专题1.2 压强问题【重难热突破】八年级下册物理期末复习宝典(人教版)(原卷及解析卷)
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一、选择题
1.关于下面四幅图的说法正确的是( )
甲 乙 丙 丁
A.如图甲:将竖直玻璃管倾斜,水银柱的高度变大;
B.如图乙:盆景中的水位能保持一定高度,是利用了连通器原理;
C.如图丙:A管中水面上升,是因为流体中流速越大的位置压强越大;
D.如图丁:把水气压计从山下移到山顶,细管内的水柱上升。
【答案】D
【解析】(1)玻璃管倾斜只会改变水银柱的长度,而高度不会发生变化;
(2)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;
(3)流体流速越快的位置压强越小,据此判断;
(4)把水气压计从山下带到山上时,发生变化的是海拔高度,而大气压随海拔的升高而减小,因此可从瓶内外的气压差来分析。
A.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,这一高度的大小是由外界大气压决定的,所以不会因玻璃管的倾斜而改变。如果把玻璃管倾斜一定角度,则水银柱的长度就会相应变长,故A错误;
B.盆景水位保持一定高度是大气压支撑水没有流出来,故B错误;
C.A管中水面上升,是因为流体中流速越大的位置压强越小,故C错误;
D.把水气压计从山下带到山上,瓶内空气的压强不变,而外界大气压随高度的增加而减小,此时在瓶内气压的作用下,会有一部分水被压入玻璃管,因此管内水柱的高度会升高,故D正确。
2.两个正方体甲乙放在水平地面上,它们对水平面的压强相等,沿水平方向切去不同厚度,使剩余的厚度相同,剩余的压力相同,则甲乙切去的质量△m甲、△m乙和甲乙的密度满足的关系是( )
A.ρ甲>ρ乙,△m甲>△m乙 B.ρ甲<ρ乙,△m甲>△m乙
C.ρ甲<ρ乙,△m甲<△m乙 D.ρ甲>ρ乙,△m甲<△m乙
【答案】D
【解析】(1)正方体对水平地面的压强可以导出用公式:p=ρgh,
切割之前它们对水平面的压强相等,p甲=p乙,即ρ甲gh甲=ρ乙gh乙,
由图可知,h甲<h乙,
所以,ρ甲>ρ乙;BC错误;
(2)由图知S甲<S乙,在切割之前p甲=p乙,
所以由F=pS可知,切割之前甲、乙对地面的压力F甲<F乙,
因为正方体对水平地面的压力等于其重力,且G=mg,
所以,切割之前,m甲<m乙…….①
当沿水平方向切去不同厚度,剩余的压力相同,即F甲剩=F乙剩,
则甲、乙剩余部分的质量:m甲剩=m乙剩……..②
所以由①②可知,切去的质量△m甲<△m乙,故D正确,A错误。
故选:D。
3.在平南高铁站,离站台边缘一定距离的地方标有一条安全线,人必须站在安全线以外的区域候车,以免产生危险,这主要是因为高速列车经过时,列车与人之间的( )
A.空气流速增大,压强减小 B.空气流速减小,压强减小
C.空气流速增大,压强增大 D.空气流速减小,压强增大
【答案】A.
【解析】当火车驶过站台时会带动周围空气流动速度加快,从而造成人周围空气流速不同,结合流体压强与流速的关系即可解决此题。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.
二、填空题
4.如图所示,把饮料吸管A插入盛水的杯中,另一根吸管B的管口贴靠在A管的上端.往B管中吹气,可以看到A管中的水面上升.这是因为A管上端口附近空气压强变 (填“大”或“小”)的缘故;当杯内水的深度为10cm时,杯底受到水的压强大小为 Pa.(g取10N/kg)
【答案】小;1000.
【解析】对于液体压强计算和流体压强问题,要明确被研究的物体,物体的哪两个侧面流体流速不同,判断两个侧面的压强情况,判断物体在压强差作用下的运动情况.
吸管和烧杯构成连通器,吹气之前,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.利用p=ρgh计算杯底受到水的压强.
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管水上升或有水喷出.
杯内水的深度为10cm时,杯底受到水的压强:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa.
5.如图是冰壶比赛的情景.冰壶对冰面的压力是150N,与冰面的接触面积是0.03m2,则冰壶对冰面的压强为 Pa.冰壶被掷出后仍能向前运动,是因为冰壶具有 ,且受阻力小,运动状态改变慢.
【答案】5×103;惯性.
【解析】此题考查压强的大小计算和惯性,惯性现象在现实生活中随处可见,和我们的生活密切相关,学习中要注意联系实际,用所学惯性知识解决生活中的实际问题.求解固体压强,核心要把哪个物体受到的压强确定下来,然后寻找这个物体受到的压力是多少? 寻找这个物体的受力面积说多少?注意单位的统一性。结合公式或者灵活变形即可求解。
冰壶对冰面的压强需要利用固体压强公式求解:
已知冰壶对冰面的压力是F=150N
与冰面的接触面积是S=0.03m2
根据压强公式P=F/S有:p=5×103Pa;
冰壶被掷出后仍能向前运动,是因为冰壶具有惯性.
6.如图所示,一茶杯放在水平桌面上,茶杯底面积为20cm2.杯中水深10cm,杯和水的总重力为3 N,则杯对水平桌面的压强为 Pa;水对杯底的压力为 N. (g=10N/kg,茶杯杯壁厚度不计)
【答案】1500;2.
【解析】本题考查了学生对压强定义式和液体压强公式的掌握和运用,对于不规则的容器,对容器底的压力和压强,要先计算液体对容器底的压强p=ρgh、再计算液体对容器底的压力F=pS;容器对桌面的压力和压强,先计算容器对桌面的压力F=G、再计算容器对桌面的压强p=.
茶杯对水平桌面的压力等于杯和水的总重力,根据p=求出杯对水平桌面的压强;由图可知杯内水的深度,根据p=ρgh求出水对杯底的压强,利用F=pS求出水对杯底的压力.
(1)杯对水平桌面的压力:F=G总=3N,
则杯对水平桌面的压强:
p===1500Pa;
(2)水的深度h=10cm=0.1m,
水对杯底的压强:
p′=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa,
水对杯底的压力:
F′=p′S=1000Pa×20×10﹣4m2=2N.
7.乌鸦想喝玻璃瓶中的水.假设玻璃瓶身是圆柱体,其底面积为0.02m2,瓶内圆柱形空间的高度为0.25m,瓶内有水,水深0.20m,瓶壁薄(厚度不计),瓶嘴小,只容乌鸦嘴伸入,且瓶嘴深与乌鸦嘴长相等,瓶放在水平地面上,如图所示.已知空玻璃瓶重12N,则玻璃瓶底对地面的压强是 Pa.为了喝到瓶中水,乌鸦用嘴将周围的小石子夹入瓶中.假设每颗石子的质量都是43g,乌鸦至少向瓶中夹入 颗石子才能让它自己的嘴接触到瓶中水(假如石子全部浸入水中).(取g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,ρ石子=2.5×103kg/m3)
【答案】2600;59.
【解析】(1)瓶子内水的体积:
V水=Sh水=0.02m2×0.20m=0.004m3,
由ρ=可得,瓶子内水的质量:
m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×0.004m3=4kg,
水的重力:G水=m水g=4kg×10N/kg=40N,
玻璃瓶底对地面的压力:F=G水+G瓶=40N+12N=52N,
玻璃瓶底对地面的压强:
p===2600Pa;
(2)乌鸦的嘴接触到瓶中水时,石子的体积:
V石子=S(h瓶﹣h水)=0.02m2×(0.25m﹣0.20m)=0.001m3,
所加石子的质量:m石子=ρ石子V石子=2.5×103kg/m3×0.001m3=2.5kg,
则需要石子的个数:
n=≈58.1,即59个.
8.如图是家用煤气灶灶头的示意图,使用煤气灶时,打开煤气阀门,拧动点火装置,煤气和空气在进口处混合流向燃烧头被点燃,而煤气不会从进口处向空气中泄漏,其原因是进口处煤气流速 ,压强比大气压强 .
【答案】大;小.
【解析】本题考查的知识点就是流体压强与流速的关系.流体的压强跟流速有关,流速越大,压强越小.比较煤气进口处的内外气体的流速是解决本题的关键.因为流速越快,流体的压强越小,所以进口处煤气流速大,压强小于大气压,煤气和空气在大气压的作用下流向燃烧头,而煤气不会向空气中泄露。
9.如图所示,甲、乙容器中分别盛有水和酒精,当在A处沿水平方向快速吹起时,会发现B、C管中的液体上升到一定高度,则h1:h2= ,B、C管中的液体上升的原因是A处空气流速加快, .(ρ酒精=0.8×103kg/m3)
【答案】4:5;压强减小.
【解析】(1)设B管内水柱产生的压强为p水,C管内酒精产生的压强为p酒精,管内气体压强为p,由图知,管内气体压强加上液体产生的压强等于大气压,则大气压p0=p+p水=p+p酒精,所以p水=p酒精,由液体压强公式可得:ρ水gh1=ρ酒精gh2,则h1:h2=ρ酒精:ρ水=0.8×103kg/m3:1×103kg/m3=4:5;
(2)当在A处沿水平方向快速吹气时,A处空气流速加快、压强减小,管内气体的压强小于外界大气压,液体在大气压的作用下上升。
三、简答题
10.如图所示是非洲草原犬鼠洞穴的横截面示意图,洞穴有两个出口,一个是平的,而另一个则是隆起的圆形土堆,生物学家不是很清楚其中的原因,他们猜想:草原犬鼠把其中的一个洞口堆成土包,是为了建一处视野开阔的瞭望台,但是如果这一假设成立的话,它又为什么不在两个洞口处都堆上土包呢?那样不就有了两个瞭望台了吗?实际上两个洞口的形状不同,决定了洞口流动的方向,吹过平坦表面的风运动速度小,压强大;吹过隆起表面的风速度大,压强小,因此地面上风吹进了犬鼠的洞穴,给犬鼠带去了习习凉风。
请回答下列问题。
(1)标出洞穴中空气流动的方向。
(2)试着运用上文提到的物理知识说明,乘客为什么必须站在安全线以外的位置侯车?
(3)上文提到的物理知识在生产和生活中也有着广泛的应用,如:______(举一例)
【答案】(1)如图所示。(2)当乘客面向列车时,前方的空气流动速度大、压强小;后方大气压不变.人的前后方出现压强差,把人推向列车造成伤害.(3)如飞机的机翼。
【解析】(1)洞穴口有平的有凸的,有风经过时,相同时间内,经过平的时速度小、压强大;经过凸的时速度大,压强小,两洞口出现压强差,使空气顺利进入洞穴.
(2)当乘客面向列车时,前方的空气流动速度大、压强小;后方大气压不变.人的前后方
出现压强差,把人推向列车造成伤害.
(3)如飞机的机翼、汽车呈现流线型等都是利用流体的压强与流速的关系的设计的。
11.用一个两端开口的细长玻璃管,罩住一支燃烧的蜡烛,一段时间后蜡烛火焰逐渐变小。如图所示,将一张大小合适的硬纸板插入玻璃管中,只在底部留有空隙,就会有空气不断流向蜡烛周围,蜡烛就能持续燃烧。请分析说明空气能流向蜡烛周围的原因。
【答案】插入硬纸板后,玻璃管被分成左右两部分,由于蜡烛的燃烧,左侧部分的空气受热膨胀后密度减小会上升,左侧气压减小;而右侧因为温度较低,空气密度也较大,气体压强也较大,使硬纸片左右两侧形成压强差,因此,随着蜡烛的燃烧,空气会从右侧不断地流向左侧蜡烛的周围。
【解析】利用压强与流速的关系解决本问题。
12.小明家装修时发现了两个有趣的现象.
(1)现象一:屋内开着的门,在一阵风吹过后,(如图甲所示)门会关上,为什么?
(2)现象二:当门关上时,有时又会被风吹开,而在门与门框之间垫上几层纸后,(如图乙所示)风就不会将门吹开,门不会被吹开的原因是什么?
【答案】(1)风从门前吹过,门前空气流速大于门后空气流速,门前受到空气压强小于门后受到的空气压强,门后受到空气压力大于门前受到空气压力,所以门关上;(2)在门和门框之间垫几层纸后,通过增大压力的方法增大摩擦力,所以风不能将门吹开.
【解析】紧紧抓住压强与流速关系来解答。
四、计算题
13.两个相同的薄壁圆柱形容器,一个装有水,另一个装有某种液体,水的质量为5千克。
(1)求水的体积V。
(2)现从两容器中分别抽取相同体积后,水和液体对容器底部的压强关系如下表:求抽出液体前,液体原来的质量。
液体对底部的压强 | 抽出前 | 抽出后 |
p水 | 1960帕 | 980帕 |
p液 | 1960帕 | 1078帕 |
【答案】(1)水的体积V是5×10﹣3m3;
(2)抽出液体前,液体原来的质量是5kg。
【解析】(1)由ρ=m/V可得水的体积:
V= m/ρ= 5kg/1×103kg/ m3 =5×10﹣3m3;
(2)由p=ρgh可得抽出前水的深度:h水0=p/ρg =0.2m,
由p=ρgh可得抽出后水的深度:h水= p水/ρg =0.1m,
薄壁圆柱形容器的底面积:S=V/ h水0= 2.5×10﹣2m2;
抽取的体积:V′=V/2=2.5×10﹣3m3;
抽取前后体积深度相差△h=0.1m,
由P=ρgh可得抽出前液体的对底面的压力;
F=PS=1960pa×2.5×10﹣2m2=49N,
薄壁圆柱形容器底面压力等于液体的重力:G=F=49N,
液体的质量:m=G/g=5kg。
14.如图所示,一个底面积为2×10-2m2的薄壁柱形容器放在水平桌面中央,容器高0.15m,内盛有0.1 m深的水.
求:(1)容器内水的质量.(2)水对容器底部的压强.
(3)当把一个质量为3 kg实心正方体A放入水中后,容器对桌面压强的增加量是980 Pa,求物体A的密度大小?
【答案】(1)2kg;(2)980Pa;(3)1.5×103kg/m3
【解析】首先分析是固体还是液体的压力、压强的研究范围,容器中装入液体,对支持面来说研究的是固体的压力和压强,对容器底来说研究的是液体的压力和压强。对于固体的压力和压强一般先分析压力F,再根据p=F/S分析或计算压强;对于液体的压力和压强一般是先根据p=ρgh分析或计算压强,再根据F=pS分析或计算压力。
(1)容器内水的体积:V水=Sh=2×10-2m2×0.1m=2×10-3m3,
由ρ=m V 可得,容器内水的质量:m水=ρ水V水=2kg;
(2)水对容器底部的压强:p水=ρ水gh水=980Pa;
(3)正方体的重力:GA=mAg=3kg×9.8N/kg=29.4N,
由p=F /S 可得,正方体A放入水中后对桌面压力的增加量:
△F=△pS=980Pa×2×10-2m2=19.6N,
∵△F<GA,∴水有溢出,溢出水的重力:G溢出=GA-△F=29.4N-19.6N=9.8N,
溢出水的体积:V溢出=m溢出 /ρ水 =G溢出 /ρ水g =1×10-3m3,
容器内增加的体积:V′=S(h-h水)=1×10-3m3,
物体A的体积:VA=V溢出+V′=1×10-3m3+1×10-3m3=2×10-3m3,
物体A的密度:ρA=mA/VA=1.5×103kg/m3.
15.一个圆柱形杯身的杯子,装12cm高的水密封后(杯子厚度忽略不计)放在水平桌面上,如图甲所示。再将杯子分别倒置在盛有水和某种液体的容器中,静止后杯子内外液面高度差如图乙和图丙所示。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)图甲中杯底受到水的压强
(2)图丙中某种液体的密度
(3)如果杯子自身质量为80g,则杯内水的质量。
【答案】(1)图甲中杯底受到水的压强1200Pa;(2)图丙中某种液体的密度0.8×103kg/m3;(3)杯内水的质量0.24kg。
【解析】(1)图甲中杯底受到水的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa;
(2)设杯子的底面积为S,杯子在水中和在液体中受的浮力相等,F浮水=F浮液,
ρ水gV排=ρ液gV排′,ρ水gS(h1+h2)=ρ液gS(h1+h3),
图中h1=0.12m,h2=0.04m,h3=0.08m,
解得:ρ液=0.8×103kg/m3;
(3)图乙中杯子处于漂浮状态,浮力等于其总重力,G杯=m杯g=0.08kg×10N/kg=0.8N,
F浮水=G杯+G水,ρ水gS(h1+h2)=G杯+ρ水gSh1,ρ水gSh2=G杯,
杯子底面积S===2×10﹣3m2,
由ρ=得:杯内水的质量:
m水=ρ水V水=ρ水Sh1=1.0×103kg/m3×2×10﹣3m2×0.12m=0.24kg。
- 随着人们生活水平的提高,小汽车已经逐步进入家庭.某品牌小汽车质量是1600kg,车上载有人和物品质量共为200kg,车轮与地面的总接触面积为2.0×10﹣2m2.若小汽车以输出功率60kW在市区外水平路面上做匀速直线运动,运动速度v1=72km/h;当汽车将要进入市区时,司机减小了油门,使汽车的输出功率立即减小为24kW并保持该功率继续直线行驶,汽车的速度与时间的关系如图所示,设运动过程中汽车所受阻力不变,g取10N/kg.求:
(1)该汽车静止时对水平路面的压强.
(2)汽车运动过程中受到的阻力;
(3)t2时间后汽车运动的速度v2的大小.
【答案】(1)该汽车静止时对水平路面的压强为9×105Pa.
(2)汽车运动过程中受到的阻力为3000N;
(3)t2时间后汽车运动的速度v2的大小为8m/s.
【解析】该汽车静止时对水平路面的压力等于车和物品的总重力,又知受力面积,利用p=可求压强.根据P===Fv求出汽车以v1速度匀速行驶时牵引力的大小,然后根据二力平衡的条件求出受到的阻力;阻力已经求出,然后根据P=Fv计算t2时间后汽车运动的速度v2的大小.
(1)该汽车静止时对水平路面的压力:
F=G总=m总g=(m车+m物)g=×10N/kg=1.8×104N,
对水平路面的压强:
p===9×105Pa;
(2)因为P===Fv,
所以,当汽车以v1速度匀速行驶时,汽车受到的牵引力:
F1===3000N,
因为汽车做匀速直线运动,所以汽车受到的阻力:F阻=F1=3000N
(3)当汽车以v2速度匀速行驶时,汽车受到的牵引力F2=F阻=3000N,
则t2时间后汽车运动的速度:v2===8m/s.
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