物理竞赛培训13(液体压强和大气压强)

...wd......wd......wd...第十三讲液体压强与大气压强【知识补充】上端开口，下部连通的容器叫连通器。原理：连通器里装一种液体且液体不流动时，各容器中的液面高度总是一样的。应用：茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等。托里拆利实验说明：①实验前玻璃管里水银灌满的目的是：使玻璃管倒置后，水银上方为真空；假设未灌满，则测量结果偏小。②本实验假设把水银改成水，则需要玻璃管的长度为10.3m③将玻璃管稍上提或下压，管内外的高度差不变，将玻璃管倾斜，高度不变，长度变长。标准大气压——支持76cm水银柱的大气压叫标准大气压。标准大气压=760mmHg=76cmHg=1.013×105Pa，可支持水柱高约10.3m大气压的变化：大气压随高度增加而减小，大气压随高度的变化是不均匀的，低空大气压减小得快，高空减小得慢，且大气压的值与地点、天气、季节的变化有关。一般来说，晴天大气压比阴天高，冬天比夏天高。大气压的测量：测定大气压的仪器叫气压计。气压计分为水银气压计和无液气压计。大气压的应用：活塞式抽水机和离心式抽水机。虹吸现象：\t"://baike.baidu/view/_blank"虹吸是利用液面高度差的作用力现象，可以不用泵而吸抽液体。将液体充满一根倒U形的管状构造内〔称为虹吸管〕后，将开口高的一端置于装满液体的容器中，容器内的液体会持续通过虹吸管从开口于更低的位置流出。\t"://baike.baidu/view/_blank"帕斯卡定律〔Pascal'slaw〕，即\t"://baike.baidu/view/_blank"帕斯卡原理〔Pascal'sprinciple〕或称\t"://baike.baidu/view/_blank"静压传递原理。指加在密闭\t"://baike.baidu/view/_blank"液体任何一局部上的\t"://baike.baidu/view/_blank"压强，必然按照其原来的大小由液体向各个方向\t"://baike.baidu/view/_blank"传递。只要液体仍保持其原来的静止状态不变，液体中任一点的压强均将发生同样大小的变化。这就是说，在密闭容器内，施加于静止液体上的压强将同时传到各点。公式：P1=P2即F1/S1=F2/S2也即F1/F2=S1/S2【热身训练】例一：〔2011上海初中物理知识竞赛题〕两块一样的海绵分别置于一样的磅秤上，取两个一样的物块分别置于海绵上，如以以下图。以下关于甲、乙两图中磅秤示数F甲、F乙大小及海绵下陷浓度h甲、h乙的对比，正确的选项是【】A．F甲=F乙，h甲>h乙B．F甲=F乙，h甲=h乙C．F甲<F乙，h甲=h乙D．F甲>F乙，h甲>h乙【解析】由于是两个一样的物块甲、乙两图中磅秤示数F甲、F乙大小相等，F甲=F乙；由压强定义，在压力一样时，压强与受力面积成反比，下陷浓度h甲>h乙，选项A正确。例二：〔2011上海初中物理知识竞赛题〕如以以下图，置于水平桌面上的一个密闭的圆锥形容器内装满了重力为G的某种液体。：圆锥形容器的容积公式为V=EMBEDEquation.DSMT4πR2h,，其中，R、h分别为容器的底面半径和高。则容器内的液体对容器侧面的压力大小为【】A．1GB．2GC．3GD．0【解析】假设重力为G的某种液体装在圆柱体容器内，容器内的液体对容器底面的压力应为G，重力为G的某种液体装在圆锥形容器内，则其液面高度为圆柱形容器的3倍，容器内的液体对容器底面的压强为圆柱形容器的3倍，其压力为3G。把液体看作整体，分析受力，由平衡条件可知，容器侧面对液体的压力大小为2G，根据力的作用是相互的，容器内的液体对容器侧面的压力大小为2G，所以正确选项为B。例三：如图6所示，水平桌面上有两个完全一样的鱼缸甲和乙，盛有适量的水，把一个橡皮泥做的小船放入乙后，小船处于漂浮状态，此时两鱼缸内的水面刚好相平。然后把它们分别放在台秤上，则台秤的示数【】A．甲放上时大B．乙放上时大C．甲或乙放上一样大D．无法判断【解析】根据两鱼缸内的水面刚好相平，由液体压强公式可知，鱼缸底部受到的液体压强一样大，完全一样的鱼缸，底面大小相等，所以鱼缸对台秤的压力一样大，台秤的示数一样大，选项C正确。【突破训练】一、帕斯卡定律的应用1、如以以下图，两个密闭容器中均装满液体。容器中的大活塞面积为S2，小活塞的面积为S1，且S1:S2=1:5。左边容器的大活塞与右边容器小活塞固定在一起。假设在左边容器小活塞S1上加100N的压力，那么需在右边容器大活塞S2上加多大的压力才能使整个装置平衡2、一个液压千斤顶，小活塞直径为1.2cm，如果在小活塞上施以50N的压力时，在大活塞上能举起20000N重的物体，则大活塞上的直径为多少3、如以以下图，有三个带活塞a、b、c的圆筒，底部相连，里面装有水，活塞a、b、c截面积之比为4：3：2，活塞重不计。在活塞a、b、c上各放有质量分别为8kg、6kg、4kg的物体，则()A.a活塞上升。B.b活塞上升。C.活塞上升。D.活塞仍都保持平衡。二、液体压力与重力关系4、如以以下图，一个圆台形容器A面朝下放置时，液体对A面压力为FA，压强为pA；把它倒过来B面朝下放置时，液体对B面的压力为FB，压强为pB，则()A．FA＞FB，pA＞pBB．FA＜FB，pA＜pBC．FA＞FB，pA＜pBD．FA＜FB，pA＞pB5、如以以下图，甲、乙、丙三个容器的底面积S相等，在三个容器中分别注入质量相等的酒精、水和水银，对比三个容器底部所受液体的压力F甲、F乙、F丙的大小关系是〔)A．F甲＞F乙＞F丙B．F甲=F乙=F丙C．F甲＜F乙＜F丙D．无法判断6、甲、乙两个完全一样的瓶子置于水平桌面上，甲装水，乙装等质量的盐水，且液面均超过aa’面，但均未溢出，如以以下图．两瓶底部受到的压强p甲与p乙的关系为()A.p甲>p乙。B.p甲<p乙。C.p甲=p乙。D.无法对比。7、如以以下图，两端开口的圆锥形小筒，下面用一重力可忽略不计的薄片贴住后一起浸入水中，漂浮在水面。如果向小筒中注入100g的水，薄片恰能脱落，则同样也能够使薄片下落的方法是〔)A．在薄片中央轻放100g砝码B．慢慢注入100g酒精C．慢慢注入100g水银D．上述三种情况都不行8、如以以下图，锥形瓶中盛有0℃的水，现用酒精灯加热，使水温升高到10℃，在这一过程中〔不考虑水的汽化及锥形瓶的热胀冷缩〕，则水对锥形瓶底的压强变化是〔〕

Ａ．不变Ｂ．变大Ｃ．先变小，后变大Ｄ．先变大，后变小三、连通器和U型管的应用9、如图内径均匀的U形管内盛有密度不同的两种液体．其中一种液体的密度是ρ1；另一种液体的密度是ρ2，体积是V．且ρ2>ρ1．静止时，两种液体不混合．假设U形管的横截面积为S，则两边液面的高度差h等于．10、直径之比为1:4的两管构成一个连通器，如以以下图。先在连通器里装上水银，然后再往左边细管中倒进68cm高的水，则细管中水银面下降了多少粗管中水银面要上升多少如果把这些水倒进右边粗管里，则细管中的水银面比粗管中的水银面高多少11、如以以下图，一个足够长、粗细均匀的U形管。先在A管中注入密度为ρA的液体，再往B管中注入密度为ρB的液体，当两管中的液面高度差为L/2时〔L为B液体的液柱长度〕，管内液体处于平衡状态。如果再往A管中注入液体c，ρc=ρB/2，欲使液体平衡时两管的液面恰好相平，应该注入液体C的液柱长度为________。四、压强计算12、水平桌面上的密闭圆锥形容器内，装满互不相溶的两种液体，上下两局部液体的深度恰好相等，如以以下图。上下两种液体的密度之比ρ1:ρ2=1:2，上局部液体对下局部液体的压力为F1，下局部液体对容器底部的压力为F2，则F1:F2=________。13、如以以下图，一只锥形烧瓶量得它的上口径与底径之比为1:3，放在水平桌面上，容器内有两种互不相溶的液体充满容器，且上、下两局部液体恰好深度一样。上、下两种液体的密度之比为ρ1:ρ2=1:2，设上部液体对下部液体的压力为F1，下部液体对瓶底的压力为F2，则F1:F2=________。14、如以以下图，圆柱形容器内注入某种液体，深度为H，容器底的半径为r。如果液体对侧壁的压力等于对容器底部的压力，那么H与r的比值为()A．1:1B．1:2C．2:1D．l:3五、虹吸现象15、某同需要清理金鱼缸中沉在底部的污物，其手中只有一根透明的塑料软管，采用虹吸的方法来将鱼缸底部的污物排除．软管的一端插入鱼缸的底部如图1所示，该同学用嘴在软管的另一端吸气，使管中液面到达某点时停顿吸气，管中就能自动排出鱼缸底部的污水，同时保证污水不能流进该同学的嘴中，该点是()A．A点B．B点C．C点D．D点16、如以以下图是公共厕所中的自动冲水装置，水相中有倒置的U形管ABC，它通过箱底直接与泄水管相连，问当水箱内水位到______时放水,水位降到______时放水停顿。17、在趣味物理表演会上，小明展示了如以以下图的蓄水和放水装置。如果原来水箱是空的，注水时水箱中的水位高于哪点时排水口才有水流出如果原来水箱是满的，放水时水箱中的水位降到哪点时排水口才停顿出水如果进水口不停地向箱中注水，但进水流量较小，使得当出水口有水流出时，进水流量小于出水流量，这种情况下排水口的水流有什么特点18、由于长期的河道淤塞，黄河下游的河床已被抬高。沿河农民通常采用如以以下图的方式，引黄河水来灌溉农田。有关这种引水灌溉方式，以下说法中错误的选项是()A．这种取水灌溉方式利用了连通器原理B．使用时B端管口必须低于A处水面C．使用时先将管道中灌满水D．高度差B越大，管道中的水流得就越快六、托里拆利实验19、如以以下图，一个粗细均匀的薄壁玻璃管倒扣在水银槽内，上面用弹簧拉着处于静止状态，此时管内有一局部空气，管内水银面比槽内水银面高出h，管内水银面比管的开口处高出H，忽略玻璃管本身的重力，则弹簧测力计的读数等于〔〕A．外界大气压力与管内气体对玻璃管底部的压力之差B．玻璃管内h高水银柱所受重力的大小C．上面A或BD．玻璃管内H高的水银柱所受重力的大小20、如以以下图，一端开口、一端封闭局部空气的玻璃管，开口向下插入水银槽中，不计玻璃管的重力和浮力，用竖直向上的力F提着保持平衡，此时管内外水银面高度差为h。如果将玻璃管向上提起一段距离，待稳定后，此时的F和h与刚刚相比〔)A．F会增大，h也增大B．F会增大，h却不变C．F会不变，h却增大D．F会不变，h也不变21、如图，一端封闭的玻璃管内水银面的上方留有一些空气，当外界大气压强为1标准大气压时，管内水银柱高度l1小于76cm，此时弹簧秤示数为F1。假设在水银槽中缓慢地倒入一些水银，使槽内水银面升高，则玻璃管内的水银柱高度l2和弹簧秤的示数F2应满足〔〕A．l2=l1，F2＝F1B．l2>l1，F2>F1C．l2<l1，F2<F1D．l2<l1，F2>F122、如以以下图，将水银槽置于天平左盘中,玻璃管被支架固定，右盘中放人适量砝码，天平平衡。假设大气压增大，则以下说法正确的选项是()A.天平仍保持平衡。B.天平不再平衡，假设要恢复平衡，需在右盘中增加适量砝码。C.天平不再平衡，假设要恢复平衡，需在右盘中减去适量砝码。D.无法确定。23、活塞式抽水机模型，如图10所示，当活塞不断上升时，拉力F的大小及水对活塞的压强p将()A.F先增大后不变，p不变。B.F先减小后增大，p先减小后不变。C.F先增大后不变，p先减小后不变。D.F、p都不断增大。24、手持抽气、打气两用气筒的构造如图1所示，a为筒身，B为活塞，C和J是气门装置，类似于自行车内胎上套有气门芯的气门嘴，起阀门作用。使用这种气筒时〔〕A．接D气门，起打气作用；接c气门，起抽气作用。B．接D气门，起抽气作用；接C气门，起打气作用。C．向外拉活塞，2个气门都起抽气作用。D．向里推活塞，2个气门都起打气作用。25、如以以下图，在一个一端开口的Ｕ形管内装有水，管的左端封闭着一些空气，水中有一只小试管浮在水面，小试管中也封闭着一些空气．向右管中注入水，则小试管相对左管内的水面变化情况〔〕Ａ．小试管将上浮Ｂ．小试管将向下沉一些Ｃ．小试管将先向下沉一些，再上浮Ｄ．无法判断26、在一根左端封闭、右端开口的U形细玻璃管内注入水银并充满左端，两端水银面的高度差为20cm，如以以下图。假设用拇指将开口端堵住，并将U形管的开口向下。松开拇指后，管内两侧水银面的位置应是图中的〔〕七、综合练习题1．有一根盛有液体的长玻璃管，开口向上竖直放置，然后逐渐倾斜，则液体对管底的压强将：〔〕A.增大B.不变C.减小D.变化不定2.如以以下图的“帕斯卡裂桶实验〞，木桶内装满水，桶的顶部竖立着一根细管，一人在三楼的阳台上向细管内只倒入了几杯水，木桶就被水压破了，这一实验说明，影响液体内部压强的因素是液体的：〔〕