专题10 大气和流体压强（习题精选练习）（解析版）

专题10 大气和流体的压强 一、单选题 1．学好物理就要学以致用，下列事例与物理知识关联正确的是（ ） ．高压锅煮食物——沸点与气压的关系 B．注射器吸药液——阿基米德原理 ．菜刀磨得锋利一帕斯卡原理 D．热气球能升空——连通器原理 【答】 【解析】 ．气压高，沸点高；气压低，沸点低，高压锅煮食物，就是利用了气压与沸点的关系，故正确； B．用注射器吸药液是利用了大气压强，故B 错误； ．菜刀磨得锋利，是因为减小受力面积，可以增大压强，故错误； D．热气球能升空是靠空气浮力升空的，热气球是通过加热使气体膨胀，密度减小而升空的，故D 错误。 故选。 2．下列所示的各种力学现象中，分析正确的是（ ） ． 液体从侧壁孔中喷出远近不同说明了液体压强与液体密度的关系B． 反水弯可以防止异味，利用了连通器原理 ． 将瓶子拿到山顶上，外界气压减小，细管内水柱下降D． 用力吹 气，硬币跳起说明流速大的地方压强大 【答】B 【解析】 ．由液体压强的特点可知，液体内部的压强与液体的密度和深度有关，图中小孔所处液体的深度不同，所 以从小孔中喷出的水柱的远近不同，越深处喷得越远，说明了液体压强大小与液体的深度有关，深度越深、 压强越大，故错误； B．根据地漏的结构图可知，左右两个容器连通，上端开口，当水不再流动时，水面保持相平，构成了连 通器，可以防止异味，是利用了连通器的原理，故B 正确； ．将瓶子拿到山顶上，外界气压减小，瓶内气压高于外界气压，形成内外压力差，细管内水柱升高，故错 误； D．紧贴硬币上表面使劲吹气使硬币上方的空气流速大，压强变小，硬币下方的空气流速小，压强大，硬 币受到一个竖直向上的压力差，所以硬币就跳起来了，故D 错误。 故选B。 3．下列关于图中的生活实例，解释正确的是（ ） ．“吸盘”贴在竖直墙面不掉落是由于大气压力与重力平衡 B．向漏斗里吹气乒乓球却不掉落，是由于空气流速越大，气压越大 ．用注射器将药液注入肌肉利用了大气压强 D．飞机在上升时空气对机翼下方的压力比上方更大 【答】D 【解析】 ．大气对吸盘的压力与墙面对吸盘的支持力是一对平衡力，但这两个力在水平方向上，不是吸盘不掉落的 原因，故错误； B．图中往下吹气，空气流速变大，压强变小，乒乓球在外界大气压强的作用下不会掉下来，故B 错误； ．医生用注射器将药液注入肌肉是依靠手的推力的作用，不是利用大气压，故错误； D．飞机的机翼上表面空气流速大，下表面空气流速小。由于流体压强与流速有关，流速越大的地方压强 越小，流速越小的地方压强越大，所以飞机机翼上表面受到向下的压强小，下表面受到向上的压强大，于 是产生了一个向上的压强差，正是这个向上的压强差为飞机提供了向上的升力，故D 正确。 故选D。 4．在浮力压强的知识构建中，我们认识了很多古今中外的物理学家，他们推动物理学发展，推动社会进 步，下列物理学史的描述中正确的是（ ） ．阿基米德原理只适用于液体，不适用于气体 B．为纪念物理学家帕斯卡，将其名字作为浮力的单位 ．托里拆利实验测得1 个标准大气压能托起760mm 水银柱 D．马德堡半球实验是历史上第一个证明液体压强存在的实验 【答】 【解析】 ．阿基米德原理适用于液体，也适用于气体，故错误； B．为纪念物理学家帕斯卡，将其名字作为压强的单位，故B 错误； ．托里拆利实验测得一个标准大气压能支持 760mm=76m 高水银柱，故正确； D．马德堡半球实验是历史上第一个证明大气压存在的实验，故D 错误。 故选。 二、填空题 5．如图甲，在一个容器中装入水，将一个红色的塑料玩具沙蛋压入水中，松手后发现，沙蛋由于受到___ ________的作用会在水中上升；当沙蛋浮到水面后，迅速将容器倒过来，会看到随着水流下来，沙蛋也缓 缓上升，该现象说明了___________的存在。 【答】 浮力 大气压强 【解析】 [1]浸在水中的玩具沙蛋表面的液体有压力差，使物体受到竖直向上的浮力作用，故将一个红色的塑料玩具 沙蛋压入水中，松手后发现，沙蛋由于受到浮力的作用会在水中上升。 [2]若迅速倒过来，水会在自身重力的作用下，向玩具沙蛋与容器之间的空隙流动，从而在玩具沙蛋与容器 之间形成一部分真空区域，在大气压的作用下，玩具沙蛋会向上运动，随着水的流出缓缓上升，该现象说 明了大气压强的存在。 6．图是自制抽水器的操作步骤：（1）先将水管插入水桶中；（2）用手堵住水管上端并提起，若此时管 内外水面高度差为，外界大气压为p0，水的密度为ρ，则管内气压为______（用已知物理量表示）；（3） 随后让水管迅速向下运动（此过程手掌与管口间留有少许缝隙），管内的水由于具有______保持一定的高 度：（4）再堵住水管并提起，往复几次水就会从水管上端喷涌而出（不考虑桶内液面高度的变化）。 【答】 惯性 【解析】 [1]深度为的水柱产生的液体压强为 当管内外水面高度差保持不变时，此时管内外气压相等，即 所以管内气压为 [2]让水管迅速向下运动，管内的水由于惯性保持原有的静止状态，所以管内的水保持一定的高度。 7．中医博大精深。如图，火罐下端开口，使用时先对火罐中的气体加热，然后将火罐开口迅速按到人体 皮肤上，自然降温后，火罐紧紧吸附在人体皮肤上，这说明了______的存在；拔罐的物理原理是利用罐内 外的______使罐吸附在人体穴位上（选填“温度差”或“气压差”），治疗某些疾病。 【答】 大气压 气压差 【解析】 [1][2]火罐里气体被加热按到人体皮肤上时罐内气压与外界气压相等，后随着温度的降低罐内气压减小，同 时火罐受到外界的大气压强，压强差产生的压力差使火罐紧紧吸附在人体皮肤上，说明了大气压的存在。 8．如图所示，该实验装置对应的实验名称为______实验，若用水代替水银进行测量标准大气压，则须准 备大于______m 长的玻璃管。（大气压强p0=10×105P） 【答】 托里拆利 10 【解析】 [1]图中有玻璃管和水银，利用1m 长的玻璃管做托里拆利实验。 [2]若用水代替水银进行测量标准大气压，玻璃管的长度约 三、实验题 9．许多物理实验中都用到弹簧测力计，使用弹簧测力计时，除了要规范操作外，还要掌握好读数的时机： （1）在用图甲所示装置测滑轮组机械效率时，要在测力计______时读数；用如图乙所示装置估测大气压 值时，要在注射器筒______时记下弹簧测力计的示数；用如图丙所示装置测出木块运动时所受到的滑动摩 擦力，要在拉动木块沿水平方向做____运动时读数，根据_____ 的知识可知，测力计的示数就等于木块所 受滑动摩擦力的大小； （2）图乙估测大气压值实验中，如果所用的弹簧测力计的量程是0～10，注射器活塞的横截面积为 05m2，则______（选填“能”或“不能”）测出大气压的大小（设大气压强约为10×105P）； （3）如图丁所示，利用已调零的圆筒测力计测得物体的重力为G，则物体浸没在水中时所受浮力为_____ _G； （4）如图戊所示，在探究杠杆平衡条件的实验时，先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究，再用弹簧测力计 取代一侧的钩码继续探究，这样做的最终目的是______。 ．便于直接读出拉力的大小 B．便于提供不同方向的拉力 ．便于正确认识力臂 D．便于测量力臂的大小 【答】 沿竖直方向匀速上升 刚开始拉动 匀速直线 二力平衡 能 025 【解析】 （1）[1]在用图甲装置测滑轮组机械效率时，要在测力计沿竖直方向匀速上升时读数，此时系统处于平衡 状态，测力计示数等于拉力大小。 [2]用如图乙所示装置估测大气压值时，根据二力平衡的条件，在注射器筒刚开始拉动时，弹簧测力计的拉 力与大气对活塞的压力是一对平衡力，此时弹簧测力计的示数F 大小等于大气对活塞的压力。 [3][4]用如图丙所示装置测木块运动时所受到的滑动摩擦力，用测力计拉动木块沿水平方向做匀速直线运动 （物体处于平衡状态）时读数，根据二力平衡的知识可知，测力计的示数就等于木块所受滑动摩擦力的大 小。 （2）[5]根据压强公式有 F=pS=10×105P×05×10-4m2=5 所以用量程0～10 的弹簧测力计能测出大气压的大小。 （3）[6]如图丁所示，测量物体的重力时，圆筒测力计伸长了4 个小格，且测得物体的重力为G，则一个 小格代表025G；物体浸没在水中时，圆筒测力计伸长了3 个格，其示数为 F =3×025 ′ G=075G 则物体浸没在水中时所受浮力 F 浮=G-F = ′ G-075G=025G （4）[7]从支点到力的作用线的距离叫力臂，在杠杆两侧挂钩码，由于重力的方向是竖直向下的，此时力 与力的作用点的距离等于力臂的大小，力臂在杠杆上可以直接读出，用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探 究，若弹簧测力计没有沿竖直方向时，即拉力不再与杠杆垂直，这样力臂会变短，根据杠杆的平衡条件可 知拉力会相应增大，才能使杠杆仍保持平衡，这样做实验可以加深学生对力臂的正确认识，故BD 不符合 题意，符合题意。 故选。 10．如图所示，是小明在八年级物理学习过程中所做的几个实验。请你帮他完成以下问题： （1）如图甲所示，使轻薄卡片绕其中心在竖直平面旋转一定角度，然后松手，观察小卡片的状态。该实 验可证明二力平衡的条件之一是：两个力应______； （2）如图乙所示，从、B 两孔流出的水流落点不同。这说明______； （3）如图丙所示，用电风扇对着机翼模型吹风，发现弹簧测力计示数变小。这说明______； （4）如图丁所示，将扎在气球上的气针头插入篮球的气门内，气球随即膨胀，杠杆失去平衡。该实验说 明______。 【答】 在同一直线上 在同一液体内，液体压强随深度增加而增大 流体在流速大的地方压强小，流 速小的地方压强大 空气也能产生浮力 【解析】 （1）[1]手扶卡片，绕其中心在竖直平面旋转一定角度，两个力不在同一直线上，松手后小卡片不能平衡， 发生转动，最后小卡片静止时，两个力又处于同一直线上，所以这个操作是探究相互平衡的两个力是否必 须处于同一直线上。 （2）[2]由图乙可知，下孔（B 孔）水的深度较深，流出的水喷得更远，说明同一液体内，液体压强随深度 增加而增大。 （3）[3]当用电风扇对着机翼模型吹风时，测力计读数减小，说明飞机机翼受到重力的同时，还受到向上 的力的作用，当用电风扇对着机翼模型吹风时，使机翼上方空气的流速较大，机翼下方空气的流速较小， 说明向上的作用力是由于机翼上下表面空气流速不同而使上下表面受到的压强不同，产生压力差而导致的， 所以可得出结论：流体在流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。 （4）[4]由 可知，当气球排开气体的体积越大，则它受到的浮力也越大，但左端所挂物体的重 力不变，因此杠杆左端受到竖直向下的力变小，所以杠杆不再平衡，并且出现左高右低的现象。此实验能 说明：空气也能产生浮力。 四、计算题 11．如图所示为某同学测量大气压强的实验装置，为了减小实验误差，该同学分两步实验进行：第一步， 把注射器的活塞推到注射器筒的底端，然后缓慢向右匀速拉动针筒，此时弹簧测力计示数为21；第二步， 仍然把注射器的活塞推到注射器筒的底端，并用橡皮帽封住注射器的小孔，然后缓慢向右匀速拉动针筒， 此时弹簧测力计的示数为91。已知注射器活塞的面积为07m2。试求： （1）针筒与活塞之间的摩擦力f； （2）空气对针筒的压力F； （3）该同学测出的大气压强p。 【答】（1）21；（2）7；（3） 【解析】 解：（1）把注射器的活塞推到注射器筒的底端，然后缓慢向右匀速拉动针筒，根据二力平衡条件，此时 的摩擦力等于拉力，即摩擦力为 （2）用橡皮帽封住注射器的小孔，然后缓慢向右匀速拉动针筒，此时的拉力等于空气对针筒的压力与摩 擦力之和，则空气对针筒的压力为 （3）大气压强为 答：（1）针筒与活塞之间的摩擦力为21； （2）空气对针筒的压力为7； （3）该同学测出的大气压强为 。 12．盛有水的薄壁圆柱形容器置于水平地面，容器足够高，其底面积为3×10-2m2，将质量为3 千克的物体 浸没在水中。现测得物体浸没前、后水对容器底部的压强p 水及容器对水平地面的压强p 容，并记录在下表 中。求： 水对容器底部的压强（帕） 容器对地面的压强（帕） 物体浸没前 4900 5100 物体浸没后 5390 6080 （1）物体浸没前，容器中水的深度水； （2）物体浸没前，容器对地面的压力F 容； （3）根据已有信息，是否可以求出物体的密度，若可以，通过计算说明物体的密度ρ；若不可以，请说明 理由。 【答】（1）049m；（2）153；（3）204×103kg/m3 【解析】 解：（1）根据液体压强计算公式 ，可得物体浸没前，容器中水的深度为 （2）根据压强计算公式 ，可得物体浸没前，容器对地面的压力为 （3）可以计算。容器足够高，所以液体没有溢出。根据液体压强计算公式 ，可得物体浸没后，容 器中水的深度为 所以物体的体积为 故物体的密度为 答：（1）物体浸没前，容器中水的深度为049m； （2）物体浸没前，容器对地面的压力为153； （3）可以计算，物体的密度为204×103kg/m3。