第09章 压强(易错模拟题汇编)-最新中考物理一轮复习高频考点精讲与易错题精练(全国通用)
展开1.“网络式”复习法:即采用章、节、标题、要点四个层次对教材进行梳理;
2.提高“回头率”:为了防止遗忘,就要采用提高“回头率”的`方法,即看完一节、一章、一部分之后,再回头扫视一遍,这样知识得到了系统的巩固,效果很好;
3.“空想法”:所谓空想法就是不看课本回想看过的内容;或看课本的大纲填充细节;
4.树形图:选出一本较有代表性的参考书,通读全书后,理出该领域研究的主要线索。
5.梳理错题法:把综合复习阶段做过的所有习题重新浏览一遍;
6.“齐头并进”法:在复习过程中,由于要复习的学科多,所以必须合理安排时间。
第09章 压强(易错模拟题汇编)
一、选择题
1.(2022•上海模拟)如图,甲、乙两人在完全相同的沙滩散步,留下深浅相同、大小不同的脚印。则甲( )
A.所受的重力较大B.所受的重力与乙的相等
C.对沙滩的压强较大D.对沙滩的压强较小
解:
A、因为甲乙脚印的深浅程度相同,说明两者的压强相同,根据G=F=pS,受力面积大的物体压力大,水平地面的物体对水平面的压力等于物体的重力,所以甲受到的重力大于乙受到的重力故,A正确;
B、甲受到的重力大于乙受到的重力,故B错误;
CD、由于甲乙在沙滩上留下的脚印深浅相同,说明压力的作用效果相同,即甲乙对沙滩的压强相等,故CD错误。
答案:A。
2.(2022•自贡模拟)如图甲是ab两种不同物质质量和体积的关系图像,如果用质量相等的ab两种物质分别制成M、N两个底面积不同、高度相同的实心圆柱体放置在水平地面上(如图乙),则a、b两种物质密度之比和M、N两圆柱体对水平地面的压强之比分别为( )
A.2:1;2:1B.1:2;1:2C.2:1;1:1D.1:2;1:1
解:(1)由图象可知,a物质的密度为:
ρa=maVa=,
b物质的密度为:
ρb=mbVb=,
a、b两种物质密度之比:
ρaρb=8g/cm34g/cm3=2:1;
(2)圆柱体对水平地面的压强为:p=FS=GS=mgS=ρgVS=ρgSℎS=ρgh,
由于M、N的高度相同,所以M、N两圆柱体对水平地面的压强之比:
pMpN=ρagℎρbgℎ=ρaρb=21,故A正确。
答案:A。
3.(2022•天津模拟)2022年北京冬奥会上,武大靖参加500m短道速滑,武大靖穿着冰刀双脚在冰面上滑动,已知武大靖连同装备总质量为70kg,则武大靖滑动时对地面的压强约为( )
A.7×105PaB.7×104PaC.3.5×104PaD.3.5×105Pa
解:武大靖和装备的总重力:
G=mg=70kg×10N/kg=700N;
武大靖对冰面的压力:
F=G=700N,
滑动时受力面积约为:S=10cm2=1×10﹣3m2,
冰面受到的压强:
p=FS=700N1×10−3m2=7×105Pa。
答案:A。
4.(2022•杭州模拟)如图所示的各种措施中,属于增大压强的是( )
A.轨道铺在枕木上 B.切菜刀磨得锋利
C.书包带做得很宽 D.单板滑雪
解:
A、铁轨铺在枕木上是在压力一定时,通过增大受力面积减小火车对路基的压强,故A不符合题意。
B、切菜刀磨得锋利,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故B符合题意。
C、书包带做得很宽,是在压力一定时,通过增大受力面积减小对人的压强,故C不符合题意。
D、单板滑雪,是在压力一定时,通过增大受力面积减小对雪地的压强,防止陷入雪中,故D不符合题意。
答案:B。
5.(2022•扬州模拟)如图两质量分布均匀、体积相等的实心圆柱A、B静止在水平地面上,它们对水平地面的压强pA>pB,现采取以下方案对其切割,则剩余部分对地面压强的变化图像正确的是( )
A.①②B.②③C.③④D.②④
解:
已知A、B两圆柱体对水平地面的压强pA>pB,由图知hA<hB,根据p=FS=GS=mgS=ρgVS=ρgSℎS=ρgh可知ρA>ρB;
由于A、B的体积相等,则由公式m=ρV可知mA>mB;
①若沿竖直方向切去相同的宽度Δd,因圆柱体的高度和密度不变,则根据p=ρgh可知剩余部分对地面的压强不变,仍为pA>pB,所以图像为平行于横轴的直线,且pA的图线在上面,故①错误;
②若沿水平方向切去相同的厚度Δh,因ρA>ρB,则根据p=ρgh知A对地面的压强减小得较快,由于A的高度小,所以A先切完(即A对地面的压强先减小为0),故②正确;
③若沿水平方向切去相同的质量Δm,A、B减小的压强为:ΔpA=ΔmgSA,ΔpB=ΔmgSB,由于SA>SB,所以圆柱体A对地面的压强减小得较慢,圆柱体B对地面的压强减小得较快,由于B的质量小,所以B先切完(即B对地面的压强先减小为0),故③正确;
④若沿水平方向切去相同的体积ΔV,且A、B的体积相等,当切去的体积等于圆柱体的体积时,pA、pB同时为零,图像上pA、pB不能同时为零,故④错误。
综上所述②③正确。
答案:B。
6.(2022•营口模拟)水的密度是随温度变化的,4℃时水的密度最大。图甲容器中装有适量水,当水温从0℃升高到15℃的过程中,水的质量不变,不考虑容器的热胀冷缩,下列选项中能正确反映图中容器底部受到水的压强p和水温t之间关系的是( )
A. B. C. D.
解:因为水具有反膨胀性质,当水温从0℃升到15℃时,水的密度ρ先变大后变小;水的质量不变,容器的底面积不变,根据m=ρV=ρSh可知容器中水先下降后上升,利用p=ρgh无法判断容器底受到水的压强p如何变化,当水温从0℃升到15℃时,水的质量不变,处于规则容器中,则水对容器底部的压力等于水的重力,根据p=FS=GS=mgS可知,当水温从0℃升到15℃时,容器底受到水的压强p不变,故ABC不符合题意,D符合题意。
答案:D。
7.(2022•泸州模拟)如图所示,小龙同学学习了压强知识后,就想利用家中的小桶来实际测算一下,于是他用弹簧测力计测出了小桶重为2N,又用数学方法测出了平底圆形桶底的底面积为60cm²,现将小桶放在水平地面上,并将22N的水倒入桶中,测出水深30cm。根据以上数据他计算出了四个结果,其中下列计算错误的是(g取10N/kg,ρ水=1×103kg/m3)( )
A.地面受到小桶的压力为24N
B.桶底受到水的压力为22N
C.地面受到小桶的压强为4000Pa
D.桶底受到水的压强为3000Pa
解:
AB、因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,地面受到小桶的压力:
F′=G水+G小桶=22N+2N=24N,故A正确;
地面受到小桶的压强:
p'=F′S=24N60×10−4m2=4000Pa,故B正确
CD、小桶内水的深度:
h=30cm=0.3m,
桶底受到水的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa,故D正确;
由p=FS可得,桶底到受到水的压力:
F=pS=3000Pa×60×10﹣4m2=18N,故B错误。
答案:B。
8.(2022•阳江模拟)如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙、丙三个平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。下列说法正确的是( )
A.容器对桌面的压力:F甲=F乙=F丙
B.容器对桌面的压强:p′甲<p′乙<p′丙
C.液体的密度:ρ甲<ρ乙<ρ丙
D.液体对容器底部的压强:p甲=p乙=p丙
解:AB、容器对桌面的压力等于容器的重力与液体的重力之和,而两容器和甲、乙两种液体质量相等,所以三容器的总重力相等,所以容器对桌面的压力相等,即F甲=F乙=F丙,故A正确;
因两容器底面积相同,且F甲=F乙=F丙,由p=FS可知,容器对桌面的压强p甲′=p乙′=p丙′,故B错误;
CD、根据题图可知,甲、乙、丙液体的质量相等,丙液体的体积最大,其次是乙的体积,甲的体积最大,根据ρ=mV可知,甲的密度最大,丙的密度最小,即ρ甲>ρ乙>ρ丙,故C错误;
因液体深度相同,且ρ甲>ρ乙>ρ丙,所以由p=ρgh可知,p甲>p乙>p丙,故D错误。
答案:A。
9.(2022•大连模拟)如图所示,完全相同的两个容器中分别装入甲、乙两种不同的液体,下列分析正确的是( )
A.若甲乙液体的质量相等,则A点的压强等于B点的压强
B.若甲乙液体的质量相等,则C点的压强小于D点的压强
C.若甲乙液体对容器底部的压强相等,则甲液体的质量等于乙液体的质量
D.若甲乙液体对容器底部的压强相等,则甲液体的质量小于乙液体的质量
解:A、由图可知,甲、乙两容器内液体的体积关系为V甲液>V乙液,因两容器中的液体质量相等,所以由m=ρ液V可知,两容器内液体的密度关系为ρ甲液<ρ乙液;
两容器完全相同,则容器中向外凸出部分的容积V凸相同,因ρ甲液<ρ乙液,所以由G=mg=ρVg可知乙容器中凸出部分的液体重力较大,而两容器中液体的总重力相等,则两容器中柱形部分的液体重力G甲液′>G乙液′,所以由F=G柱液可知,两容器中液体对容器底部的压力F甲液>F乙液;又因为两个容器完全相同,其底面积相同,所以由压强定义式可知,两液体对容器底部的压强p甲液>p乙液﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
由图可知,A、B两点到容器底部的距离相等,由p=ρ液gh和ρ甲液<ρ乙液可知,A、B两点到容器底部的压强关系为pA下<pB下﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②;
因p甲液>p乙液,所以,由pA上+pA下>pB上+pB下可知,pA上>pB上,即甲容器中液体对A点的压强大于乙容器中液体对B点的压强,故A错误;
B、由图可知,C、D两点到容器底部的距离相等,由p=ρ液gh和ρ甲液<ρ乙液可知,C、D两点到容器底部的压强关系为pC下<pD下﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③;
因p甲液>p乙液,所以,由pC上+pC下>pD上+pD下可知,pC上>pD上,即甲容器中液体对C点的压强大于乙容器中液体对D点的压强,故B错误;
CD、若甲乙对容器底部的压强相等,因两容器相同,由F=pS知甲乙对容器底部的压力相等,则容器竖直方向上的甲的质量等于乙的质量,所以ρ甲<ρ乙,即容器凸起部分的甲的质量小于乙的质量,所以甲液体总质量小于乙总液体质量,故C错误、D正确。
答案:D。
10.(2022•南宁模拟)如图是创意气压计,A为玻璃管,与大气相通,B为密闭的厚玻璃球,A与B下部相通,内装红墨水。下列说法正确的是( )
A.该气压计是一个连通器
B.玻璃球内的气压等于外部大气压
C.A管做得细容易呈现气压的变化
D.A管中的液面会随大气压的减小而下降
解:
A、A与B下部连通,但B为密闭的玻璃球,不符合连通器原理,所以这个产品利用的不是连通器原理,故A错误;
B、A管和B球液面相平时,两液面受到气体的压强相等,现B球液面低于A管液面说明球内气压大于外界大气压,故B错误;
C、压强差一定时,液面的高度差应该是一定的,不会因为管的粗细而发生改变。A管做得细容易呈现气压的微小变化,故C正确;
D、A管液面下降时,说明外界大气压变大,故D错误。
答案:C。
11.(2022•天津模拟)像鱼类生活在水中一样,人类生活在地球大气的底部,请你估算一下,大气对你手机屏幕表面的压力约为( )
A.1×105NB.1×103NC.10ND.0.1N
解:手机屏幕长约15cm,宽约8cm,则其表面S=15cm×8cm=120cm2=1.2×10﹣2m2,
大气对手机屏幕表面的压力F=pS=1.0×105Pa×1.2×10﹣2m2=1.2×103N,与B选项相差不大。
答案:B。
12.(2022•黔南州模拟)打开物理世界的大门,走进了神奇科学世界,这里有许多令人惊叹而奥妙无穷的自然现象!通过两年的学习,我们掌握了不少物理知识,找到许多“神奇的谜底”。下面四个“谜底”,哪两个是相同的( )
A.甲、乙B.甲、丙C.甲、丁D.乙、丁
解:甲:高速列车在行驶过程中,使人和列车之间的空气流动速度很大,压强很小,人外侧的压强不变,人在内外压强差的作用下,当人离列车太近时,会被压向列车出现事故,所以站台上候车的乘客必须站在黄全线外候车,应用的物理知识是流体压强与流速的关系;
乙:将茶水从壶中倒出,是由于茶壶与壶身相通而且等高,应用的物理知识是利用连通器原理;
丙:飞机飞行时,飞机的机翼上方突起,机翼上方空气流速大于下方空气流速,机翼上方空气压强小于下方压强,飞机受到向上的升力作用,应用的物理知识是流体压强与流速的关系;
丁:钢笔吸墨水时,先用手捏笔胆排除里面的空气,松手后笔胆内空气体积增大,压强减小,墨水在大气压的作用下被压入笔胆。
综上,应用原理相同的是甲和丙,故B符合题意,ACD不符合题意。
答案:B。
二、填空题
13.(2022•沈阳模拟)公交车窗户旁都配有红色的破窗锤。破窗锤的锤头顶部尖,是为了在紧急情况下乘客敲击车窗时 增大 (选填“增大”或“减小”)压强,更容易破窗;已知锤头顶部面积是2.0mm2,底部面积是2.0cm2,若乘客敲击力是50N,则破窗锤对车窗的最大压强是 2.5×107 Pa。
解:(1)在压力一定时,减小逃生锤和玻璃的受力面积,可以增大逃生锤对玻璃的压强,以便打破玻璃顺利逃生;
(2)当受力面积为S=2.0mm2=2×10﹣6m2时,压强最大,最大压强为:p=FS=50N2×10−6m2=2.5×107Pa。
答案:增大;2.5×107。
14.(2022•重庆模拟)A、B两个实心正方体的质量相等,密度之比ρA:ρB=27:1,若按甲、乙两种不同的方式,分别将它们叠放在水平地面上(如图所示),则地面受到的压力之比是 1:1 ,地面受到的压强之比是 1:9 。
解:(1)若按(甲)的方式,将它们叠放在水平地面上,此时对地面的压力F甲=GA+GB,
若按(乙)的方式,将它们叠放在水平地面上,此时对地面的压力F乙=GA+GB,
故F甲F乙=GA+GBGA+GB=11;
(2)已知ρA:ρB=27:1,且A、B两个实心正方体的质量相等,即:mA:mB=1:1,
由ρ=mV可得两物体的体积之比:VAVB=mAρAmBρB=mAmB×ρBρA=11×127=127,
则边长之比为13,面积之比为19,
因为F甲F乙=11;
所以按(甲)、(乙)两种不同的方式,分别将它们叠放在水平地面上,则地面受到的压强之比是p甲:p乙=1:9。
答案:1:1;1:9。
15.(2022•达州模拟)如图甲所示,一个装有适量水的烧杯放置在水平桌面上,将一装满水的小试管(管壁厚度不计)倒扣在水中。对小试管施加一个竖直向上的拉力F,使其缓慢上升到如图乙所示位置。在此过程中,小试管中一直充满水,这是由于 大气压 的作用,试管口中心的压强 变小 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
解:因为大气压能支持10米多高的水柱,因此在对小试管施加一个竖直向上的拉力F,使其缓慢上升过程中,小试管中一直充满水,
由甲到乙液面到试管口的深度减小,由p=ρgh可知,液体对试管口的压强变小,外面大气压不变,试管口中心的压强是等于大气压加上液面到试管口的压强,则在此过程中,试管口中心的压强变小。
答案:大气压;变小。
16.(2022•兰州模拟)如图所示,质量为120g的平底烧瓶内装有300mL的水,静止放在水平桌面上,烧瓶底面积为30cm2,测得水的深度为5cm,则水对瓶底的压强为 500 Pa,烧瓶对桌面的压强为 1.4×103 Pa。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
解:(1)水对瓶底的压强:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣2m=500Pa;
(2)烧瓶内水的质量:m水=ρ水V=1×103kg/m3×300×10﹣6m3=0.3kg,
烧瓶和水的总质量:m=m瓶+m水=120×10﹣3kg+0.3kg=0.42kg,
烧瓶和水的总重力:G=mg=0.42kg×10N/kg=4.2N,
此时烧瓶对水平桌面的压力:F=G=4.2N,
烧瓶对水平桌面的压强:p=FS=4.2N30×10−4m2=1.4×103Pa。
答案:500;1.4×103。
17.(2022•长春模拟)如图所示,置于水平桌面上的两个粗细不同的圆柱形容器,分别装有甲、乙两种液体,容器底部受到的液体压强相等。则两种液体密度的大小关系是ρ甲 > ρ乙;距容器底部高度相等的A、B两点所受液体压强的大小关系是pA < pB(选填“>”“<”或“=”)。
解:由图知甲液面低于乙液面,容器底部受到的压强相等,据公式p=ρgh可知,甲容器中液体的密度大于乙液体的密度,即ρ甲>ρ乙;
由题知两个容器底部所受压强相同p甲=p乙,
因为p=ρgh,A、B两点等高,即hA下=hB下,ρ甲>ρ乙,
所以A、B以下液体对底部压强pA下>pB下,
因为A、B两点压强为pA=p甲﹣pA下,pB=p乙﹣pB下,且p甲=p乙,
所以pA<pB。
答案:>;<。
18.(2022•百色模拟)如图是一把装有水的茶壶,壶嘴和壶身构成了一个 连通器 。若将茶壶略微倾斜,壶嘴和壶身中水面 相平 (选填“相平”、“左低右高”或“左高右低”)。
解:茶壶的壶嘴与壶身构成连通器;若将茶壶略微倾斜,茶壶只有一种液体,在液体不流动的情况下,壶嘴和壶身中水面相平。
答案:连通器;相平。
19.(2022•重庆模拟)如图是生活中常见的桶装水压水器,其原理是 增大 (选填“增大”或“减小”)水面上方空气压强,从而将水压至出水口,若水桶不慎破损,则压水器将不能工作。某次使用时,水面与管口高度差为30cm,则水面上方空气压强至少为 1.03×105 Pa(大气压取1.0×105Pa)。
解:(1)桶装水压水器工作时,把桶外空气压进桶内,使水面上方空气压强增大,从而将水压至出水口;
(2)使用时水面上方空气支撑水柱的高度:h=30cm=0.3m,
水柱产生的压强:p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3×103Pa,
水面上方空气的最小压强:p=p0+p水=1.0×105Pa+3×103Pa=1.03×105Pa。
答案:增大;1.03×105。
20.(2022•佛山模拟)如图所示,通过细玻璃管向瓶中吹入一定量的气体后,玻璃管中的水柱上升至P处,此时瓶内气体的压强 大于 (选填“大于”、“小于”或“等于”)大气压。将这个自制气压计从15楼移到1楼,玻璃管中的水柱将 下降 ,这是因为大气压随海拔高度的减小而 增大 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
解:玻璃管中的水柱上升至P处,高于瓶内液面,说明瓶内大气压大于外界大气压;大气压与高度的关系是:海拔越高,气压越低,所以将自制气压计从15楼移到1楼,海拔变低,压强变大,外界大气压变大,瓶内大气压不变,水柱下降。
答案:大于;下降;增大。
三、实验探究题
21.(2022•深圳模拟)如图所示,利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素。
(1)图甲乙丙中是通过观察 海绵的凹陷程度 来比较压力的作用效果;我们 可以 (填“可以”或“不可以”)用沙子代替海绵来完成实验。
(2)通过比较图 甲 和图乙,说明受力面积一定时, 压力增大 ,压力的作用效果越明显;通过比较图 乙、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)实验中主要采用的研究方法是 控制变量法 。(填“控制变量法”或“理想实验法”)
(4)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丙和图丁中木板受到的压强p丁的大小关系为p丙 = p丁。(填“>”“<”或“=”)
解:(1)根据转换法,图中压力的作用效果是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的。因沙子受压形变明显,故我们可以用沙子代替海绵来完成实验;
(2)通过比较图甲和图乙知,说明压力越大,压力的作用效果越明显;研究压力的作用效果与受力面积关系时,要控制压力一定,故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)实验中主要采用的研究方法是控制变量法。
(4)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,根据p=FS,因压力和受力面积相同,故图丙中海绵受到的压强p等于图丁中木板受到的压强p′的大小,p=p′。
答案:(1)海绵的凹陷程度;可以;(2)甲;压力越大;乙、丙;(3)控制变量法;(4)=。
22.(2022•遂宁模拟)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。
答案:(1)高度差;(2)B;(3)相等;(4)变大;(5)500。
23.(2022•苏州模拟)用注射器估测大气压的值实验中。
(1)实验中,分析研究的对象是大气对 活塞 (填“针筒”、“活塞”)的压力。
(2)当活塞相对于针筒开始滑动时,可以近似看成研究对象在水平方向所受拉力F与所受的大气压力是一对 平衡力 (平衡力/相互作用力)。
(3)研究对象受大气压力的受力面积等于注射器的截面积。读出注射器的容积V,再用刻度尺测出 刻度部分 的长度L。
(4)计算大气压值,其表达式为p= FLV 。
(5)实验中,小华正确使用了测量仪器,且读数正确,但她发现测量结果总是偏小,其主要原因是 注射器中的空气无法排尽
(6)另一方面,考虑到活塞与针筒之间的摩擦力对实验的影响,小华改进了实验,如图2所示,将注射器筒固定在水平桌面上,活塞通过水平细线及定滑轮与烧杯相连,向烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得杯和水的重力为9.8N,然后向外缓慢抽出杯中的水,当活塞刚开始向右滑动时,测得杯和水的重力为5.6N,已知活塞面积为7×10﹣5m2,则活塞与注射器筒之间的摩擦力为 2.1 N,所测大气压的值应为 1.1×105 Pa。
解:(1)该实验中以活塞为研究对象;分析研究的是大气对活塞的压力
(2)当注射器中的活塞开始滑动时,弹簧测力计的拉力与大气的压力刚好平衡,利用二力平衡原理来测出大气对活塞的压力;
(3)注射器是一个圆柱体形状,因此,应用刻度尺量出其刻度部分的长度L;
(4)注射器是一个圆柱体形状,因此,应量出其全部刻度部分的长度L;
再读出空积V,得出活塞的面积S=VL,将测量结果代入压强公式得:p=FVL=FLV,
(5)活塞与注射器筒壁不完全密封,橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体,都会使拉力变小,在面积不变的情况下,测得的大气压会偏小;
(6)当注射器中的活塞开始向左滑动时,G1=9.8N,对活塞受力分析:F+f=G1=9.8N;
当注射器中的活塞开始向右滑动时,G2=5.6N,对活塞受力分析:F﹣f=G2=5.6N;
两式联立解得:F=7.7N,f=2.1N,所测大气压的值:p=FS=7.7N7×10−5m2=1.1×105pa。
答案:(1)活塞;(2)平衡力;(3)刻度部分;(4)FLV;(5)注射器中的空气无法排尽;(6)2.1;1.1×105。
四、计算题
24.(2022•上海模拟)如图1所示,形状、体积相同的长方体甲、乙置于水平地面,已知甲的质量为5千克,它们的长宽高分别为0.4米、0.1米和0.1米。
①求甲的密度ρ甲。
②求甲对水平地面的压力F甲。
③若将长方体甲垂直叠放在长方体乙的上面(如图2所示),甲对乙的压强p甲乙等于乙对地面的压强p乙地的2倍,求乙物体的质量m乙。
解:①甲的体积V=0.4m×0.1m×0.1m=0.004m3,甲的密度ρ甲=m甲V=5kg0.004m3=1.25×103kg/m3;
②甲对水平地面的压力F甲=G甲=m甲g=5kg×10N/kg=50N;
③设乙的重力为G乙,
若将长方体甲垂直叠放在长方体乙的上面(如图2所示),甲对乙的压力F甲乙=G甲=50N,受力面积S甲乙=0.1m×0.1m=0.01m2,
甲对乙的压强p甲乙=F甲乙S甲乙=50N0.01m2=5000Pa;
乙对地面的压力F乙地=G甲+G乙=50N+G乙,
受力面积S乙地=0.4m×0.1m=0.04m2,
甲对乙的压强p甲乙等于乙对地面的压强p乙地的2倍,
故乙对地面的压强p乙地=F乙地S乙地=50N+G乙0.04m2=12×p甲乙=12×5000Pa;
据此解出G乙=50N,
根据重力公式得出乙物体的质量m乙=G乙g=50N10N/kg=5kg。
答:①甲的密度ρ甲为1.25×103kg/m3。
②甲对水平地面的压力F甲为50N。
③乙物体的质量m乙为5kg。
25.(2022•上海模拟)如图所示,体积为3×10﹣3米3、密度为2×103千克/米3的均匀实心圆柱体甲和底面积为2×10﹣2米2、高为0.4米的薄壁圆柱形容器乙置于水平桌面上,乙容器内盛有0.3米深的水。求:
①甲的质量m甲。
②水对乙容器底部的压强p水。
③现将圆柱体甲浸没在乙容器内的水中,求水对乙容器底部压强的增加量Δp水。
解:①根据ρ=mV可得甲的质量:
m甲=ρ甲V甲=2×103kg/m3×3×10﹣3m3=6kg;
②水对乙容器底部的压强:
p水=ρ水gh水=1×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000pa;
③把甲浸没在乙容器内的水中,则甲排开水的体积V排=V甲=3×10﹣3m3,
若无水溢出,水的深度增加量应为:
Δh=V排S容=3×10−3m32×10−2m2=0.15m,
而乙容器高0.4m,内盛有0.3m深的水,
故把甲浸没在乙容器内的水中有水溢出,
则部分水溢出后,水的深度增加量:
Δh′=0.4m﹣0.3m=0.1m,
水对容器底部压强增大量:
Δp水=ρ水gΔh=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000pa。
答:①甲的质量m甲为6kg;
②水对乙容器底部的压强p水为3000pa;
③水对乙容器底部压强的增加量Δp水为1000pa。
甲 黄线外候车
乙 倒水饮茶
丙 飞机上天
丁 吸墨水
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