八上第二章 第3节 压强 举一反三(含解析)

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八上第二章 第3节 压强 举一反三(含解析)

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第3节 压强
考点一、压力的作用效果
1.压力
(1)压力是垂直作用在物体表面上的力,是物体之间由于相互挤压而产生的。
①压力产生的原因:物体之间相互接触并挤压。
②压力的作用点:作用在受力物体表面,作用点等效作用在接触面中心。
③压力的方向:与受力物体表面垂直并指向受力物体。
(2)压力和重力的辨析
压力 重力
定义 垂直作用在物体表面上的力 由于地球的吸引而受到的力
产生原因 物体之间相互接触并挤压 地球的吸引
施力物体 对物体产生挤压的物体 地球
受力物体 受到挤压的物体 物体本身
大小 可<、=、>重力,也可能与重力无关 与物体的质量成正比
方向 垂直于受力物体表面并指向受力物体 竖直向下
作用点 受力物体的接触面 重心
联系 只有当处于水平面且在竖直方向上只受重力和支持力时,物体对水平面压力大小、方向才跟重力的大小、方向相同,但尽管如此,压力仍不是重力,二者是两种不同性质的力
利用二力平衡条件求压力
2.探索活动:研究影响压力作用效果的因素
【设计并进行实验】
①按照图甲所示将小凳子放在海绵上。观察海绵的凹陷程度。
②在小凳子上放上砝码,按照图乙所示将小凳子放在海绵上。观察海绵的凹陷程度。
③在小凳子上放上砝码,按照图丙所示将小凳子倒放在海绵上。观察海绵的凹陷程度。
【分析与论证】
①比较甲图和乙图:海绵的受力面积相同,乙图中小凳子对海绵的压力大,乙图中的海绵的凹陷程度大,即乙图压力的作用效果比甲图的明显,故可得出:受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
②比较乙图和丙图:海绵受到的压力相同,乙图海绵的受力面积小,乙图中海绵的凹陷程度大,即乙图压力的作用效果比丙图的明显,故可得出:压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
【结论】
影响压力作用效果的因素有压力的大小和受力面积的大小。当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
3.压强
(1)物理意义:表示压力的作用效果。
(2)定义:物体所受的压力的大小与受力面积之比叫作压强。
(3)定义式:,F表示压力,S表示受力面积)。
(4)单位:国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,简称帕,符号为Pa。1Pa=1N/m ,帕斯卡是一个很小的单位,一张对折的报纸平铺在桌面上时,对桌面的压强约为1Pa;一块平放的砖对地面的压强约为10 Pa;坦克履带对地面的压强约为10 Pa。常用的压强单位还有千帕(kPa)。
【说明】
①F是压力而不是重力,只有物体在水平面上静止且竖直方向上不受其他力时,才有F=G。
②S是受力面积而不是物体的底面积。如图将一底面积为S的物体分别放置在面积为S 和S 的两个桌面上,两种情况下,物体对桌面的压力不变,但图甲中受力面积是S,图乙中受力面积是S
③计算时,要注意单位的统一。只有力的单位是牛,受力面积的单位是平方米,压强的单位才是帕。
典例1:在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,小明和小华利用所提供的器材(小桌子、海棉、砝码、木板)设计了如图甲、乙两个实验,通过观察图甲、乙后得出“压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显”的结论。此后小华把小桌子挪放到一块木板上,发现小桌子对木板的压力效果不够明显,如图丙所示.通过对图甲、丙的比较又得出“压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越不明显”的结论。请你根据已学过的压强知识分析:
(1)小明和小华是通过   来比较压力的作用效果的
(2)造成小华前后两次得出的结论不一致的原因是   。
(3)若图乙中小桌子对海棉的压强是 p乙,图丙中小桌子对木板的压强是 p丙 ,则 p乙  p丙 (选填“大于”、等于”、或“小于”)
变式1:(2025七下·宁波期末)如图所示,一质量为M的直角劈B放在水平面上,在劈的斜面上放一质量为m的物体A,一沿斜面向上的力 F作用于 A 上,使其沿斜面匀速上滑,A上滑的过程中直角劈B相对地面始终静止,则关于地面对劈的摩擦力f及支持力N以下表述正确的是 (  )
A.f=0,N= Mg+ mg B.f方向向左,N< Mg+ mg
C.f方向向右,N< Mg+ mg D.f方向向左,N= Mg+ mg
变式2:(2024七下·杭州期末)如图所示。放在水平地面上的两个实心长方体A、B,已知高度hA<hB,与地面的接触面积SA>SB,对地面的压强pA=pB。下列判断正确的是(  )
A.A的密度一定大于B的密度 B.A的密度可能小于B的密度
C.A的体积一定大于B的体积 D.A的质量可能等于B的质量
变式3:如图甲所示,有一质量为5千克的长方体箱子竖立在地面,其各边长分别为:a=0.5米,b=0.6米,h=1米。(g取10牛/千克)
(1)某同学将箱子从图甲位置向右推倒,箱子侧翻后静止在水平地面上,如图乙所示。箱子侧翻倒地后对地面的压强   (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)该同学在推倒箱子的过程中,发现沿F1方向推倒箱子比沿F2方向推更轻松,如图丙所示。这一现象说明   。
(3)图乙中侧翻倒地的箱子对地面的压强为多大?
考点二、增大或减小压强的方法
1.增大压强的三种方法
(1)当压力F一定时,减小受力面积S。
(2)当受力面积S一定时,增大压力F。
(3)同时增大压力F和减小受力面积S。
2.减小压强的三种方法
(1)当压力F一定时,增大受力面积S。
(2)当受力面积S一定时,减小压力F。
(3)同时减小压力F和增大受力面积S。
典例1:小明和妈妈到菜市场买菜,小明提着很多菜,感觉有点”吃不消”。下列操作中,能让小明感觉舒适一些的是(  )
①把一部分装蔬菜的袋子移到另一只手上 ②把左、右手的袋子换一下位置
③在某个袋子中再装一些菜 ④用一块硬纸板垫在手提袋子的地方
A.①② B.②③ C.①④ D.③④
变式1: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.鲫鱼的身体呈梭形——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
变式2:(2023七下·嘉兴期末)生活用品的设计蕴含了很多科学知识。如图是酒店中供客人使用的牙膏,据图回答下列问题。
(1)牙膏盖上面的竖纹是通过   来增大摩擦力,有利于旋开组盖子。
(2)牙膏盖中间的尖头是通过   来增大压强,使用时有利于刺破牙膏封口。
变式3:(湖州中考改编)切年糕时,爸爸说:”竖着切比横着切要省力。”
(1)竖着切省力的原因是减小了   。
(2)若要使切下的年糕全部放置在桌面上时产生的压强比原先小,请写出操作方法:   。
考点三、液体内部压强
(一)科学中,常用压强计来比较液体内部的压强。
(二)压强计的工作原理:当金属盒的橡皮膜受到压强时,U形管左右液面就会出现高度差。橡皮膜受到的压强越大,两管内液面的高度差就越大。
(三)液体对容器底部和侧壁的压强
大量实验:表明,液体对容器的底部和侧壁都会产生压强,液体的深度越大,产生的压强越大。
液体不但对容器的底部和侧壁会产生压强,液体的内部也存在压强。例如,游泳时,若潜入水中,水的压强会使你感到胸闷。
(四)研究水内部压强的特点
(1)猜想:①水的内部可能向各个方向都存在压强,这些压强可能相等。
②水的内部压强大小可能与水的深度有关。
(2)实验器材:压强计、盛水的杯子、刻度尺。
(3)设计实验方案
实验方法:控制变量法和转换法。
具体步骤:控制深度不变,转动金属盒的方向(朝上、朝下、朝侧面),探究同一深度不同方向上水的压强大小是否相等;控制金属盒的方向不变(同为朝上或朝下),改变金属盒在水中的深度,探究水的深度对水的压强的影响。通过压强计中U形管左右两管液面高度差的大小来比较液体压强的大小。将抽象的东西变成了直观且形象的东西,使问题简化,这是运用了转换法。
结论:水的内部向各个方向都存在压强,在同一-深度,水对各个方向的压强都相等;水的深度对水的内部的压强有影响,深度越大,水的内部压强越大。
(五)液体内部压强的特点
大量实验表明:切液体内部都存在着压强。液体的压强随深度的增加而增大;在同一深度,液体向各个方向的压强相等。液体的压强还跟液体的密度有关,同一深度处,液体密度越大,压强越大。
【能力拓展】①液体内部压强产生的原因:由于液体受到重力作用,所以液体对容器底产生压强;由于液体具有流动性,所以对阻碍它流动的容器壁产生压强;由于液体具有流动性且在液体内部相互挤压,所以液体内部向各个方向都有压强。②液体内部压强的大小只与液体的密度和深度有关。应该注意的是深度与高度不同,深度是指液体与空气接触面到计算压强的那个面之间的竖直距离,即深度是由上往下量的。高度是由下往上量的。
典例1:(2024七下·椒江期末)小科利用图甲所示压强计探究液体内部压强大小的影响因素。
(1)该实验是通过观察U形管两侧液面的   来判断金属盒中的橡皮膜所受压强的大小;
(2)小科发现当金属盒还未放入液体中时,U形管两侧液面并不相平,此时正确的做法是   ;
(3)调节好压强计后,小科进行了图乙所示的两次实验,可得到的结论是   ;
(4)小科继续用图丙装置比较了两种未知液体的密度:在左侧加入适量液体A,再向右侧加入液体B,直到橡皮膜刚好相平,隔板两侧液面高度如图丙所示,由此可知液体A的密度   (选填“大于”、“等于”或“小于”)液体B。
变式1:(2023七下·上虞期末)如图所示,甲、乙两个容器中盛有相同质量的同种液体,两个容器底受到液体的压力分别为F甲、F乙,受到液体的压强分别为p甲、p乙,则它们的大小关系为()
A.F甲<F乙,p甲<p乙 B.F甲=F乙,p甲>p乙
C.F甲=F乙,p甲=p乙 D.F甲=F乙,p甲<p乙
变式2:(2023七下·婺城期末)如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。请回答:
(1)甲、乙容器对桌面的压力分别为F甲、F乙,则F甲   (填“>”、“<”或“=”)F乙。
(2)液体对容器底部的压强分别为p甲、p乙,则p甲   (填“>”、“<”或“=”)p乙。
变式3:小明用如图甲所示的装置探究影响液体内部压强的因素。
(1)在图乙中.将压强计的橡皮膜先后放在a、b两位置.通过观察现象可知,同种液体,深度越大,压强越大,支持该结论的实验现象是   。
(2)为了探究液体密度对液体内部压强的影响,还需将橡皮膜放在图丙中的   (填“c”或“d”)位置。
1.(2024七下·吴兴期末)下列力的示意图中,表示斜面上的物体A对斜面压力的示意图的是(  )
A. B. C. D.
2.在如图所示的三种情况中,下列说法中正确的是(  )
A.压力的方向竖直向下 B.压力不一定由重力产生
C.压力与重力是一对平衡力 D.压力的大小一定等于重力
3.一只烧杯放在斜面上,烧杯内盛有某种溶液,如图所示,则该溶液对杯底A、B两点的压强pA和pB的大小关系是 (  )
A.pA>pB B.pA=pB C.pA4.一本科学教科书平放在水平桌面上,它对桌面的压强最接近(  )
A.0.5帕 B.5帕 C.50帕 D.500帕
5.如图所示,用35牛的水平压力把一重为15牛的物体压在竖直墙壁上,若物体与墙壁AB的接触面积是50厘米2,则墙面AB受到的压强是(  )
A.10×103帕 B.3×103帕 C.7×103帕 D.4×104帕
6.(2023七下·平湖期末)如图所示,小明用如图容器来做”探究液体压强是否跟深度、液体的密度有关”的实验。则下列现象中可能符合事实的是(  )
A. B. C. D.
7.(2023七下·富阳期末)下列各选项中所说的两个量相等的是(  )
A.甲图中等质量的两种液体对相同试管底部所产生的压力
B.乙图水面高度相同的两个容器底部(底面积相同)所受水的压力
C.乙图中两容器对水平桌面所产生的压强
D.等质量的两种液体距离底部相同距离的A,B两点的液体压强
8.(2024七下·吴兴期末)如图所示,一个未装满水的水瓶,正立放在桌面上如图甲,瓶子对桌面的压力为F甲,水对瓶底的压强为p甲;倒立放在桌面上如图乙,瓶子对桌面的压力为,水对瓶盖的压强为p乙。则下列关系式正确的是(  )
A.F甲=F乙;p甲=p乙 B.F甲<F乙;p甲=p乙
C.F甲>F乙;p甲<p乙 D.F甲=F乙;p甲<p乙
9.(2022七下·诸暨期末)如图所示,材料、粗糙程度和质量相同的甲、乙两物体放在同一水平桌面上,底面积S甲>S乙.在水平拉力作用下做匀速直线运动。它们所受的拉力为F甲、F乙,对桌面的压强为p甲、p乙,则下列关系正确的是(  )
A.F甲>F乙;p甲p乙
C.F甲=F乙;p甲=p乙 D.F甲=F乙;p甲10.如图是某同学在探究甲、乙两种物质质量和体积的关系时得到的图像。用这两种物质制成质量相等的两个实心正方体,把它们平放在水平地面上,则两物体对水平地面的压强之比p甲:p乙为(  )
A.1:1 B.2:1 C.4:1 D.8:1
11.(2022七下·杭州期末)如图所示,甲、乙两个实心正方体物块放置在水平地面上,甲和乙的密度相等,甲的边长大于乙的边长。甲对地面压强为p1,乙对地面压强为p2。下列判断正确的是(  )
A.p1=p2
B.p1 >p2
C.若将甲放到乙上,乙对地面的压强有可能变为 p1
D.若将乙放到甲上,甲对地面的压强将小于p1
12.(2025七下·宁波期末)A、B两个质量均匀的正方体放在水平地面上如图甲所示,B的边长是A的2倍。将A沿竖直方向切去宽为L的部分,把切去部分叠放在B上,B对地面的压强pB与L的变化关系如图乙所示。切割后,A剩余部分对地的压强为pA,则以下分析正确的是(  )
A.B的重力是50N B.L=2.5cm时,
C.B 的底面积为100cm2 D.A 切去一半后,
13.(2023八上·海曙期中)如图所示,底面积相同的甲、乙两容器,装有质量相同的不同液体,则它们对容器底部压强的大小关系正确的是(  )
A.p甲>p乙 B.p甲<p乙
C.p甲=p乙 D.条件不足,无法判断
14.如图所示的三个容器中分别装有酒精、清水与盐水,它们对容器底部的压力相等,则所装三种液体中(  )
A.酒精质量最大 B.盐水质量最大
C.清水质量最大 D.三种液体的质量一样大
15.(2024七下·杭州期末)如图所示,两个完全相同的容器,放置在水平桌面上,内部装有质量相同深度相同的不同液体,则关于下列说法正确的是(  )
①液体对容器底的压力Fa<Fb
②液体对容器底压强pa>pb
③容器对桌面的压力F'a=F'b
④容器对桌面的压强p'a>p'b
A.①②③④ B.①②③ C.②③④ D.③④
16.如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。则:液体对容器底部的压强p甲   p乙;容器对桌面的压强p甲‘   p乙’p。(均填“>”“=“或“<")
17.如图所示,有一质地均匀的长方体,质量为1千克,底面积为120厘米2,放在水平桌面上时与桌面的接触面积为100厘米2.g取10牛/千克,则此时它对桌面的压强为   帕;若竖直切除右边的阴影部分,则剩余部分(仍在桌面上)对桌面的压强会   (填“变大”变小”或“不变”)。
18.用隔板将容器平均分成左、右两部分,隔板中部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,装置如图甲所示。小明想利用此装置比较不同液体的密度。
(1)向装置右侧加水至橡皮膜上方,橡皮膜会向左凸出。从力的作用效果分析,该现象说明力能   。
(2)向装置两侧分别加入密度为ρ 、ρ 的两种液体,液面如图乙所示(橡皮膜凹凸情况未画出)。小明根据橡皮膜的凹凸情况得出ρ 一定大于ρ ,请推测他所看到的现象并说明原因。   。
19.(2023七下·武义期末)有一边长为10厘米的正方体物块重80牛,放在光滑墙角处(如图所示),受水平方向力F1=100牛、竖直方向力F2=12牛的作用。回答下列问题:
(1)此时地面所受压力为   牛;
(2)此时墙壁所受压强为   帕。
20.(2023七下·义乌期中)如图所示,小晨将甲、乙两个实心均匀正方体分别放在水平地面上,测得它们对地面的压强相等,则甲乙两正方体的密度ρ甲   ρ乙(选填“>”、“<”或“=”)。接着小晨将两个正方体沿图示的方向截去一部分,都拿走右半部分,则甲、乙剩余部分对水平地面的压强 p甲   p乙。(选填“>”、“<”或“=”)
21.(2023七下·余杭期末)由相同材料做成的两个实心立方体A和B (表面粗糙程度相同),A与B的边长之比为1:2,如图两个立方体用两种方式叠放在同一水平地面上。
(1)甲图中B对地面的压力为F甲,对地面的压强为P甲;乙图中A对地面的压力为F乙,对地面的压强为P乙;则F甲:F乙=   ,P甲:P乙=   。
(2)如果用水平向右的力推动两物体一起向右做匀速直线运动,甲图推力为F甲,乙图推力为F乙,则F’甲   F‘乙(填”大于”、”等于” 或”小于”)。
22.(2024七下·诸暨期末)用隔板将容器平均分成左右两侧,隔板中部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,装置如图甲所示,小科利用此装置研究液体压强;
(1)往装置两侧加水至橡皮膜上方,结果如图乙,小科研究液体压强与   的关系;
(2)往装置两侧分别加入密度为ρ1、ρ2的两种液体,液面如图丙所示。小科根据虚框位置中橡皮膜的凹凸情况得出ρ1一定大于ρ2,请推测他所看到的现象:   。
23.(2025七下·宁波期末)汽车在通过起伏路段的凸起路面时,经验丰富的司机往往慢速平稳适过。若快速通过会让乘客有“腾飞”的感觉,且安全隐患很大,这一现象是因为凸起路面与车之间竖直方向的相互作用力在变大吗 小明猜想:汽车通过凸起路面时的速度越大,可能路面与车之间的相互作用力越大。为了探究这一问题他选用小球(模拟小车)、轨道、弧面支架(模拟凸起路面)、电子秤等器材进行了如图所示的实验。
释放位置 A B C D
F/N 1.56 1.51 1.47 1.38
(1)先测小球静止时对电子秤的   (选填“压力”或“摩擦力”)来反映小球与弧面顶部相互作用力F的大小。他将小球置于水平放置的电子秤上时,示数为0.17kg,则力F约为1.7N。
(2)在秤上安放弧面支架并调零,将小球从轨道的A点由静止释放,沿轨道经弧面运动到右侧轨道,记录小球通过弧面顶部O点时小球与弧面的作用力F,再依次将小球从高于A点的B、C、D点由静止释放,各次实验F的大小记录如表,分析数据可知小明的猜想   (选填“成立”或“不成立”)。
(3)根据上述实验现象推理:若小球速度足够大,通过弧面顶部时,电子秤的示数将显示   kg。进一步推理:当汽车通过凸起路面顶部的速度足够大,若路面前方突发状况,结合本实验判断是否可以紧急刹车避让并说明理由:   。
24.(2022七下·滨江期末)现有一根两端开口的直玻璃管,将其下端蒙上橡皮膜。描述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。随着加入的水量增多,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   。
25.(2023七下·义乌期中)在探究“影响液体压强因素”的实验时,某研究小组提出了下述猜想:液体压强与液体的重力、体积、质量、深度、液体种类等因素有关。
(1)该研究小组设计了如图甲装置进行实验。他们发现将一定量的水加入玻璃管后,橡皮膜向下凸出,说明了   。继续加水,发现橡皮膜凸出更明显。于是,有同学得出了“同种液体对容器底部的压强随着深度的增加而增大”的结论。
(2)这时同组的另一名同学提出反对意见。通过讨论他们重新设计了图乙装置。向漏斗中加入一定量的水,调节漏斗内液面高度,发现橡皮膜的凸出程度随着液面的升高而增大。你觉得这样设计的优点是   。
(3)进一步探究:研究小组把试管口如图丙放置,橡皮膜会   (选填“向上凸”、“向下凹”或“保持水平”)。
26.(2022七下·仙居期末)小科用扎有橡皮膜的直玻璃管(如图甲)来研究液体内部的压强。
①往玻璃管内倒入一定量的水,发现橡皮膜向下凸出(如图乙)。
②把玻璃管慢慢放入水里,发现橡皮膜凸出程度慢慢变小,当管内外液面相平时橡皮膜变平(如图丙)。
③继续向下放入水里,橡皮膜向上凸出,并逐渐变大。
根据上述实验,回答下列问题:
(1)根据实验①中的现象,可以说明   。
(2)由实验②③可知,液体内部压强与深度的关系是   。(3)如果丙图玻璃管里加的是食盐水,当橡皮膜变平时,玻璃管液面到橡皮膜的距离为h1,烧杯内液面到橡皮膜的距离为h2,则h1   h2 (选填“>”、“<”或“=”)。
27.为了探究影响压力作用效果的因素,小明用如图所示的实验装置进行了如下实验:
①称取200g细沙置于烧杯中;
②将气球置于装置内,将烧杯中的细沙缓缓倒在木板B上,直至气球刚好破裂,称量烧杯中剩余细沙的质量,重复实验3次,并记录平均值;
③改变木板A上塑料钉的数量,用完全相同的气球重复步骤②,记录数据如下:
实验组别 塑料钉数量/枚 细沙的总质量/g 烧杯中剩余细沙的质量/g
1 4 200 152
2 6 200 136
3 8 200 117
4 10 200 95
(1)为完成本实验,小明需要的测量工具为   。
(2)小明选择细沙而不选择砝码来完成实验的原因是   。
(3)请结合所学知识,分析本实验能否得出“受力面积越大,压力的作用效果越不明显”的结论,并说明理由:   。
28.(2024七下·浦江期末)小明利用压强计验证液体内部压强的特点。压强计的U形管装有一定量的水,用该压强计做了如图所示的甲、乙、丙三次实验(烧杯中的液体均未溢出)。
(1)组装好压强计,发现金属盒未浸入水中时,U形管内水面就有高度差,这时应该怎么操作:   ;
(2)调试好压强计后,完成图甲实验过程中,金属盒浸入水中的深度h1逐渐增加时,U形管内水面高度差h2会   ;
(3)用该压强计继续完成图乙和图丙实验,根据图乙和图丙两金属盒的深度和U形管内液面的高度差可得   (选填“<”、“>”或“=”);
(4)若减小U形管内液体的密度重复做图甲实验,金属盒放置深度与原甲实验相同,则U形管内液面高度差将   (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
29.小科和小甬在学习了液体压强的知识后用加长的饮料瓶做了如图所示的实验,在饮料瓶中灌满水,然后在瓶的a、b处各扎一个小孔,观察其后发生的现象。
(1)他们发现小孔b中射出水流的速度比小孔a中的大,你认为其原因是   。
(2)经过反复的实验,他们发现从小孔中射出水流的射程s(从小孔处到落地点的水平距离OA)跟小孔到地面的高度 H 这个因素有关。 为了研究水流的射程s与h、H之间的关系,他们将饮料瓶放置在水平桌面边缘,看到如图所示的现象,由此他们得出了结论:小孔距水面的深度h越大,水流的射程越大。
(3)测量水流的射程s,需要   (填测量工具)。请你运用学过的物理知识帮助他们确定水流射程起点O的位置,写出具体的方法:   。
(4)他们在实验中测得的数据如下表所示:
实验序号 小孔高度 H/m 小孔深度h/m 小孔深度的平方根/m3 水流射程s/m
1 0.64 0.16 0.40 0.64
2 0.64 0.36 0.60 0.96
3 0.64 0.64 0.80 1.28
4 1.0 0.16 0.40 0.80
5 1.0 0.36 0.60 1.20
6 1.0 0.64 0.80 1.60
根据表中数据,可以得出结论:当小孔高度 H一定时,水流射程s与   成正比。
30.(2023七下·柯桥期末)在使用传统的压强计(如图甲所示)中,由于在实验的过程中需要改变深度、金属盒的方向、液体的密度等原因,要做多次实验,还要准确记录每次U型管两侧的高度差。又由于标注的刻度分度值大,读数误差较大,导致不利于得出正确的实验结论。为了解决这些问题,某项目化学习小组的同学对传统压强计进行了项目化创新设计与改进,把四个用橡皮皮管将金属盒分别连接到四个装有相同的红色液体的U型管a、b、c、d位置上,且U型管的项目成果评价表。
表1项目成果评价表
指标 待改进 良好 优秀
实验次数 2次以上(3分) 2次(5分) 1次(10分)
U型管左右液面高度差 不符合规律(3分) 符合规律但误差明显(10分) 符合规律且误差小(20分)
(1)①设计产品1:项目化学习小组设计的改进模型如图乙(支架、导管已省略),该装置浸没在水中时,液面高度差大小关系是   (填序号)。
②设计产品2:项目化学习小组继续研究液体密度对液体压强的影响,第二项改进如图丙。将两个金属盒分别放入液面相同深处,测得两U型管高度差分别为10厘米和12厘米,请计算此盐水的密度   。
③设计产品3:学习小组发现,经过上述的实验改进,并不能使U型管内的液面高度差更明显,于是提出了使用更细的U型管以提高压强计的精度,你觉得这个说法正确吗,请简要说明理由  。
(2)评价产品:根据评价表,评价本作品的得分并简要说明理由。
31.如图所示,“玉免二号”月球车在月球表面留下属于中国的第一道印记。为了确保探测成功,科学家们在月球车登月前进行了无数次地面测试。以下是某次在水平地面上进行测试时的部分信息,月球车匀速直线行驶90m用时30min,月球车的质量为135kg,车轮与地面接触的总面积为1.5×10-2m2,g取10Nkg。求:
(1)测试时,月球车行驶的速度;
(2)测试时,若月球车受到的地面摩擦力是重力的0.2倍,则在本次测试过程中,该月球车收到的牵引力有多大?
(3)测试时,月球车对水平地面的压强;
32.(2023七下·婺城期末)陕汽是我国著名的重工企业。生产的某型号载重卡车技术参数如表,当它匀速行驶所受的摩擦力是其总重的0.2倍。分析计算(g取10N/kg):
卡车型号 ZJS25GJB2
自重 2×104kg
轮胎个数 12
最大载货量 4×104kg
满载行驶时每只轮胎与地面的接触面积 0.05m2
行驶时的最大速度 90km/h
(1)卡车在牵引力的作用下,由静止开始运动,说明力能   。
(2)该卡车空载时,在水平路面上匀速行驶所受的牵引力是   N。
(3)已知一座大桥的路面能受到的最大压强为9×105Pa,判断该卡车满载时能否安全通过这座大桥?(写出必要的计算过程)
33.(2024七下·嵊州期末)如图所示,甲、乙两个均匀正方体放在水平地面上,已知甲的密度为1000kg/m3,边长是0.1米。沿水平或竖直方向将甲、乙各切去一半的体积,并将切去的部分叠放在对方剩余部分的上方,甲、乙对地面压强的变化如表所示。
压强的变化量(Pa)
甲 0
乙 250
(1)甲的质量为   千克;
(2)甲是沿   方向切去的;
(3)切掉一半之前,甲对地面的压强为多少帕    
(4)正方体乙的边长为多少厘米    
34.(2023七下·武义期末)有经验的司机驾驶车辆经过跨江大桥时,会提前打开车窗,以防车辆不慎落水时错失自救良机。在门窗紧闭的情况下,车辆坠入水中较深时,车内人员无法打开车门和降下车窗玻璃逃生,可选用安全锤等尖锐物体砸碎窗玻璃,让水快速进入车内,待水较多时就容易推开车门或爬出车窗逃生。
请解释门窗紧闭的车辆坠入较深水中,车内人员逃生时所遇上述现象的原因和采取相应措施的理由。
35.转椅舒适、便捷,深受人们的喜爱(如图所示)。周末,小科来到爸爸的办公室,坐上垫有海绵的转椅,感觉比硬板凳舒服。兴奋的他用脚向后蹬地面,随后马上抬起脚,人和转椅便快速地向前运动。快到墙边时他又用脚用力踩住地面,转椅继续向前运动一段距离后停下来,险些撞到墙。请用科学知识解释小科的感受和产生上述现象的原因。
36.(2024七下·柯桥月考)小科关注到某视频中正在推销破窗神器,如图所示。该破窗神器主要应用于汽车意外落水的情况。已知某汽车总质量为1.5吨,汽车体积为4立方米,车窗钢化玻璃所能承受的最大压强为帕。
(1)汽车落水后,在水未充满车内空间前,车门往往很难打开是因为   ;
(2)该破窗神器使用时,按下按钮,弹片瞬间弹出的力可达200牛,弹片与车窗的接触面积约为0.5平方厘米,请通过计算说明该破窗神器是否有效。   
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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第3节 压强
考点一、压力的作用效果
1.压力
(1)压力是垂直作用在物体表面上的力,是物体之间由于相互挤压而产生的。
①压力产生的原因:物体之间相互接触并挤压。
②压力的作用点:作用在受力物体表面,作用点等效作用在接触面中心。
③压力的方向:与受力物体表面垂直并指向受力物体。
(2)压力和重力的辨析
压力 重力
定义 垂直作用在物体表面上的力 由于地球的吸引而受到的力
产生原因 物体之间相互接触并挤压 地球的吸引
施力物体 对物体产生挤压的物体 地球
受力物体 受到挤压的物体 物体本身
大小 可<、=、>重力,也可能与重力无关 与物体的质量成正比
方向 垂直于受力物体表面并指向受力物体 竖直向下
作用点 受力物体的接触面 重心
联系 只有当处于水平面且在竖直方向上只受重力和支持力时,物体对水平面压力大小、方向才跟重力的大小、方向相同,但尽管如此,压力仍不是重力,二者是两种不同性质的力
利用二力平衡条件求压力
2.探索活动:研究影响压力作用效果的因素
【设计并进行实验】
①按照图甲所示将小凳子放在海绵上。观察海绵的凹陷程度。
②在小凳子上放上砝码,按照图乙所示将小凳子放在海绵上。观察海绵的凹陷程度。
③在小凳子上放上砝码,按照图丙所示将小凳子倒放在海绵上。观察海绵的凹陷程度。
【分析与论证】
①比较甲图和乙图:海绵的受力面积相同,乙图中小凳子对海绵的压力大,乙图中的海绵的凹陷程度大,即乙图压力的作用效果比甲图的明显,故可得出:受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
②比较乙图和丙图:海绵受到的压力相同,乙图海绵的受力面积小,乙图中海绵的凹陷程度大,即乙图压力的作用效果比丙图的明显,故可得出:压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
【结论】
影响压力作用效果的因素有压力的大小和受力面积的大小。当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
3.压强
(1)物理意义:表示压力的作用效果。
(2)定义:物体所受的压力的大小与受力面积之比叫作压强。
(3)定义式:,F表示压力,S表示受力面积)。
(4)单位:国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,简称帕,符号为Pa。1Pa=1N/m ,帕斯卡是一个很小的单位,一张对折的报纸平铺在桌面上时,对桌面的压强约为1Pa;一块平放的砖对地面的压强约为10 Pa;坦克履带对地面的压强约为10 Pa。常用的压强单位还有千帕(kPa)。
【说明】
①F是压力而不是重力,只有物体在水平面上静止且竖直方向上不受其他力时,才有F=G。
②S是受力面积而不是物体的底面积。如图将一底面积为S的物体分别放置在面积为S 和S 的两个桌面上,两种情况下,物体对桌面的压力不变,但图甲中受力面积是S,图乙中受力面积是S
③计算时,要注意单位的统一。只有力的单位是牛,受力面积的单位是平方米,压强的单位才是帕。
典例1:在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,小明和小华利用所提供的器材(小桌子、海棉、砝码、木板)设计了如图甲、乙两个实验,通过观察图甲、乙后得出“压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显”的结论。此后小华把小桌子挪放到一块木板上,发现小桌子对木板的压力效果不够明显,如图丙所示.通过对图甲、丙的比较又得出“压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越不明显”的结论。请你根据已学过的压强知识分析:
(1)小明和小华是通过   来比较压力的作用效果的
(2)造成小华前后两次得出的结论不一致的原因是   。
(3)若图乙中小桌子对海棉的压强是 p乙,图丙中小桌子对木板的压强是 p丙 ,则 p乙  p丙 (选填“大于”、等于”、或“小于”)
【答案】(1)比较凹陷程度(2)没有控制材质相同(3)等于
【解析】(1)小桌子对海绵产生压力,海绵的凹陷程度越大,说明压力的作用效果越明显。
(2)只有当小桌下面的材质相同时,才能通过凹陷程度判断压力作用效果的大小;
(3)根据公式比较压强的大小。
【解答】(1)小明和小华是通过比较凹陷程度来比较压力的作用效果的;
(2)造成小华前后两次得出的结论不一致的原因是:没有控制材质相同;
(3)根据图片可知,图乙和图丙中,桌子对下表面的压力相同,且接触面积相同,根据可知,压强相等,即p乙=p丙。
变式1:(2025七下·宁波期末)如图所示,一质量为M的直角劈B放在水平面上,在劈的斜面上放一质量为m的物体A,一沿斜面向上的力 F作用于 A 上,使其沿斜面匀速上滑,A上滑的过程中直角劈B相对地面始终静止,则关于地面对劈的摩擦力f及支持力N以下表述正确的是 (  )
A.f=0,N= Mg+ mg B.f方向向左,N< Mg+ mg
C.f方向向右,N< Mg+ mg D.f方向向左,N= Mg+ mg
【答案】B
【解析】摩擦力的方向与相对运动或相对运动的趋势相反。
【解答】B属于静止状态,受力平衡,B相对与地面有向右移动的趋势,可知B受到地面给的水平向左的摩擦力。A对B的压力小于A的重力,可知AB对地面的压力小于A和B的总重力。
故答案为:B。
变式2:(2024七下·杭州期末)如图所示。放在水平地面上的两个实心长方体A、B,已知高度hA<hB,与地面的接触面积SA>SB,对地面的压强pA=pB。下列判断正确的是(  )
A.A的密度一定大于B的密度 B.A的密度可能小于B的密度
C.A的体积一定大于B的体积 D.A的质量可能等于B的质量
【答案】A
【解析】上下同宽的规格固体,对地面的压强可用进行计算,由此能判断AB密度大小,结合可判断AB重力大小。【解答】因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以,物体对水平桌面的压强
AB.根据题意知道pA=pB hA<hB
由p=ρgh知道 ρA>ρB故A正确,B错误;
D.又因为pA=pB SA>SB
且所以GA>GB 即mA>mB故D错误;
C.由于hA<hB,SA>SB,所以,由V=Sh不能确定A的体积一定大于B的体积,故C错误。
故答案为:A。
变式3:如图甲所示,有一质量为5千克的长方体箱子竖立在地面,其各边长分别为:a=0.5米,b=0.6米,h=1米。(g取10牛/千克)
(1)某同学将箱子从图甲位置向右推倒,箱子侧翻后静止在水平地面上,如图乙所示。箱子侧翻倒地后对地面的压强   (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)该同学在推倒箱子的过程中,发现沿F1方向推倒箱子比沿F2方向推更轻松,如图丙所示。这一现象说明   。
(3)图乙中侧翻倒地的箱子对地面的压强为多大?
【答案】(1)减小
(2)力的作用效果与力的方向有关
(3)解:F=G=mg=5Kg×10N/Kg=50N
p=F/S=50N/0.5m2=100Pa
【解析】(1)根据F=G比较箱子对地面的压力大小,再根据比较箱子对地面的压强大小;
(2)根据图丙分析影响力的作用效果的哪个因素发生改变即可;
(3)首先根据F=G=mg计算箱子对地面的压力,再根据箱子对地面的压强。
【解答】(1)箱子对桌面的压力始终等于自身重力,即侧翻后压力保持不变。侧翻后受力面积变大,根据可知,侧翻后对地面的压强减小。
(2)根据图片可知,两个推力的方向不同,那么说明力的作用效果与力的方向有关。
考点二、增大或减小压强的方法
1.增大压强的三种方法
(1)当压力F一定时,减小受力面积S。
(2)当受力面积S一定时,增大压力F。
(3)同时增大压力F和减小受力面积S。
2.减小压强的三种方法
(1)当压力F一定时,增大受力面积S。
(2)当受力面积S一定时,减小压力F。
(3)同时减小压力F和增大受力面积S。
典例1:小明和妈妈到菜市场买菜,小明提着很多菜,感觉有点”吃不消”。下列操作中,能让小明感觉舒适一些的是(  )
①把一部分装蔬菜的袋子移到另一只手上 ②把左、右手的袋子换一下位置
③在某个袋子中再装一些菜 ④用一块硬纸板垫在手提袋子的地方
A.①② B.②③ C.①④ D.③④
【答案】C
【解析】减小压强的方法:①减小压力;②增大受力面积,据此分析判断。
【解答】①把一部分装蔬菜的袋子移到另一只手上,可以减小对手的压力,从而减小压强,故①符合题意;
②把左、右手的袋子换一下位置,压力和接触面积都不变,则受到的压强不变,故②不合题意;
③在某个袋子中再装一些菜,增大压力,进而增大压强,故③不合题意;
④用一块硬纸板垫在手提袋子的地方,从而增大受力面积,进而减小压强,故④符合题意。
那么能够让手舒服的是①④。
故选C。
变式1: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.鲫鱼的身体呈梭形——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
【答案】C
【解析】影响压强因素:压力和接触面积的大小,要改变压强,就要从这两方面着手,据此判断即可。
【解答】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,故A正确不合题意;
B.狗的犬齿很尖——减小受力面积,增大压强,有利于撕咬食物,故B正确不合题意;
C.鲫鱼的身体呈梭形,这样可以减小游动时水对鲫鱼的阻力,而与压强无关,故C错误符合题意;
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,故D正确不合题意。
变式2:(2023七下·嘉兴期末)生活用品的设计蕴含了很多科学知识。如图是酒店中供客人使用的牙膏,据图回答下列问题。
(1)牙膏盖上面的竖纹是通过   来增大摩擦力,有利于旋开组盖子。
(2)牙膏盖中间的尖头是通过   来增大压强,使用时有利于刺破牙膏封口。
【答案】(1)增大接触面的粗糙程度(2)减小受力面积
【解析】 影响固体压强的因素是:压力大小和受力面积 ,压力越大,受力面积越小,压强越大;滑动摩擦力的影响因素有:接触面粗糙程度和压力的大小;压力越大,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;
【解答】(1)摩擦力的影响因素有:接触面的出粗糙程度和压力的大小;压力越大,接触面越粗糙,摩擦力越大,所以牙膏盖上面的竖纹是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,有利于旋开组盖子。
(2)固体压强的影响因素是:压力大小和受力面积大小;压力越大,受力面积越小,压强越大;牙膏盖中间的尖头是通过减小受力面积来增大压强,使用时有利于刺破牙膏封口。
故答案为:(1) 增大接触面的粗糙程度 (2) 减小受力面积
变式3:(湖州中考改编)切年糕时,爸爸说:”竖着切比横着切要省力。”
(1)竖着切省力的原因是减小了   。
(2)若要使切下的年糕全部放置在桌面上时产生的压强比原先小,请写出操作方法:   。
【答案】(1)受力面积(2)将切下的年糕平铺在桌面上
【解析】(1)增大压强的方法:①增大压力;②减小受力面积;
(2)减小压强的方法:①减小压力;②增大受力面积,据此分析解答。
【解答】(1)竖着切省力的原因是减小了受力面积,从而增大压强;
(2)若要使切下的年糕全部放置在桌面上时产生的压强比原先小,操作方法:将切下的年糕平铺在桌面上。
考点三、液体内部压强
(一)科学中,常用压强计来比较液体内部的压强。
(二)压强计的工作原理:当金属盒的橡皮膜受到压强时,U形管左右液面就会出现高度差。橡皮膜受到的压强越大,两管内液面的高度差就越大。
(三)液体对容器底部和侧壁的压强
大量实验:表明,液体对容器的底部和侧壁都会产生压强,液体的深度越大,产生的压强越大。
液体不但对容器的底部和侧壁会产生压强,液体的内部也存在压强。例如,游泳时,若潜入水中,水的压强会使你感到胸闷。
(四)研究水内部压强的特点
(1)猜想:①水的内部可能向各个方向都存在压强,这些压强可能相等。
②水的内部压强大小可能与水的深度有关。
(2)实验器材:压强计、盛水的杯子、刻度尺。
(3)设计实验方案
实验方法:控制变量法和转换法。
具体步骤:控制深度不变,转动金属盒的方向(朝上、朝下、朝侧面),探究同一深度不同方向上水的压强大小是否相等;控制金属盒的方向不变(同为朝上或朝下),改变金属盒在水中的深度,探究水的深度对水的压强的影响。通过压强计中U形管左右两管液面高度差的大小来比较液体压强的大小。将抽象的东西变成了直观且形象的东西,使问题简化,这是运用了转换法。
结论:水的内部向各个方向都存在压强,在同一-深度,水对各个方向的压强都相等;水的深度对水的内部的压强有影响,深度越大,水的内部压强越大。
(五)液体内部压强的特点
大量实验表明:切液体内部都存在着压强。液体的压强随深度的增加而增大;在同一深度,液体向各个方向的压强相等。液体的压强还跟液体的密度有关,同一深度处,液体密度越大,压强越大。
【能力拓展】①液体内部压强产生的原因:由于液体受到重力作用,所以液体对容器底产生压强;由于液体具有流动性,所以对阻碍它流动的容器壁产生压强;由于液体具有流动性且在液体内部相互挤压,所以液体内部向各个方向都有压强。②液体内部压强的大小只与液体的密度和深度有关。应该注意的是深度与高度不同,深度是指液体与空气接触面到计算压强的那个面之间的竖直距离,即深度是由上往下量的。高度是由下往上量的。
典例1:(2024七下·椒江期末)小科利用图甲所示压强计探究液体内部压强大小的影响因素。
(1)该实验是通过观察U形管两侧液面的   来判断金属盒中的橡皮膜所受压强的大小;
(2)小科发现当金属盒还未放入液体中时,U形管两侧液面并不相平,此时正确的做法是   ;
(3)调节好压强计后,小科进行了图乙所示的两次实验,可得到的结论是   ;
(4)小科继续用图丙装置比较了两种未知液体的密度:在左侧加入适量液体A,再向右侧加入液体B,直到橡皮膜刚好相平,隔板两侧液面高度如图丙所示,由此可知液体A的密度   (选填“大于”、“等于”或“小于”)液体B。
【答案】高度差;是取下橡胶管重新新安装;同种液体中,深度越深,液体产生的压强越大;小于
【解析】(1)液体压强计U形管两侧液面高度差越大,则金属盒中的橡皮膜所受压强越大;
(2)当金属盒还未放入液体中时,U形管两侧液面并不相平,说明管内气压与外界大气压不相等, 此时拆卸后重新安装即可;
(3)根据乙图确定哪个因素相同,哪个因素不同,根据控制变量法的要求描述结论;
(4)根据图片确定液体产生压强大小和液体深度大小,根据公式比较液体密度大小。
【解答】(1)根据题意可知,实验中通过液体压强计U形管两侧液面高度差来判断金属盒中的橡皮膜所受压强的大小;
(2)当金属盒还未放入液体中时,U形管两侧液面并不相平,正确的做法是:取下橡胶管重新安装。
(3)根据乙图可知,容器中液体的密度相同,②图中压强计金属盒的深度大,且U形管两侧液面的高度差不同,可得结论:同种液体中,深度越深,液体产生的压强越大。
(4)根据图片可知,观察到橡皮膜相平时,则左右液体产生的压强相同,到橡皮膜的深度,由液体压强公式可知,液体密度,即液体A的密度小于液体B。
变式1:(2023七下·上虞期末)如图所示,甲、乙两个容器中盛有相同质量的同种液体,两个容器底受到液体的压力分别为F甲、F乙,受到液体的压强分别为p甲、p乙,则它们的大小关系为()
A.F甲<F乙,p甲<p乙 B.F甲=F乙,p甲>p乙
C.F甲=F乙,p甲=p乙 D.F甲=F乙,p甲<p乙
【答案】D
【解析】首先根据F=G=mg比较容器底部受到液体的压力大小,再根据比较液体对容器底部的压强大小。
【解答】如图所示,甲、乙两个容器中盛有相同质量的同种液体,根据G=mg可知,液体的重力相等。
两个容器上下粗细一致,那么容器底部受到的液体压力等于液体重力,即F甲=F乙。
容器的底面积S甲>S乙,根据可知,容器底部受到液体的压强:p甲故D正确,而A、B、C错误。
变式2:(2023七下·婺城期末)如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。请回答:
(1)甲、乙容器对桌面的压力分别为F甲、F乙,则F甲   (填“>”、“<”或“=”)F乙。
(2)液体对容器底部的压强分别为p甲、p乙,则p甲   (填“>”、“<”或“=”)p乙。
【答案】(1)= (2)>
【解析】(1)容器对桌面的压力等于上面所有物体的重力之和;
(2)首先根据比较液体密度大小,再根据液体压强公式p=ρ液gh比较容器底部受到压强的大小。
【解答】(1)容器对桌面的压力等于上面所有物体的重力之和,即F=G容器+G液体,则容器对桌面的 压力相等,即F甲=F乙;
(2)根据图片可知,液体的体积V甲ρ乙。
而容器内液面相平,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,容器底部受到液体的压强p甲>p乙。
变式3:小明用如图甲所示的装置探究影响液体内部压强的因素。
(1)在图乙中.将压强计的橡皮膜先后放在a、b两位置.通过观察现象可知,同种液体,深度越大,压强越大,支持该结论的实验现象是   。
(2)为了探究液体密度对液体内部压强的影响,还需将橡皮膜放在图丙中的   (填“c”或“d”)位置。
【答案】(1)橡皮膜所处的深度越深,U形管中液面的高度差越大(2)c
【解析】(1)橡皮膜上受到的压强越大,则U形管两侧液面的高度差越大,据此分析解答;
(2)根据控制变量法的要求选择对照实验。
【解答】(1)同种液体,深度越大,压强越大,支持该结论的实验现象是:橡皮膜所处的深度越深,U形管中液面的高度差越大。
(2)为了探究液体密度对液体内部压强的影响, 需要控制深度相同,只改变液体密度。因为b和c的深度相同,因此还需要将橡皮膜放在图丙中的c位置。
1.(2024七下·吴兴期末)下列力的示意图中,表示斜面上的物体A对斜面压力的示意图的是(  )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】对物体进行受力分析,确定力的三要素,然后沿力的方向画带箭头的线段即可。
【解答】根据图片可知,压力作用点在斜面上,与接触面是垂直的,且指向被压的斜面,故ABC错误,D正确。故选D。
2.在如图所示的三种情况中,下列说法中正确的是(  )
A.压力的方向竖直向下 B.压力不一定由重力产生
C.压力与重力是一对平衡力 D.压力的大小一定等于重力
【答案】B
【解析】(1)压力的方向是垂直支持面指向被压的物体。
(2)压力不一定是由重力产生的。
(3)在水平面上静止时,压力大小可能等于重力大小,在斜面上或在墙面上,压力大小不等于重力大小。
【解答】A、压力的方向是垂直支持面指向被压的物体,并不一定是竖直向下,故A错误。
B、压力不一定是由重力产生的,故B正确。
CD、在第二个图片和第三个图片看出,压力大小不等于重力大小,压力和重力不是一对平衡力,故CD错误。故答案为:B。
3.一只烧杯放在斜面上,烧杯内盛有某种溶液,如图所示,则该溶液对杯底A、B两点的压强pA和pB的大小关系是 (  )
A.pA>pB B.pA=pB C.pA【答案】A
【解析】【解答】液体的压强随深度的增加而增大;在同一深度,液体向各个方向的压强相等。液体的压强还跟液体的密度有关,密度越大,压强越大。
在图示烧杯中A、B的深度是指与水面的距离,所以A的深度大于B的深度。在同种液体中密度相同,液体的压强随深度的增大而增大,所以PA>PB,A选项正确。故选A
4.一本科学教科书平放在水平桌面上,它对桌面的压强最接近(  )
A.0.5帕 B.5帕 C.50帕 D.500帕
【答案】C
【解析】物理课本质量约为150g,求出课本重,放在水平桌面的中央,对桌面的压力等于本身重力;
物理课本长约20cm、宽约15cm,求与桌面的接触面积s,再利用压强公式求对桌面的压强。
【解答】物理教科书的质量:m=150g=0.15kg,
G=mg=0.15kg×10N/kg=1.5N,
因为在水平桌面上,所以桌面受压力:F=G=1.5N,
s=20cm×15cm=300cm2=0.03m2,
桌面受压强:
故答案为:C。
5.如图所示,用35牛的水平压力把一重为15牛的物体压在竖直墙壁上,若物体与墙壁AB的接触面积是50厘米2,则墙面AB受到的压强是(  )
A.10×103帕 B.3×103帕 C.7×103帕 D.4×104帕
【答案】C
【解析】根据压强公式计算即可。
【解答】墙面AB受到的压强:。故C正确,而A、B、D错误。
6.(2023七下·平湖期末)如图所示,小明用如图容器来做”探究液体压强是否跟深度、液体的密度有关”的实验。则下列现象中可能符合事实的是(  )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】 液体压强大小与深度、液体的密度有关,密度相同时,深度越深压强越大。深度相同时,液体密度越大压强越大。
【解答】A.两边都是酒精,密度相同,左边深度大于右边,所以橡皮模向右凸,故A错误;
B.左边液体密度大于右边,深度也大于右边,所以橡皮模向右凸,故B错误;
C.左边液体密度大于右边,深度也大于右边,所以橡皮模向右凸,故C错误;
D.左边液体密度大于右边,右边深度大于左边,所以两边压强可能相等,故D正确。
故答案为:D。
7.(2023七下·富阳期末)下列各选项中所说的两个量相等的是(  )
A.甲图中等质量的两种液体对相同试管底部所产生的压力
B.乙图水面高度相同的两个容器底部(底面积相同)所受水的压力
C.乙图中两容器对水平桌面所产生的压强
D.等质量的两种液体距离底部相同距离的A,B两点的液体压强
【答案】B
【解析】(1)结合密度计算公式分析比较密度大小,再利用p=ρgh分析比较压强大小,根据F=pS分析两种液体对相同试管底部所产生压力的关系;
(2)根据p=ρ液gh比较容器底受到水压强大小关系,根据F=pS分析两个容器底部所受水压力的关系;
(3)由图可知左容器水的体积大,由容器水的体积小,由密度公式判断出两容器中水质量的关系,由G=mg判断出水重力的关系,根据在水平面上压力等于总重力判断出容器对水平面压力的关系,由压强公式判断出两容器对水平桌面所产生压强的关系;
(4)两个烧杯内液体质量相等,右图液体的体积大,所以右边容器液体的密度小,液体对容器底部的压力等于自身的重力,烧杯完全相同,所以对容器底部的压力相等,压强也相等,A、B在同一高度,走边容器内液体的密度小,A点以下液体对底部的压强大于B点以下液体对底部的压强,根据此关系式可求A、B两点压强的大小。
【解答】A.两试管相同,液体质量相同,由图知乙试管中液体的体积较大,所以乙试管中液体密度较小,即ρ甲>ρ乙,且深度h相同,由p=ρgh知乙试管中液体对容器底的压强较小,根据F=pS知甲液体对相同试管底部所产生压力大,故A不符合题意;
B.两容器水面相平,即水的深度h相同,根据液体压强公式p=ρgh可知,甲容器底受到水的压强等于乙容器底受到水的压强;两容器的底面积相同,根据F=pS可知,甲容器底受到水的压力等于乙容器底受到水的压力,故B符合题意;
C.由图乙可知左杯水的体积大,右杯水的体积小,由知左图水的质量大,由G=mg知,左图水的重力大,左图对桌面的压力大,由于容器的底面积相同,由知左边容器对水平桌面的压强大,故C不符合题意;
D.丙图中液体质量相等,根据G=mg知两液体重力相同,对容器底的压力相同,根据知,在容器底面积相同时两个烧杯底部所受压强相同,右试管内液体的体积大,根据知左边液体密度大;
根据公式p=ρgh可知,A、B以下液体对底部压强pA下>pB下,所以A、B两点压强为pA=p-pA下,pB=p-pB下,所以pA<pB,故D不符合题意。故答案为:B。
8.(2024七下·吴兴期末)如图所示,一个未装满水的水瓶,正立放在桌面上如图甲,瓶子对桌面的压力为F甲,水对瓶底的压强为p甲;倒立放在桌面上如图乙,瓶子对桌面的压力为,水对瓶盖的压强为p乙。则下列关系式正确的是(  )
A.F甲=F乙;p甲=p乙 B.F甲<F乙;p甲=p乙
C.F甲>F乙;p甲<p乙 D.F甲=F乙;p甲<p乙
【答案】D
【解析】水平桌面受到的压力等于上面物体的总重力,根据液体压强公式比较液体对瓶底或瓶盖的压强大小。
【解答】根据题意可知,瓶子正立或倒立时,对桌面的压力大小始终等于自身重力,因此压力大F甲=F乙;
乙图中液体的深度深,由液体压强公式可知,乙图的液体对容器底部的压强大,故D正确,ABC错误。故选D。
9.(2022七下·诸暨期末)如图所示,材料、粗糙程度和质量相同的甲、乙两物体放在同一水平桌面上,底面积S甲>S乙.在水平拉力作用下做匀速直线运动。它们所受的拉力为F甲、F乙,对桌面的压强为p甲、p乙,则下列关系正确的是(  )
A.F甲>F乙;p甲p乙
C.F甲=F乙;p甲=p乙 D.F甲=F乙;p甲【答案】D
【解析】(1)两个物体质量相等,根据G=mg可知,则它们的重力相等,对地面的压力相等,且接触面的粗糙程度相同,那么它们受到的滑动摩擦力相等。当两个物体都做匀速直线运动时,它们受到的拉力与摩擦力相互平衡,即拉力等于摩擦力。比较可知,二者受到的拉力相等,即F甲=F乙。
(2)两个物体的重力相等,则对地面的压力相等,且受力面积S甲>S乙,根据公式可知,对地面的压强p甲10.如图是某同学在探究甲、乙两种物质质量和体积的关系时得到的图像。用这两种物质制成质量相等的两个实心正方体,把它们平放在水平地面上,则两物体对水平地面的压强之比p甲:p乙为(  )
A.1:1 B.2:1 C.4:1 D.8:1
【答案】C
【解析】(1)密度均匀,上下粗细一致的柱体对地面的压强,据此结合h甲:h乙得出两者的密度关系;
11.(2022七下·杭州期末)如图所示,甲、乙两个实心正方体物块放置在水平地面上,甲和乙的密度相等,甲的边长大于乙的边长。甲对地面压强为p1,乙对地面压强为p2。下列判断正确的是(  )
A.p1=p2
B.p1 >p2
C.若将甲放到乙上,乙对地面的压强有可能变为 p1
D.若将乙放到甲上,甲对地面的压强将小于p1
【答案】B
【解析】水平面上的物体对地面的压力等于自身重力,根据公式分析判断。
【解答】AB.设甲的边长为a,乙的边长为b,由题意知a>b;
甲、乙的密度相等,甲的边长大于乙的边长,
因实心正方体物块对水平地面的压强:,所以p1>p2,故A错误,B正确;
C.由前面解答可知,p1=ρga,p2=ρgb;
将甲放到乙上,乙对地面的压强:
因为a>b,所以a2>b2,即;则;
所以p2'>p1,故C错误;
D.将乙放到甲上,与甲相比,甲对地面的压力变大,受力面积不变,所以甲对地面的压强变大,即p1'>p1,故D错误。故选B。
12.(2025七下·宁波期末)A、B两个质量均匀的正方体放在水平地面上如图甲所示,B的边长是A的2倍。将A沿竖直方向切去宽为L的部分,把切去部分叠放在B上,B对地面的压强pB与L的变化关系如图乙所示。切割后,A剩余部分对地的压强为pA,则以下分析正确的是(  )
A.B的重力是50N B.L=2.5cm时,
C.B 的底面积为100cm2 D.A 切去一半后,
【答案】B
【解析】根据图乙求得A和B的边长,根据压强公式计算出A和B的重力。
【解答】AC、由图可知,L最大值为10cm,可知a的边长为10cm,则b的边长为20cm,只有B时,压强为,可得B的重力为,故AC错误;
B、L等于10cm时,A全放在B上,压强为,可知A和B的总重力为,可知A的重力为40N。当L=2.5cm时,A对地面的压强为B对地面的压强为,压强之比为,故B正确;
D、A切去一半后,对地面的压强为,故D错误。
故答案为:B。
13.(2023八上·海曙期中)如图所示,底面积相同的甲、乙两容器,装有质量相同的不同液体,则它们对容器底部压强的大小关系正确的是(  )
A.p甲>p乙 B.p甲<p乙
C.p甲=p乙 D.条件不足,无法判断
【答案】B
【解析】【解答】液体深度h、容器底面积S相同,所以液体体积:V甲>V乙,因为液体质量相等,由m=ρV可知ρ甲<ρ乙;由p=ρgh,h相同,所以容器底部受到的液体压强p甲<p乙.故选B
根据容器形状判断甲、乙体积大小,根据质量相等判断出ρ甲<ρ乙,用压强公式p=ρgh可判断底部受到的压强大小。本题关键是要判断甲、乙容器中液体的密度大小。
14.如图所示的三个容器中分别装有酒精、清水与盐水,它们对容器底部的压力相等,则所装三种液体中(  )
A.酒精质量最大 B.盐水质量最大
C.清水质量最大 D.三种液体的质量一样大
【答案】A
【解析】根据F=pS=ρgSh,结合容器的形状分析液体的重力与压力的大小关系,进而比较液体的重力大小,最终比较液体质量大小即可。
【解答】设酒精的深度为,密度为,体积为,则酒精对容器底的压强,
若容器的底面积为,则酒精对容器底的压力;
酒精的重力,
由图示装酒精的容器的形状可知:,即,
酒精受到的重力大于酒精对容器底的压力,;
同理可得:,;
由题知三种液体对容器底的压力相等,则,
那么,故A正确,B、C、D错误。
故选A。
15.(2024七下·杭州期末)如图所示,两个完全相同的容器,放置在水平桌面上,内部装有质量相同深度相同的不同液体,则关于下列说法正确的是(  )
①液体对容器底的压力Fa<Fb
②液体对容器底压强pa>pb
③容器对桌面的压力F'a=F'b
④容器对桌面的压强p'a>p'b
A.①②③④ B.①②③ C.②③④ D.③④
【答案】A
【解析】根据液体体积大小结合密度公式可求得液体密度的大小关系;由可判断液体对容器底部的压强大小;上下不同宽的容器,液体对底面的压力不等于液体的重力,上宽下窄的容器,液体对底面的压力小于液体的重力;上窄下宽的容器,液体对底面的压力大于液体的重力。
容器对桌面的压力等于容器和液体的总重力,与容器的形状无关。【解答】由题意可知,两容器内液体的质量m相同,由图可知,容器a内液体的体积较小,由可知,,则由可知,液体对容器底压强;由和可得,液体对容器底部的压力
因a容器内液体的体积,b容器内液体的体积,所以
则;因为a容器内液体的质量等于b容器内液体的质量,容器的质量也相同,容器和液体的总重力相等,所以容器对桌面的压力,由图知,根据知;综上所述,①②③④正确。故A正确,BCD错误。
故答案为:A。
16.如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。则:液体对容器底部的压强p甲   p乙;容器对桌面的压强p甲‘   p乙’p。(均填“>”“=“或“<")
【答案】>;=
【解析】(1)首先根据m=ρV比较液体密度的大小,再根据液体压强公式p=ρ液gh比较容器底部受到压强的大小;
(2)首先根据F=G总比较容器对桌面的压力大小,再根据公式比较容器对桌面的压强大小。
【解答】(1)根据图片可知,液体的体积V甲ρ乙。此时液体深度h甲=h乙,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,容器底部受到液体压强p甲>p乙。
(2)容器的质量和液体的质量相同,根据G=mg可知,容器和液体的总重力相等。根据F=G总可知,容器对桌面的压力相等。容器的底面积S甲=S乙,根据可知,容器对桌面的压力p甲'=p乙'。
17.如图所示,有一质地均匀的长方体,质量为1千克,底面积为120厘米2,放在水平桌面上时与桌面的接触面积为100厘米2.g取10牛/千克,则此时它对桌面的压强为   帕;若竖直切除右边的阴影部分,则剩余部分(仍在桌面上)对桌面的压强会   (填“变大”变小”或“不变”)。
【答案】1000;变大
【解析】(1)长方体对桌面的压力和自身的重力相等,即F=G=mg,再利用求出对桌面的压强;
(2)设长方体原来的底面积为S1,图中与桌面的接触面积为S,竖直切除右边的阴影部分的底面积为ΔS,剩余部分的重力减少ΔG,根据分别表示出切除前后长方体对桌面的压强,比较判断长方体对桌面压强的变化。
【解答】(1)长方体对桌面的压力:F=G=mg=1kg×10N/kg=10N,
对桌面的压强:;
(2)设长方体原来的底面积为S1,图中与桌面的接触面积为S,竖直切除右边的阴影部分的底面积为ΔS,剩余部分的重力减少ΔG,
没切除时,长方体对桌面的压强,
由S<S1可知,,
则有:GΔS>ΔGS,
当竖直切除该物体右边的阴影部分,剩余部分对桌面的压强为:,
则;
所以p<p',
即若竖直切除右边的阴影部分,则剩余部分(仍在桌面上)对桌面的压强会变大。
18.用隔板将容器平均分成左、右两部分,隔板中部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,装置如图甲所示。小明想利用此装置比较不同液体的密度。
(1)向装置右侧加水至橡皮膜上方,橡皮膜会向左凸出。从力的作用效果分析,该现象说明力能   。
(2)向装置两侧分别加入密度为ρ 、ρ 的两种液体,液面如图乙所示(橡皮膜凹凸情况未画出)。小明根据橡皮膜的凹凸情况得出ρ 一定大于ρ ,请推测他所看到的现象并说明原因。   。
【答案】(1)使物体发生形变
(2)橡皮膜向右凸;橡皮膜向右凸时,橡皮膜左侧液体的压强大于右侧,而左侧液体的深度小于右侧,则左侧液体的密度ρ 一定大于右侧液体的密度ρ
【解析】(1)力的作用效果:①力改变物体的形状;②力改变物体的运动状态;
(2)橡皮膜向右凸起,说明左侧液体压强大;橡皮膜向左凸起,说明右侧液体压强大。根据p=ρ液gh可知,当液体的深度小而压强大时,则该液体的密度肯定较大,据此分析解答。
【解答】(1)向装置右侧加水至橡皮膜上方,橡皮膜会向左凸出。从力的作用效果分析,该现象说明力能使物体发生形变。
19.(2023七下·武义期末)有一边长为10厘米的正方体物块重80牛,放在光滑墙角处(如图所示),受水平方向力F1=100牛、竖直方向力F2=12牛的作用。回答下列问题:
(1)此时地面所受压力为   牛;
(2)此时墙壁所受压强为   帕。
【答案】(1)92 (2)10000
【解析】(1)物体间里的作用是相互的;
(2)压强等于压力与受力面积的比值;
【解答】(1)正方体物体受到向下的F2和重力,竖直向上的支持力,故支持力等于92N,由于力的作用是相互的,故压力为92牛;
(2)墙壁受到的压力为100N,故压强等于
20.(2023七下·义乌期中)如图所示,小晨将甲、乙两个实心均匀正方体分别放在水平地面上,测得它们对地面的压强相等,则甲乙两正方体的密度ρ甲   ρ乙(选填“>”、“<”或“=”)。接着小晨将两个正方体沿图示的方向截去一部分,都拿走右半部分,则甲、乙剩余部分对水平地面的压强 p甲   p乙。(选填“>”、“<”或“=”)
【答案】<;>
【解析】(1)密度均匀,上下粗细一致的柱体对地面的压强,据此结合h甲>h乙得出两者的密度关系;
(2)由压强公式表示出切割前甲、乙对水平面的压强和切割后甲、乙对水平面的压强,并把切割会的压强与原压强比较的判断出甲、乙剩余部分对水平地面压强的关系。
【解答】(1)正方体就是粗细一致的柱体,则它对地面的压强p=ρgh;
甲、乙两个正方体对地面的压强相等,且h甲>h乙,
根据p=ρgh可知,二者的密度ρ甲<ρ乙;
(2)如下图所示,甲剩余部分与虚线粗细一致竖直部分相比,相当于受力面积不变而增大了压力,根据可知,此时剩余部分对地面的压强变大;
乙的剩余部分与虚线粗细一致竖直部分相比,相当于受力面积不变而减小了压力,根据可知,此时剩余部分对地面的压强变小;
根据前面的分析可知,虚线粗细一致的部分甲和乙对地面的压强相等,因此甲、乙剩余部分对水平地面的压强p甲>p乙。
21.(2023七下·余杭期末)由相同材料做成的两个实心立方体A和B (表面粗糙程度相同),A与B的边长之比为1:2,如图两个立方体用两种方式叠放在同一水平地面上。
(1)甲图中B对地面的压力为F甲,对地面的压强为P甲;乙图中A对地面的压力为F乙,对地面的压强为P乙;则F甲:F乙=   ,P甲:P乙=   。
(2)如果用水平向右的力推动两物体一起向右做匀速直线运动,甲图推力为F甲,乙图推力为F乙,则F’甲   F‘乙(填”大于”、”等于” 或”小于”)。
【答案】(1)1:1;1:4 (2)等于
【解析】(1)压强等于压力与受力面积的比值;
(2)物体处于平衡状态时所受到的为平衡力;
【解答】(1)甲和乙对地面的压力等于两者物体的重力之和,故相等;即两者的压强之比为B和A受力面积的反比,即为1:4;
(2)物体一起向右做匀速直线运动 ,压力和粗糙程度相同,故其所受摩擦力相等,推力等于摩擦力,所以推力也相等。
22.(2024七下·诸暨期末)用隔板将容器平均分成左右两侧,隔板中部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,装置如图甲所示,小科利用此装置研究液体压强;
(1)往装置两侧加水至橡皮膜上方,结果如图乙,小科研究液体压强与   的关系;
(2)往装置两侧分别加入密度为ρ1、ρ2的两种液体,液面如图丙所示。小科根据虚框位置中橡皮膜的凹凸情况得出ρ1一定大于ρ2,请推测他所看到的现象:   。
【答案】液体深度;橡皮膜是平的
【解析】(1)液体压强大小与液体密度和液体深度有关;根据乙图确定哪个因素不同即可解答。
(2)首先根据橡皮膜的凸起方向确定哪一侧压强大,再由液体压强公式p=ρgh分析液体密度的大小关系。
【解答】(1)由图乙可知,橡皮膜左右两侧都是水,液体的密度相同,橡皮膜向右凸起,则橡皮膜左侧压强较大,由于橡皮膜到左侧水面深度较大,所以探究液体压强与液体深度的关系。
(2)由图丙可知,橡皮膜到右侧液面深度较大,当橡皮膜是平的时,则橡皮膜左右两侧压强相同,由p=ρgh可知,橡皮膜右侧液体密度较小,所以可以得出ρ1一定大于ρ2。
23.(2025七下·宁波期末)汽车在通过起伏路段的凸起路面时,经验丰富的司机往往慢速平稳适过。若快速通过会让乘客有“腾飞”的感觉,且安全隐患很大,这一现象是因为凸起路面与车之间竖直方向的相互作用力在变大吗 小明猜想:汽车通过凸起路面时的速度越大,可能路面与车之间的相互作用力越大。为了探究这一问题他选用小球(模拟小车)、轨道、弧面支架(模拟凸起路面)、电子秤等器材进行了如图所示的实验。
释放位置 A B C D
F/N 1.56 1.51 1.47 1.38
(1)先测小球静止时对电子秤的   (选填“压力”或“摩擦力”)来反映小球与弧面顶部相互作用力F的大小。他将小球置于水平放置的电子秤上时,示数为0.17kg,则力F约为1.7N。
(2)在秤上安放弧面支架并调零,将小球从轨道的A点由静止释放,沿轨道经弧面运动到右侧轨道,记录小球通过弧面顶部O点时小球与弧面的作用力F,再依次将小球从高于A点的B、C、D点由静止释放,各次实验F的大小记录如表,分析数据可知小明的猜想   (选填“成立”或“不成立”)。
(3)根据上述实验现象推理:若小球速度足够大,通过弧面顶部时,电子秤的示数将显示   kg。进一步推理:当汽车通过凸起路面顶部的速度足够大,若路面前方突发状况,结合本实验判断是否可以紧急刹车避让并说明理由:   。
【答案】(1)压力
(2)不成立
(3)0;不能,对地面没有压力久没有摩擦力
【解析】(1)压力与支持力是一对相互作用力,大小相等,方向相反。
(2)从越高的位置向下滑,小球到达水平面时的速度越大。
(3)相互挤压即存在压力且有相对运动或运动趋势的两个物体之间存在摩擦力。
【解答】(1)要探究的是竖直方向的作用力,可知应先测出小球静止时对电子秤的压力来反映小球与弧面顶部相互作用力F的大小。
(2)从D到A,小球的高度逐渐减小,可知小球到达弧面支架最高点的速度逐渐减小,但测得的作用力却逐渐增大,可知小明的猜想不成立。
(3)由表中数据可知,速度越大,反而压力越小,所以猜测如果速度足够大,经过弧顶时,电子秤的示数将减为零。
没有压力,说明车与弧顶之间不存在摩擦力,所以当速度足够大时,不能通过急刹车避让。
24.(2022七下·滨江期末)现有一根两端开口的直玻璃管,将其下端蒙上橡皮膜。描述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。随着加入的水量增多,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;橡皮膜上下两个表面受到的水的压强相等
【解析】(1)液体压强随深度的增加而增大,而橡皮膜的凸起程度反映它所处位置液体压强的大小;
(2)玻璃管内的水对橡皮膜产生向下的压强,而玻璃管外的水对橡皮膜产生向上的压强。随着橡皮膜的深度逐渐增大,则向上的压强逐渐增大,而上下方向上的压强相互抵消,从而造成橡皮膜受到向下的压强减小,据此判断橡皮膜的凸起程度的改变;
(3)当橡皮膜不受压强时,它应该保持水平状态,据此分析解答。
【解答】(1)向管内缓缓注水,水的密度不变,水的深度增加,根据p=ρgh得到,水对橡皮膜的压强增大,水对橡皮膜的压力增大,橡皮膜向外凸的程度会变大。
(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,橡皮膜受到水向上压强增大,压力增大,管内水对橡皮膜向下的压力不变,所以橡皮膜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,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面儿液体的压强相等,受力面积相同,所以上下受到的压力大小相等,方向相反,使橡皮膜水平。
25.(2023七下·义乌期中)在探究“影响液体压强因素”的实验时,某研究小组提出了下述猜想:液体压强与液体的重力、体积、质量、深度、液体种类等因素有关。
(1)该研究小组设计了如图甲装置进行实验。他们发现将一定量的水加入玻璃管后,橡皮膜向下凸出,说明了   。继续加水,发现橡皮膜凸出更明显。于是,有同学得出了“同种液体对容器底部的压强随着深度的增加而增大”的结论。
(2)这时同组的另一名同学提出反对意见。通过讨论他们重新设计了图乙装置。向漏斗中加入一定量的水,调节漏斗内液面高度,发现橡皮膜的凸出程度随着液面的升高而增大。你觉得这样设计的优点是   。
(3)进一步探究:研究小组把试管口如图丙放置,橡皮膜会   (选填“向上凸”、“向下凹”或“保持水平”)。
【答案】(1)液体对容器底部有压强
(2)保持重力不变
(3)向上凸
【解析】(1)橡皮膜总是向压强作用的方向凸起。
(2)探究液体压强随深度的变化关系时,需要控制其它因素相同,只改变深度;
(3)根据液体内部压强向各个方向解答。
【解答】(1)该研究小组设计了如图甲装置进行实验。他们发现将一定量的水加入玻璃管后,橡皮膜向下凸出,说明了液体对容器底部有压强;
(2)向漏斗中加入一定量的水,调节漏斗内液面高度,发现橡皮膜的凸出程度随着液面的升高而增大。我觉得这样设计的优点是能够保持液体的重力不变,从而控制变量。
(3)在丙图中,橡皮膜仍然会受到水的压强。因为液体压强在此处向上,所以橡皮膜会向上凸起。
26.(2022七下·仙居期末)小科用扎有橡皮膜的直玻璃管(如图甲)来研究液体内部的压强。
①往玻璃管内倒入一定量的水,发现橡皮膜向下凸出(如图乙)。
②把玻璃管慢慢放入水里,发现橡皮膜凸出程度慢慢变小,当管内外液面相平时橡皮膜变平(如图丙)。
③继续向下放入水里,橡皮膜向上凸出,并逐渐变大。
根据上述实验,回答下列问题:
(1)根据实验①中的现象,可以说明   。
(2)由实验②③可知,液体内部压强与深度的关系是   。(3)如果丙图玻璃管里加的是食盐水,当橡皮膜变平时,玻璃管液面到橡皮膜的距离为h1,烧杯内液面到橡皮膜的距离为h2,则h1   h2 (选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】(1)水对容器底部有压强
(2)液体密度相同时,深度越深,压强越大
(3)<
【解析】(1)根据橡皮膜所在的位置确定液体压强产生的位置和方向;
(2)橡皮膜凸起的程度越大,说明液体压强越大,据此分析液体压强和深度的关系即可;
(3)当橡皮膜变平时,里面盐水的压强和外面水的压强相等,根据液体压强公式p=ρ液gh分析解答。【解答】(1)在实验(1)中,橡皮膜在玻璃管底部,且向下凸起,那么说明:水对容器底部有压强。
(2)将玻璃管放入水中后,向下运动的距离越大,橡皮膜向上的凸起程度越大,那么得到结论:液体密度相同时,深度越深,压强越大。
(3)当橡皮膜变平时,里面盐水的压强和外面水的压强相等,
即p盐水=p水;
ρ盐水gh1=ρ水gh2;
ρ盐水h1=ρ水h2;
因为盐水密度大于水的密度,所以h127.为了探究影响压力作用效果的因素,小明用如图所示的实验装置进行了如下实验:
①称取200g细沙置于烧杯中;
②将气球置于装置内,将烧杯中的细沙缓缓倒在木板B上,直至气球刚好破裂,称量烧杯中剩余细沙的质量,重复实验3次,并记录平均值;
③改变木板A上塑料钉的数量,用完全相同的气球重复步骤②,记录数据如下:
实验组别 塑料钉数量/枚 细沙的总质量/g 烧杯中剩余细沙的质量/g
1 4 200 152
2 6 200 136
3 8 200 117
4 10 200 95
(1)为完成本实验,小明需要的测量工具为   。
(2)小明选择细沙而不选择砝码来完成实验的原因是   。
(3)请结合所学知识,分析本实验能否得出“受力面积越大,压力的作用效果越不明显”的结论,并说明理由:   。
【答案】(1)天平
(2)细沙质量更小,对气球产生的压力变化更精细
(3)能,根据题表中的数据可知,塑料钉数量越多,气球与塑料钉的接触面积越大,气球刚好破裂时所需的细沙质量越大,即在更大的压力作用下,才能达到气球刚好破裂这一相同的压力作用效果。所以能说明受力面积越大,压力的作用效果越不明显。
【解析】(1)根据实验过程确定要测量的物理量,从而确定需要的测量工具;
(2)可从对质量的调节的精细程度的角度分析;
(3)根据塑料钉的数量确定受力面积大小,根据细沙的质量大小确定压力大小,据此分析解答。
【解答】(1)为了完成本实验,必须称量细沙的质量,因此需要的测量工具为天平。
(2)相比于砝码,细沙质量更小,对气球产生的压力变化更精细。
(3)本实验能得出“受力面积越大,压力的作用效果越不明显"的结论,理由:根据题表中的数据可知,塑料钉数量越多,气球与塑料钉的接触面积越大,气球刚好破裂时所需的细沙质量越大,即在更大的压力作用下,才能达到气球刚好破裂这一相同的压力作用效果。所以能说明受力面积越大,压力的作用效果越不明显。
28.(2024七下·浦江期末)小明利用压强计验证液体内部压强的特点。压强计的U形管装有一定量的水,用该压强计做了如图所示的甲、乙、丙三次实验(烧杯中的液体均未溢出)。
(1)组装好压强计,发现金属盒未浸入水中时,U形管内水面就有高度差,这时应该怎么操作:   ;
(2)调试好压强计后,完成图甲实验过程中,金属盒浸入水中的深度h1逐渐增加时,U形管内水面高度差h2会   ;
(3)用该压强计继续完成图乙和图丙实验,根据图乙和图丙两金属盒的深度和U形管内液面的高度差可得   (选填“<”、“>”或“=”);
(4)若减小U形管内液体的密度重复做图甲实验,金属盒放置深度与原甲实验相同,则U形管内液面高度差将   (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】拔出橡皮管重新组装;逐渐增加;<;增大
【解析】(1)还未使用压强计时U形管就出现高度差,说明里面封闭了多余的气体,只要拆卸重新组装即可;
(2)(4)根据液体压强公式p=ρ液gh分析解答;
(3)根据图片分析盐水和液体的深度大小,以及产生的压强大小,根据液体压强公式分析即可。
【解答】(1)组装好压强计, U形管内水面就有高度差,说明U形管中两管上方的气体压强不相等,此时的操作为:应拔出橡皮管重新组装。
(2)金属盒浸入水中的深度逐渐增加时,金属盒受到的液体压强会增大。根据p=ρ液gh可知,U形管内水面高度差会变大。
(3)根据图片可知,压强计在盐水中的深度更小,但是U形管中液面高度差却大,说明盐水中压强大于液体中的压强。根据可知,盐水密度大于液体密度。
(4)根据题意可知,金属盒放置深度与原甲实验相同,则说明产生的液体压强不变。由可知,U形管液体的密度变小时,则U形管内液面高度差将变大。
29.小科和小甬在学习了液体压强的知识后用加长的饮料瓶做了如图所示的实验,在饮料瓶中灌满水,然后在瓶的a、b处各扎一个小孔,观察其后发生的现象。
(1)他们发现小孔b中射出水流的速度比小孔a中的大,你认为其原因是   。
(2)经过反复的实验,他们发现从小孔中射出水流的射程s(从小孔处到落地点的水平距离OA)跟小孔到地面的高度 H 这个因素有关。 为了研究水流的射程s与h、H之间的关系,他们将饮料瓶放置在水平桌面边缘,看到如图所示的现象,由此他们得出了结论:小孔距水面的深度h越大,水流的射程越大。
(3)测量水流的射程s,需要   (填测量工具)。请你运用学过的物理知识帮助他们确定水流射程起点O的位置,写出具体的方法:   。
(4)他们在实验中测得的数据如下表所示:
实验序号 小孔高度 H/m 小孔深度h/m 小孔深度的平方根/m3 水流射程s/m
1 0.64 0.16 0.40 0.64
2 0.64 0.36 0.60 0.96
3 0.64 0.64 0.80 1.28
4 1.0 0.16 0.40 0.80
5 1.0 0.36 0.60 1.20
6 1.0 0.64 0.80 1.60
根据表中数据,可以得出结论:当小孔高度 H一定时,水流射程s与   成正比。
【答案】(1)b处水的压强大
(2)不能,实验中没有在控制 H相同的条件下比较射程,因而不能得出上述结论
(3)刻度尺;利用重垂线确定O点位置(合理即可)
(4)
【解析】(1)本题主要利用液体压强的知识,液体具有流动性,对容器壁产生压力,液体深度越深,产生的压强越大;
(2)探究性实验都要遵循控制变量法原则,确定要分析的结果,在分析是否在探究的过程中只有一个量发生变化,在确定变量与结果之间的关系;
(3)初中物理在实验中测量距离使用的工具是刻度尺,题中O点是小孔竖直下方的距离,重力方向是竖直向下的;
(4)题中说小孔高度H一定,根据控制变量法。分析表中H一定时得到的数据。
【解答】(1)液体具有流动性,液体的压强随深度的增加而变大,b孔距液面的高度要大一些,所以水产生的压强比a的大,所以b处水流速度大;
(2)题中要研究小孔距液面的深度与水流射程的关系,应保证其它量不发生变化,但实验过程中小孔到地面的距离发生了变化,所以由此得出的实验结论是不可靠的;
(3)测量距离工具是刻度尺,O点为小孔的竖直下方,根据重力方向是竖直向下的,可以利用重锤线确定O点的位置;
(4)根据控制变量法,保证小孔高度H一定,则可分析1、2、3或4、5、6这两组数据,根据它们数量的变化关系,随着小孔深度的平方根增加,水流射程增加,且增加的倍数相等,所以水流射程与小孔深度的平方根成正比。
30.(2023七下·柯桥期末)在使用传统的压强计(如图甲所示)中,由于在实验的过程中需要改变深度、金属盒的方向、液体的密度等原因,要做多次实验,还要准确记录每次U型管两侧的高度差。又由于标注的刻度分度值大,读数误差较大,导致不利于得出正确的实验结论。为了解决这些问题,某项目化学习小组的同学对传统压强计进行了项目化创新设计与改进,把四个用橡皮皮管将金属盒分别连接到四个装有相同的红色液体的U型管a、b、c、d位置上,且U型管的项目成果评价表。
表1项目成果评价表
指标 待改进 良好 优秀
实验次数 2次以上(3分) 2次(5分) 1次(10分)
U型管左右液面高度差 不符合规律(3分) 符合规律但误差明显(10分) 符合规律且误差小(20分)
(1)①设计产品1:项目化学习小组设计的改进模型如图乙(支架、导管已省略),该装置浸没在水中时,液面高度差大小关系是   (填序号)。
②设计产品2:项目化学习小组继续研究液体密度对液体压强的影响,第二项改进如图丙。将两个金属盒分别放入液面相同深处,测得两U型管高度差分别为10厘米和12厘米,请计算此盐水的密度   。
③设计产品3:学习小组发现,经过上述的实验改进,并不能使U型管内的液面高度差更明显,于是提出了使用更细的U型管以提高压强计的精度,你觉得这个说法正确吗,请简要说明理由  。
(2)评价产品:根据评价表,评价本作品的得分并简要说明理由。
【答案】(1)①<②=④<③;1.2g/cm3;不正确。液体压强大小与液柱的粗细无关。
(2)得分:略
优点:使创新教具既可以演示在同种液体同时显示长方体四个面受到的压强,又可以演示在不同液体中同时显示受到的两个液体压强。
缺点:不能直接从U型管上读出液体密度等。
【解析】
(1)液体对容器的底部和侧壁都会产生压强。液体的深度越大,压强越大。液体内部也存在压强,液体内部压强的大小可以用压强计去比较。当压强计金属盒上蒙的橡皮膜受到压强时,U 形玻璃管左右两管内的液面就会出现高度差。橡皮膜受到的压强越大,两管内液面的高度差越大。利用压强计,我们可以方便地探究液体内部压强的特点。
(2)一切液体内部都存在着压强。液体的压强随深度的增加而增大;在同一深度,液体向各个方向的压强相等。液体的压强还跟液体的密度有关,密度越大,压强越大。液体压强的大小可用p=ρ液gh进行计算。
【解答】
(1)①C点的深度最大,所以C点的液体压强最大,A点的深度最大,所以A点的液体压强最小,BD两点的深度一样,所以液体压强一样,故答案为:①<②=④<③。
②根据两U型管高度差分别为10厘米和12厘米可知,水和盐水中的压强比为1:1.2,再根据液体压强的计算公式p=ρ液gh可得,ρ盐水=1.2ρ水,故盐水的密度是1.2g/cm3。
③根据液体压强的计算公式p=ρ液gh可知液体压强与液柱粗细无关。
31.如图所示,“玉免二号”月球车在月球表面留下属于中国的第一道印记。为了确保探测成功,科学家们在月球车登月前进行了无数次地面测试。以下是某次在水平地面上进行测试时的部分信息,月球车匀速直线行驶90m用时30min,月球车的质量为135kg,车轮与地面接触的总面积为1.5×10-2m2,g取10Nkg。求:
(1)测试时,月球车行驶的速度;
(2)测试时,若月球车受到的地面摩擦力是重力的0.2倍,则在本次测试过程中,该月球车收到的牵引力有多大?
(3)测试时,月球车对水平地面的压强;
【答案】(1)解:v==0.05m/s
(2)解:G=mg=135kg×10N/kg=1350N
∵月球车水平匀速运动
∴F=f=0.2G=1350N×0.2=270N
(3)解:P==9×104Pa
【解析】(1)根据公式计算月球车行驶的速度;
(2)根据G=mg计算出月球车对地面的压力,再根据f=0.02G计算月球车受到的摩擦力,最后根据平衡力的知识F=f计算月球车受到的牵引力。
(3)根据F=G计算月球车对地面的压力,再根据计算月球车对地面的压强。
32.(2023七下·婺城期末)陕汽是我国著名的重工企业。生产的某型号载重卡车技术参数如表,当它匀速行驶所受的摩擦力是其总重的0.2倍。分析计算(g取10N/kg):
卡车型号 ZJS25GJB2
自重 2×104kg
轮胎个数 12
最大载货量 4×104kg
满载行驶时每只轮胎与地面的接触面积 0.05m2
行驶时的最大速度 90km/h
(1)卡车在牵引力的作用下,由静止开始运动,说明力能   。
(2)该卡车空载时,在水平路面上匀速行驶所受的牵引力是   N。
(3)已知一座大桥的路面能受到的最大压强为9×105Pa,判断该卡车满载时能否安全通过这座大桥?(写出必要的计算过程)
【答案】(1)改变物体的运动状态
(2)4×104
(3)解:该卡车满载时的总质量:m总=2×104kg+4×104kg=6×104kg
对水平路面的压力为:F=G总=m总g=6×104kg×10N/kg=6×105N
总受力面积:S=0.05m2×12=0.6m2
对桥面的压强:
b
可见该卡车满载时不能安全通过大桥
【解析】(1)根据力与运动的关系解答;
(2)根据f=0.2G计算出卡车新手受到的阻力,再根据F=f计算卡车行驶受到的摩擦力;
(3)首先根据 F=G总=m总g 计算出卡车满载对路面的压力,再将一个车轮的接触面积×个数计算出总受力面积,最后根据计算对桥面的压强,并与路面的最大压强比较即可。
【解答】(1)卡车在牵引力的作用下,由静止开始运动,说明力能改变物体的运动状态。
33.(2024七下·嵊州期末)如图所示,甲、乙两个均匀正方体放在水平地面上,已知甲的密度为1000kg/m3,边长是0.1米。沿水平或竖直方向将甲、乙各切去一半的体积,并将切去的部分叠放在对方剩余部分的上方,甲、乙对地面压强的变化如表所示。
压强的变化量(Pa)
甲 0
乙 250
(1)甲的质量为   千克;
(2)甲是沿   方向切去的;
(3)切掉一半之前,甲对地面的压强为多少帕    
(4)正方体乙的边长为多少厘米    
【答案】1;水平;1000Pa;20cm
【解析】(1)已知甲的边长求出甲的体积,利用密度计算公式求得甲的质量;
(2)结合分类分析;
(3)根据压强公式p=ρgh可知甲对地面的压强;
(4)先求得甲切掉一半体积的质量,甲切掉一半体积的质量和乙切掉一半体积的质量相等,结合乙的压强的变化量是250Pa及压强的公式得到乙压强的变化量,据此求出正方体乙的边长。
【解答】(1)根据题意可知,甲的体积为V=L3=(0.1m)3=0.001m3,
则甲的质量为。
答:甲的质量为1千克。
(2)根据表格数据可知,甲对地面压强的变化量是零,即甲对地面的压强不变不变。根据可知,甲对地面压力不变,甲的底面积不变,那么应该是乙切掉的部分叠放在甲上面,所以沿水平方向切甲。
答:甲是沿水平方向切去的。
(3)上下粗细一致的柱体,对水平地面的压强,
切掉一半之前,甲为正方体,则
甲对地面的压强为。
答:切掉一半之前,甲对地面的压强为1000Pa。
(4)甲切掉一半体积的质量和乙切割一半体积的质量相等,
如果水平方向切乙,乙的底面积不变,将甲切掉部分叠放在乙上面,压力不变,
由可知乙对地面的压强不变,所以沿竖直方向切乙,
由前面解答可知,甲切掉一半体积的质量和乙切割一半体积的质量相等,
所以原来 甲、乙的质量相等,即
切割前乙对地面的压力,受力面积为S乙 ,
将乙沿竖直方向切去一半的体积,并将甲切去的一半叠放在乙剩余部分的上方,
此时乙对地面压力为;
受力面积为,由表中数据可知,乙的压强的变化量是250Pa,
由压强的公式可得乙压强的变化量为;
则原来乙的底面积为,
正方体乙的边长为。
答:正方体乙的边长为20cm。
34.(2023七下·武义期末)有经验的司机驾驶车辆经过跨江大桥时,会提前打开车窗,以防车辆不慎落水时错失自救良机。在门窗紧闭的情况下,车辆坠入水中较深时,车内人员无法打开车门和降下车窗玻璃逃生,可选用安全锤等尖锐物体砸碎窗玻璃,让水快速进入车内,待水较多时就容易推开车门或爬出车窗逃生。
请解释门窗紧闭的车辆坠入较深水中,车内人员逃生时所遇上述现象的原因和采取相应措施的理由。
【答案】①车辆坠入水中越深,水的压强越大,水对车门和车窗产生较大的压力,车内人员无法将车门推开;
②水对车窗玻璃的压力越大,玻璃对窗框的压力就越大,玻璃与窗框之间的摩擦力也就越大,越不易降下车窗玻璃。
③用安全锤或其他尖锐物品砸玻璃时,受力面积小,增大了对玻璃的压强,容易砸碎玻璃;
④较多的水进入车内,使得车门内外受到水的压力大小相接近,当物体受到的两个力大小相等、方向相反、作用在同一物体和同一直线上时,二者平衡,相当于不受力,人容易推开车门而逃生。
【解析】 上述现象的原因和采取相应措施的理由 可从以下角度回答:1.液体压强大小的影响因素2.固体压强大小的影响因素;3.平衡力的条件。
35.转椅舒适、便捷,深受人们的喜爱(如图所示)。周末,小科来到爸爸的办公室,坐上垫有海绵的转椅,感觉比硬板凳舒服。兴奋的他用脚向后蹬地面,随后马上抬起脚,人和转椅便快速地向前运动。快到墙边时他又用脚用力踩住地面,转椅继续向前运动一段距离后停下来,险些撞到墙。请用科学知识解释小科的感受和产生上述现象的原因。
【答案】①由于海绵与人体的接触面比板凳大,压力一定时,通过增大受力面积减小了压强,感觉比硬板凳舒服;②兴奋的他用脚向后蹬地面,由于力改变了物体的运动状态,转椅开始运动;③随后马上抬起脚,由于转椅的轮子变滑动为滚动,减小了摩擦,同时由于惯性,人和转椅便快速地向前运动;④快到墙边时他又用脚用力踩住地面,转椅的轮子变滚动为滑动,增大了摩擦,转椅继续向前运动一段距离后停下来。
【解析】① 减小压强的方法:压力一定时增大受力面积,受力面积一定时,减小压力;
②力是改变物体运动状态的原因;
③物体保持原来运动状态不变的性质叫做惯性;
④用滚动代替滑动可以减小摩擦,用滑动代替滚动增大摩擦。
36.(2024七下·柯桥月考)小科关注到某视频中正在推销破窗神器,如图所示。该破窗神器主要应用于汽车意外落水的情况。已知某汽车总质量为1.5吨,汽车体积为4立方米,车窗钢化玻璃所能承受的最大压强为帕。
(1)汽车落水后,在水未充满车内空间前,车门往往很难打开是因为   ;
(2)该破窗神器使用时,按下按钮,弹片瞬间弹出的力可达200牛,弹片与车窗的接触面积约为0.5平方厘米,请通过计算说明该破窗神器是否有效。   
【答案】车门外的水压大于车门内部的水压,同时车门的面积也较大,由F=pS可知,水对车门产生一个较大的向车内的压力,使车门无法打开;有效,计算过程如下:该破窗神器使用时对玻璃产生的压强是因为所以,该破窗神器有效。
【解析】(1)液体对放入其中的物体产生压强,由F=pS,水对车产生压力,在水的压力的作用下,车门无法打开。
(2)根据计算压强,若大于帕 ,则有效。【解答】(1)车门外的水压大于车门内部的水压,同时车门的面积也较大,由F=pS可知,水对车门产生一个较大的向车内的压力,使车门无法打开。
(2)有效,计算过程如下:该破窗神器使用时对玻璃产生的压强是
因为所以,该破窗神器有效。
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典例分析
举一反三
典例分析
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典例分析
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课后巩固
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