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第9章 压强实验与计算题1(沈阳市2016)利用U形管液面高度差的大小关系，可以帮助我们比较一些物理量的大小（1）将液体压强计的探头分别放入密度为1和2的两种液体中，U形管液面的高度差相同，如图甲所示，则1 2；（2）速度是v1和v2的气流，分别经过与U形管左端相连的管子时，U形管液面的高度差如图乙所示，则v1 v2（以上两空均填“”、“=”或“”）2(2016陕西)在某兴趣小组的同学观察到:飞机在起飞和航行时机翼的仰角不同；飞机越大其机翼越大。他们想探究“机翼获得升力的大小与机翼仰角、机翼面积有什么关系？”（注：机翼仰角为机翼下表面与水平面的夹角，机翼面积指机翼在水平面上投影的面积）他们利用塑料泡沫等材料自制了三个质量相同、形状相同、面积不同的机翼模型，把圆柱形空心笔杆穿过“机翼”并固定在“机翼”上，将一根金属杆从笔杆中穿过并上下固定，确保“机翼”能沿金属杆在竖直方向移动。将“机翼”挂在测力计的下方，实验装置如图所示。(l)用鼓风机对着“机翼”吹风模拟飞机在空中飞行。当鼓风机向右吹风时，以气流为参照物，飞机向_飞升。 (2)为了研究“机翼”获得的升力与仰角的关系，他们对同一个“机翼”吹风，并保持风速不变，只改变“机翼”_的大小，观察并记录测力计的示数；在其它条件相同时，更换面积不同的“机翼”重复上述实验。实验记录如表。在上述实验中，吹风前后测力计示数的_即为“机翼”获得升力的大小。通过分析数据可以得出结论：当质量、形状、机翼面积和风速相同时，仰角增大，获得的升力_（选填“一定”或“不一定”）增大 ；当质量、形状、仰角和风速相同时，机翼面积越大，获得的升力_.(3)实验时，“机翼”沿金属杆上升，金属杆对笔杆有向_的摩擦力，因此测得的升力应_“机翼”实际获得的升力。（2016宁波）把一根两端开口的细管浸入水中，充满水后用手指把一端堵住，移出水面，如图甲所示（1）B端的水不会流下来是由于受到 作用（2）把手指移开后管内的水会怎样流动，不同的同学会有不同的猜想，而检验猜想是否正确最直接的方法是 （3）把细管倒过来，如图乙所示如果把手指移开，管内的水会不会从A端流出？请写出你的判断，并用你所学的理论知识证明你的判断(2016年衢州市) 如图，在注射器A、B处分别扎一个等大的小孔，插入两根相同规格的硬质塑料管（连接处密封），并 在管上分别系一个未充气的同规格气球（连接处不漏气）先慢慢往外拉活塞，使注射器中充满空气，接着快速向内推动活塞，在此过程中可现察到A、B两孔处气球的鼓起情况是 （填序号） A孔处气球大 B孔处气球大 两个气球一样大。你的依据是 。（2016遂宁）小聪学习了固体压强后，爱动脑筋的他想探究液体内部是否有压强，液体内部压强究竟有哪些特点，小聪进行了大胆猜想： 猜想1：液体内部可能有压强 猜想2：液体内部的压强大小可能与方向有关 猜想3：液体内部的压强大小可能与液体深度有关 猜想4：液体内部的压强大小可能与液体的密度有关为了验证以上猜想是否正确，小聪在老师的帮助下找来了一些实验器材，设计并完成了实验探究请你完成下列问题：（1）实验前，要通过调试，使压强计U型管两边的液面，小聪在调试时发现，用手指不论是轻压还是重压探头的橡皮膜时，U型管两边液面几乎没有变化如图所示， 说明该压强计（选填“漏气”或“不漏气”）（2）为了验证猜想1，小聪把探头放入水中，再观察压强计U型管两边液面是否有来判断探头处是否受到水的压强（3）在验证其余猜想的过程中，小聪收集到如下表中的数据，根据表中的数据：序号液体深度h（mm）压强计橡皮膜方向液面高度差（mm）1水20.0朝上18.52朝下18.53朝左18.54朝右18.5540.0朝上36.8660.0朝上54.67酒精60.0朝上43.5比较序号1、2、3、4的数据，可得出的结论是为了验证猜想3，小聪完成的实验操作应该是表中序号为的实验比较序号6、7两组数据，可得出液体的压强与液体有关（4）小聪在实验中主要用到的研究方法有转换法和法.(2016河北)探究水对容器底的压强 如图将一由A和B构成、两端开口的玻璃制品的底部扎上薄橡皮膜，做成容器A、B的横截面积分别为SA和SB，且SA=2SB=40cm2（容器壁的厚度忽略不计，水=1.0103kg/m3，g取lON/kg）实验过程如下：将容器固定在放有电子秤的铁架台上，使橡皮膜刚好与电子秤完全接触，且电子秤的示数为零，如图所示往容器内分三次缓慢倒入适量的水，将收集的数据填入下表中继续往容器内缓慢倒入60g水后，水进入了容器B部分，且在B内的高度为1cm然后在容器内再分三次缓慢倒入适量的水，再将收集的数据填入下表中计算水对容器底的压强次数123456容器内水的质量/g60100160240300360电子称的读数/g60100160280400容器内水的深度/cm1.52.5471013水对容器的压强/Pa15O25040070010001300同答下列问题：（1）将表格中的空白处补充完整（2）分析表中数据可知：水对容器底的压强与水的深度若在一底面积为40cm2的圆柱形容器中装入300g水，水对容器底的压强为Pa，与表格中第5组数据对比可知水对容器底的压强与受到的重力大小（选填“有关”或“无关”）（3）容器A部分的高度为cm【拓展】完成实验后，小明将一小合金块浸没在容器中，B内水面上升了1cm，电子秤的读数增加了80g，则合金块的密度为g/cm3（2016上海）如图所示，柱形容器A和均匀柱体B置于水平地面上，A中盛有体积为6103m3的水，B受到的重力为250N，B的底面积为5102m2（1）求A中水的质量（2）求B对水平地面的压强（3）现沿水平方向在圆柱体B上截去一定的厚度，B剩余部分的高度与容器A中水的深度之比hB：h水为2 ：3，且B剩余部分对水平地面的压强等于水对容器A底部的压强，求B的密度B（2016宁夏）如图1所示，银川滨河黄河大桥2016年4月28日正式通车，大桥全长6587米设计时速每小时80公里，该桥最大跨度为218米，是目前世界上最大跨度的多塔连跨钢混折叠合梁自锚式悬索桥（1）小明坐在一辆小汽车的前排副驾座位上通过大桥，感觉大桥的斜拉塔“扑面而来”，此时所选的参照物是自己乘坐的汽车若该小汽车6分钟通过大桥，请通过计算说明该车通过滨河大桥时是否超速（2）根据大桥设计，过桥车辆对桥面的压强一般应控制在8105Pa以下，有一辆质量为2000千克的6轮轻型货车，如果每个车轮与路面的接触面积为200cm2请你计算允许该货车通过滨河大桥载货的最大质量是多少千克（g取10N/kg）（3）现在轿车都采用流线型设计（如图2所示），这种设计在减小空气阻力、提高车速的同时也产生了新的问题：轿车高速行驶时，常常有“漂”的潜在危险请你简要说明汽车高速行驶时“漂”的原因（2016重庆）如图甲是西南大学校内的一座塑像，其基座结构类似于图乙和丙的模型若A、B是质量分布均匀地正方体物块，其边长分别是20cm、30cm，密度之比A：B=31将A放在水平地面上，B放在A的上面，A对水平地面的压强为5100Pa（如图乙）求：（1）图乙中，物块A对地面的压力；（2）物块A的密度；（3）若将物块B放在水平地面上，A放在B的上面（如图丙），要使B对地面的压强为2800Pa，应将物块B沿竖直方向切去几分之几（2016温州）如图是某品牌自动咖啡机及其结构示意图，其工作原理为：当盛水器内的水温升高至一定温度时，水沿导管进入盛有咖啡粉的玻璃杯中，在平衡球作用下，原来水平的平衡杆绕O点转动，盛水器抬升冷却一段时间后，玻璃杯中的咖啡液体又倒吸进入盛水器，咖啡冲泡完成（1）当密封的盛水器内水温升高到一定程度时，其内部的热水开始自动沿导管进入玻璃杯，则此时盛水器内的压强p内与外接大气压p0的大小关系为：p内 p0（2）打开出水开关，使0.2千克的咖啡流入重为1牛的水杯中，若水杯底部与水平桌面的接触面积为20厘米2，则水杯对桌面的压强是多少帕？（写出计算过程，g取10N/kg）11（2016北京）水平实验桌面上有微小压强计、刻度尺和装有适量水的A、B两个烧杯小亮学习了液体内部压强跟哪些因素有关的知识后，又提出了新的猜想，为此他利用提供的实验器材进行了如下实验探究将微小压强计的探头放入A烧杯的水中，探头到烧杯底的距离L为6cm，如图甲所示，记录微小压强计U形管两侧的液面高度差h1；将微小压强计的探头放入B烧杯的水中，探头到烧杯底的距离L为10cm，如图乙所示，记录微小压强计U形管两侧的液面高度差h2；小亮发现h1大于h2，于是小亮得出结论“液体内部任意一点的压强跟该点到容器底的距离L有关”请你利用这些器材，设计一个实验证明小亮的结论是错误的写出实验步骤和实验现象一油库装煤油的油罐中盛有4米深的煤油，在距底部0.5米处发现有一个半径为2厘米的圆形漏油孔，求：（1）煤油对罐底的压强多大？（2）小孔处煤油的压强多大？要想堵住这个孔，至少需要在罐壁处施加多大的力？（煤油密度p0.8103kg/m3，取g10N/kg）参考答案【考点】液体压强计算公式的应用；流体压强与流速的关系.【专题】应用题；压强、液体的压强；气体的压强、流体压强与流速的关系【分析】（1）U形管中液柱的高度差表示了压强的大小，从图中可以看出压强的大小是相同的，再结合浸没的深度和p=gh可判断哪个杯中的液体密度小；（2）没有吹风时，左右两管上方的压强相同都等于大气压强，当管子中有气体通过时，增大左管上方流速，减小左管上方的压强，液体在压强差作用下移动形成高度差，据此进行解答【解答】解：（1）由图甲可知，两U形管中液柱的高度差相同，说明压强相同，且两液体中左侧金属盒位置较深，由p=gh的变形式=可知，左侧液体的密度小于右侧液体的密度，即12；（2）由图乙可知，左侧U形管液面的高度差较大，说明左侧U形管中左侧液面上方压强较小，由流速越大的位置压强越小可知，左侧管子中气体的流速较大，即v1v2故答案为：（1）；（2）【点评】本题考查了液体压强公式的应用以及流速与压强的关系，知道U形管中液柱的高度差表示了压强的大小是关键（1）左；（2）仰角， 变化量， 不一定，越大；（3）下，小于。【解答】解：（1）当用手指堵住上端开口时，上端不再与大气相通，下端受到大气压对它向上的作用，由于一个大气压强能支撑约10m高的水柱，水不会从下端流出；（2）各种假设和猜想都需要大量实验数据和现象的支持，因此检验猜想是否正确最直接的方法是实验；（3）当手指移开后，假设管内的水保持静止，取管底液片为研究对象，它把关内的水柱分成左右两部分，如图所示，因为液片深度h左h右，所以p向右p向左因为F=PS，而液片左右的面积S相等；所以F向右F向左液片将向右移动，管内的水从A端流出故答案为：（1）大气压；（2）实验；（3）如果把手指移开，管内的水会从A端流出；液体压强随深度的增加而增大 ； B处流速比A处小，压强比A处大。【解答】解：（1）实验前要正确安装压强计，调节好的压强计放在空气中时，橡皮膜不受液体的压强，因此U形管两边的液面应该相平；若压强计的气密性很差，用手指不论轻压还是重压橡皮膜时，就会有漏气现象，因此U形管两边液柱的高度差变化小；（2）把压强计的金属盒浸入液体中，U形管两边出现高度差，说明液体内部有压强，因此小聪通过观察压强计U型管两边液面是否有高度差来判断探头处是否受到水的压强（3）同种液体、深度相同，不同的是方向，液面差相等即压强相等，说明在同一深度，液体向各个方向的压强相等；根据猜想3：液体内部的压强大小可能与液体深度有关可知，控制液体种类相同，深度不同，即小聪完成的实验操作应该是表中序号为1（或2、3）5、6的实验；比较序号6、7两组数据可知，液体种类不同，深度相同，液体的压强不同，由此可得：液体的压强与液体种类有关；（4）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故答案为：（1）相平；漏气；（2）高度差；（3）在同一深度，液体向各个方向的压强相等；1（或2、3）5、6；种类；（4）控制变量【考点】压强的大小及其计算；探究液体压强的特点实验【分析】（1）从4、5组实验中找出变化规律，从而可推断出表中空白处的数据；（2）水对容器底的太坏强与水的深度有关，与水的重力大小无关；结合底面积和水的质量可计算其对底面的压强；（3）从表中的数据，结合“倒入60g水后，水进入了容器，B部分，且在B内的高度为1cm”，可推算容器A部分的高度；【拓展】根据水面上升的高度和容器的横截面积大小，可计算物体的体积，通过电子秤的示数变化可计算物体的质量，最后利用密度公式计算合金块的密度【解答】解：（1）由表中4、5组实验数据可得，水的质量增加了300g240g=60g，此时电子秤的示数增加了400g280g=120g，即电子秤示数的增加量，是水质量的增加量的2倍，则当容器内水的质量增加量为360g300g=60g时，电子秤示数的增加量为60g2=120g，则表中第6次实验中，电子称的读数为400g+120g=520g；（2）分析表中数据可以看出，水对容器底的压强与水的深度成正比，深度越深，压强越大若在一底面积为40cm2的圆柱形容器中装入300g水，水对容器底的压强为：p=750Pa，与表格中第5组数据对比可以看出，水的质量相同，容器的底面积也相同，但产生的压强不同，由此可知水对容器底的压强与受到的重力大小无关；（3）因为第4次实验中，继续往容器内缓慢倒入60g水后，水进入了容器B部分，且在B内的高度为1cm则B部分水的体积为：VB=SBhB=20cm21cm=20cm3则此部分水的质量为：mB=VB=1g/cm320cm3=20g，倒入60g水后，水的总质量为：160g+60g=220g，在A部分水的质量为：mA=220g20g=200g，在A部分水的体积为：VA=200cm3，容器A部分的高度为：hA=5cm【拓展】完成实验后，小明将一小合金块浸没在容器中，B内水面上升了1cm，则小合金块的体积：V=V排=SBh=20cm21cm=20cm3，根据前面“电子秤示数的增加量，是水质量的增加量的2倍”可知，电子秤的读数增加了80g，则小合金块的质量为m=80g=40g，则合金块的密度为：=2g/cm3故答案为：（1）520；（2）成正比；750；无关；（3）5；【拓展】：2【解答】解：（1）水的体积：V水=6103m3，根据=可得水的质量：m水=水V水=1103kg/m36103m3=6kg；（2）B对水平地面的压力：FB=GB=250N，B对水平地面的压强：pB=5000Pa；（3）剩余部分对地面的压强：pB=BghB，水对容器底的压强：p水=水gh水，hB：h水=2 ：3，因为B剩余部分对水平地面的压强等于水对容器A底部的压强，所以BghB=水gh水，B=水=水=1103kg/m3=1.5103kg/m3答：（1）A中水的质量为6kg（2）B对水平地面的压强为5000Pa（3）B的密度为1.5103kg/m3【解答】解：（1）由p=可得，物块A对地面的压力：F=pSA=5100Pa0.2m0.2m=204N；（2）图乙中物块A对地面的压力等于物体AB的总重力，所以AB的总重力G总=F=204N；由重力和密度公式可得：GA+GB=AVAg+BVBg=204N，因为A：B=3：1，所以有：A（0.2m）310N/kg+A（0.3m）310N/kg=204N，解得：A=1.2103kg/m3；（3）物块A的重：GA=AVAg=1.2103kg/m3（0.2m）310N/kg=96N；物块B的重：GB=BVBg=1.2103kg/m3（0.3m）310N/kg=108N；沿竖直方向切去物块B后，设剩余部分占物块B体积的比例为x，则物块B剩余部分的底面积为SBx，物块B剩余部分的重为GBx，则由p=可得：pB=2800Pa，即 =2800Pa，解得x=，则将物块B沿竖直方向切去了三分之一的体积答：（1）图乙中，物块A对地面的压力为204N；（2）物块A的密度为1.2103kg/m3；（3）要使B对地面的压强为2800Pa，应将物块B沿竖直方向切去三分之一【解答】解：（1）当密封的盛水器内水温升高到