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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
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大气压强
一、大气压强的存在
1.产生原因:地球周围被厚厚的气体包围着,包围地球的空气层叫大气层,大气层的气体与固体、液体一样也受重力作用,且具有流动性,所以空气内部向各个方向都有压强,这就产生了大气压强。
2.定义:由于空气能流动,因而空气内部向各个方向都有压强,大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强,简称大气压或气压。
3.证明其存在的例子:马德堡半球实验、钢笔吸墨水、覆杯实验、瓶口吞鸡蛋、吸管吸饮料、瓷砖上的吸盘等等。
二、托里拆利实验
1.托里拆利实验的步骤
(1)拿一根大约l m长的一端封闭的玻璃管,在管内灌满水银;
(2)用食指堵住开口的一端,把管竖直倒立在水银槽里,放开食指,管内水银面就下降;
(3)管内水银面不再下降,用刻度尺测出水银柱的竖直高度,这个水银柱产生的压强就等于大气压。
2.托里拆利实验注意事项
①如果管倾斜,水银柱的长度变长,但竖直高度不变;
②改变管的粗细,管内水银柱竖直高度不变;
③管内混入了空气,水银柱竖直高度减小。
3.托里拆利实验,选用水银而不选用其他液体的原因
因为水银是常温下密度最大的液体,如果换用其他液体,则在同样情况下,所用的玻璃管就必须很长,如果用水来做这个实验,则须大约10米高的水柱才能产生如此大的压强。
4.标准大气压
1标准大气压=1.013×105 Pa=760 mmHg,粗略计算时,可取p0=105 Pa。
三、大气压的变化和测量
1.大气压强变化的规律
(1)特点:空气内部向各个方向都有压强,且空气中某点向各个方向的大气压强都相等;(2)大气压变化规律研究:大气压随高度增加而减小,且大气压的值与地点、天气、季节、的变化有关。一般来说,晴天大气压比阴天高,冬天比夏天高。在海拔3000米以内,每上升10米,大气压大约降低100 Pa。
2.气压计
定义:测定大气压的仪器叫气压计。
分类:水银气压计和无液气压计
说明:若水银气压计斜挂,则测量结果变大。将无液气压计刻度盘上标的刻度改成高度,该无液气压计就成了登山用的登高计。
3.液体的沸点与气压的关系
内容:一切液体的沸点,都是气压减小时降低,气压增大时升高。
应用:高压锅、除糖汁中水分等。
一.选择题(共7小题)
1.对人体最适宜的大气压强接近于( )
A.102帕 B.103帕 C.104帕 D.105帕
【分析】1标准大气压强约为1×105Pa。
【解答】解:人体是在体内压强(如肺气压和血压等)和体外大气压强的平衡下才觉察不到大气压的存在的,但体内外压强也不是时刻都平衡的,一旦外界大气压产生变化而体内又来不及调整和它相平衡时,人就有不适应感,所以对人体最适宜的大气压强接近于1标准大气压强约为1×105Pa。
故选:D。
【点评】本题考查大气压强,关键是将课本知识内容记忆清楚,仔细分析即可。
2.如图所示,在C点用一根细绳把重为G的半球体悬挂在空气中保持平衡,这时半球的平面部分恰好位于竖直平面内。设半球平面部分的面积为S1,凸起的球面部分的面积为S2,则大气对该半球平面部分水平向右的压力为F1,大气对该半球凸起的球面部分水平向左的压力大小等于( )
A.p0S2 B.p0S1 C.p(S2﹣S1) D.0
【分析】半球在水平向上受两边的大气压力,由平衡关系可知二力的关系;半球在竖直向上受重力和拉力,由二力平衡可知两力大小相等方向相反。
【解答】解:在水平向上,半球受左侧的大气压力和右侧的大气压力,在两力的作用下物体水平向上处于静止,即两力相等。
由p=可得:大气对该半球凸起的球面部分水平向左的压力大小为F2=p0S2,故A正确,BCD错误。
故选:A。
【点评】二力平衡一定是大小相等方向相反的两个力的平衡,在本题中一定不要将水平向的F与竖直向的力联系起来。
3.在做托里拆利实验时,待水银柱稳定后,若在玻璃管上方开一小孔,将会出现的现象是( )
A.水银将会从小孔喷出
B.水银柱会下降到与槽内水银面相平的位置
C.水银不会喷出,也不会下降
D.水银柱下降,但与槽内水银面不相平
【分析】在托里拆利实验中,是管外的大气压支持着管内的水银柱,即管内水银柱产生的压强等于管外的大气压。
【解答】解:当管顶开一个小孔时,管内的水银与外界的大气相通,此时外界大气压对管内水银也有个向下的压强,所以管内的水银不仅不会从小孔喷出,反而会立即下降。此时托里拆利管和水银槽实际上是构成了一个连通器,最终液面会相平,故B正确,ACD错误。
故选:B。
【点评】本题考查了对托里拆利实验原理的理解,能看出“在管顶穿一小孔就构成了连通器”会使题分析起来更容易。
4.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
【分析】在托里拆利实验中,玻璃管内外水银面高度差取决于外界大气压的大小,在正常测量时,外界大气压不变,水银柱的高度差就不会改变。
【解答】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。
【点评】本题考查了托里拆利实验的原理,能知道玻璃管倾斜时水银柱的长度大于水银柱的竖直高度是本题的关键。
5.如图所示是水银气压计和自制气压计,下列有关说法中不正确的是( )
A.在使用水银气压计时,玻璃管稍倾斜,管内外水银面的竖直高度差不变化
B.自制气压计瓶内气压大于瓶外大气压
C.把水银气压计从1楼拿到10楼,玻璃管内水银柱会下降
D.自制气压计的玻璃管内水柱高度降低,说明大气压降低了
【分析】(1)玻璃管粗细、是否倾斜、是否弯曲以及水银槽内水银的多少不会影响大气压的测量值。
(2)玻璃管内水柱高度高于瓶内的水面,这说明瓶内气压大于瓶外大气压。
(3)海拔越高,大气压越小;
(4)外界气压增大,自制气压计的玻璃管内水柱高度降低。
【解答】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正确;
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正确;
C、大气压随高度的增加而减小,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C正确;
D、自制气压计的玻璃管内水柱高度降低,说明大气压增大了,故D错误。
故选:D。
【点评】本题考查了气压与高度的关系、气压计的原理,综合性强,要求运用物理知识要灵活。
6.新冠疫情暴发以来,负压救护车被称作“生命的摆渡车”,负压即利用技术手段,使车内气压低于外界大气压,空气只能由车外流向车内,并将车内空气进行高温消毒后排出,以避免更多的人交叉感染。下列处于负压状态的事例是( )
A.用吸管从瓶中吸饮料
B.万米高空飞行中的飞机机舱
C.充完气的汽车轮胎
D.正在烧煮的高压锅内部
【分析】负压救护车是指车内的气压低于车外的气压,分析各个选项中轮胎内外、飞机机舱内外、管内外、返回舱内外的气压关系进行判断。
【解答】解:A、用吸管从瓶子中吸饮料,当吸气时,吸管中的气压减小,小于外界的大气压,饮料在大气压的作用下进入嘴里,所以吸管内部处于负压状态,故A正确;
B、因为海拔高度越高,大气压越小,所以高空飞行中的飞机机舱外的气压小,小于机舱内的气压,所以机舱内部不是处于负压状态,故B错误;
C、充完气的汽车轮胎内的气压大于大气压,故C错误;
D、正在烧煮的高压锅内部气体压强大于外界的大气压,所以高压锅内部不是处于负压状态,故D错误。
故选:A。
【点评】本题考查了大气压的应用,要学会通过类比找出答案,难度不大,要掌握。
7.下列器材中,利用大气压强工作的是( )
A.船闸 B.雪地靴 C.密度计 D.真空吸盘
【分析】大气压的应用大多是利用内外的气压差,所以要判断是否是大气压的应用,要注意有没有形成这个“气压差”。
【解答】解:A、船闸利用了连通器原理,与大气压无关,故A不符合题意;
B、雪地靴是利用固体压强,压力一定时受力面积越大,压强越小,故B不符合题意;
C、密度计是用来测量液体密度的测量仪器,密度计在液体中漂浮,液体的密度越大,排开液体的体积越小,故C不符合题意;
D、真空吸盘,是在外界大气压的作用下,被压住不脱落,与大气压有关,故D符合题意。
故选:D。
【点评】我们生活在大气中,有关大气压的现象、应用很多,平时学习物理知识时要多联系生活实际、多举例、多解释,提高利用所学物理知识分析实际问题的能力。
二.填空题(共4小题)
8.在大气压为1个标准大气压时做马德堡半球实验,抽气后球内剩余空气压强为0.6个标准大气压,此时拉开半球的力为F1;如果抽气后球内剩余空气压强为0.2个大标准气压,此时拉开半球的力为F2,则F1:F2= 1:2 。
【分析】知道球的外部的气压为1个标准大气压和球内剩余空气的压强,从而可以计算出作用在球的外部的气压(见图),又知道球的表面积,可利用公式F=pS计算作用在球的表面的压力,而此时压力和拉力相等,从而可以计算拉力之比。
【解答】解:球的外部的气压为1个标准大气压,抽气后球内剩余空气的压强为0.6个大气压,
所以此时作用在球的外部的气压为p1=(1﹣0.6)个大气压=0.4个大气压,
如果抽气后球内剩余空气的压强为0.2个大气压,
所以此时作用在球的外部的气压为p2=(1﹣0.2)个大气压=0.8个大气压,
而前后两次球的表面积S相等,此时压力和拉力相等,
由公式F=pS可知:
拉力之比为:====
故答案为:1:2。
【点评】本题考查了学生对大气压强的认识和理解,同时应该明确内外部气压相等时可以相互抵消,并可以利用公式F=pS计算压力。
9.为了测量大气压强,某同学选择的器材有:2.5mL的注射器、0~10N的弹簧测力计、刻度尺和细线。实验步骤如下:
(1)如图乙,把注射器活塞推至筒的底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,水平向右慢慢拉动注射器筒。当注射器中的活塞开始滑动时,记录弹簧测力计的示数F= 6.4 N;
(2)该同学所测得的大气压强值为 1.024×105 Pa。
【分析】(1)先明确弹簧测力计的量程和分度值,再根据指针位置读数;
(2)由图甲可知注射器有刻度部分的长度,由V=SL可知注射器的横截面积,据p===计算出大气压强值。
【解答】解:(1)弹簧测力计读数,每1N被分成5格,则1格就等于0.2N,读数为F=6N+0.2N×2=6.4N;
(2)由图甲可知注射器有刻度部分的长度为L=4.00cm,由p=,V=SL可计算出大气压强:
p====1.024×105Pa。
故答案为:(1)6.4;(2)1.024×105
【点评】本题属实验探究题,对学生的要求较高,了解实验依据的原理,才能搞清每一步设计的理由,也才能通过公式求出大气压的值。
10.离心式水泵工作时,利用了 大气压强 把水压入泵壳,由于叶轮旋转,带动水也旋转,利用 惯性 将水甩到出水管中。
【分析】活塞式水泵和离心式水泵都是利用大气压原理工作的;物体由于惯性要保持原来的运动状态。
【解答】解:大气压在生活中有着广泛的应用,如在生产中使用的水泵、抽水机等就是利用大气压的原理制成的;由于叶轮旋转,带动水也旋转,离心泵先将水经过进水管把水抽到水泵中,利用惯性将水甩到出水管中。
故答案是:大气压强;惯性。
【点评】该题考查了物理原理在生活实际中的应用,都属于基础知识,难度不大。
11.静脉注射时,用注射器针筒抽取药液主要利用 大气压 使药液进入针筒;输液用的针头非常细,这是为了 增大 压强。
【分析】(1)针筒吸取药液时,是大气压把药液压入了针筒;
(2)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。
【解答】解:将注射器的活塞推下时,将针筒内的空气排出,再向上提起活塞时,针筒内的体积增大,压强减小,药液在外界大气压的作用下被压入针筒内,利用了大气压;
针尖非常尖细,是通过减小受力面积的方法来增大压强。
故答案为:大气压;增大。
【点评】本题考查了增大压强的方法和大气压的应用,联系生活实际出题,这是中考出题最常见的一种方式。
流体压强与流速的关系
一、流体与流体压强
1.流体:物理学中把具有流动性的液体与气体统称为流体,如空气、水等。
2.流体的压强:前面学过的液体的压强与大气压强,它们是流体静止时的压强,流体流动时也有压强,此时的压强叫流体的压强。
3.探究流体压强与流速的关系
(1)对着两张平行放置的纸的中间吹气,使得两张纸中间的气流速度增大,这时两张纸外侧的气流速度相对较小,两张纸会向中间靠扰,这说明纸两侧的空气对纸的压力大于纸中间空气对纸的压力,可见空气流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
(2)将两只小船放入水盘中,用水管向两船中间冲水,两船向中间靠拢,这说明船两侧的水对船的压力大于船中间的水对船的压力,可见液体流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
二、飞机的升力
1.飞机的机翼与空气流动速度:飞机的机翼一般做成上凸下平的形状,机翼的形状决定机翼上下表面空气流动的速度,从机翼横截面的形状可知,其上方弯曲,下方近似于直线、飞机飞行时,空气与机翼发生相对运动,由于机翼上方的空气要比下方的空气运行的路程长,所以机翼上方的空气流动比下方要快。
2.升力的产生:从机翼上方流过的空气通过的路程长,速度大,从机翼下方通过的空气通过的路程短、速度慢;于是空气对机翼上表面的压强小,对下表面的压强大,机翼上下表面所受压力差的方向竖直向上,这个压力差就叫“举力”,又叫飞机的“升力”,飞机起飞前要在跑道上加速滑行一段距离,直升飞机起飞前螺旋桨要高速旋转一段时间,两者都是为了获得较大的升力以升上高空。
三、生活中跟流体的压强与流速相关的现象
1.窗外有风吹过,窗帘飘向窗外;过堂风把衣柜吹开;
2.汽车开过后,两侧的尘埃向中间靠拢;路边的树叶向中间靠拢;
3.踢足球时的“香蕉球”;
4.打乒乓球时发出的“旋转球”;
5.厨房排气扇、抽油烟机等。
一.选择题(共4小题)
1.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
【分析】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。
【解答】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。
【点评】本题的解题关键是看准伞面向哪弯曲,找出伞的上下方的空气流速特点。
2.如图所示为我国已制造出的世界上最快的高速列车“复兴号”,运行时速度可达380km/h。为避免候车乘客被“吸”向火车的事故发生,站台上的安全线与列车要保持较大的距离。这是因为列车进站时车体附近( )
A.空气流速大、压强大 B.空气流速小、压强大
C.空气流速大、压强小 D.空气流速小、压强小
【分析】气体、液体统称为流体,流体压强与流速的关系:在流速大的地方、压强小;在流速小的地方、压强大。据此分析判断。
【解答】解:
高速列车进站时,列车速度较大,列车附近的空气流速较大、压强较小;而相对远些的地方空气流速相对较小、压强大,所以人靠近车体或在安全线内,很容易被外侧较大的压强压向火车,发生危险。
故选:C。
【点评】本题考查了流体压强与流速的关系,属于基础题目。
3.2017年5月18日,由中国自主研制的“直﹣19E”出口武装直升飞机首飞成功,如图所示,当直升机沿水平方向匀速直线向左行驶时,它受到的升力的方向( )
A.竖直向上 B.斜向左上方 C.水平向左 D.水平向右
【分析】物体匀速直线运动或静止时,受平衡力,对直升机进行受力分析可做出判断。直升机的升力的实质是空气对机翼产生的反作用力。
【解答】解:直升机沿水平方向匀速直线向左行驶时,它受到竖直方向的重力和升力,二者是一对平衡力;同时受到水平方向的牵引力和空气阻力,二者也是一对平衡力。
直升机受到的升力是机翼给空气一个向下的力,空气给机翼一个向上的反作用力,因此,升力的方向是竖直向上的。
故选:A。
【点评】本题考查了对物体进行受力分析,重力要知道飞机的升力的实质是空气对机翼产生的反作用力。
4.以下关于力学现象的分析中不正确的是( )
A.飞机的机翼上凸下平,是利用流体压强与流速的关系来获得升力的
B.轮船通过船闸从下游开到上游,船闸是利用连通器原理工作的
C.拦河大坝上窄下宽是由于液体压强随深度的增加而减小
D.堵住茶壶盖的小孔,水不容易被倒出是由于大气压强的作用
【分析】(1)飞机机翼设计成流线型,利用流体压强与流速的关系获得升力来升空的。
(2)连通器的特点: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。
(3)液体压强随深度的增加而增加。
(4)茶壶的盖上留一小孔,使内外气压相等,水才容易倒出来。
【解答】解:
A、飞机机翼设计成流线型,上方空气流速大、压强小,下方空气流速小、压强大,则机翼受到向上的压强差,即产生了向上的升力。故A正确;
B、船闸的上游阀门打开时,上游和闸室构成连通器,下游阀门打开时,下游和闸室构成连通器;所以,船闸是利用连通器原理工作的。故B正确;
C、拦河大坝上窄下宽是由于液体压强随深度的增加而增加,故C错误;
D、堵住茶壶盖的小孔,当壶内的水流出部分后,壶内气压减小,小于外界大气压,大气压压着里面的水不易流出来。茶壶的盖上留一小孔,使内外气压相等,水才容易倒出来,故D正确。
本题选错误的;
故选:C。
【点评】本题考查气体压强、液体压强的知识的应用,解答时需要准确区分各物理知识点及其应用,这些知识点中考出现概率很高。
二.填空题(共2小题)
5.如图所示,小童将薄纸片置于下唇底部,沿着纸片的上表面吹气,纸片升起,吹气过程中,空气对纸片上表面的压力 < 下表面的压力 (选填“>”、“=”或“<”),这个实验证明了气体压强与流速的关系是: 流体流速越大的位置压强越小 。
【分析】大量实验证明,流体压强与流速的关系是流体流速越大的位置压强越小,气体是流体,当然也符合这一规律。
【解答】解:将薄纸片置于下唇底部,沿着纸片的上表面吹气,纸片升起,表明吹气过程中空气对纸片上表面的压力小于下表面的压力,吹气使纸片上方的空气流速增大,证明气体压强与流速的关系是流体流速越大的位置压强越小。
故答案为:<;流体流速越大的位置压强越小。
【点评】知道并理解流体压强和流速的关系是解决该题的关键,相对比较简单,属于基础题。
6.为全力打赢新冠肺炎疫情防控阻击战,2020年2月2日凌晨,空军出动8架大型运输机,分别从沈阳、兰州、广州、南京起飞,向武汉紧急空运医疗队员和物资。运输机从机场起飞时,以地面为参照物,运输机是 运动 (选填“静止”或“运动”)的;使运输机起飞获取的升力是利用了流体流速大的位置压强 小 的原理。
【分析】(1)首先确定被研究的物体,然后判断被研究的物体和参照物之间是否发生了位置的变化,如果发生位置的变化,被研究的物体就是运动的,否则被研究物体是静止的。
(2)流体在流速越大的地方,压强越小;流体在流速越小的地方,压强越大。
【解答】解:
(1)运输机从机场起飞时,运输机和地面之间发生了位置的变化,所以,以地面为参照物,运输机是运动的。
(2)运输机从机场起飞时,其机翼上方空气流速大、压强小,机翼下方空气流速小、压强大,从而产生向上的升力,所以使运输机起飞获取的升力是利用了流体流速大的位置压强小原理工作的。
故答案为:运动;小。
【点评】本题考查了运动的相对性和流体压强跟流速的关系,学习过程中一定注意情景在变,知识不变。
三.实验探究题(共1小题)
7.小建老师在一次放学途中看到如图1所示的场景:一位同学撑一把雨伞行走在雨中,一阵大风吹来,伞面被“吸”起,发生形变。
【实验猜想】猜想:伞面受力大小可能与空气的 流速 有关。
【设计实验与进行实验】小建老师自制了一个上凸下平的模型,将其固定在托盘测力计上;如图2所示。在模型的正前方用电风扇迎面吹风,模拟气流。
【收集数据】
风速
无风
低速
高速
托盘测力计示数(N)
18
16
10
【分析论证】模型上方空气流速快,压强小,模型受到向 上 的升力;空气流速越 快 ,这个力越 大 。
【拓展应用】
(1)如图3所示,小汽车的外形类似于飞机机翼上凸下平,当一辆飞奔的小汽车在平直的公路上匀速行驶时,请回答:
①小汽车在水平方向上受到的阻力 等于 (选填“大于”、“小于”或“等于”)它的牵引力;
②小汽车对地面的压力 小于 车的重力(选填“大于”、“小于”或“等于”);
(2)为解决某地下商城“工”字形通道中过道的通风问题,技术员设计了以下几种方案。如图4所示,黑色部分为墙面凸出部分,为安装在过道顶的换气扇,其中既有效又节能的是 C 。
【分析】对于流体来说,流速越大的位置压强越小,流速越小的位置压强越大;
物体受平衡力作用时,物体保持静止或匀速直线运动状态;
【解答】解:根据题意,一阵大风吹来,空气流动速度改变,伞面被“吸”起,发生形变,我们可以猜想伞面受力大小可能与空气的流速有关;
根据表格中数据分析,当无风时,托盘测力计示数等于模型重力,当风速变为低速,直到告诉,托盘测力计示数变小了,说明模型受到了向上的升力,并且空气流速越快,这个力越大;
(1)①飞奔的小汽车在平直的公路上匀速行驶时,汽车处于平衡状态,受平衡力作用,所以小汽车在水平方向上受到的阻力等于它的牵引力;
②小汽车的外形类似于飞机机翼上凸下平,根据上面实验结论上方凸空气流速快,压强小,汽车受到向上的升力,所以小汽车对地面的压力小于车的重力;
(2)为解决某地下商城“工”字形通道中过道的通风问题,让过道中空气流动起来,那就要使过道两侧通道空气流速不同,从而使两侧通道压强不同,通过这个压强差促使通道内空气流动产生通风的效果,根据探究实验结论,我们只要在两通道的其中一个加凸起,就可以保证两侧有压强差,为了节能我们也没有必要加装换气扇,综上所述此题应选C;
答案为:流速;上;快;大;(1)①等于;②小于;(2)C。
【点评】本题考查流速压强实验及应用,关键是学生能将已学知识分析应用在实际问题中,重点考查学生知识迁移能力。
单元复习
第1节 压强
一、压力
(1)压力:在物理学中,把__________作用在物体表面的力叫做压力。
(2)压力的方向:从定义可知压力的方向总是__________于被压物体的表面;
(3)压力的作用点:压力的作用点在__________________上;
(4)压力的大小:压力的大小这个要素则比较复杂,如果一个物体放在水平桌面(或水平地面)上时,这时物体受到的压力就等于______________。
(5)压力与重力的区别:压力绝不等同于重力,这只是从大小方面而言的。
把一个物体放在斜面上,这时物体对斜面的压力的大小与物体的重力有关,但不是相等的关系。如果把一个物体水平压在一个竖直的墙壁上,这时物体对墙壁的压力的大小就是水平的推力,而与物体的重力无关。
二、压强
(1)比较压力作用效果方法,①第一种方法是在压力的大小一定时,可以通过比较_____________的大小来进行;②第二种方法是在受力面积的大小一定时,可以通过比较____________来进行;③如果压力和受力面积都不相同,我们就要通过比较_________来进行了。
(2)定义:在物理学中,物体_______________________________________叫做压强。
通过上面压强的定义我们会发现:压强等于压力除以受力面积。也就是。
(3)物理量符号及公式:物理上用p表示___________,用_______表示压力,用_______表示受力面积。压强公式:p=F/S
(4)压强的单位:在国际单位制中,力的单位是“牛顿”,面积的单位是“米2”,压强的单位是“牛/米2”。它有一个专门名称叫做____________,简称帕,用字母“Pa”来表示。1帕=1牛/米2。
(5)1帕的物理意义:表示每平方米面积上受到的压力是1牛顿。
(6)感受压强:1 Pa的压强很小,相当于把3粒芝麻压成粉,均匀地分布在1 cm2的面积上产生的压强。
三、增大和减小压强的途径与方法
(1)任何物体能够承受的压强都有一定的限度,超过这个限度物体将会被压坏。
(2)要增大压强,一方面可以增大压力,另一方面可以减小受力面积。
(3)要减小压强,一方面可以减小压力,另一方面可以增大受力面积。
垂直 垂直 被压物体的表面 物体的重力 受力面积 压力的大小 压强 所受压力的大小与受力面积之比 压强 F S 帕斯卡
第2节 液体的压强
一、液体压强
1.产生:由于液体受到重力作用。
注意:由于液体具有流动性,因此液体内部朝___________都有压强。
2.特点:
(1)同种液体,深度越大,压强___________;
(2)同一深度的不同液体,密度越大,压强__________;
(3)同种液体的同一深度,朝各个方向的压强___________。
二、液体压强的大小
(1)在液体压强的公式____________中,p表示液体的压强,单位是Pa,表示液体的密度,单位是kg/m3,h表示液体的深度,单位是m,g一般取9.8 N/kg。
(2)从公式中看出:液体的压强只与__________和__________有关,而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器的形状均___________。
(3)液体对容器底部的压力一般_________液体的重力,只有柱形容器(圆柱、正方体、长方体)放到水平面上,液体对容器底部的压力才__________液体的重力。
三、连通器
(1)定义:上端开口,下部___________的容器。
(2)特点:连通器里装同种液体,当液体不流动时,连通器各容器中的液面高度____________的。连通器中深度相同的各点压强_________。
(3)应用:茶壶、船闸、锅炉水位计、乳牛自动喂水器等都是根据__________的原理来工作的。
判断是不是连通器时,依据连通器的定义要看两点:一是各容器的底部必须是_________的;二是各容器的上部都是_________的。
各个方向 越大 越大 相等 液体的密度 深度 无关 不等于 等于 相连通 总是相同 相同 连通器 连通 开口
压强:液体由于具有_________和____________,所以在液体的内部有压强,而且液体内部向各个方向都有压强。同样我们所生活的大气层的空气也具有重力和流动性。所以大气压强与液体压强有相同之处。
(2)大气压强实例:很多的实验都证明了大气压强的存在,如小皮碗的实验、覆杯实验、广口瓶吞蛋、铁皮箱实验等等。
(3)第一个证明大气压强存在的实验:是______________实验。
(4)大气压强定义:大气层对浸在它里面的物体的压强叫大气压强,简称大气压或气压。地球周周的万物无不在大气层之中,它们都受到大气压强。
二、大气压强的大小
(1)第一个测量出大气压强的实验:_________________测出了大气压的值。
(2)计算大气压强:在托里拆利实验中,测得水银柱的高度为__________mm。依据液体压强计算公式计算其大小为:p=ρgh=13.6×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m=1.013×105 Pa。
(3)标准大气压:为了便于对比,人们通常把_________mmHg的压强叫做标准大气压。用atm来表示。1 atm=1.013×105 Pa,即等于760 mm水银柱产生的压强。(大气压强的单位多出了两个,一个是mmHg,另一个是cmHg,1 mmHg约等于133 Pa)
(4)托里拆利实验在托里拆利实验中,如果将玻璃管稍稍上提,观察水银柱的高度,结果是不变的。将玻璃倾斜,注意到,水银面上的真空体积有变化,管内水银柱的长度也有变化。当倾斜时,管内水银面上方的真空体积减小,水银柱变长,但是水银柱的__________是不变化的。
三、大气压的测量:测定大气压的仪器叫气压计。
(1)水银气压计。
(2)无液气压计。
(3)管式弹簧压强计。
四、大气压的变化
(1)大气压与高度的关系:大气压强随海拔高度的增加而__________。在海平面处的压强最大是760 mmHg。这是因为越往高处空气柱越短,而且越往高处空气密度越小,这两个因素决定了越往高处相同受力面积上受到的压力越小,当然也就是大气压强随高度的增加而减小。
五、大气压与沸点的关系
一切液体的沸点都是气压减小时__________,气压增大时___________。
重力 流动性 马德堡半球
托里拆利实验 760 760 高度
减小
降低 升高
第4节 流体压强与流速的关系
一、流体压强与流速的关系
(1)气体、液体都具有____________,因此被称为流体。
(2)在气体或液体中,流速越大的位置压强__________,流速越小的位置压强___________。
二、应用
如图所示,由于飞机的机翼上凸下凹的特殊造型,当一股气流沿着机翼流过时,在相同时间内,机翼上方气流通过的路程__________,因而速度___________,它对机翼上表面的压强较小;下方气流通过的路程较短,速度较小,它对机翼下表面的压强___________,因此,机翼上、下表面产生了压力差,这就产生了向上的升力。
火车站月台上有一条警戒线,火车进站时人要站在黄色警戒线的外面,避免火车快速经过时,乘客与火车之间的空气流速___________,压强_________,乘客被外侧的空气推向火车而发生事故。
解读:在用流体的流速与压强的关系解释现象时,要首先弄清哪部分流速大,哪部分流速小,流速大处压强小,压力也小,流速小处压强大,压力也大,流体受压力差作用而产生各种表现形式和现象。
流动性 越小 越大 较长 较大 较大 大 小
《第9章 压强》
一.选择题(每题2分,共26分)
1.(2分)放在水平桌面上的茶杯,对桌面有压力,下列有关“茶杯对桌面压力”的说法,正确的是( )
A.茶杯对桌面的压力是由于茶杯发生弹性形变而产生的
B.茶杯对桌面的压力是作用在茶杯上的
C.茶杯对桌面的压力就是重力
D.茶杯对桌面的压力是由于桌面发生形变而产生的
【分析】A、压力是从力的作用效果的角度命名的,弹力是从力的性质命名的,压力是弹力的一种。根据弹力的产生:物体由于发生弹性形变而产生的力可以确定该选择项的正误。
B、力是物体对物体的作用,施加这种作用的是施力物体,承受这种作用的是受力物体。由此可以确定该选择项的正误。
C、放在水平面上的物体,若在竖直方向上不再受到其他力的作用,其对水平面的压力大小等于其重力,但两者不是同一个力。可以从两个力的施力物体和受力物体去分析。
D、从茶杯对桌面的压力入手结合弹力的产生可以确定该选择项的正误。
【解答】解:A、当茶杯放在水平桌面上时,由于桌面对茶杯施加了一个向上的支持力,使茶杯底部发生微小的弹性形变,从而使茶杯对桌面产生了向下的弹力,即茶杯对桌面的压力。故A正确。
B、茶杯对桌面的压力,是茶杯对桌面施加的力,故施力物体是茶杯,受力物体是桌面。故B错误。
C、茶杯对桌面的压力,施力物体是茶杯,受力物体是桌面;茶杯受到的重力的施力物体是地球,受力物体是茶杯。两个力的施力物体和受力物体都不相同,所以这两个力不是同一个力,但两者大小相等
.故C错误。
D、根据A的分析可知D是错误的。
故选:A。
【点评】(1)此题考查了弹力的产生、压力与重力的区别、力的定义等知识点。
(2)放在水平面上的物体对水平面的压力等于物体的重力,但压力永远不会是重力。
(3)哪个物体对别的物体施加了压力,该物体就发生了弹性形变。
2.(2分)如图所示实例中,属于减小压强的是( )
A.安全锤的敲击端做成锥状
B.盲道由凸起的棱和圆点组成
C.滑雪时穿上宽大的滑雪板
D.斧头用过一段时间要磨一磨
【分析】压强大小跟压力大小和受力面积大小有关。
增大压强的方法:是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;是在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强。
减小压强的方法:是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;是在受力面积一定时,通过减小压力来减小压强。
【解答】解:A、安全锤的敲击端做成锥状,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;故A不合题意;
B、盲道由凸起的棱和圆点组成,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;故B不合题意;
C、滑雪时穿上宽大的滑雪板,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、斧头用过一段时间要磨一磨,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;故D不合题意。
故选:C。
【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。解答时,要注意使用控制变量法。
3.(2分)人从沙滩上走过,会留下一串深深的脚印;但从草地上走过,脚印却并不明显,同学们针对这一现象,经过讨论提出了如下四个科学问题其中较有探究价值且易于探究的是( )
A.为什么脚印有时候深有时候浅?
B.脚印的深浅与哪些因素有关?
C.压力作用效果与哪些因素有关?
D.压强的大小与哪些因素有关?
【分析】脚印的深浅反映了压力作用效果的大小,影响压力作用效果的因素是压力和受力面积的大小,由此考虑探究。
【解答】解:(1)“为什么脚印有时候深有时候浅?”、“脚印的深浅与哪些因素有关?”两个问题,即使没有经过物理学习的人,根据生活中发现的问题,也能提出的问题,属于问题的表面现象,没有可探究的价值;
(2)“压力作用效果与哪些因素有关?”是对生活现象的质疑中提炼出科学问题,这样的问题更具探究性、可操作性;
(3)“压强的大小与哪些因素有关?”,“压强”是在探究压力作用效果后提出的概念,因此这个问题不合理。
故选:C。
【点评】此类问题是考查对实验探究中的提出问题环节的理解与掌握情况,提出问题是科学探究过程的首个重要环节,也是物理科学研究中重要的一个环节。
4.(2分)如图所示玻璃管两端开口处蒙的橡皮膜绷紧程度相同,将此装置置于水中,下列哪幅图能反应橡皮膜受到水的压强后的凹凸情况( )
A. B.
C. D.
【分析】液体内部存在压强,其特点是:液体对容器底和容器壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强,液体内部压强随深度的增加而增大,在同一深度,液体内部向各个方向的压强相等,不同液体内部的压强还与液体的密度有关;故橡皮膜的形状由玻璃管所受的液体压强大小决定,故据此分析即可判断;
【解答】解:A、玻璃管下端更深,所受的液体液体更大,所以应该是橡皮膜向上凹,故错误;
B、玻璃管下端更深,所受的液体液体压强更大,且橡皮膜向上凹的更厉害,故正确;
C、玻璃管的右侧也处于液体中,所以右侧的橡皮膜应该向左凹,故错误;
D、玻璃管处于液体中,两侧的橡皮膜都应向内凹,故错误;
故选:B。
【点评】本题考查了学生对液体压强公式的掌握和运用,分析时同时考虑影响液体压强的多个因素(如深度、密度)。
5.(2分)如图所示,底面积不同的圆柱形容器A和B分别盛有甲、乙两种液体,两液面相平且甲的质量大于乙的质量。若在两容器中分别加入原有液体后,液面仍保持相平。则此时液体对各自容器底部的压强PA、PB和压力FA、FB的关系是( )
A.PA<PB,FA=FB B.PA<PB,FA>FB
C.PA>PB,FA=FB D.PA>PB,FA>FB
【分析】由图知,两液面相平,甲的体积小于乙的体积,又知道甲的质量大于乙的质量,根据密度公式可以得知两液体的密度关系;若在两容器中分别加入原有液体后,液面仍保持相平(h相同),根据压强公式p=ρgh得出pA、pB的大小关系;
若在两容器中分别加入原有液体后,液面仍保持相平(h相同),根据压强公式p=ρgh得出pA、pB的大小关系;
升高的液面高度相同,ρ甲S甲>ρ乙S乙;对于圆柱形容器,液体对容器底部的压力等于液体自身的重力,可得压力变化情况。
【解答】解:由图知,容器底面积S甲<S乙,
∵V=Sh,液面相平、h相同,
∴V甲<V乙,
∵ρ=,m甲>m乙,
∴两液体的密度关系:ρ甲>ρ乙;
由m甲>m乙,即:ρ甲V甲>ρ乙V乙⇒ρ甲S甲h>ρ乙S乙h,可得:
ρ甲S甲>ρ乙S乙;
若在两容器中分别加入原有液体后,液面仍然相平,则:
①ρ甲S甲h′>ρ乙S乙h′,即:m甲′>m乙′;
由G=mg可得出:G甲>G乙;
又∵对于圆柱形容器,液体对容器底部的压力 F=pS=ρghS=ρgv=mg=G,
∴液体对各自容器底部的压力:FA>FB。
②∵p=ρgh,液面仍保持相平(h相同),且ρ甲>ρ乙,
∴液体对各自容器底部的压强:PA>PB;
故选:D。
【点评】本题主要考查学生对密度公式、重力公式压力和液体压强公式的掌握和运用,用好圆柱形容器液体对容器底的压力与液体重的关系(相等)是本题的关键。
6.(2分)下列设备没有利用连通器原理的是( )
A.茶壶
B.船闸
C.活塞式抽水机
D.洗手盆的下水管
【分析】根据连通器: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、茶壶的壶嘴与壶身底部相通,上端开口,壶嘴和壶身在同一高度,倒满水后,液面相平,利用了连通器。故A不合题意;
B、打开船闸的一端,船闸里的水位逐渐与外面相等,外面的船就可以开进船闸。然后把这一端船闸关闭。然后打开另一端的船闸,船闸里的水位逐渐与外面相等。船就可以开到另一端去,利用了连通器,故B不合题意。
C、抽水机抽水,通过活塞上移使活塞下方的桶内气压减小,水在外界大气压的作用下,被压上来,利用的是大气压,没有利用连通器原理。故C符合题意。
D、下水管成U形,水不流动时,U形管里的水相平,可以防止下水道里的气味散发出来,利用了连通器,故D不合题意。
故选:C。
【点评】本题考查生活中常见的连通器原来的应用,同时干扰选项涉及到压强的应用,属于简单题目,考试需要准确区分各物理知识点及其应用。此点中考出现概率很高。
7.(2分)下列事例中,利用大气压作用的是( )
A.小王将新鲜空气吸入肺里
B.医生用针筒把药水推入病人肌肉中
C.小李用图钉把地图钉在墙上
D.深水潜水员要穿特制的抗压潜水服
【分析】利用大气压往往是使设备的内部气压小于外界大气压,在外界大气压的作用下而出现的现象。
【解答】解:A、小王将新鲜空气吸入肺里,是先将肺扩张,肺内气压减小,外界大气压将新鲜空气压入肺内的,是利用大气压的,符合题意。
B、医生用针筒把药水推入病人肌肉中,药水是在人的推力作用下,向前流动而进入病人;与大气压无关。
C、小李用图钉把地图钉在墙上,是增大的压强,与大气压无关。
D、深水潜水员要穿特制的抗压潜水服,是因为深水处水的压强太大,与大气压无关。
故选:A。
【点评】本题中需注意把药水推入病人肌肉中,好像在大气压作用下进行的,实际上是在人的推力作用的结果。
8.(2分)如图所示,是小强同学自制的气压计,把它放在水平桌面上,当外界大气压减小时,下列说法正确的是( )
A.细管内液柱高度上升 B.细管内液柱高度不变
C.细管内液柱高度下降 D.瓶子对桌面的压力减小
【分析】(1)气压计的原理是利用内外压强差使细管内液柱上升或下降来判断气压的改变;当大气压发生改变时,瓶内压强与外部压强不同,则细管内液柱将发生改变;
(2)在水平面上放置的物体,压力大小等于重力,而物体的质量不随位置、气压、形状的改变而改变。
【解答】解:(1)当外界大气压减小时,瓶内压强大于大气压,因此细管内液柱高度会上升;
(2)由于物体的质量不随气压的改变而改变,因此瓶子对桌面的压力不变。
故选:A。
【点评】学生利用身边的器材做成气压计,探究大气压的变化、用所学的知识分析判断,学以致用!
9.(2分)请你想象一下,假如“流体中,流速越大的位置压强越大”,则可能会出现( )
A.两船并行,造成相吸相撞
B.室外有风时,窗帘飘到窗外
C.台风刮过,压塌屋顶
D.汽车驶过,路边的树叶被卷入车底
【分析】(1)流体流速越大,流体产生的压强越小;流体流速越小,压强越大;
(2)根据流体流速与压强的关系分析两船并排行驶时两船间水流速度大小与压强的关系。
【解答】解:A、假如水的流速越大,压强越大,由于两船内侧水流速度大于两船外侧水流速度,因此两船内侧水的压强大于两船外侧水的压强,船内外测的水存在压强差,水的压强差使两船远离,不会发生碰撞;故A不符合题意;
B、假如“流体中,流速越大的位置压强越大”,则风一吹,窗外空气流速增大,空气压强增大,室内空气压强小于室外压强,窗帘被压向窗内,故B不符合题意。
C、假如“流体中,流速越大的位置压强越大”,那么台风刮过,外界压强大于屋内压强,可能将压塌屋顶,故C符合题意;
D、汽车驶过车外,靠近车身,流速大,压强大,因此对稍远的树叶有向外的压力,如果汽车驶过的地方空气流动速度大,压强大,其它地方的空气流速小压强小,树叶受到的压强差不同,压力差不同,树叶不会被卷入车底。
故选:C。
【点评】用流体压强和流速的关系来解释问题,要分清哪一部分流体流速大,哪一部分流体流速小,根据流体压强跟流速的关系再来解释。
10.(2分)英国《每日邮报》曾刊登了一组照片,如图所示。灰鹅在飞行途中突遇强风,这只灰鹅以飞行方向为轴线,横向转体180°,但头部依然保持着正常飞行时的姿态。灰鹅转体的作用是迅速降低飞行高度,躲避危险,其原理是( )
A.大气压强与高度的关系 B.气体压强与体积的关系
C.气体压强与流速的关系 D.气体压强与温度的关系
【分析】液体和气体都称为流体,生活中常见的流体是水和空气,流体的流速越大,压强越小。
【解答】解:(1)灰鹅正常飞行时,翅膀如图甲,翅膀的上方隆起,翅膀上方的空气流速大,压强小。翅膀下方的空气流速小,压强大,翅膀在压强差下产生向上的升力,向上飞行。
(2)突遇强风,灰鹅以飞行方向为轴线,横向转体180°,翅膀如图乙,翅膀下方的空气流速大,压强小。翅膀上方的空气流速小,压强大,翅膀在压强差下产生向下的力,灰鹅能降低高度,躲避强风。
(3)灰鹅以飞行方向为轴线,横向转体180°,没有改变温度,没有改变体积,转体的瞬间也没有改变灰鹅的高度。
故选:C。
【点评】掌握流体流速和压强的关系,并能用流体压强知识解释有关问题。
11.(2分)如图,往浴缸中匀速注水直至注满,下列表示此过程中浴缸底部受到水的压强随时间变化的曲线,其中合理的是( )
A. B.
C. D.
【分析】液体对容器底部的压强与液体的深度和液体的密度有关,所以据题目中浴缸的形状分析判断即可解决。
【解答】解:据图可知,浴缸的形状是上宽下窄,所以在向浴缸中倒水时,相同时间倒入相同质量的水,但水在浴缸中的增加的高度越来越小,所以容器底部所受的液体的压强的增加量也会越来越小,故B是正确的;
故选:B。
【点评】看清容器的形状,并能结合液体内部压强大小的影响因素分析判断是解决该题的关键。
12.(2分)如图所示的实验中吸盘都保持静止,但所挂钩码已是吸盘所能提起的最大重物。对此,下列说法正确的是( )
A.甲图中大气对吸盘的压力等于钩码的重力
B.乙图中大气对下面吸盘的压力等于钩砝的重力的
C.利用甲图的实验可以粗测大气压的值
D.利用乙图的实验可以粗测大气压的值
【分析】根据P=进行分析判断,要想测出大气压,则需要知道压力和接触面积的大小;根据甲乙两种情况下物体都处于平衡状态进行受力分析,再根据二力平衡条件判断力的大小,二力平衡的条件:大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在一个物体上,四个条件必须同时满足;据此答题。
【解答】解:A、甲图中吸盘在竖直方向受竖直向下的拉力和竖直向上的摩擦力,并且二力是一对平衡力;在水平方向受大气对吸盘的压力和支持力,二力也是一对平衡力;因此大气对吸盘的压力与钩码的重力没有任何关系,故A错误;
B、乙图中吸盘受到大气对下面吸盘向上的压力和物体对下面吸盘向下的拉力,并且这两个力是一对平衡力,故大气对下面吸盘向上的压力等于钩码的重力;故B错误;
C、由A选项的分析可知,甲图不能求出大气对吸盘的压力,故不可以粗测大气压的值;故C错误;
D、由B选项的分析可知,乙图能求出大气对吸盘的压力,故可以粗测大气压的值;故D正确。
故选:D。
【点评】正确地对物体进行受力分析、知道静止状态是平衡状态,处于平衡状态的物体受平衡力作用计算有用力的大小;重点是明确测定大气压的原理。
13.(2分)下列现象及其原因分析,错误的是( )
A.高压锅容易将食物煮熟﹣﹣液体表面气压增大,液体沸点升高
B.台风掀开屋顶的瓦﹣﹣屋内外空气的流速不同,压强不同
C.软包装饮料吸管一端做成尖形﹣﹣减小受力面积,增大压强
D.托里拆利实验测出的大气压值比实际值小﹣﹣玻璃管倾斜
【分析】液体沸点与液体上方空气压强有关,气压增大,沸点越高。
流体流速越快,压强越小;流速越慢,压强越大。
当压力一定时,受力面积越小,压强越大。
托里拆利实验中,玻璃管倾斜后,对测量结果不会产生任何影响。
结合以上内容,对各个选项分别进行分析。
【解答】解:A、高压锅内,气压很大,所以液体沸点高。正确。
B、屋外流速较大,压强较小。正确。
C、尖形物体的受力面积很小,压强很大。正确。
D、托里拆利实验不会因为玻璃管倾斜而导致测量值偏小。错误。
故选:D。
【点评】本题考点很全,包括气压与沸点的关系、流体压强、固体压强、托里拆利实验,综合性很强。
需要学生在平时的学习过程中,注意知识点的积累。
二、填空题(每空1分,共20分)
14.(4分)在生活中,我们有过以下的体验或观察:①写字的笔杆握笔处凹凸不平;②厨房的菜刀刀刃磨得很薄;③装订试卷时用力按压订书机;④运动鞋底花纹做的很深。其中主要目的为了增大压强的是 ②③ ,增大摩擦的是 ①④ 。(填写序号)
【分析】增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积增大压强;在受力面积一定时,增大压力增大压强。
增大摩擦力的方法:在压力一定时,增大接触面粗糙程度增大摩擦力;在接触面粗糙程度一定时,增大压力增大摩擦力。
【解答】解:①写字的笔杆握笔处凹凸不平,是在压力一定时,增大接触面粗糙程度来增大摩擦力。
②厨房的菜刀刀刃磨得很薄,在压力一定时,减小受力面积来增大压强。
③装订试卷时用力按压订书机,在受力面积一定时,增大压力来增大压强。
④运动鞋底花纹做的很深,在压力一定时,增大接触面粗糙程度来增大摩擦力。
故答案为:②③;①④。
【点评】摩擦力大小和压强大小的影响因素很相似,要对比记忆。
掌握摩擦力和压强大小的影响因素,利用控制变量法来解释有关摩擦力和压强的问题。
15.(3分)将质量为25kg,边长为10cm的正方体物块放在1m2水平桌面的中央,该物块对桌面的压力大小为 250 N,压强为 2.5×104 Pa;如果沿竖直方向将该物块切去一半,则剩余部分对桌面的压强 不变 (选填“增大”、“减小”或“不变”).(g=10N/kg)
【分析】(1)物体对桌面的压力等于物体本身的重力,根据公式p=可求对桌面的压强;
(2)沿竖直方向切去一半,压力减半,接触面积减半,根据公式p=分析剩余部分对桌面的压强变化。
【解答】解:(1)物体对桌面的压力:
F=G=25kg×10N/kg=250N,
s=a2=(10cm)2=100cm2=1×10﹣2m2
压强:p===2.5×104Pa;
(2)切去一半剩余部分对桌面的压力和受力面积减半,根据p=可知,对桌面的压强不变。
故答案为:250;2.5×104;不变。
【点评】本题考查压力和压强的计算,关键是公式的应用,要知道在水平地面上压力等于物体本身重力,切去一半后,压力减半,接触面积减半,压强不变。
16.(3分)如图所示,面积为s、高为h、密度为ρ的液柱质量为 ρhs ,液柱底面受到的压力为 ρgsh ,深度为h处液体的压强为 ρgh 。
【分析】根据密度公式ρ=得出m=ρv,据此求液柱质量;深度为h处液体的压强p=ρgh,再利用p=求液柱底面受到的压力。
【解答】解:∵ρ=,
∴m=ρv=ρsh;
深度为h处液体的压强:p=ρgh,
∵p=,
∴液柱底面受到的压力:F=ps=ρghs。
故答案为:ρhs,ρghs,ρgh。
【点评】液体对容器底的压力和压强,要先计算液体对容器底的压强p=ρgh、再计算液体对容器底的压力F=ps。
17.(3分)2010年4月20日,美国墨西哥的一座深海油井爆炸起火,原油在深海井口处泄漏,造成了生态污染。为堵住漏油井口,石油公司派出了多个水下机器人潜入到海底作业。机器人在下潜过程中,受到水的压强不断 增大 (选填“增大”、“不变”或“减小”),机器人下潜到1500m深的漏油井口处时,受到海水的压强为 1.5×107 Pa,如果漏油井口的面积为0.2m2,则海水在这块面积上产生的压力为 3×106 N.(取ρ海水=1×103kg/m3,g=10N/Kg)
【分析】(1)液体的压强与液体的密度和深度有关,在液体密度一定时,深度越大,液体压强越大,即用公式P=ρ液gh来计算液体的压强。
(2)压强、压力和受力面积的关系是,压强=,即P=。
【解答】解:(1)液体产生的压强随深度的增加而增大,1500m深的海底产生的压强是P=ρ液gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1500m=1.5×107Pa。
(2)根据压强与压力的关系式P=,因此海水在面积为0.2m2的漏油井口产生的压力F=PS=1.5×107Pa×0.2m2=3×106N。
故答案为:增大;1.5×107;3×106。
【点评】本题考查了压力和压强的计算,注意在液体中,先由P=ρ液gh计算压强,再由F=PS计算产生的压力。
18.(2分)高压锅密封性能良好,用它煮食物时,水蒸气不易外泄,从而 增大 了锅内的压强(填“增大”或“减小”),使锅内水的沸点 升高 (填“升高”或“降低”)。
【分析】(1)高压锅密封性能良好,里面的水蒸气不易外泄,里面的气压较高,“高压锅”的名称由此得来。
(2)液体的沸点随液面上气压的升高而升高,随液面上气压的降低而降低。
【解答】解:高压锅密封性能好,里面的水蒸气不易外泄,随着里面水蒸气的增多里面的气压增大。液面上的气压增大时液体的沸点升高。
故答案为:增大,升高。
【点评】液面上的气压越高,液体的沸点越高;反之,气压降低,液体的沸点降低。在高山上煮食物,由于大气压比平地底,故水的沸点低于100℃,食物很难煮熟,所以高原地区的人直接用火来烤肉。高压锅很容易把食物煮熟也是这个道理。高压锅密封性能好,锅内的水蒸气压强比外界大气压高,水的沸点升高,食物就可以很快煮熟。
19.(2分)某次龙卷风发生时,屋外大气压急剧降到90×103Pa;当时门窗紧闭,可以认为屋内大气压是1个标准大气压= 1×105 Pa.若室内屋顶的面积100m2,这时屋顶所受到的内外压力差可达 1×106N ,足以将屋顶掀翻。
【分析】由实验可知1个标准大气压=1×105Pa;
先计算压强差,再根据F=PS计算压力差。屋内气压大于屋外气压,根据公式F=PS可求压力差。
【解答】解:龙卷风发生时,屋外空气相对于屋内来说空气的流速很大,压强较小,室外气压急剧下降。
室内气压是标准大气压,即:1×105Pa.若室内屋顶的面积是100m2,这时:
屋顶所受到的内外压强差为:△P=P内﹣P外=1×105Pa﹣9×104Pa=1×104Pa,
屋顶受到的压力差F=△P×S=1×104Pa×100m2=1×106N,巨大的压力可将屋顶掀飞。
故答案为:1×105;1×106N。
【点评】要求学生牢记1个标准大气压的数值,本题考查压力的计算以及压强公式的应用,还要知道大气压的存在,我们生活在空气里,有关大气压的现象很多,平时生活中要善于观察,善于积累。
20.(3分)在河里游泳时最怕遇到漩涡。当人进入漩涡边沿后,往往不由自主地被吸入漩涡中心,造成事故。这是因为相对于漩涡边沿,漩涡中心流速 大 ,压力较 小 ,从而形成指向漩涡中心的压力差,把人吸进去。
【分析】解决本题的关键是根据流体压强与流速的关系,并且要明确哪里的水流速大,压强小,由此产生的压力差方向向哪儿。
【解答】解:相对于漩涡边沿,旋涡中心水的流速大、压强小,外侧流速小压强大,形成一个向旋涡中心的压力差,从而人被压入漩涡中。
故答案为:大;小。
【点评】联系实际生活,明确不同位置水流的速度不同是突破此题的关键。此题考查学生的分析能力,要求学生对题目所涉及的内容要熟练掌握,并能学以致用。
三、探究题(本大题共3小题,共16分)
21.(3分)在探究影响压力作用因素的实验中,将同一个砝码、同一张小桌分别正、倒放在同一个装砂子的玻璃槽中(如图所示).实验中压力的作用效果通过 砂子的凹陷程度 表现出来。这个实验控制的变量是 压力的大小 ,探究的是 受力面积 对压力作用效果的影响。
【分析】压力的作用效果与压力大小和受力面积的大小有关,要研究压力作用的效果与哪些因素有关时,要用到控制变量法与转换法。作用效果的大小通过小桌陷入砂子的深度来体现。研究与压力大小的关系时,要控制受力面积不变。研究与受力面积大小的关系时,要控制压力大小不变。
【解答】解:压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小两个因素有关,要研究与哪个因素是否有关,必须采用控制变量法。由图可知,小桌对砂子的压力不变,小桌与砂子的接触面积不同,且接触面积越大,小桌陷入砂子越浅,所以研究的是压力作用效果的与受力面积的关系。
故答案为:砂子的凹陷程度;压力的大小;受力面积。
【点评】研究压力的作用效果与压力大小和受力面积的大小这两个因素的关系时,要用到控制变量法。确定压力作用效果大小时要用转换法。
22.(8分)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 相平 。
(2)甲、乙两图是探究液体压强与 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,应选择: 丙和丁 两图进行对比,结论是:液体压强与盛液体的容器形状 无关 。
(4)要探究液体压强与密度的关系,应选用 乙和丙 两个图进行对比。
(5)在图丙中,固定U形管压强计金属盒的橡皮膜在盐水中的深度,使金属盒处于:向上、向下、向左、向右等方位,这是为了探究同一深度处,液体向 各个方向 的压强大小关系。
【分析】(1)液体压强的大小采用压强计U形管左右液面差来反映,实验前首先使左右两边的玻璃管中的液面相平。实验时,如果左右两边的液面差相同,液体的压强相同;如果左右两边的液面差越大,液体的压强越大。
(2)液体的压强可能跟液体的深度、有关,探究液体压强跟深度关系时,保持液体的密度、方向、容器形状相同;探究液体压强跟密度的关系时,保持液体的深度、方向、容器形状相同;探究液体压强跟方向的关系时,保持液体的密度、深度、容器形状都相同。探究液体压强跟容器形状的关系时,保持液体的密度、深度、方向都相同。
【解答】解:(1)实验前首先使左右两边的玻璃管中的液面相平。
(2)甲、乙两图液体的密度、液体的方向、容器的形状都相同,液体的深度不同,所以甲乙两图是探究液体压强跟液体深度的关系的。
(3)要探究液体压强与盛液体的容器形状是否有关,应保持液体的密度、深度、方向都相同,选择丙和丁两图进行对比,如图当改变容器的形状时,左右两边的液面差相同,液体的压强相同,所以液体压强与盛液体的容器形状无关。
(4)要探究液体压强与密度的关系,应保持液体的深度、方向、容器形状相同,选用乙和丙两个图进行对比。
(5)在图丙中,固定U形管压强计金属盒的橡皮膜在盐水中的深度,不同方向,这是为了探究同种液体、同一深度处,液体向各个方向的压强大小关系。
故答案为:(1)相平;(2)深度;(3)丙和丁,无关;(4)乙和丙或乙和丁;(5)各个方向。
【点评】本题采用控制变量法探究液体压强跟液体的深度、密度、方向、容器的关系。控制变量法在物理学中经常应用,一定要学会啊!
23.(5分)小虎同学利用注射器(容积为V)、弹簧测力计和刻度尺估测大气压的值。
(1)实验时,首先把注射器的活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器的小孔这样做的目的是 排尽筒内的空气,密封注射器 。
(2)如图所示,水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F,用刻度尺测出注射器的全部刻度的长L,则大气压的值可表示为p= 。
(3)实验过程中注射器筒内漏进了少量空气。则测得的大气压值 偏小 (进填“偏大”、“偏小”或“不变”)
(4)实验室有甲、乙两个注射器,活塞的横截面积分别为0.5cm2和2cm2,若弹簧测力计量程为10N,实验时应选用 甲 (选填“甲”或“乙”)注射器,理由是 拉动乙注射器所需的力超过弹簧测力计的量程 。
【分析】(1)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;
(2)明确实验的原理,才能完成实验步骤的补充。当注射器中的活塞开始滑动时,此时弹簧测力计的示数与所受的大气压力相等;因活塞为圆柱体,所以活塞的横截面积可以通过公式S=来求出,知道注射器的容积,还需要用刻度尺量出其刻度部分的长度;利用压强的公式,代入测量的数据可得出表达式;
(3)注射器筒内有空气会使拉力变小,在面积不变的情况下,测得的大气压会偏小;若实验中摩擦较大,则测得的拉力F变大,在面积不变的情况下,测得的大气压会偏大。
(4)根据拉动甲、乙两个注射器的活塞的横截面积,分别计算出标准大气压所需要的拉力即可选择。
【解答】解:(1)实验时,把活塞推至注射器筒底端是为了排出注射器中的空气。
(2)当注射器中的活塞开始滑动时,弹簧测力计的拉力与大气的压力刚好平衡,因此需要记录此时的示数;
注射器是一个圆柱体形状,因此,应量出其刻度部分的长度,再读出空积V,得出活塞的面积S=将测量结果代入压强公式得:P===。
(3)如果筒内空气没有排尽,拉力的测量值会偏小,根据公式P=可知,导致测得的大气压值偏小;相反,如果活塞与注射器内壁间的摩擦较大,拉力的测量值会偏大,导致测得的大气压值偏大。
(4)因甲、乙两个注射器,活塞的横截面积分别为0.5cm2和2cm2,
当大气压约为100000Pa,当面积为2cm2,即0.0002m2时,
由P=,可得F=PS=100000Pa×0.0002m2=20N,
因为已知弹簧测力计量程为10N,超过了测力计的量程,
所以实验时应选用甲注射器,
故理由是拉动乙注射器所需的力超过弹簧测力计的量程。
故答案为:(1)排尽筒内的空气,密封注射器;
(2)。
(3)偏小
(4)甲;拉动乙注射器所需的力超过弹簧测力计的量程。
【点评】利用注射器测量大气压时,用到的公式是P=所以要分别测大气压力F和活塞的横截面积S.利用二力平衡可通过弹簧测力计测出大气压力,利用几何知识可得出活塞的面积S,便可求出大气压的值了。对测量结果的评估则主要看是否对几个测量值造成了影响,造成了怎样的影响,最后确定是偏大或偏小。
四、计算题(本大题共2小题,共18分)
24.(9分)一颗图钉尖的面积是5×10﹣8m2,图钉帽的面积是0.5×10﹣4m2,手指对图钉的压力为20N,求:
(1)图钉尖对墙面产生的压强;
(2)图钉尖对墙面产生的压强相当于多少米深处水所产生的压强;
(3)在一标准大气压下图钉帽受到大气的压力。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,一标准大气压p0=1.0×105Pa)
【分析】(1)固体能够传递压力,当用力按图钉钉帽时,图钉将外力大小和方向不变的进行传递。又知道图钉尖与墙的接触面积,可利用公式P=计算出图钉尖对墙的压强。
(2)知道水所产生的压强等于图钉尖对墙面产生的压强,又知道水的密度,可利用公式h=计算出水的深度。
(3)知道一标准大气压的值和图钉帽的面积,可利用公式F=PS计算出图钉帽受到大气的压力。
【解答】解:
(1)F=20N,S=5×10﹣8m2,
所以图钉尖对墙面产生的压强为:P===4×108Pa。
(2)ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg,
所以水的深度为:h===4×104m。
(3)P0=1.0×105Pa,S帽=0.5×10﹣4m2,
所以图钉帽受到大气的压力为:F′=P0×S帽=1.0×105Pa×0.5×10﹣4m2=5N。
答:(1)图钉尖对墙面产生的压强为4×108Pa。
(2)图钉尖对墙面产生的压强相当于4×104m深处水所产生的压强。
(3)在同一标准大气压下图钉帽受到大气的压力为5N。
【点评】本题主要考查固体对压力的传递特点和液体压强计算公式的理解和应用,以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,并要注意压力和受力面积的对应性。
25.(9分)如图所示,小倩同学提了11kg的水给树苗浇水,已知桶自身重为1kg,桶的底面积是5×10﹣2m2(桶的厚度不计),桶中水深h为20cm,提水时手的受力面积为0.8×10﹣3m2。
求:(1)水对桶底的压力和压强各是多大?
(2)提水时手受到的压强多大?
【分析】(1)知道桶内水深h和水的密度,利用液体压强公式求水对桶底的压强,根据F=pS求出水对桶底的压力;
(2)利用重力公式求水和桶的总重,而手受到的压力等于水和桶的总重,又知道受力面积,利用压强公式求手受到的压强。
【解答】解:(1)桶内水深:
h=20cm=0.2m,
水对桶底的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa,
水对桶底的压力:
F=pS=2000Pa×5×10﹣2m2=100N;
(2)水和桶的总重:
G=(m水+m桶)g=(11kg+1kg)×10N/kg=120N,
手受到的拉力:
F′=G=120N,
手受到的压强:
p′===1.5×105Pa。
答:(1)水对桶底的压力为100N,压强为2000Pa;
(2)提水时,人手受到的压强是1.5×105Pa。
【点评】本题考查了液体压强和固体压强的计算,关键是公式及其变形式的理解和掌握,解答此题时要注意静止在水平桌面上的容器,对桌面的压力等于总重力,还要注意压力与受力面积的对应性。
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日期:2021/2/18 20:52:37;用户:初中物理;邮箱:chaoyin104@xyh.com;学号:37127340
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