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第09章 压强(易错真题汇编)-中考物理一轮复习高频考点精讲与热点题型精练(全国通用)
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1.(2024•北京)如图所示,左手手指和右手手掌分别沿水平方向压在气球的两侧,使气球保持静止。下列说法正确的是( )
A.手指对气球的压力大于手掌对气球的压力
B.手指对气球的压强大于手掌对气球的压强
C.手掌对气球的压力与气球对手掌的压力是一对平衡力
D.手指与手掌受到气球的压力是一对相互作用力
解:A、手指对气球的压力和手掌对气球的压力,是作用在气球上的一对平衡力,故应当相等,A选项错误;
B、手指和手掌对气球的压力相等,但是手指对气球压力的受力面积比手掌对气球压力的受力面积小,因此手指对气球压强更大,B选项正确;
C、手掌对气球的压力与气球对手掌的压力,是一对相互作用力,C选项错误;
D、手指与手掌受到气球的压力并不是互换施力物体,故不是相互作用力,D选项错误;
答案:B。
2.(2024•宿迁)如图所示,是修筑公路的压路机,下列措施为了增大压强的是( )
A.碾子质量很大B.轮胎很宽
C.用橡胶制作轮胎D.向转轴加润滑油
解:A、压路机前面的碾子很重,在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强,故A正确;
B、轮胎做宽,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小对地面的压强,故B错误;
C、用橡胶制作轮胎,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,故C错误;
D、向转轴加润滑油,是在压力一定时,通过使接触面分离来减小摩擦力,故D错误。
答案:A。
3.(2024•青岛)黄海海平面是中国高程系统唯一基准面。在青岛的黄海海滨矗立着一座“中华人民共和国水准零点”雕塑,标志着“高度从这里开始”。这座雕塑高6m,质量约为10t,它的四个支脚处在同一水平面上,每个支脚与地面的接触面积约为250cm2,它对地面的压强大约是( )
A.4×106PaB.1×106PaC.1×102PaD.1×105Pa
解:雕塑对地面的压强为:p=FS=GS=mgS=10×103kg×10N/kg4×250×10−4m2=1×106Pa。
答案:B。
4.(2024•泰安)如图所示,质地均匀的正方体甲、乙置于水平地面上,甲、乙对地面的压强相等,甲与乙的高度关系是h甲>h乙。若在甲、乙的上部沿水平方向切去相同的高度,剩余部分对地面的压力和压强分别为F甲、F乙和p甲、p乙,下列说法中( )
①F甲>F乙;②F甲=F乙;③p甲>p乙;④p甲<p乙
A.只有①④正确B.只有①③正确
C.只有②③正确D.只有②④正确
解:甲、乙两个均匀的实心正方体分别放在水平地面上,水平地面受到的压力等于其重力,则水平地面受到的压强:p=FS=GS=mgS=ρVgS=ρSℎgS=ρgh;它们对地面的压强相等,即ρ甲gh甲=ρ乙gh乙,
因为h甲>h乙,所以ρ甲<ρ乙,
若在两个正方体的上部,沿水平方向分别截去相同高度,
甲剩余部分对水平地面的压强为:p甲=ρ甲g(h甲﹣h)=ρ甲gh甲﹣ρ甲gh,
乙剩余部分对水平地面的压强为:p乙=ρ乙g(h乙﹣h)=ρ乙gh乙﹣ρ乙gh,
因为ρ甲<ρ乙,所以ρ甲gh<ρ乙gh,
又因为ρ甲gh甲=ρ乙gh乙,
所以,ρ甲gh甲﹣ρ甲gh>ρ乙gh乙﹣ρ乙gh,即p甲>p乙;
甲对水平地面的压力为:F甲=p甲S甲,
乙对水平地面的压力为:F乙=p乙S乙,
因为p甲>p乙,S甲>S乙,所以F甲>F乙。
综上可知,①③正确。
答案:B。
5.(2024•重庆)地质队获得了一段地质样品,由底面积分别为300cm2和240cm2的圆柱体A、B组成。经测量,A高10cm。为分析样品的地质结构,将其置于水平放置的传感器上,沿水平方向切割如图甲所示。传感器所受压强随切去高度h的变化图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.圆柱体A的密度大小为2.5g/cm3
B.切割前,A对传感器的压力为72N
C.当h=2cm时,圆柱体B剩余部分对A的压强为600Pa
D.当h=2cm时,剩余样品与切割前的总重之比为13:15
解:(1)由图乙可知切割前圆柱体对地面的压强为3000Pa,
则切割前,A对传感器的压力:F=p0SA=3000Pa×300×10﹣4m2=90N,故B错误;
(2)由图乙可知圆柱体总高度为15cm,A高10cm,则B高15cm﹣10cm=5cm,
传感器所受压强随切去高度h的函数关系为p=(﹣200h+3000)Pa,当h=5cm时,p=(﹣200×5+3000)Pa=2000Pa,即圆柱体B全部切去时A对传感器的压强为2000Pa,
圆柱体A的重力:GA=FA=pSA=2000Pa×300×10﹣4m2=60N,
圆柱体A的密度:ρA=GAgVA=60N10N/kg×300×10×10−6m3=2×103kg/m3=2g/cm3,故A错误;
(3)圆柱体A、B的总重力等于切割前A对传感器的压力,则圆柱体B的重力:GB=F﹣GA=90N﹣60N=30N,
当h=2cm时,圆柱体B剩余部分的重力GB′=5−25×GB=35×30N=18N,
圆柱体B剩余部分对A的压强为:p′=GB′SB=18N240×10−4m2=750Pa,故C错误;
(4)当h=2cm时,剩余样品的重力为G′=GA+GB′=60N+18N=78N,
剩余样品与切割前的总重之比为78N:90N=13:15,故D正确。
答案:D。
6.(2024•广州)某居民楼水塔液面与各楼层水龙头的竖直距离如图所示,若ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg,水龙头关闭时,c处所受水的压强为( )
A.3.0×104PaB.9.0×104PaC.1.0×105PaD.1.3×105Pa
解:c处到水面的距离为:h=10m+3m=13m,
则c处所受水的压强为:p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×13m=1.3×105Pa。
答案:D。
7.(2024•成都)在“探究液体内部的压强”实验中,实验现象如图所示,U形管内液面的高度差越大,表示探头所在位置的液体压强越大。下列说法正确的是( )
A.比较甲、乙两图,可得出结论:在同种液体中,深度越深压强越大
B.比较甲、丙两图,可得出结论:在不同液体中,深度越深压强越大
C.比较乙、丙两图,可得出结论:液体密度越小,压强越大
D.比较甲、丙两图,可得出结论:液体密度越大,压强越大
解:
A、甲、乙两图,液体的密度相等,液体越深,U形管内液面高度差越大,说明在液体密度一定时,液体深度越大,液体压强越大,故A正确;
BD、甲、丙两图,液体的深度不相等,液体的密度也不同,没有控制变量,故BD错误;
C、乙、丙两图,液体的深度相等,乙液体的密度小于丙液体的密度,乙图U形管内液面高度差小,说明在液体深度一定时,液体密度越小,液体压强越小,故C错误。
答案:A。
8.(2024•新疆)如图所示,一下半部分为圆柱形的玻璃瓶,深度为20cm,内封闭有质量为0.30kg的水。将玻璃瓶正放在水平面上时,水对玻璃瓶底部的压强为900Pa;将玻璃瓶倒放在水平面上时,水对玻璃瓶盖的压强为1400Pa。若该玻璃瓶内装满密度为0.8×103kg/m3的酒精,则酒精的质量为( )
A.0.36kgB.0.40kgC.0.44kgD.0.48kg
解:玻璃瓶内水的质量为0.30kg=300g,
则瓶内水的体积为V水=m水ρ水=300g1g/cm3=300cm3,
根据正放时水对底部压强为900Pa,由p=ρgh可得水的深度为:
h1=p1ρg=900Pa1×103kg/m3×10N/kg=0.09m=9cm,
则瓶底的面积为S=V水ℎ1=300cm39cm=1003cm2;
根据倒放时水对瓶盖压强为1400Pa,则此时水的深度为:
h2=p2ρg=1400Pa1×103kg/m3×10N/kg=0.14m=14cm,
所以右图中空余部分的高度为h3=H﹣h2=20cm﹣14cm=6cm,
则右图中空余部分的容积为:V空余=Sh3=1003cm2×6cm=200cm3,
整个玻璃瓶的容积为V容=V水+V空余=300cm3+200cm3=500cm3;
若该玻璃瓶内装满密度为0.8×103kg/m3的酒精,则V酒精=V容=500cm3,
酒精的质量为:m酒精=ρ酒精V酒精=0.8g/cm3×500cm3=400g=0.40kg。
答案:B。
9.(2024•徐州)我国南北朝时期成书的《关尹子•九药篇》中说:“瓶存二窍,以水实之,倒泻;闭一则水不下。”瓶上有两个小孔,闭住一个,水就流不出来,主要是由于( )
A.重力的作用B.摩擦力的作用
C.浮力的作用D.大气压的作用
解:瓶上有两个小孔,两个小孔都不闭住时,瓶内、外气压相等,水在重力的作用下流出来;闭住一个小孔时,会使瓶内气压小于瓶外大气压,在大气压的作用下,水就流不出来了,故D符合题意。
答案:D。
10.(2024•南通)公元前4世纪,亚里士多德提出“自然界厌恶真空”的观点,即自然界不存在真空,如果有真空的话,就有水、气来填补。17世纪托里拆利提出大气受到重力作用存在压强的观点。下列现象可分别佐证亚里士多德和托里拆利观点的是( )
①用吸管“吸”饮料;
②两船并行相“吸”碰撞;
③两光滑铅块压紧后“吸”住;
④抽水机只能将水“吸”到约10米高。
A.①和②④B.④和②③C.①和①④D.④和①③
解:亚里士多德和托里拆利的观点,是说明大气存在压强。
①用吸管吸饮料时,吸管内的气压减小,饮料在外界大气压的作用下被压入嘴里,也可以说明吸管内是真空,下方的饮料来填补吸管内的真空部分,故①符合题意;
②当船并行时,中间的水流动速度增大,压强减小。船外侧大的压强将船向中间挤压,造成相吸相撞,利用的是流体压强和流速的关系,故②不符合题意;
③两光滑铅块压紧后“吸”住,说明分子之间存在引力,故③不符合题意;
④一标准大气压能支持水柱的高度约为10m,抽水机只能将水“吸”到约10米高,说明大气压的存在,故④符合题意。
综上可知,①④符合题意。
答案:C。
11.(2024•福建)如图所示的生产生活实例,利用大气压强的是( )
A.吸盘B.连通器
C.重垂线D.书包带
解:A、塑料吸盘被压在光滑的墙上,是将吸盘内空气挤出使得内部压强减小,在大气压的作用下压在墙壁上,故A正确;
B、上端开口、底部相连通的容器叫连通器,当内装同种液体且不流动时,各容器的液面相平,不是利用大气压,故B不合题意;
C、重垂线利用了重力的方向是竖直向下的,不是利用大气压,故C不合题意;
D、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,也不是利用大气压;D不合题意;
答案:A。
12.(2024•齐齐哈尔)下列是一些生活中的实例,对其应用物理知识的解释正确的是( )
A.茶壶的壶嘴和壶身内的水静止时,水面相平,利用了连通器的特点
B.护士用注射器给病人注射药液时,利用了大气压强的作用
C.飞机机翼受到的升力,利用了气体流速越大的位置压强越大
D.飞艇可以悬停在空中,利用了飞艇受到的浮力大于它受到的重力
解:
A、茶壶是一个上端开口、底部连通的容器,静止时水面相平,故A正确;
B、用注射器给病人注射药液是利用人的推力产生的压强作用,不是大气压的作用,故B错误;
C、飞机的机翼上方突起,下方平直,这样的结果决定了当飞机启动后,机翼上方空气流速快,空气压强小,空气压力方向向下;机翼下方空气流速慢,空气压强大,空气压力方向向上,两个压力形成一个向上的合力,当合力达到一定程度后,飞机就可以腾空而起,故C错误;
D、飞艇可以悬停在空中,利用了飞艇受到的浮力等于它受到的重力,故D错误。
答案:A。
13.(2024•乐山)乐山某初中学校开展以“苍穹”为主题的飞机模型制作大赛,要让飞机获得升力,机翼横截面的形状应设计成( )
A.B.
C.D.
解:
飞机获得升力靠飞机机翼上凸下平的形状,使得机翼上面流速大,压强小,下方流速慢,压强大,从而产生一个向上的压力差,使得飞机飞起来,故应选择B选项中的形状。
答案:B。
14.(2024•东营)如图所示,下列四个实例中,能利用流体压强和流速关系的知识解释的是( )
A.甲图:拦河大坝设计成下宽上窄的形状
B.乙图:火车道路的铁轨下面铺放路枕
C.丙图:用吸管吸饮料时,饮料顺着吸管流进嘴里
D.丁图:候车的乘客应站在安全线以外,否则可能会被“吸”向行驶的列车
解:A.拦河大坝设计成下宽上窄的形状,是因为液体压强随深度的增加而增大,故A错误。
B.火车道路的铁轨下面铺放路枕,是通过增大受力面积来减小压强,故B错误。
C.用吸管吸饮料时,饮料顺着吸管流进嘴里,是因为饮料受到大气压强的作用,故C错误。
D.行驶的列车快速驶过时,列车与候车的乘客之间的空气流速变大、压强变小,因而乘客会受到指向列车的压力差,可能会被“吸”向行驶的列车,所以候车的乘客应站在安全线以外,故D正确。
答案:D。
二、填空题(共8小题)
15.(2024•广西)某次加工螺母的过程中,裁出底面为正八边形的金属柱体,其质量为 7.68×10﹣2kg,底面积为4.8×10﹣4m2。如图甲所示,金属柱体放在水平地面上,其对地面的压强为 1600 Pa;从中心挖出和其等高、底面半径为r的圆柱体后,分别如图乙和图丙所示放在水平地面上,对地面的压强分别为p乙和p丙,且p乙:p丙=20:17,则r约为 1 cm。(已知该金属密度为8×103kg/m3,取2=1.4、π=3.1、g=10N/kg)
解:(1)图甲中金属柱体的重力:G=mg=7.68×10﹣2kg×10N/kg=0.768N,
金属柱体放在水平地面上时对地面的压力:F压=G=0.768N,
此时金属柱体对地面的压强:p=F压S=0.768N4.8×10−4m2=1600Pa。
(2)由正八边形的面积公式S=2a2(1+2)可知,正八边形的边长:
a=S2(1+2)=4.8×10−4m22(1+2)=0.01m=1cm,
平放在水平地面上的金属柱形对地面的压强:p=FS=GS=mgS=ρVgS=ρSℎgS=ρgh,
即平放在水平地面上的金属柱形对地面的压强大小只与金属的密度和高度有关,
由图甲和乙可知,这两种情况下,金属柱体的密度和高度都相等,因此甲、乙两图中金属柱体对地面的压强大小相等,即p乙=p=1600Pa,
则金属柱体的高:h=pρg=1600Pa8×103kg/m3×10N/kg=0.02m=2cm,
由p乙:p丙=20:17可知,图丙中金属柱体对地面的压强:p丙=1720×p乙=1720×1600Pa=1360Pa,
图丙中的受力面积:S丙=ah=1cm×2cm=2cm2,
由p=FS可知,图丙中金属柱体的重力:G丙=F丙=p丙S丙=1360Pa×2×10﹣4m2=0.272N,
则挖出圆柱体的重力:ΔG=G﹣G丙=0.768N﹣0.272N=0.496N,
由G=mg可知,挖出圆柱体的质量:Δm=ΔGg=0.496N10N/kg=4.96×10﹣2kg,
由ρ=mV可知,挖出圆柱体的体积:ΔV=Δmρ=4.96×10−2kg8×103kg/m3=6.2×10﹣6m3=6.2cm3,
由V=Sh可知,挖出圆柱体的底面积:ΔS=ΔVℎ=6.2cm32cm=3.1cm2,
由S=πr2可知,挖出圆柱体的底面半径:r=ΔSπ=。
答案:1600;1。
16.(2024•贵州)如图所示,安装在雪龙2号极地考察船船头底部的破冰艏(shǒu)是我国南极科考时的破冰利器,它犹如一把利刃,能 增大 (选填“增大”或“减小”)对冰层的压强实现破冰。
解:破冰艏(shǒu)是我国南极科考时的破冰利器,它犹如一把利刃,能在压力一定时,减小受力面积增大压强。
答案:增大。
17.(2024•常州)如图所示,甲、乙两支完全相同的试管内分别装有质量相等的不同液体,甲试管倾斜、乙试管竖直,两试管内液面相平。甲试管内的液体密度为ρ甲,液体对试管底部的压强为p甲,乙试管内的液体密度为ρ乙,液体对试管底部的压强为p乙,则ρ甲 < ρ乙,p甲 < p乙。
解:甲试管倾斜、乙试管竖直时液面相平,则甲试管竖直后,液体长度不变、高度将大于乙试管,故甲试管液体体积大于乙试管液体体积。
根据ρ=mV得知,质量相同时,液体密度与体积成反比,故甲试管液体密度小于乙试管液体密度。
根据液体压强公式p=ρgh得知,深度相同时,底部所受压强与液体密度成正比,故甲试管液体压强小于乙试管液体压强。
答案:<;<。
18.(2024•齐齐哈尔)如图所示,甲、乙两个质量、底面积都相等的容器,底面粗糙程度相同,静止在粗糙程度均匀的水平桌面上,装有同种液体,液面相平。甲、乙两容器内液体对容器底的压力分别为F1、F2,则F1 = F2;用沿水平方向的力F3、F4分别缓慢推动甲、乙两容器在桌面上做匀速直线运动,且容器未倾斜时,则F3 > F4。(两空均选填“<”、“=”或“>”)
解:甲、乙容器内装有质量不相等的同种液体,且两容器内液体的液面相平,根据p=ρ液gh可知,容器底部受到液体的压强p1=p2,由题意知甲、乙的底面积相同,根据F=pS可知,甲容器底面受到液体的压力等于乙容器底面受到液体的压力,即F甲=F乙;
由图知甲液体的体积大于乙容器内液体的体积,由G=mg=ρVg甲容器中液体重力大于乙容器内液体的重力,所以甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,由于接触面的粗糙程度相同,所以桌面对甲容器的摩擦力大于桌面对乙容器的摩擦力,由于容器做匀速直线运动,所以F3>F4。
答案:=;>。
19.(2024•达州)如图所示,一重为20N的正方体木块静止在盛水的薄壁柱形容器中,已知容器底面积S=200cm2,则木块下底面受到水的压力为 20 N,木块放入容器前后水对容器底部的压强变化量为 1000 Pa。
解:根据二力平衡,物体漂浮时所受重力与浮力相等,因此浮力大小等于20N。而浮力产生的原因是物体受到液体对其向上和向下的压力差,物体漂浮时所受浮力就等于下表面所受压力,所以下表面水压就是20N。
木块放入后,根据阿基米德原理,木块排开液体的重为20N,即排开液体质量为2kg,排开液体体积为V排=m排ρ水=2000g1g/cm3=2000cm3,则液面上升量△ℎ=V排S容器=2000cm3200cm2=10cm,容器底部压强的变化量即为△p=ρg△h,代入数据得到△p=1000Pa。
答案:20;1000。
20.(2024•兰州)小雅将两个完全相同的橡胶吸盘对接后用力挤压,排出里边的空气,用力很难将它们拉开,说明吸盘外部大气压强 大于 (选填“大于”或“小于”)吸盘内部气压,小雅想要将两吸盘分开,请你为小雅提供一条可行的建议: 在吸盘上戳一个小孔(答案合理即可) 。
解:将两个完全相同的橡胶吸盘对接后用力挤压,排出里边的空气,用力很难将它们拉开,说明吸盘内部气体压强小于外部大气压强,在内外压力差的作用下,很难拉开。
要想将两吸盘分开,可以通过增大吸盘内部气压,比如在吸盘上戳一个小孔,这样外部空气进入到内部,内部气压变大,内外压强差变小,进而能在一定外加拉力的作用下将两吸盘分开。
答案:大于;在吸盘上戳一个小孔(答案合理即可)。
21.(2024•无锡)生活中常用如图所示的吸盘挂钩来挂毛巾,使用时排尽吸盘内的空气,吸附在 平整 (选填“平整”或“不平整”)的墙面上,以防止漏气。若吸盘的横截面积为2×10﹣3m2,外界大气压为1×105Pa,则排尽空气后的吸盘受到的大气压力为 200 N,吸盘挂钩不会掉落是因为受到墙壁对它竖直向上的 摩擦 力。
解:(1)使用时排尽吸盘内的空气,吸附在平整的墙面上,以防止气体进入吸盘里产生大气压强;
(2)排尽空气后的吸盘受到的大气压力为:F=PS=1×105Pa×2×10﹣3m2=200N;
(3)吸盘挂钩有往下掉的趋势,它不会掉落是因为受到墙壁对它竖直向上的摩擦力。
答案:平整;200;摩擦力。
22.(2024•广元)取一个瓶子,装入适量红色的水,再取一根两端开口的细玻璃管,在它上面画上刻度,使玻璃管穿过橡皮塞插入水中,从玻璃管上端吹入少量气体,水沿玻璃管上升到瓶口以上,这样就制成了一个气压计,如图甲。小丽将该气压计从5楼带到1楼的过程中,观察到玻璃管内水面 下降 ;如图乙,她又去掉橡皮塞,待水面静止时,用一支吸管,将管口靠近玻璃管上端,通过吸管向右吹气,观察到玻璃管内水面 上升 。(选填“上升”“不变”或“下降”)
解:气压计是将该瓶中装入适量的水,从管子上端吹入少量的气体,便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5楼到1楼会发现细管中的水柱高度下降,因为5楼的气压低,1楼气压变大,大气压把水柱压低。
往管向右吹气,管中的水柱上升,这是因为管上端管口的气体流速快,压强小,瓶内的压强比它大,所以玻璃管内液面上升。
答案:下降;上升。
三、实验探究题(共3小题)
23.(2024•齐齐哈尔)在探究“影响压力作用效果的因素”实验中,实验小组利用小桌、砝码、海绵、沙子等器材在水平台面上进行探究。
(1)实验中压力的作用效果是通过海绵 凹陷程度 来体现的, 不可以 (选填“可以”或“不可以”)用木板代替海绵来完成实验。
(2)比较图1、图2所示的实验现象,将小桌分别正立放在海绵上,这样做的目的是为了控制 受力面积 相同;改变压力的大小,可以得出结论: 受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显 。
(3)比较图2、图3所示实验的现象可以得出另一结论,下列实例中,可用此结论解释的是: A 。
A.书包的背带做得很宽;B.严禁货车超载。
(4)图3中桌面对海绵的压强为p1,小航将图3中的小桌、砝码平放在表面平整的沙子上,静止时如图4所示,桌面对沙子的压强为p2。则p1 = p2(选填“<”、“=”或“>”)。
(5)小彬选用质地均匀的长方体物块A代替小桌进行探究,如图5所示,将物块A沿竖直虚线方向切成大小不同的两部分。将左边部分移开后,发现剩余部分对海绵的压力作用效果没有发生变化,由此他得出结论:压力的作用效果和受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是: 没有控制压力的大小相同 。
解:(1)根据转换法,图中压力的作用效果是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的。因木板受压形变不明显,故我们不可以用木板代替海绵来完成实验;
(2)放在水平面上的物体的重力与压力相同,将两个相同的小桌分别正立放在海绵上,其目的是控制受力面积相同;对比甲、乙图可知,受力面积相同时,压力越大,海绵的凹陷程度越大,压力的作用效果越明显。
(3)比较图2、图3所示实验的现象可以得出:压力相同,压力作用效果与受力面积大小有关,书包带宽是增大受力面积减小压强,货车不允许超载是减小压力减小压强,故A正确;
(4)图3中桌面对海绵的压强为p1,小航将图3中的小桌、砝码平放在表面平整的沙子上,静止时如图4所示,桌面对沙子的压强为p2。由于压力和受力面积都不变,故压强不变,则p1=p2;
(5)小彬选用质地均匀的长方体物块A代替小桌进行探究,如图5所示,将物块A沿竖直虚线方向切成大小不同的两部分。将左边部分移开后,发现剩余部分对海绵的压力作用效果没有发生变化,此时改变了受力面积的同时也改变了压力,由此他得出结论:压力的作用效果和受力面积无关是错误的,他在探究过程中存在的问题是没有控制压力大小不变。
答案:(1)凹陷程度;不可以;
(2)受力面积;受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(3)A;
(4)=;
(5)没有控制压力的大小相同。
24.(2024•陕西)小明在做“探究液体压强与哪些因素有关”的实验时,用到的压强计如图﹣1所示。
(1)如图﹣1,用手指按压探头的橡皮膜,发现U形管两侧的水面有明显高度差且升降灵活,说明该装置气密性 良好 (选填“良好”或“差”)。如果液体内部存在压强,将探头放入液体内部,U形管两侧水面就会产生高度差,高度差的大小反映探头 A (选填“A”或“B”)面所受压强大小。
(2)小明通过探究得出结论:在相同液体内部,同一深度处各个方向的压强大小相等。继续探究液体内部压强与深度的关系,他改变橡皮膜浸入水中的深度H,记录U形管两侧水面的高度差h,多次实验,记录数据,如表1所示。分析数据可得出结论:在相同液体内部,深度越深,压强越 大 。
表1
(3)小明发现,虽然U形管和水槽中装入的是相同的水,但是U形管两侧水面的高度差h与探头浸入水中的深度H不相等,猜想其可能与橡皮膜发生形变有关。进一步分析数据发现,H增大时,h也随之增大,且h始终小于H。你还能从表1中发现数据变化的规律是 随着H的增大,h 与H的差值越来越大 ,你认为数据变化呈现这种规律的原因可能是 由于橡皮膜的弹力对水产生了一定的压强 。
(4)小明用一根与U形管内径相等的直玻璃管替代探头,并在玻璃管上标注刻度,下端管口标为“0”刻度线。将玻璃管竖直放入水中,如图﹣3所示,此时U形管两侧水面的高度差h1反映的是深度H1= 6.0 cm处的压强。改变H1,记录H1和对应的h1,多次实验,记录数据,如表2所示。分析数据可知,去掉橡皮薄膜后,h1可以准确反映H1处的液体压强大小。
表2
(5)将玻璃管分别竖直放入酒精、水、盐水和某未知液体中,保持深度H2为10.0cm,记录U形管两侧水面的高度差h2,如表3。已知ρ酒精=0.8g/cm3,ρ水=1.0g/cm3,ρ盐水=1.1g/cm3,则该未知液体的密度为 1.5 g/cm3。
表3
解:(1)用手指按压探头的橡皮膜,发现U形管两侧的水面有 明显高度差且升降灵活,说明该装置气密性良 好;高度差的大小反映有橡皮膜一侧,即探头A面所受压强大小;
(2)U形管两侧液面高度差越大,表示液体内部压强越大;分析数据可得出结论:在相同液体内部,深度越深压强越 大;
(3)还能从表1中发现数据变化规律是随着H的增大,h与H的差值越来越大,数据变化呈这种规律的原因是由于橡皮膜的弹力对水产生了一定的压强;
(4)橡皮管内密封气体的左右侧的压强相等,深度是某点到自由液面的距离,则此时U形管两侧水面的高度差h1反映的是深度H1=11.0cm﹣5.0cm=6.0cm;
(5)如图﹣3所示,此时U形管两侧水面高度差相同,说明探头的压强相同,根据水和未知液体的压强相同,根据p=ρ液gh有:
ρUg×10cm=ρ水g×10cm
ρUg×15cm=ρ液g×10cm;
解得ρ液=1.5ρ水=1.5g/cm3。
答案:(1)良好;A;(2)大;(3)随着H的增大,h 与H的差值越来越大;由于橡皮膜的弹力对水产生了一定的压强;(4)6.0;(5)1.5。
25.(2024•盐城)两个规格相同、装有不同体积空气的气球相连通,空气该如何流动?小明为此设计实验展开探究。
【明确思路】
要判断空气如何流动,需知道两球内部空气 压强 的关系。
【收集证据】
(1)如图甲,将气球套在三通玻璃管的一端,用橡胶管把气压传感器和注射器分别与三通玻璃管另外两端相连。用细线把气球、气压传感器和注射器与三通玻璃管的连接处扎紧,防止 橡胶管漏气 。
(2)将注射器内的空气,通过橡胶管为气球充气,充气结束后立刻用夹子 夹住 连接注射器和三通玻璃管的橡胶管,记录气球半径和传感器显示的气压值。
(3)解开其中一根细线,拔出 注射器 ,用注射器再次吸取一定体积的空气,重复以上实验。
(4)按照步骤3,多次实验,获取足够多的半径和气压数据。
(5)将探究实验所得的数据以气球半径为横坐标,内外压强差为纵坐标绘制得到如图乙图象。
【交流结论】
(1)若小气球半径R1=2cm,大气球半径R2=4cm,则它们相连通后空气将向半径 大 的气球流动。
(2)两个规格相同、装有不同体积空气的气球相连通,空气流动可能发生的情况有 三 种。
解:【明确思路】空气该如何流动?取决于气体压强,空气由压强大的位置流向压强小的位置。
【收集证据】
(1)用细线把气球、气压传感器和注射器与三通玻璃管的连接处扎紧,是为了防止橡胶管漏气;
(2)充气结束后立刻用夹子夹住连接注射器和三通玻璃管的橡胶管,防止气球内的空气跑出;
(3)解开其中一根细线,是解开注射器这边的细线,拔出注射器,是为了用注射器再次吸取一定体积的空气;
【交流结论】
(1)由图象可知,球的半径为2cm时的压差大于4cm时的压差(即半径为2cm的气球内部气压较大),因空气由压强大的位置流向压强小的位置,所以它们相连通后空气将向半径大的气球流动。
(2)两个规格相同、装有不同体积空气的气球相连通;由图乙可知,有可能半径小的气球内部气压大,则此时空气从半径小的气球流向半径大的气球;也可能半径小的气球内部气压小,则此时空气从半径大的气球流向半径小的气球;还可能两球内部气体压强相同,则此时空气不流动,所以空气流动可能发生的情况有3种。
答案:【明确思路】压强;
【收集证据】(1)橡胶管漏气;(2)夹住;(3)注射器;
【交流结论】(1)大;(2)三。
四、计算题(共2小题)
26.(2024•广安)茶壶几乎是每家必备的常用器具。学习压强知识后,小淇想对家中的茶壶进行相关研究。她测得茶壶的质量为600g,底面积为100cm2,装入适量水后将它放在水平桌面上,测得水的深度如图所示,请你接着她的探究完成如下任务。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)求水对茶壶底的压强。
(2)若水对茶壶底的压力是茶壶对桌面压力的0.6倍,则茶壶内水的质量为多少?(茶壶壁厚度不计)
解:(1)壶中水的深度h=12cm=0.12m
水对茶壶底的压强p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa;
(2)m壶=600g=0.6kg,S壶=100cm2=10﹣2m2,
已知水对茶壶底的压力是茶壶对桌面压力的0.6倍,则p底S=0.6(m水+m壶)g,
可以写成:ρ水ghS=0.6(m水+m壶)g,
所以m水=ρ水ℎS0.6−m壶=1×103kg/m3×0.12m×10−2m20.6−0.6kg=1.4kg。
答:(1)水对茶壶底的压强为1200Pa;
(2)茶壶内水的质量为1.4kg。
27.(2024•上海)如图1所示,将盛有液体的容器甲、乙两容器竖直放在水平面上。甲中液体未知,乙中液体为水,容器的质量和厚度都忽略不计。
①若甲容器中液体质量为1.2kg,受力面积为1.2×10﹣3m2,求甲容器对地面的压强p甲。
②若乙容器中水的质量为1.5kg,求乙中水的体积V水。
③如图2所示,若在乙容器中再加入一定水,则此时水的深度为0.2米,将容器乙放进容器甲中,容器甲的液面比容器乙的水面高0.05m。求此时甲容器中液体的密度。
解:①甲容器对地面的压力为:
F甲=G甲=m甲g=1.2kg×10N/kg=12N,
甲容器对地面的压强为:
p甲=F甲S甲=12N1.2×10−3m2=104Pa;
②若乙容器中水的质量为1.5kg,乙中水的体积为:
V水=m水ρ水=1.5kg1.0×103kg/m3=1.5×10﹣3m3;
③容器乙在甲容器中浸入的深度为:h液=h水+Δh=0.2m+0.05m=0.25m,
容器的质量(重力)不计,此时容器乙在外面液体中处于漂浮状态,则由漂浮条件可得F浮液=G水,
由浮力产生的原因可知容器乙受到的浮力等于外面液体对容器乙底部的压力,即F液压=F浮液,
又因为容器乙为柱形容器,则水对容器乙底部的压力等于水的重力,即F水压=G水,
由此可知F水压=F液压,容器厚度不计,则乙容器内外的底面积相等,根据压强定义式可知p水=p液,
由液体压强公式可得:ρ水gh水=ρ液gh液,
所以甲容器中液体的密度为:
ρ液=ρ水ℎ水ℎ液=1.0×103kg/m3××103kg/m3。
答:①若甲容器中液体质量为1.2kg,受力面积为1.2×10﹣3m2,甲容器对地面的压强p甲为104Pa;
②若乙容器中水的质量为1.5kg,乙中水的体积V水1.5×10﹣3m3;
③此时甲容器中液体的密度0.8×103kg/m3。
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
H/cm
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0
h/cm
4.6
5.2
6.0
6.6
7.4
8.2
9.0
9.6
10.4
11.2
12.0
实验次数
1
2
3
4
5
H1/cm
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
h1/cm
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
液体种类
酒精
水
盐水
某未知液体
H2/cm
10.0
10.0
10.0
10.0
h2/cm
8.0
10.0
11.0
15.0
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