第九章 压强

  1. 如图所示,一个密封的圆台状容器,内装一定质量的水,放在水平桌面上,现把它倒置过来,则(  )

  A.水对容器底的压强增大 B.水对容器底的压力增大

  C.容器对桌面的压强减小 D.容器对桌面的压力减小

  【解答】解:

  设如图放置时的底面积为S大,倒置过来后的底面积为S小,

  因为水的体积一定,所以倒置过来后水的高度增大了,则根据液体压强公式p=ρgh可知,倒置过来后水对容器底的压强变大了。

  (1)第一次水对容器底的压力:F=pS=ρghS大,即水对容器底的压力是以S大为底面积,h为高的这部分液柱所产生的压力,由图可知这部分液柱比水多,所以水对容器底的压力大于水的重力。如图:

  (2)第二次水对容器底的压力:F′=p′S小=ρgh′S小,即水对容器底的压力是以S小为底面积,h′为高的这部分液柱所产生的压力,由图可知这部分液柱比水少,所以水对容器底的压力小于水的重力。如图:

  对比前后两次情况,液体对容器底部的压力将会变小,且倒置后,液面升高,据p=ρgh,h变大,容器底部所受液体的压强变大;故A正确,B错误;

  且倒置前后容器对桌面的压力等于总重力,重力不变故压力不变,而与水平面的接触面积减小。根据p=F/S

  可知,对水平桌面的压强变大;故CD错误。

  故选A。

  2. 如图甲所示,一密封容器中装有部分水,将其放在水平桌面上,此时水对容器底部的压力为 F1,容器对水平桌面的压强为 P1;将容器倒放,如图乙所示,此时水对容器底部的压力为F2,容器对水平桌面的压强为 P2,则下列关系正确的是(  )

  A.F1P2 B.F1

  C.F1=F2 P1>P2 D.F1=F2 P1=P2

  【解答】解:(1)正放时,由于甲上粗下细,则水对容器底部的压力为F1

  倒放时,由于乙图中上细下粗,则水对容器底部的压力为F2>G水,

  所以,F1

  (2)由p=F/S=G容+G液/S,可以判断,对桌面压力不变,看受力面积,受力面积变大,故对桌面的压强变小,p1>p2,故A正确、B错误。

  故选A。

  3. 如图所示,水平桌面上有质量分布均匀的木板M,在水平力F的作用下,推到桌子中央.在此过程中,下列说法正确的是(  )

  A.M对桌面的压强变大,压力不变,摩擦力不变

  B.M对桌面的压强不变,摩擦力不变,压力变大

  C.M对桌面的压强变小,压力不变,摩擦力不变

  D.M对桌面的压强变小,摩擦力变小,压力变大

  【解答】解:

  ①木板被推到桌面中央的过程中,对桌面的压力等于木板重力,大小不变,但在这一过程中,受力面积逐渐增大,由p=F/S

  可得,对桌面的压强逐渐减小.

  ②因为压力和接触面的粗糙程度都不变,故摩擦力不变.

  分析各个选项,只有C正确.

  故选C.

  4. 下列应用中,属于增大受力面积减小压强的是(  )

  A.切蛋糕的“刀”用很细的钢丝制成

  B.很重的坦克安装履带

  C.注射器的针头很尖

  D.建筑设计时,“非承重墙”使用轻质(密度较小的)材料

  【解答】解:A、切蛋糕的“刀”用很细的钢丝制成目的是减小受力面积,增大压强,所以选项A不符合题意.

  B、很重的坦克安装展带的目的是增大受力面积,减小压强,所以选项B符合题意.

  C、注射器的针头很尖的目的是减小受力面积,增大压强,所以选项C不符合题意.

  D、建筑设计时,“非承重墙”使用轻质(密度较小的)材料的目的是减小压力,减小压强,所以选项D不符合题意.

  故选B.

  5. 如图所示一个空的塑料药瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直地浸没水中,一次瓶口朝上,一次瓶口朝下,这两次药瓶在水里的位置相同.以下对观察到的现象的描述是正确的(  )

  A.甲、乙图橡皮膜都向内凹,乙图中橡皮膜凹进得更多

  B.甲、乙图橡皮膜都向外凸,甲图中橡皮膜凸出得更多

  C.甲图橡皮膜向内凹、乙图橡皮膜向外凸

  D.甲图橡皮膜向外凸、乙图橡皮膜向内凹

  【解答】解:液体内部朝各个方向都有压强,所以橡皮膜不论是朝上还是朝下都会向内凹;

  在同种液体中,液体的压强随深度的增加而增大,所以橡皮膜朝下时,浸入液体的深度大,橡皮膜凹的更明显.

  综上分析可知,甲、乙图橡皮膜都向内凹,乙图中橡皮膜凹进得更多.

  故A正确,BCD错误.

  故选A.

  6. 如图是甲、乙两种液体的压强P与深度h关系图象,由图可知,甲液体的密度ρ甲与乙液体的密度ρ乙大小关系是(  )

  A.ρ甲>ρ乙 B.ρ甲=ρ乙 C.ρ甲<ρ乙 D.都有可能

  【解答】解:由图象可知,两液体的深度h相同时,液体的压强关系为p甲>p乙,由p=ρgh的变形式 可知,两液体的密度关系为ρ甲>ρ乙,故A正确.

  故选A.

  7. 关于液体的压强,下列说法中,正确的是(  )

  A.液体的压强大小跟液体的体积大小有关

  B.液体的压强大小跟液体的质量大小有关

  C.液体对容器底的压强大小跟容器底的面积大小有关

  D.液体对容器侧壁有压强,这一特点跟液体的流动性有关

  【解答】解:液体压强计算公式为p=ρ液gh,由此可知,液体压强大小和液体的密度大小、液体的深度有关,而与液体的体积、质量以及容器的底面积无关,故A、B、C都不对;

  由于液体具有流动性,所以液体对容器的侧壁有压强.

  故选D.

  8. 如图所示,一个盛水的试管由竖直方向逐渐倾斜,在水从试管流出前,水对管底的压强将(  )

  A.逐渐变大 B.逐渐减小

  C.不发生变化 D.先变大后变小

  【解答】解:在试管倾斜时,水从试管流出前,水的总量不变,水的深度逐渐减小,根据公式p=ρgh可知,水对试管底部的压强逐渐减小.

  故选B.

  9. 取一空铁皮罐,里面放少许水,将罐口打开,放在火上将水烧开,烧开后将铁皮罐罐口用盖子盖紧,小心放进盆内,然后用冷水浇铁皮罐,铁皮罐变瘪成了“丑八怪”,如图所示.让它变丑的原因是(  )

  A.冷水的压力使铁皮罐变瘪

  B.罐内外压力差使铁皮罐变瘪

  C.铁皮罐内的空气膨胀

  D.铁皮罐变瘪与压力无关

  【解答】解:水从气态变成液态,这是一种液化现象.当罐内的水蒸气变为水时,罐内气体减少,气压降低,小于外界大气压.罐内外形成了压力差,铁罐在压力差的作用下被压瘪.

  故选B.

  10. 下列现象中,不能说明大气压存在的是(  )

  A.用塑料饮料管能从瓶中吸饮料

  B.用塑料挂衣钩贴在光滑的墙上,就能用它挂衣服

  C.轮船从船闸通过“三峡”大坝

  D.护士在给病人打针前,把药液吸进注射器

  【解答】解:A、用塑料饮料管能从瓶中吸饮料是利用了大气压的原理;

  B、用塑料挂衣钩贴在光滑的墙上,就能用它挂衣服应用了大气压的原理;

  C、轮船从船闸通过“三峡”大坝应用了连通器的原理;

  D、护士在给病人打针前,把药液吸进注射器应用了大气压的原理.

  故选C.

  11. 某同学自制一只汞气压计,测得的数据比实际数据偏低,其主要原因是(  )

  A.汞槽内汞过多 B.玻璃管内进入了空气

  C.玻璃管太粗 D.玻璃管粗细不均匀

  【解答】解:(1)气压计测量大气压强,实际上就是计算大气压能够支持水银柱的高度,测得的实验数据偏低,说明玻璃管中有一小部分空气,抵消了大气压的部分作用效果.

  (2)水银柱产生的压强与液柱的高度有关,与汞槽内汞的多少、玻璃管的粗细和形状都没有关系,因此这三项都不会影响测量值的大小.

  故选B.

  12. 现实当中,人们的许多活动、做法都跟我们学过的物理知识有关,下列对涉及压强的事例论述不正确的是(  )

  A.用吸管能把饮料吸入嘴里,其实是大气压强的作用

  B.图钉帽面积大是为了增大手指对它的压强

  C.用高压锅煮食物熟得快是因为锅内气压加大使液体(锅内的水)的沸点升高

  D.拦河坝坝堤筑成上窄下宽是因为液体(坝里的水)的压强随深度增大而增大

  【解答】解:A、用吸管喝饮料时,液面大气压强把饮料压入嘴中,说法正确,不符合题意;

  B、图钉帽面积大是为了减小手指对它的压强,故B错误;

  C、用高压锅煮饭,是利用了锅内气压升高,水的沸点升高的原理,故C正确;

  D、因为液体(坝里的水)的压强随深度增大而增大,所以底部的坝受到的压强较大,所以拦河坝坝堤筑成上窄下宽,故D正确.

  故选B.

  13. 如图所示,小亮将一个漏斗拿在手中,使其喇叭口朝下,用另一只手拿住一个乒乓球,让球对着漏斗内的细管处.当他对准漏斗细管口用力向下吹气时,发现松手后乒乓球没有掉下来,关于乒乓球没有掉下来的原因分析正确的是(  )

  A.乒乓球没有受到重力的作用

  B.乒乓球上方没有空气

  C.乒乓球上方的气体压强比球下方的气体压强小

  D.乒乓球上方的气体压强比球下方的气体压强大

  【解答】解:A、地球附近的一切物体都受到重力的作用,乒乓球也同样受到重力的作用,只不过受到的重力较小.故A错误;

  B、乒乓球上方有空气,故B错误

  CD、通过漏斗管向下吹气时,乒乓球上面的空气流速加快,压强变小,而球下方的压强仍是大气压,大于球上方的压强,故乒乓球不会掉下去.故C正确,D错误.

  故选C.

  14. 如图所示,在水平的两支筷子中间放上两只乒乓球,通过空心塑料管向两球间用力吹气,会发现两只乒乓球会(  )

  A.静止不动 B.相互远离 C.相互靠近 D.同向运动

  【解答】解:对着两乒乓球的中间吹气,两乒乓球中间的空气流速变大,压强变小,小于两侧的气压,产生了一个向内的压强差,将两球压向中间,故两球相互靠近.

  故选C.

  15. 利用如图所示的装置可探究机翼升力产生的原因,压强计的两端分别置于机翼模型的上、下表面附近,用鼓风机向模型左端吹气,可观察到压强计两侧液面出现高度差.则(  )

  A.模型下方空气流速小,压强小

  B.模型下方空气流速大,压强大

  C.模型上方空气流速小,压强大

  D.模型上方空气流速大,压强小

  【解答】解:由于模型做成上凸下平的形状,同一股气流在相同的时间内,通过模型的上方和下方,上方气流通过时经过的路程大,速度大,压强小;下方气流通过时经过的路程小,速度小,压强大.模型下方压强大于上方压强,模型在压强差下产生向上的升力.

  故选:D.

  16. 图所示,边长为 10cm 的正方体金属块,放在面积为1m2的水平桌面上,当弹簧测力计的示数为10N时,金属块对桌面的压强为4×103Pa,求此金属块的密度是 kg/m3。

  【解答】解:金属块的底面积:

  S=L2=(10cm)2=100cm2=0.01m2,

  金属块的体积:

  V=L3=(10m)3=1000cn3=0.001m3,

  当弹簧测力计的读数为10N时,

  由p=F/S

  可得,金属块对桌面的压力:

  F=pS=4×103Pa×0.01m2=40N,

  因金属块受到的支持力和压力是一对相互作用力,二力大小相等,

  所以,金属块受到的支持力:

  F支持=F=40N,

  对金属块受力分析可知,金属块受到竖直向上的拉力和支持力以及竖直向下的重力,

  由力的平衡条件可知,物体受到的重力:

  G=F支持+F拉=40N+10N=50N,

  由G=mg可得,金属块的质量:

  ,

  金属块的密度:

  故答案为:5×103。

  17. 刘家峡水电站的水库大坝高147m,当水位为130m时,坝底受的压强是 ,继续往里面加水时,坝底所受压强将 .

  【解答】解:坝底受到水的压强:

  p=ρgh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×130m=1.274×106Pa;

  由p=ρgh可知,继续往里面加水时,坝底所受压强将变大.

  故答案为:1.274×106Pa;变大.

  18. 证明大气压存在的著名实验时 实验.第一个测量大气压的实验是托里拆利实验,测出1个标准大气压= Pa= mm水银柱高.

  【解答】解:

  证明大气压存在的著名实验是马德堡半球实验;

  最早测出大气压的科学家是意大利的托里拆利,1标准大气压=760mmHg=1.013×105Pa.

  故答案为:马德堡半球;1.013×105;760.

  19. 如图所示为一个电热水壶,放置在水平桌面上.壶身和底座的总质量是0.5kg,底座与水平桌面的接触面积为1.5×10-2m2,在水壶内装入重10N的水后,水的深度为0.12m.g取10N/kg,求:

  (1)水对壶底的压强.

  (2)水壶对水平桌面的压强.

  20如图所示-个重力为1N的平底玻璃杯在面积是1m2水平桌面上,内装100g的水,杯子与桌面的接触面积是8cm2(g=10Nkg)求:

  (1)水对杯底的压强;

  (2)水对杯底的压力.

  【解答】解:(1)水对杯底的压强:

  p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa;

  (2)由p=F/S

  可得,水对杯底的压力:

  F=pS=1200Pa×8×10-4m2=0.96N.

  答:(1)水对杯底的压强为1200Pa;

  (2)水对杯底的压力为0.96N.

  21. 将一轻质弹簧的两端分别固定在正方体物体 A、B 表面的中央,构成一个连接体,把正方体物体 B 放在水平桌面上,当物体 A、B 静止时,弹簧的长度比其原长缩短了 1cm,如图甲所示。现将连接体放入水平桌面上的平底圆柱形容器内,与容器底始终接触(不密合),再向容器中缓慢倒入一定量的水,待连接体静止时,连接体对容器底的压力恰好为 0.已知物体的边长均为10cm,物体 A、B 的密度之比为 1:9,圆柱形容器的底面积为 200cm2,弹簧原长为 10cm,弹簧所受力 F 的大小与弹簧的形变量△L(即弹簧的长度与原长的差值的绝对值)的关系如图乙所示。上述过程中弹簧始终在竖直方向伸缩,不计弹簧的体积及其所受的浮力,g取 10N/kg,求:

  (1)物体A的重力;

  (2)放在水平桌面上时,连接体对桌面的压强;

  (3)为达到题中要求,需要向容器内倒入水的质量。

  【解答】解:(1)由图乙可知,当弹簧的长度比其原长缩短了1cm时弹簧的压力为:

  1cm×2N/cm=2N,则GA=2N,

  (2)根据G=mg=ρVg,在体积相同时,重力与密度成正比,物体A、B 的密度之比为 1:9,

  故GB=9×GA=9×2N=18N,放在水平桌面上时,连接体对桌面的压力:

  F连=GB+GA=18N+2N=20N,

  受力面积即物体的底面积:

  S=L2=(0.1m)2=1×10-2m2,

  放在水平桌面上时,连接体对桌面的压强:

  (3)物体的体积为:

  V=L3=(0.1m)3=1×10-3m3,

  当物体A、B浸没在水中时,根据阿基米德原理A或B受到浮力为:

  F′A浮=FB浮=ρ水 gV=1×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N;

  因B的重力为18N,大于其浸没时受到的浮力,待连接体静止时,连接体对容器底的压力恰好为 0,根据力的平衡,B受到竖直向上的弹簧的拉力F作用,如图1所示:

  其大小为:F=GB-FB浮=18N-10N=8N,根据力的作用是相互的,B拉弹簧的力为8N,即弹簧对A施加的竖直向下的力为:

  F′=8N,根据图乙故弹簧伸长了4cm,A还受到重力和竖直向上的浮力作用,如图2所示:

  根据力的平衡和阿基米德原理,FA浮=GA+F′=2N+8N=10N=F′A浮;此时水面刚浸没A,

  此时倒入水的深度为:

  h=2L+L原长=2×10cm+10cm+4cm=34cm=0.34m,倒入水的体积:

  V倒=hS容器-2V=0.34m×200×10-4m2-2×10-3m3=4.8×10-3m3;

  需要向容器内倒入水的质量:

  m加=ρV倒=1×103kg/m3×4.8×10-3m3=4.8kg。

  答:(1)物体A的重力为2N;

  (2)放在水平桌面上时,连接体对桌面的压强为2×103Pa;

  (3)为达到题中要求,需要向容器内倒入水的质量为4.8kg。

  22. 在“探究压力的作用效果跟什么因素有关”的实验时,同学们利用小桌、海绵、砝码等器材做了如图所示的系列实验.

  (1)同学们是根据 来比较压力的作用效果的.

  (2)观察比较图甲、乙所示的情况可以得到的结论是:受力面积一定时, ,压力的作用效果越明显.

  (3)要探究压力的作用效果跟受力面积的关系,应比较 两图的实验,得到的结论是: .

  (4)小明将图乙中的小桌和砝码又放到一块木板上,如图丁所示,图乙中海绵受到的压强p乙和图丁中木板受到的压强p丁的大小关系为:p乙 p丁(选填“>”“<”或“=”)

  【解答】解:

  (1)由题意可知,实验中是根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果的;

  (2)比较图甲和图乙,物体的受力面积相同而压力不同,乙图压力大,其压力的作用效果明显,由此可得:受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;

  (3)要探究压力的作用效果跟受力面积的关系,应保持压力不变,只改变受力面积,故比较乙、丙两图的实验符合要求,可得到的结论是:压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;

  (4)压强大小跟压力大小和受力面积大小有关,观察乙、丁两图可知,压力相同,受力面积相同,则产生的压强相同,即p乙=p丁.

  故答案为:(1)海绵的凹陷程度;(2)压力越大;(3)乙、丙;压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;(4)=.

  23. 小明同学在学习流体压强知识时做了如下一系列实验和分析.请你帮助他补全下面的内容.

  (1)如图甲,先在水平桌面上固定两根平行的小棒,接着在小棒上放了间隔一定距离的两个乒乓球.然后,他向两个乒乓球中间的间隙用力吹气,则两个乒乓球将 (选填“靠近”或“分开”).这是因为气体流速越大的地方,压强越 .

  (2)接着,小明又自制了一个飞机机翼模型(如图乙),将其放置在托盘测力计上,在机翼模型的正前方用电扇迎面吹风,来模拟飞机飞行时的气流.电扇转动后,托盘测力计的示数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”).比较机翼上下方气流压强的大小,进一步验证了上面的关系.

  (3)小明又找了如下一些生活情景,其中能用上述实验规律进行解释的是 .

  A.将氢气球放手后,它会漂向空中

  B.火车与站台之间有黄色的安全线

  C.通过拍打衣服清除它上面的灰尘.

  【解答】解:(1)流体流速越大的位置压强越小.向乒乓球中间吹气时,乒乓球中间流速大,压强变小,乒乓球外侧大气压不变,乒乓球外侧压强大于内侧压强,所以乒乓球向中间靠拢.

  (2)机翼模型固定在托盘测力计上,无风时,托盘测力计示数等于机翼模型的重力;

  因为机翼模型上表面弯曲,下表面平直,当电风扇吹风时,相同时间内,空气经过上方的路程比下方路程长,流速大,压强小,机翼模型在压强差下产生向上的升力.

  因为机翼模型对托盘测力计的压力等于机翼模型的重力减去它受到的向上的升力,所以机翼模型对托盘测力计的压力减小了,小于机翼模型的重力,故托盘测力计的示数变小;

  (3)A.将氢气球放手后,它会漂向空中,是因为它受到的浮力大于重力;不能用上述实验规律进行解释.不合题意;

  B、当列车驶进站台时,会带动人和车之间的空气流动速度加快,此时人外侧的空气流动速度慢;根据流体压强与流速的关系可知,人外侧空气流速慢压强大,而内侧流速快压强小,会产生一个向内侧的压强差,将人推向火车,易出现危险,所以火车与站台之间有黄色的安全线,能用上述实验规律进行解释;符合题意;

  C.拍打衣服前,衣服和灰尘一起静止,当拍打时,衣服运动,灰尘由于惯性还要保持原来的静止状态,所以灰尘从衣服上掉下来,是利用惯性.不能用上述实验规律进行解释.不合题意.

  故答案为:(1)靠近;小;(2)变小;(3)B.