物理竞赛培训液体压强与大气压强

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2020年08月16日 19:18
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第十三讲 液体压强与大气压强
【知识补充】
1、上端开口,下部连通的容 器叫连通器。原理:连通器里装一种液体且液体不流动时,各
容器中的液面高度总是相同的。应用:茶壶 、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等。
2、托里拆利实验说明:
①实验前玻璃管里水银 灌满的目的是:使玻璃管倒置后,水银上方为真空;若未灌满,则
测量结果偏小。
②本实验若把水银改成水,则需要玻璃管的长度为10.3m
③将玻璃管稍上提或下压,管内外的高度差不变,将玻璃管倾斜,高度不变,长度变长。
3、 标准大气压——支持76cm水银柱的大气压叫标准大气压。标准大气压=760mmHg=76cmHg
5
=1.013×10Pa,可支持水柱高约10.3m
4、大气压的变化:大气压 随高度增加而减小,大气压随高度的变化是不均匀的,低空大气
压减小得快,高空减小得慢,且大气压的 值与地点、天气、季节的变化有关。一般来说,
晴天大气压比阴天高,冬天比夏天高。
5、大气压的测量:测定大气压的仪器叫气压计。气压计分为水银气压
计和无液气压计。
6、大气压的应用:活塞式抽水机和离心式抽水机。
7、虹吸现象:虹吸是利用液面高度差的 作用力现象,可以不用泵而吸
抽液体。将液体充满一根倒U形的管状结构内(称为虹吸管)后,将
开口高的一端置于装满液体的容器中,容器内的液体会持续通过虹吸
管从开口于更低的位置流出。
8、帕斯卡定律(Pascal's law),即帕斯卡原理(Pascal's
prin ciple)或称静压传递原理。指加在密闭液体任何一部分上的
压强,必然按照其原来的大小由液体向 各个方向传递。只要液体仍
保持其原来的静止状态不变,液体中任一点的压强均将发生同样大
小 的变化。这就是说,在密闭容器内,施加于静止液体上的压强将
同时传到各点。公式:P
1=P
2
即F
1
S
1
=F
2
S
2
也即F
1
F
2
=S
1
S
2

【热身训练】
例一:(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


F

大小及海绵下陷浓度
h

、< br>h

的比较,正确的是 【 】
A.
F

=
F


h

>
h

B.
F

=
F


h

=
h


C.
F

<
F

h

=
h

D.< br>F

>
F


h

>
h< br>乙

【解析】由于是两个相同的物块甲、乙两图中磅秤示数F

、F< br>乙
大小相等,F

=F

;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

>h

,选项A正 确。
例二:(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=
1
2πRh,,其中,R、h分别为容器的底面半径和高。则
3
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 【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 。
例三: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
【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。
【突破训练】
一、帕斯卡定律的应用
1、如图所示,两个密闭容器中均装满液体。 容器中的大活塞
面积为
S
2
,小活塞的面积为
S
1
,且
S
1
:
S
2
=1:5。左边容器的大
活塞与右 边容器小活塞固定在一起。若在左边容器小活塞
S
1
上加100N的压力,那么需在右 边容器大活塞
S
2
上加多大的压
力才能使整个装置平衡?



2、一个液压千斤顶,小活塞直径为1.2cm,如果在小活塞上施以50N的压 力时,在大活塞
上能举起20000N重的物体,则大活塞上的直径为多少?

< br>3、如图所示,有三个带活塞a、b、c的圆筒,底部相连,里面装
有水,活塞a、b、c截面积 之比为4:3:2,活塞重不计。在活塞
a、b、c上各放有质量分别为8kg、6kg、4kg的物体 ,则( )
A .a活塞上升。 B.b活塞上升。 C.活塞上升。 D.活塞仍都保


持平衡。
二、液体压力与重力关系
4、如图所示, 一个圆台形容器A面朝下放置时,液体对A面压力为
F
A
,压强为
p
A
;把它倒
过来B面朝下放置时,液体对B面的压力为
F
B
,压强为
p
B
,则( )
A.
F
A

F
B

p
A

p
B
B.F
A

F
B

p
A

pB
C.
F
A

F
B

p
A

p
B
D.
F
A
<< br>F
B

p
A

p
B

5、 如图所示,甲、乙、丙三个容器的底面积
S
相等,在三个容器中分别注入质量相等的酒
精、水和水银,比较三个容器底部所受液体的压力
F


F


F

的大小关系是()
A.
F


F


F

B.
F

=
F

=
F

C.
F


F


F

D.无法判断
6、甲、乙两个完全相同的瓶子置于水平桌面上,甲装水,乙装等质量的盐水,且液面
均超 过aa’面,但均未溢出,如图所示.两瓶底部受到的压强p

与p

的关系 为( )
A.
p

>
p



B.
p

<
p



C.
p

=
p

。 D.无法比较。
7、如图所示,两端开口的圆锥形小筒,下 面用一重力可忽略不计的薄片贴住后一起浸入水
中,漂浮在水面。如果向小筒中注入100g的水,薄片 恰能脱落,则同样也能够使薄片下落
的方法是( )
A.在薄片中央轻放100g砝码 B.慢慢注入100g酒精
C.慢慢注入100g水银 D.上述三种情况都不行






8、如图所示,锥形瓶中盛有0℃的水,现用酒 精灯加热,使水温升高到10℃,在这一过程
中(不考虑水的汽化及锥形瓶的热胀冷缩),则水对锥形瓶 底的压强变化是( )
A.不变 B.变大 C.先变小,后变大 D.先变大,后变小





三、连通器和U型管的应用
9、如图内径均匀的U形管内盛有密度不同的两种液体.其中一种 液体的密度是ρ
1
;另一
种液体的密度是ρ
2
,体积是V.且ρ2

1
.静止时,两种液体不混合.若U形管的横截面
积为S,则两边 液面的高度差h等于 .
10、直径之比为1:4的两管构成一个连通器,如图所示 。先在连通器里装上水银,然后再
往左边细管中倒进68cm高的水,则细管中水银面下降了多少?粗管 中水银面要上升多少?
如果把这些水倒进右边粗管里,则细管中的水银面比粗管中的水银面高多少? < /p>


11、如图所示,一个足够长、粗细均匀的U形管。先在A管中注入密度为ρ
A< br>的液体,再往
B管中注入密度为ρ
B
的液体,当两管中的液面高度差为L2时( L为B液体的液柱长度),
管内液体处于平衡状态。如果再往A管中注入液体c,已知ρ
c
B
2,欲使液体平衡时两
管的液面恰好相平,应该注入液体C的液柱长度为_ _______。
四、压强计算
12、水平桌面上的密闭圆锥形容器内,装满互不相溶的两 种液体,上下两部分液体的深度
恰好相等,如图所示。已知上下两种液体的密度之比ρ
1

2
=1:2,上部分液体对下部分液
体的压力为
F
1
,下部分液体对容器底部的压力为
F
2
,则
F
1
:
F
2
=________。
13、如图所示,一只锥形烧瓶量得它的上口径与底径之 比为1:3,放在水平桌面上,容器
内有两种互不相溶的液体充满容器,且上、下两部分液体恰好深度相 同。已知上、下两种
液体的密度之比为ρ
1

2
=1:2,设上部 液体对下部液体的压力为
F
1
,下部液体对瓶底的压
力为
F
2
,则
F
1
:
F
2
=________。
14、如图所示,圆柱形容器内注入某种液体,深度为
H
,容器底的半径为
r
。如果液体对侧
壁的压力等于对容器底部的压力,那么
H

r
的比 值为( )
A.1:1 B.1:2 C.2:1 D.l:3





五、虹吸现象
15、某 同需要清理金鱼缸中沉在底部的污物,其手中只有一根透明的塑料软管,采用虹吸
的方法来将鱼缸底部的 污物排除.软管的一端插入鱼缸的底部如图1所示,该同学用嘴在
软管的另一端吸气,使管中液面到达某 点时停止吸气,管中就能自动排出鱼缸底部的污水,
同时保证污水不能流进该同学的嘴中,该点是( )
A.A点 B.B点 C.C点 D.D点





16、如图所示是公共厕所中的自动冲水装置,水相中有倒置的U
形管A BC,它通过箱底直接与泄水管相连,问当水箱内水位到______时放水,水位降到______
时 放水停止。
17、在趣味物理表演会上,小明展示了如图所示的蓄水和放水装置。如果原来水箱是空的 ,
注水时水箱中的水位高于哪点时排水口才有水流出?如果原来水箱是满的,放水时水箱中
的水 位降到哪点时排水口才停止出水?如果进水口不停地向箱中注水,但进水流量较小,


使得 当出水口有水流出时,进水流量小于出水流量,这种情况下排水口的水流有什么特点?

< br>18、由于长期的河道淤塞,黄河下游的河床已被抬高。沿河农民通常采用如图所示的方式,
引黄 河水来灌溉农田。有关这种引水灌溉方式,下列说法中错误的是 ( )
A.这种取水灌溉方式利用了连通器原理 B.使用时B端管口必须低于A处水面
C.使用时先将管道中灌满水 D.高度差B越大,管道中的水流得就越快
六、托里拆利实验
19、如图所示,一个粗细均匀的薄壁玻璃管倒扣在水银槽内,上面用弹簧
拉着处于静止状态,此时管内有一部分空气,管内水银面比槽内水银面高

h
,管内水银面比管的开口处高出
H
,忽略玻璃管本身的重力,则弹簧测
力计的读数等于 ( )
A.外界大气压力与管内气体对玻璃管底部的压力之差
B.玻璃管内
h
高水银柱所受重力的大小
C.上面A或B
D.玻璃管内
H
高的水银柱所受重力的大小
20、如图所示,一端开口、一 端封闭部分空气的玻璃管,开口向下插入
水银槽中,不计玻璃管的重力和浮力,用竖直向上的力
F
提着保持平衡,
此时管内外水银面高度差为
h
。如果将玻璃管向上提起一段 距离,待稳
定后,此时的
F

h
与刚才相比( )
A.
F
会增大,
h
也增大 B.
F
会增大,
h
却不变
C.
F
会不变,
h
却增大 D.
F
会不变,
h
也不变
21、如图,一端封闭的玻璃管内水银面 的上方留有一些空气,当外界大气压强为1标准大
气压时,管内水银柱高度
l
1
小于76cm,此时弹簧秤示数为
F
1
。若在水银槽中缓慢地倒入一
些水银 ,使槽内水银面升高,则玻璃管内的水银柱高度
l
2
和弹簧秤的示数
F
2
应满足( )
A.
l
2
=
l
1

F
2

F
1
B.
l
2
>
l
1

F
2
>
F
1
C.
l
2
<
l
1

F
2
<
F
1
D.
l
2
<
l
1

F
2
>
F
1








22、如图所示,将水银槽置于天平左盘中, 玻璃管被支架固定,右盘中放人适量砝码,天
平平衡。若大气压增大,则下列说法正确的是( )
A.天平仍保持平衡。
B.天平不再平衡,若要恢复平衡,需在右盘中增加适量砝码。
C.天平不再平衡,若要恢复平衡,需在右盘中减去适量砝码。
D.无法确定。
2 3、活塞式抽水机模型,如图10所示,当活塞不断上升时,拉力
F
的大小及水对活塞的压
p
将( )
A.
F
先增大后不变,
p
不变。 B.
F
先减小后增大,
p
先减小后不变。
C.
F
先增大后不变,
p
先减小后不变。 D.
F

p
都不断增大。
24、手持抽气、打气两用气筒的构造如 图1所示,a为筒身,B为活塞,C和J是气门装置,类
似于自行车内胎上套有气门芯的气门嘴,起阀门 作用。使用这种气筒时( )
A.接D气门,起打气作用;接c气门,起抽气作用。
B.接D气门,起抽气作用;接C气门,起打气作用。
C.向外拉活塞,2个气门都起抽气作用。
D.向里推活塞,2个气门都起打气作用。
25、如图所示,在一个一端开口的U形管内装有水,管的左端封闭着一些空气,
水中有一只小 试管浮在水面,小试管中也封闭着一些空气.向右管中注入水,
则小试管相对左管内的水面变化情况()
A.小试管将上浮B.小试管将向下沉一些
C.小试管将先向下沉一些,再上浮D.无法判断

26、在一根左端封闭、右端开口的U形细玻璃管内注入水银并充满左端,两端水银面的高< br>度差为20cm,如图所示。若用拇指将开口端堵住,并将U形管的开口向下。松开拇指后,
管内 两侧水银面的位置应是图中的( )

七、综合练习题


1.有一根盛有液体的长玻璃管,开口向上竖直放置,然后逐渐倾斜,则液体对管底的压强
将:( ) A.增大 B.不变 C.减小 D.变化不定
2.如图所 示的“帕斯卡裂桶实验”,木桶内装满水,桶的顶部竖立着一根
细管,一人在三楼的阳台上向细管内只倒 入了几杯水,木桶就被水压破了,
这一实验表明,影响液体内部压强的因素是液体的:( )
A. 质量 B. 深度 C. 密度 D. 体积
3.如图所示,将一个普通的乒乓球轻轻放入漏斗中,用电吹风从管里向上
吹气, 那么以下分析正确的是:( )
A. 球被向上吹起,因为其下方气体流速大,压强大
B. 球被向上吹起,因为其下方气体流速大,压强小
C. 球不会被向上吹起,因为其下方气体流速大,压强大
D. 球不会被向上吹起,因为其下方气体流速大,压强小
4.如图,一个圆台形的筒子,下用一重力忽略不 计薄片贴住,浸入水中后,薄片不会下落,
如果筒中注入100g水,恰能使它脱落,则下列情况哪种能 使薄片下落( )
A.在薄片中央轻放100g砝码
B.慢慢注入100g酒精
C.慢慢注入100g水银
D.上述三种做法都不行
5.如图甲所示,杯中盛有 密度分别为ρ
1
和ρ
2
的两层均匀液体,且ρ
l

2
,经过一段时间
后变成了密度为ρ的混合液体,如图乙所示.设液体总体积不变,则液体对 杯底的压强如
何变化_________(填“变大”、“变小”或“不变”)
6.类比水压 是形成水流的原因,猜想血液在血管内流动时也需要一定的压力差来维持。假
设血液匀速通过长度一定的 血管时,受到的阻力f与血液的流速v成正比,即f=kv。那么,
要想让血液匀速流过,血管两端就需 要一定的压力差。设血管截面积为S
1
时,两端所需的
压强差为Δp
1
;若血管截面积减少10%时,为了维持在相同的时间内流过同样体积的血液,
压强差必须变为Δp< br>2
。请你通过计算比较Δp
1
、Δp
2
的大小,说明血管变细 可能是诱发高血
压的重要因素之一。

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