所属成套资源:初二物理人教版下册(春季班)讲义
物理八年级下册9.1 压强精品课时练习
展开
这是一份物理八年级下册9.1 压强精品课时练习,文件包含初二下册春季班人教版物理讲义第5讲压强液体压强教师版练习题docx、初二下册春季班人教版物理讲义第5讲压强液体压强docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共104页, 欢迎下载使用。
《9.1 压强 》
一.选择题(共18小题)
1.小明在沙滩上散步时,发现沙滩上留下自己浅浅的小脚印,还有刚才在他身边走过的游客留下又深又大的脚印,如图所示,下列判断正确的是( )
A.小明对沙地的压力比游客对沙地的压力的小
B.小明对沙地的压力和游客对沙地的压力相等
C.受力面积和压力都不知道,无法比较谁对沙地的压强大
D.小明对沙地单位面积的压力比游客对沙地单位面积的压力的大
【分析】对水平地面压力大小在数值上就等于物体的重力;压力的作用效果课通过脚印的深浅来显示。
【解答】解:AB、小明的重力小于游客的重力,故小明对沙地的压力小于游客对沙地的压力,故A正确,B错误。
CD、压强也就是单位面积所受的压力,可以通过脚印的深浅来反映,游客的脚印深,所以游客对地面的压强(单位面积的压力)大,故CD错误。
故选:A。
【点评】本题考查水平地面上压力和重力的大小关系,以及对压强概念的理解。
2.“层层叠”是把相同的木块(图甲所示)叠放在一起(图乙所示),此时“层层叠”对水平地面压力为F1,压强为p1。某次游戏时抽取“0”木块叠放在顶端的右边(图丙所示),此时“层层叠”对水平地面压力为F2,压强为p2。则( )
A.F1>F2 B.F1<F2 C.p1:p2=3:2 D.p1:p2=2:3
【分析】静止在水平面上物体对水平面的压力和自身的重力相等,根据题意可知两者受力面积之间的关系,根据p=求出两者对水平地面压强之间的关系;
【解答】解:AB、静止在水平面上物体对水平面的压力和自身的重力相等,
所以,图乙和图丙中“层层叠”对地面的压力相等,即F1=F2;故AB错误;
CD、由图乙和图丙可知,S乙:S丙=3:2,
“层层叠”对水平地面压强之比===,故C错误,D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了压强公式的应用,由图得出乙丙两图中受力面积之间的关系是关键。
3.如图所示A、B两个正方体放在水平地面上,己知两物体的边长之比是LA:LB=2:1,重力之比为GA:GB=3;2,则A地面压强与B对地面的压强之比为( )
A.3:8 B.3:1 C.2:3 D.3:4
【分析】物体放置水平地面上,压力等于其重力,由边长之比可得受力面积之比,然后根据p=分析即可。
【解答】解:LA:LB=2:1,所以SA:SB=4:1;
因为在水平地面,所以F=G,则FA:FB=GA:GB=3:2;
所以pA:pB=:=×=×==3:8。
故选:A。
【点评】本题主要考查了压强公式的应用,关键要搞清压力之比与重力之比的关系,受力面积之比与边长之比的关系,代入数据时细心便可。
4.如图所示,水平桌面上有一长为L,质量分布均匀的木板M,右端与桌边相齐,在水平力F的作用下,沿直线向右匀速运动(不掉落),在此过程中,下列说法正确的是( )
A.M对桌面的压力不变,摩擦力不变,压强不变
B.M对桌面的压力不变,摩擦力不变,压强变大
C.M对桌面的压力变小,摩擦力变小,压强不变
D.M对集面的压力变大,摩擦力变大,压强变大
【分析】(1)物体对水平桌面的压力等于物体的重力,而压强的大小与压力大小和受力面积有关,由题可知压力和接触面积(受力面积)的变化情况,利用压强公式p=可求得压强的变化;
(2)摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关,与受力面积无关。
【解答】解:
拉动木块时,对桌面的压力等于木板重力,大小不变;但在这一过程中,受力面积逐渐减小,由p=可得,对桌面的压强逐渐增大;因为压力和接触面的粗糙程度都不变,故摩擦力不变,故B正确,ACD错误。
故选:B。
【点评】本题考查压强公式的应用和影响滑动摩擦力的因素,此题中要先分析压力的变化,明确压力是不变的,再根据压力不变时,压强与受力面积成反比,判断出压强是增大的。
5.如图甲所示,一长方体木块放在各处粗糙相同的水平桌面上,开始时其小部分露出桌面;现用一水平向右的拉力F,使其向右移动一段距离后位置如图乙所示;在拉木块的过程中,木块所受的摩擦力为f,对桌面的压强为p。下列分析正确的是( )
A.f逐渐变小,p逐渐变大 B.f不变,p先变小,后不变
C.f逐渐变大,p逐渐变小 D.f不变,p不变
【分析】(1)根据影响滑动摩擦力大小的因素:压力的大小和接触面的粗糙程度判断此过程摩擦力的变化。
(2)水平面上的物体对支撑面的压力和自身的重力相等,根据向右缓慢地推木板时受力面积的变化判断对桌面压强的变化。
【解答】解:(1)向右缓慢地推木块的过程中,因为压力和接触面的粗糙程度不变,所以摩擦力f不变;
(2)因为水平面上的物体对支撑面的压力和自身的重力相等,所以向右缓慢地推木板的过程中,木板对桌面的压力不变,
由公式p=知,推木块的过程中受力面积先变大后不变,故木块对桌面的压强p先变小,后不变。
综上所述,f不变,p先变小,后不变,只有选项B的说法正确。
故选:B。
【点评】本题考查了压强大小的比较和影响滑动摩擦力大小的因素,关键是会分析向右缓慢地推木板的过程中变化的量和不变的量。
6.如图所示是一块砖,若将砖块从中央沿虚线竖直切开(如图甲),则剩余一半砖对地面的压力和压强与原来相比( )
A.压力不变,压强增大 B.压力增大,压强增大
C.压力减小,压强减小 D.压力减小,压强不变
【分析】砖对水平地面的压力和自身的重力相等,沿虚线去掉半块砖时,质量减半,重力减半,对水平面上的压力减半,受力面积减半,根据p=可知对地面压强的变化。
【解答】解:因砖对水平地面的压力和自身的重力相等,
所以,沿虚线去掉半块砖时,质量减半,重力减半,对水平面上的压力减半,受力面积减半,
由p=可知,对地面的压强不变,
综上可知,ABC错误、D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了压力和压强的大小比较,要注意水平面上物体的压力和自身的重力相等。
7.小凯骑山地自行车参加比赛,若他骑车时整车对水平路面的压强为p,自行车前后轮承担的压力相同,则后轮对地面的压强是( )
A.p B.2p C.4p D.p
【分析】人骑自行车时整车对水平路面的压力等于总重力,受力面积为前后轮的接触面积之和,根据p=表示出整车对水平路面的压强;由自行车前后轮承担的压力相同可知,自行车后轮压力是总重力的一半,且前后轮的接触面积相等,利于p=求出后轮对地面的压强。
【解答】解:人骑自行车时,设重力为G,前后轮的总接触面积为S,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,整车对水平路面的压强:
p==,
因自行车前后轮承担的压力相同,且前后轮与地面的接触面积相等,
所以,后轮对地面的压强:
p′====p。
故选:A。
【点评】本题考查了压强的计算,利于好自行车前后轮承担的压力相同是关键,要注意前后轮与地面的接触面积也相等。
8.如图中,这位扮相为孙悟空的京剧演员连续地展示了两个亮相动作,甲、乙两图中他对地面的压力及压强分别为,F甲、F乙、p甲、p乙,则下列判断中正确的是( )
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>p乙 D.F甲>F乙,p甲>p乙
【分析】水平面上物体的压力和自身的重力相等,据此判断甲乙对地面的压力关系,由图可知演员与地面的接触面积关系,根据p=可知甲乙对地面的压强关系。
【解答】解:由图可知,甲中演员与棒的重力大于乙中演员的重力,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,甲对地面的压力大于乙对地面的压力,即F甲>F乙,故ABC错误;
由图象可知,演员在甲中与地面的接触面积较小,即受力面积较小,
由p=可知,甲对地面的压强较大,即p甲>p乙,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了压力和压强大小的比较,关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等。
9.如图所示,用两食指同时压铅笔的两端,保持静止。左手指受到的压力为F1,压强为p1;右手指受到的压力为F2,压强为p2,下列判断正确的是( )
A.F1=F2 p1>p2 B.F1=F2 p1<p2
C.F1>F2 p1=p2 D.F1<F2 p1=p2
【分析】(1)根据物体间力的作用是相互的,判断左手和右手受到的压力大小。
(2)根据压强大小跟压力大小和受力面积大小有关。当压力一定时,受力面积越小,压强越大;在受力面积一定时,压力越大,压强越大。
【解答】解:(1)右手给铅笔一个向左的力,这个力通过铅笔作用在左手上。根据物体间力的作用是相互的,同时左手给铅笔一个向右、大小相等的力,这个力通过铅笔作用在右手上,所以左手指受到铅笔的压力为F1与右手指受到铅笔的压力为F2大小相等。
(2)左手和右手受到的压力相等,右手的受力面积比较小,所以左手指受到的压强p1小于右手指受到的压强p2,故B正确。
故选:B。
【点评】解答此题的关键是要知道两手指受到的压力是相同的,然后再根据压强的计算公式来判断。
10.下列四幅图中是为了减小压强的是( )
A.书包背带做得较宽
B.压路机的碾子压力很大
C.滑冰鞋上装上锋利的冰刀
D.飞镖的箭头磨得很尖
【分析】增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积来增大压强;在受力面积一定时,增大压力来增大压强。
减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积来减小压强;在受力面积一定时,减小压力来减小压强。
【解答】解:A.书包背带做得较宽,通过增大受力面积减小压强,故A符合题意;
B.压路机的碾子压力很大,通过增大压力增大压强,故B不符合题意;
C.滑冰鞋上装上锋利的冰刀,通过减小受力面积增大压强,故C不符合题意;
D.飞镖的箭头磨得很尖,通过减小受力面积增大压强,故D不符合题意。
故选:A。
【点评】此题主要考查的是增大、减小压强的方法,在平时的学习过程中,要擅于运用物理知识来解释一些日常现象,从而为解答此类题积累经验。
11.如图所示,是人们在购物时偶尔会用到的一种小提手,它能防止手被较重的塑料袋勒得发痛。则使用这种小提手提塑料袋能( )
A.减小对手的压强 B.增大对手的压强
C.减小对手的压力 D.增大对手的压力
【分析】减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积;在受力面积一定时,减小压力。
【解答】解:
AB.在压力一定时,增大小提手和手之间的受力面积,可以减小塑料袋对手的压强,使手感到舒服,故A正确、B错误;
CD.塑料袋对手的压力等于塑料袋及塑料袋中物体受到的重力,塑料袋及塑料袋中物体受到的重力不变,压力不变,故CD错误。
故选:A。
【点评】此题主要考查的是增大、减小压强的方法,在平时的学习过程中,要擅于运用物理知识来解释一些日常现象,从而为解答此类题积累经验。
12.如图所示,甲、乙两个实心正方体物块放置在水平地面上,甲的边长大于乙的边长。甲对地面的压强为p1,乙对地面的压强为p2.下列判断正确的是( )
A.若甲、乙密度相等,将甲放到乙上,乙对地面的压强有可能变为p1
B.若甲、乙密度相等,将乙放到甲上,甲对地面的压强有可能变为p2
C.若甲、乙质量相等,将甲放到乙上,乙对地面的压强有可能变为p1
D.若甲、乙质量相等,将乙放到甲上,甲对地面的压强有可能变为p2
【分析】(1)水平面上物体的压力和自身的重力相等,正方体对水平地面的压强p======ρgL,然后表示出甲放到乙上时乙对地面的压强和乙放到甲上时甲对地面的压强比较;
(2)甲、乙的质量相等时,甲放到乙上时乙对地面的压力和乙放到甲上时甲对地面的压力均变为原来的2倍,根据p===分析比较。
【解答】解:
设甲的边长为a,乙的边长为b,由题意知a>b,由S=L2可知,S甲>S乙。
AB.若甲、乙密度相等,因实心正方体物块对水平地面的压强:
p======ρgL,
则p1=ρga,p2=ρgb,由a>b可知,p1>p2。
①将甲放到乙上,乙对地面的压强:
p2'====+p2,
因为a>b,所以>ρga=p1,
所以p2'>p1,故A错误;
②将乙放到甲上,与甲相比,甲对地面的压力变大,受力面积不变,所以甲对地面的压强变大,即p1'>p1;因为p1>p2,所以,此时甲对地面的压强p1'>p1>p2,故B错误;
CD、如果甲、乙的质量相等,则p1==,p2==,
因为S甲>S乙,所以p1<p2。
①将甲放到乙上,则乙对地面的压强:p2'=,且p1==,
因为2S甲>S乙,所以p2'>p1,故C错误;
②将乙放到甲上,甲对地面的压强p1'=,
若S甲=2S乙,则p1'====p2,
即甲对地面的压强有可能变为p2,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了固体对地面压强的大小比较,分析量大,较复杂,是一道难题,应注意总结解题思路及方法。
13.如图所示,甲、乙两个均匀实心正方体置于水平地面上,它们对地面的压强相等。若分别在两个正方体的上表面施加大小相等、竖直向下的压力,则对水平地面的压强p甲和p乙的关系为( )
A.p甲>p乙 B.p甲=p乙 C.p甲<p乙 D.无法判断
【分析】根据p=判断压强当压力增大,受力面积不变时,压强的变化。
【解答】解:因为原来压强相等,由图知S甲<S乙,又在两正方体上表面施加大小相等、竖直向下的压力,根据p=,则压力产生的压强p甲′>p乙′,故后来对水平地面的压强p甲>p乙。
故选:A。
【点评】本题考查压强大小的比较,主要是压强公式p=的应用。
14.原来平整的细沙面上放上甲、乙两个实心正方体,沙面凹陷程度如图所示,则( )
A.甲的密度一定比乙大 B.甲的密度一定比乙小
C.甲的质量一定比乙大 D.甲的质量一定比乙小
【分析】(1)细沙面的凹陷程度反映了压强的大小,比较细沙面的凹陷程度得出两者压强的关系,根据实心正方体对沙面的压强p======ρgh结合高度关系得出两者的密度关系;
(2)物体对水平面的压力和自身的重力相等,根据p=和受力面积关系比较两者的质量关系。
【解答】解:
(1)由图可知,甲、乙两个实心正方体放在原来平整的细沙面上时,乙的凹陷程度比较深,
则乙对沙面产生的压强较大,即p甲<p乙,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,由实心正方体对沙面的压强p======ρgh,
由ρ=可知,当p甲<p乙且h甲>h乙时,ρ甲<ρ乙,即甲的密度一定比乙小,故A错误、B正确;
(2)因物体对水平面的压力和自身的重力相等,
所以,正方体对沙面的压力F=G=mg,
由p=可得,正方体的质量m===,
由于p甲<p乙、S甲>S乙,但两者的具体关系不确定,则甲、乙的质量关系无法确定,故CD错误。
故选:B。
【点评】本题综合考查了重力公式、密度公式、体积公式、压强公式的综合应用,利用好均匀规则物体(如圆柱体、正方体、长方体等)对地面的压强公式p=ρgh是关键。
15.新冠肺炎疫情期间,各地白衣战士最美逆行,纷纷驰援武汉。由于病毒强大的传染性,必须做好防护,医护人员长时间戴口罩后,脸上留下了深深的压痕。为减轻由于护目镜和口罩而勒出的勒痕甚至血痕,海军军医大学研发了“防护凝胶贴片“,有效地减轻了医护人员的面部不适,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.压痕深说明压强较小
B.要减轻压痕只能把口罩系的松一点
C.防护凝胶贴片可以减轻压痕,是由于减小了压力
D.防护凝胶贴片可以减轻压痕,是由于增大了受力面积
【分析】减小压强的方法:在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强。在受力面积一定时,通过减小压力来减小压强。
【解答】解:A、压痕深,即压力作用的效果明显,说明压强较大,故A错误;
B、要减轻压痕可以把口罩系的松一点,也可以增大受力面积,故B错误;
CD、防护凝胶贴片是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强(减轻压痕),并没有减小压力,故C错误,D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了学生对减小压强的方法的了解与掌握,是一道基础题。
16.如图所示,木块甲重4N、乙重7N,叠放在一起放在水平桌面上,甲对乙的压强与乙对桌面压强相等,甲、乙底面积之比为( )
A.4:11 B.4:7 C.7:4 D.11:4
【分析】水平面上物体的压力和自身的重力相等,知道两者的重力可知压力,根据p=结合甲对乙的压强与乙对桌面压强相等得出答案。
【解答】解:因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,甲对乙的压力F甲=G甲=4N,乙对桌面压力F乙=G甲+G乙=4N+7N=11N,
因甲对乙的压强与乙对桌面压强相等,
所以,由p=可得,两者的受力面积之比即甲、乙底面积之比:
==×=×=。
故选:A。
【点评】本题考查了压强公式的灵活运用,关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等,要注意受力面积和压力的对应性。
17.如图所示的事例中,属于增大压强的( )
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.“好奇”号火星车模型轮子大而宽
【分析】增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积来增大压强;在受力面积一定时,增大压力来增大压强。
减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积来减小压强;在受力面积一定时,减小压力来减小压强。
【解答】解:A、书包带做得宽一些是在压力一定时,通过增大受力面积的方法来减小压强,不符合题意。
B、切苹果器的刀片做得较薄是在压力一定时,通过减小受力面积的方法来增大压强,符合题意;
C、给火车轨铺上枕木是在压力一定时,通过增大受力面积的方法来减小压强,不符合题意;
D、火星车模型轮子大而宽是在压力一定时,通过增大受力面积的方法来减小压强,不符合题意;
故选:B。
【点评】这是一道与生活联系非常密切的物理题,在我们日常生活中经常需要根据实际情况来增大或减小压强,要学会学以致用,活学活用,这才是学习物理的真正意义。
18.正方体金属块放在水平桌面上,若从高度的一半处将它沿水平方向切开(如图所示),并将上半部分拿走,则剩余部分对桌面的压力、压强与原来相比( )
A.压力减半,压强减半 B.压力不变,压强减半
C.压力减半,压强不变 D.压力、压强都不变
【分析】物体在水平桌面上,对桌面的压力F=G=mg,若将它沿水平方向截去一半,其重力减去一半,对地面的压力会减小一半;但是其受力面积不变,由压强公式p=即可知木块对桌面的压强变化。
【解答】解:因为在水平桌面上,所以对桌面的压力等于其重力,F=G,水平切去一半后,G变小减半,所以压力减半;
水平切去一半后,与桌面的受力面积不变,由p=可知,在受力面积不变时,压力减半,则压强也会减半。
故选:A。
【点评】本题考查压力、压强的变化,关键是弄清楚压力和受力面积的变化,注意在水平面上的物体,压力等于物体的重力。
二.填空题(共11小题)
19.如图所示,某同学用弹簧测力计拉着木块在水平桌面上做匀速直线滑动,木块在移出桌面的过程中一直接触水平桌面、在这个过程中,木块对桌面的压力 不变 ,木块对桌面的压强 变大 ,木块受到桌面的摩擦力 不变 。(本题空格选填“变大”“变小”或“不变”)
【分析】木块对水平面的压力等于木块的重力;
滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关,与接触面积无关,据此分析摩擦力大小的变化;
拉着木块在水平面上做匀速直线运动,拉力和摩擦力是一对平衡力,其大小相等,据此分析测力计的示数变化;
根据木块对桌面的压力和受力面积的变化情况,利用压强公式分析木块对桌面的压强变化。
【解答】解:
在木块前端离开桌面至一半移出桌面的过程中,木块对水平桌面的压力始终等于木块的重力,所以木块对桌面的压力不变;
木块在运动过程中对桌面的压力大小不变、接触面的粗糙程度不变,所以木块受到的摩擦力大小不变;因木块做匀速直线运动,拉力和摩擦力是一对平衡力,其大小相等,所以测力计的拉力大小不变,即测力计的示数不变;
木块在运动过程中对桌面的压力大小不变,但受力面积减小,根据公式p=可知,木块对桌面的压强变大。
故答案为:不变;变大;不变。
【点评】本题考查了滑动摩擦力大小的影响因素、二力平衡条件和压强公式的应用,涉及的知识点较多,有一定的综合性。
20.停在水平地面的小轿车汽车质量为2400kg,汽车所受重力为 2.4×104 N,每单个轮胎与地面接触面积为0.03m2,汽车对地面压强为 2×105 Pa。
【分析】(1)知道汽车的质量,根据G=mg求出汽车所受重力;
(2)汽车对地面压力等于自身的重力,又知道单个轮胎与地面的接触面积,根据p=求出汽车对地面压强。
【解答】解:
(1)汽车所受重力:
G=mg=2400kg×10N/kg=2.4×104N,
(2)因水平面上物体的压力和自身的重力相等,即汽车对地面压F=G=2.4×104N,
所以,汽车对地面压强:
p===2×105Pa。
故答案为:2.4×104;2×105。
【点评】本题考查了重力公式和压强公式的应用,关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等。
21.某实心正方体金属块的质量是1kg,则取6个这样的金属块,分别以如图的甲、乙两种方式放置在水平地面上,则甲、乙两种方式放置的金属块对水平地面的压力之比F甲:F乙= 1:1 ,水平地面的受力面积之比S甲:S乙= 3:2 ,对水平地面的压强之比p甲:p乙= 2:3 。
【分析】由于甲、乙两种方式都是放置在水平地面上,对地面的压力等于总重力,可得对地面的压力之比;
根据数学知识求出受力面积关系;利用p=得出对地面的压强关系。
【解答】解:设一个实心正方体金属块的重力为G,由题知6个金属块放在水平地面上,对地面的压力:F甲=F乙=G总=6G=6mg,
所以甲、乙两种方式放置的金属块对水平地面的压力之比F甲:F乙=1:1;
由图知,地面的受力面积S甲=3a×a=3a2,S乙=2a×a=2a2,
所以水平地面的受力面积之比S甲:S乙=3a2:2a2=3:2,
由于F甲:F乙=1:1;则根据p=得,对水平地面的压强之比:
p甲:p乙=S乙:S甲=2:3。
故答案为:1:1;3:2;2:3。
【点评】本题考查压强公式的掌握和运用,知道金属块放在水平地面上,对地面的压力等于自身重是本题的关键。
22.用手向竖直墙上按图钉时,手对图钉的压力 等于 图钉帽对手的压力(选填“大于”、“小于”或“等于”),这两个力属于 作用力与反作用力 (选填“平衡力”或“作用力与反作用力”),图钉尖对墙的压强 大于 手对图钉帽的压强(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【分析】(1)固体能够传递压力,钉帽受到的压力就等于人施加的力,图钉将外力大小和方向不变的进行传递,压力通过钉帽、钉尖传递给墙壁,大小不变;用手向竖直墙上按图钉时,手对图钉帽的压力和图钉帽对手的压力是一对相互作用力,据此判断二力的大小关系;
(2)判断手对图钉帽和图钉尖对木板受力面积的大小关系,再利用公式p=判断压强的大小关系。
【解答】解:
(1)固体能够大小不变的传递压力,图钉将外力大小和方向不变的进行传递,压力通过钉帽、钉尖传递给墙壁,大小不变,所以手对图钉帽的压力等于图钉尖对墙的压力,等于人施加的力,用手向竖直墙上按图钉时,手对图钉帽的压力和图钉帽对手的压力是一对作用力与反作用力,所以二力的大小相等;
(2)手对图钉帽的受力面积大,由公式p=可知,其产生的压强小,图钉尖对木板的受力面积小,其产生的压强大,所以,图钉尖对墙的压强大于手对图钉帽的压强。
故答案为:等于;作用力与反作用力;大于。
【点评】本题主要考查固体对压力的传递特点及熟练应用压强公式p=.解题关键是明确固体在处于平衡状态时,能够等值的传递外加压力,但压强的传递是非等值的,它随受力面积的变化而变化。在压力一定的情况下,压强的大小与受力面积成反比。
23.如图所示,放在水平地面上的均匀实心柱形物体A、B,它们高度都相同,A和B密度之比为1:3,底面积之比为1:2,则A、B的质量之比为 1:6 ,对地面的压力之比为 1:6 ,压强之比为 1:3 。
【分析】(1)根据V=Sh和ρ=可求出A、B的质量之比;
(2)根据水平地面上静止的物体,对地面的压力等于重力之比进行求解;
(3)对于粗细均匀的固体,其产生的压强p======ρgh,据此判断它们对地面的压强之比;。
【解答】解:
(1)已知A、B的高度相同,底面积之比为1:2;
由V=Sh可得,A和B体积之比为VA:VB=SAh:SBh=1:2,
由ρ=可得A和B的质量之比为:==×=;
(2)因为A、B静止在水平地面上,
所以它们对地面的压力之比:===。
(3)均匀实心柱形物体对地面的压强:p======ρgh,
则它们对地面的压强之比:==×=,
故答案为:1:6;1:6; 1:3。
【点评】本题考查了密度公式、重力公式和压强公式的应用,关键是知道:规则、均匀物体(圆柱体、正方体、正方体)对水平面上的压强可用公式p=ρgh。
24.如图所示,一块长为L,质量分布均匀的木板A放在水平桌面上,木板A右端与桌边缘相齐,在其右端施加一水平力F使板A右端缓慢地离开桌边L,在木板A移动过程中,木板A对桌面的压强 增大 ,木板A对桌面的压力 不变 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
【分析】水平面上物体的压力和自身的重力相等,根据向右缓慢地推木板时受力面积的变化判断对桌面压强的变化。
【解答】解:
因在板的右端施一水平力F使板A右端缓慢地离开桌边L时,木板与桌面的接触面积变小,受力面积变小,所以,由p=可知,A对桌面的压强不断增大;
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以在板A移动过程中,A对桌面的压力不变。
故答案为:增大;不变。
【点评】本题考查了压力和压强大小的比较,关键是会分析向右缓慢地推木板的过程中变化的量和不变的量。
25.甲、乙为两个质量分布均匀的实心圆柱体放置在水平桌面上,沿着水平方向,切去上部分,剩余部分对桌面的压强p与切去部分高度△h的关系如图所示,已知甲的密度为4.0×103kg/m3.则圆柱体甲的高度为 20 cm.当它们被切去高度均为12cm,将各自被切去部分放置在另一个圆柱体剩余部分的上表面时,甲剩余部分和乙切去部分的组合体对桌面的压强为p1.乙剩余部分和甲切去部分的组合体对桌面的压强为p2,且p1:p2=3:2,则甲、乙圆柱体的底面积之比为 4:9 。
【分析】(1)由图象可知,开始时甲对水平桌面的压强,根据均匀实心圆柱体对水平桌面的压强p======ρgh求出圆柱体甲的高度;
(2)由图象可知,开始时乙对水平桌面的压强和高度,根据p=ρgh求出圆柱体乙的密度,即可得出甲乙的密度关系,当它们被切去高度均为12cm时,根据G=mg=ρVg=ρShg表示出甲剩余部分和乙切去部分的组合体对桌面的压力、乙剩余部分和甲切去部分的组合体对桌面的压力,根据p=结合p1:p2=3:2得出等式即可求出答案。
【解答】解:
(1)由图象可知,开始时甲对水平桌面的压强p甲=8000Pa,
因均匀实心圆柱体对水平桌面的压强:p======ρgh,
所以,圆柱体甲的高度:h甲===0.2m=20cm;
(2)由图象可知,开始时乙对水平桌面的压强p乙=6000Pa,其高度h乙=30cm=0.3m,
由p=ρgh可得圆柱体乙的密度:ρ乙===2.0×103kg/m3,即ρ甲=2ρ乙;
当它们被切去高度均为h=12cm=0.12m时,由G=mg=ρVg=ρShg可得,
甲剩余部分和乙切去部分的组合体对桌面的压力:
F1=ρ甲S甲(h甲﹣h)g+ρ乙S乙hg=2ρ乙S甲(h甲﹣h)g+ρ乙S乙hg,
乙剩余部分和甲切去部分的组合体对桌面的压力:
F2=ρ乙S乙(h乙﹣h)g+ρ甲S甲hg=ρ乙S乙(h乙﹣h)g+2ρ乙S甲hg,
则==×=×
=×=×=,
整理可得:36()2+11﹣12=0,
解得:=(=﹣舍去)。
故答案为:20;4:9。
【点评】本题考查了压强公式和密度公式、重力公式的综合应用,利用好均匀实心圆柱体对水平桌面的压强p=ρgh和从图象中获取有用的信息是关键。
26.将一个木制小桌放在地面上拖动,如图所示的两种拖法中,小桌所受摩擦力大小关系是F甲 = F乙;小桌对地面的压力F′甲 = F′乙;小桌对地面的压强p甲 > p乙(选填:“>”“=”或“<”)。
【分析】滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,即压力越大,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;压力一定时,接触面积越小,压强越大。
【解答】解:小桌对地面的压力等于小桌的重力,由于小桌的重力不变,因此甲乙两种方式对地面的压力相等;
滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,而两次拖法中,压力和接触面的粗糙程度均不变,所以两次拖法中,小桌与地面间的滑动摩擦力相等;
由于压力一定,并且甲的接触面积小,所以p甲>p乙。
故答案为:=;=;>。
【点评】知道滑动摩擦力大小的影响因素和压力一定,接触面积越小,压强越大是解决该题的关键。
27.如图所示,两个均匀的实心正方体甲和乙放置在水平地面上,甲的质量为6kg,边长为0.1m,若甲、乙的高度之比为1:2,密度之比为2:1,则甲对水平地面的压强p甲= 6000 Pa,甲、乙对水平地面的压强之比为 1:1 ,若将乙沿竖直方向切掉一半,则剩下的一半对水平地面的压强将 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)(g取10N/kg)
【分析】(1)甲对水平地面的压力和自身的重力相等,根据F=G=mg求出其大小,利用p=求出甲对水平地面的压强;
(2)知道甲乙的高度之比和密度之比,均匀实心正方体对水平地面的压强为p======ρgL,据此求出甲、乙对水平地面的压强之比;
(3)若将乙沿竖直方向切掉一半,分析高度即边长与密度的变化,利用p=ρgL分析压强的变化。
【解答】解:(1)甲对水平地面的压力:
F甲=G甲=m甲g=6kg×10N/kg=60N,
甲对水平地面的压强:
p甲===6000Pa;
(2)因物体对水平面的压力和自身的重力相等,
所以,均匀实心正方体对水平地面的压强:
p======ρgL,
则甲、乙对水平地面的压强之比:
==×=×=;
(3)若将乙沿竖直方向切掉一半,剩余部分的高度(即边长)和密度不变,
所以,由p=ρgL可知,剩下的一半对水平地面的压强将不变。
故答案为:6000;1:1;不变。
【点评】本题考查了压强的计算和压强比值的计算,利用好均匀、规则物体(如长方体、正方体、圆柱体等)对水平面上的压强公式p=ρgh是关键。
28.如图甲是a、b两种不同物质质量和体积的关系图象,则a、b两种物质密度之比为 2:1 ,如果用质量相等的上述两种物质分别制成甲、乙(图乙)两个底面积不同、高度相同的实心圆柱体,并将它们放置在水平地面上,则甲、乙两圆柱体对水平地面的压力之比为 1:1 ,压强之比为 2:1 。
【分析】(1)根据图象读出任意一组质量和体积,利用密度公式求出两物质的密度之比。
(2)实心圆柱体对水平地面的压力和自身的重力相等,据此求出压力之比;圆柱体对水平地面的压强p======ρgh,据此求出等高的实心实心圆柱体甲、乙对水平地面的压强之比。
【解答】解:(1)由图象可知,a物质的密度ρa===8g/cm3,
b物质的密度ρb===4g/cm3,
则:==2:1;
(2)因为实心圆柱体对水平地面的压力和自身的重力相等,而甲乙的质量相等,
所以由G=mg可得,F甲:F乙=1:1;
由p======ρgh可得:
p甲:p乙=ρagh:ρbgh=ρa:ρb=2:1。
故答案为:2:1;1:1;2:1。
【点评】本题考查了密度公式、重力公式、压强公式的应用,同时考查了学生根据物理知识分析图象的能力,这类题在试题中经常出现,一定要掌握解答此类题的方法。
29.如图所示,质地均匀的长方体重5N,放在水平桌面上,它与桌面的接触面积为0.05m2,则它对桌面的压强p1为 100 Pa;如果先竖直切除该物体右边的阴影部分①,则物体剩余部分对桌面的压强为p2;如果再竖直切除该物体右边的阴影部分②,则物体剩余部分对桌面的压强为p3.则p2 < p1,p3 < p1(>/=/<)。
【分析】(1)已知质地均匀的长方体重和受力面积,根据p1= 求出它对桌面的压强;
(2)如果先竖直切除该物体右边的阴影部分①,压力变小了,而受力面积不变,根据p= 分析;
(3)柱体对支持面(柱体全部放在支持面上)的压强为:p=====ρgh,即压强大小只与柱体的密度和高度有关,据此分析。
【解答】解:(1)质地均匀的长方体重5N,放在水平桌面上,对桌面的压力:F=G=5N,
它与桌面的接触面积为:S=0.05m2,则它对桌面的压强:
p1===100Pa;
(2)如果先竖直切除该物体右边的阴影部分①,其重力变小了,对桌面的压力变小了,而受力面积不变,
根据p=可知,物体剩余部分对桌面的压强p2变小了,则p2<p1﹣﹣﹣﹣﹣①;
(3)柱体对支持面(柱体全部放在支持面上)的压强为:
p=====ρgh,即压强大小只与柱体的密度和高度有关,
如果再竖直切除该物体右边的阴影部分②,柱体的密度和高度不变,故p3=p2﹣﹣﹣﹣②,
由①②得,p3<p1。
故答案为:100;<;<。
【点评】本题考查压强公式的运用及压强大小变化的分析,根据p=====ρgh,柱体压强大小只与柱体的密度和高度有关。
三.作图题(共2小题)
30.如图所示,物体A叠放在B上面,B放在C上面,三个物体保持静止,请画出A对的B的压力F1、B对C的压力F2的示意图。
【分析】A对B的压力F1的作用点在A与B的接触面上,方向垂直接触面向下;
B对C的压力F2的作用点在斜面上,方向垂直斜面向下,然后根据力的示意图的画法画出A对B的压力F1、B对C的压力F2的示意图。
【解答】解:A对B的压力F1的作用点在A与B的接触面上,受力物体是B,方向垂直接触面向下;
B对C的压力F2的作用点在斜面上,方向垂直斜面向下,如图所示:
【点评】力的示意图是用作图的方法表示力的三要素的,但在作图前应根据题目需要对物体所受的各个力进行受力分析,这是我们应该掌握的基本技能之一。
31.斜面上放有一个物体A,请在图中画出物体A对斜面产生的压力示意图。
【分析】先确定压力的作用点,即压力是接触面受到的力,因此作用点在斜面上,然后根据压力与接触面垂直的关系确定压力的方向。
【解答】解:在斜面上选取物体与接触面的中点为压力的作用点,过压力作用点画垂直于斜面、带箭头的线段即为物体A对斜面产生的压力示意图,如图所示:
【点评】本题的关键是知道压力的作用点在接触面上,以及压力的方向是垂直于接触面,且指向被压物体的。很多同学把压力和重力混淆,认为压力就是重力,这是不正确的,物体只有位于水平面上时,压力的大小、方向才与重力相同。
四.实验探究题(共3小题)
32.如图所示,在“影响压力作用效果”的实验:
(1) 甲 、 乙 两图所示的实验是为了说明受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(2) 丙 、 丁 两图所示的实验是为了说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)从(1)(2)的结果可以看出,压力的作用效果跟 受力面积 和 压力大小 有关。
【分析】压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,实验时应采用控制变量法,
即探究压力的作用效果与压力大小的关系时应控制受力面积的大小不变,
探究压力的作用效果与受力面积的关系时应控制压力的大小不变,据此分析回答。
【解答】解:(1)研究压力作用效果与压力大小关系时,要控制受力面积不变,改变压力大小,故分析比较图甲和图乙的实验现象可得出:受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显;
(2)由丙、丁两图,压力一定,丁中受力面积小,压力作用效果明显,可得出:压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)根据以上的结论可知,压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关。
故答案为:(1)甲;乙;(2)丙;丁;(3)受力面积;压力大小。
【点评】本题探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验,主要考查控制变量法及转换法的应用,体现了对过程和方法的考查。
33.利用海绵、小桌子、钩码、木板等做探究“压力作用效果”的实验,如图甲、乙、丙所示。
(1)甲、乙、丙实验中,根据 海绵的凹陷程度 来比较压力的作用效果。
(2)通过甲、乙实验能够得到的结论是 受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显 。
(3)由实验乙、丙可知,压力的作用效果与受力面积的大小有关。当压力一定时,可通过 减小受力面积 的方法来增加压力的作用效果。
(4)将该小桌子和钩码放在如图丁所示的木板上,比较图丙中海绵受到的压强p丙和图丁中木板受到的压强p丁的大小关系为p丙 = p丁(填“>”、“<”或“=”)。
【分析】(1)本实验通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,采用了转换法;
(2)压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,实验时应采用控制变量法,
即探究压力的作用效果与压力大小的关系时应控制受力面积的大小不变,
探究压力的作用效果与受力面积时应控制压力的大小不变。据此分析回答;
(3)当压力一定时,可通过减小受力面积的方法来增加压力的作用效果;
(4)若被压物质不同,不能根据被压物质的形变来反映压力的作用效果,根据 p=分析。
【解答】解:(1)根据转换法,甲、乙、丙实验中,根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果。
(2)比较甲、乙实验知,受力面积相同,乙中压力大,压力的作用效果明显,故能够得到的结论是:受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(3)由实验乙、丙可知,压力相同,丙中受力面积大,压力的作用效果不明显;
压力的作用效果与受力面积的大小有关。当压力一定时,可通过减小受力面的方法来增加压力的作用效果。
(4)将该小桌子和钩码放在如图丁所示的木板上,因被压物质不同,不能根据被压物质的形变来反映压力的作用效果,根据p=,因压力和受力面积相同,故丙中海绵受到的压强p丙和图丁中木板受到的压强p丁的大小关系为p丙=p丁。
故答案为:(1)海绵的凹陷程度;(2)受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;(3)减小受力面积;(4)=。
【点评】本题探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验,主要考查控制变量法及转换法的应用,体现了对过程和方法的考查。
34.小丽做研究“影响压力作用效果的因素”实验,所用器材及在水平桌面上行的实验过程如图所示。
(1)本实验所用到的研究方法是 转换法 和 控制变量法 。
(2)小丽为了探究压力作用效果跟压力大小的关系,应该通过图中 DE 的两次实验进行比较,得出结论: 在受力面积 相同时, 压力 越大,压力的作效果越明显;为了探究压力作用的效果跟受力面积大小的关系,应该通过图中 EF 的两次实验进行比较,得出结论:压力相同时,受力面积越 越小 ,压力的用效果越明显。
(3)在生活中书包的背带做得比较宽,这是利用了 增大受力面积 来减小压力作用的效果;俗话说“磨刀不误砍柴工”,所蕴含的物理知识是通过 减小受力面积 来增大压力的作用效果。
【分析】(1)(2)本实验通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,采用了转换法;
压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,实验时应采用控制变量法,
即探究压力的作用效果与压力大小的关系时应控制受力面积的大小不变,
探究压力的作用效果与受力面积时应控制压力的大小不变。据此分析回答。
(3)根据实际情况分析。
【解答】解:(1)本实验所用到的研究方法是转换法和控制变量法。
(2)小丽为了探究压力作用效果跟压力大小的关系,要控制受力面积相同,故应该通过图中DE的两次实验进行比较,得出结论:受力面积相同时,压力越大,压力的作效果越明显;为了探究压力作用的效果跟受力面积大小的关系,要控制压力大小相同,应该通过图中EF的两次实验进行比较,得出结论:压力相同时,受力面积越小,压力的用效果越明显。
(3)在生活中书包的背带做得比较宽,这是利用了增大受力面积来减小压力作用的效果;俗话说“磨刀不误砍柴工”,所蕴含的物理知识是通过减小受力面积来增大压力的作用效果。
故答案为:(1)转换法; 控制变量法;(2)DE; 受力面积;压力; EF; 小;(3)增大受力面积; 减小受力面积。
【点评】本题探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验,主要考查控制变量法及转换法的应用,体现了对过程和方法的考查。
五.计算题(共11小题)
35.如图,总质量为1500kg的小汽车在水平路面上匀速行驶,其4个轮胎与地面的接触面积共为0.15m2。已知汽车在匀速行驶过程中受到的阻力是1500N,g=10N/kg。求:
(1)汽车受到的重力;
(2)汽车对地面的压强;
(3)请在图中“●”画出小车在水平路面上向右匀速直线运动水平方向的受力示意图;
(4)汽车的牵引力(动力)是多少N?
【分析】(1)知道汽车的质量,根据G=mg求出其受到的重力;
(2)汽车对地面的压力和自身的重力相等,根据p=求出汽车对地面的压强;
(3)小车在水平路面上向右匀速直线运动时处于平衡状态,受到向右的牵引力和向左的阻力是一对平衡力,二力大小相等,据此画出水平方向的受力示意图;
(4)根据二力平衡条件求出汽车的牵引力(动力)。
【解答】解:(1)汽车受到的重力:
G=mg=1500kg×10N/kg=1.5×104N;
(2)汽车对地面的压力:
F=G=1.5×104N,
汽车对地面的压强:
p===1×105Pa;
(3)小车在水平路面上向右匀速直线运动时处于平衡状态,受到向右的牵引力和向左的阻力是一对平衡力,二力大小相等,
则水平方向的受力示意图如下图所示:
(4)由二力平衡条件可得,汽车的牵引力(动力):F=F阻=1500N。
答:(1)汽车受到的重力为1.5×104N;
(2)汽车对地面的压强为1×105Pa;
(3);
(4)汽车的牵引力(动力)是1500N。
【点评】本题考查了重力公式和压强公式、二力平衡条件的应用以及受力示意图的画法,要注意物体对水平面的压力和自身的重力相等。
36.一辆合金制作的玩具小车的总体积为0.0002m3,每个轮子与地面的接触面积为0.5cm2,密度为5×103kg/m3,在水平路面上匀速直线运动的过程中,受到的阻力是车重的0.2倍,问:(取g=10N/kg)
(1)小车质量多大?
(2)小车重力多大?
(3)当水平拉力为多大时,小车恰能做匀速直线运动?
(4)小车在水平路面上对地面的压强多大?
【分析】(1)已知小车的体积和密度,利用密度公式计算小车质量。
(2)利用G=mg计算小车重力。
(3)物体静止或做匀速直线运动时,物体处于平衡状态,此时物体受到的力是平衡力,据此来对力的大小做出相应的计算与判断。
(4)小车对水平地面的压力等于其重力,知道受力面积(车轮与地面的总接触面积),利用压强定义式求对水平地面的压强。
【解答】解:(1)根据ρ=可得,小车质量:
m=ρV=5×103kg/m3×0.0002m3=1kg。
(2)小车重力:
G=mg=1kg×10N/kg=10N。
(3)小车受到的阻力:
f=0.2G=0.2×10N=2N,
故根据力的平衡可知,当小车恰能做匀速直线运动时,小车受到的拉力:
F=f=2N.
(4)小车对水平地面的压力:
F压=G=10N,
受力面积,即车轮与地面的总接触面积:
S=4×0.5cm2=2cm2=2×10﹣4m2,
对水平地面的压强:
p===5×104Pa;
答:(1)小车质量为1kg。
(2)小车重力为10N。
(3)当水平拉力为2N时,小车恰能做匀速直线运动。
(4)小车在水平路面上对地面的压强为5×104Pa。
【点评】本题解答的关键是知道当物体处于静止或匀速直线运动状态时,其所受的力为平衡力,再根据所给出的条件进行适当的计算。
37.如图甲所示,是我国著名民营企业生产的力帆100E型电动微型轿车。轿车载着乘客在水平公路上匀速直线行驶。已知轿车和乘客的总质量m=600kg。受到的阻力f大小恒为轿车总重的0.1倍,轮胎与路面接触的总面积S=3×10﹣2m2。求:
(1)请在图乙上画出汽车受力的示意图。
(2)轿车受到的牵引力。
(3)轿车和乘客对路面产生的压强。
【分析】(1)轿车载着乘客在水平公路上匀速直线行驶时,水平方向受到的牵引力和阻力、竖直方向受到的重力和支持力的作用处于平衡状态,据此画出汽车受力的示意图;
(2)知道轿车的质量,根据G=mg求出轿车的重力,轿车载着乘客在水平公路上匀速直线行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,二力大小相等,根据F=f=0.1G求出轿车受到的牵引力;
(3)轿车对路面的压力等于桥车和乘客的总重力,根据p=求出轿车对路面产生的压强。
【解答】解:(1)轿车载着乘客在水平公路上匀速直线行驶时,水平方向受到的牵引力和阻力、竖直方向受到的重力和支持力的作用处于平衡状态,汽车受力的示意图如下图所示:
(2)桥车和乘客的总重力:
G=mg=600kg×10N/kg=6000N,
因轿车载着乘客在水平公路上匀速直线行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,
所以,轿车受到的牵引力F牵=f=0.1G=0.1×6000N=600N;
(3)轿车对路面的压力:
F=G=6000N,
轿车对路面产生的压强:p===2×105Pa。
答:(1)如上图所示;
(2)轿车受到的牵引力为600N;
(3)轿车对路面产生的压强为2×105Pa。
【点评】本题考查了受力示意图的画法、二力平衡条件、重力公式、压强公式的应用,关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等。
38.某工厂要修建一座烟囱。设计的烟囱基础占地面积为5m2,建成的烟囱质量为3×105kg。对打算修建烟囱的地方进行勘测,测得这里地面所能承受的最大压强为5.5×105Pa。请通过计算后判断这座烟囱能否按原设计修建?如果不行,而又必须在原地修建,可采取什么措施?(g=10N/kg)
【分析】(1)烟囱对地面的压力和自身的重力相等,根据F=G=mg求出其大小,利用p=求出烟囱对地面的压强,然后与地面所能承受的最大压强相比较得出答案;
(2)减小压强的方法:在受力面积一定时,减小压力;在压力一定时,增大受力面积,据此回答可采取的措施。
【解答】解:烟囱对地面的压力:
F=G=3×105kg×10N/kg=3×106N,
烟囱对地面的压强:
p===6×105Pa,
由6×105Pa>5.5×105Pa可知,不能按原计划修建烟囱,
采取的措施:可以采取增大基础面积或采用轻质材料的措施来减小压强。
答:通过计算可知这座烟囱不能按原设计修建,可采取的措施:可以采取增大基础面积或采用轻质材料的措施来减小压强。
【点评】本题考查了重力公式、压强公式以及减小压强方法的应用,要注意物体对水平面的压力和自身的重力相等。
39.质量为60kg的小明站立在水平沙池表面时,沙地凹陷留下两个明显的鞋印。小明通过观察估测一个鞋印的面积约为0.02m2,当小明双脚同样站在水平的水泥地板上时,地板完好没有留下痕迹。求:(g取10N/kg)
(1)在图中画出小明对水泥地板压力的示意图。
(2)小明受到的重力是多少?
(3)小明对水平沙地的压强是多少?
(4)小明对沙地压强为p1、对水泥地板压强为p2,它们的大小关系是什么?写出判断的依据。
【分析】(1)压力是接触面受到的力,因此压力的作用点在接触面上,即物体与接触面的中点;然后根据压力的方向垂直于受力面,并过压力作用点表示出压力的方向即可;
(2)知道小明的质量,根据G=mg求出其受到的重力;
(3)小明对水平沙地的压力等于自身的重力,受力面积等于两个鞋印的面积之和,根据p=求出小明对水平沙地的压强;
(4)分析小明对沙地和水泥地板的压力、受力面积关系,根据p=比较压强关系。
【解答】解:(1)在水泥地板上选取小明与接触面的中点为压力的作用点,过压力作用点画垂直于地面、带箭头的线段即为压力示意图,如下图所示:
(2)小明受到的重力G=mg=60kg×10N/kg=600N;
(3)小明对水平沙地的压力F压=G=600N,
小明对水平沙地的压强p===1.5×104Pa;
(4)小明对沙地的压力和对水泥地板压力均等于自身的重力,受力面积均等于双脚与沙地和水泥地板的接触面积,
所以,由p=可知,小明对沙地的压强p1和对水泥地板压强p2相等,即p1=p2。
答:(1)如上图所示;
(2)小明受到的重力是600N;
(3)小明对水平沙地的压强是1.5×104Pa;
(4)小明对沙地的压强p1和对水泥地板压强p2相等,判断的依据:小明对沙地的压力和对水泥地板压力均等于自身的重力,受力面积均等于双脚与沙地和水泥地板的接触面积,由p=可知,小明对沙地的压强p1和对水泥地板压强p2相等。
【点评】本题考查了压力示意图的画法和重力公式、压强公式的应用以及压强大小的比较,要注意物体对水平面的压力和自身的重力相等。
40.为了充分应对新冠肺炎疫情,市区比平日更加注重道路的卫生清洁保持工作。如图所示是一辆洒水车,车自身质量6t,罐体装满时可以装水5t,车与地面的总接触面积是0.5m2;一次洒水任务中,该车沿平直路面匀速前进,10min从距驻地前进10km,g取10N/kg。通过计算回答:
(1)罐中装满水时,水的重力是多少?
(2)该车执行洒水任务的行驶速度是多大?
(3)洒完一半水时,车对地面的压强是多大?
【分析】(1)利用G=mg求出水的重力;
(2)利用速度公式求出该车执行洒水任务的行驶速度;
(3)洒完一半水时,车对地面的压力等于车和水的重力之和,根据p=求出车对地面的压强。
【解答】解:(1)装满水时,水的重力:
G水=m水g=5×103kg×10N/kg=5×104N;
(2)该车执行洒水任务的行驶速度:
v===60km/h;
(3)洒完一半水时,车对地面的压力:
F=G水+G车=×5×104N+m车g=×5×104N+6×103kg×10N/kg=8.5×104N,
则车对地面的压强:
p===1.7×105Pa。
答:(1)罐中装满水时,水的重力是5×104N;
(2)该车执行洒水任务的行驶速度是60km/h;
(3)洒完一半水时,车对地面的压强是1.7×105Pa。
【点评】本题考查了重力公式、压强公式以及速度公式的应用,关键明确车对水平地面的压力等于车的总重。
41.6月26日是国际禁毒日,小明参加了本市“拒绝毒品,环湖徒步”宣传活动,小明的质量为50kg,双脚与地面的总接触面积为0.04m2.(g取10N/kg)求:
(1)小明所受的重力大小为多少N?
(2)小明双脚站立在水平地面时对地面的压强为多少Pa?
(3)小明的体积约多少m3?(人的密度跟水的差不多,取小明的密度为1.0×103kg/m)。
【分析】(1)知道小明的质量,根据G=mg求出所受的重力;
(2)小明双脚站立在水平地面时对地面的压力和自身的重力相等,根据p=求出对地面的压强;
(3)知道小明的质量和小明的密度,根据ρ=求出小明的体积。
【解答】解:(1)小明所受的重力:
G=mg=50kg×10N/kg=500N;
(2)因物体对水平面的压力和自身的重力相等,
所以,小明双脚站立在水平地面时对地面的压强:
p===1.25×104Pa;
(3)由ρ=可得,小明的体积:
V===0.05m3。
答:(1)小明所受的重力为500N;
(2)小明双脚站立在水平地面时对地面的压强为1.25×104Pa;
(3)小明的体积约为0.05m3。
【点评】本题考查了重力公式、压强公式、密度公式的应用,关键是知道物体对水平面的压力和自身的重力相等。
42.如图所示,铅笔的质量为6g,铅笔尾端的面积是4×10﹣4m2,笔尖面积是5×10﹣7m2,从两端相向压住铅笔时,笔尾对手指的压强是1×103Pa.(取g=10N/kg)求:
(1)铅笔受到的重力;
(2)笔尾对手指的压力;
(3)笔尖对另外一个手指的压强。
【分析】(1)根据重力的公式G=mg,代入数值可求重力;
(2)根据压强的定义式p=代入数值可求笔尾对手指的压力;
(3)压强与压力和受力面积有关。
【解答】解:(1)质量m=6g=0.006kg,
铅笔重力为:
G=mg=0.006kg×10N/kg=0.06N;
(2)铅笔尾端面积是:S=4×10﹣4m2,笔尾对手指的压强p=1×103Pa,
根据p=知,
笔尾对手指的压力为:
F=pS=1×103Pa×4×10﹣4m2=0.4N;
(3)从两端相向压住铅笔时,笔尖对手的力与笔尾对手指的压力相等,为0.4N,
则笔尖对另外一个手指的压强为:
p′===8×105Pa。
答:(1)铅笔受到的重力为0.06N;
(2)笔尾对手指的压力为0.4N;
(3)笔尖对另外一个手指的压强为8×105Pa。
【点评】此题考查了重力的计算和固体压强的计算,注意单位的换算和公式的正确使用。
43.小雨乘家用小汽车到沈阳旅游时,在高速公路上看到如图所示的标志牌。
(1)在不违反交通规则的前提下,汽车行驶2h,最远可走多少路程?
(2)若小雨乘坐的汽车实际以108km/h的速度匀速行驶,汽车发动机的功率恒定为27kW,则行驶过程中汽车发动机的牵引力是多少?
(3)若汽车的总重2×104N,每个车轮与地面接触的面积为0.2m2,静止在水平地面上时,它对地面的压强为多少?
【分析】(1)图中“120”为限速标志,即汽车的最大车速,利用s=vt求汽车的行驶路程;
(2)利用P===Fv求发动机的牵引力;
(3)求出受力面积,利用p=计算车对地面的压强。
【解答】解:
(1)标志牌上的“120”指:此路段限速120km/h;
由v=得在不违反交通规则的前提下,汽车行驶2h的路程:
s=vt=120km/h×2h=240km;
(2)汽车的速度:
v′=108km/h=108×m/s=30m/s,
由P===Fv可得汽车的牵引力:
F===900N;
(3)汽车对地面的受力面积S=4S0=4×0.2m2=0.8m2,
车对地面的压强:
p===2.5×104Pa。
答:(1)在不违反交通规则的前提下,汽车行驶2h,最远可走240km的路程;
(2)行驶过程中汽车发动机的牵引力是900N;
(3)汽车静止在水平地面上时,它对地面的压强为2.5×104Pa。
【点评】本题考查了速度公式、功率公式、压强公式的应用,计算时注意受力面积的计算,易错点!
44.2020年2月6日,自新冠肺炎爆发后,为防止疫情的蔓延和人群交叉感染,某物流公司自主研发的智能配送机器人在武汉完成了智能配送的第一单:从仓库的仁和站出发,将医疗物资送到了武汉第九医院。该智能配送机器人设计的最大速度是25km/h,空载质量350kg,承载量可以达到150kg。(g取10N/kg)
(1)若配送机器人在某段平直的路面上由静止开始运动,共用时12s,如图甲是速度v随时间t变化的关系图象,图乙是动力F随时间t变化的关系图象。在7﹣12s内,配送机器人所受的摩擦阻力是多少?
(2)配送机器人满载时,静止在水平地面上,若轮胎与地面的总接触面积为0.025m2,则它对地面的压强是多少?
【分析】(1)观察速度﹣时间图象,电动自行车在0~7s速度越来越快,7~12s,速度不再变化;观察牵引力﹣时间图象,在7~12s牵引力大小不变,由于电动车匀速运动,牵引力等于摩擦力,求出摩擦力的大小;
(2)对地面的压力等于配送机器人满载时的总重力,利用p=计算出压强的大小。
【解答】解:(1)由v﹣t图象可知,自行车在7~12s做匀速直线运动,速度v=6m/s,
由F﹣t图象可知,在7~12s自行车的动力F=30N,根据二力平衡条件可知,自行车所受的摩擦阻力:f=F=30N;
(2)配送机器人满载时,对地面的压力:F=G总=m总g=(350kg+150kg)×10N/kg=5000N,
对地面的压强:p===2×105Pa。
答:(1)在7﹣12s内,配送机器人所受的摩擦阻力是30N;
(2)配送机器人满载时,静止在水平地面上,若轮胎与地面的总接触面积为0.025m2,则它对地面的压强是2×105Pa。
【点评】本题考查了压强的大小计算、二力平衡条件的应用等,关键是读懂图象,并能从图象中获得相关信息加以计算。
45.洒水车装满水后的的总质量为12t,该车的水箱容积为6m3,车轮与地面的总接触面积为0.2m2.问:(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)该洒水车装满水后总重力;
(2)装满水后的洒水车静止在水平地面时对地面的压强。
【分析】(1)知道洒水车的总质量,根据G=mg求出其总重力;
(2)装满水后的洒水车静止在水平地面时,洒水车对水平地面的压力和自身的重力相等,根据p=求出洒水车对地面的压强。
【解答】解:(1)洒水车的总重力:G=mg=12000kg×10N/kg=1.2×105N;
(2)装满水后的洒水车静止在水平地面时,对水平地面的压力:F=G=1.2×105N,
洒水车对地面的压强:p===6×105Pa。
答:(1)该洒水车装满水后总重力为1.2×105N;
(2)装满水后的洒水车静止在水平地面时对地面的压强为6×105Pa。
【点评】本题考查了重力公式和压强定义式的应用,关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等。
六.综合能力题(共1小题)
46.探究压力的作用效果与受力面积的关系时,小珠分别采用如图甲、乙所示的两种方法,用两只手的食指分别压在铅笔两端。
(1)小珠用 手指凹陷程度 反映压力的作用效果,这种物理研究方法叫做 转换法 ;她设计的 乙 方案不合理(选填“甲”或“乙”),该方法未控制 压力 相等;
(2)根据实验可知:在 压力 相同时,受力面积越大,压力的作用效果越不明显。以下实例应用该结论的是 C
A.菜刀要经常磨磨
B.载重汽车要限重
C.书包要用宽的背带
(3)图甲中铅笔笔尖面积是0.5mm2,铅笔笔尾面积为0.4cm2,两手指均用3N的力对压铅笔两端,笔尖对手指的压强与笔尾对手指压强之比为 80:1 。
【分析】(1)本实验通过手指凹陷程度来反映压力的作用效果,采用了转换法;
压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,实验时应采用控制变量法,
即探究压力的作用效果与压力大小的关系时应控制受力面积的大小不变;
探究压力的作用效果与受力面积时应控制压力的大小不变,据此分析回答;
(2)根据控制变量法回答;逐一分析每个选项,找出符合题意的答案;
(3)根据p=,在压力相同时,压强与受力面积成反比,据此分析。
【解答】解:(1)根据转换法,小珠用手指凹陷程反映压力的作用效果,这种物理研究方法叫做转换法;
探究压力的作用效果与受力面积的关系时,要控制压力相同,而乙中,由于铅笔的重力作用,故两手指受到的压力不同,故她设计的乙方案不合理,该方法未控制压力相等;
(2)A.菜刀要经常磨磨,通过减小受力面积增大压强,不符合题意;
B.载重汽车要限重,通过减小压力减小压力的作用效果,不符合题意;
C.书包要用宽的背带,通过增大受力面积减小压力的作用效果,符合题意;
选C;
(3)图甲中铅笔笔尖面积是0.5mm2,铅笔笔尾面积为0.4cm2,两手指均用3N的力对压铅笔两端,根据力的相互性,两手指受到的压力相同,根据p=,在压力相同时,压强与受力面积成反比,故笔尖对手指的压强与笔尾对手指压强之比为:
=80:1。
故答案为:
(1)手指凹陷程度;转换法;乙;压力。
(2)压力;C;
(3)80:1。
【点评】本题探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验,主要考查控制变量法及转换法的应用和压强公式据p=的运用,体现了对过程和方法的考查。
七.解答题(共4小题)
47.如图1所示,一个质量分布均匀的正方体放在水平地面上,已知正方体的质量为8kg,底面积为4×10﹣2m2.求(g=10N/kg)
(1)该正方体的重力;
(2)该正方体对地面的压强;
(3)现把该正方体按如图2所示的做法截成完全相等的8个小正方体后,取出其中一个放在水平地面上,求这个小正方体对地面的压强。
【分析】(1)根据G=mg算出该正方体的重力;
(2)根据p=算出该正方体对地面的压强;
(3)平均分成8个小正方体后,压力是原来的多少,受力面积是原来的多少,根据p'=求出这个小正方体对地面的压强。
【解答】解:(1)该正方体的重力为:
G=mg=8kg×10N/kg=80N;
(2)该正方体对地面的压强为:
p====2000Pa;
(3)把该正方体按如图2所示的做法截成完全相等的8个小正方体后,取出其中一个放在水平地面上,
则每个小正方体对地面的压力为F′=G=×F=×80N=10N;
由图知,每个小正方体的底面积为S′==×4×10﹣2m2=0.01m2,
则每个小正方体对地面的压强:p'===1000Pa。
答:(1)该正方体的重力为80N;
(2)该正方体对地面的压强为2000Pa;
(3)现把该正方体按如图2所示的做法截成完全相等的8个小正方体后,取出其中一个放在水平地面上,这个小正方体对地面的压强为1000Pa。
【点评】注意当切割物体时,不但要考虑压力的变化,同时要考虑受力面积的变化。
48.小明想探究图1中的膜被不同粗细的针(如表)刚刺破时所受压强是否相等。A针对膜的压力F随时间变化,膜刚被刺破时,压力达到最大值,F﹣t图象如图2所示。
针的编号
A
B
针与膜接触面积/m2
7×10﹣8
3.5×10﹣7
(1)膜刚被刺破时,A针对膜的压力FA为 0.7 N,压强PA为 107 Pa。
(2)t1至t2这段时间,A针对膜的压强是变大、变小还是不变?
(3)B针刚刺破图1中的膜时,测得针对膜压力为3.5N,此时B针对膜的压强为PB,则pA = pB(选填“>”“=”“<”)。
【分析】(1)由图2知膜刚被刺破时A针对膜的压力,由表知A针与膜接触面积,根据p=求出pA;
(2)由图知,t1至t2这段时间的压力变化,因受力面积不变,根据p=分析;
(3)已知B针刚刺破图1中的膜时,测得针对膜压力大小和B针与膜接触面,根据p=求出B针对膜的压强,从而比较大小。
【解答】解:(1)由图2知,膜刚被刺破时A针对膜的压力FA=0.7N,A针与膜接触面积为7×10﹣8m2,压强:
pA===107Pa;
(2)由图知,t1至t2这段时间,压力变大,因受力面积不变,根据p=,A针对膜的压强是变大;
(3)B针刚刺破图1中的膜时,测得针对膜压力为3.5N,B针与膜接触面积3.5×10﹣7m2,B针对膜的压强为pB===107Pa,
故pA=pB。
故答案为:(1)0.7;107;(2)变大;(3)=。
【点评】本题考查压强公式的运用,关键是从题中获取有效的信息。
49.一辆质量为6t的载货汽车,在平直的公路上以90km/h的速度匀速行驶30min,汽车受到的阻力为车重的0.06倍(取g=10N/kg)求:
(1)汽车所受重力和牵引力各是多少?
(2)汽车有6个轮子,每个轮子与地面的接触面积为 250cm2,汽车对地面的压强是多大?
【分析】(1)已知汽车的质量,根据G=mg即可求得汽车所受的重力;
根据阻力和重力的关系求出阻力,已知汽车做匀速直线运动,则牵引力和阻力是一对平衡力,则牵引力大小等于阻力的大小;
(2)汽车在水平地面上,对地面的压力等于汽车的重力,受力面积等于六个轮胎和地面的接触面积;
根据p=求出汽车对地面的压强。
【解答】解:
(1)汽车的质量为:m=6t=6×103kg,
汽车的重力:G=mg=6×103kg×10N/kg=6×104N;
汽车运动时受到的阻力:
f=0.06G=0.06×6×104N=3.6×103N;
因为汽车做匀速直线运动,
所以牵引力:
F=f=3.6×103N;
(2)因为汽车在平直的公路上,
所以对地面的压力:
F压=G=6×104N;
地面的受力面积:
S=250×10﹣4m2×6=0.15m2;
汽车对水平地面的压强:
p===4×105Pa。
答:
(1)汽车所受重力和牵引力分别是:6×104N和3.6×103N;
(2)汽车对地面的压强是4×105Pa。
【点评】此题综合考查了学生对重力公式、压强公式的掌握和运用,解答此题的关键是根据平衡力的知识来判断汽车前进的牵引力的大小。
50.2011年2月21日,“雪龙”号极地考察船抵近南极中山站,考察船与中山站之间是一层海冰。科考队员打算驾驶履带车驶过冰层前往中山站,载人履带车的质量为25t,每条履带与冰面的接触面积为2m2。为探测冰层的承受极限,科考队员把质量为280kg底面积为400cm2的钢锭压在水平冰层上,冰层恰巧处于极限状态(有微小裂隙但无明显破裂)、问:
(1)冰层能承受的极限压强是多少?(g取10N/kg)
(2)通过计算判断履带车能否安全驶过冰层?
【分析】(1)已知钢锭质量,根据公式G=mg可求钢锭的重力;钢锭对冰层的压力等于钢锭的重力;根据公式p=可求冰层能承受的极限压强;
(2)已知履带车的质量,根据公式G=mg可求履带车的重力,履带车对冰层的压力等于履带车的重力,根据公式p=可求履带车对冰层的压强,再与冰层能承受的极限压强相比较即可得出结论。
【解答】解:(1)钢锭压在水平冰层上时的压力:
F钢=G钢=m钢g=280kg×10N/kg=2800N,
钢锭对冰面的压力及冰层能承受的极限压强:
pmax===7×104Pa;
(2)履带车对冰层的压力:
F车=G车=m车g=25×103kg×10N/kg=2.5×105N,
履带车对冰层的压强:
p===6.25×104Pa,
∵7×104Pa>6.25×104Pa,
∴履带车能安全驶过冰层。
答:(1)冰层能承受的极限压强是7×104Pa;
(2)履带车能安全驶过冰层。
【点评】本题考查了压强的计算,关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等,计算过程要注意单位的换算。
声明:试题解析著作权属菁优网所有,未经书面同意,不得复制发布
日期:2021/2/17 23:42:09;用户:初中物理;邮箱:chaoyin104@xyh.com;学号:37127340
《9.2 液体的压强 》
一.选择题(共20小题)
1.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,再关闭阀门K,已知左边液体的密度为ρ1,左右两边液柱高度分别为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会增大
C.右边液体的密度ρ2=
D.右边液体的密度ρ2=
【分析】用抽气机对U形管向外抽气后管内压强小于管外大气压,在大气压作用下液体进入两管中。根据液体压强p=ρgh和压力平衡角度分析解决。
【解答】解:
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),在大气压作用下液体进入两管中,待液体静止两管中压强平衡:
p气+p液1=p0=p气+p液2,
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,液柱高度减小,所以会有液体进入两管中,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,由于h1<h2,ρ1>ρ2,而减小相同的压强,由p=ρgh可知△h2>△h1,所以两管中液体高度差会减小,故B错误;
CD、由ρ1gh1=ρ2gh2,可得ρ2=,故C正确,D错误。
故选:C。
【点评】此题考查液体压强的计算与理解,注意分析题意整个状态平衡,利用平衡关系分析解决是能力的考查重点。
2.连通器在日常生活和生产中应用广泛,如图所示事例中不是利用连通器原理工作的是( )
A. 活塞式抽水机 B. 茶壶
C. 锅炉水位计 D. 三峡船闸
【分析】连通器:上端开口下端连通的容器。连通器里只有一种液体,在液体不流动的情况下,连通器各容器中液面的高度总是相平的。
【解答】解:A、活塞式抽水机是利用大气压来工作的,符合题意。
B、茶壶是利用连通器的原理制成的,不符合题意;
C、锅炉水位计是利用连通器的原理制成的,不符合题意;
D、船闸也是利用连通器的原理工作的,不符合题意;
故选:A。
【点评】此题考查的是连通器在生活中的应用。这就要求我们平时要多观察、多思考。
3.如图所示,一密封的梯形容器内装有水,由正放改为倒放,则水对容器底的压力和压强变化情况是( )
A.压强减小,压力增大 B.压强增大,压力减小
C.压强减小,压力减小 D.压强增大,压力增大
【分析】根据液体压强公式,如果将梯形容器倒放,但水不流出来,此时水对试管底部的压强P=ρgh,此时h指的是容器底部到液面的垂直距离,此时液体深度会变大,所以很容易得出此时水对试管底部的压强。同时根据p=变形得F=pS=ρghS,将其与重力进行比较即可判断压力的变化。
【解答】解:由于该容器正放时下大上小而倒放时下小上大,所以将容器由正放改为倒放时,容器内水的深度会增加,由p=ρgh得液体压强会变大。
当容器正放时,F=pS=ρghS,此时压力大于重力;而容器倒放时,压力小于重力,由于前后水的重力不变,所以将容器由正放改为倒放时,液体对容器底部的压力会变小。
故选:B。
【点评】该题的难点是判断压力的变化,由于压强和受力面积变化相反,根据F=PS无法判断压力的变化,所以必须抓住重力不变,将前后两次水对容器底部的压力与水的重力进行比较得出结论。
4.如图所示,一圆柱容器上部圆筒较细,下部的圆筒较粗且足够长。容器的底部是一可沿下圆筒无摩擦移动的活塞S,用细绳通过测力计F将活塞提着,容器中盛水。开始时,水面与上圆筒的开口处在同一水平面上,然后提着活塞的同时使活塞缓慢地下移,在这一过程中,测力计的读数( )
A.先变小,然后保持不变 B.一直保持不变
C.先变大,然后保持不变 D.先变小,然后变大
【分析】弹簧测力计的示数是细绳对活塞的拉力,等于活塞的重力和水对活塞的压力。其中,活塞的重力一定,所以判断弹簧测力计示数是否变化,需要判断水对活塞压力是否变化。根据公式F=pS,在活塞横截面积不变的情况下,要分析压强大小的变化情况,而压强的大小p=ρgh,最终还要通过确定水的深度h的变化情况来判断。
【解答】解:细绳对活塞的拉力,等于活塞的重力和水对活塞的压力。水对活塞的压力F=pS,S不变,压强p=ρgh,可见深度h的变化直接影响了压强的小。由图可知,当活塞向下移动时,水深h在逐渐减小,因此,压强p也在减小,压力F也在减小;当活塞下移到上面细筒中的水全部进入粗筒时,再下移活塞水深不再改变,而压力F保持不变。因此,测力计的示数应该是先变小,后保持不变,选项A符合题意。
故选:A。
【点评】此题考查的角度比较特殊,突破点在容器形状对液体深度造成的影响。
5.小明在学习液体压强时,用压强计做了如图实验,获得下表数据:
序号
液体
深度/(厘米)
橡皮膜方向
压强计液面高度差/cm
1
水
3
朝上
2.8
2
6
朝上
5.8
3
9
朝上
8.4
据表中信息,判断小明研究的问题是( )
A.液体压强与容器形状的关系
B.液体压强与液体密度的关系
C.液体压强与液体质量的关系
D.液体压强与液体深度的关系
【分析】液体的压强跟液体的密度和深度有关。用控制变量法可以探究液体压强跟密度和深度的关系,并同样依据这种方法可对实验数据进行分析。
【解答】解:A、实验中没有反映容器形状的变化,不能研究液体压强跟容器形状的关系,不符合题意。
B、如果研究液体压强与液体密度的关系,需要保证深度不变,改变液体的种类来改变液体的密度,但这里液体的密度是不变的,不符合题意。
C、如果研究液体压强与液体质量的关系,必须保证液体的密度和深度相同,改变液体的质量,但这里没有改变液体质量的数据,不符合题意。
D、液体的密度一定,方向一定,深度不断增加,压强计的液面高度差增大,压强增大,所以此实验利用控制变量法探究液体压强跟液体深度的关系,符合题意。
故选:D。
【点评】本题考查了利用控制变量法探究液体压强大小的影响因素。根据实验数据,找出变化量与不变量是正确得出结论的关键。
6.某同学用如图的装置探究液体内部压强的特点。容器中间用隔板分成左右两部分,隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭。容器中加入液体后,橡皮膜两侧压强不同时,其形状会发生改变,下列图形符合实验事实的是(已知盐水密度大于水的密度)( )
A. B.
C. D.
【分析】根据液体压强公式p=ρgh,通过比较隔板左右两侧压强的大小,观察橡皮膜凹陷的方向,据此分析,可突破此题。
【解答】解:A、A图中隔板左右两侧都是水,且液面相平,根据液体压强公式p=ρgh可知,两边压强相等,橡皮膜不应有凹陷。故A错误;
B、B图中隔板左右两侧都是水,且右边的液面高于左边,根据液体压强公式p=ρgh可知,右边压强大于左边,橡皮膜应向左凹陷。故B错误;
C、C图中隔板左边是水,右边是盐水,液面相平,因为盐水的密度大于水的密度,根据液体压强公式p=ρgh可知,右边压强大于左边,橡皮膜应向左凹陷。故C错误;
D、D图中隔板左边是水,右边是盐水,液面相平,因为盐水的密度大于水的密度,根据液体压强公式p=ρgh可知,右边压强大于左边,橡皮膜应向左凹陷。故D正确。
故选:D。
【点评】此题是探究液体压强与深度和密度的关系,考查了对控制变量法的应用,在实验中注意怎样控制变量和改变变量。
7.匀速地向某容器内注满水,容器底所受水的压强与注水时间的关系如图。这个容器可能是( )
A.量杯 B.烧杯
C.锥形瓶 D.量筒
【分析】观察图象,容器底所受水的压强随注水时间缓慢增大,再针对每个容器的特点,选择合适的答案。
【解答】解:根据图象,容器底所受水的压强随注水时间缓慢增大,当匀速地向某容器内注满水时,根据p=ρgh可知,容器内水面高度应该是随注水单位时间增加量越来越慢。故A正确,BCD错误,
故选:A。
【点评】本题要求正确理解函数图象与实际问题的关系,理解问题的过程,能够通过图象得到函数是随自变量的增大,知道函数值是增大还是减小,通过图象得到函数是随自变量的增大或减小的快慢。
8.如图所示的容器中,A、B、C三点的压强关系正确的是( )
A.PA>PB>PC B.PA<PB<PC C.PB<PA<PC D.无法确定
【分析】搞清各点的深度h,并运用液体压强公式p=ρgh,可比较各点压强大小。
【解答】解:由图可看出,ABC三点的深度关系为:hA>hB>hC,根据液体压强公式p=ρgh,可得出ABC三点的压强关系为pA<pB<pC;
故ACD错误,B正确;
故选:B。
【点评】在液体压强中,深度是指从最高液面竖直向下的深度,明确h的含义是解答此题的关键。
9.深水炸弹是一种入水后下潜到一定深度自动爆炸的水中兵器,主要用于攻击潜艇。对于其爆炸原理,下列说法正确的是( )
A.下潜越深,所受压强越大
B.越深的地方,浮力越大
C.采用了定时爆炸系统
D.与潜艇撞击而爆炸
【分析】液体压强跟液体的密度和深度有关,密度一定时,液体越深,压强越大,炸弹在水中越深,受到水的压强越大,水压把炸弹压爆。
【解答】解:炸弹入水后,液体的压强随深度的增加而增加,炸弹到了深水后受到很大的压强,在一定的压强下能自动爆炸。
故选:A。
【点评】本题考查了液体压强大小的影响因素,用液体压强知识解释有关问题,注重的是学以致用。
10.如图所示是甲、乙两种液体内部压强与深度关系的图象,设液体甲的密度为ρ甲,液体乙的密度为ρ乙,则ρ甲和ρ乙的关系是( )
A.ρ甲<ρ乙 B.ρ甲>ρ乙 C.ρ甲=ρ乙 D.无法确定
【分析】要比较甲、乙两种液体的密度关系,可控制两种液体的深度相同,通过比较两种液体的压强大小来判断其密度关系。
【解答】解:由图可知,当甲乙两液体深度相同为h0时,甲液体产生的压强大于乙产生的压强,由p=ρgh可得:ρ甲>ρ乙
故选:B。
【点评】图象法是物理中的重要方法之一,应用较多,本题应注意用控制变量法分析图象。
11.如图所示,甲、乙、丙三个底面积相同、形状不同的容器中装有质量相等的三种不同液体,液面高度相同,则容器底部受到的液体压强( )
A.甲的最大 B.乙的最大 C.丙的最大 D.一样大
【分析】由题知底面积相同、液面高度相同,容器形状不同,可得出三种液体的体积关系,又知道三种液体质量相等,根据密度公式得出三种液体的密度关系,再利用液体压强公式分析容器底部受到的液体压强关系。
【解答】解:如图,液体深度h、容器底面积S相同,容器形状不同,
液体体积:
v甲<v乙<v丙,
∵三种液体质量相等,
∴ρ甲>ρ乙>ρ丙,
又∵p=ρgh,h相同,
∴容器底部受到的液体压强:
p甲>p乙>p丙,
故选:A。
【点评】本题考查了学生对液体压强公式的掌握和运用,根据容器形状确定液体密度的大小关系是本题的关键。
本题也可以直接这样算:
由图知,F甲>G甲 F丙<G丙 F乙=G乙
又 G丙=G乙=G甲
∴F甲>F乙>F丙
底面积相同,再根据压强公式分析。
12.甲、乙、丙三个容器中分别盛有密度不同的液体,已知a、b、c三点处液体的压强相等,如图所示,则各容器中液体密度大小,液体对容器底部压强的大小排列顺序都正确的是( )
A.ρ甲<ρ乙<ρ丙,P甲=P乙=P丙
B.ρ甲<ρ乙<ρ丙,P甲<P乙<P丙
C.ρ甲>ρ乙>ρ丙,P甲=P乙=P丙
D.ρ甲>ρ乙>ρ丙,P甲<P乙<P丙
【分析】本题由液体压强公式P=ρgh进行分析,由相同压强处的液体高度不同,可得密度关系,由密度关系可求得液体对容器底部的压强大小。
【解答】解:三种液体中相同压强处的深度不同,由P=ρgh得:深度最大的a密度最小,深度最小的c密度最大,故ρ甲<ρ乙<ρ丙,三杯液体到杯底的深度相同,故密度大的压强大,即P甲<P乙<P丙。
故选:B。
【点评】液体压强大小取决于液柱的高度及液体的密度。
13.连通器在日常生活和生产中应用广泛,如图所示事例中不是利用连通器原理工作的是( )
A.活塞式抽水机 B.茶壶
C.锅炉水位计 D.三峡船闸
【分析】连通器:上端开口下端连通的容器。连通器里只有一种液体,在液体不流动的情况下,连通器各容器中液面的高度总是相平的。
【解答】解:A、活塞式抽水机是利用大气压来工作的,符合题意。
B、茶壶是利用连通器的原理制成的,不符合题意;
C、锅炉水位计是利用连通器的原理制成的,不符合题意;
D、船闸也是利用连通器的原理工作的,不符合题意;
故选:A。
【点评】此题考查的是连通器在生活中的应用。这就要求我们平时要多观察、多思考。
14.如图所示甲乙两个容器中盛有水并且水面相平,它们之间有斜管相通,K是开关,当K打开后,则( )
A.由于水的重力,水由甲流向乙
B.由于N处的压强大于M处的压强,水由乙流向甲
C.水不流动,M处的压强等于N处的压强
D.水不流动,M处的压强小于N处的压强
【分析】连通器中液体静止时液面保持相平,根据公式P=ρgh可比较两处压强的大小。
【解答】解:开始的时候液面是相平的,打开开关,液面依然相平。这是连通器的特点,N点深度大于M点的深度,根据公式P=ρgh可知,N点压强大于M点的压强。
故选:D。
【点评】本题考查连通器的原理和液体压强公式的应用,关键是连通器的特点和影响液体压强的因素,本题是液体的深度。
15.三个相同的烧杯,分别倒入等质量的三种液体,液面位置如图所示,则液体对烧杯底压强大小关系正确的是( )
A.P甲>P丙>P乙
B.P甲<P丙<P乙
C.P甲=P乙=P丙
D.因密度未知,所以无法比较
【分析】计算液体压强的方法有:P=或P=ρgh;
本题中烧杯是圆柱体形状,液体的重力等于液体对烧杯底的压力,可以选用P=计算并判断。
【解答】解:由题知:三个烧杯相同,三种液体质量相等,则重力相等,对容器底部的压力相等;
根据P=得:P甲=P乙=P丙。
故选:C。
【点评】考查液体压强的计算,压强的定义式P=适用于固体、液体、气体;P=ρgh仅适用于液体压强,在实际问题中注意选取。
16.一只烧杯中盛有半杯水,若将一个手指插入水中,水没有溢出杯外,则杯底受到的水的压强是( )
A.减小 B.不变 C.增大 D.无法判断
【分析】从公式P=ρgh可以看出液体压强受什么因素的影响,一只烧杯中盛有半杯水,若将一个手指插入水中,水没有溢出杯外,考虑其影响因素是怎样变化的,从而判断杯底受到的压强的变化。
【解答】解:一只烧杯中盛有半杯水,若将一个手指插入水中,水没有溢出杯外,但水的深度增加,因此由P=ρgh可知杯底受到的水的压强增大。
故选:C。
【点评】此题考查的是液体压强的计算,以及其影响因素发生变化时液体压强的变化。此题中若使烧杯中盛满水,将手指伸入后会溢出一些水,但杯中仍是满的,水的深度不变,因此杯底受到的水的压强不变。
17.1648年帕斯卡做了著名的“裂桶实验”,如图所示。他在一个密闭的、装满水的木桶桶盖上插入一根细长的管子,然后在楼房的阳台上往管子里灌水。结果,只灌了几杯水,桶竟裂开了。该实验现象说明了决定水内部压强大小的因素是( )
A.水的密度 B.水的深度 C.水的体积 D.水的重力
【分析】从筒裂这个现象可以看出倒入的几杯水使水桶受到的压强产生了很大的变化,然后再将倒入这几杯水造成的变化与液体压强的特点联系起来进行分析。即可得到答案。
【解答】解:倒入几杯水后,水的质量虽然变化,由于是一根细管,所以倒入几杯水后,细管中水的深度增加的很多,根据液体压强的特点可知:液体压强随着深度的增加而增大,所以这一实验表明的是影响液体内部压强大小的因素是液体的深度。
故选:B。
【点评】液体压强的大小是由液体的密度和深度决定的。与液体的质量没有直接的关系。质量大产生的压强不一定大。
18.三只U形管的压强计,管中分别装有不同的液体,酒精、水、和水银,当用它们来测定某液体同一深度的压强时,则U形管内液面高度差最大的是( )
A.装水的压强计 B.装酒精的压强计
C.装水银的压强计 D.无法判断
【分析】液体压强的大小是通过液体压强计U形管的液面高度差来体现出来的,根据液体压强公式p=ρgh判断哪个U形管内液面高度差最大。
【解答】解:如图压强计,将金属盒放在某液体同一深度,其压强大小等于U形管的液面高度差的液体柱产生的压强,因为酒精的密度最小,所以由p=ρgh可知酒精的高度差最大。
故选:B。
【点评】本题考查了学生对液体压强公式、U形管压强计的了解与掌握,知道U形管压强计的原理是关键。
19.一固定圆柱形容器上部圆筒较细,下部的圆筒较粗且足够长,容器的底是一可沿下圆筒无摩擦移动的活塞S,用细绳通过测力计F将活塞提着。容器中盛水,开始时水面与上圆筒的开口处在同一水平面上如图所示,在提着活塞的同时使活塞缓慢地下移。在这一过程中,测力计的读数( )
A.一直保持不变 B.先变小,然后保持不变
C.先变大,然后变小 D.先变小,然后变大
【分析】弹簧测力计的示数是细绳对活塞的拉力,等于活塞的重力和水对活塞的压力。其中,活塞的重力一定,所以判断弹簧测力计示数是否变化,需要判断水对活塞压力是否变化。根据公式F=pS,在活塞横截面积不变的情况下,要分析压强大小的变化情况,而压强的大小p=ρgh,最终还要通过确定水的深度h的变化情况来判断。
【解答】解:细绳对活塞的拉力,等于活塞的重力和水对活塞的压力。水对活塞的压力F=pS,S不变,压强p=ρgh,可见深度h的变化直接影响了压强的大小。由图可知,当活塞向下移动时,水深h在逐渐减小,因此,压强p也在减小,压力F也在减小;当活塞下移到上面细筒中的水全部进入粗筒时,再下移活塞水深不再改变,而压力F保持不变。因此,测力计的示数应该是先变小,后保持不变,选项B符合题意。
故选:B。
【点评】此题考查的角度比较特殊,突破点在容器形状对液体深度造成的影响。
20.有一个盛水的烧杯(未满),如果往杯内放入一个木板,此时杯底受到的压强将( )
A.增大 B.不变 C.减小 D.无法确定
【分析】首先考虑液体压强的计算公式,从公式可以看出液体压强受什么因素的影响,而且盛水的烧杯未满,当放入木块后,考虑其影响因素是怎样变化的,从而判断杯底受到的压强的变化。
【解答】解:
液体压强的计算公式为P=ρgh,从而可以知道液体压强与液体的密度和液体的深度有关,当放入木块后,液体的密度不变,而烧杯中的水未满,从而导致液体的深度增大,所以此时杯底受到的压强将增大。
故选:A。
【点评】此题考查的是液体压强的计算,以及其影响因素发生变化时液体压强的变化。
二.填空题(共12小题)
21.为了探究液体压强与哪些因素有关,小红同学设计了两个用U形管压强计研究影响液体压强因素的实验:
请你在认真观察每个实验的基础上,回答下列问题:
实验1是想验证 液体密度 相同时,液体的压强与 深度 的关系;
实验2是想验证 液体深度 相同时,液体的压强与 密度 的关系。
【分析】探究液体压强跟深度关系时,保持液体的密度、方向、面积相同;探究液体压强跟密度的关系时,保持液体的深度、面积、方向相同;探究液体压强跟方向的关系时,保持液体的密度、深度、面积都相同。这种方法是控制变量法。
【解答】解:实验1:液体的密度相同,橡皮膜的方向相同,橡皮膜的面积相同,液体的深度不同,U形左右管的液面差不同,压强不同。说明液体的压强跟液体的深度有关。
实验2:液体的深度相同,橡皮膜的方向相同,橡皮膜的面积相同,液体的密度不同,U形左右管的液面差不同,压强不同。说明液体的压强跟液体的密度有关。
故答案为:液体密度;深度;液体深度;密度。
【点评】探究液体压强时,首先进行猜测,然后利用控制变量法和转换法来探究液体压强跟液体的深度、密度、方向的关系。
22.潜水员潜到三峡水库区20m深水中,受到的水的压强是 2×105 Pa,若他的身体表面积为2m2,则他受到水的压力是 4×105 N.(g=10N/kg)
【分析】已知潜水员身穿潜水服下潜到水下20m深处,根据液体压强公式p=ρgh求出受到水的压强;
知道身体表面积s=2m2,利用F=ps求潜水员受到水的压力。
【解答】解:潜水员受到水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×20m=2×105Pa;
由p=得:
潜水员受到水的压力:F=pS=2×105Pa×2m2=2×105N。
故答案为:2×105Pa;4×105N。
【点评】本题考查了学生对液体压强公式和压强定义式的掌握和运用,液体产生的压力一般先求某处的压强p=ρgh,再求压力F=pS。
23.某潜水艇的表面允许承受水的最大压强是1.1×106Pa,那么它可以在水中下潜的最大深度大约是 112.2 m。
【分析】知道潜水艇能够承受水的最大压强、水的密度,利用液体压强公式p=ρgh求潜水艇能够下潜的最大深度。
【解答】解:由p=ρgh可得潜水艇能在水中下潜的最大深度:
h==≈112.2m。
故答案为:112.2。
【点评】本题考查了学生对液体压强公式的掌握和运用,因条件已给出,难度不大。
24.轮船舱底在水面下3m,舱底穿了一个面积为0.02m2的洞,若要堵住这个洞,需要对挡板施加 600 N的力。
【分析】知道水深和水的密度,利用液体压强公式求水对挡板的压强,又知道受力面积,再利用压强定义式求水对挡板的压力,最后根据二力平衡的知识求对挡板施加的力。
【解答】解:水对挡板的压强:
P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×3m=3×104Pa;
水对挡板的压力:
F=ps=3×104Pa×0.02m2=600N。
若要堵住这个洞,需要对挡板施加的力:
F′=F=600N。
故答案为:600。
【点评】本题考查了对液体压强公式和压强定义式的灵活运用,计算液体对容器底(本题是挡板)的压力,要注意先压强后压力。
25.三峡工程大坝设计高度为185m.小型轮船通过大坝要乘电梯,大型轮船通过大坝要通过船闸,船闸工作时利用的原理是 连通器原理 ;如果蓄水高度为170m,则大坝底部受到水的压强为 1.7×106 Pa( 取ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg )。
【分析】(1)对连通器的认识:上端开口,底部连通的仪器叫连通器。
(2)液体压强的计算方法:通常是先找到液体的深度,利用公式p=ρgh计算液体压强。
【解答】解:(1)三峡大坝的船闸是连通器在在实际中的具体运用,它能让大型轮船在上下游之间顺利往返航行。
(2)如果蓄水高度h=170m,坝底受到水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×170m=1.7×106Pa。
故答案为:连通器原理;1.7×106。
【点评】本题考查了液体压强的计算、连通器的应用,属于基础题目。
26.举世瞩目的三峡大坝是我国自行设计建造的跨世纪的宏伟工程。
(1)2003年三峡水库蓄水发电,船闸可保证每年的通航能力达5000万吨。船闸是利用 连通器 的原理工作的。如图1是轮船进入闸室后,欲到下游时的示意图,如果你作为船闸的总调度,下一步应先打开 B ,再打开 闸门D 。
(2)建筑师把三峡大坝设计成了上窄下宽的形状(图2),原因是 液体压强随深度的增加而增大 。大坝的坝顶总长3000米、坝顶高185m,当三峡水库的水位为150m时,坝底受到水的压强是 1.5×106 Pa.(取g=10N/kg)
【分析】本题主要考查以下几个方面的知识:(1)对连通器的认识:上端开口,底部连通的仪器叫连通器。
(2)利用连通器中液面的特点解释船闸过船现象:静止在连通器中的同一种液体,各部分直接与大气接触的液面总在同一水平面上。
(3)对液态压强特点的记忆:液态的密度越大,深度越深,压强越大。
(4)液体压强的计算方法:通常是先找到液体的深度,利用公式p=ρgh计算液体压强的大小。
【解答】解:(1)船闸是利用连通器的原理工作的。如图是轮船从上游进入闸室后,欲去往下游时的示意图,如果你作为船闸的总调度,下一步应先打开阀门B,使闸室内的水通过阀门流出,让闸室与下游的液面保持相平,再打开闸门D,让轮船驶入下游河道。
(2)三峡大坝设计成了上窄下宽的形状,原因是:液体压强会随着深度的增加而增大。
三峡水库的水位h=150m,坝底受到水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×150m=1.5×106Pa。
故答案为(1)连通器;B;闸门D;(2)液体压强随深度的增加而增大;1.5×106;
【点评】该题考查了连通器的特点和液体内部压强的特点及计算过程,是一道基础题。
27.如图所示,有一个底面积是200cm2,高10cm的柱形容器,顶部有一个面积是40cm2的小孔,小孔上装有一根倾斜管子,从顶部小孔灌水至顶部以上h1=20cm处,则水对容器顶面的压强为 1.96×103 Pa,压力为 31.36 N。
【分析】由液体压强公式可以求出液体压强公式,由压强公式的变形公式可以求出压力大小。
【解答】解:
水对容器顶面的压强p=ρgh1=1×103kg/m3×9.8N/kg×0.2m=1.96×103Pa,
∵p=,
∴容器顶的压力:
F=pS=1.96×103Pa×(200﹣40)×10﹣4m2=31.36N;
故答案为:1.96×103;31.36。
【点评】本题考查了液体压强、容器底受到的压力,应用液体压强公式与压强公式的变形公式可以正确解题。
28.液体压强的公式:p= ρgh 。
【分析】液体压强公式这是基本知识,p=ρgh,知道液体内部的压强只跟什么因素有关;
【解答】解:液体的压强跟液体的深度有关,还与液体的密度有关,与液体的体积、重力及盛装液体的容器形状无关;液体压强的计算公式P=ρgh,g是常数。
故答案为:ρgh。
【点评】本题的解题关键是熟记液体压强的公式,知道液体压强的特点。
29.小强利用U形管压强计和装有水的大烧杯来探究液体内部压强的特点。实验前,他注意到U形管两边的液面已处在同一水平线上,如图甲所示。
(1)当他将金属盒浸没于水中后,发现U形管两端液面如图乙所示的情景,则实验装置可能出现了 橡皮管破裂或漏气 问题。
(2)排除故障后,他重新将金属盒浸没于水中,发现随着金属盒没入水中的深度增大,U形管两边液面的高度差逐渐变大,如图丙所示,由此可知液体内部的压强与 液体深度 有关。
(3)小强保持丙图金属盒在水中的深度不变, 改变金属盒的方向 ,观察中发现U形管两边的高度差没有改变,得出了液体内部的压强与方向无关的结论。
(4)接着小强要探究液体内部压强与液体密度的关系,小强保持丙图中金属盒的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,实验情形如图丁所示。比较丙、丁两次实验,小强得出了:在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大的结论。小宇认为他的结论是不可靠。原因是: 小强没有考虑到烧杯中因加入盐水而使金属盒到液面的深度发生了变化 。
【分析】(1)压强计的金属盒浸没在液体中,压强计的U形管左右液面是相平的,说明橡皮管破裂而漏气。
(2)液体压强大小跟液体深度和密度有关。探究液体压强跟深度关系时,控制液体的密度不变,改变液体深度;探究液体压强跟密度时,控制深度不变,改变密度的大小。
【解答】解:(1)当他将金属盒浸没于水中后。发现U形管两端液面相平,一定出现漏气现象,橡皮管出现破裂。所以在使用压强计之前要用手轻压金属盒,看U形管液面是否变化。
(2)金属盒没入水中的深度增大,U形管两边液面的高度差逐渐变大,所以在液体密度一定时,液体越深,液体压强越大,所以液体压强跟液体深度有关。
(3)小强要探究液体内部压强与方向的关系。则应保持深度不变,改变金属盒的方向,观察中发现U形管两边的高度差没有改变。
(4)小强保持丙图中金属盒的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,液体是深度增大,密度增大,U形管左右液面差增大,没有控制深度不变,不能探究液体压强跟密度的关系。
故答案为:(1)橡皮管破裂或漏气;(2)液体深度;(3)改变金属盒的方向;(4)小强没有考虑到烧杯中因加入盐水而使金属盒到液面的深度发生了变化。
【点评】掌握液体压强大小的影响因素,利用控制变量法探究液体压强大小的影响因素。
30.某同学利用如图所示的器材探究液体内部压强的特点。
(1)他向图甲中的U形管内注入适量的红墨水,当管内的红墨水静止时,U形管左右两侧液面的高度 相同 。
(2)如图乙所示,他将橡皮管的一端紧密地套在U形管左侧的端口后,多次改变探头在水中的深度,并比较每次的深度及相应的U形管左右两侧液面的高度差。这是为了探究 液体内部压强与深度的关系 。
(3)他换用其他液体探究液体压强与液体密度的关系,当探头在下列液体中的深度相同时,U形管左右两侧液面的高度差最大的是 C 。
A.酒精(ρ酒精=0.8×103kg/m3)
B.植物油(ρ植物油=0.9×103kg/m3)
C.盐水(ρ盐水=1.1×103kg/m3)
(4)若图乙中U形管左右两侧红墨水面的高度差h=10cm,则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为 1000 Pa.(ρ红墨水≈1.0×103kg/m3 g取10N/kg)
【分析】(1)U形管的实质是连通器,当连通器中的同种液体不流动时,两侧的液面保持相平;
(2)液体内部压强大小通过U形管两侧液面高度差的大小来反映,这是转换法;液体压强和液体的密度、深度有关,实验中采用控制变量法来设计实验;
(3)根据p=ρgh来分析压强和液体密度的关系;
(4)根据p=ρgh求出液体产生的压强即为橡皮管内气体的压强与大气压之差。
【解答】解:(1)图甲中的U形管相当于一连通器,液体不流动时,两侧的液面保持相平;
(2)实验中液体的密度不变,改变探头在水中的深度,研究的是液体内部压强与深度的关系;
(3)探头在下列液体中的深度相同,根据p=ρgh可知,深度相同,液体的密度越大压强越大,所以在盐水中的压强最大,U形管左右两侧液面的高度差最大;
(4)橡皮管内气体的压强与大气压之差:
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa。
故答案为:(1)相同;(2)液体内部压强与深度的关系;(3)C;(4)1000。
【点评】此题主要考查的是学生对液体压强的影响因素实验的理解和掌握,注意控制变量法和转换法的运用。
31.某小组同学用水、盐水、两种不同形状的容器和指针式压强计验证液体内部压强的规律。压强计指针顺时针偏转的角度越大,表示压强越大。他们的研究情况如图(a)、(b)、(c)、(d)所示。(图(a)、(b)、(d)中的容器内均装满液体,且ρ盐水>ρ水)
(1)根据图 (a),(b) 可验证:当深度相同时,同种液体内部压强与容器形状无关。
(2)根据图(b)、(c)可验证: 同种液体中 ,液体内部压强随深度的增大而增大。
(3)根据图(b)、(d)可验证:当深度相同时, 密度大的液体,液体内部压强大 。
(4)若在图 (c) 中的容器内轻轻放入一木块,压强计指针偏转的角度会增大。(选填“(a)”、“(b)”、“(c)”或“(d)”)
【分析】(1)首先明确要验证的实验结论,再思考要验证它需要采用哪种物理学方法,分析寻找哪两组图象可验证这一结果;
(2)根据压强计指针顺时针偏转的角度越大,表示压强越大,观察图(b)、(c)中液体的深度、压强计指针顺时针偏转的角度、液体的种类,找出它们的共同之处以及不同之处,得出结论;
(3)观察分析图(b)、(d)找出它们的相同之处以及不同之处,思考压强计指针偏转的角度不同的原因,得出结论;
(4)先思考容器内轻轻放入木块压强计指针偏转的角度增大的原因,再寻找放入哪个容器会导致这种结果。
【解答】解:(1)要验证:当深度相同时,同种液体内部压强与容器形状无关,需要选取不同形状的容器,并且容器内液体的深度必须相同,观察图(a)、(b)会发现它们满足上述条件并且压强计指针顺时针偏转的角度相同,故实验结论得证;
(2)观察分析(b)、(c)可知,两种液体的种类相同、液体的深度不同,结果压强计指针顺时针偏转的角度也不同,根据压强计指针顺时针偏转的角度越大表示液体压强越大,液体的深度越深压强计指针顺时针偏转的角度就越大,因此可得出结论:同种液体,液体内部压强随深度的增大而增大;
(3)根据图(b)、(d)可知,这两种液体的种类不同,但液体的深度相同,并且盐水中压强计指针顺时针偏转的角度比水中的大,因此可得出结论:当深度相同时,液体密度越大压强越大;
(4)容器内轻轻放入一木块压强计指针偏转的角度增大的原因是木块放入液体中使液体的深度增加,液体产生的压强增大造成的,因此符合题意的只有C图,故选(C);
故答案为:(1)(a)(b).(2)同种液体中。(3)密度大的液体,液体内部压强大。(4)(c)。
【点评】本题考查液体压强的特点,涉及到的物理学方法是控制变量法和转换法,解题时注意实验过程的分析都要用到这两种方法。
32.在探究“影响液体内部压强大小的因素“实验中:
(1)如图甲用手按压强计的橡皮膜,U形管内水面出现高度差;将橡皮膜放入酒精中,U形管内水面也出现高度差,这说明 液体内部有压强 ;这种研究问题的方法是 等效替代 法;
(2)若在使用压强计前发现U形管中有高度差,通过 ② 方法可以进行调节。
①从U形管内向外倒出适量水;②拆除软管重新安装;③向U形管内加适量水;
(3)比较乙、丙实验可知,液体内部压强与液体的 密度 有关;比较丙、丁实验可知,液体内部压强与液体的 深度 有关。
【分析】(1)本题用到了物理上常用的研究方法﹣﹣等效替代法。用手按压强计的橡皮膜,U形管内水面出现高度差;将橡皮膜放入酒精中,U形管内水面也出现高度差。说明用手按压强计的橡皮膜和将橡皮膜放入酒精中,所起的效果是一样的,都会给橡皮膜一个压强。
(2)U形管右端上方是和大气相通的,等于大气压强;U形管右端液面比较高,就说明U形管左端液面上方的气体压强大于大气压;只要取下软管,让U形管左端液面和大气相通,这样U形管两端的液面就是相平的;
(3)此题用到了常用的研究方法﹣﹣控制变量法。比较乙、丙实验是控制深度相同,改变液体的密度,观察U形管两侧的液面高度差是否相等,得出液体内部压强是否和液体的密度有关;比较丙、丁实验是控制液体的密度相同,改变液体的深度,观察U形管两侧的液面高度差是否相等,得出液体内部压强是否和液体的深度有关。
【解答】解:(1)用手按压强计的橡皮膜和将橡皮膜放入酒精中,所起的效果是一样的,都会给橡皮膜一个压强,使U形管内水面出现高度差。所用的方法是:等效替代法。
故答案为:液体内部有压强;等效替代。
(2)进行调节时,只需要将软管取下,再重新安装,这样的话,U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的;
故答案为:②
(3)比较乙、丙实验可知,在液体的深度相同时,图丙中用的是盐水,其密度大于酒精的密度,因此U形管内水面出现高度差比较大,说明液体内部压强与液体的密度有关系;比较丙、丁实验可知,在液体的密度相同时,图丙中压强计的金属盒所处的深度较深,U形管内水面出现高度差比较大,说明液体内部压强与液体的深度有关系。
故答案为:密度;深度。
【点评】此题考查的是我们对于液体压强计的了解以及液体内部压强的影响因素。注意物理实验中研究方法﹣﹣等效替代法和控制变量法的运用。液体压强是中考必考的一个知识点,需要掌握。
三.解答题(共8小题)
33.小明同学利用如图所示的装置探究液体内部压强的特点,得到的实验数据如下表:
序号
液体
深度/cm
橡皮膜方向
压强计左右液面高度差/cm
①
水
5
朝上
4.9
②
水
5
朝下
4.9
③
水
5
朝侧面
4.9
④
水
10
朝侧面
9.7
⑤
水
15
朝侧面
14.6
⑥
酒精
15
朝侧面
11.8
⑦
盐水
15
朝侧面
15.9
(1)分析序号为①②③的三组数据,可得到的结论是: 相同液体的同一深度,向各个方向的压强相等 ;
(2)分析序号为 ③④⑤ 的三组数据可得到的结论是:液体的压强随深度的增加而增大;
(3)分析序号为 ⑤⑥⑦ 的三组数据可得到的结论是:不同液体的压强还跟液体的密度有关。
【分析】(1)掌握控制变量法在此实验中的应用,通过分析表格中数据的变化的量和不变的量得出影响液体压强的因素。
(2)得出压强与深度的关系,需改变深度,其它条件不变;
(3)不同液体的密度不同,也得出与密度的关系,需保持深度相同。
【解答】解:(1)由①②③的三组数据,液体的密度相同,深度相同,橡皮膜方向不同,压强计左右液面高度差相同,则压强相同,可得相同液体的同一深度,向各个方向的压强相等;
(2)③④⑤三组数据的液体密度相同、橡皮膜的方向相同,但深度不同,所以可以探究液体压强与深度的关系:液体的压强随深度的增加而增大;
(3)⑤⑥⑦的三组数据,深度相同,橡皮膜方向相同,液体密度不同,可得不同液体的压强与液体密度有关。
故答案为:(1)相同液体的同一深度,向各个方向的压强相等;
(2)③④⑤;
(3)⑤⑥⑦;密度。
【点评】此题是探究液体内部压强的规律实验,主要考查了学生对控制变量法的掌握和应用,在分析时,注意不变的量和改变的量。掌握液体内部压强的特点:随深度的增加而增大,同一液体相同深度向各个方向的压强相等,相同深度,液体的密度越大,压强越大,这是解题的关键。
34.一个截面积为4cm2的玻璃管的下端,扎上一块橡皮将一定量酒精倒进管里,橡皮膜就向外突出如图甲。然后把玻璃管放入盛有清水的玻璃杯中,当玻璃管进入水中24cm深时,橡皮膜恰好变平,如图乙,求:倒进玻璃管中酒精的深度是多少?(ρ酒精=0.8×103kg/m3)
【分析】(1)液体内部存在压强,液体压强随深度的增加而增大;在同一深度,向各个方向的压强都相等。
(2)知道柱状容器里的液体对容器底产生的压力与液体的重力相等,据此分析即可求出玻璃管中酒精的质量,借助密度公式求出酒精的深度。
【解答】解:液体内部向各个方向上都有压强,水在橡皮膜的下面,则水对橡皮膜产生竖直向上的压强,
大小为p水=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.24m=2.4×103Pa。
橡皮膜恰好变平,酒精产生的压强等于24cm水产生的压强,即:p酒精=p水,
因为酒精是装在竖直的玻璃管中,所以G酒精=F=p酒精S=2.4×103Pa×4×10﹣4m2=0.96N,
则酒精的质量:
m酒精===0.096kg;
玻璃管中酒精的体积:
V===0.00012m3=120cm3;
酒精的深度:
h===30cm。
答:倒进玻璃管中酒精的深度是30cm。
【点评】此题考查的是液体内部压强的特点和液体压强的计算,通过橡皮膜的形变得到液体压强的存在和大小,体现的是转换思想。
35.为了探究液体压强与哪些因素有关,小红同学设计了用U形管压强计研究影响液体压强因素的实验:
请你在认真观察每个实验的基础上,回答下列问题:
实验1是想验证 液体密度 相同时,液体的压强与 深度 的关系;
实验2是想验证 液体深度 相同时,液体的压强与 密度 的关系;
实验3是想验证 液体密度和深度 相同时,液体向 各个方向 的压强都 相等 。
【分析】(1)探究液体压强跟深度关系时,保持液体的密度、方向、面积相同;探究液体压强跟密度的关系时,保持液体的深度、面积、方向相同;探究液体压强跟方向的关系时,保持液体的密度、深度、面积都相同。这种方法是控制变量法。
(2)液体压强的大小采用U形管左右液面差来反映,液面差越大,液体的压强越大。
【解答】解:实验1:液体的密度相同,橡皮膜的方向相同,橡皮膜的面积相同,液体的深度不同,U形左右管的液面差不同,压强不同。说明液体的压强跟液体的深度有关。
实验2:液体的深度相同,橡皮膜的方向相同,橡皮膜的面积相同,液体的密度不同,U形左右管的液面差不同,压强不同。说明液体的压强跟液体的密度有关。
实验3:液体的密度相同,液体的深度相同,橡皮膜的面积相同,橡皮膜的方向不同,U形左右管的液面差相同,压强相同。说明液体向各个方向的压强相等。
故答案为:液体密度;深度;液体深度;密度;液体密度和深度;各个方向;相等。
【点评】探究液体压强时,首先进行猜测,然后利用控制变量法和转换法来探究液体压强跟液体的深度、密度、方向的关系。要学会利用实验现象总结实验结论。
36.小梓用U形管压强计去探究液体内部压强的规律。
(1)他发现:按与不按探头的橡皮膜(图甲所示),U形管两边液面均处在同一水平线上,如图所示。则这套实验装置可能出现的问题是: 漏气 。
(2)小梓选用了另一个能正常使用的压强计和一大烧杯的水进行了三次实验如图(乙)所示。他探究的问题是:液体内部压强与 深度 的关系。实验过程中要判断探头承受液体压强的大小,主要是观察 U形管的液面高度差 。
(3)小梓探究“液体内部压强与液体密度的关系”时,选了另一种密度不同的液体做了如图(丙)所示的对比实验。得到的结论是:“液体内部压强大小与密度大小无关”。他的结论对不对?为什么?
【分析】(1)按压橡皮膜U形管中的液柱不动,说明空气没有将压强传递给管中的液体,表明装置漏气;
(2)液体的压强与液体密度和深度都有关系。探头在液体中受到压强的大小不能直接观察,此处应用的是转换法;
(3)在实验过程中,要想探究压强大小与液体密度的关系,应该保持浸入的深度相同,这样得出的结论才是可靠的;
【解答】解:(1)漏气是造成按压橡皮膜时,液柱的高度不变的原因;
(2)图乙用的是同一杯水,液体密度一定,探头所处深度不同,所以探究的是液体压强与深度的关系。实验是通过观察U形管左右液柱高度差比较压强大小的;
(3)他的结论是错误的,因为没有按照控制变量法的要求来进行实验,应保持深度相同的情况下,观察液体密度对压强大小的影响;
故答案为:(1)漏气;(2)深度;U形管的液面高度差;(3)①不对,因为实验时探头的橡皮膜没有保持在相同深度。
【点评】在探究液体内部压强规律的实验中,对仪器结构的了解和熟练运用是实验成功的基础,实验过程中还要注意控制变量法的正确运用。
37.如图所示,用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”。
(1)图甲所示压强计是通过U形管中水面的 高度差 来反映被测压强大小的。使用前应检查装置是否漏气,方法是用手轻轻按压几下橡皮膜,如果U形管中的水面能灵活升降,则说明该装置 不漏气 (选填“漏气”或“不漏气”)。
(2)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,通过 ② (选填序号)方法可以进行调节。
①从U形管内向外倒出适量水;②拆除软管重新安装;③向U形管内添加适量水;
(3)图乙、丙、丁表示探究过程中的三个情景。容器中液体的种类、金属盒插入的深度以及U形管中的水面情况,都可以从图上看出,比较图 丙、丁 可知液体压强大小与深度有关;比较图 乙、丙 可知液体压强大小还与液体的密度有关。
【分析】(1)掌握转换法在实验中的应用,实验中通过U形管中两边的液面高度差来反应被测压强大小的;检查装置时,用手按压橡皮膜,若U形管中液体能灵活升降,则说明装置不漏气;
(2)U形管右端上方是和大气相通的,等于大气压强;U形管右端液面比较高,就说明U形管左端液面上方的气体压强大于大气压;只要取下软管,让U形管左端液面和大气相通,这样U形管两端的液面就是相平的;
(3)探究液体压强与深度的关系,需保持液体的密度相同,深度不同;要探究液体压强与液体的密度是否有关,需保持液体的深度相同,密度不同。
【解答】解:(1)压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的;
用手轻轻按压几下橡皮膜,如果U形管中液体能灵活升降,则说明装置不漏气;
(2)进行调节时,只需要将软管取下,再重新安装,这样的话,U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的;
(3)乙丙两图,金属盒在液体中的深度相同,液体的密度不同,可以探究液体压强与液体密度的有关;丙、丁两图液体密度相同,金属盒在水中的深度不同,可知液体压强与液体的深度有关。
故答案为:(1)高度差;不漏气;(2)②;(3)丙、丁;乙、丙。
【点评】此题是探究影响液体内部压强大小的因素的实验,考查了控制变量法和转换法在实验中的应用,这两种方法在物理实验中经常用到。
38.在探究“影响液体内部压强大小的因素“实验中:
(1)如图甲用手按压强计的橡皮膜,U形管内水面出现高度差;将橡皮膜放入酒精中,U形管内水面也出现高度差,这说明 液体内部有压强 。
(2)若在使用压强计前发现U形管中有高度差,通过以下 ② 方法可以进行调节。
①从U形管内向外倒出适量水;②拆除软管重新安装;③向U形管内加适量水;
(3)比较乙、丙实验可知,液体内部压强与液体的 密度 有关;比较丙、丁实验可知,液体内部压强与液体的 深度 有关。
【分析】(1)用压强计测量液体内部压强,U形管左右液面差越大,液体内部压强越大。
(2)U形管右端上方是和大气相通的,等于大气压强;U形管右端液面比较高,就说明U形管左端液面上方的气体压强大于大气压;只要取下软管,让U形管左端液面和大气相通,这样U形管两端的液面就是相平的;
(3)液体压强跟液体密度和液体的深度有关。在液体密度一定时,液体深度越大,液体压强越大;在液体深度一定时,液体密度越大,液体的压强越大。
【解答】解:(1)如图甲用手按压强计的橡皮膜,手对橡皮膜有压强,U形管内水面出现高度差;将橡皮膜放入酒精中,U形管内水面也出现高度差,这说明液体内部有压强。
(2)进行调节时,只需要将软管取下,再重新安装,只有这样,U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的;
(3)比较乙、丙实验可知,液体的深度相同,密度不同,U形管左右液面差不同,液体内部压强不同,所以液体内部压强与液体的密度有关。
比较丙、丁实验可知,液体的密度相同,深度不同,U形管左右液面差不同,液体内部压强不同,所以液体内部压强与液体的深度有关。
故答案为:(1)液体内部有压强;(2)②;(3)密度;深度。
【点评】掌握液体压强大小的影响因素,利用控制变量法和转换法探究液体压强跟各因素之间的关系。
39.在一个重0.5N,底面积为0.01m2的薄壁容器里装10N的水,容器中水的深度为0.05m,把它放在水平桌面上,如图所示。求:
(1)水对容器底部的压强和压力:
(2)容器对桌面的压力和压强。
【分析】(1)水对容器底的压强要用液体压强计算公式P=ρ水gh来计算;对容器底的压力要用F=PS计算,S指的是容器的底面积。
(2)容器对桌面的压力等于水的重力加上容器的重力,容器对桌面的压强等于容器对桌面的压力除以接触面积。
【解答】解:(1)水对容器底的压强:P=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.05m=5×102Pa
水对容器底的压力:F=PS=5×102Pa×0.01m2=5N
答:水对容器底部的压强为500Pa,压力为5N。
(2)容器对桌面的压力:F′=G杯+G水=0.5N+10N=10.5N
容器对桌面的压强:P′===1050Pa。
答:容器对桌面的压力为10.5N,压强为1050Pa。
【点评】此题考查学生对液体压强和固体压强计算的理解和掌握,不规则的容器所装水的重力不等于水对容器底的压力,这是计算液体压强应注意的地方。
40.用压强计探究液体内部压强的特点,如图所示。
(1)对比图甲乙丙可知:同种液体在同一深度处向各个方向压强 相等 。
(2)对比图丙和图丁,U形管两侧液面的高度差相等,由此可知两种液体密度的大小关系是ρ液 > ρ水。
(3)在图丁中保持探头的位置不变,向烧杯中逐渐加入盐(未溢出),U形管两侧液面的高度差将 变大 (选填“变大”“不变”“变小”)。
【分析】(1)比较图甲、图乙和图丙,是控制液体的密度相同,深度相同,改变压强计金属盒的方向,观察U形管两侧的液面高度差是否相等,得出液体内部压强是否和方向有关。
(2)液体压强与液体密度和深度有关,U形管两侧液面的高度差相等,说明探头处液体的压强相同,从图知,h丙<h丁,液体密度用公式ρ=比较。
(3)液体压强与液体密度和深度有关,探头位置不变,即所在液体的深度不变,U形管两侧液面的高度差是否变化决定于液体密度是否变化。
【解答】解:
(1)比较甲图、乙图和丙图,控制液体密度和深度不变,改变探头的方向,U形管两侧的液面高度差相等。可以得到:在同一深度,液体内部向各个方向的压强相等。
故答案为:相等。
(2)探头在丙、丁两种液体中受到的压强相同,但h丙<h丁,由公式ρ=比较知:丙液体的密度大于丁液体(水)的密度。
故答案为:>.
(3)保持探头位置不变,向容器中加盐,水的密度会增大,由公式p=ρgh知,探头受到液体的压强增大。所以U形管两侧液面的高度差变大。
故答案为:变大。
【点评】此题主要考查的是液体内部压强的规律以及液体内部压强的影响因素,注意转换法和控制变量法在实验中的运用。液体压强是中考必考的一个知识点,需要掌握。
声明:试题解析著作权属菁优网所有,未经书面同意,不得复制发布
日期:2021/2/17 23:42:18;用户:初中物理;邮箱:chaoyin104@xyh.com;学号:37127340
相关试卷
这是一份初中物理人教版八年级下册第九章 压强9.1 压强精品课时作业,文件包含初二下册春季班人教版物理讲义第6讲大气压强压强与流速单元复习-难教师版docx、初二下册春季班人教版物理讲义第6讲大气压强压强与流速单元复习docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共82页, 欢迎下载使用。
这是一份物理八年级下册9.1 压强精品同步练习题,文件包含初二下册春季班人教版物理讲义第6讲大气压强压强与流速单元复习教师版练习题docx、初二下册春季班人教版物理讲义第6讲大气压强压强与流速单元复习docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共96页, 欢迎下载使用。
这是一份初中物理人教版八年级下册第九章 压强9.1 压强优秀同步练习题,文件包含初二下册春季班人教版物理讲义第6讲大气压强压强与流速单元复习-易教师版docx、初二下册春季班人教版物理讲义第6讲大气压强压强与流速单元复习docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共70页, 欢迎下载使用。