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A
A
C
B
C
【分析】
要解决这道题,需逐个结合压强相关知识点分析每个选项:
1. 对于选项A,回忆流体压强与流速的关系:流体流速越大的位置,压强越小。大型客机机翼上凸下平,飞行时上表面空气流速大于下表面,需判断该描述是否符合此规律。
2. 对于选项B,根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,压强与压力和受力面积有关,安全锤做尖是减小受力面积,压力一定时受力面积越小压强越大,据此判断选项正误。
3. 对于选项C,海拔越高外界气压越低,自制气压计从山脚到山顶,外界气压减小,瓶内气压大于外界气压会将液体压入玻璃管,以此判断该选项描述是否正确。
4. 对于选项D,水的沸点随气压减小而降低,向烧瓶底浇冷水会使瓶内气压减小,据此判断该选项的逻辑是否正确。
【解析】
逐一分析各选项:
选项A:大型客机机翼上表面呈弧形,飞行时空气经过上表面的流速大于下表面,根据流体压强与流速的关系,流速大的位置压强小,因此机翼上表面空气流速大、压强小,该选项正确。
选项B:根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,压力$F$一定时,受力面积$S$越小,压强$p$越大。安全锤做得很尖是通过减小受力面积来增大压强,并非减小压强,该选项错误。
选项C:海拔越高,外界大气压强越小。自制气压计从山脚拿到山顶,外界气压减小,瓶内气压大于外界气压,将瓶内液体压入玻璃管使液柱升高,并非外界气压增大,该选项错误。
选项D:向烧瓶底浇冷水,瓶内水蒸气遇冷液化,水面上方的气压减小,根据气压与沸点的关系,气压减小水的沸点降低,水会重新沸腾,并非增大气压,该选项错误。
综上,正确答案为A。
【答案】
A
【知识点】
流体压强与流速的关系;压强的影响因素;气压与沸点的关系
【点评】
本题综合考查压强相关的多个核心知识点,需要结合生活实例、实验现象,准确理解流体压强、固体压强、气压与海拔、气压与沸点的关系,注重知识点的实际应用。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先明确本题考查连通器原理的实际应用,解题思路是先回忆连通器的定义和特点,再逐个分析每个结论的正确性:
1. 先判断装置是否属于连通器:装有水的长透明塑料软管两端开口、底部相连通,符合连通器的结构特征;
2. 分析结论①②:连通器静止时液面保持相平,这是画水平线的依据,并非利用大气压,所以①正确,②错误;
3. 分析结论③:连通器的液面相平特点与容器长度无关,增加软管长度不影响液面的相平性,因此不影响水平线精确程度,③错误;
4. 分析结论④:根据连通器液面始终相平的特点,一端水面升高,静止时另一端水面也会升高到相同高度,④正确。最终确定正确结论为①④。
【解析】
连通器的定义:上端开口、底部相连通的容器,当容器内装有同种液体且液体静止时,各容器中的液面保持相平。
对各结论逐一分析:
1. 装有水的长透明塑料软管,两端开口、底部相连通,属于连通器,利用连通器中静止液面相平的特点来画水平线,故①正确;
2. 该装置的工作原理是连通器原理,与大气压无关,故②错误;
3. 连通器的液面相平特性与容器长度无关,增加软管长度,只要满足连通器的条件,液面依然保持相平,不会影响水平线的精确程度,故③错误;
4. 根据连通器的特点,管中水静止时两端液面始终相平,若将软管一端水面高度增加,水静止时另一端水面高度也会增加到相同高度,故④正确。
综上,①④正确,对应选项A。
【答案】
A
【知识点】
连通器原理
【点评】
本题结合生活实际考查连通器原理的应用,需要准确区分连通器原理与大气压的应用场景,理解连通器“上端开口、底部连通,静止液面相平”的核心特点,提升物理知识在生活中的应用能力。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先观察图示可知,试管内的液面低于水槽中的液面。我们可以结合压强的平衡关系分析:外界水槽液面处受大气压作用,试管内的气体压强需要支撑试管内外液面高度差对应的液体压强,同时平衡大气压的作用,由此可推导试管内气体压强与大气压的大小关系。
【解析】
设外界大气压为$ p_0 $,试管内气体压强为$ p_{\mathrm{气}} $,试管内外液面的高度差为$ h $,水的密度为$ \rho $。
根据压强的平衡关系,试管内气体压强等于大气压加上液面高度差产生的液体压强,即:
$ p_{\mathrm{气}} = p_0 + \rho gh $
由于$ \rho gh > 0 $,因此$ p_{\mathrm{气}} > p_0 $,即试管中的气体压强大于大气压。
综上,答案选C。
【答案】
C
【知识点】
压强的平衡分析;排水集气法的压强判断
【点评】
本题结合排水集气法的情景考查气体压强与大气压的比较,需要通过液面高度差的现象,运用液体压强和压强平衡的知识分析,侧重对物理情景的理解和压强原理的应用,属于基础应用型题目。
【难度系数】
0.6
【分析】
要判断剩余部分对桌面的压强大小,需结合水平面上压强公式$p=\frac{F}{S}$(压力$F$等于剩余部分的重力),从压力和底面积的变化两方面分析:
1. 初始时,甲、乙是完全相同的直角三棱劈,因此初始重力$G_{甲}=G_{乙}=G$,底面积$S_{甲原}=S_{乙原}=S$,初始压强相等。
2. 压力变化:沿虚线切掉右上侧后,剩余重力$G_{剩}=G-\Delta m g$。已知$\Delta m_{甲}<\Delta m_{乙}$,则$\Delta G_{甲}<\Delta G_{乙}$,因此剩余压力$F_{甲剩}=G-\Delta G_{甲} > F_{乙剩}=G-\Delta G_{乙}$。
3. 底面积变化:由图可知,甲切割后底面积仍为$S$;乙切割后底面积为$\frac{1}{2}S$。
4. 压强比较:代入压强公式分析,乙的底面积减半,剩余压力与底面积的比值更大,最终可推导出$p_{甲}<p_{乙}$。
【解析】
设原三棱劈的重力为$G$,底面积为$S$。
1. 分析剩余压力:
剩余部分对桌面的压力等于自身重力,即$F_{甲剩}=G-\Delta m_{甲}g$,$F_{乙剩}=G-\Delta m_{乙}g$。
因为$\Delta m_{甲}<\Delta m_{乙}$,所以$\Delta m_{甲}g<\Delta m_{乙}g$,故$F_{甲剩}>F_{乙剩}$。
2. 分析剩余底面积:
由图中切割虚线可知,甲切割后底面积保持$S$不变;乙切割后底面积变为$\frac{1}{2}S$。
3. 计算剩余压强并比较:
根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,可得:
$p_{甲}=\frac{F_{甲剩}}{S}$,$p_{乙}=\frac{F_{乙剩}}{\frac{1}{2}S}=\frac{2F_{乙剩}}{S}$。
结合$\Delta m_{乙}>\Delta m_{甲}$的条件,可知乙剩余部分的压力与底面积的比值更大,因此$p_{甲}<p_{乙}$。
【答案】
B
【知识点】
压强的计算、固体压强比较
【点评】
本题考查固体压强的大小比较,需同时结合压力和底面积的变化进行分析,灵活运用压强公式,对学生的分析推理能力有一定要求,可通过极限法辅助判断压强的大小关系。
【难度系数】
0.4
【分析】
本题可结合液体压强公式、压力公式,结合容器形状对液体压力与重力的影响,逐一分析选项:
1. 首先根据液体压强公式$ p=\rho gh $分析液体密度:装满液体时两容器中液体深度$ h $相同,已知$ p_A > p_B $,可推出$ \rho_A > \rho_B $,据此判断A选项;
2. 再根据压力公式$ F=pS $分析液体对容器底部的压力:容器底部底面积$ S $相同,结合$ p_A > p_B $,可比较出液体对容器底部的压力大小,判断C选项;
3. 最后分析容器对桌面的压力和液体质量:容器对桌面的压力等于容器与液体的总重力,结合甲、乙容器的形状(甲下宽上窄,液体对底部压力大于自身重力;乙下窄上宽,液体对底部压力小于自身重力),无法确定两种液体的重力(质量)关系,据此判断B、D选项。
【解析】
1. 分析液体密度(判断A选项)
由图可知,两个完全相同的容器装满液体时,液体深度$ h $相同。根据液体压强公式$ p = \rho gh $,已知$ p_A > p_B $,$ g $、$ h $相同,可得$ \rho_A > \rho_B $,因此A选项错误。
2. 分析液体对容器底部的压力(判断C选项)
两个容器完全相同,故底部底面积$ S $相同。根据压力公式$ F = pS $,因为$ p_A > p_B $,$ S $相同,所以$ F_A = p_A S > F_B = p_B S $,即A液体对容器底部的压力大于B液体对容器底部的压力,C选项正确。
3. 分析容器对桌面的压力与液体质量(判断B、D选项)
容器对桌面的压力等于容器和液体的总重力,即$ F_{\mathrm{压}} = G_{\mathrm{容}} + G_{\mathrm{液}} = G_{\mathrm{容}} + m_{\mathrm{液}}g $。
甲容器下宽上窄,容器侧壁对液体有向下的压力,因此液体对容器底部的压力$ F_A > G_A $;
乙容器下窄上宽,容器侧壁对液体有向上的支持力,因此液体对容器底部的压力$ F_B < G_B $。
结合$ F_A > F_B $,可得$ G_A < F_A $,$ G_B > F_B $,但无法确定$ G_A $与$ G_B $的大小关系,因此:
两容器对桌面的压力($ G_{\mathrm{容}}+G_A $与$ G_{\mathrm{容}}+G_B $)不一定相等,B选项错误;
液体质量$ m_A = \frac{G_A}{g} $,$ m_B = \frac{G_B}{g} $,无法确定$ m_A $与$ m_B $的大小关系,D选项错误。
综上,正确答案为C。
【答案】
C
【知识点】
液体压强公式、压力与压强的关系、固体压力计算
【点评】
本题考查液体压强、压力的综合分析,关键在于理解不同形状容器中,液体对容器底部的压力与液体自身重力的差异,需结合公式和容器特点灵活分析,避免混淆液体压力与重力的关系。
【难度系数】
0.6
【分析】
(1) 实验中瓶子正放与倒放时,对海绵的压力大小相同(水和瓶的总重力不变),但受力面积不同(瓶底面积大于瓶盖面积),海绵的凹陷程度不同,由此可判断压力作用效果的影响因素。
(2) 先根据水的体积计算正放时对海绵的压力,再结合压强公式求出正放时的压强;根据压强相等的条件,计算倒放时所需的压力,进而求出需要倒出的水的重力、质量和体积。
【解析】
(1) 瓶子正放和倒放时,压力大小相同,受力面积不同,海绵的形变程度不同,因此可初步得出:压力的作用效果与受力面积有关。
(2) ① 计算正放时瓶子对海绵的压力:
水的体积$V=500mL=500cm^3$,由$\rho=\frac{m}{V}$得水的质量$m=\rho V=1g/cm^3×500cm^3=500g=0.5kg$,
水的重力$G=mg=0.5kg×10N/kg=5N$,塑料瓶质量可忽略,故正放时对海绵的压力$F_1=G=5N$。
② 计算正放时的压强:
正放受力面积$S_1=35cm^2=35×10^{-4}m^2$,根据$p=\frac{F}{S}$,正放压强$p_1=\frac{F_1}{S_1}=\frac{5N}{35×10^{-4}m^2}$。
③ 计算倒放时所需的压力:
倒放受力面积$S_2=7cm^2=7×10^{-4}m^2$,要使倒放压强$p_2=p_1$,则倒放时的压力$F_2=p_1S_2=\frac{5N}{35×10^{-4}m^2}×7×10^{-4}m^2=1N$。
④ 计算倒出的水的体积:
需要倒出的水的重力$\Delta G=F_1-F_2=5N-1N=4N$,
倒出的水的质量$\Delta m=\frac{\Delta G}{g}=\frac{4N}{10N/kg}=0.4kg=400g$,
由$\rho=\frac{m}{V}$得倒出的水的体积$\Delta V=\frac{\Delta m}{\rho}=\frac{400g}{1g/cm^3}=400cm^3=400mL$。
【答案】
(1) 受力面积
(2) 400
【知识点】
压力作用效果的影响因素、压强的计算
【点评】
本题结合家庭小实验考查控制变量法的应用和压强的计算,解题时需注意单位统一,灵活运用压强公式及其变形公式分析问题。
【难度系数】
0.6