第九章
压强
◎
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1.垂直作用在物体表面上的力叫压力.压力
( http: / / www.21cnjy.com )的方向总是垂直于物体表面,并指向被压物体.压力的作用点在被压物体的表面.压力的作用效果是使物体发生形变.
2.影响压力作用效果的因素:(1)受力面积;(2)压力大小.
3.压力与重力是两种不同的力,压力的方向垂
( http: / / www.21cnjy.com )直于接触面指向被压物体,重力的方向竖直向下,重力的施力物体是地球.压力并不都是重力产生的,只有物体孤立静止在水平面上或在水平面上做匀速直线运动且处于自由状态时,压力大小才等于重力.
4.物体单位面积上受到的压力叫压强,是表示压力作用效果的物理量.计算公式:p=;单位:帕斯卡.增大压强方法:①增大压力;②减小受力面积.
5.由于液体受到重力,对容器底有压强;又由于液体具有流动性,对容器侧壁有压强.
6.规律:(1)液体内部向各个方向都有压强
( http: / / www.21cnjy.com );(2)在同一深度,液体向各个方向的压强相等;(3)深度越大,液体压强越大;(4)液体的压强还与密度有关,在深度相同时,液体密度越大,液体压强越大.
7.计算公式:p=ρgh,从公式可以看出,液体压强只跟液体的密度和深度有关,而与液体的体积、重力及盛装液体的容器形状无关.
8.连通器内液体的密度相同且不流动时,各容器中的液面总是相平的.
9.液体的压力和液体的重力:液体的压力不一定等于液体的重力.
10.大气压强产生的原因:空气受重力.证明大气压存在的事实:马德堡半球实验;测量大气压值的实验:托里拆利实验.
11.1个标准大气压支持760mm高的水银柱,1个标准大气压=1.013×105Pa.
12.大气压随高度的增加而减小,还与季节和天气有关.气压减小,水的沸点降低;气压增大,水的沸点升高.
13.在气体和液体中,流速越大的位置压强越小.
14.飞机的升力:飞机机翼的形状像鸟的翅膀,下方平上方凸,当气流迎面吹来时,在相同时间内上方气流经过路程比下方气流的路程长,因此上方气流流速大,压强小,下方气流速度小,压强大;机翼的上下表面产生了压强差,这就是向上的升力.
中考例题精讲
在日常生产和生活中,有时需要增大压强,有时需要减小压强,在下图所示的事例中,属于增大压强的是( )
解析:因为压强与压力、受力
( http: / / www.21cnjy.com )面积有关,所以我们可以通过压力相同,增大受力面积的方法,或受力面积相同,减小压力的方法来实现减小压强的目的.在四个答案中,A、C、D都是通过增大受力面积来减小压强的,只有B项是在压力不变的情况下,减小受力面积来增大压强的,因此答案为B.
答案:B
变式训练:1、生物在进化的过程中,各种器官不断地进行完善以适应生存的环境,下列给出的动物器官中,有减小压强功能的是( C )
A.啄木鸟的嘴 B.老虎的牙齿
C.骆驼的蹄子 D.蝙蝠的耳朵
如下图所示,两个盛有等高液体的圆柱形容器A和B,底面积不同(SA<SB),液体对容器底部的压强相等.现将甲球浸没在A容器的液体中,乙球浸没在B容器的液体中,容器中均无液体溢出,若此时液体对各自容器底部的压力相等,则一定是( )
A.甲球的质量小于乙球的质量
B.甲球的质量大于乙球的质量
C.甲球的体积小于乙球的体积
D.甲球的体积大于乙球的体积
解析:由于两容器中的液体的深度相同且对
( http: / / www.21cnjy.com )容器底的压强也相等,由p=ρgh可知两液体的密度相等,即ρA=ρB.因为开始时A、B两容器中的液体对容器底的压强p相等,而SA<SB,根据F=pS=pghS可得液体对A容器底部的压力比较小,即ρAghSA<ρBghSB.当浸没了不同的物体后,液体对两容器底部的压力相等,也就是F′A=F′B,即ρAg(h+)SA=ρBg(h+)SB,整理得ρAghSA+ρAgV甲=ρBghSB+ρBgV乙,由于ρAghSA<ρBghSB,所以ρAgV甲>ρBgV乙,又因ρA=ρB,所以V甲>V乙,即甲球的体积一定大于乙球的体积.
答案:D
变式训练:2有一实验用锥形瓶质量约
( http: / / www.21cnjy.com )为0.1
kg,底面积为5×10-3
m2,倒入0.25
kg水后,水面的高度为0.1
m.则水对容器底的压强为1×103Pa;瓶底对水平台面的压力为3.5N,压强为0.7×103Pa.(g取10
N/kg)
据报道,我国已制造出“世界上快的高速列车(下图),运行速度可达380
km/h.这种列车进站速度要比普通列车大一些.为避免候车乘客被“吸”向火车的事故发生,站台上的安全线与列车的距离也要更大些.这是因为列车进站时车体附近( )
A.气流速度更大、压强更小
B.气流速度更大、压强更大
C.气流速度更小,压强更大
D.气流速度更小、压强更小
解析:列车行驶速度越大,周围空气的
( http: / / www.21cnjy.com )流速就越大,在气体中,流速越大的地方,压强越小,发生事故的可能性越大,所以高速列车站台的安全线比普通列车安全线的距离更大些.
答案:A
变式训练:3\春季,黑龙江省五常市遭受龙卷风
( http: / / www.21cnjy.com )袭击,如右图所示,龙卷风摧毁房屋,拉倒大树,说明风具有动能.龙卷风经过处房盖上下产生压强差,导致房盖被掀起.压强差产生的原因是房盖上下风速不同,风速越大,压强越小.
下列现象中与大气压强无关的是( )
解析:A、C选项都是由于内
( http: / / www.21cnjy.com )部气压减小,在外界大气压的作用下,将液体压入管内的;B项使用吸盘时,把内部的气体挤出,压强减小,外界大气压把吸盘压在墙面上由于摩擦不掉下来,可以挂物体.D项是研究液体压强大小与深度有关.
答案:D
变式训练:4、以下关于托里拆利实验的说法中正确的是( D )
A.实验使用粗些的玻璃管,测出的压强会偏小
B.玻璃管口插入水银槽中水银面下的位置浅一些,测出的压强会偏大
C.玻璃管的放置不竖直,测出的压强会偏小
D.玻璃管里进入少量空气,测出的压强会偏小
变式训练:
1.如右图所示,两手指用力顶住铅笔,使它保持静止,则两手指所受压力相等,
压强不同.
2.啄木鸟有“森林医生”
( http: / / www.21cnjy.com )的美誉,这是因为它有坚而硬的喙(huì).我们有时就能看到它用喙将树木啄破,吃掉害虫的情景.粗略估计啄树木时施加力的大小约有0.5
N,喙与树木的接触面积约为10-6
m2,则喙啄树木时产生的压强约为5×105Pa.
3.王伟老师经常引导学生利用身边的生活
( http: / / www.21cnjy.com )用品做实验,通过动手动脑,学习物理知识,揭示物理规律.下面的实验(下图)不是揭示流体压强与流速关系的实验是( C )
4.关于压力和重力,下列说法正确的是( D )
A.压力的大小等于物体受到的重力,它们是同种力
B.压力和重力的方向都是竖直向下的
C.物体受到的重力越大对支持面的压力越大
D.压力和重力是不同的两种力,压力不一定与重力有关
5.将同一压强计的金属盒先后放入甲、乙两种液体中,现象如下图所示,这两种液体的密度的大小关系是( A )
A.甲液体的密度一定小于乙液体的密度
B.甲液体的密度一定等于乙液体的密度
C.甲液体的密度一定大于乙液体的密度
D.无法判断
一、选择题(每小题3分,共42分)
1.下列实例中,属于减小压强的是( )
解析:书包带做得较宽,增大了书包与身体
( http: / / www.21cnjy.com )的接触面积,从而减小了书包对人体的压强,背起来更舒服些;冰刀与冰接触面很小、吸管一端很尖、图钉尖的面积很小,这三个实例都是通过减少受力面积来增大压强的.
答案:B
2.著名的“木桶理论”:是指用木桶
( http: / / www.21cnjy.com )来装水,若制作木桶的木板参差不齐,那么它能盛下水的容量,不是由这个木桶中最长的木板来决定的,而是由最短的木板来决定,所以它又被称为“短板效应”.那么决定木桶底部受到水的压强大小的是( )
A.木桶的粗细
B.木桶的轻重
C.最短的一块木板
D.最长的一块木板
解析:根据公式p=ρgh可知,水对木桶底的压强是由水的深度决定的,而木桶内水的深度是由最短的一块木板决定的,故选C.
答案:C
3.下列都是《科学》课本中的实验,用来说明大气压强存在的是( )
解析:A选项中来回拉绳子克服摩擦做功,使
( http: / / www.21cnjy.com )筒内气体内能增加,对塞子做功使其跳起,B项筷子提米,是利用米与筷子间的摩擦力;D选项乒乓球向中间靠拢是因为中间气流速度大,压强小,外侧大气压把乒乓球推向中间.
答案:C
4.王静全家“五一”去旅游,在宾馆见到一只旅行用的牙膏(如下图所示),根据你的观察和生活经验,你认为下列说法错误的是( )
A.挤压牙膏时可反映出力能使物体发生形变
B.牙膏盖上的条纹是为了增大摩擦
C.新买的整支牙膏受到的重力是0.03
N
D.牙膏盖子中间的尖锐物是为了增大压强
解析:由图知牙膏的质量为3
g,G=mg=3×10-3
kg×10
N/kg=0.03
N,整支牙膏受到的重力大于0.03
N.
答案:C
5.用螺丝固定工件时,要在螺帽下垫一个面积较大的垫圈,使用垫圈是为了( )
A.增大螺帽对工件的压强
B.减小螺帽对工件的压力
C.增大接触面的粗糙程度,防滑
D.增大工件受力面积,减小压强
解析:根据公式p=,压力一定时,增大受力面积,可以减小压强,故应选D.
答案:D
6.叶子姐姐做了如下几个验证性小实验,其中能够说明压强大小和受力面积关系的是( )
A.将压强小桌反放在沙子上,发现比正放时下陷得浅了
B.将两只皮碗压紧后,发现很难分开
C.将双手相互摩擦,发现手变得很热
D.把压强计探头浸入水中越深,发现U形管两边的液面高度差越大
解析:将小桌反放在沙子上,压力不变,
( http: / / www.21cnjy.com )受力面积变大压强减小,所以下陷得浅了,B选项是大气压的原因,C是做功改变物体内能,D选项是研究液体压强跟深度的关系.故本题选A.
答案:A
7.某同学利用如图所示装置探究“液体压强的特点”.下列对实验现象的分析不正确的是( )
A.只拔掉a、c的孔塞时,观察到两孔均有水流出,说明水向各个方向都有压强
B.只拔掉b、c的孔塞时,观察到两孔水的射程相同,说明同一深度,水的压强相等
C.只拔掉a、c的孔塞时,观察到c孔比a孔水的射程远,说明水的压强随深度增加而增大
D.只拔掉d的孔塞时,观察到有水流出,说明水对容器底有压强
解析:液体压强的特点是液体向各方向都有
( http: / / www.21cnjy.com )压强;同一液体,同一方向,液体的压强随深度的增加而增大,液体对容器的壁和底有压强;a和c孔在同一方向上,不能说明水向各个方向都有压强,但可以说明液体压强随深度的增加而增大;拔掉b和c孔,因为是同一深度所以压强相同,射程是相同的;拔掉d孔有水流出说明水对容器的底有压强.所以本题的答案为A.
答案:A
8.一支盛有水的长玻璃管竖直地放在水平桌面上,若使管逐渐倾斜,但水并未溢出,则水对管底的压强将( )
A.保持不变
B.逐渐减小
C.逐渐增大
D.无法判断
解析:液体对容器底的压强:p=ρgh,随着玻璃管的倾斜,液面距容器底的竖直高度越来越小,所以压强逐渐减小.
答案:B
9.如图所示,利用托里拆利实验装置测量大气压强时,当玻璃管内的水银柱稳定后,在玻璃管的顶部穿一小孔,那么管内的水银液面将( )
A.保持不变
B.逐渐下降,最终与管外液面相平
C.逐渐上升,最终从小孔中流出
D.稍微下降一些
解析:做托里拆利实验时,玻璃管
( http: / / www.21cnjy.com )水银柱稳定后,玻璃管顶部为真空,当顶部穿一小孔,形成一连通器,内外压强相等,液面逐渐下降,最后管内外液面相平.
答案:B
10.三峡船闸是世界上最大的人造连通器.如图是轮船通过船闸的示意图,此时上游阀门A打开,下游阀门B关闭,下列说法正确的是( )
A.闸室和上游水道构成连通器,水对阀门A两侧的压力相等
B.闸室和上游水道构成连通器,水对阀门A右侧的压力大于左侧的压力
C.闸室和下游水道构成连通器,水对阀门B右侧的压力大于左侧的压力
D.闸室和下游水道构成连通器,水对阀门B两侧的压力相等
解析:上端开口、下端连通的容器叫做连通器.三峡船闸是世界上最大的人造连通器.当上游阀门A打开,下游阀门B关闭,闸室和上游水道构成连通器,连通器里的水不流动时,整个容器中的水面高度总是相同的,因此阀门A两侧受到水的压强相同,阀门A两侧的压力相等.本题答案为A.
答案:A
12.平放在水平地面上的砖,沿竖直方向截去一半,则余下的半块与原来的整块相比( )
A.对地面的压强不变
B.对地面的压力不变
C.对地面的压强变为原来的一半
D.密度为原来的一半
解析:砖块沿竖直方向截去一半后,对地面压力变为原来的一半,受力面积也变为一半,由p=可知压强不变,因此A项正确.
答案:A
13.一只烧杯中盛满水,若将一只手指放入水中,则杯底受到水的压强将( )
A.减小
B.增加
C.不变
D.无法判断
解析:烧杯中盛满水,将手指伸入后会溢出一些水,但杯中仍是满的,水的深度不变,因此杯底受到的水的压强不变.
答案:C
14.如图,密封的圆台形容器装有一定量的水,从甲图变为如乙图放置,则水对容器底的作用情况是( )
A.压强减小,压力不变
B.压强不变,压力增大
C.压强减小,压力减小
D.压强不变,压力减小
解析:圆台形容器内装满了水,倒置后水的
( http: / / www.21cnjy.com )深度不变,因此水对容器底的压强不变,如图甲放置时,水对容器底的压力F甲>G水,如图乙放置时水对容器底的压力F乙答案:D
二、填空题(每空2分,共28分)
15.如图所示,坦克有宽宽的履带,可以减小
( http: / / www.21cnjy.com )________;磁悬浮列车高速行驶时,车体浮在铁轨上,与铁轨间存在微小的空隙,可以减小甚至消除________.
解析:压强的大小与压力和受力
( http: / / www.21cnjy.com )面积有关,坦克有宽宽的履带,增大了受力面积从而减小了压强,磁悬浮列车是利用磁极间相互排斥的原理制成的,列车从轨道上微微托起,使它们互不接触,从而大大减小了摩擦,提高了速度.
答案:坦克对地面的压强 摩擦
16.重均为10
N的铁球和正方体木块
( http: / / www.21cnjy.com )置于水平桌面上,如图所示.静止时,铁球所受的支持力为________N,木块所受的合力为________N,此时________对桌面的压强大.
解析:放在水平桌面上的铁球受到桌面的支
( http: / / www.21cnjy.com )持力和重力,且二力平衡,因此铁球所受支持力为10
N;木块处于静止状态,所以木块受到的合力为0;铁球和木块对桌面的压力都是10
N但铁球与桌面的接触面积小于木块与桌面的接触面积,根据压强公式p=可知,铁球对桌面的压强大.
答案:10 0 铁球
17.如图所示,某同学在探究流速大小对流体压强的影响时,在倒置的漏斗里放一个乒乓球,用手指托住乒乓球,然后从漏斗口向下用力吹气,当他将手指移开时,乒乓球没有下落.该现象可说明乒乓球上方气体流速__________(选填“增大”“减小”或“不变”)、压强__________(选填“变大”“变小”或“不变”).
解析:从漏斗口用力向下吹气,乒乓球上方空气流速大,压强小,球下方空气流速小压强大,压强差使乒乓球掉不下来.
答案:增大 变小
18.如右图所示是我国新研制的月球探测器
( http: / / www.21cnjy.com )样机.样机使用抗温差大的材料,这是由于月球表面物质的比热容__________(填“较大”或“较小”),温差大.样机还装配有表面凹凸很深的六只“大脚”,设计的目的是_____________;__________.
解析:给探测样机安装6个轮子,是为增大受力面积,减小压强,使样机在月球表面行驶时不至于陷进月面里,轮子表面做得凹凸不平是为了增大摩擦力.
答案:较小 减小对月面的压强 增大接触面粗糙程度来增大摩擦力
19.某同学利用自制水气压计(如图)观察大气
( http: / / www.21cnjy.com )压随高度的变化.他拿着气压计从楼下走到楼上的过程中,细管中的水柱将__________,由此可知____________.
解析:外界的大气压随高度的增加而减小,小于内部的压强,所以内部的压强把水柱压上来,使水柱上升.
答案:上升 大气压随高度的增加而减小了
20.如图所示,是我国海军舰艇赴亚丁
( http: / / www.21cnjy.com )湾护航时的情景.护航编队一般采用前后护航形式,而不采用“并排”护航,这是因为流体流速大的地方________小,当两船高速并排行驶时,容易发生______事故.
解析:在流体中,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大.两只船并排高速行驶,在船中间的流体相对于别处流速要大,两只船就会相互靠近而相撞.
答案:压强 相撞
三、作图和实验题(21题6分,22题10分,共16分)
21.用力F将物体压在竖直墙上,画出物体对墙壁的压力的示意图.
答案:
22.小明同学利用A、B两物体、砝码、泡沫等器材探究“压力的作用效果与什么因素有关”的实验.如图1所示.
(1)实验中小明是通过观察________________________
来比较压力作用效果的.
(2)比较甲、乙两图所示实验,能够得到的结论是____________________________.
(3)若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,应通过比较图__________所示实验.
(4)小华同学实验时将物体B沿竖直方向
( http: / / www.21cnjy.com )切成大小不同的两块,如图2所示.他发现它们对泡沫的压力作用效果相同,由此他得出的结论是:压力作用效果与受力面积无关.你认为他在探究过程中存在的问题是_________________________________.
答案:(1)泡沫凹陷程度 (2)压力作用效果与压力大小有关 (3)甲、丙 (4)没有控制压力不变
四、计算题(14分)
23.一个质量为2
kg,底面积为50
( http: / / www.21cnjy.com )cm2的容器中盛有6
N的水,水深10
cm,求水对容器底的压力、压强和容器对桌面的压力、压强.(g取10
N/kg)
答案:解:水对容器底的压强
p=ρ水gh=1×103
kg/m3×10
N/kg×0.1
m=103
Pa.
水对容器底的压力:
F=pS=103
Pa×50×10-4
m2=5
N
容器的重力:
G容=mg=2
kg×10
N/kg=20
N
容器对桌面的压力:
F
′=G容+G水=6
N+20
N=26
N
容器对桌面的压强:
p′===5.2×103
Pa