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备战2021中考物理章节专题训练——专题九:压强
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备战2021中考物理章节专题训练——专题九:压强
【专题一:增大和减小压强的方法】
【例1】近年来,单车出行越来越受到人们的亲睐,如图所示,单车的设计中是为了减小压强的是
A. 实心的轮胎 B. 轮胎表面凹凸的花纹
C. 较宽的坐垫 D. 粗实的车架
【针对训练】
1.下列实例中,属于减小压强的是
A. 图钉钉帽宽大 B. 锥尖尖锐
C. 刀刃锋利 D. 缝衣针尖细
2.下图的四个实例中属于增大压强的是
A. 火车轨道铺上枕木
B. 公交车上安全锤头部做成锥形
C. 书包的背带较宽
D. 滑雪板的面积较大
【专题二:探究压力的作用效果跟什么因素有关】
【例2】在探究压力的作用效果与受力面积、压力大小的实验中,小刚利用规格相同的两块海绵及相同的三本字典,设计了如下实验:
图(a)海绵平放在桌面上;图(b)海绵上平放一本字典;图(c)海绵上叠放两 本字典;图(d)海棉上立放一本字典;图(e)一本字典平放在桌面上.
(1)实验中,小刚是根据________来比较压力的作用效果;下列实验中,也采用这种研究方法的是________;
A.用压强计两管中液面的高度差,比较液体内部压强的大小
B.牛顿对大量的实验事实进行深入研究,总结出牛顿第一定律
C.在研究滑动摩擦力与压力大小的关系时,控制接触面的粗糙程度相同
(2)通过实验图(b)、(c),可以得出结论:________;
(3)通过观察比较图________后得出:在压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显;
(4)设图(b)中字典对海绵的压强是pb , 图(e)中字典对桌面的压强是pe , 则pb________pe(选填“大于”、“等于”或“小于”),原因是________;
(5)小明同学想测量物理课本平放在水平桌面上时产生压强,请你帮小明完成实验步骤:
A.用________直接测出物理课本的重力为G;
B.用刻度尺分别测出物理课本的长a和宽b;
C.则物理课本平放在水平桌面上时,产生的压强p=________.(用测得的物理量表示)
【针对训练】
1.某同学探究“压力的作用效果和什么因素有关”时完成了下面实验操作,不正确的是
A. 他将同一块砖分别平放、侧放、竖放在同一块海绵上观察海绵凹陷程度,发现压力作用效果和受力面积关系
B. 他将一块砖平放在海面上,然后再给砖上增加一些砝码观察海绵凹陷深度,发现压力作用效果和压力大小关系
C. 他将一块砖竖放在海绵上观察海绵陷入深度,再将同一块砖平放在海绵上并增加一些砝码观察海绵陷入深度;研究压力作用效果和压力大小、受力面积大小关系
D. 该同学实验中的海绵可用其他容易发生形变物体代替进行实验
2.如图所示,在“探究影响压力作用效果的因素”的实验中,下列说法正确的是
A. 三次实验中通过海绵的凹陷程度反映压力作用效果的大小
B. 甲乙两图说明,压力作用效果与重力大小有关
C. 甲丙两图说明,压力的作用效果与受力面积大小有关
D. 图丙中砝码对小桌压强的大小等于海绵对小桌压强的大小
【专题三:压力压强大小的变化和比较】
【例3】一个质量分布均匀的正方体物体放在水平桌面上,如图所示,下列说法正确的是
A. 沿aa′切开一半,拿走上部分,余下部分对桌面的压力不变
B. 沿aa′切开一半,拿走上部分,余下部分对桌面的压强不变
C. 沿bb′切开一半,拿走右部分,余下部分对桌面的压强不变
D. 沿bb′切开一半,拿走右部分,余下部分对桌面的压强变小
【针对训练】
1.如图所示,甲、乙两个质量均匀的环形柱体放在水平地面上,环形底面积S甲>S乙,它们各自对地面的压强相等.若分别在甲、乙上沿水平方向截去高度相等的部分后,则剩余部分的压强关系( )
A. p 甲>p 乙 B. p 甲<p 乙 C. p 甲=p 乙 D. 无法确定
2.如图,实心圆柱体甲、乙、丙、丁竖直放置在水平地面上,它们的高度大小关系为h甲=h乙=h丁<h丙.其中,甲、乙、丙的组成材料相同且密度大于组成丁的材料密度.乙和丁的底面积相等.则它们之间的压强大小关系正确的是
A. p乙>p甲>p丙>p丁
B. p丙>p甲>p乙>p丁
C. p乙>p甲=p丙>p丁
D. p丙>p甲=p乙>p丁
【专题四:固体压强的计算】
【例4】静止在斜面上的金属块,重为10N,金属块对斜面的压力为6N,金属块与斜面的接触面积为20cm2,则金属块对斜面的压强是
A. 5×103Pa B. 3×103Pa C. 2×103Pa D. 8×103Pa
【针对训练】
1.甲、乙两个实心正方体放在同一细沙面上,已知乙的重力为10牛、边长为0.1米,沙面凹陷程度如图所示,则甲的
A. 压强可能大于1000帕 B. 压强一定小于1000帕
C. 重力一定小于10牛 D. 重力一定大于10牛
2.如图所示,形状、体积不同的甲、乙长方体以不同方式放在水平面上,它们对水平面的压强相等.
(1)若甲重为120牛,与地面接触面积为0.03米2,求甲对水平地面的压力F甲和压强p.
(2)若乙与地面的接触面积为0.01米2,求乙对地面的压力F乙.
(3)若分别将甲、乙沿竖直方向切去一半体积后叠放在各自剩余部分的上方,求它们对水平地面的压强p甲′和p乙′的比值.
【专题五:探究液体压强的特点】
【例5】为了探究液体对容器底部压强的大小与哪些因素有关,某小组同学用两端开口的不同玻璃管、橡皮膜和水进行实验.
①当在同一玻璃管中注入深度不同的水时,橡皮膜的凸出程度如图(a)、(b)所示,则液体密度相同时,_____越大,液体对容器底部的压强越大.
②当在不同玻璃管中注入深度相同的水时,橡皮膜的凸出程度如图(b)、(c)、(d)所示,则液体_____相同时,液体对容器底部的压强相等,与容器的形状及液体的质量_____(选填“有关”或“无关”).
③若要使结论更完整,他们应该选用_____液体继续探究(选填“同种”或“不同种”).
【针对训练】
1.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
2.如图所示有两只相同的烧杯,分别盛有体积相同的水和酒精,但没有标签,小丽采用闻气味的方法判断出无气味的是水.小亮采用压强计进行探究:
(1)小亮发现在同种液体中,金属盒离液面的距离越深,U形管两边液柱的高度差就越大,表示液体的压强越________;
(2)小亮把金属盒分别浸入到两种液体中,发现图甲中U形管两边的液柱高度差较小,认为甲烧杯中盛的是酒精.他的结论是不可靠的,因为每月控制金属盒在液体中的________相同;
(3)小亮还发现在同种液体中,金属盒距液面的距离相同时,至改变金属盒的方向,U形管两边液柱的高度差________(选填“不变”或“变化”).表明在其他条件相同时,液体内部向各个方向的压强________.
【专题六:液体压强的计算】
【例6】装有一定量水的细玻璃管斜放在水平桌面上(如图所示)则此时水对玻璃管底部的压强为
A. 9×102Pa B. 1.2×103Pa C. 9×104Pa D. 1.2×105Pa
【针对训练】
1.如图所示,水平桌面上放有重力大小为2N的薄玻璃杯,底面积为20cm2,向玻璃杯中倒入重力大小为4N的水,水的深度是10cm,g取10N/kg.求:
(1)水对杯底的压强;
(2)玻璃杯对水平桌面的压强.
2.如图所示,薄壁圆柱形容器甲、乙放在水平面上,甲中盛有深度为5h的水,乙中盛有深度为6h的某液体.求:
①水面下0.2米深处的压强p水.
在图示水平面MN处两种液体的压强相等,求液体密度ρ液.
③若A容器底面积为2S,B容器底面积为S,问:有没有可能将体积为V的金属球浸没在两液体中后(没有液体溢出),两液体对容器底部的压强p水等于p液?若有可能,请计算V的大小,若无可能,请说明理由.
【专题七:大气压强】
【例7】用如图所示的实验装置来测量液体的密度,将一个带有阀门的三通U形管倒置在两个装有液体的容器中,用抽气机对U形管向外抽气,再半闭阀门K,已知左边液体的密度为ρ1,左右两边液柱与液面的高度差分别为h1、h2,则下列说法正确的是
A. 实验中必须将U形管内抽成真空
B. 若将U形管倾斜,左右两边液柱高度差减小
C. 右边液体的密度ρ2=
D. 右边液体密度ρ2=
【针对训练】
1.屋顶的面积很大,大气压对屋顶有很大的压力,但并没有把屋顶压塌,这是因为
A. 屋顶有坚固的横梁
B. 屋顶四周有坚固的墙支撑着
C. 屋顶面积大,压力的受力面积大,压力产生的效果小了
D. 屋内空气对屋顶也有同样大的大气压力.
2.如图甲、乙、丙所示的图片中,请仔细观察,图_____是自制气压计,它是根据_____实验的原理制成的.
【专题八:流体压强与流速】
【例8】小轿车已逐渐成为一种时尚的代步工具.请你运用所学的物理知识解答下面有关小汽车的问题.
(1)如图,一质量为60kg的司机,驾驶一辆质量为2t的小轿车(车内无其它乘客)静止在公路上时,如果每个车轮与路的接触面积为0.02m2,则此时汽车对路面的压强为多少?______
(2)试从小轿车的流线外型(如图)判断:小轿车在水平路面上行驶时对地面的压强_____小轿车静止在水平路面时对地面产生的压强.(选填“大于”“小于”或“等于”)其主要原因是:小轿车高速行驶时车身上方空气的流速_____,产生的压强_____(选填“大”或“小”).
【针对训练】
1.下列现象中,不能用“流体压强与流速关系”解释的是
A. 乒乓球运动员拉出弧圈球
B. 雄鹰在空中滑翔
C. 橡皮船水上随波漂流
D. 龙卷风将屋顶掀翻
2.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,使自来水流过图甲所示玻璃管,可以看到A、B处从水龙头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.
(1)根据上面的实验现象可知,AB两处的_____处压强小,其物理依据是_____.
(2)请你总结出流动液体压强大小与流速的关系________.
(3)根据你得到的“流动液体压强大小与流速的关系”解释下面的现象:如图乙所示的是两艘并排的船,在航行时,常常会不由自主的碰在一起.原因是_____.
【达标测练】
1.如图所示,下列事例中属于增大压强的是( )
2.如图所示,以下与压强知识有关实验的说法中正确的是( )
A.图甲实验,帕斯卡裂桶实验,证明液体压强随深度的增加而减小
B.图乙实验,压有砝码的桌子放在细沙上,砝码越轻,桌腿下陷越深
C.图丙实验,测出活塞开始滑动时的拉力和活塞的面积,可估测大气压强的值
D.图丁实验,在教室内可以用水代替水银做托里拆利实验
3.如图所示的是某人表演的空手“吸”易拉罐魔术。下列有关叙述中合理的是( )
A.该魔术表演成功的关键是尽可能挤出易拉罐和手之间的空气
B.该魔术表演成功的关键是手对易拉罐的摩擦力要大于易拉罐的重力
C.易拉罐保持静止时,受到的重力和大气的压力是一对相互作用力
D.易拉罐保持静止时,易拉罐的重力和易拉罐对手的压力是一对平衡力
4.一张报纸平放在桌面上时对桌面的压强为p1,将这张报纸对折后平放时对桌面的压强为p2,将这张报纸撕去一半后平放时对桌面的压强为p3,则p1、p2、p3三者之间的关系是( )
A.p1=2p2 B.p1= C.p1= D.p1=p3
5.如图所示,均匀正方体甲、乙置于水平地面上。沿水平方向切去部分后,甲、乙剩余部分的高度相等,此时甲、乙剩余部分对地面的压强相等。关于甲、乙的密度ρ甲、ρ乙和所切去部分的质量m甲、m乙,下列判断正确的是( )
A.ρ甲<ρ乙,m甲>m乙 B.ρ甲<ρ乙,m甲<m乙
C.ρ甲=ρ乙,m甲>m乙 D.ρ甲=ρ乙,m甲<m乙
6.学校为了方便学生饮水,添置了如图所示的锅炉,使用一段时间后,我们看到锅炉外水位计的水面下降了,那么锅炉内的水面________(填“下降”“不变”或“升高”)了,如果我们往锅炉内加水,锅炉底部受到水的压强会________(填“变大”“不变”或“变小”),当锅炉底部所受水的压强为5×103 Pa时,锅炉内的水深为________m。
7.如图所示为U形管压强计的示意图。当压强计的金属盒在某种液体中慢慢下移时,两管中液面高度差逐渐增大,这说明__________________________________________;将金属盒停在某一深度,并改变橡皮膜的朝向时,两管中液面高度差不变,这表明在同一深度处,_______________________________________________________________。
8.小明买来一满桶仙鹤牌酱油(如图所示),他用小铁钉在密闭口A处扎了一个小洞,发现酱油倒不出来,原因是________________________________,有效的解决措施是________________________。
9.如图所示,容器中装有深度为10 cm,质量为60 g的水,已知容器的质量为30 g,底面积为5 cm2,容器底部受到水的压强为________ Pa,容器对水平桌面的压强是________ Pa.(ρ水=1×103 kg/m3,g=10 N/kg)
10.取一根直筒形塑料管,在底部扎上橡皮膜,将它竖直放入水槽中,向塑料管内倒入某种液体后,观察到橡皮膜恰好变平,如图所示,则细管内液体的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)水的密度,如果塑料管中液体深度为5 cm,橡皮膜到水面的距离是4 cm,则塑料管内液体的密度是________。
11.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,如图所示。
(1)实验中通过观察__________________来比较压力的作用效果。
(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,压力的作用效果越明显。
(4)对比甲、丁两图,得出压力的作用效果与压力大小无关。你认为是否正确,并叙述理由:________________________________。
12.在探究液体压强的实验中,进行了如图所示的操作:
(1)实验中,探究液体压强大小的工具是________。
(2)由丙、丁两图进行实验对比得出液体压强与盛液体容器的形状________(填“有关”或“无关”)。
(3)通过甲、乙两图可探究液体压强与________的关系,可得出结论:____________________________________________________________________________________________(4)要探究液体压强与液体密度的关系,应选用________两图进行对比。
13.某种图钉尖的面积是5×10-8 m2,图钉帽的面积是0.5×10-4 m2,手指对图钉的压力为20 N,求:
(1)图钉尖对墙面产生的压强;
(2)图钉帽对手指的压强。(g取10 N/kg)
14.如图所示,足够高的薄壁圆柱形容器甲、乙置于水平桌面上,容器甲、乙底部所受液体的压强相等。容器甲中盛有水,水的深度为0.08 m,容器乙中盛有另一种液体。(g取9.8 N/kg)
(1)若水的质量为2 kg,求容器甲中水的体积V水。
(2)求容器甲中水对容器底部的压强p水。
(3)现往容器甲中加水,直至与乙容器中的液面等高,此时水对容器底部的压强增大了196 Pa,求容器乙中液体的密度ρ液。
备战2021中考物理章节专题训练——专题九:压强参考答案
【专题一:增大和减小压强的方法】
【例1】近年来,单车出行越来越受到人们的亲睐,如图所示,单车的设计中是为了减小压强的是
A. 实心的轮胎 B. 轮胎表面凹凸的花纹
C. 较宽的坐垫 D. 粗实的车架
【答案】C
【解析】
A、根据气体压强和体积的关系可知,若采用充气轮胎,车辆在高速行驶时,轮胎温度升高,气体的体积增大,压强增大,容易爆胎.采用实心轮胎可以避免爆胎的危险.故A不符合题意;B、轮胎表面有凹凸不平的花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故B不符合题意;C、较宽的坐垫是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故C符合题意;D、粗实的车架是提高稳定性,故D不符合题意.故选C.
【针对训练】
1.下列实例中,属于减小压强的是
A. 图钉钉帽宽大 B. 锥尖尖锐
C. 刀刃锋利 D. 缝衣针尖细
【答案】A
【解析】
A. 图钉钉帽宽大是在压力一定时,增大受力面积减小压强,符合题意;B. 锥尖做得尖锐是在压力一定时,减小受力面积增大压强,不合题意;C. 刀刃磨得锋利是在压力一定时,减小受力面积增大压强,不合题意;D. 缝衣针尖细是在压力一定时,减小受力面积增大压强,不合题意.故选A.
2.下图的四个实例中属于增大压强的是
A. 火车轨道铺上枕木
B. 公交车上安全锤头部做成锥形
C. 书包的背带较宽
D. 滑雪板的面积较大
【答案】B
【解析】
选项铁轨铺在枕木下,通过增大受力面积,减小压强;故A错误;B公交车上的安全锤头部做成锥形,通过减小受力面积,增大压强;故B正确;C选项背包带做的较宽,通过增大受力面积,减小压强;故C错误;D滑雪板的面积较大,通过增大受力面积,减小压强.故D错误;故选B.
【专题二:探究压力的作用效果跟什么因素有关】
【例2】在探究压力的作用效果与受力面积、压力大小的实验中,小刚利用规格相同的两块海绵及相同的三本字典,设计了如下实验:
图(a)海绵平放在桌面上;图(b)海绵上平放一本字典;图(c)海绵上叠放两 本字典;图(d)海棉上立放一本字典;图(e)一本字典平放在桌面上.
(1)实验中,小刚是根据________来比较压力的作用效果;下列实验中,也采用这种研究方法的是________;
A.用压强计两管中液面的高度差,比较液体内部压强的大小
B.牛顿对大量的实验事实进行深入研究,总结出牛顿第一定律
C.在研究滑动摩擦力与压力大小的关系时,控制接触面的粗糙程度相同
(2)通过实验图(b)、(c),可以得出结论:________;
(3)通过观察比较图________后得出:在压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显;
(4)设图(b)中字典对海绵的压强是pb , 图(e)中字典对桌面的压强是pe , 则pb________pe(选填“大于”、“等于”或“小于”),原因是________;
(5)小明同学想测量物理课本平放在水平桌面上时产生压强,请你帮小明完成实验步骤:
A.用________直接测出物理课本的重力为G;
B.用刻度尺分别测出物理课本的长a和宽b;
C.则物理课本平放在水平桌面上时,产生的压强p=________.(用测得的物理量表示)
【答案】(1)海绵的形变程度;A;(2)受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(3)b、d;(4)大于;由于压力相同,b的受力面积较小;(5)弹簧测力计;
【解析】
(1)力可以改变海绵的形状,通过海绵形变程度表示压力作用效果大小,这里采用的研究方法是转换法;
A、用压强计两管中液面的高度差,比较液体内部压强的大小,所用的研究方法是转换法,符合题意;
B、牛顿对大量的实验事实进行深入研究,总结出牛顿第一定律,所用的研究方法是实验推理法,不符合题意;
C、在研究滑动摩擦力与压力大小的关系时,控制接触面的粗糙程度相同,所用的研究方法是控制变量法,不符合题意;故选A;
(2)分析比较图(b)和(c)的实验现象可知,两图的受力面积大小不变,压力大小不同,海绵的形变程度不同,且压力越大,海绵的形变程度越大,故可得结论:在受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(3)要探究压力的作用效果与受力面积大小的关系,应控制压力大小不变,改变受力面积的大小,由图可知(b)、(d)两图符合;
(4)(b)、(e)两图中,字典的压力相同,b图中字典压在海绵上,受力面积是海绵的面积;e图中字典压在桌面上,受力面积是字典的面积,因为海绵的面积小于字典的面积,所以图(b)中字典对海绵的压强是pb大于图(e)中字典对桌面的压强是pe ;
(5)实验器材:弹簧测力计、细线、刻度尺.
实验步骤:①用细线把物理课本捆起来,通过细线把课本挂在弹簧测力计的挂钩
上,测出课本的重力G;
②用刻度尺测出物理课本平放时,与桌面接触的面的长度a,宽度b;
③求出课本的面积.由压强公式求出压强.
求压强:课本与水平桌面的接触面积S=ab,课本对桌面的压力F=G,课本对桌面的压强p=F/S=G/ab.
【针对训练】
1.某同学探究“压力的作用效果和什么因素有关”时完成了下面实验操作,不正确的是
A. 他将同一块砖分别平放、侧放、竖放在同一块海绵上观察海绵凹陷程度,发现压力作用效果和受力面积关系
B. 他将一块砖平放在海面上,然后再给砖上增加一些砝码观察海绵凹陷深度,发现压力作用效果和压力大小关系
C. 他将一块砖竖放在海绵上观察海绵陷入深度,再将同一块砖平放在海绵上并增加一些砝码观察海绵陷入深度;研究压力作用效果和压力大小、受力面积大小关系
D. 该同学实验中的海绵可用其他容易发生形变物体代替进行实验
【答案】C
【解析】
A. 实验中,将同一块砖分别平放、侧放、竖放在同一块海绵上观察海绵凹陷程度,压力不变,只改变了受力面积,能够探究压力作用效果和受力面积的关系,符合控制变量法和转换法的要求,故A正确;
B. 实验中,将一块砖平放在海面上,然后再给砖上增加一些砝码观察海绵凹陷深度,发现压力作用效果和压力大小关系,控制了受力面积不变,只改变压力大小,符合控制变量法和转换法的要求,故B正确;
C. 实验中,将一块砖竖放在海绵上观察海绵陷入深度,再将同一块砖平放在海绵上并增加一些砝码观察海绵陷入深度,没有保持其中一个量不变,而是同时改变两个变量,不符合控制变量法的要求,故C错误;
D. 该同学实验中的海绵可用其他容易发生形变物体代替进行实验,如泡沫塑料、细沙等,符合转换法的要求,故D正确.
故选C.
2.如图所示,在“探究影响压力作用效果的因素”的实验中,下列说法正确的是
A. 三次实验中通过海绵的凹陷程度反映压力作用效果的大小
B. 甲乙两图说明,压力作用效果与重力大小有关
C. 甲丙两图说明,压力的作用效果与受力面积大小有关
D. 图丙中砝码对小桌压强的大小等于海绵对小桌压强的大小
【答案】A
【解析】
A、实验通过海绵凹陷的程度反映压力作用效果的大小,属转换法的运用,故A正确;
B、甲乙两图中,受力面积相同,压力不同,压力作用效果不同,因此,通过乙、丙两图说明,压力的作用效果与压力大小有关,而不是与重力大小有关,故B错误;
C、甲丙两图中,压力不相同,受力面积不同,故无法探究压力的作用效果与受力面积大小的关系,故C错误;
D、图丙中砝码对小桌的压力要小于海绵对小桌的压力,砝码与小桌的受力面积小于海绵与小桌的受力面积,根据公式p= 可知,无法探究压强的大小,故D错误.
故选A.
【专题三:压力压强大小的变化和比较】
【例3】一个质量分布均匀的正方体物体放在水平桌面上,如图所示,下列说法正确的是
A. 沿aa′切开一半,拿走上部分,余下部分对桌面的压力不变
B. 沿aa′切开一半,拿走上部分,余下部分对桌面的压强不变
C. 沿bb′切开一半,拿走右部分,余下部分对桌面的压强不变
D. 沿bb′切开一半,拿走右部分,余下部分对桌面的压强变小
【答案】C
【解析】
AB.因为在水平桌面上,所以对桌面的压力等于其重力,,沿切开一半,拿走上部分,变小减半,所以压力减半;与桌面的受力面积不变,由可知,在受力面积不变时,压力减半,则压强也会减半,故AB错误;
CD.因为在水平桌面上,所以对桌面的压力等于其重力,,沿切开一半,变小减半,所以压力减半;与桌面的受力面积减半,由可知,在受力面积减半,压力减半,则压强不变,故C正确,D错误.故选C.
【针对训练】
1.如图所示,甲、乙两个质量均匀的环形柱体放在水平地面上,环形底面积S甲>S乙,它们各自对地面的压强相等.若分别在甲、乙上沿水平方向截去高度相等的部分后,则剩余部分的压强关系( )
A. p 甲>p 乙 B. p 甲<p 乙 C. p 甲=p 乙 D. 无法确定
【答案】A
【解析】
由p==ρgh;∵两物体对水平面的压强相同,即p=ρ甲gh甲=ρ乙gh乙,且h甲>h乙,∴ρ甲<ρ乙;当从水平方向截去相同高度h后:剩余的甲物体对水平面的压强:p甲=ρ甲g(h甲-h)=p-ρ甲gh;剩余的乙物体对水平面的压强:p乙=ρ乙g(h乙-h)=p-ρ乙gh;由于ρ甲<ρ乙,即ρ甲gh<ρ乙gh;∴p-ρ甲gh>p-ρ乙gh,即p甲>p乙.故选A.
2.如图,实心圆柱体甲、乙、丙、丁竖直放置在水平地面上,它们的高度大小关系为h甲=h乙=h丁<h丙.其中,甲、乙、丙的组成材料相同且密度大于组成丁的材料密度.乙和丁的底面积相等.则它们之间的压强大小关系正确的是
A. p乙>p甲>p丙>p丁
B. p丙>p甲>p乙>p丁
C. p乙>p甲=p丙>p丁
D. p丙>p甲=p乙>p丁
【答案】D
【解析】
如图中的圆柱体,竖直放置时,可以利用公式判断压强.
因为甲、乙、丙是同种材料,且h甲=h乙<h丙,根据可得压强大小关系为:
p丙>p甲=p乙;
因为甲、乙、丁的高度相等,而甲、乙、丙的组成材料相同且密度大于组成丁的材料密度.,由可知:p甲=p乙>p丁;
所以四个圆柱体的压强大小关系为:p丙>p甲=p乙>p丁,故D正确.
故选D.
【专题四:固体压强的计算】
【例4】静止在斜面上的金属块,重为10N,金属块对斜面的压力为6N,金属块与斜面的接触面积为20cm2,则金属块对斜面的压强是
A. 5×103Pa B. 3×103Pa C. 2×103Pa D. 8×103Pa
【答案】B
【解析】
金属块对斜面的压强Pa.
【针对训练】
1.甲、乙两个实心正方体放在同一细沙面上,已知乙的重力为10牛、边长为0.1米,沙面凹陷程度如图所示,则甲的
A. 压强可能大于1000帕 B. 压强一定小于1000帕
C. 重力一定小于10牛 D. 重力一定大于10牛
【答案】B
【解析】
AB、乙对沙面的压强由图可知,乙的作用效果比甲显著,说明乙对沙面的压强大于甲对沙面的压强,所以,甲对沙面的压强一定小于1000Pa.故A错误,B正确.
CD、由图可知,乙的作用效果比甲显著,说明乙对沙面的压强大于甲对沙面的压强,
而乙的底面积小于甲的底面积,根据可知,甲对沙面的压力可能小于乙,可能等于乙,而甲乙对沙面的压力等于其自身重力,乙的重力为10N,故CD错误;
故选B
2.如图所示,形状、体积不同的甲、乙长方体以不同方式放在水平面上,它们对水平面的压强相等.
(1)若甲重为120牛,与地面接触面积为0.03米2,求甲对水平地面的压力F甲和压强p.
(2)若乙与地面的接触面积为0.01米2,求乙对地面的压力F乙.
(3)若分别将甲、乙沿竖直方向切去一半体积后叠放在各自剩余部分的上方,求它们对水平地面的压强p甲′和p乙′的比值.
【答案】(1)120N; 4×103Pa;(2)40N;(3)1:1.
【解析】
(1)甲对水平面的压力:F甲=G甲=120牛;甲对水平面的压强:p甲==4×103Pa;
(2)p乙=p甲=4×103Pa,由p=得:乙对地面的压力:F乙=p乙S乙=4×103Pa×0.01m2=40N;
(3)它们对水平地面的压强之比: =.
【专题五:探究液体压强的特点】
【例5】为了探究液体对容器底部压强的大小与哪些因素有关,某小组同学用两端开口的不同玻璃管、橡皮膜和水进行实验.
①当在同一玻璃管中注入深度不同的水时,橡皮膜的凸出程度如图(a)、(b)所示,则液体密度相同时,_____越大,液体对容器底部的压强越大.
②当在不同玻璃管中注入深度相同的水时,橡皮膜的凸出程度如图(b)、(c)、(d)所示,则液体_____相同时,液体对容器底部的压强相等,与容器的形状及液体的质量_____(选填“有关”或“无关”).
③若要使结论更完整,他们应该选用_____液体继续探究(选填“同种”或“不同种”).
【答案】 (1). 深度 (2). 密度与深度 (3). 无关 (4). 不同种
【解析】
(1)比较图(a)和(b)可知,当液体相同时,液体深度越大,液体对容器底部的压强越大.
(2)比较图(b)、(c)、(d)可知,当液体的密度与深度相同时,底面的凹凸程度相同,所以液体对容器底部的压强相同;又知(b)和(c)容器的形状不同,(d)容器中水的重力较大,由此可知,液体对容器底部压强相等,与容器的形状以及液体的质量无关.
(3)只用水来做实验具有偶然性,若要使得探究得到的结论更具有普遍性,应该换用其它不同种类的液体多做几次实验.
【针对训练】
1.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】
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.
2.如图所示有两只相同的烧杯,分别盛有体积相同的水和酒精,但没有标签,小丽采用闻气味的方法判断出无气味的是水.小亮采用压强计进行探究:
(1)小亮发现在同种液体中,金属盒离液面的距离越深,U形管两边液柱的高度差就越大,表示液体的压强越________;
(2)小亮把金属盒分别浸入到两种液体中,发现图甲中U形管两边的液柱高度差较小,认为甲烧杯中盛的是酒精.他的结论是不可靠的,因为每月控制金属盒在液体中的________相同;
(3)小亮还发现在同种液体中,金属盒距液面的距离相同时,至改变金属盒的方向,U形管两边液柱的高度差________(选填“不变”或“变化”).表明在其他条件相同时,液体内部向各个方向的压强________.
【答案】 (1). 大 (2). 深度 (3). 不变 (4). 相等
【解析】
(1)研究液体压强与深度的关系时应控制液体密度相同,改变深度,小亮比较图甲乙,金属盒离液面的距离越深,压强越大,U形管两边液柱的高度差就越大.(2)影响液体压强的因素有:液体的密度和浸入液体的深度,实验中没有控制金属盒浸入的深度相同,因此得出的结论不可靠;(3)液体密度相同时,压强与深度有关,金属盒离液面的距离越深,压强越大,U形管两边液柱的高度差就越大;同一深度,液体向各个方向的压强相等,因此金属盒距液面的距离相同时,只改变金属盒的方向,U形管两边液柱的高度差不变.
【专题六:液体压强的计算】
【例6】装有一定量水的细玻璃管斜放在水平桌面上(如图所示)则此时水对玻璃管底部的压强为
A. 9×102Pa B. 1.2×103Pa C. 9×104Pa D. 1.2×105Pa
【答案】A
【解析】
如图,h=9cm=0.09m,此时水对玻璃管底部的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.09m=900p,故A正确,BCD错误,故选A.
【针对训练】
1.如图所示,水平桌面上放有重力大小为2N的薄玻璃杯,底面积为20cm2,向玻璃杯中倒入重力大小为4N的水,水的深度是10cm,g取10N/kg.求:
(1)水对杯底的压强;
(2)玻璃杯对水平桌面的压强.
【答案】 (1). 1000 Pa (2). 3000 Pa
【解析】
(1)水对杯底的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;(2)容器对水平桌面的压力:F′=G杯+G水=2N+4N=6N,玻璃杯对水平桌面的压强:p′==3000Pa.
2.如图所示,薄壁圆柱形容器甲、乙放在水平面上,甲中盛有深度为5h的水,乙中盛有深度为6h的某液体.求:
①水面下0.2米深处的压强p水.
在图示水平面MN处两种液体的压强相等,求液体密度ρ液.
③若A容器底面积为2S,B容器底面积为S,问:有没有可能将体积为V的金属球浸没在两液体中后(没有液体溢出),两液体对容器底部的压强p水等于p液?若有可能,请计算V的大小,若无可能,请说明理由.
【答案】 (1). 1960帕 (2). 0.8×103千克/米3 (3). 0.67Sh
【解析】
①水面下0.2米深处的压强为:
p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.2m=1960Pa;
②因为MN处两种液体的压强相等,即:p水=p液,
根据可得:ρ水ghM=ρ液ghN,
ρ水g(5h-h)=ρ液g(6h-h)
解得液体的密度为:
;
③将体积为V的金属球浸没在两液体中后,此时A容器中水的深度:
,
此时B容器中液体深度:
,
若p水=p液,即:ρ水ghA′=ρ液ghB′,
,
解得金属球的体积:
.
【专题七:大气压强】
【例7】用如图所示的实验装置来测量液体的密度,将一个带有阀门的三通U形管倒置在两个装有液体的容器中,用抽气机对U形管向外抽气,再半闭阀门K,已知左边液体的密度为ρ1,左右两边液柱与液面的高度差分别为h1、h2,则下列说法正确的是
A. 实验中必须将U形管内抽成真空
B. 若将U形管倾斜,左右两边液柱高度差减小
C. 右边液体的密度ρ2=
D. 右边液体密度ρ2=
【答案】BC
【解析】
用抽气机对U形管向外抽气后关闭阀门K,管内气体压强(p气)小于管外大气压(p0),在大气压的作用下液体进入两管中,待液体静止两管中压强平衡,
则有:p气+p液1=p0=p气+p液2,
所以,ρ1gh1=ρ2gh2,
A、只要管内压强小于管外大气压,就会有液体进入两管中,没必要将U形管内抽成真空,故A错误;
B、若将U形管倾斜,液柱长度增加,有更多的液体进入两管中,U形管中空气体积减小,管内气体压强增大,所以两管中液体的深度减小(即液柱高度减小);由于h1<h2,ρ1>ρ2,而减小相同的液体压强,由p=ρgh可知△h2>△h1,所以两管中液体高度差会减小,故B正确;
CD、由前面分析可得ρ1gh1=ρ2gh2,所以,右边液体的密度ρ2=,故C正确,D错误.
故选BC.
【针对训练】
1.屋顶的面积很大,大气压对屋顶有很大的压力,但并没有把屋顶压塌,这是因为
A. 屋顶有坚固的横梁
B. 屋顶四周有坚固的墙支撑着
C. 屋顶面积大,压力的受力面积大,压力产生的效果小了
D. 屋内空气对屋顶也有同样大的大气压力.
【答案】D
【解析】
屋顶的面积很大,大气压对屋顶有很大的压力,但并没有把屋顶压塌,这是因为屋内空气对屋顶也有同样大的大气压力.所以选D.
2.如图甲、乙、丙所示的图片中,请仔细观察,图_____是自制气压计,它是根据_____实验的原理制成的.
【答案】 (1). 乙 (2). 托里拆利
【解析】
当高度发生变化时,大气压会发生变化,故气压计中必须有气体,故乙图为气压计;
托里拆利实验首先测出了大气压的数值,这个自制气压计是根据托里拆利实验原理制成的.
【专题八:流体压强与流速】
【例8】小轿车已逐渐成为一种时尚的代步工具.请你运用所学的物理知识解答下面有关小汽车的问题.
(1)如图,一质量为60kg的司机,驾驶一辆质量为2t的小轿车(车内无其它乘客)静止在公路上时,如果每个车轮与路的接触面积为0.02m2,则此时汽车对路面的压强为多少?______
(2)试从小轿车的流线外型(如图)判断:小轿车在水平路面上行驶时对地面的压强_____小轿车静止在水平路面时对地面产生的压强.(选填“大于”“小于”或“等于”)其主要原因是:小轿车高速行驶时车身上方空气的流速_____,产生的压强_____(选填“大”或“小”).
【答案】 (1). 2.575×105Pa (2). 小于 (3). 大 (4). 小
【解析】
(1)人和车的总质量M=m人+m车=60kg+2000kg=2060kg;车对地面的压力F=G=Mg=2060Kg×10N/kg=20600N,故P==2.575×105Pa,
(2)小汽车在水平路面上静止时,对地面的压力大.小汽车的形状上面凸起,下面平直,在水平路面上高速行驶时,流过上方的空气流速快,下方的流速慢,上方的压强小,下方的压强大,产生向上的压力差,
【针对训练】
1.下列现象中,不能用“流体压强与流速关系”解释的是
A. 乒乓球运动员拉出弧圈球
B. 雄鹰在空中滑翔
C. 橡皮船水上随波漂流
D. 龙卷风将屋顶掀翻
【答案】C
【解析】
A. 乒乓球的急速旋转,带动了空气的旋转,球的上方空气的旋转方向与空气相对于乒乓球的运动方向相反,两者抵消,空气流速慢.而下方空气的旋转方向与空气相对于乒乓球的运动方向相同,两者迭加,空气流速快.故球的上方空气流速慢,压强大,下方流速大,压强小而下沉,故A不符合题意.B. 雄鹰在空中“滑翔”就是应用流体压强与流速的关系,故C不符合题意;C. “橡皮船”在水中缓慢漂流,这是利用水的浮力,故与压强和流速无关,故B符合题意;D. 地面上刮起的“龙卷风”,由于空气流速加快,内部压强变小而上升,故D不符合题意.故选C.
2.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,使自来水流过图甲所示玻璃管,可以看到A、B处从水龙头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.
(1)根据上面的实验现象可知,AB两处的_____处压强小,其物理依据是_____.
(2)请你总结出流动液体压强大小与流速的关系________.
(3)根据你得到的“流动液体压强大小与流速的关系”解释下面的现象:如图乙所示的是两艘并排的船,在航行时,常常会不由自主的碰在一起.原因是_____.
【答案】 (1). B (2). p=ρgh (3). 流速越大的位置压强越小 (4). 两船之间水的面积小,而两船外侧水的面积大,所以两船之间的水流速度大,压强小,两船外侧水流速度小,压强大,形成向里的压力差,使两船相互靠拢
【达标测练】
1.如图所示,下列事例中属于增大压强的是( )
【答案】B
2.如图所示,以下与压强知识有关实验的说法中正确的是( )
A.图甲实验,帕斯卡裂桶实验,证明液体压强随深度的增加而减小
B.图乙实验,压有砝码的桌子放在细沙上,砝码越轻,桌腿下陷越深
C.图丙实验,测出活塞开始滑动时的拉力和活塞的面积,可估测大气压强的值
D.图丁实验,在教室内可以用水代替水银做托里拆利实验
【答案】C
3.如图所示的是某人表演的空手“吸”易拉罐魔术。下列有关叙述中合理的是( )
A.该魔术表演成功的关键是尽可能挤出易拉罐和手之间的空气
B.该魔术表演成功的关键是手对易拉罐的摩擦力要大于易拉罐的重力
C.易拉罐保持静止时,受到的重力和大气的压力是一对相互作用力
D.易拉罐保持静止时,易拉罐的重力和易拉罐对手的压力是一对平衡力
【答案】A
4.一张报纸平放在桌面上时对桌面的压强为p1,将这张报纸对折后平放时对桌面的压强为p2,将这张报纸撕去一半后平放时对桌面的压强为p3,则p1、p2、p3三者之间的关系是( )
A.p1=2p2 B.p1= C.p1= D.p1=p3
【答案】D
5.如图所示,均匀正方体甲、乙置于水平地面上。沿水平方向切去部分后,甲、乙剩余部分的高度相等,此时甲、乙剩余部分对地面的压强相等。关于甲、乙的密度ρ甲、ρ乙和所切去部分的质量m甲、m乙,下列判断正确的是( )
A.ρ甲<ρ乙,m甲>m乙 B.ρ甲<ρ乙,m甲<m乙
C.ρ甲=ρ乙,m甲>m乙 D.ρ甲=ρ乙,m甲<m乙
【答案】D
6.学校为了方便学生饮水,添置了如图所示的锅炉,使用一段时间后,我们看到锅炉外水位计的水面下降了,那么锅炉内的水面________(填“下降”“不变”或“升高”)了,如果我们往锅炉内加水,锅炉底部受到水的压强会________(填“变大”“不变”或“变小”),当锅炉底部所受水的压强为5×103 Pa时,锅炉内的水深为________m。
【答案】下降;变大;0.5
7.如图所示为U形管压强计的示意图。当压强计的金属盒在某种液体中慢慢下移时,两管中液面高度差逐渐增大,这说明__________________________________________;将金属盒停在某一深度,并改变橡皮膜的朝向时,两管中液面高度差不变,这表明在同一深度处,_______________________________________________________________。
【答案】液体的压强随深度的增加而增大;液体内部各个方向的压强相等
8.小明买来一满桶仙鹤牌酱油(如图所示),他用小铁钉在密闭口A处扎了一个小洞,发现酱油倒不出来,原因是________________________________,有效的解决措施是________________________。
【答案】瓶内封闭气体压强小于外界大气压强;打开盖子(或在盖子上扎孔)
9.如图所示,容器中装有深度为10 cm,质量为60 g的水,已知容器的质量为30 g,底面积为5 cm2,容器底部受到水的压强为________ Pa,容器对水平桌面的压强是________ Pa.(ρ水=1×103 kg/m3,g=10 N/kg)
【答案】1 000;1 800
10.取一根直筒形塑料管,在底部扎上橡皮膜,将它竖直放入水槽中,向塑料管内倒入某种液体后,观察到橡皮膜恰好变平,如图所示,则细管内液体的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)水的密度,如果塑料管中液体深度为5 cm,橡皮膜到水面的距离是4 cm,则塑料管内液体的密度是________。
【答案】小于;0.8×103 kg/m3
11.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,如图所示。
(1)实验中通过观察__________________来比较压力的作用效果。
(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,压力的作用效果越明显。
(4)对比甲、丁两图,得出压力的作用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,压力作用效果越明显 (3)甲、丙 (4)不正确,因为存在两个变量
12.在探究液体压强的实验中,进行了如图所示的操作:
(1)实验中,探究液体压强大小的工具是________。
(2)由丙、丁两图进行实验对比得出液体压强与盛液体容器的形状________(填“有关”或“无关”)。
(3)通过甲、乙两图可探究液体压强与________的关系,可得出结论:____________________________________________________________________________________________。
(4)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)简易U形压强计 (2)无关 (3)深度;液体密度一定时,液体内部的压强随着深度的增加而增大 (4)乙、丙
13.某种图钉尖的面积是5×10-8 m2,图钉帽的面积是0.5×10-4 m2,手指对图钉的压力为20 N,求:
(1)图钉尖对墙面产生的压强;
(2)图钉帽对手指的压强。(g取10 N/kg)
【答案】解:(1)图钉尖对墙面产生的压力F=20 N,对墙面产生的压强p===4×108 Pa。(2)因图钉帽对手指的压力和手指对图钉的压力是一对相互作用力,所以图钉帽对手指的压力也为20 N,受力面积等于图钉帽的面积,对手指的压强p′===4×105 Pa。
14.如图所示,足够高的薄壁圆柱形容器甲、乙置于水平桌面上,容器甲、乙底部所受液体的压强相等。容器甲中盛有水,水的深度为0.08 m,容器乙中盛有另一种液体。(g取9.8 N/kg)
(1)若水的质量为2 kg,求容器甲中水的体积V水。
(2)求容器甲中水对容器底部的压强p水。
(3)现往容器甲中加水,直至与乙容器中的液面等高,此时水对容器底部的压强增大了196 Pa,求容器乙中液体的密度ρ液。
【答案】解:(1)容器甲中水的体积为V水===2.0×10-3 m3。(2)容器甲中水对容器底部的压强:p水=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.08 m=784 Pa。(3)当容器甲内加水至与容器乙中液面相平时,设此时水深为h1,水对容器底部的压强:p1=p水+Δp=784 Pa+196 Pa=980 Pa;
由p=ρgh可得此时水的深度h1===0.1 m;原来容器甲、乙底部所受液体的压强相等,即p乙=p水=784 Pa;乙中液体的密度ρ液===800 kg/m3。