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专题12 压强(提升卷)-5年(2019-2023)中考1年模拟物理真题分项汇编(广西专用)
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一.选择题(共7小题)
1.(2022•贵港)位于桂平的大藤峡水电站枢纽建成后,将在珠江流域防洪、水资源配置、提高航运等级、保障澳门及珠三角供水安全、水生态治理方面发挥不可替代的作用。某天,爸爸开车带小红去参观大藤峡水电站,看见挖掘机正在船闸旁边施工。以下描述正确的是( )
A.船闸利用了连通器原理
B.车的速度越大,惯性就越大
C.水坝筑成上窄下宽是为了美观
D.挖掘机履带宽大是为了增大它对地面的压强
【答案】A
【分析】(1)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总是相平的;
(2)物体保持运动状态不变的性质叫惯性,一切物体都具有惯性,惯性只与质量有关;
(3)根据液体内部的压强特点(液体内部的压强随深度的增加而增大)分析;
(4)减小压强的方法:在受力面积一定时,减小压力;在压力一定时,增大受力面积。
【解答】解:A、船闸的上游阀门打开、下游阀门关闭时,上游和闸室构成连通器,下游阀门打开、上游阀门关闭时,下游和闸室构成连通器,船只才能通航,故A正确;
B、惯性是物体本身的一种性质,惯性的大小只与质量有关,与速度大小无关,故B错误;
C、因为液体的压强随深度的增加而增大,为了水坝能承受更大的水压,水坝做成上窄下宽的形状,故C错误;
D、挖掘机的履带宽大,是在压力一定时,增大受力面积来减小对地面的压强,故D错误。
故选:A。
2.(2021•梧州)有些电动车安装了如图所示的特制伞来遮阳挡雨,它给我们带来方便的同时也带来了安全隐患,这样的电动车以较快速度行驶时有“向上飘”的感觉,下列关于这一现象的解释正确的是( )
A.伞上方的气流速度大于下方,压强小于下方
B.伞上方的气流速度大于下方,压强大于下方
C.伞上方的气流速度小于下方,压强大于下方
D.伞上方的气流速度小于下方,压强小于下方
【答案】A
【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,流体的流速越大的位置,压强越小;流体的流速越小的位置,压强越大。
【解答】解:伞的形状是上方凸起的,当气流经过时,上方的流速大,压强小,下方的流速慢,压强大,大气压产生了一个向上的压力差即升力,电动车的速度越大,升力越大,以较快速度行驶时有“向上飘”的感觉,故A正确,BCD错误。
故选:A。
3.(2022•贺州)如图所示,往自由下垂的两张白纸中间向下吹气,两张白纸会( )
A.朝上翻卷B.彼此远离C.不动D.相互靠拢
【答案】D
【分析】流体的压强跟流速有关,流速越大的地方,压强越小。
【解答】解:往自由下垂的两张白纸中间向下吹气,两张纸中间空气流速大,压强变小,纸外侧的压强不变,两张纸被内外压强差压向中间,故D正确。
故选:D。
4.(2020•柳州)在玻璃杯中盛满水,用张纸片盖着,再倒过来,杯中的水不会流出来,这是因为( )
A.纸片太轻B.杯中水太少
C.纸片粘住了杯子D.大气压力托住纸片
【答案】D
【分析】根据我们对大气压的了解,大气压可以支持10.3m高的水柱,当然可以托住纸片和杯内的水。
【解答】解:“用纸片把盛满水的杯子盖严,使杯口朝下,纸片不会掉下来,水也不会流出来”是因为大气对纸片有向上的压力,能支持纸片和杯内的水,故D正确,ABC错误。
故选:D。
5.(2019•梧州)如图所示,完全相同的甲、乙两个烧杯放在水平桌面上,两个烧杯内装有密度不同的液体,在两烧杯中,距杯底同一高度处有A、B两点压强相等,甲、乙中液体对杯底的压强分别为p甲、p乙,甲、乙对桌面的压强分别为p1、p2,则下列判断正确的是( )
A.p甲<p乙,p1<p2B.p甲>p乙,p1>p2
C.p甲<p乙,p1>p2D.p甲>p乙,p1<p2
【答案】A
【分析】(1)知道A、B所处的深度关系、AB两点压强相等,利用p=ρgh可知液体密度大小关系;
烧杯底受到的压强等于A点(或B点)压强加上A点(或B点)下面液体产生的压强,可得烧杯底受到的压强大小关系;烧杯是直壁容器,烧杯底受到的压强p==,据此液体重力大小关系;
(2)烧杯对桌面的压力等于杯和液体的总重,受力面积相同,利用p=得出烧杯甲、乙对桌面的压强关系。
【解答】解:
(1)由图知,A、B所处的深度hA>hB,
而A、B两点压强相等,即pA=pB,
由p=ρgh可知液体密度ρ甲<ρ乙;
设A、B距离杯底的高度为h,
烧杯底受到的压强:
p甲=pA+ρ甲gh,p乙=pB+ρ乙gh,
因为pA=pB,ρ甲<ρ乙,
所以pA+ρ甲gh<pB+ρ乙gh,
所以烧杯底受到的压强:
p甲<p乙,
(2)因为烧杯是直壁容器,烧杯底受到的压强p==,
设液体重分别为G甲、G乙,烧杯底面积为S,
p甲=,p乙=,
可得,<,
两烧杯内液体重G甲<G乙;
因为烧杯对桌面的压力F=G杯+G液,
所以甲烧杯对桌面的压力F甲=G杯+G甲,
乙烧杯对桌面的压力F乙=G杯+G乙,
所以烧杯对桌面的压力F甲<F乙,
因为p=、受力面积相同,
所以烧杯甲、乙对桌面的压强p1<p2,故A正确。
故选:A。
6.(2019•桂林)如图所示,水平地面上放置有相同的小桌子和砝码,地面受到压强最大的是( )
A.B.
C.D.
【答案】D
【分析】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,
【解答】解:AB压力相同,受力面积不同,根据p=,可知,pA>pB;
CD压力相同,受力面积不同,根据p=,可知,pD>pC;
BC受力面积相同,压力不同,根据p=,可知,pC>pB;
AD受力面积相同,压力不同,根据p=,可知,pD>pA;
由此可知,D中压力最大,受力面积最小,由公式p=知pD最大。
故选:D。
7.(2019•贺州)如图所示,是物理教材中的演示实验图片或示例图片,能够用来说明流体压强和流速关系的图片是( )
A.口吹硬币跳跃木块B. 水从瓶子侧壁的孔喷出
C.用吸管吸饮料D.蚊子尖尖的口器
【答案】A
【分析】(1)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;流体的流速越小,压强越大。
(2)液体内部存在压强,压强随深度的增加而增大。
(3)当用口吸吸管时,口内气压减小,小于外界大气压,大气压压着饮料进入口中。
(4)压力一定时,减小受力面积可以增大压强。
【解答】解:A、紧贴硬币上表面使劲吹气使硬币上方的空气流速大,压强变小,硬币下方的空气流速小,压强大,硬币受到一个竖直向上的压力差,因此硬币就“跳”过了木块,利用了流体压强与流速关系;故A符合题意;
B、水从瓶子侧壁的孔喷出利用的是液体对容器侧壁有压强,没有利用流体压强与流速关系;故B不合题意;
C、用吸管吸饮料是利用了大气压的作用,不能揭示流体压强与流速的关系,故C不符合题意。
D、蚊子尖嘴插入皮肤,是压力一定,通过减小受力面积来增大压强,没有利用流体压强与流速关系;故D不符合题意。
故选:A。
二.填空题(共5小题)
8.(2021•贵港)据央广网报道,2021年3月31日18:00,当日最后一艘满载货物的船舶驶向粤港澳大湾区,标志着位于广西桂平市的大藤峡船闸试通航满一年。这不仅加速推进了航道改造升级,也带动了相关产业的高质量发展。船闸应用了 连通器 原理。2020年9月6日18时许,经过综合调度,建设中的广西大藤峡水利枢纽工程水库水位首次达到52米高程,这是大藤峡工程全面完工前允许运行的最高水位,此时水对坝底的压强为 5.2×105 Pa.(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
【答案】连通器;5.2×105。
【分析】(1)船闸在工作时闸室分别与上游、下游构成连通器;
(2)根据p=ρ水gh得出此时水对坝底的压强。
【解答】解:船闸应用了连通器的原理,在工作时闸室分别与上游、下游构成连通器;
此时水对坝底的压强p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×52m=5.2×105Pa。
故答案为:连通器;5.2×105。
9.(2021•贺州)如图所示,甲、乙两质地均匀的正方体放在水平地面上,它们的边长之比l甲:l乙=2:3,质量之比m甲:m乙=2:1,则它们对地面的压力之比F甲:F乙= 2:1 ,对地面的压强之比p甲:p乙= 9:2 。
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)根据G=mg判断出甲、乙的重力之比,水平面上物体的压力和自身的重力相等,由此可知其对水平地面的压力之比;
(2)根据边长之比l甲:l乙=2:3可算出甲乙的底面积之比,由p=可得出二者的压强关系。
【解答】解:(1)根据G=mg知甲乙的重力之比为:===,
水平面上物体的压力和自身的重力相等,由此可知其对水平地面的压力之比为:
==;
(2)已知边长之比l甲:l乙=2:3,则===,
对地面的压强之比:==×=×=。
故答案为:2:1;9:2。
10.(2022•梧州)如图所示,所受重力为50N、底面积为250cm2的长方体A放在水平面上;一薄壁圆柱形容器B也置于水平面上,该容器足够高,底面积为100cm2,内盛有4kg的水。若将一质地均匀的物体C分别放在长方体A的上面和浸没在容器B的水中时,长方体A对水平面的压强变化量和水对容器B底部的压强变化量相等。则未放上物体C前,长方体A对水平面的压强为 2×103 Pa,物体C的密度为 2.5×103 kg/m3。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
【答案】见试题解答内容
【分析】①长方体对地面的压力等于长方体的重力,知道受力面积,利用压强公式p=求对地面的压强;
②设物体C的质量为m,则圆柱体A对地面压强的增加量ΔpA==,水对容器B底部压强增加量ΔpB=ρ水Δhg=ρ水g,根据ΔpA=ΔpB求得物体的密度。
【解答】解:长方体对地面的压力等于长方体的重力,即F=G=50N,未放上物体C时,长方体A对水平地面的压强为:
p===2×103Pa;
设物体C的质量为m,则长方体A对地面压强的增加量ΔpA==,水对容器B底部压强增加量ΔpB=ρ水Δhg=ρ水g,
根据ΔpA=ΔpB,则=ρ水g,
所以,物体的密度:
ρC====2.5×103kg/m3。
故答案为:2×103;2.5×103。
11.(2022•贺州)如图所示,水平桌面上甲、乙两容器底面积均为0.01m2,甲容器内盛有体积为3×10﹣3m3的水,乙容器内盛有深度为0.35m的酒精,则甲容器内水的质量为 3 kg;从甲、乙两容器内抽出 0.1 m相同高度的液体后,液体对两容器底部压强相等。
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)根据密度公式算出甲容器内水的质量;
(2)利用数学关系算出酒精的体积,根据密度公式算出乙容器内酒精的质量;柱形的容器中的液体对容器底部的压强可以用p==计算;根据压强的关系判定重力的大小;根据ρ=判定抽出的水和酒精的重力关系。
【解答】解:(1)甲容器内盛有体积为3×10﹣3m3的水,则甲容器内水的质量为:
m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×3×10﹣3m3=3kg;
(2)甲、乙两容器底面积均为0.01m2,乙容器内盛有深度为0.35m的酒精,则酒精的体积V酒=0.01m2×0.35m=3.5×10﹣3m3,则乙容器内酒精的质量为:
m酒=ρ酒V酒=0.8×103kg/m3×3.5×10﹣3m3=2.8kg;
根据体积的公式,V=,V=Sh,可以看出,当两容器中的液体体积减小相同的量时,在密度关系、底面积关系不变的情况下,液体的质量m和液体的深度h都会发生相应的变化,这样才有可能使两容器内液体对容器底部的压强相等,故应从甲、乙容器内抽出相同体积的液体,由于甲、乙容器完全一样,所以从甲、乙两容器内抽出液体的高度相同,设从甲、乙两容器内抽出液体的高度为h;
此时液体对两容器底部的压强相等,根据公式p==可知,此时水和酒精的重力是相同的,即m水g﹣ρ水gSh=m酒g﹣ρ酒gSh,即:
3kg×10N/kg﹣1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m2×h=2.8kg×10N/kg﹣0.8×103kg/m3×10N/kg×0.01m2×h,
解得:h=0.1m。
故答案为:3;0.1。
12.(2020•梧州)如图(a)所示,放在水平面上的实心圆柱体甲、乙由同种材料制成,密度为5×103kg/m3,甲、乙的高度均为0.1m,甲的质量为5kg,乙的质量为20kg,则甲对水平面的压强为 5000 Pa;若在甲、乙上沿水平方向截取某一相同的厚度h,并将所截去的部分均叠至对方剩余部分表面的中央,如图(b)所示,此时恰能使叠放后的物体丙、丁对地面的压力相等,则物体丙对地面的压强为 12500 Pa(g取10N/kg)。
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)已知甲乙的密度和高度,根据密度公式ρ=和体积公式V=Sh的变形式,可分别得出甲乙与地面的接触面积,
根据重力公式G=mg可分别得出二者的重力,
且甲对水平面的压力大小等于重力大小,根据p=计算甲对水平面的压强;
(2)若在甲、乙上沿水平方向截取某一相同的厚度h,并将所截去的部分均叠至对方剩余部分表面的中央,
因甲乙均为同种材料制成的实心圆柱体,可分别表示出此时物体两物体对地面的压力,
根据压力相等,得出物体丙对地面的压力,根据p=计算物体丙对地面的压强。
【解答】(1)已知甲乙的密度:ρ=5×103kg/m3,甲、乙的高度均为:H=0.1m,
甲的体积:V甲===1×10﹣3m3,
甲与地面的接触面积为:S甲===0.01m2,
甲对水平面的压力大小等于重力大小,即,F甲=G甲=m甲g=5kg×10N/kg=50N,
甲对水平面的压强为:p甲===5000Pa;
(2)乙对水平面的压力大小等于重力大小,即,F乙=G乙=m乙g=20kg×10N/kg=200N,
若在甲、乙上沿水平方向截取某一相同的厚度h,并将所截去的部分均叠至对方剩余部分表面的中央,
因甲乙均为同种材料制成的实心圆柱体,
甲所截去的部分重力为:G甲,甲剩余部分的重力为:(1﹣)G甲,
乙所截去的部分重力为:G乙,乙剩余部分的重力为:(1﹣)G乙,
此时物体丙对地面的压力:F丙=(1﹣)G甲+G乙=(1﹣)50N+×200N…①
此时物体丁对地面的压力:F丁=(1﹣)G乙+G甲=(1﹣)200N+×50N…②
此时恰能使叠放后的物体丙、丁对地面的压力相等,即,F丙=F丁…③
由①②③得:h=0.05m,F丙=125N,
物体丙对地面的压强为:p丙===12500Pa。
故答案为:5000;12500。
三.实验探究题(共1小题)
13.(2021•百色)在“探究压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,得到如图所示的作用效果:
(1)实验中是通过比较海绵的 凹陷程度 来比较压力作用效果。这种实验方法叫做转换法。
(2)通过比较图中的甲、乙两次实验,探究压力的作用效果与 压力大小 的关系,通过比较图中的 乙 和 丙 两次实验,探究压力的作用效果与受力面积的关系,这种实验方法叫做 控制变量 法。
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)力可以使物体发生形变,物体的形变量越大,力的作用效果越明显;
(2)根据控制变量法的要求,由实验控制的变量与实验现象分析图示现象,然后答题。
【解答】解:(1)在实验中,通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的;
(2)由图甲和图乙所示实验可知,物体的受力面积相同,压力大小不同,可以探究压力的作用效果与压力大小的关系;
探究压力的作用效果与受力面积的关系时,需要控制压力大小相同,改变受力面积,所以应该选择图乙和图丙,这用到了控制变量法。
故答案为:(1)凹陷程度;(2)压力大小;乙;丙;控制变量法。
四.计算题(共3小题)
14.(2022•百色)如图所示是百色起义纪念公园内的一块景观石,其质量为5200kg,体积为2m3,景观石与底座的接触面积为1.3m2。求:
(1)景观石的密度;
(2)景观石的重力;
(3)景观石对底座的压强。
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)知道景观石的质量,利用ρ=求出景观石的密度;
(2)已知景观石的质量,根据公式G=mg可求景观石的重力;
(3)景观石对底座的压力就等于自身的重力,根据公式p=可求景观石对底座的压强。
【解答】解:(1)景观石的密度:
ρ===2.6×103kg/m3;
(2)景观石受到的重力G=mg=5200kg×9.8N/kg=5.096×104N;
(3)景观石对底座的压强p====3.92×104Pa。
答:(1)景观石的密度为2.6×103kg/m3;
(2)景观石受到的重力为5.096×104N;
(3)景观石对底座的压强为3.92×104Pa。
15.(2020•崇左)肺活量是检测肺功能重要指标之一,是指一个人最大吸气后再做最大呼气所呼出的气体体积,单位是毫升(mL)。图是一种测量肺活量方法的示意图,把薄壁圆筒A倒扣在容器内水中,测量前筒内充满水。测量时,被测者吸足空气,再通过B尽量将空气呼出,呼出的空气通过导管全部进入A内,使A浮起。若初三女生小丽用这种方法测其肺活量,测得筒外水面到容器底部的距离h是20cm,到A的底部距离是13cm。已知A的质量为200g,横截面积为200cm2,(筒A内空气质量忽略不计)
(1)求容器底部受到水的压强。
(2)若初三女生的肺活量标准如表
请通过计算说明小丽肺活量的等级。
(3)若在小丽吹气时,在A的正上方放置质量为50g的小物块C,求放置物块前后筒A内气体压强的变化量。
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)已知水的深度,根据p=ρ水gh即可求出水对容器底部的压强;
(2)由于A漂浮在水中,根据漂浮条件可知则A受到的浮力等于A的重力,然后根据F浮=ρ水gV排求出A排开液体体积;
根据V=Sh求出A内外水面高度差;最后即可求出A内气体体积,由表中数据判断小丽肺活量的等级。
(3)分别对A、A和物块C进行受力分析,根据受力平衡得出等式,然后联立求出压强差。
【解答】解:(1)水的深度:h=20cm=0.2m,
则水对容器底部的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa;
(2)A的质量mA=200g=0.2kg,
由于A漂浮在水中,则A受到的浮力F浮=GA=mAg=0.2kg×10N/kg=2N,
由F浮=ρ水gV排得A排开水的体积
V排===2×10﹣4m3;
A内外水面高度差:Δh1===0.01m=1cm;
A内气体体积V=S(h′+Δh1)=200cm2×(13cm+1cm)=2800cm3=2800mL;
由表可知小丽肺活量的等级是良好。
(3)当A质量为mA=200g=0.2kg时,对A受力分析得:A内气体对A底部压力F1=F+GA,
即:p1S=p0S+mAg﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当在A的正上方放置物块C时,物块C的质量:mc=50g=0.05kg,
当在A质量上加物块后时,对A和物块受力分析得,A内气体对A底部压力
F2=F+G总,
即:p2S=p0S+(mAg+mcg)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由②﹣①得:
Δp=p2﹣p1===25Pa。
答:(1)容器底部受到水的压强是2×103Pa;
(2)小丽肺活量的等级是良好;
(3)放置物块前后筒A内气体压强的变化量是25Pa。
一.选择题(共12小题)
1.(2023•柳南区二模)如图所示的四幅图中,能用流体压强与流速的关系解释的是( )
A.电风扇吹风时测力计读数变小
B.给停止沸腾的水浇冷水时水重新沸腾
C.从瓶子里流出的水射程不同
D.瓶子里的棉花燃烧后瓶子会吞鸡蛋
【答案】A
【分析】(1)流体压强与流速的关系:流体在流速大的地方压强小,在流速小的地方压强大;
(2)水的沸点随液面气体压强的降低而降低;
(3)液体压强与液体的深度有关,在同种液体内部,深度越深压强越大;
(4)大气对浸在它里面的物体产生的压强叫大气压强。
【解答】解:A.电扇转动后,气流会流经飞机机翼模型,机翼模型上方凸,空气通过的路程长,流速大,向下的压强小;机翼模型下方平,空气通过的路程短,流速小,向上的压强大,从而形成了一个向上的压强差,使测力计读数变小,故A符合题意;
B.向瓶底浇冷水,瓶内压强变小,水的沸点降低,停止沸腾的水又沸腾了,不能利用流体压强与流速的关系解释,故B不符合题意;
C.瓶子中装有水,液体密度相同,水的深度不同,液体压强不同,所以从瓶子里流出的水射程不同,不能利用流体压强与流速的关系解释,故C不符合题意;
D.瓶吞鸡蛋实验实际上是大气压把鸡蛋压入到瓶中,能够证明大气压的存在,不能利用流体压强与流速的关系解释,故D不符合题意。
故选:A。
2.(2023•兴宁区校级一模)如图所示,利用托里拆利实验装置测量大气压强时,下列过程能使测量值变小的是( )
A.使玻璃管稍下降一点B.将实验从山下移到山上
C.使玻璃管稍粗一点D.使玻璃管倾斜一点
【答案】B
【分析】根据题干所给条件和托里拆利实验的设计原理,分析哪种情况会影响着水银柱的高度,便可得出答案。
【解答】解:ACD.在托里拆利实验中,由于玻璃管内外水银面高度差所产生的压强等于外界大气压,只要外界大气压不变,管内外水银面高度差就不变,与玻璃管的粗细、倾斜程度、槽中水银的多少无关、玻璃管的上下运动无关,所以使玻璃管稍下降一点、稍粗一点和倾斜一点都不会影响测量值的,测量值不变,故ACD错误;
B.将实验从山下移到山上,大气压随高度的增加而减小,玻璃管内外水银面高度差减小,测量值减小,故B正确。
故选:B。
3.(2023•青秀区校级模拟)如图,对下列四种场景的叙述错误的是( )
A.图甲:“马德堡半球”实验证明大气压是存在的
B.图乙:“覆杯实验”中纸片之所以不掉下来是大气压的存在
C.图丙:将玻璃管稍微倾斜,玻璃管中水银柱的竖直高度变大
D.图丁:机翼做成上凸下平的形状,在飞行时上表面的流速大压强小
【答案】C
【分析】(1)历史上证明大气压存在的著名实验是马德堡半球实验;
(2)“覆杯实验”,能证明大气压的存在;
(3)在托里拆利实验中,玻璃管内水银柱的高度代表了外界大气压强的大小,因此,只要外界大气压不变,它的竖直高度是不会改变的。玻璃管倾斜只会改变水银柱的长度,而竖直高度不会发生变化;
(4)流体在流速越大的位置,压强越小,飞机的机翼利用了这一原理。
【解答】解:A、历史上证明大气压存在的著名实验是马德堡半球实验,故A正确;
B、纸片托水的“覆杯实验”,纸片托水正是因为大气压托起了纸片,能证明大气压的存在,故B正确;
C、在托里拆利实验中,水银柱的高度是指管内水银面到水银槽中水银面的竖直高度,这一高度是由外界大气压决定的,所以,将玻璃管稍微倾斜,玻璃管中水银柱的竖直高度不变,故C错误;
D、机翼做成上凸下平的形状,当飞行时,机翼上方空气流速大、压强小,下方空气流速小、压强大,可以获得向上的升力,故D正确。
故选:C。
4.(2023•南宁三模)如图所示,属于增大压强的是( )
A.脚下宽大的板B.铁轨下的枕木
C.尖锐的签子D.火星车轮子大
【答案】C
【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:在压力一定时,减小受力面积;在受力面积一定时,增大压力;
减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积;在受力面积一定时,减小压力。
【解答】解:ABD、脚下宽大的板、铁轨下的枕木、火星车轮子大,都是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故ABD不合题意。
C、尖锐的签子,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故C符合题意。
故选:C。
5.(2023•青秀区校级二模)在如图所示的现象中,不能说明大气压存在的是( )
A.吸盘式扭挂衣钩
B.用吸管吸饮料
C.纸片托水
D.凸出的橡皮膜
【答案】D
【分析】生活中很多现象的工作原理都利用了大气压强,吸盘、茶壶、吸管、托里拆利实验等都可能利用到大气压,但是否能证明大气压的存在却要具体分析它的工作过程才行。
【解答】解:
A、把吸盘紧压在光滑的墙上,把吸盘内的空气排出,大气压就把吸盘紧压在了墙上,在钩上可以挂衣服,利用了大气压,故A不符合题意;
B、用力一吸气,吸管内的气压小于外界大气压,饮料在外界大气压的作用下,被压入口腔内,所以利用了大气压,故B不符合题意;
C、杯口朝下时,由于杯内没有空气只有水,而杯内水柱产生压强远小于外界的大气压,故纸片就被大气压给“顶”住了,是大气压的作用,故C不符合题意;
D、容器中装有液体时,橡皮膜会向下凸出,说明液体对容器的底部有压强,不能说明大气压存在,故D符合题意。
故选:D。
6.(2023•青秀区校级一模)如图所示,关于液体中a、b、c、三点,下列压强大小关系正确的是(ρ酒精<ρ水)( )
A.pa>pb>pcB.pb>pa>pcC.pc>pa>pbD.pc>pb>pa
【答案】B
【分析】液体压强与液体的密度和深度有关,密度越大,深度越大,液体压强越大。
【解答】解:由a、c两点可知,深度相同,即ha=hc,由于ρ酒精<ρ水,由p=ρgh得,pa>pc;
a、b两点可知,hb>ha,同种液体,密度相同,由p=ρgh得,pb>pa;综上所述,pb>pa>pc。,故B正确。
故选:B。
7.(2023•西乡塘区校级三模)如图的现象中不能用流体压强与流速的关系来解释的是( )
A.图甲,飞机升力的产生原因
B.图乙,向两张纸中间吹气,纸张向中间靠拢
C.图丙,装有液体的玻璃管,底部和侧壁的橡皮膜往外凸出
D.图丁,地铁站台边,人必须站在安全黄线以外的区域候车
【答案】C
【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。据此对照各选项逐一进行分析即可作答。
【解答】解:A、由于机翼的形状上凸下平,相等的时间内,空气经过机翼上面的路程大于下面的路程,机翼上面的空气流速大于下面的流速,机翼上面的压强小于下面的压强,出现压强差,出现了压力差,这个压力差就是机翼向上的升力;能用流体压强与流速的关系来解释。故A不合题意;
B、对着两张平行的纸吹气,两纸中间的空气流速大压强小,而两纸的外部空气流速小压强大,两纸受到两边向内的压力差,所以两张纸被压到一起,能用流体压强与流速的关系来解释。故B不合题意;
C、如图所示装有液体的玻璃管,底部和侧壁的橡皮膜往外凸起,是因为液体对容器底和侧壁有压强。不能用流体压强与流速的关系来解释。故C符合题意;
D、当列车驶进站台时,会带动人和车之间的空气流动速度加快,此时人外侧的空气流动速度慢,根据流体压强与流速的关系可知:人外侧空气流速慢压强大,而内侧流速快压强小,会产生一个向内侧的压强差,将人推向火车,易出现危险。所以人必须站在安全黄线以外的区域候车。能用流体压强与流速的关系来解释。故D不合题意。
故选:C。
8.(2023•南宁模拟)厨房中的抽油烟机能将油烟“吸”走。下列现象中“吸”的物理原理与其不同的是( )
A.龙卷风“吸”走物体
B.拔火罐时罐子“吸”在皮肤上
C.吸尘器把灰尘“吸”走
D.客车行驶时窗帘被“吸”出窗外
【答案】B
【分析】(1)流体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小;
(2)由于大气有重力且具有流动性,故大气会对地球表面的物体产生压强;大气压在生活中有很广泛的应用,如:吸饮料、钢笔吸墨水、吸盘式挂钩等等。
【解答】解:据流体压强与流速的关系可知,可知抽油烟机在工作时,由于转动的扇叶处气体的流速大,压强小,从而在周围大气压的作用下将油烟压向扇口排出。故厨房内的抽油烟机工作时是利用流速越大,压强越小的方法将油烟“吸”走的;
A、龙卷风“吸”走物体是因为高速旋转的气流,内部气流高速旋转,内部气体流速大,压强小,外部气体流速小,压强大;故A不符合题意;
B、拔火罐使用时,先把酒精在罐内烧一下,罐内空气受热排出,此时迅速把罐扣在皮肤上,使罐内气体温度升高,等到罐内的空气冷却后压强降低,小于外面的大气压,外面的大气压就将罐紧紧地压在皮肤上。因此这是由于大气压强的作用引起的,故B不符合题意;
C、吸尘器在工作时,由于转动的扇叶处气体的流速大,压强小,从而在周围大气压的作用下将灰尘、纸屑等垃圾“吸”入,利用了流体压强和流速的关系,故C不符合题意;
D、行驶的客车,车外的空气流速快、压强小,车内的空气流速小、压强大,向外的压强差把窗帘被“吸”出窗外,故D不符合题意。
故选:B。
9.(2023•崇左三模)下列事例为了减小压强的是( )
A.冰鞋上装有冰刀
B.打桩机的桩锤很重
C.载重车装有许多车轮
D.压路机上的碾子质量很大
【答案】C
【分析】增大压强的方法:是在压力一定时,减小受力面积;在受力面积一定时,增大压力。
减小压强的方法:是在压力一定时,增大受力面积;在受力面积一定时,减小压力。
【解答】解:A.冰鞋上装有冰刀,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故A不符合题意;
B.打桩机的桩锤很重,是在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强,故B不符合题意;
C.载重车装有许多车轮,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.压路机上的碾子质量很大,是在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强,故D不符合题意。
故选:C。
10.(2023•藤县一模)如图所示,取两张柔软的薄白纸,让其平行自然下垂,向两纸中间用力吹气,下列说法正确的是( )
A.两纸间空气密度增大,压强变大,两纸分开
B.两纸间空气流速减小,压强变大,两纸分开
C.两纸间空气流速增大,压强减小,两纸靠拢
D.两纸间空气密度减小,压强减小,两纸靠拢
【答案】C
【分析】流体压强和流速的关系:流体流速大的地方,压强小。
【解答】解:向两纸中间用力吹气,两纸片中间空气流速大,压强小,纸片的两侧空气流速小,压强大,所以两张纸会相互靠拢;故C正确,ABD错误。
故选:C。
11.(2023•西乡塘区二模)如图所示的事例中,主要利用连通器原理的是( )
A.洗手盆回水管B.吸盘挂钩
C.自制气压计D.拦河大坝上窄下宽
【答案】A
【分析】上端开口,下部连通的容器称为连通器,注入同一种液体,在液体不流动时连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上,这就是连通器的原理。
【解答】解:A、洗手盆回水管结构符合上端开口,下部连通的特点,属于连通器,故A符合题意;
B、使用吸盘时,首先将吸盘内的气体挤出,盘内不存在气体,气压几乎为零,在盘外大气压的作用下将吸管压在墙壁上,应用的是大气压,故B不合题意;
C、自制气压计是利用大气压强,不是连通器,故C不合题意;
D、拦河大坝上窄下宽利用的是液体内部压强随着深度的增加而增大,故D不合题意。
故选:A。
12.(2023•兴宁区校级一模)下图中的四个实例中,属于增大压强的是( )
A.推土机有宽大履带B.书包的背带较宽
C.盲道上凸起的圆点D.铁轨铺在枕木上
【答案】C
【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:在压力一定时,减小受力面积;在受力面积一定时,增大压力;
减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积;在受力面积一定时,减小压力。
【解答】解:A、推土机有宽大履带,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故A不符合题意;
B、书包的背带较宽,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故B不符合题意;
C、盲道上凸起的圆点,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故C符合题意;
D、铁轨铺在枕木上,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故D不符合题意。
故选:C。
二.多选题(共3小题)
13.(2023•平南县四模)(多选)如图所示,两个实心的均匀正方体A、B静止放置在水平地面上,已知A的边长小于B的边长,它们对水平地面的压强相等。则下列说法不正确的是( )
A.若均沿竖直方向截去一半,则剩余部分对水平地面的压强 pA<pB
B.若均沿水平方向截去一半,则剩余部分对水平地面的压强 pA=pB
C.若均沿图中所示虚线截去上面的一半,则剩余部分对水平地面的压强 pA=pB
D.若将A叠放在B的正上方,则B对水平面的压强是原来的二倍
【答案】AD
【分析】(1)柱形物体对支持面的压力大小等于物体重力大小,根据p=,推导出柱形物体对支持面的压强大小只与物体的密度和高度有关;
(2)根据p=,比较剩余部分对水平地面的压强大小关系;
(3)根据p=,先由A的受力面积与B的受力面积,比较两物体的重力大小,再比较若将A叠放在B的正上方,则B对水平面的压强和原来的压强的关系。
【解答】解:AB:柱形物体对支持面的压力大小等于重力F=G,对支持面的压强大小:
p======ρgh,
即柱形物体对支持面的压强大小只与物体的密度和高度有关,
故若均沿竖直方向截去一半,则剩余部分对水平地面的压强与原来相等,它们对水平地面的仍压强相等;故A错误;
若均沿水平方向截去一半,则剩余部分对水平地面的压强为均为原来的二分之一相等,它们对水平地面的压强相等,故B正确;
CD、若均沿图中所示虚线截去上面的一半,重力减小一半,压力减小一半,受力面积不变,根据p=,
则剩余部分对水平地面的压强为原来的一半,故剩余部分对水平地面的压强相等;故C正确;
根据p=,因A的受力面积小于B的受力面积,故GA<GB,若将A叠放在B的正上方,B对支持面的压力:
F′=GA+GB<2GB,
此时B对水平面的压强:
p′=<=2×=2pB,即p′<2pB,故D错误。
故选:AD。
14.(2023•藤县一模)(多选)如图,水平桌面上有一质量分布均匀的木板M,其右端与桌面相齐。木板在水平力F的作用下被缓慢的向右拉出桌面一段距离。此过程中(木板未掉下桌面),下列说法正确的是( )
A.M对桌面的压力变小B.M对桌面的压力不变
C.M对桌面的压强变大D.M对桌面的压强不变
【答案】BC
【分析】(1)物体对水平面的压力大小等同于物体的重力,方向垂直于水平面向下,由题可知物体压力的变化情况;
(2)压强指的是物体所受的压力与受力面积之比,可根据公式p=进行变量分析,判断压强的变化。
【解答】解:(1)拉动木板时,M对桌面的压力大小等于木板的重力,故此过程中M对桌面的压力不变;故A错误,B正确;
(2)由于M被拉出桌面一段距离,故M与桌面的接触面积S减小,由p=进行分析,压力F不变,接触面积S变小,故木板M对桌面的压强变大;故D错误,C正确。
故选:BC。
15.(2023•港南区三模)(多选)如图所示,是“探究压力作用的效果跟哪些因素有关”的实验过程,下列说法中正确的是( )
A.甲、乙两次实验对比,观察到两次实验压力作用效果相同
B.甲、乙两次实验对比,可以探究压力作用效果与压力大小是否有关
C.乙、丙两次实验对比,可以探究压力作用效果与受力面积大小是否有关
D.甲、乙两次实验对比说明,压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显
【答案】BC
【分析】(1)根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,海绵的凹陷程度越大,说明压力的作用效果越明显,用到的科学实验方法是转换法;
(2)压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,研究与其中一个因素的关系时,应采用控制变量法,据此分析回答。
【解答】解:A、根据转换法,根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,甲、乙两次实验对比,观察到两次实验压力作用效果不相同,故A错误;
B、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,故甲、乙两次实验对比,受力面积相同,压力不同,故可以探究压力作用效果与压力大小是否有关,故B正确;
C、乙、丙两次实验对比,可知压力相同,而受力面积不同,故可以探究压力作用效果与受力面积大小是否有关,故C正确;
D、甲、乙两次实验对比,可以探究压力作用效果与压力大小是否有关,不能得出压力作用效果和受力面积的关系,故D错误。
故选:BC。
三.填空题(共15小题)
16.(2023•南宁三模)如图所示,甲、乙两个质量均为2kg的实心均匀圆柱体放水平地面上,甲的底面积为4×10﹣3m2,乙的体积为0.8×10﹣3m3。乙的密ρ为 2.5×103kg/m3 ;若甲的底面积是乙的1.5倍,在甲、乙的上部沿水平方向分别切去Δm甲和Δm乙,再将切去部分互换叠在对方剩余部分的上方,使甲、乙对水平地面的压强相等。Δm甲和Δm乙的大小相差 0.4 kg。
【答案】2.5×103kg/m3;0.4。
【分析】(1)知道乙的质量和体积,根据ρ=求出乙的密度;
(2)在甲、乙的上部沿水平方向分别切去Δm甲和Δm乙,再将切去部分互叠在对方剩余部分的上方后,根据压强公式表示出甲、乙对水平地面的压强相等的等式,然后整理得出Δm甲和Δm乙两者的差值。
【解答】解:(1)乙的密度:ρ乙===2.5×103kg/m3;
(2)在甲、乙的上部沿水平方向分别切去Δm甲和Δm乙,再将切去部分互叠在对方剩余部分的上方后,
因此时甲、乙对水平地面的压强相等,即p甲′=p乙′,
由p=可得:,
即:g=g;﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,
把m甲=m乙=2kg和S甲=1.5S乙代入①式可得:g=g;
整理可得:Δm乙﹣Δm甲=0.4kg。
故答案为:2.5×103kg/m3;0.4。
17.(2023•青秀区校级二模)如图所示。A、B为求全相同的两个容器,分别盛有7cm、5cm深的水,A、B之间用导管连接,导管内的水体积忽略不计。若将阀门K打开,水将会由 A流向B (选填“A流向B”、“B流向A”或“不流动”),待静止时A、B容器底受到液体的压强之比pA:pB= 5:7 。
【答案】A流向B;5:7。
【分析】(1)上端开口下端连通的容器为连通器,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;
(2)由图可知原来两水面的高度差,进一步计算打开阀门后,两容器中的液面相平时的液面高度,根据液体压强公式计算A、B两容器底部受到水的压强之比。
【解答】解:由图知,若将阀门K打开后,AB构成连通器,水从容器A向容器B流动,直至两容器中液面相平;
已知A、B为完全相同的两个容器,且原来两水面的高度差Δh=7cm+2cm﹣5cm=4cm,
所以打开阀门后,两容器中的液面会相平,A液面下降2cm,变为hA=5cm,B液面上升2cm,变为hB=7cm,
最后A、B两容器底部受到水的压强之比:。
故答案为:A流向B;5:7。
18.(2023•玉州区一模)如图甲所示,A、B两个质量均匀的正方体放在水平地面上,B的边长是A的2倍,将A沿竖直方向切去宽为L的部分,把切去部分叠放在B上,记录B对地面的压强pB与L的变化关系如图乙所示,切割后,A剩余部分对地的压强为pA,A的边长为 10 cm,当L=5cm时,pA:pB= 8:11 。
【答案】10;8:11。
【分析】由乙图可知L的最大值为10cm,所以正方体A的边长为10cm;
正方体B的边长是A的2倍,则B的边长为20cm=0.2m,进一步计算B的底面积,当L=0时,B对地面的压强为5000Pa,根据压强公式列方程可得B的重力;
当L=10cm时,B对地面的压强为6000Pa,根据压强公式列方程可得A的重力,根据压强公式计算A切去一半后A对地面的压强;
根据压强公式计算当L=5cm时,A对地面的压强和B对地面的压强,进一步计算pA:pB的值。
【解答】解:由乙图可知L的最大值为10cm,所以正方体A的边长为10cm;
正方体B的边长是A的2倍,则B的边长为20cm=0.2m,当L=0时,B对地面的压强为5×103Pa,
物体对地面的压力等于自身重力,根据压强公式可得p=,即=5000Pa,解得GB=200N;
当L=10cm时,B对地面的压强为6000Pa,根据压强公式可得=6000Pa,即=6000Pa,可得GA=40N;
当L=5cm时,A对地面的压强pA===4000Pa;
B对地面的压强pB===5500Pa;
则pA:pB=4000Pa:5500Pa=8:11。
故答案为:10;8:11。
19.(2023•崇左三模)如图所示,水平地面上自由放置两个实心均匀正方体A和B,底面积之比为4:3,他们对地面的压力都为12N,则A对地面的压强与B对地面的压强之比为 3:4 ;现将B沿竖直方向切下重力为G0部分,再将这部分叠放在A上,使此时A对地面的压强等于B剩余部分对地面的压强,则G0= 4 N。
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)知道两个实心均匀正方体A和B的底面积之比以及对地面的压力相等,根据p=求出A对地面的压强与B对地面的压强之比;
(2)将B沿竖直方向切下重力为G0部分,再将这部分叠放在A上,根据正方体的重力G=mg=ρVg=ρShg求出B剩余部分和与原来的底面积之比,进一步求出B剩余部分的底面积,根据p==表示出B剩余部分对地面的压强和B切下部分叠放在A上后对地面的压强,根据此时A对地面的压强等于B剩余部分对地面的压强相等得出等式即可得出答案。
【解答】解:(1)由p=可得,A对地面的压强与B对地面的压强之比:
===;
(2)因正方体的重力G=mg=ρVg=ρShg,
所以,将B沿竖直方向切下重力为G0部分,B剩余部分和与原来的底面积之比:
===,
则B剩余部分的底面积:
SB′=SB,
B剩余部分对地面的压强:
pB′===,
B沿竖直方向切下重力为G0部分,再将这部分叠放在A上后,A对地面的压强:
pA′==,
因此时A对地面的压强等于B剩余部分对地面的压强,
所以,=,则==,
解得:G0=4N。
故答案为:3:4;4。
20.(2023•宾阳县模拟)如图所示,甲、乙是放在水平地面上的两个质量均匀的长方体,它们对水平地面的压强之比p甲:p乙=4:3,甲的高度是20cm,乙的高度是30cm,它们的底面积之比为S甲:S乙=3:2,则他们的密度之比ρ甲:ρ乙= 2:1 ;若将甲、乙分别沿水平方向切去部分相同的体积后,则两长方体对地面的压强变化量之比Δp甲:Δp乙= 4:3 。
【答案】2:1;4:3。
【分析】长方体对水平地面的压强p======ρgh,据此求出甲、乙长方体的密度之比,若将甲、乙分别沿水平方向切去部分相同的体积后,根据ΔF=ΔG=Δmg=ρΔVg和p=求出两长方体对地面的压强变化量之比。
【解答】解:(1)因长方体对水平地面的压强p======ρgh,
所以,甲、乙长方体的密度之比:
==×=×=,
若将甲、乙分别沿水平方向切去部分相同的体积后,
由ΔF=ΔG=Δmg=ρΔVg可得,两长方体对地面的压强变化量之比:
==×=×=×=×=。
故答案为:2:1;4:3。
21.(2023•宜州区二模)如图(a)所示,放在水平面上的实心圆柱体甲、乙由同种材料制成,其密度为2×103kg/m3,甲、乙的高度均为0.1m,甲的质量为10kg,乙的质量为20kg,则甲对水平面的压强为 2000 Pa;若在甲、乙上沿水平方向截去某一相同的厚度h,并将截去的部分分别叠放至对方剩余部分上表面的中央,如图(b)所示,此时恰能使叠放后的物体丙、丁对地面的压力相等,则物体丙对地面的压强与物体丁对面的压强之比为 2:1 。
【答案】2000;2:1。
【分析】(1)已知甲的密度和质量,根据密度公式变形可求出甲圆柱体的体积,根据柱体的体积公式可求出甲与地面的接触面积;根据重力公式G=mg求出甲的重力,且甲对水平面的压力大小等于重力大小,再根据p=计算甲对水平面的压强;
(2)根据题意可知甲、乙的质量之比,由题可知甲、乙的密度和高度均相同,根据m=ρV=ρSH可求出甲、乙的底面积之比;
若在甲、乙上沿水平方向截取某一相同的厚度h,并将所截去的部分均叠至对方剩余部分表面的中央,物体的底面积不变,则可求出丙和丁的受力面积之比;已知此时丙和丁对地面的压力相等,根据压强公式p=可求出两物体对地面的压强之比。
【解答】解:(1)由题知,甲的密度ρ=2×103kg/m3,甲的高度为H=0.1m,甲的质量为10kg,
由ρ=可得,甲的体积:V甲===5×10﹣3m3,
甲与地面的接触面积为:S甲===0.05m2,
甲对水平面的压力:F甲=G甲=m甲g=10kg×10N/kg=100N,
则甲对水平面的压强为:p甲===2000Pa;
(2)已知甲的质量为10kg,乙的质量为20kg,则甲、乙的质量之比为1:2,
由题可知甲、乙的密度和高度均相同,根据m=ρV=ρSH可知甲、乙的底面积之比S甲:S乙=m甲:m乙=1:2,
在甲、乙上沿水平方向截去某一相同的厚度h,并将截去的部分分别叠放至对方剩余部分上表面的中央,如图(b)所示,则物体的底面积不变,所以丙和丁的受力面积之比也为1:2(即S丙:S丁=1:2),
而此时丙和丁对地面的压力相等,根据压强公式p=可知,压强与受力面积成反比,所以p丙:p丁=S丁:S丙=2:1。
故答案为:2000;2:1。
22.(2023•贵港一模)两个物体甲和乙通过细绳与轻质弹簧测力计连接在一起,物体甲重4N,物体乙重7N,如图两物体都静止。此时弹簧测力计的示数为 4 N,若乙物体的底面积为10cm2,则乙对水平桌面的压强为 3000 Pa。
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)对甲进行受力分析,由平衡条件求出弹簧受到的拉力,根据相互作用力得出弹簧测力计的示数;
(2)对乙进行受力分析,根据力的平衡条件求出乙受到的支持力,根据力的相互性得出乙物体对地面的压力,根据p=求出乙对水平桌面的压强。
【解答】解:(1)物体甲受竖直向下的重力G甲=4N,竖直向上的弹簧的拉力F而静止,处于平衡状态,
由平衡条件得,F=G甲=4N,
因物体间力的作用是相互的,
所以,弹簧测力计的示数为4N;
(2)物体乙受竖直向下的重力G乙=7N、竖直向上的弹簧的拉力F=4N、竖直向上的地面的支持力FN作用而静止,处于平衡状态,
由平衡条件得:G乙=F+FN,
则FN=G乙﹣F=7N﹣4N=3N,
因乙物体对地面的压力与地面对它的支持力是一对相互作用力,
所以,乙物体对地面的压力也是3N,
乙对水平桌面的压强:
p===3000Pa。
故答案为:4;3000。
23.(2023•西乡塘区二模)如图a所示,质量为4kg的实心正方体放置在水平地面上,该正方体的棱长为10cm,则它对地面的压强p= 4000 Pa。如图b所示,沿竖直方向切去厚度为ΔL=4cm的部分甲,剩余部分为乙,然后将甲水平旋转90度后,叠放在乙的上表面的中央,如图c所示,此时甲对乙的压强和乙对地面的压强分别为p甲、p乙,则p甲:p乙= 1:1 。
【答案】4000;1:1。
【分析】(1)知道正方体的棱长,进而得出其底面积;知道正方体的质量,利用G=mg算出正方体的重力;正方体对地面的压力等于其重力,知道底面积(受力面积),利用p=求正方体对地面的压强;
(2)设正方体的重力为G,现沿竖直方向切去厚度为ΔL=4cm的部分,求出甲甲部分的重力,甲部分对乙的压力等于甲的重力,求出接触面积,利用压强公式求甲对乙的压强;
乙对地面的压力等于正方体的重力,求出地面的受力面积,利用压强公式求乙对地面的压强,进而得出压强关系。
【解答】解:
(1)正方体的棱长为L=10cm=0.1m,
底面积S=(0.1m)2=0.01m2,
正方体对地面的压力:
F=G=mg=4kg×10N/kg=40N,
正方体对地面的压强:
p===4000Pa;
(2)甲部分的重力:
G甲=G=×40N=16N,
甲部分对乙的压力:
F甲=G甲=16N,
接触面积S甲=ΔL×(L﹣ΔL)=4cm×(10cm﹣4cm)=24cm2=2.4×10﹣3m2,
甲对乙的压强:
p甲====×104Pa;
乙对地面的压力:
F乙=G=40N,
地面的受力面积:
S乙=L×(L﹣ΔL)=10cm×(10cm﹣4cm)=60cm2,
乙对地面的压强:
p乙===×104Pa;
所以甲对乙的压强和乙对地面的压强之比为:p甲:p乙=×104Pa:×104Pa=1:1。
故答案为:4000;1:1。
24.(2023•柳州二模)如图甲所示,物体A放在水平地面上,物体B叠放在物体A上,其中物体A的重力为20N、底面积为50cm2,物体B的重力为40N、底面积为100cm2,则物体A质量为 2 kg;现将物体B放在水平地面上,物体A叠放在物体B上,如图乙所示,要使物体B对水平地面的压强为8000Pa,应将物体B沿竖直方向切去物体B总重的 (填分数);切割过程物体A始终在物体B的上面。
【答案】2;。
【分析】(1)知道物体A的重力,利用公式G=mg求得A的质量;
(2)设物体B沿竖直方向切去部分的重力与B总重的比值为k,即=k,则G切=kGB;
因是沿竖直方向切去物体B,则切去部分与物体B相比,高度和密度均不变,则==k,则切去部分的底面积S切=kSB,据此可表示出切去一部分后B对地面的压力和此时B与地面的接触面积,根据p=得出B对水平地面的压强表达式,且此时B对水平地面的压强为8000Pa,据此求出k。
【解答】解:由G=mg可得,A的质量为:=2kg,
如图乙,没有切割时A对地面的压力等于A和B的重力之和,即为:F=GA+GB=20N+40N=60N,
设物体B沿竖直方向切去部分的重力与B总重的比值为k,即=k,则G切=kGB,
因是沿竖直方向切去物体B,则切去部分与物体B相比,高度和密度均不变,则==k,所以切去部分的底面积S切=kSB,
则此时B对水平地面的压力:F′=GA+GB﹣G切=60N﹣k×40N,
此时B与地面的接触面积:SB′=SB﹣S切=SB﹣kSB=(1﹣k)SB=(1﹣k)×100cm2,
此时B对水平地面的压强:p′===8000Pa,
解得k=。
故答案为:2;。
25.(2023•玉林一模)如图所示,边长分别为0.4m和0.2m的实心正方体A、B放置在水平地面上,A的密度为0.6×103kg/m3,B的密度为0.4×103kg/m3,物体B的重力为 32 N。为使A、B对水平地面的压强相等,可以将物体A沿竖直方向切下体积V1叠放到物体B上,也可以将物体A沿水平方向切下体积V2叠放到物体B上,则V1与V2之比为 5:4 。
【答案】32;5:4。
【分析】(1)利用m=ρV计算物体A、B的质量m,再利用公式G=mg求出B的重力;
(2)不管是水平切还是竖直切,A、B对地面的压强相等,A对地面的压力等于A的重力减去A切去的重力;B对地面的压力等于B的重力加上A切去的部分的重力,利用公式p=列出等式,进一步求出体积之比。
【解答】解:(1)物体A的质量为:
mA=ρA VA=0.6×103kg/m3×(0.4m)3=38.4kg;
B物体的质量为:
mB=ρB VB=0.4×103kg/m3×(0.2m)3=3.2kg,
物体B的重力为GB=mBg=3.2kg×10N/kg=32N,
(2)A、B对水平地面的压强相等pA′=pB′,SA=(0.4m)2=0.16m2,SB=(0.2m)2=0.04m2,
A竖直切去的质量为m1时,由pA=ρAghA可知,A对地面的压强不变,此时p==,
即 =,代入数据得:=,
解得:m1=6.4kg;
A水平切去的质量为m2时,
p′==,即 =,
代入数据得:=,
解得:m2=5.12kg;
V1:V2=:=m1:m2=6.4kg:5.12kg=5:4。
故答案为:32;5:4。
26.(2023•柳南区一模)如图所示,接种疫苗的注射器针头做得很尖,是为了增大 压强 ,便于注射;小明用吸管模拟注射器吸水过程,如图形状的杯子中装有一些水,小明用吸管吸水时,如果每一口吸入水的质量相同,则每吸一口,水对杯底的压强减小量Δp水将 变大 ;每吸一口,杯子对桌面的压强减小量Δp杯将 不变 。(以上两空均选填“变大”、“变小”、“不变”)
【答案】压强;变大;不变。
【分析】(1)增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积;在受力面积一定时,增大压力;
(2)杯子的形状是上宽下窄,如果每次吸入水的质量相同,分析杯内水的深度减小量如何变化,由p=ρgh分析Δp水的变化;
(3)由压强公式分析杯子对桌面的压强减小量Δp杯如何变化。
【解答】解:(1)接种疫苗的注射器针头做得很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,便于注射;
(2)如果每一口吸入水的质量相同,根据公式V=可得每次吸入水的体积相同,则杯中水减小的体积相同;由于杯子的形状是上宽下窄,则杯中水每次下降的高度Δh逐渐增大,而水对杯底的压强减小量Δp水=ρgΔh,则Δp水将变大。
(3)杯子对桌面的压强减小量Δp杯===,因每次吸入水的质量相同,则每次杯中减少水的质量Δm水相同,受力面积不变,所以杯子对桌面的压强减小量Δp杯保持不变。
故答案为:压强;变大;不变。
27.(2023•青秀区校级二模)小明利用汽车“胎压计”测量大气压,示数如图甲,大气压值是p大气= 1×105 Pa。用V=2mL的注射器、0~10N的弹簧测力计和刻度尺估测本地的大气压,如图乙,将活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽射住注射器的小孔,沿水平方向慢慢向右拉动注射器筒,当活塞开始滑动时,弹簧测力计示数为F=4.9N。然后利用刻度尺测出注射器筒刻度部分的长度L=4cm,估测本地大气压强值约为 9.8×104 Pa。
【答案】1×105;9.8×104
【分析】(1)根据“胎压计”指针位置即可读数,然后进行单位换算即可;
(2)已知注射器的容积和有刻度部分的长度,可求出注射器活塞的横截面积,又知道弹簧测力计的示数为4.9N,此时弹簧测力计的示数等于大气压力,再根据公式p=可计算出的大气压强。
【解答】解:(1)由“胎压计”指针位置可知,实际的大气压p大气=100kPa=100×1000Pa=1×105Pa;
(2)注射器筒有刻度部分的容积为2mL=2cm3=2×10﹣6m3,注射器筒刻度部分的长度为L=4cm=0.04m,
则活塞的面积为:
S===5×10﹣5m2,
大气压强为:
p===9.8×104Pa。
故答案为:1×105;9.8×104。
28.(2023•南宁一模)如图所示,在水平地面上有两个由同种材料制成的均匀正方体金属块甲和乙,其密度为3×103kg/m3,它们的边长之比为1:2,甲的边长为10cm,则甲对地面的压强 3000 Pa,若乙沿水平方向切割一部分叠放在甲的正上方,此时甲、乙对地面的压强相等,则乙正方体切去的厚度为Δd= 2 cm。(g取10N/kg)
【答案】3000;2。
【分析】(1)水平面上物体的压力和自身的重力相等,根据p=====ρgh,求出甲对地面的压强;
(2)将乙物块沿水平方向切下部分的高度为Δd,切下的部分放在甲物块上,根据G=mg=ρVg=ρShg表示出切去部分的重力,此时甲物块对水平面上的压力等于甲的重力加上乙切去部分的重力,根据p=求出此时甲物块对水平面的压强,根据p=ρgh表示出乙物块对水平面的压强,利用此时甲、乙物块对水平面的压强相等得出等式即可求出乙切去的高度。
【解答】解:(1)正方体对水平地面的压强:
p======ρgh,
则甲对地面的压强:
p甲=ρgh甲=3×103kg/m3×10N/kg×0.1m=3000Pa;
(2)将乙物块沿水平方向切下部分的高度为Δd,切下的部分放在甲物块上,
则切去部分的重力:
ΔG乙=Δm乙g=ρ乙ΔV乙g=ρ乙S乙Δdg,
此时甲物块对水平面上的压力:
F甲=G甲+ΔG乙=ρ甲S甲h甲g+ρ乙S乙Δdg,
已知它们的边长之比为1:2,则它们的面积之比为S甲:S乙=1:4,
甲的边长为h甲=10cm=0.1m,则乙的边长为h乙=20cm=0.2m,
此时甲物块对水平面的压强:
p甲′==ρ甲gh甲+ρ乙gΔd=ρ甲gh甲+4ρ乙gΔd
此时乙物块对水平面的压强:
p乙′=ρ乙g(h乙﹣Δd),
因此时甲、乙物块对水平面的压强相等,
所以,ρ甲gh甲+4ρ乙gΔd=ρ乙g(h乙﹣Δd),
已知同种材料制成,ρ甲=ρ乙,将h甲=10cm=0.1m,h乙=20cm=0.2m代入上式,
解得:Δd=0.02m=2cm。
故答案为:3000;2。
29.(2023•北海二模)如图所示,在水平地面上有两个由同种材料制成的均匀正方体金属块甲和乙,其密度为3×103kg/m3,它们的边长之比为1:3,甲的边长为0.09m,若乙沿竖直方向切割一部分叠放在甲的正上方,此时甲、乙对地面的压强相等,则此时甲对地面的压强p甲= 8.1×103 Pa,乙正方体切去的厚度Δd= 2 cm。(g取10N/kg)
【答案】(1)8.1×103;(2)2。
【分析】(1)水平地面上的物体,物体对地面的压力等于物体自身的重力,则立方体平放在地面上时,对地面的压强可以用p=ρgh进行计算;
乙沿竖直方向切割一部分后,对地面的压强不变,根据p=ρgh可以求出乙对地面的压强即为甲此时的压强:
(2)因乙沿竖直方向切割一部分叠放在甲的正上方,此时甲、乙对地面的压强相等,根据p=表示处此时甲对地面的压强,根据p=ρgh表示出此时乙对地面的压强,然后联立可得出即可算出答案。
【解答】解:(1)正方体对地面的压强:p======ρgh;
假设甲的边长为h,则乙的边长为3h;
乙沿竖直方向切割一部分叠放在甲的正上方,此时甲对地面的压强:p甲=p乙=ρgh乙=3×103kg/m3×10N/kg×3×0.09m=8.1×103Pa。
(2)乙沿竖直方向切割一部分,此时乙对地面的压强:p乙=ρgh乙=3ρgh ①;
乙沿竖直方向切割一部分叠放在甲的正上方,甲、乙对地面的压强相等:p甲==+=ρgh+=ρgh+=ρgh+9ρΔdg ②;
由以上①②两式联立可得:Δd=h=×0.09m=0.02m=2cm;
故答案为:(1)8.1×103;(2)2。
30.(2023•兴宁区校级一模)如图所示,形状、体积相同的长方体甲、乙置于水平地面,甲的质量为6kg、底面积为0.02m2,乙的质量为7kg。甲对水平地面的压强为 3000 Pa;若将它们顺时针旋转90°,此时乙对地面的压强变化量Δp乙为490Pa,则甲对地面的压强变化量Δp甲= 420 Pa。
【答案】3000;420。
【分析】(1)甲对水平地面的压力和自身的重力相等,根据F=G=mg求出其大小,利用p=求出甲对水平地面的压强;
(2)由图乙可知长方体甲、乙的形状、体积相同,则甲、乙的体积相等,且将它们顺时针旋转90°时高度的变化量相等,根据ρ=求出甲、乙的密度之比,根据长方体对水平面的压强p======ρgh得出甲、乙对地面的压强变化量之比,然后求出甲对地面的压强变化量。
【解答】解:(1)甲对水平地面的压力:F甲=G甲=m甲g=6kg×10N/kg=60N,
甲对水平地面的压强:p甲===3000Pa;
(2)因长方体甲、乙的形状、体积相同,
所以,甲、乙的体积相等即V甲=V乙,将它们顺时针旋转90°时高度的变化量Δh相等,
由ρ=可得,甲、乙的密度之比====,
因长方体对水平面的压强p======ρgh,
所以,甲、乙对地面的压强变化量之比===,
则甲对地面的压强变化量:Δp甲=Δp乙=×490Pa=420Pa。
故答案为:3000;420。
三.实验探究题(共1小题)
31.(2023•平南县一模)小南同学想探究“液体的压强与什么因素有关”,进行了如图所示的实验。
(1)U形管中装 有色 (选填“有色”或“无色”)的液体,可以更容易观察到实验现象;
(2)由图甲、乙所示的实验可知:
①在同种液体内部,液体压强随着液体深度的增加而 增大 ;
②保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,发现U形管两侧液面的高度差不变,由此可得:同种液体,同一深度, 向各个方向压强相等 ;
③比较 乙、丙 两图可知:在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大;
(3)在图丙实验中,保持金属盒位置不变,向容器中加入适量清水与其均匀混合后(液体不溢出),橡皮膜受到液体压强将 变大 (选填“变大”“变小”或“无法判断”)。
【答案】(1)有色;(2)①增大;②向各个方向压强相等;③乙、丙;(3)变大。
【分析】(1)为了使用更明显,U形管内液体使用有色液体便于观察;
(2)①液体压强与深度和液体的密度有关;
②同种液体,同一深度,液体向各个方向的压强相等;
③液体压强与液体的深度和密度有关,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变;
(3)容器中加入适量清水与其均匀混合后,水不溢出,容器底压强变大,容器底压强等于金属盒以上和以下液体压强的和,而加清水后液体密度减小,由此分析判断橡皮膜受到的液体压强的变化。
【解答】解:(1)为了使用更明显,U形管内液体使用有色液体便于观察;
(2)①由图甲、乙所示的实验可知:乙的深度较大,U形管内液体高度差越大,可得结论:同种液体中,液体压强随液体深度的增加而增大;
②保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,发现U形管两侧液面的高度差不变,由此可得:同种液体,同一深度,向各个方向压强相等;
③探究液体压强和液体密度的关系时,要保持液体的深度相同,换用不同的液体做实验,比较乙、丙两图可得到结论:在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大;
(3)图丙中实验中,保持金属盒位置不变,在容器中加入适量清水与其均匀混合后(液体不溢出),容器底部受到液体压力增大,压强增大;
容器底压强可以分成金属盒以上和金属盒以下两部分,金属盒以下部分深度不变,加清水后液体密度变小,由p=ρgh知,金属盒以下部分液体压强变小,而容器底压强变大,所以金属盒(橡皮膜)以上的压强变大。
故答案为:(1)有色;(2)①增大;②向各个方向压强相等;③乙、丙;(3)变大。
四.计算题(共9小题)
32.(2023•平南县四模)如图所示,均匀实心圆柱体甲和薄壁轻质(不计质量)圆柱形容器乙置于水平地面,甲的重力为10N,底面积为S甲=5×10﹣3m2,若在甲物体上,沿水平方向截取一段长为x的物体A,将物体A平稳浸没在容器乙中(液体无溢出),截取后,甲、乙对桌面的压强随截取长度x的变化关系如图丙所示,求:
(1)甲对地面的压强p甲;
(2)乙容器内水面下3cm深处的压强;
(3)容器乙中未放入物体A时,水的深度;
(4)容器乙的底面积。
【答案】(1)甲对地面的压强p甲为2×103Pa;
(2)乙容器内水面下3cm深处的压强为300Pa;
(3)容器乙中未放入物体A时,水的深度为0.05m;
(4)容器乙的底面积为0.01m2。
【分析】(1)甲对桌面的压力等于其重力,已知底面积,利用p=可求得甲对桌面的压强p甲;
(2)已知水深,根据p=ρgh可求得乙容器内水面下3cm深处的压强;
(3)由图可知截取前甲对桌面的压强为4p0,由(1)可知4p0的值,进一步计算p0的值,由图可知容器乙中未放入物体A时,水对桌面的压强为p0,由p=ρgh可知容器乙中未放入物体A时水的深度;
(4)由图可知当x=10cm时,甲对桌面的压强变为2p0,此时甲对桌面的压强为原来的一半,由p=可知截取部分A的重力为甲原来重力的一半,容器乙中未放入物体A时,水对桌面的压强为p0,根据F=pS计算容器中的水的重力,将物体A平稳浸没在容器乙中,此时乙对桌面的压强变为2p0,即=2p0,
代入数据可解得容器乙的底面积。
【解答】解:(1)甲对桌面的压力等于其的重力大小,F甲=G=10N,甲对地面的压强:
p甲===2×103Pa;
(2)乙容器内水面下3cm深处的压强:
p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m=300Pa;
(3)由图可知截取前甲对桌面的压强为4p0,则4p0=2×103Pa,解得:p0=5×102Pa;
由图可知容器乙中未放入物体A时,水对桌面的压强为p0,由p=ρgh可知容器乙中未放入物体A时,水的深度:
h′===0.05m;
(4)由图可知当x=10cm时,甲对桌面的压强变为2p0,此时甲对桌面的压强为原来的一半,
由p=可知截取部分A的重力为甲原来重力的一半,即GA=G=10N=5N,
容器乙中未放入物体A时,水对桌面的压强为p0,容器中的水的重力:G′=p0S′,
将物体A平稳浸没在容器乙中,此时乙对桌面的压强变为2p0,即=2p0,
代入数据得:=2×5×102Pa,
解得:S′=0.01m2。
答:(1)甲对地面的压强p甲为2×103Pa;
(2)乙容器内水面下3cm深处的压强为300Pa;
(3)容器乙中未放入物体A时,水的深度为0.05m;
(4)容器乙的底面积为0.01m2。
33.(2023•藤县一模)如图所示,厚底圆柱形容器A、B置于水平桌面中间,A底厚为2h,B底厚为h,容器中液面到水平桌面的高度为6h,A容器中液体甲的体积为5×10﹣3m3(甲液体的密度为1.0×103kg/m3)。
(1)求液体甲的质量m甲。
(2)若容器A重4N,底面积为2×10﹣3m2,求容器A对水平桌面压强。
(3)若容器A、B底部受到甲、乙两种液体的压强相等,且B容器底面积为2.1×10﹣3m2。为了使两容器底部受到液体的压力相等。请通过计算分析,需要向两容器中分别抽出还是倒入高均为Δh的甲、乙液体?并求出Δh的值(保留两位小数)。
【答案】(1)液体的甲的质量为5kg;
(2)若容器A重4牛,底面积为2×10﹣3米2,容器A对水平桌面压强为2.7×104Pa;
(3)若容器A、B底部受到甲、乙两种液体的压强相等,且B容器底面积为2.1×10﹣3米2.现向两容器中分别倒入高为Δh的甲、乙液体后(容器足够高),容器A、B底部受到甲、乙两种液体的压力相等。倒入液体深度Δh为0.78m。
【分析】(1)已知甲液体体积和密度,利用m=ρV计算其质量;
(2)容器A对桌面压强等于容器A与甲液体的重力之和与A底面积之比;
(3)液体对容器底产生的压力为液体产生压强与底面积之积,利用压强与底面积,结合液体密度可求Δh。
【解答】解:(1)甲液体质量:m甲=ρ甲V甲=1.0×103kg/m3×5×10﹣3m3=5kg,
(2)A容器对桌面的压力F桌=GA+G甲=4N+5kg×10N/kg=54N,
对桌面的压强:p===2.7×104Pa;
(3)由题意知:p甲=p乙,即ρ甲gh甲=ρ乙gh乙,
则ρ甲:ρ乙=h乙:h甲=5h:4h=5:4,
若分别倒入相同高度液体使容器A、B底部受到甲、乙两种液体的压力相等,
两容器中分别倒入部分液体后:F甲′=F乙′,
即:ρ甲gh甲′S甲=ρ乙gh乙′S乙,
整理:ρ甲g(h甲+Δh)S甲=ρ乙g(h乙+Δh)S乙,
ρ甲g(4h+Δh)×2×10﹣3m2=ρ乙g(5h+Δh)×2.1×10﹣3m2,
解得:Δh=1.25h;
甲液体深度h甲=6h﹣2h=4h===2.5m,
则h=×2.5m=0.625m
故Δh=1.25h=1.25×0.625m=0.78m;
若抽取相同高度的液体,使容器A、B底部受到甲、乙两种液体的压力相等,
两容器中分别倒入部分液体后:F甲′=F乙′,
即:ρ甲gh甲′S甲=ρ乙gh乙′S乙,
整理:ρ甲g(h甲﹣Δh)S甲=ρ乙g(h乙﹣Δh)S乙,
ρ甲g(4h﹣Δh)×2×10﹣3m2=ρ乙g(5h﹣Δh)×2.1×10﹣3m2,
解得:Δh=﹣1.25h(不符合题意,舍去)。
答:(1)液体的甲的质量为5kg;
(2)若容器A重4牛,底面积为2×10﹣3米2,容器A对水平桌面压强为2.7×104Pa;
(3)若容器A、B底部受到甲、乙两种液体的压强相等,且B容器底面积为2.1×10﹣3米2.现向两容器中分别倒入高为Δh的甲、乙液体后(容器足够高),容器A、B底部受到甲、乙两种液体的压力相等。倒入液体深度Δh为0.78m。
34.(2023•柳州二模)如图所示,密度为xkg/m3(x取值不确定)的实心均匀圆柱体A和装有1.2kg水的薄壁容器B放置在水平桌面上,相关数据如表所示。忽略物体吸附液体及其他辅助工具体积等次要因素,已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。求:
(1)容器B中水的深度;
(2)使用辅助工具将A竖直浸入水中,使其有的体积浸在水中,此时水对容器底部的压强p1;
(3)将A竖直放入B中,求静止时水对容器底部的压强p2(用x表示)。
【答案】(1)B中水的深度为8cm;
(2)使用辅助工具将A竖直浸入水中,使其有的体积浸在水中,此时水对容器底部的压强1000Pa;
(3)将A竖直放入B中,当x≤700时,p2=x+800Pa;当x>700时,p2=1500Pa。
【分析】(1)根据ρ=可求出容器B中水的体积,从而可求出水的深度;
(2)设A浸入水中的深度为h,根据体积关系判断水是否会溢出,根据p=ρgh可求出水对A下表面的压强;
(3)根据体积公式和重力公式可求出A的重力;将A竖直放入B中,A放入水中漂浮时,根据物体沉浮条件可求出此时受到的浮力,根据阿基米德原理可求出此时A排开水的体积,从而可求出水面上升的高度,分水溢出和没有溢出讨论静止时水对容器底部的压强关系。
【解答】解:(1)容器B中水的体积为:
V水===1.2×10﹣3m3=1200cm3,
则容器B中水的深度为:
h水===8cm;
(2)使用辅助工具将A竖直浸入水中,使其有的体积浸在水中
A浸入水中的体积V'=VA=×15cm×100cm²=300cm3,
此时水的深度h'===10cm=0.1m<15cm,水没有溢出,
此时水对容器底部的压强:p1=ρ水gh'=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;
(3)A的体积为:
VA=SAhA=100cm2×15cm=1500cm3=1.5×10﹣3m3,
A的重力为:
GA=ρAVAg=xkg/m3×1.5×10﹣3m3×10N/kg=0.015xN,
将A竖直放入B中,A放入水中漂浮时,A受到的浮力为:
F浮=GA=0.015xN,
由阿基米德原理可知此时A排开水的体积为:
V排===1.5×10﹣6xm3,
水面上升的高度为:
Δh===10﹣4xm=0.01xcm,
当0.01xcm=15cm﹣8cm=7cm时,水面恰好与容器B相平。
当x≤700时,水未溢出,水对容器底产生的压强为:
p2=ρ水gh2=1.0×103kg/m3×10N/kg×(10﹣4xm+0.08m)=x+800Pa;
当700<x<1000时,水溢出,此时水对容器底产生的压强为:
p2=ρ水ghB=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa;
由于A的高度和容器B的高度相同,当x≥1000时,此时A全悬浮或沉底,A恰好浸没在水中,水溢出,此时水对容器底产生的压强为:
p2=ρ水ghB=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa,
由此可知:当x≤700时,p2=x+800Pa;当x>700时,p2=1500Pa。
答:(1)B中水的深度为8cm;
(2)使用辅助工具将A竖直浸入水中,使其有的体积浸在水中,此时水对容器底部的压强1000Pa;
(3)将A竖直放入B中,当x≤700时,p2=x+800Pa;当x>700时,p2=1500Pa。
35.(2023•广西三模)如图所示,薄壁圆柱形容器底面积为2×10﹣2m2,盛有0.3m深的水,置于水平地面上,求(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg):
(1)容器内水的质量m水;
(2)水对容器底部的压强p水;
(3)现将一实心小球放入该容器内的水中(水未溢出),此时水对容器底部压强的增加量为Δp水,容器对地面压强的增加量为Δp容,已知Δp水:Δp容=2:3。分析说明小球放入该容器静止时是什么状态?根据判断计算出小球的密度。
【答案】(1)容器内水的质量为6kg;
(2)水对容器底部的压强为3000Pa;
(3)分析说明小球放入该容器静止时是沉底的状态,小球的密度为1.5×103kg/m3。
【分析】(1)根据V=Sh可求出水的体积,根据公式m=ρV即可求出水的质量;
(2)根据液体压强公式p=ρ液gh即可求出水对容器底部的压强;
(3)设实心小球的体积为V,将实心小球浸没在水中,排开水的体积等于小球的体积,利用V=Sh求水面升高值,利用液体压强公式表示出水对容器底部压强的增加量;容器对地面压力的增加量等于小球的重力,利用压强定义式求容器对地面压强的增加量,由题知,Δp水:Δp容=2:3,据此列方程求解即可得出小球的密度。
【解答】解:(1)薄壁圆柱形容器底面积为2×10﹣2m2,盛有0.3m深的水,故水的体积为:
V水=Sh=2×10﹣2m2×0.3m=0.006m3,
根据密度公式可得:
m水=ρ水V水=1000kg/m3×0.006m3=6kg,
(2)根据液体压强公式可得水对容器底部的压强为:
p水=ρ水gh水=1×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa;
(3)物体重力为G,假设该物体在水中处于漂浮或悬浮,此时重力等于浮力,即G=F浮=ρ水gV排
故,
此时液面升高的高度为:
,
此时水对容器底部压强的增加量为:
Δp水=ρ水gΔh=,
容器对地面压强的增加量为:
Δp容=,
所以此时
Δp水:Δp容=1:1;
故由此可知该物体不可能是漂浮或者悬浮在水中,该物体一定是沉在容器底部,故该物体完全浸没在水中,故此时物体的体积等于排开水的体积,为
V排1=V物=,
液面升高的高度为:
,
水对容器底部压强的增加量为:
Δp水1=ρ水gΔ①
容器对地面压强的增加量为:
②
根据①:②可得
,
故由此可得
1.0×103kg/m3=1.5×103kg/m3。
答:(1)容器内水的质量为6kg;
(2)水对容器底部的压强为3000Pa;
(3)分析说明小球放入该容器静止时是沉底的状态,小球的密度为1.5×103kg/m3。
36.(2023•容县一模)如图所示,轻质薄壁圆柱形容器A、B置于水平面上,容器均足够高,A盛有深度为16h的液体甲,B盛有深度为18h的液体乙(已知:V乙=5×10﹣3m3,ρ乙=0.8×103kg/m3)。求:
(1)求液体乙的质量;
(2)求水平面对容器B的支持力FB的大小;
(3)若在图示水平面MN处两种液体的压强相等,求液体甲的密度;
(4)现有三个物体C、D、E,其密度、体积的关系如下表所示,请选择其中一个,将其放入容器A或B中后(物体均能浸没在液体中),可使液体对容器底部压强增加量Δp液与水平地面受到的压强增加量Δp地的比值最大,写出选择的物体和容器并说明理由,求出Δp液与Δp地的最大比值。
【答案】(1)液体乙的质量为4kg;
(2)水平面对容器B的支持力FB的大小为40N;
(3)液体甲的密度是1.0×103kg/m3;
(4)选择E物体放入甲容器中,Δp液与Δp地的最大比值为。
【分析】(1)知道液体的体积和液体的密度,利用公式m=ρV即可求出乙液体质量;
(2)根据G=mg求出液体乙的重力,轻质薄壁圆柱形容器B的重力不计,水平面对容器B的支持力FB的大小等于B容器中液体乙的重力;
(3)由水平面MN处液体压强相等,p=ρgh分别写出液体甲、乙产生的压强可以求出甲液体密度;
(4)可先表示出液体对容器底部压强的增加量Δp液和水平面受到的压强增加量Δp地,然后列出液体对容器底部压强增加量Δp液与水平地面受到的压强增加量Δp地的比值的表达式,通过对表达式的观察可知要使比值最大,再分析出怎样选择合适的物体和容器,并求出Δp液与Δp地的最大比值。
【解答】解:
(1)由可知,液体乙的质量:m乙=ρ乙V乙=0.8×103kg/m3×5×10﹣3m3=4kg;
(2)液体乙的重力:G乙=m乙g=4kg×10N/kg=40N,
轻质薄壁圆柱形容器B的重力不计,水平面对容器B的支持力:FB=G乙=40N;
(2)根据题意,在图示水平面MN处两种液体的压强相等,则p甲=ρ甲gh甲=ρ甲g(16h﹣8h)=8ρ甲gh,
p乙=ρ乙gh乙=0.8×103kg/m3×g(18h﹣8h)=10ρ乙gh,
即8ρ甲gh=10ρ乙gh,
解得:ρ甲==×0.8×103kg/m3=1.0×103kg/m3;
(3)由题意可知,选一个物体放入液体中,液体对容器底部压强的增加量就是液体液面上升引起得压强增加,
则液体对容器底部压强增加量:;
水平面受到压强增加量:Δp地====,
则;
要使比值最大则应当液体密度大,物体密度小,
所以应选择将E物体放入甲容器中,Δp液与Δp地的最大比值为:。
答:(1)液体乙的质量为4kg;
(2)水平面对容器B的支持力FB的大小为40N;
(3)液体甲的密度是1.0×103kg/m3;
(4)选择E物体放入甲容器中,Δp液与Δp地的最大比值为。
37.(2023•青秀区校级一模)如图(a)所示,轻质薄壁圆柱形容器甲置于水平地面上,容器底面积为2S,高为0.2m,内盛0.15m深的水。
(1)若容器的底面积为4×10﹣2m2,求容器中水的质量m;
(2)求(a)图中水对容器底部的压强p;
(3)现有圆柱体乙其面积为S、高为0.3m,密度为6ρ水,如图(b)所示,在乙上方沿水平方向切去高为Δh的部分A(Δh<0.3m)如图(c)所示,将A竖直放入容器甲中(A与甲底部没有密合),并将此时的容器置于剩余圆柱体B的上方中央。
(a)若要使水对容器底部的压强p水最大,求切去部分A高度的最小值Δh小;
(b)水对容器底部的压强p水,地面受到的压强p地,求p水:p地的最大值。
【答案】(1)容器中水的质量为6kg;
(2)(a)图中水对容器底部的压强为1.5×103Pa;
(3)(a)切去部分A高度的最小值为0.1m;
(b)p水:p地的最大值为。
【分析】(1)知道容器底面积和水深,求出水的体积,再利用m=ρV求水的质量;
(2)知道深度,利用p=ρgh求水的压强;
(3)(a)若要使水对容器底部的压强p水最大,需要水深最大,并且水不溢出,可求排开水的体积,即A的最小体积,进而求出Δh最小值;
(b)水对容器底部的压强最大压强:p水=ρgh=0.25m×ρ水g;
地面受到的最小压力时,就是排出最多的水时,当A的高度大于容器的高就可以溢出最多的水,溢出水的体积等于容器的容积减去原来水的体积,则地面受到的最小压力等于乙的重力加上水的重力再减去溢出水的重,利用压强公式求出地面受到的最小压强,进而求出水对容器底部的压强p水与地面受到的压强p地的比值,此时最大。
【解答】解:(1)水的体积V=Sh=4×10﹣2m2×0.15m=6×10﹣3m3,
由ρ=得容器中水的质量:m=ρ水V=1×103kg/m3×6×10﹣3m3=6kg;
(2)(a)图中水对容器底部的压强:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1.5×103Pa;
(3)(a)若要使水对容器底部的压强p水最大,需要水深最大,排开水的体积:V水=2S×(0.2m﹣0.15m)=(2S﹣S)×Δh小,
解得,Δh小=0.1m;
(b)水对容器底部的压强最大压强:p水=ρgh=0.2m×ρ水g;
地面受到的最小压力时,就是排出最多的水时,当A的高度大于容器的高就可以溢出最多的水,即当0.3m>△h≥0.2m时溢出的水最多、地面受到的压力最小,地面受到的压强最小:
p地====2ρ水g,
p水:p地=0.2m×ρ水g:2m×ρ水g=1:10=。
答:(1)容器中水的质量为6kg;
(2)(a)图中水对容器底部的压强为1.5×103Pa;
(3)(a)切去部分A高度的最小值为0.1m;
(b)p水:p地的最大值为。
38.(2023•崇左三模)如图所示,盛有40kg水的柱形容器甲、乙静止在水平地面上,容器足够高,它们的底部通过一根细管(体积忽略不计)连通。已知甲、乙容器的底面积分别为S甲=0.1m2、S乙=0.3m2,水的深度为0.1m。(ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)容器中的水受到的重力是多少?
(2)水对容器底部的压强是多少?
(3)将一均质小球A放入甲或乙容器,小球A静止时沉底,此过程中水未溢出,发现甲、乙容器对地面的压力增大量相等。请判断小球A是被放入的甲容器还是乙容器并说明理由,同时求出小球A的密度大小。
【答案】(1)水的重力为400N;
(2)水对容器底部的压强为1000Pa;
(3)因甲、乙的底部用一根轻质细软管连通形成连通器,甲、乙容器中水面始终相平,实心小球A放入容器中两边水对容器底部压强的增加量相同,因为S甲<S乙,由F=pS可知,甲容器中水对容器底的压力增加量小,而柱形容器对地面的压力增加量与液体对容器底的压力增加量相等,所以放入小球A后因水的压力增加导致容器对地面的压力增加量甲要小于乙,因此小球A应放入甲中;小球的密度为1.5×103kg/m3。
【分析】(1)利用G=mg求水的重力;
(2)利用p=ρ液gh求水对容器底部的压强;
(3)根据连通器原理可知,放入小球后两容器液面变化相同,利用F=pS判断放入小球后液体对容器底部的压力增加量,根据柱形容器对地面的压力增加量与液体对容器底的压力增加量的关系分析出两容器由于液体压力增加而导致的对地面的增加量,进而判断小球应放在哪个容器中;利用p=ρ液gh结合G=mg=ρVg列出方程求解小球的密度。
【解答】解:(1)容器中的水受到的重力:G水=m水g=40kg×10N/kg=400N;
(2)水对容器底部的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;
(3)因甲、乙的底部用一根轻质细软管连通形成连通器,
所以,甲、乙容器中水面始终相平,实心小球A放入容器中两边水对容器底部压强的增加量相同,
又因S甲<S乙,
所以,由F=pS可知,甲容器中水对容器底的压力增加量小,
又因为柱形容器中液体对容器底的压力增加量等于容器中增加的液体的重力,
而容器对地面的压力增加量也等于容器中增加的液体的重力,
所以柱形容器对地面的压力增加量与液体对容器底的压力增加量相等,
设小球对容器的压力为F压,
因甲、乙容器对地面的压力增加量相等,
由ΔF压=ΔF水+F压可知,小球必须对甲容器底有压力,即小球放入甲容器;
因物体对水平面的压力和自身的重力相等,且甲、乙容器对地面的压力增加量相等,所以,ΔF甲容=ΔF乙容=,
设实心小球A的体积为VA,则水面上升的高度:Δh=,
水对乙容器底压强的增加量:Δp水=ρ水gΔh=ρ水g,
水对乙容器底压力的增加量:ΔF水=Δp水S乙=ρ水gS乙,
实心小球A的重力:GA=mAg=ρAVAg,
由ΔF乙容=可得,ρ水gS乙=ρAVAg,
则ρA===1.5×103kg/m3。
答:(1)水的重力为400N;
(2)水对容器底部的压强为1000Pa;
(3)因甲、乙的底部用一根轻质细软管连通形成连通器,甲、乙容器中水面始终相平,实心小球A放入容器中两边水对容器底部压强的增加量相同,因为S甲<S乙,由F=pS可知,甲容器中水对容器底的压力增加量小,而柱形容器对地面的压力增加量与液体对容器底的压力增加量相等,所以放入小球A后因水的压力增加导致容器对地面的压力增加量甲要小于乙,因此小球A应放入甲中;小球的密度为1.5×103kg/m3。
39.(2023•兴宁区校级一模)如图所示,水平地面上底面积分别为S、2S的轻质圆柱形容器中分别装有甲、乙两种液体,其质量、高度的关系如表一所示。求:
(1)若甲液体是水,对容器底部的压强p水为2000Pa时水的深度。
(2)甲、乙两种液体的密度之比。
(3)现有物体A、B,其质量、体积的关系如表二所示。请在物体A、B和液体甲、乙中各选择一个,当把物体浸没在液体中(液体不会溢出),容器对水平地面压强变化量Δp1 与液体对容器底部压强变化量Δp2的比值最大。请分析说明所选物体及液体的理由,并计算出Δp1与Δp2的最大比值。[说明:第(2)与(3)小题答题所涉及的物理量均用字母表示]
表一
表二
【答案】①对容器底部的压强p水为2000Pa时水的深度为0.2m;
②求甲、乙两种液体的密度之比为4:3。
③将A物体放入乙液体中,Δp1比Δp2的最大值为。
【分析】①已知水的深度,根据p水=ρ水gh求水的深度;
②已知液体A和液体B质量相等,根液体的密度公式、V=Sh分别列出液体A和液体B质量的关系式,即可求得液体A和液体B的密度之比;
③对水平地面压强变化量Δp1=;液体对容器底部压强变化量Δp2=ρgΔh;写出增加的压强之比,经讨论得出最大压强。
【解答】解:①若甲液体是水,水的深度:h==0.2m;
②由题知,液体A和液体B的质量均为m,根据ρ=、V=Sh可得,
液体甲的质量:m甲=ρ甲V甲=ρ甲×S×3h,
液体乙的质量:m乙=ρ乙V乙=ρ乙×2S×2h,
则ρ甲×S×3h=ρ乙×2S×2h,
解得,甲、乙两种液体的密度之比:
ρ甲:ρ乙=4:3;
③容器对水平地面压强为固体产生的,根据p=,因轻质圆柱形容器容器,对地面的压力的增加量等于放入液体的物体的重力,
对水平地面压强变化量Δp1=;
液体对容器底部压强变化量Δp2=ρgΔh;
==,要使比值最大,故应将A物体放入乙液体中,
===。
答:①对容器底部的压强p水为2000Pa时水的深度为0.2m;
②求甲、乙两种液体的密度之比为4:3。
③将A物体放入乙液体中,Δp1比Δp2的最大值为。
40.(2023•青秀区校级模拟)如图所示,均匀实心圆柱体甲和圆柱形容器乙置于水平桌面上。乙容器高为20cm,内盛有密度为0.6g/cm3的液体;已知S甲=30cm2,S甲:S乙=3:4。现沿竖直方向在甲上切去底面积为S的部分,并将切去部分置于容器乙的液体中,切去部分会自然沉底,并静止在容器底部。截取甲的部分放入乙中静止后,乙对桌面的压强随截取面积S的变化关系如图丙所示。容器乙的壁厚和质量均忽略不计,求:
(1)截取甲之前,乙中液体的深度;
(2)若将甲全部放入乙中,求液体对容器底部的压强与截取前的变化量;
(3)甲的密度。
【答案】(1)截取甲之前,乙中液体的深度为0.15m;
(2)若将甲全部放入乙中,求液体对容器底部的压强与截取前的变化量为300Pa;
(3)甲的密度为1.8×103kg/m3。
【分析】(1)由图丙可知,截取甲之前乙对桌面的压强,即液体对容器底的压强,根据p=ρgh进行求解;
(2)由图丙可知,在S=20cm2时,图像出现偏折,可以判断,当S=20cm2时,乙容器恰好装满,再增大S,乙中的液体会溢出,所以将甲全部放入乙中,乙中液体会溢出,可知此时容器中液体的深度,根据p=ρgh求出液体对容器底部的压强,减去截取甲之前液体对容器底部的压强即可;
(3)根据题中所给的底面积之间的关系求出乙容器的底面积,在S=20cm2时,切去的甲物体的体积恰好等于排开液体的体积,切去的甲物体的重力等于容器对桌面的压力的增加量,利用G=mg求出切去的甲物体的质量,再利用密度公式ρ=求出密度。
【解答】解:(1)因为圆柱形容器乙置于水平桌面上,容器乙的壁厚和质量均忽略不计,则截取甲之前乙对桌面的压强就等于液体对容器底的压强p=ρ乙gh乙,
由图丙可知,截取甲之前液体对容器底部的压强p1=900Pa,由p=ρgh得,
截取甲之前,乙中液体的深度为:h1===0.15m;
(2)由图丙可知,在S=20cm2时,图像出现偏折,可以判断,当S=20cm2时,乙容器恰好装满,再增大S,乙中的液体会溢出,所以将甲全部放入乙中,乙中液体会溢出,
则液体的深度为:h2=20cm=0.2m,
液体对容器底部的压强p2=ρ液gh2=0.6×103kg/m3×10N/kg×0.2m=1200Pa,
液体对容器底部的压强与截取前的变化量为:Δp=p2﹣p1=1200Pa﹣900Pa=300Pa;
(3)已知S甲=30cm2,S甲:S乙=3:4,
则乙的底面积为:S乙=S甲=×30m2=40cm2,
因为切去部分会自然沉底,且当S=20cm2时,液体对容器底部的压强p3=1800Pa,此时乙容器恰好装满,
则切去的甲物体的体积为:V切=V排=S乙(h2﹣h1)=40cm2×(20cm﹣15cm)=200cm3=2×10﹣4m3,
切去的甲物体的重力为:G切=ΔF=(p3﹣p1)S乙=(1800Pa﹣900Pa)×40×10﹣4m2=3.6N,
切去的甲物体的质量为:m切===0.36kg,
甲物体的密度为:ρ甲===1.8×103kg/m3。
答:(1)截取甲之前,乙中液体的深度为0.15m;
(2)若将甲全部放入乙中,求液体对容器底部的压强与截取前的变化量为300Pa;
等级
优秀
良好
及格
不及格
肺活量/mL
2950﹣3050
2650﹣2800
1650﹣2550
1450﹣1610
柱体A
容器B
高度/cm
15
15
底面积/cm2
100
150
物体
密度ρ(×103kg/m3)
体积V(×10﹣3m3)
C
6
2
D
4
3
E
2
3
液体
质量
高度
甲
M
3h
乙
M
2h
物体
质量
体积
A
10m
2V
B
9m
3V
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