第八章 压 强
(时间:75分钟 满分:90分)
一、选择题(本大题共10小题,每小题3分,共 30分。每小题给出的四个选项中,第1～7题只有一项符合题目要求,第8～10题有多项符合题目要求。全部选对得3分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)
1.以下数据最符合实际的是( )
A.昆明本地大气压值约为1.5×105 Pa
B.一名中学生站立时对水平地面的压力约为6×105 N
C.中学生的体积约为0.05 m3
D.一名中学生双脚站立时对水平地面的压强约为1.5×104 Pa
2.在生活中,物理学知识应用非常广泛。下列对四个图的分析合理的是( )
A.(甲)图中是利用液体压强将饮料吸进嘴中的
B.(乙)图中啄木鸟啄开树是通过增大压力的办法增大压强的
C.(丙)图中两个水槽构成连通器
D.(丁)图中泥鳅体表有黏液,从而增大摩擦
3.如图,一支试管装有一部分水,当把这个试管倾斜时(水未流出),水对试管底部的压强( )
A.变大
B.变小
C.不变
D.无法确定
4.如图是一种嵌于厨房或卫生间地面的地漏及其结构示意图。如果地面有足够的水进入存水杯中,那么当水不再流动时,水面能达到最高的高度是( )
A.位置1 B.位置2
C.位置3 D.位置4
5.如图所示,在“探究影响压力作用效果的因素”的实验中,下列说法正确的是( )
A.砝码对小桌压力与小桌对海绵压力等大
B.砝码对小桌压力与海绵对小桌支持力等大
C.小桌对海绵压强与海绵对小桌压强等大
D.小桌对砝码支持力与砝码重力是相互作用力
6.如图所示,放在水平地面上的两个实心长方体甲、乙,已知体积V甲
S乙,对地面的压强p甲=p乙。下列判断正确的是( )
A.甲的密度可能等于乙的密度
B.甲的密度可能小于乙的密度
C.甲的质量一定大于乙的质量
D.甲的质量可能等于乙的质量
7.如图所示,物体G是底面积为 0.01 m2的长方体,重6 N,被竖直向上的力F=20 N顶在天花板上,则天花板受到的压强为( )
A.600 Pa B.1 400 Pa
C.2 000 Pa D.2 600 Pa
8.如图所示的四个实例中,目的是增大压强的是( )
A.啄木鸟利用长长 B.老虎用其锐利的
的尖嘴啄食害虫 牙齿咬碎猎物
C.火星探测车的 D.斧头的刃越薄
轮子很宽 越锋利
9.如图,A、B、C三个容器底面积相同(质量与厚度不计),分别装有深度和质量均相同的甲、乙、丙三种液体,容器底部受到液体的压强分别为pA、pB、pC,下列说法错误的是( )
A.pA=pB=pC B.pBC.pApB>pC
10.如图是甲、乙两种液体的压强与液体深度的关系图像,g取10 N/kg,下列说法正确的是( )
A.乙液体的密度是2×103 kg/m3
B.甲液体的密度比乙液体的密度大
C.甲液体的压强小于乙液体的压强
D.同种液体的压强与液体深度成正比
二、填空题(本大题共6小题,11～15题每小题 2分,16题4分,共
14分)
11.将气球吹大后,用手捏住吹气口,然后突然放手,气球内气流喷出,气球向前运动,这是因为 ,同时,气球的运动路线是曲折多变的,这是因为气球在收缩过程中形状不断变化,气球表面空气流速大的地方压强 ,因而引起气球表面压力不同使其
摆动。
12.小雨设计了一个实验,他先将气球放入瓶壁有孔的空饮料瓶中,再将气球口紧套在饮料瓶口[图(甲)],吹气使气球胀大,然后用手堵住瓶壁的小孔[图(乙)],此时开口的气球在 的作用下保持膨胀状态。小雨带着它乘电梯从1楼上到20楼,则气球的体积会因气压的变化而 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
13.如图是船闸的示意图,它是利用 原理,船由下游开往上游,A、B是两个阀门;C、D是两座闸门,先打开阀门B,闸室中水面与下游水面相平时,打开闸门D,船开进闸室,然后关闭闸门D和阀门B,再打开 ,等闸室中水面与上游的水面相平时,打开最后一道门,船就可以驶出闸室,开往上游了。
14.如图所示,一个未装满水的瓶子,正立在水平桌面上时,瓶子对桌面的压强为p1,瓶底受到水的压力为F1;倒立时瓶盖对桌面的压强为p2,瓶盖受到水的压力为F2,则p1 p2,F1 F2。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
15.如图所示是液压机的模型,当施加在小活塞上的力是F1时,大活塞将对外施力F2。已知两活塞的截面积S1∶S2=1∶5,则两活塞上压强之比p1∶p2= ,压力之比F1∶F2= 。
16.对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜,一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称为理想半透膜。当把相同体积的稀溶液(例如淡水)和浓溶液(例如盐水)分别置于半透膜的两侧时,稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动,这一现象称为渗透,当渗透达到平衡时,浓溶液一侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度,即形成一个压强差,此压强差即为渗透压。若在浓溶液一侧施加大于渗透压的压力时,溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反,开始从浓溶液向稀溶液一侧流动,这一过程称为反渗透,反渗透是渗透的一种反向迁移运动,是一种在压力驱动下,借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法,它已广泛应用于各种液体的提纯与浓缩,其中最普遍的应用实例便是在水处理工艺中。反渗透膜的孔径非常小,因此能够有效地去除水中比反渗透膜孔径大的溶解盐类、重金属离子、细菌、病毒等,反渗透膜能截留直径大于 0.000 1 μm的物质,是最精细的一种膜分离产品,其能有效截留所有溶解盐分及分子量大于100的有机物,同时允许水分子通过,以获得高质量的纯净水。
(1)当渗透达到平衡时,半透膜两侧会形成一个压强差,此压强差即为 。图(甲)中容器两侧液面在自然状态下液体的流动方向是 (选填“从纯水到盐水”或“从盐水到纯水”)。
(2)要将自来水中的无机盐、重金属离子、细菌、病毒等杂质阻隔,并使之无法通过反渗透膜,从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来,反渗透膜的孔径要达到 m以下。
(3)图(乙)中两侧液体静止达到渗透平衡,如果左右两容器横截面积均为100 cm2,要实现反渗透,需要在图(甲)中盐水液面施加竖直向下的压力至少是 N。(g取 10 N/kg,ρ盐水=1.1×103 kg/m3)
三、作图题(本大题共1小题,共4分)
17.(1)如图所示,用50 N的水平推力F将重30 N的物体A压在竖直墙上静止不动,作出物体A对墙壁的压力以及物体A所受到的重力G。
(2)如图为一大坝的截面图,请画出大坝上A点受到水压力的示意图。
四、实验探究题(本大题共4小题,第18题8分,第19题4分,第20题8分,第21题4分,共24分)
18.(8分)实验小组利用小桌、海绵、木板、长方体肥皂及砝码,探究压力的作用效果跟什么因素有关,探究过程如下:
(1)小强通过观察海绵的 来比较压力的作用效果。
(2)通过(乙)、(丙)两图说明 一定时, 越小,压力作用效果越明显。
(3)(甲)、(乙)两图实验说明受力面积一定时, ,压力作用效果越明显。下列实例中,直接涉及该结论的是 (选填序号)。
①为了保护公路,推土机上路时要装上履带
②小小的蚊子能轻而易举地用口器把人的皮肤刺破
③书包要用宽的背带
④把钉子钉进木板里时要用重锤敲打
(4)如(丁)图所示,为了探究“压力的作用效果跟受力面积的关系”,小雪将长方体肥皂沿竖直虚线方向切成大小不同的两块,发现无论是大块还是小块的肥皂对海绵的压力作用效果跟之前一样。于是她分析得出结论:压力的作用效果跟受力面积无关,你认为小雪的做法和结论是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 。
(5)将图(丙)中的小桌和砝码放在木板上,如图(戊)所示,则在(丙)、(戊)两图小桌对接触面的压强p丙 (选填“>”“<”或“=”)p戊。
19.(4分)物理兴趣小组的同学利用周末开展一次登山活动,他们想利用随身携带的注射器、弹簧测力计、细线、刻度尺等相关物品测量山顶的大气压。测量方案如下:
A.把注射器的活塞推至注射器针筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器小孔;
B.如图(甲)所示,用细线拴住注射器活塞颈部,使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为F;
C.读出注射器针筒上有刻度部分的容积V;
D.用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度L。
请根据他们设计的方案回答以下问题:
(1)测量中,分析研究的是大气压对 (选填“针筒”或“活塞”)的压力。
(2)实验时同学们发现注射器顶端装针头处的空气无法排尽,这将会使测量结果 (选填“偏大”“不变”或“偏小”)。同学们联想到去医院打针的情景,可采取简单的办法将注射器内的空气排尽。你的方法是 。
(3)若同学们用图(乙)中B注射器,在测量时,弹簧测力计被拉到5 N,活塞仍没有滑动,可改用图(乙)中的C注射器。用测量步骤中的V、L和F表示大气压的值,则 p= 。
20.(8分)在研究液体压强的实验中,实验小组进行了如图所示的
操作:
(1)图(甲)中U形管压强计金属盒上的橡皮膜应该选用较 (选填“薄”或“厚”)一些的较好。
(2)使用前应先检查压强计的气密性,然后将其竖直放置在水平桌面上进行调整,使左右两边U形管中的液面 。若实验小组的小明同学在检查压强计的气密性时,用手轻压金属盒上的橡皮膜到一定程度,U形管两侧液面出现了明显高度差且保持稳定,说明压强计 (选填“漏气”或“不漏气”)。
(3)实验中小明同学先在装水的图(乙)容器中进行实验,然后换用密度大于水的硫酸铜溶液在图(丙)容器中进行实验,并记录了多组实验数据如表所示:
序号 液体种类 金属盒所处的深度 h/cm U形管中液面高度差 Δh/格
1 水 3 6
2 水 4 8
3 水 6 12
4 硫酸铜溶液 3 9
5 硫酸铜溶液 4 12
6 硫酸铜溶液 6 18
①分析表中 (填序号)三次实验数据可知:同种液体中,深度越深,压强越大;
②分析表中实验1和4、2和5、3和6的数据可知:深度相同时,液体 越大,液体压强越大;
③根据表中数据,小明估算出硫酸铜溶液的密度为 g/cm3。(已知ρ水=1.0×103 kg/m3)
(4)实验中压强计的金属盒浸没在液体中后随着深度的增加,金属盒受到的压强将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)若在图(乙)中,固定U形管压强计金属盒上的橡皮膜在水中的深度,使金属盒处于向上、向下、向左、向右等方位,这是为了探究同一深度处,液体向 的压强的大小关系。
21.(4分)小敏看到某跳水运动员入水时溅起来的水花很低,于是小敏和同学们思考物体入水时溅起水花的高度与哪些因素有关,已知物体从距水面相同高度自由下落,到达水面的速度相等。
小敏和同学们提出如下猜想:
猜想1:与物体的质量有关;
猜想2:与物体的入水速度有关;
猜想3:与物体的入水方向有关;
猜想4:与物体的形状有关。
为了验证上述猜想3是否正确,小明制作了如图所示a、b、c三条光滑通道,放置在水面的上方,利用三条光滑通道和三块橡皮泥进行实验。实验过程中,他应控制 相同,接下来的操作:将橡皮泥捏成 ,并将这些橡皮泥从水面上方的 由静止释放,若发现 ,说明猜想3是正确的。
五、综合题(本大题共2小题,每小题9分,共18分)
22.(9分)为营造高雅的诗意校园,某学校在校园内一水平地面上修建了一座孔子雕像,它是由孔子雕像和水平基座两部分组成。已知雕像质量为2 200 kg,水平基座的质量为800 kg,水平基座与地面接触的面积为1.5 m2,(g取 10 N/kg)求:
(1)雕像对水平基座的压力。
(2)水平基座对地面的压强。
23.(9分)如图所示,质量为0.12 kg的平底烧瓶内装有300 cm3的水静止放在水平桌面上,烧瓶底面积为3×10-3 m2,测得水的深度为
0.05 m,取g= 10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3。求:
(1)烧瓶内水的质量。
(2)水对烧瓶底部的压强。
(3)烧瓶对水平桌面的压力。
(4)烧瓶对水平桌面的压强。第八章 压 强
(时间:75分钟 满分:90分)
一、选择题(本大题共10小题,每小题3分,共 30分。每小题给出的四个选项中,第1～7题只有一项符合题目要求,第8～10题有多项符合题目要求。全部选对得3分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)
1.以下数据最符合实际的是(C)
A.昆明本地大气压值约为1.5×105 Pa
B.一名中学生站立时对水平地面的压力约为6×105 N
C.中学生的体积约为0.05 m3
D.一名中学生双脚站立时对水平地面的压强约为1.5×104 Pa
2.在生活中,物理学知识应用非常广泛。下列对四个图的分析合理的是(C)
A.(甲)图中是利用液体压强将饮料吸进嘴中的
B.(乙)图中啄木鸟啄开树是通过增大压力的办法增大压强的
C.(丙)图中两个水槽构成连通器
D.(丁)图中泥鳅体表有黏液,从而增大摩擦
3.如图,一支试管装有一部分水,当把这个试管倾斜时(水未流出),水对试管底部的压强(B)
A.变大
B.变小
C.不变
D.无法确定
4.如图是一种嵌于厨房或卫生间地面的地漏及其结构示意图。如果地面有足够的水进入存水杯中,那么当水不再流动时,水面能达到最高的高度是(B)
A.位置1 B.位置2
C.位置3 D.位置4
5.如图所示,在“探究影响压力作用效果的因素”的实验中,下列说法正确的是(C)
A.砝码对小桌压力与小桌对海绵压力等大
B.砝码对小桌压力与海绵对小桌支持力等大
C.小桌对海绵压强与海绵对小桌压强等大
D.小桌对砝码支持力与砝码重力是相互作用力
6.如图所示,放在水平地面上的两个实心长方体甲、乙,已知体积V甲S乙,对地面的压强p甲=p乙。下列判断正确的是(C)
A.甲的密度可能等于乙的密度
B.甲的密度可能小于乙的密度
C.甲的质量一定大于乙的质量
D.甲的质量可能等于乙的质量
7.如图所示,物体G是底面积为 0.01 m2的长方体,重6 N,被竖直向上的力F=20 N顶在天花板上,则天花板受到的压强为(B)
A.600 Pa B.1 400 Pa
C.2 000 Pa D.2 600 Pa
8.如图所示的四个实例中,目的是增大压强的是(ABD)
A.啄木鸟利用长长 B.老虎用其锐利的
的尖嘴啄食害虫 牙齿咬碎猎物
C.火星探测车的 D.斧头的刃越薄
轮子很宽 越锋利
9.如图,A、B、C三个容器底面积相同(质量与厚度不计),分别装有深度和质量均相同的甲、乙、丙三种液体,容器底部受到液体的压强分别为pA、pB、pC,下列说法错误的是(ABC)
A.pA=pB=pC B.pBC.pApB>pC
10.如图是甲、乙两种液体的压强与液体深度的关系图像,g取10 N/kg,下列说法正确的是(BD)
A.乙液体的密度是2×103 kg/m3
B.甲液体的密度比乙液体的密度大
C.甲液体的压强小于乙液体的压强
D.同种液体的压强与液体深度成正比
二、填空题(本大题共6小题,11～15题每小题 2分,16题4分,共
14分)
11.将气球吹大后,用手捏住吹气口,然后突然放手,气球内气流喷出,气球向前运动,这是因为 力的作用是相互的 ,同时,气球的运动路线是曲折多变的,这是因为气球在收缩过程中形状不断变化,气球表面空气流速大的地方压强 小 ,因而引起气球表面压力不同使其
摆动。
12.小雨设计了一个实验,他先将气球放入瓶壁有孔的空饮料瓶中,再将气球口紧套在饮料瓶口[图(甲)],吹气使气球胀大,然后用手堵住瓶壁的小孔[图(乙)],此时开口的气球在 大气压 的作用下保持膨胀状态。小雨带着它乘电梯从1楼上到20楼,则气球的体积会因气压的变化而 变小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
13.如图是船闸的示意图,它是利用 连通器 原理,船由下游开往上游,A、B是两个阀门;C、D是两座闸门,先打开阀门B,闸室中水面与下游水面相平时,打开闸门D,船开进闸室,然后关闭闸门D和阀门B,再打开 A ,等闸室中水面与上游的水面相平时,打开最后一道门,船就可以驶出闸室,开往上游了。
14.如图所示,一个未装满水的瓶子,正立在水平桌面上时,瓶子对桌面的压强为p1,瓶底受到水的压力为F1;倒立时瓶盖对桌面的压强为p2,瓶盖受到水的压力为F2,则p1 小于 p2,F1 大于 F2。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
15.如图所示是液压机的模型,当施加在小活塞上的力是F1时,大活塞将对外施力F2。已知两活塞的截面积S1∶S2=1∶5,则两活塞上压强之比p1∶p2= 1∶1 ,压力之比F1∶F2= 1∶5 。
16.对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜,一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称为理想半透膜。当把相同体积的稀溶液(例如淡水)和浓溶液(例如盐水)分别置于半透膜的两侧时,稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动,这一现象称为渗透,当渗透达到平衡时,浓溶液一侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度,即形成一个压强差,此压强差即为渗透压。若在浓溶液一侧施加大于渗透压的压力时,溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反,开始从浓溶液向稀溶液一侧流动,这一过程称为反渗透,反渗透是渗透的一种反向迁移运动,是一种在压力驱动下,借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法,它已广泛应用于各种液体的提纯与浓缩,其中最普遍的应用实例便是在水处理工艺中。反渗透膜的孔径非常小,因此能够有效地去除水中比反渗透膜孔径大的溶解盐类、重金属离子、细菌、病毒等,反渗透膜能截留直径大于 0.000 1 μm的物质,是最精细的一种膜分离产品,其能有效截留所有溶解盐分及分子量大于100的有机物,同时允许水分子通过,以获得高质量的纯净水。
(1)当渗透达到平衡时,半透膜两侧会形成一个压强差,此压强差即为 渗透压 。图(甲)中容器两侧液面在自然状态下液体的流动方向是 从纯水到盐水 (选填“从纯水到盐水”或“从盐水到纯水”)。
(2)要将自来水中的无机盐、重金属离子、细菌、病毒等杂质阻隔,并使之无法通过反渗透膜,从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来,反渗透膜的孔径要达到 10-10 m以下。
(3)图(乙)中两侧液体静止达到渗透平衡,如果左右两容器横截面积均为100 cm2,要实现反渗透,需要在图(甲)中盐水液面施加竖直向下的压力至少是 11 N。(g取 10 N/kg,ρ盐水=1.1×103 kg/m3)
三、作图题(本大题共1小题,共4分)
17.(1)如图所示,用50 N的水平推力F将重30 N的物体A压在竖直墙上静止不动,作出物体A对墙壁的压力以及物体A所受到的重力G。
答案:如图所示
(2)如图为一大坝的截面图,请画出大坝上A点受到水压力的示意图。
答案:如图所示
四、实验探究题(本大题共4小题,第18题8分,第19题4分,第20题8分,第21题4分,共24分)
18.(8分)实验小组利用小桌、海绵、木板、长方体肥皂及砝码,探究压力的作用效果跟什么因素有关,探究过程如下:
(1)小强通过观察海绵的 凹陷程度 来比较压力的作用效果。
(2)通过(乙)、(丙)两图说明 压力 一定时, 受力面积 越小,压力作用效果越明显。
(3)(甲)、(乙)两图实验说明受力面积一定时, 压力越大 ,压力作用效果越明显。下列实例中,直接涉及该结论的是 ④ (选填序号)。
①为了保护公路,推土机上路时要装上履带
②小小的蚊子能轻而易举地用口器把人的皮肤刺破
③书包要用宽的背带
④把钉子钉进木板里时要用重锤敲打
(4)如(丁)图所示,为了探究“压力的作用效果跟受力面积的关系”,小雪将长方体肥皂沿竖直虚线方向切成大小不同的两块,发现无论是大块还是小块的肥皂对海绵的压力作用效果跟之前一样。于是她分析得出结论:压力的作用效果跟受力面积无关,你认为小雪的做法和结论是 错误 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 没有控制压力大小相等 。
(5)将图(丙)中的小桌和砝码放在木板上,如图(戊)所示,则在(丙)、(戊)两图小桌对接触面的压强p丙 = (选填“>”“<”或“=”)p戊。
19.(4分)物理兴趣小组的同学利用周末开展一次登山活动,他们想利用随身携带的注射器、弹簧测力计、细线、刻度尺等相关物品测量山顶的大气压。测量方案如下:
A.把注射器的活塞推至注射器针筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器小孔;
B.如图(甲)所示,用细线拴住注射器活塞颈部,使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为F;
C.读出注射器针筒上有刻度部分的容积V;
D.用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度L。
请根据他们设计的方案回答以下问题:
(1)测量中,分析研究的是大气压对 活塞 (选填“针筒”或“活塞”)的压力。
(2)实验时同学们发现注射器顶端装针头处的空气无法排尽,这将会使测量结果 偏小 (选填“偏大”“不变”或“偏小”)。同学们联想到去医院打针的情景,可采取简单的办法将注射器内的空气排尽。你的方法是 将注射器内抽满水,端口向上推动活塞排水,使得顶端保留水,再封口 。
(3)若同学们用图(乙)中B注射器,在测量时,弹簧测力计被拉到5 N,活塞仍没有滑动,可改用图(乙)中的C注射器。用测量步骤中的V、L和F表示大气压的值,则 p= 。
20.(8分)在研究液体压强的实验中,实验小组进行了如图所示的
操作:
(1)图(甲)中U形管压强计金属盒上的橡皮膜应该选用较 薄 (选填“薄”或“厚”)一些的较好。
(2)使用前应先检查压强计的气密性,然后将其竖直放置在水平桌面上进行调整,使左右两边U形管中的液面 相平 。若实验小组的小明同学在检查压强计的气密性时,用手轻压金属盒上的橡皮膜到一定程度,U形管两侧液面出现了明显高度差且保持稳定,说明压强计 不漏气 (选填“漏气”或“不漏气”)。
(3)实验中小明同学先在装水的图(乙)容器中进行实验,然后换用密度大于水的硫酸铜溶液在图(丙)容器中进行实验,并记录了多组实验数据如表所示:
序号 液体种类 金属盒所处的深度 h/cm U形管中液面高度差 Δh/格
1 水 3 6
2 水 4 8
3 水 6 12
4 硫酸铜溶液 3 9
5 硫酸铜溶液 4 12
6 硫酸铜溶液 6 18
①分析表中 1、2、3(或4、5、6) (填序号)三次实验数据可知:同种液体中,深度越深,压强越大;
②分析表中实验1和4、2和5、3和6的数据可知:深度相同时,液体 密度 越大,液体压强越大;
③根据表中数据,小明估算出硫酸铜溶液的密度为 1.5 g/cm3。(已知ρ水=1.0×103 kg/m3)
(4)实验中压强计的金属盒浸没在液体中后随着深度的增加,金属盒受到的压强将 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)若在图(乙)中,固定U形管压强计金属盒上的橡皮膜在水中的深度,使金属盒处于向上、向下、向左、向右等方位,这是为了探究同一深度处,液体向 各个方向 的压强的大小关系。
21.(4分)小敏看到某跳水运动员入水时溅起来的水花很低,于是小敏和同学们思考物体入水时溅起水花的高度与哪些因素有关,已知物体从距水面相同高度自由下落,到达水面的速度相等。
小敏和同学们提出如下猜想:
猜想1:与物体的质量有关;
猜想2:与物体的入水速度有关;
猜想3:与物体的入水方向有关;
猜想4:与物体的形状有关。
为了验证上述猜想3是否正确,小明制作了如图所示a、b、c三条光滑通道,放置在水面的上方,利用三条光滑通道和三块橡皮泥进行实验。实验过程中,他应控制 物体的质量、物体的入水速度和物体的形状 相同,接下来的操作:将橡皮泥捏成 相同形状 ,并将这些橡皮泥从水面上方的 相同高度 由静止释放,若发现 橡皮泥沿着不同通道入水时溅起的水花高度不同 ,说明猜想3是正确的。
五、综合题(本大题共2小题,每小题9分,共18分)
22.(9分)为营造高雅的诗意校园,某学校在校园内一水平地面上修建了一座孔子雕像,它是由孔子雕像和水平基座两部分组成。已知雕像质量为2 200 kg,水平基座的质量为800 kg,水平基座与地面接触的面积为1.5 m2,(g取 10 N/kg)求:
(1)雕像对水平基座的压力。
(2)水平基座对地面的压强。
解析:(1)雕像对水平基座的压力
F=G雕像=m雕像g=2 200 kg×10 N/kg=22 000 N=2.2×104 N。
(2)水平基座的重力G基座=m基座g=800 kg×10 N/kg=8 000 N,
雕像和水平基座的总重力G总=G雕像+G基座=22 000 N+8 000 N=3×104 N,
水平基座对地面的压力F′=G总=3×104 N,
水平基座对地面的压强
p===2×104 Pa。
答案:(1)2.2×104 N (2)2×104 Pa
23.(9分)如图所示,质量为0.12 kg的平底烧瓶内装有300 cm3的水静止放在水平桌面上,烧瓶底面积为3×10-3 m2,测得水的深度为
0.05 m,取g= 10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3。求:
(1)烧瓶内水的质量。
(2)水对烧瓶底部的压强。
(3)烧瓶对水平桌面的压力。
(4)烧瓶对水平桌面的压强。
解析:(1)由ρ=得,烧瓶内水的质量
m水=ρ水V=1.0 g/cm3×300 cm3=300 g=0.3 kg。
(2)水对烧瓶底部的压强
p水=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.05 m=500 Pa。
(3)水和烧瓶的总质量m=m水+m瓶=0.3 kg+0.12 kg=0.42 kg,
水和烧瓶的总重力
G=mg=0.42 kg×10 N/kg=4.2 N,
因为在水平桌面,所以烧瓶对水平桌面的压力
F=G=4.2 N。
(4)烧瓶对水平桌面的压强
p===1.4×103 Pa。
答案:(1)0.3 kg (2)500 Pa (3)4.2 N (4)1.4×103 Pa 