgh 可知,液体压强随深度的增加而增大,下潜到 10 000 米时,受到海水的压强:p=ρ海 水 gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10 000 m=1×108 Pa。
B 级 能力过关
6. D 提示:挖掘铲的前端做成齿状,是在压力一定时,减小了挖掘铲与地面的受力面积,从而增大了压强,故 A 项错误;挖掘机的履带宽大,是在压力一定时, 增大受力面积来减小对地面的压强,故 B 项错误;因为液体压强随深度的增加而增大,为了水坝能承受更大的水压, 水坝做成上窄下宽的形状,故 C 项错误。
7.C 提示:水杯对木板的压力大小等于水杯受到的重力,但是压力不是重力,故 A 项错误;水杯对木板的压力和木板对水杯的支持力是一对相互作用力,故 B 项错误;木板对海绵的压强为 ,故 D 项错误。
8.不变 1 000 1 500 提示:对于密度均匀的正方体、长方体、柱体等形状的固体物质, 对地面的压强:p=ρgh,所以沿竖直方向切割掉一部分其压强与切割前压强相等; 根据题意可知,D 点、E 点分别为线段 AB及 AC 的中点,由数学关系知道,小三 棱 柱 ADE 的 体 积 等 于 三 棱 柱ABC 体积的,故两者的重力之比
。 由数学关系知道,在题图3
与题图 1 中小三棱柱 ADE 与地面的接触面积等于三棱柱 ABC 与地面的接触面积的得: ,所
以,
由数学关系知道,梯体 DBCE 的体积等于三棱柱 ABC 体积的 ,故两者的重力之比: ,在题图 1 与题图 4 中梯体 DBCE 与地面的接触面积等于三棱柱 ABC
与 地 面 的 接 触 面 积 , 所 以 ,故梯体 DBCE(如题图 4)对地面的压强:
9.(1)高度差 (2)液体深度
(3)同种液体、同一深度,液体向各个方向的压强相等(4)错误 没有控制探头所处液体中的深度一定(5)小于
10. 解:(1)容器受到的重力:
G=mg=4 kg×10 N/kg=40 N;
(2)容器对水平地面的压力等于其重
力, 即 F=G=40 N, 底面积 S=500 cm2
=0.05 m2,容器对水平地面的压强:
p= =800 Pa;
(3)由题意及题图乙可知,A、B 浸没
或漂浮时均有 hB=2hA,注水体积由0~3V0 的过程中,
(S 容-SA-SB)h0=3V0……①;
注水体积由 3V0~7V0 的过程中,(S容-SB)h0=7V0-3V0……②;
注水体积由 7V0 ~12V0 的过程中,Sh0=12V0-7V0……③;联立①②③解得:
SA=SB= S 容=100 cm2,由此可知正方体 A 边长 l=10 cm;取出其中一个物体时,ΔV 排=S 容·Δh=500 cm2×2 cm=1 000 cm3=VA= VB;
①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,h0=l=10 cm,水对容器底部的压强:
p=ρ水g·3h0=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×3×0.1 m=3 000 Pa;
②若 ρ物<ρ水,则 A、B 漂浮,由 ΔV 排=VA= VB 可知,取出的物体为 B,由题图可知 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′, 即 1 000 cm3=100 cm2×2h0′,解得:h0′=5 cm,水对容器底部的压强:p=ρ水 g· 3h0′=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×3×0.05 m=1 500 Pa。
C 级 中考新考法
11. 5×104 600 提示:“雪龙号”在海水中航行时,轮船船底距水面 5 m,船底受到海水的压强 :p =ρ 海水 gh=391.0×103 kg/m3×10 N/kg×5 m=5×104 Pa;
压碎冰层需要的压力即总重力:G=F=p1S=6×105 Pa×200 m2=1.2×108 N;
则船舱至少还要注入海水的重力:G 水=G-G 船=G-m船g=1.2×108 N-11 400×103 kg×10 N/kg=6×106 N,注入海水的体积:V =
=600 m3。