【期末专项突破】2022-2023学年人教版八年级物理下册期末难点题型专项练习：专题09 压强相关实验（原卷版+解析版）

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专题09 压强相关实验1．小明用质地均匀、桌面为长方体的小桌，质量相等的重物（若干），海绵和水等器材进行以下实验。实验1：用小桌、重物、海绵按如图1所示方式进行实验。（1）本实验可以通过观察 　海绵的凹陷程度　来比较压力作用效果的大小，这是因为力可以使物体发生 　形变　。（2）若要探究压力作用效果与受力面积的关系，应选择图1中的 　乙、丙　（选填“甲”、“乙”或“丙”）两次实验。（3）通过比较图1中甲、乙两次实验现象，可得出的结论是 　当受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显　。实验2：将小桌和重物放入水中按图2所示方式进行实验，静止后小桌桌面均与水面平行。（4）图2﹣乙比图2﹣甲小桌浸入水的深度增加了Δh1，图2﹣丙比图2﹣甲小桌浸入水的深度增加了Δh2，则Δh1＝　0.5　Δh2。（5）若图1﹣丙中桌面对海绵的压强为p1，图2﹣乙中桌面对水的压强为p2，请你推断p1　＝　p2（选填“＞”、“＝”或“＜”）。解：（1）海绵受到了压力的作用，压力可以改变海绵的形状；实验中小明是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的；（2）若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”，要控制压力大小相同，应通过比较图乙和丙所示实验；（3）比较甲、乙两图所示实验可知，受力面积相同，压力越大，海绵的凹陷程度越大，故结论为：当受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显；（4）由图可知，图2﹣乙比图2﹣甲中对小桌的压力增大了F，图2﹣丙比图2﹣甲中对小桌的压力增大了2F，则压力的作用效果变为原来的2倍，即浸入水中的深度变为原来的2倍，即Δh1＝0.5Δh2；（5）图1﹣丙和图2﹣乙中，小桌的总重力不变，产生的压力不变，受力面积相同，根据p可知，产生的压强是相同的，即p1＝p2。答案：（1）海绵的凹陷程度；形变；（2）乙、丙；（3）当受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显；（4）0.5；（5）＝。2．为了估测小强同学双脚站立时对水平地面的压强，课外活动小组实验过程如下：（ⅰ）用台秤称出小强同学的质量为55.5kg。（ⅱ）为了测量地面的受力面积，活动小组将小强同学的鞋底印在一张带有正方形方格的白纸上，通过鞋底印占有方格的个数（大于半个方格面积的计数，小于半个方格面积的不计数）及每个方格的面积计算出地面的受力面积。（ⅲ）根据压强公式计算出小强同学双脚站立时对地面的压强。请回答下列问题：（1）步骤（ⅱ）中得到的鞋底印如图所示，图中每个方格的面积为1cm2。小组同学在进行该步骤时发现图中鞋底印占有的方格个数太多，计数比较麻烦，分析图后发现可以根据图中方格的行、列数计算出图中全部方格的总数为 　260　，再用步骤（ⅱ）的方法找出鞋底印外的方格个数为 　38　，该鞋底印的面积为 　222　cm2。（2）为方便计算，取g＝10N/kg，小强同学双脚站立时对地面的压强为 　1.25×104　Pa。（3）为了使结果更加的精确，请提出你的建议 　选用边长更小的方格纸　。解：（1）根据图中方格的行、列数计算出图中全部方格的总数为26×10＝260；鞋底印外的方格个数为38，该鞋底印的面积为（260﹣38）×1cm2＝222cm2；（2）小强同学双脚站立时对地面的压力等于自身的重力，即F＝G＝mg＝55.5kg×10N/kg＝555N，小强同学双脚站立时对地面的压强：p1.25×104Pa；（3）为了使结果更加的精确，可选用方格边长更小的方格纸，使鞋底印面积更加准确。答案：（1）260；38；222；（2）1.25×104；（3）选用方格边长更小的方格纸。3．老师要求同学们用身边的物品探究“压力的作用效果与哪些因素有关”。小亮找到的器材有海绵和两瓶完全相同的矿泉水。（1）该同学通过观察　海绵的凹陷程度　来反映压力的作用效果。（2）如图所示，小亮将两瓶完全相同的矿泉水分别正立和倒立放在海绵上，其目的是控制　压力　大小相同，改变受力面积的大小。从该实验中得出的结论是　压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显；受力面积越大，压力作用效果越不明显　。以下实例中应用该结论的有　ABD　。（选填字母）A．菜刀要经常磨一磨          B．书包要用宽的背带C．汽车限重                 D．啄木鸟有个坚硬而细长的喙（3）接下来小亮要探究“压力的作用效果与压力大小的关系”，他的操作步骤是：　把左侧瓶中倒出一些水后，倒立在海绵上，并与右侧瓶子的作用效果相比较　。解：（1）该同学通过观察海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果，这是转换法的运用。（2）将两瓶完全相同的矿泉水分别正立和倒立放在海绵，这样可以控制压力相同，改变受力面积的大小。从该实验中得出的结论是压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。A．菜刀要经常磨一磨，是为了在压力一定时，减小受力面积，增大压强，符合题意；B．书包要用宽的背带，是为了在压力一定时，增大受力面积，减小压强，符合题意；C．汽车限重，是在受力面积一定时，减小压力，减小对路面的压强，不合题意；D．啄木鸟有个坚硬而细长的喙，是为了在压力一定时，减小受力面积，增大压强，符合题意。故选ABD。（3）要探究“压力的作用效果与压力大小的关系”，应控制受力面积相同，只改变压力的大小，故他的操作步骤是：把左侧瓶中倒出一些水后，倒立在海绵上，并与右侧瓶子的作用效果相比较。答案：（1）海绵的凹陷程度；（2）压力；压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显；受力面积越大，压力作用效果越不明显；ABD；（3）把左侧瓶中倒出一些水后，倒立在海绵上，并与右侧瓶子的作用效果相比较。4．小明同学利用A、B两物体、砝码、泡沫等器材探究“压力的作用效果与什么因素有关”的实验。如图所示。（1）实验中小明是通过观察　泡沫的凹陷程度　来比较压力作用效果的，这种科学探究方法是　转换　法。（2）比较甲、乙两图所示实验，能够得到的结论是　在受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显　。（3）若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”，应通过比较图　甲　和　丙　所示实验。（4）小明同学实验时将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块，如图所示。他发现它们对泡沫的压力作用效果相同，由此他得出的结论是：压力作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是　没有控制压力大小相同　。解：（1）实验中小明是通过观察泡沫的凹陷程度来比较压力作用效果的，这种科学探究方法是转换法；（2）甲、乙两图中，受力面积相同，乙图中压力更大，故得出的结论是：在受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显；（3）若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”，应控制压力大小相同，只改变受力面积大小，故应比较图甲、丙两实验；（4）研究压力作用效果与受力面积的关系，应控制压力大小相同，将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块时，受力面积不同的同时，压力大小也改变了，即没有控制压力大小相同，得出结论是错误的。答案：（1）泡沫的凹陷程度；转换法；（2）在受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显；（3）甲；丙；（4）没有控制压力大小相同。5．图甲所示容器，常用来研究容器内液体对容器侧壁的压强特点。（1）小科在容器中装满水，橡皮膜凸出，再将容器按图乙箭头方向，绕容器中轴线OO′在水平桌面上缓慢旋转一圈（水与容器壁一起转动且保持相对静止），发现在整个转动过程中橡皮膜凸出情况一直未变。上述操作及现象 　不能　（填“能”或“不能”）作为容器内的水对容器各个方向的侧壁均存在压强的证据；（2）小科去掉图乙中3个小孔上的橡皮膜，发现并不是最下端的小孔喷水距离最大，难道不是水压越大喷水距离也越大吗？深入思考后他认为小孔喷水距离还可能与小孔离地高度有关。于是，他利用打孔器、大可乐瓶、干燥细沙、刻度尺和水等材料，重新设计实验进行探究：Ⅰ.用打孔器在大可乐瓶同一高度不同位置打3个相同的小孔，用塞子堵住。Ⅱ.如图丙所示，在水平地面上均匀铺一层干燥细沙，将大可乐瓶加满水放在细沙中央。Ⅲ.拔出瓶上一个小孔的塞子让水喷出，一段时间后用塞子堵住小孔。Ⅳ.针对另外两个小孔，分别重复步骤Ⅲ。Ⅴ.移去大可乐瓶，测出相关数据得出初步结论。①小科重新设计实验想探究的问题是 　小孔喷水距离是否与水压有关　；②步骤Ⅲ中对“一段时间”的要求是 　让水面到各个小孔的深度不同　。解：（1）橡皮膜在容器壁的同一侧，水与容器壁一起转动且保持相对静止时，橡皮膜凸起的情况不变，反映了水向容器某一方向有压强，不能作为容器内的水对容器各个方向的侧壁均存在压强的证据；（2）①实验中，三个小孔的高度相同，逐个喷水的过程中，水面到每个小孔的深度不同，比较每个小孔喷水的远近可以探究小孔喷水距离与小孔处水压的关系，所以小科重新设计实验想探究的问题是：小孔喷水距离是否与小孔处水压有关；②一个小孔喷水一段时间后，再让另一个小孔喷水，这样水面逐步下降，可以改变水面到各个小孔的深度，从而改变水对小孔的压强大小，可见，这里对“一段时间”的要求是：让水面到各个小孔的深度不同。答案：（1）不能；（2）①小孔喷水距离是否与小孔处水压有关；②让水面到各个小孔的深度不同。6．小明做“探究液体内部压强与哪些因素有关”的实验。（1）实验中通过观察U形管两边液面 　高度差　来显示压强大小，手指轻按压强计上金属盒的橡皮膜，观察到U形管中液面不发生变化，说明该装置 　漏气　（填“漏气”或“不漏气”）。（2）对比甲、乙两图所示实验，说明液体内部压强与液体的 　深度　有关。（3）为了探究液体内部同一深度不同方向压强大小，小明手应直接转动图乙装置中的 　①　（填①/②/③/④）。（4）在探究液体内部压强与液体密度关系时，小华认为两烧杯中液面必须相平，你 　不赞同　（填“赞同”或“不赞同”）此观点，理由是 　只要控制金属盒在液体的深度相同就可以　。解：（1）液体压强计是利用U形管两侧液面高度差来体现压强大小的，液面高度差越大，说明液体压强越大；若手指轻按压强计上金属盒的橡皮膜，观察到U形管中液面不发生变化，说明该装置漏气，使软管中的气体和大气相通，等于大气压强，橡皮膜受到压强时，软管内的气体压强不会发生变化，U形管中的液面就不会出现高度差；（2）由图甲乙知，容器中液体的密度相同，压强计金属盒放入水中深度不同，所以甲、乙两图的实验探究的是液体压强与液体深度的关系；（3）在图乙中，为了探究液体内部同一深度不同方向压强大小，应控制金属盒的橡皮膜在水中的深度不变，旋转旋钮改变金属盒的朝向，因此手应直接转动图乙装置中的①；（4）在探究液体内部压强与液体密度关系时，只改变液体密度，控制金属盒在液体的深度相同；所以不管两烧杯中液面是否相平，只要控制金属盒在液体的深度相同就可以。答案：（1）高度差；漏气；（2）深度；（3）①；（4）只要控制金属盒在液体的深度相同就可以。7．现有一根两端开口的直玻璃管，将其下端蒙上橡皮膜。描述橡皮膜外表面在以下不同情境中的形状变化。（1）向管内缓缓注水，观察到橡皮膜向外凸。随着加入的水量增多，橡皮膜向外凸的程度会 　变大　（选填“变大”“变小”或“不变”）（2）将注入水后的玻璃管放入装有水的水槽中，慢慢向下移动至如图所示的位置，橡皮膜向外凸的程度会 　变小　（选填“变大”“变小”或“不变”）。（3）当玻璃管移动到管内液面和水槽液面恰好相平时，橡皮膜的形状是 　平面　（选填“凸面”“凹面”或“平面”），试说明理由。 　玻璃管内外液体密度相等，且深度也相等，因此橡皮膜受到上下两面儿液体的压强相等，受力面积相同，所以上下受到的压力大小相等，方向相反，使橡皮膜水平。　解：（1）向管内缓缓注水，水的密度不变，水的深度增加，根据p＝ρgh得到，水对橡皮膜的压强增大，水对橡皮膜的压力增大，橡皮膜向外凸的程度会变大。（2）将注入水后的玻璃管放入装有水的水槽中，慢慢向下移动，橡皮膜受到水向上压强增大，压力增大，管内水对橡皮膜向下的压力不变，所以橡皮膜向外凸的程度会变小。（3）当玻璃管移动到管内液面和水槽液面恰好相平时，玻璃管内外液体密度相等，且深度也相等，因此橡皮膜受到上下两面儿液体的压强相等，受力面积相同，所以上下受到的压力大小相等，方向相反，使橡皮膜水平。答案：（1）变大；（2）变小；（3）平面；玻璃管内外液体密度相等，且深度也相等，因此橡皮膜受到上下两面儿液体的压强相等，受力面积相同，所以上下受到的压力大小相等，方向相反，使橡皮膜水平。8．物理课上，同学们利用压强计“研究液体内部压强”，进行了如下的操作。（1）实验前，用手指按压橡皮膜，发现U形管中的液面升降灵活，说明该装置 　不漏气　（选填“漏气”或“不漏气”）。小明没有按压橡皮膜时，U形管两侧液面就存在高度差（如图①所示），接下来的操作是 　B　（选填字母）。A.从U形管内向外倒出适量水B.拆除软管重新安装C.向U形管内添加适量水（2）实验时，小王将探头放入水下，U形管两侧水面高度差为8cm，此时U形管内外的气压差为 　800　Pa。（ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）（3）正确操作后，分析图②、图③的实验现象，得出结论：同种液体中，液体压强随液体深度的增加而 　增加　。（4）分析图③、图④的实验现象，得出结论：在深度相同时，液体的 　密度　越大，压强越大。（5）小王用图⑤所示的装置测量未知液体的密度：在左侧加入适量的水，在右侧缓慢倒入待测液体，直到橡皮膜刚好变平，她测量了以下物理量：A.右侧待测液体到容器底的深度h1B.右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h2C.左侧水到容器底的深度h3D.左侧水到橡皮膜中心的深度h4请你推导出待测液体密度的表达式为ρ＝　　（选择题中合适的字母和ρ水表示）。解：（1）用手轻轻按压几下橡皮膜，如果U形管中的液体能灵活升降，则说明装置不漏气；若在使用压强计前，发现U形管内水面已有高度差，只需要将软管取下，再重新安装，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，故B正确；答案：B；（2）U形管左右两侧水面的高度差h＝8cm＝0.08m，则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为：p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m＝800Pa；（3）分析图②、图③的实验知液体的密度相同，深度不同，深度越深，U形管液面的高度差越大，液体内部压强越大，得出结论：同种液体中，液体压强随液体深度的增加而增加；（4）分析图③、图④的实验知液体的深度相同，液体的密度不同，且密度越大，U形管液面的高度差越大，液体内部压强越大，得出结论：在深度相同时，液体的密度越大，压强越大；（5）实验时，橡皮膜两侧受到的压强容易观察，所以需要利用水和液体在橡皮膜处的压强相等来计算液体压强，因此需要测量待测液体和水到橡皮膜中心的深度，如图⑤，橡皮膜相平，所以橡皮膜左侧和右侧的压强相等，即p左＝p右，根据液体压强公式得ρ水gh4＝ρgh2，解得待测液体密度的表达式为ρ。答案：（1）不漏气；B；（2）800；（3）增加；（4）密度；（5）。9．探究水对容器底的压强。将一由A和B构成、两端开口的玻璃制品的底部扎上薄橡皮膜，做成容器。A、B的横截面积分别为SA和SB，且SA＝2SB＝40cm2．（容器壁的厚度忽略不计，ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）。实验过程如下：①将容器固定在放有电子秤的铁架台上，使橡皮膜刚好与电子秤完全接触，且电子秤的示数为零，如图所示。②往容器内分三次缓慢倒入适量的水，将收集的数据填入下表中。③继续往容器内缓慢倒入60g水后，水进入了容器中B部分，且在B内的高度为1cm。然后在容器内再分三次缓慢倒入适量的水，再将收集的数据填入下表中。④计算水对容器底的压强 次数123456容器内水的质量/g60100160240300360电子秤的读数/g60100160280400 容器内水的深度/cm1.52.5471013水对容器的压强/Pa15025040070010001300回答下列问题：（1）将表格中的空白处补充完整。（2）分析表中数据可知：水对容器底的压强与水的深度 　成正比　。若在一底面积为40cm2的圆柱形容器中装入300g水，水对容器底的压强为 　750　Pa，与表格中第5组数据对比可知，水对容器底的压强与水受到的重力大小 　无关　（选填“有关”或“无关”）。（3）容器A部分的高度为 　5　cm。【拓展】完成实验后，小明将一小合金块浸没在容器中，B内水面上升了1cm，电子秤的读数增加了80g，则合金块的密度为 　3　g/cm3。解：（1）由表中4、5组实验数据可得，水的质量增加了300g﹣240g＝60g，此时电子秤的示数增加了400g﹣280g＝120g，即电子秤示数的增加量，是水质量的增加量的2倍，则当容器内水的质量增加量为360g﹣300g＝60g时，电子秤示数的增加量为60g×2＝120g，则表中第6次实验中，电子秤的读数为400g+120g＝520g；（2）分析表中数据可以看出，水对容器底的压强与水的深度成正比，深度越深，压强越大。若在一底面积为40cm2的圆柱形容器中装入300g水，水对容器底的压强为：p750Pa，与表格中第5组数据对比可以看出，水的质量相同，容器的底面积也相同，但产生的压强不同，由此可知水对容器底的压强与受到的重力大小无关；（3）因为第4次实验中，继续往容器内缓慢倒入60g水后，水进入了容器B部分，且在B内的高度为1cm。则B部分水的体积为：VB＝SBhB＝20cm2×1cm＝20cm3。则此部分水的质量为：mB＝ρVB＝1g/cm3×20cm3＝20g，倒入60g水后，水的总质量为：160g+60g＝220g，在A部分水的质量为：mA＝220g﹣20g＝200g，在A部分水的体积为：VA200cm3，容器A部分的高度为：hA5cm。【拓展】完成实验后，小明将一小合金块浸没在容器中，B内水面上升了1cm，则小合金块的体积：V＝V排＝SBh＝20cm2×1cm＝20cm3，由表格可知，水面上升1cm，电子秤的读数应增大40g，实际电子秤的读数增加了80g，是因为合金块沉底，给橡皮膜压力，则合金块对橡皮膜的压力F压＝（0.08kg﹣0.04kg）×10N/kg＝0.4N金属块受力分析，G＝F浮+F支，F支＝F压＝0.4N，合金块排开水的质量：m排＝ρV排＝1g/cm3×20cm3＝20g，F浮＝G排＝0.02kg×10N/kg＝0.2N，所以G＝0.6N，则m0.06kg＝60g则合金块的密度为：ρ3g/cm3。答案：（1）520；（2）成正比；750；无关；（3）5；【拓展】：3。10．为了研究圆柱体浸入水的过程中水对容器底部的压强情况，某小组同学选用高度H、底面积S均不同的圆柱体A和B进行实验。如图所示，他们设法使圆柱体A逐步浸入水中，测量并记录其下表面到水面的距离h及水对容器底部的压强p，接着仅换用圆柱体B重新实验，并将全部实验数据记录在表一中（实验中容器内水均未溢出）。表一：圆柱体实验序号h（米）p（帕）圆柱体实验序号h（米）p（帕）AH为0.4米S为0.03米2107000BH为0.3米S为0.05米270700020.10720080.12740030.20740090.18760040.407800100.24780050.507800110.30800060.607800120.408000①分析比较实验序号　1、2与3或7、8、9与10　数据中p和h的关系及相关条件，可得出的初步结论是：同一圆柱体浸入水的过程中，当h＜H时，p随h的增大而增大。②分析比较实验序号4、5与6或11与12数据中p和h的关系及相关条件，可得出的初步结论是：同一圆柱体浸入水的过程中，　当h≥H时，P不随h而变化　。③由实验序号3与8或4与10的数据及相关条件，发现两圆柱体浸入水的过程中，存在h不同而p相同的现象。若用圆柱体A、B进一步实验，请在表二中填入拟进行实验的数据，使每一组实验中水对容器底部的压强p相同。表二实验组号hA（米）hB（米）第Ⅰ组0.10 第Ⅱ组 0.18
 解：①分析比较实验序号1、2与3或7、8、9与10数据中p和h的关系及相关条件，可得出的初步结论是：同一圆柱体浸入水的过程中，当h＜H时，p随h的增大而增大。②分析比较实验序号4、5与6或11与12数据中p和h的关系及相关条件，可得出的初步结论是：同一圆柱体浸入水的过程中，当h≥H时，P不随h的改变而改变；③由实验序号3与8或4与10的数据及相关条件，发现两圆柱体浸入水的过程中，h不同而p相同，序号3中，SA＝0.03m2，A的下表面到水面的距离hA＝0.20m，圆柱体A浸入水中的体积：VA浸＝SAhA＝0.03m2×0.20m＝0.006m3；序号8中，SB＝0.05m2，B的下表面到水面的距离hB＝0.12m，圆柱体B浸入水中的体积：VB浸＝SBhB＝0.05m2×0.12m＝0.006m3；比较可知，VA浸＝VB浸，此时水对容器底部的压强p相等；同理，计算实验序号4与10中两圆柱体浸入水中的体积，也可以得到：当两圆柱体浸入水中的体积相等时，水对容器底部的压强p相等。根据上面的规律来计算表二中所缺的数据：第Ⅰ组，SA＝0.03m2，SB＝0.05m2，已知hA＝0.10m，由上面的规律可知，当水对容器底部的压强p相等时，需满足SAhA＝SBhB；所以，hB0.06m；第Ⅱ组，SA＝0.03m2，SB＝0.05m2，已知hB′＝0.18m，由上面的规律可知，当水对容器底部的压强p相等时，需满足SAhA′＝SBhB′，所以，hA′0.30m。答案：①1、2、与3或7、8、9与10；②当h≥H时，p不随h而变化；③实验组号hA（米）hB（米）第Ⅰ组0.100.06第Ⅱ组0.300.18