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2023年中考物理一輪復習導學案:09 壓強(含答案)

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2023年中考物理一輪復習導學案:09 壓強(含答案)

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09 壓強
【課標】
本中考考點和要求(“▲”表示該標準要求屬于評價水平這一層次)
評價目標評價水平 標準要求 知識性 目標 技能性目標 體驗性 目標
了解 認識 理解 獨立 操作 經 歷 認 同 內 化
(1)通過實驗,理解壓強。知道日常生活中增大和減小壓強的方法。 ▲ ▲ ▲
(2)通過實驗,探究并了解液體壓強與哪些因素有關。知道大氣壓強與人類生活的關系。了解流體的壓強與流速的關系及其在生活中的應用。 ▲ ▲
【規律】
規律總結1:利用壓強公式解決計算題時思維方法
1.對壓強公式P=F/S的理解:
(1)壓力F的大小不一定等于重力,方向也不一定是豎直向下。壓力與物體表面垂直;
(2)受力面積S是指物體相互擠壓的面積,與物體表面積不一定相等,可以等于或小于物體表面積,但絕對不會大于物體的表面積。
(3)在理解了壓力和受力面積之后,運用壓強公式計算時,F的單位是牛頓(N),受力面積S的單位要用平方米(m2),這樣得到物體所受壓強P的單位是帕(Pa)。
(4)在討論壓力作用效果時,應該用控制變量法來分析,即當壓力F一定時,壓強P與受力面積成反比;當受力面積一定時,壓強P與壓力成正比。如果在增大壓力F的同時,減小受力面積,那么物體受到的壓強是增大的;在減小壓力和同時增大受力面積時,壓強是減小的,對后面兩點希望大家也要有清醒的認識。
(5)壓強公式P=F/S既適用與固體,又適用與液體,也適用與氣體。
2.利用液體壓強公式求解問題時應重點關注的地方:
(1)應用的公式是P=ρgh;(2)g=9.8N/kg 有時題中為了計算簡單給出g=10N/kg(3)ρ是指產生壓強的液體的密度,一般給出,但對常見的液體水,其密度需記憶。ρ水=1.0×103kg/m3(4)h是指深度,表示從自由液面到計算壓強的那點之間的豎直距離,即深度是由上往下量的。對以上問題理解后,各量單位統一了,代入公式計算能很好地解決實際問題。
規律總結2:解決流體壓強與流速問題思路
用流體壓強大小與流速關系的規律,即在流體中流速越大地方,壓強越小;流速越小的地方,壓強越大。
【例題】
考點一:壓力
1.定義:垂直作用在物體表面上的力,叫做壓力。
2.方向:垂直接觸面,且指向被壓物體。
3.作用效果:使物體發生形變。
【例題1】(2022四川遂寧)一木箱靜止于斜面,請作出木箱對斜面的壓力示意圖。
考點二:壓強
1.壓強的物理意義:用來表示壓力作用效果的物理量。
2.定義:物體單位面積上受到的壓力叫壓強。用字母P表示,公式:P=F/S
3.單位:帕斯卡,1Pa=1N/m2
4.增大壓強的三種方法:
(1)當壓力F一定時,需減小受力面積S;
(2)當受力面積S一定時,需增大壓力F;
(3)在條件允許的情況下,可以同時減小受力面積S,增大壓力F。
5.減小壓強的三種方法:
(1)當壓力F一定時,需增大受力面積S;
(2)當受力面積S一定時,需減小壓力F;
(3)在條件允許的情況下,可以同時增大受力面積S,減小壓力F。
【例題2】(2022四川綿陽)公交車窗戶旁都配有紅色的破窗錘。破窗錘的錘頭頂部尖,是為了在緊急情況下乘客敲擊車窗時   (選填“增大”或“減小”)壓強,更容易破窗;已知錘頭頂部面積是2.0mm2,底部面積是2.0cm2,若乘客敲擊力是50N,則破窗錘對車窗的最大壓強是   Pa。
【例題3】(2022貴州黔東南州)黔東南州2021年高考期間,各縣市開展了“愛心助考車”活動,考生出示高考準考證或相關證件可免費乘車。如圖所示,是一考生下車前往考點的情景。若該“愛心助考車”整車質量為1.5t,四輪與地面接觸總面積為120cm2。該車以54km/h的平均速度行駛,從考生上車地點到下車地點用了9min。(取g=10N/kg),求;
(1)從考生上車地點到下車地點,“愛心助考車”行駛的路程是多少
(2)該“愛心助考車”空車靜止在水平路面上時,對水平路面的壓強是多少?
考點三:液體壓強
1.產生原因:液體受到重力作用且有流動性。
2.測量儀器:壓強計。使用壓強計可以探究液體內部壓強特點。
液體內部壓強的計算公式:P=ρ液gh
3.液體內部壓強的特點:(1)液體內部向各個方向都有壓強;(2)在液體內同一深度液體向各個方向的壓強大小相等;(3)液體內部的壓強隨深度的增加而增大;(4)液體內部壓強跟液體密度有關,在同一深度處,液體越大,壓強越大。
4.應用——連通器
(1)定義:上端開口、下端連通的容器。
(2)原理:如果只裝一種液體,那么液體靜止時連通器各部分液面總是相平的。
【例題4】(2022廣西貴港)據央廣網報道,2021年3月31日18:00,當日最后一艘滿載貨物的船舶駛向粵港澳大灣區,標志著位于廣西桂平市的大藤峽船閘試通航滿一年。這不僅加速推進了航道改造升級,也帶動了相關產業的高質量發展。船閘應用了________原理。2020年9月6日18時許,經過綜合調度,建設中的廣西大藤峽水利樞紐工程水庫水位首次達到52米高程,這是大藤峽工程全面完工前允許運行的最高水位,此時水對壩底的壓強為________Pa。(g取10N/kg, =1.0×103kg/m3)
【例題5】(2022四川甘孜州)如圖所示,茶壺的壺嘴與壺身構成連通器,若茶壺中水深8cm,則水對壺底的壓強是__________Pa (g取10Nkg); 若將茶壺略微傾斜、水不溢出且保持靜止后,壺嘴和壺身中水面__________(選填 “相平”或“不相平”)。
考點四:大氣壓強
1.產生原因:氣體具有流動性,受重力作用。
2.變化特點:(1)隨高度增加而減小。(2)同一位置大氣壓隨天氣變化而不斷變化。
3.液體沸點與大氣壓的關系:一切液體的沸點都隨氣壓減小時降低,氣壓增大時升高,同種液體的沸點不是固定不變的。我們通常說的沸點是指在1個標準大氣壓下。
4.大氣壓的測量
(1)測量實驗:托里拆利實驗。
(2)測量儀器:氣壓計。
(3)標準大氣壓值:P=1.013×105Pa,相當于76cm高的水銀柱產生的壓強。
【例題6】(2022齊齊哈爾)日常生活中有很多現象都與我們學習過的物理知識有關。下列說法正確的是
A. 自行車前后輪安裝在滾動軸承上,可以增大摩擦
B. 投擲出去的鉛球在空中飛行的過程中,運動員對鉛球做了功
C. 短跑運動員在到達終點后不會立即停下來,是因為受到慣性的作用
D. 高壓鍋是利用液體的沸點隨液面上方氣壓增大而升高的原理工作的
考點五:流體壓強與流速的關系
1.流體:我們把能夠流動的物體叫做流體。例如空氣。
2.關系:流體在流速大的地方壓強小,流速小的地方壓強大。
3.升力:當氣流迎面流過機翼時,在相同的時間內上方氣流經過的路程大于下方氣流的路程,因此上方氣流流速較大,壓強較小;下方氣流流速較小,壓強較大,機翼上、下表面存在壓強差,這就產生了向上的升力。
注意:如果機翼的前緣稍向上仰,跟氣流的方向成一個小的仰角,則機翼上、下方的壓強差比機翼跟氣流方向平行時還要大,因此產生的升力也較大。例如,飛機起飛時,將機翼的前緣稍向上仰。
【例題7】(2021甘肅威武)我國國產大飛機鯤龍AG600,是目前全球在研的最大的水陸兩棲飛機,我國擁有所有核心技術完全知識產權,該機于2021年3月4日完成滅火任務系統首次科研試飛。AC600可以通過在水面20秒的滑行,一次汲水12噸,汲水后飛機在空中勻速直線飛行時,向上的升力________飛機總共的重力;飛行時機翼上方受到空氣的壓力________下方受到空氣的壓力(兩空均選填“大于”、“小于”或“等于”)。
【例題8】(2022四川甘孜州)小海和同學們參加研學旅行,汽車在公路上快速行駛時,小海發現窗簾從打開的窗戶向外飄,這是因為窗外的空氣流速較大,壓強_______( 選填“較大”或“較小");車行駛到山頂時,他發現密封的零食包裝袋鼓起來了,這是因為山頂上的大氣壓比山腳下的大氣壓_______( 選填“大”或“小”)造成的。
【演練】
一、選擇題(本大題有12個小題,每小題2分,共24分)
1.(2022青海)如圖所示,將質量相等的水,分別倒入放在水平桌面上的兩個形狀不同、底面積相等的容器中,則水對容器底部產生的壓強和壓力正確的是(  )
A. p甲>p乙 F甲>F乙 B. p甲C. p甲>p乙 F甲=F乙 D. p甲=p乙 F甲=F乙
2.(2022北京)甲、乙兩支完全相同的試管,分別裝有質量相等的液體。甲試管內液體的密度為ρ甲,乙試管內液體的密度為ρ乙。將兩支試管放置在同一水平桌面上,甲試管豎直,乙試管傾斜,靜止時,兩試管內液體相平,液面距離桌面的高度為h,如圖所示,液體對甲、乙兩試管底的壓強分別為p甲和p乙,則下列判斷中正確的是(  )
A.ρ甲<ρ乙,p甲<p乙 B.ρ甲<ρ乙,p甲=p乙
C.ρ甲>ρ乙,p甲>p乙 D.ρ甲>ρ乙,p甲=p乙
3.(2022廣西貴港)如圖所示,質量為10kg,底面積為500cm2的圓柱體A放在水平面上。一薄壁圓柱形容器B也置于水平面上,該容器足夠高,底面積為200cm2 , 內盛有8kg的水。若將一物體M分別放在圓柱體A上表面的中央和浸沒在容器B的水中時,圓柱體A對水平面的壓強變化量和水對容器B底部壓強的變化量相等(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3),則( )
A. 未放上物體M時,圓柱體A對水平地面的壓強為2×105Pa
B. 容器B內水的體積為0.08m3
C. 物體M的密度為2.5×103kg/m3
D. 物體M未放入容器B時,容器B底部受到的水的壓強為4×104Pa
4.(2022哈爾濱)下列說法不正確的是(  )
A. 甲圖:手捏筆囊松手后,墨水被“吸”入鋼筆利用了大氣壓強
B. 乙圖:沿紙條上方吹氣,紙條飛起是因為在氣體流速大的地方壓強大
C. 丙圖:隨著不斷倒入液體,液體對橡皮膜的壓強越來越大
D. 丁圖:用手輕壓筆的同時筆對手也有力的作用
5.(2022黑牡雞朝鮮族)下列器材或裝置中,不是利用連通器原理進行工作的是 (  )
A. 噴水槍 B. 船閘 C. 鍋爐水位計 D. 茶壺
6.(2022青海)在如圖所示的四個實驗裝置中,能用來探究流體壓強與流速關系的是(  )
A. B. C. D.
7.(2022河北)圖所示能夠說明流體壓強與流速關系的是(  )
A. 攔河壩設計成上窄下寬
B. 向下吹氣,乒乓球不下落
C. 用吸盤搬運玻璃
D. 站在安全線以外候車
8.(2022四川自貢市)如圖所示,一輛轎車在平直公路上高速行駛時,其上、下表面相比較(  )
A. 轎車上表面空氣流速小壓強大 B. 轎車上表面空氣流速大壓強小
C. 轎車下表面空氣流速小壓強小 D. 轎車下表面空氣流速大壓強大
9.(2022齊齊哈爾)如圖的實例中,屬于減小壓強的是(  )
A.汽車座椅安全帶制作得很寬 B.破窗錘的敲擊端做成錐狀
C.挖掘機用寬大履帶來支撐 D.鐵軌下面鋪放枕木
10.下列現象不能用流體壓強與流速的關系來解釋的是( )
甲 乙 丙 丁
A.圖甲所示向兩張紙中間吹氣,紙張向中間靠攏
B.圖乙所示裝有液體的玻璃管,底部和側壁的橡皮膜往外凸起
C.圖丙所示地鐵站臺邊,人必須站在黃色以外的區域候車
D.圖丁所示飛機升力的產生原因
11.(2022湖南郴州)如圖,將一根玻璃管制成粗細不同的兩段,管的下方與一個裝有部分水的連通器相通。當從管的一端吹氣時,連通器兩端A、B液面高度變化情況正確的是(  )
A.A液面上升 B.A液面下降
C.B液面下降 D.A、B液面高度均不變
12.(2022蘇州)下面的四幅圖中,有一幅圖和其它三幅圖說明的物理學道理不一樣,這個不一樣的情境圖應該是( )
A.增加書包背帶的寬度 B.鐵軌鋪在路枕上 C. 用切蛋器切熟雞蛋 D.快速抽出水杯下紙條
二、填空題(每空1分,共28分)
1. (2022齊齊哈爾)如圖所示,為了倡導綠色出行,某市投放了大量的共享單車,小明在水平路面上勻速騎行900m,所用時間為3min,他騎行時單車的平均速度是______ ,若人與車的總質量為70kg,每個輪胎與路面的接觸面積約為,當他騎行時共享單車對路面的壓強是______ Pa。
2.(2022貴州黔東南州)預防新冠肺炎的最好辦法是接種疫苗。截止6月6日,全州累計完成第1劑次接種超110萬劑。保障接種人群按期完成免疫程序,形成免疫屏障,有效阻斷疫情傳播。如圖所示,接種注射器的針頭做得很尖,是為了______(選填“增大”或“減小”)壓強,便于進行肌肉注射;注射前,醫生將注射器活塞推至注射器筒底部,這樣做是為了利用______把藥液壓入注射器內。
3.(2022江蘇泰州)乘客在動車站臺候車時一定要站在警戒線以內,否則動車進站時,乘客易被“吸”向車身而造成傷害事故,這是因為流體的流速越大,壓強越________;如圖是進站后的動車靜止在水平軌道上,此時它受到的重力和_________是一對平衡力。
4.(2022內蒙古通遼)用密度為0.4×103kg/m3的泡沫制作長2m、寬1.5m、30cm長方體簡易浮橋,浮橋在河水中最大承重為   kg(ρ河水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg),此浮橋空載時分別放到海水和河水中,下表面受到的壓強分別為p海和p河,則p海  p河(填“>”“<”或“=”)。
5. (2022江蘇揚州)如圖,向兩個乒乓球中間打氣,會看到兩個乒乓球______ (填“分開”或“靠近”);用注射器吸入無水酒精,是利用了______ ,再將活塞推至針筒的底端,然后用橡皮帽封住小孔,小孔內還留有少量酒精,沿針筒軸線方向向外拉動活塞一段距離,保持靜止,此時,液態酒精消失是______現象,不計活塞與針筒的摩擦以及活塞自重,大氣對活塞的壓力______拉力(填“大于”“小于”或“等于”)。
6. (2022廣東省)唐代詩人杜甫有詩句“八月秋高風怒號,卷我屋上三重茅”。詩中秋風“卷”走“三重茅”主要是由于屋頂外側空氣相對于屋內空氣的流速______ 、壓強______ ,從而產生一個向____ 的力。7.(2022江蘇南京)2021年5月,我國自主設計的“祝融號”火星車成功著陸火星,如圖所示,實現了我國航天史上的新突破已知同一物體在火星上的重力是地球上(地球表面g取10N/kg)
(1)火星車依靠太陽能工作,太陽能______(選填“屬于”或“不屬于”)可再生能源,車的質量為240kg,它從地球上到火星上質量______(選填“變大”“變小”或“不變”)。
(2)火星車在火星表面靜止時,若所有輪子和水平表面的總接觸面積為300cm2,則車對火星表面的壓強是多少帕______?
8.(2022四川樂山市)如圖所示,用彈簧測力計掛上飛機機翼模型,再用電風扇對著機翼模型吹風。因為在流體中,流速越大的位置,壓強______(選填“越大”、“越小”或“不變”),所以增大風速,彈簧測力計示數______(選填“增大”、“減小”或“不變”)。
9.(2022天津)生活中做類似的事,從物理學的角度看其目的往往不同 剪刀 斧頭用過一段時間要磨一磨,在冰壺運動中,運動員對冰面也要磨一磨(圖所示) 前者的“磨”是為了增大______,后者的“磨”是為了減小冰壺與冰面之間的______
10.(2022四川內江)如圖所示,有兩組同樣的磚,A組一塊,B組兩塊。每塊磚平放時的長:寬:高為4:2:1.A組磚對地面的壓力和壓強分別為FA和pA;B組磚對地面的壓力和壓強分別為FB和pB;則:FA   FB,pA   pB(選填“>”“=”“<”)
11.(2022湖北荊州)小明在學習了大氣壓強的知識后,自制了一個如圖所示的氣壓計,瓶中裝有適量的水,當他將自制氣壓計由樓下拿到樓上時發現細玻璃管中液面上升,說明大氣壓隨高度的增加而   。若他將這個瓶子裝滿水,戴著隔熱手套捏瓶子,發現細玻璃管中液面也能上升,說明力能使物體發生形變。他還發現將裝滿水的瓶子放入熱水中,細玻璃管中液面仍能上升,這又成了一支自制溫度計,它的工作原理是   ,在此過程中瓶內水的密度將變小。
12.(2022四川南充)如圖,容器中裝有深度為10cm,質量為60g的水,已知容器的質量為30g,底面積為5cm2,容器底部受到水的壓強為  Pa,容器對水平桌面的壓強是  Pa.(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg)
三、分析簡答題(本題有4個小題,每小題各2分,共8分)
1.(2022黑龍江龍東農墾森工)草原犬鼠是大草原常見的小動物,它挖的洞有多個洞口,一些洞口比較平整,一些洞口則由圓錐形土堆圍成。這樣的結構能改進洞內的通風情況,為什么?
2.(2022山西)小亮和哥哥在冰面上玩耍時,腳下有“咔嚓咔嚓”的響聲,他大聲喊:“我這兒的冰要破了”哥哥高聲說:“不要慌,趴下,向岸邊爬。”在哥哥的指揮下,他安全爬離了冰面。請你運用所學的物理知識,解釋小亮爬離冰面化險為夷的道理。
3.(2022江蘇鹽城模擬題)物理課堂上,王老師給同學們表演了一個魔術:空碗倒水.魔術揭秘時,同學們發現道具是一個夾層中裝有水的雙層金屬碗,碗沿內外側各有一個小孔,如圖所示.王老師是怎樣利用小孔A 控制水是否流出的?請你用相關的物理知識進行解釋.
4.(2022青海南寧模擬)深圳地區經常會有臺風(如圖所示),市政府要求居民將簡易房的屋頂加固,請你對這一要求進行合理解釋。
四、實驗題(本道大題有4個小題,共22分)
1.(6分)(2022江蘇泰州)小明為探究“影響液體內部壓強的因素”,進行了如下實驗:
(1)如圖甲,小明用手指輕按金屬盒上的橡皮膜,如果發現U形管兩側液面發生靈活變化,說明該壓強計_________(選填“漏氣”或“不漏氣”)。
(2)將壓強計金屬盒的橡皮膜朝上逐漸浸入水中某一深度處,如圖乙,則壓強計顯示的是橡皮膜________(選填“各個方向”、“上方”或“下方”)的水對它的壓強。
(3)由乙、丙兩圖可知:深度相同時,液體的密度_________,壓強越大。
2.(5分)(2021甘肅威武)學完大氣壓之后,老師布置了用帶掛鉤的塑料吸盤估測大氣壓的大小的實驗,如圖甲所示。小剛實驗小組現有帶掛鉤的塑料吸盤、量程為5N的彈簧測力計、玻璃板。
(1)他們設計了如下實驗步驟:
A.記錄彈簧測力計的示數為F,這就是大氣對吸盤的壓力
B.小剛將蘸水的塑料掛衣鉤的吸盤放在光滑玻璃板上,用力擠壓吸盤
C.用彈簧測力計鉤著掛鉤緩慢向上拉,直至吸盤剛要離開玻璃板
D.測量吸盤與玻璃板接觸面的直徑d,計算吸盤與玻璃板的接觸面積
E.根據 ,計算出大氣壓的大小P
你認為合理的實驗步驟順序應該是________(選填“①”或“②”);
①:DBACE ②:BDCAE
(2)排好序后進行實驗彈簧測力計拉至最大讀數,吸盤仍未脫離玻璃板。若大氣壓按照約為 計算,彈簧測力計量程至少要大于________N;
(3)因為沒有多余的大量程彈簧測力計,小剛運用其它器材結合所學物理知識設計了如圖乙所示方案測量,保持輕桿水平,在吸盤剛要離開玻璃板時,彈簧秤讀數是______N,可計算出大氣壓值為______ ;
(4)他們發現實驗結果明顯比真實氣壓值小,其中的原因可能是________。(答1條即可)
3.(4分)(2022甘肅蘭州)如圖所示,在“探究壓力的作用效果與哪些因素有關”的實驗中,某同學在透明有機盒內放入一塊海綿和磚塊進行實驗。
(1)實驗時,他通過觀察 來比較磚塊對海綿壓力的作用效果,這種試驗方法叫做轉換法,采用相同實驗方法的其他實驗還有哪些,請舉出一例 。
(2)要探究壓力的作用效果與壓力大小的關系,應選用圖中 兩次試驗進行比較。
(3)分析比較圖中甲、丙兩次實驗,可以得出的結論是 。
4.(7分)(2022海南模擬)大氣壓隨高度升高而降低,一登山隊測出了幾個高度的大氣壓,如下表所示。
(1)請你根據表中的數據,在圖的坐標中作出大氣壓隨高度變化的圖像。
(2)根據圖像,可以看出大氣壓隨高度變化的數量關系大致為:
(3)當高度為1km時,大氣壓約為 Pa。當高度為3000km時,已到了大氣
層的邊緣,此處的大氣壓約為 Pa。
(4)除了高度,大氣壓還與什么因素有關?請提出你的一個猜想: 。
(5)水的沸點與大氣壓強的對照表如下:
①水的沸點與大氣壓之間的關系是____________。
②在海拔8848米的珠穆朗瑪峰頂上,水的沸點大約是________。
五、計算題(本道大題有3個小題,共18分)
1.(6分)(2022浙江麗水)創意改變生活,如圖是自帶吸管的玻璃杯,杯中裝有水,小科用手掌封住杯口,通過玻璃吸管不容易“吸”到水;移開手后,能輕松“吸”到水。請回答:
(1)小科能輕松“吸”到水是利用了______ ;
(2)圖中A點的壓強______ B點的壓強填“大于”、“等于”或“小于”;
(3)裝有水的玻璃杯總質量為千克,放置在水平桌面上,杯底與桌面的接觸面積為4平方厘米,此時杯子對桌面的壓強為多少?
2.(6分)(2022新疆兵團)如圖所示,一平底、平口的圓柱形青花瓷筆筒放在水平桌面上,筆筒高度為0.11 m,筒內深度為0.10 m。筆筒開口向上放置時,筆筒對桌面產生的壓強為8.1×102 Pa;筆筒開口向下放置時筒對桌面產生的壓強為4.05×103 Pa。求:
(1)筆筒內注滿水時,水對筆筒底部產生的壓強;
(2)筆筒開口向上和開口向下放置時,筆筒與桌面的接觸面積之比;
(3)青花瓷筆筒材質的密度。
3.(6分)(2022安徽省)將底面積S=3×10﹣3m2高h=0.1m的鋁制圓柱體,輕輕地放入水槽中,使它靜止于水槽底部,如圖(圓柱體的底部與水槽的底部不密合),此時槽中水深h1=0.05m(已知ρ鋁=2.7×103kg/m3 , ρ水=1.0×103kg/m3 . g取l0N/kg)。求:
(1)水對圓柱體底部的壓強p1
(2)圓柱體受到的浮力F浮;
(3)圓柱體對水槽底部的壓強p2。
DD
【例題】
考點一:壓力
1.定義:垂直作用在物體表面上的力,叫做壓力。
2.方向:垂直接觸面,且指向被壓物體。
3.作用效果:使物體發生形變。
【例題1】(2022四川遂寧)一木箱靜止于斜面,請作出木箱對斜面的壓力示意圖。
【答案】如圖所示
【解析】木箱對斜面的壓力,作用在斜面上,作用點就畫在斜面上,方向是垂直斜面向下的。
以木箱和斜面的接觸面的中點作為壓力的作用點,畫一條垂直于斜面向下的線段,標出箭頭,記為F,即為壓力的示意圖。
考點二:壓強
1.壓強的物理意義:用來表示壓力作用效果的物理量。
2.定義:物體單位面積上受到的壓力叫壓強。用字母P表示,公式:P=F/S
3.單位:帕斯卡,1Pa=1N/m2
4.增大壓強的三種方法:
(1)當壓力F一定時,需減小受力面積S;
(2)當受力面積S一定時,需增大壓力F;
(3)在條件允許的情況下,可以同時減小受力面積S,增大壓力F。
5.減小壓強的三種方法:
(1)當壓力F一定時,需增大受力面積S;
(2)當受力面積S一定時,需減小壓力F;
(3)在條件允許的情況下,可以同時增大受力面積S,減小壓力F。
【例題2】(2022四川綿陽)公交車窗戶旁都配有紅色的破窗錘。破窗錘的錘頭頂部尖,是為了在緊急情況下乘客敲擊車窗時   (選填“增大”或“減小”)壓強,更容易破窗;已知錘頭頂部面積是2.0mm2,底部面積是2.0cm2,若乘客敲擊力是50N,則破窗錘對車窗的最大壓強是   Pa。
【答案】增大;2.5×107。
【解析】(1)在壓力一定時,減小逃生錘和玻璃的受力面積,可以增大逃生錘對玻璃的壓強,以便打破玻璃順利逃生;
(2)當受力面積為S=2.0mm2=2×10﹣6m2時,壓強最大,最大壓強為:
p===2.5×107Pa。
【例題3】(2022貴州黔東南州)黔東南州2021年高考期間,各縣市開展了“愛心助考車”活動,考生出示高考準考證或相關證件可免費乘車。如圖所示,是一考生下車前往考點的情景。若該“愛心助考車”整車質量為1.5t,四輪與地面接觸總面積為120cm2。該車以54km/h的平均速度行駛,從考生上車地點到下車地點用了9min。(取g=10N/kg),求;
(1)從考生上車地點到下車地點,“愛心助考車”行駛的路程是多少
(2)該“愛心助考車”空車靜止在水平路面上時,對水平路面的壓強是多少?
【答案】(1)8.1km;(2)106Pa
【解析】(1)車行駛的時間為
t=9min=0.15h
“愛心助考車”行駛的路程為
s=t=54km/h×015h=8.1km
“愛心助考車”行駛的路程是8.1km。
(2)車的質量為
m=1.5t=1500kg
車對地面的壓力為
F=G=mg=1500kg×10N/kg=15000N
地面的受力面積為
S=120cm2=0.012m2
該愛心助考車靜止時對水平地面的壓強為
p===1.25×106Pa
即“愛心助考車”空車靜止在水平路面上時,對水平路面的壓強為1.25×106Pa。
考點三:液體壓強
1.產生原因:液體受到重力作用且有流動性。
2.測量儀器:壓強計。使用壓強計可以探究液體內部壓強特點。
液體內部壓強的計算公式:P=ρ液gh
3.液體內部壓強的特點:(1)液體內部向各個方向都有壓強;(2)在液體內同一深度液體向各個方向的壓強大小相等;(3)液體內部的壓強隨深度的增加而增大;(4)液體內部壓強跟液體密度有關,在同一深度處,液體越大,壓強越大。
4.應用——連通器
(1)定義:上端開口、下端連通的容器。
(2)原理:如果只裝一種液體,那么液體靜止時連通器各部分液面總是相平的。
【例題4】(2022廣西貴港)據央廣網報道,2021年3月31日18:00,當日最后一艘滿載貨物的船舶駛向粵港澳大灣區,標志著位于廣西桂平市的大藤峽船閘試通航滿一年。這不僅加速推進了航道改造升級,也帶動了相關產業的高質量發展。船閘應用了________原理。2020年9月6日18時許,經過綜合調度,建設中的廣西大藤峽水利樞紐工程水庫水位首次達到52米高程,這是大藤峽工程全面完工前允許運行的最高水位,此時水對壩底的壓強為________Pa。(g取10N/kg, =1.0×103kg/m3)
【答案】 連通器;5.2×105
【解析】求解液體內部的壓強,利用公式p=ρgh,其中ρ是液體的密度,h是深度;連通器的特點是內部液面始終在同一水平面上,與擺放位置無關,例如水壺、船閘等。
船閘是底部連通,靜止時,上部分的液面相平的原理工作的,故運用的是連通器原理。
此時水對壩底的壓強為
水對壩底的壓強為5.2×105。
【例題5】(2022四川甘孜州)如圖所示,茶壺的壺嘴與壺身構成連通器,若茶壺中水深8cm,則水對壺底的壓強是__________Pa (g取10Nkg); 若將茶壺略微傾斜、水不溢出且保持靜止后,壺嘴和壺身中水面__________(選填 “相平”或“不相平”)。
【答案】 (1)800 (2)相平
【解析】(1)水對壺底的壓強為
(2)根據連通器的原理知,當連通器中液體靜止時,液面總保持相平,故茶壺略微傾斜、水不溢出且保持靜止后,壺嘴和壺身中水面相平。
考點四:大氣壓強
1.產生原因:氣體具有流動性,受重力作用。
2.變化特點:(1)隨高度增加而減小。(2)同一位置大氣壓隨天氣變化而不斷變化。
3.液體沸點與大氣壓的關系:一切液體的沸點都隨氣壓減小時降低,氣壓增大時升高,同種液體的沸點不是固定不變的。我們通常說的沸點是指在1個標準大氣壓下。
4.大氣壓的測量
(1)測量實驗:托里拆利實驗。
(2)測量儀器:氣壓計。
(3)標準大氣壓值:P=1.013×105Pa,相當于76cm高的水銀柱產生的壓強。
【例題6】(2022齊齊哈爾)日常生活中有很多現象都與我們學習過的物理知識有關。下列說法正確的是
A. 自行車前后輪安裝在滾動軸承上,可以增大摩擦
B. 投擲出去的鉛球在空中飛行的過程中,運動員對鉛球做了功
C. 短跑運動員在到達終點后不會立即停下來,是因為受到慣性的作用
D. 高壓鍋是利用液體的沸點隨液面上方氣壓增大而升高的原理工作的
【答案】D
【解析】A.前后輪安裝在滾動軸承上,通過變滑動摩擦為滾動摩擦來減小摩擦,故A錯誤;
B.做功包括兩個必要因素:作用在物體上的力;物體在力的作用下通過的距離;鉛球空中飛行是由于慣性,只有距離,沒有力。故這種情況沒有做功,故B錯誤;
C.短跑運動員在到達終點后不會立即停下來,是由于運動員具有慣性,慣性是一種性質,不能說受到慣性的作用,故C錯誤;
D.高壓鍋的密封性強,使用時增大氣壓,提高水的沸點,食物在高溫下,短時間內容易熟,故D正確。
考點五:流體壓強與流速的關系
1.流體:我們把能夠流動的物體叫做流體。例如空氣。
2.關系:流體在流速大的地方壓強小,流速小的地方壓強大。
3.升力:當氣流迎面流過機翼時,在相同的時間內上方氣流經過的路程大于下方氣流的路程,因此上方氣流流速較大,壓強較小;下方氣流流速較小,壓強較大,機翼上、下表面存在壓強差,這就產生了向上的升力。
注意:如果機翼的前緣稍向上仰,跟氣流的方向成一個小的仰角,則機翼上、下方的壓強差比機翼跟氣流方向平行時還要大,因此產生的升力也較大。例如,飛機起飛時,將機翼的前緣稍向上仰。
【例題7】(2021甘肅威武)我國國產大飛機鯤龍AG600,是目前全球在研的最大的水陸兩棲飛機,我國擁有所有核心技術完全知識產權,該機于2021年3月4日完成滅火任務系統首次科研試飛。AC600可以通過在水面20秒的滑行,一次汲水12噸,汲水后飛機在空中勻速直線飛行時,向上的升力________飛機總共的重力;飛行時機翼上方受到空氣的壓力________下方受到空氣的壓力(兩空均選填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】 等于;小于
【解析】該題目考查的是流體壓強與流速的關系,流速大的地方壓強小,流速小的地方壓強大。
汲水后飛機在空中勻速直線飛行時,則不論是在水平方向還是豎直方向上,升力等于飛機所受的總重力,故填等于。 由于飛機上方的空氣流速大于下方,故機翼上方的壓強小于下方壓強,機翼上浮的壓力小于飛機下方的壓力。
【例題8】(2022四川甘孜州)小海和同學們參加研學旅行,汽車在公路上快速行駛時,小海發現窗簾從打開的窗戶向外飄,這是因為窗外的空氣流速較大,壓強_______( 選填“較大”或“較小");車行駛到山頂時,他發現密封的零食包裝袋鼓起來了,這是因為山頂上的大氣壓比山腳下的大氣壓_______( 選填“大”或“小”)造成的。
【答案】 (1)較小 (2)小
【解析】(1)小海發現窗簾從打開的窗戶向外飄,這是因為窗外的空氣流速較大,壓強較小,車內空氣流速小,壓強大。(2)大氣壓隨高度的增加而減小,故密封的零食包裝袋鼓起來了,這是因為山頂上的大氣壓比山腳下的大氣壓小造成的。
【演練】
一、選擇題(本大題有12個小題,每小題2分,共24分)
1.(2022青海)如圖所示,將質量相等的水,分別倒入放在水平桌面上的兩個形狀不同、底面積相等的容器中,則水對容器底部產生的壓強和壓力正確的是(  )
A. p甲>p乙 F甲>F乙 B. p甲C. p甲>p乙 F甲=F乙 D. p甲=p乙 F甲=F乙
【答案】B
【解析】水對容器底的壓力由容器底正上方的那一段水柱產生,甲容器底受到的壓力小于容器中水的重力,乙容器底受到的壓力大于容器中水的重力,然而兩容器中水的質量相等,重力,所以容器中水的重力也相等,所以甲容器底受到的水的壓力小于乙容器底受到的水的壓力。容器底受到的壓強,兩容器底面積相同,甲容器底受到的壓力小,所以水對甲容器底的壓強小于水對乙容器底的壓強。故ACD錯誤,B正確。
2.(2022北京)甲、乙兩支完全相同的試管,分別裝有質量相等的液體。甲試管內液體的密度為ρ甲,乙試管內液體的密度為ρ乙。將兩支試管放置在同一水平桌面上,甲試管豎直,乙試管傾斜,靜止時,兩試管內液體相平,液面距離桌面的高度為h,如圖所示,液體對甲、乙兩試管底的壓強分別為p甲和p乙,則下列判斷中正確的是(  )
A.ρ甲<ρ乙,p甲<p乙 B.ρ甲<ρ乙,p甲=p乙
C.ρ甲>ρ乙,p甲>p乙 D.ρ甲>ρ乙,p甲=p乙
【答案】C
【解析】甲乙兩種放置方法,V甲<V乙,由液體質量相同,由ρ=可得液體的密度關系,又因為h相同,根據液體壓強公式p=ρgh分析。
由圖可知,甲容器中的液體體積要比乙容器小,因液體質量相同,由ρ=可得甲液體的密度比乙液體密度大,即ρ甲>ρ乙;
又因為兩試管中液面等高,所以由液體壓強公式p=ρgh可知,p甲>p乙,故C正確。
【點評】根據圖中所裝液體情形和質量相等找出液體密度關系是本題關鍵;利用控制變量法作定性分析。
3.(2022廣西貴港)如圖所示,質量為10kg,底面積為500cm2的圓柱體A放在水平面上。一薄壁圓柱形容器B也置于水平面上,該容器足夠高,底面積為200cm2 , 內盛有8kg的水。若將一物體M分別放在圓柱體A上表面的中央和浸沒在容器B的水中時,圓柱體A對水平面的壓強變化量和水對容器B底部壓強的變化量相等(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3),則( )
A. 未放上物體M時,圓柱體A對水平地面的壓強為2×105Pa
B. 容器B內水的體積為0.08m3
C. 物體M的密度為2.5×103kg/m3
D. 物體M未放入容器B時,容器B底部受到的水的壓強為4×104Pa
【答案】 C
【解析】結合物體的質量,利用公式G=mg求解物體的重力。處在水平面上的物體,物體對桌面的壓力等于重力,結合壓強的定義式p=求解物體產生的壓強,其中F是壓力,S是受力面積;求解液體內部的壓強,利用公式p=ρgh,其中ρ是液體的密度,h是深度。
A.未放上物體M時,圓柱體A對水平地面的壓強為
A不符合題意;
B.容器B內水的體積為
B不符合題意;
C.圓柱體A對水平面的壓強變化量和水對容器B底部壓強的變化量相等,當物塊M放在圓柱體上時,增加的壓強為
而將M浸沒在水中,水對容器B底部壓強的變化量即為浮力所產生的壓強,故壓強的變化量為
兩式相等,經整理可得
C符合題意;
D.物體M未放入容器B時,容器B底部受到的水的壓強為
D不符合題意。
4.(2022哈爾濱)下列說法不正確的是(  )
A. 甲圖:手捏筆囊松手后,墨水被“吸”入鋼筆利用了大氣壓強
B. 乙圖:沿紙條上方吹氣,紙條飛起是因為在氣體流速大的地方壓強大
C. 丙圖:隨著不斷倒入液體,液體對橡皮膜的壓強越來越大
D. 丁圖:用手輕壓筆的同時筆對手也有力的作用
【答案】B
【解析】A.手捏筆囊松手后,筆囊內的氣壓小于外界大氣壓,墨水在大氣壓作用下被壓入筆囊,故A正確,不符合題意;
B.沿紙條上方吹氣,紙條上方的氣流速度大、壓強小,下方的氣流速度小、壓強大,所以紙條受到向上的壓強差而飛起,故B錯誤,符合題意;
C.隨著不斷倒入液體,橡皮膜所處液體的深度增大,故液體對橡皮膜的壓強越來越大,故C正確,不符合題意;
D.由于物體間力的作用是相互的,用手輕壓筆的同時筆對手也有力的作用,故D正確,不符合題意。
5.(2022黑牡雞朝鮮族)下列器材或裝置中,不是利用連通器原理進行工作的是 (  )
A. 噴水槍 B. 船閘 C. 鍋爐水位計 D. 茶壺
【答案】A
【解析】噴水槍是利用壓縮氣體增大壓強的原理制成的,無論結構還是原理都不符合連通器;茶壺、船閘、鍋爐水位計都屬于連通器。
6.(2022青海)在如圖所示的四個實驗裝置中,能用來探究流體壓強與流速關系的是(  )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】A.如圖所示的裝置,當風從該裝置吹過時,其上下表面空氣流動速度不同,導致其上下表面產生壓強差,使該裝置受到向上的力的作用,該力可以通過測力計指針的偏轉來反映,所以該裝置可以用來探究流體壓強與流速關系,故A符合題意;
B.該裝置是用彈簧測力計測量物體的重力,故B不符合題意;
C.該裝置是托里拆利實驗裝置,用來測量大氣壓的值,故C不符合題意;
D.該裝置是用密度計測量液體密度,故D不符合題意。
7.(2022河北)圖所示能夠說明流體壓強與流速關系的是(  )
A. 攔河壩設計成上窄下寬
B. 向下吹氣,乒乓球不下落
C. 用吸盤搬運玻璃
D. 站在安全線以外候車
【答案】BD
【解析】A.因為液體的壓強隨深度的增加而增大,攔河壩設計成上窄下寬,會更好的保護攔河壩,故A不符合題意;
B.用漏斗向下吹氣,乒乓球不落下,漏斗上方的空氣流動速度變大,壓強變小,故B符合題意;
C.用吸盤搬運玻璃,在使用吸盤時,吸盤內的空氣會被抽出,大氣壓能把吸盤緊緊的壓在玻璃上,故C不符合題意;
D.列車在行駛時,周圍的空氣流動速度變大,壓強會變小,為了保護候車乘客的安全,需要站在安全線以外候車,故D符合題意。
8.(2022四川自貢市)如圖所示,一輛轎車在平直公路上高速行駛時,其上、下表面相比較(  )
A. 轎車上表面空氣流速小壓強大 B. 轎車上表面空氣流速大壓強小
C. 轎車下表面空氣流速小壓強小 D. 轎車下表面空氣流速大壓強大
【答案】B
【解析】轎車的形狀為上凸下平,在平直公路上高速行駛時,轎車上方空氣流速大、壓強小,下方空氣流速小、壓強大。
9.(2022齊齊哈爾)如圖的實例中,屬于減小壓強的是(  )
A.汽車座椅安全帶制作得很寬 B.破窗錘的敲擊端做成錐狀
C.挖掘機用寬大履帶來支撐 D.鐵軌下面鋪放枕木
【答案】ACD
【解析】A.汽車座椅安全帶制作得很寬,是在壓力一定時,通過增大受力面積來減小壓強,故A正確;
B.破窗錘的敲擊端做成錐狀,是在壓力一定時,通過減小受力面積來增大壓強,故B錯誤;
C.挖掘機用寬大履帶,是在壓力一定時,通過增大受力面積來減小壓強,故C正確;
D.鐵軌下面鋪放枕木,是在壓力一定時,通過增大受力面積來減小壓強,故D正確。
10.下列現象不能用流體壓強與流速的關系來解釋的是( )
甲 乙 丙 丁
A.圖甲所示向兩張紙中間吹氣,紙張向中間靠攏
B.圖乙所示裝有液體的玻璃管,底部和側壁的橡皮膜往外凸起
C.圖丙所示地鐵站臺邊,人必須站在黃色以外的區域候車
D.圖丁所示飛機升力的產生原因
【答案】B
【解析】A.圖甲所示向兩張紙中間吹氣,紙張向中間靠攏,流體流速大的地方壓強小;
B.圖乙所示裝有液體的玻璃管,底部和側壁的橡皮膜往外凸起,液體對容器底部和側壁都有壓強;
C.圖丙所示地鐵站臺邊,人必須站在黃色以外的區域候車,流體流速大的地方壓強小;
D.圖丁所示飛機升力的產生原因,流體流速大的地方壓強小。
11.(2022湖南郴州)如圖,將一根玻璃管制成粗細不同的兩段,管的下方與一個裝有部分水的連通器相通。當從管的一端吹氣時,連通器兩端A、B液面高度變化情況正確的是(  )
A.A液面上升 B.A液面下降
C.B液面下降 D.A、B液面高度均不變
【答案】B
【解析】氣體在流速小的地方壓強大,在流速大的地方壓強小,
從管的一端吹氣時,粗細兩管中的空氣流量是相同的,粗管中的空氣流速小、壓強大,細管中的空氣流速大、壓強小,則A液面上方的氣體壓強大,B液面上方的氣體壓強小,所以會造成A液面下降,B液面上升。
12.(2022蘇州)下面的四幅圖中,有一幅圖和其它三幅圖說明的物理學道理不一樣,這個不一樣的情境圖應該是( )
A.增加書包背帶的寬度 B.鐵軌鋪在路枕上 C. 用切蛋器切熟雞蛋 D.快速抽出水杯下紙條
【答案】D
【解析】A. 增加書包背帶的寬度,壓力一定,增加書包背帶的寬度減小壓強;
B.鐵軌鋪在一根根枕木上是在壓力一定時采用增大地面的受力面積的方法來減小鐵軌對路基的壓強。
C. 用切蛋器切熟雞蛋,是增大壓強的實例;
D.快速抽出水杯下紙條,水杯沒有跟隨掉下來,說明物體具有慣性。
二、填空題(每空1分,共28分)
1. (2022齊齊哈爾)如圖所示,為了倡導綠色出行,某市投放了大量的共享單車,小明在水平路面上勻速騎行900m,所用時間為3min,他騎行時單車的平均速度是______ ,若人與車的總質量為70kg,每個輪胎與路面的接觸面積約為,當他騎行時共享單車對路面的壓強是______ Pa。
【答案】5
【解析】在水平路面上勻速騎行900m,所用時間為:,
則單車的平均速度為:

人和車受到的總重力:

騎行時,單車對路面的壓力:

受力面積:,
騎行時,單車對路面的壓強:

2.(2022貴州黔東南州)預防新冠肺炎的最好辦法是接種疫苗。截止6月6日,全州累計完成第1劑次接種超110萬劑。保障接種人群按期完成免疫程序,形成免疫屏障,有效阻斷疫情傳播。如圖所示,接種注射器的針頭做得很尖,是為了______(選填“增大”或“減小”)壓強,便于進行肌肉注射;注射前,醫生將注射器活塞推至注射器筒底部,這樣做是為了利用______把藥液壓入注射器內。
【答案】 增大 大氣壓
【解析】接種注射器的針頭做得很尖,在接種時,針頭與皮膚的接觸面積較小,在壓力相同的情況下,根據可知,可以增大壓強,便于進行肌肉注射。
注射前要裝液體,醫生將注射器活塞推至注射器筒底部,然后向后拉活塞,這樣注射器筒內的氣壓較小,外界大氣壓較大,外界大氣壓會把藥液壓入注射器內,即這樣做是為了利用大氣壓把藥液壓入注射器內。
3.(2022江蘇泰州)乘客在動車站臺候車時一定要站在警戒線以內,否則動車進站時,乘客易被“吸”向車身而造成傷害事故,這是因為流體的流速越大,壓強越________;如圖是進站后的動車靜止在水平軌道上,此時它受到的重力和_________是一對平衡力。
【答案】 ①. 小 ②. 軌道對車支持力
【解析】[1]動車高速行駛時,動車周圍的空氣流速大壓強小,乘客會被大氣壓壓向動車。
[2]動車靜止,豎直方向上車重力和鐵軌對車支持力大小相等方向相反,作用在同一直線上,作用在同一物體上,是一對平衡力。
4.(2022內蒙古通遼)用密度為0.4×103kg/m3的泡沫制作長2m、寬1.5m、30cm長方體簡易浮橋,浮橋在河水中最大承重為   kg(ρ河水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg),此浮橋空載時分別放到海水和河水中,下表面受到的壓強分別為p海和p河,則p海  p河(填“>”“<”或“=”)。
【答案】540;=。
【解析】(1)先求出泡沫的體積,利用ρ=求泡沫的質量,再利用G=mg求其重力,利用阿基米德原理求浮橋受到的最大浮力,浮橋在河水中的最大承重等于最大浮力減去浮橋的自重,再利用G=mg求浮橋在河水中的最大承載質量;
(2)此浮橋空載時分別平放到海水和河水中,受到的浮力相等,都等于浮橋的重力;由于F浮=F下表面﹣F上表面=F下表面,可知浮橋下表面受到的壓力相等,由p=可知下表面受到的壓強關系。
解:(1)泡沫的體積V泡沫=2m×1.5m×30×10﹣2m=0.9m3,
由ρ=可得,泡沫的質量:
m泡沫=ρ泡沫V泡沫=0.4×103kg/m3×0.9m3=360kg,
泡沫的重力:G泡沫=m泡沫g=360kg×10N/kg=3600N,
即浮橋的重力為3600N,
浮橋受到的最大浮力:F浮最大=ρ水V排g=1×103kg/m3×0.9m3×10N/kg=9000N,
浮橋在河水中的最大承重:G載最大=F浮最大﹣G泡沫=9000N﹣3600N=5400N,
浮橋在河水中的最大承載質量:m載最大===540kg;
(2)此浮橋空載時分別平放到海水和河水中,受到的浮力相等,都等于浮橋的重力;
因為F浮=F下表面﹣F上表面=F下表面,
所以下表面受到的壓力相等,由p=可知,下表面受到的壓強相等,即p海=p河。
5. (2022江蘇揚州)如圖,向兩個乒乓球中間打氣,會看到兩個乒乓球______ (填“分開”或“靠近”);用注射器吸入無水酒精,是利用了______ ,再將活塞推至針筒的底端,然后用橡皮帽封住小孔,小孔內還留有少量酒精,沿針筒軸線方向向外拉動活塞一段距離,保持靜止,此時,液態酒精消失是______現象,不計活塞與針筒的摩擦以及活塞自重,大氣對活塞的壓力______拉力(填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】 ①靠近 ②大氣壓 ③汽化 ④. 大于
【解析】向兩個乒乓球中間打氣,兩個乒乓球中間氣流速度變大,由于流體流速越大的位置壓強越小,兩個乒乓球會受到向內的壓強差作用,所以會看到兩個乒乓球靠近。
用注射器吸入無水酒精,注射器內的氣壓小于外界大氣壓,在大氣壓作用下,無水酒精被壓入注射器內。
再將活塞推至針筒的底端,用橡皮帽封住小孔,此時注射內是密封的,沿針筒軸線方向向外拉動活塞丙保持靜止,注射器內氣壓減小,酒精由液態變為氣態,這是酒精汽化的過程。
此時注射器內有酒精蒸氣,有一定的氣壓,不計活塞與針筒的摩擦以及活塞自重,拉力大小等于外界大氣對活塞的壓力與內部酒精蒸氣氣壓對活塞的壓力之差,故大氣對活塞的壓力大于拉力。
6. (2022廣東省)唐代詩人杜甫有詩句“八月秋高風怒號,卷我屋上三重茅”。詩中秋風“卷”走“三重茅”主要是由于屋頂外側空氣相對于屋內空氣的流速______ 、壓強______ ,從而產生一個向____ 的力。
【答案】大 小 上
【解析】秋風刮過屋頂,屋頂上方的空氣流動速度大,壓強小;屋內空氣流動速度小,壓強大,屋頂受到向上的壓強大于向下的壓強,產生一個向上的壓強差和壓力差,所以秋風“卷”走屋頂茅草。
7.(2022江蘇南京)2021年5月,我國自主設計的“祝融號”火星車成功著陸火星,如圖所示,實現了我國航天史上的新突破已知同一物體在火星上的重力是地球上(地球表面g取10N/kg)
(1)火星車依靠太陽能工作,太陽能______(選填“屬于”或“不屬于”)可再生能源,車的質量為240kg,它從地球上到火星上質量______(選填“變大”“變小”或“不變”)。
(2)火星車在火星表面靜止時,若所有輪子和水平表面的總接觸面積為300cm2,則車對火星表面的壓強是多少帕______?
【答案】 ①. 屬于 ②. 不變 ③.
【解析】(1)[1]太陽能是取之不盡用之不竭的,所以太陽能屬于可再生能源。
[2]質量是物體本身的一種屬性,和位置無關,車從地球上到火星上質量不變。
(2)[3]火星車對水平面的壓力為
車對火星表面的壓強為
8.(2022四川樂山市)如圖所示,用彈簧測力計掛上飛機機翼模型,再用電風扇對著機翼模型吹風。因為在流體中,流速越大的位置,壓強______(選填“越大”、“越小”或“不變”),所以增大風速,彈簧測力計示數______(選填“增大”、“減小”或“不變”)。
【答案】 (1)越小 (2) 減小
【解析】(1)所有流體(包括氣體在內)都是流速大的位置,壓強小。
(2)當風速增大時,機翼模型受到的向上的升力增大。測力計的讀數等于機翼的重力減去機翼受到的升力,而機翼的重力是不變的,所以,測力計讀數會減小。
9.(2022天津)生活中做類似的事,從物理學的角度看其目的往往不同 剪刀 斧頭用過一段時間要磨一磨,在冰壺運動中,運動員對冰面也要磨一磨(圖所示) 前者的“磨”是為了增大______,后者的“磨”是為了減小冰壺與冰面之間的______
【答案】 (1) 壓強 (2) 摩擦
【解析】磨一磨剪刀或斧頭是為了減小受力面積,從而增大壓強,而冰壺運動中,運動員磨地面是為了增大冰面光滑程度,從而減小摩擦。
10.(2022四川內江)如圖所示,有兩組同樣的磚,A組一塊,B組兩塊。每塊磚平放時的長:寬:高為4:2:1.A組磚對地面的壓力和壓強分別為FA和pA;B組磚對地面的壓力和壓強分別為FB和pB;則:FA   FB,pA   pB(選填“>”“=”“<”)
【答案】<;=。
【解析】兩組磚對地面的壓力均等于其重力,即可F=G,A組一塊,B組兩塊,FA=G
FB=2G,.故FA<FA;
A組磚側放,則面積為SA=4×1=4;壓強pA==,
B組磚平放,則面積為SB=4×2=8;壓強pB===,
則pA=pB。
11.(2022湖北荊州)小明在學習了大氣壓強的知識后,自制了一個如圖所示的氣壓計,瓶中裝有適量的水,當他將自制氣壓計由樓下拿到樓上時發現細玻璃管中液面上升,說明大氣壓隨高度的增加而   。若他將這個瓶子裝滿水,戴著隔熱手套捏瓶子,發現細玻璃管中液面也能上升,說明力能使物體發生形變。他還發現將裝滿水的瓶子放入熱水中,細玻璃管中液面仍能上升,這又成了一支自制溫度計,它的工作原理是   ,在此過程中瓶內水的密度將變小。
【答案】減小;液體的熱脹冷縮。
【解析】(1)大氣壓隨著高度的增大而減小。
(2)若他將這個瓶子裝滿水,戴著隔熱手套捏瓶子,發現細玻璃管中液面也能上升,隔熱手套排除了溫度對液體的影響,所以水柱升高是因為瓶子發生了形變造成的。
(3)將裝滿水的瓶子放入熱水中,細玻璃管中液面仍能上升,其原因是液體受熱體積膨脹造成的,它的工作原理是液體的熱脹冷縮;
瓶內水的質量不變,體積增大,根據密度公式ρ=得知,水的密度變小。
12.(2022四川南充)如圖,容器中裝有深度為10cm,質量為60g的水,已知容器的質量為30g,底面積為5cm2,容器底部受到水的壓強為  Pa,容器對水平桌面的壓強是  Pa.(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg)
【答案】1000;1800。
【解析】(1)水的深度h=10cm=0.1m,
容器底部受到水的壓強:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;
(2)質量為60g的水,容器的質量為30g,總質量為:
m=60g+30g=90g,
重力為:G=mg=90×10﹣3 kg×10N/kg=0.9N
水平桌面受到容器的壓力:F=G=0.9N,
容器對桌面的壓強:P=1800Pa。
三、分析簡答題(本題有4個小題,每小題各2分,共8分)
1.(2022黑龍江龍東農墾森工)草原犬鼠是大草原常見的小動物,它挖的洞有多個洞口,一些洞口比較平整,一些洞口則由圓錐形土堆圍成。這樣的結構能改進洞內的通風情況,為什么?
【答案】見解析。
【解析】由于一些洞口比較平整,一些洞口則由圓錐形土堆圍成,當風從洞口吹過時,由圓錐形土堆圍成
的洞口處空氣流速快,壓強小,較平整的洞口處空氣流速慢,壓強大,這樣,洞穴內的空氣在氣壓作用下
自然流動,從而改進洞穴內的通風狀況。
2.(2022山西)小亮和哥哥在冰面上玩耍時,腳下有“咔嚓咔嚓”的響聲,他大聲喊:“我這兒的冰要破了”哥哥高聲說:“不要慌,趴下,向岸邊爬。”在哥哥的指揮下,他安全爬離了冰面。請你運用所學的物理知識,解釋小亮爬離冰面化險為夷的道理。
【答案】見解析。
【解析】從減小壓強的角度分析解答:減小壓強的方法:是在壓力一定時,通過增大受力面積來減小壓強;是在受力面積一定時,通過減小壓力來減小壓強。
小亮對冰面的壓力一定,等于其自身重力,趴在冰面上時,受力面積增大,根據p=F/S知,對冰面的壓強減小,所以小亮能爬離冰面化險為夷。
3.(2022江蘇鹽城模擬題)物理課堂上,王老師給同學們表演了一個魔術:空碗倒水.魔術揭秘時,同學們發現道具是一個夾層中裝有水的雙層金屬碗,碗沿內外側各有一個小孔,如圖所示.王老師是怎樣利用小孔A 控制水是否流出的?請你用相關的物理知識進行解釋.
【答案】見解析。
【解析】堵住小孔A,碗傾斜時,A孔下方的氣壓小于大氣壓,出水口外為大氣壓,夾層里的水在內外壓強差的作用不會流出;露出小孔A,夾層內外的氣壓相等,水在重力的作用下流出.本題考查大氣壓的有關問題,物理學習的過程中,要多注意觀察身邊的物理現象,盡可能的用我們所學過的知識去試著解釋.
4.(2022青海南寧模擬)深圳地區經常會有臺風(如圖所示),市政府要求居民將簡易房的屋頂加固,請你對這一要求進行合理解釋。
【答案】刮臺風時,由于屋頂上凸,相同時間內,屋頂上方空氣經過的路程長,流速大,壓強就小,相對而言屋內空氣流速小,壓強大,所以屋頂受到的向上的壓力大于向下的壓力,很容易被向上掀起,因此要進行加固。
【解析】利用流體流速與壓強的關系分析屋頂上方空氣流速大,壓強小,屋子內房頂的氣體流速小,壓強大。再結合壓強公式P=F/S得出房頂內外受到壓力的大小。這樣采取一些措施就不難了。
四、實驗題(本道大題有4個小題,共22分)
1.(6分)(2022江蘇泰州)小明為探究“影響液體內部壓強的因素”,進行了如下實驗:
(1)如圖甲,小明用手指輕按金屬盒上的橡皮膜,如果發現U形管兩側液面發生靈活變化,說明該壓強計_________(選填“漏氣”或“不漏氣”)。
(2)將壓強計金屬盒的橡皮膜朝上逐漸浸入水中某一深度處,如圖乙,則壓強計顯示的是橡皮膜________(選填“各個方向”、“上方”或“下方”)的水對它的壓強。
(3)由乙、丙兩圖可知:深度相同時,液體的密度_________,壓強越大。
【答案】 ①. 不漏氣 ②. 上方 ③. 越大
【解析】(1)[1]用手指輕按金屬盒上的橡皮膜,如果U形管中的液體能靈活升降,說明能夠正確測量壓強,說明裝置不漏氣。
(2)[2]壓強計顯示的是橡皮膜面的壓強,所以是上方的水對它的壓強。
(3)[3]由乙、丙兩圖可知,同一深度,丙密度大,壓強計兩邊液面差大,說明深度相同時,液體的密度越大,壓強越大。
2.(5分)(2021甘肅威武)學完大氣壓之后,老師布置了用帶掛鉤的塑料吸盤估測大氣壓的大小的實驗,如圖甲所示。小剛實驗小組現有帶掛鉤的塑料吸盤、量程為5N的彈簧測力計、玻璃板。
(1)他們設計了如下實驗步驟:
A.記錄彈簧測力計的示數為F,這就是大氣對吸盤的壓力
B.小剛將蘸水的塑料掛衣鉤的吸盤放在光滑玻璃板上,用力擠壓吸盤
C.用彈簧測力計鉤著掛鉤緩慢向上拉,直至吸盤剛要離開玻璃板
D.測量吸盤與玻璃板接觸面的直徑d,計算吸盤與玻璃板的接觸面積
E.根據 ,計算出大氣壓的大小P
你認為合理的實驗步驟順序應該是________(選填“①”或“②”);
①:DBACE ②:BDCAE
(2)排好序后進行實驗彈簧測力計拉至最大讀數,吸盤仍未脫離玻璃板。若大氣壓按照約為 計算,彈簧測力計量程至少要大于________N;
(3)因為沒有多余的大量程彈簧測力計,小剛運用其它器材結合所學物理知識設計了如圖乙所示方案測量,保持輕桿水平,在吸盤剛要離開玻璃板時,彈簧秤讀數是______N,可計算出大氣壓值為______ ;
(4)他們發現實驗結果明顯比真實氣壓值小,其中的原因可能是________。(答1條即可)
【答案】 (1)②(2)10(3)2.6;(4)吸盤內的氣體沒有排干凈
【解析】大氣壓強的測量方法。(1)(2)(3)當吸盤剛好與玻璃板脫離時,此時外界對吸盤的壓力等于彈簧測力計對吸盤的拉力,已知大氣壓對吸盤的壓力除以吸盤的面積即為大氣壓強; (4)為了使實驗更精確,應該控制吸盤內沒有氣體;如果吸盤內進入少量氣體,會使得測得的壓強減小。
(1)選②,因為緩慢拉動彈簧測力計,直至剛剛脫落時,此時彈簧測力計的示數才是大氣壓力。
(2)此時的大氣壓力為
故彈簧測力計量程至少要大于 。
(3)如圖所示,倒著讀數,分度值為0.2N,故讀數為2.6N,根據杠桿平衡,可以繩子的拉力為
故此時的大氣壓力為7.8N,則大氣壓強為
故大氣壓強為 。
(4) 他們發現實驗結果明顯比真實氣壓值小,因為吸盤內的空氣不可能全部排干凈。
3.(4分)(2022甘肅蘭州)如圖所示,在“探究壓力的作用效果與哪些因素有關”的實驗中,某同學在透明有機盒內放入一塊海綿和磚塊進行實驗。
(1)實驗時,他通過觀察 來比較磚塊對海綿壓力的作用效果,這種試驗方法叫做轉換法,采用相同實驗方法的其他實驗還有哪些,請舉出一例 。
(2)要探究壓力的作用效果與壓力大小的關系,應選用圖中 兩次試驗進行比較。
(3)分析比較圖中甲、丙兩次實驗,可以得出的結論是 。
【答案】(1)海綿的凹陷程度;探究動能的大小與哪些因素有關;(2)甲乙;(3)壓力相同時,受力面積越小,作用效果越明顯。
【解析】(1)實驗中,是通過觀察海綿的凹陷程度來比較磚塊對海綿的壓力作用效果的。這種實驗方法是轉換法;在探究影響動能大小的因素時,通過觀察木塊被撞擊距離的大小來判定動能的大小,采用的也是轉換法;
(2)要探究壓力的作用效果與壓力的關系,要控制受力面積大小相同,只改變壓力大小,可選用甲乙兩次實驗;
(3)分析圖甲丙實驗,壓力相同,丙中受力面積小,壓力作用效果明顯,可得到結論是:壓力相同時,受力面積越小,作用效果越明顯。
4.(7分)(2022海南模擬)大氣壓隨高度升高而降低,一登山隊測出了幾個高度的大氣壓,如下表所示。
(1)請你根據表中的數據,在圖的坐標中作出大氣壓隨高度變化的圖像。
(2)根據圖像,可以看出大氣壓隨高度變化的數量關系大致為:
(3)當高度為1km時,大氣壓約為 Pa。當高度為3000km時,已到了大氣
層的邊緣,此處的大氣壓約為 Pa。
(4)除了高度,大氣壓還與什么因素有關?請提出你的一個猜想: 。
(5)水的沸點與大氣壓強的對照表如下:
①水的沸點與大氣壓之間的關系是____________。
②在海拔8848米的珠穆朗瑪峰頂上,水的沸點大約是________。
【答案】(1)
(2)高度每升高10m,大氣壓降低100Pa(3)0.9×105。0。(4)天氣的變化
(5)①大氣壓強越大,水的沸點越高。②70
【解析】(1)以高度數據為橫坐標,大氣壓數據為縱坐標,找出對應點,利用描點法把各個點連接起來,就得到大氣壓隨高度變化的圖像。
(2)根據圖像可以近似看出,高度為0時,大氣壓約為1.02×105Pa;高度為2000m時,大氣壓約為0.8×105Pa。高度每升高10m,大氣壓降低約為
(1.02×105Pa -0.8×105Pa /200)=100Pa
(3)從圖像看出,當高度為1km時,大氣壓約為0.9×105Pa。當高度為3000km時,已到了大氣層的邊緣,此處的大氣壓約為0Pa。
(4)天氣陰晴、刮風下雨對大氣壓都有影響。所以天氣的變化是一個重要因素。
(5)從數據表格觀察得出①水的沸點與大氣壓之間的關系是大氣壓強越大,水的沸點越高。
②在海拔8848m=8.848km的珠穆朗瑪峰頂上,大氣壓約為0.35×105Pa。水的沸點大約是70。
五、計算題(本道大題有3個小題,共18分)
1.(6分)(2022浙江麗水)創意改變生活,如圖是自帶吸管的玻璃杯,杯中裝有水,小科用手掌封住杯口,通過玻璃吸管不容易“吸”到水;移開手后,能輕松“吸”到水。請回答:
(1)小科能輕松“吸”到水是利用了______ ;
(2)圖中A點的壓強______ B點的壓強填“大于”、“等于”或“小于”;
(3)裝有水的玻璃杯總質量為千克,放置在水平桌面上,杯底與桌面的接觸面積為4平方厘米,此時杯子對桌面的壓強為多少?
【答案】大氣壓;等于;杯子對桌面的壓強為7000Pa。
【解析】用吸管從瓶子里吸水時,先把吸管內的部分空氣吸走,管內的氣壓小于外界大氣壓,水在大氣壓的作用下被壓入吸管,上升到嘴里,所以使水上升到嘴里的力是大氣的壓力,故所以小科能輕松“吸”到水是利用了大氣壓;
由圖可知,A點的深度等于B點的深度,所以根據可知,A點壓強等于B點壓強;
杯子和水的總重力:;
杯子對桌面的壓力:,
杯子對桌面的壓強:。
2.(6分)(2022新疆兵團)如圖所示,一平底、平口的圓柱形青花瓷筆筒放在水平桌面上,筆筒高度為0.11 m,筒內深度為0.10 m。筆筒開口向上放置時,筆筒對桌面產生的壓強為8.1×102 Pa;筆筒開口向下放置時筒對桌面產生的壓強為4.05×103 Pa。求:
(1)筆筒內注滿水時,水對筆筒底部產生的壓強;
(2)筆筒開口向上和開口向下放置時,筆筒與桌面的接觸面積之比;
(3)青花瓷筆筒材質的密度。
【答案】(1) 1×103 Pa;(2) 5∶1;(3) 2.7×103 kg/m3
【解析】(1)因為筆筒中水的深度為0.1m,故加強為
(2)由題知,兩次壓力相等,都等于筆筒的重力,故有
所以
解得
(3)筆筒的質量為
體積為
密度為
3.(6分)(2022安徽省)將底面積S=3×10﹣3m2高h=0.1m的鋁制圓柱體,輕輕地放入水槽中,使它靜止于水槽底部,如圖(圓柱體的底部與水槽的底部不密合),此時槽中水深h1=0.05m(已知ρ鋁=2.7×103kg/m3 , ρ水=1.0×103kg/m3 . g取l0N/kg)。求:
(1)水對圓柱體底部的壓強p1
(2)圓柱體受到的浮力F浮;
(3)圓柱體對水槽底部的壓強p2。
【答案】 (1)水對圓柱體底部的壓強 p1=500Pa
(2)圓柱體受到的浮力 F浮=1.5N
(3)圓柱體對水槽底部的壓強 p2=2.2×103Pa
【解析】(1)水的深度h1=0.05m,
則水對圓柱體底部的壓強:
p1=ρ水gh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa
(2)由圖可知,圓柱體浸在水中的體積:
V排=Sh1=3×10﹣3m2×0.05m=1.5×10﹣4m3 ,
根據阿基米德原理可得,圓柱體所受的浮力:
F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×1.5×10﹣4m3×10N/kg=1.5N
(3)解:圓柱體的重力:
G鋁=m鋁g=ρ鋁V鋁g=ρ鋁Shg=2.7×103kg/m3×3×10﹣3m2×0.1m×10N/kg=8.1N;
圓柱體靜止于水槽底部,由力的平衡條件可知圓柱體對水槽底部的壓力:
F壓=G鋁﹣F浮=8.1N﹣1.5N=6.6N,
則圓柱體對水槽底部的壓強:p=F壓/S=2.2×103Pa
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