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文档简介
专题07压力和压强
®思维导图
流体压强与流速的关系
应用j飞机的升力
方向:垂直于作月面
产生原因:空气有重力
且具有流动性在用土被压物体表面
证明大气压存在的实验压力和重力的区别
大气压的测量实验定义
1标准大气压值单位:帕(Pa)
产生原因:液体有重力、
具有流动性公式:P~T
型压强的特色
增大或减小压强的方法
公式:p=pgh
应用:连通器
*考点精讲一、压力
1.垂直作用在两个物体接触表面的作用力叫压力。压力的方向垂直于受力面且指向受力面;压力的
作用点在受力面上。
2.压力的大小:压力并不是重力,压力并不都是由重力引起的,通常把物体放在桌面上时,如果物
体不受其他力作用,则压力尸=物体的重力G。
3.固体可以大小不变、方向不变地传递压力。
项典例分析
典例1:科学中常用数学方法来表示某些量的关系。下列图像中能用阴影面积表示相应的量是()
「(压力)”(压强)
A.°S(受力面积)压强B°S(受力面积)压力
■严(功).甲(功)
c.of(时间)功率D.°P(功率)时间
【答案】B
【解析】长方形的面积公式为S=ab,因此只有横轴和纵轴表示的物理量为相乘关系时才能用面积表
示,据此分析即可。
A.根据p=:可知,压力F与受力面积的比值等于压强p,与阴影面积不符,故A错误;
B.根据F二pS可知,压力等于玉强和受力面积的乘积,与阴影面积相符,故B正确;
C.根据P=5可知,功与时间的比值等于功率,与阴影面积不符,故C错误;
t
D.根据;可知,功与功率的比值等于时间,与阴影面积不符,故D错误。
羔举一反三
变式1:如图所示,几个完全相同的条形磁体叠放在水平桌面上,关于比较甲、乙两图中桌面受到的大
小,下列说法()
甲乙
A.甲图中桌面受到的压力比乙图大B.乙图中桌面受到的压力比甲图大
C.两图中桌面受到的压力相等D.无法确定
【答案】C
【解析】水平面上的物体,对地面的压力等于上面所有物体的重力之和,即F二Gc,据此判断即可。
条形磁铁都是完全相同的,因此它们的重力相等;将叠放的破铁看作一个整体,那么它们对地面的压
力都等于重力之和,即尸=6例,故C正确,而A、B、D错误。
变式2:如图所示三个容器,若都装入相同质量的酒精,则酒精对容器底部的压力()
A.一样大B.A最大C.B最大D.C最大
【答案】B
【解析】液体对容器底部的压力与容器的形状有关。如果容器上下粗细一致,那么液体对容器底部的
压力等于液体重力;如果下口大,那么液体对容器底部的压力大于液体重力;如果下口小,那么液体
对容器底部的压力小于液体重力,据此分析判断。
【解答】三个容器内酒精质量相等,根据G二mg可知,那么酒精的重力相等。
A容器下口大,那么酒精对容器底部的压力F>G;
B容器粗细相同,那么酒精对容器底部的压力F二G;
C容器下口小,那么酒精对容器底部的压力FVG。
因此酒精对容器底部的压力最大的是Ao
变式3:某科学兴趣小组在探究“压力和物体重力之间大小关系”时,小科同学提出的猜想是:“压
力的大小等于重力.”科学兴趣小组做了相关的实验.
步骤1:选用材料相同、表面粗槌程度相同、重力不同的3个物体,用弹簧测力计测出三个物体的重
力;
步骤2:把3个物体依次放在水平受力面上,用专用的仪器测出3次压力大小,实验数据见表1.
步骤3:改变受力面鱼水平面的倾角,用步骤2的方法,依次测出与水平面成18°角和25°角的压
(1)比较序号的数据可得:当同一物体静止在同一受力面上时,受力面与水平方向夹角越
大,物体产生的压力越小;小科同学的猜想是的.(选填“合理”或“不合理”)
(2)进一步分析压力和物体重力之间的大小关系:先分析同表中的关系,再比较不同表之间的关系,
综合可得出结论:.
【答案】(1)1、4、7或2、5、8或3、6、9;不合理
(2)当材料、表面粗糙程度相同的不同物体,静止在同一受力面上时,压力与重力的比值相同或当
材料、表面粗糙程度相同的物体,受力面与水平方向的夹角越大,压力与重力的比值越小
【解析】本实验考查了实验数据分析,应用控制变量法分析表中实验数据即可正确解题.(1)根据
实验结论可知,需选择质量相同的物体,但斜面的倾角不同,据此选择合适的实验序号;根据实验结
论与小科同学的想法比较即可判断;(2)比较表一或表二或表三的实验数据中压力与重力的比值即
可得出;
分析比较表一和表二和表三的实验同一物体,静止在水平方向的夹角不同的受力面上的数据,根据实
验数据及现象得出结论.
【解答】(1)小科同学的想法是:压力的大小等于重力:
典例1:一根均勺的长方体细长直棒重1.5牛,下底面积为20厘米2,将它放在水平桌面上,并有1/4
的长度露出桌面外,如图所示,
TT
(1)直棒对桌面的压强为_______帕。
(2)在棒的右端至少应施加牛的竖直向下的力,才能让它的左端离开桌面。
【答案】(1)1000(2)1.5
【解析】物体所受的压力与受力面积之比叫做压强,压强用於比较压力产生的效果,压强越大,压力
的作用效果越明显。压强的计算公式是:p=F/S,压强的单位是帕斯卡,符号是Pa。杠杆原理也称为
“杠杆平衡条件”.要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力矩(力与力臂的乘积)大小必须相等。即:
动力X动力臂;阻力X阻力臂,用代数式表示为Fl-L1=F2・L2。式中,Fl表示动力,L】表示动力
臂.F2表示阻力,1.2表示阻力臂.
【解答】(1)直棒对桌面的压力:F=G=1.5N;有•!的长度露出桌面外,直棒对桌面的压强为:p=-
4S
=>浮=丁个=1000Pa:故答案为:1000;(2)设直棒的长为L,由题知L尸;L,重力的力臂L?二
:-:二:L,根据杠杆的平衡条件可得:F・L=G・L;FX2L-1.5NXfL,F=l.5N;故答案为:1.5N;
24444
端举一反三
变式1:如图所示,放在水平地面上的立方体、长方体和圆柱体都是由铁制成的实心物体,其高度从
左到右逐步增大,对地面的压强分别为口、.和R,则下列关系正确的是()
ZZ7
0»[
A."=R=RB.Pi<P'<P3
C.P>PsD.缺少条件,无法判断
【答案】B
【解析】柱状物体对地面的压强可直接用〃=Qg方来分析,。、g都相同,〃与方成正比。
变式2:两块规格都是“5cmX10cmX20cm”的同样长方体钢材a和b,若a对b的压强和压力分别用
P”和F”表示,互相垂直地叠放在水平桌面上(如图所示)。b对桌面的压强和压力分别用出,和R表示。
则()
A.prt=ph;F(,=FbB.Pa=Ph;Fa=Fb/2C.p,=p/2;Fa=Fb/2D.pa=2ph;Fa=F,/2
【答案】B
f
P=7
【解析】水平面.匕物体对地面的压力等于物体的重力,根据公式,比较压强的大小即可。
【解答】设每块钢材的重力为G,
P©—〃——G1
a对b的压力为:Fa=G;a对b的压强为:打IQrmxlOm.
FA2G
Ph——=------------
b对桌面的压力为:Fb=2G;b对桌面的压强为:
那么压力之比:Fa:Fb=G:2G=1:2;
……二^=1一
即A那么压强之比:10fWK10rm10ew,20fm;即3=4;
变式3:(202()•杭州)如图甲、乙所示,水平桌面上有两个高为30cm的柱形容器,现将两个完全
相同的圆柱形金属块(重120N、高20cm底面积100cm)分别置于柱形容器底部。其中,乙区的金属块
与容器底部之间用少量蜡密封(不计蜡的质量)o取g=10N/kg
(1)计算甲图中金属块对•容器底部的压强
(2)乙图中,向容器内加水至液面高度为10cm,求金属块对容器底部的压力。(取大气压强p=1.0
X105Pa)
(3)若向甲图中容器内加水,画出从开始加水至容器装满水的过程中金属块对容器底部压力F随容
器中液面高度h变化的图像(需标注相应的数据)。
P产二,2x1Wa
【答案】(1)SnlOOcmJlXKrW11x10Tn^
(2)F乙=G+F大气=G+p0S=120N+L0X105PaX1X102m2=1120N
(3)如图
【解析】(1)甲中金属块与容器的接触面积等于金属块的底面积,而对容器底部的压力等于它的重
P=一
力,根据公式S计算甲中金属块对容器底部的压强;
(2)在乙图中,由于金属块的下表面与容器底部用蜡密封,因此不会受到水的浮力,此时金属块对
容器底部的压力等于自身重力和大气压力的和。
(3)根据V排的变化确定金属块受到浮力的变化,然后根据F宙力=G-F$?确定容器底部受到压力的变
化,注意计算出相应节点的值,
【解答】(1)甲中金属块与容器的接触面积:S=100cm2=lX10V;
金属块对容器底部的压强:
(2)在乙图中,由于金属块的下表面与容器底部用蜡密封,因此不会受到水的浮力,
金属块对容器底部的压力为:Fz=G+F大气=G+p0S=120N+l.OX10'PaX1X10W=1120N;
(3)当容器里没有水时,金属块对容器底部的压力等于它的重力,即F=G=120N;随着水面的上升,
金属块排开水的体积不断增多,根据阿基米德原理F朽P液的排可知,金属块受到的浮力不断增大。
根据公式F二G-F件可知,容器底部受到的压力不断减小。
当金属块完全浸没,水面高度达到20cm时,它受到的浮力为:
F所P液gV»=103kg/m3X10N/kgX(0.2mX0.01m2)=20N;此时金属块对容器底部的压力:F=G-F浮
=120N-20N=100N;
此后,随着水面的上升,物体受到的浮力不变,那么对容器底部的压力保持不变。如下图所示:
0'em
*
考点精讲三、液体压强
1.液体由于受到重力作用,对支持它的容器底部有压强;液体具有流动性,对容器侧壁有压强。
2.液体压强的特点:液体对容器的底部和侧壁会产生压强,液体内部朝各个方向都有压强;液体压
强随着深度增加而增大;在同一深度,液体向各个方向的压强相等;液体的压强还与液体的密度有关,
液体密度越大,压强越大。
3.液体压强的公式:p=Pg鼠从公式中可以看出:液体的压强只与液体的密度和深度有关,而与液
体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。著名的帕斯卡裂桶实验充分说明这一点。
X%::典例分析
典例1:现有一根两端开口的宜玻璃管,将其橡皮膜外表面在以下不同情境中的形状变化
(1)向管内缓缓注水,观察到橡皮膜向外凸。随着加入的水最增多橡皮膜向外凸的程度会(选
填“变大”“变小”或“不变”)
(2)将注入水后的玻璃管放入装有水的水槽中,慢慢向下移动到如图所示的位置,橡皮膜向外凸的程
度会________(选填“变大”“变小”或“不变”)
(3)当玻璃管移动到管内液面和水槽液面恰好相平时,橡皮膜的形状是________(选填“凸面”"凹
面”或“平面”),试说明理由,________
【答案】(1)变大
(2)变小
(3)平面;玻璃管内外液体密度相等,且深度也相等,因此橡皮膜受到上下两方液体的压力大小相
等方向相反,使膜水平
【解析】(1)橡皮膜的凸起程度表示它所受水压强的大小;它的凸起程度越大,说明受到水的压强
越大;
(2)橡皮膜除了受到向下的水的压强,还受到管外水向上的压强,这时橡皮膜的凸起程度取决于内
外压强差;
(3)如果管内水的压强大,那么橡皮膜向外凸;如果管外水的压强大,那么橡皮膜向内凹;如果二
者压强相等,那么橡皮膜保持水平。
【解答】(1)向管内缓缓注水,由于水的重力作用,橡皮膜会受到向下的压强,因此会观察到橡皮
膜向外凸。随着加入的水量增多,水对橡皮膜的压强增大,那么橡皮膜向外凸的程度会变天;
(2)将注入水后的玻璃管放入装有水的水槽中,橡皮膜还会受到向上的压强;这时管内外压强相互
抵消,相当于橡皮膜向下的压强变小,那么向外凸的程度会变小;
(3)当玻璃管移动到管内液面和水槽液面恰好相平时,那么h桁h外;根据公式「一可知,玻
璃管内外液体密度相等,且深度相等,因此橡皮膜受到上下两方压强大小相等且方向相反,使膜水平。
羔举一反三
变式1:将纸餐盘、纸杯和吸管按照如图方式粘合在一起印成“纸杯船”。
(1)往纸杯里倒些水,水从吸管喷出时,纸杯船就会前进,说明°
(2)杯内装水越多,吸管喷水越远,因为o
【答案】(1)力的作用是相互的
(2)液体压强随深度增加而增大
【解析】(1)物体间力的作用是相互的,物体受到力的同时,也对另一个物体施加了力。
【解答】(1)往纸杯里倒些水,水从吸管喷出时,水给空气一个向后的力,由于力的作用是相互的
故空气给水一个向前的力,从而带动纸杯船前进
(2)因为液体压强随深度增加而增大,所以装水越多,水的深度越大,喷水就越远。
变式2:在探究“影响液体内部压强大小的因素”的实验中:
水,
(D实验中液体压强的大小变化是通过比较U形管两侧液面的变化,将探头放进盛水的容器
中,探头的橡皮膜受到水的压强后会(选填“内凹”或“外凸”)。
(2)通过比较C、D两个图,可得到结论:同一-种液体的压强随—的增加而增大。
(3)通过比较D、E两个图,可得到结论:在深度相同时,液体的越大,压强越大。
(4)通过比较A、B、C三个图,可得到结论;<,
【答案】(1)高度内凹(2)深度(3)密度(4)在同种液体的同一深度,液体向各个方向的
压强都相等
【解析】本题利用压强计验证液体压强特点:液体内部朝各个方向都有压强;液体压强随着深度增加
而增大;在同一深度,各个方向的压强相等;在同一深度,液体的压强还与液体的密度有关,液体密
度越大,压强越大。
变式3:(2020•金华•丽水)在游泳时,小金发现越往深水区走,越感到胸闷,由此猜恁液体内部
压强可能与液体的深度有关。于是用液体压强计对此进行了探究。
步骤一:将金属盒放入水中深度5厘米处,观察现象;
步骤二:将金属盒放入水中深度15厘米处时,发现金属盒的位置不动,但U形管两侧的液面高度差
逐渐减小;
步骤三:调整好器材后,重新实验。在深度5厘米处观察到现象如图(甲)A所示,在深度15厘米处
观察到现象如图(甲)B所示。
得出结论:同种液体内部压强随着深度的增加而增大.
请完成下列问题:
(1)该实验过程用到的科学方法有(填字母);
A,转换法B.控制变量法C.类比法
(2)步骤二中金属盒在水里的位置不动,但U形管两侧的液面高度差逐渐减小的原因是________;
(3)小金反思:只进行两次实验就得出结论,结论是不可靠的,还需改变深度、更换液体进行多次
实验,其目的是;
(4)对液体内部压强大小与深度关系的进一步思考。图(乙)为一圆柱形容器,容器内装有密度为P
的液体,a点在深度为h处的△平横截面上,横截面上方的液柱对横截面产生的压力大小等于该液柱
F
的重力。根据压强公式,推导出a点所在横截面受到的液体压强Pa与深度h之间的关系式是
【答案】(1)A,B(2)装置气密性不好(或装置漏气合理即可)
(3)获取普遍规律(或避免偶然性)(4)Pgh
【解析】(1)物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直
观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法;探究一个氏素对物理
量的影响时,控制其它因素相同而改变这个因素,这种方法叫控制变量法;由一类事物所具有的某种
属性,可以推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理方法叫类比法。
(2)U形管两侧的高度差逐渐减小,说明与金属盒连接的导管部分气压在减小。如果橡皮膜的深度
不变,即液体压强不变,那么只能说明管内漏气了;
(3)在科学研究中,使用最多的就是不完全归纳法。收集的数据越多,得出的结论就更接近实际,
即更客观、更公正;
(4)a点的压强由上面水柱的重力产生。首先根据密度公式计算出液柱的质量,再根据重力公式计
算出液柱的重力,最后根据压强公式计算该点的压强即可。
【解答】(1)用U形管两侧波面的高度差反映金属盒上受到压强的大小,这种方法叫转换法,故A
正确;
探究深度对液体压强的影响时,保证液体的密度相同,这种方法叫控制变量法,故B正确;
本实验过程没有使用类比法,故C错误;故选AB。
(2)步骤二中金属盒在水里的位置不动,但U形管两侧的液面高度差逐渐减小的原因是:装置气
密性不好;
(3)小金反思:只进行两次实验就得出结论,结论是不可靠的,还需改变深度、更换液体进行多次
实验,其目的是获取普遍规律(或避免偶然性);
(4)设液柱的横截面积为S,那么a点上方液柱的重力为:G=mg二pYg二pShg;
那么a点上方受到的压力为:F=G=PShg;因此a点上方受到的压强为:
*考点精讲四、大气压强
1.大气对处于其中的物体产生的压强叫大气压强,简称大气压。产生原因:气体受到重力作用,且
有流动性,故会向各个方向对处于其中的物体产生压强。
2.著名的证明大气压存在的实验是马德堡半球实验。其他证明大气压存在的现象:吸盘挂衣钩能紧
贴在墙上、利用吸管吸饮料等,
3.大气压的测量
伽利略首先用长玻璃管内的水柱测出了大气压的数值约为10m的水柱高,托里拆利改进后利用水
银柱准确测出大气压值为760mm水侬柱高。常用气压计种类:水侬气压计、空盒气压计。
海平面附近的大气压,其数值接近于1.01XIO-Pa,人们通常把这个大气压称为标准大与压,与水
银柱高的换算如下:0="的=13.6义103kg/m3X9.8N/kgX0.76m=1.01X105Pa,>
4.大气压的应用与拓展
(1)大气压的应用实例:活塞式抽水机抽水、离心式水泵抽水、吸管吸饮料、注射器吸药液、滴管
吸取液体药品等。
(2)液体的沸点随气压减小而降低,随气压噌人而升高。高原上气压低,水的沸点低,烧饭时用高
压锅可以提高水的沸点。
(3)大气压随高度的增加而减小;大气压受天气和气候的影响,一般晴天气压比阴雨天高,冬天气
压比夏天高。
&典例分析
典例h在测定大气压的实验中,因缺少大量程的弹簧测力计,小明设计并进行了如下的实睑。
①将蘸水的塑料挂钩吸盘按压在光
滑水平的玻璃板上,挤出塑料吸盘内的空气,测出吸盘的直.径d;
②将装有适量细砂的小桶轻轻地挂在吸盘的塑料挂钩I-.:
③用小勺轻轻地向小桶内加沙,直到塑料吸盘刚好脱离玻璃板,用天平测出这时小桶和沙质量为m0
请完成下列问题:
吸盘脱离玻璃板时,若不计塑料挂钩的质量,空气对塑料吸盘的压力大小是,测得数值的表
达式是:P=(用上述物理量的符号表示,写出最终的化简结果)。实验中所测的大气压数值
偏小,可能的原因是(写出一条即可)
【答案】mN;4mg/nd2;未完全挤出吸盘内空气
【解析】(1)当塑料吸盘刚刚被拉开时,它受到竖直向上的大气压力与小桶和沙子的总重力相互平
衡,即压力F=G=mgo
r
p=■
(2)吸盘为圆形,根据圆的面积公式S=JTR2计算出吸盘的受力面积,再根据压强公式$计算大气
压强即可;
(3)如果吸盘内有残留的空气,那么它们会对吸盘产生向外的压力,即F大.F内+mg,这样就会使沙
子和小桶的总重力减小,即测出的大气压强偏小。
【解答】(1)吸盘脱离玻璃板时,若不计塑料拄伪的质量,空气对塑料吸盘的压力大小是mg;
(2)吸盘的受力面枳S=JTR2=JI挈;
F.mff4ma
测得的大气压强为:P=-=—=TT;
(3)实验中所测的大气压数值偏小,可能的原因是:未完全挤出吸盘内空气。
羔举一反三
变式1:(2021•绍兴)用真空采血管抽血时,将采血针一端刺人体静脉后,另采血针一端推人真空采
血管的胶塞,血液便会自动流入采血管。血液能够流进真空采血管的动力来自()
采
血
一
针
采
血
管
A.大气压B.人体内血压C.护士的拉力D.血液自身重力
【答案】B
【解析】流体总是从压强大的地方流向压强小的地方,据此分析解答。
【解答】人体内存在一定的血压,真空袋内气压很小,这时血压从人体流向采集袋,故B正确,而A、
C、D错误。
变式2:(2021•越城模拟)气体产生的压强(气压)大小与哪些因素有关?某科学兴趣小组同学了解
到如下信息:
①篮球充气越多,越不易被压扁;
②自行车轮胎在烈日下暴眦易爆胎;
③密封在针筒内的空气只能被压缩在一定体积范围内。
由此,他们猜想气压大小可能与气体的质量、温度及体积有关。
(1)信息(填序号)可作为“气压大小可能与气体质量有关”的猜想依据。
(2)小组同学对“气压大小与温度的关系”进行了探究,步骤如下:
步骤一:取1m长的一端封闭的细玻璃管,在室温(20C)下用水银密封一段空气柱,将其竖直固定,
并标出水银柱下表面的位置(如图a):
步骤二:将空气柱浸人50℃的水中,水银柱上升至图b位置后静止:
步骤三:往玻璃管内江人水银,直到水银柱下表面回到标记处为止,如图C;
步骤四:将空气柱浸人80℃的水中,重复实验。
标,标标
水银狂记」记
记
处空气粒处F处
b
①本实验用反映空气柱气压的人小;
②步骤三的目的是;
③比较a、c,同学们得出了气压大小与温度的关系。但细心的小明发现,上述实验还能得出气压
大小与气体体积的关系,请写出小明的判断依据及相应结论:。
【答案】(1)①
(2)水银柱的长度;控制变量,保持气体的体积不变;比较图b和图c可得:当气体的质量与温度
小变时,气体体枳越小,气压越大
【解析】(1)根据题干信息的描述,分析可能影响气压的因素即可;
(2)①当水银柱在玻璃管内保持静止时,根据二力平衡的条件可知,气体的压强等于水银自重产生
的压强。根据户P液gh可知,水银柱的长度越大,它自身的压强越大,即气体的压强越大,
②探究气压的大小与温度的关系时,必须控制气体的体积相同而改变温度。液柱的下表面都到达同■
刻度,那么封闭气体的体积相同。
③在b和c中,封闭气体的质量和温度相同,而体积不同,根据水银柱的高度可以确定气体压强的大
小,根据控制变量法的要求描述气体压强和体积的关系即可,
【解答】(1)在信息①中,篮球充气越多,则气体的质量越大,“不容易压扁”说明气体的压强越
大,则:信息①可作为“气压大小可能与气体质量有关”的猜想依据飞
(2)GXD本实验用水银柱的长度反映空气柱气压的大小;
②步骤三的目的是:控制变量,保持气体的体积不变;
③比较a、c,同学们得出了气压大小与温度的关系。但细心的小明发现,上述实验还能得出气压大
小与气体体积的关系,小明的判断依据及相应结论:比较图b和图c可得:当气体的质量与温度不变
时,气体体积越小,气压越大,
变式3:为了探究大气压随高度的变化规律,小明在一次登山过程中利用如图甲所示的实验装置测出
不同高度下的大气压,并在坐标纸上描出大气压强p与对应海拔高度h的六个点,如图乙所示.
p/xlO5Pa
乙
(1)测量前,小明把注射器的活塞推至针筒底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔,其目的是
(2)分析图象时,小明发现1km高度处的测显数据可能有误,重新正确实验后,测得弹簧测力计示
数为4.5N,2mL注射器的全部刻度的总长度为4cm,则实际大气压约为Pa.
小明第一次实验出错的原因不可能是.(选填"活塞和针筒的摩擦太大”或“橡皮帽的密封
件不好”)
(3)修正数据后,可看出大气压随高度变化的数量关系大致为:在2km高度内,高度每升高100m,
大气压降低________PA.
(4)根据这一规律,小明认为可将图甲中的弹簧测力计改装成一个高度测量仪.那么弹簧测力计4.2N
刻度线处应标刻的海拔高度为km.
【答案】(1)排尽注射器内的空气(2)90000;活塞和针筒的摩擦太大(3)1000(4)1.6
【解析】(1)如果注射器内有残留的空气,那么它会对活塞产生向外的压弼,从而使测得的大气压
强偏小;
S=・P=-
(2)首先根据।计算出活塞的受力面积,再根据公式S计算大气压强的值;如果橡皮帽的密封
性不好,那么注射器内进入空气,会使测量的大气压强偏小:如果活塞和针筒的摩擦太大,那么根据
F大Yf=F拄力可知,此时拉力会偏大,即测出的大气压强会偏大,据此分析即可;
(3)将标准大气压强与高度为2k川时的压强相减,得到大,压强的变化量,再用它除以下降的高度
即可。
f
P=_
(4)首先根据‘计算出此时的大气压强,然后与标准气压相比得到降低的气压,最后再根据(3)
中得到的规律计算出此时的海拔高度。
【解答】(1)测量前,小明把注射器的活塞推至针筒底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔,其目
的是:排尽注射器内的空气。
S=*==O.Snn2=Sx
(2)注射器活塞的受力面积:°40n
p.上^—,90000Pa
大气压强的值:$5X1<rEo
根据图像可知,此时测出的大气压强只有80000Pa,比计算出的压强偏小,那么可能是注射器内进
入了空气,不可能是活塞和针筒之间的摩擦力太大。
(3)高度每升高100m,大气压强降低:E;
p--r---......=84000Pc
(4)当测力计的示数为4.2N时,大气压强$5xirn
那么大气压强减小的值为:X105Pa-84000Pa=16000Pa;
ISOOVa.___.八
-XlOOrri-1600m-L.6km
那么海拔高度为:
考点精讲五、流体压强与流速的关系
物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。在气体和液体中,流速越大的位置,压强越小。
流体压强与流速关系的应用:乘客候车要站在安全线外;飞机机翼做成流线型,上表面空气流动的速
度比下表面快,因而上表面压强小,下表面压强大,在机翼上下表面就存在着压强差,从而获得向上
的升力等。
七机的升力
般典例分析
典例1:(2021•江北模拟)如图是小科同学设计的测风速的装置,图中探头、金属杆和滑动变阻器
的滑片P相连,可上下移动。现要求:当风吹过探头时,滑动变阻器的滑片P向上移动,且风速增
大时电压表的示数增大。以下四个图中符合要求的是()
【答案】B
【解析】①流体流速越大的位置压强越小,据此根据探头的形状判断变阻器滑片的移动方向;
②在串联电路中,电压的分配与电阻成正比,据此确定电压表的示数变化即可。
【解答】A.探头的下面为曲面,上面为平面,当空气流过时,上方向下的压强大,下方向上的压强小,
于是产生向下的压强,探头向下移动,变阻器的滑片向下移动,故A错误;
B.探头的下面为平面,上面为曲面,当空气流过时,上方向下的压强小,下方向上的压强大,于是产
生向上的压强,探头向上移动,变阻器的滑片向上移动。
变阻器与艮串联,电压表测R的电压。变阻器的滑片向上移动,它的阻值减小,根据串联电路的分
压规律可知,变阻器的电压变小。根据U色=比+5可知,电压表的不数增大,故B正确;
C.与B相比,就是电压表的位置不同,此时电压表测R2的电玉。因为变阻器的电压减小,所以电压
表的示数变小,故C错误;
D.探头的形状与A相同,变阻器的滑片也向下移动,故D错误。
Hll举一反三
变式1:下列现象不能用流体压强与流速的关系来解释的是()
A.图甲所示向两张纸中间吹气,纸张向中间靠拢
B.图乙所示装有液体的玻璃管,底部和侧壁的橡皮膜往外凸起
C.图丙所示地铁站台边,人必须站在黄线以外的区域候车
D.图丁所示飞机升力的产生原因
【答案】B
【解析】图乙所示装有液体的畋璃管,底部和侧壁的橡皮膜往外凸起,说明液体对容器底部和侧壁都
有压强。
变式2:图甲是清代的救火工具“水龙”。使用时,启动横木带动活塞向下压,水箱中的水从输水管
中喷出,水柱可高达10米。用汽水瓶和吸管模拟“水龙”的工作原理,往瓶中吹气,瓶中的水就从
吸管中喷出,如图乙。
(1)水能灭火的原理是o
(2)往瓶中吹气,水能从吸管喷出的原因是。
【答案】(1)降低温度到着火点以下
(2)增大瓶内气压,使瓶内与压大于外界大气乐
【解析】(1)物质燃烧条件有:达到可燃物的着火点;有助燃剂;可燃物;三者缺一不可,灭火可
以改变其中的一个条件或同时控制几个条件。(2)当瓶内压强大于大气压时水会从管子被压出。
【解答】(1)用水灭火主要是水比热大,大量吸收物体的热量使物体温度降低到着火点以下而熄灭;
(2)往瓶中吹气瓶内压强大于大气压从而水被压出。
变式3:如图所示,甲、乙容器中分别盛有水和酒精,当在A处沿水平方向快速吹气时,会发现B、C
管中的液体高度上升,设B管内水柱产生的压强为P小,C管内臂精产生的压强为p腼.,则p水p
制(选填“〉”“=”或"V"),B、C管中的液体上升的原因是_______o
【答案】二;A处空气流速加快,压强减小
【解析】(1)当液柱保持静止状态时,外面的大气压强等于管内气压和液柱产生的压强之和,据此
分析判断;
(2)根据流体压强和流速的关系分析。
【解答】(1)当液柱保持静止状态时,外面的大气压强等于管内气压和液柱产生的压强之和,
即P大*P内+P水,P大*P内+pw附。因为二者大气压强、管内气压都相等,所以液体的压强相等,即p
ZK=P於附。
(2)B、C管中的液体上升的原因是:A处空气流速加快,压强减小。
■ill课后巩固
1.双脚站立在水平地面上的一位初中学生,对地面的压强大约为()
A.1250帕B.2500帕C.5000帕D.12500帕
【答案】D
F
P=一
【解析】一个中学生的体重大约50kg,一只脚掌的底面积大约200cm2,根据$计算对地面的压强。
【解答】这个中学生对地面的压力:F=G=mg=50kgX10N/kg=500N;
双脚与地面的接触面积为:S=200cm2X2=400cm-'=0.04m2;
,二二^5*=125004
它对地面的压强大约为:
2.(2021•嘉兴)如图所示,潜水员正潜没在海水中,他携带的气瓶可以对身上的背心进行充气或
放气,以改变背心的体积大小来实现浮沉。下列对潜水员分析正确的是()
A.向海底下潜过程中,受到海水的压强变大B.海水中水平游动时,受到海水的压强变小
C.对背心进行放气后,受到海水的浮力变大D.对背心进行充气后,受到海水的浮力变小
【答案】A
【解析】A.向海底下潜过程中,深度变大,根据公式p=P液gh可知,潜水员受到海水的压强变大,
故A正确;
B.海水中水平游动时,潜水员的深度不变,根据公式p=P%gh可知,受到海水的压强不变,故B错
误;
C.对背心进行放气后,背心排开水的体积变小,根据F浮=P/gV扑可知,潜水员受到海水的浮力变小,
故C错误;
I).对背心进行充气后,背心排开水的体积变大,根据FMP泡gV抑可知,潜水员受到海水的浮力变大,
故D错误。
3.小柯设计了一个“不用绳子扎口的气球”,如图所示,先将气球放入玻璃瓶中,再将气球口紧套在
玻璃瓶口,从抽气口抽气,观察到气球变大,停止抽气后,马上用橡皮套封住抽气口,此时气球不用
绳子扎,也能保持膨胀状态。慑设抽气前后气球内的气压分别是。、瓶内的气压分别是网、P、。
下列关系正确的是()
气球内气体。大气相通
抽玄而一
、抽气口AFTQ
A./?IVRB.p~PzC.p、D.Pi=P\
【答案】B
【解析】抽气前后气球内气体一直与外界大气相通,气球内气压等于大气压,故0=9;抽气前瓶内
气体与外界大气相通,瓶内压强与大气压相等;向外抽气,瓶内的气球在膨胀,说明此时气球内气体
压强大于玻璃瓶内气体压强,即P.\>P\o
4.(2021九上•西湖月考)如图,台秤的托盘上一个装有水的烧杯,一个小吸水的木块下面用细线
悬挂一个实心铁球,木块仍浮在水面上。下列各种说法中正询的是()
遗
A.木块的重力等于木块所受的浮力B.铁球的重力一定大于木块的重力
C.剪断细线前后,台秤示数不变D.剪断细线前后,容器底部所受水的压强不变
【答案】C
【解析】A.因木块和铁球整体漂浮,受到的浮力等于自身的重力。铁块受到的浮力小于自身的重力,
所以木块受到的浮力大于自身的重力,故A错误;
B.不知铁球和木块体积的大小关系,无法比较重力的大小,故B错误:
C.把烧杯、水、木块和铁球作为一个整体,剪断细线前托盘受到的压力等于烧杯、水、木块和铁块的
重力之和;剪断细线后,托盘受到压力仍然等于烧杯、水、木块和铁块的重力之和,所以,剪断细线
后,托盘受到的压力不变,故C正确;
D.剪断细线后,木块将上浮一些,所以液面下降,容器底所受压强将变小,故D错误。
5.如图,质量分布均匀的长方沐重物A、B,密度分别为PA和PB,底面积分别为SA和SB,且SA>SB,
将它们放在水平面上,它们对地面的压强相等。现水平割去上半部分(如图中虚线所示),剩余部分
府地面的压强分别为PA和PB,对地面的压力分别为R和FB,卜列物理量大小比较的关系正确是()
AB
A.FA<FBB.PA>PBC.pA>pBD.切割前后A,B对地面的压强均不变
【答案】C
【解析】物体所受的压力与受力面积之比叫做压强,压强用来比较压力产生的效果,压强越大,压力
的作用效果越明显。压强的计算公式是:p=F/S,压强的单位是帕斯卡,符号是Pa。
【解答】P十—呼,:•・・P.=93<48向4=ggAB・・・PA>PM
A、FA=PSA:F”PSB;SA>SM而压强相等,所以底面积大的,压力大;FA>FB;故A错误;
B、沿图中虚线割去一半,质量会减小一半,则压力减小一半,而接触面积不变,所以压强都减小一
半:所以PA>PR:故R错误:
M?二学二郎力:Pd=4。84=ggh8・・・PA>PM故C正确;
D、割去后质量减少,则压力减小,而接触面积不变;所以压强也会减小;故D错误;
6.(2020八上•镇海期中)质地均匀的长方体重10N,如图甲放在桌面上,它与桌面的接触面积为
O.Olm?则它对桌面的压强口为Pa;用水平力R向右缓慢推动物体,使其一小部分露出桌面。
在推动物体的过程中,物体对桌面的压力(选填“变小、不变”或“变大”。下同)。物体
对桌面的压强________:如图乙,竖直切除该物体右边的阴影部分,剩余部分对桌面的压强
P2pi(选填“>"、"=”或“V”)。
口LTLp
甲乙
【答案】1000:不变;变大;=
【解析】(1)长方体对桌面的压力等于自身重力,根据公式P―1计算压强;
F
(2)根据压力和重力的关系为断压力是否改变,再根据压强公式P=7$判断对桌面压强的变化;
p=W也一四
(3)上下粗细一致的柱体对地面的压强:S55,据此比较即可。
Pi*7=三lOOOPe
【解答】(1)长方体对桌面的压强:
(2)在推动物体的过程中,物体对桌面的压力始终等于自身重力,因此保持不变。但是长方体与桌
P=_
面的接触面积变小了,根据公式S可知,物体对桌面的压强变大了;
(3)根据公式p=pgh可知,长方体对桌面的压强只与密度和高度有关,与接触面积无关,因此剩余
部分对桌面的压强与原来相等,即P产Pi。
7.(2020•杭州模拟)如图所示,水平桌面上放有底面积和用量都相同的甲、乙、丙三个平底容器,
分别装有深度相同、质量相等的不同液体。则液体的密度P”P乙,P内的大小关系为________:容
器对桌面的压强P甲,P乙,P两大小关系为________。当从三个容器均倒入相同体积的液体后(未溢出),
液体对容器底的压力F甲,F乙,F内大小关系为o
VLW
【答案】P里>P乙>P内;p“,=p乙=p丙;F甲>F乙>尸内
P=一
【解析】(1)首先比较三者液体的体积大小,然后根据公式「比较液体密度的大小;
P=_
(2)容器对桌面的压力等于桌面上的物体的总重力,根据公式$比较容器对桌面压强的大小;
(3)首先根据\=51!分析倒入相同体积液体后液面升高的高度大小,然后再判断这时三个容器中液面
深度的大小,最后根据F二pS比较液体对容器底部的压力大小。
*
P=
【解答】(1)根据公式“可知,当液体的质量相同时,液体密度与体积成反比。根据图片可知,
液体的深度相同,三种液体的体积大小依次为V水V/V内,那么液体密度的大小依次为P甲)P乙〉P囚。
(2)容器对桌面的压力等于容器的重力和液体重力之和,R|:F=G"G液体,因为容器和液体重力都相
P=—
等,所以容器对桌面的压力相等。根据公式S可知,当压力和受力面积相同时,三个容器对桌面
的压强相等,即P产pjp内。
(3)当三个容器内均倒入相同体积的液体后,液面h升的高度大小依次为△hQZ\h"Z\h内,而原
来液面的深度相同,根据hQh4Z\h可知,容筋底部液体的深度大小依次为h现Qh皿5h现内。根据公
式F二pS二P液ghS可知,容器底部受到的压力F.r>F乙>F内o
8.(2020•杭州模拟)工人常月圆形低压吸盘搬运玻璃。图中E为一圆形吸盘,其直径为0.2m,ABCD
为一正方形平板玻璃,边长1m,质量为15.7kg,则该玻璃板的重力为No若吸盘能将该平板
玻璃水平吸住并悬空,则吸盘内的气压至少应比外界大气压小Pao(g=10N/kg,兀=3.14)
【答案】157:5000
【解析】(1)根据公式6初8计算玻璃板的重力;
p=-
(2)首先根据二力平衡的知识计算出吸盘内外的压力差,然后根据公式$计算内外的压强差。
【解答】(I)该玻璃板的重力为:G=mg=15.7kgX10N/kg=157N:
(2)当玻璃板在空中悬停时,它受到的重力和吸盘内外的压力差相互平衡,即F=G二157N;
二=5000户c
那么吸盘内外的气压差为:£"4一'
9.(2022•丽水)为研究“影响压力作用效果的因素”,小科在家中用质量可忽略的塑料瓶和海绵
进行实验:测得瓶底面积为35厘米2,瓶盖面积为7厘米,并将瓶子装满60()毫升水,依次正放和倒
放于海绵上(如图)。
(1)本实验可初步得出:压力的作用效果与有关;
(2)正放时水对瓶底的压强为小,倒放时水对瓶盖的压强为P2。则Pip,(填“大于”、“小
于”或“等于”);
(3)要使瓶子倒放时对海绵的压强与正放时相同,需要从瓶子中倒出亳升水。
【答案】(1)受力面积(2)等于(3)480
【解析】【分析】(1)根据图片确定哪个因素不同即可;
(2)根据液体压强公式p=P水gh比较水对瓶底和瓶盖的压强;
(3)根据压域相等,结合压强公式p二;列出方程计算即可。
【解答】(1)根据图片可知,瓶子的重力相等,即对海绵的压力相等,瓶盖和瓶底的面积不同,即
受力面积不同,因此本实验可得出:压力的作用效果与受力面积有关。
(2)根据图片可知,瓶子正放和倒放时水的深度h相等,根据液体压强公式p=P水gh可知,水对瓶
底的压强和瓶盖的压强相等,即p尸P2。
(3)因为瓶子正放和倒放时的压强相等,因此p尸必;?=煞
kF:解得:Vw=480mLo
10.(2022•婺城模拟)如图是用注射器估测大气
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