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- 2021-05-13 发布
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1.垂直压在物体表面上的力,叫做压力。压力的方向是垂直于接触面,指向被压物体。
2.压力的作用效果与压力大小和受力面积的大小有关,当受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;当压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
3.压强是表示压力作用效果的物理量,压强的计算公式:p=,单位是:Pa。1 Pa=1。1 Pa的物理意义:在1_的受力面积上受到的压力是1_N。
4.增大压强的方法:(1)增大压力;(2)减小受力面积;(3)增大压力的同时减小受力面积。减小压强的方法:(1)减小压力;(2)增大受力面积;(3)减小压力的同时增大受力面积。
5.液体压强的特点:(1)液体对容器的底部和侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强;(2)液体压强随着深度的增加而增大;(3)在同一深度,液体向各个方向的压强都相等;(4)液体的压强还与液体的密度有关,在深度相同时,液体密度越大,压强越大。
6.液体压强的公式:p=ρgh,由此公式可以看出:液体压强只与液体的密度和深度有关,而与液体的重力无关。
7.上端开口底部连通的容器,叫做连通器。当连通器内只装有一种液体,且液体静止时,各容器中的液面相平。应用举例:船闸(茶壶、过路涵洞)。
8.马德堡半球实验证明了大气压的存在;托里拆利实验准确测出了大气压的数值。一标准大气压的大小等于760mm高水银柱产生的压强,在粗略计算时,标准大气压=Pa,它可以支持10.3m高的水柱。
9.液体的沸点与大气压强有关,它们之间的关系是:气压增大,沸点升高;气压减小,沸点降低。
10.流体压强与流速的关系是:流体中流速越大的位置,压强越小。
考点1 探究影响压力作用效果的因素
【例1】 (2016·滨州)在“探究实心圆柱体对地面的压强与哪些因素有关”的实验中,某中学一小组的同学们认为此压强跟圆柱体的密度ρ、高度h、圆柱体底面积S是有关的,但有怎样的关系看法不同,于是,在老师的帮助下,小组的同学们从实验室里挑选了由不同密度的合金材料制成、高度和横截面积不同、质量分布均匀的实心圆柱体做实验,测出实心圆柱体竖直放置时(如图8-1所示)对水平桌面上海绵的压下深度,实验记录见下表。
图8-1
序号
物体
底面积S/
高度h/cm
海绵被压下深度/cm
1
合金甲圆柱体A
10
5
0.5
2
合金甲圆柱体B
10
10
1
3
合金甲圆柱体C
20
10
1
4
合金乙圆柱体A
10
5
1.5
5
合金乙圆柱体B
10
10
3
6
合金乙圆柱体C
20
10
3
(1)该小组同学是通过________来判断压强大小的。
(2)分析实验1、2或4、5可以得出:当圆柱体的材料密度相同时,实心圆柱体对海绵的压强与圆柱体的________有关。
(3)分析实验________可以得出,当圆柱体的密度相同时,实心圆柱体对海绵的压强与底面积无关。
(4)此探究过程用到的科学探究方法有______、________。
(5)实验结束之后,同学们在老师的指导下,以某一合金甲圆柱体为研究对象,推导它对海绵的压强大小的表达式(已知合金的密度为ρ,长方体铁块的高度为h,底面积为S)。表达式为________。
(6)上面推导出的表达式________(选填“能”或“不能”)应用于各类固体的压强的计算。
【解析】(1)由题意可知,该小组同学是通过海绵被压下深度来判断压强大小的,这是转换法的运用;(2)分析实验1、2或4、5可以看出,圆柱体的材料密度相同,高度不同,对海绵的压强不同,故可得出结论:当圆柱体的材料密度相同时,实心圆柱体对海绵的压强与圆柱体的高度有关;(3)当圆柱体的密度相同时,实心圆柱体对海绵的压强与底面积无关,要求圆柱体的密度相同,对海绵的压强也相同,而底面积必须不同,故实验2、3或5、6符合要求;(4)此探究过程用到的科学探究方法有控制变量法、转换法;(5)已知合金的密度为ρ,长方体铁块的高度为h,底面积为S,由压强的公式推导过程为:p======ρgh;(6)从实验条件可以看出p=ρgh这一公式只适用于质量分布均匀的实心柱状物体,不能应用于各类固体的压强的计算。
【答案】(1)海绵被压下深度 (2)高度 (3)2、3或5、6 (4)控制变量法 转换法 (5)p=ρgh (6)不能
【变式训练】
1.在探究压力作用的效果与哪些因素有关的实验中,利用了两个相同的木块和一块海绵。如图8-2所示。
甲 乙 丙 丁
图8-2
(1)实验中通过观察________来比较压力作用的效果。
(2)对比甲、乙两图,可以得出:______________________________ 。
(3)对比________两图,可以得出受力面积相同时,压力越大,压力作用的效果越明显。
(4)对比甲、丁两图,得出压力作用的效果与压力大小无关。你认为是否正确,并叙述理由:______________________________ 。
答案:(1)海绵的凹陷程度 (2)压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显 (3)甲、丙 (4)不正确,因为存在两个变量
解析:(1)力可以改变海绵的形状,通过海绵的凹陷程度表示压力作用效果大小。(2)题图中甲、乙,压力相同,受力面积越小,海绵凹陷程度越大,压力的作用效果越明显,所以在压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。(3)要探究压力的作用效果与压力大小的关系,应控制受力面积不变,改变压力的大小,由题图可知甲、丙两图符合要求。(4)对比甲、丁两图,得出压力的作用效果与压力大小无关,是不正确的,因为没有控制受力面积不变,同时改变了压力大小和受力面积大小,存在两个变量。
考点2 压力与压强
【例2】 (2016·丽水)缙云烧饼名扬海外,如图8-3所示是烧饼制作从揉团到压扁过程,则面团变成面饼后对桌面的( )
图8-3
A.压力变小 B.压力变大 C.压强变小 D.压强变大
【解析】从揉团到压扁过程中,烧饼的质量不变,重力不变,则对桌面的压力不变,但受力面积变大,根据p=可知,对桌面的压强变小。故选C。
【答案】C
【变式训练】
2.如图8-4所示,同一个梯形铁块,第一次如甲图放置,第二次如乙图放置,则它们对水平地面的压力F和压强p大小关系正确的是( )
图8-4
A.= B.< C.> D.=
答案:A
考点3 改变压强的方法
【例3】 (2016·益阳)如图8-5所示的四幅图中,属于增大压强的是( )
A.推土机履带 B.篆刻刀 C.多轮平板货车 D.火车轨道的枕木
图8-5
【解析】推土机履带是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故选项A不符合题意;篆刻刀,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故选项B符合题意;多轮平板货车,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故选项C不符合题意;火车轨道的枕木,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故选项D不符合题意。
【答案】B
【变式训练】
3.(多选)下列四个实例中,能够减小压强的是( )
A.注射器的针头做得很尖 B.书包的背带做得很宽大
C.铁轨铺在一根根路枕上 D.菜刀刃磨得很锋利
答案:BC
考点4 液体压强
【例4】 (2016·
达州)如图8-6所示,甲、乙两个圆柱形容器中盛有两种不同的液体A、B,液体对两个容器底的压强相等,则________,现将两个质量相等的物体分别放入两个容器中,静止时一个漂浮,另一个悬浮(液体均未溢出),此时两个容器底受到液体压强的大小关系是________。(均选填“大于”“等于”或“小于”)
图8-6
【解析】根据两种液体对容器底的压强相等,结合图知<,由p=ρgh可知,>。因为原来两容器中液体产生的压强相等,且容器为圆柱形容器,则==,==。又因为>,可得>,由将两个质量相等的物体分别放入两个容器中,静止时一个漂浮,另一个悬浮(液体均未溢出),由于两物体重力相等都为G,原来液体对两个容器底的压强相等都为p,放入物体后的压强分别为=p+、=p+。又因为>,所以<。
【答案】大于 小于
【变式训练】
4.如图8-7所示,底面积相同的甲、乙两容器,装有质量相同的不同液体,则它们对容器底部压强的大小关系正确的是( )
图8-7
A.> B.< C.= D.条件不足,无法判断
答案:B
考点5 探究液体压强的特点
【例5】 (2015·盐城)如图8-8所示,小明将压强计的探头放入水中某一深度处,记下U形管中两液面的高度差h。下列操作能够使高度差h增大的是( )
图8-8
A.将探头向下移动一段距离
B.将探头水平向左移动一段距离
C.将探头放在酒精中的同样深度处
D.将探头在原深度处向其他方向任意转动一个角度
【解析】将探头向下移动一段距离,深度变大,橡皮膜受到的压强变大,U形管两边液面的高度差变大,故选项A正确;将探头水平向左移动一段距离,深度不变,橡皮膜受到的压强不变,U形管两边液面的高度差不变,故选项B错误;将探头放在酒精中的同样深度处,液体的密度变小,橡皮膜受到的压强变小,U形管两边液面的高度差变小,故选项C错误;液体内部在同一深度不同方向的压强是相等的,将压强计的探头在原深度处向其他方向任意转动一个角度,不会影响压强的大小,故选项D错误。
【答案】A
【变式训练】
5.在探究“液体压强跟哪些因素有关”的实验中,进行了如图8-9所示的操作。
图8-9
(1)甲、乙两图是探究液体压强与液体________的关系。
(2)要探究液体压强与盛液体的容器形状是否有关,应选择丙、丁两图进行对比,结论是:液体压强与盛液体的容器形状________(选填“有关”或“无关”)。
(3)要探究液体压强与液体密度的关系,应选用________两图进行对比。
答案:(1)深度 (2)无关 (3)乙、丙
解析:(1)甲、乙两图中的液体密度相同,探头所在深度不同,所以探究了液体压强与液体深度的关系;(2)丙、丁两图中液体密度相同,探头在液体中的深度相同,容器形状不同,U形管中液面的高度差相同,说明液体压强与盛液体的容器形状无关;(3)要探究液体压强与液体密度的关系,应使探头深度相同,液体密度不同,所以应选择乙、丙两图。
考点6 大气压强的测量
【例6】 (2015·呼和浩特)小梁同学用实验测量某地大气压的值。她在长约1 m、一端封闭的玻璃管里灌满水银,用手指将管口堵住,然后倒插在水银槽中,放开手指,管内水银面下降到一定高度时就不再下降,如图8-10所示。
图8-10
(1)已知水银的密度为 ,她通过数据计算得出大气压的值为________Pa。(g取10 N/kg)
(2)如果我们将此装置拿到海平面去测量,则测量结果将________她测量的值。(选填“大于”或“小于”)
(3)小杨同学也利用此装置测量小梁同学所在地大气压的值,他把水银换成水,将玻璃管灌满水后倒插在水槽内时,发现管中的水柱不会下降。如果你来测量,且能够测出,则玻璃管长度________(选填 “必须大于10 m”或“可以小于10 m”)。
【解析】(1)测量得到的大气压强值为 ×10 N/kg×0.7 Pa。
(2)海拔越高,气压越低,海拔越低,气压越高,如果将此装置拿到海平面去测量,则测量结果将大于海拔高处测量的值。
(3)把水银换成水,由可得, ×10 ,解得=9.52 m<10 m,所以玻璃管的长度可以小于10 m。
【答案】 (2)大于 (3)可以小于10 m
【变式训练】
6.某同学做托里拆利实验,测得玻璃管内水银柱比槽内水银面高出76 cm,下面的哪些措施可以使这个高度差改变( )
A.往槽内加入少许水银 B.使玻璃管稍微倾斜一点
C.把玻璃管往上提一提 D.把实验移到高山上去做
答案:D
考点7 大气压的应用
【例7】 (多选)如图8-11所示的现象中,是由于大气压强引起的是( )
A.用吸管吸饮料 B.救生锤能击碎车窗玻璃 C.吸盘能吸附在墙上 D.水杯倒置,水没流出
图8-11
【解析】用吸管吸饮料时,吸管内的压强小于外界大气压,饮料在大气压的作用下被压进吸管,因此这是由于大气压强的作用引起的,故A选项符合题意;救生锤能击碎车窗玻璃,是运用减小受力面积来增大压强的原理工作的,和大气压无关,故B选项不符合题意;吸盘能吸附在墙上,需要先用力挤压吸盘,把盘内的空气挤出,吸盘内压强小于外界大气压,吸盘就被外界的大气压紧压在了墙上,这是由于大气压引起的,故C选项符合题意;水杯倒置,水没流出,是因为纸片受到水向下的压强小于外界大气压,是由于大气压引起的,故D选项符合题意。
【答案】ACD
【变式训练】
7.小华制成如图8-12所示的“自动给水装置”,是用一个装满水的塑料瓶子倒放在盆景中,瓶口刚好被水浸没。其瓶中水面能高于盆内水面,主要是由于( )
图8-12
A.瓶的支持力的作用 B.瓶的重力作用 C.水的浮力作用 D.大气压的作用
答案:D
考点8 压强的计算
【例8】 (2016·滨州)有一圆柱形容器,放在水平桌面上。现将一边长为10 cm,质量为2.7 kg的正方体金属块放在容器底部(如图8-13所示)。g取10 N/kg。求:
图8-13
(1)物体密度。
(2)物体对容器底的压强。
(3)向容器中加入水至8 cm深时,水对容器底的压强为多大?物体受到容器的支持力为多大?(容器足够高,物体与容器底没有紧密接触)
【解析】(1)物体的体积V===1 000 = ,物体的密度ρ=== ;(2)物体对容器底的压力F=G=mg=2.7 kg×10 N/kg=27 N,受力面积S===100 = ,物体对容器底的压强p=== Pa;(3)水对容器底的压强p′== ×10 N/kg×0.08 m=800 Pa,物体排开水的体积=Sh= ×0.08 m= ,物体受到的浮力== ×10 =8 N,物体受到容器的支持力==27 N-8 N=19 N。
【答案】 Pa (3)800 Pa 19 N
【变式训练】
8.随着电热水器的不断改进,电热水壶深受人们的喜爱(如图8-14所示),它的容积为2 L,壶身和底座的总质量是1.2 kg,底座与水平桌面的接触面积为250 ,装2 L水后水深16 cm。(g取10 N/kg)求:(1)电热水壶中水的质量是多少?(2)水对电热水壶底部的压强是多少?(3)此时桌面受到的压强是多少?
图8-14
答案:(1)2 kg Pa Pa
解析:(1)已知水壶的容积V=2 L= 和水的密度ρ= ,根据公式m=ρV可求出电热水壶中水的质量,m=ρV= =2 kg。(2)已知壶内水的深度h=16 cm=0.16 m,根据公式p=ρgh可求出水对电热水壶底部的压强,p=ρgh= ×10 N/kg×0.16 m= Pa。(3)壶对桌面的压力等于水的重力与壶身和底座的总重力之和,则壶对桌面的压力F=G=mg=(1.2 kg+2 kg)×10 N/kg=32 N。根据公式p=可求出此时桌面受到的压强,p′=== Pa。
考点9 流体压强与流速的关系
【例9】 (2016·烟台)图8-15的实验中不能揭示流体压强与流速关系的实验是( )
A B C D
图8-15
【解析】将一个乒乓球对着漏斗的细管处,对准漏斗细管口用力向下吹气,因为乒乓球上方的空气流速大,压强小,乒乓球下方的空气流速小,压强大,乒乓球受到一个竖直向上的压力差,所以乒乓球紧贴在漏斗上。能揭示流体压强与流速关系。故选项A不符合题意。用吸管吸饮料时,嘴内的气压小于外界大气压,饮料在大气压力作用下被压入嘴中,利用了大气压,不能揭示流体压强与流速的关系。故选项B符合题意。将一纸条放在嘴边,用力从纸条上方吹气,因为纸条上方的空气流速大,压强小,纸条下方的空气流速小,压强大,纸条受到一个竖直向上的压力差,所以纸条就飘起来。能揭示流体压强与流速关系。故选项C不符合题意。把竖直管一端放进水里,在另一端通过水平直管用力水平吹气时,竖直管上方的空气流速大,压强小,竖直管中的水在大气压强的作用下从竖直管中涌出。能揭示流体压强与流速关系。故选项D不符合题意。
【答案】B
【变式训练】
9.(2016·东营)当火车驶过时,人站在安全线以内,即使与火车保持一定的距离,也非常危险,以下现象不能用解释此现象的规律解释的是( )
A.风沿着窗外的墙面吹过时,窗口悬挂的窗帘会飘向窗外
B.用吸管把饮料吸进嘴里
C.大风会把不牢固的屋顶掀翻
D.护航编队各船只多采用前后行驶而非并排行驶
答案:B
解析:火车进站时会使火车附近的空气流速加快,气体的流速大压强小,所以火车附近的气压小,而远处的气压大,在安全线内的乘客,会被强大的气压差形成的推力推向火车,对人身安全构成威胁。风沿着窗外的墙面吹过时,外侧空气流速大,压强小,屋内空气流速小,压强大,所以窗帘在较大的压力作用下压向窗外;用吸管把饮料吸进嘴里是利用了大气压的作用;大风会把不牢固的屋顶掀翻,即屋顶上面的空气流速大,压强小,而屋内空气流速小,压强大,所以使得屋顶在较大压强差的作用下被掀翻;若两船靠得比较近且并排行驶,两船之间的水流通道变窄,流速变大,压强变小,小于两船外侧的压强,便形成向内的压强差,容易发生撞船事故。故选B。
1.(2016·潍坊)电动汽车是正在大力推广的新型交通工具,它具有节能、环保的特点。如图8-16所示,是一辆停放在水平地面上的电动汽车,质量为 kg,每个轮胎和地面的接触面积为 ,g取10 N/kg,求:
图8-16
(1)车对地面的压力;
(2)车对地面的压强。
答案: N Pa
解析:(1)车对地面的压力F=G=mg= kg×10 N/kg= N;(2)车对地面的压强p=== Pa。
2.(2016·潍坊)(多选)如图8-17所示,是一个蓄水箱示意图。箱内装满水,M、N是管内同一水平线上的两点,K是阀门,K关闭时M、N两点的压强分别为、,K打开流出水时,M、N两点的压强分别为、,则( )
图8-17
A. B. C. D.
答案:AD
解析:当阀门K关闭时,M、N所处的深度相同,水的密度一定,根据p=ρgh可知,K关闭时M、N两点的压强大小=,故选项A正确,选项B错误;K打开流出水时,M处的横截面积大,N处的横截面积小,同质量的水流过时,M处的流速小,压强大,N处的流速大,压强小,即>,故选项C错误,选项D正确。
3.(2016·潍坊)阅读下列短文。
三峡船闸
我国的三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程。三峡大坝上、下游的水位差最高达113 m,巨大的落差有利于生产可观的电力。但也带来了航运方面的问题:下游的船只驶往上游,怎样把这些船只举高一百多米?上游的船只驶往下游,又怎样让船只徐徐降落一百多米?解决这个问题的途径就是修建船闸。
船闸由闸室和上下游闸门以及上、下游阀门组成。图8-18描述了一艘轮船由上游通过船闸驶往下游的过程示意图。
① ②
关闭下游阀门B,打开上游阀门A 闸室水面上升到和上游水面相平后,打开上游闸门,船驶入闸室
③ ④
关闭上游闸门和阀门A,打开下游阀门B 闸室水面下降到和下游水面相平后,打开下游闸门,船驶向下游
图8-18
三峡船闸总长1 621 m,是世界上最大的船闸。船只在船闸中要经过5个闸室使船依次升高(或降低),每个闸室水位变化超过20 m,因此三峡船闸的闸门非常高大,首级人字闸门高近40 m,宽近20 m。如果平放在地面上,有两个篮球场大,倘若门外的水压在闸门上,设想有10万人每人用1 000 N的力来顶着门,也挡不住水的压力,可见水对闸门的压力之大。为此,三峡船闸的闸门足足有3 m厚,无愧是“天下第一门”。
请回答下列问题:
(1)三峡船闸是根据________原理建造的。
(2)船只从上游经过船闸到达下游,重力势能________(选填“增加”或“减少”)。
(3)一艘总重为100 t的船,在闸室中缓慢上升20 m,此过程中浮力对船做功为________J(g取10 N/kg)。
(4)若三峡大坝内蓄水深度为113 m,请你估测一下,此时水对坝底产生的压强约为多少个标准大气压?________。(结果取整数)
答案:(1)连通器 (2)减少 (4)11
解析:(1)打开阀门时,船闸的上端开口,底部连通是一个连通器,水静止时水面相平,船顺利通过,船闸是利用连通器原理工作的。(2)船只从上游经过船闸到达下游,质量不变,高度减小,所以,重力势能减小。(3)船在闸室中漂浮,则=G=mg= kg×10 N/kg= N,浮力对船做功W== N×20 m= J。(4)坝底所受水的压强p=ρgh= ×10 N/kg×113 m= Pa。n=≈11,相当于11个大气压。
4.(2015·潍坊)下列图(图8-19)中所示的实例,属于减小压强的是( )
A.安全锤的敲击端做成锥状 B.盲道由凸起的棱和圆点组成
C.滑雪时穿上滑雪板 D.斧头用过一段时间要磨一磨
图8-19
答案:C
解析:安全锤的敲击端做成锥状、盲道由凸起的棱和圆点组成、斧头用过一段时间磨一磨都是通过减小受力面积来增大压强;滑雪时穿上滑雪板是增大受力面积减小压强,故C选项正确。
5.(2014·
潍坊)(多选)如图8-20所示,质量和底面积都相同的两个容器,分别装有质量和深度均相等的甲、乙两种不同液体。下列说法正确的是( )
图8-20
A.甲液体的密度大于乙液体的密度 B.两容器对桌面的压强大小相等
C.两容器底部所受液体的压强大小相等 D.两容器底部所受液体的压力大小相等
答案:AB
一、单项选择题
1.(2016·舟山)动物的进化会使它们的身体结构和功能更适应环境,下列用压强知识解释错误的是( )
A.啄木鸟的喙又尖又长——减小受力面积,增大压强,有利于摄食
B.狗的犬齿很尖——减小受力面积,增大压强,有利于撕咬食物
C.鲫鱼的身体呈梭形——增大受力面积,减小压强,有利于水中游行
D.骆驼的脚掌特别宽大——增大受力面积,减小压强,有利于沙漠中行走
答案:C
解析:啄木鸟有尖硬的喙,是在压力一定的情况,通过减小受力面积来增大压强,有利于摄食,故选项A正确;狗的犬齿很尖,是在压力一定的情况,通过减小受力面积来增大压强,有利于撕咬食物,故选项B正确;鲫鱼的身体呈梭形可以在游泳时减少水的阻力,适于在水中生活,故选项C错误;骆驼的脚掌特别宽大,是在压力一定的情况,通过增大受力面积来减小压强,有利于沙漠中行走,故选项D正确。
2.如图8-21是甲、乙两种液体内部的压强与深度关系的图像。设甲液体的密度为,乙液体的密度为,则和的关系是( )
图8-21
A.= B.< C.> D.无法确定
答案:C
3.(2016·达州)如图8-22所示,轻质细绳将物体A、B通过两个定滑轮分别连在同一弹簧测力计的两端,其中=10 N,=100 N,B是边长为20 cm的正方体,整个装置处于静止状态(不计弹簧测力计的重力及滑轮与绳子的摩擦),下列说法正确的是( )
图8-22
A.弹簧测力计的示数为0 B.弹簧测力计的示数为40 N
C.B物体对支撑面的压力为100 N D.B物体对支撑面的压强为 Pa
答案:D
解析:物体A由于自身的重力对弹簧测力计施加了一个向左的10 N的拉力,因弹簧测力计处于静止状态,水平方向上受到的力是一对平衡力,所以B也对弹簧测力计施加了一个10 N的拉力,则弹簧测力计的示数F=10 N,故选项A、B错误;B受到竖直向上的拉力、竖直向上的支持力和竖直向下的重力,这三个力是平衡力,所以物体B受到的支持力:=-F=100 N-10 N=90 N,因支持力和压力是一对相互作用力,大小相等,所以B物体对支撑面的压力==90 N,故选项C错误;B对地面的压强p=== Pa,故选项D正确。
4.(2016·内江)如图8-23所示,帕斯卡曾经用一个装满水的密闭木桶,在桶盖上插了一根细长的管子,向细管子里灌水,结果只加了几杯水,就把木桶压裂了,这个实验说明了( )
图8-23
A.液体压强与液体密度有关 B.液体压强与液体深度有关
C.液体压强与管子粗细有关 D.液体压强与液体质量有关
答案:B
解析:液体压强与液体的密度和深度有关,由帕斯卡做的实验知,由于虽然管很细,但由于高度很大,水的深度大,而使水产生了很大的压强,所以该实验说明液体压强与液体深度有关,与液体密度、管子粗细、液体质量等无关。故选B。
5.在如图8-24所示的“探究液体内部压强特点”的实验中,将压强计的探头放入水中,下列做法中能使U形管两边液面的高度差减小的是( )
图8-24
A.将探头放在同样深度的浓盐水中 B.将探头在原位置转动180°
C.将探头向下移动一段距离 D.将探头向上移动一段距离
答案:D
6.(2015·新疆)为探究液体内部压强的特点,用隔板将一容器分成左右两部分,隔板下部有一圆孔用橡皮膜封闭(如图8-25所示),当左右两侧各注入适量的液体后,图8-26中符合实际情况的是( )
A B C D
图8-25 图8-26
答案:B
解析:液体内部的压强与液体的密度和深度有关。A图中是同种液体,右边的深度大于左边的深度,橡皮膜右边的压强大于左边的压强,橡皮膜应向左凸出,故A选项不正确;C和D图中液体深度相同,但是盐水的密度大于水的密度,橡皮膜右边的压强大于左边的压强,所以橡皮膜应该向左凸出,故C、D选项不正确;B图中是同种液体,且深度相同,橡皮膜左右两边的压强相同,橡皮膜竖直,故B选项正确。
7.(2016·南充)如图8-27所示,底面积相同的甲、乙两容器中装有质量和深度均相同的不同液体,则甲、乙两容器中液体的密度和的关系以及液体对容器底部的压力和的关系,正确的是( )
图8-27
A.=,< B.>,=
C.<,> D.>,>
答案:D
解析:由题意可知,两液体的质量、深度、容器的底面积相等,由题图可知,甲容器内液体的体积小于乙容器内液体的体积,由ρ=可知,甲液体的密度大于乙液体的密度,即>,故选项A、C错误;由F=pS=ρghS可知,甲液体对容器底部的压力大于乙液体对容器底部的压力,即>,故选项B错误,选项D正确。
8.(2016·长沙)下列小实验或生活现象能说明大气压存在的是( )
A.纸片托住水 B.橡皮膜外凸 C.U形管中液面相平 D.手指夹住铅笔两端
图8-28
答案:A
解析:盖在杯口的纸片能托住倒过来的一满杯水而不洒出,是因为大气压支持着杯中的水不会流出来,故选项A符合题意;橡皮膜向外凸,是因为管中的水给橡皮膜一个向下的压力,说明液体对容器底部有压强,不能够证明大气压的存在,故选项B不符合题意;上端开口、下部连通的容器称为连通器,在液体不流动时,液面总是相平的,不能够证明大气压的存在,故选项C不符合题意;题图D中,手指同时压铅笔两端,由于物体间力的作用是相互的,所以左手和右手受到的压力相同,由于右手的受力面积小,铅笔对右手的压强大,所以右手感到疼,不能够证明大气压的存在,故选项D不符合题意。
9.(2016·菏泽)2016年4月20日下午,甘肃酒泉瓜州县渊泉小学正在举行运动会,塑胶运动场上突然刮起龙卷风,将一名小学生卷起,如图8-29所示。龙卷风是高速旋转的气流,它能把地面上的人、动物或物体等“吸起”卷入空中。龙卷风能“吸起”物体的原因是( )
图8-29
A.龙卷风内部的压强远小于外部的压强 B.龙卷风内部的压强远大于外部的压强
C.龙卷风使物体受到的重力变小 D.龙卷风使物体受到的浮力变大
答案:A
解析:龙卷风内部空气流速快、外部流速慢,造成龙卷风内部的压强远小于外部的压强,这样就会形成一个向内的很大压力差。在压力差的作用下,地面上的人、动物或物体被“吸”起卷入空中。故选项A正确,选项B错误。在地球上物体的重力不会变,龙卷风不能使物体受到的重力变小,也不能使物体受到的浮力变大,故选项C和选项D错误。
二、填空题
10.(2016·成都)如图8-30所示, 手指施加8 N的力把图钉压入木板,若图钉帽的受力面积是 ,则手指对图钉帽的压强为________Pa;图钉尖制作得很尖锐,是为了在压力一定时,通过减小受力面积来达到________的目的。
图8-30
答案: 增大压强
解析:手指对图钉帽的压强p=== Pa;图钉尖制作得很尖锐,是在压力一定时,减小受力面积来达到增大压强的目的。
11.甲、乙两个圆柱形容器中盛有两种不同的液体A、B,液面位置如图8-31所示,液体对两个容器底的压强相等,则________。现将两个质量相等的物体分别放入两个容器中,静止时一个漂浮,另一个悬浮(液体均未溢出),此时两个容器底受到液体压强的大小关系是________。
图8-31
答案:> <
12.(2016·舟山)如图8-32所示装置可以用来研究液体压强与流速的关系,打开阀门,水流经该装置时,可观察到a、b两管口均有水喷出,且________管口喷出的水柱更高,原因是________。
图8-32
答案:b b管下端管道横截面积大,水流速小,压强大
解析:打开阀门,水流经该装置时,由于水的流量一定,a管下端管道横截面积小,b管底部管道横截面积大,根据流体压强和流速的关系可知,a管下端水流速大,b管下端水流速小,所以a管下端产生的压强小,b管下端产生的压强大,所以b管口喷出的水柱更高。
13.(2015·济宁)护士给病人输液时,药水瓶上插着两根管,一根给病人输液,另一根通过瓶盖扎进瓶内药水中,如图8-33所示。这根“闲置”管是为了利用________。由于针头较细,为确保药液的流速,需要将药水袋提升到相对针管一般不低于1.3 m的高度,由此推算针管处受到的液体压强为________Pa。
图8-33
答案:大气压
三、实验探究题
14.(2016·菏泽)利用一支尖头铅笔(如图8-34所示),现场体验“压强与受力面积的关系”。
图8-34
(1)“控制变量”广泛用于物理实验中,请简述此项实验控制变量的具体做法:_____________。
(2)实验得到的结论:______________________________ 。
答案:(1)把铅笔放在两个手指之间用力挤压 (2)压力相同时,受力面积越小,压强越大
解析:(1)压力的作用效果的影响因素是压力大小和受力面积大小,在实验中要用到控制变量法,把铅笔放在两个手指之间,用力挤压,此时铅笔处于静止状态,所以两侧手指所受的压力也是相同的。(2)把铅笔的尾部和尖部顶在两个手指中间,尖部手指的凹陷程度大,尾部手指的凹陷程度小。说明压力一定时,受力面积越小,压强越大。
四、计算题
15.研究性学习在各校广泛开展,小红对家中的电热水壶进行了认真的观察与研究。她查看了如下表所示的电热水壶说明书上的有关数据,并测出了容量刻度线到壶底的高度为16 cm,然后加水至容量刻度线后,放到加热座上,加热座面积与壶底面积相同。她提出了以下几个问题。请你给予解答。(壶壁厚度不计。= ,取g=10 N/kg)
图8-35
品牌
乐力迭
型号
KE-180GD
是否调温
不可调
额定功率
1 500 W
电源电压
220 V
重量
0.6 kg
容量
1.8 L
壶底面积
200
品质
优
产地
江南
(1)水对壶底的压力是多大;
(2)壶对加热座的压强是多大。
答案:(1)32 N Pa
解析:(1)水对壶底的压强= ×10 N/kg×0.16 m= Pa,
水对壶底的压力F=pS= =32 N;
(2)壶中水的质量= =1.8 kg,
壶对加热座的压力F′=G=+=(1.8 kg+0.6 kg)×10 N/kg=24 N
壶对加热座的压强p′== Pa
一、多项选择题
1.如图8-36所示的事例中,属于减小压强的是( )
A.书包背带做得较宽 B.切苹果器的刀片做得较薄
C.铁轨铺在枕木上 D.锥子的前端做得很尖
图8-36
答案:AC
2.小敏利用海绵、桌子和砝码进行了如图8-37所示的探究实验,下列对整个探究活动的分析正确的是( )
甲 乙 丙
图8-37
A.探究的问题:压力的作用效果与什么因素有关
B.探究的方法:控制变量法
C.探究过程分析:通过观察海绵凹陷面积大小判断受力效果
D.探究的结论:压力的作用效果与压力的大小和受力面积大小有关
答案:ABD
3.利用废弃饮料瓶可以研究液体压强的一些特点。小刚在饮料瓶周边不同高度,打了几个对称且相同的小孔,当瓶里装满着色的水后出现如图8-38所示的情景,表明在液体内部( )
图8-38
A.只在水平方向有压强 B.压强随着深度的增加而增大
C.同一深度朝不同方向压强大小相等 D.压强的大小与液体的密度有关
答案:BC
4.如图8-39所示,一长方体木块,置于同一粗糙水平面上,甲图中木块竖放,乙图中木块平放,丙图中木块平放并在其上加一重物。在甲、乙、丙三种情况下,匀速拉动长方体木块所需的水平力分别为、、。则下列关系正确的是( )
甲 乙 丙
图8-39
A.< B.> C.= D.<
答案:CD
5.如图8-40所示,水平地面上放置着两个底面积不同、高度相同的薄壁圆柱形容器甲和乙<,分别盛满质量相等的水和酒精,现将密度为ρ的物体A分别放入水和酒精中<ρ<,待静止后,水和酒精对容器底部的压强分别为和,甲和乙容器对桌面的压力分别为和,则下列关系正确的是( )
图8-40
A.< B.> C.= D.<
答案:BD
6.一个未装满饮料的密闭杯子,先正立放在桌面上(如图8-41甲),然后反过来倒立放在桌面上(如图乙),两次放置饮料对杯底的压力和压强分别是、和、,则下列关系式正确的是( )
甲 乙
图8-41
A.= B.> C.= D.<
答案:BD
7.如图8-42所示的装置中利用了连通器原理工作的是( )
A.茶壶 B.U形管压强计 C.盆景的自动给水装置 D.乳牛自动喂水器
图8-42
答案:AD
8.把装有适量水的量筒倒置在烧杯里的水中,量筒口未接触烧杯底部,量筒中的水面高于烧杯中的水面,且水面是静止的,如图8-43所示。将量筒缓慢向上提(量筒口未离开水面),则在这个过程中( )
图8-43
A.量筒内、外水面的高度差保持不变 B.量筒内气体的压强逐渐变小
C.烧杯底内表面受到的压强逐渐变小 D.烧杯对桌面的压强逐渐变小
答案:BCD
解析:量筒倒置时,由于量筒上方不是真空,所以量筒上方会存在压强,此时+=,也就是+=,在量筒逐渐上提过程中,假设量筒内水柱相对量筒位置不变,则h增大,增大,所以减小,实际上按照假设时筒内气体体积不变,所以假设错误,也就是筒内液面不会相对量筒不变,应当下降;假设筒内水柱高度相对外面液面高度差h不变,根据上面压强平衡关系式,不变,则也不变,如果h不变,量筒内气体体积肯定增加,压强减小,又产生矛盾,假设也不成立,所以量筒上提实际物理过程是,量筒液面h相对外面液面高度差增大,即h逐渐增大,相对量筒高度降低,即量筒内气体体积增大,压强减小,所以A错误,B正确;由于烧杯中的水面下降,所以根据p=ρgh,ρ与g不变,高度减小压强也会减小,故C正确;烧杯和水作为整体受到的重力不变,烧杯和水作为整体对放入其中的量筒施加了一个向上的浮力,力的作用是相互的,那么量筒会施加给(烧杯和水)这个整体一个向下的压力=,当向上提量筒时,量筒浸入水中的体积减小,所以受到的浮力减小,相应的量筒施加的向下的压力也同样减小。相对于桌面来说,烧杯、水和量筒是一个整体,这个整体对桌面的力等于++=,那么向上提量筒的过程中,++的和在减小,根据p=,受力面积不变,所以烧杯对桌面的压强逐渐变小,故D正确。
9.同学们梳理了教材中与压强知识相关的实验,如图8-44所示,其中分析正确的是( )
甲 乙 丙 丁
图8-44
A.甲图实验,装有水的瓶子竖放在海绵上,瓶中水越少,海绵凹陷越明显
B.乙图实验,当微小压强计的探头在水中深度逐渐增大时,U形管两边液面高度差不变
C.丙图实验,测出拉开吸盘时大气对吸盘的压力和吸盘的面积,可估测大气压强的值
D.丁图实验,向外拉活塞,试管内停止沸腾的水再次沸腾,可知气压减小,水的沸点降低
答案:CD
二、实验探究题
10.(2016·遂宁)小聪学习了固体压强后,爱动脑筋的他想探究液体内部是否有压强,液体内部压强究竟有哪些特点,小聪进行了大胆猜想:
猜想1:液体内部可能有压强
猜想2:液体内部的压强大小可能与方向有关
猜想3:液体内部的压强大小可能与液体深度有关
猜想4:液体内部的压强大小可能与液体的密度有关……
为了验证以上猜想是否正确,小聪在老师的帮助下找来了一些实验器材,设计并完成了实验探究。请你完成下列问题:
(1)实验前,要通过调试,使压强计U形管两侧的液面________。小聪在调试时发现,用手指不论是轻压还是重压探头的橡皮膜时,U形管两侧液面几乎没有变化,说明该压强计________(选填“漏气”或“不漏气”)。
(2)为了验证猜想1,小聪把探头放入水中,再观察压强计U形管两侧液面是否有________来判断探头处是否受到水的压强。
(3)在验证其余猜想的过程中,小聪收集到如下表中的数据,根据表中的数据:
序号
液体
深度h(mm)
压强计
橡皮膜方向
液面高度差(mm)
1
水
20.0
朝上
18.5
2
朝下
18.5
3
40.0
朝左
18.5
4
朝右
18.5
5
60.0
朝上
36.8
6
朝上
54.6
7
酒精
60.0
朝上
43.5
①比较序号1、2、3、4的数据,可得出的结论是______________________________ 。
②为了验证猜想3,小聪完成的实验操作应该是表中序号为________的实验。
③比较序号6、7两组数据,可得出液体的压强与液体________有关。
(4)小聪在实验中主要用到的研究方法有转换法和________法。
答案:(1)相平 漏气 (2)高度差 (3)①在同一深度,液体向各个方向的压强都相等 ②1、5、6 ③种类 (4)控制变量
解析:(1)实验前要正确安装压强计,调节好的压强计放在空气中时,橡皮膜不受液体的压强,因此U形管两侧的液面应该相平;若压强计的气密性很差,用手指不论轻压还是重压橡皮膜时,就会有漏气现象,因此U形管两侧液柱的高度差变化小。(2)把压强计的金属盒浸入液体中,U形管两侧出现高度差,说明液体内部有压强,因此小聪通过观察压强计U形管两侧液面是否有高度差来判断探头处是否受到水的压强。(3)①同种液体、深度相同,不同的是方向,液面差相等即压强相等,说明在同一深度,液体向各个方向的压强都相等;②根据猜想3:液体内部的压强大小可能与液体深度有关可知,控制液体种类相同,深度不同,即小聪完成的实验操作应该是表中序号为1、5、6的实验;③比较序号6、7两组数据可知,液体种类不同,深度相同,液体的压强不同,由此可得:液体的压强与液体种类有关。(4)由实验过程可知,小聪在实验中主要用到的研究方法有转换法和控制变量法。
11.(2015·自贡)给你一个吸盘、一个弹簧测力计、一把刻度尺、一块玻璃,请你设计一个粗略测量大气压的方法。要求写出简要的实验步骤和计算大气压值的数学表达式。
答案:(1)粗测大气压的实验步骤是:用刻度尺测出吸盘的直径d;将吸盘四周沾上水,挤出里面的空气压在光滑的玻璃上;将玻璃放地面上并且固定,然后用弹簧测力计竖直往上拉吸盘,直到吸盘脱离玻璃,读出弹簧测力计的示数,即为大气压作用在吸盘上的力F;(2)因为吸盘的直径是d,所以吸盘的半径r=,所以吸盘的面积S=,当地大气压强p==。
解析:根据压强的计算公式p=可知,要测量出大气压值则需知道大气压产生的压力和受力面积,因此可以挤尽吸盘内空气,将吸盘吸在玻璃上,用弹簧测力计用力拉,直到吸盘刚好离开玻璃,此时弹簧测力计的示数等于大气压的作用力,再用刻度尺测出吸盘直径即可得出受力面积。最后利用压强公式和测量数据表示即可。
三、计算题
12.在某案发现场留有犯罪嫌疑人清晰的脚印。公安人员立即用石膏浇注了如图8-45所示的鞋模,测量干的石膏鞋模的平均厚度为3 cm,质量为1.95 kg,又经测试发现:要达到脚印同样深度所需压强为 Pa。求:
图8-45
(1)鞋模底面积有多大?
(2)犯罪嫌疑人体重为多少?=
答案: (2)750 N
解析:(1)鞋模的体积:V=== ,鞋模底面积:S=== ;(2)犯罪嫌疑人站立时与地面的接触面积:S′=2S= = ,犯罪嫌疑人体重:G=F=pS= =750 N。
13.一箱饮品放在水平地面上,如图8-46所示。其包装箱上标识的相关名词含义如下:“毛重”是包装箱及其内部所有物品的总质量;“净含量”是包装箱内所装饮品的总质量;“数量”是每瓶内饮品的体积及包装箱内饮品的瓶数;“尺寸”是包装箱的长度×宽度×高度。请根据包装箱上标识的内容,通过计算回答:(g取10 N/kg)
图8-46
(1)这箱饮品对地面的压力为多大?
(2)这箱饮品对地面的压强为多大?
(3)该箱内所装饮品的密度为多大?
(4)饮品包装箱上印有多种标志,右下角的标志是“堆码重量极限”,它表示允许压放在该箱饮品上的货物的最大质量。请利用所学物理知识解释包装箱设置“堆码重量极限”的原因。
答案:(1)120 N (2)2 000 Pa (4)如果压放在包装箱上的货物质量超出堆码重量极限,会使包装箱受到的压强过大,压坏包装箱和里面的物品,所以包装箱设置“堆码重量极限”。
解析:(1)G=mg=12 kg×10 N/kg=120 N,因为放在水平地面上,所以这箱饮品对地面的压力F=G=120 N;(2)S=30 cm×20 cm=600 =0.06 ,这箱饮品对地面的压强p===2 000 Pa;(3)由包装箱上标识的相关名词可知,箱内共装12瓶,每瓶饮品的体积=480 mL=480 = ,每瓶饮品的质量==0.48 kg,该箱内所装饮品的密度等于每瓶饮品的密度ρ=== ;(4)压放在包装箱上的货物质量越大,这箱饮品受到的压力就越大,受力面积一定,压强就越大,如果压放在包装箱上的货物质量超出堆码重量极限,会使包装箱受到的压强过大,压坏包装箱和里面的物品。
四、科普阅读题
14.阅读下面的短文,并回答问题。
我们已经知道静止液体内部压强的规律,那么,流动着的液体的压强大小又有什么规律呢?我们可以通过下面的实验来研究这个问题。打开水龙头,使自来水流过如图8-47甲所示的玻璃管,可以看到A、B处竖直玻璃管中的液面高度不同,这说明A、B处的压强不相同。是什么原因引起A、B处的压强不相同?我们知道,在相同的时间内,流过A、B处的水量是相同的。但是由于B处水管的横截面积比A处小,所以,水在B处的流速一定比A处的流速大。由此可见,A、B处的压强不同是水的流速不同引起的。
甲 乙
图8-47
(1)根据上面的实验现象,请你分析A、B两处哪处的压强小?其物理依据是什么?
(2)请你总结出流动液体压强大小的规律。
(3)根据你得到的规律解释下面的现象:两艘并排的船,它们在航行时,常常会不由自主地碰在一起,这是为什么?
答案:见解析
解析:(1)A、B两处水的压强等于它所支撑的水柱产生的压强。由题意知,B处水柱的高度低于A处,根据液体压强的特点可知,B处的压强小于A处的压强。(2)由于A、B两处是在同一水管中,在相同的时间内流过的水量相同,由于B处水管最细,所以B处的水流速最大。再结合B处的压强小于A处的压强。由此可得结论:在流体中,流速越大的位置,压强越小。(3)两船内侧的水流速大,外侧的水流速小,根据流体压强与流速的关系可知:两船内侧水的压强小于两船外侧水的压强,在这个压强差的作用下,两船会向中间靠拢,出现相撞的情形。