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第22讲 压强
考点 常见题型 考点分值
1.概述压强的概念 选择、填空 2~4分
2.直接用压强公式或公式变形进行简单计算 选择(综合型)、填空 2~4分
3.辨认增大和减小压强的方法 选择(综合型)、填空 2~4分
4.感受液体压强的存在 选择(综合型)、填空 2~4分
5.知道液体压强跟液体密度、深度的定性关系 选择(综合型)、填空 2~4分
6.列举验证大气压存在的方法 选择(综合型)、填空 2~4分
7.知道标准大气压的值 选择(综合型)、填空 2~4分
8.知道大气压与人类生活的关系 选择(综合型)、填空 2~4分
9.知道液体压强与流速的定性关系 选择(综合型)、填空 2~4分
10.用流体压强与流速的定性关系解释有关的现象 选择(综合型)、填空 2~4分
一、压力和压强
1.压力
(1)定义:__垂直___作用在物体___表面____的力;
(2)方向:总是__垂直_____物体表面,并指向被压物体;
(3)作用点:受力物体___表面____ 。
2.压力与重力大小比较
注意:只有在水平面上,且没有其他外力作用时,水平面所受压力的大小等于物体重力的大小,方向与物体所受重力方向相同.
3.压力作用效果的影响因素
(1)当受力面积相同时,压力___越大__ ,压力的作用效果越明显;
(2)当压力相同时,受力面积___越小____ ,压力的作用效果越明显。
(3)实际上,压力的作用效果是由____单位面积___上受到的压力决定的。单位面积受到的压力越大,压力的作用效果越明显。
4.压强
(1)定义:科学上把物体_____单位面积_____上受到的___压力____叫做压强。
(2)意义: _压力____表示的作用效果。
(3)公式: P=F/s 。
5.增大或减小压强的方法:增大压力或减小受力面积,可以__增大___压强;减小压力或增大受力面积,可以__减小___压强.
6.实验:影响压力作用效果的相关因素
①实验器材(海绵、小凳子、砝码等)
(1)海绵的作用(反映压力的作用效果);
(2)砝码的作用(改变压力的大小)。
②实验装置
转换法(压力的作用效果通过 _____海绵的凹陷程度________ 来体现)。
③要点探究(控制变量法)
(1)探究压力作用效果与压力大小的关系(保持受力面积不变,改变压力大小,可选 _甲、乙_____装置进行探究);
(2)探究压力的作用效果与_受力面积___的大小关系(控制压力大小不变,改变受力面积大小,可选 __乙、丙____装置进行探究)。
④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。
⑤交流与分析
(1)选用实验器材时,不选用长木板而选用海绵的原因(长木板的形变量不易用肉眼观察到,海绵的形变量容易用肉眼观察到);
(2)实验中在改变受力面积时一定要控制压力大小不变。
二、液体压强
1.产生原因:(1)液体由于受到重力作用,对容器底部产生压强;
(2)液体具有___流动性_____,因此液体对容器壁也有压强。
2.特点:(1)液体对容器____底____和容器____侧壁____都有压强;
(2)液体内部____向各个方向_______都有压强;
(3)在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都____相等____.
(4)深度越深,压强越 大 ;
(5)液体内部压强的大小还跟液体的 密度 有关;
(6)在深度相同时,液体的 密度 越大,压强越大.
3.影响因素:
(1)液体内部的压强只与_____液体的密度____和深度有关
(2)跟液体的质量、重力、体积以及容器的形状、底面积均无关
注意:“h”指液体的深度,即液体中某一点到液体自由面的距离.深度h的大小与容器的粗细、形状和是否倾斜均无关
适用范围:p=ρgh适用于所有液体压强计算,也适用于一些密度均匀的柱形固体的压强计算
压强计
(1)作用:测量液体压强大小的工具,如图1所示。
(2)构造:U形玻璃管、橡皮膜、金属盒、橡胶管等。
(3)使用:当压强计金属盒上的橡皮膜受到压强时,U形玻璃管左右两管
内的液面就会出现__高度差_____。橡皮膜受到的压强越大,两管内液面的__高度差__就会越大。
实验:探究水内部压强的特点
(一)实验器材(压强计、透明盛液桶、水、刻度尺、盐水等)
(1)压强计使用时:
①检查气密性;
②调整压强计使左右两边玻璃管中液面的高度___相等____。
(2)刻度尺的作用(测量探头在液体中的深度)。
(二)实验装置
转换法(实验中通过压强计U形管中液面的____高度差___来判断压强的大小)。
(三)要点探究(控制变量法)
(1)探究液体内部压强与方向的关系(让金属盒处于同种液体、相同的 __深度___,不同的__方向_____进行实验,可得出液体内部同一深度各个方向的压强大小相等);
(2)探究液体内部压强与深度的关系(让金属盒处于同种液体、相同的__方向__,不同的__深度_____ 进行实验,可得出深度越大,液体内部压强越大);
(3)探究液体内部压强与液体密度的关系(让金属盒处于相同深度、相同的方向,不同的__液体___中进行实验,可得出液体密度越大,液体压强越大)。
(四)实验数据收集与分析
(五)实验结论
一切液体内部都存在着压强。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;液体的压强还跟液体的密度有关,密度越大,压强越大。
三、大气压强
1.大气压强的存在
(1)现象表明:大气会向各个方向对处于其中的物体产生 力 的作用。
(2)__马德堡半球实验__实验有力地证明了大气会产生很大的压强。
(3)常考生活实例:覆杯实验、用吸管吸饮料、紧贴在墙面上的吸盘、滴管中的液体不会滴落下来、钢笔吸墨水、吸尘器除尘等都能证明大气压的存在。
2.大气压的大小
(1)测量工具:空盒气压计或__水银___气压计。
(2)标准大气压:人们通常将_____1.01×105____帕(即760毫米汞柱)称为标准大气压。标准大气压与760毫米高的水银柱产生的压强___相等___ 。其数值相当于在1厘米2的面积上施加约10牛的压力。
3.气压对液体沸点的影响
(1)实验表明:气压的大小会对液体的沸点造成影响。当气压增大时,液体的沸点___升高__ ;当气压减小时,液体的沸点会___降低___。
(2)压力锅的原理:利用液体的沸点随气压的增大而____升高___。
四、流体压强和流速
1.气体和液体具有很多相似的性质,人们常常将它们统称为___流体____。
2.流体压强与流速的关系
事实表明,流体流速越大的位置,压强___越小____ 。
3.应用
(1)飞机升力:飞机机翼上方的空气流速较__大__,压强较__小__ ;下方空气流速较___小__,压强较__大___。这样机翼上下表面就存在压强差,因而有____压力___差,于是就产生了升力。
(2)列车站台上的安全线要求列车驶过时,旅客必须站在安全线外,以保证人体与列车有足够的距离。
(3)浴室淋浴时,边上的浴帘总会飘打到人的腿上。
(4)吸尘器的工作原理:吸尘器工作时,会将里面的空气排出,使里面形成一个__低压____区。这样,外界的空气就会在___大气压____的作用下,带着尘垢从吸尘器的地刷进入。在内部经过过滤后,尘垢留在里面,空气再从吸尘器的排气口排出。
知识点1:增大、减小压强的方法
【例题】
1.电动自行车驾驶人应佩戴安全头盔并扣好系带。如图。系带设计得比较宽是为了( )
A.增大压力 B.减小压力 C.增大压强 D.减小压强
【答案】D
【知识点】增大或减小压强的方法
【解析】【分析】减小压强的方法:①减小压力;②增大受力面积,据此分析判断。
【解答】头盔上的系带比较宽,可以通过增大受力面积的方式减小压强,佩戴更舒适,故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
◆变式训练
2.如图所示,滑雪运动员穿着有较大底面积的滑雪板,可有效( )
A.增大自身的重力 B.增大对雪地压力
C.减小对雪地压强 D.减小雪地摩擦力
【答案】C
【知识点】增大或减小压强的方法
【解析】【分析】根据减小或增大压强的方法判断。
【解答】如图所示,滑雪运动员穿着有较大底面积的滑雪板,是通过增大受力面积的方式减小对雪地的压强,故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
知识点2:液体压强与液体密度、深度的关系
【例题】
3.小科通过微信公众号“胜哥课程”观看了《三类容器装等量的水比较压强》对相关知识有了深刻的理解。如图,甲、乙、丙是三个质量和底面积均相同的容器,若容器中都装入等量的水(水不溢出),三个容器底部受到水的压强( )
A.甲最大 B.乙最大 C.丙最大 D.一样大
【答案】A
【知识点】影响液体压强大小的因素
【解析】【分析】甲容器为下大上小的容器、乙为柱形容器、丙为下小上大的容器,装入等质量的水后,甲容器内水的深度最大,再根据p=ρgh分析容器底部受到水的压强的大小关系。
【解答】甲、乙、丙是三个质量和底面积均相同的容器,若容器中都装入等量的水,由容器的形状可知,三个容器内水的深度关系为h甲>h乙>h丙,由p=ρgh可知,三个容器底部受到水的压强关系为p甲>p乙>p丙。
故答案为:A。
◆变式训练
4.U形管内注入适量的水银,然后在左右两管内分别注入水和煤油.两管通过水平细管相连,细管中的阀门将水和煤油隔离,两管中的水银面相平,如图所示.当阀门打开瞬间,细管中的液体会( )
A.向左流动 B.向右流动
C.不动 D.水向右流动,煤油向左流动
【答案】A
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【分析】此题可以利用压强的变化量进行解答,U形管底部的水银面相平,说明两管中水银上方的水和煤油产生的压强相等.阀门以下部分的水和煤油高度相等,而水的密度大,所以阀门以下部分水的压强大于煤油的压强,所以阀门以上部分煤油的压强大于水的压强,故阀门打开后,液体会向左流动.
【解答】解:由题意可知,U形管中水银面相平,可知两管中水的压强与煤油的压强相等.
在阀门同一水平高度,则下方的水和煤油高度一样,因为ρ水>ρ煤油,由P=ρgh可得,阀门下方水的压强大于煤油的压强;
又因为阀门没有打开时,容器内液体静止不动,因此左右两边液体产生的压强相等;由于左右两边水银高度相等,而阀门下方水的压强大于煤油的压强,所以阀门上方水的压强小于煤油的压强,当阀门打开后,由于阀门右边煤油的压强大于左边水的压强,液体会向左流动.
故选A.
知识点3:大气压强
【例题】
5. 在进行如图装置的实验,管内液面可以上升的是 ( )
A.在管口水平吹气 B.将装置从五楼移至一楼
C.用手挤压装置外壁 D.装置从室温移至 40℃处
【答案】A,C
【知识点】流体压强与流速的关系;大气压强与高度的关系
【解析】【分析】管内液面上升,要么是瓶内压强增大,要么是瓶外气压减小,据此分析判断。
【解答】A.在管口水平吹气,由于上方空气流速增大而气压减小,于是管内液面上升,故A正确;
B.将装置从五楼移至一楼,由于高度减小而气压增大,于是管内液面降低,故B错误;
C.用手挤压装置外壁,瓶内气压增大,于是管内液面升高,故C正确;
D.装置从室温移至 40℃处,瓶子内外气压差不变,于是管内液面不变,故D错误。
故选AC。
◆变式训练
6.下列说法中正确的是( )
A.甲图中, 注射器用来注射药物是利用了大气压
B.乙图中, 发现自制气压计的细管内水柱升高, 表明外界大气压减小
C.丙图中,“拔罐” 时, 局部皮肤向罐内突起, 说明了大气压的存在
D.丁图中, 选用不同直径的马德堡半球, 拉开半球时所用的力大小相等
【答案】B
【知识点】大气压强的存在
【解析】【分析】根据对大气压强的认识分析判断。
【解答】A.甲图中, 注射器用来注射药物是利用活塞对药液产生的压强,故A错误;
B.乙图中,当细管内液面静止时,瓶内气压等于液柱压强和外面大气压强之和,即p内=p大气+p水柱。 自制气压计的细管内水柱升高,则水柱压强增大,那么 表明外界大气压减小,故B正确;
C.丙图中,“拔罐” 时, 局部皮肤向罐内突起, 说明了人体内血压的存在,故C错误;
D.丁图中,大气压强不变,根据F=pS可知, 选用不同直径的马德堡半球,受力面积大小不同,则 拉开半球时所用的力大小不等,故D错误。
故选B。
知识点4:流体压强与流速的关系
【例题】
7.为了考查同学们的学习应用能力,“胜哥”设计了四种装置,其中探头、金属杆和滑动变阻器的滑片P相连,可上下移动。现要求:当风吹过探头时,滑动变阻器的滑片P向下移动,且风速增大时电压表的示数增大。下列设计符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】流体压强与流速的关系
【解析】【分析】(1)流体压强和流速的关系:流速越快的地方压强越小。
(2)闭合开关,两电阻串联接入电路,根据滑动变阻器接入电路的电阻变化和串联分压原理分析电压表示数的变化。
【解答】A、闭合开关两电阻串联接入电路,电压表测滑动变阻器两端的电压,当风速增大时,探头上方空气流速小,压强大,下方空气流速大,压强小,空气对探头向下压力差增大,弹簧被压缩,滑片下移,滑动变阻器浸入电路的电阻变大,根据串联分压原理可知电压表的示数变大,故A正确;
B、闭合开关两电阻串联接入电路,电压表测定值电阻两端的电压,当风速增大时,探头上方空气流速小,压强大,下方空气流速大,压强小,空气对探头向下压力差增大,弹簧被压缩,滑片下移,即滑动变阻器接入电路的阻值变大,根据串联电路分压的特点可知,滑动变阻器两端电压变大,则定值电阻两端电压减小,即电压表示数变小,故B错误;
CD、当风速增大时,探头下方空气流速小,压强大,上方空气流速大,压强小,空气对探头向下压力差增大弹簧被拉伸,滑片上移,与题目要求不符,故CD错误。
故选:A。
◆变式训练
8.如图,“胜哥”设计的“研究流体压强与流速的关系”的装置,Y为上端开口的容器,储存液体, 为上端开口的细玻璃管,与矿泉水瓶、细塑料管等连通。M、N分别是 内液体中同一水平线上的两个点。下列判断正确的是 ( )
A.开关关闭时, 内的液面高于 内的液面
B.开关打开时,X1内的液面低于 内的液面
C.开关关闭时,液体在 M点的压强大于液体在 N点的压强
D.开关打开时,液体在 M点的压强大于液体在 N点的压强
【答案】B
【知识点】流体压强与流速的关系
【解析】【分析】(1)上端开口,下部连通的容器叫做连通器,连通器的特点是容器中装有同一种液体,液体不流动时,各个容器中液面总是相平的;
(2)流体流速越大的地方压强越小,流速越小的地方压强越大;
(3)分别根据连通器原理、流体压强和流速的关系判断开关关闭、打开时M点和N点到液面的距离大小,然后利用p=ρ液gh判断液体在M点的压强和液体在N点的压强大小。
【解答】AC、开关关闭时,液体处于静止状态,X1、X2与Y构成连通器,根据连通器特点可知,X1内的液面与X2内的液面相平,则由题意可知M点和N点在液体中所处的深度相同,根据p=ρ液gh可知,液体在M点的压强等于液体在N点的压强,故AC错误;
BD、开关打开时,由于X1下面的管子比X2下面的矿泉水瓶细,液体流经X1下面的管子时流速大,压强小,而流经X2下面的矿泉水瓶时流速小,压强大,所以X1内的液面低于X2内的液面,结合题意可知此时M点所处的深度较小,根据p=ρ液gh可知,液体在M点的压强小于液体在N点的压强,故B正确,D错误。
故答案为:B。
知识点5:固体压强的计算
【例题】
9. 把同种材料制成的甲、乙、丙三个实心正方体,放在水平桌面上,甲、乙、丙对桌面的压强分别为p1、p2和p3。把甲、乙、丙按如图所示叠放在水平桌面上,则丙对桌面的压强为 ( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】压强的大小及其计算
【解析】【分析】(1)放置于水平面的物体对水平面的压力等于物体的重力,即F=G;
(2)密度均匀的柱体对水平面的压强,由此我们可以求得三个正方体的棱长;
(3)在计算丙对地面的压强时,丙与地面的接触面积为受力面积。
【解答】 设甲、乙、丙的密度为ρ。根据公式p=ρgh可得:甲的棱长,乙的棱长,丙的棱长。
由可得,G甲=p1S甲=p1l甲2=,G乙=p2S乙=p2l乙2=,G丙=p3S丙=p3l丙2=。
当三者叠放时,丙对地面的压力为:++;
丙的底面积为:;
则丙对地面的压强,故C正确,A、B、D错误。
故选C。
◆变式训练
10.如图所示,4块完全相同的正方体方糖,分别按甲、乙两种方式叠放在桌面上,桌面受到的压力分别为F甲、F乙,桌面受到的压强分别为p甲、p乙,则( )
A.F甲>F乙 B.F甲
p乙
【答案】D
【知识点】压强的大小及其计算
【解析】【分析】根据F=G总比较压力大小,根据比较桌面受到的压强大小。
【解答】根据图片可知,方糖对地面的压力都等于四块方糖的总重力,即F=G总,因此桌面受到的压力:F甲=F乙;
方糖与桌面的接触面积S甲p乙。
故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
11.2024年中考体育在四月份进行,有篮球、长跑、跳远等项目,体育考试时对下列各个量的估测中,你认为最接近实际的是
A.考生正常的体温约为22℃
B.正规篮球场的宽度为150m
C.大多女生跑步的速度约为5m/s
D.考生双脚站立时对地面的压强约为12500Pa
【答案】D
【知识点】压强的大小及其计算
【解析】【分析】首先要对选项中涉及的几种物理量有个初步的了解,对于选项中的单位,可根据需要进行相应的换算或转换,排除与生活实际相差较远的选项,找出符合生活实际的答案。
【解答】A、考生正常的体温约为37℃,且变化幅度很小,故A错误。
B.正规篮球场的宽度为15m,故B错误。
C.大多女生跑步的速度约为7m/s,故C错误。
D.中学生双脚面积S=0.04m2;中学生的质量大约为50kg,压力F=G=mg=50kg×10N/kg=500N,压强,故D正确。
故答案为:D。
12.如图所示,上大下小的圆台形容器内盛有水,当温度升高后,容器内的水面因热彭胀而升高,在不考虑容器热彭胀和水蒸发的情况下,容器底部承受的压强与温度升高前相比将 ( )
A.减小 B.增大 C.不变 D.无法确定
【答案】A
【知识点】压强的大小及其计算
【解析】【分析】容器的侧壁会承担液体的部分重力,根据温度升高后水的体积变化分析容器底部受到压力和压强的变化即可。
【解答】根据图片可知,容器上大下小,则容器的侧壁会承担液体的部分重力。温度升高后,水的体积膨胀,则液面升高,那么容器侧壁承担水的重力更多,自然容器底部承担水的重力变小,即容器底部受到的压力减小。根据可知,容器底部承受的压强变小。
故选A。
13. 如图所示,下列动物身体结构特点中,为了减小压强来适应环境的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【知识点】增大或减小压强的方法
【解析】【分析】压强大小与压力大小和受力面积大小有关:
(1)增大压强的方法:在受力面积一定时,增大压力来增大压强;在压力一定时,减小受力面积来增大压强。
(2)减小压强的方法:在受力面积一定时,减小压力来减小压强;在压力一定时,增大受力面积来减小压强。
【解答】A.啄木鸟的嘴很尖细,在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,不符合题意;
B.骆驼的脚很大,在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,符合题意;
C.鹰锋利的爪子,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,符合题意;
D.小狗尖尖的牙齿,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,不符合题意。
故答案为:B。
14.如图是压强计的结构图。压强计是由一侧开口的金属盒、橡皮管和U形管组成,金属盒的开口侧面蒙有橡皮膜,U形管内装有一定量的红墨水。下列分析正确的是( )
A.通过该压强计的刻度值可以直接测出橡皮膜所受的压强大小
B.在“探究液体压强特点”实验过程中,不能更换压强计测量数据
C.其他条件不变,若将U形管内的红墨水换成水银,液面高度差增大
D.实验前用拇指按压橡皮膜,若U形管左右两侧液面相平,则装置不漏气
【答案】B
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【分析】根据对液体压强计的认识,结合液体压强的特点分析判断。
【解答】A.通过该压强计的刻度值可以直接得到U形管两侧液面的高度差,从而判断压强的大小变化,但是不能得到具体的压强值,故A错误;
B.在“探究液体压强特点”实验过程中,换用不同的压强计会增大测量误差,故B正确;
C.其他条件不变,若将U形管内的红墨水换成水银,由于液体密度增大,根据p=ρ液体gh可知,液面的高度差会减小,故C错误;
D.实验前用拇指按压橡皮膜,若U形管左右两侧液面相平,则说明装置漏气,故D错误。
故选B。
15.生活中我们会遇到很多与“吸”有关的现象,但它们背后的原理却各有不同。下列“吸”现象的科学原理与大气压有关的是
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】大气压强的存在
【解析】【分析】根据图片分析各个选项中包含的物理原理即可。
【解答】A.磁体吸引大头针,是因为磁体有磁性,故A不合题意;
B.塑料梳子吸引小纸片,是因为带电体吸引轻小物体,故B不合题意;
C.壁虎吸在墙壁上,是因为大气压强的作用,故C符合题意;
D.两个铅柱紧压在一起,是因为分子之间存在引力,故D不合题意。
故选C。
16.如图所示的实验中吸盘都保持静止,但所挂钩码已是吸盘所能提起的最大重物。对此,下列说法正确的是( )
A.甲图中大气对吸盘的压力等于钩码的重力
B.乙图中大气对下面吸盘的压力等于钩码的重力的
C.利用甲图的实验可以粗测大气压的值
D.利用乙图的实验可以粗测大气压的值
【答案】D
【知识点】大气压强的测量方法
【解析】【分析】根据二力平衡的知识,结合大气压强测量的知识分析判断。
【解答】A.甲图中,大气对吸盘的压力在水平方向上,而钩码的重力在竖直方向,二者之间不存在定量关系,故A错误;
B.在图乙中,大气对下面吸盘的向上的压力与钩码对吸盘向下的拉力相互平衡,而这个拉力等于钩码的重力,因此吸盘受到向上的大气压力等于钩码的总重力,故B错误;
C.根据A中的分析可知,利用甲图无法测出大气压强,故C错误;
D.在乙图中,大气对吸盘的压力等于钩码的总重力,测出吸盘的直径计算出它的横截面积,最后根据公式计算大气压强,故D正确。
故选D。
17.如图甲所示,将一块质地均匀的长木板平放在水平桌面上,用水平向右的推力F缓慢推动长木板,直至图乙所示的位置。在此过程中,下列说法正确的是()
A.压力变小,压强变小 B.压力不变,压强不变
C.受力面积变小,摩擦力变小 D.受力面积变小,摩擦力不变
【答案】D
【知识点】压强大小比较;增大或减小压强的方法;压强的大小及其计算
【解析】【分析】 压强是表示压力作用效果(形变效果)的物理量。 压强是指单位面积受到的压力的大小;公式:P=F/S; 在国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,简称帕(Pa),即牛顿/平方米(N/m2)。 滑动摩擦力的大小和压力大小和接触面的粗糙程度有关,压力越大,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;
【解答】 将一块质地均匀的长木板平放在水平桌面上,用水平向右的推力F缓慢推动长木板 ,压力的大小不变,因为受力面积变小,根据压强公式可知压强变大,AB都错;滑动摩擦力的大小和压力大小和接触面的粗糙程度有关,压力不变,接触面的粗糙程度不变,所以摩擦力不变,D正确;
故答案为:D
18.如图,质地均匀的长方体质量为5kg,放在水平桌面上,它与桌子的接触面积为0.01m2,则它对桌面的压强为 Pa:竖直切除该物体右边的阴影部分,剩余部分对桌面的压强会 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。
【答案】5000;变小
【知识点】压强的大小及其计算
【解析】【分析】 (1)该物体对桌面的压力和自身的重力相等,根据题意求出物体与桌面的接触面积即为受力面积,根据求出该物体对桌面的压强;
(2)将阴影部分切除,根据可知剩余部分对桌面的压强变化。
【解答】(1) 长方体对桌面的压力为:F=G=mg=5kg×10N/kg=50N;
长方体对桌面的压强为;
(2)设长方体的底面积为S,与桌面的接触面积为S',
没切除时,长方体对桌面的压强:,
因为S'<S,所以①
当竖直切除该物体右边的阴影部分,设剩余部分的重力为kG,则受力面积为kS,
物体对桌面的压力F'=kG,
则剩余部分对桌面的压强为:②;
由①②可知,剩余部分对桌面的压强会变小。
19.水平升降台上有一个足够深、底面积为 150cm2的柱形容器,容器内装有部分水,现将底面积为100cm2、高为20cm的圆柱体A悬挂在固定的弹簧测力计的下端,使 A的上表面刚好与水面相平,此时容器中的水深30cm,弹簧测力计的示数为10N,如图所示,则圆柱体A的重力为 N。然后使升降台缓慢下降3cm,再次稳定后,水对容器底部的压强为 Pa。(已知弹簧测力计的量程足够,且弹簧受到的拉力每减少1 N,弹簧的长度就缩短1cm)
【答案】30;2900
【知识点】影响液体压强大小的因素;液体压强计算公式的应用
【解析】【分析】 (1)根据V=Sh求出物体A的体积;根据A的上表面刚好与水面相平可知物体A处于浸没状态,排开水的体积等于物体的体积,根据阿基米德原理求出物体A受到的浮力,然后根据力的平衡求出物体的重力;
(2)由于物体A的上表面刚好与水面相平时弹簧处于自由伸缩时的下端点到容器底之间的距离为40cm;当升降台缓慢下降2cm,再次稳定后,此时弹簧上端固定,则弹簧处于自由伸缩时的下端点到容器底之间的距离为42cm;如图:
然后根据物体浸没的深度h1,弹簧的伸长量L2和容器里水的深度h',利用水的体积不变和阿基米德原理得出物体受力平衡的表达式;
即可求出水的深度,最后根据p=ρ水gh求出水对容器底部的压强。
【解答】(1)圆柱体的体积:V=Sh=100cm2×20cm=2000cm3=2×10-3m3,
圆柱体A受到的浮力为:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-3m3=20N,
根据称量法:F浮=G-F得,
圆柱体A的重力:G=F浮+F=20N+10N=30N;
(2)如左图所示:根据弹簧受到的拉力每减少1N弹簧的长度就缩短1cm可知:弹簧测力计的示数为10N时伸长量为L1=10cm。
则当物体A的上表面刚好与水面相平时弹簧处于自由伸缩时的下端点到容器底之间的距离为:
h总=h+L1=30cm+10cm=40cm;
此时容器里水的体积V水=S容h-SAhA=150cm2×30cm-100cm2×20cm=2500cm3;
当升降台缓慢下降2cm,再次稳定后,设此时物体A平衡后,弹簧伸长量为L2(cm),水的深度为h'(cm),
物体A浸如水的深度为h1(cm),如右图所示:
则:L2+h'+(LA-h1)=h总+Δh,
即:L2+h'+(20cm-h1)=40cm+2cm=42cm,
所以,L2+h'-h1=22cm--------------①
由于水的体积不变,则:
V水=S容h'-SAh1=150cm2×h'-100cm2×h1=2500cm3,
即:3h'-2h1=50cm-------------------②
物体A此时受到浮力F浮=ρ水gV排=ρ水g(SAh1)×10-6m3=1.0×103kg/m3×10N/kg×(100×h1)×10-6m3,
根据弹簧受到的拉力每减少1N弹簧的长度就缩短1cm可知:弹簧测力计伸长量为L2时,对物体A的拉力F'=L2×1N/cm,
根据受力平衡可得:
F浮+F'=G,
即:1.0×103kg/m3×10N/kg×(100×h1)×10-6m3+L2×1N/cm=30N,
所以,h1+L2=30cm--------------③
解①②③可得:h'=29cm=0.29m;
则水对容器底部的压强:
p=ρ水gh'=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.29m=2900Pa;
20.为研究“影响压力作用效果的因素”, “胜哥”在课堂上用质量可忽略的塑料瓶和海绵进行实验:测得瓶底面积为35厘米2,瓶盖面积为7厘米2,并将瓶子装满600毫升水,依次正放和倒放于海绵上(如图),。
(1)正放时水对瓶底的压强为,倒放时水对瓶盖的压强为,则 (选填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)要使瓶子倒放时对海绵的压强与正放时相同,需要从瓶子中倒出 毫升水。
【答案】(1)等于
(2)480
【知识点】增大或减小压强的方法;压强的大小及其计算;压强的变化
【解析】【分析】 (1)瓶中装满水,将瓶子竖直倒置,水的密度ρ、水的深度h不变,利用液体压强公式p=ρgh即可判断;
(2)要使瓶子倒放时对海绵的压强与正放时相同,根据压强求出倒放时的压力大小,则可知倒放时水的重力,与原来的重力相减,即为应倒出水的重力,根据G=mg计算质量。
【解答】 (1)瓶中装满水,将瓶子竖直倒置,水的密度ρ、水的深度h不变,
由液体压强公式p=ρgh可知,瓶子正放时对海绵的压强与瓶子倒放时对海绵的压强相等,
所以p1=p2;
(2)V=600mL=600×10-6m3
这瓶水的质量为:m=ρV=1×103kg/m3×600×10-6m3=0.6kg。
这瓶水重为:G=mg=0.6kg×9.8N/kg=5.88N。
物体放在水平面上,则F=G=5.88N。
瓶子正放时对海绵的压强;
要使瓶子倒放时对海绵的压强与正放时相同,
由得:倒放时水的重力G'=F'=pS=1.68×103Pa×7×10-4m2=1.176N,
倒出的水的重力ΔG=G-G'=5.88N-1.176N=4.704N,
则由G=mg得:。
由m=ρV得。
21.小科质量为60kg,做俯卧撑运动过程如图甲、乙所示,身体绷直,双手压在水平器械上。小科的身体可简化如图丙所示的杠杆模型,地面对脚尖的力作用在A点,对手掌的力作用在B点,小科的重心在C点,手、脚与接触面的摩擦均不计。
(1)如图甲,双手伸直呈竖直状态,分别过B、C两点做重垂线,A点到这两条线的距离分别为1.2m、0.8m,则此时双手受到器械竖直向上的作用力为 N;若两只手掌的总面积为200cm2,则双手对水平器械的压强大小为 Pa。
(2)如图乙,小科重心位于最低处,此时与图甲状态相比,身体重心向右下方移动,双手受到器械竖直向上的作用力将 (选填“变大”“不变”或“变小”) 。
【答案】(1)400;2×104
(2)变大
【知识点】增大或减小压强的方法;压强的大小及其计算
【解析】【分析】(1)图1中,地面对手的力F1与身体垂直,求F1的大小;
(2)物体间力的作用是相互的,人对地面的压力和地面对双掌的支持力是一对相互作用力,大小相等,利用公式求出双手对地面的压强;
(2)根据杠杆的平衡条件判断阻力、阻力臂,动力臂的变化情况,然后得出动力的变化。
【解答】 (1)如图1所示,A为支点,重力的力臂为AC,F1的力臂为AB,依据杠杆的平衡条件F1×AB=G×AC,可得:
;
由物体间力的作用是相互的可知,手对地面的压力为:F压=F1=400N,
双手对地面的压强为:;
(3)小科重心位于最低处,此时与图甲状态相比,身体重心向右下方移动,阻力臂变大,阻力不变,动力臂不变,根据杠杆平衡可知,双动力变大,即手受到器械竖直向上的作用力将变大。
22.五一放假小新一家去野生动物园游玩,在路上车胎扎到了钉子,严重漏气需要换上备胎。小新爸爸利用千斤顶轻轻松松地将重达1500kg的汽车抬起,小新很是好奇,能否自己做一个简易的千斤顶呢
【探寻千斤顶原理】
(1)如图1所示用50N 的水平推力去压图钉,手指感觉并不明显,但石灰墙的墙面受到的压强较大,很快就出现了裂缝。请解释墙面受到的压强较大的原因是 。
(2)那么液体是否也有类似的效果呢 小新查阅资料发现,1648年帕斯卡在阳台上仅用几杯水通过细管就能将楼下密闭的木桶压裂(如图2 所示)。从液体压强的角度解释,木桶压裂的原因是 。小新进一步查阅后,发现了液体传压的特点:加在密闭液体上的压强,能够大小不变地被液体向各个方向传递。
(3)【初建千斤顶演示模型】
小新思考后,组装了如图3所示的千斤顶模型,用来实现通过较小力来产生较大力的效果。若在 B 端用500N的力去抬起放置在 A 端1500kg的汽车,则大小活塞的面积之比为 ;
(4)【评价与反思】
按照上述模型制作而成的千斤顶在实际使用中,还有可能存在的不足是 。 (写出一条即可)
【答案】(1)图钉尖端受力面积小,在压力相同时所受到的压强大
(2)液体压强与深度有关,深度越深,压强越大
(3)30:1
(4)不够稳定;不能持续抬物; 不够牢固;操作不方便
【知识点】增大或减小压强的方法;压强的大小及其计算;压力的作用效果;液体的压强;影响液体压强大小的因素
【解析】【分析】压强,是指物体单位面积上受到的压力,符号为p。压强用来表示压力产生的效果,压强越大,压力的作用效果越明显。压强的计算公式是:p=F/S,压强的单位是帕斯卡(简称帕),符号是Pa。增大压强的方法有:在受力面积不变的情况下增加压力或在压力不变的情况下减小受力面积。减小压强的方法有:在受力面积不变的情况下减小压力或在压力不变的情况下增大受力面积。液体对容器内部的侧壁和底部都有压强,压强随液体深度增加而增大。液体内部压强的特点是:液体由内部向各个方向都有压强;压强随深度的增加而增加;在同一深度,液体向各个方向的压强相等;液体压强还跟液体的密度有关,液体密度越大,压强也越大。
【解答】(1) 墙面受到的压强较大的原因是图钉尖端受力面积小,在压力相同时所受到的压强大;
(2) 从液体压强的角度解释,木桶压裂的原因是在液体密度不变时,液体压强与深度有关,深度越深,压强越大;
(3)两端的压强相等,压力和受力面积成正比,所以若在B端用500N的力去抬起放置在A端1500kg的汽车,则大小活塞的面积之比为30:1;
(4) 按照上述模型制作而成的千斤顶在实际使用中,还有可能存在的不足是不够稳定;不能持续抬物; 不够牢固;操作不方便;
故答案为:(1)图钉尖端受力面积小,在压力相同时所受到的压强大(2)液体压强与深度有关,深度越深,压强越大(3)30:1(4)不够稳定;不能持续抬物; 不够牢固;操作不方便
23. 同学们在用微小压强计、刻度尺和装有适量水的烧杯研究“液体内部压强特点”时,发现向上提升压强计探头位置时,U形管两侧的液面高度差 (如图甲),针对上述现象,有同学得出“水中某点压强与该点到容器底部的距离L 有关”的结论。小明和小华认为这个结论是错误的,并分别设计了实验进行验证:
(1)小明将压强计探头固定在图乙位置,测量并记录探头到容器底部的距离L 及U形管两侧的液面高度差 然后向烧杯中加水,发现 他认为:本实验中L 大小不变,但压强大小不等,所以压强大小与L 无关。请你评价小明的设计是否合理并说明理由。 。
(2)小华实验步骤为:
①将压强计的探头放入烧杯的水中,测量并记录探头到容器底部的距离 、探头到水面的距离 H及U形管两侧的液面高度差
②向烧杯中倒入适量的水,调整探头所在的位置, 。(请写出后续操作要点)
③分析数据,若 ,则说明水中某点压强跟该点到容器底部的距离L无关。
【答案】(1)不合理 没有改变探头到容器底部的距离
(2)测量并记录探头到容器底部的距离 L2,探头到水面的距离 H 以及U 形管两侧液面高度差h2;但
【知识点】液体的压强;影响液体压强大小的因素;探究液体压强的特点实验
【解析】【分析】已知液体压强与液体的深度和密度有关,研究液体内部压强跟该点到容器底部的距离的关系,要控制探头的深度和密度相同(深度指液体内部某点的到液体自由面的竖直高度)。
【解答】(1)研究液体内部压强跟该点到容器底部的距离有关,要控制探头的深度和液体的密度相同,改变该点到容器底部的距离,而实验中没有控制探头在液面下的深度相同,没有改变该点到容器底部的距离,所以小明的设计是不合理;
(2)实验步骤:
①将压强计的探头放入烧杯的水中,测量并记录探头到容器底部的距离L、探头到水面的距离H及U形管两侧的液面高度差h1。
②向烧杯中倒入适量的水,调整探头所在的位置,使探头到水面的距离仍为H,用刻度尺测量探头到烧杯底部的距离L2,读出压强计U形管两侧的液面高度差h2;
③分析数据,若发现L1≠L2,h1=h2,则说明水中某点压强跟该点到容器底部的距离L无关。
24.为了研究液体压强与深度的关系,小江利用图甲所示容器,去掉图甲中3个小孔上的橡皮膜,发现并不是最下端的小孔喷水距离最大,难道不是水压越大喷水距离也越大吗 深入思考后,小江提出了自己的猜想,于是利用打孔器、可乐瓶、刻度尺、水、升降台等材料,设计如下实验进行探究:
I.另取一可乐瓶,用打孔器在可乐瓶上打一小孔,用塞子堵住。
Ⅱ.如图乙所示,将加水后的可乐瓶放在升降台上。
Ⅲ.拔出瓶上堵住小孔的塞子让水喷出,一段时间后堵住小孔。
IV.改变升降台的高度,加水至瓶内同一高度,分别重复步骤Ⅲ。
V.移去可乐瓶和升降台,测出相关数据得出初步结论。
序号 小孔离地高度h/cm 水滴落地点与小孔点的水平距离x/cm
1 10 12.3
2 15 15.2
3 20 17.5
①深入思考后,小江提出的猜想是 。
②步骤Ⅳ中“加水至瓶内同一高度”的原因 。
③根据小江的实验得出的结论 。
【答案】小孔喷水距离与小孔的高度有关;控制每次实验时小孔处的水压相同;水压相同时,小孔的高度越大,喷水距离越远
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【分析】①根据步骤“IV”分析变化的因素即可;
②液体压强随深度的增大而增大,即深度相同时,液体压强相等;
③根据表格数据分析哪个因素相同,哪个因素不同,根据控制变量法的要求描述结论。
【解答】 ①根据实验步骤可知,改变升降台的高度时,小孔的高度发生改变,因此小江提出的猜想是小孔喷水距离与小孔的高度有关;
②步骤Ⅳ中“加水至瓶内同一高度”的原因;控制每次实验时小孔处的水压相同;
③根据小江的实验得出的结论:水压相同时,小孔的高度越大,喷水距离越远。
25.小龙利用实验室里的压强计进行科学实验。
甲 乙
(1)如图甲,小龙保持金属盒方向不变,上下移动金属盒,发现U形管中液面高度差发生变化。该实验说明液体压强与 有关。
(2)如图乙,①、②是两支装有等量水的相同压强计,其右端都用橡皮管与玻璃管侧壁管口相连通。用电吹风从左侧向玻璃管吹风时,发现①、②U形管液面高度差不相同,其原因是 。
【答案】(1)深度
(2)流速越大,压强越小
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【分析】(1)根据描述分析哪个因素改变即可;
(2)根据流体压强和流速的关系分析。
【解答】(1)根据题意可知,当上下移动金属盒时,橡皮膜所在的深度改变,而U形管两侧液面高度差改变,那么说明液体压强与深度有关。
(2)用电吹风从左侧向玻璃管吹风时,发现①、②U形管液面高度差不相同,其原因是:流速越大,压强越小。
26.为了估测本地大气压,某同学用吸盘、玻璃板和以及弹簧测力计设计实验:把吸盘吸在玻璃板上如图(a),测出吸盘的面积为S,用弹簧测力计竖直向上缓慢拉动吸盘。多次实验,记下吸盘刚好脱离玻璃板时的拉力。根据二力平衡可知,此时的拉力与大气对吸盘的压力大小相等。然后利用公式可计算出大气压强。请回答:
(1)吸盘吸附在玻璃板上之前,往往先要对吸盘蘸少许水,原因是 。
(2)如图为吸盘示意图,为得到准确的吸盘面积S,小明应该测量的是 。(选填“吸盘内表面积”或“吸盘横截面积”)
(3)操作时发现弹簧测力计的量程太小,就利用杠杆设计了如图(b)的改进实验。测得吸盘刚好脱离玻璃板时,测力计的拉力为F.由此计算出此地的大气压值为p= 。
(4)通过调查发现此次的测量值比气象部门提供的数据偏大,请分析实验过程并根据所学知识列举一个导致实验结果偏大的原因。
【答案】(1)便于挤出气泡是吸盘更多的面积粘在玻璃上
(2)吸盘内表面积
(3)
(4)由于吸盘本身有重力,导致F偏大,导致实验结果偏大。
【知识点】大气压强的测量方法
【解析】【分析】先看物体处于的状态,物体是静止的,处于平衡状态,利用二力平衡得,拉力与大气对吸盘的压力大小相等;
(1)吸盘吸附在玻璃板上之前,往往先要对吸盘哈气或者蘸少许水,是为了把里面的空气赶出来,从而使气密性更好;
(2)利用压强公式再根据实际面积的大小,比较实际值与测量值的大小关系。
【解答】(1) 吸盘吸附在玻璃板上之前,往往先要对吸盘哈气或者蘸少许水,原因是便于挤出气泡是吸盘更多的面积粘在玻璃上。
(2)吸盘吸在玻璃板上,接触面应该是吸盘内表面积, 如图为吸盘示意图,为得到准确的吸盘面积S,小明应该测量的是吸盘内表面积。
(3)利用杠杆平衡得,,F'=3F,由于大气对吸盘的压力和弹簧测力计对吸盘的拉力相等,则压力为3F
根据压强定义得,。
(4)根据压强公式,由于吸盘本身有重力,导致F偏大,导致实验结果偏大。
27.科学源于生活又高于生活,日常生活中的许多现象,往往隐含着科学道理。
【生活现象】①一只略有凹陷的乒乓球放进一杯热水中,乒乓球会鼓起来恢复球形;
②压缩一段封闭在注射器内的空气,发现越压缩越费力。
小明对上述现象非常感兴趣,于是想探索其中奥秘。
【提出问题】一定质量的气体压强大小与什么因素有关呢?
【建立猜想】
猜想一:一定质量的气体压强大小可能与温度有关;
猜想二:一定质量的气体压强大小可能与体积有关。
(1)小明作出猜想一是基于生活现象 (填“①”或“②”)。
(2)【获取证据】
小明为了验证猜想二,他找来一个注射器和一个气压传感器,在注射器里密封了30mL空气(不计注射器活塞重力和摩擦,大气压强p=1.0×105Pa),并与传感器密封连接,接上数据采集器,如图所示,然后缓缓推动活塞,记录数据如下:
实验次数 1 2 3 4 5
体积(mL) 30 25 20 15 10
压强(×105Pa) 1 1.2 1.5 2.0 3.0
【得出结论】小明分析表中数据可得出的结论是 。
(3)【交流评价】实验中如果小明快速推动活塞,传感器的读数会 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”),理由是 。
【答案】(1)①
(2)一定质量的气体,压强与其体积成反比
(3)偏大;快速推动活塞的过程中,活塞对注射器中的气体做功,内能增大,温度升高,而由前面分析可知一定质量的气体,在体积相同时,温度越高气压越大,由此可知传感器的读数会偏大
【知识点】大气压强的存在;大气压强的测量方法
【解析】【分析】 (1)气体的压强和气体的温度、质量、体积有关,分析气体压强与其中一个因素的关系时,应注意运用控制变量法;
(2)分析表格中的数据,得出压强与体积的关系;
(3)快速推动活塞的过程中,活塞对注射器中的气体做功,内能增大,温度升高,结合前面气体压强跟温度的关系分析解答。
【解答】 解:【建立猜想】乒乓球放进一杯热水中,改变了温度,故生活现象①说明气体压强和温度有关,与猜想一致;
【得出结论】根据表中的数据可知,当体积变为原来几倍时,压强变为原来的几分之一,因此结合实验条件可得出实验结论:在气体质量和温度相同时,气体压强和体积成反比;
【交流评价】快速推动活塞的过程中,活塞对注射器中的气体做功,内能增大,温度升高,而由前面分析可知一定质量的气体,在体积相同时,温度越高气压越大,由此可知传感器的读数会偏大。
故答案为:【建立猜想】①;【得出结论】 一定质量的气体,压强与其体积成反比 ;【交流评价】偏大; 快速推动活塞的过程中,活塞对注射器中的气体做功,内能增大,温度升高,而由前面分析可知一定质量的气体,在体积相同时,温度越高气压越大,由此可知传感器的读数会偏大 。
28.小科发现吹气球时所用的力大小是在变的,于是通过查阅资料得知某型号气球弹力产生的压强p与半径R 的关系如图甲所示。为此小科用二只相同的该型号气球A、B按如图乙所示的装置进行探究:
【实验步骤】
①闭合阀门3,打开阀门1、2,向 A气球中充气,使其半径为15cm,闭合阀门2。
②打开阀门3,向B气球中充气,使其半径为10cm,闭合阀门1。
③打开阀门2,观察并记录实验现象。
【实验分析】
(1)根据图甲描述该气球弹力产生的压强与半径的关系: 。
(2)完成步骤①和步骤②后,A、B气球弹力产生的压强大小关系为 pA pB。
(3)推测步骤③中两气球大小如何变化并说明理由: 。
【答案】(1)气球弹力产生的压强随半径的增加先急剧增大后急剧减小,然后缓慢减小
(2)小于
(3)A气球的体积变大,B气球的体积变小,原因是 B气球弹力产生的压强大于 A气球弹力产生的压强
【知识点】流体压强与流速的关系
【解析】【分析】结合图像判断压强大小,气体被压向压强小的一方。
【解答】(1) 根据图甲气球弹力产生的压强在某个半径产生峰值然后急剧减小,所以气球弹力产生的压强随半径的增加先急剧增大后急剧减小,然后缓慢减小。
(2) 步骤① 其半径为15cm , 步骤②其半径为10cm,由甲图得,半径为15cm压强小于半径10cm压强,所以 PA (3)因为PA 29. 小宁在探究“气体的压强与流速的关系”时,完成了如下两个实验。回答问题:
[实验1]小宁设计了如图甲所示实验,将一个机翼模型穿在一根铁丝上,在铁丝的上、下端各挂一个弹簧秤,并用电风扇对着机翼模型吹风。
(1)实验时,机翼模型上表面的空气流速大于下表面的空气流速,若发现 ,可说明气体的流速越大,压强越小。
(2)[实验2]小宁设计了如图乙所示实验,A、B、C为三节直径不同的管子,三节管连接在一起,分别插入气体压强传感器(测量气体压强的装置)探头,右端与吹风机的尾部相连。当用吹风机抽气时,三节管中气体压强随时间变化的情况如图丙所示,则图线①反映的是 (选填“A”、“B”或“C”)管内气体压强随时间变化的情况。第10s时,①②③三条图线开始出现下移,由此判断,三节管中气体的流速 (选填“增大”或“减小”)。
【答案】(1)弹簧秤甲示数变小,弹簧秤乙示数变大
(2)A;增大
【知识点】流体压强与流速的关系
【解析】【分析】气体的压强与流速的关系为——空气流速越大,气体压强越小。根据V=SL=Svt可知,相同时间内,通过管子的气体体积相同,所以横截面积越大,空气流速就越大。
【解答】
(1)由于气体的流速越大,压强越小,机翼模型上表面路程大,空气流动速度大,压强更小,所以机翼模型上升,弹簧秤甲被压缩,读数变小,乙被拉长,读数变大。
(2)单位时间通过管子的空气的体积是一样的,由于A管最细,所以A管内气压最小,所以A是曲线①。第10s后,管内气压减小,说明管内气体流速增大。
30.(2023·舟山)物体的结构决定其主要性质与功能,科学研究的重要方法是根据其功能或特性,探索结构,逐步了解规律。下面列举的结构与功能不吻合的是( )
选项 功能 结构
A 植物能吸收足够的水和无机盐 植物根毛区存在大量根毛
B 飞机飞行时能获得向上的升力 飞机的机翼上面凸下面平
C 鸟类飞行时能减小空气阻力 鸟类胸肌发达,骨骼中空
D 氢气能成为一种清洁能源 氢分子由氢原子构成
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【知识点】植物生长需要无机盐;流体压强与流速的关系;能源的种类
【解析】【分析】A.植物的大量根毛增加吸收水和无机盐的面积;
B.飞机的升力的原理为流速和流体压强大小有关;
C. 鸟类胸肌发达,骨骼中空减小了自身的质量;
D.氢气为清洁能源,原因其产物为水;
【解答】A.植物的大量根毛增加吸收水和无机盐的面积,故符合题意;
B. 机翼上面凸下面平 ,上方流速大流体压强小,上下方存在压强差,获得向上的升力;
C. 鸟类飞行时能减小空气阻力原因为其身体呈纺锤形;
D.氢气燃烧产物为水,原因为氢分子由氢原子构成;
故答案为:C.
31.(2023·湖州)2023年5月28日,中国国产大飞机C919首个商业航班飞行圆满完成。某飞机机翼横截面的大致形状如图所示。下列现象中涉及的原理与机翼获得升力的原理相同的是( )
A.对着漏斗嘴向下吹气,乒乓球不掉下来
B.用吸管吸牛奶,牛奶盒发生形变
C.加热空气后。热气球不断上升
D.覆杯实验中松手后,硬纸片不会掉下
【答案】A
【知识点】流体压强与流速的关系
【解析】【分析】分析各个选项中包含的物理原理即可。
【解答】A.对着漏斗嘴向下吹气,乒乓球上方空气流速大而压强小,下方空气流速小而压强大,于是乒乓球受到向上的压强,于是乒乓球不掉下来,与飞机升力的原理相同,故A符合题意;
B.用吸管吸牛奶,牛奶盒发生形变,是大气压强对牛奶盒产生压强,故B不合题意;
C.加热空气后。热气球不断上升,是因为氢气球受到的浮力大于重力,故C不合题意;
D.覆杯实验中松手后,硬纸片不会掉下,是因为纸片受到向上的大气压强,故D不合题意。
故选A。
32.(2023·绍兴)2023年3月,”探索一号”科考船完成了首次环大洋洲载人深潜科考任务,搭载的”奋斗者”号多次完成了深度超过万米的下潜。不考虑海水密度与潜水器体积的变化,潜水器在海面下下潜的过程中( )
A.浮力不变,压强变大 B.浮力变大,压强变大
C.浮力变大,压强不变 D.浮力不变,压强不变
【答案】A
【知识点】阿基米德原理;液体压强计算公式的应用
【解析】【分析】根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析潜水器受到浮力的变化,根据液体压强公式p=ρ液gh分析潜水器受到压强的变化。
【解答】潜水器在海面下沉的过程中,它排开水的体积始终等于自身体积,即排开水的体积不变。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,它受到的浮力保持不变。
在潜水器下潜的过程中,它所在深度逐渐增大,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,它受到海水的压强变大。
故A正确,而B、C、D错误。
故选A。
33.(2022·湖州)如图为小明同学用老虎钳剪钢丝时的情景,该老虎钳锋利的刀口( )
A.动力臂大于阻力臂;把刀口制得很锋利,是为了增大压力
B.动力臂小于阻力臂;把刀口制得很锋利,是为了增大压力
C.动力臂大于阻力臂;把刀口制得很锋利,是为了增大压强
D.动力臂小于阻力臂;把刀口制得很锋利,是为了增大压强
【答案】C
【知识点】增大或减小压强的方法;杠杆的分类
【解析】【分析】根据老虎钳的使用过程确定动力臂和阻力臂,然后比较大小。增大压强的方法:①增大压力;②减小受力面积,据此分析判断。
【解答】根据图片可知,老虎钳中间的转轴相当于支点,阻力作用在刀口上,动力作用在手柄上,此时动力臂大于阻力臂,为省力杠杆。老虎钳的刀口十分锋利,即通过减小受力面积的方法增大压强。
故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
34.(2022·绍兴)下列关于压强的实验说法不正确的是( )
A.实验甲说明大气压的存在
B.实验乙说明液体的沸点随着气压的增大而升高
C.实验丙说明气体的压强随着流速的增大而增大
D.实验丁说明同种液体中的压强随着深度的增加面增大
【答案】C
【知识点】沸点及沸点与气压的关系;影响液体压强大小的因素;流体压强与流速的关系;大气压强的存在
【解析】【分析】分析各个图片中包含的物理原理即可。
【解答】A.在覆杯实验中,水和纸板受到大气向上的压强,因此没有下落,故A正确不合题意;
B.当烧瓶中的水沸腾后,用东西堵住导气管口,此时瓶内气压增大,水停止沸腾,说明水的沸点升高了,故B正确不合题意;
C.当向两个纸条中间吹气时,纸条中间空气流速大而压强小,在周围大气压强的作用下,纸条都向中间靠拢,故C错误符合题意;
D.在图丁中,当金属盒向下移动时,U形管两侧液面的高度差增大,说明液体的压强随深度的增大而增大,故D正确不合题意。
故选C。
35.(2022·浙江)如图所示是甲、乙两种物质的质量和体积的关系图象.若用质量相等的甲、乙两种物质分别制成等高的实心圆柱体A、B,把它们并排竖放在水平地面上,则两圆柱体A、B对水平地面的压强之比为 ( )
A.8:1 B.4:3 C.4:1 D.1:2
【答案】A
【知识点】密度公式的应用;压强的大小及其计算
【解析】【分析】(1)根据分别计算出甲、乙两种物质的密度;
(2)上下粗细一致且密度均匀的柱体,对地面的压强根据p=ρgh比较大小。
【解答】根据图片可知,甲的密度为:;
乙的密度为:;
那么甲乙的密度之比为:;
它们的高度之比为:;
根据公式p=ρgh可知,
它们对地面的压强之比为:.
故选A。
36.(2022·宁波)在日常生活生产中,根据需要常常要考虑受力面上的压强大小。下列事例中能增大压强的是( )
A.坦克通过履带与地面接触
B.单钢轮压路机较重的前轮
C.滑雪板与雪地接触面积较大
D.背包用较宽的背带
【答案】B
【知识点】增大或减小压强的方法
【解析】【分析】增大压强的方法:①增大压力;②减小受力面积。
【解答】A.坦克通过履带与地面接触,通过增大受力面积的方法减小压强,故A错误;
B.单钢轮压路机较重的前轮,通过增大压力的方法增大压强,故B正确;
C.滑雪板与雪地接触面积较大,通过增大受力面积的方法减小压强,故C错误;
D.背包用较宽的背带,通过增大受力面积的方法减小压强,故D错误。
故选B。
37.(2022·温州)如图所示,在河中间固定一个细长圆管,管内有一轻质活塞,活塞下端位于水面,面积为1cm2,质量不计,大气压强为 现将活塞缓慢提高15m,则在该过程中外力对活塞做功为 ( )
A.50J B.100J C.150 J D.200J
【答案】B
【知识点】大气压强的存在;功的计算公式的应用;液体压强计算公式的应用
【解析】【分析】由于大气压强的限制根据P=ρgh的变形式求出活塞上升时,管内、外水位差的最大值,由于河水体积很大且水管的内径很细,故管内水位上升时,管外水位的降低量h外可以忽略不计,得出管内水面(或活塞)相对于河岸的升高量和真空部分的高度。水上升阶段:以活塞为研究对象,它受到向上的力F、向下的大气压力和管内的水向上的压力,根据力的平衡条件得出任意时刻管内、外水位差为h时拉力的表达式,进一步求出力F的平均值,根据W=Fs求出此阶段拉力做的功。水不上升阶段:力F做的功等于活塞克服大气压力做的功,根据F=PS和W=Fs求出此阶段拉力做的功;整个过程中,力F做的功等于两者之和。
【解答】由于大气压强的限制,活塞上升时,管内、外水位差存在一个最大值
所以管内水面相对于河岸的升高量等于管内、外水位差,即
活塞继续上升了
水面不动,活塞与水之间是真空;水上升阶段:设任意时刻向下的大气压力和管内的水向上的压力为、,管内、外水位差为,则有
由于活塞始终平衡,故
即
解得
可见,力跟成正比,在距离上的平均值为
在距离上的功为
水不上升阶段:力做的功等于活塞克服大气压力做的功,故有
所以整个过程中,力做的功为
故答案为:B。
38.(2024·浙江)某兴趣小组设计了一款自带风力发电机的一体式路灯,其模型及纵截面示意图如图所示。任意方向吹来的风经过灯罩的上、下表面时都会产生上升气流,带动风叶转动而发电。
(1)风力发电机的发电原理是____(填字母)。
A.电磁感应
B.电流周围存在磁场
C.通电线圈在磁场中转动
(2)灯罩上方空气流速大,压强 。
(3)若路灯额定功率为100瓦,风力发电机产生1千瓦时的电能,能使该路灯正常工作 小时。
【答案】(1)A
(2)小
(3)10
【知识点】流体压强与流速的关系;电磁感应;电功率计算公式的应用
【解析】【分析】 (1)发电机的工作原理是电磁感应;
(2)流体的压强跟流速有关:流体的流速越大、压强越小;流体的流速越小、压强越大;
(3)根据计算工作时间。
【解答】 (1)电磁感应是指闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线,电路中会产生感应电流,风力发电机原理是电磁感应现象,故选A;
(2) 灯罩上方空气流速大,压强越小;
(3) 风力发电机产生1千瓦时的电能,能使该路灯正常工作 。
39.(2023·杭州)澳洲沙漠里的魔蜥,头部有两个尖锐的刺,能在受到天敌攻击时保护自己,其原理是:刺的尖端 很小,能在防卫时产生很大的压强。魔蜥很多时候靠喝露水获得水分,沙漠空气中的水蒸气会在魔蜥冰冷的体表上 (填写物态变化名称)形成露水,露水通过魔蜥体表的沟槽流进其口中。
【答案】受力面积;液化
【知识点】压强大小比较;增大或减小压强的方法
【解析】【分析】压强大小与压力大小和受力面积大小有关;液化现象指气体变为液体的现象。
【解答】尖端受力面积越小,能在防卫产生很大的压强;在冰冷的表面水蒸气会遇冷发生液化形成露水。
40.(2023·衢州) 2022年10月31日,我国组建完成的“天宫”空间站,是当今世界上第二个在轨实验室。航天员可乘坐飞船往返地球和空间站,开展科学实验。
(1)在空间站生长的水稻,呈现“生长方向杂乱”的现象,其原因是在微重力环境中,它不会像在地球上生长那样表现出 性。
(2)神舟飞船返回舱结构呈钟形,稳定性好。返回舱返回地球时以倾斜的姿态飞行,与大气剧烈摩擦,舱外产生1500℃的高温和烈焰,迎着大气层的一侧更是比背着大气层的一侧产生更多的热量,通过调姿发动机自动调整,使返回舱自转起来。自转有利于返回舱 ,从而避免舱体受损。
(3)返回舱降落时,使用降落伞让返回舱不断减速,这个过程中返回舱受到的阻力 重力(选填“大于”“等于”或“小于”)。
(4)已知返回舱的总质量为8000kg,与水平地面的接触面积为5m2,求此时返回舱对地面的压强。
【答案】(1)向地
(2)受热均匀
(3)大于
(4)
【知识点】力与运动的关系;压强的大小及其计算;土壤的性状与植物的生长
【解析】【分析】(1)植物由于地心引力单方向的作用所引起的向性运动叫向地性;
(2)当返回舱转动时,整个舱体都会与摩擦面接触然后离开,从而使其受热均匀,据此分析解答;
(3)当合力方向与运动方向相同时,物体做加速运动;当合力方向与运动方向相反时,物体做减速运动。
(4)首先根据F=G=mg计算返回舱对地面的压力,再根据计算返回舱对地面的压强。
【解答】(1)在空间站生长的水稻,呈现“生长方向杂乱”的现象,其原因是在微重力环境中,它不会像在地球上生长那样表现出向地性。
(2)通过调姿发动机自动调整,使返回舱自转起来。自转有利于返回舱受热均匀,从而避免舱体受损。
(3)当返回舱减速时,它受到的合力方向与运动方向相反,即G-f<0,则G21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)
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第22讲 压强
考点 常见题型 考点分值
1.概述压强的概念 选择、填空 2~4分
2.直接用压强公式或公式变形进行简单计算 选择(综合型)、填空 2~4分
3.辨认增大和减小压强的方法 选择(综合型)、填空 2~4分
4.感受液体压强的存在 选择(综合型)、填空 2~4分
5.知道液体压强跟液体密度、深度的定性关系 选择(综合型)、填空 2~4分
6.列举验证大气压存在的方法 选择(综合型)、填空 2~4分
7.知道标准大气压的值 选择(综合型)、填空 2~4分
8.知道大气压与人类生活的关系 选择(综合型)、填空 2~4分
9.知道液体压强与流速的定性关系 选择(综合型)、填空 2~4分
10.用流体压强与流速的定性关系解释有关的现象 选择(综合型)、填空 2~4分
一、压力和压强
1.压力
(1)定义:_______作用在物体_______的力;
(2)方向:总是_______物体表面,并指向被压物体;
(3)作用点:受力物体_______ 。
2.压力与重力大小比较
注意:只有在水平面上,且没有其他外力作用时,水平面所受压力的大小等于物体重力的大小,方向与物体所受重力方向相同.
3.压力作用效果的影响因素
(1)当受力面积相同时,压力_______ ,压力的作用效果越明显;
(2)当压力相同时,受力面积_______ ,压力的作用效果越明显。
(3)实际上,压力的作用效果是由__________受到的压力决定的。单位面积受到的压力越大,压力的作用效果越明显。
4.压强
(1)定义:科学上把物体__________受到的_______叫做压强。
(2)意义: _____表示的作用效果。
(3)公式:压强= 。
5.增大或减小压强的方法:增大压力或减小受力面积,可以_____压强;减小压力或增大受力面积,可以_____压强.
6.实验:影响压力作用效果的相关因素
①实验器材(海绵、小凳子、砝码等)
(1)海绵的作用(反映压力的作用效果);
(2)砝码的作用(改变压力的大小)。
②实验装置
转换法(压力的作用效果通过 _____________ 来体现)。
③要点探究(控制变量法)
(1)探究压力作用效果与压力大小的关系(保持受力面积不变,改变压力大小,可选 ______装置进行探究);
(2)探究压力的作用效果与__________的大小关系(控制压力大小不变,改变受力面积大小,可选 ______装置进行探究)。
④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。
⑤交流与分析
(1)选用实验器材时,不选用长木板而选用海绵的原因(长木板的形变量不易用肉眼观察到,海绵的形变量容易用肉眼观察到);
(2)实验中在改变受力面积时一定要控制压力大小不变。
二、液体压强
1.产生原因:(1)液体由于受到重力作用,对容器底部产生压强;
(2)液体具有________,因此液体对容器壁也有压强。
2.特点:(1)液体对容器________和容器________都有压强;
(2)液体内部___________都有压强;
(3)在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都________.
(4)深度越深,压强越 ;
(5)液体内部压强的大小还跟液体的 有关;
(6)在深度相同时,液体的 越大,压强越大.
3.影响因素:
(1)液体内部的压强只与_________和深度有关
(2)跟液体的质量、重力、体积以及容器的形状、底面积均无关
注意:“h”指液体的深度,即液体中某一点到液体自由面的
距离.深度h的大小与容器的粗细、形状和是否倾斜均无关
适用范围:p=ρgh适用于所有液体压强计算,也适用于一些密度均匀的柱形固体的压强计算
压强计
(1)作用:测量液体压强大小的工具,如图1所示。
(2)构造:U形玻璃管、橡皮膜、金属盒、橡胶管等。
(3)使用:当压强计金属盒上的橡皮膜受到压强时,U形玻璃管左右两管内的液面就会出现_______。橡皮膜受到的压强越大,两管内液面的___________就会越大。
实验:探究水内部压强的特点
(一)实验器材(压强计、透明盛液桶、水、刻度尺、盐水等)
(1)压强计使用时:
①检查气密性;
②调整压强计使左右两边玻璃管中液面的高度_______。
(2)刻度尺的作用(测量探头在液体中的深度)。
(二)实验装置
转换法(实验中通过压强计U形管中液面的_______来判断压强的大小)。
(三)要点探究(控制变量法)
(1)探究液体内部压强与方向的关系(让金属盒处于同种液体、相同的 _______,不同的_______进行实验,可得出液体内部同一深度各个方向的压强大小相等);
(2)探究液体内部压强与深度的关系(让金属盒处于同种液体、相同的_______ ,不同的_______ 进行实验,可得出深度越大,液体内部压强越大);
(3)探究液体内部压强与液体密度的关系(让金属盒处于相同深度、相同的方向,不同的_______中进行实验,可得出液体密度越大,液体压强越大)。
(四)实验数据收集与分析
(五)实验结论
一切液体内部都存在着压强。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;液体的压强还跟液体的密度有关,密度越大,压强越大。
三、大气压强
1.大气压强的存在
(1)现象表明:大气会向各个方向对处于其中的物体产生 的作用。
(2)__________实验有力地证明了大气会产生很大的压强。
(3)常考生活实例:覆杯实验、用吸管吸饮料、紧贴在墙面上的吸盘、滴管中的液体不会滴落下来、钢笔吸墨水、吸尘器除尘等都能证明大气压的存在。
2.大气压的大小
(1)测量工具:空盒气压计或_____气压计。
(2)标准大气压:人们通常将___________帕(即760毫米汞柱)称为标准大气压。标准大气压与760毫米高的水银柱产生的压强______ 。其数值相当于在1厘米2的面积上施加约10牛的压力。
3.气压对液体沸点的影响
(1)实验表明:气压的大小会对液体的沸点造成影响。当气压增大时,液体的沸点_____ ;当气压减小时,液体的沸点会______。
(2)压力锅的原理:利用液体的沸点随气压的增大而_______。
四、流体压强和流速
1.流体:气体和液体具有很多相似的性质,人们常常将它们统称为_______。
2.流体压强与流速的关系
事实表明,流体流速越大的位置,压强_______ 。
3.应用
(1)飞机升力:飞机机翼上方的空气流速较____,压强较____ ;下方空气流速较_____,压强较_____。这样机翼上下表面就存在压强差,因而有_______差,于是就产生了升力。
(2)列车站台上的安全线要求列车驶过时,旅客必须站在安全线外,以保证人体与列车有足够的距离。
(3)浴室淋浴时,边上的浴帘总会飘打到人的腿上。
(4)吸尘器的工作原理:吸尘器工作时,会将里面的空气排出,使里面形成一个______区。这样,外界的空气就会在_______的作用下,带着尘垢从吸尘器的地刷进入。在内部经过过滤后,尘垢留在里面,空气再从吸尘器的排气口排出。
知识点1:增大、减小压强的方法
【例题】
1.电动自行车驾驶人应佩戴安全头盔并扣好系带。如图。系带设计得比较宽是为了( )
A.增大压力 B.减小压力 C.增大压强 D.减小压强
◆变式训练
2.如图所示,滑雪运动员穿着有较大底面积的滑雪板,可有效( )
A.增大自身的重力 B.增大对雪地压力
C.减小对雪地压强 D.减小雪地摩擦力
知识点2:液体压强与液体密度、深度的关系
【例题】
3.小科通过微信公众号“胜哥课程”观看了《三类容器装等量的水比较压强》对相关知识有了深刻的理解。如图,甲、乙、丙是三个质量和底面积均相同的容器,若容器中都装入等量的水(水不溢出),三个容器底部受到水的压强( )
A.甲最大 B.乙最大 C.丙最大 D.一样大
◆变式训练
4.U形管内注入适量的水银,然后在左右两管内分别注入水和煤油.两管通过水平细管相连,细管中的阀门将水和煤油隔离,两管中的水银面相平,如图所示.当阀门打开瞬间,细管中的液体会( )
A.向左流动 B.向右流动
C.不动 D.水向右流动,煤油向左流动
知识点3:大气压强
【例题】
5. 在进行如图装置的实验,管内液面可以上升的是 ( )
A.在管口水平吹气 B.将装置从五楼移至一楼
C.用手挤压装置外壁 D.装置从室温移至 40℃处
◆变式训练
6.下列说法中正确的是( )
A.甲图中, 注射器用来注射药物是利用了大气压
B.乙图中, 发现自制气压计的细管内水柱升高, 表明外界大气压减小
C.丙图中,“拔罐” 时, 局部皮肤向罐内突起, 说明了大气压的存在
D.丁图中, 选用不同直径的马德堡半球, 拉开半球时所用的力大小相等
知识点4:流体压强与流速的关系
【例题】
7.为了考查同学们的学习应用能力,“胜哥”设计了四种装置,其中探头、金属杆和滑动变阻器的滑片P相连,可上下移动。现要求:当风吹过探头时,滑动变阻器的滑片P向下移动,且风速增大时电压表的示数增大。下列设计符合要求的是( )
A. B.
C. D.
◆变式训练
8.如图,“胜哥”设计的“研究流体压强与流速的关系”的装置,Y为上端开口的容器,储存液体, 为上端开口的细玻璃管,与矿泉水瓶、细塑料管等连通。M、N分别是 内液体中同一水平线上的两个点。下列判断正确的是 ( )
A.开关关闭时, 内的液面高于 内的液面
B.开关打开时,X1内的液面低于 内的液面
C.开关关闭时,液体在 M点的压强大于液体在 N点的压强
D.开关打开时,液体在 M点的压强大于液体在 N点的压强
知识点5:固体压强的计算
【例题】
9. 把同种材料制成的甲、乙、丙三个实心正方体,放在水平桌面上,甲、乙、丙对桌面的压强分别为p1、p2和p3。把甲、乙、丙按如图所示叠放在水平桌面上,则丙对桌面的压强为 ( )
A. B.
C. D.
◆变式训练
10.如图所示,4块完全相同的正方体方糖,分别按甲、乙两种方式叠放在桌面上,桌面受到的压力分别为F甲、F乙,桌面受到的压强分别为p甲、p乙,则( )
A.F甲>F乙 B.F甲p乙
11.2024年中考体育在四月份进行,有篮球、长跑、跳远等项目,体育考试时对下列各个量的估测中,你认为最接近实际的是
A.考生正常的体温约为22℃
B.正规篮球场的宽度为150m
C.大多女生跑步的速度约为5m/s
D.考生双脚站立时对地面的压强约为12500Pa
12.如图所示,上大下小的圆台形容器内盛有水,当温度升高后,容器内的水面因热彭胀而升高,在不考虑容器热彭胀和水蒸发的情况下,容器底部承受的压强与温度升高前相比将 ( )
A.减小 B.增大 C.不变 D.无法确定
13. 如图所示,下列动物身体结构特点中,为了减小压强来适应环境的是( )
A. B.
C. D.
14.如图是压强计的结构图。压强计是由一侧开口的金属盒、橡皮管和U形管组成,金属盒的开口侧面蒙有橡皮膜,U形管内装有一定量的红墨水。下列分析正确的是( )
A.通过该压强计的刻度值可以直接测出橡皮膜所受的压强大小
B.在“探究液体压强特点”实验过程中,不能更换压强计测量数据
C.其他条件不变,若将U形管内的红墨水换成水银,液面高度差增大
D.实验前用拇指按压橡皮膜,若U形管左右两侧液面相平,则装置不漏气
15.生活中我们会遇到很多与“吸”有关的现象,但它们背后的原理却各有不同。下列“吸”现象的科学原理与大气压有关的是
A. B.
C. D.
16.如图所示的实验中吸盘都保持静止,但所挂钩码已是吸盘所能提起的最大重物。对此,下列说法正确的是( )
A.甲图中大气对吸盘的压力等于钩码的重力
B.乙图中大气对下面吸盘的压力等于钩码的重力的
C.利用甲图的实验可以粗测大气压的值
D.利用乙图的实验可以粗测大气压的值
17.如图甲所示,将一块质地均匀的长木板平放在水平桌面上,用水平向右的推力F缓慢推动长木板,直至图乙所示的位置。在此过程中,下列说法正确的是()
A.压力变小,压强变小 B.压力不变,压强不变
C.受力面积变小,摩擦力变小 D.受力面积变小,摩擦力不变
18.如图,质地均匀的长方体质量为5kg,放在水平桌面上,它与桌子的接触面积为0.01m2,则它对桌面的压强为 Pa:竖直切除该物体右边的阴影部分,剩余部分对桌面的压强会 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。
19.水平升降台上有一个足够深、底面积为 150cm2的柱形容器,容器内装有部分水,现将底面积为100cm2、高为20cm的圆柱体A悬挂在固定的弹簧测力计的下端,使 A的上表面刚好与水面相平,此时容器中的水深30cm,弹簧测力计的示数为10N,如图所示,则圆柱体A的重力为 N。然后使升降台缓慢下降3cm,再次稳定后,水对容器底部的压强为 Pa。(已知弹簧测力计的量程足够,且弹簧受到的拉力每减少1 N,弹簧的长度就缩短1cm)
20.为研究“影响压力作用效果的因素”, “胜哥”在课堂上用质量可忽略的塑料瓶和海绵进行实验:测得瓶底面积为35厘米2,瓶盖面积为7厘米2,并将瓶子装满600毫升水,依次正放和倒放于海绵上(如图),。
(1)正放时水对瓶底的压强为,倒放时水对瓶盖的压强为,则 (选填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)要使瓶子倒放时对海绵的压强与正放时相同,需要从瓶子中倒出 毫升水。
21.小科质量为60kg,做俯卧撑运动过程如图甲、乙所示,身体绷直,双手压在水平器械上。小科的身体可简化如图丙所示的杠杆模型,地面对脚尖的力作用在A点,对手掌的力作用在B点,小科的重心在C点,手、脚与接触面的摩擦均不计。
(1)如图甲,双手伸直呈竖直状态,分别过B、C两点做重垂线,A点到这两条线的距离分别为1.2m、0.8m,则此时双手受到器械竖直向上的作用力为 N;若两只手掌的总面积为200cm2,则双手对水平器械的压强大小为 Pa。
(2)如图乙,小科重心位于最低处,此时与图甲状态相比,身体重心向右下方移动,双手受到器械竖直向上的作用力将 (选填“变大”“不变”或“变小”) 。
22.五一放假小新一家去野生动物园游玩,在路上车胎扎到了钉子,严重漏气需要换上备胎。小新爸爸利用千斤顶轻轻松松地将重达1500kg的汽车抬起,小新很是好奇,能否自己做一个简易的千斤顶呢
【探寻千斤顶原理】
(1)如图1所示用50N 的水平推力去压图钉,手指感觉并不明显,但石灰墙的墙面受到的压强较大,很快就出现了裂缝。请解释墙面受到的压强较大的原因是 。
(2)那么液体是否也有类似的效果呢 小新查阅资料发现,1648年帕斯卡在阳台上仅用几杯水通过细管就能将楼下密闭的木桶压裂(如图2 所示)。从液体压强的角度解释,木桶压裂的原因是 。小新进一步查阅后,发现了液体传压的特点:加在密闭液体上的压强,能够大小不变地被液体向各个方向传递。
(3)【初建千斤顶演示模型】
小新思考后,组装了如图3所示的千斤顶模型,用来实现通过较小力来产生较大力的效果。若在 B 端用500N的力去抬起放置在 A 端1500kg的汽车,则大小活塞的面积之比为 ;
(4)【评价与反思】
按照上述模型制作而成的千斤顶在实际使用中,还有可能存在的不足是 。 (写出一条即可)
23. 同学们在用微小压强计、刻度尺和装有适量水的烧杯研究“液体内部压强特点”时,发现向上提升压强计探头位置时,U形管两侧的液面高度差 (如图甲),针对上述现象,有同学得出“水中某点压强与该点到容器底部的距离L 有关”的结论。小明和小华认为这个结论是错误的,并分别设计了实验进行验证:
(1)小明将压强计探头固定在图乙位置,测量并记录探头到容器底部的距离L 及U形管两侧的液面高度差 然后向烧杯中加水,发现 他认为:本实验中L 大小不变,但压强大小不等,所以压强大小与L 无关。请你评价小明的设计是否合理并说明理由。 。
(2)小华实验步骤为:
①将压强计的探头放入烧杯的水中,测量并记录探头到容器底部的距离 、探头到水面的距离 H及U形管两侧的液面高度差
②向烧杯中倒入适量的水,调整探头所在的位置, 。(请写出后续操作要点)
③分析数据,若 ,则说明水中某点压强跟该点到容器底部的距离L无关。
24.为了研究液体压强与深度的关系,小江利用图甲所示容器,去掉图甲中3个小孔上的橡皮膜,发现并不是最下端的小孔喷水距离最大,难道不是水压越大喷水距离也越大吗 深入思考后,小江提出了自己的猜想,于是利用打孔器、可乐瓶、刻度尺、水、升降台等材料,设计如下实验进行探究:
I.另取一可乐瓶,用打孔器在可乐瓶上打一小孔,用塞子堵住。
Ⅱ.如图乙所示,将加水后的可乐瓶放在升降台上。
Ⅲ.拔出瓶上堵住小孔的塞子让水喷出,一段时间后堵住小孔。
IV.改变升降台的高度,加水至瓶内同一高度,分别重复步骤Ⅲ。
V.移去可乐瓶和升降台,测出相关数据得出初步结论。
序号 小孔离地高度h/cm 水滴落地点与小孔点的水平距离x/cm
1 10 12.3
2 15 15.2
3 20 17.5
①深入思考后,小江提出的猜想是 。
②步骤Ⅳ中“加水至瓶内同一高度”的原因 。
③根据小江的实验得出的结论 。
25.小龙利用实验室里的压强计进行科学实验。
甲 乙
(1)如图甲,小龙保持金属盒方向不变,上下移动金属盒,发现U形管中液面高度差发生变化。该实验说明液体压强与 有关。
(2)如图乙,①、②是两支装有等量水的相同压强计,其右端都用橡皮管与玻璃管侧壁管口相连通。用电吹风从左侧向玻璃管吹风时,发现①、②U形管液面高度差不相同,其原因是 。
26.为了估测本地大气压,某同学用吸盘、玻璃板和以及弹簧测力计设计实验:把吸盘吸在玻璃板上如图(a),测出吸盘的面积为S,用弹簧测力计竖直向上缓慢拉动吸盘。多次实验,记下吸盘刚好脱离玻璃板时的拉力。根据二力平衡可知,此时的拉力与大气对吸盘的压力大小相等。然后利用公式可计算出大气压强。请回答:
(1)吸盘吸附在玻璃板上之前,往往先要对吸盘蘸少许水,原因是 。
(2)如图为吸盘示意图,为得到准确的吸盘面积S,小明应该测量的是 。(选填“吸盘内表面积”或“吸盘横截面积”)
(3)操作时发现弹簧测力计的量程太小,就利用杠杆设计了如图(b)的改进实验。测得吸盘刚好脱离玻璃板时,测力计的拉力为F.由此计算出此地的大气压值为p= 。
(4)通过调查发现此次的测量值比气象部门提供的数据偏大,请分析实验过程并根据所学知识列举一个导致实验结果偏大的原因。
27.科学源于生活又高于生活,日常生活中的许多现象,往往隐含着科学道理。
【生活现象】①一只略有凹陷的乒乓球放进一杯热水中,乒乓球会鼓起来恢复球形;
②压缩一段封闭在注射器内的空气,发现越压缩越费力。
小明对上述现象非常感兴趣,于是想探索其中奥秘。
【提出问题】一定质量的气体压强大小与什么因素有关呢?
【建立猜想】
猜想一:一定质量的气体压强大小可能与温度有关;
猜想二:一定质量的气体压强大小可能与体积有关。
(1)小明作出猜想一是基于生活现象 (填“①”或“②”)。
(2)【获取证据】
小明为了验证猜想二,他找来一个注射器和一个气压传感器,在注射器里密封了30mL空气(不计注射器活塞重力和摩擦,大气压强p=1.0×105Pa),并与传感器密封连接,接上数据采集器,如图所示,然后缓缓推动活塞,记录数据如下:
实验次数 1 2 3 4 5
体积(mL) 30 25 20 15 10
压强(×105Pa) 1 1.2 1.5 2.0 3.0
【得出结论】小明分析表中数据可得出的结论是 。
(3)【交流评价】实验中如果小明快速推动活塞,传感器的读数会 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”),理由是 。
28.小科发现吹气球时所用的力大小是在变的,于是通过查阅资料得知某型号气球弹力产生的压强p与半径R 的关系如图甲所示。为此小科用二只相同的该型号气球A、B按如图乙所示的装置进行探究:
【实验步骤】
①闭合阀门3,打开阀门1、2,向 A气球中充气,使其半径为15cm,闭合阀门2。
②打开阀门3,向B气球中充气,使其半径为10cm,闭合阀门1。
③打开阀门2,观察并记录实验现象。
【实验分析】
(1)根据图甲描述该气球弹力产生的压强与半径的关系: 。
(2)完成步骤①和步骤②后,A、B气球弹力产生的压强大小关系为 pA pB。
(3)推测步骤③中两气球大小如何变化并说明理由: 。
29. 小宁在探究“气体的压强与流速的关系”时,完成了如下两个实验。回答问题:
[实验1]小宁设计了如图甲所示实验,将一个机翼模型穿在一根铁丝上,在铁丝的上、下端各挂一个弹簧秤,并用电风扇对着机翼模型吹风。
(1)实验时,机翼模型上表面的空气流速大于下表面的空气流速,若发现 ,可说明气体的流速越大,压强越小。
(2)[实验2]小宁设计了如图乙所示实验,A、B、C为三节直径不同的管子,三节管连接在一起,分别插入气体压强传感器(测量气体压强的装置)探头,右端与吹风机的尾部相连。当用吹风机抽气时,三节管中气体压强随时间变化的情况如图丙所示,则图线①反映的是 (选填“A”、“B”或“C”)管内气体压强随时间变化的情况。第10s时,①②③三条图线开始出现下移,由此判断,三节管中气体的流速 (选填“增大”或“减小”)。
30.(2023·舟山)物体的结构决定其主要性质与功能,科学研究的重要方法是根据其功能或特性,探索结构,逐步了解规律。下面列举的结构与功能不吻合的是( )
选项 功能 结构
A 植物能吸收足够的水和无机盐 植物根毛区存在大量根毛
B 飞机飞行时能获得向上的升力 飞机的机翼上面凸下面平
C 鸟类飞行时能减小空气阻力 鸟类胸肌发达,骨骼中空
D 氢气能成为一种清洁能源 氢分子由氢原子构成
A.A B.B C.C D.D
31.(2023·湖州)2023年5月28日,中国国产大飞机C919首个商业航班飞行圆满完成。某飞机机翼横截面的大致形状如图所示。下列现象中涉及的原理与机翼获得升力的原理相同的是( )
A.对着漏斗嘴向下吹气,乒乓球不掉下来
B.用吸管吸牛奶,牛奶盒发生形变
C.加热空气后。热气球不断上升
D.覆杯实验中松手后,硬纸片不会掉下
32.(2023·绍兴)2023年3月,”探索一号”科考船完成了首次环大洋洲载人深潜科考任务,搭载的”奋斗者”号多次完成了深度超过万米的下潜。不考虑海水密度与潜水器体积的变化,潜水器在海面下下潜的过程中( )
A.浮力不变,压强变大 B.浮力变大,压强变大
C.浮力变大,压强不变 D.浮力不变,压强不变
33.(2022·湖州)如图为小明同学用老虎钳剪钢丝时的情景,该老虎钳锋利的刀口( )
A.动力臂大于阻力臂;把刀口制得很锋利,是为了增大压力
B.动力臂小于阻力臂;把刀口制得很锋利,是为了增大压力
C.动力臂大于阻力臂;把刀口制得很锋利,是为了增大压强
D.动力臂小于阻力臂;把刀口制得很锋利,是为了增大压强
34.(2022·绍兴)下列关于压强的实验说法不正确的是( )
A.实验甲说明大气压的存在
B.实验乙说明液体的沸点随着气压的增大而升高
C.实验丙说明气体的压强随着流速的增大而增大
D.实验丁说明同种液体中的压强随着深度的增加面增大
35.(2022·浙江)如图所示是甲、乙两种物质的质量和体积的关系图象.若用质量相等的甲、乙两种物质分别制成等高的实心圆柱体A、B,把它们并排竖放在水平地面上,则两圆柱体A、B对水平地面的压强之比为 ( )
A.8:1 B.4:3 C.4:1 D.1:2
36.(2022·宁波)在日常生活生产中,根据需要常常要考虑受力面上的压强大小。下列事例中能增大压强的是( )
A.坦克通过履带与地面接触
B.单钢轮压路机较重的前轮
C.滑雪板与雪地接触面积较大
D.背包用较宽的背带
37.(2022·温州)如图所示,在河中间固定一个细长圆管,管内有一轻质活塞,活塞下端位于水面,面积为1cm2,质量不计,大气压强为 现将活塞缓慢提高15m,则在该过程中外力对活塞做功为 ( )
A.50J B.100J C.150 J D.200J
38.(2024·浙江)某兴趣小组设计了一款自带风力发电机的一体式路灯,其模型及纵截面示意图如图所示。任意方向吹来的风经过灯罩的上、下表面时都会产生上升气流,带动风叶转动而发电。
(1)风力发电机的发电原理是____(填字母)。
A.电磁感应
B.电流周围存在磁场
C.通电线圈在磁场中转动
(2)灯罩上方空气流速大,压强 。
(3)若路灯额定功率为100瓦,风力发电机产生1千瓦时的电能,能使该路灯正常工作 小时。
39.(2023·杭州)澳洲沙漠里的魔蜥,头部有两个尖锐的刺,能在受到天敌攻击时保护自己,其原理是:刺的尖端 很小,能在防卫时产生很大的压强。魔蜥很多时候靠喝露水获得水分,沙漠空气中的水蒸气会在魔蜥冰冷的体表上 (填写物态变化名称)形成露水,露水通过魔蜥体表的沟槽流进其口中。
40.(2023·衢州) 2022年10月31日,我国组建完成的“天宫”空间站,是当今世界上第二个在轨实验室。航天员可乘坐飞船往返地球和空间站,开展科学实验。
(1)在空间站生长的水稻,呈现“生长方向杂乱”的现象,其原因是在微重力环境中,它不会像在地球上生长那样表现出 性。
(2)神舟飞船返回舱结构呈钟形,稳定性好。返回舱返回地球时以倾斜的姿态飞行,与大气剧烈摩擦,舱外产生1500℃的高温和烈焰,迎着大气层的一侧更是比背着大气层的一侧产生更多的热量,通过调姿发动机自动调整,使返回舱自转起来。自转有利于返回舱 ,从而避免舱体受损。
(3)返回舱降落时,使用降落伞让返回舱不断减速,这个过程中返回舱受到的阻力 重力(选填“大于”“等于”或“小于”)。
(4)已知返回舱的总质量为8000kg,与水平地面的接触面积为5m2,求此时返回舱对地面的压强。
第22讲 压强答案
知识梳理
一、压力和压强
1.(1) 垂直 表面 (2) 垂直 (3) 表面 3. (1) 越大 (2) 越小 (3) 单位面积
4.(1) 单位面积 压力 (2) 压力 (3) P=F/s 5. 增大 减小
6. 海绵的凹陷程度 ③(1) 甲、乙 (2) 乙、丙
二、液体压强
1.(2) 流动性 2. (1) 底 侧壁 (2) 向各个方向 (3) 相等 (4) 大 (5) 密度 (6) 密度
3.(1) 液体的密度
4. 高度差 高度差
5.(一)(1)② 相等
(二) 高度差
(三)(1) 深度 方向 (2) 方向 深度 (3) 液体
三、大气压强
1.(1) 力 (2) 马德堡半球实验 2.(1) 水银 (2) 1.01×105 相等
3.(1) 升高 降低 (2) 升高
四、
1. 流体 2. 越小 3.(1) 大 小 小 大 压力 (4)低压 大气压
考点突破
1.D 2.C 3.A 4.A 5.A,C 6.B 7.A 8.B 9.C 10.D
夯实基础
11.D 12.A 13.B 14.B 15.C 16.D 17.D
18.5000;变小
19.30;2900
20.(1)等于 (2)480
21.(1)400;2×104 (2)变大
22.(1)图钉尖端受力面积小,在压力相同时所受到的压强大
(2)液体压强与深度有关,深度越深,压强越大
(3)30:1
(4)不够稳定;不能持续抬物; 不够牢固;操作不方便
23.(1)不合理 没有改变探头到容器底部的距离
(2)测量并记录探头到容器底部的距离 L2,探头到水面的距离 H 以及U 形管两侧液面高度差h2;但
24.小孔喷水距离与小孔的高度有关;控制每次实验时小孔处的水压相同;水压相同时,小孔的高度越大,喷水距离越远
25.(1)深度 (2)流速越大,压强越小
26.(1)便于挤出气泡是吸盘更多的面积粘在玻璃上 (2)吸盘内表面积
(3) (4)由于吸盘本身有重力,导致F偏大,导致实验结果偏大。
27.(1)① (2)一定质量的气体,压强与其体积成反比
(3)偏大;快速推动活塞的过程中,活塞对注射器中的气体做功,内能增大,温度升高,而由前面分析可知一定质量的气体,在体积相同时,温度越高气压越大,由此可知传感器的读数会偏大
28.(1)气球弹力产生的压强随半径的增加先急剧增大后急剧减小,然后缓慢减小 (2)小于
(3)A气球的体积变大,B气球的体积变小,原因是 B气球弹力产生的压强大于 A气球弹力产生的压强
29.(1)弹簧秤甲示数变小,弹簧秤乙示数变大 (2)A;增大
真题再现
30.C 31.A 32.A 33.C 34.C 35.A 36.B 37.B
38.(1)A (2)小 (3)10
39.受力面积;液化
40.(1)向地 (2)受热均匀 (3)大于 (4)
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