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文档简介
专题02压强内容导航01复习目标→明考向、知权重、晓关联、以目标导学,以考向定标02知识重构
→系统讲解核心知识,重构整合形成体系脉络重构:快速扫描高频考点,定位薄区典例破题:精选例题,呈现思路点拨+规范解答+方法提炼巩固提升:趁热打铁练一练,强化巩固所学03综合通关
→综合演练,梯度设题;查漏补缺,闭环收官
04错题留痕
→预留固定区域,记录错题题号、错因与正解常考考点命题风向1.压力及压力与重力的区别2.压强的概念、单位与物理意义3.探究影响压力作用效果的因素4.固体压强的计算与增大、减小压强的方法5.液体压强的特点6.液体压强的计算(公式\o"p=ρgh计算规则柱体的压强"p=ρgh)7.连通器的原理及生活应用8.大气压强的存在、测量与变化规律9.流体压强与流速的关系及应用1.压力与压强的基础辨析,结合生活实例(如书包带、菜刀、铁轨枕木),考查增大或减小压强的方法。2.探究影响压力作用效果的因素,考查控制变量法的应用、实验现象分析与结论总结。3.固体压强的计算,考查对公式的理解与应用,以及受力面积的判断。4.液体压强的特点与计算,考查对液体压强公式(\o"p=ρgh计算规则柱体的压强"p=ρgh)的应用,以及对液体压强影响因素的理解。5.连通器原理的应用,考查生活中连通器实例(如茶壶、船闸)的识别与原理解释。6.大气压强的存在与测量,考查托里拆利实验的原理、标准大气压的数值,以及大气压强随高度变化的规律。7.流体压强与流速的关系,考查对飞机升力、火车站安全线等生活现象的解释。8.压强与力学知识的结合,考查结合受力分析、二力平衡解决压强相关的综合问题。考情解码:“压强”是力学板块的重要内容,承接“运动和力”的受力分析知识,也是后续学习浮力、功和机械能的基础。本专题涉及的概念、规律和探究实验,是力学知识体系的关键衔接点。试题注重从生活情境、实验探究出发,考查学生的受力分析能力、科学推理能力以及运用物理知识解释生活现象的能力。压强的综合题常与力、浮力等知识结合,体现力学知识的内在联系。脉脉|络|重|构考考|点|精|讲\o"9.1压强"知识点一压强【课标要求】通过实验,理解压强;知道日常生活中增大和减小压强的方法。1.压力:垂直作用在物体表面上的力叫压力。2.压力与重力(1)压力和重力的区分重力压力定义由于地球的吸引而使物体受到的力垂直作用在物体表面上的力产生原因地球的吸引物体对物体的挤压方向总是竖直向下垂直于受压面且指向被压物体重力压力作用点物体的重心在被压物体的表面施力物体地球对受力物体产生挤压作用的物体联系在通常情况下,静止在水平地面上的物体,其重力等于物体对地面的压力注意压力不一定是由于物体受到重力而引起的。物体由于受到重力的作用,可以产生压力,但压力的大小不一定等于物体的重力(2)压力与重力的关系压力并不都是由重力产生的,因此压力的大小并不一定与重力大小相等,有时甚至无关。分类直接放置水平受力竖直下压竖直上拉顶在顶板压在墙上受力情况压力GGG+FG-FF-GF3.压强:物体单位面积上压力的作用效果。4.压强公式:,式中P单位是:帕斯卡,简称:帕,符号Pa,1=1N/m2,压力F单位是:牛,符号N;受力面积S单位是:米2,符号m2。5.增大压强方法:(1)S不变,F↑;(2)F不变,S↓(3)同时把F↑,S↓。而减小压强方法则相反。【典例破题1】一正方体木块平放在水平桌面上,对水平桌面的压强是1200Pa,如果将它沿水平方向截去一半,剩余木块对桌面的压强是______Pa;如果将它沿竖直方向截去一半,剩余木块对桌面的压强是______Pa,若把竖直截下部分完全叠在剩下的木块上,这时木块对水平桌面的压强等于______Pa。【答案】60012002400【详解】由压强公式可得,正方体木块平放在水平桌面上,对水平桌面的压强是沿水平方向截去一半,木块对桌面的压力变为原来的一半,受力面积不变。剩余木块的压强沿竖直方向截去一半,木块对桌面的压力变为原来的一半,受力面积也变为原来的一半。剩余木块的压强将竖直截下的部分叠在剩余木块上,此时总压力等于原来木块的重力,受力面积变为原来的一半。对水平桌面的压强【命题解读】考查知识压力与重力的区别、压力的作用效果、压强的定义与计算、增大和减小压强的方法命题解读命题意图:以生活中的压力现象、压力作用效果探究实验为背景,考查能否区分压力与重力;能否通过控制变量法分析压力作用效果的影响因素;能否运用压强公式进行计算;能否根据实际场景选择增大或减小压强的方法。解题思路:解题时先明确压力的概念(垂直压在物体表面上的力),区分压力与重力;分析实验时,控制压力或受力面积不变,探究另一因素对效果的影响;计算压强时,注意受力面积S是接触面积(单位要换算成m2);解决实际问题时,结合公式分析压力或受力面积的变化对压强的影响。【巩固提升1】下列所示的现象中,是为了增大压强的是(
)A.钉板上的钉子密集 B.书包带做得较宽C.用锤子钉钉子 D.北极熊过冰面匍匐前进【答案】C【详解】A.钉板钉子密集,总压力不变,通过增大受力面积减小压强,避免伤人,故A不符合题意;B.书包带做的较宽,书包总重力不变,通过增大受力面积减小压强,背起来更舒适,故B不符合题意;C.用锤子钉钉子,受力面积不变,通过锤子撞击增大了对钉子的压力,从而增大压强,让钉子更容易钉入物体,故C符合题意;D.北极熊匍匐过冰面,重力不变,通过增大受力面积减小压强,避免冰面破裂,故D不符合题意。故选C。【巩固提升2】如图所示,用拇指与中指压一支铅笔的两端,______(选填“拇指”或“中指”)受到的压强大,若拇指受到的压力为,笔尖的受力面积为,则中指受到的压强为______。【答案】中指【详解】铅笔静止时,两手指对铅笔的压力大小相等,根据力的作用是相互的,拇指和中指受到的压力大小相等。中指接触铅笔笔尖,受力面积更小,根据压强公式得压力相等时,受力面积越小,压强越大,因此中指受到的压强大;中指受到的压力等于拇指受到的压力,即,受力面积单位换算中指受到的压强【巩固提升3】如图是在2025年春晚节目中的扭秧歌机器人,该机器人总质量为,单脚与地面的接触面积为。表演时,机器人用时将手绢抛起了。取,手绢质量忽略不计,求:(1)手绢在空中旋转上升时的平均速度;(2)机器人的总重力;(3)机器人双脚站立并保持静止时,对地面的压强。【详解】(1)手绢上升的高度平均速度(2)机器人的总重力(3)该机器人双脚站立保持静止状态时,对地面的压力对地面的压强【易错警示】1.对压力的理解(1)压力不一定由重力产生,方向也不一定竖直向下(如斜面上的物体对斜面的压力垂直于斜面)。(2)只有当物体静止在水平面上且不受其他外力时,压力大小才等于重力大小。2.压强公式的误区(1)受力面积S是两个物体的接触面积,不是物体的总面积(如桌子对地面的受力面积是桌脚的总面积)。(2)计算时单位必须统一:F用N,S用m2,压强p单位才是Pa。3.增大/减小压强的方法要区分:“增大压力/减小受力面积”增大压强、“减小压力/增大受力面积”减小压强的应用场景,避免混淆(如刀刃磨薄是减小受力面积增大压强,书包带加宽是增大受力面积减小压强)。\o"9.2液体的压强"知识点二液体的压强【课标要求】通过实验,探究并了解液体压强与哪些因素有关;知道连通器的原理及应用。1.产生原因:是由于液体受到重力。2.液体压强特点:(1)液体内部任意位置都有压强,(2)液体内部同一位置,各个方向压强大小均相等;(3)液体的压强随深度增加而增大,在同一深度,液体向各个方向的压强相等;(4)不同液体的压强还跟密度有关系。3.液体压强计算公式:p=ρgh,(ρ是液体密度,单位是kg/m3;g=9.8N/Kg;h是深度,指液体自由液面到液体内部某点的竖直距离,单位是m。)4.根据液体压强公式:p=ρgh可得,液体的压强与液体的密度和深度有关,而与液体的体积和质量无关。5.固体压强与液体压强固体压强液体压强产生原因固体间接触且相互挤压液体受到重力作用传递情况平衡状态下,通常加在固体上的压力,只能沿力的方向,大小不变地传递,如手压图钉加在密闭液体上的压强能大小不变地向各个方向传递,如液压千斤顶影响因素压力和受力面积的大小液体的密度和深度常用公式p=F/Sp=ρgh压力、压强的计算如果物体自由放置在水平面上,①先根据F=G确定压力;②再根据公式p=F/S计算压强①先根据公式p=ρgh计算压强;②再根据公式F=pS计算液体产生的压力6.对放在水平面上装有液体的容器的分析容器形状压力压强说明液体对容器底均匀柱形容器h为深度S为底面积非柱形容器或容器对水平面任何形状S为底面积7.对放在水平面上均匀柱状固体的分析均匀柱状固体包括圆柱体、正方体、长方体等,如图所示。对水平面的压力对水平面的压强8、连通器(1)定义:上端开口、下端连通的容器。(2)特点:连通器里的同种液体不流动时,各部分中的液面总保持相平。(3)应用:茶壶、下水管道中的U形水管、地漏、船闸、锅炉水位计等。【典例破题2】小慧同学在“探究影响液体内部压强因素”实验中(ρ盐水>ρ水>ρ酒精):(1)她轻轻按压图甲所示探头上的橡皮膜,U形管中液面变化明显,说明装置气密性较__________(填“好”或“差”);(2)比较乙、丙两图的实验现象,可初步得出结论:同种液体,___________越大,液体的压强越大;因此水电站拦河大坝应设计成___________(填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状;(3)比较丙、丁两图,可得结论:不同液体的相同深度处,___________越大,液体压强越大。若将探头放入图戊的酒精中,U形管两侧液面高度差与图丙一致。根据实验结论推测,探头的位置可能在___________(填“a”“b”或“c”)处。【答案】(1)好(2)液体深度上窄下宽(3)液体密度c【详解】(1)U形管液面变化明显,说明装置不漏气,气密性较好。(2)比较乙、丙两图的实验,液体都为水,液体的密度相同,丙中探头深度更深,U形管两侧液面高度差更大,说明液体压强更大,可初步得出结论:同种液体,液体深度越大,液体的压强越大;因此水电站拦河大坝应设计成上窄下宽的形状。(3)比较丙、丁两图,探头的深度相同,液体的密度不同,在盐水中U形管两侧液面高度差更大,说明液体压强更大,可得结论:不同液体的相同深度处,液体密度越大,液体压强越大。将探头放入图戊的酒精中,U形管两侧液面高度差与图丙一致,即压强相同,已知,根据可知探头在酒精中所处深度较大,所以探头的位置可能在c处。【命题解读】考查知识液体压强的特点、液体压强公式p=ρgh、连通器原理及应用命题解读命题意图:以液体压强探究实验、连通器实例为背景,考查能否通过实验总结液体压强的特点;能否运用p=ρgh进行计算和分析;能否理解连通器的原理并解释相关现象。解题思路:解题时先回忆液体压强的特点(液体内部向各个方向都有压强,同一深度各方向压强相等,压强随深度增加而增大,与液体密度有关);计算时,明确h是从液面到该点的垂直深度;分析连通器时,抓住“上端开口、底部相连通,装同种液体静止时液面保持相平”的特点。【巩固提升4】如图,将一未装满水的密闭矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置。已知瓶子底面积为S1,瓶盖面积为S2,水的密度为ρ,正立时水的深度为h1,倒立时水的深度为h2,下列说法中错误的是(
)A.倒立时水对瓶盖的压强为ρgh2B.正立时水对瓶底的压力为ρgh1S1C.倒立时水对瓶盖的压力小于水的重力D.正立时瓶子对桌面的压力大于倒立时瓶子对桌面的压力【答案】D【详解】A.由可知,倒立时水对瓶盖的压强为ρgh2,故A正确,不符合题意;B.由可知,正立时水对瓶底的压强为ρgh1,由可知,正立时水对瓶底的压力为ρgh1S1,故B正确,不符合题意;C.倒立时,瓶盖处不是柱形,水对瓶盖的压力小于瓶内水的重力(部分水压在瓶的侧壁上),故C正确,不符合题意;D.正立时瓶子对桌面的压力和倒立时瓶子对桌面的压力都等于瓶和水总的重力,故D错误,符合题意。故选D。【巩固提升5】为了探究“影响液体内部压强大小的因素”,小明和小华分别采用如图所示装置进行实验,其中甲装置U形管内装有已染色的水,已知盐水密度大于酒精的密度。(1)当压强计的金属盒在空气中时,U形管两边的液面应当相平,而她所观察到如图甲所示的情景,调节的方法是___________(填字母);A.取下软管重新安装 B.将U形管部分液体倒出 C.向U形管倒入部分液体(2)调节装置后想检查装置的气密性,用手指压橡皮膜时,若发现U形管两边液柱的高度差变化___________(选填“明显”或“不明显”),就说明装置的气密性良好。实验中,用U形管两侧液面的高度差来表示液体内部的压强大小,这种物理方法叫_____;(3)比较乙、丙两图可知,当深度一定时,液体内部压强随____增大而增大;(4)完成探究实验以后,小华设计了改装,向装置左右两侧倒入相同的液体,液面稳定后,橡皮膜形变如图丁所示,左右两侧液体对容器底的压强p左_____p右(选填“大于”小于”或“等于”)。【答案】(1)A(2)明显转换法(3)液体密度(4)小于【详解】(1)当压强计的橡皮膜没有受到压强时,U形管中液面应该就是相平的,若U形管中的液面出现了高度差,就说明软管中的气体压强大于大气压,只需要将软管取下,再重新安装,这样的话,U形管中两管上方的气体压强就是相等的,液面就相平了,故选A。(2)调节装置后想检查装置的气密性,用手指压橡皮膜时,若发现U形管两边液柱的高度差变化明显,就说明装置的气密性良好。实验中,用U形管两侧液面的高度差来表示液体内部的压强大小,这种物理方法叫转换法。(3)比较乙、丙两图可知,液体的深度相同,密度不同,丙图U形管液面高度差大,可知:当深度一定时,液体内部压强随液体密度增大而增大。(4)装置左右两侧倒入相同的液体,液面稳定后,则左侧液面低于右侧液面,由可知,此时两容器底受到液体压强的大小关系为小于。【巩固提升6】如图所示,平底茶壶的质量是600g,底面积是(壶内、外底面积相等),内盛1.2kg的水,放置在面积为的水平桌面中央。试求:(,)(1)水对茶壶底部的压强和压力;(2)茶壶对桌面的压强。【详解】(1)水对壶底的压强水对壶底的压力(2)茶壶和水的总重力茶壶对桌面的压力茶壶对桌面的压强【易错警示】1.对液体压强的理解(1)液体压强只与液体密度ρ和深度h有关,与液体的质量、体积、容器形状无关。(2)深度h是指从液面(自由面)到该点的垂直距离,不是高度或长度。2.液体压强公式的应用:计算液体对容器底的压力时,应先算压强p=ρgh,再算压力F=pS;不要直接用液体重力代替压力(如不规则容器中,液体对底的压力不一定等于液体重力)。3.连通器的误区:连通器必须同时满足“上端开口”和“底部相连通”两个条件,且装同种液体静止时液面才相平(若装不同液体,液面不一定相平)。\o"9.3大气压强"知识点三大气压强【课标要求】知道大气压强及其与人类生活的关系;了解大气压强的测量方法。1.证明大气压强存在的实验:马德堡半球实验;测定大气压强值的实验:托里拆利实验。2.产生的原因:①空气具有重力;②空气具有流动性。3.测定大气压的仪器是:气压计,常见气压计有水银气压计和无液气压计(金属盒气压计)。4.标准大气压:把等于760毫米高水银柱产生的液体压强。1标准大气压=760毫米汞柱=1.013×105帕=10.34米水柱。5.大气压的变化规律具体描述应用说明与海拔的关系海拔越高,气压越小由于大气压是大气层受到重力作用而产生的,因此离地面越高,空气越稀薄,气压越小与天气、季节的关系一般晴天比阴天气压高,冬天比夏天气压高空气中水蒸气含量越大,气压越低与沸点的关系一切液体的沸点都随气压减小而降低,随气压增大而升高在青藏高原上,水的沸点在80℃左右,家用压力锅内水的沸点可达120℃气体压强与体积的关系温度不变时一定质量的气体,体积越小,压强越大;体积越大,压强越小打气筒打气、利用压缩空气制动、抽水机6.流体压强大小与流速关系:在流体中流速越大地方,压强越小;流速越小的地方,压强越大。【典例破题3】小孟为家中的盆景设计了一个自动供水装置,如图所示,用一个塑料瓶装满水倒置在装有水的盆景盘中,瓶口刚刚被水浸没。当盘中的水位下降到使瓶口露出水面时,空气进入瓶中,瓶中就会有水流出,使盘中的水位升高,瓶口又被浸没,瓶中的水不再流出,这样盆景中的水位可以保持一定的高度。下列说法正确的是()A.瓶中水不会持续流出,是因为瓶内的压强始终等于外界大气压B.瓶中水不会持续流出,是因为瓶内外有气压差,将水托住C.当有空气进入瓶内,瓶内的气压就会大于大气压,将水排出D.瓶中的水流出后,瓶内的气压减小【答案】B【详解】A.瓶口被水封住时,瓶内有水柱下压,瓶内气压小于外界大气压,故A错误;B.外界大气压大,瓶内气压小,形成向上的气压差,这个压力差托住瓶里的水,让水不能一直流出来,故B正确;C.空气进入瓶内,只是让瓶内气压变大,逐渐接近外界大气压,并不会大于大气压,内外气压差值变小,水柱失去支撑下落,水自然流出,不是内部气压压出去的,故C错误;D.水流出的同时空气会进入瓶内,空气变多,瓶内气压变大,不是减小,故D错误。故选B。【命题解读】考查知识大气压强的存在、托里拆利实验、大气压强的变化、大气压的应用命题解读命题意图:以马德堡半球实验、托里拆利实验、生活中的大气压现象为背景,考查能否通过实例证明大气压的存在;能否理解托里拆利实验的原理和影响因素;能否知道大气压随高度的变化规律;能否运用大气压解释生活现象。解题思路:解题时先明确大气压的存在(如吸盘、吸管喝水);分析托里拆利实验时,注意水银柱高度只与外界大气压有关,与玻璃管的粗细、倾斜程度无关;解释现象时,抓住“内外气压差”这一核心。【巩固提升7】小华用去底的玻璃瓶制成肺呼吸模型,如图所示。下拉橡皮膜,空气进入气球完成吸气;上推橡皮膜,气球排出部分空气完成呼气。下列说法正确的是(
)A.“吸气”时,气球模拟肺体积变小 B.“吸气”时,瓶内气压小于外部大气压C.“呼气”时,气球内的空气质量不变 D.“呼气”时,瓶内气压等于外部大气压【答案】B【详解】AB.“吸气”时,下拉橡皮膜,瓶内空间增大,气压减小,小于外部大气压,外界空气进入气球,气球体积变大,故A错误,B正确;CD.“呼气”时,上推橡皮膜,瓶内气体体积减小,压强增大,大于外部大气压,将气球内的空气排出,气球内空气质量减小,故CD错误。故选B。【巩固提升8】在证明大气压存在时,老师演示了如图所示的“覆杯实验”:老师先将杯子装满水,用硬纸片盖住杯口,把杯子倒过来,发现纸片封住了杯口,水不洒出来,说明是大气托住了纸片,以此说明大气压的存在。用手拿住杯子使其静止,与杯子重力平衡的力是手对杯子的________(选填“压力”或“摩擦力”);若图中杯子里的水的高度是h,当地大气压是p0,水的密度是ρ,那么杯子倒过来后,水对杯底的压强为________(用已知量表示)。【答案】摩擦力【详解】杯子静止时受力平衡,重力方向竖直向下,手对杯子的压力是垂直于杯壁的水平方向的力,无法平衡竖直方向的重力;手对杯子竖直向上的摩擦力与竖直向下的杯子总重力是一对平衡力。杯子倒置后,杯口(纸片位置)受到向上的大气压,压强为;水的高度为,液体压强随深度减小而减小,从杯口到上方杯底,高度差为,压强减小,因此水对上方杯底的压强为【巩固提升9】如图所示是小明利用的注射器,弹簧测力计、刻度尺等器材估测大气压值的情况。(1)本实验的原理是___________。(2)拉动弹簧测力计时,应沿注射器轴线方向___________拉动,利用刻度尺测量出___________的长度为,即可算出活塞横截面积为___________;(3)把活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器小孔,再水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数,可测得大气压值___________;(4)实验时若筒内空气没有排尽,此因素将导致所测大气压值___________(偏大/偏小/不变)。【答案】(1)(2)匀速注射器有刻度部分0.2(3)(4)偏小【详解】(1)本实验中,活塞刚滑动时弹簧测力计的拉力与大气对活塞的压力大小相等,测出拉力F和活塞横截面积S后,利用压强公式计算大气压,因此实验原理为。(2)[1]匀速拉动时活塞受力平衡,拉力大小等于大气压力。[2]注射器容积,因此需要测量注射器有刻度部分的总长度L来计算横截面积。[3]代入,,得(3)大气压值(4)若筒内空气没有排尽,残余空气会对活塞产生向外的压力,使测得的拉力F偏小,根据,最终测得的大气压值偏小。【易错警示】1.对大气压的理解(1)大气向各个方向都有压强,不是只存在于竖直方向。(2)托里拆利实验中,玻璃管内水银柱上方是真空,若混入空气,会导致测量值偏小。2.大气压的变化(1)大气压随高度的增加而减小(海拔越高,气压越低),但不是均匀减小。(2)液体的沸点随气压的减小而降低,随气压的增大而升高(如高压锅就是利用气压增大沸点升高的原理)。3.大气压应用的误区:用吸管喝水不是“吸上来”的,而是大气压把水压上来的;注射器吸取药液的原理也是利用大气压,不是靠活塞的吸力。\o"9.4跨学科实践:制作简易活塞式抽水机"知识点四跨学科实践:制作简易活塞式抽水机【课标要求】了解活塞式抽水机的工作原理,能结合大气压知识分析其工作过程;能动手制作简易活塞式抽水机,解决实际问题。1、了解活塞式抽水机的工作原理取一个注射器,把针头插到装有水的盆中,向上拉动活塞,就能看到水从低处升到高处。如果向下压活塞,水就会被压回盆中。怎样才能不断地将水提升到高处呢?
活塞式抽水机就巧妙地解决了这个问题。下图是活塞式抽水机工作原理的示意图。其中,活塞跟筒壁紧密接触同时又可以上下移动,A、B是只能向上开启的阀门。使用时,若提起活塞,阀门A受到大气压的作
用而关闭,活塞的下面空气稀薄,气压小于外界的大气压。于是,低处的水受到大气压的作用推开阀门B进
入圆筒(图甲);当压下活塞时,阀门B被水压下而关闭,水受阻不能向下流动,于是冲开阀门A进
入圆筒的上部(图乙);再提起活塞时,活塞上面的水迫使阀门A关闭,水从出水管流出。与此同时,
低处的水又在大气压的作用下推开阀门B而进入圆筒(图丙)。这样,活塞不停地上下移动,水就从管
口连续不断地流出。
2、核心工作原理基于大气压与单向阀配合:向下压活塞时,活塞下方空间缩小,内部气压增大,底部单向阀关闭、活塞上单向阀打开,水从活塞上方流出;向上拉活塞时,活塞下方空间扩大,气压减小,外界大气压将水从水源压入管内,底部单向阀打开、活塞上单向阀关闭,水进入活塞下方;反复推拉活塞,即可持续抽水。3、关键注意事项(1)活塞需选用弹性适中的材料(如橡胶塞),与管壁贴合紧密,同时缠绕生料带等辅助密封,避免漏气影响抽水效果。(2)进水、出水两个单向阀安装方向必须正确,且保证开合灵活,防止水倒流导致抽水失败。(3)首次抽水前必须向管内引水,排出管内空气,否则无法利用大气压完成吸水动作。(4)推拉活塞杆时要匀速平稳,避免暴力操作导致活塞杆弯曲或管体破裂。(5)底部进水口需完全浸没在水中,且加装细滤网,防止泥沙杂质进入管内堵塞单向阀。(6)避免使用尖锐杆件或腐蚀性胶水,儿童操作时需成人监护,防止划伤或化学刺激。【典例破题4】活塞式抽水机是利用______把水从低处抽到高处的。使用时如图所示,提起活塞,阀门B______(选填“打开”或“关闭”),低处的水冲开阀门A进入圆筒;当下压活塞时,阀门A被水压下而______(选填“打开”或“关闭”),水冲开阀门B涌到活塞上面;再提起活塞时,活塞上面的水迫使阀门B关闭,水从出水管流出;与此同时,低处的水又在大气压的作用下推开阀门A进入圆筒。这样,活塞不停地上下移动,水就从管口连续不断地流出。【答案】大气压关闭关闭【详解】[1][2][3]活塞式抽水机是利用大气压把水从低处抽到高处。由图知道,活塞式抽水机在使用时,提起活塞时,阀门B受到大气压的作用而关闭,活塞下面的空气变稀薄,气压小于外界大气压,于是,低处的水在大气压的作用下推开阀门A进入圆筒。当压下活塞时,阀门A受水的压力而关闭,水不能向下流,于是就冲开阀门B进入圆筒的上部。再提起活塞时,活塞上面的水使阀门B关闭,水被活塞提起,从侧管中流出来。【命题解读】考查知识大气压的应用、活塞式抽水机的工作过程、跨学科实践的设计与分析命题解读命题意图:以简易活塞式抽水机的制作为背景,考查能否结合大气压知识分析抽水机的工作原理;能否理解阀门的开闭与气压变化的关系;能否根据实际情况优化装置设计。解题思路:解题时先回忆大气压的相关知识,分析活塞上下运动时,抽水机内部气压的变化;结合阀门的单向导通特点,理解水被“压”上来的过程;制作和分析时,注意装置的气密性、活塞与筒壁的密封性对抽水效果的影响。【巩固提升10】如图是活塞式抽水机工作原理的示意图。其中,活塞跟筒壁紧密接触但是可以上下滑动,A、B是只能向上开启的阀门。以下说法错误的是(
)A.抽水机是利用大气压来工作的B.当压下活塞时,阀门A打开,阀门B关闭C.使用一段时间后,抽水机的活塞与筒壁接触不再紧密,要更换新活塞D.标准大气压下,能提升水的最大高度约为76cm【答案】D【详解】A.活塞式抽水机工作时,是使其内部气压小于外界大气压,在外界大气压的作用下将水压入抽水机内,进而实现把水从低处压到高处的目的,故A正确,不符合题意;B.提起活塞时,筒内气压减小,下方大气压将阀门B推开(水进入筒内),同时阀门A因上方水的重力关闭(防止水倒流);下压活塞时,筒内水压增大,阀门B关闭、阀门A打开,水被压出,故B正确,不符合题意。C.使用一段时间后,抽水机的活塞与筒壁接触不再紧密,空气就会进入,活塞上下气压相同,地下水无法在大气压的作用下进入圆筒,要更换新活塞,故C正确,不符合题意;D.在一个标准大气压下,由p=ρgh可知,支撑的水高度约为故D错误,符合题意。故选D。【巩固提升11】在科学探究课上,小明同学依据图甲所示“活塞式抽水机的结构”,利用废旧材料制作了一台简易活塞式抽水机,其模型示意图如图乙所示。(1)乙图中的“玻璃球”相当于甲图“活塞式抽水机的结构”中的___________。(2)“抽水机”工作时:提起活塞,筒内下部气压___________(选填“变大”或“变小”),阀门___________开启(选填“A”或“B”),水被压入筒内;压下活塞,筒内水压增大,阀门B关闭,阀门A被冲开,水进入活塞上部,并从出水管流出。(3)在测试中,无论小明如何提压活塞,始终抽不上水。他列出了以下几种原因,其中不可能导致抽不上水的一项是:___________。A.玻璃球与进水口接触不紧密,存在缝隙B.用来制作阀门的塑料片被橡皮膏粘死,无法翻动C.出水管被异物堵塞D.吸水管太长,超过了大气压能支持的高度【答案】(1)阀门B(2)变小B(3)C【详解】(1)乙图中玻璃球位于进水口上方,作用和甲图进水口处的阀门B一致,起到单向阀门的作用。在提起活塞时,它能阻止水回流,让水进入筒内;压下活塞时,它会关闭,防止水向下流。(2)提起活塞时,活塞下方圆筒的体积变大,筒内下部气压变小,小于外界大气压,在大气压作用下,下方的阀门B被推开,水被压入筒内。(3)A.玻璃球接触不严密漏气,会导致筒内气压无法降低,大气压无法将水压入筒,能导致抽不上水,故A不符合题意;B.阀门被粘死无法翻动,阀门无法正常开关,水无法进入筒内,能导致抽不上水,故B不符合题意;C.出水管堵塞只会让水无法从出水管流出,水仍然可以被抽到筒内,故C符合题意;D.大气压最多支持水柱的高度约若吸水管长度超过这个高度,大气压无法把水抽到筒内,能导致抽不上水,故D不符合题意。故选C。【易错警示】1.工作原理的误区:活塞式抽水机是利用大气压将水从低处压到高处的,理论吸水高度不超过约10米(由大气压支持的水柱高度决定),实际中受气密性等因素影响,吸水高度会更低。2.装置设计的注意事项(1)装置的气密性必须良好,若漏气,内部无法形成足够的气压差,水无法被压上来。(2)阀门必须单向导通,若阀门方向装反,水无法正常流动。\o"9.5流体压强与流速的关系"知识点五流体压强与流速的关系【课标要求】了解流体压强与流速的关系及其在生活中的应用。1、流体:流动的物体,指的是液体和气体;如:空气、水等。
2、液体压强:流体流动时的压强称作流体压强。空气和水流动时有快有慢,流体在流速大的地方压强较小,在流速小的地方压强较大。3、液体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。4、流体压强与流速的关系在生活中的应用:飞机飞行、喷雾器、汽油发动机的汽化器、球类比赛中的旋转球、跑车上的扰流装置、龙卷风能够把树连根拔起、滑翔伞能在空中掉不下来等。5、飞机的升力的产生:飞机的机翼通常都做成上面凸起、下面平直的形状。(1)当飞机在机场跑道上滑行时,流过机翼上方的空气速度快、压强小,流过机翼下方的空气速度慢、压强大。(2)机翼上下方所受的压力差形成向上的升力。【典例破题5】如图所示,火车站站台画有安全线,火车进站时,为了安全,人要站在安全线内,这是因为,火车进站时,车体附近的空气会被运动的车体带动起来,流速________,压强________,站在站台上的人,身体前后承受的气压大小不同,这样的气压差形成的合力会将人推向行驶的火车,十分危险。【答案】变大变小【详解】[1][2]根据流体压强与流速的关系:流体流速越大的位置压强越小。火车进站时,车体附近的空气被运动的车体带动,流速会变大,那么此处压强就会变小。站在站台上的人,身体前(靠近火车一侧)压强小,身体后(远离火车一侧)压强大,前后承受的气压大小不同,这样的气压差形成的合力会将人推向行驶的火车。【命题解读】考查知识流体压强与流速的关系、飞机升力的原理、生活中流体压强现象的解释命题解读命题意图:以飞机机翼、列车安全线、喷雾器等现象为背景,考查能否理解“在流体中,流速越大的位置,压强越小”;能否运用该规律解释相关现象;能否分析飞机升力产生的原因。解题思路:解题时先明确流体(气体和液体)的压强与流速的关系;分析现象时,找到流速不同的位置,比较压强大小,再根据压强差判断物体的受力方向;分析飞机升力时,结合机翼上下表面的流速差异解释升力的产生。【巩固提升12】在学校科技社团活动中,小敏同学所在的团队利用3D打印机制作了如图所示的飞机模型。飞机模型的机翼设计成上凸下平,飞机模型在空中水平飞行过程中(
)A.机翼上方的空气流速较快,压强较小 B.机翼上方的空气流速较快,压强较大C.机翼下方的空气流速较快,压强较小 D.机翼下方的空气流速较快,压强较大【答案】A【详解】飞机模型在空中水平飞行过程中,机翼上方的空气流速较快,压强较小,下方空气流速较慢、压强较大,从而形成向上的升力,故选A。【巩固提升13】如图所示,北极熊趴在冰面上爬过薄冰,从而避免了冰面破裂。“趴”的作用是减小________;鸟在空中展翅滑翔时不会坠落,是利用“流体中流速越大的位置,压强越________”的原理而获得升力的。
【答案】压强小【详解】北极熊趴在冰面时,对冰面的压力等于自身重力不变,“趴”增大了受力面积,可以减小对冰面的压强,避免冰面破裂。鸟翅膀上凸下平,滑翔时翅膀上方空气流速更大、压强更小,下方流速小、压强大,从而产生向上的升力,让鸟不会坠落。【易错警示】1.对流体压强的理解(1)流体压强与流速的关系只适用于流动的流体,静止的流体压强与流速无关。(2)压强差是导致物体受力的原因,受力方向是从压强大的一侧指向压强小的一侧。2.飞机升力的误区:飞机的升力不是浮力,而是机翼上下表面的压强差产生的;机翼上表面流速大、压强小,下表面流速小、压强大,从而产生向上的升力。3.飞机升力的误区:列车站台上的安全线、两船不能近距离并排行驶等现象,都是因为流速大的位置压强小,易发生危险,要注意分析流速的来源(如列车行驶带动空气流动)。1.下列不是利用大气压的是()A.护士将注射器中的药液注射到人体中 B.活塞式抽水机C.利用吸管吸饮料 D.塑料吸盘【答案】A【详解】A.用注射器将药液注入病人体内,利用的是人的推力,故与大气压无关,故A符合题意;B.用活塞式抽水机抽水是在大气压的作用下,水被大气压压上来的,故利用了大气压,故B不符合题意;C.吸管吸饮料时,是先把吸管内的空气吸走,在外界大气压的作用下,饮料被压进吸管里,故利用了大气压,故C不符合题意;D.先压吸盘,排出吸盘内的空气,当吸盘要恢复原状时,内部气压小于外界大气压,外界大气压将吸盘紧紧地压在墙面上,利用了大气压,故D不符合题意。故选A。2.下列所说的几种现象中,为了增大压强的是()A.载重汽车装有较多的宽大轮胎 B.利用滑雪板在雪地中滑行C.压路机的前轮做得非常重 D.火车的铁轨下方垫很多枕木【答案】C【详解】A.载重汽车装有较多的宽大轮胎,是在压力一定时,根据压强公式,增大受力面积会减小压强,故A不符合题意;B.利用滑雪板在雪地中滑行,是在压力一定时,根据压强公式,增大受力面积会减小压强,防止陷入雪地,故B不符合题意;C.压路机的前轮做得非常重,是在受力面积一定时,根据压强公式,增大压力会增大压强,便于压实路面,故C符合题意;D.火车铁轨下方垫很多枕木,是在压力一定时,根据压强公式,增大受力面积会减小压强,防止铁轨压坏路基,故D不符合题意。故选C。3.如图所示事例中的“压”,与液体压强相关的是(
)A.将药液“压”入病人肌肉内B.潜水员需穿抗“压”潜水服C.压路机把路面“压”得平整D.紧“压”在墙上的吸盘挂钩【答案】B【详解】A.将药液“压”入病人肌肉内,是利用了人对注射器活塞的压力,故A不符合题意;B.潜水员需穿抗“压”潜水服,是因为水的压强随深度增加而增大,潜水服可以承受更大压强,故B符合题意;C.压路机把路面“压”得平整,是利用压路机对路面的压力改变路面的形状,故C不符合题意;D.紧“压”在墙上的吸盘挂钩,是先将吸盘与墙之间的空气排出,大气压将吸盘压在墙上,故D不符合题意。故选B。4.如图所示,李华在早餐店内购买了一杯没装满的豆浆,分别将其正放和倒放在水平桌面上。下列说法正确的是(
)A.正放时豆浆对杯底压力更大B.倒放时豆浆对杯底压强更大C.倒放时杯子对桌面压力更大D.两种放置杯子对桌面压力相同【答案】D【详解】A.正放时杯子口大底小,部分豆浆的压力由杯壁承担,因此豆浆对杯底的压力小于豆浆自身重力;倒放时杯子底大口小,杯壁对豆浆有向下的作用力,因此豆浆对杯底的压力大于豆浆自身重力。因此正放时豆浆对杯底压力更小,故A错误。B.杯子正放时上宽下窄,倒放时上窄下宽,豆浆体积不变,因此正放时豆浆的深度更大。根据液体压强公式,豆浆密度不变,正放时豆浆对杯底压强更大,故B错误。CD.水平桌面上,杯子对桌面的压力等于杯子和豆浆的总重力,正放和倒放总重力不变,因此两种放置方式对桌面的压力大小相等,故C错误,D正确。故选D。5.如图所示,水平桌面上有甲、乙两个质量相同的薄壁容器,两个容器底面积大小相同分别装有质量相同的a、b两种液体,两个容器中的液面高度相同。下列说法正确的是()A.两种液体的密度大小关系是B.两种液体对容器底部的压强C.两种液体对容器底压力的大小关系是D.两个容器对桌面压强的大小关系是【答案】D【详解】A.甲、乙容器质量相同、底面积相同;两种液体质量相同,容器内液面高度相同。结合容器形状分析得:液体体积。根据密度公式,已知、,可得,故A错误;B.液体对容器底部的压强用公式,液面高度相同、,可得,故B错误;C.液体对容器底部的压力,容器底面积相同、,可得,故C错误;D.水平桌面上,容器对桌面的压力等于总重力,总重力,容器质量、液体质量都相同,因此总重力相等,对桌面的压力相等;又容器底面积相同,根据,可得,故D正确。故选D。6.水平桌面上有一个薄壁硬塑料瓶,瓶中装有水和空气,瓶口敞开。盖上并拧紧瓶盖后,在瓶子侧壁开一个很小的孔,水从孔中流出。水面高度下降了h1时水停止流出,此时水面到出水孔的距离为,如图所示。已知水的密度为,与水流出前相比,下列说法错误的是()A.瓶底受到的水的压强减小了 B.瓶对桌面的压强减小了C.瓶内气体压强减小了 D.瓶内气体压强减小了【答案】C【详解】初始状态下,瓶口敞开,瓶内气压等于外界大气压;水停止流出时,小孔处内外压强相等,均等于,对小孔处内部有压强关系;A.水面高度下降了h1时水停止流出,则瓶底受到的水的压强减小了,故A正确;B.瓶对桌面的压力减小量等于流出水的重力,设瓶的横截面积为,流出水的重力,压强减小量,故B正确;CD.由压强关系,可得瓶内气压减小量,故C错误,故D正确。本题描述选择错误的,故选C。7.将平底直圆筒状的空杯,放在饮料机的水平杯座上接饮料。杯座受到的压力F随杯中饮料的高度h变化的图像如图所示。饮料出口的横截面积为,饮料流出的速度为,杯高为10cm,杯底面积为。则()①该空杯最多可接入总质量为0.45kg的饮料②接满饮料时,杯底受到饮料的压力为3.6N③饮料的密度为④饮料流入空杯5s时,饮料对杯底的压强为900PaA.只有①②正确 B.只有③④正确C.只有①③④正确 D.只有②③④正确【答案】D【详解】由图可知,空杯对杯座的压力,即空杯重力;接满饮料时总压力,因此饮料总重力①饮料总质量故①错误;②平底直圆筒容器中,饮料对杯底的压力等于饮料的重力,因此接满饮料时杯底受到饮料的压力故②正确;③饮料体积饮料密度故③正确;④饮料流入空杯5s时,流出饮料体积杯中饮料高度饮料对杯底的压强故④正确。综上,②③④正确,D符合题意;ABC不符合题意。故选D。8.“小隼”仿生飞行器(如图)是由我国西北工业大学研究团队研制的一种新型飞行器,具有目前同类飞行器中最敏捷、最像鸟类的飞行动作。其翅膀在扑动时,使得空气流经翅膀表面时获得向上的____,这是因为鸟翼上方的空气流速快压强____的缘故。【答案】升力小【详解】根据流体压强与流速的关系:在流体中,流速越大的位置,压强越小。仿生飞行器的鸟翼为上凸下平的形状,当空气流经翅膀时,翅膀上方空气流速快、压强小,翅膀下方空气流速慢、压强大;翅膀上下表面形成压强差,从而获得向上的升力。9.空警-600固定翼舰载预警机在福建舰上的成功起飞和着舰,标志着中国航母编队体系作战能力的重大突破。预警机起飞的过程中,以驾驶员为参照物,飞机是___________(选填“静止”或“运动”)的;飞机能够升空,是因为机翼上方空气的流速比下方空气的流速___________(选填“大”或“小”)。【答案】静止大【详解】根据运动和静止的相对性,以驾驶员为参照物,飞机与驾驶员的相对位置没有发生变化,因此飞机是静止的;依据流体压强与流速的关系,飞机机翼呈上凸下平的形状,起飞时机翼上方空气的流动路径更长,流速比下方大,上方空气压强小于下方,从而产生向上的升力使飞机升空。10.我国某核潜艇最大下潜深度为350m,该潜艇下潜到最大深度受到水的压强为__________Pa,此时核潜艇上一个面积是的观察窗口受到海水的压力为____________N。(海水密度为,g取10N/kg)【答案】【详解】[1]该潜艇下潜到最大深度受到水的压强为[2]观察窗口受到海水的压力为11.小科将一根两端开口画有刻度的细玻璃管,穿过橡皮塞插入带颜色的水中,再从管子上端吹入少量气体,就制成了一个简易气压计,如图,此时瓶内气压______瓶外气压(选填“大于”“等于”或“小于”)。当小科把此装置从山脚带到山顶时,发现玻璃管内液面______(选填“升高”“不变”或“降低”)。【答案】大于升高【详解】从管子上端吹入少量气体,玻璃管内形成一段液柱,瓶内气压等于外面的大气压和液柱的压强之和,所以瓶内气压大于瓶外气压;大气压随高度的增加而减小,当小科把此装置从山脚带到山顶时,外界大气压减小,瓶内气压不变,在瓶内大气压的作用下玻璃管内液面升高。12.一个质地均匀的正方体物块,边长为a,密度为ρ。将其放在水平地面上,沿虚线竖直向下截去一部分,如图所示,剩余部分的质量为物块总质量的,g值已知,则剩余部分对地面的压强为________;若分别将剩余部分和截去部分以不同侧面放在地面时,剩余部分对地面的最大压强为,截去部分对地面的最小压强为,则________。(结果均可保留分式或根号)【答案】【分析】本题根据求出剩余部分对地面的压力和剩余部分的底面积即可求出压强并且根据压力一定时,受力面积越大,压强越小,受力面积越小,压强越大及数学知识分析出剩余部分对地面的最大压强和截去部分对地面的最小压强并进行求解即可求出压强之比。【详解】[1]原正方体总质量剩余质量截去部分的质量物块的密度不变,根据可知,剩余部分的体积正方体的底面积截去部分和剩余部分的高度相同且都是柱状物体,根据可知剩余部分的底面积截去部分的底面积由图和三角形面积公式可知,截取部分底面三角形的直角边边长为因为物块放在水平地面上,所以剩余部分对水平地面压强[2]剩余部分对地面的最大压强:压强,因为物块放在水平地面上,所以物块对地面的压力等于物块的重力,不变,压强最大对应最小受力面积。剩余部分所有侧面中,最小的侧面面积为因此截去部分对地面的最小压强:不变,压强最小对应最大受力面积。截去部分所有侧面中,最大的侧面是三角形斜边对应的平面,用勾股定理求出三角形斜边长为三角形斜边对应的平面的高为,所以截去部分最大底面积为因此已知剩余部分和截去部分对地面的压力之比为剩余部分最小受力面积和截去部分最大受力面积之比为因此剩余部分对地面的最大压强与截去部分对地面的最小压强之比为13.刘华同学在平坦的沙滩上玩耍时,发现了大小和深浅不同的脚印,如图甲所示。作出了如下猜想,猜想一:压力的作用效果可能与压力大小有关;猜想二:压力的作用效果可能与受力面积的大小有关,选用小桌子、砝码、海绵、木板等器材进行探究实验。(1)实验中为了便于观察,我们在做此实验时应该选择表面材质______(选填“相同”或“不同”)且形变______(选填“明显”或“不明显”)的材料。(2)可通过比较图丙、丁两次实验,探究压力的作用效果与________的关系。(3)通过综合分析,图甲中两个脚印所对应的人的质量较大的是____________(选填“较深的大脚印”或“较浅的小脚印”)。(4)将图丁中的小桌和砝码又放到一块木板上,如图戊所示,则图丁中海绵受到的压强和图戊中木板受到的压强的大小关系为:_____(选填“”“”或“”)。(5)如图己所示,刘华同学将长方体肥皂沿竖直虚线方向切成大小不同的两块,发现无论是大块还是小块的肥皂对海绵的压力作用效果都跟之前一样。于是他分析得出结论:压力的作用效果跟受力面积无关,你认为刘华的做法和结论是________(选填“正确”或“错误”)的,说明理由:_________________。【答案】(1)相同明显(2)受力面积(3)较深的大脚印(4)=(5)错误没有控制压力相等【详解】(1)[1][2]本实验用转换法,通过接触面的形变程度反映压力作用效果,为了
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