易错专练9:质量和密度
易错点一:不能正确理解固体的压强。
典例1:(2019春?唐河县期中)如图所示,在水平桌面上放着三个实心铁制圆柱,对桌面的压强大小判断正确的是( )
A.甲最大 B.乙最大 C.丙最大 D.一样大
【错解】选A,理由:因为A的受力面积最小,压强最大。
【析错】对于质地均匀,上下横截面积相同的固体放在水平桌面上,对水平桌面的压强可以采用p=ρgh进行判断。物体放在水平桌面上对水平桌面的压强为:??=
??
??
=
??
??
=
??????
??
=
???????
??
=?????。
【正解】选B,理由三个铁制的实心圆柱体,质地均匀,上下横截面积相同,放在水平桌面上,对水平桌面的压强为:??=
??
??
=
??
??
=
??????
??
=
???????
??
=?????,密度相同,高度不相同,乙图高度最大,故三个圆柱体对水平桌面的压强乙最大。故选:B。
【答案】B
针对训练1:(2019?宣恩县二模)如图所示,实心均匀正方体放在水平桌面上,从虚线处将其沿竖直方向截成大小不同的甲、乙两块。则两块对水平桌面的压强p甲、p乙两块对水平桌面的压力F甲、F乙大小关系是( )
A.p甲<p乙、F甲>F乙 B.p甲=p乙、F甲>F乙
C.p甲>p乙、F甲=F乙 D.p甲=p乙、F甲=F乙
【解析】正方体放在水平桌面上,压力大小等于物体的重力,甲的重力大于乙的重力,所以甲对水平桌面的压力大于乙对水平桌面的压力,即F甲>F乙;因为正方体均匀,并且放置在水平桌面上,若把它竖直截成大小不等的两块,所以它们的厚度h相等,因为??=
??
??
=
??
??
=
??????
??
=
???????
??
=?????,所以它们对水平桌面的压强相等,p甲=p乙。故选:B。
【答案】B
易错点二: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。
典例2:(2019?云南模拟)一密度为ρ钢制轴承,由粗细不同的两部分圆柱体构成,粗细圆柱体的高度均为h。如甲图所示放置时,轴承对水平面的压强为1.2ρgh.如图所示放置时,两种放置轴承对水平面的压力之比为 。乙图放置时对水平面的压强为 。
【错解】答案为:1:1;5ρgh.理由:(1)如乙图所示放置时,物体的质量不变,重力不变,压力不变,因为水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以两种放置轴承对水平面的压力之比为1:1。
(2)设上下部分的面积分别为S1和S2,由ρ=
??
??
可得,上下两部分的质量: m上=ρV上=ρS1h,m下=ρV下=ρS2h,因为水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以F=G上+G下=m上g+m下g=ρS1hg+ρS2hg,
p甲=
??
??
2
=
??
??
1
???+??
??
2
???
??
2
=
??
??
1
???
??
2
+?????=1.2?????解得:
??
1
??
2
=
1
5
,
再由两种放置轴承对水平面的压力相等,
??
1
??
2
=
1
5
,由公式p=
??
??
, 可得乙图放置时对水平面的压强为5ρgh
【正解】答案为:1:1;6ρgh。理由:(1)如乙图所示放置时,物体的质量不变,重力不变,压力不变,因为水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以两种放置轴承对水平面的压力之比为1:1。
(2)设上下部分的面积分别为S1和S2,由ρ=
??
??
可得,上下两部分的质量:
m上=ρV上=ρS1h,m下=ρV下=ρS2h,因为水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以F=G上+G下=m上g+m下g=ρS1hg+ρS2hg,
p甲=
??
??
2
=
??
??
1
???+??
??
2
???
??
2
=
??
??
1
???
??
2
+?????=1.2?????解得:
??
1
??
2
=
1
5
,如乙图所示放置时,物体的质量不变,重力不变,压力不变,所以此时对水平地面的压强: p乙=
??
??
1
=
??
??
2
5
=5×1.2?????=6?????.故答案为:1:1;6ρgh。
针对训练2:(2019春?台安县期中)如图所示,密度为2×103kg/m3、厚度为5cm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齐。板与桌面间的光滑程度不变,现用水平力向右推薄板使其加速运动至露出桌面L/5,在推薄板的过程中薄板对桌面的压力 (填“变大”、“变小”或“不变”),压强变为 Pa,物体所受的摩擦力 (填“变大”、“变小”或“不变”),(g取10N/kg)
【解析】(1)因水平面上物体的压力和自身的重力大小相等,所以,在推薄板的过程中薄板对桌面的压力不变,此时薄板对桌面的压力F=G=mg=ρVg=ρL2dg,受力面积S=L×
4
5
??=
4
5
??
2
此时薄板对桌面的压强: p=
??
??
=
??
??
2
????
4
5
??
2
=
5
4
??????=
5
4
×2×103kg/m3×0.05m×10N/kg=1250Pa;
(2)因滑动摩擦力的大小只与压力的大小和接触面的粗糙程度有关,所以,在推薄板的过程中薄板对桌面的压力不变、板与桌面间的光滑程度不变,则物体所受的摩擦力不变。
【答案】故答案为:不变;1250;不变。
易错点三: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3:2019?广东一模)如图甲所示,一个底面积为20cm2的密闭容器中装有2kg的水,静止在水平桌面上,容器内水面到容器底的距离为6cm,则水对容器底的压强为 pa;若把该容器倒放在该桌面上,如图乙所示,那么水对容器底的压强将 ,容器对水平桌面的压强将 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
【错解】答案为:1.0×104;变大;变大。理由:液体对容器底的压力等于液体重力,所以由F=G=mg求出其大小,再利用??=
??
??
=
20??
20×
10
?4
??
2
=1.0×
10
4
????求出水对容器底部的压强。
【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p=
??
??
出容器底部对地面的压强。
【正解】答案为:588;变大;变大。理由:(1)水对容器底的压强: p=ρgh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×6×10-2m=588Pa;
(2)把该容器倒放在该桌面上后,容器内水的深度变大,容器与水平桌面的接触面积变小,
由p=ρgh可知,水对容器底部的压强变大;因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以,容器对桌面的压力不变,由p=
??
??
可知,容器对水平桌面的压强变大。
针对训练3:(2019?朝阳区校级模拟)如图,同一个密封的圆台形容器装满水,放在水平桌面上。放置方式由甲变为乙,下列关于水对容器底的压强p1以及整个容器对水平桌面的压强p2,说法正确的是( )
A.p1?不变,p2?变小 B.p1不变,p2?变大
C.p1?变小,p2?变小 D.p1变大,p2?变大
【解析】(1)由于容器装满水,放置方式由甲变为乙,水的深度不变,根据p=ρgh可知,水对容器底部产生的压强p1不变;
(2)将容器正放和倒放时,容器对水平桌面的压力都等于水和容器总重,所以F不变;但放置方式由甲变为乙,受力面积越小,根据p=
??
??
知,整个容器对水平桌面的压强p2变大;故选:B。
【答案】B
易错点四:将固体压强和液体压强混淆,乱套公式。
典例4:(2019春?兴城市期末)如图,一开口的杯子,装上5cm深的水后,放在水平桌面上,已知杯子和水的总质量为0.6kg,杯子与桌面的接触面积为50cm2,则杯子对桌面的压强为 Pa,水对杯底的压力为 N,水对杯底的压强为 Pa(g取10N/kg)。
【错解】答案为:1200;2.5;1200。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:1200;2.5;500。。理由:(1)杯子对桌面的压力: F=G=mg=0.6kg×10N/kg=6N,杯子对桌面的压强:
p=
??
??
=
6??
50×
10
?4
??
2
=1200Pa
(2)水对杯底的压强: p′=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa,
水对杯底的压力: F′=p′S=500Pa×50×10-4m2=2.5N。故答案为:1200;2.5;500。
针对训练4:(2019?哈尔滨)如图,2018年10月24日,港珠澳大桥正式通车,大桥的海底隧道位于40米深的海水下,海水在此深度处产生的压强为 Pa.若汽车重力为G1,车内人和物体的总重为G2,车轮与桥面接触的总面积为S,当车在水平桥面行驶时,汽车对桥面压强p= . (ρ海水=1.03×103kg/m3,g=10N/kg)
【解析】(1)海水在此深度处产生的压强p=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×40m=4.12×105Pa。(2)汽车对桥面压强p'=
??
??
=
??
1
+
??
2
??
。
【答案】4.12×105;
??
1
+
??
2
??
。
易错点五:将水银气压计和自制的水气压计用法弄混。
典例5:(2019春?江都区期末)如图所示,玻璃瓶中装入适量带色的水,从玻璃管吹入少量空气,使管中水面高于瓶口。将此装置由一楼拿到十楼,发现玻璃管中的液柱 ,说明大气压随高度的增加而 ;(选填“变大”、“变小”或“不变”)
【错解】下降;变小。理由:因为大气压降低,所以液柱都会降低。
【析错】在这个自制气压计中,想使水面上升到瓶口以上,必须靠瓶内那一部分气体的压强,瓶内气压大于外界大气压,水柱就上升,相反水柱就下降。而大气压随高度的变化是减小的。
【正解】答案为:升高;变小。理由:将此装置由一楼拿到十楼,由于高度增加,外界大气压减小,
瓶内气压大于外界大气压,会进一步向外压水柱,所以玻璃管中的液柱升高。说明大气压随高度的增加而变小。
针对训练5:(2019春?金牛区校级期中)如图所示,取一根两端开口的细玻璃管,将玻璃管穿过橡皮塞插入密封小瓶的水中,从管子上端吹入少量气体,就制成了一个简易的气压计。小明把气压计从山脚带到山顶上,玻璃管内水柱的高度 (填“升高”、“不变”或“降低”),水对 容器底的压强 。(填“变小”、“不变”或“变大”)
【解析】把气压计从山脚带到山顶,瓶内空气的压强不变,而外界大气压随高度的增加而减小,此时在瓶内气压的作用下,会有一部分水被压入玻璃管,因此管内水柱的高度会增大;当管内水柱高度增大时,水深增加,由p=ρgh知,当ρ一定时,h越大,P值越大,因此水对容器底的压强变大。故答案为:升高;变大。
易错点六:不理解流体压强规律。
典例6:(2019春?西岗区期末)如图所示的实验装置,大缸中水足够多,打开A阀门,水流入管道,当水稳定后,a管液面高度 b管液面高度:再打开B阀门,在水流动的过程中,水流经子不同粗细处的速度不同,使得a管下端的液体压强 b管下端的液体压强,a管液面高度 b管液面高度(均选填“大于”、“等于”、“小于”)。
【错解】等于;等;大于。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:等于;大于;大于。理由:(1)打开A阀门,水流入管道,a管、b管、大缸构成了连通器,因为连通器中装有同种液体,所以根据连通器原理可知,当水稳定后,a管液面高度等于b管液面高度。(2)再打开B阀门,粗管和细管中水的流量相同,细管处水的流速大、压强小,支持的水柱低;粗管处水的流速小、压强大,支持的水柱高,所以a管下端的液体压强大于b管下端的液体压强,a管液面高度大于b管液面高度。故答案为:等于;大于;大于。
针对训练6:(2019春?武昌区校级期中)如图所示的连通器A、B管内封有空气,C管敞口竖直向上,K为阀门。开始时A、B、C内水银面等高,B管中封闭气体长度大于A管中封闭气体长度,A、B、C管横截面积依次减小。若在C管中沿管壁注入少许水银,三管液面上升高度分别为hA、hB、hC.若不注入水银而是打开K,使水银流出少许(A、B、C管中水银面不会降到管口下方),三管液面下降高度分别为hA′、hB′、hC′.假设以上过程中气体温度不变,以下说法正确的是( )
A.hA>hB>hC B.hA<hB<hC
C.hA′<hB′<hC′ D.hA′>hB′>hC′
【解析】:AB、在C管中沿管壁注入少许水银,管内的压强不变,温度不变,所以体积不变,那么A、B、C的气体长度也不变,依旧是hA<hB<hC,故B正确,A错误; CD、初始时刻,三管中水银保持水平,说明ABC气压相同;放掉一部分水银,但是还保持每个柱里都有水银,是保持质量、温度不变,等温膨胀,根据玻意耳定律PV=C,气压减小;假设流出水银后三管液面仍然相平,根据玻意耳定律,原先空气柱最长的气压减小的最少,故其气压最大,这个时候它会压着水银柱到其他两管中,故原来最长的最低,原来最短的最高;故C正确,D错误;
【答案】BC。
探究压力的作用效果与什么因素有关
1.教材实验原理图
2.实验结论
压力相同时,受力面积越小压力作用效果越明显。
受力面积相同时,压力越大压力作用效果越明显。
3.实验拓展
(1)拓展:本实验通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,采用了转换法;
(2)拓展:压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,实验时应采用控制变量法,
(3)拓展:实验选用海绵而不用木块的原因。
典例7:(2019?衡阳)在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,小刚利用了两个相同的木块和一块海绵,进行了如图所示的实验。
(1)实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,这种物理学研究方法也运用于以下
(选填“A“、“B”或“C”)实验中。
A.用两只完全相同的蜡烛探究平面镜成像的特点
B.当电压一定时,探究电流与电阻的关系
C.用吸引大头针的多少比较电磁铁磁性的强弱
(2)对比甲、乙两图,可以得出:当压力一定时, 越小,压力的作用效果越明显。
(3)对比甲、丁两图,小刚认为压力的作用效果与压力大小无关。你认为他的观点 (选填“正确”或“错误”),并说明理由: 。
/
【解析】(1)实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,这种物理学研究方法叫转换法:
A.用两只完全相同的蜡烛探究平面镜成像的特点,采用了等效替代法;
B.当电压一定时,探究电流与电阻的关系,采用了控制变量法;
C.用吸引大头针的多少比较电磁铁磁性的强弱,采用了转换法,选C;
(2)对比甲、乙两图,可以得出:当压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)研究压力的作用效果与压力大小的关系要控制受力面积相同,因甲、丁两图中受力面积不同,即没有控制受力面积相同,故他的观点错误。
【答案】(1)C;(2)受力面积;(3)错误;没有控制受力面积相同。
探究液体内部压强规律
1.教材实验原理图
2.实验结论
⑴液体内部向各个方向都有压强;
⑵在同一深度,液体向各个方向的压强都相等;
⑶液体的压强随深度的增加而增大;
⑷在同一深度,液体的密度越大压强越大。
3.实验拓展
(1)拓展:影响液体的压强的因素有多个,要研究液体的压强与某个因素的关系,需要先控制其他几个因素不变,这种方法是控制变量法;
(2拓展:液体压强计就是利用U形管中液面的高度差来体现压强的,压强越大,U形管液面高度差越大;压强计测量液体压强时,就是通过橡皮膜来感知压强的,通过橡胶管中气体压强的变化来改变U形管中液面高度差的。
(3拓展:U型管液面不平的调整;装置气密性的检查;判断压强大小的方法。
典例8:(2020?杨浦区一模)图(a)所示装置的名称是 。图(b)(c)(d)为“探究液体内部的压强与哪些因素有关”实验中的一个情景,从情景中可知:本实验探究的是液体内部压强与 的关系。根据实验现象,可得出的结论是 。(ρ盐水>ρ水>ρ煤油)/
【解析】图(a)所示装置的名称是U形管压强计,是用来探究液体内部的压强与哪些因素有关的装置;图(b)(c)(d)中探头在液体中的深度相同,液体的密度不同,所以本实验探究的是液体内部压强与液体密度的关系;图中U形管中两侧液面的高度差不同,又知道ρ盐水>ρ水>ρ煤油,根据图中液面高度差可得出结论:液体深度相同时,液体密度越大,液体压强越大;
【答案】U形管压强计;液体密度;深度相同时,液体的密度越大,液体压强越大。
探究流体压强与流速的关系实验
1.教材实验原理图
2.实验结论
有气体和液体中,流速越大的位置压强越小;流速越小的位置压强越大。
3.实验拓展
(1)拓展:在温度不变的情况下,一定质量的气体,体积减小时它的压强变大。
典例9:(2019春?营山县校级期末)小华同学用自制的一个机翼模型探究气体的压强与流速的关系时,把机翼模型穿在一根铁丝上,在铁丝的上下端各挂一个弹簧测力计。如图所示。请你回答下面的问题
(1)当他接通电风扇对着机翼模型吹风时,发现两个弹簧测力计的示数的变化情况是:A弹簧测力计示数变 ,B弹簧测力计示数变 。(选填“大”或“小”)
(2)实验时,机翼模型的上表面的空气的流速 (选填“大于”、“小于”或“等于”)机翼模型的下表面空气的流速。
(3)这个实验说明气体的压强与流速的关系是:流速越大的位置,压强越 。
【解析】如图所示,在接通电风扇之前,A、B两个弹簧测力计均有示数,说明弹簧都发生了形变。当接通电风扇后,空气分别从机翼模型的上、下表面流过,由于上表面呈弧度,气流通过上表面的速度要大于下表面的速度。因为流速越大的地方,压强越小,所以机翼模型上表面受到的空气压力将小于下表面的压力,结果弹簧测力计A示数会减小,弹簧测力计B示数会增大。
【答案】(1)小;大;(2)大于;(3)小。
强化训练:
1.(2020?杨浦区一模)在如图所示的实例中,增大压强的是( )
A. 刀刃磨得很薄 B. 滑雪用的滑板 C. 铁轨下铺枕木 D. 书包背带加宽
2.(2019秋?门头沟区期末)如图所示的实例中,属于连通器应用的是( )
A.吸盘 B.高压锅 C.抽水机 D.茶壶
3.(2019秋?贡井区校级月考)如图所示的是测量大气压强的装置,玻璃管长约1m,槽内装有水银,下列说法正确的是( )
A.第一次利用此装置测出大气压强的科学家是托里拆利
B.此装置是一个连通器
C.玻璃管竖直放置时测出的大气压强一定为76cm汞柱高
D.将此装置从山脚移到山顶,管内外汞液面高度差增加
4.(2019春?息县期末)如图所示,下列说法不正确的是( )
/
A.图甲:该装置可探究压力作用效果与受力面积的关系
B.图乙:该装置可探究液体压强是否与液体的深度、液体密度有关
C.图丙:将竖直玻璃管倾斜,水银柱的高度变大
D.图丁:把水气压计从山下移到山顶,细管内的水柱上升
5.(2020?杨浦区一模)有一个装满水的柱形容器,已知容器中水的重力为10牛,现在容器中放入一个重为4牛的物体,溢出水的重力为1牛。则此时水对容器底的压力为( )
A.9牛 B.13牛 C.10牛 D.3牛
6.(2020?宝山区一模)把同种材料制成的甲、乙两个正方体各自平放在水平地面上,甲、乙对地面的压强分别为p1和p2,若把甲叠放在乙上面,如图所示,则乙对地面的压强为( )
A.p1+p2 B.p12+p22
C./ D./
7.(2020?宝山区一模)下列现象或做法是为了增大压强的是( )
A.医用针头针尖很细 B.高架公路的桥板通常是空心的
C.图钉的钉帽面积较大 D.大型载重卡车按有较多车轮
8.(2020?杨浦区一模)下列实例中,属于利用连通器原理工作的是( )
A.抽水机 B.密度计 C.吸尘器 D.液位计
9.(2020?松江区一模)如图所示四个实例中,为了减小压强的是( )
A.盲道上凸起的圆点 B.菜刀刃很锋利 C.注射器针头做很尖细 D.坦克装有宽大的履带
10.(2019秋?郴州期末)一个普通的中学生,双脚站在地面上时,他对地面的压强大约是( )
A.1.5×102Pa B.1.5×103Pa C.1.5×104Pa D.1.5×105Pa
11.(2019秋?衢州期中)张老师在圆柱形玻璃杯内装满水,用平滑的塑料片紧贴水面盖住杯口,压紧后将杯子倒置,放手后水和塑料片都不会掉下来,如图甲所示,此现象能说明 的存在。张老师接着将倒置的杯子插进密闭钟罩内的水槽中并把杯子悬挂起来,把塑料片取走,杯内的水仍不会下落,如图乙所示。当用抽气机持续抽出钟罩内空气,杯内的水会掉下来,判断理由 ;如果再把空气放进钟罩内,水 (选填“会”或者“不会”)被“吸”到杯内。
12.(2019秋?海曙区期中)现有一架总质量为m的喷气式飞机,以速度V沿水平方向匀速直线飞行,已知该飞机飞行时所受空气阻力的大小与速度平方成正比,即f=kv2(式中k为常量),若飞机飞行过程中的耗油量可忽略不计。(1)该飞机在空中沿水平方向飞行时,飞机所受向上的升力是由机翼上、下表面气流速度不同所产生的,则机翼上表面附近压强 (填“大于”或“小于”或“等于”)机翼下表面附近压强。(2)在该飞机沿水平直线匀速飞行时,它上、下表面所受到的压力差大小为 。
13.(2019春?德城区校级期中)如图所示,A、B是两支相同的试管,各盛有质量相同的不同种类的液体,试管A竖直放置,试管B适当倾斜时,两试管中液面等高,则此时两试管中液体对管底的压强pA (选填“>”、“=”或“<”)pB。
14.(2019?琼海模拟)小球匀速下滑时,请在图中画出小球对滑梯压力的示意图。
15.(2019秋?台州期中)(1)小柯进行了如图甲的实验,他用了A、B、C三段横截面积不同但相互连通的玻璃管,让自来水稳定流过玻璃管时,A、B、C相连的对应的三个竖直玻璃管中的水面高度如图所示。小柯根据玻璃管内的A、B、C三点水压推测:液体流动时,横截面积越大处,流速越 (选填“大”或“小”)。
(2)洗车时通常用到水枪(如图乙),为了增加水枪出水的冲击力,洗车工应将水枪的枪口直径调 (填“大”或“小”)。
(3)小柯查阅资料进行了理论证明,他在资料上查到了一个被称为“流量”的概念。“流量”表示单位时间内通过某一横截面积的流体体积,用字母Q表示。他思考,如果水流在粗细均匀的水平管道内匀速流动(如图丙),设流水速度为v,管内通道的横截面积为S.水从管道左端流到右端所用时间为t,则根据流量的定义可得出表达式Q= (用字母表示)。
16.(2019?西湖区校级模拟)在自主学习探究过程中,小俊同学利用带拉环的吸盘、厚玻璃板、水、刻度尺、大量程弹簧秤来测量大气压强的大小,具体实验步骤是:①用刻度尺测出吸盘的直径,算出吸盘平面面积为10厘米2;②将吸盘沾水湿润后,压在厚玻璃板上,排尽吸盘内空气;③用弹簧秤水平拉动吸盘,直至恰好脱落,读出此时弹簧秤示数为98.5牛;④记录整理数据;⑤算出大气压的值,分析实验结论。实验装置如图,请结合你所学的知识分析:
(1)将吸盘沾水湿润的目的是 ;
(2)根据小俊同学的实验数据,计算出大气压的值等于 帕。该实验中测得大气压值与当地当日实际气压值相比偏小的原因,下列同学分析有道理的是
A.水存在“粘性”,将吸盘“粘”牢了 B.吸盘内空气未排净
C.由于吸盘被拉变形后,吸盘受气压的面积变小D.由于误差,弹簧秤读数偏小
(3)小俊同学又把玻璃板分别斜放、立放,使弹簧秤向不同方向拉吸盘,也都测出了大气压的值。这说明 ;
(4)在实验时,如果拿一个吹风机对着吸盘自上而下吹风,如图乙,则你预计的弹簧称示数可能会 98.5牛(填“大于”、“小于”或“等于”)。
17.(2020?杨浦区一模)如图所示,薄壁轻质柱形容器甲与实心柱体乙放置在水平地面上。容器甲中装有水,容器甲的底面积是柱体乙的2倍。在乙的上部沿水平方向切去一部分,并将切去部分浸没在容器甲的水中,水不溢出,此时容器中液面高度与剩余柱体乙的高度相同。表记录的是放入前后水对容器底部的压强以及切去前后乙对地面的压强。
/
放入前
放入后
p水(帕)
490
980
/
切去前
切去后
p乙(帕)
3920
p0
①求容器中水增加的深度△h水。
②求剩余乙对地面的压强p0。
18.(2019秋?普陀区月考)如图所示,实心均匀正方体甲、乙放置在水平面上,甲的边长为0.2米,甲的密度为3×103千克/米3,乙的边长为0.3米,乙的质量为54千克。求:
①正方体甲对水平面的压强p甲。
②若将正方体乙叠放在甲上表面的正中央,则乙对甲的压强p1与甲对地面的压强p2之比为多少?
汽车性能
参数
空载质量/kg
1900
最大速度(km?h)
210
最大输出功率
150
轮胎宽度/mm
200
19.(2019春?济源期中)各类机动车辆尾气排放已经严重污染城市大气因此电动汽车的研发和使用得到了国家的大力支持,如图所示是一款电动汽车,下表是该车的部分参数
(1)汽车在高速行驶时汽车对大桥的压力与大桥对汽车的支持力 (选填“是”或“不是”)一对相互作用力。
(2)该轿车空车停放在水平路面上时某同学测得汽车的每个轮胎与地面接触的长度约为50毫米(沿车长的方向)。则此时汽车对水平路面的压强约为多大(取g=10牛/千克)?
(3)有些轿车的尾部安装了导流板,如图所示,它的作用主要是在轿车高速行驶时增加对地面的压力提高车轮的抓地性能,则导流板横截面的形状是 。
20.(2019春?伊通县期末)如图所示,平底烧瓶底面积为50cm2,内装0.4kg的水,水的深度为10cm,烧瓶放在水平桌面上。容器自重和厚度均可以忽略不计。(g=10N/kg,水的密度为ρ=1×103kg/m3)试求:
(1)容器中水的重力;
(2)容器对桌面的压强;
(3)水对容器底的压力。
/
1.(2019秋?金牛区校级期中)图是托里拆利实验的规范操作过程,关于该实验说法正确的是( )
A.玻璃管内径越大,管内和管外水银面高度差越小
B.往水银槽内多倒些水银,管内和管外水银面高度差增大
C.玻璃管倾斜,管内和管外水银面高度差增大
D.当海拔高度升高时,管内和管外水银面高度差减小
2.(2019秋?北碚区校级月考)因为之前胡思乱想不认真,导致16题做错了,你发现后拿起崭新的橡皮去擦除,这块橡皮长3cm、宽2cm、高1cm,已知橡皮的密度为2g/cm3,则下列说法正确的是( )
A.新橡皮如图甲平放在桌面上时,对桌面的压强等于400Pa
B.擦除错误答案后,你把橡皮如图乙立放在桌面上,它对桌面的压强大于600Pa
C.嫌橡皮略大不便使用,你沿竖直方向把橡皮切成a、b两块(a的底面是个正方形),并重合叠放如图丙,此时b对a的压强与a对桌面压强的比值大于2:3
D.前排同学没橡皮举手示意,监考老师过来把你的橡皮a暂时借给该同学了,橡皮b落到桌上如图丁,此时它对桌面的压强与图甲时的压强相等
3.(2019秋?浦东新区校级期中)如图是我校某学生所饮用的饮料。该生打开瓶盖喝了些饮料后,盖紧瓶盖并将其置于桌面上,此时液体对瓶子底部产生的压强为p甲.若将其倒立,液体对底部瓶盖产生的压强为p乙,则下列关系正确的是( )
A.p甲=p乙 B.p甲<p乙 C.p甲>p乙 D.无法确定
4.(2019秋?宝山区期中)用铝制成的空心圆柱体A放置在斜面B上(如图所示),已知空心圆柱体A的高为hA、底面积为SA、重为GA,则斜面B受到空心圆柱体A施加的( )
A.压力大小F等于GA B.压力F方向为竖直向下
C.压强大小p等于ρ铝ghA D.压强大小p小于GA/SA
5.(2019秋?奉化区期中)在两个完全相同的容器中分别倒入甲和乙两种不同的液体,如图所示,若甲和乙对容器底部的压强相等,则比较甲液体和乙液体质量,下面正确的是( )
A.m甲>m乙 B.m甲=m乙 C.m甲<m乙 D.无法比较
6.(2019?鄂尔多斯)下列关于压强的说法,正确的是( )
A.如图甲是自制压强计,用它还可以制成高度仪,若瓶中装满水,还可制成液体温度计
B.如图乙是机翼的截面图,飞机获得升力是因为其上表面空气流速小于下表面空气的流速
C.如图丙所示装置中,水受到重力的方向竖直向下,因此不会对探头产生向上的压强
D.如图丁是嫦娥四号探月器,其静止时对月球和地球水平表面产生的压强相等
7.(2019?环江县二模)如图所示,甲、乙两柱形容器质量相等,先把等量的水倒入两容器中,再把它们放在调好的天平左、右盘上,则( )
A.两容器对天平的压强相等,天平平衡
B.两容器对天平的压强不相等,但天平平衡
C.容器底受到水的压强相等,天平不平衡
D.容器底受到水的压强不相等,天平不平衡
8.(2019秋?新昌县期中)下列操作不能说明大气压存在的是( )
A.覆杯实验 B.注射药水 C.吸饮料 D.马德堡半球实验
9.(2019秋?奉化区期中)在日常生活和生产中,有时需要增大压强,有时需要减小压强,如图所示的四个实例中,目的是为了减小压强的是( )
A./B./C./D./
10.(2019秋?宁波期中)物理老师在实验室做“流体压强与流速关系”的演示实验:图甲所示的是由粗细不同的三节塑料管A、B、C连接而成的装置,三节管中分别接有三个相同传感器的探头,传感器与电脑相连。老师将抽气机与C管右端相连后开始抽气,电脑绘制出的三节管中的气体压强随时间变化的p﹣t图象如图乙所示。则下列描述正确的是( )
/
A.抽气过程中,三节管中的气体流速相同
B.③是A管中的气体压强随时间变化的图象
C.0~4秒,C管中的气体压强变化最大
D.实验室的大气压为101.0千帕图象
11.(2019秋?宝山区月考)在水平桌面上放着两个体积相等的圆柱体,它们的高度之比为1:2,密度之比为2:3,则它们所受重力之比为 ,对桌面的压强之比为 。
12.(2019?霍邱县校级四模)“胸口碎大石”是中国民间流传的一种古老的杂技表演形式,表演者躺在布满钢钉的钢板上,在胸口上放一块大石板,另一表演者用力挥动大铁锤击打石板,石板裂碎而下方的人却安然无恙。已知钢板上的钉子约有500根,每根钉子与皮肤接触面积为20mm2,人和石板的总质量为100kg,则钉对人的压强约为 Pa。
13.(2019?南关区校级三模)如图甲所示,一个质地均匀的长方体,对水平地面的压强为p,如果将该金属块沿竖直方向切去一部分,剩余部分对地而的压强计为则p1,则p1 p;若将该金属块按如图乙所示切开,拿掉右侧部分,剩余部分对地面的压强为p2,则p2 /(两空均选填“>”、“<”或“=”)。
14.(2019秋?浦东新区校级期中)重力为4N的茶杯静止放在水平桌面上,请用力的图示法画出茶杯对桌面压力。
15.(2019春?温江区期中)高压锅是家庭厨房中常见的炊具,利用它可以将食物加热到100℃以上。它省时高效,深受消费者欢迎。图(甲)为高压锅的构造,图(乙)为水的沸点与气压的关系图象。(g取10N/kg,大气压为1标准大气压即105Pa)。
(1)说出高压锅为什么能将食物加热到100℃以上?
(2)若高压锅出气孔的截面积约12mm2,压在出气孔上的安全阀的质量为84g。通过计算并对照图象说明利用这种高压锅烧水时,最高温度大约是多少?
(3)假若要把这种高压锅向西藏地区销售,用这种高压锅烧水时,要达到同样的最高温度,你认为需要做哪方面的改进,如何改进?
16.(2019春?江北区期末)物理与生活总是密切相关,很多有趣的物理实验也可以借助身边的用品来探究。以下是小江和小北同学进行的一些小实验:
(1)小江同学利用身边的矿泉水瓶等器材做了以下探究实验,如图所示,现请你将正确的图号填写在与这些实验名称或实验目的相对应的位置。
/
①图 验证大气压的存在;
②图 探究压力作用效果与压力大小的关系;
③图 验证液体压强与液体深度的关系;
④图 探究流体压强与流速的关系。
(2)如图甲所示是小北自制仪器的示意图,中间的隔板把容器分成大小相同且互不相通的A、B两部分,隔板下部有一圆孔用簿薄橡皮膜封闭。
①先只在A侧倒入水,观察橡皮膜,发现A侧水倒入越多,橡皮膜凸起程度越厉害,说明橡皮膜受到的压强越 (选填“大”或“小”),这一现象说明液体压强与液体的 有关。
②再在B侧倒入未知液体,如图乙,观察到橡皮膜向A侧凸起,能否说明“液体密度越大,液体压强越大”? (选填“能”或“不能”)为什么? 。
17.(2019秋?义乌市期中)高压锅的锅盖上有一个排气管,排气管上戴着一个“帽子”为限压阀,当高压锅内气体的压强超过安全值时,锅内的气体就会冲出限压阀,气体跑出一部分,使锅内气体的压强减小,从而保证其安全使用。小明家有一高压锅,部分参数如下表:
锅盖直径
排气管横截面积
锅内气体的最大压强
24cm
10mm2
2.01×105Pa
昨天(标准大气压下),奶奶准备做饭时,却一时找不到限压阀,于是从邻居家借来一个限压阀。小明想能否这样做呢?于是进行了有关分析,他测得邻居家限压阀的质量为80克,请你通过计算帮小明分析:(g=10N/kg)
(1)如果用邻居家限压阀,则高压锅内气体可能达到的最大压强为多大?
(2)如果你是小明,你觉得能否选用邻居家的限压阀?并说明理由。
(3)小明家高压锅的限压阀质量应是多少?
/
18.(2019春?崇川区校级期中)如图所示,一只不透气的轻质软塑料袋铺满在长1m、宽0.5m的整张桌面上,一块长0.8m、宽0.4m质量为4kg的木板平压在塑料袋的中央,质量为60kg的小杰坐在木板上,身体与木板的接触面积为600cm2,g=10N/kg。试问:
(1)小杰对木板的压强是多少?
(2)木板对塑料袋的压强是多少?
(3)小红将一根软管插入塑料袋中并向管中吹气,在不漏气的情况下,小杰被稳稳吹起。已知小红可以吹出大于自然界8kPa的气压,为了防止小杰被吹起,木板上至少还要放置多大质量的秤砣?
19.(2019?西青区一模)如图是某车站厕所的自动冲水装置,圆柱体浮筒A的底面积为S,高为h,盖片B的面积为S1(盖片B的质量,厚度不计)。连接AB是长为L,体积和质量都不计的硬杆。当流进水箱的水刚好浸没浮筒A时,盖片B被搬开,水通过排水管流出冲洗厕所。(已知水的密度为ρ水)
(1)当水箱的水刚好浸没浮筒A时,在图中画出浮筒的所受力的示意图。
(2)当水箱的水刚好浸没浮筒A时,水对盖片B的压力是多少?
(3)水箱中水多深时盖片B又自动关上?
/
20.(2019?新华区一模)如图所示,圆柱体甲和装有适量某液体的圆柱形容器乙的底面积之比为5:8,把它们平放在同一水平桌面上,在甲物体上,沿水平方向截取一段长为x的物体A,并平稳放入容器乙中,用力使物体A刚好浸没在液体中(A不与容器乙接触,液体无溢出)。截取后,甲、乙对桌面的压强随截取长度x的变化关系如图丙所示。已知甲的密度为0.8×l03kg/m3,(容器乙的壁厚和质量均忽略不计,g取10N/kg),求:
(1)圆柱体甲截取前和容器乙中的液体的质量比;
(2)圆柱体甲截取前对桌面的压强;
(3)容器乙中液体的密度。
强化训练
参考答案与试题解析
1.【解答】A、刀刃磨得很薄,是在压力一定时,减小受力面积来增大压强。符合题意。
B、滑雪用的滑板,是在压力一定时,增大受力面积减小对雪地的压强,防止陷入雪中。不符合题意。
C、铁轨铺在枕木上,是压力一定时,增大受力面积减小对路基的压强,保护路基。不符合题意。
D、书包背带加宽,是在压力一定时,增大受力面积减小书包对肩膀的压强,不符合题意。
故选:A。
2.【解答】A、吸盘是利大气压工作的,不属于连通器的应用,故A错误;
B、高压锅是利用液体的沸点跟气压的关系,气压增大,沸点升高;气压减小,沸点降低;不属于连通器应用,故B错误;
C、活塞式抽水机是利用大气压来工作的,不属于连通器的应用,故C错误;
D、茶壶的壶嘴和壶身下部是相通的,构成了连通器,故D正确;故选:D。
3.【解答】A、第一次利用此装置测出大气压强的科学家是托里拆利,故A正确;
B、连通器是上端开口,下端连通的装置,因为玻璃管的上端是封闭的,所以此装置不是连通器,故B错误;
C、因大气压是变化大,其大小与高度、天气等有关,所以玻璃管竖直放置时测出的大气压强不一定为76cm汞柱高,故C错误;
D、因大气压强随高度的升高而降低,故将此装置从山脚移到山顶,管内托起的水银液面高度差减小,故D错误;故选:A。
4.【解答】A、影响压力作用效果的因素有压力大小和接触面积的大小;实验中通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,金属块分别平放、侧放和立放时的压力大小相同(等于金属块的重力),但接触面积不同,可探究压力作用效果与受力面积的关系,故A说法正确;
B、若在容器两侧倒入深度不同的同种液体,观察橡皮膜的形变情况,则可以探究“液体压强跟深度的关系”;若在容器两侧倒入深度相同的不同液体,观察橡皮膜的形变情况,则可以探究“液体压强跟液体密度的关系”,故B说法正确;
C、将竖直玻璃管倾斜后,由于外界的大气压不变,所以其支持的水银柱高度不变,故C说法不正确;
D、把水气压计从山下移到山顶,外界大气压减小,细管内的水柱在里面较大气压的作用下而上升,故D说法正确;故选:C。
5.【解答】由题知,柱形容器装满水时,水的重力为10N,所以水对容器底压力大小等于10N;
放入一个重为4N的物体,溢出水的重力为1N,水仍是满的,深度不变,
由F=pS=ρ水ghS可知,水对容器底压力保持不变,仍为10N。故选:C。
6.【解答】正方体对水平地面的压强:
p=/=/=/=/=/=ρgh,
设两正方体的边长分别为L甲和L乙,则
L甲=/,L乙=/,
若把甲叠放在乙上面,则乙对地面的压强:
p=/=/=/=/=/=/。故选:D。
7.【解答】A、医用针头针尖很细,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故A符合题意;
B、高架公路的桥板通常是空心的,质量小、重力小,产生的压力小,在受力面积一定时,通过减小压力可以减小对公路的压强,故B不合题意;
C、图钉的钉帽面积较大,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故C不合题意;
D、大型载重卡车按有较多车轮,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故D不合题意。故选:A。
8.【解答】A、抽水机的原理是先使水面上方的大气压强减小(通过提起活塞或叶轮的旋转),然后水就在外界大气压的作用下,把水沿抽水机压上来,故A不符合题意;
B、密度计是利用物体漂浮时浮力等于重力的原理工作的,故B不符合题意。
C、吸尘器在工作时,由于转动的扇叶处气体的流速大、压强小,灰尘、纸屑等垃圾在周围较大的大气压的作用下被“吸”入,故C不符合题意;
D、液位计的上端开口、下端连通,是利用连通器原理工作的,即水位计中的水位与锅炉水位是相同的,故D符合题意。故选:D。
9.【解答】A、盲道上凸起的圆点,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;故A不合题意;
B、菜刀刃很锋利,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;故B不合题意;
C、注射器针头做很尖细,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;故C不合题意;
D、坦克装有宽大的履带,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;故D符合题意。
故选:D。
10.【解答】中学生平均体重约为500N,两脚的总面积约为0.05m2,则他对地面的压强为:P=/=/=1.0×104Pa。故选:C。
11.【解答】(1)图甲塑料片不掉下来是因为受到了大气压的作用;
(2)图乙中玻璃杯中的水由于受到大气的压力,所以才不会下落,当逐渐抽出钟罩里面的气体时,使杯外水面的大气压减小,支撑不住玻璃杯中的水柱,杯内水的高度会下降,如果再把空气放进钟罩内,水在大气压的作用下,会被重新压入玻璃杯中。
故答案为:大气压;钟罩内的大气压减小,支撑不住玻璃杯中的水柱;会。
12.【解答】(1)若以机翼为参照物,等质量的空气在相同的时间内同时通过机翼的上表面和下表面,由于上表面弯曲,下表面平直,所以空气通过上表面的流速大,通过下表面的流速较小,因此机翼上表面附近压强小于机翼下表面附近压强。
(2)该飞机沿水平直线匀速飞行时,飞机受到平衡力的作用,即△F=G=mg。
它上、下表面所受到的压力差为△F=G=mg。
故答案为:(1)小于;(2)mg。
13.【解答】由图知,试管A竖直放置,试管B适当倾斜,两试管中液面等高,则试管A中的液体体积较小(即VA<VB),因两液体的质量相同,由ρ=/可知,A液体的密度较大;
因为两试管中液面等高,所以由液体压强公式p=ρgh可知,A管中液体对管底的压强大,即pA>pB。故答案为:>。
14.【解答】在滑梯斜面上选取小球与接触面的接触点为压力的作用点,过压力作用点画垂直于斜面、带箭头的线段即为压力示意图,如图所示:
/
15.【解答】(1)根据图甲可知,在玻璃管内的A、B、C三点处,C处管内水位最高,因此C处的压强最大,而流速越小压强越大,因此液体流动时,横截面积越大处,流速越小;
(2)洗车时,为了增加水枪出水的冲击力,需让水的流速越大,而液体流动时,横截面积越大处,流速越小,因此洗车工应将水枪的枪口直径调小;
(3)水柱的长度:L=vt,
水柱的体积:V=LS=vtS;
根据流量的定义Q=/可得:Q=/=vS,它表示流量等于流速与横截面积的乘积。
故答案为:(1)小;(2)小;(3)vS。
16.【解答】(1)将吸盘沾水湿润的目的是防止漏气;
(2)根据题意可知,大气对吸盘的压力F=F示=98.5N,
若不考虑实验过程中的其他影响因素,实验时的大气压值:p=/=/=9.85×104Pa;
若实验中测得的大气压值都偏小,原因可能是吸盘内空气未排净;
(3)大气压强也像液体的压强一样,各个方向都有大气压强;
(4)因为流速越大,压强越小,因此拿一个吹风机对着吸盘自上而下吹风,用同样方法做该实验时,弹簧秤的读数小于98.5牛。
故答案为:(1)防止漏气;(2)9.85×104;B;(3)各个方向都有大气压强;(4)小于。
17.【解答】①由表格数据可知,放入前后水对容器底部的压强:
p水前=490Pa、p水后=980Pa,
由p=ρgh可得,放入前后容器内水的深度:
h水前=/=/=0.05m,
h水后=/=/=0.1m,
容器中水增加的深度:
△h水=h水后﹣h水前=0.1m﹣0.05m=0.05m;
②因乙切去的部分在容器甲的水中浸没,且水不溢出,
所以,S甲△h水=S乙△h乙,
因容器甲的底面积是柱体乙的2倍,
则△h乙=/△h水=/△h水=2×0.05m=0.1m=h水后,
因乙切去的部分浸没在容器甲的水中后,容器中液面高度与剩余柱体乙的高度相同,
所以,原来乙的高度:
h乙=h乙剩+△h乙=△h乙+△h乙=2△h乙,
由表格数据可知,切去前乙对地面的压强p乙=3920Pa,
因柱体乙对地面的压强:
p乙=/=/=/=/=/=ρ乙gh乙,
所以,剩余乙对地面的压强:
p0=ρ乙g△h乙=ρ乙g×/h乙=/p乙=/×3920Pa=1960Pa。
答:①容器中水增加的深度为0.05m;
②求剩余乙对地面的压强为1960Pa。
18.【解答】①实心均匀正方体甲的体积和底面积分别为:
V甲=L甲3=(0.2m)3=8×10﹣3m3,
S甲=L甲2=(0.2m)2=4×10﹣2m2,
由ρ=/可得,正方体甲的质量:
m甲=ρ甲V甲=3×103kg/m3×8×10﹣3m3=24kg,
正方体甲对水平面的压力:
F甲=G甲=m甲g=24kg×9.8N/kg=235.2N,
正方体甲对水平面的压强:
p甲=/=/=5880Pa;
②因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,将正方体乙叠放在甲上表面的正中央时,
乙对甲的压力等于乙的重力、受力面积等于甲的底面积,
则乙对甲的压强:p1=/=/,
甲对地面的压力等于甲和乙的重力之和、受力面积等于甲的底面积,
则甲对地面的压强:p2=/=/,
所以,p1:p2=/:/=m乙:(m甲+m乙)=54kg:(24kg+54kg)=9:13。
答:①正方体甲对水平面的压强为5880Pa;
②若将正方体乙叠放在甲上表面的正中央,则乙对甲的压强p1与甲对地面的压强p2之比为9:13。
19.【解答】(1)汽车在高速行驶时,汽车对大桥有的压力的同时大桥对汽车有支持力,二力是一对相互作用力;
(2)该轿车空车停放在水平路面上时,对水平路面的压力:
F=G=mg=1900kg×10N/kg=1.9×104N,
每个轮胎与地面的接触面积:
S1=50mm×200mm=1×104mm2=0.01m2,
受力面积:
S=4S1=4×0.01m2=0.04m2,
此时汽车对水平路面的压强约为:
p=/=/=4.75×105Pa;
(3)要想增加对地面的压力,提高车轮的抓地性能,
则导流板应受到一个向下的压强差,也就是必须使导流板下方的空气流速大,压强小,
因此导流板的下方必须凸起且上方平直,
由上述可知选项A、B、D中的导流板形状都不符合要求,故选C。
答:(1)是;
(2)此时汽车对水平路面的压强约为4.75×105Pa;
(3)C。
20.【解答】(1)容器中水的重力:G=mg=0.4kg×10N/kg=4N;
(2)容器自重可以忽略不计,则容器对桌面的压力:F=G=4N,
容器对桌面的压强:
p=/=/=800Pa;
(3)水对容器底的压强:
p′=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa,
水对容器底的压力:
F′=p′S=1000Pa×50×10﹣4m2=5N。
答:(1)容器中水的重力为4N;
(2)容器对桌面的压强为800Pa;
(3)水对容器底的压力为5N。
技能提升练
参考答案与试题解析
1.【解答】A、玻璃管内径的大小不会影响水银柱的高度,故A错误;
B、往水银槽内多倒些水银,管内水银柱会升高,但水银柱的高度由外界大气压的大小决定的,管内和管外水银面高度差不变,故B错误;
C、水银柱的高度是指垂直高度,倾斜会使长度增加,但高度不变,故C错误;
D、当大气压随海拔高度的增加而减小,故海拔高度升高时,管内和管外水银面高度差减小,故D正确。故选:D。
2.【解答】A.根据ρ=/,橡皮的质量:
m=ρV=2g/cm3×3cm×2cm×1cm=12g=0.012kg,
橡皮的重力为:
G=mg=0.012kg×10N/kg=0.12N;
如图甲平放在桌面上时,橡皮对桌面的压强:
p=/=/=/=/=ρgh﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
故甲中橡皮对桌面的压强:
p=ρgh=2000kg/m3×10N/kg×0.01cm=200Pa,故A错误;
B.擦除错误答案后,橡皮质量减小,重力减小,橡皮对桌面的压力减小,
F2<G=0.12N,而受力面积:
S2=2cm×1cm=2×10﹣4m2;
故当把橡皮如图乙立放在桌面上,它对桌面的压强小于:
p2=/=/=600Pa,故B错误;
CD.图丁中,若没有擦除,则受力面积为:
S2=2cm×1cm=2cm2;
由①式,此时橡皮对桌面的压强为:
p=ρgh=200Pa;
设由擦除,橡皮减小的底面积(受力面积)为S0;
假设沿竖直方向切除以S0为面积、以1cm为高的柱体,根据p=ρgh,因密度和高度不变,则剩余部分的压强与图甲中橡皮对桌面的压强相等,
但实际上,在丁中,受力面积不变,但对桌面的压力比假设切除一个柱体的情况要大,故可知橡皮b落到桌上如图丁,此时它对桌面的压强大于图甲时的压强,D错误;
由此可知,在图丙中,b对a的压强 pba>200Pa﹣﹣﹣﹣﹣﹣②;
在图丙中,重合叠放对桌面的压强:
p桌</=/=300pa﹣﹣﹣﹣﹣﹣③;
由②③得出:
此时b对a的压强pba与a对桌面压强p桌的比值大于2:3,C正确;故选:C。
3.【解答】由图可知,倒放时瓶中饮料的深度较大,根据p=ρgh可知,倒放时饮料对瓶盖的压强较大,即p甲<p乙。故选:B。
4.【解答】AB、只有自由放在水平面的固体对水面的压力大小才等于其重力大小,用铝制成的空心圆柱体A放置在斜面B上,对斜面的压力大小小于其本身的重力GA;
压力方向垂直于斜面向下,故AB错误;
C、若本题中空心圆柱体A放置在水平面上,对水平面的压强:
p水平=/=/=/=/=ρ铝ghA,则斜面B受到空心圆柱体A施加的压强小于p水平=ρ铝ghA,C错误;
D、用铝制成的空心圆柱体A放置在斜面B上,对斜面的压力小于其本身的重力重为GA,
故斜面B受到空心圆柱体A施加的压强:
p=/</,故D正确。故选:D。
5.【解答】因为甲和乙对容器底部的压强相等,所以p甲=p乙;
由p=ρgh可得,ρ甲gh甲=ρ乙gh乙,而h甲<h乙,所以ρ甲>ρ乙;
因为容器完全相同,由F=pS可得,ρ甲gh甲S=ρ乙gh乙S;
如果容器为圆柱体,则ρ甲gh甲S=ρ乙gh乙S?G甲=G乙;
根据图示可知,两个容器相对于圆柱容器减少液体的体积相同,因此减小液体的重力关系:G甲′=ρ甲gV,G乙′=ρ乙gV
由于ρ甲>ρ乙,所以G甲′>G乙′;
则G甲﹣G甲′<G乙﹣G乙′,即甲容器内液体甲的质量小于乙容器内液体乙的质量,故选C。
故选:C。
6.【解答】A、把自制压强计从山脚带到山顶,瓶内空气的压强不变,而外界大气压随高度的增加而减小,此时在瓶内气压的作用下,会有一部分水被压入玻璃管,因此管内水柱的高度会增大;如果在瓶内装满水时,整个瓶子相当于温度计的玻璃泡,其工作原理也和液体温度计类似,因此可作为测量温度的仪器。故A正确;
B、等质量的空气在相同的时间内同时通过机翼的上表面和下表面,由于上表面弯曲、下表面平直,所以空气通过机翼上表面的流速大,通过下表面的流速较小;因为机翼上方的空气流速大,压强较小;机翼下方的空气流速小,压强大,所以机翼受到一个向上的压强差,飞机受到向上的压力差,也就是升力;故B错误;
C、液体内部压强虽由重力产生,但由于液体的流动性故能产生各个方向的压强,故C错误;
D、探月器在月球上的压力小于在地球上的压力,受力面积不变,由p=/可得,其静止时对月球的压强小于对地球水平表面产生的压强,故D错误。故选:A。
7.【解答】因两容器的质量相等,倒入水的质量也相等,
所以,由F=G=mg可知,两容器对天平的压力相等,
由图可知,甲的底面积大于乙的底面积,即甲、乙的受力面积不相等,
所以,由p=/可知,两容器对天平的压强不相等,故AC错误;
又因两容器和水的总重相等,对天平的压力相等,
所以,天平仍平衡,故B正确、D错误。故选:B。
8.【解答】A、覆杯实验,水没有把纸片压下来,是因为纸片下面的空气给片一个向上的压力,能够证明大气压的存在,故A不符合题意;
B、注射时,医生用力将针筒内的药水推入病人肌肉中,是利于推力,不是大气压的作用,故B符合题意;
C、用吸管吸饮料时,是先把吸管内的空气吸走,管内气压减小,在外界大气压的作用下,饮料被压进吸管里,利用大气压,故C不符合题意;
D、马德堡半球实验,是大气压把两个铜半球紧紧压在一起,能够证明大气压的存在,故D不符合题意。故选:B。
9.【解答】A.安全锤的锤头很尖,是在压力一定的情况下,通过减小受力面积,增大压强,故A不符合题意;
B.载重汽车的车轮宽且多,是在压力一定的情况下,通过增大受力面积,减小压强,故B符合题意;
C.压路机的碾子很重,是在受力面积一定时,通过增大压力,增大压强,故C不符合题意;
D.针头做的很尖,是在压力一定的情况下,通过减小受力面积,增大压强,故D不符合题意。
故选:B。
10.【解答】A、在图甲的装置中,当用吹风机抽气时,在同一时间内,通过每个管子的气体总量相同,细管内气体流速比粗管内气体流速大,粗管内气体流速小,故A管内的气体流速最大,B管内的气体流速次之,C管内的气体流速最小;故A错误;
B、C、因为A管内的气体流速最大,B管内的气体流速次之,C管内的气体流速最小,故C管压强最大,B管次之,A管最小;由图可知,在相等的时间内,③的压强变化最大,故可判断气体压强变化最大的是A管;即图象③是A管中的气体压强随时间变化的图象。故C错误,B正确;
D、观察p﹣t图象可知,开始抽气前大气压为101.3kPa,即实验室的大气压为101.3kPa.故D错误。故选:B。
11.【解答】体积相等的圆柱体,密度之比为2:3,
故质量之比为:/=/=/=/;
根据G=mg得,重力之比为:/=/=/=2:3;
由压强定义式p=/得:p=ρgh,
故对桌面压强之比为:/=/=/=/=1:3;
故答案为:2:3;1:3。
12.【解答】人和石板对钉的压力:
F=G=mg=100kg×10N/kg=1000N,
受力面积:
S=500×20mm2=1×104mm2=0.01m2,
则钉对人的压强:
p=/=/=1×105Pa。故答案为:1×105。
13.【解答】(1)对于质地均匀的长方体,当竖直切去一部分时,根据p=ρgh可知,密度和高度不变时,压强不变,故p1=p;
(2)如图:
/
当把物体如图中切去时,若切去AB后剩余的压强不变,剩余部分斜切去一半,对地面的压强变为原来的一半,对地面的压强为原来的一半,故p2=/。故答案为:=;=。
14.【解答】茶杯对桌面的压力,受力物体是桌面,作用点在桌面上;方向垂直于水平桌面,即竖直向下;选取2N作为标量,从力的作用点起,沿力的方向画一条带箭头的线段,线段长为2倍标量,如图:
/
故答案为:见上图。
15.【解答】(1)高压锅是密封的,锅内水汽化形成的水蒸气不能跑出去,使锅内水面上的气压增大(大于1标准大气压),水的沸点升高(高于100℃);
(2)安全阀对出气孔产生的压力:
F=G=mg=84×10﹣3kg×10N/kg=0.84N,
受力面积:
S=12mm2=1.2×10﹣5m2,
安全阀对出气孔产生的压强:
p=/=/=7×104Pa,
锅内气压:
p′=p0+p=105Pa+7×104Pa=1.7×105Pa,
从沸点﹣气压图象上得出高压锅内温度t=116℃。
(3)可以增加限压阀的质量来增大锅内气压,提高沸点。
答:(1)高压锅是密封的,锅内水汽化形成的水蒸气不能跑出去,使锅内水面上的气压增大,水的沸点升高;
(2)最高温度大约是116℃;
(3)增加限压阀的质量。
16.【解答】(1)A图中矿泉水瓶均是底面和海绵接触,海绵的受力面积相同,矿泉水瓶中水的多少不同,对海绵的压力不同,海绵的形变程度不同,A探究的是压力的作用效果和压力大小的关系;
B图向两个矿泉水瓶之间吹气,矿泉水瓶之间的空气流速大,空气压强会发生变化,在矿泉水瓶之间和两侧的气压的共同作用下,矿泉水瓶会运动起来,B探究的是流体压强和流速的关系;
C图中矿泉水瓶中是同一种液体,小孔在液体中的深度不同,水流的速度也不同,即液体压强不同,研究的是液体压强和液体深度的关系;
D图中倒置的泉水瓶装满了水,将矿泉水瓶向上提起,瓶口不脱离水槽内的水面,矿泉水瓶中仍然充满了水,这是大气压强的作用,验证了大气压的存在。
①所以D图验证了大气压的存在;②A图探究压力作用效果与压力大小的关系;③C图验证液体压强与液体深度的关系;④B图探究流体压强与流速的关系。
(2)①先只在A侧倒入水,观察橡皮膜,发现A侧水倒入越多,橡皮膜凸起程度越厉害,说明橡皮膜受到的压强越大,这一现象说明液体压强与液体的深度有关,深度越大,压强越大;
②在B侧倒入未知液体,如图乙,观察到橡皮膜向A侧凸起,由于右侧液体深度较大,所以不能判断右侧液体密度一定比左侧水的密度大;应该左右液面相平,观察橡皮膜凸起方向,比较液体压强大小。故答案为:(1)①D;②A;③C;④B;
(2)①大;深度;②不能;没有保持两种液体深度相同。
17.【解答】(1)邻居家限压阀的重力:
G=mg=80×10﹣3kg×10N/kg=0.8N,
因锅内气体的压强最大时,限压阀受到竖直向下的重力、大气压力和竖直向上锅内气体的压力处于平衡状态,
所以,由p=/和限压阀受到的合力为零可得:
p0S+G=p大S,
则高压锅内气体能达到的最大压强:
p大=p0+/=1.0×105Pa+/=1.8×105Pa;
(2)小明家高压锅内气体能达到的最大压强为2.01×105Pa>1.8×105Pa,
所以,不能选用邻居家的限压阀;
(3)因高压锅内的压强最大时限压阀受到的合力为零,
所以,有p0S+G′=p内S,
则小明家高压锅的限压阀的重力:
G′=(p内﹣p0)S=(2.01×105Pa﹣1×105Pa)×10×10﹣6m2=1.01N,
小明家高压锅的限压阀质量:
m′=/=/=0.101kg=101g。
答:(1)如果用邻居家限压阀,则高压锅内气体可能达到的最大压强为1.8×105Pa;
(2)不能,用邻居的限压阀的最大压强小于他家高压锅的最大压强;
(3)小明家高压锅的限压阀质量应是101g。
18.【解答】(1)小杰对木板的压力:
F1=G1=m1g=60kg×10N/kg=600N,
小杰对木板的压强:
p1=/=/=1×104Pa;
(2)木板对塑料袋的压力:
F2=G总=(m1+m2)g=(60kg+4kg)×10N/kg=640N,
木板与塑料袋的接触面积:
S2=ab=0.8m×0.4m=0.32m2,
木板对塑料袋的压强:
p2=/=/=2000Pa;
(3)小杰刚好不被吹起时,木板对塑料袋的压强等于塑料袋内气体大于自然界的压强,
则此时木板对塑料袋的压力:
F3=△pS2=8000Pa×0.32m2=2560N,
此时木板、人和秤砣的总质量:
m总=/=/=/=256kg,
则木板上秤砣的最小质量:
m=m总﹣m1﹣m2=256kg﹣60kg﹣4kg=192kg。
答:(1)小杰对木板的压强是1×104Pa;
(2)木板对塑料袋的压强是2000Pa;
(3)为了防止小杰被吹起,木板上至少还要放置192kg的秤砣。
19.【解答】(1)当流进水箱的水刚好浸没浮筒A时,盖片B被搬开,则杆对AB均有拉力作用,
此时浮筒受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力G、杆的拉力F作用,如下图所示:
(2)当水箱的水刚好浸没浮筒A时的水深:
hB=L+h,
水对盖片B的压强:
pB=ρ水ghB=ρ水g(L+h),
由p=/可得,水对盖片B的压力:
FB=pBS1=ρ水g(L+h)S1;
(3)当流进水箱的水刚好浸没浮筒A时,盖片B被搬开,此时F=FB,则有:
F浮=G+F=G+FB,
浮筒的重力:
G=F浮﹣FB=ρ水gSh﹣ρ水g(L+h)S1,
当浮筒的浮力等于自身的重力时,盖片B自动关上,
所以,F浮′=G,即ρ水gSh′=ρ水gSh﹣ρ水g(L+h)S1,
解得:h′=h﹣/(L+h),
水箱中水的深度:
h1=L+h′=L+h﹣/(L+h)=(L+h)(1﹣/)。
答:(1)如上图所示;
(2)当水箱的水刚好浸没浮筒A时,水对盖片B的压力是ρ水g(L+h)S1;
(3)水箱中水深为(L+h)(1﹣/)时盖片B又自动关上。
20.【解答(1)由图象可知,截取前圆柱体甲对桌面的压强p甲=4p0,容器乙对桌面的压强p乙=p0,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,由p=/=/=/得,圆柱体甲截取前和容器乙中的液体质量之比:
/=/=/×/=/×/=/;
(2)设截取前圆柱体甲的高度为h,则圆柱体甲对桌面的压强:
4p0=ρ甲gh,
圆柱体甲截取长度x=10cm=0.1m后,圆柱体甲对桌面的压强:
2p0=ρ甲g(h﹣x),
联立以上两式代入数据可解得:h=0.2m,
所以,圆柱体甲截取前对桌面的压强:
p甲=ρ甲gh=0.8×l03kg/m3×10N/kg×0.2m=1600Pa;
(3)容器乙中未放入物体A时,对桌面的压强等于液体的压强(容器乙的壁厚和质量均忽略不计),
即:p0=ρ乙gh乙﹣﹣﹣①
圆柱体甲截取长度x=10cm=0.1m时,则物体A的体积VA=S甲x,
将物体A浸没在液体乙中,液面上升的高度:
△h=/=/﹣﹣﹣②
物体A刚好浸没在液体中时,容器乙对桌面的压强等于此时液体的压强,
即:2p0=ρ乙g(h乙+△h)﹣﹣﹣③
联立①②③可解得:h乙=/x=0.0625m,
p0=/p甲=/×1600Pa=400Pa,
由p0=ρ乙gh乙得,容器乙中液体的密度:
ρ乙=/=/=0.64×103kg/m3。
答:(1)圆柱体甲截取前和容器乙中的液体的质量比为5:2;
(2)圆柱体甲截取前对桌面的压强为1600Pa;
(3)容器乙中液体的密度为0.64×103kg/m3。
/