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D
C
A
小于
升高
B
变小
变小
B
酒精
​$ a$​
【分析】
本题需要结合气体热胀冷缩原理和大气压的变化来分析每个选项:
1. 分析选项A:气温升高时,密闭的B球内气体受热膨胀,内部压强增大,会将红墨水压入上端开口的A管,使A管液面上升,此思路符合气体热胀冷缩的规律。
2. 分析选项B:从高山到地面,外界大气压升高,B球内气压相对稳定,外界大气压大于B内气压,会将A管中的红墨水压向B球,A管液面应下降,而非升高。
3. 分析选项C:晴天大气压高于阴雨天,外界大气压更大,会把A管液面压得更低,因此晴天A管液面低于阴雨天。
4. 分析选项D:当A管与B球内液面存在高度差时,B球内气压等于外界大气压加上液面高度差产生的液体压强,并非始终等于外界大气压。
【解析】
逐一分析各选项:
选项A:气温升高,B球内密闭气体受热膨胀,压强增大,大于外界大气压,将红墨水压入A管,A管液面上升,该说法正确。
选项B:从高山拿到地面,外界大气压升高,B球内气压不变,外界大气压大于B内气压,会把A管中的红墨水压向B球,A管液面逐渐下降,该说法错误。
选项C:晴天时气压高于阴雨天,外界大气压更大,会使A管液面被压得更低,即晴天A管液面低于阴雨天,该说法错误。
选项D:当A管和B球内的红墨水液面有高度差时,根据压强平衡,B球内气压 = 外界大气压 + 液面高度差对应的液体压强,因此B球内气压并非始终等于外界大气压,该说法错误。
【答案】
A
【知识点】
气体热胀冷缩、大气压变化
【点评】
本题以天气预报瓶为载体,考查气体压强与温度、外界大气压的关系,需要结合压强平衡和热胀冷缩原理分析液面变化,注重对物理规律在实际生活中应用的考查。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决这道题,需结合沸腾的条件和气压对沸点的影响逐步分析:
1. 首先明确水沸腾的两个必要条件:达到沸点,且持续吸收热量。当烧瓶从火焰上拿开后,水无法继续从外界吸热,因此会先停止沸腾。
2. 接着分析浇冷水后的变化:向倒置的烧瓶瓶底浇冷水时,瓶内的水蒸气遇冷液化,瓶内气体减少,气压降低。根据气压与沸点的关系,气压越小,液体的沸点越低。此时瓶内水的温度高于降低后的沸点,满足沸腾的条件,所以水会再次沸腾。
3. 最后结合上述分析逐一判断选项,排除错误结论。
【解析】
1. 水沸腾的核心条件是达到沸点+持续吸热:将烧瓶从火焰上拿开后,水无法继续吸收热量,因此水会先停止沸腾,故选项A错误。
2. 向瓶底浇冷水时的变化:
烧瓶内的水蒸气遇冷液化,瓶内气体含量减少,导致水面气压减小;根据气压与沸点的关系,气压越低,水的沸点越低。此时瓶内水的温度高于降低后的沸点,满足沸腾的条件,因此水会再次沸腾。
3. 选项分析:
B选项中“水面气压增大”的描述错误,实际是气压减小,排除;
C选项认为浇冷水时水不会沸腾,不符合上述分析,排除;
D选项的分析完全符合推理过程,正确。
【答案】
D
【知识点】
沸腾的条件、气压与沸点的关系
【点评】
本题考查沸腾条件与气压对沸点影响的综合应用,需要将两个知识点结合分析瓶内的物理变化,易出错点是误判浇冷水后瓶内的气压变化,以及气压变化对沸点的影响,需准确理解两者的逻辑关系。
【难度系数】
0.6
【分析】
解题思路:首先回忆流体压强与流速的核心规律——流速越大,流体压强越小。结合装置结构分析:吹风机向下吹风时,竖管横截面积从上到下逐渐减小,根据流体流动特点,横截面积越小的位置气体流速越大,因此三个水平玻璃管左端口对应的竖管位置流速不同;再根据流速与压强的关系,判断各处压强差异,进而逐一分析选项的正误。
【解析】
逐一分析各选项:
1. 选项A:乒乓球向左运动是因为水平玻璃管左端口处压强小于右端口(右端口与大气相通,为大气压),在压强差的作用下向左运动,并非受到竖管气流的“吸引力”,A错误。
2. 选项B:竖管横截面积从上到下逐渐减小,空气在竖管内流动时,横截面积越小流速越大,因此三个水平玻璃管的左端口处气体流速不同(最下方左端口处流速最大),B错误。
3. 选项C:根据流体压强与流速的关系,流速越大,压强越小。由于三个水平玻璃管左端口处气体流速不同,因此对应的压强也不相同(最下方左端口处压强最小,乒乓球向左移动距离最远,与图中现象一致),C正确。
4. 选项D:该装置仅能通过乒乓球的位置比较竖管中各处压强的大小关系,无法测量出压强的具体数值,D错误。
【答案】
C
【知识点】
流体压强与流速的关系
【点评】
本题考查流体压强与流速关系的实际应用,需明确流体压强差异是由流速不同引起的,要避免将“压强差的作用”错误理解为“吸引力”;同时注意该装置只能比较压强大小,不能测量具体压强值。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先分析泡沫块初始状态:泡沫块沿粗糙斜面缓慢下滑,说明沿斜面方向重力的分力与滑动摩擦力大小相等,合力近似为零,处于平衡状态。
接着分析吹气后的受力变化:根据流体压强与流速的关系,用吸管沿泡沫块上表面吹气时,泡沫块上表面空气流速快,压强小于外界大气压,因此泡沫块会受到一个向上的空气压力,导致泡沫块对斜面的压力减小。由滑动摩擦力公式$ f=μ N $可知,压力$ N $减小,滑动摩擦力$ f $也会减小。
此时沿斜面向下的重力分力大于减小后的滑动摩擦力,泡沫块的合力沿斜面向下,因此泡沫块会继续向下滑;而静止不动、向上滑(加速或匀速)的情况均不满足受力条件:静止需要摩擦力大于等于重力分力,向上滑需要有向上的动力,均无法实现。
【解析】
1. 初始状态分析:泡沫块缓慢下滑,说明沿斜面方向,重力的分力$ G_1 $与滑动摩擦力$ f $平衡,即$ G_1 = f = μ N $,其中$ N $为泡沫块对斜面的压力,等于重力垂直斜面的分力$ G_2 $。
2. 吹气后的受力变化:
根据流体压强与流速的关系,泡沫块上表面空气流速增大,压强减小,泡沫块受到向上的空气压力,导致对斜面的压力$ N' < N $。
由滑动摩擦力公式$ f' = μ N' $,可知滑动摩擦力$ f' < f $。
3. 合力与运动状态分析:
此时$ G_1 > f' $,合力沿斜面向下,泡沫块会继续向下滑,故A选项符合;
选项B:静止不动需要$ f' ≥ G_1 $,但$ f' < f = G_1 $,无法实现;
选项C、D:泡沫块无向上的动力,重力分力沿斜面向下,不可能向上滑动(加速或匀速)。
【答案】
A
【知识点】
流体压强与流速的关系;滑动摩擦力;力与运动的关系
【点评】
本题结合流体压强、摩擦力与力的运动关系综合考查,需先明确初始状态的受力平衡,再分析吹气后的受力变化,进而判断运动状态,关键是理解流体压强对泡沫块压力的影响,以及滑动摩擦力的影响因素。
【难度系数】
0.6
【分析】
我们可以分三个部分逐一分析:
1. 氢气球高空破裂问题:大气压随海拔高度的增加而减小,高空的外界大气压低于氢气球内部气压,内部气压会使气球膨胀破裂,据此判断两者气压大小关系。
2. 高压锅沸点问题:液体的沸点随气压的增大而升高,高压锅密封性好,加热后锅内气压增大,由此分析水的沸点变化。
3. 管道压强问题:根据流体压强与流速的关系,流速越大的位置压强越小。观察管道可知B处横截面积最小,水流过此处时流速最快,因此压强最小。
【解析】
1. 大气压随海拔高度升高而减小,氢气球上升到高空时,高空的大气压小于氢气球内部的气压,内部气压使气球膨胀最终破裂,故第一空填“小于”。
2. 液体的沸点随气压的增大而升高,高压锅密封性良好,加热后锅内气压增大,所以水的沸点升高,第二空填“升高”。
3. 在流体中,流速越大的位置压强越小。由图可知B处管道横截面积最小,在流量一定时,横截面积越小水流速度越大,因此B处水流速度最快,水的压强最小,第三空填“B”。
【答案】
小于;升高;B
【知识点】
大气压与海拔的关系;沸点与气压的关系;流体压强与流速的关系
【点评】
本题结合生活中的常见现象,综合考查了大气压、沸点以及流体压强的相关规律,既考查了物理基础知识,又体现了物理知识在生活中的应用,有助于学生理解物理与生活的联系。
【难度系数】
0.8
【分析】
本题可结合流体压强与流速的关系、摩擦力的影响因素逐步分析:
1. 分析汽车对地面压力的变化:根据流体压强与流速的关系,流速越大的位置压强越小。汽车急速行驶时,上表面空气流速大于下表面,上表面压强小于下表面,会产生向上的升力,使汽车对地面的压力小于自身重力,即压力变小。
2. 分析摩擦力的变化:摩擦力大小与压力大小、接触面粗糙程度有关,接触面粗糙程度不变时,压力变小,摩擦力也会变小。
3. 选择气流偏导器的外形:要提高“抓地力”,需增大汽车对地面的压力,即让偏导器受到向下的压力,也就是偏导器上方空气流速慢、压强大,下方流速快、压强小。对比图乙,B的外形能实现这一效果,因此选B。
【解析】
1. 汽车在水平路面急速行驶时,上表面空气的流动速度大于下表面,根据“流速越大的位置压强越小”,汽车上表面受到的空气压强小于下表面,会产生向上的升力,使汽车对地面的压力小于自身重力,因此汽车对地面的压力变小。
2. 摩擦力的大小与压力大小和接触面粗糙程度有关,在接触面粗糙程度不变的情况下,汽车对地面的压力变小,所以汽车与地面之间的摩擦力变小。
3. 为提高“抓地力”,气流偏导器需要使汽车受到向下的压力,即让偏导器上方空气流速慢、压强大,下方空气流速快、压强小。图乙中B的外形,在汽车行驶时,能让下方空气流速更快、上方流速更慢,产生向下的压强差,从而增大汽车对地面的压力,因此应选用B。
【答案】
变小;变小;B
【知识点】
流体压强与流速的关系;摩擦力的影响因素
【点评】
本题结合汽车的实际应用,将物理知识与工程实践结合,考查了流体压强与流速的关系及摩擦力的影响因素,体现了物理知识在生活中的实际应用。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先,活塞静止时,左右两侧液体对活塞的压强相等。根据液体压强公式$ p = \rho gh $,在压强相等时,液体密度与深度成反比。由图可知左侧液面高度大于右侧,因此左侧液体密度需小于植物油的密度,结合已知密度关系$ \rho_水>\rho_{植物油}>\rho_{酒精} $,可判断左侧液体;其次,要让活塞向左移动,需使左侧压强小于右侧压强,根据流体压强与流速的关系(流速越大,压强越小),分析在哪个位置吹气能改变对应液面上方的气压,从而改变总压强。
【解析】
1. 判断左侧液体:
活塞静止,说明左右两侧液体对活塞的压强相等,即$ p_左 = p_右 $。
根据液体压强公式$ p = \rho gh $,变形可得$ \rho = \frac{p}{gh} $。由图可知$ h_左 > h_右 $,且$ p_左 = p_右 $,因此$ \rho_左 < \rho_右 $。
已知$ \rho_水>\rho_{植物油}>\rho_{酒精} $,右侧为植物油,所以左侧液体密度小于植物油,只能是酒精。
2. 确定吹气位置:
要使活塞向左移动,需使左侧的总压强(液体压强+上方大气压)小于右侧的总压强。
根据流体压强与流速的关系:流速越大的位置,压强越小。在$ a $位置水平吹气时,$ a $上方空气流速加快,压强减小,左侧液面上方的大气压减小,导致左侧总压强小于右侧,活塞向左移动;若在$ b $位置吹气,会使右侧上方压强减小,活塞会向右移动,因此应在$ a $位置吹气。
【答案】
酒精;a
【知识点】
液体压强的计算;流体压强与流速的关系
【点评】
本题综合考查液体压强平衡和流体压强与流速的关系,需要结合静止状态的受力平衡分析液体密度,再利用流体压强规律改变活塞的受力情况,对压强知识的综合应用能力要求较高,有助于加深对压强相关规律的理解。
【难度系数】
0.6