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初中物理人教版八年级下册9.1 压强单元测试练习题
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这是一份初中物理人教版八年级下册9.1 压强单元测试练习题,共43页。试卷主要包含了选择题,填空作图题,实验探究题,计算题等内容,欢迎下载使用。
(时间:90min 满分:100分)
姓名: 学校: 分数:
一、选择题(每小题只有一个选项最符合题意,每小题3分,共12小题,共计36分):
1.关于压力、压强的概念,正确的是( )
A.压力的方向总是竖直向下
B.放在水平地面上的物体对水平地面的压力就是物体的重力
C.压强在数值上等于单位面积上的压力大小
D.压强就是物体所受的压力
2.小明利用海绵、桌子和砝码进行探究压力的作用效果跟哪些因素有关的实验,如图所示,下列分析不正确的是( )
A.甲、乙图探究的问题是:压力的作用效果与压力是否有关
B.探究的结论是:压力的作用效果只与压力的大小有关
C.通过观察海绵凹陷程度判断压力作用效果
D.探究过程用到了控制变量的方法
3.如图所示的各种做法中,属于增大压强的是( )
A.滑雪板的面积较大 B.铁轨铺在枕木上
C.安全带较宽 D.图钉头比较尖
4.图中不是利用连通器原理工作的是( )
A.热气球 B.热水器的水位计 C.洗手池下的回水管 D.船闸
5.匀速地向某容器内注满水,容器底所受水的压强p与注水时间t的关系如图所示,这个容器可能是( )
A.锥形瓶 B.量杯 C.茶壶 D.烧杯
6.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(零刻度线在左侧)验证液体内部压强的规律。实验结果如图所示,四个容器底面积的大小关系为Sa<Sb=Sc=Sd,下列说法中错误的是( )
A.四个压强计示数中有一个明显不符合事实
B.a、b、d中,容器底部受到液体压力大小关系为 Fa<Fb<Fd
C.比较b、c,可得液体压强与液体深度有关
D.比较b、d,可得液体压强与液体密度有关
7.如图所示,把长约20cm的饮料吸管从中部剪开(但不要彻底剪断)并弯折过来,将其中一段吸管a插在盛水的烧杯中,从另一段吸管b的管口用力吹气,水将从a管的管口喷出,且呈雾状,这是因为吹气时( )
A.a管上端附近气体的压强变大
B.a管上端附近气体的压强变小
C.烧杯中吸管外的水面上气体的压强变大
D.烧杯中吸管外的水面上气体的压强变小
8.图甲是托里拆利实验装置,图乙是一个“自制气压计”(用插有细管的橡皮塞塞住装有水的瓶子口,下管口没入水中,通过上管口向瓶内吹气,水沿管上升到p点)。P点与瓶内水面Q高度差为h3,下列说法不正确的是( )
A.甲图中的托里拆利实验装置测出当地的大气压是ρ水银gh1
B.甲图中的托里拆利实验中真空部分如有空气,测量值将偏小
C.乙图中的自制气压计测出当地当时的大气压ρ水gh3
D.同时带着两装置登山,会发现h1会变小,h3会增大
9.如图,A、B、C三个容器底面积相同(质量与厚度不计),分别装有深度和质量均相同的甲、乙、丙三种液体,容器底部受到液体的压强分别为pA、pB、pC,则( )
A.pA=pB=pCB.pB<pA<pCC.pA<pB<pCD.pA>pB>pC
10.如图所示,质量分布均匀的长方体用几种不同的方法切去一半,剩余的一半留在桌面上。切割后,桌面受到的压强大小减小一半的是( )
11.如图,装有两种不同液体的烧杯置于水平面上,两液体没有混合。上层液体的高度为h,密度为0.8ρ;下层液体的高度为2h,密度为ρ,则液体对烧杯底部的压强为( )
A.2.4ρghB.2.7ρgh
C.2.8ρghD.ρgh
12.如图所示,质量相等的均匀正方体甲、乙置于水平地面上,若沿水平方向切去相同厚度,切去部分质量为△m甲、△m乙,剩余部分对地面压强为p甲、p乙,则下列说法正确的是( )
A.△m甲一定大于△m乙B.△m甲可能大于△m乙
C.p甲一定大于p乙D.p甲可能大于p乙
二、填空作图题(每空1分,共10小题,共计20分):
13.高压锅的工作原理是 。抽水机是利用 把水从低处抽到高处的。
14.鸡蛋碰石头,结果鸡蛋破碎,则鸡蛋对石头的压力 石头对鸡蛋的压力,石头对鸡蛋的压强 鸡蛋对石头的压强(填“大于”、“小于”或“等于”)。
15.如图所示,用弹簧测力计挂上飞机机翼模型,再用电风扇对着机翼模型吹风。因为在流体中,流速越大的位置,压强 (选填“越大”、“越小”或“不变”),所以增大风速,弹簧测力计示数 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
16.护士给病人输液时,药水瓶上插着两根管,一根给病人输液,另一根通过瓶盖扎进瓶内药水中,如图所示。这根“闲置”管是为了 (填“利用”或“不利用”)大气压强。由于针头较细,为确保药液的流速,需要将药水袋提升到相对针管一般不低于1.3m的高度,由此推算针管处受到的液体压强为 Pa。(ρ药=ρ水)
17.如图所示的两个盛有等高液体的柱形容器A和B,底面积不同(SA<SB),液体对容器底部的压力相等,则液体对容器底部压强较大的是 ;液体密度较大的的是 (两空均选填“A”或“B”)。
18.如图甲,有一密闭的圆台形容器,内装一定质量的液体,如果把它倒置,如图乙,液体对容器底面的压力变化是 ,压强的变化是 。(两空均选填“增大”、“不变”或“减小”)
19.如图所示,一开口的杯子,装上8cm高的水后,放在水平桌面上。已知杯子内部底面积为50cm2,外部底面积为60cm2;杯子装上水后的总质量为0.6kg。则水对杯底的压力为 N。杯子对桌面的压强为 Pa。
20.相同物质组成的实心正方体金属块A、B,已知A、B的边长之比为1:2,则图甲中A、B分开放时对桌面的压强之比为 ,图乙中金属块B的上、下表面受到的压强之比为 。
21.如图所示,边长分别为0.4m、0.3m和0.2m的实心正方体A、B、C放置在水平地面上,已知A的密度为0.3×103kg/m3,物体A、B、C对地面的压强相等,则物体C的密度为 kg/m3。现将物体C分别放置于物体A、B中央,为了放上物体C后A、B对水平地面的压强相等,可以将物体A或B沿水平方向切下它原体积的几分之几? (结果用分数表示)
22.作图题:
(1)如图,一物体放在斜面上,重15N,对斜面的压力为12N,用力的示意图画出这两个力。
(2)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。
三、实验探究题(每空1分,共3小题,共计22分):
23.利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的影响因素,如图甲、乙、丙所示:
(1)图甲、乙、丙中压力的作用效果,是通过观察 来比较压力作用效果;
(2)通过比较图 和图乙,说明受力面积一定时, ,压力的作用效果越明显,通过比较图 ,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(3)将该小桌和砝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和图丁中木板受到的压强p'的大小关系为p p'(填“>”“<”或“=”);
(4)实验时,如果将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图戊所示。小明发现它们对海绵的压力作用效果相同,由此他得出的结论是:压力的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 。
24.小明同学利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值.实验步骤如下。
(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,目的是 ,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔,目的是 。
(2)如图所示,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞 时,记下弹簧测力计的示数为8.2N。
(3)用刻度尺测出注射器的全部刻度的长度为 cm,计算得到活塞的横截面积为 cm2。
(4)计算得到大气压强的数值为 Pa。
(5)小明了解到班内同学的实验误差普遍很大的原因是 。(写出一条)
25.某小组同学做“探究盛有液体的容器底部受到液体压强、压力大小遵循的规律”的实验。如图(a)所示三个底面积不同的圆柱形容器中分别注入质量相等的水,利用仪器测得容器底部受到水的压强,并将相关实验数据记录在表一中;又用酒精重复上述实验,并将数据记录在表二中。之后,他们又在如图(b)所示三个不同底面积的口大底小容器中注入等质量的水,重复上述实验,数据记录在表三中。(ρ酒精=0.8×103kg/m3)
表一(注入水0.1kg) 表二(注入酒精0.08kg) 表三(注入水0.1kg)
(1)分析比较实验序号1、2、3(或4、5、6或7、8、9)的有关数据,可得出的初步结论:液体内部压强与 有关。
(2)分析比较实验序号 有关数据,可得到的初步结论:液体深度相同,液体密度越大,液体压强越大。
(3)分析比较实验序号1、7(或2、8或3、9)的有关数据,可得出的初步结论是:同种液体,深度相同时,液体对容器底部的压强与容器底部的面积和容器形状 。(选填“有关”或“无关”)
(4)分析实验序号1得出此时容器底部受到液体的压力为 N.比较实验序号1、2、3可知规则容器液体对容器底部的压力 液体的重力;比较实验序号7、8、9可知该容器液体对容器底部的压力 液体的重力。(后两空均选填“大于”、“小于”或“等于”)
(5)小明将重力为5.4N的实心铝球悬挂于弹簧测力计下并将铝球浸没在a图第一个容器的水中,此时弹簧测力计的拉力为 N(水没溢出),浸入铝球后该容器对桌面的压强将 (选填“增加”或“减小”) Pa(ρ铝=2.7×103kg/m3)
四、计算题(26小题6分,27小题8分,28小题8分,共3小题,共计22分):
26.如图所示,铁桶重为20N,桶的底面积为100cm2,往桶里倒入8kg的水,水的深度为15cm,平放在面积为1m2的水平台面上(不计桶的厚度,g取10N/kg)。求:
(1)水对桶底的压强;
(2)桶底受到水的压力;
(3)台面受到桶的压强。
27.高压锅的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,锅内的气体就会冲出限压阀,气体跑出一部分,使锅内气体的压强减小。现有一个直径为24厘米,空心柱小孔的横截面积为8毫米2,限压阀的质量为100克的高压锅,要用它来煮饭,若当时的大气压为1.0×105帕。问:
(1)高压锅内气体能达到的最大压强为多大?
(2)经商品质量检测部门检测,此高压锅内气体的最大压强不能超过1.8×105帕,要使此高压锅能继续安全使用,原来的限压阀还能使用吗?若不能;应再配备一个质量为多大的限压阀?(g=10牛/千克)
28.如图所示,棱长分别为0.2米和0.1米的实心立方体A、B放置在水平地面上,物体A、B的质量均为8千克。求:
(1)物体A的密度ρA。
(2)物体B对水平地面的压强pB。
(3)小明设想在A、B两物体中选择某一物体沿竖直或水平方向截取一定质量△m,并将截取部分△m置于对方的上表面,使此时它们对水平地面的压强pA′=pB′,上述做法是否都可行?请说明理由。请写出满足pA′=pB′时的截取和放置方式,并计算出△m。
人教版 八年级物理下册 第9章 《压强》
单元测试(A卷)
(时间:90min 满分:100分)
姓名: 学校: 分数:
一、选择题(每小题只有一个选项最符合题意,每小题3分,共12小题,共计36分):
1.关于压力、压强的概念,正确的是( )
A.压力的方向总是竖直向下
B.放在水平地面上的物体对水平地面的压力就是物体的重力
C.压强在数值上等于单位面积上的压力大小
D.压强就是物体所受的压力
【答案】C
【解析】(1)压强是反映压力的作用效果的物理量;
(2)物体对桌面的压力与物体的重力是两个不同的力。
(3)压强只与压力大小和受力面积大小有关。
解:A、压力是垂直作用在物体表面上的力,压强是表示压力作用效果的物理量,故A错误;
B、将一物体放在水平桌面上,物体对桌面的压力大小等于物体的重力,但压力与重力的性质、施力物体和受力物体都不同,所以不能说“压力就是物体的重力”,故B错误;
C、物体单位面积上受到的压力表示压强的大小,故C正确;
D、压强是表示压力作用效果的物理量,压强不是压力,故D错误。
故选:C。
2.小明利用海绵、桌子和砝码进行探究压力的作用效果跟哪些因素有关的实验,如图所示,下列分析不正确的是( )
A.甲、乙图探究的问题是:压力的作用效果与压力是否有关
B.探究的结论是:压力的作用效果只与压力的大小有关
C.通过观察海绵凹陷程度判断压力作用效果
D.探究过程用到了控制变量的方法
【答案】B
【解析】(1)甲、乙图受力面积相同,压力大小不同,据此提出探究的问题;
(2)压力的作用效果表现在受力物体的形变上,受力物体形变程度大,说明压力的作用效果比较明显;
海绵是比较容易发生形变的物体,可以用海绵来感受压力,通过海绵的形变程度来显示压力的作用效果;
(3)在探究压力作用效果的因素时,变化的那个物理量就是需要探究的因素,通过海绵的形变程度得出结论;
(4)在探究压力的作用效果和受力面积的关系时,要采用控制变量法控制压力的大小一定;同样的道理,在探究压力的作用效果与压力大小的关系时,要采用控制变量法控制受力面积一定。
解:A.甲、乙图受力面积相同,压力大小不同,探究压力的作用效果与压力是否有关,故A正确;
B、由图甲、乙可知,海绵的受力面积(等于桌子腿的底面积)是一定的,乙图海绵受到的压力(等于桌子和砝码的总重力)比较大,海绵的凹陷程度大,说明在受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;由图乙、丙可知,海绵受到的压力(等于桌子和砝码的总重力)一定,乙图海绵的受力面积(等于桌子腿的底面积)比较小,压力的作用效果比较明显,说明在压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显,探究的结论是:压力的作用效果与压力的大小和受力面积大小有关,故B错误。
C、海绵比较容易发生形变,用海绵的凹陷程度来表示压力的作用效果,故C正确;
D、影响压力作用效果的因素有压力大小和受力面积的大小,探究压力作用效果和其中一个因素的关系时,就要采用控制变量法控制另一个因素一定,故D正确;
故选:B。
3.如图所示的各种做法中,属于增大压强的是( )
A.滑雪板的面积较大 B.铁轨铺在枕木上
C.安全带较宽 D.图钉头比较尖
【答案】D
【解析】(1)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。
(2)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:A、穿滑雪板滑雪,是在压力一定时,增大受力面积减小对雪地的压强,防止陷入雪中,故A不符合题意。
B、铁轨铺在枕木上是在压力一定时,增大受力面积减小火车对路基的压强,故B不符合题意。
C、汽车安全带做得较宽,增大受力面积减小对人的压强,故C不符合题意。
D、图钉头比较尖,是在压力一定时,减小受力面积来增大压强,故D符合题意。
故选:D。
4.图中不是利用连通器原理工作的是( )
A.热气球 B.热水器的水位计 C.洗手池下的回水管 D.船闸
【答案】A
【解析】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:A、热气球是利用浮力原理升空的,与连通器原理无关。故A符合题意;
B、锅炉水位计与锅炉内部上端开口,底部相连,构成了一个连通器,通过观察外面的水位可知道内部水位的高底。故B不符合题意;
C、洗手池下的回水管成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,利用了连通器原理,故C不符合题意;
D、当船从上游进入闸室时,上游和闸室构成上端开口下端连通连通器;当船从闸室进入下游时,闸室和下游构成连通器。所以船闸是利用连通器工作的。故D不符合题意;
故选:A。
5.匀速地向某容器内注满水,容器底所受水的压强p与注水时间t的关系如图所示,这个容器可能是( )
A.锥形瓶 B.量杯 C.茶壶 D.烧杯
【答案】D
【解析】观察图象,容器底所受水的压强随注水时间均匀上升,再针对每个容器的特点,选择合适的答案。
解:根据图象知,容器底所受水的压强随注水时间均匀上升。当匀速地向容器内注满水时,根据p=ρgh可知,容器内水面高度均匀升高,容器应该粗细均匀。故只有D符合题意。
故选:D。
6.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(零刻度线在左侧)验证液体内部压强的规律。实验结果如图所示,四个容器底面积的大小关系为Sa<Sb=Sc=Sd,下列说法中错误的是( )
A.四个压强计示数中有一个明显不符合事实
B.a、b、d中,容器底部受到液体压力大小关系为 Fa<Fb<Fd
C.比较b、c,可得液体压强与液体深度有关
D.比较b、d,可得液体压强与液体密度有关
【答案】A
【解析】(1)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;
(2)观察分析图(a)、(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;
(3)根据控制变量法和(b)、(c),可得液体压强与液体深度有关,根据控制变量法和(b)、(d),可得液体压强与液体密度关系。
解:A、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,当深度相同时,液体密度越大压强越大,四个压强计示数中都正确,故A错误;
B、a、b、d中,a、b是同种液体,深度相同压强相等,根据F=pS可知,a、b容器底部受到液体压力Fa<Fb;
b、d中,不同种液体,深度相同,密度大的,压强大,d的压强大,根据F=pS可知,Sb=Sd,b、d容器底部受到液体压力Fb<Fd;
故a、b、d中,容器底部受到液体压力大小关系为 Fa<Fb<Fd,故B正确;
C、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,故C正确;
D、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;故D正确;
故选:A。
7.如图所示,把长约20cm的饮料吸管从中部剪开(但不要彻底剪断)并弯折过来,将其中一段吸管a插在盛水的烧杯中,从另一段吸管b的管口用力吹气,水将从a管的管口喷出,且呈雾状,这是因为吹气时( )
A.a管上端附近气体的压强变大
B.a管上端附近气体的压强变小
C.烧杯中吸管外的水面上气体的压强变大
D.烧杯中吸管外的水面上气体的压强变小
【答案】B
【解析】吹气之前,吸管和烧杯构成连通器,吸管内和烧杯内液面相平;当向b管吹气时,a管上方的空气流动速度增大,压强减小,a管下方压强不变,a管内的液体受到向上的压强大,液面上升。
解:往b管中轻轻吹气,可以看到a管中的水面上升,原因是:往b管中吹气,吸管a上方空气的流速增大,压强减小,a管中液体受到向上的压强大于向下的压强,所以a管水上升后从管口喷出;烧杯中水面上气体的压强是不变,故B正确、ACD错误。
故选:B。
8.图甲是托里拆利实验装置,图乙是一个“自制气压计”(用插有细管的橡皮塞塞住装有水的瓶子口,下管口没入水中,通过上管口向瓶内吹气,水沿管上升到p点)。P点与瓶内水面Q高度差为h3,下列说法不正确的是( )
A.甲图中的托里拆利实验装置测出当地的大气压是ρ水银gh1
B.甲图中的托里拆利实验中真空部分如有空气,测量值将偏小
C.乙图中的自制气压计测出当地当时的大气压ρ水gh3
D.同时带着两装置登山,会发现h1会变小,h3会增大
【答案】C
【解析】(1)在托里拆利实验中,水银柱的高度差应是玻璃管内水银面与水银糟中水银面之间的垂直高度,这一高度反映了大气压的大小;大气压与高度有关,随高度的增加而减小;
(2)自制气压计中水柱的位置同样可以显示大气压的大小,外界大气压越大,水柱越低,相反,外界大气压越小,水柱越高。
解:A、甲图中,水银柱高为h1,根据液体压强的公式可知,甲图的托里拆利实验装置测出当地的大气压是p=ρ水银gh1,故A正确;
B、甲图中的托里拆利实验中真空部分如有空气,会使水银柱变低,因此测量值将偏小,故B正确;
C、乙图中的自制气压计可粗略反映外界大气压的变化,却无法测出当地当时的大气压值,故C错误;
D、同时带着两装置登山,随着高度的增加,外界气压变小,甲装置中h1变小;而乙装置中,外界气压变小,瓶内空气压着水柱上升,所以h3增大,故D正确。
故选:C。
9.如图,A、B、C三个容器底面积相同(质量与厚度不计),分别装有深度和质量均相同的甲、乙、丙三种液体,容器底部受到液体的压强分别为pA、pB、pC,则( )
A.pA=pB=pCB.pB<pA<pCC.pA<pB<pCD.pA>pB>pC
【答案】D
【解析】首先根据容器的形状判断容器内液体对容器底的压力,然后根据p=FS判断三容器底部所受液体的压强大小。
解:由图可知,甲容器上细下粗,液体对容器底的压力大于液体的重力;
乙容器为直壁容器,液体对容器底的压力等于液体的重力;
丙容器上粗下细,液体对容器底的压力小于液体的重力;
所以,甲、乙、丙液体对容器底部的压力关系为FC<FB<FA,
三个容器底面积相同,所以,根据p=FS可知,
三容器底部所受液体的压强的大小关系为pA>pB>pC,故D正确。
故选:D。
10.如图所示,质量分布均匀的长方体用几种不同的方法切去一半,剩余的一半留在桌面上。切割后,桌面受到的压强大小减小一半的是( )
【答案】C
【解析】物体在水平桌面上,对桌面的压力F=G=mg,若将它沿虚线切去一半,根据G的变化确定压力的变化,受力面积减去一半,由压强公式p=FS即可知木块对桌面的压强变化。
解:A、因为在水平桌面上,F=G=mg,A图中沿虚线切去一半,G变小减半,所以压力减半,S减半,由p=FS可知压强不变,故A不符合题意;
B、因为在水平桌面上,F=G=mg,B图中沿虚线切去一半,G变小减半,所以压力减半,S减半,由p=FS可知压强不变,故B不符合题意;
C、因为在水平桌面上,F=G=mg,C图中沿虚线切去一半,G变小减半,所以压力减半,S不变,由p=FS可知压强变为原来一半,故C符合题意;
D、因为在水平桌面上,F=G=mg,D图中沿虚线切去一半,G变小减半,所以压力减半,若去掉左半部分,剩下部分的受力面积小于一半,压强比原来增大,若去掉右半部分,剩下部分的受力面积大于一半,压强比原来减小,故D不符合题意。
故选:C。
11.如图,装有两种不同液体的烧杯置于水平面上,两液体没有混合。上层液体的高度为h,密度为0.8ρ;下层液体的高度为2h,密度为ρ,则液体对烧杯底部的压强为( )
A.2.4ρghB.2.7ρghC.2.8ρghD.ρgh
【答案】C
【解析】对于柱形容器来说,液体对容器底的压力等于液体的重力,求出总质量、总重力,再计算压强。
解:上层液体的重力为:G上=ρ1gSh1;
下层液体的重力为:G下=ρ2gSh2;
因烧杯是柱形容器,则液体对烧杯底部的压强:
p=FS=G上+G下S=ρ1gSh1+ρ2gSh2S=0.8ρgh+2ρgh=2.8ρgh。
故选:C。
12.如图所示,质量相等的均匀正方体甲、乙置于水平地面上,若沿水平方向切去相同厚度,切去部分质量为△m甲、△m乙,剩余部分对地面压强为p甲、p乙,则下列说法正确的是( )
A.△m甲一定大于△m乙B.△m甲可能大于△m乙
C.p甲一定大于p乙D.p甲可能大于p乙
【答案】D
【解析】(1)甲、乙质量相等,由ρ=mV,得m=ρV=ρSh,根据沿水平方向切去相同的厚度h后,结合甲、乙的密度与底面积的乘积关系,由m=ρV得到切去的质量关系。
(2)由剩余部分质量m′=m﹣△m分析得到m甲′和m乙′大小关系,分析甲乙对地面的压力,比较甲乙的底面积,根据压强公式比较甲乙对地面的压强大小。
解:AB、由图甲和乙都为正方体,h甲>h乙,S甲>S乙,所以V甲>V乙,甲、乙质量相等,由ρ=mV,可得m=ρV,
则ρ甲V甲=ρ乙V乙,
ρ甲S甲h甲=ρ乙S乙h乙,
因为h甲>h乙,
所以ρ甲S甲<ρ乙S乙,
现沿水平方向切去切去相同的厚度h后,都为△h,切去的质量△m=ρ△V,
△m甲=ρ甲S甲△h,
△m乙=ρ乙S乙△h,
则△m甲<△m乙,故AB都错误。
CD、因为ρ甲S甲h甲=ρ乙S乙h乙,h甲>h乙,S甲>S乙,所以ρ甲<ρ乙,
甲乙都放在水平地面上,甲乙对地面的压强:p=FS=GS=mgS=ρVgS=ρShgS=ρgh,
甲乙切去厚度相同,甲和乙剩余的高度:h'甲=h甲﹣△h,h'乙=h甲乙﹣△h,
因为h甲>h乙,所以h'甲>h'乙,
又因为ρ甲<ρ乙,
根据p=ρgh得,甲乙对地面的压强有三种可能:
p甲可能大于p乙;
p甲可能等于p乙;
p甲可能小于p乙。
故C错误,D正确。
故选:D。
二、填空作图题(每空1分,共10小题,共计20分):
13.高压锅的工作原理是 。抽水机是利用 把水从低处抽到高处的。
【答案】液体沸点随气压的增大而升高;大气压强。
【解析】(1)液体的沸点跟气压有关,气压增大,沸点升高;气压减小,沸点降低;
(2)活塞式水泵和离心式水泵都是利用大气压原理工作的。
解:高压锅的密封性强,使用时增大气压,提高水的沸点,食物在高温下,短时间内容易熟;
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。
故答案是:液体沸点随气压的增大而升高;大气压强。
14.鸡蛋碰石头,结果鸡蛋破碎,则鸡蛋对石头的压力 石头对鸡蛋的压力,石头对鸡蛋的压强 鸡蛋对石头的压强(填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】等于,等于。
【解析】相互作用力需满足四个条件:大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在两个物体上;
根据相互作用力判断鸡蛋对石头的作用力和石头对鸡蛋的作用力;
压强与力的大小和受力面积有关,根据力的大小和受力面积进行分析。
解:鸡蛋碰石头时,鸡蛋对石头的力和石头对鸡蛋的力是一对相互作用力,因此二力大小相等。
两物体受力面积是相互接触的面积,故面积相等;因力一样大,受力面积一样大,故压强相等。
故答案为:等于,等于。
15.如图所示,用弹簧测力计挂上飞机机翼模型,再用电风扇对着机翼模型吹风。因为在流体中,流速越大的位置,压强 (选填“越大”、“越小”或“不变”),所以增大风速,弹簧测力计示数 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】越小;减小。
【解析】在流体中,流速越大的地方,压强越小。据此分析回答。
解:所有流体(包括气体在内)都是流速大的位置,压强越小;
当风速增大时,机翼模型受到的向上的升力增大。测力计的读数等于机翼的重力减去机翼受到的升力,而机翼的重力是不变的,所以,测力计读数会减小。
故答案为:越小;减小。
16.护士给病人输液时,药水瓶上插着两根管,一根给病人输液,另一根通过瓶盖扎进瓶内药水中,如图所示。这根“闲置”管是为了 (填“利用”或“不利用”)大气压强。由于针头较细,为确保药液的流速,需要将药水袋提升到相对针管一般不低于1.3m的高度,由此推算针管处受到的液体压强为 Pa。(ρ药=ρ水)
【答案】利用;1.3×104。
【解析】根据大气压的作用分析“闲置”管;利用p=ρgh求得针管处受到的液体压强。
解:因为输液时,如果没有这根“闲置”管,外部压强大于瓶内压强时,液体就无法输入到人体中,所以这根“闲置”管是利用大气压使药液顺利流出的;
针管处受到的液体压强p=ρ药液gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.3m=1.3×104Pa。
故答案为:利用;1.3×104。
17.如图所示的两个盛有等高液体的柱形容器A和B,底面积不同(SA<SB),液体对容器底部的压力相等,则液体对容器底部压强较大的是 ;液体密度较大的的是 (两空均选填“A”或“B”)。
【答案】A;A。
【解析】(1)已知液体对容器底部的压力相等,又知底面积关系,根据p=FS可知液体对容器底部压强关系。
(2)对于圆柱形的容器,容器底部受到液体的压力等于液体的重力,根据G=mg可知液体质量的关系;根据密度公式可知液体密度关系。
解:(1)已知液体对容器底部的压力相等,底面积关系为SA<SB,由p=FS可知,液体对容器底部压强较大的是A;
(2)因为A、B两个容器均为圆柱形,则容器底部受到液体的压力等于液体的重力,即GA=GB;
由G=mg可知,A、B容器中液体的质量相等;
根据图示可知,A中液体的体积小于B中液体的体积,由ρ=mV可知,A中液体的密度大。
故答案为:A;A。
18.如图甲,有一密闭的圆台形容器,内装一定质量的液体,如果把它倒置,如图乙,液体对容器底面的压力变化是 ,压强的变化是 。(两空均选填“增大”、“不变”或“减小”)
【答案】减小;增大。
【解析】(1)倒置后,液体深度增大,由液体压强公式得出容器底受到液体压强的变化情况;
(2)倒置后容器底受到的压强变大,但受力面积变小。若利用F=ps,则不好判断压力的变化情况。
对于这种上下口不一样大的容器,可以通过比较对容器底的压力与液体重的大小关系,得出倒置前后对容器底的产生的压力大小关系。
解:倒置后,液体深度h增大,根据p=ρgh可知,液体对容器底面的压强增大;
如图,正放时,液体对容器底的压力:F=pS=ρghS>G液,
倒置时,液体对容器底的压力:F′=p′S′=ρgh′S′<G液,
比较可知F′<F,即液体对容器底面的压力将减小。
故答案为:减小;增大。
19.如图所示,一开口的杯子,装上8cm高的水后,放在水平桌面上。已知杯子内部底面积为50cm2,外部底面积为60cm2;杯子装上水后的总质量为0.6kg。则水对杯底的压力为 N。杯子对桌面的压强为 Pa。
【答案】4,1000。
【解析】本题由液体压强公式p=ρgh求得水对杯底的压强,由P=Fs求得杯子对桌面的压强和水对杯底的压力。
解:由P=ρgh得:水对底部的压强为:P=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣2m=8×102Pa。
则水对杯底的压力为:F=Ps1=8×102Pa×50×10﹣4m2=4N。
杯子对桌面的压强为:P=Fs2=0.6kg×10N/kg60×10−4m2=1000Pa。
故答案为:4,1000。
20.相同物质组成的实心正方体金属块A、B,已知A、B的边长之比为1:2,则图甲中A、B分开放时对桌面的压强之比为 ,图乙中金属块B的上、下表面受到的压强之比为 。
【答案】1:2; 4:9。
【解析】(1)相同物质组成的实心正方体金属块A、B的密度相等,根据实心正方体对桌面的压强为p=FS=GS=mgS=ρVgS=ρL3gL2=ρgL求出图甲中A、B分开放时对桌面的压强之比;
(2)根据G=mg=ρVg=ρL3g求出A、B的重力之比,根据S=L2求出正方体金属块A、B的底面积之比,然后根据p=FS=GS求出图乙中金属块B的上、下表面受到的压强之比。
解:(1)因物体对水平面的压力和自身的重力相等,
所以,实心正方体对桌面的压强:p=FS=GS=mgS=ρVgS=ρL3gL2=ρgL,
又因相同物质组成的实心正方体金属块A、B的密度相等,
所以,图甲中A、B分开放时对桌面的压强之比:pApB=ρgLAρgLB=LALB=12;
(2)由G=mg=ρVg=ρL3g可得,A、B的重力之比:GAGB=ρLA3gρLB3g=(LALB)3=(12)3=18,
正方体金属块A、B的底面积之比:SASB=(LALB)2=(12)2=14,
则图乙中金属块B的上、下表面受到的压强之比:pB上pB下=GASAGA+GBSB=GAGA+GB×SBSA=11+8×41=49.
故答案为:1:2; 4:9。
21.如图所示,边长分别为0.4m、0.3m和0.2m的实心正方体A、B、C放置在水平地面上,已知A的密度为0.3×103kg/m3,物体A、B、C对地面的压强相等,则物体C的密度为 kg/m3。现将物体C分别放置于物体A、B中央,为了放上物体C后A、B对水平地面的压强相等,可以将物体A或B沿水平方向切下它原体积的几分之几? (结果用分数表示)
【答案】0.6×103;736。
【解析】(1)由于A、B、C是实心正方体,放置在水平地面上,物体A、B、C对地面的压强相等,利用p=ρgh可求出B、C的密度;
(2)先计算比较在A、B的上方放上物体C后,在不切时A、B对水平地面的压强,即可判断应切哪一个物体;然后根据沿水平方向切下并叠放物体C后A、B对地面的压强相等,利用p=FS列出等式可求出切下物体的重力,再根据G=ρVg可求出切下部分的体积与原体积之比。
解:(1)由题知,原来物体A、B、C对地面的压强相等,即:pA=pB=pC,
由于A、B、C是实心正方体,放置在水平地面上,根据p=ρgh可得:ρAghA=ρBghB=ρCghC,
所以,ρB=hAhB×ρA=×0.3×103kg/m3=0.4×103kg/m3,
ρc=hAhc×ρA=×0.3×103kg/m3=0.6×103kg/m3;
(2)A的重力:GA=mAg=ρAVAg=ρAhA3g=0.3×103kg/m3×(0.4m)3×10N/kg=192N,
B的重力:GB=mBg=ρBVBg=ρBhB3g=0.4×103kg/m3×(0.3m)3×10N/kg=108N,
C的重力:GC=mCg=ρCVCg=ρChC3g=0.6×103kg/m3×(0.2m)3×10N/kg=48N,
实心正方体A、B的底面积分别为:
SA=(0.4m)2=0.16m2,SB=(0.3m)2=0.09m2,
在A、B的上方放上物体C后,在不切时,A、B对水平地面的压强分别为:
pA=GA+GCSA=192N+48N0.16m2=1500Pa,
pB=GB+GCSB=108N+48N0.09m2≈1733Pa,
则:pA<pB,
将物体A或B沿水平方向切下时,物体的底面积不变,且pA<pB,
所以,要使A、B对水平地面的压强相等,则应沿水平方向切物体B,
根据沿水平方向切下并叠放物体C后A、B对水平地面的压强相等,
则:pB′=pA=1500Pa,
根据p=FS可得,切下物体B后B的重力为:GB′=pBSB﹣GC=1500Pa×0.09m2﹣48N=87N,
则切下物体B的重力为:GB切=GB﹣GB′=108N﹣87N=21N,
所以由G=ρVg可得:VB切VB=GB切ρBgGBρBg=GB切GB=21N108N=736。
故答案为:0.6×103;736。
22.作图题:
(1)如图,一物体放在斜面上,重15N,对斜面的压力为12N,用力的示意图画出这两个力。
【答案】见解析。
【解析】(1)重力是作用在物体上的力,作用点在物体的重心,即物体的几何中心,方向是竖直向下的;
(2)物体对斜面的压力,作用在斜面上,作用点就画在斜面上,方向是垂直斜面并且指向斜面内部的。
解:过物体的重心(中心)作竖直向下的力,即重力G;物体对斜面的压力的作用点在物体与斜面接触面的中点处,过此点作与斜面垂直向下的力,即为压力F.如图所示。
(2)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。
【答案】见解析。
【解析】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: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:
三、实验探究题(每空1分,共3小题,共计22分):
23.利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的影响因素,如图甲、乙、丙所示:
(1)图甲、乙、丙中压力的作用效果,是通过观察 来比较压力作用效果;
(2)通过比较图 和图乙,说明受力面积一定时, ,压力的作用效果越明显,通过比较图 ,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(3)将该小桌和砝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和图丁中木板受到的压强p'的大小关系为p p'(填“>”“<”或“=”);
(4)实验时,如果将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图戊所示。小明发现它们对海绵的压力作用效果相同,由此他得出的结论是:压力的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 。
【答案】(1)海绵的凹陷程度;(2)甲;压力越大;乙丙;(3)=;(4)没有控制压力大小相同。
【解析】(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)(3)(4)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。
解:(1)实验中是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,这种物理研究方法叫转换法;
(2)通过比较图甲和图乙,说明受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;
通过比较图乙和图丙,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(3)将该小桌和砝码放在图丁的木板上,比较图丙中海绵受到的压强p和图丁中木板受到的压强p'的大小关系,由于压力和受力面积均相同,则压强相同,即p=p';
(4)图戊,将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,由于没有控制压力大小相同,所以不能得出:压力的作用效果与受力面积无关。
故答案为:(1)海绵的凹陷程度;(2)甲;压力越大;乙丙;(3)=;(4)没有控制压力大小相同。
24.小明同学利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值.实验步骤如下。
(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,目的是 ,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔,目的是 。
(2)如图所示,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞 时,记下弹簧测力计的示数为8.2N。
(3)用刻度尺测出注射器的全部刻度的长度为 cm,计算得到活塞的横截面积为 cm2。
(4)计算得到大气压强的数值为 Pa。
(5)小明了解到班内同学的实验误差普遍很大的原因是 。(写出一条)
【答案】(1)排尽注射器内的空气;防止外界的空气进入注射器;(2)刚被拉动;(3)6.00;0.75;(4)1.09×105;(5)注射器中空气没有排净。
【解析】本实验的原理是:先排出注射器内的空气,这样在往外拉活塞时,由于外界大气压的作用,要拉动活塞需要很大的力,这个力的大小为F=p大气S,故测出注射器全部带刻度的长度,求出活塞的横截面积S和测出活塞刚被拉动时的拉力F,就可根据p大气=FS求出大气压强的值;实验中,空气没有排净、活塞与注射器筒的摩擦、读数时机的选择等都会影响到测量的结果。
解:(1)将活塞推至底部,这样做的目的是为了排尽注射器内的空气;橡皮帽堵住注射器的小孔,这样做的目的是防止外界的空气进入注射器;
(2)活塞刚被拉动时,由二力平衡的条件可知:此时大气压强产生的压力和弹簧测力计的示数相等。
(3)由图可知:注射器的全部刻度的长度为8.00cm﹣2.00cm=6.00cm;注射器的体积为V=4.5ml=4.5×10﹣6m3
活塞的横截面积为:S=VL=4.5×10−6m30.06m=7.5×10﹣5m2=0.75cm2;
(4)活塞刚被拉动时,大气压强的数值为:p=FS=8.2N7.5×10−5m2≈1.09×105Pa;
(5)注射器中的空气不可能完全排净,这会使结果偏小;注射器和活塞间有摩擦,这会使结果偏大;此外,弹簧测力计读数时机选择不准也会影响测量的结果。
故答案为:(1)排尽注射器内的空气;防止外界的空气进入注射器;(2)刚被拉动;(3)6.00;0.75;(4)1.09×105;(5)注射器中空气没有排净。
25.某小组同学做“探究盛有液体的容器底部受到液体压强、压力大小遵循的规律”的实验。如图(a)所示三个底面积不同的圆柱形容器中分别注入质量相等的水,利用仪器测得容器底部受到水的压强,并将相关实验数据记录在表一中;又用酒精重复上述实验,并将数据记录在表二中。之后,他们又在如图(b)所示三个不同底面积的口大底小容器中注入等质量的水,重复上述实验,数据记录在表三中。(ρ酒精=0.8×103kg/m3)
表一(注入水0.1kg) 表二(注入酒精0.08kg) 表三(注入水0.1kg)
(1)分析比较实验序号1、2、3(或4、5、6或7、8、9)的有关数据,可得出的初步结论:液体内部压强与 有关。
(2)分析比较实验序号 有关数据,可得到的初步结论:液体深度相同,液体密度越大,液体压强越大。
(3)分析比较实验序号1、7(或2、8或3、9)的有关数据,可得出的初步结论是:同种液体,深度相同时,液体对容器底部的压强与容器底部的面积和容器形状 。(选填“有关”或“无关”)
(4)分析实验序号1得出此时容器底部受到液体的压力为 N.比较实验序号1、2、3可知规则容器液体对容器底部的压力 液体的重力;比较实验序号7、8、9可知该容器液体对容器底部的压力 液体的重力。(后两空均选填“大于”、“小于”或“等于”)
(5)小明将重力为5.4N的实心铝球悬挂于弹簧测力计下并将铝球浸没在a图第一个容器的水中,此时弹簧测力计的拉力为 N(水没溢出),浸入铝球后该容器对桌面的压强将 (选填“增加”或“减小”) Pa(ρ铝=2.7×103kg/m3)
【答案】(1)液体深度;(2)1,4(或2,5,或3,6);(3)无关;(4)1;等于;小于;(5)3.4;增加;200。
【分析】(1)根据实验步骤总结规律,应明确这些步骤中控制的物理量有哪些,变化的物理量是什么,最终的结果是什么。
(2)根据实验结论确定实验步骤,要找出实验过程中控制的物理量,变化的物理量,最终实验结果,在实验步骤中对比确定。
(3)根据实验步骤确定影响因素和总结规律时,都需要明确实验过程中控制的物理量和变化的物理量及变化规律。
(4)根据公式F=pS计算出水对容器底产生的压力;根据公式G=mg计算液体的重力,将两者大小进行比较,同时比较不同容器形状的区别。
(5)先根据公式V=mρ计算出铝球的体积,再根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排计算出铝球受到水的浮力,根据F示=G﹣F浮计算出弹簧测力计的示数;浸入铝球后,容器内增加的水的体积等于铝球的体积,容器对桌面的压力增大,增大的压力等于增加水的重力,据此计算出增加的压强△p。
解:(1)在实验序号1、2、3(或4、5、6或7、8、9)中,液体的种类是相同的,从上向下,液体深度是增大的,液体对容器底的压强也是增大的。所以结论为:同种液体,对容器底的压强随深度的增加而增大。
(2)在实验结论中,控制的条件是液体深度相同,变化量是液体的密度,所以必须在表一和表二中寻找答案;观察表中的数据可以看出,1、4或2、5或3、6符合要求,可以得出:液体深度相同,液体密度越大,液体压强越大的结论。
(3)分析比较实验序号1、7(或2、8或3、9)的有关数据,可以看出,同种液体的深度相同、只有容器底部的面积和容器形状不同,而最终的压强是相同的。
(4)(a)在表一序号1中,水对容器底的压力为F=pS=100Pa×0.01m2=1N,
水的重力为G=mg=ρVg=1.0×103kg/m3×0.01×0.01m3×10N/kg=1N;
比较结果知,水对容器底的压力等于水的重力,
同理可知,序号2、3中液体对容器底产生的压力都等于液体自身的重力。
所以结论为:规则容器液体对容器底部的压力等于液体的重力。
(b)在表三序号7中,水对容器底的压力为F=pS=100Pa×0.008m2=0.8N,
底面积为80cm2(即0.008m2)的柱形规则容器内水的重力为:G=mg=ρVg=1.0×103kg/m3×0.008×0.01m3×10N/kg=0.8N;
观察图可知,容器为敞口的,则容器内实际水的重力要大于0.8N,
比较结果知,水对容器底的压力小于水的重力;
同理,序号8、9中容器的形状都是敞口的,水对容器底的压力也小于液体的重力,
所以结论为:敞口容器中,液体对容器底的压力小于液体的重力;
(5)实心铝球的质量:m=Gg=5.4N10N/kg=0.54kg,
铝球的体积:V球=mρ铝=0.54kg2.7×103kg/m3=2×10﹣4m3,
排开水的体积等于铝球的体积,铝球受到的浮力:F浮=G排水=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=2N,
弹簧测力计的拉力:F拉=G﹣F浮=5.4N﹣2N=3.4N;
铝球浸没在水中时,容器内相当于增加了与铝球同体积的水,容器对桌面的压力将增大,增加的压力等于增加水的重力,即增加的压力为2N,所以容器对桌面的压强增大,增大的压强为:
△p=2N100×10−4m2=200Pa。
故答案为:(1)液体深度;(2)1,4(或2,5,或3,6);(3)无关;(4)1;等于;小于;(5)3.4;增加;200。
四、计算题(26小题6分,27小题8分,28小题8分,共3小题,共计22分):
26.如图所示,铁桶重为20N,桶的底面积为100cm2,往桶里倒入8kg的水,水的深度为15cm,平放在面积为1m2的水平台面上(不计桶的厚度,g取10N/kg)。求:
(1)水对桶底的压强;
(2)桶底受到水的压力;
(3)台面受到桶的压强。
【答案】(1)水对桶底的压强为1500Pa;(2)桶底受到水的压力为15N;
(3)台面受到桶的压强为10000Pa。
【解析】(1)知道桶内水的深度,根据p=ρgh求出水对桶底的压强;
(2)根据F=pS求出桶底受到水的压力;
(3)知道水的质量,根据G=mg求出水的重力,台面受到桶的压力等于铁桶和水的总重力之和。已知桶底面积,利用公式p=FS求台面受到桶的压强。
解:(1)水对杯底的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa,
(2)由p=FS可得桶底受到水的压力:F=pS=1500Pa×100×10﹣4m2=15N;
(3)桶里水的重力:G水=m水g=8kg×10N/kg=80N,
台面受到桶的压力:F′=G桶+G水=20N+80N=100N,
台面受到的压强:p′=F′S=100N100×10−4m2=10000Pa。
答:(1)水对桶底的压强为1500Pa;(2)桶底受到水的压力为15N;
(3)台面受到桶的压强为10000Pa。
27.高压锅的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,锅内的气体就会冲出限压阀,气体跑出一部分,使锅内气体的压强减小。现有一个直径为24厘米,空心柱小孔的横截面积为8毫米2,限压阀的质量为100克的高压锅,要用它来煮饭,若当时的大气压为1.0×105帕。问:
(1)高压锅内气体能达到的最大压强为多大?
(2)经商品质量检测部门检测,此高压锅内气体的最大压强不能超过1.8×105帕,要使此高压锅能继续安全使用,原来的限压阀还能使用吗?若不能;应再配备一个质量为多大的限压阀?(g=10牛/千克)
【答案】(1)锅内气体能达到的最大压强是2.25×105Pa;(2)不能,应该再配一个质量为64g的限压阀。
【解析】(1)已知限压阀的质量,根据G=mg求出限压阀的重量;锅内最大气压等于外界大气压与限压阀产生的压强之和。
(2)由经检验锅内气体的最大压强不能超过1.8×105Pa,可知原来的限压阀不能继续使用;根据锅内气体的最大压强和大气压可计算出作用在限压阀上的压强,然后根据限压阀出气口横截面积可求出限压阀的压力,此时压力即为其重力,然后即可求出限压阀的质量。
解:(1)限压阀的重量为:
G=mg=0.1kg×10N/kg=1N;
高压锅内气体能达到的最大压强为:
p=p0+GS=1.0×105Pa+1N8×10−6m2=2.25×105Pa;
(2)p限=p最大﹣p0=1.8×105Pa﹣1×105Pa=0.8×105Pa,
根据p=FS可得F限=p限S=0.8×105Pa×8×10﹣6m2=0.64N,
G=F限=0.64N,
m=Gg=0.64N10N/kg=0.064kg=64g。
答:(1)锅内气体能达到的最大压强是2.25×105Pa;(2)不能,应该再配一个质量为64g的限压阀。
28.如图所示,棱长分别为0.2米和0.1米的实心立方体A、B放置在水平地面上,物体A、B的质量均为8千克。求:
(1)物体A的密度ρA。
(2)物体B对水平地面的压强pB。
(3)小明设想在A、B两物体中选择某一物体沿竖直或水平方向截取一定质量△m,并将截取部分△m置于对方的上表面,使此时它们对水平地面的压强pA′=pB′,上述做法是否都可行?请说明理由。请写出满足pA′=pB′时的截取和放置方式,并计算出△m。
【答案】(1)物体A的密度ρA为1×103kg/m3;(2)物体B对水平地面的压强pB为7840Pa;
(3)小明在B物体上方沿水平方向截取4.8kg,并将截取部分置于A的上表面时,它们对水平地面的压强pA′=pB′。
【解析】(1)知道实心立方体A的质量和边长,根据ρ=mV和V=L3求出物体A的密度;
(2)物体B对水平地面的压力和自身的重力相等,根据p=FS求出物体B对水平地面的压强;
(3)根据p=FS求出物体A对水平地面的压强,比较物体A和物体B对水平地面的压强关系判断出截取的物体,根据p=FS表示出沿水平方向截取后两者的压强,利用pA′=pB′得出等式即可求出截取物体的质量;若沿竖直方向截取,根据p=FS=GS=mgS=ρVgS=ρShgS=ρgh可知B剩余部分对水平地面的压强不变,根据pA′=pB′得出等式求出截取的质量,然后与B的质量相比较判断出此种情况不可能。
解:(1)物体A的密度ρA=mAVA=8kg(0.2m)3=1×103kg/m3;
(2)因物体B对水平地面的压力和自身的重力相等,
所以,物体B对水平地面的压强pB=FBSB=GBSB=mBgSB=8kg×9.8N/kg(0.1m)2=7840Pa;
(3)物体A对水平地面的压强pA=FASA=GASA=mAgSA=8kg×9.8N/kg(0.2m)2=1960Pa,
由pA<pB可知,应从B上截取;
若沿水平方向截取,则pA′=FA′SA=(m+△m)gSA,pB′=FB′SB=(m−△m)gSB,
由pA′=pB′可得,(m+△m)gSA=(m−△m)gSB,即(8kg+△m)×g(0.2m)2=(8kg−△m)×g(0.1m)2,:
解得:△m=4.8kg;
若沿竖直方向截取,由p=FS=GS=mgS=ρVgS=ρShgS=ρgh可知,B剩余部分对水平地面的压强不变,
则由pA′=pB′可得,FA′SA=FBSB,即(m+△m)gSA=mgSB,(8kg+△m)×g(0.2m)2=8kg×g(0.1m)2,
解得:△m=24kg>8kg,所以不可行。
答:(1)物体A的密度ρA为1×103kg/m3;(2)物体B对水平地面的压强pB为7840Pa;
(3)小明在B物体上方沿水平方向截取4.8kg,并将截取部分置于A的上表面时,它们对水平地面的压强pA′=pB′。题型
选择题
填空作图题
实验题
计算题
总计
题数
12
10
3
3
28小题
分数
36
20
22
22
100分
得分
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