沪科版第八章 压强综合与测试单元测试达标测试
展开沪科版物理八年级第8章《压强》单元测试卷
一.选择题(每题3分,共36分)
1.下列说法正确的是( )
A.一个中学生站在地面上,对地面的压力约为500N
B.两个鸡蛋静止在手上时,手托举的力约为10N
C.一颗西瓜籽平放在手里,对手的压强约200pa
D.成年人站立时对地面的压强约为1.5×103pa
2.为方便食用苹果,人们常用牙签扎进苹果而不用筷子扎(如图所示),主要原因是二者对于扎苹果而言,牙签容易产生较大的( )
A.压强 B.压力 C.速度 D.硬度
3.如图所示是中国首辆月球车“中华”号的图片,下列有关“中华”号月球车的说法中正确的是( )
A.月球车轮子的表面积较大,目的是为了增大运动时对月面的压强
B.当月球车匀速运动时,受到的摩擦力和支持力是一对平衡力
C.如果月球车登月后,它将失去惯性
D.如果月球车登月后静止在月球表面上,它相对于地球是运动的
4.如图所示为高度相同的实心铁质圆柱体。已知两圆柱底面积之比为2:1,则它们对桌面压强之比为( )
A.4:1 B.2:1 C.1:1 D.1:2
5.如图,甲、乙两个实心正方体放在水平地面上,若沿水平方向切去相同的厚度,甲、乙切去部分质量相同。则甲乙剩余部分对地面的压力F甲′、F乙′和甲、乙密度满足的关系是( )
A.F甲′>F乙′; ρ甲>ρ乙 B.F甲′<F乙′;ρ甲>ρ乙
C.F甲′>F乙′; ρ甲<ρ乙 D.F甲′<F乙′; ρ甲<ρ乙
6.家用小轿车每个车轮与地面的接触面积为0.01m2,车重1.2×104N.驾驶员及乘客共重3×103N.在水平地面上小轿车对地面的压强是( )
A.3.00×105Pa B.3.75×105Pa C.1.20×106Pa D.1.50×106Pa
7.甲、乙两物体重叠并置于水平面上,当它们分别受到5N和8N的水平拉力时保持静止,如图所示,已知甲的底面积为200cm2,重为10N;乙的底面积为100cm2,重为20N.下列说法正确的是( )
A.甲对乙的压强为500Pa
B.乙对地面的压力为20N
C.甲对乙的摩擦力为8N,方向水平向右
D.乙对地面的摩擦力为3N,方向水平向左
8.在如图所示的“探究液体内部压强特点”的实验中,将压强计的探头放入盐水中,下列做法中能使U形管两边液面的高度发明显减小的是( )
A.将探头水平移动一段距离
B.将探头向下移动一段距离
C..将探头在原位置转动90°
D.将探头放入在同样深度的煤油中
9.如图所示,a、b两个完全相同的容器里分别装有质量相同的水和酒精,水和酒精对容器
底部的压强分别为pl和p2,则( )
A.p1>p2 B.pl=p2
C.p1<p2 D.无法比较p1和p2的大小
10.如图甲、乙两容器质量相等、底面积相同,内装质量相等、深度相同的不同液体,两容器底部受到液体的压强分别为P甲和P乙,容器对桌面的压力分别为F甲和F乙,则( )
A.P甲=P乙 F甲<F乙 B.P甲=P乙 F甲>F乙
C.P甲<P乙 F甲=F乙 D.P甲>P乙 F甲=F乙
11.如图为医院为病人输液的部分装置,图中A为输液瓶,B为滴壶,C为进气管,C与大气相通。则在输液过程中液体匀速下滴,且瓶A中尚有液体,下列说法正确的是( )
①瓶A中液面下降,但A中上方气体的压强不变;
②瓶A中上方气体的压强随液面的下降而增大;
③在瓶中药液输完以前,滴壶B中的气体压强保持不变;
④滴壶B中的气体压强随A中液面的下降而减小。
A.②③ B.①③ C.①④ D.②④
12.一薄壁正方体容器放在台秤上,当在容器中装满水时,台秤的示数为12N.容器底部受到水的压强为1×103Pa;当在容器中装满另一种液体时,容器底部受到的压力是8N;将液体倒掉,然后将一个实心正方体物块放入容器中,物块正好填满容器,此时台秤受到的压强为2.9×103Pa.则下列说法正确的是( )
A.容器的底面积为120cm2
B.物块的密度为2.9×103kg/m3
C.液体对容器底部的压强为0.4×103Pa
D.薄壁正方体容器的重力为2N
二.填空题(每空2分,共26分)
13.2017年世界花样滑冰锦标赛已于3月29日至4月2日在芬兰顺利举行。如图所示:当质量为75kg的男运动员将质量为50kg的女运动员举起1.0m时,男运动员对女运动员的支持力是 N.如果他们按如图所示的姿势保持了2s,则男运动员对地面的压力是 N.已知男运动员每只冰鞋的冰刀和冰面的接触面积是10cm2,图中他穿着冰鞋双脚站立在水平冰面时对冰面的压强为 Pa。
14.如图所示,放在桌面上的饮料瓶子,内部剩有饮料。瓶旋紧后倒过来时,液体对瓶塞的压强比正放时液体对瓶底的压强 (选填“大”或“小”),瓶子对桌面的压力 (选填“增大”、“变小”或“不变”)瓶子对桌面的压强 (选填“增大”、“变小”或“不变”)。
15.如图所示是液压机的工作原理图,其设计利用了 原理,活塞A的面积为SA=1100m2,活塞B的面积SB=15m2,如果用10N的力作用在活塞A上,活塞B能举起重 N的物体。(不计活塞重)
16.如图所示,有一横截面积为0.4m2的薄圆柱形盛水容器,侧面有一横截面积为10mm2的小孔A;容器底部的密闭活塞可在小孔A下方沿容器内壁上下移动。开始水深h=2m,水流出小孔的速度为1m/s,水恰巧能落入小管B中,为使水始终能落入B管中,须通过自动装置使活塞缓慢向上移动,则5000s内流入小孔的水的质量为 kg,容器中的水对活塞压强减少了约 Pa(水的密度为1.0×103kg/m3)
17.大气压与生活密切相关,驻守青藏高原的战士要用高压锅才能将饭煮熟。同学们自制了一个气压计(如图)来研究大气压与高度的关系,他们把这个自制气压计从山脚拿到山顶,发现管内的液柱高度 (选填“变大”、“变小”或“不变),原因是大气压随高度的增加而 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
18.某同学用自制的一个机翼模型,探究流体的压强与流速的关系,他把机翼模型固定在一根铁丝上,在铁丝的上、下端各挂一个弹簧测力计,如图甲所示。当他接通电风扇对机翼模型吹风时,发现两个弹簧测力计的示数变化情况是:A弹簧测力计示数变小,B弹簧测力计示数变大。
根据该同学观察到的实验现象,请回答下面的问题:
(1)实验时,机翼模型的上表面的空气流速 (大于/小于/等于)机翼模型的下表面的空气流速;
(2)这个实验说明气体的压强与流速的关系是:流速越大的地方 ;
(3)如图乙是某科研部门设计的实验太阳能汽车,在行驶过程中,这种形状的汽车具有的优点是: 。(说出一点即可)
三.实验探究题(每空2分,共20分)
19.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 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 大小相同,改变受力面积的大小。从该实验中得出的结论是 。以下实例中应用该结论的有 。(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: 。
20.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 来反映被测压强大小的。
(2)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,通过 (填写正确选项前字母)方法可以进行调节。
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;
(3)比较乙图、丙图和丁图,可以得到:在同一深度,液体内部向各个方向的压强 。
(4)在乙图中,若只将烧杯中的水换成同深度的盐水,其他条件不变,则可以观察到U形管两边液面的高度差将 。(选填“变大”。“变小”或“不变”)。
(5)若在步骤(4)时,图乙中U形管左右两侧水面的高度差h=5cm,则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为 Pa.(ρ盐水=1.2×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/Kg)
四.计算题(2小题,共18分)
21.(9分)如图甲是西南大学校内的一座塑像,其基座结构类似于图乙和丙的模型。若A、B是质量分布均匀地正方体物块,其边长分别是20cm、30cm,密度之比ρA:ρB=3:1.将A放在水平地面上,B放在A的上面,A对水平地面的压强为5100Pa(如图乙)。求:
(1)图乙中,物块A对地面的压力;
(2)物块A的密度;
(3)若将物块B放在水平地面上,A放在B的上面(如图丙),要使B对地面的压强为2800Pa,应将物块B沿竖直方向切去几分之几。
22.(9分)一个薄壁圆柱形容器放在水平桌面上,如图1所示,容器中立放着一个均匀实心圆柱体A,现慢慢向容器中加水(已知水的密度为ρ水),加入的水对容器底部的压强p与所加水的质量m的关系图象如图3所示,容器足够高,在整个过程中无水溢出,A的底面始终与容器中的水面平行,当加入水的质量为m1时,圆柱体A露出水面的高度为h0,如图2所示。求:
(1)圆柱体的高度;
(2)圆柱体的密度;
(3)薄壁圆柱形容器的底面积。
试题解析
一.选择题(共12小题)
1.下列说法正确的是( )
A.一个中学生站在地面上,对地面的压力约为500N
B.两个鸡蛋静止在手上时,手托举的力约为10N
C.一颗西瓜籽平放在手里,对手的压强约200pa
D.成年人站立时对地面的压强约为1.5×103pa
解:A、中学生的质量约为50kg,所以其重力是:G=mg=50kg×10N/kg=500N,站在水平地面上时对地面的压力F=G=500N,故A正确;
B、一斤(500g)鸡蛋可称8﹣﹣10个,那么一个鸡蛋的质量约为50g;故2个鸡蛋的质量为100g,故其重力约为1N;故托起两个鸡蛋的力约1N,故B错误;
C、一颗西瓜籽平放在手上,对手的压强很小,不可能达到200Pa.故C错误;
D、成年人的体重在750N左右,双脚站立时,与地面的接触面积在500cm2=0.05m2左右,对水平地面的压强为p=FS=750N0.05m2=1.5×104Pa.故D错误;
故选:A。
2.为方便食用苹果,人们常用牙签扎进苹果而不用筷子扎(如图所示),主要原因是二者对于扎苹果而言,牙签容易产生较大的( )
A.压强 B.压力 C.速度 D.硬度
解:使用牙签和筷子时相比较,使用牙签时受力面积更小,根据p=FS知,在压力一定时,压强越大,越容易扎进苹果。
故选:A。
3.如图所示是中国首辆月球车“中华”号的图片,下列有关“中华”号月球车的说法中正确的是( )
A.月球车轮子的表面积较大,目的是为了增大运动时对月面的压强
B.当月球车匀速运动时,受到的摩擦力和支持力是一对平衡力
C.如果月球车登月后,它将失去惯性
D.如果月球车登月后静止在月球表面上,它相对于地球是运动的
解:A、月球车轮子的表面积较大,目的是在压力一定时,增大受力面积,减小压强。故A错误;
B、当月球车匀速运动时,受到的摩擦力和牵引力是一对平衡力,故B错误;
C、惯性不随位置的改变而改变,所以如果月球车登月后,它仍然具有惯性,故C错误;
D、如果月球车登月后静止在月球表面上,它相对于地球的位置是不断变化的,故它相对于地球是运动的。故D正确。
故选:D。
4.如图所示为高度相同的实心铁质圆柱体。已知两圆柱底面积之比为2:1,则它们对桌面压强之比为( )
A.4:1 B.2:1 C.1:1 D.1:2
解:甲、乙两个铁质圆柱体,其高度h相同,材料(即密度)ρ相同;根据压强定义式P=FS=GS=mgS=ρVgS=ρShgS=ρgh,在高度h和密度ρ相同的条件下,其对桌面的压强相等,即压强之比为1:1;
故选:C。
5.如图,甲、乙两个实心正方体放在水平地面上,若沿水平方向切去相同的厚度,甲、乙切去部分质量相同。则甲乙剩余部分对地面的压力F甲′、F乙′和甲、乙密度满足的关系是( )
A.F甲′>F乙′; ρ甲>ρ乙 B.F甲′<F乙′;ρ甲>ρ乙
C.F甲′>F乙′; ρ甲<ρ乙 D.F甲′<F乙′; ρ甲<ρ乙
解:由题意可知,沿水平方向切去相同的厚度h后,甲、乙切去部分的质量相同,即△m甲=△m乙,
由m=ρV=ρSh=ρL2h可得:
ρ甲L甲2h=ρ乙L乙2h,即ρ甲L甲2=ρ乙L乙2,
由图可知,两正方体的边长关系为L甲<L乙,
则ρ甲>ρ乙,故CD错误;
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,剩余部分对地面的压力分别为:
F甲′=(m甲﹣△m甲)g=ρ甲L甲2(L甲﹣h)=ρ乙L乙2(L甲﹣h),
F乙′=(m乙﹣△m乙)g=ρ乙L乙2(L乙﹣h)=ρ乙L乙2(L乙﹣h),
因F甲′﹣F乙′=ρ乙L乙2(L甲﹣h)﹣ρ乙L乙2(L乙﹣h)=ρ乙L乙2(L甲﹣L乙)<0,
所以,F甲′<F乙′,故A错误、B正确。
故选:B。
6.家用小轿车每个车轮与地面的接触面积为0.01m2,车重1.2×104N.驾驶员及乘客共重3×103N.在水平地面上小轿车对地面的压强是( )
A.3.00×105Pa B.3.75×105Pa C.1.20×106Pa D.1.50×106Pa
解:
汽车、驾驶员及乘客共重:G=1.2×104N+3×103N=1.5×104N;
汽车静止在水平地面上时对地面的压力:
F压=G=1.5×104N;
地面的受力面积:
S=4×0.01m2=0.04m2;
汽车对水平地面的压强:
p=FS=1.5×104N0.04m2=3.75×105Pa;
故选:B。
7.甲、乙两物体重叠并置于水平面上,当它们分别受到5N和8N的水平拉力时保持静止,如图所示,已知甲的底面积为200cm2,重为10N;乙的底面积为100cm2,重为20N.下列说法正确的是( )
A.甲对乙的压强为500Pa
B.乙对地面的压力为20N
C.甲对乙的摩擦力为8N,方向水平向右
D.乙对地面的摩擦力为3N,方向水平向左
解:
A.甲对乙的压力F甲=G甲=10N,受力面积为S乙=100cm2=0.01m2,甲对乙的压强p甲=F甲S乙=10N0.01m2=1000Pa,故A错误;
B.乙对地面的压力F乙=G甲+G乙=10N+20N=30N,故B错误;
C.对甲受力分析可知,甲受到向右的拉力F1和向左乙对甲的摩擦力f1静止处于平衡状态,由二力平衡条件可得,乙对甲的摩擦力f1=F1=5N,方向水平向左,因甲对乙的摩擦力与乙对甲的摩擦力是一对相互作用力,所以甲对乙的摩擦力大小为5N,方向水平向右,故C错误;
D.把甲乙看做整体,整体受到F1和F2的合力F合=F2﹣F1=8N﹣5N=3N,由整体静止可知,地面对乙摩擦力的方向为水平向右,大小为f2=F合=3N,因乙对地面的摩擦力和地面对乙的摩擦力是一对相互作用力,二力大小相等,方向相反,所以乙对地面的摩擦力为3N,方向水平向左,故D正确。
故选:D。
8.在如图所示的“探究液体内部压强特点”的实验中,将压强计的探头放入盐水中,下列做法中能使U形管两边液面的高度发明显减小的是( )
A.将探头水平移动一段距离
B.将探头向下移动一段距离
C..将探头在原位置转动90°
D.将探头放入在同样深度的煤油中
解:A、将探头水平移动一段距离,深度不变,橡皮膜受到水的压强不变,U形管两边液面的高度差不变,故A错误。
B、将探头向下移动一段距离,深度变大,橡皮膜受到水的压强变大,U形管两边液面的高度差变大,故B错误;
C、液体内部在同一深度不同方向的压强是相等的,将探头在原位置转动90°不会影响压强的大小,则U形管两边液面的高度差不变,故C错误;
D、将探头放入在同样深度的煤油中,液体的密度变小,橡皮膜受到水的压强变小,U形管两边液面的高度差变小,故D正确;
故选:D。
9.如图所示,a、b两个完全相同的容器里分别装有质量相同的水和酒精,水和酒精对容器
底部的压强分别为pl和p2,则( )
A.p1>p2 B.pl=p2
C.p1<p2 D.无法比较p1和p2的大小
解:图中液体凸出部分液体的体积一样大,水的密度大于酒精的密度,根据ρ=mV知,凸出部分水的质量大于凸出部分酒精的质量,又因为水和酒精的总质量相同,所以剩余部分的水的质量小于酒精的质量,因为剩余部分容器的低部与容器口一样大,压力等于重力,即F=G=mg,所以水对容器底的压力小于酒精对容器底的压力,根据p=FS知,水对容器底的压强小于酒精对容器底的压强,即p1<p2,故C正确。
故选:C。
10.如图甲、乙两容器质量相等、底面积相同,内装质量相等、深度相同的不同液体,两容器底部受到液体的压强分别为P甲和P乙,容器对桌面的压力分别为F甲和F乙,则( )
A.P甲=P乙 F甲<F乙 B.P甲=P乙 F甲>F乙
C.P甲<P乙 F甲=F乙 D.P甲>P乙 F甲=F乙
解:(1)两液体的深度相同,两容器的底面积相同,由图知,甲容器内液体的体积大于乙容器内液体的体积,即V甲>V乙,
已知两种液体的质量相同,根据ρ=mV可知,ρ甲<ρ乙;
甲液体的密度小,而液体的深度相同,由p=ρgh可知,甲液体对容器底的压强小,即p甲<p乙。
(2)甲、乙两容器质量相等,则两容器的重力相等,内装液体的质量相等,则两液体的重力相等,
而容器对桌面的压力等于容器和容器内液体的重力之和,
所以,两容器对桌面的压力相等,即F甲=F乙。
综上分析可知,ABD错误,C正确。
故选:C。
11.如图为医院为病人输液的部分装置,图中A为输液瓶,B为滴壶,C为进气管,C与大气相通。则在输液过程中液体匀速下滴,且瓶A中尚有液体,下列说法正确的是( )
①瓶A中液面下降,但A中上方气体的压强不变;
②瓶A中上方气体的压强随液面的下降而增大;
③在瓶中药液输完以前,滴壶B中的气体压强保持不变;
④滴壶B中的气体压强随A中液面的下降而减小。
A.②③ B.①③ C.①④ D.②④
解:瓶A中上方气体的压强为外界大气压与瓶A中的液体产生的压强差,瓶A中的液体面下降,液体产生的压强就减小,所以瓶A中上方气体的压强会增大,①错误,②正确。
进气管C处的压强为大气压强,不变化,从C到滴壶B之间的液柱高度不变,所以滴壶B中的气体压强在瓶中药液输完以前是不变的。③正确,④错误。
故选:A。
12.一薄壁正方体容器放在台秤上,当在容器中装满水时,台秤的示数为12N.容器底部受到水的压强为1×103Pa;当在容器中装满另一种液体时,容器底部受到的压力是8N;将液体倒掉,然后将一个实心正方体物块放入容器中,物块正好填满容器,此时台秤受到的压强为2.9×103Pa.则下列说法正确的是( )
A.容器的底面积为120cm2
B.物块的密度为2.9×103kg/m3
C.液体对容器底部的压强为0.4×103Pa
D.薄壁正方体容器的重力为2N
解:(1)薄壁正方体容器装满水时,容器底部受到水的压强为1×103Pa,
由p=ρgh可得,容器内水的深度:
h=p水ρ水g=1×103Pa1.0×103kg/m3×10N/kg=0.1m,
由薄壁正方体容器的厚度不考虑,则正方体容器的边长L=h=0.1m,
则容器的底面积:
S=L2=(0.1m)2=0.01m2=100cm2,故A错误;
(2)正方体容器的容积:
V=L3=(0.1m)3=0.001m3,
容器内装满水时水的重力:
G水=m水g=ρ水V水g=ρ水Vg=1.0×103kg/m3×0.001m3×10N/kg=10N,
当在容器中装满水时,台秤的示数为12N,即容器和水的总重力G水总=12N,
则容器的重力:
G容=G水总﹣G水=12N﹣10N=2N,故D正确;
(3)当在容器中装满另一种液体时,容器底部受到的压力是8N,
则液体对容器底部的压强:
p液=F液S=8N0.01m2=800Pa,故C错误;
(4)将液体倒掉,然后将一个实心正方体物块放入容器中,物块正好填满容器,此时台秤受到的压强为2.9×103Pa,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,物块和容器的总重力:
G总=F=pS=2.9×103Pa×0.01m2=29N,
则物块的重力:
G=G总﹣G容=29N﹣2N=27N;
物块的质量m=Gg=27N10N/kg=2.7kg,物块的体积V=0.001m3,
则物块的密度:
ρ=mV=2.7kg0.001m3=2.7×103kg/m3,故B错误。
故选:D。
二.填空题(共6小题)
13.2017年世界花样滑冰锦标赛已于3月29日至4月2日在芬兰顺利举行。如图所示:当质量为75kg的男运动员将质量为50kg的女运动员举起1.0m时,男运动员对女运动员的支持力是 500 N.如果他们按如图所示的姿势保持了2s,则男运动员对地面的压力是 1250 N.已知男运动员每只冰鞋的冰刀和冰面的接触面积是10cm2,图中他穿着冰鞋双脚站立在水平冰面时对冰面的压强为 6.25×105 Pa。
解:(1)女运动员的重力:G1=m1g=50kg×10N/kg=500N,
女运动员保持平衡,男运动员对女运动员的支持力大小等于女运动员的重力:
F支=G1=500N;
(2)男运动员的重力:G2=m2g=75kg×10N/kg=750N,
如果他们按如图所示的姿势保持了2s,则男运动员对地面的压力等于运动员的重力之和,
F=G1+G2=500N+750N=1250N;
(3)对冰面的压强:
p=FS=1250N2×10×10-4m2=6.25×105Pa。
故答案为:500;1250; 6.25×105。
14.如图所示,放在桌面上的饮料瓶子,内部剩有饮料。瓶旋紧后倒过来时,液体对瓶塞的压强比正放时液体对瓶底的压强 大 (选填“大”或“小”),瓶子对桌面的压力 不变 (选填“增大”、“变小”或“不变”)瓶子对桌面的压强 增大 (选填“增大”、“变小”或“不变”)。
解:
①饮料不满,瓶口塞紧倒过来时,由于瓶口横截面积小,液体的深度会变大,根据公式p=ρgh,可知液体对瓶塞的压强大于正放时液体对瓶底的压强;
②瓶子对桌面的压力等于它所受到的重力,瓶子倒置后重力不变,对桌面的压力FN不变。
③由图可知,瓶子与桌面的接触面积S减小,由p=FS可知,压力不变,受力面积减小,瓶子对桌面的压强增大。
故答案为:大;不变;增大;
15.如图所示是液压机的工作原理图,其设计利用了 帕斯卡 原理,活塞A的面积为SA=1100m2,活塞B的面积SB=15m2,如果用10N的力作用在活塞A上,活塞B能举起重 200 N的物体。(不计活塞重)
解:液压机是根据小活塞加在密闭液体上的压强,能够大小不变地由液体传递到大活塞上而工作的;即根据帕斯卡原理工作的。
如图所示,因为p=FS,p1=p2,
所以F1S小=F2S大;
所以在大活塞上能产生的力:
F2=F1S大S小=10N×15m21100m2=200N。
故答案为:帕斯卡;200。
16.如图所示,有一横截面积为0.4m2的薄圆柱形盛水容器,侧面有一横截面积为10mm2的小孔A;容器底部的密闭活塞可在小孔A下方沿容器内壁上下移动。开始水深h=2m,水流出小孔的速度为1m/s,水恰巧能落入小管B中,为使水始终能落入B管中,须通过自动装置使活塞缓慢向上移动,则5000s内流入小孔的水的质量为 50 kg,容器中的水对活塞压强减少了约 1250 Pa(水的密度为1.0×103kg/m3)
解:流出的水的体积V=S孔vt=10×10﹣6m2×1m/s×5000s=0.05m3,
由ρ=mV得:m=ρV=1.0×103kg/m3×0.05m3=50kg;
水深度的变化量△h=VS=0.05m30.4m2=0.125m,
减少的压强:
△p=ρg△h=1×103kg/m3×10N/kg×0.125m=1250Pa。
故答案为:50;1250。
17.大气压与生活密切相关,驻守青藏高原的战士要用高压锅才能将饭煮熟。同学们自制了一个气压计(如图)来研究大气压与高度的关系,他们把这个自制气压计从山脚拿到山顶,发现管内的液柱高度 变大 (选填“变大”、“变小”或“不变),原因是大气压随高度的增加而 减小 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
解:这个自制气压计从山脚拿到山顶,由于高度增加,外界大气压减小,又因瓶内空气的压强不变,且瓶内气压大于外界大气压,会进一步向外压水柱,所以玻璃管内水柱的高度会升高。说明大气压随高度的增加而变小。
故答案为:变大;减小。
18.某同学用自制的一个机翼模型,探究流体的压强与流速的关系,他把机翼模型固定在一根铁丝上,在铁丝的上、下端各挂一个弹簧测力计,如图甲所示。当他接通电风扇对机翼模型吹风时,发现两个弹簧测力计的示数变化情况是:A弹簧测力计示数变小,B弹簧测力计示数变大。
根据该同学观察到的实验现象,请回答下面的问题:
(1)实验时,机翼模型的上表面的空气流速 大于 (大于/小于/等于)机翼模型的下表面的空气流速;
(2)这个实验说明气体的压强与流速的关系是:流速越大的地方 压强越小 ;
(3)如图乙是某科研部门设计的实验太阳能汽车,在行驶过程中,这种形状的汽车具有的优点是: 在行驶时会受到升力的作用,使汽车对地面的压力减小,从而可减小汽车受到的地面摩擦力(或减小空气阻力) 。(说出一点即可)
解:
(1)由甲图可知,飞机机翼形状上方凸起、下方较平。所以,电风扇吹来的气流迎面流过机翼时气流被机翼分成上下两部分,由于机翼截面的形状上下不对称,在相同时间内,机翼上方气流通过的路程较长,因而速度较大;
(2)由题,电风扇对机翼模型吹风时,A弹簧测力计示数变小,B弹簧测力计示数变大。说明下方气流通过的路程较短,因而速度较小,它对机翼的压强较大。因此在机翼上下表面产生了压强差,这就产生了向上的升力。
(3)实验太阳能汽车,在行驶过程中,这种形状的汽车具有的优点:在行驶时会受到升力的作用,使汽车对地面的压力减小,从而可减小汽车受到的地面摩擦力。而且这种形状还能减小空气阻力。
故答案为:(1)大于;(2)压强越小;(3)在行驶时会受到升力的作用,使汽车对地面的压力减小,从而可减小汽车受到的地面摩擦力(或减小空气阻力)。
三.实验探究题(共2小题)
19.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。
故答案为:(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。
20.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 高度差 来反映被测压强大小的。
(2)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,通过 B (填写正确选项前字母)方法可以进行调节。
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;
(3)比较乙图、丙图和丁图,可以得到:在同一深度,液体内部向各个方向的压强 相等 。
(4)在乙图中,若只将烧杯中的水换成同深度的盐水,其他条件不变,则可以观察到U形管两边液面的高度差将 变大 。(选填“变大”。“变小”或“不变”)。
(5)若在步骤(4)时,图乙中U形管左右两侧水面的高度差h=5cm,则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为 500 Pa.(ρ盐水=1.2×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/Kg)
解:(1)图甲所示压强计是通过U形管中水面高度差来反映被测压强大小的;
(2)调节压强计时,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,故选B;
(3)比较乙图、丙图和丁图,在相同液体的同一深度处,金属盒的朝向不同,而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;
(4)在乙图中,若只将烧杯中的水换成同深度的盐水,其他条件不变,控制了深度不变,把水换成盐水,液体密度变大,液体压强变大,则可以观察到U形管两边液面的高度差将变大。
(5)图乙中U形管左右两侧水面的高度差h=5cm,则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa。
故答案为:(1)高度差;(2)B;(3)相等;(4)变大;(5)500。
四.计算题(共2小题)
21.如图甲是西南大学校内的一座塑像,其基座结构类似于图乙和丙的模型。若A、B是质量分布均匀地正方体物块,其边长分别是20cm、30cm,密度之比ρA:ρB=3:1.将A放在水平地面上,B放在A的上面,A对水平地面的压强为5100Pa(如图乙)。求:
(1)图乙中,物块A对地面的压力;
(2)物块A的密度;
(3)若将物块B放在水平地面上,A放在B的上面(如图丙),要使B对地面的压强为2800Pa,应将物块B沿竖直方向切去几分之几。
解:
(1)由p=FS可得,物块A对地面的压力:F=pSA=5100Pa×0.2m×0.2m=204N;
(2)图乙中物块A对地面的压力等于物体AB的总重力,所以AB的总重力G总=F=204N;
由重力和密度公式可得:GA+GB=ρAVAg+ρBVBg=204N,
因为ρA:ρB=3:1,所以有:
ρA×(0.2m)3×10N/kg+13ρA×(0.3m)3×10N/kg=204N,
解得:ρA=1.2×103kg/m3;
(3)物块A的重:GA=ρAVAg=1.2×103kg/m3×(0.2m)3×10N/kg=96N;
物块B的重:GB=ρBVBg=13×1.2×103kg/m3×(0.3m)3×10N/kg=108N;
沿竖直方向切去物块B后,设剩余部分占物块B体积的比例为x,
则物块B剩余部分的底面积为SB•x,物块B剩余部分的重为GB•x,
则由p=FS可得:pB=GA+GB⋅xSB⋅x=2800Pa,
即 96N+108N⋅x(0.3m)2⋅x=2800Pa,
解得x=23,则将物块B沿竖直方向切去了三分之一的体积。
答:(1)图乙中,物块A对地面的压力为204N;
(2)物块A的密度为1.2×103kg/m3;
(3)要使B对地面的压强为2800Pa,应将物块B沿竖直方向切去三分之一。
22.一个薄壁圆柱形容器放在水平桌面上,如图1所示,容器中立放着一个均匀实心圆柱体A,现慢慢向容器中加水(已知水的密度为ρ水),加入的水对容器底部的压强p与所加水的质量m的关系图象如图3所示,容器足够高,在整个过程中无水溢出,A的底面始终与容器中的水面平行,当加入水的质量为m1时,圆柱体A露出水面的高度为h0,如图2所示。求:
(1)圆柱体的高度;
(2)圆柱体的密度;
(3)薄壁圆柱形容器的底面积。
解:(1)由图3可知,当加入水的质量为m1时,水对容器底部的压强为p1,
由p=ρgh可得,此时水的深度:h1=p1ρ水g------------①
由题知,此时圆柱体A露出水面的高度为h0,
则圆柱体的高度:hA=h1+h0=p1ρ水g+h0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
(2)根据图3可知,加入水的质量大于m1时,水对容器底部的压强增大得更缓慢一些,说明加入水的质量为m1时圆柱体刚好处于漂浮状态,此后继续加水,圆柱体缓慢上升;
圆柱体刚好漂浮时,由漂浮条件可得:F浮=GA,
结合阿基米德原理可得:ρ水gV排=ρAVAg,
则ρ水gSAh1=ρASAhAg,
所以ρA=h1hAρ水﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
将①②代入③可得:
ρA=h1hAρ水=p1ρ水gp1ρ水g+h0•ρ水=p1p1+ρ水gh0•ρ水;
(3)由图3可知,加入水的质量为m1与m2时对应水的压强分别为p1、p2,
则该过程中水的质量变化量为△m=m2﹣m1,水的压强变化量为△p=p2﹣p1,
因圆柱体在该过程中处于漂浮状态,由压强定义式可得△p=△FS,
所以,圆柱形容器的底面积:
S=△F△p=△G水△p=△mg△p=(m2-m1)gp2-p1。
答:(1)圆柱体的高度为p1ρ水g+h0;
(2)圆柱体的密度为p1p1+ρ水gh0•ρ水;
(3)薄壁圆柱形容器的底面积为(m2-m1)gp2-p1。
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