容器对桌面的压力等于容器与水的总重力,因此两个容器对桌面的压力相等。容器的底面积S甲>S乙,根据公式P=可知, 容器对桌面的压强:p甲'
答案:C
知识点3:大气压强
例3. 小科看了微信公众号“胜哥课程”中群发的《大气压的存在:覆杯实验》科学视频后,马上动手模仿覆杯实验中,小科认为:“实验中纸片不掉落完全是因为纸片被杯口的水粘住了,而与大气压无关。”下列能帮助小科改变这种想法的实验是---( )
A. 如图甲,换用不同种类的纸片做覆杯实验,纸片都不掉落
B. 如图乙,覆杯实验中将杯口朝不同方向,纸片均不掉落
C. 如图丙,将一张湿纸覆在空杯子的杯口,倒转杯子纸片不掉落
D. 如图丁,在密闭钟罩内做覆杯实验,抽出钟罩内空气的过程中纸片掉落
解析:甲、乙、丙实验能说明外界大气压大于杯子内部水对纸片的压强,纸片不掉下来。但不能反驳小科的观点,故A、B、C错误;空气被抽出前纸片受到向上的大气压,罩内气压大于杯内的水产生的向下的压强,纸片不会掉下,空气被抽出后纸片受到向上的大气压几乎为零,纸片只受到杯子中水的压强,硬纸片在上下压强差的作用下会掉下来,故据图丁所示装置进行实验,随着玻璃罩中的空气被抽出,纸片掉下来可知,实验中纸片不是被水粘住,而是由于大气压作用的结果,故D正确。故选D。
答案:D
◆变式训练
1.看了视频号“胜哥课程”中的科学视频后,小科设计了一个“不用绳子扎口的气球”,如图所示,先将气球放入玻璃瓶中,再将气球口紧套在玻璃瓶口,从抽气口抽气,观察到气球变大后停止抽气,马上用橡皮套封住抽气口,此时气球不用绳子扎,也能保持膨胀状态。假设抽气前后气球内的气压分别是p1、p2,瓶内的气压分别是p3、p4。下列关系正确的是---( )
p1<p2
p1=p2
p3<p4
p3=p4
解析:因为p1和p2都是气球内部气压,而抽气前后气球口并未封闭,所以气球内部气压都等于外界大气压,所以p1=p2,故A错误,B正确;抽气前气球属于松弛状态,所以气球内部气压和瓶内气压相等,即p1=p3,抽气后气球膨胀,所以气球内部气压大于瓶内气压,即p2>p4,因为p1=p2=p3,可得p3>p4,故C、D错误。故选B。
答案:B
知识点4:流体压强与流速的关系
例4. 视频号“胜哥课程”群发了《悬空的乒乓球》科学视频,小科看到后感觉很神奇!如图所示,“胜哥”将乒乓球放置于吹风机出风口的正上方,球会悬在空中。若将乒乓球稍微右移,放手后乒乓球将会---( )
A. 停在右边
B. 回到正上方
C. 往下掉落
D. 往右移动
解析:“胜哥”将乒乓球放置于吹风机出风口的正上方,球会悬在空中,若将乒乓球稍微右移,由于吹风机的作用,乒乓球的左侧空气流速大,压强小,乒乓球的右侧空气流速小,压强大,所以乒乓球在右侧较大的大气压强的作用下被压回原位置。故选B。
答案:B
◆变式训练
1.如图装置可以用来研究液体压强与流速的关系,打开阀门,水流经该装置时,可观察到a、b两管口均有水喷出,且______管口喷出的水柱更高,原因是________________________。
解析:据流体压强和流速的关系可知,流速越大,压强越小,流速越小,压强越大;对于管中,相同时间流过的水量是相同的,因为a管下方的管径小,即水的流速越大,压强越小,液柱低;而b管下方的管径大,水的流速小,压强大,所以液柱高。
答案:b b管下方的管径大,液体流速小,压强大,所以液柱高
知识点5:固体压强的计算
例5.如图所示,密度为ρ、厚度为d、边长为L的均匀正方形薄板静止在水平桌面上,其右端与桌子边缘相平,板与桌面间的光滑程度不变,现用水平向右的力推薄板使其运动,在推薄板的过程中对桌面的压力F、压强p和摩擦力f的变化情况是( )
A. p、F、f 均不变
B. p大小由ρdg增大为ρdg,F不变、f 变大
C. F大小由ρL2dg减小为ρL2dg,p不变,f 变小
D. p大小由ρdg增大为ρdg,F、 f不变
【解析】题图甲中均匀正方形薄板静止在水平桌面上,压力等于重力,图乙中压力仍等于重力,所以压力F不变,但其与桌面的接触面积变为原来的,根据固体压强计算公式p==ρdg可知:压强增大为ρdg,故A、C错误;在推薄板的过程中,板与桌面间的光滑程度不变,压力也不变,所以摩擦力f不变,故B错误,D正确。故选D。
【答案】D
◆变式训练
1. “胜哥”在海涂上“骑泥马”,已知“胜哥”质量为62 kg,“泥马”的质量为10 kg。(不考虑运动过程对“泥马”和人质量的影响)。“胜哥”在运动过程中的某一时刻,一只脚跪在水平“泥马”上,另一只脚悬在空中。“泥马”对海涂压力的受力面积是0.4 m2。求此时“泥马”对海涂的压强。
【解析】G人=m人g=62 kg×10 N/kg=620 N
G马=m马g=10 kg×10 N/kg=100 N
F=G总=G人+G马=620 N+100 N=720 N
p===1800Pa
1.(2025九下·上城模拟)如图,小金一只手握住透明塑料管,用吹风机在管口上方吹风,发现管底的乒乓球沿着塑料管飞出,产生这一现象的原因是( )
A.上管口空气流速小,其压强大于下管口的压强
B.下管口空气流速小,其压强小于上管口的压强
C.上管口空气流速大,其压强小于下管口的压强
D.下管口空气流速大,其压强大于上管口的压强
【答案】C
【知识点】流体压强与流速的关系
【解析】【分析】根据流体压强和流速的关系分析解答:流体流速越大的地方压强越小,流速越小的地方压强越大。
【解答】用吹风机在管口上方吹风时,上管口空气流速增大,导致其压强小于下管口的压强,管底的乒乓球沿着塑料管飞出。
故答案为:C。
2.(2025·定海模拟)科技节,同学们用吹风机和一串气球表演“风火轮”,随着吹风机吹出空气,气球转动并向吹风机上方移动,这是因为吹风机的上方空气( )
A.流速大,压强小 B.流速大,压强大
C.流速小,压强小 D.流速小,压强大
【答案】A
【知识点】流体压强与流速的关系
【解析】【分析】根据流体流速大、压强小进行分析。
【解答】吹风机上方空气流速大、压强小,气球在下方大气压的作用下被压向吹风机上方。
故答案为:A。
3.(2025·浙江模拟)小明在如图所示的玻璃钟罩内壁上吸了一个吸盘,然后用抽气机往外抽气,发现原本吸在内壁上的吸盘会掉下来。吸盘掉落的原因是( )
A.抽气后吸盘对容器壁的吸力变小
B.抽气后吸盘受到的压力变小
C.抽气时吸盘被向外吸
D.吸盘受到的重力变大
【答案】B
【知识点】大气压强的存在
【解析】【分析】ABC.根据描述分析抽气后吸盘发生的变化即可;
D.根据G=mg分析判断。
【解答】ABC. 小明在如图所示的玻璃钟罩内壁上吸了一个吸盘,然后用抽气机往外抽气,发现原本吸在内壁上的吸盘会掉下来,是因为瓶内气压减小,气体对吸盘的压力减小所致,故AC错误,B正确;
D.吸盘的质量不变,根据G=mg可知,吸盘受到的重力大小不变,故D错误。
故选B。
4.(2025·浙江模拟)我国科研团队计划利用月壤砖在月球表面建造基地,2024年11月,“月壤砖”已搭乘天舟八号货运飞船前往中国空间站,到太空中进行暴露实验。“月壤砖”的主要成分是模拟月壤,密度与普通砖块相当,抗压强度却是普通红砖的三倍以上。为了减小单块月壤砖对松软月面的压强,下列方法中可行的是( )
A.将月壤砖竖向分成两半
B.将月壤砖由竖放改为平放
C.选用密度更大的材料制作月壤砖
D.通过高温烧结提高月壤砖硬度
【答案】B
【知识点】增大或减小压强的方法
【解析】【分析】根据可知,可通过减小压力或增大受力面积来减小压强。
【解答】A、将月壤砖竖向分成两半,由可知,压强不变,故A错误;
B、将月壤砖由竖放改为平放,压力不变,受力面积增大,由可知,压强减小,故B正确;
C、选用密度更大的材料制作月壤砖,由可知,质量将增大,则压力增大,可知压强也将增大,故C错误;
D、通过高温烧结提高月壤砖硬度,不能减小压强,故D错误。
故答案为:B。
5.(2025·龙湾模拟)永嘉麦饼是温州著名小吃。制作麦饼时,将一块面团压扁成面饼(如图)。与面团相比,面饼对桌面的( )
A.压力变小 B.压力变大 C.压强变小 D.压强变大
【答案】C
【知识点】压强的变化
【解析】【分析】 比较将面团压扁成面饼的过程中对桌面的压力和受力面积的变化,根据分析解答。
【解答】 从面团到压扁过程中,面饼的质量不变,重力不变,则对桌面的压力不变,但受力面积变大,根据可知,对桌面的压强变小。
故ABD错误,C正确。
故选C。
6.(2025·仙居二模)如图所示的现象中,不能说明大气压存在的是 ( )
A.覆杯实验
B.马德堡半球实验
C.磁铁“吸”起铁钉
D.纸张中间吹气,纸张靠拢
【答案】C
【知识点】大气压强的存在
【解析】【分析】分析各个图片中描述的实验过程,确定其中包含的物理原理即可。
【解答】 A.覆杯实验时,下方的纸片不下落,是因为大气对纸片产生向上的压强,故A不合题意;
B.马德堡半球实验中,两个铜半球很难被拉开,因为大气对铜半球产生气压,故B不合题意;
C.磁铁“吸”起铁钉,是因为磁体的吸引力,与大气压强无关,故C符合题意;
D.纸张中间吹气,纸张靠拢,说明中间空气流速大而气压小,故D不合题意。
故选C。
7.(2025上城·模拟)洪涝灾害后,排涝是恢复生产生活的重要工作。如图为离心式水泵结构图,泵内灌满水后启动叶轮,下列分析正确的是()
A.水被甩出,泵壳内形成低压区
B.水被甩出,泵壳内形成高压区
C.泵壳内形成低压区,叶轮将水抽上来
D.泵壳内形成高压区,大气压将水压上来
【答案】A
【知识点】大气压强的存在
【解析】【分析】根据图片分析离心式水泵的工作过程,结合大气压强的原理分析判断即可。
【解答】如图所示,离心式水泵起动前,要向泵壳内装满水,在动力带动下,叶轮高速旋转时,泵壳里水会被旋转的叶轮甩到出水管里。水被甩出时。转轴附近就形成了一个 低压区,外面的水就在大气压的作用下,推开底阀通过进水管进入泵壳。
故A正确,而B、C、D错误。
故选A。
8.(2025·普陀模拟)每天上学都要背书包,书包的肩带设计得很宽大,这样设计的目的是()
A.减小压力 B.增大压力 C.减小压强 D.增大压强
【答案】C
【知识点】增大或减小压强的方法
【解析】【分析】减小压强的方式:减小压力或增大受力面积。
【解答】由可知,在压力一定时,增大受力面积能减小压强,所以肩带设计宽大是为了减小压强。
故答案为:C。
9.(2025·龙港模拟)潜水员在水下高压环境中停留一段时间后,若外界压强快速减小,则会引起“潜水减压病”危及生命。如图所示潜水员的潜水路线中容易引起“潜水减压病”的是( )
A.从a到b B.从b到c C.从c到d D.从d到a
【答案】B
【知识点】液体的压强;影响液体压强大小的因素
【解析】【分析】利用液体压强计算公式结合图像进行分析。
【解答】从b到c,深度减小,液体密度一定时,由可知,液体压强减小,可能会引起“潜水减压病”。
故答案为:B。
10.(2025·椒江模拟) 为了研究液体内部压强的特点,小科进行了如图所示的实验,下列操作中会使U 形玻璃管左、右两管内液面高度差增大的是()
A.转动金属盒使橡皮膜朝前 B.向上移动金属盒
C.转动金属盒使橡皮膜朝后 D.向下移动金属盒
【答案】D
【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】根据可知,液体压强与液体密度和深度有关,密度一定时,深度越深,压强越大。
【解答】U形玻璃管左、右两管内液面高度差增大,说明橡皮膜受到的液体压强增大。
AC、同一液体同一深度,各个方向的压强相等,所以转动金属盒使橡皮膜朝前或朝后,U形玻璃管左、右两管内液面高度差不变,故AC错误;
B、向上移动金属盒,深度减小,液体压强减小,U形玻璃管左、右两管内液面高度差变小,故B错误;
D、向下移动金属盒,深度增大,液体压强增大,U形玻璃管左、右两管内液面高度差变大,故D正确。
故答案为:D。
11.(2025·金华模拟)如图是鱼缸中电动增氧泵的原理图。将增氧泵浸没在水中,打开电动机后电动机驱动叶轮转动,缸底的水从进水口被吸入后,经叶轮加速,水流快速流过喷水管。空气通过进气管进入水中,最终携带氧气的水流从喷水管流出。
(1)电动机工作时带动叶轮转动,使水高速喷出,将电能转化为水的 。
(2)在叶轮推动下,喷水管中的水高速流过,此时进气管下部的气压 (填变大、变小或不变)。
(3)下列是小金总结的缸底的水被吸入泵内的原因,请对其过程排序 。
①外界大气压把水压入进水口
②外界大气压强大于泵壳内压强
③叶轮转动把泵壳内的水甩出,在泵壳内形成了低压区
【答案】(1)机械能(动能)
(2)变小
(3)③②①
【知识点】流体压强与流速的关系;大气压的综合应用;能量的相互转化和转移
【解析】【分析】(1)物体由于运动而具有的能量称为动能,物体由于被举高而具有的能量称为重力势能,机械能包括势能和动能。
(2)根据流体流速大、压强小进行分析判断。
(3)气压会将物体从压强大的一侧压向压强小的一侧。
【解答】(1)水高速喷出,获得了机械能,可知是将电能转化为机械能。
(2)流体流速大、压强小,可知在叶轮推动下,喷水管中的水高速流过,此时进气管下部的气压变小。
(3)顺序:叶轮转动把泵壳内的水甩出,在泵壳内形成了低压区,导致外界大气压强大于泵壳内压强,在外界大气压的作用下,水被压入进水口。
故答案为:③②①。
12.(2025·浙江模拟)某校健身房自主研制了一款新型健身器材,如图所示,同学们通过绳子可以拉动挡板并带动液压油向上运动(拉动过程中,忽略液压油的损失)。某同学拉动绳子,使挡板匀速向上运动。
(1)图中定滑轮的作用是 。
(2)该同学的拉力 (填“大于”“小于”或“等于”)挡板的重力。
(3)挡板从 B到A 的过程中,该同学的拉力如何变化 。
【答案】(1)改变力的方向
(2)大于
(3)逐渐变大
【知识点】二力平衡的条件及其应用;压强的大小及其计算;定滑轮及其工作特点;液体压强计算公式的应用
【解析】【分析】(1)定滑轮不省力不费力,只能改变力的方向;动滑轮能省力,但是不能改变力的方向;
(2)以挡板为受力对象,根据平衡力的知识分析解答;
(3)根据p=ρ液gh分析挡板受到压强的变化,根据F=pS分析挡板受到压力的变化,进而判断拉力变化。
【解答】(1)图中定滑轮的作用是改变力的方向;
(2)根据题意可知,当挡板匀速上升时,向上绳子的拉力等于挡板的重力与液体对挡板的压力之和,那么该同学的拉力大于挡板的重力。
(3) 挡板从 B到A 的过程中, 油面的高度不断增大,根据p=ρ液gh可知,挡板受到液体的压强越来越大。根据F=pS可知,挡板受到液体的压力越来越大。根据F=F液+G可知,该同学的拉力逐渐变大。
13.(2025·浙江模拟)如图甲所示,用两只金属盆可模拟马德堡半球实验。实验过程中,先将两只金属盆用凡士林粘合,然后抽气,再向两边拉,如图乙为单只盆的示意图,已知大气压作用于每只金属盆的有效面积S 均为0.03m2。请回答:
(1)马德堡半球实验证明了 的存在,并且十分强大。
(2)实验时测得大气压强p0为1×105Pa,理论上每只金属盆所受外界大气压力F的大小均为 N。
(3)经测定,最后拉开金属盆时两边用的力均小于 F,其原因可能是 。
【答案】(1)大气压(强)
(2)3000
(3)金属盆内未抽成真空
【知识点】大气压强的存在;大气压强的测量方法
【解析】【分析】(1)马德堡半球实验证实了大气压的存在;
(2)根据压强公式计算出每只金属盆所受外界大气压力F的大小;
(3)若金属盆内未抽成真空,盆内依然有空气,盆会受盆内气压的影响。
【解答】(1)历史上著名的马德堡半球实验证明了大气压的存在;
(2)每只金属盆所受外界大气压力F的大小:F=P0S=1×105Pa×0.03m2=3000N;
(3)若金属盆内未抽成真空,盆内依然有空气,盆内气压对盆有压力,最后拉开金属盆时两边用的力均小于F。
故答案为:(1)大气压;(2)3000;(3)金属盆内未抽成真空。
14.(2025·浙江模拟)小柯利用家中的乒乓球完成许多科学实验,请用相关知识解决下列问题。
(1)小柯把两个乒乓球放在两个水平放置的筷子上 (如图 1),用吸管对着中间使劲吹气,发现乒乓球向中间靠拢。因为两个乒乓球中间的气体流速大,气体压强 ,形成了气压差。
(2)乒乓球由于重力作用而掉落,在地面上的运动轨迹如图2所示。球到达反弹的最高点B点时,若一切外力消失,则球将 (选填“静止”或“匀速直线运动”)。
(3)为比较图2中A、B、C三处乒乓球的机械能大小,该同学换用表面涂黑的排球进行模拟,来比较M和N点的弹力大小。结合科学知识推测 点的地面上留下的黑色圆斑更大。
【答案】(1)越小
(2)匀速直线运动
(3)M
【知识点】惯性;流体压强与流速的关系
【解析】【分析】气压大小与气体流速有关。气流速度越大,气压越小。
【解答】(1)根据流体压强与流速的关系,流速大的地方压强小 。两个乒乓球中间气体流速大,压强小 ,外侧压强大,形成气压差使球靠拢。
(2)球到达反弹最高点B时,竖直方向速度为0 ,但水平方向有速度。根据牛顿第一定律,一切外力消失时,物体将保持原来运动状态,所以球将匀速直线运动 。
(3)机械能包括动能和势能,乒乓球在运动中机械能因摩擦等有损耗,A 处机械能大于B 、C 处(C 处又小于B 处 ,整体A>B>C )。换排球模拟,M点对应A 处,机械能大,下落时转化的弹性势能大,形变程度大,黑色圆斑更大,所以M 点圆斑更大 。
15.(2025·浙江模拟)为了探究“气体压强与流速的关系”,某同学设计了如图甲所示的实验装置。其中两端开口的U形管中有适量的水,U形管的左端通过橡皮管与玻璃管侧壁管口相连通。
(1)该同学用电吹风机从左侧管口吹风,则U形管 (填“左”或“右”)侧液面将升高。说明气体的流速越大,压强越 。
(2)灰鹅在飞行途中突遇强风,会将身体翻转180°,用脚朝上但头保持不变的怪异姿势进行飞行,如图乙所示,其目的是迅速 (填“升高”或“降低”)飞行高度,躲避危险。
【答案】(1)左;小
(2)降低
【知识点】流体压强与流速的关系
【解析】【分析】 流体压强与流速的关系:流速越大的位置,压强越小。
【解答】(1) 小科用电吹风机从左侧管口吹风,使得U形管左端气体流速变快,压强减小,则U形管左侧液面将升高;
(2)灰鹅在飞行途中突遇强风,会将身体翻转180°,脚朝上但头保持不变的怪异姿势进行飞行,如图乙所示,使得上方空气流速小于下方,则上方的压强大于下方的压强,使灰鹅降低飞行高度。
16.(2025·杭州模拟)目前我国生活垃圾中厨余垃圾和塑料垃圾占比很大,亟待对其进行“减量化、无害化、资源化”处理。如图是利用微生物处理厨余垃圾的模式图。请回答:
(1)乳酸杆菌通过发酵作用将葡萄糖转化为乳酸。请写出该反应的文字表达式 。
(2)厨余垃圾中的淀粉可被淀粉乳酸杆菌分解为乳酸,乳酸可用于生产可降解塑料。如表为A、B、C三种不同的淀粉乳酸杆菌对淀粉(原有淀粉浓度为8克/升)的分解测定结果:根据表可得,菌株 (选填“A”“B”或“C”)分解淀粉的能力最强。
菌种 成分浓度 无菌株 菌株A 菌株B 菌株C
淀粉浓度/(克/升) 8 4 2 5
乳酸浓度/(克/升) 0 4 6 3
(3)淀粉乳酸杆菌是乳酸菌的一种。下列食品中,利用乳酸菌发酵制作的是____
A.酸奶 B.面包 C.泡菜 D.酱油
(4)某小区垃圾清运车满载压实垃圾后总质量为5吨,车轮与地面接触的总面积为0.2平方米。当车辆停放在水平地面时,求它对地面的压强是多少
【答案】(1)
(2)B
(3)A;C
(4)
【知识点】细菌与人的关系;压力及重力与压力的区别;压强的大小及其计算
【解析】【分析】(1)根据乳酸菌在无氧条件下发酵。
(2)分解淀粉能力越强,得到的乳酸浓度越大。
(3)制酸奶和泡菜要用到乳酸菌。
(4)水平面上,压力等于重力,结合压强公式计算压强。
【解答】(1)乳酸菌属于厌氧菌,可知发酵过程中不需要氧气,文中表达式为:。
(2)由表中数据可知,经过相同的时间,菌株B中产生的乳酸浓度最大,可知B分解淀粉的能力最强。
(3) 制酸奶和泡菜要用到乳酸菌;面包要用酵母菌;制酱油要用到曲霉。
故答案为:AC。
17.(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。
18.(2022·台州)为了说明骑电动车要戴安全头盔的道理,某同学做了一个模拟实验:将两个相似的鸡蛋甲、乙分别放在纸筒上,鸡蛋甲上方放一个轻质瓶盖,拿一根筷子用大小相同的力分别敲击,如图所示。结果鸡蛋甲完好无损,鸡蛋乙立即破碎。下列有关叙述错误的是( )
A.放上瓶盖后可以增大受力面积
B.敲击时鸡蛋上部受到的压强甲比乙大
C.鸡蛋乙被敲碎说明力能改变物体的形状
D.要提高实验的可靠性还需多次实验
【答案】B
【知识点】力的作用效果;增大或减小压强的方法
【解析】【分析】(1)将瓶盖的面积与鸡蛋上面的面积比较即可;
(2)减小压强的方法:①增大受力面积;②减小压力;
(3)力的作用效果:①改变物体的形状;②改变物体的运动状态;
(4)根据科学探究的要求判断。
【解答】A.放上瓶盖后可以增大受力面积,故A正确不合题意;
B.敲击时,鸡蛋受到的压力相等,甲的受力面积大于乙,则鸡蛋上部受到的压强甲比乙小,故B错误符合题意;
C.鸡蛋乙被敲碎说明力能改变物体的形状,故C正确不合题意;
D.要提高实验的可靠性还需多次实验,故D正确不合题意。
故选B。
19.(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.
20.(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。
21.(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。
22.(2022·丽水)为研究“影响压力作用效果的因素”,小科在家中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,并将瓶子装满600毫升水,依次正放和倒放于海绵上(如图)。
(1)本实验可初步得出:压力的作用效果与 有关;
(2)正放时水对瓶底的压强为p1,倒放时水对瓶盖的压强为p2。则p1 p2(填“大于”、“小于”或“等于”);
(3)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)受力面积
(2)等于
(3)480
【知识点】压强的大小及其计算;压力的作用效果;液体压强计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据图片确定哪个因素不同即可;
(2)根据液体压强公式p=ρ水gh比较水对瓶底和瓶盖的压强;
(3)根据压强相等,结合压强公式列出方程计算即可。
【解答】(1)根据图片可知,瓶子的重力相等,即对海绵的压力相等,瓶盖和瓶底的面积不同,即受力面积不同,因此本实验可得出:压力的作用效果与受力面积有关。
(2)根据图片可知,瓶子正放和倒放时水的深度h相等,根据液体压强公式p=ρ水gh可知,水对瓶底的压强和瓶盖的压强相等,即p1=p2。
(3)因为瓶子正放和倒放时的压强相等,
因此p1=p2;
;
;
;
;
;
;
解得:V倒=480mL。
23.(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。
24.(2023·丽水)2023年3月11日,"奋斗者”号载人潜水器圆满完成了国际首次环大洋洲载人深潜科考任务。“奋斗者”号外壳坚硬,下潜过程中体积保持不变,依靠调整配备的压载铁来实现下潜和上浮。
(1)潜水器浸没后在下潜的过程中所受的液体压强逐渐 ;
(2)潜水器悬浮在海水中时,所受的浮力 重力(填“大于”,“小于”或“等于”)。
【答案】(1)增大
(2)等于
【知识点】液体的压强;影响液体压强大小的因素;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】本题考查影响液体压强大小的因素(液体深度,密度),以及物体浮沉条件的相关应用。
【解答】(1)下潜过程中,其所处深度变大,故液体压强逐渐增大;
(2)由平衡力的相关知识可知,悬浮时处于静止状态,故其浮力等于重力;
故答案为:(1)增大;(2)等于
25.(2023·金华)”深海勇士号”是中国第二台深海载人潜水器。2023年5月20日,国家文物局利用该潜水器在沉船附近完成水下永久测绘基点布放,并进行了初步搜索调查和影像记录,开启了中国深海考古新篇章。回答下列问题:
(1)下潜过程中,”深海勇士号”潜水器受到海水的压强将 (选填”变大”“变小”或”不变”);
(2)若”深海勇士号”潜水器悬停在水下4000米处考察,此时潜水器总质量为a千克,则它受到的浮力为 牛。
【答案】(1)变大
(2)ag或10a
【知识点】物体的浮沉条件及其应用;液体压强计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据液体压强公式p=ρ液gh分析潜水器受到海水压强的变化;
(2)根据浮沉条件计算潜水器受到的浮力。
【解答】(1)下潜过程中,”深海勇士号”潜水器所在水的深度逐渐增大,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,它受到海水的压强变大。
(2)潜水器悬浮在水中时,它受到的浮力等于重力,即F浮=G=mg=ag(或10a)。
26.(2023·衢州)小科用如图装置探究液体内部压强规律。
(1)图中金属盒的橡皮膜在水中的深度为 cm。
(2)在探究液体压强与液体密度关系时,为确保实验现象更明显,应选用水和____(填字母)进行对比实验。
A.密度为1.06g/cm3的盐水
B.密度为1.53g/cm3的硝酸钾和氯化钠混合溶液
【答案】(1)12
(2)B
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【分析】(1)深度是从液面到参考点的垂直距离;
(2)根据液体压强公式p=ρ液gh分析判断。
【解答】(1)根据图片可知,金属盒所在的深度为:h=22cm-10cm=12cm;
(2)根据液体压强公式p=ρ液gh可知,当深度相同时,液体的密度差越大,则探头受到的压强差越大,因此U形管两侧液面的高度差越大,实验现象越明显,故选B。
27.(2023·绍兴)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0.5厘米2,整个截面都和食指充分接触,当食指用0.5牛的力压铅笔时,食指受到的压强约为 帕。
【答案】(1)乙;压力相同
(2)10000
【知识点】压强的大小及其计算;压力的作用效果
【解析】【分析】(1)根据控制变量法的要求分析解答;
(2)根据公式计算食指受到的压强。
【解答】(1)探究压力作用效果与受力面积的关系时,需要控制压力相等,只改变受力面积。在乙图中,下面拇指受到的压力等于上面食指的压力和铅笔的重力之和,大于上面手指受到的压力,因此:我认为乙的方式不合理,因为没有控制压力相同。
(2)食指受到的压强约为:。
28.(2023·金华)研究小组利用压强计探究液体内部压强与液体密度的关系。
[实验器材]压强计、橡皮胰两端开口的玻璃管.玻璃杯、圆柱形容器等。
[实验过程]小金用手指按压橡皮膜,如图1所示,无论轻压还是重压,发现U形管两边液柱的高度几乎不变化。
(1)出现这种情况的原因可能是 ;
(2)解决上述问题后,小金按下列步骤进行实验:
①将金属盒放入水中深度10厘米处观察并记录;
②将金属盒放入酒精中深度10厘米处观察并记录;
③比较两次实验U形管左右两边液面高度差;
④换用密度不同的液体,重复上述实验。
该实验通过U形管左右两边液面高度差来判断液体内部压强的大小,这种科学方法是 ;
[实验结论]液体的压强与液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大压强越大。
(3)[迁移应用]小金将一支两端开口的玻璃管进行改装,用橡皮膜将其下端封住,往玻璃管内倒入一定量的酒精,观察到橡皮膜向下凸起,然后将玻璃管置于一空玻璃杯内,如图2所示(固定仪器省略),再沿着玻璃杯内壁缓慢注水。
当玻璃管内外液面相平时,橡皮膜的形变情况为 (选填”向下凸起”“向上凸起”或”相平”);
(4)[拓展提升]图3是两个完全相同的圆柱形容器,分别装有甲、乙两种不同的液体,在距离容器底同一高度处分别有M、N两点。
若PM=PN,则两容器底部受到的液体压强大小关系是P甲 P乙(选填”>““=“或”<“)。
【答案】(1)装置漏气
(2)转换法
(3)向上凸起
(4)>
【知识点】探究液体压强的特点实验;液体压强计算公式的应用
【解析】【分析】(1)如果压强计的密封性不好,那么橡皮膜上受到压强后,里面的气体会向外溢出,导致U形管内气压几乎不变,因此两侧液面的高度几乎不变。
(2)物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法。
(3)根据液体压强公式p=ρ液gh比较橡皮膜受到水和酒精的压强大小,而橡皮膜总是向压强小的一侧凸起。
(4)首先根据液体压强公式p=ρ液gh比较两种液体密度大小,再根据这个公式比较液体对容器底部压强的大小。
【解答】(1)小金用手指按压橡皮膜,如图1所示,无论轻压还是重压,发现U形管两边液柱的高度几乎不变化,这说明橡皮管内气压几乎不变,那么可能原因为:这个装置漏气。
(2)该实验通过U形管左右两边液面高度差来判断液体内部压强的大小,这种科学方法是转换法;
(3)酒精的密度小于水的密度, 当玻璃管内外液面相平时, 根据液体压强公式p=ρ液gh可知,则酒精对橡皮膜向下的压强小于外面水对它向上的压强,则橡皮膜向上凸起。
(4)根据图片可知,深度hM
甲对容器底部的压强:p甲=ρ甲gh甲=ρ甲g(hM+h)=ρ甲ghM+ρ甲gh=pM+ρ甲gh;
乙对容器底部的压强:p乙=ρ乙gh乙=ρ乙g(hN+h)=ρ乙 ghN+ρ乙gh=pN+ρ乙gh;
比较可知,p甲>p乙。
29.(2023·湖州)学习小组利用压强计探究“影响液体压强大小的因素”,进行如下实验。
(1)图1是U形管压强计,为了使实验现象更加明显,金属盒上的橡皮膜选用的是 (选填“易形变”或“不易形变")的。
(2)如图2,将压强计金属盒上的橡皮膜朝上,逐渐浸入至水中某一深度,压强计,上反映的是橡皮膜 (选填“上方”、“下方”或“各个方向”)水产生的压强。压强大小用U形管左右液面高度差来反映,此处采用的科学方法是 。保持橡皮膜朝向不变,继续向下浸入,发现U形管左右液面高度差变大,说明液体内部压强随深度的增加而增大。
(3)学习小组选择图3和图4进行实验,是想探究液体压强与液体 的关系。小组其他成员指出探究还不完整,继续探究……
【答案】(1)易形变
(2)上方;转换法
(3)密度
【知识点】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】影响液体压强大小的因素:液体的密度以及深度
转换法主要是指在保证效果相同的前提下,将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象
【解答】(1) U形管压强计的原理:当金属盒上的橡皮膜与液体接触时,在水压的作用下,橡皮膜发生形变,向内凹,使得金属盒与U型管内液体之间的气体压强变大,将U型管左侧液面往下压,从而形成液面的高度差;水的压强越大,橡皮膜的形变程度越大,U型管液面的高度差越大,故橡皮膜应选用易形变的。
(2)将压强计金属盒上的橡皮膜朝上,压强计上反应的是橡皮膜上方水产生的压强;压强大小用U形管左右液面高度差来反映,是将压强的大小转换成了U型管液面的高度差,故采用的是转换法
(3)图3和图4中的液体种类不同,改变了液体的密度,因此探究的是液体压强与液体密度的关系
故答案为:(1)易形变 (2)上方 转换法 (3)密度
30.(2023·宁波)学习了项目化课程后,小宁自制一支能测液体密度的仪器。如图甲所示,取一根两端开口、粗细厚薄均匀的匀质塑料管MN,N端用合金块封口,再通过计算在塑料管外壁标上刻度线和刻度值,仪器就完成制作。如图乙所示,当仪器竖直漂浮在待测液体中时,液面所对应的刻度值就是待测液体的密度大小。已知塑料管长l1为30cm,质量m1为3g,塑料管横截面的外圆面积S为1.2cm2;合金块高l2为2cm,质量m2为18g。请计算:
(1)该仪器的重力。
(2)该仪器竖直漂浮在水中,受到的浮力大小及浸入水中的深度。
(3)该仪器竖直漂浮在水中,水对该仪器底部的压强大小。
(4)为了找出该仪器的重心,小宁用细线将它悬挂起来,使其水平平衡,如图丙所示,重心O点离N端的距离d为 cm
(5)物体浮力作用点位于物体浸入液体部分的几何中心。该仪器的浮力作用点位于重心及以下时,将会在液体中倾倒,难以测量。从理论上分析,该仪器竖直漂浮在某种液体中时,如果浮力作用点恰好与该仪器重心重合,则该液体的密度为g/cm3(计算结果精确到0.1g/cm3)
【答案】(1)解:m总=m1+m2=3g+18g=21g=0.021kg
G总=m总g=0.021kg×10N/kg=0.21N。
答:该仪器的重力为0.21N
(2)解:该仪器正常工作时处于漂浮状态
F=G=0.21N
由F浮=ρ液gV排得
答:该仪器漂浮在水中的浮力为0.21N,浸入水中的深度为0.175m。
(3)解:
答:该仪器漂浮在水中时水对该仪器底部的压强为1750Pa。
(4)3
(5)根据上面的分析可知,整个装置的中心在3cm处,
而物体浮力作用点位于物体浸入液体部分的几何中心,
即该仪器浸入水中的深度为:h浸入=3cm×2=6cm;
根据漂浮条件得到:F浮力=G总;
ρ液gV排=G总;
ρ液×10N/kg×(1.2×10-4m2×0.06m)=0.21N;
解得:ρ液=2.9×103kg/m3=2.9g/cm3。
【知识点】重力的大小;压强的大小及其计算;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)该仪器的重力等于塑料管的重力与合金块的重力之和,首先根据 m总=m1+m2 计算二者的总质量,再根据 G总=m总g 计算二者的总重力。
(2)根据漂浮条件F浮=G计算该仪器受到的浮力,再根据阿基米德原理的变形式 计算它排开水的体积,最后根据 计算该仪器浸入水中的深度。
(3)首先根据浮力产生的原因F浮=F向上-F向下计算下表面受到的压力,再根据 计算该仪器底部受到的压强。
(4)将塑料管的重力看作动力,作用在一半长度处;将金属块的重力看作阻力,阻力臂为金属块的重心到O点的距离,最后根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列式计算。
(5)根据该仪器的重心位置确定浸入水中的深度,再根据浮沉条件,结合阿基米德原理F浮=ρ液gV排列式计算即可。
【解答】(4)根据丙图可知,将塑料管的重力看作动力,作用在总长度的处,
则动力臂L1=;
将金属块的重力看作阻力,作用在金属块的中心处,则阻力臂L2=d-;
根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到:3g×g×(0.15m-d)=18g×g×(d-001m);
解得:d=0.03m=3cm。
31.(2023·金华)我国设计生产的无人机世界领先,具有高效、轻巧、功率大等特点,广泛应用于工业、农业、军事等领域。如图为某型号农用无人机,主要用于播种、施肥,打药等,铭牌上的部分参数如下表所示。
整机型号 N420
最大起飞质量 56kg
药箱额定容量 30L
作业速度 1~12m/s
完成下列问题:
(1)这款无人机以5m/s的作业速度共水平飞行3.6km,需要多少小时?
(2)这款无人机以最大起飞质量停放在水平地面,对地面的压强约7000Pa,无人机与地面的总接触面积约为多少平方米?
(3)若这款无人机以最大起飞质量、1.2m/s速度竖直向上匀速飞行,不计空气阻力,则按此要求计算无人机的功率至少是多少瓦?
【答案】(1)v= 5m/s=18km/h
t= =0.2h
(2)F =G =mg =56kg×10N/kg= 560N
S= =0.08m2
(3)∵匀速
∴F=G= 560N
P= = Fv= 560N×1.2m/s= 672W
【知识点】速度公式及其应用;压强的大小及其计算;功率计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据公式计算无人机需要的时间;
(2)首先根据F=G=mg计算无人机对地面的压力,再根据计算无人机对地面的压强;
(3)当无人机匀速上升时,首先根据二力平衡的知识F=G计算无人机的升力,再根据P=Fv计算无人机的功率。
32.(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G
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