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最近十年初中应用物理知识竞赛题分类解析专题9--压强
一、选择题
典例2（2011上海初中物理知识竞赛题）两块相同的海绵分别置于相同的磅秤上，取两个相同的物块分别置于海绵上，如图所示。下列关于甲、乙两图中磅秤示数F甲、F乙大小及海绵下陷浓度h甲、h乙的比较，正确的是 ( )
A．F甲=F乙，h甲>h乙
B．F甲=F乙，h甲=h乙
C．F甲F乙，h甲>h乙
解析：由于是两个相同的物块甲、乙两图中磅秤示数F甲、F乙大小相等，F甲=F乙；由压强定义，在压力相同时，压强与受力面积成反比，下陷浓度h甲>h乙，选项A正确。
答案：A
典例3.(2009全国初中应用物理知识竞赛题) 6．如图甲所示，煤气管道包括户外和户内两部分，二者之间连接着一只煤气表。工人师傅给每户安装完户内管道后，都要检查一下管道是否漏气。有一种检测装置如图乙所示，在两端开口的透明的U型管中装有水，当U型管两端压强相等时，两侧水面相平。检测时，关闭开关后，用力向用户管道口Y内吹气，然后迅速将U型管的一端Y与用户管道口Y相连接，U型管内水面出现高度差(如图丙所示)。观察U型管中水面的变化可以判断户内管道是否漏气( )
A．若水面高度差逐渐增大，则表明不漏气
B．若水面高度差逐渐减小，则表明不漏气
C．若水面高度差保持不变，则表明漏气
D．若水面高度差保持不变，则表明不漏气
解析：用力向用户管道口Y内吹气后，管道内压强大于大气压。若水面高度差逐渐减小，则表明漏气；若水面高度差保持不变，则表明不漏气，选项D正确。
答案：D
典例4. （2011上海初中物理知识竞赛题）如图所示，置于水平桌面上的一个密闭的圆锥形容器内装满了重力为G的某种液体。已知：圆锥形容器的容积公式为V=πR2h,，其中，R、h分别为容器的底面半径和高。则容器内的液体对容器侧面的压力大小为 （ ）
A．1G B．2G C．3G D．0
答案：B解析：若重力为G的某种液体装在圆柱体容器内，容器内的液体对容器底面的压力应为G，重力为G的某种液体装在圆锥形容器内，则其液面高度为圆柱形容器的3倍，容器内的液体对容器底面的压强为圆柱形容器的3倍，其压力为3G。把液体看作整体，分析受力，由平衡条件可知，容器侧面对液体的压力大小为2G，根据力的作用是相互的，容器内的液体对容器侧面的压力大小为2G，所以正确选项为B。
图5
典例5．你是否有过这样的经历：撑一把雨伞行走在雨中，如图5所示，一阵大风吹来，竖直方向伞面可能被“吸”，发生形变。下列有关这一现象及其解释，正确的是
A．伞面被向下“吸”
B．伞上方的空气流速大于下方
C．伞上方的空气流速等于下方
D．伞上方的空气流速小于下方
答案：B解析：大风吹来，由于伞上方凸起，伞上方的空气流速大于下方，伞上方的空气压强小于下方，所以伞面被向上“吸”，选项B正确。
【竞赛实战训练】
1．一块长为L，质量分布均匀的木板A放在水平桌面上，板A右端与桌边相齐（如下图所示）。在板的右端施一水平力F使板A右端缓慢地离开桌边L/3，在板A移动过程中，下列说法正确的是
A．A对桌面的压强不变
B．A对桌面的压力不变
C．A对桌面的压力不断变小
D．A对桌面的压强不断变小
答案：B解析：在物体移动的过程中，A对桌面的压力大小始终等于物体的重力大小，因此压力不变，选项B正确C错误。A向右移动，A与桌面的接触面积减小，在F不变的情况下，由压强公式p=F/S可知，压强增大，选项AD错误。
2．如图6 所示，水平桌面上有两个完全相同的鱼缸甲和乙，盛有适量的水，把一个橡皮泥做的小船放入乙后，小船处于漂浮状态，此时两鱼缸内的水面刚好相平。然后把它们分别放在台秤上，则台秤的示数
A．甲放上时大
B．乙放上时大
C．甲或乙放上一样大
D．无法判断
答案：C解析：根据两鱼缸内的水面刚好相平，由液体压强公式可知，鱼缸底部受到的液体压强一样大，完全相同的鱼缸，底面大小相等，所以鱼缸对台秤的压力一样大，台秤的示数一样大，选项C正确。
3.如图所示，放在水平地面上的是三个由同种材料制成的实心立方体、长方体和
圆柱体，则它们对地面的压强最大的是
A．立方体。 B．长方体。
C．圆柱体。 D．缺少条件，无法判断。
图4
答案.C解析：根据柱体的压强公式可知，圆柱体，对地面的压强最大，选项C正确。
4．图4 是甲、乙两种物质的质量和体积的关系图像。若用质量相等的甲、乙两种物质分别制成实心正方体A、B，把它们平放在水平地面上，则两正方体A、B对水平地面的压强之比为
A . 8∶1 B . 4∶3 C . 1∶2 D . 4∶1
答案：D解析：由质量和体积的关系图像可知，甲的密度为8g/cm2，乙的密度为1g/cm2。由m=ρV可知，用质量相等的甲、乙两种物质分别制成实心正方体A、B，A的体积为B的1/8，根据立方体体积公式，A的边长为B的1/2，利用柱体的压强公式，p=ρgh可得A、B对水平地面的压强之比为4∶1，选项D正确。
5. 如图所示，水平桌面上的圆台形容器内有一块冰。当这块冰全部融化成水后，下列说法正确的是
A.桌面受到的压力变小
B.桌面受到的压强变大
C.容器底的内表面受到的压力变大
D.容器底的内表面受到的压强变小
答案：D解析：当这块冰全部融化成水后，质量不变，重力不变，桌面受到的压力不变，桌面受到的压强不变，选项AB错误；冰全部融化成水后，容器底的内表面受到的压力不变，由于接触面面积增大，容器底的内表面受到的压强变小，选项C错误D正确。
6.如图所示，在一个开口锥形瓶内注入适量水，然后将它放在水平桌面上．此时水对瓶底的压力为5N，现在将一个重为G1的木块放入瓶中，水对瓶底的压力变为6N，再将一个重为G2的木块放入瓶中，水对瓶底的压力变为7N．木块与瓶始终不接触，水也没有溢出，则（ ）
A．G2＞G1＞1N B．G1＞G2＞1N
C．G1＜G2＜1N D．G2=G1=1N
答案：A解析：由于是开口锥形瓶，水对瓶底的压力增大值小于木块的重力，所以选项A正确。
7.下列各种现象与其涉及物理知识之间的关系中，错误的是（ ）
A．高原反应——大气压和海拔高度的关系
B．飞机飞行时获得升力——流体压强和流速的关系
C．水下潜水艇能够上浮——液体的压强和深度的关系
D．利用高压锅容易将饭煮熟——沸点和气体压强的关系
答案：C解析：水下潜水艇能够上浮，是由于浮力大于重力，选项C说法错误
8．同学们梳理了教材中与压强知识相关的实验，如图所示，其中分析正确的是( )
A．甲图实验，装有水的瓶子竖放在海绵上，瓶中水越少，海绵凹陷越明显
B．乙图实验，当微小压强计的探头在水中深度逐渐增大时．U形管两边液面高度差不变
C．丙图实验，测出拉开吸盘时大气对吸盘的压力和吸盘的面积，可估测大气压强的值
D．丁图实验，向外拉活塞，试管内停止沸腾的水再次沸腾，可知气压减小，水的沸点升高
答案：C解析：甲图实验，装有水的瓶子竖放在海绵上，瓶中水越多，对海绵压力越大，海绵凹陷越明显，选项A错误；乙图实验，当微小压强计的探头在水中深度逐渐增大时．U形管两边液面高度差变大，选项B错误；丙图实验，测出拉开吸盘时大气对吸盘的压力和吸盘的面积，可估测大气压强的值，选项C正确；丁图实验，向外拉活塞，试管内停止沸腾的水再次沸腾，可知气压减小，水的沸点降低，选项D错误。
9 （2011上海初中物理知识竞赛题）在两端开口的弯管内用两段水柱封闭了一段空气柱，A、B、C、D四个液面的位置关系如图所示。现将左侧试管底部的阀门K打开，释放掉少量水后立刻关闭阀门，A、B、C液面相对各自原来的位置上升或下降的长度△hA、△hB和△hC之间的大小关系为 （ ）
A．△hA=△hB=△hC B．△hA>△hB>△hC
C．△hA>△hB=△hC D．△hA=△hB>△hC
.答案：B
解析：释放掉少量水后立刻关闭阀门，空气柱长度增大，压强减小，C液面上升，B液面下降，A液面下降。AB液面之间高度差减小，△hA>△hB>△hC，选项B正确。
10. （2011上海第25界初中物理竞赛）如图所示，体积相同、密度分别为ρA、ρB的A、B两立方体正对叠放于水平桌面上，且ρA∶ρB=1∶3。A对B的压强为pA，B对桌面的压强为pB。现逐渐减小A的体积，但始终保持A的形状为立方体且密度不变。在A的体积减小的过程中，pA与pB的比值 （ ）
A．始终变大 B．始终变小
C．先减小后变大 D．先增大后减小
.答案：B
解析：设A立方体的边长为a，B立方体的边长为b，A立方体的密度为ρ，则B立方体的密度为3ρ，A对B的压强为pA=ρga，B对桌面的压强为pB=3ρgb+ρga3/b2，在A的体积减小的过程中，pA与pB的比值始终变小，选项B正确。
二．填空题
1．(2009全国初中应用物理知识竞赛题)在建造高楼大厦时，其地基大多采用箱式基础。所谓箱式基础，就是把整栋大楼占地范围的地皮掏空挖深，然后填上钢筋混凝土。箱式基础的优点在于：第一，增大了大楼与地面的接触面积，从而减小了大楼对地面的_________，可有效地防止地皮大幅度的下陷；第二，降低了整栋大楼的___________，增大了大楼的稳度，提高了大楼的抗震能力。
答案：压强 重心
甲 乙
水
酒精
图6
2．如图6所示，圆柱形容器甲和乙放在水平桌面上，它们的底面积分别为200cm2和100cm2。容器甲中盛有0.2m高的水，容器乙中盛有0.3m高的酒精。若从两容器中分别抽出质量均为m的水和酒精后，剩余水对容器甲底部的压强为p水，剩余酒精对容器乙底部的压强为p酒精。当质量m 的范围为 时，才能满足p水＞p酒精。（ρ水＝1.0103kg/m3，ρ酒精＝0.8103kg/m3）
答案：800g＜m＜2400g解析：由液体压强公式，p=ρgh，要满足p水＞p酒精，剩余液体高度必须满足h水>0.8h酒精，容器乙中盛有酒精质量为10010-4m20.3m0.8103kg/m3=2.4kg=2400g。设从两容器中分别抽出质量均为m的水和酒精后，二者压强相等，则有(0.2-)gρ水=(0.3-) gρ酒精，解得m=0.8kg=800g。所以当质量m 的范围为800g＜m＜2400g时，才能满足p水＞p酒精。
3.（2012年“志英杯”物理竞赛）如图所示，甲、乙、丙三个实心正方体分别放在水平地面上，它们对水平地面的压强相等。甲、乙、丙对地面压力最大的是 ；密度最大的是 。如果在三个正方体上分别放一个质量相等的铜块，则三个正方体对水平地面的压强最大的是 。(均选填“甲”、“乙”或“丙”)
答案：甲 丙 丙
解析：由于三者对水平地面的压强相等，底面积越大，压力越大，所以对地面压力最大的是甲；由柱体压强公式可知，当三者对水平地面的压强相等时，柱体越低，密度越大，所以三者密度最大的是丙；如果在三个正方体上分别放一个质量相等的铜块，则三个正方体对水平地面的压强最大的是底面积最小的丙。
三．简答题
1. （2012全国初中应用物理知识竞赛）图6是鱼缸中过滤增氧泵增氧工作时的原理示意图，水泵把水从进水管口吸入，从出水管口快速喷出时，空气就会从进气管口进入水中，与水流一起喷出。
（1）请解释空气能进入水中的原理和过程；
（2）请再列举一个生产或生活中利用上述原理进行工作的例子。
1．（5分）参考答案
①流体流速大的地方压强小．当水从出水管口快速喷出时，进气管下部压强减小，这时进气管内的水平下降，起到降至出水管以下，附近的空气在大气压的作用下被压入出水管的水中，随水流从出水管口进入鱼缸内的水中。
②燃气灶灶头与燃气管是分离的，但是在利用燃气灶烧水或做饭的时候，并没有燃气从进气口处外溢，就是因为在灶头与燃气管对接处．气体流速大、压强小，所以燃气不会向压强大的周围外溢。
说明：①4分，②1分，共5分
2.. (2010全国初中应用物理知识竞赛题)小丽在厨房帮妈妈做饭时发现菜刀上有两种孔，如图9 所示，她对这两种孔的作用不了解。请你给她解释圈中孔①、②的作用。
答案两个要点：（1）孔①是挂刀孔，用此孔把菜刀挂在墙上（或支架上）。(2)孔②为透气孔，在切菜的时候，透气孔中的空气会在菜片和菜刀之间形成一隔层，避免大气压将菜片直接压紧在菜刀上而增大切菜阻力；同时菜片和菜刀之间的空气可使菜片脱落而不沾刀。
3．(2010全国初中应用物理知识竞赛题)2008年8月1日，京津城际高速铁路正式开通运营，使用的是国产“和谐号”CＲＨ3 型动车组(如图7所示)。该车车厢内部设有独特的空气调节系统，夏天送冷风时，车顶中部和车窗下部的送风量之比约为3: 1；冬天送热风时，车顶中部和车窗下部的送风量之比约为1: 3。这样送出的风平和、均匀，保障车厢各处温度适宜。请定性解释采用这种送风比例设计的原因。
.答案两个要点：（1）温度低的空气密度大，冷风从车顶吹进来后，快速下沉，结合窗口送分可使整个车厢温度很快均匀降低。（2）温度高的空气密度小，热风从下部吹进来后，快速上升，结合车顶送分可使整个车厢温度很快均匀升高。
4.(2010全国初中应用物理知识竞赛题) 中新网2009年5月20日电:英国《每日邮报》 19日刊登了一组照片，如图10 所示。灰鹅在飞行途中突遇强风，这只艺高胆大的灰鹅做出了令人吃惊的动作——以飞行方向为轴线，横向转体180度，但最难的是——它的头部依然保持着正常飞行时的姿态！虽然这看起来有些不可思议，连世界上最优秀的体操运动员都会被其柔韧的鹅脖所折服。请你思考并回答，灰鹅这样转体的效果是什么，为什么?
.答案四个要点：（1）迅速降低高度；（2）这样转体可使翅膀下方空气流速大于上方空气流速；（3）根据流速大的地方压强小，流速大的地方压强大的规律；（4）灰鹅受到的向下的压力大于向上的压力，从而使灰鹅受到空气的压力合力方向向下，有助于灰鹅迅速降低高度，躲避强风，使飞行更安全。
四．综合运用
1.(2009全国初中应用物理知识竞赛复赛题)小明家的高压锅锅体直径为24cm，排气孔内径为4mm。小明不慎丢失了锅的限压阀，当他到商店购买时售货员告诉他，生产这个锅的厂家提供的限压阀有两种，孔径相同，质量分别为100g和60g。
（1）．请你根据说明书给出的数据，通过计算说明，小明应该买哪一种限压阀。(说明书标有：当大气压为105Pa时，该锅最高温度为120℃。已知：水的沸点与压强的关系如图1所示，取g =10N/kg)
（2）．请你说明如果买另一种限压阀，使用时会出现什么问题。
解析：（1）．由图1可知，当锅内温度为120℃时，锅内压强p=1.8105Pa。
此时限压阀受力：F0+G=F
设安全阀的质量为m，则有：p0S+mg=pS
可得：m=kg =0.1kg=100g ，
所以，应该买质量为100g的限压阀。
(2)．如果买了另一种质量为60g的限压阀，使用时会出现锅内的最高气压值偏小，锅内温度不能达到120℃的后果。
2．（2012全国初中物理竞赛预赛）如图18所示，在一个底面积为S 的圆柱形容器中，盛有深度为h、密度为ρ的液体。
（1）试证明：液体对底面的压强为p=ρgh。
（2）根据公式分析，液体内部压强的大小与哪些因素有关？
（3）气体的压强与液体相似，请你应用公式，根据地面的标准大气压值估算大气层的高度。已知在标准状况（0℃、一个大气压）下空气的密度为1.2kg/m3，并说明所估算出的值与实际相比是偏大还是偏小。为什么？
2、（12分）
解：
（1）高为h液柱的体积为 V=Sh …………(1分)
液柱的质量为 m=ρSh …………(1分）
液柱的重力为 G=mg=ρgSh …………(1分）
液体对底面的压强为 ………(3分）
（2）由公式可以看出，液体内部的压强与液体的深度h和液体的密度ρ有关，深度越大压强越大，密度越大压强越大。 …………(2分）
（3）地面的标准大气压 p=1.0105 Pa ，空气密度ρ=1.2kg/m3 ，g=10N/kg
代入公式p=ρgh得
…(2分)
所估算出的值与实际相比偏小，因为高空的空气密度很小，估算所用密度值偏大，估算出的高度就偏小。 …………(2分)
评分标准：参考以上标准给分，其他解法，只要正确，同样给分。
3.（2012全国 初中应用物理知识竞赛复赛）双活塞气压计是一种可以消除活塞自重影响、对低压容器内的压强进行测量的装置。如图3所示，在甲、乙两个空腔容器中各有一个活塞A和B，其中活塞A的截面上下一致，称为自由活塞，其横截面积为S1；活塞B的上下截面不等，称为差动活塞，其上下两部分的横截面积分别为S2和S3。乙容器的上、下两部分彼此隔绝，不能相互渗气、渗油。C为带有阀门K1的工作液体的接口，工作液体充满甲容器和乙容器的上部空腔；D为带有阀门K2的接口，可接待测容器；E为带有阀门K3的接口，可与抽气机相连。测量前要先校正零位平衡：K1关闭， K2打开，D口不连接待测容器，在两活塞上面放置砝码(图中未画出)，调节砝码的质量使两活塞升起的高度相同。进行测量时，要将待测量的容器接在D口上，并关闭K2、打开K3，开动抽气机进行抽气，待乙容器下部空腔内接近真空时，关闭K3、打开K2，此时差动活塞B己有所下降，在自由活塞A上再加放重为G的砝码时，A、B两活塞的上表面恰好能恢复等高。 己知进行测量时大气压强为p0 ，求待测容器内气体的压强p。
172根据帕斯卡定律可知：加在密闭液体上的压强能够大小不变地被液体向各个方向传递。172教学网
图3
解：在自由活塞A上再加放重为G的砝码时，A活塞对工作液体增加的压强为
。 2分
根据帕斯卡定律，工作液体对活塞B向上增加的压力为。……………4分
又因为活塞B下底面向上减小的气体压力为。
因为活塞B能够回到原来的高度，所以。……4分
即
所以待测容器内的气体压强为…4分
24. （2013全国初中应用物理知识竞赛预赛题）小华家买了一箱牛奶，如图20所示。她仔细观察了包装箱，对箱上的包装标志产生了兴趣，经查阅，其中的“堆码层数极限”标志表示“相同包装件在仓储时的最大堆码层数”，即该牛奶箱最大堆码层一数是l6层。另外，小华还测出了包装箱平放时的底面积为0.07㎡。请解答下列问题；
(1)已知箱中每盒牛奶的包装袋上有“净含量250mL 257g”字样，这种牛奶的密度是多少?(计算结果保留小数点后两位小数
(2)若在仓储时堆码层数达到了极限l6层，则最下层的包装箱受到的压力是多少?它所承受的压强是多少?(g=10N／kg)
(3)利用所学的物理知识，说明为什么要对包装箱设置“堆码层数极限”。
24．（8分） 解：
(1)每盒牛奶的质量m= 257g，体积V=250mL= 250cm3，则
牛奶的密度ρ=m/V==1.03g/cm3。 （3分）
(2)最下层的包装箱受到的压力：
F= G总= 15m总g=156.3kg 10N/kg= 945N
它所承受的压强： p=F/S==1.35104Pa。 （3分）
(3)牛奶箱的堆码层数越多，重力越大，对下面箱子的压力就越大。当压力超过下面箱子的承受能力时，牛奶箱就会被压坏，所以超市工作人员在堆放牛奶时都要注意观察箱子上的“堆码层数极限”。
五．实验探究题
1.硬度是衡量材料软硬程度的物理量．硬度的大小可以用如下图方法进行测试：选择规定的淬火钢球，给它加载压力F（铁球重力不计），将它压到被测试的材料表面，保持规定的时间后卸载压力，就会在材料表面留下凹形压痕．如果用S凹表示凹形压痕的面积，用H表示材料的硬度，某次实验中对一些材料的测试数据如下：
材料
F/N
S凹/mm2
H/(N/mm2)
a
10000
100
100
b
10000
200
50
c
20000
100
200
d
15000
100
150
e
7500
30
①硬度的定义为：在凹形压痕单位面积上所承受的压力．可以用公式 来表示．
②材料e的硬度为 ．
③若a、b、c、d、e五种材料的F-S凹图象如下图所示，其中表示材料d硬度的图线是 。
答案：①H=F/S凹②250 N/mm2 ③丙
解析：①由题意知硬度的公式可用压力除以凹形压痕的面积得到，即用H=F/ S凹表示．
②表格e中硬度H=F/S凹 =7500N 30mm2 =250N/mm2．
③在a、b、c、d、e五种材料的F-S凹图象中，甲斜率最大，表示材料e；乙次之，表示材料c；丙第三，表示材料d；丁第四，表示材料a，戊斜率最小，表示材料b；所以表示材料d硬度的图线是丙．
2.晓丽想要探究“气体分子对器壁的压强规律”，她首先做了如下实验：
如图，将托盘天平的左盘扣在支架上，调节天平平衡后，将一袋绿豆源源不断地从同一高处撒到左盘上，发现天平指针偏转并保持一定角度，左盘受到一个持续的压力。容器中气体分子碰撞器壁的现象与上述实验现象十分相似。可见，容器中大量气体分子不断碰撞器壁时也会产生一个持续的压力，而 面积上所受的压力就是气体分子对器壁的压强。上述过程中运用的科学方法主要有 法。
根据上述实验，若将一个内装有气体的密闭容器从地面移动到天宫一号舱中，则容器对地面的压强p1和容器对天宫一号舱底的压强p2相比，p1 p1；容器在地面时气体压强p1’和容器在天宫一号中时气体压强p2’相比，p1’ p2’。
答案：单位；类比（或转换）；> =
解析：装有气体的密闭容器在地面时对地面的压强p1>0,而在天宫一号中时，由于完全失重，其压强为零，所以p1> p1；而气体压强是由大量气体分子不断碰撞器壁时产生的，所以p1’ =p2’。
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