浙教版(2024)科学八上 第2章第3节压强培优训练(含答案)

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浙教版(2024)科学八上第2章第3节压强培优训练(含答案)
一、选择题
1.如图,一个圆台形的筒子,下用一重力忽略不计的薄片贴住,浸入水中后,薄片不会下落,如果筒中注入100g酒精,恰能使它脱落,则下列情况哪种能使薄片下落(  )
A.在薄片中央轻放100g砝码
B.慢慢注入100g水
C.慢慢注入100g水银
D.上述三种做法都不行
2.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剩余部分对地面的压强为pA,则以下分析正确的是(  )(取g=10N/kg)
A.B的重力是50N
B.L=2.5cm时,pA:pB=16:21
C.B的底面积为100cm2
D.A切去一半后,pA=2000Pa
3.史上最经典的游戏是“俄罗斯方块”,通过摆放如图所示五种基本形状块来游玩(俯视图)。用同种均质材料制成的游戏中五个基本形状块(每一方块都是一样大小的正方体形状),都放在水平桌面上,有关它们对桌面的压力、压强的结论正确的是(  )
A.FA=2FD B. C.pB=pE D.
4.如图所示,锥形瓶中装有0℃的水,现用酒精灯对其加热,使水的温度升高到10℃,在这一过程中(不考虑水的汽化以及容器的热胀冷缩),则水对容器底部的压强变化是(  )
A.变小 B.变大
C.先变小、后变大 D.先变大、后变小
5.如图所示是小聪同学在探究甲、乙两种不同物质的质量与体积的关系时得出的图像,用上述两种物质分别做成甲、乙两个实心正方体,甲的边长是乙的2倍,把它们放在水平地面上,甲、乙两物体对水平地面的压强之比为(  )
A.p甲:p乙=1:8 B.p甲:p乙=1:4
C.p甲:p乙=1:2 D.p甲:p乙=1:1
6.如图所示,一只盛有水的瓶子,瓶口用橡胶塞塞紧,橡胶塞的中央插入一根两端开口的直玻璃管,管内水面如图所示。如果分别将塞在瓶壁上a,b两个小孔上的塞子拔掉,下面哪种情况会出现(  )
A.a孔有水射出,b孔没有水射出 B.b孔有水射出,a孔没有水射出
C.a,b两孔都有水射出 D.a,b两孔都没有水射出
7.如图所示,甲、乙两个不同的实心圆柱体放在水平面上。其中甲的高度小于乙的高度,甲的底面积大于乙的底面积,而它们对地面的压强正好相等,则下列判断正确的是(  )
A.甲的密度大,甲受到的重力大
B.甲的密度大,甲的质量小
C.甲的密度小,甲受到的重力小
D.甲的密度小,甲的质量小
8.甲、乙两个实心均匀正方体物块放在水平地面上,它们的质量相等,密度关系是ρ甲>ρ乙,当在甲、乙两物块上,分别放重为G1、G2的物体或分别施加竖直向上的力F1、F2(F1、F2均小于物块重力)时,甲、乙两物块对水平地面的压强相等,则G1与G2、F1与F2的大小关系是(  )
A.G1>G2 F1>F2 B.G1>G2 F1<F2
C.G1<G2 F1<F2 D.G1<G2 F1>F2
9.如图是两个完全相同的圆柱形容器,分别装有甲、乙两种不同的液体,在距离容器底同一高度处分别有M、N两点。若pM=pN,两容器底部受到的液体压强大小分别是p甲、p乙,两容器底部对桌面的压力分别是F甲、F乙,则(  )
A.p甲<p乙,F甲=F乙 B.p甲>p乙,F甲>F乙
C.p甲=p乙,F甲>F乙 D.p甲>p乙,F甲=F乙
10.如图所示,两只容器分别盛有相同高度的浓盐水和水,在①、②、③三点处,液体产生的压强(  )
A.①处最大 B.②处最大
C.③处最大 D.①②③三处一样大
11.如图所示,水平桌面上放着底面积相等、质量相同的甲、乙两容器,分别装有体积不同的同种液体且深度相同,两容器底部对桌面的压力分别是F甲、F乙、两容器底部所受液体压强分别用p甲、p乙表示,则(  )
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
12.如图所示,质地均匀的实心圆柱体A、B叠放在水平地面上,已知他们的密度之比ρA:ρB=1:3,底面积之比SA:SB=4:3,A对B的压强和B对地面的压强之比PA:PB=1:2,则他们的高度之比hA:hB为(  )
A.9:4 B.3:2 C.3:1 D.9:2
13.如图所示,一上面开口的圆柱形容器内盛有一定质量的水。容器底部开一个小孔,水从小孔中流出。下列图象中正确反映容器中水对容器底的压强p随时间t变化关系的是(  )
A.B.C.D.
14.密封的圆台形容器如图放置,装满不能混合的两种液体,它们的密度分别为ρ1、ρ2(ρ1<ρ2),此时液体对容器底的压强为pA;若将容器倒置,液体对容器底的压强为pB;比较pA与pB的大小,正确的是(  )
A.pA>pB B.pA=pB C.pA<pB D.无法比较
15.如图所示,a、b是两个不同的实心圆柱体,其中的a高度小于b,a的底面积大于b,而他们对地面的压强正好相等,则下列判断正确的是(  )
A.因为a的高度比较小,所以a的密度大
B.因为a的质量比较大,所以a的密度大
C.因为a的底面比较大,所以a的密度小
D.因为a的体积比较大,所以a的密度小
二、填空题
16.如图,两个正方体木块甲重4牛、乙重5牛,叠放在一起放在水平桌面上,甲对乙的压强与乙对桌面压强相等,甲、乙的边长之比为     。
17.如图,实心正方体A、B的材质与表面粗糙程度相同,且mA:mB=1:8,A、B叠放于水平地面,在水平推力F的作用下一起向右匀速直线运动,甲、乙两种情况对地面的压强p甲:p乙=    ,水平推力F甲:F乙=    。
18.如图所示,装满水的密闭容器置于水平桌面上,其上下底面积之比为1:4,此时容器对桌面的压力为8N,压强为1000Pa。当把容器倒置后放到水平桌面上,容器对桌面的压力为     ,容器对桌面的压强为     。
19.已知两个实心圆柱体A、B的底面积之比为1:3,高度之比为2:3,构成A、B两个圆柱体物质的密度分别为pA和pB,将B放在水平地面上,A叠放在B上面(如图甲所示),B对地面的压强为p1,若把B叠放在A上面(如图乙所示),B对A的压强为p2,若p1:p2=1:2,g=10N/kg,则ρA:ρB=     ;若A的重力为5N,则甲图中B对地面的压力为     N。
20.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40厘米2,瓶盖面积为8厘米2,并将瓶子装满550毫升水,依次正放和倒放于海绵上(如图)。
(1)正放时水对瓶底的压力为F1,倒放时水对瓶盖的压力为F2。则F1    F2(选填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)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     毫升水。
21.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,质量m酒精、m清水、m盐水的大小关系是     。
三、探究题
22.如图甲是快递空气袋,空气袋可以防止产品之间碰撞,起填充以及缓冲保护作用。小慧同学好奇,运输过程中挤压时,袋内气压如何变化?他作出猜想:
猜想一:袋内空气质量变大,气压变大;猜想二:空气袋体积变小,气压变大
(1)仔细判断猜想一肯定不正确,理由是:    ;
(2)小慧所在实验小组为了验证猜想二,他们打算利用如图乙所示的器材,请你帮助小慧他们完成实验方案的设计:用手     ,同时观察     ;
(3)做完验证实验,小明同学提出了新问题:冬天和夏天空气袋的硬度有何不同?
①小慧将两个大小不等的空气袋甲、乙(如图丙)分别放在阴凉处和制暖的空调房中
②10min后,小慧用手挤压空气袋甲(图丙左侧),小明用手挤压空气袋乙(图丙右侧),感知空气袋硬度,请评估这个实验方案中不足之处(填一点)     。
四、解答题
23.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100cm2)分别置于柱形容器底部。其中,乙图的金属块与容器底部之间用少量蜡密封(不计蜡的质量)。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p0=1.0×105Pa)
(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)。
24.小温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。已知某汽车总重为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1.2×106帕。(水的密度取1.0×103千克/立方米)
(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。
(3)汽车刚落水时漂浮在水面上,之后会不断进水直至完全浸没,最终沉入水底。若汽车落水后,水以每秒10千克的速度渗入车内,不计乘客质量,则汽车落水后的黄金救援时间(从落水到完全浸没)是多长?
参考答案与试题解析
1.【考点】液体的压强的特点.
【分析】薄片之所以不会下落是因为受到水对它向上的压力,由图可看出,容器上窄下宽,100g酒精对薄片产生的压力F=pS=ρ酒精gh酒精S大于100g酒精的重力。只要放入的物体所产生的压力大于筒内100g酒精对薄片产生的压力,薄片就会下落。
【解答】解:A、在薄片中央轻放100g砝码的重力等于100g水的重力,薄片不下落,故A错误。
B、对于圆柱体的容器,加入相同质量的水或水银时,由于m水=m酒精,ρ酒精=0.8ρ水,那么V水=0.8V酒精,h水=0.8h酒精;
结合图中给出的容器形状:上细下粗,那么h水<0.8h酒精,则:
F水=p水S=ρ水gh水S<1.25ρ酒精g 0.8h酒精S,即:质量相同的水和酒精对薄片的压力:F酒精>F水;
因此100g的水不可以使薄片下落。故B错误。
C、水银密度大于水,质量相同时体积小,所以100g水银产生的压力F=pS=ρ水银gh水银S,小于100g酒精对薄片产生的压力,薄片不会下落(解法同B),故C错误。
D、综上所述,三种情况都不能使薄片下落。
故选:D。
【点评】本题考查物体所受液体压力的情况,关键是知道容器形状不同,液体对容器底所产生的压力不同,这是本题的难点也是重点。
2.【考点】压强的计算.
【分析】(1)由乙图可知L的最大值为10cm,所以正方体A的边长为10cm=0.1m,正方体B的边长是A的2倍,则B的边长为20cm=0.2m,进一步计算B的底面积,当L=0时,B对地面的压强为5000Pa,根据压强公式列方程可得B的重力,当L=10cm时,B对地面的压强为6000Pa,根据压强公式列方程可得A的重力,根据压强公式计算A切去一半后A对地面的压强;
(2)根据压强公式计算当L=2.5cm时,A对地面的压强和B对地面的压强,进一步计算pA:pB的值。
【解答】解:(1)由乙图可知L的最大值为10cm,所以正方体A的边长为10cm=0.1m,
正方体B的边长是A的2倍,则B的边长为20cm=0.2m,B的底面积为20cm×20cm=400cm2,故C错误;
当L=0时,B对地面的压强为5000Pa,物体对地面的压力等于自身重力,根据压强公式可得pB=,即=5000Pa,解方程可得GB=200N,故A错误;
当L=10cm时,B对地面的压强为6000Pa,根据压强公式可得=6000Pa,即=6000Pa,解方程可得GA=40N,
A切去一半后,A对地面的压强pA===4000Pa,故D错误;
(2)当L=2.5cm时,A对地面的压强为==4000Pa,
B对地面的压强为==5250Pa,
则==,故B正确。
故选:B。
【点评】本题考查压强公式的灵活运用,正确读取图中信息是解题的关键。
3.【考点】压强的计算.
【分析】物块放在水平桌面上,物块对水平桌面的压力等于其重力,根据p=分析回答。
【解答】解:物块是同种均质材料制成、大小一样,每一块质量相同、重力相同,设一个物块的底面积为S,重力为G;
AD、因为物块放在水平桌面上,物块对水平桌面的压力等于其重力,所以FA=FB=FC=FD=FE=4G,故AD错误;
BC、由图可知,SA=4S,SB=3S,SE=3S,根据p=可知,
pA===,
pB==,
pE==,
则pB=pA,pB=pE,
故B错误,C正确。
故选:C。
【点评】本题考查了重力公式、压强公式的应用,关键是知道物体对桌面的压力等于物体重力。
4.【考点】液体的压强的特点.
【分析】根据液体压强公式:p=ρgh=gh=mg,锥形瓶中的水是一圆台形状,圆台的体积公式:V=πh(r2+rR+R2),将水的体积代入液体压强公式,根据水的体积的变化,判断水的上表面的变化(下表面是不变的),最后判断出水对锥形瓶底的压强变化。
【解答】解:水对锥形瓶底的压强:p=ρgh=gh=mg,①
锥形瓶中的水是一圆台形状,
圆台的体积公式:V=πh(r2+rR+R2)②,代入①式得,
所以,p=3mg,③
当水从0℃升高到4℃时,水的质量不变,水的体积变小,液面下降,水的上表面变大,根据③可知,压强变小;
当水从4℃升高到10℃时,水的质量不变,水的体积变大,液面上升,水的上表面变小,根据③可知,压强变大;
所以,当水从0℃升高到10℃时,水对锥形瓶底的压强先变小再变大。
故选:C。
【点评】本题判断水对锥形瓶底的压强变化,关键是根据液体压强公式和圆台的体积公式,写出水对锥形瓶底的压强表达式,再根据水的上表面大小的变化来判断压强的变化。
5.【考点】压强的计算.
【分析】由图像数据,结合密度公式得出甲、乙两种物质的密度及它们比值,知道边长之比,利用p=====ρgh求压强之比。
【解答】解:由图像数据可得,甲、乙两物质的密度分别是:
ρ甲===2g/cm3,ρ乙===8g/cm3,
因此甲、乙两物体的密度之比ρ甲:ρ乙=2g/cm3:8g/cm3=1:4。
因为甲的边长是乙的2倍,所以甲、乙边长之比为h甲:h乙=2:1,
因为正方体对水平地面的压强p=====ρgh,
所以压强之比:
p甲:p乙=ρ甲gh甲:ρ乙gh乙=ρ甲h甲:ρ乙h乙=(1×2):(4×1)=1:2。
故选:C。
【点评】本题考查密度和压强公式的应用,根据图像得到相关信息是关键。
6.【考点】液体的压强的特点.
【分析】判断a,b两孔是否有水射出,关键是要分析a,b处瓶内外的压强是什么关系。本题需要考虑大气压的作用。
【解答】解:如图;设玻璃管内水位处为c处,瓶内密闭空气的压强为P。
在拔掉塞子前,玻璃管内的水由于受到大气压的作用,和瓶内的压强达到平衡状态;
而瓶内c处受到的压强为 瓶内密闭气体的压强和c处液体压强的和,即Pc=P大气压=P+ρ水ghc;
而a处的压强,Pa=P+ρ水gha<P+ρ水ghc=Pc=P大气压,
同理,可知:Pb=P+ρ水ghb>P+ρ水ghc=P大气压;
因此拔掉塞子a、b后,a处压强小于大气压,会吸入空气,而b处压强大于大气压,会喷出水来。
故选:B。
【点评】本题中的实验现象与我们平时看到的不同。因为我们平时只要在瓶口处开一个小孔,水就会流出来。原因是瓶内气压与瓶外气压平衡,所以水在液体压强的作用下,会从小孔射出来,而本题中因为瓶口用橡胶塞塞紧,并且管内出现了水柱,使得瓶外气压不能作用在水面上。
7.【考点】压强的计算.
【分析】实心圆柱体放在水平桌面上,对桌面的压力F=G=mg=ρgSh;再利用p=表示出圆柱体对桌面的压强;由题知h甲<h乙和p甲=p乙判断甲乙密度的关系;根据F=pS和S甲>S乙判断甲乙的质量和重力大小关系。
【解答】解:实心圆柱体对水平桌面的压强:
p====ρgh;
又h甲<h乙,p甲=p乙,
故ρ甲>ρ乙
因为G=F=pS,S甲>S乙
故G甲>G乙
结合G=mg可知m甲>m乙。
故选:A。
【点评】本题主要考查学生对压强公式的理解和掌握,解决本题的关键是推导出均匀圆柱体对水平桌面的压强表达式p====ρgh,是一道难度较大的习题。
8.【考点】压强的计算.
【分析】压强与压力和受力面积有关,所以本题需要先求出甲、乙两物块的底面积。根据甲、乙的质量关系和密度关系可得出它们的体积关系,因为它们都是正方体,所以就能知道它们的底面积关系。
当在甲、乙两物块上分别放上重为G1、G2的物体时,此时甲对地面的压力等于甲的重力与G1之和;乙对地面的压力等于乙的重力与G2之和。因为甲、乙两物块对水平地面的压强相等,所以知道甲、乙的底面积关系就能知道甲、乙对地面的压力关系,然后用甲、乙对地面的压力减去甲、乙的重力,就可以得出G1与G2的关系。
当在甲、乙两物块上分别施加竖直向上的F1、F2时,此时甲对地面的压力等于甲的重力减去F1;乙对地面的压力等于乙的重力减去F2.因为甲、乙两物块对水平地面的压强相等,所以知道甲、乙的底面积关系就能知道甲、乙对地面的压力关系,然后用甲、乙的重力减去减去甲、乙对地面的压力,就可以得出F1与F2的关系。
【解答】解:因为甲、乙的质量相等,ρ甲>ρ乙,所以V甲<V乙。
又因为甲、乙都是正方体,所以L甲<L乙,则s甲<s乙。
当在甲、乙两物块上分别放上重为G1、G2的物体时:
甲对地面的压力:F甲=G甲+G1,
乙对地面的压力:F乙=G乙+G2,
因为P甲=P乙,s甲<s乙,所以F甲<F乙,
又因为m甲=m乙,所以G甲=G乙,则G1<G2。
当在甲、乙两物块上分别施加竖直向上的F1、F2时:
甲对地面的压力:F甲=G甲﹣F1,
乙对地面的压力:F乙=G乙﹣F2,
因为F甲<F乙,G甲=G乙,所以F1>F2。
故选:D。
【点评】解答本题需要学生具备一定的综合分析能力,这道题涉及的公式有三个:密度计算公式,重力计算公式,压强计算公式。涉及的力有重力、压力、竖直向上的力。解题的突破口是通过甲、乙的质量关系,密度关系得出面积关系,再通过面积关系和压强关系得出压力关系,最终得出G1与G2、F1与F2的大小关系。
9.【考点】液体的压强的特点.
【分析】若M、N两点的压强相等,M的深度小于N的深度,利用p=ρ液gh可得两液体的密度关系;而M、N两点到容器底的距离相等,可得从M、N两点向下的液体对容器底的压强大小关系;两种液体对容器底的压强等于M、N点的压强加上M、N点以下液体产生的压强,最后得出两种液体对容器底的压强大小关系,由F=pS判断出容器底受到压力的关系,进而判断出对桌面压力的关系。
【解答】解:已知pM=pN,
因为h甲<h乙,根据p=ρ液gh可知两液体的密度关系:ρ甲>ρ乙,
又因为M、N两点到容器底的距离相等,
所以从M、N两点以下的液体对容器底的压强关系:pM′>pN′,
而两种液体对容器底的压强:p甲=pM+pM′,p乙=pN+pN′,
所以两容器底部受到的压强大小关系是p甲>p乙;
容器的底面积相同,由F=pS知甲容器低受到的压力F甲′>F乙′,因为容器为柱状容器,所以两容器底部对桌面的压力分别是F甲>F乙,故B正确。
故选:B。
【点评】本题考查了压强公式的应用,有一定的难度。
10.【考点】液体压强的大小比较.
【分析】由图可知,①、②、③三点处液体的深度关系,浓盐水的密度大于水的密度,根据p=ρ液gh可知三处液体产生的压强关系。
【解答】解:由图可知,①、②、③三点处,液体的深度关系:h1<h2=h3,
因为浓盐水的密度大于水的密度,所以由p=ρ液gh可知三处液体产生的压强关系:p1<p2、p2>p3,
即②处液体产生的压强最大,故B正确。
故选:B。
【点评】本题考查液体压强的比较,明确深度(液面到某处的距离)的关系是关键。
11.【考点】液体的压强的特点.
【分析】容器对桌面的压力大小等于容器的重力与液体的重力之和;由图可知液体的体积关系,根据密度公式可知液体的质量关系,根据G=mg可知容器的总重力关系,从而可知容器对水平桌面的压力关系;
根据p=ρgh判断液体对容器底部压强的关系。
【解答】解:两容器的质量相等,由图知,液体的体积关系为V甲>V乙,根据m=ρV可知,液体的质量关系为m甲>m乙,由G=mg可得,两容器的总重力关系为G甲>G乙,容器对水平桌面上压力等于容器的总重力,所以F甲>F乙;
甲、乙两容器,分别装有同种液体,且液体深度相同,根据p=ρgh可知,两容器底部受到液体的压强相同,即p甲=p乙,故C正确。
故选:C。
【点评】本题主要考查液体压强公式的应用、压力的大小;知道在水平面上物体对水平面的压力等于物体自身的重力是解题的关键。
12.【考点】压强的计算.
【分析】水平面上物体的压力和自身的重力相等,先根据体积公式求出两圆柱体的体积,根据m=ρV表示出质量,根据G=mg表示出重力,然后根据p=表示出A对B的压强和B对地面的压强之比结合已知条件即可求出他们的高度之比。
【解答】解:实心圆柱体A、B的质量为:
mA=ρAVA=ρASAhA,mB=ρBVB=ρBSBhB,
∵p===
∴A对B的压强和B对地面的压强之比:
===,
∴mA=mB,即ρASAhA=ρBSBhB,
==×=×=。
故选:A。
【点评】本题考查了密度公式、体积公式、重力公式和压强公式的综合应用,根据A对B的压强和B对地面的压强之比得出关系式是本题的关键。
13.【考点】液体的压强的特点.
【分析】液体压强随深度的增大而增大,因此随着容器内水面的降低,水的流速越来越慢,并且呈规律性变化,由此分析符合要求的变化。
【解答】解:容器底部受到液体的压强与液体的深度有关,深度越深压强越大,相同面积受到的压力就越大,相同时间从小孔流出的水量越多。随着H降低,水对容器底的压强逐渐减小,相同时间从小孔流出的水量减少,并且开始高度减小的得快,由p=ρgh可知,水对容器底的压强减小的越快,故A正确,BCD错误。
故选:A。
【点评】掌握液体压强的特点,充分考虑到小孔处水流速度和液面下降速度的相互影响是正确解答此题的关键,属于易错题。
14.【考点】液体的压强的特点.
【分析】液体对容器底的压强用P=ρgh分析,压强是否变化、如何变化需要从液体密度和深度两方面考虑。
【解答】解:
容器倒置前,圆台形容器是下大上小,此时液体对容器底的压强:pA=ρ1gh1+ρ2gh2,
倒置后,圆台形容器是下小上大,由于两种液体不相混合(且ρ1<ρ2),则密度大的液体ρ2沉在下面,且深度增加(即h2′>h2),密度小的液体ρ1浮到上面,深度减小(即h1′<h1),如下图所示:
此时液体对容器底的压强:pB=ρ1gh1′+ρ2gh2′,
因密封容器中装满不能混合的两种液体,则倒置后总深度不变,则上面液体深度的减小量等于下面液体深度的增加量,
所以倒置后液体对容器底的压强:
pB=ρ1g(h1﹣Δh)+ρ2g(h2+Δh)=ρ1gh1+ρ2gh2+gΔh(ρ2﹣ρ1)>ρ1gh1+ρ2gh2=pA,
故pA<pB。
故选:C。
【点评】对不规则的容器来说,放置方法不同造成液体深度发生变化,所以压强也会改变。
15.【考点】压强的计算.
【分析】①实心圆柱体放在水平桌面上,对桌面的压力F=G=mg=ρgsh;再利用P=表示出圆柱体对桌面的压强;由题知ha<hb和Pa=Pb判断a、b密度的关系。
②根据F=PS和Sa>Sb判断a、b的质量大小关系。
【解答】解:实心圆柱体对水平桌面的压强:
P====ρgh;
∵ha<hb,Pa=Pb,
∴ρa>ρb
∵G=F=PS,Sa>Sb
∴Ga>Gb
∵G=mg,
∴ma>mb。
故选:A。
【点评】本题需要用压强的两个公式P=ρgh和P=进行分析。这两个公式是计算压强的常用公式,一般算液体压强或形状规则的固体压强用P=ρgh计算;算固体压强用P=计算,不过没有那么绝对,要根据题意灵活运用。
16.【考点】压强的计算.
【分析】水平面上的物体对水平面的压力的大小等于其重力的大小,由图可知,甲对乙的压力即为甲的重力,乙对桌面的压力等于甲、乙的重力之和,再根据甲对乙的压强与乙对桌面压强相等,利用压强公式变形即可求出甲、乙的边长之比。
【解答】解:甲对乙的压强为:
p1===,
乙对桌面压强为:
p2====,
依题意得,甲对乙的压强与乙对桌面压强相等,即:
p1=p2,
所以:=,
解得:=,
即甲、乙的边长之比为2:3。
故答案为:2:3。
【点评】本题主要考查学生对压强的大小及其计算的理解和掌握,注意压力与受力面积的对应性。
17.【考点】压强的计算;二力平衡条件的应用;摩擦力大小的影响因素.
【分析】(1)由题意可知,实心正方体A、B的密度相同,根据m=ρV=ρL3求出它们的边长之比,水平面上物体的压力和自身的重力相等,根据p==求出甲、乙两种情况对地面的压强之比;
(2)滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关,据此比较两种情况下受到的滑动摩擦力关系,物体做匀速直线运动时处于平衡状态,受到的推力和滑动摩擦力是一对平衡力,二力大小相等,据此进行解答。
【解答】解:因实心正方体A、B的材质相同,即密度相同,
所以,由m=ρV=ρL3可得,它们的边长之比:
====,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,甲、乙两种情况对地面的压强之比:
====()2=()2=;
因两种情况下整体对地面的压力相同,接触面的粗糙程度相同,
所以,整体受到的滑动摩擦力f相同,
因物体做匀速直线运动时处于平衡状态,受到的推力和滑动摩擦力是一对平衡力,
所以,F甲=F乙=f,即F甲:F乙=1:1。
故答案为:4:1; 1:1。
【点评】本题考查了重力公式和密度公式、压强公式、二力平衡条件以及影响滑动摩擦力大小因素的应用等,涉及到的知识较多,综合性强,有一定的难度。
18.【考点】压强的计算.
【分析】容器对水平面上压力等于容器和水的总重力,当把容器倒置后受力面积变小,由p=和其上下底面积之比为1:4算出容器对桌面的压强。
【解答】解:容器放在水平桌面上,对桌面的压力等于重力,当把容器倒置后放到水平桌面上,容器对桌面的压力不变,仍为8N;
当把容器倒置后放到水平桌面上,受力面积变成原来的,根据p=知容器对桌面的压强变为原来的4倍,即p=4×1000Pa=4000Pa。
故答案为:8N;4000Pa。
【点评】此题考查了学生对压强公式的理解和掌握,判断出压力和受力面积的变化是解题的关键。
19.【考点】压强的计算.
【分析】(1)知道两个实心圆柱体A、B的底面积之比和高度之比,根据V=Sh求出体积之比,水平面上物体的压力和自身的重力相等,图甲中B对地面的压力等于A和B的重力之和,根据p=求出B对地面的压强;图乙中B对A的压力等于B的重力,受力面积为A的底面积,根据p=求出B对A的压强,利用p1:p2=1:2求出ρA与ρB的比值。
(2)求出了A、B的密度之比、体积之比,利用m=ρV计算质量之比,再利用G=mg求重力之比;知道A的重力可求B的重力,甲图中B对地面的压力等于A、B的重力之和。
【解答】解:两个实心圆柱体A、B的体积之比:
==×=×=,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,由G=mg=ρVg可得,图甲中B对地面的压力:
FB=ρAVAg+ρBVBg=ρA×VBg+ρBVBg=(ρA+ρB)VBg,
B对地面的压强:
p1==;
图乙中B对A的压力:
FAB=GB=mBg=ρBVBg,
B对A的压强:
p2==,
则==×=×=,
解得:=;
(2)ρA:ρB=9:4,VA:VB=2:9,
由m=ρV可得质量之比:
mA:mB===1:2,
由G=mg可得重力之比:
GA:GB=mAg:mBg=mA:mB=1:2,
因为GA=5N,所以GB=10N,
甲图中B对地面的压力:
FB=GA+GB=5N+10N=15N。
故答案为:9:4;15。
【点评】本题考查了学生对重力公式、密度公式、压强公式的掌握和运用,确定两次的受力面积和压力的大小是本题的关键,推导时要细心,防止因颠倒而出错。
20.【考点】压强的计算.
【分析】(1)瓶中装满水,将瓶子竖直倒置,水的密度ρ、水的深度h不变,利用液体压强公式p=ρgh即可判断,根据F=pS判断出水对瓶底压力的关系;
(2)要使瓶子倒放时对海绵的压强与正放时相同,根据压强求出倒放时的压力大小,则可知倒放时水的重力,与原来的重力相减,即为应倒出水的重力,根据G=mg计算质量。
【解答】解:(1)瓶中装满水,将瓶子竖直倒置,水的密度ρ、水的深度h不变,
由液体压强公式p=ρgh可知,瓶子正放时对海绵的压强与瓶子倒放时对海绵的压强相等,
所以p1=p2;
由于S1>S2,由F=pS知F1>F2;
(2)V=550mL=550×10﹣6m3
这瓶水的质量为:m=ρV=1×103kg/m3×550×10﹣6m3=0.55kg。
这瓶水重为:G=mg=0.55kg×10N/kg=5.5N;
物体放在水平面上,则F=G=5.5N。
瓶子正放时对海绵的压强为:
p1===1375Pa;
要使瓶子倒放时对海绵的压强与正放时相同,
由p=得:倒放时水的重力G′=F′=pS′=1375Pa×8×10﹣4m2=1.1N,
倒出的水的重力ΔG=G﹣G′=5.5N﹣1.1N=4.4N,
则由G=mg得:Δm===0.44kg,
由m=ρV得V===4.4×10﹣4m3=0.44×103cm3=440mL。
故答案为:大于;440。
【点评】本题考查了重力公式、密度公式、压强公式的应用,综合性较强,解题时要注意单位的换算,灵活应用公式是解题的关键。
21.【考点】压强的计算.
【分析】液体对容器底的压强p=ρgh,液体对容器底的压力F=ps=ρghs,
左边容器(上口大、下口小),酒精对容器底的压力F<G酒精;
中间容器(直壁容器),清水对容器底的压力F=G清水;
右边容器(上口小、下口大),盐水对容器底的压力F>G盐水;
知道它们对容器底部的压力相等,从而得出三种液体重力之间的大小关系,进而知道其质量关系。
【解答】解:设酒精的深度为h1,密度为ρ1,
则酒精对容器底的压强:p1=ρ1gh1,
若容器的底面积为s1.则酒精对容器底的压力:
F酒精=p1s1=ρ1gh1s1,
酒精的重力:G酒精=m酒精g=ρ1v1g,
由图示装酒精的容器的形状可知:h1s1<v1,
∴ρ1gh1s1<ρ1v1g,
∴酒精受到的重力大于酒精对容器底的压力,G酒精>F酒精;
同理,可以求得:G清水=F清水,G盐水<F盐水;
∵三种液体对容器底的压力相等,
∴G酒精>G清水>G盐水,即:m酒精g>m清水g>m盐水g,
∴m酒精>m清水>m盐水。
故答案为:m酒精>m清水>m盐水。
【点评】本题中要用好三种液体对容器底压力相等这一条件,本题的难点在于如何比较三种容器中液体对容器底的压力与其受到的重力的大小关系。
22.【考点】控制变量法.
【分析】(1)根据实验中的实际判断猜想是否正确;
(2)压强计里面的气体不与外界连通,在质量一定时,体积越小,气压越大;
(3)根据控制变量法找出不足之处。
【解答】解:(1)由于是密闭袋子,不与外界连通,袋内空气质量不发生变化,故猜想一错误;
(2)压强计是利用U形管液面的高度差来反映橡皮管内压强的大小,橡皮管内气压大,U形管液面的高度差大,所以,为了验证猜想二,即空气袋体积变小、气压变大,可以用手挤压压强计的橡皮膜,观察U形管液面的高度差,若高度差变大,说明橡皮管内气压增大;
(3)要探究:“冬天和夏天空气袋的硬度有何不同?”,需要将两个大小相同的空气袋分别放在阴凉处和制暖的空调房中,而题中小慧用两个大小不等的空气袋甲、乙做实验;
10min后,应该由同一个人分别挤压甲、乙两空气袋,感知空气袋硬度,而题中是小慧用手挤压空气袋甲,小明用手挤压空气袋乙;故题中的不足之处为:甲、乙两个空气袋大小不等的;没有让同一个人感知空气袋的硬度。
故答案为:(1)袋子密闭,不与外界连通,质量不发生变化;
(2)挤压橡皮膜;U形管液面的高度差;
(3)实验中没有控制两个袋子相同。
【点评】本题考查了气体压强与体积的关系以及实验的设计,还考查了控制变量法的应用,是一道难题。
23.【考点】压强的计算.
【分析】(1)金属块对容器底部的压力等于其重力,根据p=求出甲图中金属块对容器底部的压强;
(2)乙底部用蜡密封,加入水后,根据浮力产生的原因是水对物体向上与向下的压力差,物体没有受到向上的压力,乙不受浮力,根据F=pS求出大气对金属块的压力,根据受力分析,求出金属块对容器底部的压力;
(3)①没有加水时,甲对容器底部的压力等于120N;
②若向甲图中容器内加水,在水面从0升高到20cm的过程中,由阿基米德原理分析受到的压力变化,从而得出金属块对容器压力的变化;
③物体刚好浸没时,求出金属块受到的浮力(根据浮沉条件,金属块不能上浮),从而得出此时金属块对容器底部的压力;至容器装满水(水高为30cm)的过程中,金属块受到的浮力不变,金属块对容器底部的压力不变,据此画出开始加水至容器装满水的过程中金属块对容器底部F随容器中液面高度h变化的图像。
【解答】解:(1)金属块重120N,底面积100cm2,金属块对容器底部的压力等于其重力,F甲=G=120N,
甲图中金属块对容器底部的压强
p1===1.2×104Pa;
(2)乙底部用蜡密封,加入水后,乙不受浮力,对乙受力分析,容器对乙的支持力等于乙的重力加上大气压力,F大气=p0S乙=105Pa×10﹣2m2=1000N,
金属块对容器底部的压力:
F=G乙+F大气=120N+1000N=1120N;
(3)①金属块重120N、高20cm、底面积100cm2,没有加水时,对容器底部的压力等于120N;
②若向甲图中容器内加水,在水面从0升高到20cm的过程中,排开水的体积变大,由阿基米德原理:
F浮=ρ水gV排=ρ水gSh,物体受到的浮力逐渐变大,且与h成正比,这个过程中金属块对容器底部的压力:
F2=G﹣ρ水gSh,可知F2为关于h的一次减函数;
③物体刚好浸没时,由阿基米德原理求出受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m×100×10﹣4m2=20N(小于120N,金属块不能上浮),由力的平衡可得金属块对容器底部的压力:
F3=120N﹣20N=100N;
至容器装满水的过程中,金属块受到的浮力不变,金属块对容器底部的压力仍为100N,故从开始加水至容器装满水(水高为30cm)的过程中金属块对容器底部压力如下所示:
故答案为:(1)甲图中金属块对容器底部的压强为1.2×104Pa;
(2)金属块对容器底部的压力为1120N;
(3)如上所示。
【点评】本题考查压强公式及压力公式及阿基米德原理、浮力产生的原因、力的平衡的运用和作图能力,最后一问难度较大。
24.【考点】阿基米德原理的理解;压强的公式的应用.
【分析】(1)根据车门外水压大于车门内水压,以及车门的面积较大,结合F=pS进行分析;
(2)利用p=计算该破窗神器对车窗的压强,并与车窗钢化玻璃所能承受的最大压强对比,判断出该破窗神器是否有效;
(3)根据F浮=ρ液gV排算出汽车完全浸没时受到的浮力,由G=mg算出汽车的重力,用浮力减去汽车的重力就是进水的重力,由G=mg算出车内渗入水的质量,由进水速度算出进水时间。
【解答】解:(1)在水未充满车内空间前,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知,水对车门产生一个较大的向车内的压力,使车门打开困难;
(2)破窗神器对车窗的压强为:
p===4×106Pa,
已知车窗钢化玻璃所能承受的最大压强为1.2×106Pa,
破窗神器对车窗的压强大于车窗钢化玻璃所能承受的最大压强,所以该破窗神器有效;
(3)汽车完全浸没时受到的浮力为:
F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×4m3=4×104N,
汽车的重力为:
G=mg=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N,
车内进水的重力为:
G水=F浮﹣G=4×104N﹣1.5×104N=2.5×104N,
由G=mg得车内渗入水的质量为:
m水===2.5×103kg,
从落水到完全浸没的时间为:
t==250s。
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知,水对车门产生一个较大的向车内的压力;
(2)该破窗神器有效;
(3)汽车落水后的黄金救援时间(从落水到完全浸没)是250s。
【点评】本题考查了压强公式、阿基米德原理的应用和漂浮时浮力与重力的关系,本题与生活实际密切相关,是一道好题。
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