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第九章 压强 单元精选真题测评卷
一、单选题
1.下列数据中最不符合生活实际的是( )
A.中学生站立时对地面的压强约为104Pa
B.一个普通鸡蛋的质量约为0.5kg
C.夏天正午水泥面的温度有时会超过50℃
D.中学生正常步行的速度大约为1m/s
2.如图所示,水平桌面上有一长为,质量分布均匀的木板,右端与桌边相齐,在水平力的作用下,沿直线向右匀速运动但没有离开桌边,在此过程中,下列说法正确的是( )
A.对桌面的压强变小,压力不变
B.对桌面的压强不变,压力不变
C.对桌面的压强变大,摩擦力不变
D.对桌面的压强变大,摩擦力变小
3.“共享单车”不仅给市民出行带来方便,而且低碳环保。下面有关“共享单车”结构及使用的说法中正确的是( )
A.座垫宽大能减小对人体的压强
B.“共享单车”转弯时受到平衡力的作用
C.把手上的花纹是为了减小接触面积,从而增大摩擦力
D.“共享单车”下坡时速度越来越大,惯性也越来越大
4.一个密封的圆台状容器内装一定质量的水,放在水平桌面上,如图所示。现把它倒置过来,则( )
A.容器对桌面的压强不变 B.容器对桌面的压力增大
C.水对容器底的压力不变 D.水对容器底的压强增大
5.某同学用图所示的装置探究液体内部压强的特点: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;容器中加入液体后,橡皮膜两侧压强不同时,其形状会发生改变。图中符合实验事实的是(已知盐水密度大于水的密度)( )
A. B. C. D.
6.图示,一个薄壁容器静止在水平桌面上,里面装有水,水面上漂浮一小球,小球静止。已知此时水的深度为10cm,容器的底面积为20cm2,小球的重力为1N,水的重力为3N,容器的重力为2N,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A.水对容器底部的压力是4N
B.水对容器底部的压强是1500Pa
C.容器对水平桌面的压力是5N
D.容器对水平桌面的压强是3000Pa
7.2020年 11月 10日,中国奋斗者号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度 10909 米。从下潜蛟龙号到深海勇士再到奋斗者号,我国不断刷新载人潜水器下潜深度的世界纪录,每次下潜深度的增加,都需要更加耐压的载人球舱,针对这一现象,同学们经过讨论形成了下面四个问题,你认为最有探究价值且易于探究的科学问题是( )
A.为什么在不同深度要不同的耐压载人球舱?
B.海水的压强与海水的深度有什么关系?
C.液体的压强与液体的深度是否有关?
D.液体的压强与液体的深度有什么关系?
8.将8个完全相同的正方形物体分两部分叠放在水平地面上,如图甲、乙所示,它们对地面的压强之比p甲:p乙等于( )
A.5:3 B.5:2 C.10:9 D.3:2
9.如图 7.18 所示, 置于水平桌面上的一个密闭的圆锥形容器内装满了重力为 的某种液体。已知圆锥形容器的容积公式为 , 其中 , 分别为容器的底面半径和高, 则容器内的液体对容器侧面的压力大小为 。
A. B. C. D.0
10.如图所示,有三个实心圆柱体甲、乙、丙,放在水平地面上,其中甲乙高度相同,乙丙底面积相同,三者对地面的压强相等,下列判断正确的是( )
A.ρ甲=ρ乙=ρ丙 B.ρ甲=ρ乙<ρ丙
C.m甲二、填空题
11.如图所示,用牛的水平力把重为牛的正方体物块紧压在竖直墙壁上,则它对墙壁的压力为 牛,若此正方体的底面积为米,则它对墙壁的压强为 帕。若用同样的力,把体积更大的正方体紧压在竖直墙面上,则正方体物块受到的合力将 选填“变大”、“不变”或“变小”。
12.装满液体的轻质密闭圆台形容器如图放置在水平地面上。若将该容器倒置放置,则容器对水平地面的压强将 ,液体对容器底的压强将 ,液体对容器底部的压力将 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
13.如图所示,一块长为L,质量分布均匀的木板A放在水平桌面上,木板A的右端与桌边相齐。在木板的右端施一水平力F使木板A右端缓慢地离开桌边,在木板A移动过程中,木板A对桌面的压力 ,压强 。(选填“变大”“变小”或“不变”)
14.停在水平地面的汽车质量为2 400 kg,汽车所受重力为 N.轮胎与地面接触面积共为0.12 m2,汽车对地面压强为 Pa.(g取10 N/kg)
15.如图所示,底面积和质量均相同的甲、乙两容器中装有质量和深度均相同的不同液体,则甲、乙两容器中液体对容器底部的压强p甲 p乙,容器对水平面的压力F甲 F乙(选填“>”或“<”或“=”)。
16.如图所示,托里拆利是最早精确测出大气压值的科学家,小亮同学在物理实验室测量大气压强的值时,他没有将玻璃管竖直放置,而是稍稍倾斜了,则此时大气压强等于 mm水银柱产生的压强。
17.力的国际单位是 ;压强的国际单位是 (填符号);重力的施力物体是 。
18.【新情景】图所示的工具可以提高在沙漠中植树的效率。使用较细的铁棒更容易将树根压入干燥沙子,这是通过 来增大压力的作用效果;竖直向上缓慢提升工具时,拉力越来越小,说明铁棒侧壁受到的摩擦力 (选填“减小”、“不变”“增大”)。
三、计算题
19.一个质量为50kg的人骑着电动车在水平路面上匀速行驶,电动车的有关数据如下表所示:
电动车净重 50kg
行驶中轮胎与地面的总接触面积 0.01m2
车轮直径 0.42m
轮胎承受最大气压 3×105Pa
匀速行驶过程中的摩擦力 总重力的0.02倍
求:
(1)此人骑着电动车匀速直线行驶时,电动车受到向前的动力是多少?
(2)电动车在行驶过程中对地面的压强是多少?
20.今年3月13日,小明参加了我市“环南湖健步行”活动,小明的质量为50kg,双脚与地面的总接触面积为0.04m2,g=10N/kg.求:
(1)小明所受的重力大小;
(2)小明双脚站立在水平地面时对地面的压强;
四、作图题
21.请按要求完成下列内容,如图所示,物块A静止在斜面上,请作出物块A所受重力G、摩擦力F摩及A对斜面压力的示意图。
22.一物体静止在斜面上,对斜面的压力为30牛,画出压力的示意图(压力的方向:垂直于斜面).
23.
(1)如题图所示,水杯静止在水平桌面上,O是水杯重心,画出水杯受力的示意图。
(2)如图,重5N的排球离开手后在空中继续飞行,不考虑空气阻力,画出排球的受力示意图。
(3) 如图所示,物体静止在斜面上,画出A的受力示意图。
五、实验探究题
24.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。(,g取)
(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 。()
25.小明同字利用洗手间的肥皂、海绵探究“压力的作用效果与哪些因素有关”,实验探究过程如图所示。
(1)小强通过观察海绵的 来比较压力的作用效果,这里应用的科学方法是 ;
(2)分析比较甲、乙两图中的实验现象,可以得到的结论: ;
(3)比较图 和 实验可知,压力一定时, 越小,压力的作用效果越明显。这里应用的科学方法是 ;
(4)小强将肥皂沿竖直方向切成大小不同的两块,如丁图所示,发现无论是大块肥皂还是小块肥皂,对海绵的作用效果都与之前一样。他经过分析得到的结论是:压力的作用效果与受力面积无关。你认为小强的方法是 (正确、错误)的,理由是: ;
(5)在物理学中,用 来表示压力的作用效果;
(6)实验时,如果旁边没有海绵,还可以选择 。
26.同学们在“探究液体压强”的实验中,进行了如图所示的操作:
(1)如图甲所示是用来探究液体压强特点的压强计,接上软管后,发现U形管两边的液面高度不相同,接下来的操作是 ;
(2)要探究液体压强与液体密度的关系,应选用 两图进行对比,得到的结论是 ;
(3)小明保持丙图中金属盒的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,他发现U形管两边液面的高度差变大了,于是得出了“在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强就越大”的结论,同学小婷认为他的结论不可靠,原因是 。
27.如图(a)所示,将一根弯管中注满水、并将端B(入水口)放入水箱中,当另一端A(出水口)处于某高度时,水会自动从A流出,这种现象叫做虹吸现象。为了研究形成虹吸现象的条件,某小组同学多次改变A、B以及水面的高度,实验现象如图(b)(c)(d)和(e)所示。
(1)小王发现图(d)或(e)没有发生虹吸现象,得出结论:弯管中注满水,当A高于B时,不会发生虹吸现象。小张依据图 的现象认为小王的结论有误。
(2)小张分析比较图(a)(b)或(c)中A所处的高度,得到发生虹吸现象的条件是:弯管中注满水, 。
(3)他们进一步分析得出,只有图 可以通过虹吸将水箱中的水全部排完。
六、综合题
28.独轮车是一种新型电动代步车,下表是它的一些参数.
最大速度 满电时最大行程 最大爬坡角度 车身质量 最大负荷
型号xxx 18km/h 35km 20° 9.6kg 120kg
(1)当该车在水平公路以最大负荷状态匀速直线行驶时,地面对车的支持力为 N.
(2)若此时车轮与地面的接触面积为40cm2,则地面受到的压强为 Pa.(g取10N/kg)
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第九章 压强 单元精选真题测评卷
一、单选题
1.下列数据中最不符合生活实际的是( )
A.中学生站立时对地面的压强约为104Pa
B.一个普通鸡蛋的质量约为0.5kg
C.夏天正午水泥面的温度有时会超过50℃
D.中学生正常步行的速度大约为1m/s
【答案】B
【解析】【解答】解:A、中学生体重约为500N,两脚的总面积约为0.05m2,则对地面的压强为p= = =104Pa,A符合实际;
B、10个鸡蛋的质量大约1斤=500g,所以一个鸡蛋的质量在50g=0.05kg左右,B不符合实际;
C、夏天正午水泥面的温度较高,有时会超过50℃,C符合实际;
D、中学生正常步行的速度大约为1m/s,D符合实际。
故答案为:B。
【分析】利用物理概念、规律、物理常数和常识对物理量的数值、数量级进行快速计算以及对取值范围合理估测的方法,叫估测法,不同物理量的估算,有的需要凭借生活经验,有的需要简单的计算,有的要进行单位的换算.
2.如图所示,水平桌面上有一长为,质量分布均匀的木板,右端与桌边相齐,在水平力的作用下,沿直线向右匀速运动但没有离开桌边,在此过程中,下列说法正确的是( )
A.对桌面的压强变小,压力不变
B.对桌面的压强不变,压力不变
C.对桌面的压强变大,摩擦力不变
D.对桌面的压强变大,摩擦力变小
【答案】C
【解析】【解答】向右运动过程中,压力不变,受力面积变小,所以对桌面的压强变大。木板匀速运动,所以摩擦力不变,始终等于F。C正确。
故选C。
【分析】由判断压强的变化,匀速运动时,拉力和摩擦力是平衡力。
3.“共享单车”不仅给市民出行带来方便,而且低碳环保。下面有关“共享单车”结构及使用的说法中正确的是( )
A.座垫宽大能减小对人体的压强
B.“共享单车”转弯时受到平衡力的作用
C.把手上的花纹是为了减小接触面积,从而增大摩擦力
D.“共享单车”下坡时速度越来越大,惯性也越来越大
【答案】A
【解析】【解答】A.座垫宽大,即通过增大接触面积减小对人体的压强,故A正确;
B.“共享单车”转弯时,运动方向发生改变,没有处于匀速直线运动状态,没有受到平衡力的作用,故B错误;
C.把手上的花纹是为了增大接触面的粗糙程度,从而增大摩擦力,故C错误;
D.“共享单车”下坡时速度越来越大,但是它的质量不变,因此它的惯性保持不变,故D错误。
故选A。
【分析】(1)减小压强的方法:减小压力或增大受力面积;
(2)平衡状态包括:静止状态或匀速直线运动状态;
(3)增大摩擦力的方法:增大压力或增大接触面的粗糙程度;
(4)惯性大小只与物体的质量有关。
4.一个密封的圆台状容器内装一定质量的水,放在水平桌面上,如图所示。现把它倒置过来,则( )
A.容器对桌面的压强不变 B.容器对桌面的压力增大
C.水对容器底的压力不变 D.水对容器底的压强增大
【答案】D
【解析】【解答】AB.倒置后的底面积为,容器对桌面的压力不变,而倒置后容器与桌面的接触面积减小,故由可知,容器对桌面的压强变大,故AB不符合题意;
C.倒置后水对容器底的压力小于重力,由于侧壁对水有支持力,正放置时, 水对容器底的压力大于水的重力 ,对比前后两次情况,水对容器底部的压力将会变小,故C不符合题意;
D.因为水的体积一定,倒置后水的高度增大了,根据可知,倒置后水对容器底的压强变大,故D符合题意。
故选D。
【分析】1、圆柱形容器,则容器底部受到压力等于液体的重力,上宽下窄,则容器底部受到压力小于液体的重力,上窄下宽,则容器底部受到压力大于于液体的重力;
2、压强的计算公式:F=Ps,增加压强的方式有增加压力、减小受力面积、减小压强的方式有减小压力,增加受力面积。
5.某同学用图所示的装置探究液体内部压强的特点: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;容器中加入液体后,橡皮膜两侧压强不同时,其形状会发生改变。图中符合实验事实的是(已知盐水密度大于水的密度)( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】【解答】A.左右两面都为水时,同种液体,同一深度,液体向各个方向的压强相等,左右对橡皮膜的压强相互抵消,橡皮膜保持相平,A不符合题意;
B.左右两面都为盐水,橡皮膜保持相平,B不符合题意;
C.左面是水,右面是盐水,同一深度,液体压强随液体密度的增大而增大,盐水密度大于水的密度,所以会产生向左的压强差,向左的压力差会使薄橡皮膜向左凹陷,C不符合题意;
D.左面是水,右面是盐水,薄橡皮膜向左凹陷,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】通过液体压强的特点分析,左右两侧同一深度的液体压强大小,再根据力可以改变物体的形状确定橡皮膜的凹陷方向。
6.图示,一个薄壁容器静止在水平桌面上,里面装有水,水面上漂浮一小球,小球静止。已知此时水的深度为10cm,容器的底面积为20cm2,小球的重力为1N,水的重力为3N,容器的重力为2N,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A.水对容器底部的压力是4N
B.水对容器底部的压强是1500Pa
C.容器对水平桌面的压力是5N
D.容器对水平桌面的压强是3000Pa
【答案】D
【解析】【解答】AB. 水对容器底部的压强
水对容器底部的压力
AB不符合题意;
CD.容器对水平桌面的压力
容器对水平桌面的压强
C不符合题意,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】求解液体内部的压强,利用公式p=ρgh,其中ρ是液体的密度,h是深度;已知压强的大小,结合压强的变形公式F=pS求解压力。
7.2020年 11月 10日,中国奋斗者号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度 10909 米。从下潜蛟龙号到深海勇士再到奋斗者号,我国不断刷新载人潜水器下潜深度的世界纪录,每次下潜深度的增加,都需要更加耐压的载人球舱,针对这一现象,同学们经过讨论形成了下面四个问题,你认为最有探究价值且易于探究的科学问题是( )
A.为什么在不同深度要不同的耐压载人球舱?
B.海水的压强与海水的深度有什么关系?
C.液体的压强与液体的深度是否有关?
D.液体的压强与液体的深度有什么关系?
【答案】D
【解析】【解答】根据p=ρgh可知,在一定深度时,我们把海水的密度看做基本不变,当潜水器在海水下越深时,深度h越大,受到海水对它的压强p就越大,所需载人球舱的受压能力就要越强,所以潜水器在不同的深度下潜时需要不同的耐压载人球舱,其实质是液体压强与深度的关系造成的,在各选项的问题中,最有探究价值且易于探究的科学问题是“液体的压强与液体的深度有什么关系?”。D符合题意,ABC不符合题意。
故答案为:D。
【分析】根据p=ρgh,同一液体中,深度越深液体压强越大。
8.将8个完全相同的正方形物体分两部分叠放在水平地面上,如图甲、乙所示,它们对地面的压强之比p甲:p乙等于( )
A.5:3 B.5:2 C.10:9 D.3:2
【答案】C
【解析】【解答】设每个正立方体实心金属块的重力均为G,底面积为S,因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以甲、乙两种方式放置的金属块对水平地面的压力之比:F甲:F乙=5:3,两种方式的受力面积分别为S甲=3S,S乙=2S,S甲:S乙=3:2,根据压强公式 得:则它们的压强之比: .C符合题意。
故答案为:C.
【分析】水平面上物体的压力和自身的重力相等,据此求出两种方式放置时对水平地面的压力之比,由图可知它们的受力面积,根据 求出对地面的压强之比。
9.如图 7.18 所示, 置于水平桌面上的一个密闭的圆锥形容器内装满了重力为 的某种液体。已知圆锥形容器的容积公式为 , 其中 , 分别为容器的底面半径和高, 则容器内的液体对容器侧面的压力大小为 。
A. B. C. D.0
【答案】B
【解析】【解答】假设容器的密度为ρ,容器的液体的重力G=ρgV=ρg , 容器底部受到的压力F=ρghS,代入数据可知,F=3G,底部受到压力为重力提供以及侧壁提供,侧壁提供力F=3G-G=2G,B正确,ACD错误
综上选B
【分析】根据重力计算公式、压强计算公式判识选项
1、液体重力的计算:G=mg=ρgV,结合本题中的数据可知G=ρgV=ρg
2、压力的计算:F=PS,结合液体重力计算可知液体密度ρ=3G/(gR2h),根据F=ρghS,S=R2计算总压力。
10.如图所示,有三个实心圆柱体甲、乙、丙,放在水平地面上,其中甲乙高度相同,乙丙底面积相同,三者对地面的压强相等,下列判断正确的是( )
A.ρ甲=ρ乙=ρ丙 B.ρ甲=ρ乙<ρ丙
C.m甲【答案】C
【解析】【解答】AB.放在水平地面上,实心圆柱体对水平地面的压强,三个实心圆柱体的高度关系为h甲=h乙<h丙,因三者对地面的压强相等,所以三者的密度关系为ρ甲=ρ乙>ρ丙,故AB错误;
CD.由图结合题意可知,三个实心圆柱体的底面积关系为S甲<S乙=S丙,
因三者对地面的压强相等,所以三者的重力关系为G甲故选:C。
【分析】物体对水平面的压力和自身的重力相等,根据p=ρgh,结合三者对地面的压强相等得出三者的密度关系;
(2)根据图示结合题意可知,三个实心圆柱体的底面积关系,根据F=G=mg,结合三者对地面的压强相等得出三者的质量关系。
二、填空题
11.如图所示,用牛的水平力把重为牛的正方体物块紧压在竖直墙壁上,则它对墙壁的压力为 牛,若此正方体的底面积为米,则它对墙壁的压强为 帕。若用同样的力,把体积更大的正方体紧压在竖直墙面上,则正方体物块受到的合力将 选填“变大”、“不变”或“变小”。
【答案】20;2000;不变
【解析】【解答】手对正方体的压力为20N,正方体静止,受到墙壁的支持力20N,由于力的作用是相互的,则正方体对墙壁的压力为20N,结合底面积,计算压强为;若压力相同,正方体的体积更大,正方体仍然静止,受到的合力为零。
【分析】静止的正方体受到平衡力;压力和支持力大小相等;物体对墙壁的压力和墙壁对物体的支持力是相互作用力,大小相等;根据,计算压强。
12.装满液体的轻质密闭圆台形容器如图放置在水平地面上。若将该容器倒置放置,则容器对水平地面的压强将 ,液体对容器底的压强将 ,液体对容器底部的压力将 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】变大;不变;变小
【解析】【解答】因水平面上物体的压力和自身的重力相等,且容器的总重力不变,所以,容器对桌面的压力不变,由图知受力面积变小,根据可知,容器对桌面的压强变大。
由图可知,盛满的密闭容器倒置前后液体的深度不变,容器的底面积变小,由可知,液体对容器底部的压强不变;由的变形式可知,液体对容器底部的压力变小。
【分析】压力一定时,受力面积减小压强变大;液体密度和深度一定时,压强相同;压强一定时,受力面积越小,压力越小。
13.如图所示,一块长为L,质量分布均匀的木板A放在水平桌面上,木板A的右端与桌边相齐。在木板的右端施一水平力F使木板A右端缓慢地离开桌边,在木板A移动过程中,木板A对桌面的压力 ,压强 。(选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】不变;变大
【解析】【解答】在木板A移动过程中,木板对桌面的压力始终等于重力,因此对桌面的压力不变。木板与桌面的接触面积变小,根据可知,木板对桌面的压强变大。
【分析】根据F=G分析压力的变化,根据分析压强的变化。
14.停在水平地面的汽车质量为2 400 kg,汽车所受重力为 N.轮胎与地面接触面积共为0.12 m2,汽车对地面压强为 Pa.(g取10 N/kg)
【答案】2.4×104;2×105
【解析】【解答】汽车所受重力:G=mg=2400kgx10N/kg=2.4×104N,因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以,汽车对地面压强p=F/S=2.4×104N /0.12m2 =2×105Pa
故答案为:2.4×104N;2×105Pa
【分析】已知汽车的质量,可以根据公式G=mg求得汽车所受的重力;
因为汽车处在水平地面,它对地面的压力等于其所受到的重力,根据公式p=F/S可以求得汽车对地面的压强。
15.如图所示,底面积和质量均相同的甲、乙两容器中装有质量和深度均相同的不同液体,则甲、乙两容器中液体对容器底部的压强p甲 p乙,容器对水平面的压力F甲 F乙(选填“>”或“<”或“=”)。
【答案】>;=
【解析】【解答】解:从图中可知乙中液体的体积大于甲中液体的体积,因为液体质量相同,根据可知ρ甲>ρ乙,因两容器中液体的深度相同,根据p=ρ液gh知,液体对杯底的压强p甲>p乙,器底面积相同,根据F=pS可知,两液体对容器底部的压力F甲>F乙;水平桌面上,甲、乙两个容器中两种液体质量相等,容器的质量相等,根据G=mg可知二者的总重力相等,因为容器对水平桌面的压力等于容器和液体的总重力,故容器对桌面的压力F甲'=F乙',容器底面积相同,根据可知,容器对桌面的压强相等,即p甲'=p乙'。
故答案为:>;=。
【分析】 (1)液体质量相同,根据图判断出两液体的体积,根据密度公式判断出两液体的密度大小关系,根据p=ρgh判断液体对杯底压强的关系,根据可知两液体对容器底的压力大小关系;
(2)容器对水平桌面的压力等于容器的重力与液体的重力之和;根据分析两容器对桌面的压强大小关系。
16.如图所示,托里拆利是最早精确测出大气压值的科学家,小亮同学在物理实验室测量大气压强的值时,他没有将玻璃管竖直放置,而是稍稍倾斜了,则此时大气压强等于 mm水银柱产生的压强。
【答案】750
【解析】【解答】在托里拆利实验中,水银柱的高度差应是竖直高度,而不是水银柱的长度,图中750mm高度才是水银柱的竖直高度,它产生的压强与大气压大小相等,故此时大气压强等于750mm水银柱产生的压强。
【分析】在托里拆利实验中,水银柱的高度差应是竖直高度,而不是水银柱的长度。
17.力的国际单位是 ;压强的国际单位是 (填符号);重力的施力物体是 。
【答案】N(牛);Pa;地球
【解析】【解答】(1)力的国际单位是N(牛);压强的国际单位是帕斯卡,简称帕,符号为Pa;
(2)重力的施力物体是地球。
【分析】(1)根据力和压强的单位分析解答;
(2)地面附近的物体都会受到地球的吸引,这就是重力。
18.【新情景】图所示的工具可以提高在沙漠中植树的效率。使用较细的铁棒更容易将树根压入干燥沙子,这是通过 来增大压力的作用效果;竖直向上缓慢提升工具时,拉力越来越小,说明铁棒侧壁受到的摩擦力 (选填“减小”、“不变”“增大”)。
【答案】减小受力面积;减小
【解析】【解答】(1)使用较细的铁棒更容易将树根压入干燥沙子,这是通过减小受力面积的方式来增大压力的作用效果;
(2) 竖直向上缓慢提升工具时,它受到的拉力和摩擦力相互平衡,即二者始终大小相等。拉力越来越小,说明铁棒侧壁受到的摩擦力逐渐减小。
【分析】(1)增大压强的方法:增大压力或减小受力面积;
(2)对铁棒进行受力分析,根据平衡力的知识分析解答。
三、计算题
19.一个质量为50kg的人骑着电动车在水平路面上匀速行驶,电动车的有关数据如下表所示:
电动车净重 50kg
行驶中轮胎与地面的总接触面积 0.01m2
车轮直径 0.42m
轮胎承受最大气压 3×105Pa
匀速行驶过程中的摩擦力 总重力的0.02倍
求:
(1)此人骑着电动车匀速直线行驶时,电动车受到向前的动力是多少?
(2)电动车在行驶过程中对地面的压强是多少?
【答案】(1)解:电动车的重力G车=m车g=50kg×10N/kg=500N
人的重力G人=m人g=50kg×10N/kg=500N
因为电动车匀速行驶,电动车受到向前的动力和地面对车的摩擦力是平衡力,由二力平衡的条件可知,电动车受到向前的动力F=f=0.02G=0.02×(G车+G人)=0.02×(500N+500N)=20N
答:人骑着电动车匀速直线行驶时,电动车受到向前的动力是20N;
(2)解:电动车对水平路面的压力是F=G车+G人=500N+500N=1000N
电动车对地面的压强是
答:电动车在行驶过程中对地面的压强是 。
【解析】【分析】(1)结合电动车受到的阻力与重力的关系求解阻力,电动车匀速运动,水平受力平衡,牵引力等于阻力;
(2)结合物体的质量,利用公式G=mg求解物体的重力。处在水平面上的物体,物体对桌面的压力等于重力,结合压强的定义式p=F/S求解物体产生的压强,其中F是压力,S是受力面积。
20.今年3月13日,小明参加了我市“环南湖健步行”活动,小明的质量为50kg,双脚与地面的总接触面积为0.04m2,g=10N/kg.求:
(1)小明所受的重力大小;
(2)小明双脚站立在水平地面时对地面的压强;
【答案】(1)解:小明所受的重力:G=mg=50kg×10N/kg=500N
(2)解:因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以,小明站立在水平地面时对地面的压强:p= =1.25×104Pa
【解析】【分析】(1)利用G=mg求小明受到的重力;
(2)利用p=求小明站立在水平地面时对地面的压强.
四、作图题
21.请按要求完成下列内容,如图所示,物块A静止在斜面上,请作出物块A所受重力G、摩擦力F摩及A对斜面压力的示意图。
【答案】
【解析】【解答】重力的方向竖直向下,作用点在A的重心,物体在斜面上有沿斜面下滑的趋势,因此摩擦力的方向沿斜面向上,过物体的重心作沿斜面向上的力,即摩擦力F摩;物体对斜面的压力的作用点在物体与斜面接触面的中点处,方向指向被压物体,即斜面,即为压力F,如图所示:
【分析】1、重力:由于地球的吸引而使物体受到的力,大小为自身重力、方向竖直向下,作用点位于物体重心。
2、 摩擦力的方向与物体运动方向或运动趋势的方向相反 ;
3、压力:物体由于(通常为接触),产生的形变,回复原来物理状态的力为弹力,即为支持力,支持力作用于物体接触面之间,垂直接触面向下。
22.一物体静止在斜面上,对斜面的压力为30牛,画出压力的示意图(压力的方向:垂直于斜面).
【答案】解:在物体和斜面的接触面上找一点作为力的作用点,画一垂直斜面向下的线段,标出箭头,记为F.
故答图如下:
【解析】【分析】物体对斜面的压力,作用在斜面上,作用点就画在斜面上,方向是垂直斜面向下的.
23.
(1)如题图所示,水杯静止在水平桌面上,O是水杯重心,画出水杯受力的示意图。
(2)如图,重5N的排球离开手后在空中继续飞行,不考虑空气阻力,画出排球的受力示意图。
(3) 如图所示,物体静止在斜面上,画出A的受力示意图。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】【解答】(1)桌面上水杯受到重力和支持力F,重力的方向是竖直向下的,支持力的方向是竖直向上;因水杯静止在水平桌面上,此时二力为一对平衡力:两力的作用点都画在重心0处,注意表示两力的线段长度要相等。如图所示:
(2)排球离开手后仍在空中继续飞行,若不考虑空气阻力,只受到竖直向下的重力作用;重力的方向是竖直向下的,过重心画竖直向下的有向线段,用G表示,如图所示:
(3)过重心作竖直向下的重力,过重心作沿斜面向上的摩擦力,过支点作垂直于斜面向上的支持力,如图所示:
【分析】画力的示意图,首先要对物体进行受力分析,看物体受几个力,要先分析力的大小、方向和作用点,再按照画图的要求画出各个力;
五、实验探究题
24.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。(,g取)
(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 。()
【答案】(1)C
(2)高度差
(3)乙、丙;控制变量;上窄下宽
(4)800
(5)0.8×103
【解析】【解答】(1)当U形管还未使用时U形管两侧出现高度差,说明内外气压不同。只需要将软管取下,再重新安装,这样的话,U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的,故选C;
(2)液体内部压强的大小是通过液体压强计U形管两边液面的高度差来判断的;
(3)比较乙、丙实验是控制液体的密度相同,随着液体的深度增加,观察U形管两侧的液面高度差变大,说明在同种液体内部,液体压强随着深度的增加而增大。
大坝越宽,则承受压强的能力越大,因此拦河大坝要做成上窄下宽的形状;
(4)橡皮管内气体的压强与大气压强之差为:p=ρgΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa;
(5)当橡皮膜放入某液体中,右端15cm,左端12cm,橡皮膜形状刚好不改变,则左右两侧压强相等,
所以p液=p,
ρ液gh液=ρ水gh水,
解得:。
【分析】(1)根据U形管压强计的调节方法解答;
(2)液体内部压强的大小是通过液体压强计U形管两边液面的高度差来判断的,高度差越大说明此时的液体压强越大,采用了转换法;
(3)根据控制变量法的要求选择对照实验。大坝越宽,则承受压强的能力越强;
(4)根据液体的压强公式p=ρ液gh分析判断;
(5)当橡皮膜保持竖直状态时,左右两边受到的液体压强相等,即p液=p。
25.小明同字利用洗手间的肥皂、海绵探究“压力的作用效果与哪些因素有关”,实验探究过程如图所示。
(1)小强通过观察海绵的 来比较压力的作用效果,这里应用的科学方法是 ;
(2)分析比较甲、乙两图中的实验现象,可以得到的结论: ;
(3)比较图 和 实验可知,压力一定时, 越小,压力的作用效果越明显。这里应用的科学方法是 ;
(4)小强将肥皂沿竖直方向切成大小不同的两块,如丁图所示,发现无论是大块肥皂还是小块肥皂,对海绵的作用效果都与之前一样。他经过分析得到的结论是:压力的作用效果与受力面积无关。你认为小强的方法是 (正确、错误)的,理由是: ;
(5)在物理学中,用 来表示压力的作用效果;
(6)实验时,如果旁边没有海绵,还可以选择 。
【答案】(1)凹陷程度;转换法
(2)在受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显
(3)甲;丙;受力面积;控制变量法
(4)错误;小强同时改变了受力面积和压力大小,没有控制压力大小不变
(5)压强
(6)细沙
【解析】【解答】(1)通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果,海绵凹陷程度大,压力作用效果越明显。通过海绵的凹陷程度反映作用效果,是转换法。
(2)由甲、乙两图知道,受力面积大小相同,压力越大,海绵的凹陷程度越大,压力作用效果越明显,所以可得在受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(3)由图甲和图丙知道,压力大小相同,受力面积不同,海绵的凹陷程度不同,压力作用效果不同,可得在压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。根据题意知道“探究压力作用效果与受力面积的关系,需使压力大小相同,受力面积不同”,即实验中用到了控制变量法。
(4)小强将肥皂沿竖直方向切成大小不同的两块,压力变化,受力面积同时也发生变化,得出压力作用效果跟受力面积的关系,这个实验没有控制压力大小不同,就探究压力作用效果跟受力面积的关系是错误的。
(5)压力作用效果用压强来表示,压力作用效果越大,压强越大。
(6)实验时,如果旁边没有海绵,还可以选择细沙代替海绵,通过小桌陷入细沙的深度来反映力的作用效果。
【分析】(1)通过海绵的凹陷程度反映作用效果,是转换法;
(2)在受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(3)在压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;实验中用到了控制变量法;
(4)实验没有控制压力大小不同,就探究压力作用效果跟受力面积的关系是错误的。
26.同学们在“探究液体压强”的实验中,进行了如图所示的操作:
(1)如图甲所示是用来探究液体压强特点的压强计,接上软管后,发现U形管两边的液面高度不相同,接下来的操作是 ;
(2)要探究液体压强与液体密度的关系,应选用 两图进行对比,得到的结论是 ;
(3)小明保持丙图中金属盒的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,他发现U形管两边液面的高度差变大了,于是得出了“在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强就越大”的结论,同学小婷认为他的结论不可靠,原因是 。
【答案】(1)拆除软管重新安装
(2)丙丁;相同深度的不同液体,液体密度大的压强大,液体密度小的压强小
(3)要探究液体内部压强与液体密度的关系,应保持深度不变,小明保持丙图中金属盒的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,液体的密度增大的同时,金属盒所处的液体深度也增加了,故该结论不可靠
【解析】【解答】(1)压强计未使用前U形管两侧液面高度应相平,若接上软管后,发现U形管两边的液面高度不相同,表明两侧液面上方气压不同,接下来的操作是拆除软管气压相平后,液面就相平了,重新安装就可以了。
(2)要探究液体压强与液体密度的关系,应控制探头在液体中的深度不同,改变液体的密度,故应选用丙、丁两图进行对比。由图中可知,探头深度相同时,液体密度不同,U形管两侧液面高度差也不同,故得到的结论是:在深度一定时,液体的密度越大,液体压强越大。
(3)要探究液体内部压强与液体密度的关系,应保持深度不变,小明保持丙图中金属盒的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,液体的密度增大的同时,金属盒所处的液体深度也增加了,故该结论不可靠。
【分析】(1)探究液体压强特点时,实验前U型管中的液面相平;
(2)探究液体压强和液体密度的关系,保持液体深度相同,且液体密度越大, 压强越大;
(3)探究液体压强和密度的关系,需要保持深度相同。
27.如图(a)所示,将一根弯管中注满水、并将端B(入水口)放入水箱中,当另一端A(出水口)处于某高度时,水会自动从A流出,这种现象叫做虹吸现象。为了研究形成虹吸现象的条件,某小组同学多次改变A、B以及水面的高度,实验现象如图(b)(c)(d)和(e)所示。
(1)小王发现图(d)或(e)没有发生虹吸现象,得出结论:弯管中注满水,当A高于B时,不会发生虹吸现象。小张依据图 的现象认为小王的结论有误。
(2)小张分析比较图(a)(b)或(c)中A所处的高度,得到发生虹吸现象的条件是:弯管中注满水, 。
(3)他们进一步分析得出,只有图 可以通过虹吸将水箱中的水全部排完。
【答案】(1)a
(2)A处水面低于容器中水面
(3)c
【解析】【解答】(1)、由图知: 弯管中注满水, a图中管口A高于管口B,但仍然发生了虹吸现象,所以小王的结论有误;故本小题的空应填:a ;
(2)、分析比较 (a)(b)或(c)中A所处的高度,得到发生虹吸现象的条件是:弯管中注满水,A处水面低于容器中水面;故 本小题的空应填:A处水面低于容器中水面 ;
(3)、根据上面的结论:发生虹吸现象的条件是:弯管中注满水,出水口A低于容器中水面;所以,若想要把水箱中的水排完,出水口A应低于容器底面,从图中可看出只有 c 图才符合条件;故本小题的空应填:c 。
【分析】(1)、发生虹吸现象的条件是:弯管中注满水且出水口低于容器内的水面,由于 图(a)中管口A低于容器中的水面,所以会发生虹吸现象,即小王的结论是错误的。 ;
(2)、 分析比较图(a)、(b)、(c)三图中,均有管口A低于容器内水面,就一定会发生虹吸现象,从而得出结论;
(3)、 只有图(c)中管口A低于容器的底部,所以可以通过虹吸能将水箱中的水全部排完 。
六、综合题
28.独轮车是一种新型电动代步车,下表是它的一些参数.
最大速度 满电时最大行程 最大爬坡角度 车身质量 最大负荷
型号xxx 18km/h 35km 20° 9.6kg 120kg
(1)当该车在水平公路以最大负荷状态匀速直线行驶时,地面对车的支持力为 N.
(2)若此时车轮与地面的接触面积为40cm2,则地面受到的压强为 Pa.(g取10N/kg)
【答案】(1)1296
(2)3.24×105
【解析】【解答】解:(1)当该车在水平公路以最大负荷状态匀速直线行驶时,
电动代步车总重力:
G=(m车+m负荷)g=(9.6kg+120kg)×10N/kg=1296N,
因此时电动代步车处于平衡状态,受到的支持力和总重力是一对平衡力,二力大小相等,
所以,地面对车的支持力:
F=G=1296N;(2)此时地面受到的压力:
F′=G=1296N,
地面受到的压强:
p= = =3.24×105Pa.
故答案为:(1)1296;(2)3.24×105.
【分析】(1)当该车在水平公路以最大负荷状态匀速直线行驶时,处于平衡状态,受到的支持力和总重力是一对平衡力,二力大小相等,根据F=G=mg求出其大小;(2)地面受到的压力等于它们的总重力,根据p= 求出地面受到的压强.
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