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10压强液体压强
一、固体的压力和压强
1.压力:
①定义:
垂直压在物体表面上的力叫压力。
②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,则压力F等于物体的重力G
③固体可以大小方向不变地传递压力。
④重为G的物体在承面上静止不动。
指出下列各种情况下所受压力的大小。
2.研究影响压力作用效果因素的实验:
①比较甲、乙说明受力面积相同时,压力越大压力作用效果越明显;
②比较乙、丙说明压力相同时、受力面积越小压力作用效果越明显。
③概括这两次实验结论是:
压力的作用效果与压力和受力面积有关。
本实验研究问题时,采用了控制变量法和对比法
3.压强:
①定义:
物体单位面积上受到的压力叫压强。
②物理意义:
压强是表示压力作用效果的物理量。
③公式
其中各量的单位分别是:
p:
帕斯卡(Pa);F:
牛顿(N);S:
米2(m2)。
a.使用该公式计算压强时,关键是找出压力F(一般F=G=mg)和受力面积S(受力面积要注意是两物体的接触部分)。
b.特例:
对于放在桌子上的直柱体(如:
圆柱体、正方体、长放体等)对桌面的压强p=ρgh
④压强单位Pa的认识:
一张报纸平放时对桌子的压力约0.5Pa。
成人站立时对地面的压强约为:
1.5×104Pa。
它表示:
人站立时,其脚下每平方米面积上,受到脚的压力为:
1.5×104N。
⑤应用:
当压力不变时,可通过增大受力面积的方法来减小压强,如:
铁路钢轨铺枕木、坦克安装履带、书包带较宽等。
也可通过减小受力面积的方法来增大压强如:
缝衣针做得很细、菜刀刀口很薄
4.一容器盛有液体放在水平桌面上,求压力压强问题:
处理时:
把盛放液体的容器看成一个整体,先确定压力(水平面受的压力F=G容+G液),后确定压强(一般常用公式
)。
二、液体的压强
1.液体内部产生压强的原因:
液体受重力且具有流动性。
2.测量:
压强计用途:
测量液体内部的压强。
3.液体压强的规律:
①液体对容器底和测壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强;②在同一深度,液体向各个方向的压强都相等;③液体的压强随深度的增加而增大;④不同液体的压强与液体的密度有关。
4.压强公式:
①推导压强公式使用了建立理想模型法,前面引入光线的概念时,就知道了建立理想
模型法。
②推导过程:
液柱体积V=Sh ;质量m=ρV=ρSh 液片受到的压力:
F=G=mg=ρShg . 液片受到的压强:
=ρgh
③液体压强公式p=ρgh
说明:
a.公式适用的条件为:
液体;b.公式中物理量的单位为:
p:
Pa;g:
N/kg;h:
m
c.从公式中看出:
液体的压强只与液体的密度和液体的深度有关,而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。
著名的帕斯卡破桶实验充分说明这一点。
d.液体压强与深度关系图象:
5.杯底受到液体的压力与液体所受重力的关系(根据液体压强公式p=ρgh可知三种情况下液体对杯底的压强是相同的)。
6.计算液体对容器底的压力和压强问题:
一般方法:
首先确定压强p=ρgh;其次确定压力F=pS 特殊情况:
对直柱形容器可先求F(等于水的重力),再用
求压强
7.连通器:
①定义:
上端开口,下部相连通的容器
②原理:
连通器里装一种液体且液体不流动时,各容器的液面保持相平
③应用:
茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等都是根据连通器的原理来工作的。
利用压强知识解释生活中的事例
1.【2016嘉兴】动物的进化会使它们的身体结构和功能更适应环境,下列用压强知识解释错误的是 ( )
A.啄木鸟的喙又尖又长—减小受力面积.增大压强,有利于摄食
B.狗的犬齿很尖—减小受力面积,增大压强,有利于撕咬食物
C.卿鱼的身体呈梭形—增大受力面积,减小压强,有利于水中游行
D.骆驼的趾特别宽大—增大受力面积,减小压强,有利于沙漠行走
2.【2016鄂州】今年夏天,受全球厄尔尼诺气候的影响,我省降水量比历年同期大幅增加,许多城市进入“看海”模式。
洪水给市民生命安全带来极大威胁!
由于城市交通拥堵,在一些低洼路面,许多车辆在洪水来临之际来不及撤至安全地带,造成车辆被淹和人员伤亡事故。
下列现象与所涉及的物理知识的对应关系中错误的是()
A.车辆被淹得越深,车门越难从里面推开——液体压强与深度有关
B.车辆被淹没后,无法浮起——车辆受到的重力大于浮力
C.若车辆被淹,门窗无法开启,用安全锤或头枕尖端砸碎车窗玻璃逃生——压强大小只与受力面积有关
D.人从车内逃出后迅速寻找可依附的漂浮物防止下沉——漂浮条件
增大和减小压强的方法
3.【2016长春】如图所示,下列四个实例为了减小压强的是( )
A.
火车轨道铺设在枕木上B.
篆刻刀的刀刃很锋利
C.
破窗锤的锤头很尖锐D.
推土机的铲子很锋利
4.【2016厦门】如图所示的四个实例中,属于增大压强的是()
A.滑雪板的面积较大
B.书包的背带较宽
C.切果器的刀片很薄
D.坦克的履带很宽
固体压力、压强变化问题
5.【2016咸宁】第31届里约奧运会将于2016年8月5日至21日首次在南美洲举行,里约奥运会的吉祥物代表了巴西人的快乐和处事的方式,图中吉祥物对地面压强最大的是( )
A.
B.
C.
D.
6.【2016丽水】缙云烧饼名扬海外,如图是烧饼制作从揉团到压扁过程,则面团变成面饼后对桌面的( )
A.压力变小B.压力变大C.压强变小D.压强变大
7.【2016自贡】一块长为L,质量分布均匀的木板A放在水平桌面上,板A右端与桌边相齐(如下图所示)。
在板的右端施一水平力F使板A右端缓慢地离开桌边L/3,在板A移动过程中,下列说法正确的是()
A.A对桌面的压强不断变小B.对桌面的压力不变
C.A对桌面的压强不变D.A对桌面的压力不断变小
固体压强的比值计算
8.【2016十堰】如图为同种材料制成的实心圆柱体A和B放在水平地面上,它们的高度之比为2:
1,底面积之比为1:
2,则它们的质量mA:
mB和对地面的压强pA:
pB分别为( )
A.mA:
mB=2:
1,pA:
pB=2:
1B.mA:
mB=1:
1,pA:
pB=2:
1
C.mA:
mB=1:
1,pA:
pB=1:
1D.mA:
mB=2:
1,pA:
pB=1:
1
9.【2016大庆】甲、乙两种物体的质量和体积的关系图像如图所示,若用质量相等的甲、乙两种物质分别制成等高的实心圆柱体A、B,把它们并排竖直放在水平地面上,则两圆柱体A、B对水平地面的压强之比是()
A.4:
1B.8:
1C.4:
3D.1:
2
液体压强相关实验——选择题
10.【2016内江】如图所示,帕斯卡曾经用一个装满水的密闭木桶,在桶盖上插了一根细长的管子,向细管子里灌水,结果只加了几杯水,就把木桶压裂了,这个实验说明了()
A.液体压强与液体密度有关
B.液体压强与液体深度有关
C.液体压强与管子粗细有关
D.液体压强与液体质量有关
11.【2016扬州】如图所示的装置可能是用来研究( )
A.液体内部的压强跟液体密度的关系
B.液体内部的压强跟深度的关系
C.在同一深度,液体向各个方向的压强大小是否相等
D.液体内部向各个方向是否都有压强
液体压强大小的比较
12.【2016湘西州】如图所示,a、b、c是盛水容器中深度不同的三处位置,其中压强最大的是( )
A.a点B.b点C.c点D.一样大
13.【2016泉州】如图所示,盛有水的容器中有A、B、C三点,它们受到水的压强分别为pA、pB、和pC,则( )
13.A.pA=pB>pCB.pA>pB=pCC.pA<pB=pCD.pC<pA<pB
连通器与液体压强
14.【2016攀枝花】下列实例中,利用连通器原理工作的是( )
A.弹簧测力计B.吸盘式挂钩C.密度计D.船闸
15.【2016大庆】如图所示,两端开口的U形玻璃管竖直放置,底部带有一个阀门K,右管横截面积是左管的两倍,当阀门K关闭时,左、右管中水面的高度分别为h和2h,现将阀门K打开,液面稳定时,左管水面上升的距离是()
A.
hB.
hC.
hD.h
液体压强的简单计算——填空题
16.【2016济宁】如图所示,潜水员下潜到海水中不同深度,需要使用抗压能力不同的潜水服,说明 ;图中橡胶潜水服能承受的海水压强为 Pa。
17.【2016攀枝花】如图所示,2012年6月24日,我国自主研制的蛟龙号载人潜水器落入7km级的深海中,敲开了这一神秘“龙宫”的大门,蛟龙号下潜到700m处所受海水的压强为 Pa,此时,海水对蛟龙号外表面0.01m2,面积上产生的压力是 N(ρ海水=1.03×103kg/m3,g=10N/kg)。
固液混合型压强的简单计算——填空题
18.【2016龙东】如图所示,一个底面积为20cm2,深度为10cm的杯子装满水时,水对杯子底部的压强为___________Pa,水对杯子底部的压力为___________N。
19.【2016三明】如图所示,底面积为S1的圆柱体放在水平桌面上,当把一质量为m的物体A放在它上面时,圆柱体对桌面压强的变化量为;另有一个底面积为S2、内装某液体的薄壁圆柱形容器,也放在同一水平桌面上,当把物体A浸没在液体中时(液体未溢出),液体对容器底压强的变化量与圆柱体对桌面压强的变化量相等。
若物体A的密度为ρ,则该液体的密度为。
(用物理量符号表示)
20.【2016乌鲁木齐】某“双向四车道”桥梁(每个方向有两条车道)的设计图如图所示,其中图甲为主视图,图乙为俯视图。
桥墩是长和宽均为1m,高为10m的长方体。
(1)若每一块桥板的体积为80m3,桥板材料的密度为2.5×103kg/m3,则一块桥板的重力为____N。
桥板对每个桥墩的压力为____N,每个桥墩受到桥面的压强为___Pa。
(2)当桥下的水流动时,水对桥墩侧面的压强会因水的流动而变____,水对桥墩正面的压强会变____。
当桥下的水不流动时,若水底到水面的距离为2m,桥墩底部受到水的压强为___Pa,水对桥墩的一个侧面的压力___(选填“大于”“小于”或“等于”)4×104N。
(3)四辆质量相等的货车分别从两个方向通过桥梁,某一时刻它们的重心恰好位于一块桥板的1/4处(如图乙所示),此时A桥墩增加的压力是B桥墩增加压力的____倍。
探究“压力作用效果与那些因素有关”实验
21.【2016邵阳】小刚同学在家里用实心砖和平铺在水平桌面上的海绵等一些自备器材,做探究“压力作用效果与那些因素有关”的实验。
(1)若要探究压力作用效果与压力大小的关系,应选用图甲和图 来比较。
(2)若要探究压力作用效果与受力面积的关系,应选用图甲和图 来比较。
(3)若小刚测得实心砖的长20cm、宽15cm、厚5cm,它的重力是30N,则甲图中实心砖对海绵产生的压强是 Pa。
22.【2016绥化】老师要求同学们用身边的物品探究“压力的作用效果与哪些因素有关”。
小亮找到的器材有海绵和两瓶完全相同的矿泉水。
(1)该同学通过观察来反映压力的作用效果。
(2)如图所示,小亮将两瓶完全相同的矿泉水分别正立和倒立放在海绵上,其目的是控制
大小相同,改变受力面积的大小。
从该实验中得出的结论是。
以下实例中应用该结论的有。
(选填字母)
A.菜刀耍经常磨一磨B.书包要用宽的背带
C.汽车限重D.啄木鸟有个坚硬而细长的喙
(3)接下来小亮要探究“压力的作用效果与压力大小的关系”,他的操作步骤是:
。
探究“实心圆柱体对地面的压强与哪些因素有关”实验
23.【2016山东】在“探究实心圆柱体对地面的压强与哪些因素有关”的实验中,某中学一小组的同学们认为此压强跟圆柱体的密度ρ、高度h、圆柱体底面积S是有关的,但有怎样的关系看法不同。
于是,在老师的帮助下,小组的同学们从实验室里挑选了由不同密度的合金材料,制成高度和横截面积不同、质量分布均匀的实心圆柱体做实验,测出实心圆柱体竖直放置时(如图所示)对水平桌面上海绵的压下深度,实验记录见下表。
序号
物体
底面积S/cm2
高度h/cm
海绵被压下深度/cm
1
合金甲圆柱体A
10
5
0.5
2
合金甲圆柱体B
10
10
1
3
合金甲圆柱体C
20
10
1
4
合金乙圆柱体A
10
5
1.5
5
合金乙圆柱体B
10
10
3
6
合金乙圆柱体C
20
10
3
(1)该小组同学是通过来判断压强大小的。
(2)分析实验1、2或4、5可以得出:
当圆柱体的材料密度相同时,实心圆柱体对水平地面的压强与圆柱体的。
(3)分析可以得出,当圆柱体的密度相同时,实心圆柱体对水平地面的压强与底面积无关。
(4)此探究过程用到的科学探究方法有、。
(5)实验结束之后,同学们在老师的指导下,以某一合金甲圆柱体为研究对象,推导它对海绵的压强大小的表达式(已知合金的密度为ρ,长方体铁块的高度为h,底面积为S)。
表达式为。
(6)上面推导出的表达式(选填“能”或“不能”)应用于各类固体的压强的计算。
探究压力与物体重力关系的实验
24.【2016丽水】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、表面粗糙程度相同、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°角的压力大小,实验数据见表2和表3。
表1在水平面上所测数据
序号
重力/N
压力/N
1
5
5
2
10
10
3
15
15
表2在18°角斜面上所测数据
序号
重力/N
压力/N
4
5
4.75
5
10
9.5
6
15
14.25
表3在25°角斜面上所测数据
序号
重力/N
压力/N
7
5
4.5
8
10
9.0
9
15
13.5
请回答:
(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 (选填“合理”或“不合理”)的。
(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:
。
探究液体压强的特点实验
25.【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形管两边的液面 ,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形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形管两边液面是否有 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
18.5
2
朝下
18.5
3
朝左
18.5
4
朝右
18.5
5
40.0
朝上
36.8
6
60.0
朝上
54.6
7
酒精
60.0
朝上
43.5
1比较序号1、2、3、4的数据,可得出的结论是 。
2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。
③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。
26.【2016雅安】小敏同学利用如图装置探究“液体内部压强的特点”(乙和丙容器中装的是同种液体)。
(1)实验中,首先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_________(选填“好”或“差”);调节好压强计后,U形管两边液面相平。
(2)小敏把探头分别浸入到图甲、乙图中的两种液体(水和酒精)中,发现图甲中
U形管两边液柱的高度差比图乙小,由此,他判断图甲中的液体是酒精,他的判
断是_________(选填“正确”或“错误”);接着他改变图乙中探头的深度,
其探究情况如图丙所示。
(3)比较图,得出探头浸入液体中的深度_________(选填“越深”或“越浅”),U形管两边液柱的高度差就越大,表示液体在此处的压强就越。
(4)小敏发现在同种液体中,探头所处深度相同时,只改变探头的方向,U形管两边液柱的高度差不变,表明____________________________________。
固体压强的计算——计算题
27.【2016徐州】一张质量为20kg的单人床垫平放在床上,和床的接触面积为2m2,求:
(g取10N/kg)
(1)床垫的重力;
(2)床垫对床的压强。
28.【2016吉林】国家制定载货车辆对地面的压强控制在7×105Pa以内。
一辆在水平路面行驶的货车,车与货物总质量是1.3×104kg,车轮与地面接触总面积是0.13m2。
求:
(1)货车对路面的压力是多少?
(2)货车对路面的压强是多少?
是否超过标准?
(g取10N/kg)
29.【201呼和浩特】如图所示,矗立在天安门广场的人民英雄纪念碑,碑身高37.94m,由413块花岗岩石块砌成,碑心石是一块竖立的整块花岗岩,高
14.7m、宽2.9m、厚1.0m、质量119.3t,求:
(1)碑心石体积;
(2)碑心石密度;
(3)若碑心石单独静止竖立于水平地面上,它对水平地面的压强。
固体压强的计算——计算题(含切割问题)
30.【2016重庆】如图甲是西南大学校内的一座塑像,其基结构类似于图乙和丙的模型。
若A、B是质量分布均匀的正方体物块,其边长分别是20cm、30cm,密度之比
。
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。
固液混合型压强的计算——计算题
31.【2016滨州】有一圆柱形容器,放在水平桌面上。
现将一边长有一的棱长为10cm,质量为2.7kg的正方体金属块放在容器底部(如图所示)。
求:
(g取10N/kg)
(1)物体密度。
(2)物体对容器底的压强。
(3)向容器中加入水至8cm深时,水对容器底的压强多大?
物体受到容器的支持力多大?
(容器足够高,物体与容器底没有紧密接触)
参考答案与解析
1.解析:
压强与压力的大小和受力面积的大小有关.
在压力一定时,受力面积越小,压强就越大;在受力面积一定时,压力越大,其压强就越大.
在压力一定时,受力面积越大,其压强越小;在受力面积一定时,压力越小,其压强越小.
A、啄木鸟有尖硬的喙,是在压力一定的情况,通过减小受力面积来增大压强.有利于摄食,故A正确;B、狗的犬齿很尖,是在压力一定的情况,通过减小受力面积来增大压强.有利于撕咬食物,故B正确;C、鲫鱼的身体呈梭形可以在游泳时减少水的阻力,适于在水中生活.故C错误;D、骆驼的脚掌很大,是在压力一定的情况,通过增大受力面积来减小压强.有利于沙漠行走,故D正确.
答案:
C
答案:
C
3.解析:
火车轨道铺设在枕木上,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强.故A符合题意;B、篆刻刀的刀刃很锋利,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;故B不合题意;C、破窗锤的锤头很尖锐,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;故C不合题意;D、推土机的铲子很锋利,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;故D不合题意
答案:
A
4.答案:
C
5.解析:
由压强公式P=F/S可知,在压力一定的情况下,受力面积越小,压强越大;由图示可知B图中受力面积最小,所以压强最大,故选B。
答案:
B
6.解析:
从揉团到压扁过程中,烧饼的质量不变,重力不变,则对桌面的压力不变,但受力面积变大,根据p=F/S可知,对桌面的压强变小.
故ABD错误,C正确.
答案:
C
【点评】此题考查压力及重力与压力的区别、压强的大小比较,关键是知道质量是物质的一种属性,不随物体形状的变化而变化,同时要知道烧饼对桌面的压力等于其重力.
7.答案:
B
8.解析:
(1)两物体的体积关系:
,由
得:
m=ρV,因为A、B是由同种材料制成的实心圆柱体,密度相同,所以mA:
mB=ρVA:
ρVB=VA:
VB=1:
1;
(2)因为A和B放在水平地面上,所以对地面的压力F=G=mg=ρVg=ρShg,对地面的压强:
,对地面的压强之比:
pA:
pB=ρhAg:
ρhBg=hA:
hB=2:
1.故选B.
答案:
B
9.解析:
(1)由图可知,当V甲=1cm3时m甲=8g,当m乙=4g时V乙=4cm3,则
,
,则;
(2)圆柱体对水平地面的压强:
,
所以,等高的实心圆柱体A、B对水平地面的压强之比:
pA:
pB=ρhAg:
ρhBg=ρ甲:
ρ乙=8:
1.
【点评】本题考查了密度公式和压强公式的应用,关键是根据图象得出两物质的密度之比和推出规则形状物体如正方体、长方体、圆柱体对水平地面压强的表达式p=ρgh的应用.
答案:
B
10.答案:
B
(2)根据实验现象,确定相同的量和改变的量,得出探究的问题.
解答:
由图知,金属盒在液体中的深度相同,U型管液面的高度差不同,可知液体的压强不同,则是因为液体密度不同造成的,所以此实验探究的是液体压强与液体密度的关系,A正确;
因为两图中,金属盒在液体中的深度相同,不能探究液体压强与深度的关系,B错误;
金属盒的方向相同,所以不能探究液体压强与方向的关系,CD错误.
点评:
此题是探究液体压强实验,考查了对实验现象的分析及控制变量法的应用.
答案:
A
12.解析:
本题考查液体内部压强的特点.根据液体内部压强特点可知,同一种液体内部压强随深度的增加而增
大,由图可知,在a、b、c三点中c点深度最大,则c点的压强最大,故选C.
答案:
C
13.答案:
A
14.解析:
弹簧测力计是利用了弹簧伸长与所受拉力成正比的原理制成的,故A错误;吸盘式挂钩利用了大气压将其压在光滑的物体上,故B错误;密度计是利用了物体的漂浮条件和阿
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