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专题02 压力、压强的现象及辨析(解析版)
考点直击
压力、压强现象包含固体、静态液体、静态气体和流体(流动的固体或气体)
四种类型,解题时切勿混淆不同类型压力和压强的规律,公式法是解这类辨析题
常用的方法。
典例分析+变式训练
考点1 固体压力与压强
※易错提醒:a.受力面积容易弄错(例1);b.压力容易弄错(例2)。
拔尖特训:探究斜面上的压力(例3)。
【典例1】(精选春•南江县校级期中)将一个质量为2kg、底面积为0.01m2的长方体平放
在某一水平桌面中央,水平桌面的面积为0.4m2,则长方体对水平桌面的压强为(取g=
10N/kg)( )
A.2.5Pa B.25Pa C.100Pa D.2000Pa
【答案】D。
【分析】根据长方体的质量求出其重力,此时它对水平桌面的压力等于其自身重力,然
后利用压强公式将F、S代入求出长方体对水平桌面的压强,即可作出选择。
【解答】解:长方体对水平桌面的压力:
F=G=mg=2kg×10N/kg=20N,
长方体对水平桌面的压强:
p= = =2000Pa。
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故选:D。
【变式训练】(春•薛城区校级月考)将质量为240g、底面积为480cm2的物理书平放在水
平课桌中央,水平桌面的面积为4800cm2,则书对课桌的压力和压强为(g取10N/kg)
( )
A.2.4N 50Pa B.24N 50Pa
C.2.4N 5Pa D.240N 500Pa
【答案】A。
【分析】知道物理书的质量,利用G=mg求其重力,物理书对水平桌面的压力大小和
自身的重力相等,再利用压强公式p= 求出书对课桌的压强。
【解答】解:
书对课桌的压力:
F=G=mg=0.24kg×10N/kg=2.4N,故BD错误;
书对课桌的压强:
p= = =50Pa,故A正确、C错误。
故选:A。
【典例2】(•广安)如图所示,边长为10cm的正方体A重力为1N,在水平向左的力F =
1
2N,竖直向上的力F =4N作用下,沿着墙壁竖直向上做匀速直线运动,则此时A受到
2
的滑动摩擦力大小为 3N ,A对竖直墙壁的压强为 200P a 。
【答案】3N;200Pa。
【分析】(1)物体A沿着墙壁竖直向上做匀速直线运动,处于平衡状态,受平衡力,
此时在竖直方向上物体A受到重力、推力、滑动摩擦力的作用,并且F =G+f,据此求
2
物体A受到的滑动摩擦力大小;
(2)由于固体能大小不变的传递压力,A对竖直墙壁的压力等于F ,求出受力面积,
1
利用p= 求A对竖直墙壁的压强。
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【解答】解:
(1)物体A沿着墙壁竖直向上做匀速直线运动,处于平衡状态,物体 A受到竖直向上
力F 与重力、滑动摩擦力的合力是平衡力,
2
可得:F =G+f,
2
物体A受到的滑动摩擦力大小:
f=F ﹣G=4N﹣1N=3N;
2
(2)因为固体能大小不变的传递压力,
所以A对竖直墙壁的压力:
F压 =F
1
=2N,
受力面积S=10cm×10cm=100cm2=0.01m2,
A对竖直墙壁的压强:
p= = =200Pa。
故答案为:3N;200Pa。
【变式训练】(春•上蔡县期末)如图,重为40N的物体,被60N的水平压力F 压在竖直
1
墙壁上保持静止,物体与墙壁的接触面积为100cm2,则墙壁受到的压强是 600 0 Pa,
物体受到的摩擦力f 为 4 0 N;再将其置于水平桌面上,在25N的水平拉力F 作用下
1 2
做匀速直线运动,当拉力变为40N,则其受到的摩擦力为 2 5 N。
【答案】6000;40;25。
【分析】(1)固体可以大小不变的传递压力,根据p= 求出墙壁受到的压强;
(2)物体静止处于平衡状态,竖直方向受到的重力和摩擦力是一对平衡力,二力大小
相等;
(3)物体在水平面上做匀速直线运动时处于平衡状态,受到的摩擦力和拉力是一对平
衡力,根据影响滑动摩擦力大小的因素判断拉力变为40N时的摩擦力。
【解答】解:(1)因固体可以大小不变的传递压力,所以墙壁受到物体的压力:F =
1
60N,
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墙壁受到的压强:p= = =6000Pa;
(2)因物体被压在竖直墙壁上保持静止(处于平衡状态),竖直方向受到的重力和摩
擦力是一对平衡力,所以物体受到的摩擦力f =G=40N;
1
(3)物体在水平面上做匀速直线运动时处于平衡状态,受到的摩擦力和拉力是一对平
衡力,
所以,此时物体受到的摩擦力f =F =25N,
2 2
当拉力变为40N时,因接触面的粗糙程度和压力均不变,
所以,物体受到的摩擦力不变,仍然是25N。
故答案为:6000;40;25。
【典例3】(春•无锡期中)小明为了探究“放在斜面上的物体对斜面的压力跟斜面倾斜程
度的关系”,进行了实验,步骤如下:①用双面胶将一个200克的钩码固定在1米长的
塑料直尺的中间,将直尺的一头固定在桌子的一端,如图甲所示;②缓缓抬起右端,
让直尺与水平方向有一定的夹角,如图乙所示;③继续抬高右端,增大直尺与水平方
向的夹角,如图丙所示。
(1)该实验中,小明是通过 直尺的形变程度 来判断物体对斜面压力的大小;
(2)分析三次实验的现象,可以得出的结论是:其他条件相同时, 斜面倾斜程度越
大,压力越小
(3)小明用长木板和木块2搭成图1的斜面。把物体从斜面底端拉到顶端,然后把木
块2向右移动一段距离(如图2所示),再把物体从斜面底端拉到顶端,比较两次实验
中物体受到的摩擦力f 小于 f .(选填“大于”“等于”或“小于”)
1 2
【答案】(1)直尺的形变程度;(2)斜面倾斜程度越大,压力越小;(3)小于。
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【分析】(1)由题意及实验的现象可知,物体对斜面的压力不同则斜面的形变程度不
同;
(2)由图可知三次实验现象中,斜面的倾斜程度越大则尺子的形变越小,故说明压力
减小;
(3)摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关。
【解答】解:(1)因尺子的形变程度与它所受的压力有关,压力越大,则尺子的形变
量越大,故可以由尺子的形变程度判断物体对斜面的压力大小。
(2)由甲、乙、丙三次实验的现象可知,其他条件相同时,直尺与水平方向的夹角增
大时,尺子的形变程度变小,说明斜面上的物体对斜面的压力随斜面倾斜程度增大而减
小。
(3)比较图2和图1可知,接触面的粗糙程度不变,斜面倾斜程度变小,故物体对斜
面的压力变大,则物体受到的摩擦力变大,即f 小于f 。
1 2
故答案为:(1)直尺的形变程度;(2)斜面倾斜程度越大,压力越小;(3)小于。
【变式训练】(精选春•南关区校级月考)小明同学为了探究“放在斜面上的物体对斜面的
压力跟斜面倾斜程度的关系”,进行了如下实验:①用双面胶将一个200g的钩码固定
在1m 长的塑料直尺的中间,将直尺的一头固定在桌子的一端,如图(甲)所示;②
缓缓抬起右端,让直尺与水平方向有一定的夹角,如图(乙)所示;③继续抬高右端,
增大直尺与水平方向的夹角,如图(丙)所示。
(1)该实验中,小明是通过尺子 形变程度 来判断物体对斜面压力的大小:
(2)分析三次实验的现象,可以得出的结论是斜面上的物体对斜面的压力随斜面倾斜
程度增大而 减小 。
【答案】(1)形变程度;(2)减小。
【分析】(1)由题意及实验的现象可知,物体对斜面的压力不同则斜面的形变程度不
同;
(2)由图可知三次实验现象中,斜面的倾斜程度越大则尺子的形变越小,故说明压力
减小。
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【解答】解:(1)因尺子的形变程度与物体所受的压力有关,压力越大,则物体的形
变量越大,故可以由尺子形变程度判断物体对斜面的压力大小。
(2)由三次实验的现象可知,当斜面倾角变大时,尺子的倾斜程度变小,说明斜面上
的物体对斜面的压力随斜面倾斜程度增大而减小。
故答案为:(1)形变程度;(2)减小。
考点2 液体压力与压强
※易错提醒:a.“液体深度”与“到液面高度”分清楚(例1);b.误认为液体总会从高处
向低处流(例2)。
拔尖特训:液体对容器底的压力和液体重力的关系(例3)。
【典例1】(春•蓬溪县期中)如图所示,放在水平桌面上的容器,侧壁上有一开口弯管,
弯管内的液面高度h =0.8m;其顶部和底部的面积均为0.1m2,顶部到底部的高度h =
1 2
0.6m,容器中的液体密度为1.2×103kg/m3,则液体对容器顶部的压强为 240 0 Pa,压
力为 240 N,如果液面上升5cm,液体对容器底的压强将增加 600 Pa。(g取
10N/kg)
【答案】2400;240;600。
【分析】(1)根据图示可求出顶部到液面的深度,根据p= 液gh求出顶部受到水的压
ρ
强,根据p= 求出顶部受的压力。
(2)根据Δp= 液gΔh求出液体对容器底压强的增加量。
【解答】解:(ρ1)顶部距离液面的深度:h=h
1
﹣h
2
=0.8m﹣0.6m=0.2m,
液体对容器顶部的压强:p= 液gh=1.2×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2.4×103Pa;
ρ
由p= 可得,液体对容器顶部的压力:F=pS=2.4×103Pa×0.1m2=240N;
( 2 ) 如 果 液 面 上 升 5cm , 液 体 对 容 器 底 增 加 的 压 强 : Δp = 液 gΔh =
1.2×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣2m=600Pa。
ρ
故答案为:2400;240;600。
【变式训练】(•广东模拟)如图所示,容器里装有重力为G、密度为 的液体,图中A点
ρ
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的液体压强p = g h ,在与A点同一水平面上的B点液体的压强p = g h 。如
A 1 B 1
果容器的底面积为ρS,则液体对容器底部的压力F= g ( h +h ) S 。 ρ
1 2
ρ
【答案】 gh ; gh ; g(h +h )S。
1 1 1 2
ρ ρ ρ
【分析】根据p= gh计算液体压强;根据p= 的变形式计算液体对容器底部的压力。
【解答】解:从图ρ中可知A、B两点的深度都为h
1
,根据p= gh可知图中A点的液体
压强p = gh ,在与A点同一水平面上的B点液体的压强p =ρgh ;
A 1 B 1
容器底的深ρ 度为h
1
+h
2
,根据p= gh可知容器底的液体压强p=ρ g(h
1
+h
2
),根据p=
ρ ρ
的变形式可知液体对容器底部的压力F=pS= g(h +h )S。
1 2
故答案为: gh ; gh ; g(h +h )S。 ρ
1 1 1 2
【典例2】(精ρ选•青ρ海)如ρ图,A、B为两容器,用一带阀门的管子相连,装有同一种液
体,液面相平,则a、b两处的压强p < p (填“>”、“<”或“=”)。当打开
a b
阀门时,液体 不流动 (填“流动”或“不流动”)。
【答案】<;不流动。
【分析】根据p= gh分析a、b两处的压强;
上端开口,下部通ρ过阀门相连,属于连通器;连通器的特点:连通器内装同种液体,当
液体静止时,液面总是相平的。
【解答】解:如图可知,h <h ,且装有同一种液体,由p= gh可知,p <p ,
a b a b
当阀门打开时,A和B的上端开口底部连通,构成了连通器。ρ
由于容器中装同一种液体水,并且液面相平,因此打开阀门后,液面仍保持相平,故液
体不会流动。
故答案为:<;不流动。
【变式训练】(春•长垣市期末)如图轮船由上游通过船闸驶往下游的情况:首先关闭阀门
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B (用字母表示),打开阀门A,闸室和上游水道构成了一个 连通器 。当闸室水
面与上游水面相平后,打开闸门,船驶入闸室。当闸室水面下降到和下游水面相平时,
打开闸门 D (用字母表示),船驶向下游。
【答案】B;连通器;D。
【分析】船闸是利用连通器的原理来工作的,当连通器中的液体不流动时,液面会保持
相平,船闸工作过程中,闸室分别跟上游和下游形成连通器,用来调节水面落差,使船
通行。
【解答】解:由图可知,轮船由上游通过船闸驶往下游时,首先关闭阀门B,打开阀门
A,闸室和上游水道构成了一个连通器。
当闸室水面与上游水面相平后,打开闸门 C,船驶入闸室。打开阀门B,当闸室水面下
降到和下游水面相平时,打开闸门D,船驶向下游。
故答案为:B;连通器;D。
【典例3】(春•巩义市期末)如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两
圆形平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。容器对桌面的压力分别为 F
甲F乙 ,液体对容器底部的压力分别为F甲'、F乙'。下列关系正确的是( )
A.F甲 >F乙 B.F甲 <F乙 C.F甲'>F乙' D.F甲'<F乙'
【答案】C。
【分析】容器对水平桌面的压力等于容器的重力与液体的重力之和;液体对底的压力可
以根据液体产生的压力和水重力的关系进行分析,注意上下粗细一样的容器中,液体对
容器底的压力等于液体的重力;上面粗、下面细的容器中液体对容器底的压力小于液体
的重力;上面细、下面粗的容器中液体的压力大于液体的重力。
【解答】解:AB.容器对水平桌面的压力等于容器的重力与液体的重力之和,因两种液
体的质量相等,则液体的重力相等,容器的底面积和质量都相同,则对桌面的压力 F甲
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=F乙 ,故AB错误。
CD.甲容器是柱形容器,容器底部受到液体的压力等于液体的重力;乙容器上面粗、下
面细,一部分液体压在容器的侧壁上,容器底部受到液体的压力小于容器中液体的重力,
则有 F甲 ′>F乙 ′,故C正确,D错误。
故选:C。
【变式训练】(春•紫金县校级月考)如图所示,重为 G 的容器放在水平桌面上,容器内
1
盛有重为G 的液体。若用F 表示容器对桌面的压力,F 表示液体对容器底的压力,则
2 1 2
F 和F 应满足的关系是( )
1 2
A.F =G +G ,F =G B.F >G +G ,F >G
1 1 2 2 2 1 1 2 2 2
C.F <G +G ,F =G D.F =G +G ,F >G
1 1 2 2 2 1 1 2 2 2
【答案】D。
【分析】解答此题的关键,是对F 、F ,这两个压力进行分析。
1 2
首先看水对容器底的压力,由于容器不规则,要先求出水对容器底的压强,再由 F=pS
来判断水对容器底的压力。
容器对桌面的压力属于固体压力的计算,由于容器位于水平桌面上,所以容器和水的总
重等于容器对桌面的压力。
【解答】解:设容器内液体的深度为h,容器的底面积为S;
那么液体对容器底的压强为:p= gh;
ρ
由p= 可得,
液体对容器底的压力为:F
2
=pS= ghS> gV液 =G
2
,即 F
2
>G
2
;
容器对桌面的压力为液体和容器的ρ总重,即ρ :F
1
=G
1
+G
2
;
故选:D。
考点3 气体压力与压强
※易错提醒:判断是否与大气压有关(例1)。
拔尖特训:①粗略测量大气压(例3);②水气压计(例2)。
【典例1】(•成都)如图所示的现象中,没有利用大气压的是( )
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A. “吸盘”挂钩贴在竖直墙面上
B. 用注射器将药液注入肌肉
C. 用吸管将饮料“吸”入口中
D. 用硬纸片“托住”杯中的水
【答案】B。
【分析】大气压的存在能够解释很多现象,这些现象有一个共性:通过某种方法,使设
备的内部气压小于外界大气压,在外界大气压的作用下出现了这种现象。
【解答】解:A、把吸盘紧压在光滑的墙壁上,把吸盘内的空气排出,大气压就把吸盘
紧压在了墙壁上,利用了大气压,故A不符合题意;
B、医生给注射器内吸药液时用到了大气压,但现在是向病人体内注射药液,利用的是
人的推力,与大气压无关,故B符合题意;
C、用力吸气,吸管内的气压小于外界大气压,饮料在外界大气压的作用下,被压入口
腔内,利用了大气压,故C不符合题意;
D、杯口的纸片不下落,是典型的“覆杯实验”实验,是大气压作用的结果,故D不符
合题意。
故选:B。
【变式训练】(•桂林)如图所示的实例中,利用了大气压的是( )
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A. 车启动时人向后倾
B. 用铅垂线检查墙是否竖直
C. 吸盘能紧贴在光滑墙面上
D. 苹果浮在水面上
【答案】C。
【分析】大气压的存在能够解释很多现象,这些现象有一个共性:通过某种方法,使设
备的内部气压小于外界大气压,在外界大气压的作用下出现了这种现象,据此对各选项
逐一进行分析做出判断。
【解答】解:
A.车启动时,人的下半身随汽车一起向前运动,而人的上半身由于惯性要保持原来的
静止状态,因此人相对于车要向后倾斜,故A不符合题意;
B.砌墙时,施工人员用重垂线来检查墙是否竖直,利用了重力的方向总是竖直向下的
原理,故B不符合题意;
C.用力挤压,排出吸盘内的空气,使里面接近真空,内部气压远小于外界大气压,此
时吸盘就会在大气压的作用下紧贴在光滑墙面上,故C符合题意;
D.苹果浮在水面上,是由于苹果受到的浮力和自身的重力相等,故D不符合题意。
故选:C。
【典例2】(精选•本溪)(1)如图甲所示,玻璃瓶中装入适量带色的水,从玻璃管吹入
少量空气,使管中水面高于瓶口。将此装置由一楼拿到十楼,发现玻璃管中的液柱 升
高 ,说明大气压随高度的增加而 减小 。
(2)如图乙所示,把玻璃瓶中装满带色的水,双手迅速用力捏玻璃瓶,发现玻璃管中
的液柱上升,说明力可以 改变物体的形状 。
(3)如果把乙图中玻璃瓶转移到温度较高的一瓶中,发现玻璃管中的液柱也能上升,
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此现象说明液体具有 热胀冷缩 的性质,根据这个性质制成了温度计。
【答案】(1)升高、减小;(2)改变物体的形状;(3)热胀冷缩。
【分析】(1)把气压计从山脚带到山顶时,发生变化的是海拔高度,而大气压随海拔
的升高而减小;
(2)力的作用效果:一是改变物体的形状,二是改变物体的运动状态;
(3)常用温度计是根据液体的热胀冷缩的性质制成的。
【解答】解:(1)把该装置从一楼拿到十楼,瓶内空气的压强不变,由于外界大气压
减小,玻璃管内液面升高,可得出结论:大气压随高度的增加而减小;
(2)用双手挤压玻璃瓶,因瓶子的容积会减小,玻璃瓶内气压增大,所以会观察到细
玻璃管内的水柱上升;这一现象说明力可以改变物体的形状;
(3)把玻璃瓶转移到温度较高的环境中,发现玻璃管中的液柱也能上升,此现象说明
液体具有热胀冷缩的性质,根据这个性质制成了温度计。
故答案为:(1)升高、减小;(2)改变物体的形状;(3)热胀冷缩。
【变式训练】(精选•荆州)小明在学习了大气压强的知识后,自制了一个如图所示的气压
计,瓶中装有适量的水,当他将自制气压计由楼下拿到楼上时发现细玻璃管中液面上升,
说明大气压随高度的增加而 减小 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。若他将
这个瓶子装满水,戴着隔热手套捏瓶子,发现细玻璃管中液面也能上升,说明力能使物
体发生 形变 。他还发现将装满水的瓶子放入热水中,细玻璃管中液面仍能上升,这
又成了一支自制温度计,它的工作原理是 液体的热胀冷缩 ,在此过程中瓶内水的密
度将 变小 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
【答案】减小;形变;液体的热胀冷缩;变小。
【分析】(1)根据大气压和海拔的关系解答。
(2)力可以改变物体的运动状态,也可以使物体发生形变。
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(3)常用温度计是根据液体热胀冷缩的原理制成的;根据密度公式分析。
【解答】解:(1)大气压随着高度的增大而减小。
(2)若他将这个瓶子装满水,戴着隔热手套捏瓶子,发现细玻璃管中液面也能上升,
隔热手套排除了温度对液体的影响,所以水柱升高是因为瓶子发生了形变造成的。
(3)将装满水的瓶子放入热水中,细玻璃管中液面仍能上升,其原因是液体受热体积
膨胀造成的,它的工作原理是液体的热胀冷缩;
瓶内水的质量不变,体积增大,根据密度公式 = 得知,水的密度变小。
故答案为:减小;形变;液体的热胀冷缩;变小ρ。
【典例3】(春•常熟市月考)用注射器估测大气压的值实验中。
(1)实验中,分析研究的对象是大气对 活塞 (填“针筒”、“活塞”)的压力;
(2)实验过程中他们让弹簧测力计和注射器保持在水平方向,可以减小活塞的 重力
对实验的影响,从而提高实验的精确程度。当活塞相对于针筒开始滑动时,可以近似看
成研究对象在水平方向所受拉力F与所受的大气压力是一对 平衡力 (平衡力/相互
作用力);
(3)研究对象受大气压力的受力面积等于注射器的截面积。读出注射器的容积 V,再
用刻度尺测出有刻度部分的长度L,计算大气压值,其表达式为p= 。
(4)实验中,小华正确使用了测量仪器,且读数正确,但她发现测量结果总是偏小,
其主要原因是 注射器中的空气无法排尽 。
(5)另一方面,考虑到活塞与针筒之间的摩擦力对实验的影响,小华改进了实验,如
图2所示,将注射器筒固定在水平桌面上,活塞通过水平细线及定滑轮与烧杯相连,向
烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得杯和水的重力为9.8N,然后向外缓慢
抽出杯中的水,当活塞刚开始向右滑动时,测得杯和水的重力为5.6N,已知活塞面积为
7×10﹣5m2,则活塞与注射器之间的摩擦力为 2.1 N,所测大气压的值应为 1.1×1 0 5
Pa。
【答案】(1)活塞;(3)重力;平衡力;(3) ;(4)注射器中的空气无法排尽;
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(5)2.1;1.1×105。
【分析】(1)明确实验的原理,确定研究对象;
(2)当弹簧测力计和注射器筒不在水平方向时,活塞的重力会影响测得的拉力,从而
影响测得的大气压;当注射器中的活塞开始滑动时,二力平衡可通过弹簧测力计测出大
气压力,此时弹簧测力计的示数与所受的大气压力相等;
(3)利用压强公式p= ,确定压强表达式;
(4)注射器筒内空气没有排尽会导致测量值小于真实值;
(5)当注射器中的活塞开始向左滑动时,此时摩擦力与所受的大气压力方向相同;当
注射器中的活塞开始向右滑动时,此时摩擦力与所受的大气压力方向相反;根据 p=
,求得压强值。
【解答】解:(1)该实验中以活塞为研究对象;分析研究的是大气对活塞的压力;
(2)当弹簧测力计和注射器筒不在水平方向时,由于活塞受重力的作用,使得测力计
的拉力不等于大气压力,从而影响测得的大气压,所以让弹簧测力计和注射器筒保持在
水平方向,目的是为了减小活塞自身重力对实验的影响,从而提高实验的准确程度。当
注射器中的活塞开始滑动时,弹簧测力计的拉力与大气的压力刚好平衡,利用二力平衡
原理来测出大气对活塞的压力;
(3)注射器全部刻度部分的长度L、体积V,得出活塞的面积S= ,将测量结果代入
压强公式得:p= = = ,
(4)活塞与注射器筒壁不完全密封,橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体,都会使
拉力变小,在面积不变的情况下,测得的大气压会偏小;
(5)当注射器中的活塞开始向左滑动时,G =9.8N,对活塞受力分析:F+f=G =
1 1
9.8N;
当注射器中的活塞开始向右滑动时,G =5.6N,对活塞受力分析:F﹣f=G =5.6N;
2 2
两式联立解得:F=7.7N,f=2.1N,所测大气压的值:p= = =
1.1×105Pa。
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故答案为:(1)活塞;(3)重力;平衡力;(3) ;(4)注射器中的空气无法排
尽;(5)2.1;1.1×105。
【变式训练】(精选•泰州)小明用2mL的注射器、量程为0~10N的弹簧测力计和刻度尺
粗略测量大气压的值,本实验的原理是二力平衡和p= 。
步骤一:把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔。
步骤二:如图所示安装好器材,水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞 刚
被拉动 时,记下弹簧测力计的示数为5.2N。
步骤三:用刻度尺测出注射器 有刻度部分的 长度为4.00cm。
步骤四:算出大气压强值为 1.04×1 0 5 Pa。
同组的小华分析了影响实验结果的可能因素后,对实验进行了如下改进:
①将步骤一改为:先将注射器内抽满水,再竖直向上推动活塞至注射器筒的底端,然
后用橡皮帽封住注射器的小孔,这样便于 排空注射器内的空气 。
②取下橡皮帽,重复步骤二的操作,读得弹簧测力计的示数为0.3N,由此可知,此时
活塞所受到的 摩擦力 (摩擦力/大气压力)为0.3N。
小华根据改进后测得的数据,重新计算了大气压的值。
【答案】 ;刚被拉动;有刻度部分的;1.04×105Pa;①排空注射器内的空气;②摩擦
力。
【分析】(1)根据二力平衡的条件和p= 测量大气压;
(2)当活塞刚刚拉动时,弹簧测力计的拉力与大气对活塞的压力是一对平衡力;
(3)用刻度尺测出注射器有刻度部分的长度;
(4)根据公式p= = = 将测得的压力和面积代入公式即可算出压强的大小;
①先将注射器内抽满水,再竖直向上推动活塞至注射器筒的底端,这样可排尽注射器
小孔中残余气体,减小实验过程中的测量误差;
②如果活塞与注射器内壁间存在摩擦力,注射器在拉力F作用下平衡时,拉力F大于大
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气对活塞的压力,从而影响测量结果。
【解答】解:本实验的原理是二力平衡和p= ;
由于注射器活塞颈部用绳与弹簧测力计的挂钩相连,应水平向右慢慢拉动注射器筒,这
样相当于水平向右拉动弹簧测力计的挂钩;当注射器中的活塞开始运动时,说明此时拉
力等于大气对活塞的压力。故记下的弹簧测力计示数,就是大气对活塞的压力F=
5.2N;
注射器全部刻度的长度为L=4.00cm,有刻度部分的容积为V=2ml,注射器活塞的横截
面积为S= ,
此时大气压的数值p= = = =1.04×105Pa;
①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体,产生的力会和外部大气压力抵消一部分,
这样使得弹簧测力计受到的拉力减小,在面积不变的情况下,测得的大气压会偏小;先
将注射器内抽满水,再竖直向上推动活塞至注射器筒的底端,使水充满在注射器小孔中,
这样可排尽注射器小孔中残余气体,减小实验过程中的测量的误差;
②如果活塞与注射器内壁间存在摩擦力,注射器在拉力F作用下平衡时,拉力F大于大
气对活塞的压力,从而使测量值偏大。所以小华取下橡皮帽,重复步骤二的操作,读得
弹簧测力计的示数为0.3N,此时活塞所受到的摩擦力为0.3N。
故答案为: ;刚被拉动;有刻度部分的;1.04×105Pa;①排空注射器内的空气;②摩
擦力。
考点4 流体压力与压强
※易错提醒:不能区分普通飞机(利用流体压强与流速关系的原理)和直升飞机(利用力
的作用相互的原理)的升空原理(例1)。
拔尖特训:流体压强的综合计算(例2)。
【典例1】(精选•自贡模拟)2017年4月,我国国产直升机AC311A成功试飞。直升机能
停留在空中,是因为旋转的机翼对空气施加了向下的力,根据物体间力的作用是 相互
的 ,空气对机翼也施加了向上的力,所以直升机能够停留在空中。另外,我国国产大
飞机C919于5月也完成了首飞,客机在飞行时,机翼上表面空气流速大,压强 小 ,
因此获得向上的升力。
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【答案】相互的;小。
【分析】(1)物体间力的作用是相互的,螺旋桨在对空气施力的同时,也受到空气对
它施加的反作用力;
(2)流体压强与流速的关系:流速越大,压强越小;流速越小,压强越大。
【解答】解:(1)直升机旋转的机翼对空气施加了一个竖直向下的力,由于物体间力
的作用是相互的,所以空气对直升机施加了一个竖直向上的反作用力,这个力就是飞机
向上的升力。
(2)客机在飞行时,机翼上方的空气流速大,压强小;机翼下方的空气流速小,压强
大,所以机翼受到一个向上的压强差,飞机受到向上的升力。
故答案为:相互的;小。
【变式训练】(精选•黑龙江)六一儿童节,小华和爸爸到公园游玩,在湖面上划船时,用
力向后划水,船就会前行,这是利用了物体间 力的作用是相互的 ;这时一艘快艇从
小船旁边急速驶过,小华发现小船向快艇方向靠近,这是因为在流体中流速越大的位置
压强越 小 。
【答案】力的作用是相互的;小。
【分析】(1)力是物体对物体的作用,物体间力的作用是相互的;
(2)在流体中,流动速度越大的位置,压强越小。
【解答】解:(1)船桨向后划水,给水施加了向后的力,由于物体间力的作用是相互
的,因此水就会对船施加一个反作用力,船向前运动;
(2)在流体中流速越大的位置压强越小。快艇从小船旁边急速驶过,快艇与小船之间
的水流速度大于小船外侧的水流速度,快艇与小船之间水流压强变小,外侧水流压强较
大,将小船推向快艇一侧。
故答案为:力的作用是相互的;小。
【典例2】(精选秋•磐安县月考)一次飓风发生时,屋外气压急剧降到 9×104pa,当时房
间门窗紧闭,可以认为室内气压是1个标准大气压(取1×105Pa).若室内屋顶的面积
为100m2,屋顶受到的压力足以将屋顶掀翻。
(1)为什么屋外气压会急剧下降?
(2)求由于内外压强差使屋顶受到的大气压力的大小和方向。
【答案】(1)屋外空气流速增大,气压减小;
(2)大气压力1×106N;方向竖直向上。
【分析】(1)飓风发生时,空气流速加快,屋外压强减小。
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(2)屋内气压大于屋外气压,根据公式 F=PS可求压力差,压力方向与压力大的方向
相同。
【解答】解:
(1)屋外有飓风发生时,屋外空气流动速度增大,气压急剧减小;
(2)屋内外的气体压强差:△p=p ﹣p =1×105pa﹣9×104pa=1×104pa。
1 2
屋顶受到的力:F=△pS=1×104pa×100m2=1×106N;
由于屋内气压较大,则屋顶受到力的方向竖直向上。
答:(1)屋外空气流速增大,气压减小;
(2)大气压力1×106N;方向竖直向上。
【变式训练】(精选春•洪山区期中)一次飓风发生时,屋外气压急剧降到 9×104Pa,这是
因为 屋外空气流速变大,压强变小 当时门窗紧闭,可以认为室内气压是标准大气压,
粗略取作1×105Pa,若室内屋顶是平的且面积为100m2,这时屋顶受到的内外压力差为
1×10 6 N,方向 竖直向上 。
【答案】屋外空气流速变大,压强变小;1×106;竖直向上。
【分析】气体和液体都属于流体,在流体中,流速大的地方压强小,流速小的地方压强
大。
先计算压强差,再根据F=PS计算压力差。屋内气压大于屋外气压,根据公式F=pS可
求压力差。
由于室内的向上的压力大于室外向下的压力,所以压力差的方向为竖直向上。
【解答】解:飓风发生时,屋外空气相对于屋内来说空气的流速很大,压强较小,室外
气压急剧下降。
室内气压是标准大气压,即:1×105Pa.若室内屋顶的面积是100m2,这时:
屋顶所受到的内外压强差为△p=p内 ﹣p外 =1×105Pa﹣9×104Pa=1×104Pa,
屋顶受到的压力差F=△p×S=1×104Pa×100m2=1×106N,巨大的压力可将屋顶掀飞。
由于室内的向上的压力大于室外向下的压力,所以,方向为竖直向上。
故答案为:屋外空气流速变大,压强变小;1×106;竖直向上。
【典例3】(秋•杭州期中)我省不少地方建有风力发电站,绿色环保无污染。若同时需在
山上建一种简约却不易被吹飞的休息站,其独特的支架悬空形状发挥作用。下列哪个休
息站的形状符合要求( )
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A. B.
C. D.
【答案】A。
【分析】流体的压强跟流速有关,流速越大的位置压强越小。比较屋顶上下的空气流动
速度,比较屋顶上下受到的压强,再比较屋顶受到向上和向下的压力。
【解答】解:A、“上平下凸”,横风吹过该结构时,其上方气体流速小,压强大;下
方流速大,压强小,使其受到向下的压强、压力差,从而避免被强横风吹得移位,故 A
符合题意;
B、房子设计成图B所示的圆顶,尽管容易清除积雪,但屋顶受到向上的压强等于向下
的压强,受到的向上的压力等于向下的压力,不能避免被强横风吹得移位,故B不符合
题意;
C、房子设计成图C所示的圆顶,风刮过屋顶,屋顶上方的空气流动速度大,压强小;
屋内空气流动速度小,压强大,屋顶受到向上的压强大于向下的压强,受到的向上的压
力大于向下的压力,产生一个向上的压力差,不能避免被强横风吹得移位,故C不符合
题意,
D、图中上下表面水平,屋顶受到向上的压强等于向下的压强,受到的向上的压力等于
向下的压力,不能避免被强横风吹得移位,故D不符合题意。
故选:A。
【变式训练】(春•二道区期末)不同的飞机获得升力的原理可能会不同。如直升机能够停
留在空中,是因为旋转的旋翼对空气施加了向下的力,根据物体间力的作用是 相互
的,空气对旋翼施加了向上的力,使飞机获得向上的升力。而客机在飞行时,机翼下表
面比上表面的空气流速 小 ,压强 大 ,因此获得向上的升力。
【答案】相互;小;大。
【分析】(1)力是物体对物体的作用,一个物体对别的物体施力时,同时也受到后者
对它的作用力;
(2)流体的压强与流速有关,流体在流速大的地方压强较小,在流速小的地方压强较
大。
【解答】解:旋转的旋翼对空气施加了向下的力,空气就会给旋翼一个向上的力,说明
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物体间力的作用是相互的;客机在飞行时,机翼下表面比上表面的空气流速小,压强大,
因此获得向上的升力。
故答案为:相互;小;大。
能力提升训练
一、选择题。
1.(秋•嘉定区校级期中)一份报纸,对折后平放在水平桌面上,则它对桌面的压强约为
( )
A.1帕 B.2帕 C.4帕 D.无法确定
【答案】B。
【分析】根据教材中所提供的数据可知,一张报纸平放在水平桌面上时对桌面的压强;
当报纸对折后平放在水平桌面上时,对桌面的压力不变,受力面积减小一半,根据p=
可知报纸对桌面压强的变化,然后得出答案。
【解答】解:根据教材中所提供的数据可知,一张报纸平放在水平桌面上,报纸对桌面
的压强约为1帕;
若把这张报纸对折后再平放在水平桌面上,报纸对桌面的压力不变,受力面积减小一半,
由p= 可知,报纸对桌面的压强变为原来的2倍,即2帕。
故选:B。
2.(•成都模拟)我们身边看似“轻小”的空气,其实蕴含着巨大的力量,能够帮助我们
完成很多工作。以下实例,与大气压作用无关的是( )
A.用吸管吸瓶中的饮料
B.茶壶盖上开小孔
C.拦河大坝修建成上窄下宽
D.人体吸入新鲜空气
【答案】C。
【分析】大气压的利用一般都是在某处使气压降低,然后在外界大气压的作用下,产生
了某种效果。
【解答】解:
A.用吸管吸瓶中的饮料是利用大气压强,吸饮料时,先把吸管内的空气吸走,在外界
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大气压的作用下,饮料就被压进吸管里,故A不符合题意;
B.茶壶盖上开小孔是利用大气压强,使壶内与壶外的大气压相同,方便水被倒出,故
B不符合题意;
C.拦河大坝修建成上窄下宽是利用液体压强与深度的关系,深度越深液体的压强越大,
所以拦河大坝修建成上窄下宽,故C符合题意;
D.人体吸入新鲜空气利用大气压强,人先排出肺内的空气后,在外界大气压的作用下,
新鲜空气就被压进肺里,故D不符合题意。
故选:C。
3.(春•滨海县月考)如图所示,三个底面积相同,但开口形状不同的容器放在水平桌面
上,往容器中加入相同深度的水,则三个容器底受到的压力( )
A.甲最大 B.乙最大 C.丙最大 D.一样大
【答案】D。
【分析】首先根据p= gh判断三个容器底受到的压强大小,然后根据 F=pS判断三个
容器底受到的压力大小ρ。
【解答】解:由于三个容器内水的深度相同,由 p= gh可知,水对三个容器底产生的
ρ
压强相等,又知三个容器底面积相等,根据 p= 可得F=pS,可知三个容器底受到的
压力一样大。
故选:D。
4.(秋•上城区期末)大气压在抗击新冠肺炎疫情中发挥了重要作用。如“负压病房”,
所谓“负压”是指内部的气压低于外部的气压,下列现象中有可能处于“负压”状态的
是( )
A.正在熬粥的高压锅内 B.吹大后的气球内
C.充满气后的氧气罐内 D.人吸气时肺的内部
【答案】D。
【分析】“负压”是指室内的气压低于室外的气压,分析各个选项中相关装置内外的气
压关系进行判断。
【解答】解:A.正在熬粥的高压锅内,其内部的气压大于外界大气压,故A不符合题
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意;
B.吹大后的气球内,其内部的气压大于外界大气压,故B不符合题意;
C.充满气后的氧气罐内,其内部的气压大于外界大气压,故C不符合题意;
D.人吸气时肺内部的气压要小于人体外气压,空气才能压入肺内,故D符合题意。
故选:D。
5.(春•九龙坡区期末)对下列实验的解释错误的是( )
A.甲图表明压力相同时,受力面积越小,压力作用效果越明显
B.乙图表明液体向各个方向都有压强
C.丙图吹硬币使硬币翻越木条,是利用流体在流速大的地方压强大的原理
D.丁图实验能测量出标准大气压的值
【答案】C。
【分析】(1)压强的大小与压力和接触面积有关;
(2)液体内部压强与液体的密度和深度有关;
(3)流体压强与流速的关系:流体在流速大的地方压强小,在流速小的地方压强大;
(4)托里拆利实验第一次较为准确的测量出了大气压强的大小。
【解答】解:A、据图可知,右边手指所受的压强大,即说明在压力一定时,接触面积
越小,压强越大,故A正确;
B、据图可知,相同的深度,液体喷射的距离相同,即说明同一深度,液体内部向各个
方向的压强相等,故B正确;
C、口吹硬币跳过栏杆,硬币上放的空气流速大,压强小,硬币下方的空气流速小,压
强大,故硬币在较大的压强的作用下跳起,故说明气体流速大的地方压强小,故C错误;
D、据图可知,托里拆利实验中玻璃管上方是真空,即管中水银柱的压强与外界大气压
相等,所以通过计算水银柱的压强而测量出了大气压强的大小,故D正确;
故选:C。
6.(秋•杨浦区期末)九年级第一学期物理练习册共有 70页,平放在水平桌面中央时,它
对桌面的压强约为( )
A.1帕 B.35帕 C.70帕 D.140帕
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【答案】B。
【分析】(1)根据一页纸的重力约为0.05N,估算出70页物理练习册的重力;
(2)根据物理练习册对水平桌面的压力和自身的重力相等F=G求出其压力大小,一页
纸的面积约为0.06m2,利用p= 求出对水平桌面的压强。
【解答】解:一页纸的重力约为0.05N,则70页物理练习册为35页,总重力约为:
G总=nG=35×0.05N=1.75N;
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,物理练习册对水平桌面的压力:
F=G总=1.75N;
一页纸的面积约为0.06m2,即受力面积约为0.06m2
则该物理练习册对水平桌面的压强约为:
p= = =29Pa;
结合选项可知,与35Pa相接近,故B正确、ACD错误。
故选:B。
7.(秋•普陀区期末)如图所示,甲、乙两个实心均匀正方体放在水平地面上,沿竖直方
向在两个正方体上分别切去相同宽度,甲、乙剩余部分对地面的压强相等,则下列关于
甲、乙正方体切去部分质量m甲'和m乙'的大小关系正确的是( )
A.m甲'一定大于m乙' B.m甲'一定等于m乙'
C.m甲'可能小于m乙' D.m甲'可能不等于m乙'
【答案】A。
【分析】(1)根据沿竖直方向切相同宽度后甲、乙剩余部分对地面的压强相等即 p甲
= p 乙 ; 由 水 平 放 置 的 实 心 均 匀 正 方 体 对 地 面 的 压 强 公 式 p =
,可推知甲、乙正方体切去部分对地面的压强也相
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等 即p甲'=p乙';根据固体压强公式p= = ,结合p甲'=p乙',可得切去部分的
压强等式 ;
(3)由切去部分的底面积表达式S甲'=L甲×Δh,S乙'=L乙×Δh,可比较出S甲 和S乙 的
大小关系,结合等式 ,即可推出切去部分质量m甲'和m乙'的大小关
系。
【解答】解:设甲、乙两正方体的边长分别为L甲 、L乙 ,根据题意可知,沿竖直方向切
相同宽度后,甲、乙剩余部分对地面的压强相等,即 p甲 =p乙 ;
由 水 平 放 置 的 实 心 均 匀 正 方 体 对 地 面 的 压 强 公 式 p =
,可知 甲L甲g=L乙 乙g;
故可推知甲、乙正方体切去部分对地面的压ρ强也相等 即pρ甲'=p乙';
根据固体压强公式p= = ,则切去部分的压强还可表示为: ;
切去前S甲 >S乙 ,分别切去相同宽度Δh,则切去部分的底面积S甲'=L甲×Δh,S乙'=L
乙×Δh;
又由图可知L甲 >L乙 ,则S甲'>S乙',结合等式 ,故可得m甲'>m乙'。
故选:A。
8.(•长沙模拟)如图所示,完全相同的两个容器中分别装入甲、乙两种不同的液体,下
列分析正确的是( )
A.若甲乙的质量相等,则A点的压强等于B点的压强
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B.若甲乙的质量相等,则C点的压强小于D点的压强
C.若甲乙对容器底部的压强相等,若要使甲对容器底部的压强小于乙对容器底部的压
强,可以在两容器中分别倒入体积相等的液体
D.若甲乙对容器底部的压强相等,则甲的质量一定大于乙的质量
【答案】C。
【分析】(1)若甲乙的质量相等,两个容器完全相同,可知甲、乙两容器中的液体容
器底部的压强相等,由图可知,甲、乙两容器内液体的体积关系,由 m= 液V可知,
两容器内液体的密度关系; ρ
两容器完全相同,则容器中向外凸出部分的容积V凸 相同,因
甲液
<
乙液
,所以由G=
mg= Vg可知乙容器中凸出部分的液体重力较大,而两容器中ρ液体的ρ总重力相等,则两
容器中ρ柱形部分的液体重力G甲液 ′>G乙液 ′,所以由F=G柱形 可知,两容器中液体对
容器底部的压力F甲液 >F乙液 ;又因为两个容器完全相同,其底面积相同,由压强定义
式可知液体对容器底部的压强p甲液 >p乙液 ;
由图可知,A、B两点到容器底部的距离相等,由p= 液gh和
甲液
<
乙液
可知,a、b
两点到容器底部的压强关系为p
A下
>p
B下
,因两容器中ρ的液体对ρ容器底ρ的压强相等,即
p A上+p A下 >p B上+p B下 ,进一步分析甲容器中液体对A点的压强和乙容器中液体对B点
的压强的大小关系;
(2)同(1)可分析甲容器中液体对C点的压强和乙容器中液体对D点的压强的大小关
系;
(3)根据甲乙对容器底部的压强相等,由图可知,甲、乙两容器内液体的深度关系,
由p= 液gh可知,两容器内液体的密度关系,在两容器中分别倒入体积相等的液体,
因两容ρ器相同,则容器内液体升高的高度相等,即△h甲 =△h乙 ,由p= 液gh和两容器
内液体的密度关系可知,两容器内液体对容器底部的压强增加量的关系,ρ进而判断甲对
容器底部的压强和乙对容器底部的压强关系;
(4)根据甲乙对容器底部的压强相等,因两容器相同,由F=pS知甲乙对容器底部的
压力相等,则竖直方向上甲的重力等于乙的重力,甲的质量等于乙的质量。由此判断出
两种液体的密度大小,即可得到容器凸起液体质量的大小。
【解答】解:
A、由图可知,甲、乙两容器内液体的体积关系为 V甲液 >V乙液 ,因两容器中的液体质
量相等,所以由m= 液V可知,两容器内液体的密度关系为
甲液
<
乙液
;
ρ ρ ρ
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两容器完全相同,则容器中向外凸出部分的容积V凸 相同,因
甲液
<
乙液
,所以由G=
mg= Vg可知乙容器中凸出部分的液体重力较大,而两容器中ρ液体的ρ总重力相等,则两
容器中ρ柱形部分的液体重力G甲液 ′>G乙液 ′,所以由F=G柱液 可知,两容器中液体对
容器底部的压力F甲液 >F乙液 ;又因为两个容器完全相同,其底面积相同,所以由压强
定义式可知,两液体对容器底部的压强p甲液 >p乙液 ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
由图可知,A、B两点到容器底部的距离相等,由p= 液gh和
甲液
<
乙液
可知,A、B
两点到容器底部的压强关系为p A下 <p B下 ﹣﹣﹣﹣﹣﹣ρ﹣﹣②;ρ ρ
因p甲液 >p乙液 ,所以,由p A上+p A下 >p B上+p B下 可知,p A上 >p B上 ,即甲容器中液体对A
点的压强大于乙容器中液体对B点的压强,故A错误;
B、由图可知,C、D两点到容器底部的距离相等,由 p= 液gh和
甲液
<
乙液
可知,
C、D两点到容器底部的压强关系为p C下 <p D下 ﹣﹣﹣﹣﹣﹣ρ﹣﹣③;ρ ρ
因p甲液 >p乙液 ,所以,由p C上+p C下 >p D上+p D下 可知,p C上 >p D上 ,即甲容器中液体对C
点的压强大于乙容器中液体对D点的压强,故B错误;
C、若甲乙对容器底部的压强相等,由图可知,甲、乙两容器内液体的深度关系为h甲液
>h乙液 ,所以由p= 液gh可知,两容器内液体的密度关系为
甲液
<
乙液
,在两容器中
分别倒入体积相等的ρ液体,因两容器相同,则容器内液体升高ρ的高度ρ相等,即△h甲 =
△h乙 ,由p= 液gh和
甲液
<
乙液
可知,两容器内液体对容器底部的压强增加量关系为
△p甲 <△p乙 ,ρ则甲对容ρ器底部ρ的压强小于乙对容器底部的压强,故C正确;
D、若甲乙对容器底部的压强相等,因两容器相同,由F=pS知甲乙对容器底部的压力
相等,则容器竖直方向上的甲的质量等于乙的质量,所以 < ,即容器凸起部分的
甲 乙
甲的质量小于乙的质量,所以总的甲的质量小于乙的总的质ρ量,ρ故D错误。
故选:C。
9.(秋•鹿城区期末)在图所示装置中,粗细均匀的细玻璃管上端塞有橡皮塞,管内一段
水银柱将一部分气体封闭在玻璃管内。已知玻璃管和橡皮塞总重为 G,管的横截面积为
S,水银柱高为h,水银的密度为 ,设当时大气压为p ,管内空气重力不计,则整个装
0
置平衡时,弹簧秤的示数应为( ρ )
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A.G B.G+ ghS C.G﹣ ghS D.G+ ghS﹣p S
0
【答案】B。 ρ ρ ρ
【分析】通过分析图中的装置可以看出,无论气压如何,管内水银柱、空气柱的压强如
何,整个装置所受的重力都要通过弹簧测力计的示数体现出来。因此,我们应将整个装
置看做一个整体来进行分析,通过给出的量计算出水银柱的重力再加上玻璃管和橡皮塞
的总重,即为弹簧测力计的示数。
【解答】解:
将整个装置看做一个整体,则弹簧测力计的示数就等于装置的总重力G总 。
管内水银柱的重G水银 =F=pS= ghS,
管和橡皮塞的重加水银重: ρ
G总 =G+G水银 =G+ ghS。
故选:B。 ρ
二、填空题。
10.(精选•西华县二模)用瓶子和细玻璃这些简单的物品可以做一些物理实验,如图甲所
示,玻璃瓶中装入适量带色的水,从玻璃管吹入少量空气,使管中水面高于瓶口。将此
装置由一楼拿到十楼,忽略温度的影响,会发现玻璃管中的液柱 上升 ;如图乙所示,
把玻璃瓶中装满带色的水,双手迅速用力捏玻璃瓶,发现玻璃瓶中的液柱上升,说明力
可以 改变物体的形状 ;如果把乙图中玻璃瓶转移到温度较高的环境中,发现玻璃管
中的液柱也能上升,此现象说明液体具有 热胀冷缩 的性质,根据这个性质制成了温
度计。
【答案】升高;改变物体的形状;热胀冷缩。
【分析】(1)把气压计从山脚带到山顶时,发生变化的是海拔高度,而大气压随海拔
的升高而减小;
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(2)力的作用效果:一是改变物体的形状,二是改变物体的运动状态;
(3)常用温度计是根据液体的热胀冷缩的性质制成的。
【解答】解:(1)把该装置从一楼拿到十楼,瓶内空气的压强不变,由于外界大气压
减小,玻璃管内液面升高,可得出结论:大气压随高度的增加而减小;
(2)用双手挤压玻璃瓶,因瓶子的容积会减小,玻璃瓶内气压增大,所以会观察到细
玻璃管内的水柱上升;这一现象说明力可以改变物体的形状;
(3)把玻璃瓶转移到温度较高的环境中,发现玻璃管中的液柱也能上升,此现象说明
液体具有热胀冷缩的性质,根据这个性质制成了温度计。
故答案为:升高;改变物体的形状;热胀冷缩。
11.(春•陇县期末)如图是乳牛自动喂水器,其中 A和B后中间的细管C组成一个 连
通器 ,容器A和B的水面在水不流动时总保持 相平 。乳牛饮水后使得B的水面下
降,A中的水会由C流向 B ,此时A中的水面会 下降 ,从而将阀门D向上顶开,
就自动补水。
【答案】连通器;相平;B;下降。
【分析】A和B的上端开口不相连,而底部相连,符合连通器的构造特点;然后根据连
通器和杠杆的特点进行解答。
【解答】解:由图可知:A和B上端开口,底部相连,构成了一个连通器;根据连通器
的特点知:在水不流动时,A和B内的水面相平;
乳牛饮水,使B的水面下降,A中的水会经C流向B,此时A中的浮球会随水面下降,
从而将阀门D向上顶开,使水流下来补充。
故答案为:连通器;相平;B;下降。
12.(春•连山区期末)如图所示,一个底面积是200cm2、高为10cm的柱形容器,顶部有
一个面积是40cm2的小孔,孔上装有一根倾斜管子,从管子上端灌水,当 h =20cm时,
1
水对容器底的压强为 3×1 0 3 Pa,水对容器底的压力为 6 0 N;水对容器顶面的压
强为 2×1 0 3 Pa。(g取10N/kg)
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【答案】3×103;60;2×103。
【分析】容器底部的深度为h=h +h ,根据p= gh得出水对容器底部的压强,根据p=
1 2
ρ
可知水对容器底的压力;
容器顶面的深度为h ,根据p= gh得出水对容器顶面的压强。
1
【解答】解:水对容器底部的压ρ强p
1
= g(h
1
+h
2
)=1.0×103kg/m3×10N/kg×(20+10)
×10﹣2m=3×103Pa, ρ
根据p= 可知水对容器底的压力F=p S=3×103Pa×200×10﹣4m2=60N;
1
水对容器顶面的压强p = gh =1.0×103kg/m3×10N/kg×20×10﹣2m=2×103Pa。
2 1
故答案为:3×103;60;2×ρ103。
13.(春•兰山区期中)如图所示,边长为10cm的正方体A重力为9N,在水平向左的力
F =2N,竖直向下的力F =1N作用下,沿着水平地面向左做匀速直线运动,则此时A
1 2
受到的滑动摩擦力大小为 2 N,A对水平地面的压强为 100 0 Pa。
【答案】2;1000。
【分析】(1)正方体A沿水平地面向左做匀速直线运动时处于平衡状态,受到的水平
向左的力F 和和水平向右的摩擦力是一对平衡力,二力大小相等,据此求出此时 A受
1
到的滑动摩擦力;
(2)固体能大小不变的传递压力,A对水平地面的压力等于自身的重力加上竖直向下
的力F ,根据S=a2求出正方体A的底面积即为受力面积,利用p= 求出A对水平地
2
面的压强。
【解答】解:
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(1)正方体A沿水平地面向左做匀速直线运动时处于平衡状态,受到的水平向左的力
F 和和水平向右的摩擦力是一对平衡力,
1
所以,此时A受到的滑动摩擦力:f=F =2N;
1
(2)因固体能大小不变的传递压力,
所以,A对水平地面的压力:F=G+F =9N+1N=10N,
2
受力面积:S=a2=(10cm)2=100cm2=0.01m2,
A对水平地面的压强:p= = =1000Pa。
故答案为:2;1000。
14.(春•青羊区校级月考)一个水池中水的深度为3m,在距池底1m池壁上有一个小孔
用面积为20cm2塞子刚好塞住。则池底受水的压强大小为 3×1 0 4 Pa,而塞子受水的
压力大小为 4 0 N。
【答案】3×104;40。
【分析】(1)根据液体压强公式求出池底受到水的压强;
(2)水池的深度即为水池装满水时底部塞子所处的深度,所以塞子受到水的压强等于
池底受到水的压强,根据F=pS求出水对塞子的压力。
【解答】解:(1)池底受水的压强:
p= gh=1×103kg/m3×10N/kg×3m=3×104Pa;
(2ρ)在距池底1m池壁上有一个小孔,所以塞子受到水的压强:
p′= gh′=1×103kg/m3×10N/kg×(3m﹣1m)=2×104Pa;塞子所受水的压力:
F=pSρ=2×104Pa×20×10﹣4m2=40N。
故答案为:3×104;40。
三、实验探究题。
15.(精选春•赤峰期末)阅读材料,回答问题
从古至今,科学发现的过程都是一个不断完善、不断修正的过程。
材料一:两千多年前,亚里士多德认为空气没有“重量”,真空是不存在的。
材料二:至少从1614年开始,伽利略却认为空气是有重量的,他的同事兼学生托里拆
利在1643年做了如图所示的实验:把一端封闭的长玻璃管装满水银倒置在一个敞口的
水银槽里,水银从玻璃管顶部下降了一段距离后,液面不再下降,
高度总保持距离槽中水银面如图(1)所示的位置,于是规定了760mm水银柱产生的压
强就为一标准大气压。1646年帕斯卡重复了这一实验,在他的多次实验中有一次测得的
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实验结果如图(2)所示,但依然能支持托里拆利的观点。
材料三:在17世纪中叶,对该实验的两个关键问题的回答都有代表性的支持者和反对
者(如表):
关键问题的回答 支持者 反对者
大气压力支撑水银柱 笛卡尔 所有亚里士多德学派
帕斯卡 罗贝瓦尔
水银柱上方存在真空 罗贝瓦尔 所有亚里士多德学派、笛卡尔、
波义耳 伽利略、霍布斯
(1)托里拆利实验,测得了一标准大气压约是 1.013×1 0 5 pa;
(2)在帕斯卡如图(2)所示的实验中,他测得的大气压是 75 0 mm水银柱产生的
压强,那么你认为导致这一结果的原因可能是 实验时的地理位置海拔高度较高 。
【答案】(1)1.013×105;(2)750;实验时的地理位置海拔高度较高。
【分析】(1)托里拆利实验测量大气压值,1标准大气压所能支持的水银柱的高便是在
托里拆利实验中测出的大气压值,根据液体压强公式 p= gh可求出其数值以及水柱高
度。 ρ
(2)在托里拆利实验中,水银柱的高度差应是竖直高度,而不是水银柱的长度;
实验中,实验表面海拔高度、温度、湿度都会影响大气压强的大小。
【解答】解:
(1)1 个标准大气压的大小,其具体数值是 p= 水银gh=13.6×103kg/m3×9.8N/
kg×0.76m≈1.013×105Pa。 ρ
(2)图中750mm高度才是水银柱的竖直高度,它产生的压强与大气压大小相等;
大气压不是固定不变的,实验表面海拔高度、温度、湿度都会影响大气压强的大小。
所以,可能是实验时的地理位置海拔高度较高。
故答案为:(1)1.013×105;(2)750;实验时的地理位置海拔高度较高。
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四、解答题。
16.(精选春•南陵县校级月考)小王同学为了探究“放在斜面上的物体对斜面的压力跟斜
面倾斜程度的关系”,进行了实验,步骤如下:①用双面胶将一个200g的钩码固定在
1米长的塑料直尺的中间,将直尺的一头固定在桌子的一端,如图甲所示;
②缓缓抬起右端,让直尺与水平方向有一定的夹角,如图乙所示;
③继续抬高右端,增大直尺与水平方向的夹角,如图丙所示。
(1)该实验中,小王是通过观察 直尺的形变程度 来判断物体对斜面压力的大小;
这种研究物理问题的方法叫 转换法 (选填“控制变量法”或“转换法”或“类比
法”或“建立模型法”)。在以前的物理学习过程中,我们还用过这种方法,请再举出
一例: 将正在发声的音叉插入水中溅起水花 。
(2)分析三次实验的现象,可以得出的结论是 斜面倾斜程度越大,物体对斜面的压
力越小 。
【答案】(1)直尺形变的程度;转换法;将正在发声的音叉插入水中溅起水花;(2)
斜面倾斜程度越大,物体对斜面的压力越小。
【分析】(1)由题意及实验的现象可知,物体对斜面的压力的大小转化为斜面的形变
程度来体现出来;
(2)由图可知三次实验现象中,斜面的倾斜程度越大则尺子的形变越小,故说明压力
减小;对图1中的钩码受力分析即可得出所受到的力。
【解答】解:(1)因尺子的形变程度与物体所受的压力有关,压力越大,物体的形变
程度越大,故可以由尺子形变程度判断物体对斜面的压力大小;这种研究物理问题的方
法叫转换法。用转换法的实验有:将正在发声的音叉插入水中溅起水花,在鼓面上撒一
些纸屑,鼓面振动看到纸屑跳动。
(2)由三次实验的现象可知,当斜面倾角变大时,尺子的倾斜程度变小,说明斜面上
的物体对斜面的压力随斜面倾斜程度增大而减小。
故答案为:(1)直尺形变的程度;转换法;将正在发声的音叉插入水中溅起水花;
(2)斜面倾斜程度越大,物体对斜面的压力越小。
17.(秋•普陀区校级期中)如图所示,甲、乙两个实心正方体放置在水平地面上。已知甲
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的质量为1千克,甲的底面积为0.01米2。
(1)求物体甲对地面的压强p甲 。
(2)沿水平方向切去部分后,甲、乙剩余部分的高度 h相等,此时甲、乙剩余部分的
质量相等。比较切去前甲、乙对地面压强p甲 、p乙 的大小关系,并写出推导过程。
【答案】(1)物体甲对地面的压强为1000Pa;
(2)p甲 >p乙 ,推导过程同上。
【分析】(1)根据已知甲的质量为1千克,利用G甲 =m甲g可求出物体甲的重力。因
为甲放置在水平表面上,此时压力大小等于甲的重力,根据压强公式即可求出甲对地面
的压强;
(2)已知甲、乙剩余部分的高度h相等,此时甲、乙剩余部分的质量相等,由密度公
式、体积公式、正方形面积公式推导可得甲、乙密度的关系式,再根据p= = =
= = = hg可得切去前甲、乙对地面压强关系式,由图可知l甲 <l乙 ,进一
步比较可知切去前甲ρ、乙对地面压强p甲 、p乙 的大小关系。
【解答】解:(1)甲物体的重力:G甲 =m甲g=1kg×10N/kg=10N;
物体甲对地面的压力等于自身的重力,则物体甲对地面的压强:p甲 = = =
=1000Pa;
(2)甲、乙剩余部分的高度h相等,此时甲、乙剩余部分的质量相等,即m甲 =m乙 ,
由m= V可得: 甲V甲 = 乙V乙 ,
由V=Sρh可得:ρ甲S甲h=ρ 乙S乙h,即 甲S甲 = 乙S乙 ,
ρ ρ ρ ρ
由正方形面积公式可得: = ,即 = ,
甲
ρ
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由p= = = = = = hg可得切去前甲对地面压强p甲 = 甲gl甲 ,则p
ρ ρ
甲 = ×gl甲 = = × 乙gl乙 ,
切去前乙对地面压强p乙 = 乙gl乙 , ρ
ρ
由图可知l甲 <l乙 ,所以 >1,则 乙gl乙 < × 乙gl乙 ,所以p甲 >p乙 。
答:(1)物体甲对地面的压强为100ρ0Pa; ρ
(2)p甲 >p乙 ,推导过程同上。
18.(秋•闵行区期中)如图所示,将足够高的圆柱形容器甲置于水平地面,容器底面积为
2.5×10﹣2米2。其内部中央放置一个圆柱形物体乙,容器中有体积为 4V 的水,此时水
0
对容器底部压强为1960Pa。
①求水的深度;
②求水对容器底部的压力F水 ;
③现向容器内抽水,每次抽出水的体积均为V ,乙物体始终沉在容器底部,水对容器
0
底部的压强大小如表所示。
(a)问第几次抽水后物体露出水面?说明理由:
(b)求乙的高度h乙 。
抽水次数 水对容器底部的压强(帕)
未抽水 1960
第一次 1764
第二次 1568
第三次 980
【答案】①水的深度为0.2m;
②水对容器底部的压力F水 为49N;
③(a)第三次抽水后物体露出水面;原因是:每次抽出的水的体积相等,第一次和第
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二次抽出水后水的深度应每次降低0.02m;当第三次抽出V 的水时,若乙物体没有浸没,
0
则水的深度变化应降低0.0.2m,现在是当第三次抽出V 的水时水的深度的降低了0.06m
0
>0.02m,所以,第三次抽水后物体已经露出;
(b)乙的高度h乙 为0.15m。
【分析】(1)已知利用p= gh变形式求水的深度;
(2)已知容器底面积,利用ρp=Fs求水对容器底的压力;
(3)首先根据p= gh求出每次抽水后水的深度;根据每次加水后深度的变化量即可判
断物体浸没情况;由ρ于每次抽出的水的体积均为V ,则根据物体乙露出水面后,最后容
0
器里剩余的水的体积相等,即可求出乙物体的横截面积;最后根据乙物体由浸没到露出
后深度的变化,利用V=Sh得出第三次抽水的体积V 的表达式,最后即可求出乙物体
0
的高度。
【解答】解:①根据p= gh可得水的深度:
ρ
h = = =0.2m;
0
②根据p= 可得,水对容器底的压力:
F=pS=1960Pa×2.5×10﹣2m2=49N;
③(a)由p= gh可知每次抽水后容器中水的深度分别为:
未抽水时,h
0
=ρ0.2m;
第一次:h = = =0.18m,
1
第二次:h = = =0.16m,
2
第三次:h = = =0.1m,
3
由于原来容器中有体积为4V 的水,水深为0.2m,
0
第一次抽出体积为V 的水时,水的深度减小量:Δh =h ﹣h =0.2m﹣0.18m=0.02m,
0 1 0 1
第二次抽出体积为 V 的水时,水的深度减小量相等,Δh =h ﹣h =0.18m﹣0.16m=
0 2 1 2
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0.02m,
第三次抽出体积为 V 的水时,水的深度减小量相等,Δh =h ﹣h =0.16m﹣0.1m=
0 3 2 3
0.06m,
由于每次抽出的水的体积相等,第一次和第二次抽出水后水的深度每次都降低0.02m;
当第三次抽出V 的水时,若乙物体没有浸没,则水的深度变化也应降低 0.02m,现在是
0
当第三次抽出V 的水时水的深度降低了0.06m>0.02m,所以,第三次抽水后物体已经
0
露出水面;
(b)设物体乙的底面积为S乙 ,高度为h乙 ,
则第一次抽水时,抽出的水的体积为:V
0
=S甲Δh
1
=2.5×10﹣2m2×0.02m=5×10﹣4m3﹣﹣
﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣Ⅰ
第三次抽水时,抽出的水的体积为:V
0
=(S甲 ﹣S乙 )(h乙 ﹣h
3
)+S甲 (h
2
﹣h乙 )﹣﹣
﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣Ⅱ
第三次抽水后,甲容器里剩余的水的体积为:
V
0
=(S甲 ﹣S乙 )h
3
﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣Ⅲ
由ⅠⅢ可得:S乙 =S甲 ﹣ =2.5×10﹣2m2﹣ =2×10﹣2m2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣
﹣﹣﹣﹣Ⅳ
由 Ⅰ Ⅱ Ⅳ 可 得 : h 乙 = +h 3 =
+0.1m=0.15m。
答:①水的深度为0.2m;
②水对容器底部的压力F水 为49N;
③(a)第三次抽水后物体露出水面;原因是:每次抽出的水的体积相等,第一次和第
二次抽出水后水的深度应每次降低0.02m;当第三次抽出V 的水时,若乙物体没有浸没,
0
则水的深度变化应降低0.0.2m,现在是当第三次抽出V 的水时水的深度的降低了0.06m
0
>0.02m,所以,第三次抽水后物体已经露出;
(b)乙的高度h乙 为0.15m。
五、计算题。
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19.(秋•闵行区期末)如图所示,用5牛的力将重为4×10﹣3牛的图钉压入木块,针尖面
积约为5×10﹣7米2,求木块表面受到的压强。
【答案】107Pa。
【分析】固体能够大小不变的传递压力,图钉尖对木块的压力等于拇指对顶帽的压力,
根据p= 求出木块表面受到的压强。
【解答】解:因固体能够大小不变的传递压力,所以,图钉尖对木块的压力也为5N,
则木块表面受到的压强:p= = =107Pa。
答:木块表面受到的压强为107Pa。
20.(秋•房山区期末)某水平公路路面所能承受的最大压强为 8×105Pa。一辆卡车的质量
为2t,当装载3t货物静止在该路面上时,车轮与路面接触的总面积为0.1m2。请通过计
算说明卡车对该路面是否产生损坏。(g取10N/kg)
【分析】汽车对水平地面的压力等于汽车的自重与货物的重力之和,由压强公式可求得
汽车对路面的压强;比较汽车对地面的压强与地面所能承受的最大压强可知汽车是否对
路面产生危害。
【解答】解:卡车装满货物时对水平路面的压力:
F=G总 =m总g=(2×103kg+3×103kg)×10N/kg=5×104N,
车轮与路面接触的总面积:S=0.1m2,
卡车对路面的压强:p卡 = = =5×105Pa。
已知路面所能承受的最大压强为8×105Pa,因为p卡 <p受 ,所以不会损坏路面。
答:卡车对该路面不会产生损坏。
21.(秋•嘉定区期末)如图所示,底面积不同足够高的圆柱形容器甲、乙(S甲 >S乙 )置
于水平地面上。
①若容器甲重为9.8牛,底面积为1×10﹣2米2,内部盛有深度为0.4米的水。求:
(a)水对容器甲底部的压强p水 ;
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(b)容器甲对水平地面的压强p地 。
②若容器甲、乙中的液体A、B对容器底部的压强相等。为使A液体对容器甲底部的压
强大于B液体对容器乙底部的压强,有如下方案:(a)在容器甲、乙中同时抽取相同
质量的液体;(b)在容器甲、乙中同时加入相同高度的原有液体。请分析每种方案的
可行性。
【答案】(1)水对容器甲底部的压强是 3.92×103Pa;容器甲对水平地面的压强是
4900Pa;
(2)(a)方案可行,(b)方案不可行。
【分析】①(a)根据公式p=pgh可求水对容器甲底部的压强p水 ;(b)水平放置,根
据F地 =G水+G甲容 求出容器甲对水平地面的压力,根据 求出容器甲对地面的压强;
②已知容器甲、乙中的液体A、B对容器底部的压强相等,为使A液体对容器甲底部的
压强大于B液体对容器乙底部的压强,若选择抽取液体,则根据 p剩 = 计算
抽取后剩余液体对容器底的压强p甲剩 和p乙剩 ;若p甲剩 >p乙剩 ,则方案可行反之不可行,
若选择加入原有液体,则根据p= gh计算加入液体后增大的压强Δp甲 和Δp乙 ,若Δp甲
>Δp乙 ,则方案可行反之不可行,ρ据此分析。
【解答】解:(1)①水对容器甲底部的压强:p
水
= 水gh=1.0×103kg/m3×9.8N/
kg×0.4m=3.92×103Pa; ρ
②容器甲内水的体积:V水 =S甲h水 =1×10﹣2m2×0.4m=4×10﹣3m3;
水的质量:m水 = 水V水 =1.0×103kg/m3×4×10﹣3m3=4kg;
容器甲对水平地面ρ的压力:F地 =G水+G甲容 =m水g+G甲容 =4kg×9.8N/kg+9.8N=49N;
容器甲对地面的压强:p地 = = =4900Pa;
(2)已知液体A、B对容器底部的压强 p甲 =p乙 ;
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两个容器是圆柱形的,液体对容器底的压力等于液体的重力,所以液体对容器底的压强:
p甲 = ;p乙 = ;
(a)在容器甲、乙中同时抽取相同质量的液体,设抽取液体的质量为 m,则剩余液体
对容器底的压强:
p甲剩 = = ﹣ = ;
p乙剩 = = ﹣ = ;
因为S甲 >S乙 所以,p甲剩 >p乙剩
此方案可行;
(b)已知液体A、B对容器底部的压强 p甲 =p乙 ;且h甲 >h乙 ;
由p= gh可知液体的密度关系 < ;
A B
在容器ρ甲、乙中同时加入相同高ρ度的ρ原有液体,由p= gh可知增大的压强:
Δp甲 <Δp乙 ; ρ
加入液体后对容器底的压强:
p甲1 =p甲+Δp甲 ;
p乙1 =p乙+Δp乙 ;
所以p甲1 <p乙1 ;
此方案不可行。
答:(1)水对容器甲底部的压强是3.92×103Pa;容器甲对水平地面的压强是4900Pa;
(2)(a)方案可行,(b)方案不可行。
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