第九章 《压强》达标检测
时间:45分钟 满分:100分
一.选择题(共15小题,共60分)
1.(2018?邵阳)同学们好,从八年级开始学习物理,有老师的引导,坚持课前预习,课后复习,上课专心听,善于观察,乐于动手,每节课学有所得,至今学有所成。现在平放在你桌面中央的物理答题卡将会展示你的理想成绩!现在请你估计或者测量看看,答题卡对桌面有压力,桌面的受力面积约是( )
A.6m2 B.600cm C.609cm2 D.609
2.(2018?兰州)高度、材料相同的实心长方体A和B放在水平桌面上,它们的大小如图所示。它们对桌面的压力分别为FA、FB,压强分别为pA、pB.关于它们的大小关系,正确的是( )
A.FA<FB pA=pB B.FA>FB pA=pB C.FA>FB pA>pB D.FA=FB pA<pB
3.(2018?北京)下列实例中,为了增大压强的是( )
A.书包带做的较宽 B.图钉帽做得面积较大
C.大型平板车装有很多车轮 D.石磨的磨盘做得很重
4.(2018?德阳)在生产,生活中有很多物理知识的应用,下列说法中正确的是( )
A.把书包带做得扁而宽,是为了减小书包对人体的压强
B.滑雪板一般都有较大的面积,是为了增大压力
C.菜刀钝了磨一磨,是为了减小对被切物的压强
D.在铁轨下铺设枕木,是为了减小对地面的压力
5.(2018?攀枝花)匀速地向某容器内注满水,容器底所受水的压强与注水时间的关系如图所示,这个容器可能是( )
A.锥形瓶 B.烧杯 C.量杯 D.量筒
6.(2018?北京)如图所示,盛有水的杯子静止在水平桌面上。杯子重1N,高9cm,底面积30cm2;杯内水重2N,水深6cm,水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。下列选项中正确的是( )
A.水对杯底的压强为900Pa B.水对杯底的压力为2N
C.水杯对桌面的压强为1000Pa D.水杯对桌面的压力为2.8N
7.(2018?临沂)对下列四幅图的说法正确的是( )
A.如图中针头做得很尖目的是增大压力B.如图中的水壶利用了连通器原理
C.如图中钢笔吸墨水利用了帕斯卡定律D.如图中简易喷雾器说明流体在流速大的地方压强大
8.(2018?新洲区校级模拟)某同学在“研究液体内部的压强”的实验中,选择如图所示的器材,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。在甲的左、右两侧倒入深度不同的水后,橡皮膜向左凸起;在乙左、右两侧分别倒入水和某种液体后,橡皮膜相平。下列说法不正确的是( )
A.甲实验可得出结论:在同种液体内部,深度越深,压强越大
B.乙实验中左侧水对容器底的压强大于右侧液体对容器底的压强
C.若测得图乙中左、右两侧容器底的深度为 10 cm、12.5 cm,则液体的密度为 0.8 g/cm3
D.若把 A、B 两个物体分别放入图乙水和液体中,两物体都漂浮,且都不溢出,橡皮膜向右凸起,则两物体的质量 mA>mB
9.(2018?株洲)下列现象中,与大气压无关的是( )
A.用吸管吸饮料 B.马德堡半球实验 C.塑料吸盘“粘”在墙上 D.拦河坝“下宽上窄”
10.(2018?海淀区二模)下列说法中正确的是( )
A.托里拆利实验测出了大气压值B.大气压随高度的增加而增大
C.水往低处流是由于大气压的作用D.船闸是利用大气压工作的
11.如图所示,把一根两端开口的细玻璃管,通过橡皮塞插入装有红色水的玻璃瓶中,从管口向瓶内吹入少量气体后,瓶内的水沿玻璃管上升的高度为h。把这个自制气压计从1楼带到5楼的过程中(对瓶子采取了保温措施),观察到管内水柱的高度发生了变化,如下表所示,根据实验现象下列判断错误的是( )
楼层
1
2
3
4
5
管内与瓶内水面的高度差/cm
5
5.3
5.7
6
6.3
A.往瓶内吹气后,瓶内气压小于瓶外大气压
B.水柱高度h增大,说明大气压降低了
C.上楼的过程中,给瓶子保温是为了避免温度对测量结果的影响
D.水柱高度h越大,瓶内外的气体压强差越大
12.(2018?怀化)下列事例中不是利用大气压工作的是( )
A.用塑料管吸饮料B.用抽水机抽水
C.用注射器将药液注入病人体内D.钢笔吸墨水
13.(2018?宜昌)如图所示中,利用“流体流速越大压强越小”的原理获得升力的是( )
A.热气球 B.降落伞 C.火箭 D.客机
14.(2018?唐河县三模)如图中各现象与飞机机翼获得升力的原理相同的是( )
A.液压机 B.简易喷雾器 C.钢笔吸墨水 D.升空的热气球
15.(2018?盐城)小明将两个相同的一次性塑料杯叠放在一起,用吹风机以恒定风速沿上杯口水平吹气,发现塑料杯被吹出,如图,有人认为这是因为“上杯口流速大,压强小”使杯子飞出,也有人认为这是因为“吹气时有气体进入下面的杯子中将上面的杯子顶上来”。为进一步验证以上两种解释,下列方案不可行的是( )
A.在上面的塑料杯底开一个孔,再次重复实验,观察杯子情况
B.将下面的塑料杯的底剪去,再次重复实验,观察杯子情况
C.将两塑料杯的底都剪去,再次重复实验,观察杯子情况
D.将上面塑料杯的杯口剪去,使其低于下面塑料杯的杯口,再次重复实验,观察杯子情况
二.填空题(共5小题,共10分)
16.(2018?襄阳)甲、乙两个完全相同的密闭圆台形容器,一正一反放置在同水平桌面上,装有质量相等、深度相同的不同液体,如图所示。桌面受到甲、乙两容器的压力分别为F甲和F乙,两容器底部受到液体的压强分别为p1和p2,则F甲__________F乙,p1__________p2(填“大于”、“小于”或“等于”)。
17.(2018?岳阳)如图,质地均匀的长方体重7N,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”)。
18.(2018?绵阳)我国首艘国产航母的长度315m,宽度75m,吃水约10.5m,2018年5月13日离港海试。航母静止在海面上时所受海水的浮力__________(选填“大于”“小于”或“等于”)重力,其水下部分距海面深9m处承受海水产生的压强为__________Pa.(ρ海水=1.03×103kg/m3,g取10N/kg)
19.(2018?广元)如图所示,将一薄木尺的长度用多层报纸紧密地覆盖在水平桌面上(桌面与报纸之间几乎没有空气),已知报纸的上表面积为0.21m2.则大气对报纸上表面的压力为__________N;在木尺右端快速施加竖直向下的力F,要将报纸掀开,则力F至少为__________N(假设报纸不破损,报纸对木尺的压力全部作用在木尺最左端,大气压取1.0×105Pa,报纸和薄木尺的重力忽略不计)。
20.(2018?东营)如图所示,某型号飞机模型机翼上表面凸起,下表面较平。在飞行过程中由于上表面的空气流速__________(选填“大”或“小”),压强__________(选填“大”或“小”),从而能获得向上的升力。
三.实验探究题(共3小题,共16分)
21.(2018?滨州模拟)小丽做研究“影响压力作用效果的因素”实验,所用器材及在水平桌面上进行的实验过程如图所示。
(1)本实验所用到的研究方法是__________和__________。
(2)小丽为了探究压力作用效果跟压力大小的关系,应该通过图中__________的两次实验进行比较,得出结论______________________________;为了探究压力作用的效果跟受力面积大小的关系,应该通过图中__________的两次实验进行比较,得出结论______________________________。
(3)在生活中,书包的背带做得比较宽,这是利用了__________来减小压力作用的效果;俗话说“磨刀不误砍柴工”,所蕴含的物理知识是通过__________来增大压力的作用效果。
22.(2018?南充)在“研究影响液体内部压强”的实验中:
(1)压强计是通过观察U型管的两端液面的__________来显示橡皮膜所受压强大小。
(2)比较图甲和图乙,可以初步得出结论:在同种液体中,液体内部压强随液体__________的增加而增大。
(3)如果我们要讨论液体内部压强是否与液体密度有关,应选择__________进行比较。
(4)已知乙图中U型管左侧液柱高为4cm,右侧液柱高为10cm,则U型管底部受到的液体的压强为__________Pa(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg)
23.(2018?山西模拟)有以下器材:两张薄纸片、两个乒乓球、一根吸管、两根筷子、两只纸船、一个脸盆、一只水枪、清水。兴趣实验小组的同学进行“探究流体压强与流速关系”的实验。请你设计实验方案完成实验探究。
(1)你选的实验器材:_______________________。
(2)简述实验过程:______________________________________________。
(3)简述实验现象:_______________________。
(4)写出实验结论:_______________________。
四.计算题(共3小题,共14分)
24.(2018?徐州)制作豆腐过程中,要用重物把豆腐压实,如果重物对豆腐的压力为200N,受力面积为1m2.压实后,30kg豆腐的体积为0.02m3.求:
(1)重物对豆腐的压强;
(2)豆腐的密度。
25.(2018?昆明)如图所示,置于水平桌面上的容器,底面积为200cm2,未装水时的质量为0.2kg。容器盛水后水面的高度为15cm,容器对桌面的压强为1.1×103Pa,求水对容器的压力。(已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,忽略容器壁的厚度)
26.(2018春?崇仁县校级月考)龙卷风发生时,许多房屋被摧毁,屋外的气压急剧降到0.9×105Pa,当时门窗紧闭,可以近似地认为室内的气压是标准大气压,取作1×105Pa,若室内屋顶的面积为100m2。
(1)屋内外的大气压强差是多少?
(2)若室内屋顶的面积为100m2,求屋内外的大气压力差是多少?
第九章 《压强》达标检测
时间:45分钟 满分:100分
一.选择题(共15小题,共60分)
1.(2018?邵阳)同学们好,从八年级开始学习物理,有老师的引导,坚持课前预习,课后复习,上课专心听,善于观察,乐于动手,每节课学有所得,至今学有所成。现在平放在你桌面中央的物理答题卡将会展示你的理想成绩!现在请你估计或者测量看看,答题卡对桌面有压力,桌面的受力面积约是( )
A.6m2 B.600cm C.609cm2 D.609
【答案】C
【解析】物理答题卡平放在桌面中央,受力面积即为答题卡的面积,物理答题卡的大小相当于一张A4纸的大小,长约为29cm,宽约为21cm,故桌面的受力面积为S=29cm×21cm=609cm2=0.069m2。故ABD错误,C正确。故选C。
2.(2018?兰州)高度、材料相同的实心长方体A和B放在水平桌面上,它们的大小如图所示。它们对桌面的压力分别为FA、FB,压强分别为pA、pB.关于它们的大小关系,正确的是( )
A.FA<FB pA=pB B.FA>FB pA=pB C.FA>FB pA>pB D.FA=FB pA<pB
【答案】B
【解析】从图中可以看出,VA>VB,而A和B的材料相同,即密度相同,根据公式G=mg=ρVg可知,GA>GB,而物体放在水平桌面上,物体对水平桌面的压力等于物体的重力,所以FA>FB。A和B的密度相同,g是常量,而A和B的高度相同,根据公式p=ρgh可知,它们对地面的压强相等,即pA=pB。故选B。
3.(2018?北京)下列实例中,为了增大压强的是( )
A.书包带做的较宽 B.图钉帽做得面积较大
C.大型平板车装有很多车轮 D.石磨的磨盘做得很重
【答案】D
【解析】A、书包带做的较宽,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;故A不合题意;B、图钉帽做得面积较大,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;故B不合题意;C、大型平板车装有很多车轮,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;故C不合题意;D、石磨的磨盘做得很重,是在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强。故D符合题意。故选D。
4.(2018?德阳)在生产,生活中有很多物理知识的应用,下列说法中正确的是( )
A.把书包带做得扁而宽,是为了减小书包对人体的压强
B.滑雪板一般都有较大的面积,是为了增大压力
C.菜刀钝了磨一磨,是为了减小对被切物的压强
D.在铁轨下铺设枕木,是为了减小对地面的压力
【答案】A
【解析】A、把书包带做得扁而宽,是为了在压力一定时,增大受力面积,减小压强。故A正确;B、滑雪板一般都有较大的面积,在压力一定时,增大受力面积,减小压强。故B错误;C、菜刀钝了磨一磨,在压力一定时,减小受力面积,增大压强。故C错误;D、在铁轨下面铺设枕木,在压力一定时,增大受力面积,减小压强。故D错误。故选A。
5.(2018?攀枝花)匀速地向某容器内注满水,容器底所受水的压强与注水时间的关系如图所示,这个容器可能是( )
A.锥形瓶 B.烧杯 C.量杯 D.量筒
【答案】C
【解析】根据图象,容器底所受水的压强变化是越来越慢,当匀速地向某容器内注满水时,压强变化越来越慢,根据p=ρgh可知,水面升高的高度变化越来越慢,容器的形状是上口大、底小。A、A选项的锥形瓶,水面升高的高度变化是越来越快,不符合题意BD、BD选项的烧杯和量筒,水面升高的高度变化是均匀的,不符合题意;C、C选项的量杯,水面升高的高度变化是越来越慢,符合题意;故选C。
6.(2018?北京)如图所示,盛有水的杯子静止在水平桌面上。杯子重1N,高9cm,底面积30cm2;杯内水重2N,水深6cm,水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。下列选项中正确的是( )
A.水对杯底的压强为900Pa B.水对杯底的压力为2N
C.水杯对桌面的压强为1000Pa D.水杯对桌面的压力为2.8N
【答案】C
【解析】(1)杯内水的深度:h=6cm=0.06m,水对杯底的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa,根据p=可得,水对杯底的压力:F=pS=600Pa×30×10﹣4m2=1.8N;故AB错误;(2)G水=2N,在水平桌面上,杯对桌面的压力:F′=G水+G杯=1N+2N=3N,杯对桌面的压强:p′===1000Pa;故C正确,D错误;故选C。
7.(2018?临沂)对下列四幅图的说法正确的是( )
A.如图中针头做得很尖目的是增大压力B.如图中的水壶利用了连通器原理
C.如图中钢笔吸墨水利用了帕斯卡定律D.如图中简易喷雾器说明流体在流速大的地方压强大
【答案】B
【解析】A、由公式P=知,注射器的针头做得很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强的,故A错误;B、茶壶的壶嘴与壶身连通,构成一个连通器。故B正确;C、钢笔吸墨水利用了大气压的原理,故C错误;D、管上方空气流速快、压强小,简易喷雾器说明流体在流速大的地方压强小,故D错误。故选B。
8.(2018?新洲区校级模拟)某同学在“研究液体内部的压强”的实验中,选择如图所示的器材,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。在甲的左、右两侧倒入深度不同的水后,橡皮膜向左凸起;在乙左、右两侧分别倒入水和某种液体后,橡皮膜相平。下列说法不正确的是( )
A.甲实验可得出结论:在同种液体内部,深度越深,压强越大
B.乙实验中左侧水对容器底的压强大于右侧液体对容器底的压强
C.若测得图乙中左、右两侧容器底的深度为 10 cm、12.5 cm,则液体的密度为 0.8 g/cm3
D.若把 A、B 两个物体分别放入图乙水和液体中,两物体都漂浮,且都不溢出,橡皮膜向右凸起,则两物体的质量 mA>mB
【答案】C
【解析】A、右图甲知:液体密度相同;右侧高度高,压强大,橡皮膜向左凸出,故可以得出:在同种液体内部,深度越深,压强越大,故A正确;B、压强的大小通过橡皮膜的凸出程度来表示,图乙中橡皮膜没有变形,说明左右两侧上面的压强相同,根据P=ρgh知,左边液体的密度大于右边液体的密度,故下面的液体左边的压强大于右边的压强吧,故左边总压强大于右边的总压强,故B正确;C、由B知,ρ液体gh液体<ρ水gh水,h水=10cm=0.1m,h液体=12.5cm=0.125m;液体的密度:ρ液体<==0.8×103kg/m3=0.8g/cm3,即ρ液体<0.8g/cm3故C错误;D、木块放入液体中漂浮,引起橡皮膜两侧压强的变化,橡皮膜向右凸起,说明p右<p左,压力的变化量等于放入的木块重,所以GA>GB,根据G=mg可知,mA>mB,故D正确。故选C。
9.(2018?株洲)下列现象中,与大气压无关的是( )
A.用吸管吸饮料 B.马德堡半球实验 C.塑料吸盘“粘”在墙上 D.拦河坝“下宽上窄”
【答案】D
【解析】ABC、用吸管吸饮料、马德堡半球实验、吸盘可以压在光滑的墙上,三个实例都由于大气压作用的缘故,所以这些现象都与大气压有关。故ABC不符合题意;D、拦河坝“下宽上窄”利用液体压强随深度的增加而增大的原理,于大气压无关,故D符合题意。故选D。
10.(2018?海淀区二模)下列说法中正确的是( )
A.托里拆利实验测出了大气压值B.大气压随高度的增加而增大
C.水往低处流是由于大气压的作用D.船闸是利用大气压工作的
【答案】A
【解析】A、马德堡半球实验证明了大气压的存在,托里拆利实验测出了大气压的值,故A正确;B、大气压不是不变的,它的大小与高度有关,随高度的增加而减小,故B错误;C、水往低处流是水受到重力作用的结果,与大气压无关,故C错误;D、船闸是利用连通器的原理工作的,与大气压无关,故D错误。故选A。
11.如图所示,把一根两端开口的细玻璃管,通过橡皮塞插入装有红色水的玻璃瓶中,从管口向瓶内吹入少量气体后,瓶内的水沿玻璃管上升的高度为h。把这个自制气压计从1楼带到5楼的过程中(对瓶子采取了保温措施),观察到管内水柱的高度发生了变化,如下表所示,根据实验现象下列判断错误的是( )
楼层
1
2
3
4
5
管内与瓶内水面的高度差/cm
5
5.3
5.7
6
6.3
A.往瓶内吹气后,瓶内气压小于瓶外大气压
B.水柱高度h增大,说明大气压降低了
C.上楼的过程中,给瓶子保温是为了避免温度对测量结果的影响
D.水柱高度h越大,瓶内外的气体压强差越大
【答案】A
【解析】A、从管口向瓶内吹入少量气体后,瓶内气压大于瓶外大气压,则竖直玻璃管中的水位将上升,故A错误;BD、由于高度增加,大气压减小,则瓶内的气压高于瓶外大气压;管内的水面变高;所以玻璃管内水柱的高度增加,说明大气压随高度增加而变小,故BD正确;C、由于热胀冷缩会引起玻璃管中水柱的变化影响实验结果,所以在拿着它上下楼时,应保持瓶中的水的温度不变,故C正确;故选A。
12.(2018?怀化)下列事例中不是利用大气压工作的是( )
A.用塑料管吸饮料B.用抽水机抽水
C.用注射器将药液注入病人体内D.钢笔吸墨水
【答案】C
【解析】A、用力一吸气,吸管内的气压小于外界大气压,饮料在外界大气压的作用下,被压入口腔内。利用了大气压。故A不合题意;B、抽水机抽水,通过活塞上移或叶轮转动使抽水机内水面上方的气压减小,水在外界大气压的作用下,被压上来,利用了大气压,故B不合题意。C、用注射器将药液注入病人体内是利用人的压力将药液注入人体肌肉的,不是利用大气压来工作的,故C符合题意。D、用力一按橡皮囊,排出了里面的空气,当其恢复原状时,橡皮囊内部气压小于外界大气压,在外界大气压的作用下,墨水被压入钢笔内,利用了大气压。故D不合题意。故选C。
13.(2018?宜昌)如图所示中,利用“流体流速越大压强越小”的原理获得升力的是( )
A.热气球 B.降落伞 C.火箭 D.客机
【答案】D
【解析】A、热气球升空利用的是浮力,与流速越大压强越小没有关系,故A不符合题意;B、降落伞升空利用的是浮力,与流速越大压强越小没有关系,故B不符合题意;C、火箭发射是利用物体间力的作用是相互的原理来升空的,与流速越大压强越小没有关系,故C不符合题意;D、飞机机翼上方空气流速快,压强小,下方空气流速慢,压强大,于是产生向上的升力而起飞,故D符合题意。故选D。
14.(2018?唐河县三模)如图中各现象与飞机机翼获得升力的原理相同的是( )
A.液压机 B.简易喷雾器 C.钢笔吸墨水 D.升空的热气球
【答案】B
【解析】飞机的机翼能获得向上的升力,是应用了流速越大流体的压强越小的原理;A、液压机利用的是液体能传递压力,故A错误;B、用嘴吹气,管上方的流速大,压强小,液体在压力差的作用下被压出,故B正确;C、钢笔吸墨水利用的是大气压,故C错误;D、热气球升空利用的是物体的浮沉条件,故D错误。故选B。
15.(2018?盐城)小明将两个相同的一次性塑料杯叠放在一起,用吹风机以恒定风速沿上杯口水平吹气,发现塑料杯被吹出,如图,有人认为这是因为“上杯口流速大,压强小”使杯子飞出,也有人认为这是因为“吹气时有气体进入下面的杯子中将上面的杯子顶上来”。为进一步验证以上两种解释,下列方案不可行的是( )
A.在上面的塑料杯底开一个孔,再次重复实验,观察杯子情况
B.将下面的塑料杯的底剪去,再次重复实验,观察杯子情况
C.将两塑料杯的底都剪去,再次重复实验,观察杯子情况
D.将上面塑料杯的杯口剪去,使其低于下面塑料杯的杯口,再次重复实验,观察杯子情况
【答案】D
【解析】ABC、无论是在上面的塑料杯底开一个孔还是将下面的塑料杯的底剪去还是将两塑料杯的底都剪去,都能使上面杯子内外的气压相同,不可能是因为“吹气时有气体进入下面的杯子中将上面的杯子顶上来”;故ABC不符合题意;D、将上面塑料杯的杯口剪去,使其低于下面塑料杯的杯口,如果用吹风机以恒定风速沿上杯口水平吹气,上方的空气流速大压强小,下方流速小压强大,产生向上的升力使杯子飞出,发现塑料杯被吹出,不能判断是不是因为“吹气时有气体进入下面的杯子中将上面的杯子顶上来”,故D符合题意。故选D。
二.填空题(共5小题,共10分)
16.(2018?襄阳)甲、乙两个完全相同的密闭圆台形容器,一正一反放置在同水平桌面上,装有质量相等、深度相同的不同液体,如图所示。桌面受到甲、乙两容器的压力分别为F甲和F乙,两容器底部受到液体的压强分别为p1和p2,则F甲__________F乙,p1__________p2(填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】等于;小于。
【解析】容器在水平桌面上,桌面所受杯子的压力等于杯和液体的总重力,故液体的质量相同,杯子的质量相同,所以总质量相同,故总重力相同,所以两杯对桌面的压力相同,即F甲=F乙;由图可知,液体的深度相同,甲容器内部液体的体积大于乙容器内部液体的体积,故根据ρ=可知,由于两种液体的质量相同,所以甲液体的密度小于乙液体的密度,故根据p=ρgh可得,甲的密度小,所以甲液体对容器底的压强小,即p1<p2。
17.(2018?岳阳)如图,质地均匀的长方体重7N,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】700;变小。
【解析】长方体对桌面的压力为:F=G=7N;长方体对桌面的压强为:p===700Pa;
设长方体的底面积为S,没切除时,长方体对桌面的压强:p==,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′=G′=kG,则剩余部分对桌面的压强为:p′===②;
由①②可知,剩余部分对桌面的压强会变小。
18.(2018?绵阳)我国首艘国产航母的长度315m,宽度75m,吃水约10.5m,2018年5月13日离港海试。航母静止在海面上时所受海水的浮力__________(选填“大于”“小于”或“等于”)重力,其水下部分距海面深9m处承受海水产生的压强为__________Pa.(ρ海水=1.03×103kg/m3,g取10N/kg)
【答案】等于;9.27×104。
【解析】根据物体浮沉条件可知,航母静止在海面上时(漂浮),其受到的浮力等于它受到的重力;距海面深9m处承受海水产生的压强:p=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×9m=9.27×104Pa。
19.(2018?广元)如图所示,将一薄木尺的长度用多层报纸紧密地覆盖在水平桌面上(桌面与报纸之间几乎没有空气),已知报纸的上表面积为0.21m2.则大气对报纸上表面的压力为__________N;在木尺右端快速施加竖直向下的力F,要将报纸掀开,则力F至少为__________N(假设报纸不破损,报纸对木尺的压力全部作用在木尺最左端,大气压取1.0×105Pa,报纸和薄木尺的重力忽略不计)。
【答案】21000N;7000N。
【解析】(1)根据p=得:F=pS=1.0×105Pa×0.21m2=21000N;
(2)设薄木尺长度为L,则图中动力臂l1=,阻力臂l2=,F2=21000N,
Fl1=F2l2,=;=21000N×,
解得:F=7000N。
20.(2018?东营)如图所示,某型号飞机模型机翼上表面凸起,下表面较平。在飞行过程中由于上表面的空气流速__________(选填“大”或“小”),压强__________(选填“大”或“小”),从而能获得向上的升力。
【答案】大;小。
【解析】飞机在飞行时,机翼上方气流比下方气流的流速大,压强小,则下方空气的压强大于上方空气的压强,产生向上的压强差、压力差,形成升力。
三.实验探究题(共3小题,共16分)
21.(2018?滨州模拟)小丽做研究“影响压力作用效果的因素”实验,所用器材及在水平桌面上进行的实验过程如图所示。
(1)本实验所用到的研究方法是__________和__________。
(2)小丽为了探究压力作用效果跟压力大小的关系,应该通过图中__________的两次实验进行比较,得出结论______________________________;为了探究压力作用的效果跟受力面积大小的关系,应该通过图中__________的两次实验进行比较,得出结论______________________________。
(3)在生活中,书包的背带做得比较宽,这是利用了__________来减小压力作用的效果;俗话说“磨刀不误砍柴工”,所蕴含的物理知识是通过__________来增大压力的作用效果。
【答案】(1)转换法; 控制变量法;(2)DE;在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;EF;在压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;(3)增大受力面积;减小受力面积。
【解析】(1)本实验所用到的研究方法是转换法和控制变量法。
(2)小丽为了探究压力作用效果跟压力大小的关系,应该通过图中D、E的两次实验进行比较,得出的结论为:在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;
为了探究压力作用的效果跟受力面积大小的关系,应该通过图中E、F的两次实验进行比较,得出结论为:在压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)在生活中,书包的背带做得比较宽,这是利用了增大受力面积来减小压力作用的效果;
俗话说“磨刀不误砍柴工”,所蕴含的物理知识是通过减小受力面积来增大压力的作用效果。
22.(2018?南充)在“研究影响液体内部压强”的实验中:
(1)压强计是通过观察U型管的两端液面的__________来显示橡皮膜所受压强大小。
(2)比较图甲和图乙,可以初步得出结论:在同种液体中,液体内部压强随液体__________的增加而增大。
(3)如果我们要讨论液体内部压强是否与液体密度有关,应选择__________进行比较。
(4)已知乙图中U型管左侧液柱高为4cm,右侧液柱高为10cm,则U型管底部受到的液体的压强为__________Pa(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg)
【答案】(1)两侧液面高度差;(2)深度;(3)乙、丙;(4)1000。
【解析】(1)压强计测量液体压强时,就是靠U形管两侧液面高度差来体现压强大小的,液面高度差越大,说明液体压强越大;(2)比较图甲和图乙,两杯中的液体密度相同、金属盒所处的深度不相同,深度越深,高度差越大,压强越大,可以初步得出结论:在同种液体中,液体内部压强随液体深度的增加而增大。(3)要讨论液体内部压强是否与液体密度有关,需要控制,液体的深度相同,金属盒的方向相同,液体的密度不同,故选乙、丙两次实验即可;(4)图乙中U形管的右两侧与大气相通,则U型管底部受到的液体的压强为右侧液柱产生的压强:
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa。
23.(2018?山西模拟)有以下器材:两张薄纸片、两个乒乓球、一根吸管、两根筷子、两只纸船、一个脸盆、一只水枪、清水。兴趣实验小组的同学进行“探究流体压强与流速关系”的实验。请你设计实验方案完成实验探究。
(1)你选的实验器材:_______________________。
(2)简述实验过程:______________________________________________。
(3)简述实验现象:_______________________。
(4)写出实验结论:_______________________。
【答案】(1)两张薄纸片;(2)将两张纸拿起悬在半空中,使其平行自然下垂,然后用力向这两张纸中间吹气。(3)两张纸向中间靠拢。(4)流体在流速大的地方压强小。
【解析】(1)实验器材:两张薄纸片;
实验过程:将两张纸拿起悬在半空中,使其平行自然下垂,然后用力向这两张纸中间吹气。
实验现象:两张纸向中间靠拢。
实验结论:流体在流速大的地方压强小。
(2)实验器材:两个乒乓球、一根吸管、两根筷子;
实验过程:将两根筷子平行放置在桌面上当支架,在两根筷子中间放上两个乒乓球,用吸管向乒乓球的中间吹气。
实验现象:乒乓球向中间靠拢。
实验结论:流体在流速大的地方压强小。
(3)实验器材:两只纸船、一个脸盆、一只水枪、清水
实验过程:脸盆内放入清水,将两只纸船平行放入水中,用水枪向漂在水面上的两只小船中间喷射水流。
实验现象:两只纸船向中间靠拢。
实验结论:流体在流速大的地方压强小。
四.计算题(共3小题,共14分)
24.(2018?徐州)制作豆腐过程中,要用重物把豆腐压实,如果重物对豆腐的压力为200N,受力面积为1m2.压实后,30kg豆腐的体积为0.02m3.求:
(1)重物对豆腐的压强;
(2)豆腐的密度。
【答案】(1)重物对豆腐的压强为200Pa;(2)豆腐的密度为1.5×103kg/m3。
【解析】(1)重物对豆腐的压强:p===200Pa;
(2)豆腐的密度:ρ===1.5×103kg/m3。
答:(1)重物对豆腐的压强为200Pa;(2)豆腐的密度为1.5×103kg/m3。
25.(2018?昆明)如图所示,置于水平桌面上的容器,底面积为200cm2,未装水时的质量为0.2kg。容器盛水后水面的高度为15cm,容器对桌面的压强为1.1×103Pa,求水对容器的压力。(已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,忽略容器壁的厚度)
【答案】水对容器的压力为30N。
26.(2018春?崇仁县校级月考)龙卷风发生时,许多房屋被摧毁,屋外的气压急剧降到0.9×105Pa,当时门窗紧闭,可以近似地认为室内的气压是标准大气压,取作1×105Pa,若室内屋顶的面积为100m2。
(1)屋内外的大气压强差是多少?
(2)若室内屋顶的面积为100m2,求屋内外的大气压力差是多少?
【答案】(1)屋内外的大气压强差是1×104Pa;(2)屋内外的大气压力差是1×106N。
【解析】(1)屋内外的大气压强差:△p=p内﹣p外=1.0×105Pa﹣0.9×105Pa=1×104Pa;
(2)屋内外的大气压力差:△F=△pS=1×104Pa×100m2=1×106N。
答:(1)屋内外的大气压强差是1×104Pa;(2)屋内外的大气压力差是1×106N。
第九章 压强
考点分布
考查频率
考点内容
命题趋势
1.压强
★★★★
1.通过实验探究,理解压强的概念。理解固体压强、液体压强的大小跟什么因素有关。
2.了解增大和减小压强的方法。
3.会用压强公式进行简单计算。
4.知道液体压强的规律应用实例。
5.了解大气压强的测量方法、大气压强的大小和单位。
6.初步了解流体的压强与流速的关系,能解释某些生活中的现象。
本章常考的内容有:压强的概念、单位、液体的压强压力的计算、固体的压强压力的计算、大气压强的应用、流体压强与流速的关系;2018年可能出现压强选择题、计算题、实验题,分值约8分。
2.液体压强
★★★★
3.大气压
★★★
4.流体压强与流速的关系
★★
知识点一:压强
1.压力:物理学中把垂直压在物体表面的力叫做压力,其方向总是垂直物体表面,作用点在受力物体上,如图所示,物体对受力面的压力F与重力G的关系。
注意:压力与重力是两个不同性质的力。当物体放在水平面且在竖直方向上只受重力和水平面支持力作用时,对水平面的压力与物体的重力大小相等,否则不相等。
2.压力的作用效果:压力的作用效果与压力大小和受力面积有关,用压强来反映压力的作用效果。
3.压强:我们把物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强,其定义式是,单位是帕(牛/米2),符号Pa(N/m2)。
4.增大或减小压强的方法:(1)增大压强的方法:增大压力或减小受力面积;(2)减小压强的方法:减小压力或增大受力面积。
5.注意问题:
①公式p=对于固体、液体和气体都适用。
②对密度均匀、形状规则的柱体,如粗细均匀的圆柱体、长方体、正方体等,放在水平面上,它们对水平支持面压强p=====ρ物gh。
③一容器盛有液体放在水平桌面上,求压力、压强问题:把盛放液体的容器看成一个整体,先确定压力(水平面受的压力F=G容+G液),后确定压强(一般常用公式)。
知识点二:液体压强
1.液体压强的产生:由于液体受到重力作用,并且具有流动性,所以对液体内部、容器底和侧壁都有压强。
2.液体内部压强的特点:A.液体内部向各个方向都有压强;B.液体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,液体压强还与液体密度有关。
3.液体压强:计算公式p=ρgh,其中ρ指液体的密度,h表示液体的深度。
4.连通器:上端开口,下端相通的容器叫做连通器,其原理是:同一种液体不流动时,液面保持相平,其应用有:船闸、水壶等。
5.液体对容器底的压力F与液体的重力G的关系:
柱形容器,F=G液;上宽下窄容器,F<G液;上窄下宽容器,F>G液。
知识点三:大气压
1.大气压强:大气对浸在它里面的物体产生的压强叫做大气压强,简称大气压,一般用p0表示。
“大气压”与“气压”(或部分气体压强)是有区别的,如高压锅内的气压——指部分气体压强,高压锅外称大气压。
2.产生的原因:因为空气受重力并且具有流动性。
3.历史上证明大气压强存在的著名实验是马德堡半球实验。
此外还有覆杯实验、瓶吞鸡蛋实验、皮碗模拟马德堡半球实验。
4.大气压的实验测定:托里拆利实验。
(1)1标准大气压p0=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa。
(2)实验前玻璃管里水银灌满的目的是:使玻璃管倒置后,水银上方为真空;若未灌满,或进入空气,则测量结果偏小。
(3)将玻璃管稍上提或下压(管口未离开水银面),管子的粗或细,管内外的高度差不变,将玻璃管倾斜,高度不变,长度变长。
5.大气压的影响因素:大气压随高度增加而__减小__,且大气压的值与地点、天气、季节的变化有关,一般来说,晴天大气压比阴天高,冬天比夏天高。
6.测量工具:水银气压计和无液气压计
若水银气压计挂斜,则测量结果变大。在无液气压计刻度盘上标的刻度改成高度,该无液气压计就成了登山用的登高计。
7.应用:活塞式抽水机和离心式水泵。
知识点四:流体压强与流速的关系
1.流体压强与流速的关系:流体在流速大的地方压强小,在流速小的地方压强大。
2.应用——飞机的升力的产生、水翼船等。
3.升力产生的原因:在相同的时间内,机翼上方气流通过的路程较长,因而速度较大_,它对机翼向下的压强小,机翼下方气流通过的路程较短,因而速度较小,它对机翼向上的压强大。于是产生一个向上的压强差,压强差就形成了机翼的上下表面的压力差,这就是升力。
易错点1 如图所示,误认为甲或丙对地面的压强最大(以上情况只考虑压强中的两个因素中的一个,虽然同时考虑两个因素,但没有考虑在水平地面上的圆柱体的特殊性)。
典例1:(2018?庆云县二模)有一个密度均匀的长方体铜块,被截成A、B两块,如图所示,已知LA:LB=3:2,则它们对水平桌面的压力和压强之比分别为( )
A.FA:FB=2:3,pA:pB=3:2 B.FA:FB=3:2,pA:pB=2:3
C.FA:FB=2:3,pA:pB=1:1 D.FA:FB=3:2,pA:pB=1:1
【错解】选B,理由:因为A的重力大,压力大,受力面积大,压强小.
【析错】水平面上物体的压力和自身的重力相等,根据压强公式、重力公式、体积公式、密度公式得出密度均匀的长方体铜块对桌面的压强之比;由图可知,长方体截成A、B两块时的底面积之比等于它们的边长之比,根据F=pS比较两者压力的大小。
【正解】选D,理由(1)因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以,密度均匀的长方体铜块对水平桌面的压强:,由图可知,A、B两铜块的高度相同,则两者对水平桌面的压强相等,即pA:pB=1:1,故AB不正确;(2)由图可知,长方体截成A、B两块时的底面积之比等于它们的边长之比,即SA:SB=LA:LB=3:2,由可得,它们对水平桌面的压力:FA:FB=pSA:pSB=SA:SB=3:2,故D正确。故选:D。
易错点2 审题不清,将受力面积的大小弄错,误认为物体的底面积就是受力面积,实际上受力面积应该是接触面积。
典例2:(2017春?宝丰县期末)将一重100N、棱长为20cm的均匀立方体放置在水平正方形桌面正中间.若桌面的边长为10cm,则立方体对桌面的压强是
Pa;若桌面边长为30cm,则立方体对桌面的压强是 Pa.
【错解】答案为:104;2.5×103.理由:正方体对桌面的压强:..
【析错】立方体对桌面的压力和自身的重力相等,受力面积等于立方体与桌面的接触面积,第一次接触面积为桌子面积,第二次接触面积为立方体面积,根据S=L2求出其大小,根据求出立方体对桌面的压强..
【正解】答案为:104;2.5×103.理由:立方体对桌面的压力:F=G=100N,若桌面的边长为10cm,则受力面积:S=L2=(0.1m)2=0.01m2,正方体对桌面的压强:;若桌面边长为30cm,则受力面积:S′=(L′)2=(0.2m)2=0.04m2,则正方体对桌面的压强:.
易错点3 误认为液体对容器底的压力等于液体重力,而忽略容器的形状。
典例3:(2018春?宾阳县期中)如图所示,质量为0.1kg底面积为0.01m2的薄壁容器中盛有2kg水,将容器放置在水平地面上,如图所示,容器内水深h为0.1m,则水对容器底部的压强为________Pa,压力为________N;容器底对地面的压强为________Pa (ρ水=1.0×103kg/m3)
【错解】答案为:1.0×103;20;2.1×103。理由:液体对容器底的压力等于液体重力,所以水对容器底部的压力为G=mg=20N。
【析错】(1)知道容器内水的深度,根据p=ρgh求出水对容器底部的压强;再利用F=pS求出压力。(2)容器对水平桌面的压力等于水和容器的总重力,根据F=G=mg求出其大小,再利用求出容器底部对地面的压强。
【正解】答案为:1.0×103;10;2.1×103。理由:(1)水对容器底部的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1×103Pa;根据可得压力:F=pS=1×103Pa×0.01m2=10N;(2)容器底部对地面的压力:F′=G总=(m水+m容)g=(2kg+0.1kg)×10N/kg=21N,容器底部对地面的压强:。1.0×103;10;2.1×103。
易错点4 将固体压强和液体压强弄混,如水对容器的压强指液体压强,容器对水平面的压强,指固体压强。液体先考虑压强,后考虑压力,固体先考虑压力,后考虑压强。
典例4:(2018春?荔湾区期末)如图所示,一开口的杯子,装上8cm深的水后,放在水平桌面上,已知杯子内部底面积为50cm2,外部底面积为60cm2;杯子装上水后的总质量为0.6kg,则水对杯底的压强为_________Pa,水对杯底的压力为_________N,杯子对桌面的压强为_________Pa(g取10N/kg)。
【错解】答案为:800;4;800。理由:液体对杯底的压强等于杯子对桌面的压强。
【析错】(1)根据p=ρgh求出水对杯底的压强,再利用压强公式变形F=pS,即可求出水对杯底的压力;(2)由杯子装上水后的总质量为0.6kg,根据G=mg即可求出其重力,此时重力即为杯子对桌面的压力,根据压强公式求出杯子对桌面的压强。
【正解】答案为:800;4;1000。理由:(1)水对杯底的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa,水对杯底的压力:F=pS内=800Pa×50×10-4m2=4N;(2)杯子对桌面的压力:F′=G=mg=0.6kg×10N/kg=6N,杯子对桌面的压强:。易错点5 将水银气压计和自制的水气压计弄混,误认为将它们拿到高山上去液柱都会降低。
典例5:(2018春?芦溪县期中)如图在玻璃瓶中装满水,双手迅速用力捏玻璃瓶,发现玻璃管中的液柱上升,说明有力的作用,如果把此装置转移到温度海拔较高的高山中,发现玻璃管中的液柱会_______(选填“上升”、“下降”或“不变”),可以通过观察玻璃管中液面的高低来判断压强的大小,这是运用物理学研究方法的_______法。
【错解】下降;转换。理由:因为大气压降低,所以液柱都会降低。
【析错】(1)玻璃管内水银柱不会下落是由于大气压的作用;在托里拆利实验中,水银柱的高度是由外界大气压的大小决定的,在玻璃管顶端真空的情况下,管内外水银柱的高度差与管的倾斜度、位置的深浅、水银槽内水银的多少以及管的粗细均无关;(2)大气压不是一成不变的,与高度、天气都有关,且随高度的增加而减小.
【正解】答案为:上升;转换。理由:把此装置转移到海拔较高的高山中,则外界的气压会减小,里面的气压大于外界气压,玻璃管中的液柱会在里面气压的作用下上升;通过观察玻璃管中液面的高低来判断压强的大小,采用的方法是转换法。易错点6 液体流经横截面积大小不同的位置,流速不同,误认为能支持的液柱的高度相同。
典例6:(2018?安徽模拟)某物理课外小组制作了如图所示的实验装置,打开A阀门,水流入管道,当水稳定后,a管液面高度_________于b管液面高度;再打开B阀门,在水向外流的过程中,a管液面高度_________于b管液面高度。
【错解】等;等。理由:液体流经横截面积大小不同的位置,流速不同,能支持的液柱的高度相同。
【析错】(1)从连通器的定义和连通器的原理进行分析。(2)流体的流速越大,压强越小。
【正解】答案为:等;大。如下图,理由:(1)打开A阀门,水流入管道,当水稳定后,a管、b管、大烧杯组成了连通器,装有水,水静止时水面是相平的。(2)当打开B阀门,粗管和细管流量相同,细管的流速大压强小,支持的水柱小;粗管的流速小压强大,支持的水柱大。
知识点一:压强
典例1:(2018春?莒县期中)关于压强、压力等物理概念,下列说法正确的是( )
A.压强就是物体所受的压力
B.物体对接触面的压力就是物体所受的重力
C.压强在数值上等于单位面积上的压力大小
D.压力的方向总是竖直向下
【考查方向】压强.
【名师点睛】压力是垂直作用在物体表面上的力,其方向总是垂直于物体的支撑面;压强是物体单位面积上受到的压力。压强跟压力大小和受力面积大小同时有关。
典例2: (2018?北京)下列实例中,为了增大压强的是( )
A.书包带做的较宽 B.图钉帽做得面积较大
C.大型平板车装有很多车轮 D.石磨的磨盘做得很重
【考查方向】增大压强的方法及其应用.
【名师点睛】减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积来减小压强.在受力面积一定时,减小压力来减小压强;增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积来增大压强.在受力面积一定时,增大压力来增大压强;
知识点二:液体压强
典例3:(2018?盐城)如图所示,小明将压强计的金属盒分别放入甲乙两种液体中,从图中可以得到的结论是( )
A.甲液体的密度大于乙液体的密度
B.甲液体的密度等于乙液体的密度
C.甲金属盒处的压强等于乙金属盒处的压强
D.甲金属盒处的压强小于乙金属盒处的压强
【考查方向】液体的压强的特点.
【名师点睛】(1)要注意转换法在物理实验中的运用,本实验中,液体内部压强的大小不容易观察到,因此用U形管两侧的液面高度差来反映液体内部压强的大小。(2)影响液体压强的因素有:液体的密度和浸入液体的深度,在探究与其中的一个因素时,就要控制另一个因素一定。
典例4:(2018?宜昌)我国蛟龙号载人潜水器已完成了7km级的潜水实验,它潜入海面下7km深处受到海水的压强是_________Pa(ρ海水=1.03×103kg/m3,g=10N/kg),在逐渐上升返回海面的过程中,所受到海水的压强将_________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【考查方向】液体的压强的特点;液体的压强的计算.
【名师点睛】根据p=ρgh求出它潜入海面下7km深处受到海水的压强并分析上升过程中所受到海水压强的变化。
知识点三:大气压及测量
典例5:(2018?硚口区二模)如图所示,是托里拆利实验的规范操作过程,关于托里拆利实验,下面说法错误的是( )
A.实验中玻璃管内水银面的上方气压为零
B.是大气压支持玻璃管内的水银柱,使它不下落
C.大气压的数值等于这段水银柱产生的压强
D.玻璃管倾斜会影响实验测量结果
【考查方向】大气压强的测量方法.
【名师点睛】①在托里拆利实验中,水银柱的高度是由外界大气压的大小决定的,在玻璃管顶端真空的情况下,管内外水银柱的高度差一般不会改变。②玻璃管粗细、是否倾斜、是否弯曲以及水银槽内水银的多少不会影响大气压的测量值。
知识点四:影响大气压变化的因素
典例6:(2018?乐山)如图所示,将一个瓶子,装入适量带色的水,再取一根两端开口的细玻璃管,使玻璃管穿过橡皮寒插入水中。从管子上端吹入少量气体,使瓶内气体压强大于大气压,水沿玻璃管上升到瓶口以上。当拿着它从山下的报国寺到金顶山上,玻璃管内水柱高度将( )
A.升高 B.不变 C.降低 D.无法判断
【考查方向】大气压的影响因素.
【名师点睛】瓶内气体压强不变,而随着高度的增加,大气压降低,所以玻璃管内的水柱升高。
典例7:(2018?河南模拟)大气压强随高度变化的关系如图。由图可知珠穆朗玛峰顶?(海拔?8844m)?的气压约是________kPa,高山上煮饭需要用高压锅的原因是________________________________________。
【考查方向】大气压的影响因素.
【名师点睛】大气压强随海拔高度的增加而减小;液体的沸点与气压有关,气压越高,沸点越高;气压越低,沸点越低。
知识点五:流体压强与流速的关系
典例8 (2018?怀化)高铁站台的安全线到站台边缘的距离比普通火车站台的安全线到站台边缘的距离更远,这是因为高铁列车经过站台时车身附近的空气( )
A.流速更快,压强更小 B.流速更快,压强更大
C.流速更慢,压强更小 D.流速更慢,压强更大
【考查方向】流体压强与流速关系.
【名师点睛】当火车驶过站台时会带动周围空气流动速度加快,从而造成人周围空气流速不同,结合流体压强与流速的关系即可解决此题。
典例9:(2018?温州)飞机在空中飞行时都有一定的迎角(机翼轴线与水平气流的夹角)。飞机飞行时的升力除了与机翼形状有关外,是否还与迎角大小有关?为了研究这一问题,在老师的帮助下,小明利用电风扇、升力测力计、飞机模型按图甲方式进行如下实验。
①闭合电风扇的开关,调节档位使其风速最大,并使飞机模型的迎角为0°,记录测力计的示数。重复5次实验并计算升力平均值。②改变迎角大小,使其分别为5°、10°、15°、20°,重复步骤①。③处理相关数据得到“升力与迎角的关系”如图乙。(1)本实验得出的结论是:_________________________。(2)小明若要进一步研究“飞机的升力与其飞行速度的关系”。利用现有器材,如何操作可以模拟飞机不同的飞行速度?________________________。(3)资料显示:本实验结论与实际相符,且飞机迎角一定时,飞行速度越大升力也越大。若某飞机以500千米/时做水平匀速直线飞行时的迎角为θ1,而以800千米/时做水平匀速直线飞行时的迎角为θ2(θ1、θ2均小于15°)。请比较θ1、θ2的大小关系:__________。
【考查方向】流体压强与流速关系的探究实验.
【名师点睛】(1)杠杆图象乙得出升力与迎角的关系:先增大或减小,在15°附
第九章 压强
考点分布
考查频率
考点内容
命题趋势
1.压强
★★★★
1.通过实验探究,理解压强的概念。理解固体压强、液体压强的大小跟什么因素有关。
2.了解增大和减小压强的方法。
3.会用压强公式进行简单计算。
4.知道液体压强的规律应用实例。
5.了解大气压强的测量方法、大气压强的大小和单位。
6.初步了解流体的压强与流速的关系,能解释某些生活中的现象。
本章常考的内容有:压强的概念、单位、液体的压强压力的计算、固体的压强压力的计算、大气压强的应用、流体压强与流速的关系;2018年可能出现压强选择题、计算题、实验题,分值约8分。
2.液体压强
★★★★
3.大气压
★★★
4.流体压强与流速的关系
★★
知识点一:压强
1.压力:物理学中把垂直压在物体表面的力叫做压力,其方向总是垂直物体表面,作用点在受力物体上,如图所示,物体对受力面的压力F与重力G的关系。
注意:压力与重力是两个不同性质的力。当物体放在水平面且在竖直方向上只受重力和水平面支持力作用时,对水平面的压力与物体的重力大小相等,否则不相等。
2.压力的作用效果:压力的作用效果与压力大小和受力面积有关,用压强来反映压力的作用效果。
3.压强:我们把物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强,其定义式是,单位是帕(牛/米2),符号Pa(N/m2)。
4.增大或减小压强的方法:(1)增大压强的方法:增大压力或减小受力面积;(2)减小压强的方法:减小压力或增大受力面积。
5.注意问题:
①公式p=对于固体、液体和气体都适用。
②对密度均匀、形状规则的柱体,如粗细均匀的圆柱体、长方体、正方体等,放在水平面上,它们对水平支持面压强p=====ρ物gh。
③一容器盛有液体放在水平桌面上,求压力、压强问题:把盛放液体的容器看成一个整体,先确定压力(水平面受的压力F=G容+G液),后确定压强(一般常用公式)。
知识点二:液体压强
1.液体压强的产生:由于液体受到重力作用,并且具有流动性,所以对液体内部、容器底和侧壁都有压强。
2.液体内部压强的特点:A.液体内部向各个方向都有压强;B.液体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,液体压强还与液体密度有关。
3.液体压强:计算公式p=ρgh,其中ρ指液体的密度,h表示液体的深度。
4.连通器:上端开口,下端相通的容器叫做连通器,其原理是:同一种液体不流动时,液面保持相平,其应用有:船闸、水壶等。
5.液体对容器底的压力F与液体的重力G的关系:
柱形容器,F=G液;上宽下窄容器,F<G液;上窄下宽容器,F>G液。
知识点三:大气压
1.大气压强:大气对浸在它里面的物体产生的压强叫做大气压强,简称大气压,一般用p0表示。
“大气压”与“气压”(或部分气体压强)是有区别的,如高压锅内的气压——指部分气体压强,高压锅外称大气压。
2.产生的原因:因为空气受重力并且具有流动性。
3.历史上证明大气压强存在的著名实验是马德堡半球实验。
此外还有覆杯实验、瓶吞鸡蛋实验、皮碗模拟马德堡半球实验。
4.大气压的实验测定:托里拆利实验。
(1)1标准大气压p0=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa。
(2)实验前玻璃管里水银灌满的目的是:使玻璃管倒置后,水银上方为真空;若未灌满,或进入空气,则测量结果偏小。
(3)将玻璃管稍上提或下压(管口未离开水银面),管子的粗或细,管内外的高度差不变,将玻璃管倾斜,高度不变,长度变长。
5.大气压的影响因素:大气压随高度增加而__减小__,且大气压的值与地点、天气、季节的变化有关,一般来说,晴天大气压比阴天高,冬天比夏天高。
6.测量工具:水银气压计和无液气压计
若水银气压计挂斜,则测量结果变大。在无液气压计刻度盘上标的刻度改成高度,该无液气压计就成了登山用的登高计。
7.应用:活塞式抽水机和离心式水泵。
知识点四:流体压强与流速的关系
1.流体压强与流速的关系:流体在流速大的地方压强小,在流速小的地方压强大。
2.应用——飞机的升力的产生、水翼船等。
3.升力产生的原因:在相同的时间内,机翼上方气流通过的路程较长,因而速度较大_,它对机翼向下的压强小,机翼下方气流通过的路程较短,因而速度较小,它对机翼向上的压强大。于是产生一个向上的压强差,压强差就形成了机翼的上下表面的压力差,这就是升力。
易错点1 如图所示,误认为甲或丙对地面的压强最大(以上情况只考虑压强中的两个因素中的一个,虽然同时考虑两个因素,但没有考虑在水平地面上的圆柱体的特殊性)。
典例1:(2018?庆云县二模)有一个密度均匀的长方体铜块,被截成A、B两块,如图所示,已知LA:LB=3:2,则它们对水平桌面的压力和压强之比分别为( )
A.FA:FB=2:3,pA:pB=3:2 B.FA:FB=3:2,pA:pB=2:3
C.FA:FB=2:3,pA:pB=1:1 D.FA:FB=3:2,pA:pB=1:1
【错解】选B,理由:因为A的重力大,压力大,受力面积大,压强小.
【析错】水平面上物体的压力和自身的重力相等,根据压强公式、重力公式、体积公式、密度公式得出密度均匀的长方体铜块对桌面的压强之比;由图可知,长方体截成A、B两块时的底面积之比等于它们的边长之比,根据F=pS比较两者压力的大小。
【正解】选D,理由(1)因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以,密度均匀的长方体铜块对水平桌面的压强:,由图可知,A、B两铜块的高度相同,则两者对水平桌面的压强相等,即pA:pB=1:1,故AB不正确;(2)由图可知,长方体截成A、B两块时的底面积之比等于它们的边长之比,即SA:SB=LA:LB=3:2,由可得,它们对水平桌面的压力:FA:FB=pSA:pSB=SA:SB=3:2,故D正确。故选:D。
易错点2 审题不清,将受力面积的大小弄错,误认为物体的底面积就是受力面积,实际上受力面积应该是接触面积。
典例2:(2017春?宝丰县期末)将一重100N、棱长为20cm的均匀立方体放置在水平正方形桌面正中间.若桌面的边长为10cm,则立方体对桌面的压强是
Pa;若桌面边长为30cm,则立方体对桌面的压强是 Pa.
【错解】答案为:104;2.5×103.理由:正方体对桌面的压强:..
【析错】立方体对桌面的压力和自身的重力相等,受力面积等于立方体与桌面的接触面积,第一次接触面积为桌子面积,第二次接触面积为立方体面积,根据S=L2求出其大小,根据求出立方体对桌面的压强..
【正解】答案为:104;2.5×103.理由:立方体对桌面的压力:F=G=100N,若桌面的边长为10cm,则受力面积:S=L2=(0.1m)2=0.01m2,正方体对桌面的压强:;若桌面边长为30cm,则受力面积:S′=(L′)2=(0.2m)2=0.04m2,则正方体对桌面的压强:.
易错点3 误认为液体对容器底的压力等于液体重力,而忽略容器的形状。
典例3:(2018春?宾阳县期中)如图所示,质量为0.1kg底面积为0.01m2的薄壁容器中盛有2kg水,将容器放置在水平地面上,如图所示,容器内水深h为0.1m,则水对容器底部的压强为________Pa,压力为________N;容器底对地面的压强为________Pa (ρ水=1.0×103kg/m3)
【错解】答案为:1.0×103;20;2.1×103。理由:液体对容器底的压力等于液体重力,所以水对容器底部的压力为G=mg=20N。
【析错】(1)知道容器内水的深度,根据p=ρgh求出水对容器底部的压强;再利用F=pS求出压力。(2)容器对水平桌面的压力等于水和容器的总重力,根据F=G=mg求出其大小,再利用求出容器底部对地面的压强。
【正解】答案为:1.0×103;10;2.1×103。理由:(1)水对容器底部的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1×103Pa;根据可得压力:F=pS=1×103Pa×0.01m2=10N;(2)容器底部对地面的压力:F′=G总=(m水+m容)g=(2kg+0.1kg)×10N/kg=21N,容器底部对地面的压强:。1.0×103;10;2.1×103。
易错点4 将固体压强和液体压强弄混,如水对容器的压强指液体压强,容器对水平面的压强,指固体压强。液体先考虑压强,后考虑压力,固体先考虑压力,后考虑压强。
典例4:(2018春?荔湾区期末)如图所示,一开口的杯子,装上8cm深的水后,放在水平桌面上,已知杯子内部底面积为50cm2,外部底面积为60cm2;杯子装上水后的总质量为0.6kg,则水对杯底的压强为_________Pa,水对杯底的压力为_________N,杯子对桌面的压强为_________Pa(g取10N/kg)。
【错解】答案为:800;4;800。理由:液体对杯底的压强等于杯子对桌面的压强。
【析错】(1)根据p=ρgh求出水对杯底的压强,再利用压强公式变形F=pS,即可求出水对杯底的压力;(2)由杯子装上水后的总质量为0.6kg,根据G=mg即可求出其重力,此时重力即为杯子对桌面的压力,根据压强公式求出杯子对桌面的压强。
【正解】答案为:800;4;1000。理由:(1)水对杯底的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa,水对杯底的压力:F=pS内=800Pa×50×10-4m2=4N;(2)杯子对桌面的压力:F′=G=mg=0.6kg×10N/kg=6N,杯子对桌面的压强:。易错点5 将水银气压计和自制的水气压计弄混,误认为将它们拿到高山上去液柱都会降低。
典例5:(2018春?芦溪县期中)如图在玻璃瓶中装满水,双手迅速用力捏玻璃瓶,发现玻璃管中的液柱上升,说明有力的作用,如果把此装置转移到温度海拔较高的高山中,发现玻璃管中的液柱会_______(选填“上升”、“下降”或“不变”),可以通过观察玻璃管中液面的高低来判断压强的大小,这是运用物理学研究方法的_______法。
【错解】下降;转换。理由:因为大气压降低,所以液柱都会降低。
【析错】(1)玻璃管内水银柱不会下落是由于大气压的作用;在托里拆利实验中,水银柱的高度是由外界大气压的大小决定的,在玻璃管顶端真空的情况下,管内外水银柱的高度差与管的倾斜度、位置的深浅、水银槽内水银的多少以及管的粗细均无关;(2)大气压不是一成不变的,与高度、天气都有关,且随高度的增加而减小.
【正解】答案为:上升;转换。理由:把此装置转移到海拔较高的高山中,则外界的气压会减小,里面的气压大于外界气压,玻璃管中的液柱会在里面气压的作用下上升;通过观察玻璃管中液面的高低来判断压强的大小,采用的方法是转换法。易错点6 液体流经横截面积大小不同的位置,流速不同,误认为能支持的液柱的高度相同。
典例6:(2018?安徽模拟)某物理课外小组制作了如图所示的实验装置,打开A阀门,水流入管道,当水稳定后,a管液面高度_________于b管液面高度;再打开B阀门,在水向外流的过程中,a管液面高度_________于b管液面高度。
【错解】等;等。理由:液体流经横截面积大小不同的位置,流速不同,能支持的液柱的高度相同。
【析错】(1)从连通器的定义和连通器的原理进行分析。(2)流体的流速越大,压强越小。
【正解】答案为:等;大。如下图,理由:(1)打开A阀门,水流入管道,当水稳定后,a管、b管、大烧杯组成了连通器,装有水,水静止时水面是相平的。(2)当打开B阀门,粗管和细管流量相同,细管的流速大压强小,支持的水柱小;粗管的流速小压强大,支持的水柱大。
知识点一:压强
典例1:(2018春?莒县期中)关于压强、压力等物理概念,下列说法正确的是( )
A.压强就是物体所受的压力
B.物体对接触面的压力就是物体所受的重力
C.压强在数值上等于单位面积上的压力大小
D.压力的方向总是竖直向下
【考查方向】压强.
【名师点睛】压力是垂直作用在物体表面上的力,其方向总是垂直于物体的支撑面;压强是物体单位面积上受到的压力。压强跟压力大小和受力面积大小同时有关。
【答案】C
【解析】A、压强是物体单位面积上受到的压力。故A错误;B、物体对接触面的压力施力物体是物体,受力物体是接触面;而物体所受的重力施力物体是地球,受力物体是物体,这是两个完全不同的力。故B错误;C、压强在数值上等于单位面积上的压力大小。故C正确;D、压力的方向总是垂直于物体的支撑面。故D错误。故选:C。
典例2: (2018?北京)下列实例中,为了增大压强的是( )
A.书包带做的较宽 B.图钉帽做得面积较大
C.大型平板车装有很多车轮 D.石磨的磨盘做得很重
【考查方向】增大压强的方法及其应用.
【名师点睛】减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积来减小压强.在受力面积一定时,减小压力来减小压强;增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积来增大压强.在受力面积一定时,增大压力来增大压强;
【答案】D
【解析】A、书包带做的较宽,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;故A不合题意;B、图钉帽做得面积较大,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;故B不合题意;C、大型平板车装有很多车轮,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;故C不合题意;D、石磨的磨盘做得很重,是在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强。故D符合题意。故选:D。
知识点二:液体压强
典例3:(2018?盐城)如图所示,小明将压强计的金属盒分别放入甲乙两种液体中,从图中可以得到的结论是( )
A.甲液体的密度大于乙液体的密度
B.甲液体的密度等于乙液体的密度
C.甲金属盒处的压强等于乙金属盒处的压强
D.甲金属盒处的压强小于乙金属盒处的压强
【考查方向】液体的压强的特点.
【名师点睛】(1)要注意转换法在物理实验中的运用,本实验中,液体内部压强的大小不容易观察到,因此用U形管两侧的液面高度差来反映液体内部压强的大小。(2)影响液体压强的因素有:液体的密度和浸入液体的深度,在探究与其中的一个因素时,就要控制另一个因素一定。
【答案】A
【解析】用压强计探究液体内部压强时,液体内部压强的大小是通过U形管两侧的液面高度差来反映的,U形管两侧液面的高度差越大,液体压强越大。由图可知,压强计的金属盒所处的深度相同,朝向相同,甲乙两种液体的密度不同;甲图中U形管两边的高度差大于乙图中U形管两边的高度差,所以,甲金属盒处的压强大于乙金属盒处的压强,根据p=ρgh可知,甲液体的密度大于乙液体的密度。故A正确,BCD错误。故选:A。 典例4:(2018?宜昌)我国蛟龙号载人潜水器已完成了7km级的潜水实验,它潜入海面下7km深处受到海水的压强是_________Pa(ρ海水=1.03×103kg/m3,g=10N/kg),在逐渐上升返回海面的过程中,所受到海水的压强将_________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【考查方向】液体的压强的特点;液体的压强的计算.
【名师点睛】根据p=ρgh求出它潜入海面下7km深处受到海水的压强并分析上升过程中所受到海水压强的变化。
【答案】7.21×107;变小。
【解析】它潜入海面下7km深处受到海水的压强:p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×7000m=7.21×107Pa;潜水器在逐渐上升返回海面的过程中,液体密度不变,蛟龙号在水中所处的深度变小,根据p=ρgh可知,所受到海水的压强变小。
知识点三:大气压及测量
典例5:(2018?硚口区二模)如图所示,是托里拆利实验的规范操作过程,关于托里拆利实验,下面说法错误的是( )
A.实验中玻璃管内水银面的上方气压为零
B.是大气压支持玻璃管内的水银柱,使它不下落
C.大气压的数值等于这段水银柱产生的压强
D.玻璃管倾斜会影响实验测量结果
【考查方向】大气压强的测量方法.
【名师点睛】①在托里拆利实验中,水银柱的高度是由外界大气压的大小决定的,在玻璃管顶端真空的情况下,管内外水银柱的高度差一般不会改变。②玻璃管粗细、是否倾斜、是否弯曲以及水银槽内水银的多少不会影响大气压的测量值。
【答案】D
【解析】A、实验中玻璃管内水银面的上方是真空,气压为零,故A正确;B、玻璃管内水银柱不会落下是靠大气压支持,故B正确;C、玻璃管内水银柱不会落下是靠大气压支持,大气压的数值等于这段水银柱产生的压强,故C正确;D、实验时,玻璃管如果倾斜会使长度增加,但高度不变,不影响实验测量结果,故D错误。故选:D。
知识点四:影响大气压变化的因素
典例6:(2018?乐山)如图所示,将一个瓶子,装入适量带色的水,再取一根两端开口的细玻璃管,使玻璃管穿过橡皮寒插入水中。从管子上端吹入少量气体,使瓶内气体压强大于大气压,水沿玻璃管上升到瓶口以上。当拿着它从山下的报国寺到金顶山上,玻璃管内水柱高度将( )
A.升高 B.不变 C.降低 D.无法判断
【考查方向】大气压的影响因素.
【名师点睛】瓶内气体压强不变,而随着高度的增加,大气压降低,所以玻璃管内的水柱升高。
【答案】A
【解析】由题知,瓶内气体压强大于大气压;在水柱稳定时,瓶内封闭气体压强p等于大气压p0与玻璃管内水柱产生的压强之和,即p=p0+ρgh,h为玻璃管内水柱的高度;当拿着它从山下的报国寺到金顶山上时,由于大气压随着高度的增加而减小,即大气压p0变小,所以在瓶内较大气体压强p的作用下,玻璃管中水柱的高度上升(即h变大),故A正确。故选:A。 典例7:(2018?河南模拟)大气压强随高度变化的关系如图。由图可知珠穆朗玛峰顶?(海拔?8844m)?的气压约是________kPa,高山上煮饭需要用高压锅的原因是________________________________________。
【考查方向】大气压的影响因素.
【名师点睛】大气压强随海拔高度的增加而减小;液体的沸点与气压有关,气压越高,沸点越高;气压越低,沸点越低。
【答案】31;高山上的大气压较低,水的沸点较低,不能够把饭煮熟;使用高压锅增加锅内气压,升高水的沸点,把饭煮熟。
【解析】读图可得,由图可知珠穆朗玛峰顶 (海拔 8844m) 的气压约是31kPa;地球周围的大气层分布很不均匀,越到高空空气稀薄,空气密度较小,而大气压随海拔高度的增加而减小,所以高山上的大气压较低,水的沸点较低,不能够把饭煮熟;使用高压锅增加锅内气压,升高水的沸点,把饭煮熟。知识点五:流体压强与流速的关系
典例8 (2018?怀化)高铁站台的安全线到站台边缘的距离比普通火车站台的安全线到站台边缘的距离更远,这是因为高铁列车经过站台时车身附近的空气( )
A.流速更快,压强更小 B.流速更快,压强更大
C.流速更慢,压强更小 D.流速更慢,压强更大
空气流速不同,结合流体压强与流速的关系即可解决此题。
【答案】A
【解析】当高铁列车经过站台时,会带动人和车之间的空气流动速度加快,压强更小,此时人外侧的空气流动速度慢,压强较大,根据流体压强与流速的关系可知:人外侧空气流速慢压强大,而内侧流速快压强小,会产生一个向内侧的压强差,将人推向火车,易出现危险。所以高铁站台的安全线到站台边缘的距离比普通火车站台的安全线到站台边缘的距离更远。故选:A。
典例9:(2018?温州)飞机在空中飞行时都有一定的迎角(机翼轴线与水平气流的夹角)。飞机飞行时的升力除了与机翼形状有关外,是否还与迎角大小有关?为了研究这一问题,在老师的帮助下,小明利用电风扇、升力测力计、飞机模型按图甲方式进行如下实验。
①闭合电风扇的开关,调节档位使其风速最大,并使飞机模型的迎角为0°,记录测力计的示数。重复5次实验并计算升力平均值。②改变迎角大小,使其分别为5°、10°、15°、20°,重复步骤①。③处理相关数据得到“升力与迎角的关系”如图乙。(1)本实验得出的结论是:_________________________。(2)小明若要进一步研究“飞机的升力与其飞行速度的关系”。利用现有器材,如何操作可以模拟飞机不同的飞行速度?________________________。(3)资料显示:本实验结论与实际相符,且飞机迎角一定时,飞行速度越大升力也越大。若某飞机以500千米/时做水平匀速直线飞行时的迎角为θ1,而以800千米/时做水平匀速直线飞行时的迎角为θ2(θ1、θ2均小于15°)。请比较θ1、θ2的大小关系:__________。
【考查方向】流体压强与流速关系的探究实验.
【名师点睛】(1)杠杆图象乙得出升力与迎角的关系:先增大或减小,在15°附近时最大;(2)根据控制变量法知:要探究飞机的升力与其飞行速度的关系,需要控制仰角相同,通过电风扇的档位改变风速大小;(3)飞机在水平匀速直线飞行时升力一定,速度越大,仰角越小。
【答案】(1)飞机以一定的速度飞行时,迎角从0°到20°,随着迎角的增大,飞机所受升力先增大后减小,15°附近时达到最大;(2)改变电风扇的档位来改变风速大小;(3)θ1>θ2。
【解析】(1)由图乙可以看出:飞机以一定的速度飞行时,迎角从0°到20°,随着迎角的增大,飞机所受升力先增大后减小,15°附近时达到最大;(2)小明若要进一步研究“飞机的升力与其飞行速度的关系”需要控制仰角相同,改变飞行速度,实验中通过改变电风扇的档位来改变风速大小;(3)飞机在水平匀速直线飞行时升力一定,根据“飞机迎角一定时,飞行速度越大升力也越大”知飞行时升力一定,速度越大,仰角越小,所以θ1>θ2。