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初中物理沪科版八年级全册第八章 压强综合与测试精品一课一练
展开1.关于压力,下列说法正确的是
A.物体受到的重力越大,压力越大
B.压力的方向总是竖直向下的
C.压力产生的效果只跟压力的大小有关
D.压力的方向总是垂直于物体的受压面
【答案】D
(1)压力是垂直作用在物体表面上的力,所以它的方向总是垂直于物体的表面,重力的施力物是地球;
(2)只有物体放在水平面上,物体对水平面的压力等于重力;
(3)压力的作用效果与压力和受力面积有关.
【解析】
压力是垂直作用在物体表面上的力,所以它的方向总是垂直于物体的表面、物体的受力面、接触面;
压力是垂直作用在物体表面上的力,只有物体放在水平面上,物体对桌面的压力等于重力;
压力的作用效果与压力和受力面积有关.
故选D.
2.图所示的四个实例中,目的是为了减小压强的是( )
A.饮料管的一端剪成斜口B.图钉帽的面积做得较大
C.切蛋器装有很细的钢丝D.注射器针头做得很尖
【答案】B
【解析】
A.饮料管的一端剪成斜口,减小了受力面积,增大了压强,故A不符合题意;
B.图钉帽的面积做得较大,是通过增大受力面积的方式减小压强,故B符合题意;
C.切蛋器装有很细的钢丝,这些细钢丝减小了钢丝与鸡蛋的接触面积,从而增大了压强,故C不符合题意;
D.注射器针头做得很尖是为了减小受力面积增大压强,故D不符合题意。
故选B。
3.如图所示的装置中不是利用连通器原理工作的是( )
A.船闸B.锅炉水位计
C.活塞式抽水D.乳牛自动喂水
【答案】C
【解析】
A.船闸开启后,上下游与船室构成连通器,使得船只能顺利通过,故A不符合题意;
B.锅炉水位计外边的管和内部锅炉构成了一个连通器,故B不符合题意;
C.活塞式抽水利用了大气压强将水抽上来,与连通器无关,故C符合题意;
D.乳牛自动喂水器水箱和喂水槽上端开口,底部相连,构成了一个连通器,故D不符合题意。
故选C。
4.下列用矿泉水瓶所做的实验中,能验证大气压存在的是
A.两次海绵形变程度不同
B.从三孔流出的水喷射距离不同
C.用纸片盖住装满水的瓶口,倒立后纸片不下落
D.向两空瓶中间吹气,两瓶向中间靠拢
【答案】C
根据图中所示的实验,判断出那个实验证明了大气压的存在.
【解析】
A.把矿泉水瓶正放和倒放时海绵的凹陷程度不同,说明压力的作用效果与受力面积有关,故A不符合题意;
B.从三孔流出水的喷射距离不同,说明液体的压强与深度有关,故B不符合题意;
C.用纸片盖住装满水的瓶口,倒立后纸片不下落是由于大气压把纸片托住证明了大气压的存在,故C符合题意;
D.向两空瓶中间吹气,两瓶向中间靠拢是由于两瓶中间的空气流速大,压强小,故D不符合题意.
故选C.
5.小辉在晚会上表演了一个节目,如图所示.他一只手握住胶管的中部,保持下半部分不动,另一只手抓住管的上半部,使其在空中快速转动,这时下管口附近的碎纸屑被吸进管中,并“天女散花”般地从上管口飞了出来.产生这一现象的原因是由于( )
A.下管口空气流速大,导致下管口的压强大于上管口的压强
B.下管口空气流速大,导致下管口的压强小于上管口的压强
C.上管口空气流速大,导致上管口的压强大于下管口的压强
D.上管口空气流速大,导致上管口的压强小于下管口的压强
【答案】D
【解析】
流体的压强跟流速有关,流速越大,压强越小.由于在空中快速转动上半部,上管口附近的空气流动速度快,压强小;下管口附近的空气流动速度慢,压强大,纸片在压强差的作用下,被压进下管口进而被压出上管口在空中出现“天女散花”。
故选D。
6.下列关于压强的说法正确的是( )
A.飞机升力是由于机翼上下表面的空气流速不同造成压强差所引起的
B.拦河坝设计成下宽上窄,原因是液体压强大小随深度增加而减小
C.菜刀的刀刃薄,是通过减小受力面积来减小压强
D.马德堡半球实验首次测出大气压强值
【答案】A
【解析】
A.飞机机翼为流线型,即上方为凸型,下方是平的;等质量的空气在相同的时间内同时通过机翼的上表面和下表面,由于上表面弯曲,下表面平直,所以空气通过机翼上表面的流速大,通过下表面的流速较小.因为机翼上方的空气流速大,压强较小;机翼下方的空气流速小,压强大,所以机翼受到一个向上的压强差,飞机受到向上的升力.故A正确;
B.拦河坝设计成下宽上窄,利用了液体压强大小随深度增加而增大,故B错误;
C.菜刀的刀刃薄,在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故C错误;
D.马德堡半球实验首次证明大气压的存在,故D错误;
7.如图所示的实验现象所揭示的原理或规律所对应的应用技术不正确的是( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【解析】
A.是压力小桌实验,反应了压力的作用效果与受力面积的大小有关,即增大受力面积可以减小压强。而滑雪者没有陷入雪中,也是通过滑雪板增大了受力面积,减小了人对雪的压强。两者能够对应,A不符合题意;
B.这是帕斯卡圆桶实验,其反应力液体的压强随着深度的增加而增大。对应的应用装置是一个喷雾器,它是利用了容器的内部气压大于外界大气压,药液在内部气压的作用下被压出喷雾器外,与液体压强无关,故B符合题意;
C.图示的实验装置是微小压强计,它是用来研究液体压强特点的设备。潜水员潜入深水区时,要穿着特制的潜水服,这是因为随着潜入深度的增加,水对人体的压强在不断的增大,为了防止人受到伤害,所以要穿抗压的潜水服。两者能够对应,C不符合题意;
D.杯中的水没有掉下来是由于大气压的作用。塑料吸盘紧紧地吸在玻璃板上也是由于大气压的作用造成的。故两者能够对应,D不符合题意。
故选B。
8.如图所示,把一根两端开口的细玻璃管,通过橡皮塞插入装有红色水的玻璃瓶中,从管口向瓶内吹入少量气体后,瓶内的水沿玻璃管上升的高度为h.不考虑温度的影响,把这个自制气压计从山下移到山上后( )
A.h增大,瓶内气压大于外界气压
B.h减小,瓶内气压大于外界气压
C.h增大,瓶内气压小于外界气压
D.h减小,瓶内气压小于外界气压
【答案】A
【解析】
由题意知瓶内气体压强等于玻璃管内水柱产生压强与大气压强之和,当把这个自制气压计从山下移到山上后,外界大气压强减小,故玻璃柱内水的压强增大才能与瓶内压强平衡,故h增大,瓶内压强始终大于外界气压.答案选A.
9.如图所示的两个容器放在水平桌面上,它们的质量和底面积均相同,容器中分别装有甲、乙两种液体且液面在同一高度。若容器对桌面的压强相等,则两种液体对容器底部的压强( )
A.一样大B.甲比乙大C.乙比甲大D.无法判断
【答案】B
【解析】
因为两容器的液面等高,容器底面积相同,所以两种液体体积V甲
故选B。
10.如图所示,在水平地面上分别侧放和平放着完全相同的两块砖A和B.在砖B上放有重力不计的圆柱形薄壁容器C(不考虑容器的厚度),C中装有水,密度为ρ水,砖A和B的密度均为ρ、上表面到水平地面的距离分别为h1和h2,C与砖B和砖B与地面的接触面积分别为SC、SB,且SC=SB.已知砖B和砖A对地面的压强相等,则薄壁容器C中水的深度为
A.B.C.D.
【答案】C
【解析】
试题分析: 砖A对地面的压强
砖B对地面的压力F=GB+GC=+
砖B对地面的压强=+=+
砖B和砖A对地面的压强相等,所以=+,
考点: 压强
二、填空题
11.著名的______实验向人们显示大气压强的存在并且是很大的;意大利科学家______首先通过实验测定了大气压强的数值.实验表明大气压强的大小随海拔高度的变化而变化,海拔高度越高,大气压强就越______(选填“大”或“小”).
【答案】 马德堡半球 托里拆利 小
【解析】
著名的马德堡半球实验向人们显示大气压强的存在并且是很大的;意大利科学家托里拆利首先通过实验测定了大气压强的数值.实验表明大气压强的大小随海拔高度的变化而变化,海拔高度越高,大气压强越小.
12.王玲同学一家假期到青海去旅行,由于那里海拔较高,他们一家在野炊时发现米饭煮不熟,这是因为____.请你提供一个建议,使得生米煮成熟饭得以实现______.
【答案】 海拔高、气压小,水的沸点低 用高压锅煮饭
【解析】
青海的地势较高,气压较低,所以水的沸点降低,因此不能将米饭煮熟,要能够将米饭煮熟,应想办法增大米饭上面的气压,可以采用高压锅.
点睛:气压与海拔有关,海拔越高,气压越低;液体的沸点与气压有关,且随气压的升高而升高,随气压的降低而降低.
13.中国公务船在钓鱼岛海域的航行已趋于常态化.在航行时,十几艘海监船、军舰是先后行驶而不是近距离并列航行是因为流体流速越 ________ 的位置,压强越 ________ ,防止碰撞船;我国三峡工程是举世瞩目的跨世纪工作,三峡船闸是根据 ________ 原理制成.
【答案】快;小;连通器
【解析】
试题分析:(1)流体的流速越大,流体压强越小.
(2)上端开口,底部相互连通的容器是连通器.
(1)两条船并列行驶时,船的行驶速度越快,两船之间水的流速越快,压强越小,两条船外侧压强大于两船内侧压强,把船推向中间,容易发生碰船事故.
(2)船通过三峡船闸时,三峡船闸的上部开口,底部连通,是连通器,所以三峡船闸是根据连通器原理工作的.
考点:流体压强与流速的关系;连通器原理
点评:对于流体压强跟流速的关系,要分析一个物体两侧的流速变化,压强变化,判断物体受力情况,判断物体的运动情况.
14.如图所示的托里拆利实验中,测得的大气压强等于_____mm高水银柱所产生的压强。若在玻璃管上端开一小孔,管内水银面将_____(选填“上升”或“下降”)。
【答案】 750 下降
【解析】
[1]由图可知,玻璃管内水银面到水银槽中水银面的垂直高度为750mm,因此,当时的大气压强等于750mm高水银柱产生的压强;
[2]将玻璃管的顶部打破了一个小孔后,这个装置就相当于一个连通器,所以试管中水银会下降到与管外水银相平为止。
15.如图所示,在托里拆利测定大气压强的实验中,如果把玻璃管倾斜,那么玻璃管中的水银柱竖直高度_______,如果把托里拆利实验装置拿到高原上,玻璃管中的水银柱竖直高度 ________. (选填“上升”、“下降”或“不变”)
【答案】 不变 下降
【解析】
如果把玻璃管倾斜,由于大气压是不变的,它能支持水银柱的高度也是不变的.故玻璃管中的水银柱竖直高度不变.
如果把托里拆利实验装置拿到高原上,由于大气压随高度的增加而变小,高原上大气压小,能支持的水银柱高度也变小,故玻璃管中的水银柱竖直高度下降.
16.如图所示,在水平面上放置一盛水的容器,容器内水面到容器底部的距离为0.15m,A、B、C为容器中的三点,已知A、B两点位于同一水平高度,A点距容器底部的竖直距离为0.1米,则A点受到水的压强为______帕, B点受到水的压强____C点受到水的压强(选填“大于”、“等于”、“小于”).将容器移到斜面上后,A、B、C三点受到水的压强最小的是_______点(假设A、B、C仍处于水面下).
【答案】 490 小于 A
【解析】
试题分析:A点受到水的压强为p=ρgh=1×103kg/m3×9.8N/kg×0.05m=490N;由于C点的深度大于B点的深度,所以B点受到水的压强小于C点受到水的压强;由图示可知,当容器放在斜面上时,A点的深度最小,所以A点处的压强最小.
考点:液体的压强
17.重力相等、底面积相等、形状不同的两容器置于水平桌面上如图所示,分别在两容器中注入等质量同种液体,则液体对容器底部的压力F甲________F乙 , 容器对桌面的压强p′甲________p′乙 . (选填“<”、“>”或“=”)
【答案】 < =
从题中信息获知:两容器重力相等,底面积相等,注入等质量同种液体;两容器的形状不同,甲是口大底小,乙是口小底大;在两容器中注入等质量同种液体后,甲中液体深度小,乙中液体深度大,即:h甲
由题意知:h甲
【答案】 < <
【解析】
[1]盛有甲、乙两种液体的两薄壁圆柱形容器内,分别放置在水平地面上,由于当甲、乙剩余部分的深度均为h时两液体对容器底部的压力相等,即F甲=F乙,由p=和p=ρgh得
ρ甲ghS甲=ρ乙ghS乙
所以
ρ甲S甲=ρ乙S乙
由于两薄壁圆柱形容器放置在水平地面上,则根据G=F=pS=ρghS可知
G甲<G乙
则
m甲<m乙
从两容器中分别抽出部分液体,由于两液体对容器底部的压力相等,则根据F=G可知
G甲’=G乙’
由于m=,所以
m甲’=m乙’
所以,△m甲<△m乙。
[2]液体对容器底部压强变化量
△p=
因为
△m甲<△m乙,S甲>S乙
所以△p甲<△p乙。
三、作图题
19.如图所示,当物体静止在斜面上时,请画出物体受到的重力以及物体对斜面的压力。
【答案】
【解析】
过物体重心作竖直向下的力,即重力;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,过此点与斜面垂直向下的力,即为压力,如图所示
20.如图所示,是三个完全相同的双通管,下端用相同的橡皮膜扎紧,分别放在水槽中的不同深度,A管内为空管,B管内装有与水面相平的浓盐水,C管内装有与水面相平的酒精。请你粗略画出这三个管下端橡皮膜的形状。
【答案】
【解析】
A管内,橡皮膜上方没有液体压强的产生,只是下方受到水的向上的压强,所以其表面会向上凸起;B管内,盐水对橡皮膜上表面的压强
p盐水=ρ盐水gh盐水
水对橡皮膜下表面的压强
p水=ρ水gh水
由题知
h盐水=h水,ρ盐水>ρ水
p盐水>p水
B管中的橡皮膜向下凸,C管内,酒精对橡皮膜上表面的压强
p酒精=ρ酒精gh酒精
水对橡皮膜下表面的压强
p水=ρ水gh水
由题知
h酒精=h水,ρ酒精<ρ水
p酒精<p水
C管中的橡皮膜向上凹,如图所示:
21.如图所示,一个U形连通器静止在斜面上。请画出:(1)装水后水静止且水位最高时,两侧管内水面的位置(用直线表示);(2)水对管壁A点压力的示意图。
【答案】
【解析】
(1)根据连通器的特点可知,连通器里装有同种液体,当液体不流动时,连通器各个部分中的液面总是相平,故两侧管内水面的位置如图所示。
(2)水对侧壁A点压力的作用点在A点,方向垂直于U形连通器侧壁向外,如图所示:
四、实验题
22.如图甲、乙、丙所示,小明利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素。
(1)本实验是通过观察________来比较压力作用效果的,此处运用到的物理研究方法是_______;
(2)通过比较图甲、乙,说明________,压力的作用效果越明显;
(3)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;
(4)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,则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'(选填“>”“<”或“=”)。
【答案】 海绵的凹陷程度 转换法 受力面积一定时,压力越大 乙、丙 =
【解析】
(1)[1][2]根据转换法,本实验是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的。
(2)[3]通过比较图甲、乙知,受力面积相同,乙中压力大,海绵的凹陷程度大,说明受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显。
(3)[4]研究压力作用效果与受力面积大小的关系,要控制压力相同,改变受力面积的大小。故通过比较图乙、丙两图,说明压力作用效果与受力面积大小有关。
(4)[5]图丙和图丁支持面受到的压力相同,受力面积也相同,根据可知,图丙中海绵受到的压强p和图丁中木板受到的压强p′的大小相等。
23.下面是有关流体压强和流速的关系在生活中的实例,请运用所学过的科学知识解答这些现象;
(1)图甲,取两张白纸,使其平行自然下垂,向两纸中间用力吹气,可观察到两纸相互______(填“靠近”或“远离”),由此得到流体流速越大,压强越______(填“大”或“小”);
(2)图乙,飞机机翼把气流分为上、下两部分,机翼上方气流速度______机翼下方气流速度(填“大于”“等于”或“小于”);
(3)图丙,小汽车的外形类似于飞机机翼,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牵引力______(填“大于”“小于”或“等于”)它的阻力;
②小汽车对地面的压力______(填“大于”“小于”或“等于”)车的重力。
【答案】 靠近 小 大于 等于 小于
【解析】
(1)[1][2]没有吹气时,纸的中间和外侧的压强相等,纸在重力的作用下自由下垂;当向中间吹气时,两纸中间的空气流动速度增大,压强减小,两纸外侧的压强不变,纸受到向内的压强大于向外的压强,受到向内的压力大于向外的压力,两纸在大气压的作用下向中间靠近;由此得到流体流速越大,压强越小。
(2)[3]等质量的空气在相同的时间内同时通过机翼的上表面和下表面,由于机翼上表面弯曲,下表面平直,所以在相同时间内,空气通过机翼上表面的气流通过的路程较长,流速较大,通过机翼下表面的气流通过的路程较短,流速较小。
(3)①[4]当一辆飞奔的小汽车在平直的公路上匀速行驶时,在水平方向上受到的阻力与牵引力是一对平衡力,二者大小相等。
②[5]小汽车的外形类似于飞机的机翼,当一辆飞奔的小汽车在平直的公路上匀速行驶时,车子上方的流速大于车子下方空气的流速,因而车子上方气体的压强小于车子下方气体的压强,从而产生一个向上的升力,因此使得小汽车对地面的压力小于车的重力。
24.如图所示,在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,小聪将废弃的矿泉瓶装上水后分别放在海绵和砖块上进行实验。
(1)实验时,是通过观察______来比较瓶对海绵的压力作用效果。
(2)要探究压力的作用效果与受力面积的关系,可以选用______两次实验(只填序号)。
(3)通过分析比较图中C、D、E三次实验。得出______相同时,压力的作用效果与______有关的结论。
(4)你认为______ (选填“能”或“不能”)通过A、B两次实验来比较压力作用效果与压力大小的关系,理由是______。
(5)同组的小丽在实验过程中又提出一个问题:在B、C两次实验中,瓶中的水对底部的压力和压强大小相等吗?若在B、C两次实验中水对瓶底和瓶盖的压力分别为FB、FC,水对瓶底和瓶盖的压强分别为pB、pC,请你分析并比较:FB______FC,pB______pC(选填“>”、 “<”或“=”)。
【答案】 海绵凹陷(或形变)程度 B、C 受力面积 压力大小 不能 受压物体材料不同 > =
【解析】
(1)[1]实验时,通过观察海绵的凹陷程度比较压力作用效果。不同质量的瓶子放在海绵上,海绵的凹陷程度不相同。
(2)[2]根据控制变量法,要探究压力的作用效果与受力面积的关系,要控制压力大小相同,只改变受力面积大小,可以选用BC两次实验。
(3)[3][4]图中C、D、E三次实验,受力面积相同,C中压力最大,作用效果最明显,故可得出,在受力面积一定时,压力的作用效果与压力大小有关的结论。
(4)[5][6]不能通过A、B两次实验来比较压力作用效果与压力大小的关系,理由是受压面材料不同。
(5)[7][8]若在B、C两次实验中水对瓶底和瓶盖的压强分别为pB、pC,根据p=ρgh,因深度相同,故液体对容器底的压强相等,pB=pC,根据F=pS,SB>SC,故FB>FC。
25.某实验小组进行了以下两个探究实验。实验一:探究大气压与高度的关系。
(1)小强与小磊合作,自制了一个气压计,从玻璃管的管口向瓶内吹入少量气体,使管内水面上升到瓶口以上,如图所示;
(2)小强托者气压计从一楼开始上楼,每上一层观察一次管内水面与瓶口的高度差,小磊将数据记录成如下表格;
(3)根据表中数据可以推测出:在一楼至七楼的过程中,随距地面的高度增大,大气压将均匀______(选填“增大”、“不变”或“减小”);
(4)请分析该气压计的工作原理:瓶内封闭气体的压强等于______与______之和;
(5)表中高度差为什么在一楼至二楼的阶段变化比其它楼层大?______。(答一种原因即可)
【答案】 减小 大气压 管内外液柱高度差产生的压强 玻璃管倾斜了
【解析】
(3)[1]由表中的数据可知,二楼至七楼,随距地面的高度每增加一层,管内外水柱高度差就减小0.3cm,即随距地面的高度增大,大气压将均匀减小。
(4)[2][3]对水柱进行压强分析,如图所示
由图知,瓶内外的气压差支撑着水柱,即瓶内封闭气体的压强等于大气压和管内外液柱高度差产生的压强之和。
(5)[4]由(2)图知,当大气压一定时,瓶内水柱的高度是一定的,若玻璃管倾斜了,水柱的高度不变,长度变长,实验中可能测量了水柱的长度,使得一楼至二楼的阶段变化比其它楼层大。
26.某科学实验小组利用注射器、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,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔,这样做的目的是________;
(2)如图1,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,当注射器中的活塞刚被拉动时,记下弹簧测力计的示数为6N;
(3)如图2,用刻度尺测出注射器全部刻度的长度后,计算活塞的横截面积为________;
(4)同学们发现实验误差偏大,请分析,该实验过程中导致误差的原因________;
(5)针对以上实验带来的误差,小明对该实验进行了改进采用了图示3装置,将该注射器筒固定在水平桌面上,把活塞推至注射器筒底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,活塞通过水平细线与烧杯相连,向烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得杯与水的总质量为4.1kg;然后从烧杯中向外缓慢抽水,当抽出2.2kg水时,活塞又开始向右滑动,则活塞与注射器筒之间的摩擦力为________N,所测大气压的值应为________Pa。
【答案】 把注射器内的空气排尽 活塞与针筒壁之间存在摩擦 11 9×104
【解析】
(1)[1]根据实验原理可知,只有先排尽注射器内的空气后,刚拉动活塞时的拉力大小才等于大气压力,若注射器内存有空气,拉力小于大气压力,会使测量值偏小。
(3)[2]由图2可知,注射器有刻度部分的容积为V=20mL,有刻度部分的长度为h=6.0cm,注射器活塞的横截面积
(4)[3]造成误差的主要原因有注射器内的空气没有排尽、橡皮帽密封不好、刚拉动时弹簧测力计读数不准确、活塞与针筒壁之间存在摩擦等,但注射器内的空气没有排尽或橡皮帽密封不好会使测量值偏小;刚拉动时弹簧测力计读数不准确会使测量值偏大偏小都有可能;活塞与针筒壁之间存在摩擦会使测量值偏大,由此可知,实验误差偏大的原因是活塞与针筒壁之间存在摩擦。
(5)[4][5]当活塞向左滑动时,活塞水平方向上受到水平向左的拉力F拉
F拉=G1=m1g=4.1kg×10N/kg=41N
在水平向左的拉力F拉′、水平向右的大气压力F大气和水平向右的摩擦力f下,活塞处于平衡状态,即
F拉=F大气+f
当活塞向右滑动时,活塞水平方向上受到水平向左的拉力F拉′
F拉′=G1-G2=4.1kg×10N/kg-2.2kg×10N/kg=19N
在水平向左的拉力F拉′、水平向右的大气压力F大气和水平向左的摩擦力f下,活塞处于平衡状态,即
F大气=F拉′+f
联立以上四个等式,解得摩擦力f=11N,大气压力F大气=30N,故大气压强
27.如图是小芳同学“探究液体内部的压强规律”的实验;请依据所学知识解决下面几个问题:
(1)实验前,应调整压强计(甲图),使U形管左右两边的液面 ______;正确操作是 ______;(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)比较丙、丁两图是探究液体压强与 ______的关系;
(3)比较乙、丙两图可以得出的结论是:在液体密度相同时,液体内部的深度越深产生的压强越 ______;
(4)小芳完成上述实验后,用一“T”形玻璃管对着U形管左边管口吹气,如图戊所示,可以看到 ______(选填“左”或“右”)管中的液面较高,该实验说明了气体流速越大的位置,压强越 ______;
(5)若图丁中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)
【答案】 相平 B 液体密度 大 左 小 500
【解析】
(1)[1] [2]实验前,应调整压强计(甲图),使U形管左右两边的液面相平。若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,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AC不符合题意,B符合题意。
故选B。
(2)[3]选用丙、丁两图进行比较,由图可知,金属盒所处深度相同,液体的密度不同,是探究液体压强与密度的关系。
(3)[4]比较乙丙两图可知,在液体密度相同时,金属盒的深度不同,丙图中深度较大,U形管两侧液面高度差较大,即液体产生的压强较大,可以得出的结论是在液体密度相同时,液体内部的深度越深产生的压强越大,或液体压强与液体的深度有关。
(4)[5][6]用一“T”形玻璃管对着形管左边管口吹气,U形管左侧管口上方空气流速大,水面上方的空气压强小;右侧管口上方空气流速小,水面上方的空气压强大,所以左侧管中液面较高。
(5)[7]图乙中U形管左右两侧水面的高度差
h=5cm
因为U形管中是水,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×0.05m=500Pa
28.两只杯子分别盛有甲、乙两种密度不同的液体(ρ甲>ρ乙),小刚利用微小压强计对它们进行了区分。请结合小刚的实验过程,回答下列问题:
(1)当压强计蒙有橡皮膜的金属盒在空气中时,小刚观察到如图(a)所示的情景,出现这种情况的原因是:U形管左侧玻璃管液面上方的气压______(选填“大于”“小于”或“等于”)当地环境大气压,调节的方法是_______;
A.将此时右边支管中高出的液体倒出
B.取下软管重新安装
(2)压强计调节正常后,小刚将金属盒先后浸入到两杯液体中,如图(b)和(c)所示。他发现图(c)中U形管两边的液柱高度差较大,于是认为图(c)杯子中盛的是甲液体。你认为,小明的结论是________(选填“可靠的”或“不可靠的”),理由是________。
【答案】 大于 B 不可靠的 没有保证深度相同
【解析】
(1)[1][2]当压强计的橡皮膜没有受到压强作用时,U形管中两侧液面应是相平的,而由图(a)可知,此时U形管中左侧液面高度低于右侧液面高度,说明U形管左侧玻璃管液面上方的气压大于当地环境大气压;为了控制无关变量,应调节U形管左侧玻璃管液面上方的气压,使其等于当地环境大气压,调节方法是取下软管重新安装,故选B。
(2)[3][4]因液体压强与液体密度与所处深度均有关,故探究液体压强与液体密度的关系时,应控制压强计所在液体中的深度相同,而由图中可知,两次实验中压强计的深度不同,故无法判断哪种液体的密度较大,故小明的结论是不可靠的。
29.赵华小组在研究液体内部压强的特点与规律时,遇到如下问题:
(1)本实验研究中,主要用到了什么研究方法?请列举两种:___________________________.
(2)如图,将小压强计的金属盒放在水中,若使压强计U形管两边液面的高度差减小,可行的办法是_____________:
A.将压强计的金属盒向下移动一段距离
B.将压强计金属盒向上移动一段距离
C.将压强计金属盒在原位置转动180°
D.将压强计金属盒放在同深度的食盐水中
(3)该组同学用甲、乙两种液体进行了多次实验,根据实验数据画出了液体压强随深度变化的图象,如右图所示,则甲、乙两种液体的密度关系是ρ甲________ρ乙 (选填“>”“=”或“<”)
(4)他们又提出了新的猜想,于是利用小压强计、刻度尺和装有适量水的A、B两个烧杯,进行了如下实验探究.
①将小压强计的探头放入A烧杯的水中,探头到烧杯底的距离L1为6cm,如图甲所示,记录小压强计U形管两侧的液面高度差h1;
②将小压强计的探头放入B烧杯的水中,探头到烧杯底的距离L2为10cm,如图乙所示,记录小压强计U形管两侧的液面高度差h2;
该组同学发现h1大于h2,于是他们得出结论:“液体内部任意一点的压强跟该点到容器底的距离L有关”.
亲爱的同学,你认为这个观点是否正确?________(选填“正确”或“错误”).
请你利用这些器材,设计一个实验,来分析判断“液体内部任意一点的压强跟该点到容器底的距离是否有关”?写出实验步骤和根据现象分析所得出的结论_____________.
【答案】 控制变量法、转换法 B > 错误;将小压强计的探头放入烧杯的水中,用刻度尺分别测量探头到烧杯底的距离L1和探头到水面的距离H,读出压强计U形管两侧的液面高度差h1. 向烧杯中倒入适量的水,调整探头所在的位置,使探头到水面的距离仍为H,用刻度尺测量探头到烧杯底部的距离L2,读出压强计U形管两侧的液面高度差h2.
结论的分析过程:
分析数据,若L1≠ L2,h1=h2.则说明液体内部任意一点的压强跟该点到容器底的距离L无关.
若L1≠ L2,h1≠h2.则说明液体内部任意一点的压强跟该点到容器底的距离L有关.
【解析】
(1)由实验过程可知,小聪在实验中主要用到的研究方法有转换法和控制变量法;
(2)将探头向下移动一段距离,深度变大,橡皮膜受到的压强变大,U形管两边液面的高度差变大,故A错误;将探头向上移动一段距离,深度变小,橡皮膜受到的压强变小,U形管两边液面的高度差减小,故B正确;液体内部在同一深度不同方向的压强是相等的,将压强计的探头在原处转动180°不会影响压强的大小,故C错误;将探头放在食盐水中的同样深度处,液体的密度变大,橡皮膜受到的压强变大,U形管两边液面的高度差变大,故D错误,故选B;
(3)如图所示:在图象上取一个相同的横坐标深度h0,就会发现甲乙两液体的压强不同,并且p甲>p乙.利用公式:ρ=p/gh可知,在gh都相同的情况下,压强越大,液体的密度就越大.所以甲的密度大于乙的密度;
(4)液体内部压强只跟液体的密度和深度有关,液体内部某点的压强与该点到容器底的距离无关,故观点是错误的;实验步骤为:
①将小压强计的探头放入烧杯的水中,用刻度尺分别测量探头到烧杯底的距离L1和探头到水面的距离H,读出压强计U形管两侧的液面高度差h1;
②向烧杯中倒入适量的水,调整探头所在的位置,使探头到水面的距离仍为H,用刻度尺测量探头到烧杯底部的距离L2,读出压强计U形管两侧的液面高度差h2,分析数据,若L1≠L2,h1=h2,则说明液体内部任意一点的压强跟该点到容器底的距离L无关,若L1≠L2,h1≠h2,则说明液体内部任意一点的压强跟该点到容器底的距离L有关.
五、计算题
30.一只重2N,底面积为0.02m2的平底薄壁茶壶放在面积为0.8m2的水平桌面中央,茶壶内所盛的水重12N,茶壶高为15cm,茶壶中水深为12cm。求:
(1)茶壶底受到水的压强;
(2)茶壶底受到水的压力;
(3)盛水茶壶对桌面的压强。
【答案】(1)1200Pa;(2)24N;(3)700Pa
【解析】
解:(1)茶壶底受到水的压强
(2)茶壶底受到水的压力
(3)盛水茶壶放在水平桌面上,对桌面的压力等于茶壶和水的总重力,即
盛水茶壶对桌面的压强
答:(1)茶壶底受到水的压强为1200Pa;
(2)茶壶底受到水的压力为24N;
(3)盛水茶壶对桌面的压强为700Pa。
31.如图所示,装有水的薄壁轻质圆柱形容器甲与圆柱形物块乙等高,放置于水平地面上,甲中水的深度为0.1米,底面积为0.02米2,求:
(1)水对容器底部的压强p水。
(2)容器内水的质量m水。
(3)若水的深度是容器高度的,甲的底面积是乙的2倍,乙的密度是水的3倍,现将乙放入容器甲中,求:水对容器底的压强与容器对地面的压强的比值。
【答案】(1)980Pa;(2)2kg;(3)4∶11
【解析】
解:(1)由题意可知,甲中水的深度为h=0.1m,故可知水对容器底部的压强为
p水=ρ水gh=1×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=980Pa
(2)由题意可知,甲中水的深度为h=0.1m,甲的底面积为S甲=0.02m2,故可知甲中水的体积为
V水=S甲h=0.02m2×0.1m=2×10-3m3
故容器内水的质量为
m水=ρ水V水=ρ水S甲h=1×103kg/m3×2×10-3m3=2kg
(3)由题意可知,乙的密度大于水的密度,故将乙放入容器甲后,乙的底部将与甲的底部相接触,设甲的底面积为S甲,乙的底面积为S乙,由题意可知,乙圆柱体的体积为
V乙=S乙h乙=0.01m2×0.3m=3×10-3m3
甲容器中剩余部分的体积为
V剩=V甲-V水=0.02m2×0.3m-2×10-3m3=4×10-3m3
可知甲容器中剩余部分的体积大于乙圆柱体的体积,故将乙放入甲后,水不会溢出,因将甲放入乙前后,水的体积V水保持不变,设放入乙后甲容器中水的高度为h′水,则有
S甲h水=(S甲-S乙)h′水
由题意可知
S甲=2S乙
故解得
h’水=2h水
由受力分析可知,此时容器对地面的压力等于水与圆柱体乙的重力之和,故水对容器底的压强与容器对地面的压强的比值为
将S甲=2S乙、ρ乙=3ρ甲、h′水=2h水代入解得
答:(1)水对容器底部的压强p水为980Pa;
(2)容器内水的质量m水为2kg;
(3)水对容器底的压强与容器对地面的压强的比值为4∶11。
32.如图所示,在水平桌面上,有一质量为2kg的实心小球和一薄壁圆柱形容器,容器中装有水。现将小球轻轻放入容器后,小球浸没在水中并静止在容器底部,水未溢出。分别测出小球放入前后水对容器底部的压强p水,小球放入前后容器对水平桌面的压强p桌,如表所示。(ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)小球的重力;
(2)小球放入前,容器中水的深度;
(3)小球的密度。
【答案】(1)20N;(2)0.2m;(3)2.5×103kg/m3
【解析】
解:(1)小球的重力为
G=mg=2kg×10N/kg=20N
(2)小球放入前,容器中水的深度为
(3)小球放入后,容器中水的深度为
小球放入前后,桌面受到压强的变化量为
Δp=3500Pa-2500Pa=1000Pa
则圆柱形容器底面积为
小球的体积为
小球的密度为
答:(1)小球的重力20N;
(2)小球放入前,容器中水的深度0.2m;
(3)小球的密度2.5×103kg/m3。
楼层
1
2
3
4
5
6
7
高度差(cm)
5.0
5.5
5.8
6.1
6.4
6.7
7.0
浸入前
浸没后
p水/Pa
2000
2400
p桌/Pa
2500
3500
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