第9章 压强 复习题—2020年中考真题汇编
一.选择题(共13小题)
1.(2020?黄石)如图所示,是ab两种物质m﹣V的关系图象,若用质量相等的a、b两种物质分别制成两个实心正方体甲、乙,将甲、乙放在水平地面上。下列说法正确的是( )
A.a、b的密度之比为4:1 B.甲、乙两个正方体对地面的压强之比为4:1
C.a、b的密度之比为2:1 D.甲、乙两个正方体对地面的压强之比为2:1
2.(2020?常州)下列情景中,没有利用大气压强的是( )
A.杯中水不流出 B.用吸管吸饮料
C.用吸盘吊起玻璃板 D.堤坝上窄下宽
3.(2020?株洲)竖直放置一矿泉水瓶子,并在侧壁钻A、B、C、D四个一样大小的小孔,打开瓶盖,往瓶中注满水,水将从瓶孔喷出,水喷出速度最大的是从哪一个小孔喷出的( )
A.A孔 B.B孔 C.C孔 D.D孔
4.(2020?潍坊)如图所示,一圆形水管左粗右细,a、b为粗管和细管中同一水平面上的点,水管中有一气泡,随水向右快速运动,气泡经过a、b两点时体积大小的比较,以下分析正确的是( )
A.a点时大 B.b点时大 C.一样大 D.均有可能
5.(2020?潍坊)在一次军事演习中,坦克要经过一沼泽地,工兵连迅速在沼泽地段铺设了宽木板,坦克得以顺利通过,是因为铺设木板后( )
A.坦克的重力变小 B.对地面的压力变小
C.对地面的压强变小 D.对地面的压强变大
6.(2020?郴州)如图所示,将盛有适量水的试管由倾斜位置A缓慢移至竖直位置B.在此过程中,水对试管底部的压强( )
A.变大 B.变小
C.先变小后变大 D.先变大后变小
7.(2020?东营)近期交警部门加大对电动车安装遮阳伞的检查拆除力度,遮阳伞虽能遮挡阳光,但存在安全隐患,当电动车快速行驶时,如图所示,下列说法正确的是( )
A.遮阳伞上边空气流速小,压强小,伞面被向下压
B.遮阳伞下边空气流速大,压强小,伞面被向上吸
C.遮阳伞上边空气流速大,压强大,伞面被向下压
D.遮阳伞下边空气流速小,压强大,伞面被向上吸
8.(2020?东营)下列生活实例中,属于增大压强的是( )
A.铁轨下面铺放枕木 B.推土机用宽大的履带来支撑
C.啄木鸟有个坚硬而细长的喙 D.书包的背带制作得较宽
9.(2020?泸州)在泸州市第35届科技创新大赛上,某学生在现场展示了科创作品。他把橡胶管一端放入位置较低盛有冷水的烧杯中,另一端与塑料瓶盖相连并密封,在空塑料瓶中倒入少许热水摇晃后倒掉,然后迅速用瓶盖盖住瓶口并拧紧,发现烧杯中的水通过橡胶管慢慢流入位置较高的瓶内,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.塑料瓶中倒入热水摇晃后倒掉,目的是让瓶内空气增加
B.用瓶盖盖住瓶口并拧紧,目的是让瓶内气压始终等于大气压
C.烧杯中的水流入到位置较高的塑料瓶,是利用了连通器原理
D.烧杯中的水流入到位置较高的塑料瓶,是因为瓶内气压小于大气压
10.(2020?长春)下列物体在升空过程中,应用流体压强与流速关系的是( )
A.飞机 B.飞艇 C.热气球 D.氢气球
11.(2020?眉山)如图所示,甲、乙两个装满不同液体完全相同的密闭容器,放在水平桌面上,则对桌面压强较大的( )
A.如果是甲,则其液体对容器底的压力一定较大
B.如果是甲,则其液体对容器底的压强一定较大
C.如果是乙,则其液体对容器底的压力一定较大
D.如果是乙,则其液体对容器底的压强一定较小
12.(2020?湘潭)用空易拉罐来体验大气压强的存在,下列操作能达到目的的是( )
A.用手捏易拉罐,易拉罐变瘪
B.用重物压易拉罐,易拉罐变瘪
C.让易拉罐从高处下落撞击地面,易拉罐变瘪
D.用注射器抽取密封易拉罐中空气,易拉罐变瘪
13.(2020?恩施州)如图所示的实验,小试管在水流出时不下落反而上升,主要依靠的是( )
A.大气压强 B.水的分子引力
C.手的吸引力 D.两试管间的相互吸引
二.填空题(共11小题)
14.(2020?常州)2020年5月27日11点,我国珠穆朗玛峰高度测量登山队成功登顶。队员脚穿布满尖钉的登山鞋,通过 的方法 冰雪受到的压强,保障行走安全。
15.(2020?赤峰)2019年12月17日,我国第二艘航母正式服役,中国进入双航母时代。该航母满载时排水量是67000t,吃水深度(海面到船底的距离)为10m,该航母在海上满载航行时受到的浮力是 N,此时航母底部受到海水的压强为 Pa(海水的密度ρ=1.03×103kg/m3,g=10N/kg)。
16.(2020?徐州)如图所示,用一个矿泉水瓶和两根吸管制成“口吹喷雾器”。它的原理是流体的流速越大,压强越 ,吸管和瓶口间的空隙是否需要密封? ,随着瓶内水面降低,吸管内水柱的压强变 ,要想吹出水雾会更费力。
17.(2020?沈阳)在赛车比赛中,有时尽管赛车手紧急刹车,但赛车由于 要保持原来的运动状态,会继续向前一距离才能下来。通常赛车在快速行驶时车体会向上“飘”,为避免此现象发生,在赛车的尾部安装上尾翼(又叫气流偏导器),形状如图所示。它运用了在气体中流速越大的位置,压强越 (选填“大”或“小”)的原理。
18.(2020?宜昌)如图所示,一个空塑料药瓶,瓶口扎上橡皮膜,瓶口朝下竖直地浸入水中,橡皮膜受到了水向 的压强,大小为 Pa.(g=10N/kg,ρ水=1×103kg/m3)
19.(2020?宿迁)2019年12月,宿迁正式进入高铁时代。如图所示高铁站台安全线与缘的距离大于普通火车站台,这是因为 ,当列车驶出站台时,车上乘客看到站台在后退,这是以 为参照物。
20.(2020?镇江)如图所示,吸管A插入杯中,吸管B管口贴在A管上端。往B管中吹气,A管中水面将上升,这是因为A管口处气体压强变 。如图是探究影响液体内部压强因素的实验装置,将金属盒向下移动,观察到U形管两边液面的高度差h变大,表明金属盒所在处水的压强变 ,说明了液体内部压强与 有关。
21.(2020?青海)质量为0.4kg,底面积为20cm2的茶壶中盛有0.6kg的水,将茶壶放置在水平桌面上,茶壶内水的深度为15cm,则水的重力是 N,水对茶壶底部的压强是 Pa,茶壶对桌面的压强是 Pa。
22.(2020?海南)如图所示,小益用一块长方体金属块和一块海绵,探究影响压力作用效果的因素。实验现象说明,在 一定时, ,压力的作用效果越明显。
23.(2020?贵港)物理知识在生活中应用广泛,如图所示;用吸管“吸”饮料时,饮料是在 的作用下被“吸”入口中的;茶壶是利用 原理工作的。
24.(2020?云南)体温计采用水银作为测温物质而不用酒精是因为水银的 较小,相同条件下吸热升温快,能快捷、灵敏的测量体温。我国三峡大坝上下游水位差最高达113m,在上下游之间修建世界上最大的船闸,利用 原理确保船只平稳通行。
三.计算题(共4小题)
25.(2020?长沙)有两个不吸水的圆柱体A和圆柱体B、A的顶部系有一根轻质细线,已知A的质量为1.32kg,密度为1.1×103kg/m3,高为12cm,B的底面积为60cm2,(g取10N/kg)
(1)求A的重力;
(2)将B竖直放在水平桌面上,再将A竖直放在B的正上方,求A对B的压强;
(3)将A竖直放入薄壁柱形容器中,向容器中缓慢加入液体直至加满,液体体积与深度的关系如图所示。用细线将A竖直向上提升2cm时,细线的拉力为3.6N,求液体的密度。(圆柱体A始终处于竖直状态)
26.(2020?长春)我国“海斗一号”潜水器在马里亚纳海沟成功完成了首次万米海试与试验性应用任务。于2020年6月8日载誉归来。当下潜至1.0×104m时,求。
(1)潜水器受到海水的压强(ρ海水=1.03×103kg/m3,g取10N/kg);
(2)潜水器观察窗0.02m2面积所受到海水的压力。
27.(2020?吉林)放在水平桌面上的玻璃杯,质量为0.4kg,与桌面的接触面积为2×10﹣3m2。
求:(1)玻璃杯受到的重力;
(2)玻璃杯对桌面的压强。(g取10N/kg)
28.(2020?益阳)“拔火罐”是我国传统医疗的一种手段。如图所示,医生先用点燃的酒精球加热小罐内的空气,随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位,冷却后小罐便紧贴在皮肤上。已知大气压为1.0×105Pa,小罐开口部位的面积为10cm2,罐内空气冷却变为室温时其压强为9.0×104Pa,不计小罐重力。求:
(1)罐内空气对皮肤的压力;
(2)皮肤对小罐的支持力。
四.解答题(共4小题)
29.(2020?青海)在铁桶内放入少量的水,用火加热,沸腾之后把桶口堵住,然后浇上冷水,铁桶就变扁了。请用我们学过的物理知识解释这一现象。
30.(2020?广州)小明想探究图1中的膜被不同粗细的针(如表)刚刺破时所受压强是否相等。A针对膜的压力F随时间变化,膜刚被刺破时,压力达到最大值,F﹣t图象如图2所示。
针的编号 A B
针与膜接触面积/m2 7×10﹣8 3.5×10﹣7
(1)膜刚被刺破时,A针对膜的压力FA为 N,压强PA为 Pa。
(2)t1至t2这段时间,A针对膜的压强是变大、变小还是不变?
(3)B针刚刺破图1中的膜时,测得针对膜压力为3.5N,此时B针对膜的压强为PB,则pA pB(选填“>”“=”“<”)。
31.(2020?北京)如图所示,用隔板将容器分成左、右两部分,隔板下部有一个圆孔用薄橡皮膜封闭。当在容器左、右两部分注入不同深度的水时(水面位置如图中虚线所示),橡皮膜发生了形变,观察发现橡皮膜向 侧凸起;产生这种现象的原因是 。
32.(2020?盐城)阅读短文,回答问题:
卡门涡街现象
2020年5月5日,虎门大桥的桥体异常振动引发了大家的关注,专家认为这是由卡门涡街现象引起的。
如图甲所示,在一定条件下,流体流过阻碍物时,会在阻碍物上下两侧先后交替产生有规则的反向旋涡①、②、③、④……,这一现象叫卡门涡街现象。产生旋涡的一侧流速快,另一侧流速慢,交替形成大小不同的压力,使阻碍物产生有规律的振动,即涡振。涡振频率f与阻碍物的特征宽度d和流体流速v有关,其关系f=k(k为常数)据分析,桥体异常振动是由于桥面上安装了1.4m高的防撞板后,在特定风环境条件下产生了振幅较大的涡振现象。
工业上常用的流量计也是利用卡门涡街现象制成的。在管道中放入装有电子设备的阻碍物,当流体通过时,装有电子设备的阻碍物发生涡振,输出与涡振频率相同的电压信号,通过频率公式得到流速大小,最终输出流体的流量,流量为单位时间内流体通过管道横截面的体积。
(1)下列过程不可能产生卡门涡街现象的是 ;
A.河水流过礁石
B.空气通过树木
C.篮球撞击篮板
D.云层飘过山峰
(2)流体流过阻碍物,当上侧产生涡旋时,阻碍物 侧受到压力大;
(3)若甲图中相同时间内产生的旋涡增多,说明流体的流速变 ;
(4)安装防撞板后,增大了桥体的 ,使得相同风速下桥体的涡振频率 (增大/减小);
(5)某水管的横截面积为S,阻碍物的特征宽度为d,水流通过阻碍物时输出的电压信号如图乙所示。如不考阻碍物对流速的影响,则管道中水的流量Q和t0之间的关系图象为 。
第9章 压强 复习题—2020年中考真题汇编
参考答案与试题解析
一.选择题(共13小题)
1.(2020?黄石)如图所示,是ab两种物质m﹣V的关系图象,若用质量相等的a、b两种物质分别制成两个实心正方体甲、乙,将甲、乙放在水平地面上。下列说法正确的是( )
A.a、b的密度之比为4:1
B.甲、乙两个正方体对地面的压强之比为4:1
C.a、b的密度之比为2:1
D.甲、乙两个正方体对地面的压强之比为2:1
【分析】(1)由图象可知,当m=80g时,甲、乙两物体的体积,利用密度公式求a、b两种物质的密度,进而求出密度之比;
(2)用质量相等的a、b两种物质分别制成两个实心正方体甲、乙,知道了密度关系,可求体积之比,再利用V=L3求正方体的边长之比,根据正方体对水平地面的压强p======ρLg求压强之比。
【解答】解:
AC、由图象可知,当m=80g时,V甲=5cm3、V乙=40cm3,
a、b两种物质的密度为:
ρa===16g/cm3,ρb===2g/cm3,
a、b的密度之比:
ρa:ρb=16g/cm3:2g/cm3=8:1,故A、C错误;
BD、用质量相等的a、b两种物质分别制成两个实心正方体甲、乙,其体积之比:
V甲:V乙=:=ρb:ρa=1:8,
由V=L3可得正方体的边长之比:
L甲:L乙=1:2,
因为正方体对水平地面的压强p======ρLg,
所以,甲乙两物体对水平地面的压强之比:===,故B正确、D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了重力公式、密度公式、压强公式的应用,本题关键:一是通过图象求出a、b两物质的密度之比,二是利用好方形或圆柱形均匀物体对水平地面压强的推导公式p=ρgh。
2.(2020?常州)下列情景中,没有利用大气压强的是( )
A.杯中水不流出 B.用吸管吸饮料
C.用吸盘吊起玻璃板 D.堤坝上窄下宽
【分析】大气压的存在能够解释很多现象,这些现象有一个共性:通过某种方法,使设备的内部气压小于外界大气压,在外界大气压的作用下出现了这种现象。
【解答】解:A、覆杯实验,是大气压强托住了纸片,故A不合题意;
B、用吸管吸饮料时,吸出吸管中的部分空气,使吸管内的气压减小,瓶中饮料在大气压的作用下,上升通过吸管进入口中,利用大气压强,故B不合题意;
C、用吸盘吊起玻璃板,先把吸盘内的空气排尽,是大气压强托住玻璃把玻璃吊起,故是利用大气压强,故C不合题意;
D、堤坝上窄下宽,是利用液体压强随深度的增加而增大,没有利用大气压,故D符合题意。
故选:D。
【点评】本题考查大气压的有关问题,以及液体压强的特点,物理学习的过程中,要多注意观察身边的物理现象,尽可能的用我们所学过的知识去试着解释。
3.(2020?株洲)竖直放置一矿泉水瓶子,并在侧壁钻A、B、C、D四个一样大小的小孔,打开瓶盖,往瓶中注满水,水将从瓶孔喷出,水喷出速度最大的是从哪一个小孔喷出的( )
A.A孔 B.B孔 C.C孔 D.D孔
【分析】液体对容器的底和侧壁都有压强,液体内部的压强随深度的增加而增大。
【解答】解:液体内部向各个方向都有压强,并且液体内部的压强随着深度的增加而增大。
由于D孔的深度最深,所以此处的液体内部的压强最大,故D孔喷出的水流速最大。
故选:D。
【点评】能根据液体内部压强的特点来对实验现象进行分析,是正确解答的关键。
4.(2020?潍坊)如图所示,一圆形水管左粗右细,a、b为粗管和细管中同一水平面上的点,水管中有一气泡,随水向右快速运动,气泡经过a、b两点时体积大小的比较,以下分析正确的是( )
A.a点时大 B.b点时大 C.一样大 D.均有可能
【分析】流体在流速大的地方、压强小,在流速小的地方、压强大。
【解答】解:由于圆形水管左粗右细,当水经过a、b两点时,b点的流速大,压强小,所以气泡经过b点时的体积大于a点时体积,故B正确、ACD错误。
故选:B。
【点评】本题考查流体压强与流速的关系,属于基础题目。
5.(2020?潍坊)在一次军事演习中,坦克要经过一沼泽地,工兵连迅速在沼泽地段铺设了宽木板,坦克得以顺利通过,是因为铺设木板后( )
A.坦克的重力变小 B.对地面的压力变小
C.对地面的压强变小 D.对地面的压强变大
【分析】解答此题的关键是掌握减小压强的方法。根据压强的定义式p=,要减小压强有三种方法:一是当压力一定时,需增加受力面积;二是当受力面积一定时,需减小压力;三是在条件允许的情况下,可以同时减小压力,增大受力面积。同理,增大压强也有三种方法。
【解答】解:坦克要经过一沼泽地,对地面的压力等于其重力,是不变的,工兵连迅速在沼泽地段铺设了宽木板,增大受力面积,根据压强的定义式p=可知,减小了压强,所以坦克得以顺利通过。故ABD错误,C正确。
故选:C。
【点评】掌握压强大小的影响因素,利用控制变量法解释生活中有关增大和减小压强的问题。
6.(2020?郴州)如图所示,将盛有适量水的试管由倾斜位置A缓慢移至竖直位置B.在此过程中,水对试管底部的压强( )
A.变大 B.变小
C.先变小后变大 D.先变大后变小
【分析】深度h是指试管底部到液面的垂直距离,分析将试管由倾斜位置A缓慢移至竖直位置B的过程中深度的大小变化,利用p=ρgh分析压强的变化。
【解答】解:
由图可知,当试管从倾斜位置A到竖直位置B的过程中,液体深度变大,由p=ρgh可知,水对试管底部的压强变大。
故选:A。
【点评】本题考查了液体压强公式的应用,关键是知道深度是指液体内某点到液面的垂直距离。
7.(2020?东营)近期交警部门加大对电动车安装遮阳伞的检查拆除力度,遮阳伞虽能遮挡阳光,但存在安全隐患,当电动车快速行驶时,如图所示,下列说法正确的是( )
A.遮阳伞上边空气流速小,压强小,伞面被向下压
B.遮阳伞下边空气流速大,压强小,伞面被向上吸
C.遮阳伞上边空气流速大,压强大,伞面被向下压
D.遮阳伞下边空气流速小,压强大,伞面被向上吸
【分析】液体和气体都称为流体,生活中常见的流体是水和空气,流体的流速越大,压强越小;流体的流速越小,压强越大。
【解答】解:因为流速越大的地方压强越小,所以伞上方的空气压强小于下方的空气压强,大气压产生了一个向上的压力差即升力,电动车的速度越大,升力越大,以较快速度行驶时有“向上飘”的感觉;故D正确。
故选:D。
【点评】此题考查流体压强和流速的关系在实际生活中的应用,既考查了学生对物理知识的掌握情况,又提高了学生的安全意识,是一道与生活联系非常密切的好题。
8.(2020?东营)下列生活实例中,属于增大压强的是( )
A.铁轨下面铺放枕木
B.推土机用宽大的履带来支撑
C.啄木鸟有个坚硬而细长的喙
D.书包的背带制作得较宽
【分析】压强大小跟压力大小和受力面积大小有关。
增大压强的方法:是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;是在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强。
减小压强的方法:是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;是在受力面积一定时,通过减小压力来减小压强。
【解答】解:A、铁轨下面铺放枕木,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强。故A错误。
B、推土机用宽大的履带来支撑,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强。故B错误。
C、啄木鸟有个坚硬而细长的喙,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;故C正确。
D、书包的背带制作得较宽,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强。故D错误。
故选:C。
【点评】掌握压强大小的影响因素,利用控制变量法解释生活中有关增大和减小压强的问题。
9.(2020?泸州)在泸州市第35届科技创新大赛上,某学生在现场展示了科创作品。他把橡胶管一端放入位置较低盛有冷水的烧杯中,另一端与塑料瓶盖相连并密封,在空塑料瓶中倒入少许热水摇晃后倒掉,然后迅速用瓶盖盖住瓶口并拧紧,发现烧杯中的水通过橡胶管慢慢流入位置较高的瓶内,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.塑料瓶中倒入热水摇晃后倒掉,目的是让瓶内空气增加
B.用瓶盖盖住瓶口并拧紧,目的是让瓶内气压始终等于大气压
C.烧杯中的水流入到位置较高的塑料瓶,是利用了连通器原理
D.烧杯中的水流入到位置较高的塑料瓶,是因为瓶内气压小于大气压
【分析】(1)水蒸气液化,体积变小;
(2)将瓶盖盖住瓶口并拧紧,目的是不让大气进入瓶中;
(3)烧杯中的水流入到位置较高的塑料瓶,利用大气压强;
(4)烧杯中的水上升,是由于大气压的作用。
【解答】解:A、往空矿泉水瓶内注入少量的热水,摇晃后倒掉并立即盖紧瓶盖,过一会儿瓶内水蒸气液化,体积变小,瓶内气体压强变小,故A错误;
B、将瓶盖盖住瓶口并拧紧,目的是不让大气进入瓶中,水蒸气液化,体积变小,瓶内气压小于大气压,故B错误;
C、烧杯中的水流入到位置较高的塑料瓶,是大气压强的作用,不是连通器原理,故C错误;
D、烧杯中的水流入到位置较高的塑料瓶,是因为瓶内气压小于大气压,烧杯中的水在大气压的作用下,流入塑料瓶,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了大气压的存在,是基础题。
10.(2020?长春)下列物体在升空过程中,应用流体压强与流速关系的是( )
A.飞机 B.飞艇 C.热气球 D.氢气球
【分析】流体的压强与流速的关系:流体在流速大的地方压强小、在流速小的地方压强大,据此分析四种情形。
【解答】解:
A、飞机的机翼上凸下平,飞机在飞行时,其机翼上方的空气流速快、压强小,而机翼下方的空气流速慢、压强大,给飞机提供向上的升力,故A符合题意;
BCD、飞艇、热气球和氢气球都是利用浮力原理来升空的;故BCD不合题意。
故选:A。
【点评】本题考查了流体压强与流速关系、浮力的应用,要求灵活运用所学力学知识加以分析。
11.(2020?眉山)如图所示,甲、乙两个装满不同液体完全相同的密闭容器,放在水平桌面上,则对桌面压强较大的( )
A.如果是甲,则其液体对容器底的压力一定较大
B.如果是甲,则其液体对容器底的压强一定较大
C.如果是乙,则其液体对容器底的压力一定较大
D.如果是乙,则其液体对容器底的压强一定较小
【分析】根据甲乙对桌面压强的关系、图中甲乙底面积的关系以及F=pS判断出甲乙对桌面压力的关系,由于在水平面上压力等于重力,从而判断出液体的重力的关系,进一步判断出液体对容器底的压力的关系;
由图知液体的体积和深度相同,根据甲乙液体重力的大小,分析甲乙液体密度的关系,根据p=ρgh判断甲乙液体对容器底压强的关系。
【解答】解:(1)若甲对桌面压强较大,由图知S甲<S乙,根据F=pS知,甲对桌面压力不一定大,由于在水平面上压力等于重力,所以甲液体的重力不一定大,液体对容器底的压力不一定大,故A错误;
由图知液体的体积和深度相同,但由于不能判断出甲、乙液体重力的大小,所以不能判断出甲、乙液体密度的大小,也就不能判断出其液体对容器底的压强的大小,故B错误;
(2)若乙对桌面压强较大,由图知S甲<S乙,根据F=pS知,乙对桌面压力一定大,由于在水平面上压力等于重力,所以乙液体的重力一定大,又因为甲液体有一部分压在容器壁上,液体对容器底的压力小于重力,由于物体间力的作用是相互的,乙液体对容器底的压力大于乙液体的重力,所以乙液体对容器底的压力一定较大,故C正确;
由图知液体的体积和深度相同,由于乙液体的重力大于甲液体的重力,根据G=mg=ρgV知,乙液体的密度大于甲液体的密度,根据p=ρgh知乙液体对容器底的压强一定较大,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了液体压强公式和固体压强公式的应用,掌握对容器底的压力和重力的关系是解题的关键。
12.(2020?湘潭)用空易拉罐来体验大气压强的存在,下列操作能达到目的的是( )
A.用手捏易拉罐,易拉罐变瘪
B.用重物压易拉罐,易拉罐变瘪
C.让易拉罐从高处下落撞击地面,易拉罐变瘪
D.用注射器抽取密封易拉罐中空气,易拉罐变瘪
【分析】用空易拉罐体验大气压时,手或其它物体不能对空易拉罐施加力的作用。
【解答】解:A、用手捏易拉罐,易拉罐变瘪,是手给易拉罐一个力,改变了易拉罐的形状,故A错误。
B、用重物压易拉罐,易拉罐变瘪,是重物给易拉罐一个力,改变了易拉罐的形状,故B错误。
C、让易拉罐从高处下落撞击地面,易拉罐变瘪,是地面给易拉罐一个力,改变了易拉罐的形状,故C错误。
D、用注射器抽取密封易拉罐中空气,易拉罐内的气压减小,易拉罐外面大气压大于易拉罐内部压强,所以易拉罐受到向内的压力大于向外的压力,这两个力的合力把易拉罐压瘪,可以证明大气压的存在,故D正确。
故选:D。
【点评】用易拉罐证明大气压的实验还可以把易拉罐放在火上烤,然后易拉罐倒放用水封住易拉罐口,会看到易拉罐变瘪,还可以往易拉罐中灌热水,倒出热水,易拉罐倒放用冷水封住易拉罐口,会看到易拉罐变瘪,这两个实验也能证明大气压的存在。
13.(2020?恩施州)如图所示的实验,小试管在水流出时不下落反而上升,主要依靠的是( )
A.大气压强 B.水的分子引力
C.手的吸引力 D.两试管间的相互吸引
【分析】在较大试管中注水并插入小试管后,小试管和大试管的底部之间被水填充;迅速倒过来后,水受自身重力影响会改变运动状态,然后再来判断小试管是怎么进行运动的。
【解答】解:大试管中的水由于重力的作用,会流下来,小试管上方的空间的压强减小,小于外界大气压强,小试管就在大气压强的作用下,被压着向上运动,所以会看到小试管在大试管中上升,故A正确,BCD错误。
故选:A。
【点评】本题考查大气压现象,水流出后,导致小试管上方的压强减小是产生此现象的根本原因。
二.填空题(共11小题)
14.(2020?常州)2020年5月27日11点,我国珠穆朗玛峰高度测量登山队成功登顶。队员脚穿布满尖钉的登山鞋,通过 减小受力面积 的方法 增大 冰雪受到的压强,保障行走安全。
【分析】压强大小跟压力大小和受力面积有关,压力一定时,受力面积越小,压强越大;在受力面积一定时,压力越大,压强越大。
【解答】解:队员脚穿布满尖钉的登山鞋,在压力相同的情况下,减小受力面积来增大压强鞋对冰雪的压强。
故答案为:减小受力面积; 增大。
【点评】明确压强大小的影响因素,利用控制变量法来理解增大压强和减小压强的方法,并且能解释生活中增大和减小压强的实例。
15.(2020?赤峰)2019年12月17日,我国第二艘航母正式服役,中国进入双航母时代。该航母满载时排水量是67000t,吃水深度(海面到船底的距离)为10m,该航母在海上满载航行时受到的浮力是 6.7×108 N,此时航母底部受到海水的压强为 1.03×105 Pa(海水的密度ρ=1.03×103kg/m3,g=10N/kg)。
【分析】(1)根据航母处于漂浮状态,所受浮力与航母重力平衡即可求出航母满载时受到的浮力;
(2)已知航母的吃水深度,根据液体压强公式p=ρ液gh即可求出航母底部受到海水的压强。
【解答】解:
(1)航母处于漂浮状态,所受浮力与航母重力平衡,由于满载排水量为67000t,即
m排=67000t=6.7×107kg,
所以,航母满载时所受浮力为
F浮=G排=m排g=6.7×107kg×10N/kg=6.7×108N;
(2)由于航母的吃水深度约为10m(海面到船底的距离),即h=10m,所以,船底受到海水的压强
p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×10m=1.03×105Pa。
故答案为:6.7×108;1.03×105
【点评】本题考查了浮沉条件的应用以及液体压强公式,是一道基础题,难度不大。
16.(2020?徐州)如图所示,用一个矿泉水瓶和两根吸管制成“口吹喷雾器”。它的原理是流体的流速越大,压强越 小 ,吸管和瓶口间的空隙是否需要密封? 不需要 ,随着瓶内水面降低,吸管内水柱的压强变 大 ,要想吹出水雾会更费力。
【分析】流体流速大的地方压强小、矿泉水瓶中的水在大气压的作用下从竖直管向上喷出,液体压强随深度的增加而增大。
【解答】解:
(1)流体流速越大的地方压强越小,水平吹气时,竖直管口上方空气流动快,压强小,瓶内水面空气流动很慢,压强大,压强差将水压入管中并喷出;
(2)吸管和瓶口间要保持敞开以便与外界大气压相通;
(3)随着瓶内水面的降低,管中水柱深度增加,而液体的压强与液体密度及深度成正比,所以液柱的压强增大。
故答案为:小;不需要;大。
【点评】本题考查知识点为流体压强与流速的关系、大气压的利用及液体压强的特点,难度不大。
17.(2020?沈阳)在赛车比赛中,有时尽管赛车手紧急刹车,但赛车由于 惯性 要保持原来的运动状态,会继续向前一距离才能下来。通常赛车在快速行驶时车体会向上“飘”,为避免此现象发生,在赛车的尾部安装上尾翼(又叫气流偏导器),形状如图所示。它运用了在气体中流速越大的位置,压强越 小 (选填“大”或“小”)的原理。
【分析】(1)物体保持原来运动状态的性质,叫做惯性;
(2)流体(气体或液体)流速越大的地方、压强越小;流速越小的地方、压强越大。
【解答】解:
(1)在赛车比赛中,有时尽管赛车手紧急刹车,但赛车由于惯性要保持原来的运动状态,会继续向前一距离才能下来;
(2)由于气流偏导器上表面平直,下表面凸起,所以当跑车高速行驶时,流过气流偏导器上方的空气速度较小、压强较大;而流过下方的空气速度较大、压强较小,向下的压强差会增加轿车对地面的压力,提高车轮的抓地性能。
故答案为:惯性;小。
【点评】本题考查惯性现象,以及流体压强与流速的关系,难度不大。
18.(2020?宜昌)如图所示,一个空塑料药瓶,瓶口扎上橡皮膜,瓶口朝下竖直地浸入水中,橡皮膜受到了水向 上 的压强,大小为 1000 Pa.(g=10N/kg,ρ水=1×103kg/m3)
【分析】(1)液体内部向各个方向都有压强;
(2)根据液体压强公式p=ρgh求出压强。
【解答】解:(1)因为液体内部向各个方向都有压强,所以每次橡皮膜都向内凹;所以,当瓶口朝下竖直地浸入水中橡皮膜受到了水向上的压强;
(2)由图可知:橡皮膜距水面深度为h=10cm=0.1m,所以瓶口橡皮膜所受水的压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa。
故答案为:上;1000。
【点评】本题考查了液体压强的特点、液体压强的计算,属基础题目。
19.(2020?宿迁)2019年12月,宿迁正式进入高铁时代。如图所示高铁站台安全线与缘的距离大于普通火车站台,这是因为 高铁速度大于普通火车,空气流速越大,压强越小 ,当列车驶出站台时,车上乘客看到站台在后退,这是以 列车 为参照物。
【分析】(1)当高铁列车驶过站台时会带动周围空气流动速度加快,压强更小;
(2)选择参照物一定要将其假定不动,再看相对位置的变化情况。
【解答】解:(1)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;
(2)车上乘客看到站台在后退,这是以列车为参照物,站台与列车的相对位置发生了改变;
故答案为:高铁速度大于普通火车,空气流速越大,压强越小;列车。
【点评】本题考查流速与压强的关系,以及参照物的选择,难度不大。
20.(2020?镇江)如图所示,吸管A插入杯中,吸管B管口贴在A管上端。往B管中吹气,A管中水面将上升,这是因为A管口处气体压强变 小 。如图是探究影响液体内部压强因素的实验装置,将金属盒向下移动,观察到U形管两边液面的高度差h变大,表明金属盒所在处水的压强变 大 ,说明了液体内部压强与 深度 有关。
【分析】(1)吸管和烧杯构成连通器,吹气之前,吸管内和烧杯内液面相平。当向B管吹气时,A管上方的空气流动速度增大,压强减小,A管下方压强不变,A管内的液体受到向上的压强大,液面上升;
(2)将图甲中的金属盒逐渐下移,U形管两边的液面高度差变大,即液体内部压强变大,由于液体密度、方向一样,压强变大是深度变大导致的。
【解答】解:(1)往B管中轻轻吹气,可以看到A管中的水面上升,原因是:往B管中吹气,吸管A上方空气的流速变大、压强变小,A管中水受到向上的压强差,所以A管水上升;
(2)将图中的金属盒逐渐下移,U形管两边的液面高度差变大,说明在同一种液体里,液体的压强随深度的增大而增大。
故答案为:小;大;深度。
【点评】本题考查流速与压强的关系,以及液体压强的特点,难度不大。
21.(2020?青海)质量为0.4kg,底面积为20cm2的茶壶中盛有0.6kg的水,将茶壶放置在水平桌面上,茶壶内水的深度为15cm,则水的重力是 6 N,水对茶壶底部的压强是 1500 Pa,茶壶对桌面的压强是 5000 Pa。
【分析】(1)由G=mg可求得水的重力;
(2)已知容器中水的深度可求水对容器底部的压强;
(3)已知容器和水的质量可求他们的重力,重力等于对桌面的压力,又知容器的底面积可求容器对桌面的压强。
【解答】解:(1)水的重力G水=m水g=0.6kg×10N/kg=6N;
(2)水对容器底的压强:
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa;
(3)桌面受到的压力:
F=G=(m水+m容器)g=(0.6kg+0.4kg)×10N/kg=10N,
容器对桌面的压强:
p′===5000Pa。
故答案为:6;1500;5000。
【点评】本题考查形状不规则的容器底部所受压力的计算和物体对水平桌面的压强的计算,本题的关键是计算液体对容器底的压力先计算对容器底部的压强再计算压力,这是本题的难点,还要知道放在水平桌面上的物体产生的压力等于物体重力。
22.(2020?海南)如图所示,小益用一块长方体金属块和一块海绵,探究影响压力作用效果的因素。实验现象说明,在 压力 一定时, 受力面积越小 ,压力的作用效果越明显。
【分析】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;
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,
探究压力的作用效果与受力面积时应控制压力的大小不变。据此分析回答。
【解答】解:
三个图中,压力相同(都等于长方体金属块的重力),左图的受力面积小于中间图的受力面积,而中间图的受力面积小于右图的受力面积,从左向右海绵的凹陷程度逐渐变小,此实验可以说明:当海绵受到的压力不变时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
故答案为:压力;受力面积越小。
【点评】本题探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验,主要考查控制变量法及转换法的应用,体现了对过程和方法的考查。
23.(2020?贵港)物理知识在生活中应用广泛,如图所示;用吸管“吸”饮料时,饮料是在 大气压 的作用下被“吸”入口中的;茶壶是利用 连通器 原理工作的。
【分析】(1)用吸管“吸”饮料利用的是大气压。
(2)连通器的特点:上端开口下端连通的容器。连通器里只有一种液体,在液体不流动的情况下,连通器各容器中液面的高度总是相平的。
【解答】解:(1)吸管吸饮料时,是先把吸管内的空气吸走,使管内气压减小,这样在外界大气压的作用下,饮料就被压进吸管里。
(2)茶壶中水不流动时,两边水面总是相平的,是应用了连通器原理。
故答案为:大气压;连通器。
【点评】此题考查的是物理知识在生活中的应用,这就要求我们在平时的生活中多观察、多思考,这也是我们学习物理最基本的方法。
24.(2020?云南)体温计采用水银作为测温物质而不用酒精是因为水银的 比热容 较小,相同条件下吸热升温快,能快捷、灵敏的测量体温。我国三峡大坝上下游水位差最高达113m,在上下游之间修建世界上最大的船闸,利用 连通器 原理确保船只平稳通行。
【分析】(1)水银的比热容小,质量相同的水银和其它物质相比,吸收相同的热量,水银的温度变化大;
(2)上端开口、底部相连通的容器是连通器,连通器中装有同种液体静止时,液面是相平的。
【解答】解:
(1)体温计是用水银作为测温物质,主要是因为水银比热容较小,质量相同的水银和其它物质相比,吸收相同的热量,水银的温度变化大,能快捷、灵敏的测量体温;
(2)打开底部的阀门时,船闸与上游(或下游)上端开口,且底部连通,是一个连通器,水静止时水面相平,再打开闸门,船顺利通过,船闸是利用连通器原理工作的。
故答案为:比热容小;连通器。
【点评】本题考查学生对比热容特性的理解、连通器原理的应用,属于基础题目。
三.计算题(共4小题)
25.(2020?长沙)有两个不吸水的圆柱体A和圆柱体B、A的顶部系有一根轻质细线,已知A的质量为1.32kg,密度为1.1×103kg/m3,高为12cm,B的底面积为60cm2,(g取10N/kg)
(1)求A的重力;
(2)将B竖直放在水平桌面上,再将A竖直放在B的正上方,求A对B的压强;
(3)将A竖直放入薄壁柱形容器中,向容器中缓慢加入液体直至加满,液体体积与深度的关系如图所示。用细线将A竖直向上提升2cm时,细线的拉力为3.6N,求液体的密度。(圆柱体A始终处于竖直状态)
【分析】(1)根据G=mg求出A的重力;
(2)根据V=求出A的体积,结合高度求出底面积,从而可得A和B的接触面积,由p=可得A对B的压强;
(3)结合图象信息可=S容﹣SA和=S容算出S容和SA的关系,进而算出容器的底面积;若ρA>ρ液,物体A会全部浸没,物体A受到的竖直向下的重力与竖直向上的拉力和浮力相平衡,根据F浮+F拉=GA算出物体A受到的浮力,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排和V排=VA算出液体的密度;若ρA<ρ液,设液面下降的高度为△h,物体A漂浮时,浮力等于重力,细绳拉着物体时浮力减小,物体受到的浮力变化量为△F浮=ρ液g△V排=ρ液gSA(△h+0.02m),根据S容×2cm=(S容﹣SA)(2cm+△h)算出△h,根据阿基米德原理算出液体的密度。
【解答】解:(1)A的重力为:
GA=mAg=1.32kg×10N/kg=13.2N;
(2)由ρ=可得A的体积为:
VA===1.2×10﹣3 m3;
A的底面积为:
SA===0.01m2=100cm2;
SA>SB,所以A与B的接触面积为S=SB=60cm2
A对B的压强为:
pA===2.2×103Pa;
(3)结合图象信息可知:
=S容﹣SA﹣﹣﹣﹣﹣①,
=S容﹣﹣﹣﹣②,
S容:SA=3:1,
容器的底面积为:S容=300cm2;
若ρA>ρ液,物体A受力如图为:
物体A受到的竖直向下的重力与竖直向上的拉力和浮力相平衡,即F浮+F拉=GA,
所以物体A受到的浮力为:
F浮=GA﹣F拉=13.2N﹣3.6N=9.6N,
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排和V排=VA知,
ρ液===0.8×103kg/m3;
若ρA<ρ液,设液面下降的高度为△h,
物体A漂浮时,F浮=GA,
细绳拉着时△F浮=3.6N,
物体受到的浮力变化量为:
△F浮=ρ液g△V排=ρ液gSA(△h+0.02m)
S容×2cm=(S容﹣SA)(2cm+△h),
解得△h=1cm;
△F浮=ρ液g△V排=ρ液gSA(△h+0.02m)=3.6N,
解得液体的密度为:
ρ液===1.2×103kg/m3。
答:(1)A的重力为13.2N;
(2)A对B的压强为2.2×103Pa;
(3)液体的密度为0.8×103kg/m3或1.2×103kg/m3。
【点评】本题是有关浮力及压强的综合计算题目,考查了固体压强、液体浮力计算公式的灵活运用,在计算固体压强时,接触面积是易错点,最后一问结合图象确定物体完全浸没的情况,得出浮力大小是关键。
26.(2020?长春)我国“海斗一号”潜水器在马里亚纳海沟成功完成了首次万米海试与试验性应用任务。于2020年6月8日载誉归来。当下潜至1.0×104m时,求。
(1)潜水器受到海水的压强(ρ海水=1.03×103kg/m3,g取10N/kg);
(2)潜水器观察窗0.02m2面积所受到海水的压力。
【分析】(1)知道潜水器所处的深度和海水的密度,利用p=ρgh求潜水器受到海水的压强;
(2)知道观测窗的面积和海水的压强,利用p=求观察窗受到海水的压力。
【解答】解:
(1)潜水器受到海水的压强:
p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×1.0×104m=1.03×108Pa;
(2)由p=可得潜水器观察窗0.02m2面积所受到海水的压力:
F=pS=1.03×108Pa×0.02m2=2.06×106N。
答:(1)潜水器受到海水的压强为1.03×108Pa;
(2)潜水器观察窗0.02m2面积所受到海水的压力为2.06×106N。
【点评】本题考查了液体压强公式p=ρgh和压强定义式p=的灵活应用,是一道较为简单的计算题。
27.(2020?吉林)放在水平桌面上的玻璃杯,质量为0.4kg,与桌面的接触面积为2×10﹣3m2。
求:(1)玻璃杯受到的重力;
(2)玻璃杯对桌面的压强。(g取10N/kg)
【分析】(1)知道玻璃杯的质量,利用重力公式求出玻璃杯的重力;
(2)玻璃杯对桌面的压力等于玻璃杯的重力,又知道桌面受力面积,利用压强公式求桌面所受玻璃杯的压强。
【解答】解:(1)玻璃杯受到的重力为:
G=mg=0.4kg×10N/kg=4N;
(2)玻璃杯对水平支持面的压力:
F=G杯=4N
玻璃杯对桌面的压强
p===2×103Pa。
答:(1)玻璃杯受到的重力为4N;
(2)玻璃杯对桌面的压强为2×103Pa。
【点评】本题考查了学生对重力公式和压强定义式的掌握和运用,固体对支持面的压强,要先求固体对支持面的压力,再根据压强定义式求固体对支持面的压强,这是解题的关键。
28.(2020?益阳)“拔火罐”是我国传统医疗的一种手段。如图所示,医生先用点燃的酒精球加热小罐内的空气,随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位,冷却后小罐便紧贴在皮肤上。已知大气压为1.0×105Pa,小罐开口部位的面积为10cm2,罐内空气冷却变为室温时其压强为9.0×104Pa,不计小罐重力。求:
(1)罐内空气对皮肤的压力;
(2)皮肤对小罐的支持力。
【分析】(1)根据F=pS求得压力;
(2)先求得压力的大小,再根据力的平衡,以及作用力和反作用力,求得支持力的大小。
【解答】解:
(1)罐内空气对皮肤的压力;F内=pS=9.0×104Pa×10×10﹣4m2=90N;
(2)皮肤受到的外界大气压力:F外=p外S=1.0×105Pa×10×10﹣4m2=100N,
由力的平衡得火罐对皮肤的压力:F压=F外﹣F内=100N﹣90N=10N,
因为压力和支持力是一对相互作用力,故皮肤对火罐的支持力:F支=F压=10N。
答:(1)罐内空气对皮肤的压力为90N;
(2)皮肤对小罐的支持力为10N。
【点评】本题考查有关大气压力的计算,难度不大。
四.解答题(共4小题)
29.(2020?青海)在铁桶内放入少量的水,用火加热,沸腾之后把桶口堵住,然后浇上冷水,铁桶就变扁了。请用我们学过的物理知识解释这一现象。
【分析】(1)大气压强是由于空气具有重力和流动性而产生的,吸盘、吸管吸饮料、覆杯实验等都证明了大气压强的存在;
(2)力的作用效果有两个:一是改变物体的形状,二是改变物体的运动状态。
【解答】答:
铁桶内放少量的水,用火加热,水沸腾时,大量的水变成水蒸气;然后把桶口堵住,再浇上冷水,由于桶内水蒸气遇冷液化,使得铁桶内的气压减小,桶内的压强小于外界大气压,在大气压的作用下,铁桶被压扁了。
【点评】本题结合生活事例考查了大气压强的存在,物理来源于生活,要学以致用。
30.(2020?广州)小明想探究图1中的膜被不同粗细的针(如表)刚刺破时所受压强是否相等。A针对膜的压力F随时间变化,膜刚被刺破时,压力达到最大值,F﹣t图象如图2所示。
针的编号 A B
针与膜接触面积/m2 7×10﹣8 3.5×10﹣7
(1)膜刚被刺破时,A针对膜的压力FA为 0.7 N,压强PA为 107 Pa。
(2)t1至t2这段时间,A针对膜的压强是变大、变小还是不变?
(3)B针刚刺破图1中的膜时,测得针对膜压力为3.5N,此时B针对膜的压强为PB,则pA = pB(选填“>”“=”“<”)。
【分析】(1)由图2知膜刚被刺破时A针对膜的压力,由表知A针与膜接触面积,根据p=求出pA;
(2)由图知,t1至t2这段时间的压力变化,因受力面积不变,根据p=分析;
(3)已知B针刚刺破图1中的膜时,测得针对膜压力大小和B针与膜接触面,根据p=求出B针对膜的压强,从而比较大小。
【解答】解:(1)由图2知,膜刚被刺破时A针对膜的压力FA=0.7N,A针与膜接触面积为7×10﹣8m2,压强:
pA===107Pa;
(2)由图知,t1至t2这段时间,压力变大,因受力面积不变,根据p=,A针对膜的压强是变大;
(3)B针刚刺破图1中的膜时,测得针对膜压力为3.5N,B针与膜接触面积3.5×10﹣7m2,B针对膜的压强为pB===107Pa,
故pA=pB。
故答案为:(1)0.7;107;(2)变大;(3)=。
【点评】本题考查压强公式的运用,关键是从题中获取有效的信息。
31.(2020?北京)如图所示,用隔板将容器分成左、右两部分,隔板下部有一个圆孔用薄橡皮膜封闭。当在容器左、右两部分注入不同深度的水时(水面位置如图中虚线所示),橡皮膜发生了形变,观察发现橡皮膜向 左 侧凸起;产生这种现象的原因是 根据p=ρgh,因为水的密度相等,右侧水深度大,所以右侧水对橡皮膜的压强大,橡皮膜左右受力面积相等,根据F=pS得,右侧水对橡皮膜的压力大,所以向左侧凸起 。
【分析】液体压强跟液体的密度和液体的深度有关,在液体密度一定时,液体越深,液体的压强越大,从而判断左右压强大小,进而判断橡皮膜左右受到压力大小,从而判断橡皮膜的凸起情况。
【解答】解:容器的左右两侧都装有水,右侧水比左侧水深,由液体压强公式p=ρgh得,右侧水对橡皮膜的压强大,橡皮膜左右受力面积相等,根据F=pS得,右侧水对橡皮膜的压力大,所以向左侧凸起。
故答案为:左;根据p=ρgh,因为水的密度相等,右侧水深度大,所以右侧水对橡皮膜的压强大,橡皮膜左右受力面积相等,根据F=pS得,右侧水对橡皮膜的压力大,所以向左侧凸起。
【点评】本题考查了液体压强的特点的应用,属于基础题目。
32.(2020?盐城)阅读短文,回答问题:
卡门涡街现象
2020年5月5日,虎门大桥的桥体异常振动引发了大家的关注,专家认为这是由卡门涡街现象引起的。
如图甲所示,在一定条件下,流体流过阻碍物时,会在阻碍物上下两侧先后交替产生有规则的反向旋涡①、②、③、④……,这一现象叫卡门涡街现象。产生旋涡的一侧流速快,另一侧流速慢,交替形成大小不同的压力,使阻碍物产生有规律的振动,即涡振。涡振频率f与阻碍物的特征宽度d和流体流速v有关,其关系f=k(k为常数)据分析,桥体异常振动是由于桥面上安装了1.4m高的防撞板后,在特定风环境条件下产生了振幅较大的涡振现象。
工业上常用的流量计也是利用卡门涡街现象制成的。在管道中放入装有电子设备的阻碍物,当流体通过时,装有电子设备的阻碍物发生涡振,输出与涡振频率相同的电压信号,通过频率公式得到流速大小,最终输出流体的流量,流量为单位时间内流体通过管道横截面的体积。
(1)下列过程不可能产生卡门涡街现象的是 C ;
A.河水流过礁石
B.空气通过树木
C.篮球撞击篮板
D.云层飘过山峰
(2)流体流过阻碍物,当上侧产生涡旋时,阻碍物 下 侧受到压力大;
(3)若甲图中相同时间内产生的旋涡增多,说明流体的流速变 快 ;
(4)安装防撞板后,增大了桥体的 特征宽度 ,使得相同风速下桥体的涡振频率 减小 (增大/减小);
(5)某水管的横截面积为S,阻碍物的特征宽度为d,水流通过阻碍物时输出的电压信号如图乙所示。如不考阻碍物对流速的影响,则管道中水的流量Q和t0之间的关系图象为 B 。
【分析】流体的压强跟流速有关,流速越大,压强越小,正确理解题目中的意义是解决本题的关键。
【解答】解:(1)卡门涡街现象是在一定条件下,流体流过阻碍物时,会在阻碍物上下两侧先后交替产生有规则的反向旋涡。水和空气、云层属于流体,能产生卡门涡街现象,篮球不属于流体,不能产生卡门涡街现象,故C符合题意,ABD不符合题意。故选C;
(2)流体流过阻碍物,当上侧产生涡旋时,上侧流速快,压强小,受到压力小,下侧流速慢,压强大,受到压力大;
(3)涡振频率f与阻碍物的特征宽度d和流体流速v的关系是f=(k为常数),相同时间内产生的旋涡增多,涡振频率增大,由关系式可知,阻碍物的特征宽度和k不变,流体流速变快;
(4)安装防撞板后,増大了桥体的特征宽度d,由f=(k为常数)可知,相同风速v时,涡振频率f减小。
(5)根据图乙可知:图中出现了电压3个循环图象,则每个循环的时间为,即周期为,周期和频率互为倒数,则频率f=,假设管道的横截面积为S,因为f=(k为常数),所以v=流量为单位时间内流体通过管道横截面的体积,管道内流过的距离h=vt,水柱的体积V=Sh=Svt,
Q===Sv=S=×,由此可以看出流量Q与时间t0成反比例函数关系,B图象正确,故选B。
【点评】掌握流体的流速和压强的关系,并能运用压强和流速的关系解释生活中有关流体压强的问题。