中考物理二轮复习题型专项复习专题06 压强相关实验（含解析）

专题06压强相关实验【知识储备】在研究影响压力作用效果因素的实验中，应采用的方法是控制变量法和转换法。在探究压力作用效果跟压力大小的关系时，应控制接触面的受力面积不变,改变压力的大小在探究压力作用效果跟受力面积大小的关系时,应控制压力大小不变,改变接触面的受力面积大小在探究液体内部压强的特点时，用到的主要仪器是刻度尺和U形管压强计,采用的方法是转换法和控制变量法。在探究液体内部同一深度处向各个方向的压强都相等时，应将橡皮膜在液体中的深度保持不变，改变橡皮膜的朝向;在探究液体的压强随深度的增加而增大时，应控制橡皮膜浸在同一种液体内，改变橡皮膜在液体中的深度;在探究不同液体的压强跟液体密度的关系时,改变液体的种类控制橡皮膜浸入液体中的深度相同大气压测量的原理是p=ρgh或p=F/S,在使用托里拆利实验测量大气压时,采用的方法是:在长然1m，一端封闭的玻璃管里注满汞，将管口堵住，然后倒插入汞液槽中,放开堵在管口的手指后,管内汞液面下降稳定后，测出管内外汞柱的高度差，管内汞柱产生的压强即为大气压的值【专题突破】1．如图是“探究液体内部压强的特点”的装置，容器内液面高度相同。（1）探头上的薄膜所受压强的大小是通过U形管左右两侧液面的高度差来反映的。（2）比较甲、乙实验可知：在液体内部的同一深度，向各个方向的压强大小相等；甲、丙实验说明，深度相同时，液体的密度越大，压强越大。（3）图甲中，水对探头上的薄膜产生的压强大小为1600Pa，软管内的气压大于（选填“大于”“小于”或“等于”）管外的大气压。【解答】解：（1）探头上的薄膜所受压强是通过液体压强计U形管左右两侧液面的高度差来判断的，高度差越大，说明此时的液体压强越大，采用了转换法；（2）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。比较甲、乙实验可知，探头上的薄膜朝向不同，薄膜在液体内部的同一深度，甲、乙中U形管左右两侧液面的高度差相等，故在液体内部的同一深度，向各个方向的压强大小相等；甲、丙实验中，薄膜在液体内部的同一深度处，盐水的密度大于水的密度，丙中U形管左右两侧液面的高度差较大，说明液体产生压强较大，故得出深度相同时，液体的密度越大，压强越大；（3）图甲中，探头上的薄膜的深度为：h＝26cm﹣10cm＝16cm；水对探头上的薄膜产生的压强大小为：p＝ρ水gh＝1×103kg/m3×10N/kg×0.16m＝1600Pa；甲图中与橡皮管相连的U形管左端的液面比右管低，说明软管内的气压大于管外的大气压。故答案为：（1）高度差；（2）相等；越大；（3）1600；大于。2．小敏同学利用如图1装置探究“液体内部压强的特点”。（1）实验前必须检查压强计能否正常使用，若用手指不论轻压还是重压探头的橡皮膜时，发现U形管两边液柱的高度差变化都很小，则说明该压强计的气密性差（选填“好”或“差”）；若在使用压强计前发现U形管中有高度差，通过B方法可以进行调节（填选项）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形管内加适量水（2）比较实验1两图得出的结论是同一液体，压强随深度的增加而变大。（3）比较实验2两图，说明液体的压强与液体密度有关，同一深度，盐水（选填“水”或“盐水”）压强更大。（4）如果保持橡皮膜位置不变，在实验2的盐水中加入适量清水（液体不溢出），U形管内两液面的高度差将变小（选填：“变大”“变小”或“不变”）。（5）霞霞选择如图2的探究器材，容器中间用隔板分成大小相同且互不相通的A、B两部分，隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭，然后在A、B两侧分别倒入水和某种液体，当橡皮膜恢复平整时，橡皮膜面两侧深度为11cm、10cm，如图3所示，则液体的密度为1.1g/cm3；（6）一只矿泉水瓶，其侧壁开有小孔a并用塞子塞住，瓶内盛有一定质量的酒精，如图4所示，把瓶放入盛水的烧杯中，当瓶内、外液面相平时，拔出a小孔上的塞子，则a孔有液体流入（选填“流入”、“流出”或“不流”）（ρ酒精＜ρ水）【解答】解：（1）实验前必须检查压强计能否正常使用，若用手指不论轻压还是重压探头的橡皮膜时，发现U形管两边液柱的高度差变化都很小，则说明该压强计的气密性差；若在使用压强计前，发现U形管内水面已有高度差，进行调节时，只需要将软管取下，再重新安装，这样的话，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；（2）液体内部压强的大小是通过液体压强计U形管两边液面的高度差来判断的，高度差越大说明此时的液体压强越大，采用了转换法；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；比较实验1两图知，右侧图中橡皮膜所处的深度较大，由转换法，产生的压强也较大，故得出的结论是：同一液体，压强随深度的增加而变大；（3）比较实验2两图可知，探头橡皮膜在同一深度，根据转换法，盐水产生的压强更大；（4）如果保持橡皮膜位置不变，在实验2的盐水中加入适量清水（液体不溢出），则液体的密度变小，因深度不变，根据p＝ρ液gh可知，液体产生压强变小，则U形管内两液面的高度差将变小；（5）橡皮膜相平，说明A、B两边压强相等，根据液体压强公式有：ρ水gh水＝ρ液gh液，则液体的密度为：ρ液（6）由于瓶内、外液面相平，即h酒精＝h水，ρ酒精＜ρ水，由p＝ρgh可得：p酒精＜p水，因此有液体流入。故答案为：（1）差；B；（2）同一液体，压强随深度的增加而变大；（3）盐水；（4）变小；（5）1.1；（6）流入。3．小刚在探究“影响压力作用效果的因素”时，取三个质量相同的圆柱形容器A、B、C，它们底面积的关系是SA＝SB＜SC。在三个容器中分别倒入适量的水和盐水，其中B、C两容器中液体质量相同。将它们分别放在三块相同的海绵上，如图甲、乙、丙所示。（1）实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果；（2）通过比较甲、乙两次实验可知：受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显；（3）要想探究压力作用效果与受力面积的关系他应选择乙、丙两次实验；（4）小刚还想利用这些器材探究影响液体压强的因素，于是他找来一个如图丁所示的液体压强计，将压强计探头放入B、C两容器中，保持探头在两种液体中的深度相同，发现探头在盐水中时，U形管左右两侧液面的高度差较大，这说明在深度相同时，液体的密度越大，液体压强越大；（5）小刚看到手边的一个小金属块，他想再添加一个弹簧测力计和细线结合现有器材测出金属块的密度，于是他进行了如下操作：①如图戊所示，先用弹簧测力计测出金属块的重力；②再将石块浸没在B容器水中，静止后读取测力计的示数，则金属块所受浮力为1.6N；③根据以上测量的数据，小刚算出了小金属块的密度为5.5×103kg/m3。【解答】解：（1）实验中是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的，属于转换法的应用；（2）由甲、乙两图可知，受力面积相同，乙图中的压力大，海绵凹陷程度更明显，可以得出：受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显；（3）探究压力作用效果与受力面积的关系，应控制压力的大小相同。由题意可知，B、C两容器和液体质量都相同，则乙图和丙图中海绵受到的压力相同，因SB＜SC，即受力面积不同，故应选乙、丙两次实验；（4）探头在两种液体中的深度相同，发现探头在盐水中时，U形管左右两侧液面的高度差较大，而盐水的密度大于水的密度，这说明在深度相同时，液体的密度越大，液体压强越大；（5）①如图戊所示，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为8.8N，故测出金属块的重力为G＝8.8N，则金属块的质量为m=G②再将石块浸没在B容器水中，静止后读取测力计的示数，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为7.2N，则弹簧测力计对金属块的拉力F拉＝7.2N，由称重法可知金属块受到的浮力为F浮＝G﹣F拉＝8.8N﹣7.2N＝1.6N；③由于金属块浸没，金属块的体积等于金属块排开水的体积，则金属块的体积为V=金属块的密度为ρ=m故答案为：（1）海绵的凹陷程度；（2）受力面积；（3）乙、丙；（4）液体的密度；（5）1.6；5.5×103。4．在篮球比赛前，小明给篮球充气时，发现充气越多感觉球越“硬”，又联想到充足气的轮胎在烈日下暴晒易爆胎。他认为这些现象与气体压强有关。气体压强的大小与哪些因素有关呢？和同学们讨论后，提出如下猜想：猜想1：气压大小可能与气体的温度有关；猜想2：气压大小可能与气体的体积有关；猜想3：气压大小可能与气体的多少有关。（1）同学们用汽车里的“胎压计”测量篮球充气时的气压，发现充气越多，示数越大。由此得出猜想3是正确（选填“正确”或“错误”）。（2）小明又用胎压计测量一个篮球的气压，示数如图所示，其值为124kPa。当将篮球放在烈日下暴晒一段时间后，再测球中气压，发现胎压计的示数变大，可以得出的结论是在体积和质量一定时，气体的压强随温度的升高而增大。（3）为了验证猜想2，他们进行如下探究：如图乙所示，用注射器密封一段空气柱，保证其温度不变，利用注射器的刻度直接读出气体体积V，用弹簧测力计竖直向上拉注射器活塞来改变气体的体积，如果已知注射器活塞的横截面积为S，（不计活塞重及活塞与注射器壁之间的摩擦），当地大气压为标准大气压p0，当弹簧测力计的示数为F时，注射器内气体的压强计算表达式为p＝p0−FS（4）通过实验，得到了注射器内气压与对应体积的实验数据，如下表：p（×105Pa）1.00.80.60.50.40.2V（×10﹣5m3）1.01.251.672.02.5▲①请在图丙中，描点作出气压p与气体的体积V的关系图像。②根据表格数据和图像，可以推算，当气压p＝0.2×105Pa时，V＝5×10﹣5m3。③为更直观反映气压p与体积V之间的关系，最好画出气压p与1V【解答】解：（1）篮球充气时的气压，发现充气越多，示数越大．说明气压大小与气体的多少有关，故猜想3正确；（2）由图知胎压计的量程为20﹣180kPa，分度值为4kPa，示数为124kPa；当将篮球放在阳光下暴晒一段时间后，篮球内气体的压强增大，胎压计的示数变大，说明在体积和质量一定时，气体的压强随温度的升高而增大；（3）当弹簧秤的示数为F时，注射器活塞受大气压力、拉力和里面气体压力的作用，受力平衡；则F0＝F+F气，由p=FS可得p所以p＝p0−F（4）①根据表格数据描点画图象，如下图：②由表中的数据可知：实验次数1：Vp＝1×10﹣5m3×1×105Pa＝1m3Pa；实验次数2：Vp＝0.8×10﹣5m3×1.25×105Pa＝1m3Pa；实验次数4：Vp＝0.5×10﹣5m3×2×105Pa＝1m3Pa；实验次数5：Vp＝0.4×10﹣5m3×2.5×105Pa＝1m3Pa；由此可知：气体体积和气体压强的乘积为定值，pV＝1m3Pa，即在温度不变的情况下气体压强与气体体积成反比，即p=1Vm所以当气压p＝0.2×105Pa时，V＝5×10﹣5m3；③为更直观反映气压p与体积V之间的关系，最好画出气压p与1V故答案为：（1）正确；（2）124；在体积和质量一定时，气体的压强随温度的升高而增大；（3）p0−FS；（4）①见上图；②5×10﹣5；③5．“飞机迷”小王学习了流体压强知识后，他想探究飞机升力大小与哪些因素有关。他猜想：升力大小与机翼形状、飞机飞行速度和飞机的迎角（机翼轴线与水平气流方向的夹角）有关。（1）小王制作了如图甲所示的飞机机翼模型，机翼做成该形状的原因是流体流速大处压强小，从而获得向上的升力；（2）他利用如图乙和丙的电风扇、升力测力计、飞机模型进行实验探究。在探究升力与迎角的关系时，按以下步骤进行：①调节使风扇风速最大，并使飞机模型的迎角为0°，记录测力计的示数，多次实验求平均值；②改变迎角大小，重复步骤①并计算升力平均值；③得到“升力与迎角的关系”的图像如图丁。由图像可知：飞机速度一定时，迎角增大，升力会C（填序号）；A．逐渐变大B．逐渐变小C．先增大后减小D．先减小后增大（3）资料显示：本实验结论与实际相符，若某飞机以80km/h做水平匀速直线飞行，迎角为θ1，后来以500km/h做水平匀速直线飞行时的迎角为θ2（θ1、θ2在15°和20°之间），则迎角θ1＜θ2（选填“＞”“＜”或“＝”）。【解答】解：（1）机翼做成该形状的原因是流体流速越大，压强越小，从而获得向上的升力；（2）②改变迎角大小，重复步骤①并计算升力平均值；③由图丁可知：飞机速度一定时，迎角在小于15°时，升力增大，大于15°时，升力减小，所以升力会先增大后减小，故ABD不符合题意，C符合题意；故选：C；（3）速度小，产生的升力小，需要角度接近15°来获取更大的升力使得等于飞机重力；速度大，产生的升力大，需要角度大于15°来获取比之前小一点的升力，升力等于飞机重力，知飞行时升力一定，速度越大，仰角越小，所以θ1＜θ2。故答案为：（1）小；（2）②迎角大小；③C；（3）＜。6．（一）如图1是小明用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验装置。（1）压强计中的U形管不属于（选填“属于”或“不属于”）连通器。（2）在使用压强计前，发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差，如图1甲，其调节的方法是B（选填“A”或“B”），使U形管左右两侧的水面相平。A.将右侧支管中高出的水倒出B.取下软管重新安装（3）比较图1乙和图1丙，探究的问题是液体的压强与液体的深度的关系。（4）比较丙、丁两图，发现液体的压强与液体密度有关。（二）小明利用U形管改造成如图2所示装置，将U形管倒置在两个容器中，左侧容器盛有水，右侧容器盛有某种液体。先用抽气机抽出U形管内部分空气，再关闭阀门K。（1）如图2所示，液柱上升是因为玻璃管内部气压小于外界大气压（选填“大于”、“小于”或“等于”）；（2）测得左右液柱的高度分别为h1和h2，则液体密度的表达式为ρ液＝ℎ1ℎ2ρ（3）玻璃管中的空气不能完全抽空，测量结果会不受影响（选填“偏大”、“偏小”或“不受影响”）。【解答】解：（一）（1）压强计上端不都是开口的，故不属于连通器；（2）进行调节时，只需要将软管取下，再重新安装，这样的话，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）比较图乙和图丙两图知，液体的密度相同，深度不同，U形管液面的高度差不同，压强不同，故探究的问题是：液体的压强与液体的深度的关系；（4）要探究液体的压强与液体密度的关系，需要控制液体的深度相同，改变液体的密度，图丙、丁符合题意；（二）（1）用抽气机抽出U形管内部分空气，使内部气压小于外部气压，在外界大气压作用下液柱上升；（2）液体静止时，U形玻璃管中气体压强与玻璃管中液柱产生压强之和等于大气压，即左管中的压强为p0+ρ0gh1＝p大气，右管中的压强为p0+ρ液gh2＝p大气，则p0+ρ0gh1＝p0+ρ液gh2，所以ρ0gh1＝ρ液gh2；由此可得：ρ液=ℎ1ℎ（3）如果空气不能完全抽空，左右两侧上方的气压相等，测量结果不受影响。故答案为：（一）（1）不属于；（2）B；（3）液体的压强与液体的深度的关系；（4）丙、丁；（二）（1）小于；（2）ℎ1ℎ27．小明用电子秤、薄壁柱形容器（质量忽略不计，底面积为100cm2）、合金块（高度为5cm）、气球（质量忽略不计）、细线（质量和体积忽略不计）、水进行相关实验探究，操作步骤如图：①将电子秤放在水平台上，测出合金的质量，如图甲；②将柱形容器放置在电子秤上，向其中装入部分水，如图乙；③将合金块与气球用细线连接，用手拉着细线使它们逐渐进入水中，如图丙、丁、戊；④气球全部放气，撤去拉力，合金块沉入容器底部，如图己。请根据相关信息，回答如下问题：（1）实验过程中，气球的体积大小可反映气体受到液体压强的大小，根据图丁和戊，说明液体压强大小与深度有关。（2）根据图甲乙丙，可知合金块的密度为5g/cm3。（3）根据图丙和丁，由电子秤示数的变化，说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关。丁图中气球所受的浮力为0.1N，此时水对容器底部的压强为2030Pa。从图丁到戊，容器对桌面的压强变化了5Pa。（4）若图戊中的气球缓慢向外漏气，手对细绳的拉力变大（选填“变大”“变小”“不变”），若将气体全部放完，撤去拉力，如图己，求图己中，合金块对容器底部的压强为2000Pa。【解答】解：（1）由图丁和图戊可知，深度越大时，气球的体积越小，说明气球受到液体的压强越大，从而得知，液体压强大小与深度有关；（2）由图甲可知，合金块的质量m＝100g，由图乙和图丙可知，合金块排开水的质量m排＝2020g﹣2000g＝20g，因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，所以，由ρ=m合金块的体积为：V＝V排=m排ρ则合金块的密度为：ρ=mV=（3）由图丙和图丁可知，排开水的体积增大时，电子秤的示数增大，则电子秤受到的压力增大，增大的压力等于气球受到的浮力，从而说明浮力的大小与排开液体的体积有关；由图丙和图丁知，气球受到的浮力等于电子秤增大的压力，则气球受到的浮力为：F浮＝F丁﹣F丙＝（m丁﹣m丙）g＝（2030﹣2020）×10﹣3kg×10N/kg＝0.1N；丁图中，水对容器底部的压力为：F＝G＝m′g＝2030×10﹣3kg×10N/kg＝20.30N，此时水对容器底部的压强为：p=F从图丁到图戊，容器对桌面的减小的压力为：ΔF＝F丁﹣F戊＝（m丁﹣m戊）g＝（2030﹣2025）×10﹣3kg×10N/kg＝0.05N，容器对桌面变化的压强为：Δp=ΔF（4）若图戊中的气球缓慢向外漏气，气球排开液体的体积减小，由F浮＝ρ液gV排知，受到的浮力减小，由F浮＝G﹣F拉知，手对细绳的拉力变大；图己中，合金块的重力为：G′＝mg＝100×10﹣3kg×10N/kg＝1N，合金块浸没时受到的浮力为：F浮＝m排g＝20×10﹣3kg×10N/kg＝0.2N，合金块对容器底部的压力为：F′＝G′﹣F浮＝1N﹣0.2N＝0.8N，合金块的底面积为：S′=Vℎ'=合金块对容器底部的压强p′=F'故答案为：（1）深度；（2）5；（3）物体