第九章 《压强》 知识点精析精练
知识点一 压力和压强
垂直压在物体表面上的力叫作压力。压力是由于物体发生弹性形变产生的弹力。压力的方向垂直物体表面指向受压力作用的物体。处在水平面上的物体对水平面的压力大小等于物体所受的重力。
压力的作用效果跟压力大小和受力面积有关。受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越显著;压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越显著。在物理学中,物体所受压力的大小与受力面积之比叫作压强,用来表示压力的作用效果。压强公式,压强的单位是帕斯卡(Pa),1Pa=1N/m2.
【例题1】(2024年黑龙江齐齐哈尔中考题)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、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p1,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p2,则p1______(选填“<”、“=”或“>”)p2;
(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:______。
【解析】(1)图示实验中,压力的作用效果是通过海绵的凹陷程度来体现的,由于相同实验条件下木板的形变不明显,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,小桌正立放在海绵上,两次海绵受力面积大小相同,压力大小不同,海绵的凹陷程度不同,图2比图1中的压力大,海绵的凹陷程度大,由此可得出结论: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,两图中的压力大小相同,受力面积不同,海绵的凹陷程度不同,图2比图3中的受力面积小,海绵的凹陷程度大,由此可得出结论:压力相同时,受力面积越小,压力作用效果越显著。
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;交通管理部门规定,严禁货车超载,这是通过减小压力来减小压力的作用效果。
(4)图3、图4两图中压力相同,受力面积相同,由 可知,压强相同,即.
(5)探究压力作用效果跟受力面积的关系,需要控制压力不变,改变受力面积。图5中将物块沿竖直方向切成大小不同的两块,移去左边部分,剩余部分物块对海绵的压力和海绵的受力面积均发生了改变。左边部分移开后,剩余部分物块对海绵的压力减小为原来物块对海绵压力的几分之几,海绵的受力面积也减小为原来的几分之几,物块对海绵的压强不变,即剩余部分对海绵的压力作用效果和原来物块对海绵的压力作用效果相同。
【答案】(1)被压下的深浅(或凹陷程度) 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)没有控制压力大小相同
【拓展训练题1】
1.(2023年陕西中考题)如图,在“探究影响压力作用效果的因素”实验中,通过观察海绵的 来比较压力的作用效果。由实验现象可知:当受力面积相同时,压力越 ,压力的作用效果越明显。
2.(2023年浙江绍兴中考题)在探究压力作用效果与受力面积的关系时,小敏用拇指和食指分别以如图两种方式压在铅笔两端。
(1)小金提出质疑,认为图______的方式不合理,因为该方式没有控制____________。
(2)若笔尾横截面积约为0.5cm2,整个截面都和食指充分接触,当食指用0.5N的力压铅笔时,食指受到的压强约为________Pa.
3.(2022年广西贺州中考题)在“探究影响压力作用效果的因素”中,实验现象如图所示。
(1)通过观察海绵的 来比较压力作用的效果。
(2)通过比较 两次实验,可知受力面积相同时,压力越大,压力作用的效果越 (选填“明显”或“不明显”)。
(3)通过比较 两次实验,可知压力作用的效果跟受力面积有关;这种研究问题的方法是 法。
4.(2023年宁夏中考题)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: 。
【拓展训练题1答案】1. 凹陷程度 大 2. (1) 乙 没有控制压力大小相同 (2) 1×104 3.(1)凹陷程度 (2)甲、乙 明显 (3)乙、丙 控制变量状态 4.(1)凹陷程度 (2)乙、丙 (3)压力越大 压路机的碾子很重
【例题2】(2024年北京中考题)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9cm2,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100cm2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30kg.忽略脚趾和脚掌之间空隙的面积,g取10N/kg,求:
(1)该东北虎一只脚印的面积;
(2)该东北虎的质量。
【解析】平底容器、东北虎在水平雪地上,对雪地的压力等于所受重力。
平底容器、东北虎脚印在雪地中下陷深度相同,二者对雪地压力的作用效果相同,即对雪地的压强相等。
【答案】(1)由图乙可知,脚印所占有的小方格的数量为15,因此该东北虎一只脚印的面积约为S=15×9cm2=135cm2.
(2)容器及内部物体的总质量为30kg时,平底容器对地面的压力为
平底容器对地面的压强为
容器在雪地中下陷的深度与东北虎的脚印在雪地中下陷的深度相同,即东北虎对雪地的压强与容器对雪面的压强相等,为p,东北虎所受重力等于东北虎对雪地的压力,即东北虎所受重力为
该东北虎的质量
【拓展训练题2】
1.(2024年河南中考题)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G1/S1
D. 木板对海绵的压强为G2/S2
2.(2023年广东广州中考题)如图,用力把重力G=3N的测力计压在水平桌面上,测力计对桌面的压力F=50N,与桌面的接触面积S1=1×10﹣4m2,桌面的面积S2=0.5m2,用题中物理量符号写出测力计对桌面的压强表达式为 ,该压强是 Pa.
3. (2024年吉林中考题)质量为1.6×103kg的新能源汽车停在水平地面上,轮胎与地面接触的总面积为0.08m2.求:
(1)这辆新能源汽车受到的重力(g取10N/kg);
(2)这辆新能源汽车对水平地面的压强。
4.(2024年新疆中考题)如图所示,某长方体空心砖内有若干个柱形圆孔,空心砖的质量为1.5kg,空心部分(柱形圆孔)体积占长方体体积的。将其分别平放、侧放、竖放于水平地面上时,空心砖对水平地面的压强依次为,且,已知空心砖竖放时与水平地面的接触面积为。求:
(1)空心砖的重力;
(2)空心砖竖放时对水平地面的压强;
(3)空心砖的材料的密度。
【拓展训练题2答案】1. C 2. p=F/S1 5×105
3.(1)新能源汽车受到的重力;
(2)新能源汽车对水平地面的压力;
新能源汽车对水平地面的压强
4.(1)空心砖所受的重力为,
(2)空心砖竖放时对水平地面的压强为;
(3)设空心砖的长宽高分别为、、,,压力相同,
根据可知,
已知空心砖竖放时与水平地面的接触面积为,则有
空心砖的体积为
空心砖的材料的密度为
【例题3】(2024年山东泰安中考题) 如图所示,质地均匀的正方体甲、乙置于水平地面上,甲、乙对地面的压强相等,甲与乙的高度关系是h甲>h乙.若在甲、乙的上部沿水平方向切去相同的高度,剩余部分对地面的压力和压强分别为F甲、F乙和p甲、p乙,下列说法中【 】
①F甲>F乙 ②F甲=F乙 ③p甲>p乙 ④p甲<p乙
A. 只有①④正确 B. 只有①③正确 C. 只有②③正确 D. 只有②④正确
【解析】甲、乙两个均匀的实心正方体分别放在水平地面上,水平地面受到的压力等于正方体所受重力,水平地面受到正方体的压强
甲、乙正方体对地面压强相等,即
因为h甲 > h乙,所以ρ甲 <ρ乙,若在两个正方体的上部分别截去相同高度,
甲剩余部分对水平地面的压强为
乙剩余部分对水平地面的压强为
因为ρ甲 <ρ乙,所以
又因为,所以,即p甲>p乙
甲对水平地面的压力为F甲=P甲S甲,乙对水平地面的压力为F乙=P乙S乙
因为P甲>P乙,S甲>S乙,所以F甲>F乙
【答案】B
【拓展训练题3】
1.(2023年四川乐山中考题)太极拳是国家级非物质文化遗产。一位太极拳爱好者在打拳过程中出现甲、乙所示的两种站姿,在保持这两种姿态静止时,他对地面的压力和压强分别为F甲和F乙、p甲和p乙,则下列关系正确的是【 】
A.F甲>F乙,p甲>p乙 B.F甲>F乙,p甲<p乙
C.F甲=F乙,p甲>p乙 D.F甲=F乙,p甲<p乙
2.(2023年四川达州中考题)如图所示,甲、乙两质地均匀的正方体放在水平地面上,它们的边长之比L甲:L乙=1:2,质量之比m甲:m乙=2:3,甲、乙的密度分别为ρ甲、ρ乙,甲、乙对地面的压强分别为p甲、p乙,下列计算正确的是【 】D
A.ρ甲:ρ乙=8:3 B.ρ甲:ρ乙=3:4
C.p甲:p乙=2:3 D.p甲:p乙=8:3
3.(2023年湖北恩施州中考题)如图所示,每块砖的质量相等,长、宽、高分别是40cm、20cm、10cm,以三种方式摆放在水平地面上。比较地面受到压强p甲、p乙、p丙的大小,正确的是【 】
A.p甲>p乙>p丙
B.p乙>p甲>p丙
C.p丙>p乙>p甲
D.p乙>p丙>p甲
4.(2023年湖南怀化中考题)(多选题)把装满水的矿泉水瓶从正立变为倒立,下列物理量大小改变的是【 】
A.桌面的受力面积大小
B.矿泉水瓶的重力大小
C.矿泉水瓶对桌面的压力大小
D.矿泉水瓶对桌面的压强大小
【拓展训练题3答案】1. C 2. D 3. D 4.A D
【例题4】(2024年重庆中考题)地质队获得了一段地质样品,由底面积分别为300cm2和240cm2的圆柱体A、B组成。经测量,A高10cm.为分析样品的地质结构,将其置于水平放置的传感器上,沿水平方向切割如图甲所示。传感器所受压强随切去高度h的变化图像如图乙所示。下列说法正确的是【 】
A. 圆柱体A的密度大小为2.5g/cm3
B. 切割前,A对传感器的压力为72N
C. 当h=2cm时,圆柱体B剩余部分对A的压强为600Pa
D. 当h=2cm时,剩余样品与切割前的总重之比为13∶15
【解析】由图像乙可知,当h=15cm时,传感器所受压强为0,则A、B的总高度为15cm,则B的高度
由图像乙可知,传感器所受压强p随切去高度h的关系为
当B全部切去时,相当于切去5cm的A,则当B全部切去时,传感器所受压强
根据可得,A的密度
切割前A对传感器的压强为3000Pa,A对传感器的压力
A和B的总重G总=F'=90N
A所受重力
B所受的重力
当h=2cm时,B切去的重力
B剩余部分对A的压强
当h=2cm时,剩余样品与切割前的总重之比
【答案】D
【拓展训练题4】
1.(2023年福建中考题)如图甲所示,一块质量分布均匀的长木板平放在水平桌面上,对长木板施加一个水平向右的力F,使木板沿着与桌子边缘平行的方向缓慢向右做直线运动,直到木板的1/4长度伸出桌面时停止运动,此过程中木板对桌面的压强p与木板被推动的距离x的关系图象如图乙所示。已知木板宽为0.25m,下列判断正确的是【 】B
A.长木板的底面积为0.25m2 B.当x=0.26m时,木板对桌面的压强为37.5Pa
C.当x=0.30m时,木板对桌面的压力为9N D.移动过程中,木板对桌面的压力先不变后增大
2.(2024年陕西中考题)如图,某同学拿着实心球静止站立在水平地面上,该同学和实心球总重500N,双脚与地面总接触面积为0.04m2,此时他对地面的压强为________Pa.该同学将实心球投出后,双脚站立在水平地面上保持静止,他对地面的压强与投出实心球之前相比________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
3.(2022年湖南郴州中考题)一个质量分布均匀的立方体,静止在水平地面上。沿图中虚线将其分割成体积相等的a、b两部分,并取走a部分。剩下的b部分(未倾倒)对水平地面产生的压强最大的是【 】
A B C D
4.(2021年江苏扬州中考题)如图,边长为0.1m的正方体木块放在水平桌面中央,已知木块密度为0.5×103kg/m3,木块质量为 kg,它对桌面的压强为 Pa.木块在大小为1.5N的水平向右的拉力作用下从A点匀速直线运动到B点,它所受摩擦力为 ,此过程中,它对桌面的压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。(g=10N/kg)
【拓展训练题4答案】 1. B 2. 12500 变小 3. D 4. 0.5 500 1.5N 不变
知识点二 减小压强和增大压强的方法
减小压强的方法:受力面积一定时,减小压力;压力一定时,增大受力面积。
增大压强的方法:受力面积一定时,增大压力;压力一定时,减小受力面积。
【例题5】(2024年湖南长沙中考题)(多选题)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
【解析】图钉尖做得很细。这是因为在按压图钉时,图钉对墙面的压力一定,图钉尖做得很细,减小了墙面的受力面积,图钉对墙面的压强增大,图钉能更容易地按压进墙面;
书包背带做得较宽。这是为了减小背带对肩膀的压强。因为背带对肩膀的压力等于书包所受的重力,是一定的,而背带做得较宽,增大了肩膀的受力面积,背带对肩膀的压强减小,背书包时会感觉更舒服;
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,菜刀磨得锋利,减小了食材的受力面积,菜刀对食材的压强增大,菜刀就能更容易地切开食材;
货车限载保护路面。这是因为货车对路面的压力等于货车的总重。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,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。
【答案】A C
【拓展训练题5】
1.(2024年江苏宿迁中考题)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
2.(2024年广东深圳中考题) 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
3.(2024年青海中考题)在火箭与导弹领域,手工制造固体燃料依然十分重要,火药雕刻技术也直接决定了一个国家武器装备的国防实力。首先它对精度的要求极高,又因为固体燃料极其敏感,静电、不合理的摩擦,甚至刀具触碰到金属壳等都能导致其燃爆。以徐立平为代表的“大国工匠”以精湛的火药雕刻技术让一件件大国重器华丽绽放。如图所示,雕刻火药时刀刃磨得锋利是为了【 】
A.减小压强 B.减小压力
C.增大压强 D.增大压力
4.(2024年山东临沂中考题)小小卷笔刀,处处皆学问.对下图所示卷笔刀的分析,正确的是【 】
A.摇柄的粗糙条纹是为了减小压力
B.底部的橡胶软垫是为了减小摩擦
C.刀片薄薄的刀刃是为了增大压强
D.透明储屑仓设在下方与惯性有关
【拓展训练题5答案】 1. A 2. C 3. C 4. C
知识点三 液体压强的特点
由于液体受重力,能够流动,液体内部向各个方向都有压强。
液体内部同一深度处向各个方向都有压强且大小相等;同种液体(密度一定),深度越大,压强越大,液体压强和深度成正比;不同液体内部深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
【例题6】(2024年河南中考题)在“探究液体压强与哪些因素有关”时,同学们根据生活经验,提出如下猜想:①可能与深度有关;②可能与方向有关;③可能与液体密度有关。
(1)请写出能支持猜想①的一个生活现象: ;
(2)为了验证猜想,他们利用如图所示的装置进行实验。实验前,应观察U形管两侧液面是否 ;
(3)比较图中 两次实验可得出液体压强与深度的关系;比较乙、丙两次实验可得出:同种液体内部同一深度,液体向各方向的压强 ;
(4)为探究液体压强与液体密度的关系,他们将探头放入另一杯浓盐水中,使探头在盐水中的朝向及 与图乙相同,观察比较U形管两侧液面高度差;
(5)为使U形管两侧液面高度差更明显,可将U形管中的液体换成密度 (填“更大”或“更小”)的液体。
【解析】(1)拦河大坝修建得上窄下宽,这是因为液体压强随深度增加而变大。
(2)实验前,应观察U形管两侧液面是否相平,如果已经存在一段高度差,则需要拆下软管重新安装。
(3) 比较图中甲、乙两次实验,液体密度相同,深度不同,可得出液体压强与深度的关系; 比较乙、丙两次实验,液体密度相同、深度也相同,探头的朝向不同,U形管两侧液面高度差相同,说明同种液体内部同一深度,液体向各个方向的压强相同。
(4)为探究液体压强与液体密度的关系,需要控制液体深度相同,只让液体密度不同,所以将探头放入另一杯浓盐水中,使探头在盐水中的朝向及所处深度与图乙中相同,观察比较U形管两侧液面高度差。
(5) 根据液体压强公式p=ρgh,在液体压强一定的情况下,为使U形管两侧液面高度差更明显,可将U形管中的液体换成密度更小的液体。
【答案】(1)拦河大坝修成上窄下宽 (2)相平 (3)甲、乙 相等 (4)深度 (5)更小
【拓展训练题6】
1.(2024年江苏无锡中考题)如图所示,将同一支压强计的金属盒依次放入装有同种液体的甲、乙、丙容器中,金属盒面的朝向不同,但U形管液面的高度差相等,要观察到这样的实验现象,需要控制的实验条件是【 】
A. 同一个人操作 B. 液体质量相等
C. 操作时间相等 D. 金属盒面的中心在液体中的深度相等
2.(2024年安徽中考题)小亮同学用图甲所示的装置探究液体压强与哪些因素有关,容器中间用隔板分成左右两部分,隔板下部用薄橡皮膜封闭一个圆孔,橡皮膜两侧压强不同时橡皮膜的形状发生改变。
(1)将同种液体倒入容器左右两边,右侧液面高于左侧,观察到橡皮膜的形状如图乙所示。将A、B两种不同的液体(ρA<ρB)分别倒入容器左右两边,使左右两侧的液面相平,观察到橡皮膜的形状如图丙所示。
①由图乙可初步得出:同种液体中,深度越大,压强越大;
②由图丙可初步得出:深度相同时,液体的密度越大,压强越 ;
(2)若将C、D两种不同的液体分别倒入容器左右两边,倒入液体的深度如图丁所示,发现橡皮膜的形状几乎没有变化。由此可知两种液体的密度大小关系为:ρC ρD(选填“>”、“=”或“<”)。
3.(2024年四川宜宾中考题)某兴趣小组利用如图所示器材,探究“液体压强跟哪些因素有关”。
(1)实验前,利用U形管、橡皮管、扎紧橡皮膜的探头、红墨水等组装成压强计,放在空气中静止后,发现U形管两边的液面出现如图甲所示的情景,接下来正确的调节方法是 (填写正确选项前的字母);
A.将U形管右侧高出部分的液体倒出 B.向U形管中继续盛装液体
C.取下橡皮管,重新进行安装
(2)压强计是通过观察U形管两端液面的 来显示橡皮膜所受压强大小的仪器;
(3)通过比较图中 两个实验,是为了探究液体的压强与液体深度的关系,这种实验研究方法是 法,依据得出的结论,拦河大坝要做成 (选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状;
(4)某次实验测得压强计中U形管左右两侧液面的高度差为8cm,则橡皮管内气体的压强与大气压之差为 Pa;(ρ红墨水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(5)利用如下图甲的实验器材进行拓展实验:容器中间用隔板分成A、B两部分,隔板底部有一小圆孔(用C表示),用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时,其形状会发生改变。如图乙,当在A中盛水,测得深度为12cm,在B中盛某种液体,测得深度为15cm,此时C处橡皮膜形状刚好不改变,则B中液体密度ρ液=__________kg/m3.(ρ水=1.0×103kg/m3)
4.(2023年重庆中考题)小婷在探究液体压强与哪些因素有关的实验中,在U形管接头处加装了一个“三通接头”,如图甲所示。
(1)U形管与探头连接时,阀门K应处于 (选填“打开”或“关闭”)状态,以确保U形管内的水面相平;组装完成后,轻压探头的橡皮膜到一定程度,U形管内液面有明显的高度差并保持稳定,说明装置 (选填“漏气”或“不漏气”);
(2)比较图乙与 两图,可得出液体压强随深度的增加而增大;比较图丙与丁两图,还可初步得出液体在同一深度向各个方向的压强 ;
(3)若需通过图丁和戊对比得出液体压强与液体密度的关系,应将图戊中的探头向 移动适当的距离;移动探头后,观察到U形管水面高度差为Δh,此时探头受到盐水的压强为p盐,小婷取出探头放回水中,当U形管水面高度差再次为Δh时,测出探头在水中的深度为0.2m,则p盐= Pa;
(4)小婷发现探头所处深度较浅时,U形管两液面的高度差不明显,可将U形管中的水换成密度更 的液体以方便读数;探究过程中,保持探头所处深度不变,将U形管逐渐向后倾斜,偏离竖直方向,U形管中两液面所对刻度线间的距离将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【拓展训练题6答案】 1. D 2. 大 < 3. (1)C (2)高度差(3)乙、丙 控制变量 上窄下宽 (4)800 (5)0.8×103 4.(1)打开 不漏气 (2)丙 相等 (3)上 2000 (4)小 变大
知识点四 液体压强的大小
液体深度为h处的压强p=ρ液gh,液体内部的压强只跟液体密度和深度有关,跟其它因素无关。
【例题7】(2024年四川广安中考题) 茶壶几乎是每家必备的常用器具。学习压强知识后,小淇想对家中的茶壶进行相关研究。她测得茶壶的质量为600g,底面积为100cm2,装入适量水后将它放在水平桌面上,测得水的深度如图所示,请你接着她的探究完成如下任务。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)求水对茶壶底的压强。
(2)若水对茶壶底的压力是茶壶对桌面压力的0.6倍,则茶壶内水的质量为多少?(茶壶壁厚度不计)
【解析】(1)根据公式p水=ρ水gh可求得水对茶壶底的压强。
(2)根据p=F/S得水对茶壶底的压力F水=p水S;已知茶壶对桌面的压力F=F水/0.6;茶壶对桌面的压力等于茶壶和茶壶中水的总重。
【答案】(1)水对茶壶底的压强p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1.2×103Pa
(2)由可得,水对茶壶底的压力F水=p水S=1.2×103Pa×100×10 4m2=12N
由题意可知,茶壶对桌面的压力
茶壶所受的重力G壶 =m壶g=0.6kg×10N/kg=6N
茶壶对桌面的压力等于茶壶和水所受的重力之和,F壶=G总=G水+G壶
水所受的重力G水=F壶 G壶=20N 6N=14N
由G=mg得,水的质量
【拓展训练题7】
1.(2024年广东广州中考题)某居民楼水塔液面与各楼层水龙头的竖直距离如图所示,若ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg,水龙头关闭时,c处所受水的压强为【 】
A. 3.0×104Pa
B. 9.0×104Pa
C. 1.0×105Pa
D. 1.3×105Pa
2.(2024年新疆中考题)如图所示,一下半部分为圆柱形的玻璃瓶,深度为20cm,内封闭有质量为0.30kg的水。将玻璃瓶正放在水平面上时,水对玻璃瓶底部的压强为900Pa;将玻璃瓶倒放在水平面上时,水对玻璃瓶盖的压强为1400Pa.若该玻璃瓶内装满密度为0.8×103kg/m3,的酒精,则酒精的质量为【 】
A.0.36kg B.0.40kg
C.0.44kg D.0.48kg
3.(2023年福建中考题)从百米浅海到万米深海,中国自主研制的潜水器有了质的飞跃。潜水器下潜到表中标注的对应深度,承受海水压强最大的是【】
A.A B.B C.C D.D
4.(2024年甘肃临夏中考题)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______Pa(ρ海水取1.0×103kg/m3,g取10N/kg).
【拓展训练题7答案】1. D 2. B 3. D 4. 增大 1×108
【例题8】(2024年黑龙江齐齐哈尔中考题)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F1、F2,则F1______F2;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,且容器未倾斜时,则F3______F4(两空均选填“<”、“=”或“>”)。
【解析】甲、乙两容器,分别装有同种液体,且液体深度相同,根据p=ρ液gh,两容器底部受到液体的压强相等,即p甲=p乙,因为两容器的底面积相等,由可得,液体对甲、乙两容器底部的压力F1=p甲S=p乙S=F2;
甲、乙两容器质量、底面积都相等,由图可知甲容器中水的体积大于乙容器中水的体积,根据公式m=ρV,甲容器中水的质量比乙容器中水的质量大,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运动时受到的滑动摩擦力更大。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,根据二力平衡条件可知,F3、F4分别等于甲、乙两容器在桌面上运动时受到的滑动摩擦力,因此F3>F4.
【答案】 = >
【拓展训练题8】
1.(2024年江苏扬州中考题)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pA和pB,则pA pB;已知B容器底面积为50cm2,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⊿hA和⊿hB,多次实验发现⊿hA均小于⊿hB,该现象产生的原因是 。
2.(2024年广东深圳中考题)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<hd,求pc________pd;
(2)其他条件不变,将木板向右移,最远的水流依然落在木板上,请用虚线在图中画出木板上表面平移后的位置;
(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___________。
3.(2024年江苏常州中考题)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.
4.(2023年四川南充中考题)如图所示,在水平桌面上,有质量相同、底面积相同、形状不同的三个容器甲、乙、丙内分别装有质量相同的水。三个容器中,水对容器底部的压力F甲、F乙、F丙大小关系是 ,三个容器对桌面的压强p甲、p乙、p丙大小关系是 。
【拓展训练题8答案】 1. = 1.6×103 将压强计橡皮膜放入水中,橡皮膜排开一部分水使水面上升,由于,由可知,,橡皮膜在A容器水中所处深度小于在B容器水中所处深度,由p=ρ液gh可知,橡皮膜在A容器底部所受水的压强小于在B容器底部所受水的压强,压强计U形管两边液面的高度差反映橡皮膜所受水的压强,故压强计U形管两边液面的高度差⊿hA均小于⊿hB.
2.(1)< (2)
(3)> (4)辉辉的结论正确 实验中,保持其他条件不变,仅将木板向右移,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' 3. < < 4. F甲>F丙>F乙 p甲=p乙=p丙
知识点五 连通器原理及其应用
上端开口、下部连通的容器叫作连通器。连通器里装同种液体,液体静止不流动时,连通器各部分中的液面相平(或液面高度相等),这就是连通器原理。船闸就是利用连通器原理建造和工作的。
【例题9】(2023年湖南常德中考题)如图所示,水平桌面上的甲、乙两容器用一细管相连,细管中间有一开关K,先把K关上,在两容器中装入不同质量的水后,甲中水面比乙中水面高,然后将甲上口密封,此装置 (选填“是”或“不是”)连通器。打开开关K待液面稳定后,甲中的液面高度 (选填“大于”、“等于”或“小于”)乙中的液面高度。
【解析】甲上口密封,该容器的两端一端开口,一端密封,下部不相连通,此装置不是连通器;
此装置开关K打开前,甲中水面比乙中水面高,根据p=ρ液gh可知,甲中水产生的压强大于乙中水产生的压强,打开K之后,甲中的水将向乙中流动;由于甲的上口密封,甲中水面下降后,水面上方密封的气体随着体积的增大压强减小,即小于大气压p0;当甲、乙两容器中的水不流动时,开关处左右两边的压强相等,即p甲=p乙,因为p甲=p密闭空气+ρ水gh甲,p乙=p0+ρ水gh乙,所以p密闭空气+ρ水gh甲=p0+ρ水gh乙,因为p密闭空气<p0,则ρ水gh甲>ρ水gh乙,可得h甲>h乙.说明甲中的水能往乙中流一些,但最终甲中的水面一定比乙中的水面高。
【答案】不是 大于
【拓展训练题9】
1.(2021年黑龙江牡丹江中考题)下列器材或装置中,不是利用连通器原理进行工作的是【 】
A.喷水枪 B.船闸 C.锅炉水位计 D.茶壶
2.(2019年山东烟台中考题)连通器在日常生活和生产中应用广泛,如图所示的实例中不是利用连通器原理工作的是【 】
A.水壶 B.锅炉水位计 C.船闸 D.拦河大坝
3.(2022年陕西中考题)位于陕西泾阳的郑国渠,是我国古代三大水利工程之一。如图是郑国渠跨路面两侧的截面示意图,两侧水渠和中间的涵洞可以看作是一 。当水不流动时,水对A点的压强 (选填“大于”、“等于”或“小于”)水对B点的压强。
4.(2022年黑龙江鸡西中考题)如图,A、B两容器中装有同一液体,且液面高度相同,a点的压强小于b点的压强,当A、B间的阀门打开时,下列说法中正确的是【 】
A.液体由A流向B B.液体由B流向A
C.液体在A、B间来回流动 D.液体静止不动
【拓展训练题9答案】A 2. D 3. 连通器 小于 4. D
知识点六 大气压的存在和应用
大气对处在其中的物体产生的压强叫作大气压强。著名的马德堡半球实验证明了大气压的存在。
大气受重力并且能够流动,大气内部向各个方向都有压强。
【例题10】(2024年宁夏中考题)拔火罐具有促进血液循环、缓解肌肉疼痛等功效。如图所示,拔火罐时,用火加热玻璃罐内部后迅速扣在皮肤上,玻璃罐在 的作用下“吸”在皮肤上。请列举一个生产生活中应用该原理的实例: 。
【解析】用火把拔火罐内空气加热之后,拔火罐里边的空气排出去一部分,拔火罐内的气压减小,小于拔火罐外边的大气压,在大气压强的作用下,拔火罐紧紧吸住(压在)患者的皮肤,不会掉下来。
利用吸管来喝饮料时,我们用力把吸管中的空气吸走一部分,使吸管内的气压减小,小于外界大气压,大气压就将饮料压入吸管中,进入我们的口中,这与拔火罐的原理是相同的,都是利用了大气压的作用。
【答案】 大气压强 用吸管吸饮料
【拓展训练题10】
1.(2024年河北中考题) 如图所示,在铁桶内放少量的水,用火加热,沸腾之后把桶口堵住,然后浇上冷水。在__________作用下,铁桶被压扁了。这种作用在生活中有很多应用,请举出一个实例:___________。
2.(2024年甘肃兰州中考题)小雅将两个完全相同的橡胶吸盘对接后用力挤压,排出里边的空气,用力很难将它们拉开,说明吸盘外部大气压强________(选填“大于”或“小于”)吸盘内部气压,小雅想要将两吸盘分开,请你为小雅提供一条可行的建议:________________。
3.(2024年湖南长沙中考题)在一端封闭的塑料管中灌满水,用纸片盖住管口后倒过来,如图所示。纸片和塑料管里的水不会掉下来,是因为【 】
A. 水受到的重力
B. 空气对水的浮力
C. 塑料管对纸片的弹力
D. 大气压力
4.(2024年福建中考题)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
【拓展训练题10答案】 1.大气压(或大气压强) 吸盘挂钩 2. 大于 在吸盘上扎一个小孔 3. D 4. A
知识点七 大气压的测量
托里拆利实验精确测定了大气压值。一标准大气压等于760mm高水银柱产生的压强。1标准大气压=1.013×105Pa.
测量大气压用水银气压计或金属盒气压计(无液气压计)。
【例题11】(2022年湖北宜昌中考题)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.用密度更小的液体替代水银
D.玻璃管内混入空气
【解析】在托里拆利实验中,玻璃管内、外水银面的高度差是由大气压决定的,大气压一定,玻璃管内、外水银面的高度差就一定,玻璃管稍微倾斜、稍微上提下压、管的粗细都不会影响管中水银柱的高度;
在托里拆利实验中,大气压p大气=ρ液gh液柱,用密度更小的液体替代密度大的水银,液柱的高度变大;实验中,若玻璃管内混进了少许空气,则p水银+p空气=p大气,p水银<p大气,测得的大气压数值等于玻璃管中水银柱产生的压强,小于外界的大气压,最终测量结果会偏小。
【答案】D
【拓展训练题11】
1.(2021年安徽中考题)在某星球表面,物体所受重力与质量的比值约为3.8N/kg,大气压约为760Pa.假设能在该星球表面用水做托里拆利实验,如图所示,水的密度为1.0×103kg/m3,则经实验测出的h约为 m.
2.(2022年山东枣庄中考题)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
3.(2021年江苏苏州中考题)如图是小明利用V=2mL的注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材估测大气压值的情况。
(1)利用刻度尺测量出 的长度l为10cm,即可算出活塞横截面积为 cm2;
(2)把活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器小孔,再水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F=2.1N,据此可测得大气压值p= Pa;
(3)考虑到活塞与筒壁之间有摩擦,小明继续拉动一小段距离后,缓慢退回注射器筒,在活塞刚要到筒内底部时弹簧测力计示数为F',则大气压值p'= (用题中出现的物理量符号表示);
(4)实验时若筒内空气没有排尽,此因素将导致所测大气压值 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
4.(2021年甘肃中考题)学完大气压之后,老师布置了用带挂钩的塑料吸盘估测大气压的大小的实验,如图所示。小刚实验小组现有带挂钩的塑料吸盘、量程为5N的弹簧测力计、玻璃板。
(1)他们设计了如下实验步骤:
A.记录弹簧测力计的示数为F,这就是大气对吸盘的压力
B.小刚将蘸水的塑料挂衣钩的吸盘放在光滑玻璃板上,用力挤压吸盘
C.用弹簧测力计钩着挂钩缓慢向上拉,直至吸盘刚要离开玻璃板
D.测量吸盘与玻璃板接触面的直径d,计算吸盘与玻璃板的接触面积S=1.0×10﹣4m2
E.根据p=,计算出大气压的大小p
你认为合理的实验步骤顺序应该是 (选填“①”或“②”);
①DBACE ②BDCAE
(2)排好序后进行实验,弹簧测力计拉至最大读数。吸盘仍未脱离玻璃板。若大气压按照约为1×105Pa计算,弹簧测力计量程至少要大于 N.
【拓展训练题11答案】1. 0.2 2. A 3.(1)注射器带刻度部分 0.2 (2)1.05×105 (3)(F+F')l/(2V) (4)偏小 4.(1)② (2)10
知识点八 大气压的变化
大气压是变化的。大气压随海拔高度增大而减小。
大气压跟天气、季节有关。通常情况下,夏季气压低,冬季气压高;阴天气压低,晴天气压高。
液体的沸点跟气压有关。液体沸点随气压增大而升高。
【例题12】(2022年四川乐山中考题)大气压会随高度的增加而 (选填“增大”或“减小”)。峨眉山金顶因海拔较高,此处水的沸点 (选填“高于”、“低于”或“等于”)100℃.
【解析】大气压强随着海拔高度的增加而减小;在标准大气压下水的沸点是100℃.峨眉山金顶海拔较高,气压低于标准大气压,此处水的沸点低于100℃.
【答案】减小 低于
【拓展训练题12】
1.(2020年四川乐山中考题)大气压随海拔高度的升高而 (选填“增大”、“减小”或“不变”),小娟同学拿着自制气压计从峨眉山脚的报国寺爬到山上的金顶时,发现玻璃管内水柱的高度h (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
2.(2024年山东聊城中考题)煮面条时,人们一般先用大火使水迅速沸腾,再改用小火使水保持沸腾。改用小火使水保持沸腾时,水的温度 (选填“升高”、“降低”或“不变”)。使用高压锅煮饭更容易把饭煮熟,原因是气压越高水的沸点越 (选填“高”或“低”)。
3.(2023年广东中考题)如图所示,用两个吸盘模拟马德堡半球实验。将两个吸盘对接,用力挤压出空气后难以将其分开,说明吸盘内部气体压强 (选填“大于”、“等于”或“小于”)大气压强。若在吸盘上戳一个小孔,吸盘内部气体压强会变 。若在海拔更高的地方做同样的实验,将其分开所需的力更小,说明海拔越高,大气压强越 。
4.(2021年湖南长沙中考题)如图所示,小雪用放在水平面上的两个实验装置来观察并研究大气压的变化,下列说法正确的是【 】
A.甲图中大气压变大时,玻璃管内的液面会上升
B.乙图中大气压变小时,玻璃管内的液面会下降
C.把乙装置从高山脚下拿到高山顶上,玻璃管内外液面高度差一定变小 D.乙装置更能准确地测量出大气压的值
【拓展训练题12答案】1.减小 增大 2. 不变 高 3. 小于 大 小(或低) 4. A
知识点九 活塞式抽水机
活塞式抽水机是利用大气压把水从低处抽(压)到高处的。由于大气压一定,因而抽水高度有一定的限度,在1标准大气压下,抽水高度不超过10.3m.
【例题13】如图为活塞式抽水机工作原理的示意图,其中POQ是手柄,能绕着O点转动,P点通过连杆与活塞相连,A、B是单向阀门,只能向上开启,请回答下列问题:
(1)如图甲所示,当在Q点对手柄施加_______(选填“向上”或“向下”)的作用力时,圆筒中的活塞向上运动,阀门______(选填“A”或“B”)打开,水在_______(选填“大气压”或“水压”)作用下经过阀门流入圆筒;
(2)如图乙所示,活塞向下运动时,阀门B在_______(选填“大气压”或“水压”)作用下关闭,而阀门A打开,圆筒中的水不断上升到活塞上方;
(3)如图丙所示,在Q点用力向下压手柄时,手柄上P点受到的阻力方向______(选填“向上”或“向下”),活塞上方的水从出水管口流出;某地居民在安装此抽水机时,下端水管已插入水中,但无论怎样移动活塞,水管口都没有水流出,可能的原因是________。(写一条即可)
【解析】(1)如图甲,在Q点对手柄施加向下的作用力时,手柄的P点向上运动,拉动活塞向上运动,阀门A受到大气压的作用而关闭,活塞下方空气稀薄,气压小于外界大气压,低处的水在大气压作用下推开阀门B进入圆筒;
(2)如图乙所示,活塞向下运动时,阀门B在水压作用下关闭,而阀门A被水冲开,圆筒中的水不断上升到活塞上方;
(3)如图丙,在Q点用力向下压手柄时,P点一端拉动连杆向上运动,由于物体间力的作用是相互的,连杆会对P点产生一个向下的阻力;抽水机是利用大气压工作的,无论怎么移动活塞,水管口都没有水流出,可能是水管与抽水机接头处漏气或者阀门A处漏气,圆筒内的气压等于大气压,无法把水压上来。
【答案】(1)向下 B 大气压 (2)水压 (3)向下 水管与抽水机接头处漏气
【拓展训练题13】
1.(2021年山东枣庄中考题)下列生活中的现象均与大气压有关,其中一个利用的原理与另外三个不同的是【 】
A.吸饮料 B.拔火罐 C.高压锅煮饭 D.活塞式抽水机抽水
2.如图,A、B分别是活塞式抽水机的进水阀门和排水阀门。当活塞压下时,打开的阀门是____;当活塞提起时,打开的阀门是____,在外界__________的作用下,水从进水管通过进水阀门,从上方的出水口C流出,这样活塞在圆筒中上下往复运动,不断地把水抽出来。
3.大气压强无处不在,人们在生产、生活实践中也经常利用大气压来工作,请你举出两个事例:(1)___________________________________________;(2)_______________________________________。
【拓展训练题13答案】1. C 2. B A 大气压 3. (1)抽水机利用大气压把水从
低处抽到高处 (2)吸盘式挂衣钩
知识点十 流体压强和流速的关系
具有流动性的液体和气体统称为流体。在流体中,流速大的位置压强小,流速小的位置压强大。
【例题14】(2023年山东烟台中考题)如图所示的实例中,不能用流体压强与流速的关系解释的是【 】
A.图甲,刮大风时,伞面会被向上“吸”起
B.图乙,向两张纸之间吹气,两张纸会相互“吸”起来
C.图丙,等候列车的乘客应站在安全线以外,否则可能会被“吸”向列车
D.图丁,将吸盘压在光洁的瓷砖表面,吸盘会被“吸”在瓷砖上
【解析】图甲,刮大风时,伞面上方空气流速大压强小,伞面下方空气流速小压强大,产生向上的“升力”,所以伞面会被向上“吸”起;图乙,向两张纸之间吹气,两张纸中间空气流速大压强小,两张纸外侧空气流速小压强大,产生向中间的压强差,所以纸会相互“吸”起来;图丙,等候列车的乘客应站在安全线以外,因为列车行驶时,人体靠近列车一侧空气流速大压强小,远离列车一侧空气流速小压强大,产生向列车一侧的压强差,人如果离列车太近,有可能会被“吸”向列车;图甲、乙、丙中的现象都能够用流体压强与流速的关系进行解释。
图丁,将吸盘压在光洁的瓷砖表面,吸盘会被“吸”在瓷砖上,这是利用了大气压的作用,不能用流体压强与流速的关系解释。
【答案】D
【拓展训练题14】
1.(2024年广东深圳中考题) 2024年6月 10日是我国传统节日端午节,端午节划龙舟是传统的习俗,弘扬中国传统文化是我们义不容辞的责任。思考乐佳佳同学发现并行的龙舟不能靠的太近,其中蕴含的原理跟以下哪个一样?【 】
A. 用吸管吸饮料 B. 地铁站里有安全线
C. 高压锅煮饭 D. 佳佳在骑车时需要带头盔
2.(2024年内蒙古赤峰中考题)下列选项是对图中物理现象的解释,其中错误的是【 】
A. 甲图用吸管吸饮料利用了大气压
B. 乙图排水管的U形“反水弯”利用了连通器原理
C. 丙图侧壁开孔的饮料瓶装上水,越靠下端喷出的水流越急,说明了液体压强随深度的增加而增大
D. 丁图往B管中吹气,A管中的水面上升是因为流体流速越大的位置,压强越大
3.(2024年四川广元中考题)取一个瓶子,装入适量红色的水,再取一根两端开口的细玻璃管,在它上面画上刻度,使玻璃管穿过橡皮塞插入水中,从玻璃管上端吹入少量气体,水沿玻璃管上升到瓶口以上,这样就制成了一个气压计,如图甲。小丽将该气压计从5楼带到1楼的过程中,观察到玻璃管内水面 ;如图乙,她又去掉橡皮塞,待水面静止时,用一支吸管,将管口靠近玻璃管上端,通过吸管向右吹气,观察到玻璃管内水面 。(选填“上升”“不变”或“下降”)
4.(2024年黑龙江哈尔滨中考题)如图所示的容器是 器。塞子拔出后各液面高低不同,以下现象中与其原理相同的是 (选填序号:①热气球在空中漂浮;②C919大客机在空中飞行;③中国空间站绕地球飞行)。
【拓展训练题14答案】1. B 2. D 3.下降 上升 4. 连通 ②
知识点十一 飞机的升力
飞机机翼上凸下平,飞机飞行时,空气相对于飞机向后运动,通过机翼上方的气流速度大压强小;通过机翼下方的气流速度小压强大;机翼上、下表面出现压强差,从而产生压力差,即飞机产生竖直向上的升力。飞机的升力实质上是飞机机翼上、下表面受到的流动空气的压力的合力。
【例题15】(2024年广西中考题)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”)
【解析】飞机飞行时,空气相对于飞机向后运动,由于上表面弯曲下表面平直,在相同时间内机翼上表面上方的空气通过的路程大于下表面下方的空气通过的路程,所以机翼上方的空气流速大于机翼下方空气的流速;所以机翼上方的气压小于机翼下方的气压,这样就产生了作用在机翼上的向上的升力。
【答案】 大于 小于
【拓展训练题15】
1.(2024年山东烟台中考题)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 (选填“上”或“下”)方的空气流速快,压强小,因此获得了向上的升力。
2.(2024年四川泸州中考题)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 。
3. (2024年黑龙江龙东中考题)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
4.(2024年四川乐山中考题)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
【拓展训练题15答案】1. 变小 静止 上 2. 运动状态 小 惯性 3. D 4.B
知识点十二 压强知识的综合运用
压强是表示压力作用效果的物理量。压强公式p=F/S对静止的固体、液体、气体普遍适用。公式p=ρ液gh只适用于静止液体内部的压强。地球周围的大气内部存在压强,大气压随高度增大而减小。流体内部的压强跟流速有关,流速大的位置压强小,流速小的位置压强大。
【例题16】(2024年四川眉山中考题)物理兴趣小组的同学,对下图所示的现象进行讨论,其中错误的是【 】
A. 甲图,用吸管喝饮料、瓶里的饮料是被吸上来的
B. 乙图,吹气时两纸向中间靠拢,说明流体压强与流速的关系
C. 丙图,洗手槽排水管下方设计成U形“反水弯”,利用了连通器原理
D. 丁图,停止沸腾的水,浇上冷水后水再次沸腾,说明液面气压减小沸点降低
【解析】用吸管喝饮料时,先用力把吸管内的空气吸走一部分,使吸管内的气压小于外界的大气压,在不平衡的气压作用下,饮料被压进嘴里,饮料并不是被嘴吸上来的;
向两张自然下垂的纸之间吹气时,两纸向中间靠拢,说明两张纸两侧受的力不平衡,外侧大气压力大于内侧气体的压力,可以推知外侧大气压大于内侧气压,这是因为两张纸之间空气流速大压强小;
洗手槽排水管下方设计成U形“反水弯”,利用了连通器原理,反水弯中的水静止不流动时,两侧的水面相平,可以防止下水道中的污浊气体进入卫生间;
停止沸腾的水,浇上冷水后水再次沸腾,说明液面上方气压减小时液体的沸点降低。
【答案】A
【拓展训练题16】
1. (2024年黑龙江齐齐哈尔中考题)下列是一些生活中的实例,对其应用物理知识的解释正确的是【 】
A. 茶壶的壶嘴和壶身内的水静止时,水面相平,利用了连通器的特点
B. 护士用注射器给病人注射药液时,利用了大气压强的作用
C. 飞机机翼受到的升力,利用了气体流速越大的位置压强越大
D. 飞艇可以悬停在空中,利用了飞艇受到的浮力大于它受到的重力
2.(2024年山东菏泽中考题)下列四幅图中关于压强的描述错误的是【 】
A B C D
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的压强越来越大
D.飞机机翼是利用气体流速大压强小的原理设计的
3.(2023年山东滨州中考题)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
4.(2021年湖北宜昌中考题)下列与压强有关的生产生活实例的说法,不正确的是【 】
A B C D
A.三峡大坝的坝体横截面上窄下宽,是因为坝底受到水的压强大
B.飞机能够腾空而起是因为机翼上下表面气体的流速不同产生向上的升力
C.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
D.用真空吸盘搬运沉重的钢板是利用大气压来完成的
【拓展训练题16答案】1.A 2. C 3. C 4. C
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)