重难点10 压强-中考物理专练(江苏专用)
展开专项六 压强与浮力
重难点10 压强
考点一、压力与压强
1. 压力:
① 压力是垂直压在物体表面上的力。
② 方向:垂直于受力面,指向被压物体。
③ 压力与重力的关系:力的产生原因不一定是由于重力引起的,所以压力大小不一定等于重力。
2. 压强
① 定义:物体所受压力的大小与受力面积之比
② 公式:P=F/S。式中P表示压强,单位是帕斯卡;F表示压力,单位是牛顿;S表示受力面积,单位是平方米。
③ 国际单位:帕斯卡,简称帕,符号是Pa。1Pa=lN/m2,其物理意义是:lm2的面积上受到的压力是1N。
考点二、液体压强
1. 液体压强的特点
① 液体向各个方向都有压强。
② 同种液体中在同一深度处液体向各个方向的压强相等。
③ 同种液体中,深度越深,液体压强越大。
④ 在深度相同时,液体密度越大,液体压强越大。
2. 液体压强的大小
① 液体压强与液体密度和液体深度有关。
② 公式:P=ρgh。式中,P表示液体压强单位帕斯卡(Pa);ρ表示液体密度,单位是千克每立方米(kg/m3);
h表示液体深度,单位是米(m)。
考点三、大气压强
1. 大气压产生的原因:由于重力的作用,并且空气具有流动性,因此发生挤压而产生的。
2. 证明大气压存在:马德堡半球实验,覆杯实验,瓶吞鸡蛋实验。
3. 大气压的测量——托里拆利实验
考点四、流体压强与流速的关系
1. 流速越大的位置压强越小。
考点五、液体压强与气体压强实验
1. 实验方法:在长约1m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,这时测出管内外水银面高度差约为76cm。
2. 计算大气压的数值:P0=P水银=ρgh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa。
所以,标准大气压的数值为:P0=1.013×l05Pa=76cmHg=760mmHg。
考点一:压力与压强
【探究重点】
1. 增大压强的方法:①增大压力;②减小受力面积。
2. 减小压强的方法:①减小压力;②增大受力面积。
【真题精讲】
1. (2022·内蒙古赤峰·中考真题)下列动物身体部位的形态特点,有利于减小压强的是( )
A.啄木鸟的喙尖尖的 B.鸭子趾间有蹼
C.狼的犬齿尖锐 D.老鹰的爪非常锋利
【答案】B
【解析】A.啄木鸟的喙尖尖的,这是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强的,故A不符合题意;
B.鸭子趾间有蹼,这是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强的,故B符合题意;
C.狼的犬齿尖锐,这是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强的,故C不符合题意;
D.老鹰的爪非常锋利,这是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强的,故D不符合题意。
故选B。
【巩固训练】
2. (2021·广东广州·中考真题)如图甲、乙两人在完全相同的沙滩散步,留下深浅相同、大小不同的脚印。则甲( )
A.所受的重力较大 B.所受的压力与乙的相等
C.对沙滩的压强较大 D.对沙滩的压强较小
【答案】A
【解析】AB.他们在沙地上留下的脚印深浅相同。则他们对沙地的压强相等,因S甲>S乙
所以由F=pS可知F甲>F乙
物体对水平面的压力等于重力,甲的重力较大,故A符合题意,B不符合题意;
CD.他们在沙地上留下的脚印深浅相同。则他们对沙地的压强相等,故CD不符合题意。
故选A。
考点二:液体压强
【探究重点】
连通器——液体压强的实际应用
1. 原理:连通器里的液体在不流动时,各容器中的液面高度总是相同的。
2. 应用:水壶、锅炉水位计、水塔、船闸、下水道的弯管。
【真题精讲】
3. (2022·四川巴中·中考真题)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】如图三个容器装入相同质量的水,容器的底面积相同,甲容器下窄上宽,丙容器下宽上窄,则三个容器内水的深度大小关系为
h甲<h乙<h丙
根据可知,三个容器底部受到水的压强大小关系为
p甲<p乙<p丙
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
【巩固训练】
4. (2021·湖南常德·中考真题)如图A、B、C三个容器中装同种液体,液面相平,容器底部受到液体的压强分别为pA、pB、pC,则( )
A.pA=pB=pC B.pA>pB>pC C.pA
【解析】由题知,三容器内液体深度相同,由于A、B、C三个容器中装同种液体,液体密度相同,根据
可知故选A。
考点三:大气压
【探究重点】
1. 影响大气压的因素:高度、天气等。在海拔3000m以内,大约每升高10m,大气压减小100Pa。
2. 气压计——测定大气压的仪器。种类:水银气压计、金属盒气压计(又叫做无液气压计)。
3. 大气压的应用:抽水机等。
【真题精讲】
5. (2022·湖南湘潭·中考真题)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】A.马德堡半球内部空气被抽出,气压变小,外界大气压大于内部压强,所以在外界大气压的作用下将两个半球压在一起,故能说明了大气压强的存在,故A正确;
B.托里拆利最早测出了大气压的数值,故B错误;
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错误;
D.水的沸点与气压有关,气压越高,沸点越高,故D错误。
故选A。
【巩固训练】
6. 关于气体压强,下列说法错误的是( )
A.做托里拆利实验时,若将玻璃管由竖直变倾斜,管中水银柱的长度不变
B.能用吸管将杯中饮料吸进嘴里,是利用了大气压强
C.一标准大气压可托起约10.3m高的水柱
D.氢气球升到高空后会炸裂,是因为大气压随高度的增大而减小
【答案】A
【解析】A.托里拆利实验采用了“平衡法”的原理,即大气压的大小与水银柱产生的压强平衡,水银柱产生的压强可以通过液体压强公式p=ρgh算出,从而得到大气压的值,在公式中,h表示的是水银柱的高度;实验中,玻璃管倾斜后,长度会随着变大,管内水银增多,但水银柱的高度不变,故A错误,符合题意;
B.用吸管将杯中的饮料吸入口中,吸走了管中的空气,使管中饮料上方气压减小,在外界大气压的作用下将饮料压入口中,故B正确,不符合题意;
C.1标准大气压的值是1.013×105Pa,由p=ρgh得1标准大气压支持的水柱高为
故C正确,不符合题意;
D.氢气球升到高空后会炸裂,是因为大气压随高度的增大而减小,球内气压大于外界大气压,从而导致气球破裂,故D正确,不符合题意。
故选A。
考点四:流体压强与流速关系
【探究重点】
飞机的升力的产生:飞机的机翼通常都做成上面凸起、下面平直的形状。当飞机在机场跑道上滑行时,流过机翼上方的空气速度快、压强小,流过机翼下方的空气速度慢、压强大。机翼上下方所受的压力差形成向上的升力。
【真题精讲】
7. (2022·广西梧州·中考真题)学校禁止中小学生私自下河游泳。有些看似平静的水面下往往暗藏漩涡,若被卷其中可能会出现危险,因为漩涡中心( )
A.水流速度大,压强大 B.水流速度小,压强小
C.水流速度大,压强小 D.水流速度小,压强大
【答案】C
【解析】在流体中,流速大的位置压强小。有些看似平静的水面下往往暗藏漩涡,旋涡中心流速快,压强小,而远处水流速度小,压强大,在压强差的作用下,水性不好的人容易被压向旋涡中心而发生溺水事故,所以禁止中小学生私自下河游泳。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
【巩固训练】
8. (2022·福建)如图,小华利用自制喷雾器浇花。推动注射器的活塞时吸管内水面上升,这是因为吸管上方空气( )。
A. 流速大,压强大 B. 流速大,压强小
C. 流速小,压强大 D. 流速小,压强小
【答案】B。
【解析】推动注射器的活塞时,吸管上方的空气流速增大,压强减小,吸管受到向上的压强大于向下的压强,所以液面上升,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
考点五:探究液体压强与大气压强实验
【探究重点】
1. 以下操作对实验没有影响
①玻璃管是否倾斜;②玻璃管的粗细;③在不离开水银槽面的前提下玻璃管口距水银面的位置。
2. 若实验中玻璃管内不慎漏有少量空气,液体高度减小,则测量值要比真实值偏小。
3. 这个实验利用了等效替换的思想和方法。
【真题精讲】
9. (2022江苏南通) 小明利用标有2.5mL的一次性注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽等器材,对大气压的值进行测量。
(1)该实验还缺一个实验器材是______;
(2)实验前把注射器的活塞推到底端,目的是______,然后用橡皮帽封住小孔;
(3)该实验必须在水平方向进行测量,而不是竖直方向,这是为了 ______;
(4)下面是记录实验情况的表格,请将其中两项空白处内容补充完整。
大气压力F/N
注射器容积V/ml
______
活塞面积S/cm2
大气压强p/Pa
7.5
2.5
4
0.625
______
(5)小明发现,同学们在做此实验时测得的大气压值误差很大,对此小明与同学找出了下列可能的原因: ①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体;②活塞与注射器筒壁间有摩擦;③弹簧测力计的示数没有读准; ④活塞与注射器筒壁不完全密封。 上述原因可能会使测量值大于真实值的是 ______。
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
【答案】: (1)刻度尺 (2) 排尽筒内空气 (3) 防止活塞重力的影响 (4)有刻度部分的长度/cm 1.2×105 (5) C
【解析】:(1)[1]该实验的实验原理是,为了测出活塞的面积,根据注射器的容积公式V=SL知道,需要测出刻度部分的长度,所以,还需要的器材是刻度尺。
(2)[2]实验中要排出注射器内的空气,这样在拉动活塞时,注射器内部会接近于真空,这样才能测出大气的压力。所以,把活塞推至注射器筒底端是为了排出注射器中的空气,使注射器密封。
(3)[3]实验时,若弹簧测力计不在水平方向,由于弹簧测力计受重力的作用,弹簧测力计的示数会增大,测量的误差增大,所以托住弹簧测力计保持在水平方向的目的是消除弹簧测力计的重力对实验的影响,提高实验的准确度。
(4)①[4]从表中数据知道,注射器容积V=2.5mL=2.5cm3,活塞面积S=0.625cm2,根据注射器的容积公式V=SL知道,刻度部分的长度与表中数据对比知道,①处应为刻度部分的长度L/cm。
②[5]已知大气压力F=7.5N,活塞面积S=0.625cm2,所测大气压强
故表格②处应填1.2×105。
(5)①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体;会使拉力变小,算出的大气压会偏小;
②活塞与注射器筒壁间有摩擦,会使力的测量值偏大,算出的大气压会偏大;
③弹簧测力计的示数没有读准,会使力的测量值偏大或偏小,算出的大气压也可能偏大,也可能偏小;
④活塞与注射器筒壁不完全密封,会使拉力变小,算出的大气压会偏小。
综上所述,可能会使测量值大于真实值的是②③。
故选C。
【巩固训练】
10. 小丁利用装满水的矿泉水瓶、海绵、硬纸片和玻璃管,做了如图所示的实验:
(1)通过观察图甲、乙中海绵的 _____来比较压力的作用效果。比较甲、乙两图可知:当压力一定时,_____越小,压力的作用效果越明显;
(2)图甲中的瓶盖受到水的压强 _____图乙中的瓶底受到水的压强;(选填“大于”、“等于”或“小于”)
(3)如图丙所示,拧开瓶盖,在瓶口覆盖一张硬纸片后倒置,硬纸片不下落,说明了 _____的存在;
(4)如图丁所示,拧开瓶盖倒出少量水后,利用玻璃管改造成一个简易气压计。当大气压增大时,则管内液面 _____;(选填“上升”、“不变”或“下降”)
(5)如图戊所示,装满水后不盖瓶盖,在瓶侧面扎两个小孔,水从小孔喷出距离不同,该实验说明液体压强与 _____有关。
【答案】 凹陷程度 受力面积 等于 大气压 下降 液体的深度
【解析】(1)[1]压力作用效果用海绵形变大小来反映,海绵形变越大,压力作用效果越明显,这用到了转换法。
[2]分析比较甲、乙的实验现象可知,两图的压力大小不变,受力面积的大小不同,海绵的凹陷程度不同,且受力面积越小、海绵的凹陷程度越大。
(2)[3]把装满水的矿泉水瓶分别正立和倒立放在同一块海绵上,水深h不变,由可知瓶盖受到水的压强等于瓶底受到的压强。
(3)[4]在矿泉水瓶中装满水,用纸片盖住瓶口后倒置,纸片不会落下,是大气压将纸片和水托住的。该现象说明了大气压强的存在;
(4)[5]瓶内空气的压强不变,而外界大气压增大,会有一部分水被压入玻璃管,因此管内水柱的高度会减小,管内液面下降,此时瓶内气体压强等于大气压加上水柱产生的压强;
(5)[6]图d的实验中,观察到水从小孔射出,小孔的位置越低,射出的水越急,液体压强越大。该现象说明液体压强与液体的深度有关。
考点六:压强计算及固体压强叠加与切割问题
【探究重点】
压力是垂直压在物体表面上的力;注意压强公式中S的含义(接触面积);注意液体压强计算与容器形状无关
【真题精讲】
11. (2022·重庆A)A、B两个质量均匀的正方体放在水平地面上如图甲所示,B的边长是A的2倍。将A沿竖直方向切去宽为L的部分,把切去部分叠放在B上,B对地面的压强与L的变化关系如图乙所示。切割后,A剩余部分对地的压强为,则以下分析正确的是( )。
A. B的重力是50N B. L=2.5cm时,
C. B的底面积为 D. A切去一半后,
【答案】B。
【解析】AC.由图乙可知,L的长度最大为10cm,根据题意可得,物体A的边长为10cm,所以物体B的边长为20cm,可求出B的底面积为400cm2,当L=0时,物体A还没有被切割,此时据压强公式可得因为B放在水平地面上,可得B的重力为故AC错误;
B.由图乙可知,当L=10cm时,说明A全部叠放在B上,此时B对地面的压强为
根据压强公式可得因为B放在水平地面上且,可求出A的重力为
当L=2.5cm时,根据压强公式,可求出物体B对地面的压强
此时物体A对地面的压强可得故B正确;
D.A切去一半后,即L=5cm时,根据压强公式,可求出物体A对地面的压强
故D错误。故选B。
【巩固训练】
12. (2022·湖南郴州)一个质量分布均匀的立方体,静止在水平地面上。沿图中虚线将其分割成体积相等的a、b两部分,并取走a部分。剩下的b部分(未倾倒)对水平地面产生的压强最大的是( )。
A. B. C. D.
【答案】D。
【解析】将正方体分割成体积相等的a、b两部分,并取走a部分。剩下的b部分的体积相等。因为正方体质量分布均匀,故剩下b部分的质量、重力都相等,则剩下b部分对水平地面的压力(等于剩余部分的重力)相等,由可知,压力一定时,受力面积越小,压强越大,题中D图剩下b部分的受力面积最小,则D图中剩下的b部分(未倾倒)对水平地面产生的压强最大,故ABC不符合题意,D符合题意。故选D。
1. 如图容积相同的甲、乙两个圆柱容器,都装满水,如图所示放置,则甲、乙两容器底部受到水的压力F甲和F乙、压强p甲和p乙的关系为( )
A.F甲=F乙p甲=p乙 B.F甲>F乙p甲>p乙
C.F甲=F乙p甲 【答案】C
【解析】由于容积相同的甲、乙两圆柱形容器都装满水,所以水的体积、质量、受到的重力都相同,因为甲、乙为圆柱形容器,所以水对容器底部的压力F=G
所以甲、乙两容器水对容器底部的压力相同,即F甲=F乙
由图知,容器中水的深度h甲
故选C。
2. 在铁桶内放少量水,用火加热,沸腾后把桶口堵住,浇上冷水,铁桶被压扁,如图所示。下列说法正确的是( )
A.铁桶遇冷收缩变扁 B.冷水的压力把铁桶压扁
C.大气压力把铁桶压扁 D.高山上做这个实验铁桶更容易被压扁
【答案】C
【解析】ABC.铁桶内放少量的水,用火加热,水沸腾之后把桶口堵住,再浇上冷水,由于热胀冷缩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;故AB错误,C正确。
D.高山上大气压低,高山上做这个实验铁桶不容易被压扁,故D错误。
故选C。
3. (2021八下·崆峒期末)如图,两个完全相同的正方体均匀物块,分别沿各自虚线切割掉一半,将剩余部分a和b按照图示位置摆放在同一水平面上,比较两物块对水平面的压强( )
A.a比较大 B.b比较大 C.一样大 D.无法判断
【答案】A
【解析】因为水平面上物体的压力和自身的重力相等,即F = G,由图,沿水平方向切去一半后,剩余部分的重力减半即为0.5G,受力面积不变即为S,由b图,沿对角线切去一半后,剩余部分的重力减半即为0.5G,物块为正方体,所以b比a受力面积大,即b中受力面积大于S,由p=F/S可知,a对水平地面的压强大,故A正确
4. 如图甲所示,小明同学在两张纸片中间向下吹气,可观察到两纸片靠拢,此实验现象说明:气体流速越大的地方越小。在一个雨天,小丽撑着雨伞走在回家的路上,如图乙所示,一阵大风吹来,雨伞可能发生的现象及其正确的解释是( )
A.由于风力作用,雨伞将做匀速直线运动
B.雨伞上方空气流速等于下方,雨伞将保持静止
C.雨伞上方空气流速小于下方,雨伞边缘会向下压低
D.雨伞上方空气流速大于下方,雨伞边缘会向上翻起
【答案】D
【解析】BCD.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”,不能保持静止,故BC错误,D正确;
A.由上面的分析,伞面受到的合力方向上,为非平衡力,故雨伞不能做匀速直线运动,故A错误。
故选D。
5. (2021九上·肇源开学考)有A、B两个密度分别为ρA、ρB的实心正方体,它们的边长之比为1:2,如图所示,将它们叠放在水平桌面上时,A对B的压强等于B对桌面的压强,则ρA:ρB为( )
A.8:1 B.8:3 C.2:1 D.2:3
【答案】B
【解析】因为A、B为两个实心方体,且边长之比为1 :2,故SA: SB=1:4,VA :VB=1: 8; A对B的压强为
,B对桌面的压强为,因为A对B的压强等于B对点面的压强,即PA=PB,且SA: SB=1:4,所以,解得:因为,且Va :Vg=1:8,解得故答案为: B。
6. 如图所示,图钉帽的面积是0.8 cm2,图钉尖的面积是5×10-4 cm2,手指对图钉帽的压力是20 N,手对图钉帽的压强是_______Pa,图钉尖对墙的压强是_________Pa。
【答案】2.5×105;4×108
【解析】手对图钉帽的压强为:
图钉尖对墙的压力等于手对图钉帽的压力即20 N,图钉尖对墙的压强:
。
7. (2022四川凉山)如图所示,两个底面积相同且质量相等的容器甲和乙放置在水平桌面上,向容器中分别注入两种不同的液体,已知距容器底部等高的A、B两点所受液体的压强相等,则两容器底部所受液体压强p甲______p乙,所受液体的压力F甲_________F乙(均选填“>”“=”或“<”)。
【答案】: > >
【解析】:
由题意可知,距容器底部等高的A、B两点所受液体的压强相等,即pA=pB,由图可知,A、B两点的深度不同,且hA
设A、B两点到容器底部的距离为h,根据p=ρgh可得容器底部受到的液体压强为p甲=ρAg(hA+h)=pA+ρAgh
p乙=ρBg(hB+h)=pB+ρBgh因为pA=pB,ρA>ρB,所以可得p甲>p乙
[2]因为p甲>p乙,且两容器底面积相等,所以根据压强的变形公式F=pS可得,F甲>F乙。
8. (2022·陕西省)位于陕西泾阳的郑国渠,是我国古代三大水利工程之一、如图是郑国渠跨路面两侧的截面示意图,两侧水渠和中间的涵洞可以看作是一个___________;当水不流动时,水对A点的压强___________(选填“大于”、“等于”或“小于”)水对B点的压强。
【答案】①连通器;②小于。
【解析】[1] 跨路面两侧的水渠是上上端开口、下端连通的,当液体不流动时,液面总保持相平,因此两侧水渠和中间的涵洞可看作一个连通器;
[2]由图可知,A点到液面的深度要小于B点到液面的深度,即hA
【答案】①等于;②104。
【解析】[1]壶盖上留有一个小孔,作用是使壶内与壶外的大气相通,液面上方的压强等于大气压强,这样水在重力和大气压力的作用下就容易倒出。
[2]茶壶和水的总质量为0.5kg,总重力为G=mg=0.5kg×10N/kg=5N
壶对水平桌面的压力为F=G=5N
壶底与桌面的接触面积为S=5cm2=5×10-4m2
所以壶对水平桌面的压强为。
10. (2022·四川凉山州)在“探究压力作用效果与哪些因素有关”的实验中,某同学利用了多个完全相同的铁块和海绵进行了如图所示的实验。
(1)实验中通过观察海绵的____________来比较压力作用效果;
(2)由____________两图可以探究压力作用效果与压力大小的关系;
(3)对比乙、丙两图可以得出:当压力一定时,____________越小,压力作用效果越明显;
(4)对比甲、丙两图,该同学认为压力作用效果与压力大小无关,他的观点是__________(选填“正确”或“错误”)的,理由是____________。
【答案】①凹陷程度;②甲、乙;③受力面积;④错误;⑤比较时没有控制受力面积相同。
【解析】(1)[1]凹陷程度越大,压力的作用效果越明显,故可以根据海绵的凹陷程度来表示压力的作用效果。
(2)[2]探究压力的作用效果与压力的大小关系,故需要改变压力的大小,控制受力面积相同,故选择甲、乙两次实验。
(3)[3]对比乙、丙两图可以看出,乙的受力面积比丙小,海绵的凹陷程度深,乙的压力作用效果明显,故结论为当压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显。
(4)[4][5]探究压力作用效果与压力大小关系,需要控制受力面积相同,而甲、丙两组实验,压力不同,受力面积也不同,故得出的结论是错误的。
11. (2021八下·济源期中)一块写有校训的花岗岩石料质量为31.8t、密度为2.65×103kg/m3,立在用砖砌成的长4m、宽2m、高0.5m的水平基座上(如图所示),石料与基座的接触面积为2.12m2.已知砖的密度为2.05×103kg/m3,基座砖缝中水泥砂浆的密度与砖的密度相同。(g取10N/kg)
求:
(1)花岗岩石料的体积;
(2)石料对基座的压强;
(3)石料对基座与基座对地面的压强之比。
【答案】见解析
【解析】(1)解:花岗岩石料的体积V石=m石ρ石=31.8×103kg2.65×103kg/m3=12m3
答:花岗岩石料的体积为12m3
(2)解:由于石料放在水平基座上,石料对基座的压力大小等于石料受到的重力大小F石=G石=m石g=31.8×103kg×10N/kg=3.18×105N
则石料对基座的压强p石=F石S石=3.18×105N2.12m2=1.5×105Pa
答:石料对基座的压强为1.5×105Pa;
(3)解:基座受到的重力大小G基=m基g=ρ基V基g=2.05×103kg/m3×(4m×2m×0.5m)×10N/kg=8.2×104N
基座对地面的压强p基=F基S基=G石+G基S基=3.18×105N+8.2×104N4m×2m=5×104Pa
石料对基座与基座对地面的压强之比为p石p基=1.5×105Pa5×105Pa=31
答:石料对基座与基座对地面的压强之比为3:1。
1. (2022山东枣庄) 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】:
在托里拆利实验中,管内外水银面的高度差是指管内水银面到水银槽中水银面的垂直高度,玻璃管水银上方是真空,所以玻璃管内水银柱的高度由大气压决定。
A.当把玻璃管倾斜时,大气压不变,水银柱产生的压强与大气压强相等,故水银柱的高度不变,所以管内外水银面的高度差不发生变化,仍为760mm,故A正确;
B.向上提起一段距离,管口未离开水银面,水银柱的高度差不变,产生压强始终等于大气压,管内封闭水银柱长度不变, 仍为760mm,故B错误;
C.若玻璃管内混入少量空气,空气也会产生压强,所以大气压支持的水银柱高度会降低,测出的大气压值偏小,故C错误;
D.由于大气压随高度的增加而降低,所以将该装置从山脚移到山顶,玻璃管中水银柱的液面将下降,即玻璃管内外水银面高度差变小,故D错误。
故选A。
2. 如图所示,三个横截面积不同的容器中液体深度相同,三个容器底部所受的液体压强分别为pA、pB、pC,已知ρ酒精<ρ水,下列判断正确的是( )
A.pA>pB>pC B.pC=pA
【解析】三个容器液体深度相同,即hA=hB=hC
由于ρ水>ρ酒精,由液体压强公式p=ρgh知道,由图A、C中pA>pC
由于A、B容器中装的都是水,hB=hA,所以pB=pA
综上可知pA=pB>pC
故C正确,ABD错误。
故选C。
3. (2021九上·普陀期末)如图所示,甲、乙两个实心均匀正方体放在水平地面上,沿竖直方向在两个正方体上分别切去相同宽度,甲、乙剩余部分对地面的压强相等,则下列关于甲、乙正方体切去部分质量m甲’和m乙’的大小关系正确的是( )
A.m甲’一定大于m乙’ B.m甲’一定等于m乙’
C.m甲’可能小于m乙’ D.m甲’可能不等于m乙’
【答案】A
【解析】对于柱状物体竖直放在水平面上时,其对水平面的压强可表示为
可见压强与受力面积无关,只与物体密度及高度有关,沿竖直方向切相同宽度后,甲、乙剩余部分对地面的压强相等,即
没经直方向切时,高度不变,其对地压强不变,可知对于切下的相同究度 ,对地压强也应这相等,即
甲边长比乙大,切下部分宽度相同,则切下部分的底面积所以
A符合题意,BCD不正确
故答案为:A
4. (2022黑龙江牡丹江、鸡西) 如图,A、B两容器中装有同一液体,且液面高度相同,a点的压强小于b点的压强,当A、B间的阀门打开时,下列说法中正确的是( )
A. 液体由A流向B B. 液体由B流向A
C. 液体在A、B间来回流动 D. 液体静止不动
【答案】:D
【解析】:
A、B上端开口,中间联通,是连通器,由于容器中装有同一种液体,并且液面相平,因此打开阀门后,液面仍然相平,故液体不流动,故D正确。
故选D。
5. (2022广西贺州)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】: ①. 3 ②. 0.1
【解析】:
[1]根据密度公式可知,容器内水的质量为
[2]液体内部的压强与液体的密度和液体的深度有关,根据公式p=ρgh可知,当两种不同液体对两容器底部压强相等时,液体密度与液体深度成反比,即由题意可知甲容器中水的深度为
乙容器中酒精的深度为所以要使酒精和水对容器底部的压强相等,则抽走的水的相同高度必须满足解得
6. (2021八下·江北期末)如图甲所示,将一个边长为10cm的正方体物块A放在水平桌面上,A物体的密度是4×103kg/m3,A对水平桌面的压强为 Pa;若在A的正中央放一个边长30cm,重200N的正方体物块B,如图乙所示,则乙图中A对水平桌面的压强和B对A的压强的比为 。
【答案】4000;6:5
【解析】[1]正方体物块A的边长
正方体物块A的质量
正方体物块A的重力
A对水平桌面的压强
[2]乙图中A对水平桌面的压强
B对A的压强
A对水平桌面的压强和B对A的压强的比为
7. (2022·江苏苏州)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】①小;②大气压;③相同。
【解析】[1][2]由流体流速与压强的关系可知,流速越大的位置压强越小,风帽转动时其内部空气流速变大、压强变小,内部气压小于外部大气压,室内的污浊气体在大气压的作用下被排出。
[3]水平方向的风,从不同方位吹来,转变为由下而上垂直的空气流动,风帽的转动方向不变,提高室内通风换气效果。
8. (2022·福建)在探究影响液体压强因素的实验中,用几根一端封有相同橡皮薄膜的玻璃管进行实验,在5号管中装入盐水,其它管中装入水,如图。
(1)玻璃管下方薄膜鼓起的程度可反映液体______的大小;
(2)根据图甲中三支相同玻璃管薄膜鼓起的程度,猜想:液体的压强可能与液体的质量、重力、体积或______有关;
(3)图乙中,4号管上段更粗,下段与2号管粗细相同,两管中水的总长度相同,发现两管薄膜鼓起的程度相同,可得:液体压强的大小与液体的质量、重力、体积都______;
(4)图丙中,5号管和2号管的液柱长度相等,利用5号管和2号管可探究液体压强与液体的______是否有关;
(5)为了探究液体长度对液体压强的影响,选用2号管和6号管进行实验,6号管水柱比2号管水柱长,实验时需控制两管水柱的______相等。
【答案】①压强;②深度;③无关;④密度;⑤深度。
【解析】(1)[1]液体产生的压强作用在玻璃管下方的橡皮膜上,使得橡皮膜向下鼓,橡皮膜向下鼓出的程度越大,说明液体产生的压强越大。因此实验中可以通过薄膜鼓起的程度来反映液体压强的大小,这种方法叫转换法。
(2)[2]图甲中三支相同玻璃管薄膜鼓起的程度不同,第三只玻璃管底部的橡皮膜鼓出的程度最大,而第三支玻璃管中液柱最长,由于三支玻璃管中所装液体都是水,因此猜想:液体的压强大小可能与液体的质量、重力、体积或深度有关。
(3)[3]图乙中,2号管和4号管所装液体的质量、重力、体积都不相同,而两管薄膜鼓起的程度相同,说明两管中液体产生的压强相等,因此可得:液体压强的大小与液体的质量、重力、体积都无关。
(4)[4]图丙中,5号管和2号管的液柱长度相等,即液体的深度相同,5号管是盐水,2号管是水,两管中液体的密度不同,则利用5号管和2号管可探究液体压强与液体的密度之间的关系。
(5)[5]为了探究液体长度对液体压强的影响,选用2号管和6号管进行实验,由于液体产生的压强与液体的密度和深度有关,因此在6号管水柱比2号管水柱长度更大的情况下,实验时需控制两管水柱的深度相等。
9. 小明用2mL的注射器、量程为0~10N的弹簧测力计和刻度尺粗略测量大气压的值。
步骤一:把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔。
步骤二:如图所示安装好器材,水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞________时,记下弹簧测力计的示数为5.2N。
步骤三:用刻度尺测出注射器________长度为4.00cm。
步骤四:算出大气压强值为________Pa。
【答案】开始运动;有刻度部分的;1.04×105。
【解析】本实验的原理是二力平衡和;
由于注射器活塞颈部用绳与弹簧测力计的挂钩相连,应水平向右慢慢拉动注射器筒,这样相当于水平向右拉动弹簧测力计的挂钩;当注射器中的活塞开始运动时,说明此时拉力等于大气对活塞的压力。故记下的弹簧测力计示数,就是大气对活塞的压力F=5.2N;,
此时大气压的数值。
故答案为:开始运动;有刻度部分的;1.04×105。
10. (2021八下·路南期中)边长为20cm的均匀实心正方体,质量为20kg,放在水平地面上,(g=10N/kg)。
(1)正方体对地面的压强为多少?
(2)若沿水平方向截下一部分A立放在水平地面上,且使A对地面压强为剩余部分B对地面压强的4倍,则剩余部分B的高度为多少?
【答案】见解析
【解析】(1)解:实心正方体对地面的压力F=G=mg=20kg×10N/kg=200N
受力面积S=20cm×20cm=400cm2=4×10﹣2m2
正方体对地面的压强p=FS=200N4×10−2m2=5000Pa
答:正方体对地面的压强为5000Pa;
(2)解:根据p=FS=GS=ρVgS=ρSℎgS=ρgℎ
可知,A立放在地面上是压强等于原来正方体对地面的压强,即pA=5000Pa
由题意可知,剩余部分B对地面的压强是A对地面压强的四分之一,即pB=14pA
由公式p=ρgℎ 可知ρgℎB=14ρgℎA
则有ℎB=14ℎA=14×20cm=5cm
1. (2022新疆)正六边形钢质螺母的质量为7.9g,其空心圆的面积为正六边形的面积的,当螺母如图甲所示平放在水平地面上时,螺母对地面的压强为p;当螺母如图乙所示立放在水平地面上时,螺母对地面的压强为4p。已知钢的密度为7.9×103kg/m3,则正六边形的边长为( )
A. cm B. cm C. cm D. cm
【答案】:B
【解析】:当螺母如图甲所示平放在水平地面上时,螺母对地面的压强为
经整理可知当螺母如图乙所示立放在水平地面上时,螺母对地面的压强为经整理可知可得则该螺母侧边的面积为
钢的体积为设六边形的边长为L,则该螺母的厚度为正六边形的面积为其空心圆的面积为正六边形的面积的,则钢质螺母剩余部分的底面积为钢质螺母实心部分的体积为经整理可知故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
2. (2022重庆B卷)有A、B两个均匀实心圆柱体,A的高为5cm、底面积为20cm2,B的高为8cm、底面积为50cm2.若将它们按图甲、乙的方式放在水平桌面上,A对桌面的压强为p1=1.0×103Pa,B对桌面的压强为p2;若按图丙的方式放置时,B对A的压强为p3=6.0×103Pa,A对桌面的压强变为p4。下列判断正确的是( )
A.A的重力为20N B.B的密度为3.0g/cm3
C.p3:p2=2:5 D.p4=1.6×104Pa
【答案】:B
【解析】:A.A的重力为GA=FA=p1SA=1.0×103Pa×20×10-4m2=2N故A错误;
B.B的重力为GB=FB=p3SB=6.0×103Pa×20×10-4m2=12N
B的密度为故B正确;
C.B对桌面的压强为p3与p2的比为故C错误;
D.A对桌面的压强变为故D错误。
故选B。
3. (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,乙容器中液体的密度为。液体内A、B两点到容器底部的距离相等,其压强分别为、。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. B.
C. D.
【答案】:D
【解析】:
由于两容器底部受到的液体压强相等,甲容器底面积大于乙容器底面积,由可知,甲容器底部受到的液体压力F甲大于乙容器底部受到的液体压力F乙,由于G甲液=F甲;G乙液=F乙所以G甲液>G乙液;由G=mg可知m甲液>m乙液。由于甲乙两种液体的体积相等,由可知甲>乙由于A点到容器底部的深度等于B点到容器底部的深度,则两点以下部分液体的压强大小关系为pA下>pB下,若两容器底部受到的液体压强相等,则两点处受到液体的大小关系为故ABC错误,故D正确。
故选D。
4. (2022湖北宜昌)在如图所示的托里拆利实验中,会使测得的大气压数值变小的是( )
A. 将玻璃管稍微倾斜 B. 将玻璃管稍微下压
C. 用密度更小的液体替代水银 D. 玻璃管内混入空气
【答案】:D
【解析】:
A.将玻璃管稍微倾斜,水银槽里的水银会进入玻璃管,但玻璃管内外水银的高度差不变,测量结果不变,故A符合题意;
B.将玻璃管稍微下压,管内外水银高度差变小,此时水银槽里的水银会进入玻璃管,待水银静止时,玻璃管内外水银的高度差与原来相同,测量结果不变,故B不符合题意;
C.用密度更小的液体替代水银,根据公式p=ρ液gh可知,管内外液体的高度差会变大,但只要大气压不变,计算出的结果不变,故C不符合题意;
D.玻璃管内混入空气,管内水银上方有气压,会使玻璃管内水银下降,高度差变小,测得的大气压数值变小,故D符合题意。
故选D。
5. (2022福建)如图,小华利用自制喷雾器浇花。推动注射器的活塞时吸管内水面上升,这是因为吸管上方空气( )
A. 流速大,压强大 B. 流速大,压强小
C. 流速小,压强大 D. 流速小,压强小
【答案】:B
【解析】:
推动注射器的活塞时,吸管上方的空气流速增大,压强减小,吸管受到向上的压强大于向下的压强,所以液面上升,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
6. (2021八下·太湖期末)边长为10cm,质量为3kg的正立方体放在水平桌面上,若沿如图a所示的虚线去掉一半,其余部分不动,这时它对桌面的压强是 ;如果沿如图b所示的虚线去掉一半,其余部分不动,这时它对桌面的压强是 。
【答案】1500;3000
【解析】[1]边长为10cm,质量为3kg的正立方体的重力
G=mg=3kgx10N/g-30N
正立方体放在水平桌面上,若沿如图a所示的虚线去掉一半,其余部分不动,这时它对桌面的压力等于剩余部分的重力
受力面积为这时它对桌面的压强是
[2]如果沿如图b所示的虚线去掉一半,其余部分不动,这时它对桌面的压力等于剩余部分的重力
F2=15N
受力面积为这时它对桌面的压强为
7. 如图所示,A、B两个容器自重和底面积相同;分别装有硫酸、酒精(ρ硫酸>ρ酒精),已知两个容器底面受到的压力相等,A中硫酸液体对杯底的压强__________(选题“大于”“小于”或“等于”)B中酒精对杯底的压强,A、B两个容器__________(选填“A”或“B”)对水平桌面的压强大。
【答案】等于;B。
【解析】由题可知,SA=SB,FA=FB,由p=可得,pA=pB;不同形状的液体(容器),其对容器底部产生的正压力大小与液体的重力关系不同,如图所示,
在A形状的容器中,液体对容器底部产生的压力FA>GA,在B形状的容器中,液体对容器底部产生的压力FB
【答案】: 大气压 11
【解析】:机器人工作时,真空泵将吸盘内的空气向外抽出时,导致吸盘内部的气压小于外界大气压,在大气压的作用下,时吸盘吸附在玻璃上。
机器人在竖直玻璃上静止时,处于平衡状态,竖直方向受到的重力和摩擦力是一对平衡力,平衡力大小相等,故机器人受到的摩擦力为
f=G=mg=1.1kg×10N/kg=11N
9. 如图是高压锅示意图,锅盖上有一个空心柱为排气孔,空心柱上戴着一个帽子为限压阀。当高压锅内气体的压强超过安全值时,锅内的气体就会冲开限压阀,跑出一部分气体,使锅内气体的压强减小。现有一个高压锅空心柱小孔的横截面积为10mm2,限压阀的质量为100g的高压锅炉,要用它来煮饭。(若当时的大气压为p0=1.0×105Pa,g取10N/kg)问:
(1)高压锅内气体能达到的最大压强为多少;
(2)若锅盖面积为240cm2,则它所能承受的最大压力为多少才能保证安全;
(3)经商品质量检测部门检测,此高压锅最大压强不能超过1.8×105Pa,要使此高压锅继续安全使用,则应配备一个多大质量的安全阀?
【答案】(1)2×105Pa;(2)2.4×103N;(3)80g
【解析】解:(1)排气孔的横截面积为
限压阀的质量为
锅内最大气压为
则
(2)锅盖面积为
锅盖所承受的最小压力为
(3)限压阀产生的最大压强为
根据可得,限压阀能够承受的最大压力为
限压阀的重力为
限压阀的质量为
10. 小明利用1mL的轻质注射器等器材组成图示实验装置测量大气压。
(1)为得到活塞横截面积,需要量取的局部长度为 cm;
(2)考虑到摩擦因素,小明取下橡皮帽,再次水平向右匀速拉动注射器筒,记下弹簧测力计稳定时的示数为0.4N。此过程中活塞受到的摩擦力方向为 ;
(3)利用以上数据可计算出大气压强是 Pa;①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体;②活塞与注射器筒壁间有摩擦;③弹簧测力计的示数没有读准;④活塞与注射器筒壁不完全密封;已知实验时实为1标准大气压,则造成该偏差的可能原因是 ;
(4)小明发现:如果在针筒内吸入一定质量的空气,然后用橡皮帽将气体封闭起来,在推活塞的过程中,越推越费力,由此小明猜想:其他条件一定时,封闭气体的体积越小,压强越大。为了验证自己的猜想,小明用一个20mL的注射器吸入一定质量的空气后连接到胎压计上,通过推拉活塞,测得数据记录如表:
V/mL
4
6
8
10
12
p/kPa
120
80
60
48
40
当小明不推拉活塞时,注射器内的空气体积为 。
【答案】2.50 水平向右 0.95×105 ①③④ 4.8mL
【解析】
(1)[1]因活塞为圆柱体,知道注射器的容积,而活塞的横截面积可以通过公式来求出,所以需要用刻度尺量出针筒全部刻度部分的长度l=13.50cm﹣11.00cm=2.50cm
(2)[2]小明取下橡皮帽,水平向右加速拉动注射器筒,此过程中活塞受到向左的拉力、向右的摩擦力,大小为0.4N。
(3)[3]拉力的大小为由图可知为4.2N,摩擦力为0.4N,合力为F=4.2N﹣0.4N=3.8N,大气压的值为已知实验时实为1标准大气压,约为1.0×105Pa,测量值偏小。
[4]①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体;④活塞与注射器筒壁不完全密封,注射器筒内有空气都会使拉力变小,在面积不变的情况下,测得的大气压会偏小;②活塞与注射器筒壁间有摩擦,小明取下橡皮帽,测出的弹簧测力计示数即为摩擦力,在后面计算大气压的时候已经做了减法,故不会影响大气压的值;③没有读准弹簧测力计的示数可能会导致测量值小于真实值,也可能会大于真实值;因此①③④的测量结果有偏差。
(4)[5]由表中数据可知,压强和体积的乘积是一个定值,即pV=480kPa•mL,由此可得p与体积V的数学关系式为:pV=480kPa•mL;当小明不推拉活塞时,此时大气压强为100kPa,所以注射器内的空气体积为
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