中考物理一轮复习专题17液体气体压强(知识点复习+例题讲解+过关练习)(原卷版+解析)
展开【知识点总结+例题讲解】
一、液体压强:
1.液体压强的产生和特点:
(1)产生原因:液体受到 作用,所以对支持它的容器 有压强;
液体具有 ,因此液体对容器 也有压强。
(2)液体压强的特点:
①液体对容器的 和 有压强,液体内部同一点 都有压强;
②各个方向的压强随着 增加而增大(“深度”:指该点到自由液面的竖直距离);
③在同一深度,各个方向的压强 ;
④在同一深度,液体的压强还与液体的密度有关,液体 越大,压强越大。
2.探究液体压强的影响因素实验:
(1)试验仪器: ;实验方法: ;
(2)实验仪器原理: 金属探头受到的压强与U形管液柱高度差产生的压强大小相等 ;
(3)检验气密性: 用手挤压探头的橡皮膜,U形管两边有明显的液柱高度差 ;
(4)试验开始前,U型管两边液面要求: 相平(高度一致、无高度差) ;
若出现液面高度差,则 取下U形管上的橡胶管,然后重新装上 。
(5)结论:液体压强与 和 有关:
①当液体的密度一定时,液体的深度越大,液体的压强越大;
②当液体的深度相同时,液体的密度越大,液体的压强越大。
③液体的压强与 液体的质量 、 体积 、 重力 、 容器的底面积 、 容器形状 等均无关。
3.液体压强的计算:
(1)液体压强的计算公式:P=ρgh
单位:ρ——指液体的密度(单位:kg/m3),g=10N/kg;
h——液体的深度(“深度”:指该点到自由液面的竖直距离),单位:m;
P——压强,单位:Pa。
(2)液体压强与深度的关系:直线越斜,液体密度越大;ρ甲>ρ乙
(3)液体压强的影响因素:液体的密度、液体中该点的深度;
①液体的压强只与 液体的密度 和 液体的深度 有关,
②液体的压强与 液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状等均无关 。
著名的帕斯卡破桶实验充分说明这一点。也与浸入液体中物体的密度无关。
(4)不同形状的容器,液体重力与液体对容器底压力的大小关系(右上图);
(5)计算液体对容器底的压力时:
①先由公式 算出压强;
②再由公式 计算压力。
【例题1】下列说法中正确的是( )
A.液体内部没有压强
B.液体对容器底部有压强,对容器侧壁没有压强
C.液体压强与深度有关,跟液体密度无关
D.液体内部同一深度处,各个方向压强相等
【变式1】关于液体的压强,下列说法中正确的是( )
A.液体对容器侧壁有压强,这一特点跟液体的流动性有关
B.液体的压强大小跟液体的质量大小有关
C.液体对容器底的压强大小跟容器底面积大小有关
D.液体的压强大小跟液体的体积大小有关
【例题2】如图所示,装有等体积的酒精和浓盐水的A、B两个烧杯中,放入同样的微小压强计,当微小压强计的探头放入液体中不同深度时,发现微小压强计U形管两侧的液面高度差相同。已知浓盐水的密度大于酒精的密度,则下列说法中正确的是( )
A.该实验说明液体压强与深度无关
B.甲容器中的液体是浓盐水
C.若将两微小压强计的探头调整至同一深度,则甲图比乙图中U形管液面的高度差要小
D.若往A中加水,则甲图U形管液面的高度差会变小
【变式2】小明在研究液体压强的实验中,进行了如图所示的操作:
(1)实验前,应调整U形管压强计,使左右两边玻璃管中的液面 。而小明用手按压橡皮膜,发现U形管两边液面高基本不变,造成这种现象的原因可能是 。
(2)解决问题后,小明继续探究实验,如图所示,甲、乙两图是探究液体压强与 的关系。
(3)小明要探究液体压强与盛液体的容器形状是否有关,应选择: 两图进行对比,结论是:液体压强与盛液体的容器形状 。
(4)实验中液体内部压强的大小通过 反映出来。
【例题3】如图所示,铁桶重为30N,桶的底面积为100cm2,往桶里倒入5kg的水,水深15cm,平放在水平桌面上。求:(g取10N/kg)
(1)水对桶底的压强;
(2)水对桶底的压力;
(3)水平桌面受到桶的压强。
【变式3】将一未装满水密闭的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,如图所示,瓶盖的面积是8×10﹣4m2,瓶底的面积是2.8×10﹣3m2,瓶重和厚度均忽略不计。已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)正立放置时水对瓶底的压强;
(2)倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压强。
【例题4】如图甲,有一密闭的圆台形容器,内装一定质量的液体,如果把它倒置,如图乙,液体对容器底面的压力变化是 ,压强的变化是 。(两空均选填“增大”、“不变”或“减小”)
【变式4】如图甲所示,密闭的容器重为20N,底面积为100cm2,其中装有8kg的水,水的深度为15cm,平放在面积为1m2的水平台面上。桶底受到水的压力为 N;水对桶底的压强为 Pa;台面受到桶的压力为 N;台面受到桶的压强为 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 ,压力将 ,容器对桌面的压强将 ,压力将 。(均选填“变大”、“变小”或“不变”)(ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)
二、连通器:
(1)定义: 上端开口、下端连通的容器 。
(2)特点:连通器里的盛 液体 时, 各容器中的 , 即各容器的液体深度总是 。
(3)应用举例: 船闸 、 茶壶、 锅炉的水位计 、 鸡鸭自动喂水器 、 厕所的储水弯 等。
【例题5】如图所示,下列在日常生活、生产中使用的装置,不是利用的连通器原理的是( )
【变式5】如图所示,装修时,工人取两端开口的透明塑料软管灌满水。将它两端靠在墙面的不同地方,利用静止的水面A、B记下两个等高标记。这根软管相当于一个 ;若A处距离水平地面0.7m,则地面上水管的C处受到水的压强约为 Pa。(水的密度1×103kg/m3。g取10N/kg)
三、大气压强:
1.定义:大气对浸在其中的物体产生的压强叫 大气压强 ,简称大气压。
2.产生原因:气体 受到重力 ,且有 流动性 ,故能向各个方向对浸于其中的物体产生压强。
3.著名的证明大气压存在的实验: 马德堡半球实验 ;
其它证明大气压存在的现象:
吸盘挂衣钩能紧贴在墙上 、 利用吸管吸饮料 、 覆杯实验 、 瓶吞鸡蛋实验 。
4.测量大气压的实验:
(1)首次准确测出大气压值的实验: 托里拆利实验 ;
(2)实验操作要点:
①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(即混入了空气),则测量结果 偏小 ;
②本实验若把水银改成水,则需要玻璃管的长度为 10.3m ;
③将玻璃管稍上提或下压、将玻璃管倾斜、玻璃管粗细、槽内水银的多少等因素不会影响水银柱的高度;
5.大气压与海拔、液体沸点的关系:
(1)大气压随高度的增加而减小,在海拔3000米内,每升高10m,大气压就减小100Pa。
大气压还受气候的影响,一般情况是晴天的气压比阴天高,冬天气压比夏天高。
(2)大气压与沸点:一切液体的沸点,都是气压减小时降低,气压增大时升高。
高原上气压低,水的沸点低于100℃,所以烧饭要用高压锅。
6.大气压的利用:
(1)活塞式抽水机抽水; (2)离心式水泵;
(3)用吸管吸饮料; (4)注射器吸药液。
【例题6】下列情景中与大气压无关的是( )
A.用剪刀剪树枝 B.用吸盘挂物品 C.用吸管吸饮料 D.活塞式抽水机
【变式6】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.是大气压支持玻璃管内的水银柱不会下落
B.实验中玻璃管内水银面的上方有少量空气
C.大气压的数值等于这段水银柱产生的压强
D.换用更粗一些的等长玻璃管,管内外水银面高度差将不变
【例题7】氢气球在空中升到一定高度就会破裂,下列分析正确的是( )
A.这一高度的大气压很大,把气球压裂 B.高空中的温度很低,气球被冻裂
C.高空中的大气压小,球内气压把球胀裂 D.高空中的紫外线很强,将气球照裂
【变式7】如图所示是同一密封食品袋的两张照片,甲图摄于海拔200米的地方,乙图摄于海拔3200米的地方.两图中,食品袋内气体不变的物理量是 (选填“质量”、“体积”或“密度”).食品袋形状不同原因是:海拔越高,外界大气压 (选填“大于”或“小于”)袋内大气压而造成的。
【例题8】如图所示是水银气压计和自制气压计,下列有关说法中正确的是( )
A.在使用水银气压计时,如果玻璃管倾斜会影响测量结果
B.自制气压计瓶内气压加上吸管内水柱产生的压强,等于瓶外大气压
C.把自制气压计从1楼拿到10楼,瓶中水对瓶底的压强变小
D.把水银气压计从1楼拿到10楼,玻璃管内水银柱会下降
【变式8】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,橡皮塞与瓶口紧密接触。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,如表所示。根据实验现象,下列判断错误的是( )
A.水柱高度h增大,说明大气压升高了
B.往瓶内吹气后,瓶内气压大于瓶外大气压
C.水柱高度h越大,瓶内外的气体压强差越大
D.上楼的过程中,瓶子保温是为了避免温度对测量结果的影响
四、流体压强:
1.物理学中把具有 流动性 的液体和气体统称为流体。
2.流体压强的特点:在气体和液体中:
(1) 流速越大的位置,压强越小 ;
(2) 流速越小的位置,压强越大 ;
3.应用:
(1)乘客候车要站在安全线外;
(2)飞机机翼做成流线型,上表面空气流动的速度比下表面快,因而上表面压强小,下表面压强大,在机翼上下表面就存在着压强差,从而获得向上的升力;
【例题9】两艘并排前进的船,在航行时常会在内、外水流压力差的作用下不由自主地靠在一起,关于上述现象,下列说法正确的是( )
A.两船外侧水流较缓,压强较大 B.两船外侧水流较急,压强较小
C.两船内侧水流较缓,压强较小 D.两船内侧水流较急,压强较大
【变式9】2020年两会期同,中国航空工业集团正式对外宣布“鲲龙”AG600继陆上、水上成功首飞后,将于下半年开展海上首飞。当AG600从水面加速起飞过程中,机翼上表面空气流速 ,向下的压强 从而产生了升力,该过程飞机处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态。
跟踪训练
1.用图所示的装置探究液体内部压强的特点,下列做法能使U形管两边液面高度差变小的是( )
A.将金属盒在水中的位置上移
B.将金属盒在原位置转动180°
C.将金属盒的位置向左移动
D.保持金属盒的位置不动,向杯中加入适量水
2.在探究实践创新大赛中,小明同学展示了他的“液体压强演示仪”,其主要部件是一根两端开口且用橡皮膜扎紧的玻璃管(如图),将此装置放于水中,通过橡皮膜的凹凸程度变化,探究液体压强规律。如图描述的几种橡皮膜的变化情况,其中正确的是( )
3.如图所示是某同学在做“研究液体内部压强规律”实验时某过程的图示。根据图示情况可以知道,该同学这次操作的主要目的是( )
A.验证液体内部压强公式
B.说明液体内部压强随深度的增大而增大
C.研究液体内部压强与其密度关系
D.探究在同一深处液体向各个方向的压强大小关系
4.如图所示,容器中装有水,A点受到水的压强为( )g取10N/kg
A.300PaB.800PaC.900PaD.1100Pa
5.如图所示,容器中盛有水,其中h1=100cm,h2=60cm,容器底面积S=20cm2,水对容器顶的压强是( )
A.10000 Pa
B.2000 Pa
C.6000 Pa
D.4000Pa
6.如图所示,水平桌面上有一个上面开口的杯子,装有10cm深的水。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0.9kg。已知g=10N/kg,下列结论错误的是( )
A.水对杯底的压强为1000Pa B.水和杯对桌面的压力为9N
C.杯内水的重力小于5N D.杯子对桌面的压强为1500Pa
7.如图所示,容器下部横截面积为S2上部横截面积S1的3倍,当由管口注入重为20N的某种液体时,上部液体与容器的下部等高,则液体对容器底部的压力为( )
A.20NB.25NC.30ND.15N
8.如图所示的四个实例中,与大气压作用无关的是( )
A.活塞式抽水机 B.小明用吸管喝饮料
C.用注射器给病人注射药液 D.用纸片盖住装满水的杯口,倒立后纸片不下落
9.如图所示的托里拆利实验,原来玻璃管竖直,后来让玻璃管倾斜,水银充满全管,有关尺寸如图所示.下列说法中不正确的是( )
A.玻璃管竖直时,上端无水银的部分肯定是真空的
B.外界大气压强肯定是76cm高水银柱
C.玻璃管倾斜后,水银对玻璃管上端有压强
D.玻璃管倾斜后,若不慎将上端碰出一小孔,则水银会向上喷
10.当你撑着把雨伞行走在雨中时,一阵大风吹来,如图所示,下垂的伞面被吹得向上“反”。下列有关这一现象的解释,正确的是( )
A.伞面上方的空气流速大于下方,上方气体压强更大
B.伞面上方的空气流速大于下方,上方气体压强更小
C.伞面上方的空气流速小于下方,上方气体压强更大
D.伞面上方的空气流速小于下方,上方气体压强更小
11.如图所示,一个底面积为2×10﹣2m2的薄壁柱形容器放在水平桌面中央,容器高0.15米,内盛有0.1米深的水,水对容器底部的压强 pa.当把一个质量为3千克实心正方体A放入水中后,容器对桌面压强的增加量是1000帕,物体A的密度大小为 kg/m3。
12.如图所示,平底水桶底面积为5×10﹣2m2,空桶的质量为1kg。桶内装有40cm深的水,水桶放在水平地面上,水对桶底的压力比桶对地面的压力小40N.g取10N/kg。求:
(1)水对桶底的压力;
(2)桶内水的质量。
13.小明放学回家,看见在面积为1m2的水平桌面中央放着一个盛有水的平底茶壶。经测量发现,茶壶的质量为400g,底面积为40cm2内盛0.6kg的开水,水的深度为12cm。(g取10N/kg)求:
(1)水对茶壶底部的压强;
(2)茶壶底部受到水的压力。
(3)茶壶对桌面的压强。
14.如图,高压锅是家庭厨房中常见的炊具,利用它可将食物加热到100℃以上,它省时高效,深受消费者欢迎。求:
(1)小明测得家中高压锅出气孔的横截面积S为12mm2,压在出气孔上的安全阀的质量为72g,g取10N/kg,计算安全阀自重对出气孔处气体所产生的压强。
(2)当高压锅内气压增大到某一值时,锅内气体就能自动顶开安全阀放气。在外界为标准大气压的环境下,该高压锅内的气体能达到的最大压强是多少?对照图所示水的沸点与气压的关系图线,利用这种高压锅烧煮食物时可以到达的最高温度大约是多少?(大气压值取1.0×105Pa)
真题过关
一、选择题(共10小题):
1.(2022•阜新)下列应用实例利用连通器原理工作的是( )
A.托盘天平B.三峡船闸C.拦河大坝D.水银气压计
2.(2022•贺州)下列选项中,与大气压作用有关的是( )
A.弹簧测力计B.吸盘式挂钩C.破窗锤D.密度计
3.(2022•湘潭)有关大气压的说法正确的是( )
A.马德堡半球实验证明了大气压强的存在
B.牛顿最早精确测出了大气压强的值
C.离地面越高,大气压强越大
D.气压越低,水的沸点越高
4.(2022•贺州)如图所示,往自由下垂的两张白纸中间向下吹气,两张白纸会( )
A.朝上翻卷B.彼此远离C.不动D.相互靠拢
5.(2022•成都)又到了轻松而愉快的周末,家住成都的小新同学起床洗漱后,吃着糕点,喝着牛奶,推窗远望,眼前是城区与雪山同框的一幅美丽画卷。对于小新生活场景(如图)的分析,正确的是( )
A.甲图中,塑料吸盘挂钩靠分子引力贴在墙壁上
B.乙图中,吸管一端做成斜切口是为了增大压力
C.丙图中,使用吸管喝牛奶利用了大气压的作用
D.丁图中,远处雪山山顶的大气压比成都城区高
6.(2022•枣庄)如图是测量大气压强的实验装置,玻璃管长约1米,槽内装有水银。下列说法正确的是( )
A.将玻璃管从竖直位置适当向右侧倾斜,玻璃管内外水银面的高度差仍为760mm
B.若将玻璃管向上提2cm,但玻璃管口仍在槽内水银面以下,
则玻璃管内外水银面高度差变为780mm
C.在实验中,若玻璃管内混入少量空气,所测的大气压值偏大
D.将此装置从山脚移到山顶,管内外水银面高度差变大
7.(2022•宿迁)如图所示是小明同学探究“影响液体内部压强因素”实验时的情景,关于此操作的探究目的最合理的是( )
A.液体内部压强跟液体密度的关系
B.液体内部压强跟深度的关系
C.液体内部向各个方向是否都有压强
D.同一深度,液体内部向各个方向压强大小是否相等
8.(2022•巴中)如图,甲、乙、丙是三个质量和底面积都相等的容器,若在容器中装入质量相等的水。则三个容器底部受到水的压强( )
A.甲最大B.乙最大C.丙最大D.一样大
9.(2022•北京)如图所示,两个圆柱形容器甲和乙放在水平桌面上,甲容器底面积大于乙容器底面积,它们分别装有体积相等的液体,甲容器中液体的密度为ρ甲,乙容器中液体的密度为ρ乙。液体内A、B两点到容器底部的距离相等,其压强分别为pA、pB。若两容器底部受到的液体压强相等,则下列判断正确的是( )
A.ρ甲<ρ乙,pA<pB
B.ρ甲<ρ乙,pA>pB
C.ρ甲>ρ乙,pA=pB
D.ρ甲>ρ乙,pA<pB
10.(2022•安顺)如图所示,将一个密闭的圆柱形空筒放在装有水的深桶中,用手慢慢把它竖直压入水中(水未溢出)。在空筒完全进入水中之前,空筒每下降相同距离,下列说法正确的是( )
A.桶底受到水的压强的增加量不变
B.桶底受到水的压强的增加量变大
C.空筒底部受到水的压强的增加量不变
D.空筒底部受到水的压强的增加量变小
二、填空题(共5小题):
11.(2022•青海)如图所示,洗脸池排水管设计了U型“反水弯”,起到隔绝下水道异味的作用。当水不流动时,“反水弯”两端的水面高度总是 的,其利用了 原理。
12.(2022•辽宁)中考过后,小鹏去森林公园游玩,森林中气温比外界低,原因之一是森林涵养水源。水的 较大,气温上升得慢。溪水沿着石缝向下流淌,因为受到 力的作用。他带着自制的气压计(如图所示),到达山顶时,液柱高度会 。
13.(2022•苏州)屋顶风帽是利用自然风使风帽旋转实现室内换气的装置,如图所示。它不用电,无噪声,节能环保。只要速度为0.2m/s的微风即可让其轻盈运转。风帽转动时其内部空气流速变大、压强变 ,室内的污浊气体在 作用下被排出。水平方向的风,从不同方位吹来,风帽的转动方向 。
14.(2022•贺州)如图所示,水平桌面上甲、乙两容器底面积均为0.01m2,甲容器内盛有体积为3×10﹣3m3的水,乙容器内盛有深度为0.35m的酒精,则甲容器内水的质量为 kg;从甲、乙两容器内抽出 m相同高度的液体后,液体对两容器底部压强相等。
15.(2022•达州)如图所示,盛有2kg水的柱形容器置于水平地面上,重为6N不吸水的正方体,静止时有五分之三的体积浸入水中,物体下表面与水面平行,则物体的密度为 kg/m3,物体下表面所受水的压力为 N。若物体在压力的作用下刚好浸没水中,不接触容器底,水不溢出,此时水对容器底部的压力为 N。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
三、计算题(共5小题):
16.(2021•梧州)如图所示为某载人潜水器的示意图,该潜水器的质量为12t,若它在5min内从水面下潜到1800m深处作业。(g=10N/kg,ρ海水=1.0×103kg/m3)求:
(1)潜水器的重力;
(2)潜水器下潜时的平均速度;
(3)潜水器在1800m深处受到海水的压强。
17.(2021•兰州)如图所示,质量为120g的平底烧瓶内装有300mL的水,静止放在水平桌面上,烧瓶底面积为30cm2,测得水的深度为5cm,已知ρ水=1.0×10³kg/m³,g=10N/kg。求:
(1)水对烧瓶底部的压强;
(2)烧瓶对水平桌面的压力;
(3)烧瓶对水平桌面的压强。
18.(2022•大庆)如图所示,容积很大的长方形水银槽,上方竖直放置一个足够长且两端开口的细玻璃管。管内壁光滑,初始状态管内紧贴水银面有一质量不计、横截面积S=1.0cm2的活塞,活塞不漏气,现用力将活塞缓慢匀速提升(忽略槽内水银液面高度变化)。已知水银密度ρ=13.6×103kg/m3,当地大气压p=1.0×105Pa,g=10N/kg。求:
(1)细玻璃管内水银面上升的最大高度h0(结果保留两位小数);
(2)活塞上升高度为40cm时,作用在活塞上的拉力大小;
(3)活塞上升高度为100cm时,作用在活塞上的拉力大小。
19.(2021•滨州)如图所示,在水平桌面上,有一质量为2kg的实心小球和一薄壁圆柱形容器,容器中装有水。现将小球轻轻放入容器后,小球浸没在水中并静止在容器底部,水未溢出。分别测出小球放入前后水对容器底部的压强p水,小球放入前后容器对水平桌面的压强p桌,如表所示。(ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)小球的重力;
(2)小球放入前,容器中水的深度;
(3)小球的密度。
20.(2022•贺州)如图所示,水平桌面上放置下端用毛细管连通的A、B两容器,底面积分别为100cm2和150cm2。阀门K打开前,A容器内竖直放置一底面积为50cm2、高为0.2m的长方体物块,物块对A容器底部的压强为pA,B容器内盛有0.2m深的水。求:
(1)阀门K打开前,水对B容器底部的压强pB;
(2)阀门K打开前,当pB=2pA时,物块的密度;
(3)阀门K打开后,水从B容器进入A容器,刚好使物块漂浮时,水进入A容器中的深度。
章节
考点
考试题型
难易度
压强
液体压强
选择题、填空题、实验题、计算题
★★★
连通器
选择题、填空题
★
大气压
选择题、填空题
★★
流体压强
选择题、填空题
★
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
浸入前
浸没后
p水/Pa
2000
2400
p桌/Pa
2500
3500
专题17 液体气体压强
【考点分析】
【知识点总结+例题讲解】
一、液体压强:
1.液体压强的产生和特点:
(1)产生原因:液体受到 重力 作用,所以对支持它的容器 底部 有压强;
液体具有 流动性 ,因此液体对容器 侧壁 也有压强。
(2)液体压强的特点:
①液体对容器的 底部 和 侧壁 有压强,液体内部同一点 朝各个方向 都有压强;
②各个方向的压强随着 深度 增加而增大(“深度”:指该点到自由液面的竖直距离);
③在同一深度,各个方向的压强 大小相等 ;
④在同一深度,液体的压强还与液体的密度有关,液体 密度 越大,压强越大。
2.探究液体压强的影响因素实验:
(1)试验仪器: U形管压强计 ;实验方法: 控制变量法、转换法 ;
(2)实验仪器原理: 金属探头受到的压强与U形管液柱高度差产生的压强大小相等 ;
(3)检验气密性: 用手挤压探头的橡皮膜,U形管两边有明显的液柱高度差 ;
(4)试验开始前,U型管两边液面要求: 相平(高度一致、无高度差) ;
若出现液面高度差,则 取下U形管上的橡胶管,然后重新装上 。
(5)结论:液体压强与 液体的密度 和 液体的深度 有关:
①当液体的密度一定时,液体的深度越大,液体的压强越大;
②当液体的深度相同时,液体的密度越大,液体的压强越大。
③液体的压强与 液体的质量 、 体积 、 重力 、 容器的底面积 、 容器形状 等均无关。
3.液体压强的计算:
(1)液体压强的计算公式:P=ρgh
单位:ρ——指液体的密度(单位:kg/m3),g=10N/kg;
h——液体的深度(“深度”:指该点到自由液面的竖直距离),单位:m;
P——压强,单位:Pa。
(2)液体压强与深度的关系:直线越斜,液体密度越大;ρ甲>ρ乙
(3)液体压强的影响因素:液体的密度、液体中该点的深度;
①液体的压强只与 液体的密度 和 液体的深度 有关,
②液体的压强与 液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状等均无关 。
著名的帕斯卡破桶实验充分说明这一点。也与浸入液体中物体的密度无关。
(4)不同形状的容器,液体重力与液体对容器底压力的大小关系(右上图);
(5)计算液体对容器底的压力时:
①先由公式 P=ρgh 算出压强;
②再由公式 F=PS 计算压力。
【例题1】下列说法中正确的是( )
A.液体内部没有压强
B.液体对容器底部有压强,对容器侧壁没有压强
C.液体压强与深度有关,跟液体密度无关
D.液体内部同一深度处,各个方向压强相等
【答案】D
【解析】解:A.液体内部向各个方向都有压强,故A错误;
B.液体对容器底部有压强,对容器侧壁也有压强,故B错误;
C.液体的压强与液体密度和深度都有关,故C错误;
D.液体内部同一深度处,各个方向压强相等,故D正确。
故选:D。
【变式1】关于液体的压强,下列说法中正确的是( )
A.液体对容器侧壁有压强,这一特点跟液体的流动性有关
B.液体的压强大小跟液体的质量大小有关
C.液体对容器底的压强大小跟容器底面积大小有关
D.液体的压强大小跟液体的体积大小有关
【答案】A
【解析】解:A.液体因为具有流动性,所以对容器壁有压强,故A正确。
BCD.根据液体压强公式p=ρgh可知,液体压强的大小只与液体的深度和液体的密度有关,与液体的体积大小、液体的质量大小、容器底的面积大小等无关,故BCD错误;
故选:A。
【例题2】如图所示,装有等体积的酒精和浓盐水的A、B两个烧杯中,放入同样的微小压强计,当微小压强计的探头放入液体中不同深度时,发现微小压强计U形管两侧的液面高度差相同。已知浓盐水的密度大于酒精的密度,则下列说法中正确的是( )
A.该实验说明液体压强与深度无关
B.甲容器中的液体是浓盐水
C.若将两微小压强计的探头调整至同一深度,则甲图比乙图中U形管液面的高度差要小
D.若往A中加水,则甲图U形管液面的高度差会变小
【答案】B
【解析】解:A.要想研究液体压强与深度的关系,应控制液体的密度相同,而这里是两种不同的液体,故A错误;
B.由图可知,U形管两侧的液面高度差相同,说明压强相同,甲的深度浅,因此甲容器中的液体密度大,即甲是浓盐水,故B正确;
C.由B的解析可知,甲是浓盐水,若将两微小压强计的探头调整至同一深度,则甲图比乙图中U形管液面的高度差要大,故C错误;
D.若往A烧杯的浓盐水中加水,密度虽然变小,但深度增大,则甲图U形管液面的高度差通常会变大,故D错误。
故选:B。
【变式2】小明在研究液体压强的实验中,进行了如图所示的操作:
(1)实验前,应调整U形管压强计,使左右两边玻璃管中的液面 。而小明用手按压橡皮膜,发现U形管两边液面高基本不变,造成这种现象的原因可能是 。
(2)解决问题后,小明继续探究实验,如图所示,甲、乙两图是探究液体压强与 的关系。
(3)小明要探究液体压强与盛液体的容器形状是否有关,应选择: 两图进行对比,结论是:液体压强与盛液体的容器形状 。
(4)实验中液体内部压强的大小通过 反映出来。
【答案】(1)相平;装置漏气;(2)液体深度;(3)丙、丁;无关;(4)U形管两边液面的高度差。
【解析】解:(1)实验前,应调整U形管压强计,使左右两边玻璃管中的液面相平;用手按压橡皮膜,发现U形管两边液面高基本不变,造成这种现象的原因可能是装置漏气;
(2)甲、乙两图液体的密度相同,深度不同,是探究液体压强与液体深度的关系;
(3)要探究液体压强与盛液体的容器形状是否有关,应控制液体的密度和深度相同,容器的形状不同,所以应选择丙、丁两图进行对比,因丙、丁两图中形管两边液面的高度差相同,即液体产生的压强相同,故液体压强与盛液体的容器形状无关;
(4)实验中液体内部压强的大小通过U形管两边液面的高度差反应出来的。
故答案为:(1)相平;装置漏气;(2)液体深度;(3)丙、丁;无关;(4)U形管两边液面的高度差。
【例题3】如图所示,铁桶重为30N,桶的底面积为100cm2,往桶里倒入5kg的水,水深15cm,平放在水平桌面上。求:(g取10N/kg)
(1)水对桶底的压强;
(2)水对桶底的压力;
(3)水平桌面受到桶的压强。
【答案】(1)水对桶底的压强为1500Pa;(2)水对桶底的压力为15N;
(3)水平桌面受到桶的压强为8000Pa。
【解析】解:(1)水的深度为15cm=0.15m,则水对桶底的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500pa;
(2)已知S=100cm2=1.0×10﹣2m2,
由p=FS可得,桶底受到水的压力:F=pS=1500Pa×1.0×10﹣2m2=15N;
(3)桶里水的重力:G水=m水g=5kg×10N/kg=50N,
铁桶平放在水平桌面上,则桌面受到的压力:F′=G水+G桶=50N+30N=80N,
水平桌面受到桶的压强:p′=F′S=80N1×10−2m2=8000Pa。
答:(1)水对桶底的压强为1500Pa;(2)水对桶底的压力为15N;
(3)水平桌面受到桶的压强为8000Pa。
【变式3】将一未装满水密闭的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,如图所示,瓶盖的面积是8×10﹣4m2,瓶底的面积是2.8×10﹣3m2,瓶重和厚度均忽略不计。已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)正立放置时水对瓶底的压强;
(2)倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压强。
【答案】(1)1×103Pa;(2)3.5×103Pa。
【解析】解:(1)根据图示可知,正立放置时,h1=10cm=0.1m,
正立放置时水对瓶底的压强:p=ρ水gh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1×103Pa;
(2)由V=Sh可得,瓶子内的水的体积:V=S1h1=2.8×10﹣3m2×0.1m=2.8×10﹣4m3,
由ρ=mV可得,瓶内水的质量:m=ρ水V=1.0×103kg/m3×2.8×10﹣4m3=0.28kg;
水的重力:G水=m水g=0.28kg×10N/kg=2.8N;
瓶重和厚度忽略不计,倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压力等于其重力矿泉水瓶对桌的压力:
F=G水=2.8N;
此时的受力面积为:S2=8×10﹣4m2
矿泉水瓶对桌面的压强:p′=FS2=2.8N8×10−4m2=3.5×103Pa。
答:(1)正立放置时水对瓶底的压强为1×103Pa;
(2)倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压强为3.5×103Pa。
【例题4】如图甲,有一密闭的圆台形容器,内装一定质量的液体,如果把它倒置,如图乙,液体对容器底面的压力变化是 ,压强的变化是 。(两空均选填“增大”、“不变”或“减小”)
【答案】减小;增大。
【解析】解:倒置后,液体深度h增大,根据p=ρgh可知,液体对容器底面的压强增大;
如图,正放时,液体对容器底的压力:F=pS=ρghS>G液,
倒置时,液体对容器底的压力:F′=p′S′=ρgh′S′<G液,
比较可知F′<F,即液体对容器底面的压力将减小。
故答案为:减小;增大。
【变式4】如图甲所示,密闭的容器重为20N,底面积为100cm2,其中装有8kg的水,水的深度为15cm,平放在面积为1m2的水平台面上。桶底受到水的压力为 N;水对桶底的压强为 Pa;台面受到桶的压力为 N;台面受到桶的压强为 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 ,压力将 ,容器对桌面的压强将 ,压力将 。(均选填“变大”、“变小”或“不变”)(ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)
【答案】15;1500;100;10000;变小;变大;变小;不变。
【解析】解:水对桶底的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa,
由p=FS可得,桶底受到水的压力:F=pS=1500Pa×100×10﹣4m2=15N;
桶里水的重力:G水=m水g=8kg×10N/kg=80N,
台面受到桶的压力为桶的重力和水的重力之和:F′=G桶+G水=20N+80N=100N;
台面受到桶的压强为:p′=F′S=100N100×10−4m2=10000pa;
若把该容器倒放在该桌面上,容器的底面积变大,容器中水的体积不变,所以容器中水的高度变小,根据液体压强公式p=ρgh可知水对容器底的压强将变小;
容器正立时,水的重力一部分作用在容器侧壁,一部分作用在容器底部,水对容器底部的压力小于水的重力,倒置后,水的重力全部作用在容器底部,同时容器底部还会承受容器侧壁给水的压力,所以水对容器底部的压力变大;
容器对桌面的压力不变,仍为桶的重力和水的重力之和,倒置后,受力面积变大,根据压强定义公式p=FS可知容器对桌面的压强变大。
故答案为:15;1500;100;10000;变小;变大;变小;不变。
二、连通器:
(1)定义: 上端开口、下端连通的容器 。
(2)特点:连通器里的盛 同种 液体 不流动 时, 各容器中的 液面总保持相平 , 即各容器的液体深度总是 相等 。
(3)应用举例: 船闸 、 茶壶、 锅炉的水位计 、 鸡鸭自动喂水器 、 厕所的储水弯 等。
【例题5】如图所示,下列在日常生活、生产中使用的装置,不是利用的连通器原理的是( )
【答案】D
【解析】解:ABC.茶壶、牲畜饮水机、锅炉水位计都是上端开口,下部连通,即都是利用连通器的原理制成的,不合题意;
D.注射器的结构不符合连通器的特点,在吸药液时,是利用大气压来工作的,不是利用连通器原理工作的,符合题意。
故选:D。
【变式5】如图所示,装修时,工人取两端开口的透明塑料软管灌满水。将它两端靠在墙面的不同地方,利用静止的水面A、B记下两个等高标记。这根软管相当于一个 ;若A处距离水平地面0.7m,则地面上水管的C处受到水的压强约为 Pa。(水的密度1×103kg/m3。g取10N/kg)
【答案】连通器;7000。
【解析】解:由于塑料软管中装有水,两管子两端开口,并且相连通,符合连通器的结构特征;
地面上水管的C处受到水的压强为:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.7m=7000Pa。
故答案为:连通器;7000。
三、大气压强:
1.定义:大气对浸在其中的物体产生的压强叫 大气压强 ,简称大气压。
2.产生原因:气体 受到重力 ,且有 流动性 ,故能向各个方向对浸于其中的物体产生压强。
3.著名的证明大气压存在的实验: 马德堡半球实验 ;
其它证明大气压存在的现象:
吸盘挂衣钩能紧贴在墙上 、 利用吸管吸饮料 、 覆杯实验 、 瓶吞鸡蛋实验 。
4.测量大气压的实验:
(1)首次准确测出大气压值的实验: 托里拆利实验 ;
(2)实验操作要点:
①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(即混入了空气),则测量结果 偏小 ;
②本实验若把水银改成水,则需要玻璃管的长度为 10.3m ;
③将玻璃管稍上提或下压、将玻璃管倾斜、玻璃管粗细、槽内水银的多少等因素不会影响水银柱的高度;
5.大气压与海拔、液体沸点的关系:
(1)大气压随高度的增加而减小,在海拔3000米内,每升高10m,大气压就减小100Pa。
大气压还受气候的影响,一般情况是晴天的气压比阴天高,冬天气压比夏天高。
(2)大气压与沸点:一切液体的沸点,都是气压减小时降低,气压增大时升高。
高原上气压低,水的沸点低于100℃,所以烧饭要用高压锅。
6.大气压的利用:
(1)活塞式抽水机抽水;
(2)离心式水泵;
(3)用吸管吸饮料;
(4)注射器吸药液。
【例题6】下列情景中与大气压无关的是( )
A.用剪刀剪树枝 B.用吸盘挂物品 C.用吸管吸饮料 D.活塞式抽水机
【答案】A
【解析】解:A.用剪刀剪树枝运用的是杠杆的原理,故A符合题意;
B.使用吸盘挂物品,是用力将吸盘中的气体挤出,是大气压将吸盘紧紧压在墙面上,是利用大气压的,故B不符合题意;
C.当用吸管吸饮料时,先吸走的是管中的空气,使管内气压变小,这时大气压就压着饮料进入管中,进而进入人的嘴中,故C不符合题;
D.活塞式抽水机在抽水时,抽起活塞时筒内气压减小,在外界大气压的作用下,水被压进筒内,利用了大气压强,故D不符合题意。
故选:A。
【变式6】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.是大气压支持玻璃管内的水银柱不会下落
B.实验中玻璃管内水银面的上方有少量空气
C.大气压的数值等于这段水银柱产生的压强
D.换用更粗一些的等长玻璃管,管内外水银面高度差将不变
【答案】B
【解析】解:A.玻璃管内水银柱不会落下是靠大气压支持,故A正确;
B.实验中玻璃管内水银面的上方是真空,故B错误;
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.换用更粗一些的等长玻璃管,管内外水银面高度差将不变,故D正确。
故选:B。
【例题7】氢气球在空中升到一定高度就会破裂,下列分析正确的是( )
A.这一高度的大气压很大,把气球压裂 B.高空中的温度很低,气球被冻裂
C.高空中的大气压小,球内气压把球胀裂 D.高空中的紫外线很强,将气球照裂
【答案】C
【解析】解:大气压随着高度的增加而减小,当气球升到高空时,外界的气压减小,内部气压大于外部气压,气球体积增大,将气球胀破。故ABD错误、C正确。
故选:C。
【变式7】如图所示是同一密封食品袋的两张照片,甲图摄于海拔200米的地方,乙图摄于海拔3200米的地方.两图中,食品袋内气体不变的物理量是 (选填“质量”、“体积”或“密度”).食品袋形状不同原因是:海拔越高,外界大气压 (选填“大于”或“小于”)袋内大气压而造成的。
【答案】质量;小于。
【解析】解:同一密封的小包袋装食品,不管它处于什么地方,其质量与物体的位置、状态、形状、温度无关,因此袋内的气体质量不变;
由图可知,食品袋在海拔3200米的地方与海拔200米的地方相比,由于海拔增加,大气压的减小,外界大气压小于袋内大气压而造成食品袋的体积变大。
故答案为:质量;小于。
【例题8】如图所示是水银气压计和自制气压计,下列有关说法中正确的是( )
A.在使用水银气压计时,如果玻璃管倾斜会影响测量结果
B.自制气压计瓶内气压加上吸管内水柱产生的压强,等于瓶外大气压
C.把自制气压计从1楼拿到10楼,瓶中水对瓶底的压强变小
D.把水银气压计从1楼拿到10楼,玻璃管内水银柱会下降
【答案】D
【解析】解:A.在使用水银气压计时,如果玻璃管倾斜会使水银柱的长度增加,但高度不变,故不影响实验测量结果。故A错误。
B.自制气压计瓶内气压等于瓶外大气压加上吸管内水柱产生的压强。故B错误。
C.把自制气压计从1楼拿到10楼,由于外界大气压变小,瓶内气压不变,故管内水柱高度增大,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C错误。
D.把水银气压计从1楼拿到10楼,由于外界大气压变小,故玻璃管内水银柱会下降。故D正确。
故选:D。
【变式8】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,橡皮塞与瓶口紧密接触。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,如表所示。根据实验现象,下列判断错误的是( )
A.水柱高度h增大,说明大气压升高了
B.往瓶内吹气后,瓶内气压大于瓶外大气压
C.水柱高度h越大,瓶内外的气体压强差越大
D.上楼的过程中,瓶子保温是为了避免温度对测量结果的影响
【答案】A
【解析】解:A.由于高度增加,大气压减小,故A错误;
B.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B正确;
C.水柱高度h越大,瓶内外的气体压强差越大,故C正确;
D.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。
四、流体压强:
1.物理学中把具有 流动性 的液体和气体统称为流体。
2.流体压强的特点:在气体和液体中:
(1) 流速越大的位置,压强越小 ;
(2) 流速越小的位置,压强越大 ;
3.应用:
(1)乘客候车要站在安全线外;
(2)飞机机翼做成流线型,上表面空气流动的速度比下表面快,因而上表面压强小,下表面压强大,在机翼上下表面就存在着压强差,从而获得向上的升力;
【例题9】两艘并排前进的船,在航行时常会在内、外水流压力差的作用下不由自主地靠在一起,关于上述现象,下列说法正确的是( )
A.两船外侧水流较缓,压强较大 B.两船外侧水流较急,压强较小
C.两船内侧水流较缓,压强较小 D.两船内侧水流较急,压强较大
【答案】A
【解析】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。
解:两艘并排航行的轮船,若两艘船靠的比较近,两船内侧的水流速度大,外侧的水流速小,根据流体压强与流速的关系可知:两船内侧的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。
故选:A。
【变式9】2020年两会期同,中国航空工业集团正式对外宣布“鲲龙”AG600继陆上、水上成功首飞后,将于下半年开展海上首飞。当AG600从水面加速起飞过程中,机翼上表面空气流速 ,向下的压强 从而产生了升力,该过程飞机处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态。
【答案】快;小;非平衡。
【解析】解:机翼上表面凸起,在飞行时,机翼上方气流比下方气流的流速大,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;
由于飞机的运动速度、方向发生了变化,所以运动状态改变,即处于非平衡状态。
故答案为:快;小;非平衡。
跟踪训练
1.用图所示的装置探究液体内部压强的特点,下列做法能使U形管两边液面高度差变小的是( )
A.将金属盒在水中的位置上移
B.将金属盒在原位置转动180°
C.将金属盒的位置向左移动
D.保持金属盒的位置不动,向杯中加入适量水
【答案】A
【解析】解:A、将金属盒在水中的位置上移,深度减小,压强减小,U形管两边液面高度差会减小,故A符合题意;
B、将金属盒在原位置转动180°,只改变了方向,而未改变深度,压强应不变,U形管两边液面高度差不变,故B不合题意;
C、将金属盒的位置向左移动,金属盒的深度不变,U形管两边液面高度差不变,故C不合题意;
D、保持金属盒的位置不动,向杯中加入适量水,深度增加,压强增大,U形管两边液面高度差会变大,故D不合题意.
故选:A。
2.在探究实践创新大赛中,小明同学展示了他的“液体压强演示仪”,其主要部件是一根两端开口且用橡皮膜扎紧的玻璃管(如图),将此装置放于水中,通过橡皮膜的凹凸程度变化,探究液体压强规律。如图描述的几种橡皮膜的变化情况,其中正确的是( )
【答案】B
【解析】解:A、玻璃管下端更深,所受的液体压强更大,所以应该是下面橡皮膜向上凹得更厉害些,故A错误;
B、玻璃管下端更深,所受的液体压强更大,且下面橡皮膜向上凹得更厉害些,故B正确;
C、玻璃管水平放置在液体中,液体对两侧橡皮膜有向内的压强,所以右侧橡皮膜应该向左凹,故C错误;
D、玻璃管水平放置在液体中,两侧的橡皮膜都应向内凹,故D错误;
故选:B。
3.如图所示是某同学在做“研究液体内部压强规律”实验时某过程的图示。根据图示情况可以知道,该同学这次操作的主要目的是( )
A.验证液体内部压强公式
B.说明液体内部压强随深度的增大而增大
C.研究液体内部压强与其密度关系
D.探究在同一深处液体向各个方向的压强大小关系
【答案】D
【解析】解:读图可知,三次实验中,压强计的深度是相同的,U形管中液面的高度差也相同,不同的是金属盒的橡皮膜的朝向不同,通过以上三次实验,可以验证:液体内部向各个方向都有压强,且同一深度,液体向各个方向的压强相等。
故选:D。
4.如图所示,容器中装有水,A点受到水的压强为( )g取10N/kg
A.300PaB.800PaC.900PaD.1100Pa
【答案】C
【解析】解:由图可知,A点的深度:h=12cm﹣3cm=9cm=0.09m,
则A点受到水的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.09m=900Pa。
故选:C。
5.如图所示,容器中盛有水,其中h1=100cm,h2=60cm,容器底面积S=20cm2,水对容器顶的压强是( )
A.10000 Pa
B.2000 Pa
C.6000 Pa
D.4000Pa
【答案】D
【解析】先求出容器顶距离液面的高度(h1﹣h2),再利用公式p=ρgh求出水对容器顶的压强。
解:容器顶距离液面的高度:h=h1﹣h2=100cm﹣60cm=40cm=0.4m,
水对容器顶的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4000Pa。
故选:D。
6.如图所示,水平桌面上有一个上面开口的杯子,装有10cm深的水。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0.9kg。已知g=10N/kg,下列结论错误的是( )
A.水对杯底的压强为1000Pa B.水和杯对桌面的压力为9N
C.杯内水的重力小于5N D.杯子对桌面的压强为1500Pa
【答案】C
【解析】解:A、10cm深的水对杯底的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa,A正确;
BD、杯子装上水后的总质量为0.9kg。
杯子对桌面的压力:F=G=mg=0.9kg×10N/kg=9N,B正确;
杯子对桌面的压强为:p桌=FS=9N60×10−4m2=1500Pa;D正确;
C、水对杯底的压力:F=pS′=1000Pa×50×10﹣4m2=5N;
而F=pS′=ρghS′=ρVg=m液g,
即水对容器底部的压力(5N)等于以容器底为底面积、以水的深度为高的圆柱形水柱的重力,如图所示。杯内水的重力大于5N,C错误;
故选:C。
7.如图所示,容器下部横截面积为S2上部横截面积S1的3倍,当由管口注入重为20N的某种液体时,上部液体与容器的下部等高,则液体对容器底部的压力为( )
A.20NB.25NC.30ND.15N
【答案】C
【解析】解:由题意可知,S2=3S1,容器内上部液体与容器的下部等高,
则容器内液体的体积:V=S1h+S2h=S1h+3S1h=4S1h,
设液体的密度为ρ,则液体的重力:G=mg=ρVg=ρ×4S1hg=20N,
则ρS1hg=5N,
液体对容器底部的压强:p=ρg×2h=2ρgh,
液体对容器底部的压力:F=pS2=2ρgh×3S1=6ρS1hg=6×5N=30N。
故选:C。
8.如图所示的四个实例中,与大气压作用无关的是( )
A.活塞式抽水机 B.小明用吸管喝饮料
C.用注射器给病人注射药液 D.用纸片盖住装满水的杯口,倒立后纸片不下落
【答案】C
【解析】大气压的利用一般都是在某处使气压降低,然后在外界大气压的作用下,产生了某种效果。
解:A、向上提起活塞时,活塞的阀门受到重力的作用而关闭,活塞下面的空气变稀薄,桶内气压小于外界大气压,于是低处的水在大气压的作用下推开底部的阀门进入圆筒,故A不符合题意;
B、用吸管吸饮料时,先把吸管内的空气吸走,在外界大气压的作用下,饮料被压进吸管里,利用了大气压,故B不合题意;
C、医生给注射器内吸药液时用到了大气压,但现在是向病人体内注射药液,利用的是人的推力,与大气压无关,故C符合题意;
D、用纸片盖住装满水的杯口,水排出了杯子内的空气,倒立后在大气压的作用下纸片掉不下来,说明了大气压强的存在,故D不符合题意。
故选:C。
9.如图所示的托里拆利实验,原来玻璃管竖直,后来让玻璃管倾斜,水银充满全管,有关尺寸如图所示.下列说法中不正确的是( )
A.玻璃管竖直时,上端无水银的部分肯定是真空的
B.外界大气压强肯定是76cm高水银柱
C.玻璃管倾斜后,水银对玻璃管上端有压强
D.玻璃管倾斜后,若不慎将上端碰出一小孔,则水银会向上喷
【答案】D
【解析】解:A、玻璃管倾斜后能够充满全管,说明上端无水银的部分肯定是真空,若不是真空,管内水银不会充满全管,故A正确。
B、若外界压强低于76cm高水银柱,则水银柱会越低,由竖直管可知外界大气压强肯定是76cm高水银柱,故B正确。
C、水银充满全管,水银对玻璃管上端有压强。大气压不变,倾斜后管内水银的压强不变,所以会有向上压强,故C正确。
D、上端碰出一小孔,试管上端也存在大气压强,管内水银在重力作用下会下降,而不会向上喷,故D错误。
故选:D。
10.当你撑着把雨伞行走在雨中时,一阵大风吹来,如图所示,下垂的伞面被吹得向上“反”。下列有关这一现象的解释,正确的是( )
A.伞面上方的空气流速大于下方,上方气体压强更大
B.伞面上方的空气流速大于下方,上方气体压强更小
C.伞面上方的空气流速小于下方,上方气体压强更大
D.伞面上方的空气流速小于下方,上方气体压强更小
【答案】B
【解析】流体压强与流速的关系:流速越大,压强越小;流速越小,压强越大。
解:等质量的空气在相同的时间内同时通过伞的上表面和下表面,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。因为伞上方的空气流速大,压强较小;伞下方的空气流速小,压强大,所以伞面受到一个向上的压强差,伞被向上“吸”。
综上所述,只有选项B的说法正确,符合题意。
故选:B。
11.如图所示,一个底面积为2×10﹣2m2的薄壁柱形容器放在水平桌面中央,容器高0.15米,内盛有0.1米深的水,水对容器底部的压强 pa.当把一个质量为3千克实心正方体A放入水中后,容器对桌面压强的增加量是1000帕,物体A的密度大小为 kg/m3。
【答案】1000;1.5×103。
【解析】解:(1)已知水的深度为:h水=0.1m,
所以水对容器底部的压强为:p水=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000pa。
(2)正方体的重力为:GA=mg=3kg×10N/kg=30N,
容器的底面积为:S=2×10﹣2m2,
正方体放入水中后容器对桌面压强的增加量为:△p=1000pa,
由公式p=FS可知,正方体A放入水中后容器对桌面压力的增加量为:
△F=△pS=1000pa×2×10﹣2m2=20N,
因为:△F<GA,所以有水溢出,溢出水的重力为:G溢出=GA﹣△F=30N﹣20N=10N,
根据公式G=mg可知溢出水的质量为:m溢出=G溢出g=10N10N/kg=1kg,
根据公式ρ=mV可知溢出水的体积为:V溢出=m溢出ρ水=1kg1×103kg/m3=1×10﹣3m3,
容器内水增加的体积为:V增加=S(h﹣h水)=2×10﹣2m2×(0.15m﹣0.10m)=1×10﹣3m3,
物体受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=ρ水g(V溢出+V增加)=1.0×103kg/m3×10N/kg×(1×10﹣3m3+1×10﹣3m3)=20N,
因物体受到的F浮<GA,
所以,物体A完全浸没(沉底),
则物体A的体积为:VA=V排=V溢出+V增加=1×10﹣3m3+1×10﹣3m3=2×10﹣3m3,
物体A的密度为:ρA=mAVA=3kg2×10−3m3=1.5×103kg/m3。
故答案为:1000;1.5×103。
12.如图所示,平底水桶底面积为5×10﹣2m2,空桶的质量为1kg。桶内装有40cm深的水,水桶放在水平地面上,水对桶底的压力比桶对地面的压力小40N.g取10N/kg。求:
(1)水对桶底的压力;
(2)桶内水的质量。
【答案】(1)水对桶底的压力为200N;(2)桶内水的质量为23kg。
【解析】解:(1)水桶内水深h=40cm=0.4m,
水对桶底的压强:p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4000Pa;
由p=FS可得水对桶底的压力:F=pS=4000Pa×5×10﹣2m2=200N;
(2)因为水桶放在水平地面上,水对桶底的压力比桶对地面的压力小40N,
所以桶对地面的压力:F压=F+40N=200N+40N=240N,
水和水桶的总重力:G总=F压=240N;
水和水桶的总质量:m总=G总g=240N10N/kg=24kg,
水的质量:m水=m总﹣m桶=24kg﹣1kg=23kg。
答:(1)水对桶底的压力为200N;(2)桶内水的质量为23kg。
13.小明放学回家,看见在面积为1m2的水平桌面中央放着一个盛有水的平底茶壶。经测量发现,茶壶的质量为400g,底面积为40cm2内盛0.6kg的开水,水的深度为12cm。(g取10N/kg)求:
(1)水对茶壶底部的压强;
(2)茶壶底部受到水的压力。
(3)茶壶对桌面的压强。
【答案】(1)水对茶壶底部的压强为1200Pa;(2)茶壶底部受到水的压力为4.8N。
(3)茶壶对桌面的压强为2500Pa。
【解析】解:(1)茶壶内水的深度:h=12cm=0.12m,
水对壶底的压强:p1=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa,
(2)壶的底面积:S=40cm2=4×10﹣3m2,
由p=FS可得水对茶壶底的压力:F1=p1S=1200Pa×4×10﹣3m2=4.8N;
(3)茶壶的重力:G壶=m壶g=400×10﹣3kg×10N/kg=4N,
水的重力:G水=m水g=0.6kg×10N/kg=6N,
茶壶对桌面的压力:F2=G水+G壶=4N+6N=10N;
茶壶对桌面的压强:p2=F2S=10N4×10−3m2=2500Pa。
答:(1)水对茶壶底部的压强为1200Pa;(2)茶壶底部受到水的压力为4.8N。
(3)茶壶对桌面的压强为2500Pa。
14.如图,高压锅是家庭厨房中常见的炊具,利用它可将食物加热到100℃以上,它省时高效,深受消费者欢迎。求:
(1)小明测得家中高压锅出气孔的横截面积S为12mm2,压在出气孔上的安全阀的质量为72g,g取10N/kg,计算安全阀自重对出气孔处气体所产生的压强。
(2)当高压锅内气压增大到某一值时,锅内气体就能自动顶开安全阀放气。在外界为标准大气压的环境下,该高压锅内的气体能达到的最大压强是多少?对照图所示水的沸点与气压的关系图线,利用这种高压锅烧煮食物时可以到达的最高温度大约是多少?(大气压值取1.0×105Pa)
【答案】(1)限压阀自重对出气孔处气体所产生的压强为6×104pa;
(2)在外界为标准大气压的环境下,该高压锅内的气体能达到的最大压强是1.6×105Pa;利用这种高压锅烧煮食物时,可以达到的最高温度大约是115℃。
【解析】解:(1)限压阀的重力:G=mg=0.072kg×10N/kg=0.72N,
气孔的面积:S=12mm2=1.2×10﹣5m2
限压阀对气孔处气体产生的压强:p=FS=GS=0.72N1.2×10−5m2=6×104pa;
(2)由题意知:锅内气压等于一标准大气压与限压阀对气体压强之和,
则锅内气压是1.0×105Pa+6×104Pa=1.6×105Pa;
对照图象可知,当气压为1.6×105Pa时,所对应的温度大约是115℃。
答:(1)限压阀自重对出气孔处气体所产生的压强为6×104pa;
(2)在外界为标准大气压的环境下,该高压锅内的气体能达到的最大压强是1.6×105Pa;利用这种高压锅烧煮食物时,可以达到的最高温度大约是115℃。
真题过关
一、选择题(共10小题):
1.(2022•阜新)下列应用实例利用连通器原理工作的是( )
A.托盘天平B.三峡船闸C.拦河大坝D.水银气压计
【答案】B
【解析】解:A、托盘天平是等臂杠杆,利用的是杠杆平衡条件,不是连通器,故A错误;
B、船闸在工作时,闸室分别与上游和下游构成连通器,是利用连通器原理工作的,故B正确;
C、拦河大坝是根据液体压强随深度的增加而增大建造的,其结构不属于连通器,故C错误;
D、水银气压计是根据托里拆利实验制成的,故D错误。
故选:B。
2.(2022•贺州)下列选项中,与大气压作用有关的是( )
A.弹簧测力计B.吸盘式挂钩C.破窗锤D.密度计
【答案】B
【解析】解:A、弹簧测力的原理是:在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比或者是在弹性限度内,弹簧所受的拉力越大,弹簧的伸长量就越大,与大气压无关,故A不合题意;
B、把吸盘紧压在光滑的墙上,把吸盘内的空气排出,大气压就把吸盘紧压在了墙上,在钩上可以挂衣服,故B符合题意。
C、破窗锤两端做成锥形,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,与大气压无关,故C不合题意;
D、密度计是用来测量液体密度的测量仪器,与大气压无关,故D不符合题意。
故选:B。
3.(2022•湘潭)有关大气压的说法正确的是( )
A.马德堡半球实验证明了大气压强的存在
B.牛顿最早精确测出了大气压强的值
C.离地面越高,大气压强越大
D.气压越低,水的沸点越高
【答案】A
【解析】解:A、马德堡半球实验最早证明了大气压的存在,故A正确;
B、托里拆利最早测出了大气压的数值,故B不正确;
C、大气压强随海拔高度的增加而减小。离地面越高,大气压强越小,故C不正确;
D、水的沸点与气压有关,气压越高,沸点越高,故D不正确。
故选:A。
4.(2022•贺州)如图所示,往自由下垂的两张白纸中间向下吹气,两张白纸会( )
A.朝上翻卷B.彼此远离C.不动D.相互靠拢
【答案】D
【解析】解:往自由下垂的两张白纸中间向下吹气,两张纸中间空气流速大,压强变小,纸外侧的压强不变,两张纸被内外压强差压向中间,故D正确。
故选:D。
5.(2022•成都)又到了轻松而愉快的周末,家住成都的小新同学起床洗漱后,吃着糕点,喝着牛奶,推窗远望,眼前是城区与雪山同框的一幅美丽画卷。对于小新生活场景(如图)的分析,正确的是( )
A.甲图中,塑料吸盘挂钩靠分子引力贴在墙壁上
B.乙图中,吸管一端做成斜切口是为了增大压力
C.丙图中,使用吸管喝牛奶利用了大气压的作用
D.丁图中,远处雪山山顶的大气压比成都城区高
【答案】C
【解析】解:A、塑料吸盘被大气压挤压,挂钩靠摩擦力贴在墙壁上,故A错误;
B、吸管一端做成斜切口是减小受力面积,增大压强,故B错误;
C、使用吸管喝牛奶,吸管内的压强小于外界压强,大气压将液体压入吸管,故C正确;
D、海拔越高,气压越低,所以远处雪山山顶的大气压比成都城区低,故D错误;
故选:C。
6.(2022•枣庄)如图是测量大气压强的实验装置,玻璃管长约1米,槽内装有水银。下列说法正确的是( )
A.将玻璃管从竖直位置适当向右侧倾斜,玻璃管内外水银面的高度差仍为760mm
B.若将玻璃管向上提2cm,但玻璃管口仍在槽内水银面以下,
则玻璃管内外水银面高度差变为780mm
C.在实验中,若玻璃管内混入少量空气,所测的大气压值偏大
D.将此装置从山脚移到山顶,管内外水银面高度差变大
【答案】A
【解析】解:A、在测量过程中,由于外界的气压不变,则支持的水银柱的高度不变,如果玻璃管倾斜,管内水银的长度会变长,但高度差不变,故A正确;
B、水银柱的高度是由外界大气压的大小决定的,若将玻璃管向上提2cm,但玻璃管口仍在槽内水银面以下,不会影响水银柱的最终高度,则玻璃管内外水银面高度差仍为760mm,故B错误;
C、玻璃管中混入了空气,空气会对水银柱产生向下的压强,抵消了大气压的部分作用效果,所测高度将变小,则所测的大气压值偏小,故C错误;
D、因为大气压随高度的升高而降低,故将此装置从山脚移到山顶,管内被托起的水银将下降,即管内外水银液面高度差减小,故D错误。
故选:A。
7.(2022•宿迁)如图所示是小明同学探究“影响液体内部压强因素”实验时的情景,关于此操作的探究目的最合理的是( )
A.液体内部压强跟液体密度的关系
B.液体内部压强跟深度的关系
C.液体内部向各个方向是否都有压强
D.同一深度,液体内部向各个方向压强大小是否相等
【答案】B
【解析】解:如图所示,调好后将金属盒放入液体中,两次实验中金属盒在液体中的深度不同,但液体的密度要控制相同,由此得出的实验结论是:同种液体内部,深度越深,压强越大,故B正确。
故选:B。
8.(2022•巴中)如图,甲、乙、丙是三个质量和底面积都相等的容器,若在容器中装入质量相等的水。则三个容器底部受到水的压强( )
A.甲最大B.乙最大C.丙最大D.一样大
【答案】C
【解析】解:如图三容器装入相同质量的水,三容器内水的深度:h甲<h乙<h丙,根据p=ρgh可知,容器底部受到水的压强p甲<p乙<p丙,故C正确。
故选:C。
9.(2022•北京)如图所示,两个圆柱形容器甲和乙放在水平桌面上,甲容器底面积大于乙容器底面积,它们分别装有体积相等的液体,甲容器中液体的密度为ρ甲,乙容器中液体的密度为ρ乙。液体内A、B两点到容器底部的距离相等,其压强分别为pA、pB。若两容器底部受到的液体压强相等,则下列判断正确的是( )
A.ρ甲<ρ乙,pA<pB
B.ρ甲<ρ乙,pA>pB
C.ρ甲>ρ乙,pA=pB
D.ρ甲>ρ乙,pA<pB
【答案】D
【解析】解:由题意知两容器底部受到的液体压强相等p甲=p乙,由图知甲液体的深度小于乙液体的深度,由p=ρgh知ρ甲>ρ乙;
由题意知液体内A、B两点到容器底部的距离相等,根据p=ρgh知pA下>pB下,
由于p甲=pA+pA下,p乙=pB+pB下,且p甲=p乙,所以pA<pB,故D正确。
故选:D。
10.(2022•安顺)如图所示,将一个密闭的圆柱形空筒放在装有水的深桶中,用手慢慢把它竖直压入水中(水未溢出)。在空筒完全进入水中之前,空筒每下降相同距离,下列说法正确的是( )
A.桶底受到水的压强的增加量不变
B.桶底受到水的压强的增加量变大
C.空筒底部受到水的压强的增加量不变
D.空筒底部受到水的压强的增加量变小
【答案】D
【解析】解:在空筒完全进入水中之前,空筒下降时,水面会随之升高,由于桶的横截面积下小上大,空筒每下降相同距离,水面上升的高度变化量和筒浸入水中深度的增加量变小,根据Δp=ρgΔh可知,桶底受到水的压强增加量和空筒底部受到水的压强增加量均会变小,故D正确。
故选:D。
二、填空题(共5小题):
11.(2022•青海)如图所示,洗脸池排水管设计了U型“反水弯”,起到隔绝下水道异味的作用。当水不流动时,“反水弯”两端的水面高度总是 的,其利用了 原理。
【答案】相平;连通器。
【解析】解:洗脸池排水管设计的 U 型反水弯上部开口、下部连通,属于连通器;连通器中装入同种液体,液体静止时,液面相平,可以防止下水道异味窜入室内,利用了连通器的原理。
故答案为:相平;连通器。
12.(2022•辽宁)中考过后,小鹏去森林公园游玩,森林中气温比外界低,原因之一是森林涵养水源。水的 较大,气温上升得慢。溪水沿着石缝向下流淌,因为受到 力的作用。他带着自制的气压计(如图所示),到达山顶时,液柱高度会 。
【答案】比热容;重;上升。
【解析】解:森林里的空气中含有水分多,水的比热容大,在其他条件相同的情况下,吸收相同的热量,水温升高少,使得气温上升的慢;
地球周围的物体始终受到重力的作用,并且重力的方向竖直向下,所以溪水沿着石缝向下流淌;
把自制气压计从地面到达山顶时,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变大。
故答案为:比热容;重;上升。
13.(2022•苏州)屋顶风帽是利用自然风使风帽旋转实现室内换气的装置,如图所示。它不用电,无噪声,节能环保。只要速度为0.2m/s的微风即可让其轻盈运转。风帽转动时其内部空气流速变大、压强变 ,室内的污浊气体在 作用下被排出。水平方向的风,从不同方位吹来,风帽的转动方向 。
【答案】小;大气压;相同。
【解析】解:风帽转动时其内部空气流速变大、压强变小,所以室内的污浊气体在大气压的作用下被排出;由图的叶轮方向可知,当水平方向的风,从不同方位吹来,风帽的转动方向都是顺时针,故风帽的转动方向相同。
故答案为:小;大气压;相同。
14.(2022•贺州)如图所示,水平桌面上甲、乙两容器底面积均为0.01m2,甲容器内盛有体积为3×10﹣3m3的水,乙容器内盛有深度为0.35m的酒精,则甲容器内水的质量为 kg;从甲、乙两容器内抽出 m相同高度的液体后,液体对两容器底部压强相等。
【答案】3;0.1。
【解析】解:(1)甲容器内盛有体积为3×10﹣3m3的水,则甲容器内水的质量为:
m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×3×10﹣3m3=3kg;
(2)甲、乙两容器底面积均为0.01m2,乙容器内盛有深度为0.35m的酒精,
则酒精的体积V酒=0.01m2×0.35m=3.5×10﹣3m3,
则乙容器内酒精的质量为:m酒=ρ酒V酒=0.8×103kg/m3×3.5×10﹣3m3=2.8kg;
根据体积的公式,V=mρ,V=Sh,可以看出,当两容器中的液体体积减小相同的量时,在密度关系、底面积关系不变的情况下,液体的质量m和液体的深度h都会发生相应的变化,这样才有可能使两容器内液体对容器底部的压强相等,故应从甲、乙容器内抽出相同体积的液体,由于甲、乙容器完全一样,所以从甲、乙两容器内抽出液体的高度相同,设从甲、乙两容器内抽出液体的高度为h;
此时液体对两容器底部的压强相等,根据公式p=FS=GS可知,
此时水和酒精的重力是相同的,即m水g﹣ρ水gSh=m酒g﹣ρ酒gSh,即:
3kg×10N/kg﹣1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m2×h
=2.8kg×10N/kg﹣0.8×103kg/m3×10N/kg×0.01m2×h,
解得:h=0.1m。
故答案为:3;0.1。
15.(2022•达州)如图所示,盛有2kg水的柱形容器置于水平地面上,重为6N不吸水的正方体,静止时有五分之三的体积浸入水中,物体下表面与水面平行,则物体的密度为 kg/m3,物体下表面所受水的压力为 N。若物体在压力的作用下刚好浸没水中,不接触容器底,水不溢出,此时水对容器底部的压力为 N。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
【答案】0.6×103;6;30。
【解析】解:(1)由于物体处于漂浮,则F浮=G,根据阿基米德原理可知:
F浮=ρ水g×35V物=ρ物gV物,ρ物=35ρ水=35×1×103kg/m3=0.6×103kg/m3;
(2)木块漂浮,受到的浮力为:F浮=G=6N;
根据浮力产生的原因可知,水对物体下表面的压力与物体受到的浮力相等,所以下表面受到的压力为6N;
(3)水的重力为:G水=mg=2kg×10N/kg=20N;
若物体在压力的作用下刚好浸没水中,此时物块多排开了25V物的体积的水;
由于F浮=ρ水g×35V物=6N,则ΔF浮=ρ水g×25V物=4N;
所以物体受到的浮力为:F'浮=F浮+ΔF浮=6N+4N=10N;
物体受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力、竖直向下的压力,
所以压力的大小为:F=F'浮﹣G=10N﹣6N=4N;
对水和物体整体分析:整体受到竖直向下的重力、竖直向下的压力、容器底面竖直向上的支持力的大小,所以容器底面竖直向上的支持力的大小为:F'=G水+G+F=20N+6N+4N=30N;
由于物体间力的作用是相互的,所以水对容器底部的压力为30N。
故答案为:0.6×103;6;30。
三、计算题(共5小题):
16.(2021•梧州)如图所示为某载人潜水器的示意图,该潜水器的质量为12t,若它在5min内从水面下潜到1800m深处作业。(g=10N/kg,ρ海水=1.0×103kg/m3)求:
(1)潜水器的重力;
(2)潜水器下潜时的平均速度;
(3)潜水器在1800m深处受到海水的压强。
【答案】(1)潜水器的重力为1.2×105N;(2)潜水器下潜时的平均速度为6m/s;
(3)潜水器在1800m深处受到海水的压强为1.8×107Pa。
【解析】解:(1)潜水器的重力:G=mg=12×103kg×10N/kg=1.2×105N;
(2)潜水器下潜时的平均速度:v=st=1800m5×60s=6m/s;
(3)潜水器在1800m深处受到海水的压强:p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1800m=1.8×107Pa。
答:(1)潜水器的重力为1.2×105N;(2)潜水器下潜时的平均速度为6m/s;
(3)潜水器在1800m深处受到海水的压强为1.8×107Pa。
17.(2021•兰州)如图所示,质量为120g的平底烧瓶内装有300mL的水,静止放在水平桌面上,烧瓶底面积为30cm2,测得水的深度为5cm,已知ρ水=1.0×10³kg/m³,g=10N/kg。求:
(1)水对烧瓶底部的压强;
(2)烧瓶对水平桌面的压力;
(3)烧瓶对水平桌面的压强。
【答案】(1)水对烧瓶底部的压强为500Pa;(2)烧瓶对水平桌面的压力为4.2N;
(3)烧瓶对水平桌面的压强为1400Pa。
【解析】解:(1)5cm=5×10﹣2m,由液体压强公式p=ρ液hg可得水对烧瓶底部的压强p=ρ水hg=1.0×10³kg/m³×5×10﹣2m×10N/kg=500Pa;
(2)120g=0.12kg,ρ水=1.0×10³kg/m³=1g/cm3,300mL=300cm3;30cm2=30×10﹣4m2;
烧瓶的重力G1=m1g=0.12kg×10N/kg=1.2N,由密度公式ρ=mV变形可知水的质量:
m2=ρ水V水=1g/cm3×300cm3=300g=0.3kg,水的重力G2=m2g=0.3kg×10N/kg=3N,
则烧杯与水总重G=G1+G2=1.2N+3N=4.2N。
静止在水平面上的烧杯受到总重力G和水平面的支持力F,由二力平衡可知F=G=4.2N;
由作用力与反作用力可知,烧瓶对水平桌面的压力等于水平桌面对烧杯的支持力,
即F′=F=4.2N;
(3)由压强公式p=FS可得烧瓶对水平桌面的压强p=F′S=4.2N30×10−4m2=1400Pa。
答:(1)水对烧瓶底部的压强为500Pa;(2)烧瓶对水平桌面的压力为4.2N;
(3)烧瓶对水平桌面的压强为1400Pa。
18.(2022•大庆)如图所示,容积很大的长方形水银槽,上方竖直放置一个足够长且两端开口的细玻璃管。管内壁光滑,初始状态管内紧贴水银面有一质量不计、横截面积S=1.0cm2的活塞,活塞不漏气,现用力将活塞缓慢匀速提升(忽略槽内水银液面高度变化)。已知水银密度ρ=13.6×103kg/m3,当地大气压p=1.0×105Pa,g=10N/kg。求:
(1)细玻璃管内水银面上升的最大高度h0(结果保留两位小数);
(2)活塞上升高度为40cm时,作用在活塞上的拉力大小;
(3)活塞上升高度为100cm时,作用在活塞上的拉力大小。
【答案】(1)细玻璃管内水银面上升的最大高度为0.74m;
(2)活塞上升高度为40cm时,作用在活塞上的拉力大小为5.44N;
(3)活塞上升高度为100cm时,作用在活塞上的拉力大小为10N。
【解析】解:(1)细玻璃管内水银面上升到最大高度时,水银柱产生的压强与大气压相同;
根据p=ρgh可知,细玻璃管内水银面上升的最大高度为:h0=pρg=1.0×105Pa13.6×103kg/m3×10N/kg≈0.74m;
(2)活塞上升高度为40cm时,液柱处于静止状态,活塞受力平衡,则:F大气=F拉+(F大气﹣F水银),即:F拉=F水银=ρgh1S=13.6×103kg/m3×10N/kg×0.4m×1×10﹣4m2=5.44N;
(3)细玻璃管内水银面上升的最大高度0.74m=74cm<100cm,所以活塞上升高度为100cm时,活塞下方是真空;
此时活塞受力平衡,受到竖直向下的大气的压力、竖直向上的拉力,这两个力是一对平衡力,所以拉力大小为:F'拉=F'大气=pS=1.0×105Pa×1×10﹣4m2=10N。
答:(1)细玻璃管内水银面上升的最大高度为0.74m;
(2)活塞上升高度为40cm时,作用在活塞上的拉力大小为5.44N;
(3)活塞上升高度为100cm时,作用在活塞上的拉力大小为10N。
19.(2021•滨州)如图所示,在水平桌面上,有一质量为2kg的实心小球和一薄壁圆柱形容器,容器中装有水。现将小球轻轻放入容器后,小球浸没在水中并静止在容器底部,水未溢出。分别测出小球放入前后水对容器底部的压强p水,小球放入前后容器对水平桌面的压强p桌,如表所示。(ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)小球的重力;
(2)小球放入前,容器中水的深度;
(3)小球的密度。
【答案】(1)小球的重力为20N;(2)小球放入前,容器中水的深度为0.2m;
(3)小球的密度为2.5×103kg/m3。
【解析】解:(1)小球的重力:G=mg=2kg×10N/kg=20N;
(2)由表中数据可知,小球浸入前,水对容器底的压强p水1=2000Pa,
由p=ρgh可知容器中水的深度:h水=p水1ρ水g=2000Pa1×103kg/m3×10N/kg=0.2m;
(3)小球浸入前和浸没后容器对水平桌面的压强差:
△p桌=p桌2﹣p桌1=3500Pa﹣2500Pa=1000Pa,
由p=FS可得受力面积(容器底面积):S=△F△p桌=G△p桌=2kg×10N/kg1000Pa=0.02m2,
小球浸入前和浸没后水对容器底的压强差:△p水=p水2﹣p水1=2400Pa﹣2000Pa=400Pa,
由p=ρgh可知容器中水的深度变化:△h水=△p水ρ水g=400Pa1×103kg/m3×10N/kg=0.04m,
因为小球浸没,所以小球的体积:V=V排=S×△h水=0.02m2×0.04m=8×10﹣4m3,
小球的密度:ρ=mV=2kg8×10−4m3=2.5×103kg/m3。
答:(1)小球的重力为20N;(2)小球放入前,容器中水的深度为0.2m;
(3)小球的密度为2.5×103kg/m3。
20.(2022•贺州)如图所示,水平桌面上放置下端用毛细管连通的A、B两容器,底面积分别为100cm2和150cm2。阀门K打开前,A容器内竖直放置一底面积为50cm2、高为0.2m的长方体物块,物块对A容器底部的压强为pA,B容器内盛有0.2m深的水。求:
(1)阀门K打开前,水对B容器底部的压强pB;
(2)阀门K打开前,当pB=2pA时,物块的密度;
(3)阀门K打开后,水从B容器进入A容器,刚好使物块漂浮时,水进入A容器中的深度。
【答案】(1)阀门K打开前,水对B容器底部的压强pB为2000Pa;
(2)物块的密度为0.5×103kg/m3;(3)水进入A容器中的深度为0.1m。
【解析】解:(1)水对B容器底部的压强pB=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa;
(2)阀门K打开前,PA就是物块对容器底的压强,当pB=2pA时,pA=12pB=12×2000Pa=1000Pa;
由pA=ρ物gh物得:物块密度为ρ物=pAgℎ物=1000Pa10N/kg×0.2m=0.5×103kg/m3;
(3)物块体积:V物=S物h物=50×10﹣4m2×0.2m=1×10﹣3m3;
由ρ=mV得:物块质量m物=ρ物V物=0.5×103kg/m3×1×10﹣3m3=0.5kg;
则物块的重力G物=m物g=0.5kg×10N/kg=5N;
阀门K打开后,水从B容器进入A容器,当物块刚好漂浮时,有F浮=G物=5N;
由F浮=G排=ρ水gV排得:排开水的体积V排=F浮ρ水g=5N1.0×103kg/m3×10N/kg=5×10﹣4m3;
进入A容器中水的深度:h′=V排S物=5×10−4m350×10−4m2=0.1m。
答:(1)阀门K打开前,水对B容器底部的压强pB为2000Pa;
(2)物块的密度为0.5×103kg/m3;
(3)水进入A容器中的深度为0.1m。
章节
考点
考试题型
难易度
压强
液体压强
选择题、填空题、实验题、计算题
★★★
连通器
选择题、填空题
★
大气压
选择题、填空题
★★
流体压强
选择题、填空题
★
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
浸入前
浸没后
p水/Pa
2000
2400
p桌/Pa
2500
3500
中考物理一轮复习专题31电流(知识点复习+例题讲解+过关练习)(原卷版+解析): 这是一份中考物理一轮复习专题31电流(知识点复习+例题讲解+过关练习)(原卷版+解析),共31页。
中考物理一轮复习专题28杠杆(知识点复习+例题讲解+过关练习)(原卷版+解析): 这是一份中考物理一轮复习专题28杠杆(知识点复习+例题讲解+过关练习)(原卷版+解析),共35页。
中考物理一轮复习专题22浮力与压强的综合(知识点复习+例题讲解+过关练习)(原卷版+解析): 这是一份中考物理一轮复习专题22浮力与压强的综合(知识点复习+例题讲解+过关练习)(原卷版+解析),共49页。试卷主要包含了选择题,填空题,计算题等内容,欢迎下载使用。