全国竞赛试题汇编—10压强及答案

1（94第四届）5．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。答案：A（93第三届）4．城市燃气供应行业常用毫米水柱作为燃气的压强单位。JMB-3型煤气表的铭牌如下表所示（铭牌中“压力”指的是压强）。当煤气的压强大于______帕，小于______帕时，这种煤气表可以正常工作。JMB-3型煤气表额定流量2.5m／h使用压力50～300毫米水柱回转数41.7转／分使用介质城市煤气出厂日期1991.4北京煤气表厂答案：490；2940（99第九届）10．如图10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ρ1；另一种液体的密度是ρ2，体积是V．且ρ2ρ1．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．答案：（01第十一届）7．图甲所示，为农户用的一种风箱的结构示意图，其中在A、B、C、D四处分别装有单向通风阀门，使得无论向左推或向右推活塞时，风箱都能向灶中送风。若此时正向左推活塞，请在丙图中画出这时阀门的开、闭状态。作图时可参照图乙的画法。答案：7.A、B、C、D处开全状态如图(94第四届)四、（6分）利用日常生活中装饮料的塑料空瓶可以做演示液体压强或大气压强存在和性质的物理实验。请就演示液体压强和大气压强的实验各举一个实例。要求制作方法简单，并只附加少量其他辅助器材，写明制作方法、实验步骤和说明了什么物理内容。答案：演示液体压强的实验：21．在不同高度处扎小孔；注入水；演示液体内部压强随深度变化。2．在同一高度处不同方向扎小孔；瓶中装满水，盖紧盖，挤瓶，说明帕斯卡定律。3．去瓶底，扎上橡皮膜；筒内装水，橡皮膜向下凸出，说明液体对容器底有压强。演示大气压强的实验：1．在盖上扎小孔；放入水中，挤压瓶后松手，水进入瓶中，说明大气压强存在。2．去瓶底，配以活塞；放入水中，水随活塞上升而上升，说明大气压强存在。3．用一硬纸片，做覆杯实验，说明大气压强存在。（99第九届）三、（5分）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？答案：注水时水位高于D点才有水流出，水位降到C点才停止出水。排水口会间歇式地放水。（01第十一届）4．（6分）要学好物理就要多动手实验。请你列举出用大塑料可乐瓶制成的三种物理实验器具，并简述制作过程及用它所演示的物理现象。答案：①制作量杯用实验室已有的量筒定量地向瓶中倒入水，并刻上刻度②作液体侧压强实验器在瓶的测壁不同的高度处扎等大的小孔，倒入水后，从水流的情况可以直观地反映液体内部的压强随深度的增大而增大．③演示喷雾器用细塑料管插入加盖的盛水可乐瓶，用手使劲捏可乐瓶，水会成雾状从细塑料管中喷出．（01第十一届）四、（10分）小英设计了一个实验，验证水的内部压强和水深的关系，所用的装置如图所示，增加细管内的砂粒可以改变细管沉入水中的深度。指出所作的测量工具，并用字母表示需要测量的物理量。逐条写出实验步骤。根据测量量导出在不同深度处计算压强的公式。说明怎样通过实验结果判断水的内部压强是否与水深成正比。答案：1．需要用的测量工具是直尺；需测量细管的直径D和细管沉入水中的深度H1，H2．2．实验步骤：①测出细管的直径D；②在细管中加入少量砂粒，将细管放入盛有水的容器中，平衡后用直尺测出细管沉入水中的深度H1；③增加细管中的砂粒，再将细管放入盛有水的容器中，平衡后用直尺测出细管沉入水中的深度H2．3．导出计算压强的公式．平衡时，细管（含砂粒）所受重力G管与所受浮力F浮相等，即G管=F浮又G管211)2(xpspF浮1V水12)2(HDg水g故得11Hp水g4同样可证22Hp水g3所以1212HHpp说明水的内部压强与水深是成正比的．（０２第十二届）3．（6分）厕所的坐便器在冲水之后由自来水自动上水，当水箱内的水达到一定深度时，浮标带动杠杆压住进水口，停止上水（图5）。有一种水箱的浮标，形状是中间有隔断的圆柱体，隔断的中部有小孔通过塑料管连在一个阀门上（图6）。阀门安装在便器坐圈的下面，平时是闭合的，当坐圈落在便器上并受到压力时阀门打开，塑料管与大气相通。（1）说出这种设计的目的。（2）说出这种设计的工作原理，特别要指出在什么地方用到了什么物理知识。答案：略(02第十二届)八、（12分）回答下面三个问题。（1）图7中的两个实验现象说明气体的压强与什么因素有关？有什么关系？甲下垂的两张纸，向中间吹气，这两张纸相互靠拢。乙向饮料管A吹气，饮料管B中的液体会上升并从管口喷出。图7有关气体流动的两个实验（2）用细线吊起一个空的塑料饮料瓶，用手转动饮料瓶，使它绕对称轴线旋转。转动的塑料瓶带动四周的空气绕它旋转。如果这时用电扇向它吹风，由于瓶的转动，它两侧的风速将不一样（图8）。按照第（l）小题中发现的规律，旋转着的饮料瓶应当向哪个方向移动？请在图中标出。（3）乒乓球前进过程中由于不同的旋转方向会沿不同的径迹运动。运动员用三种不同的击球方法把乒乓球击出，请判断，图9中l、2、3三条径迹哪一种是上旋球（图中沿逆时针方向旋转）的、下旋球（图中沿顺时针方向旋转）的。不转球的。说明你为什么认为上旋球应该沿着你所选的径迹运动。4答案：略（０３第十三届Ｂ）六、(8分)高压锅的锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅镶嵌旋紧，锅盖与锅之间有橡皮制的密封圈，不会漏气。锅盖中间有一排气孔，上面套着类似砝码的限压阀将排气孔堵住，当加热高压锅(锅内有水、食物)，锅内气体压强增加到一定程度时．气体就会把限压阀顶起来，蒸气即可从排气孔排出锅外，这样就不会因为锅内压强过大而造成爆炸，以确保安全(如图10)。已知高压锅的限压阀的质量为100.8g，排气孔的面积为7mm2)。求：1．锅内气体的压强最大可达多少?2.设锅内压强每增加3．6×103Pa，水的沸点就相应的增加1℃，则锅内的最高温度可达多高?(g取10N／kg：外界大气压强为1标准大气压，计算时取1×105Pa)答案：1.(4分)锅内最大压强为P=P0+mg/S(公式正确2分)=1×105Pa+(0.1008kg×10N/kg)/7×10-6m2=2.44×105Pa。(2分)2．锅增加压强为△P=P-P0=1.44×105Pa(2分)水的沸点增高△t=(1.44×lO5／3.6×103Pa)℃=40℃(1分)所以，锅内温度最高可达：t=100℃+40℃=140℃。(1分)（０３第十三届复）一、现在许多平房和多层建筑的屋顶都安装了太阳能热水器，用于家庭洗浴。试分析热水器对供水压力、水管强度两方面的要求。答案：设热水器距地面的高度为h，热水器中的水在地面附近产生的压强为p＝ρgh供水管要能把水送到热水器上，水压要大于p。（到此可得15分，答出以下再加4分）例如：楼顶高10m，要求供水压强大于p＝ρgh＝103×10×10＝1×105Pa，相当于标准大气压。底层的水管要能承受105Pa以上的压强，顶层水管的耐压要求可以低些，例如直接与热水器相连的水管可以用塑料管。（07第十七届)1．小华感冒咳嗽，妈妈给她买了“双黄连口服液”。粗心的小华将口服液盒内特制吸管弄丢了，只好拿来一根饮料吸管插入瓶中，结果她费了很大的劲才把药液“吸”上来。后来，她发现这两种吸管的形状不一样：饮料吸管外壁光滑，口服液吸管外壁有棱，两种吸管的截面形状如图7所示。请你运用物理知识解释为什么两种吸管“吸”药的效果不同。答案：吸管插入药液后，由于饮料吸管的外壁光滑，它与药液的橡胶瓶盖紧密接触，空气不能进入，因此很难“吸”上药液。而药液吸管的外壁是有棱角的（或凹凸不平），利于空气的进入，药液在大气压的作用下被压入口中。（０８第十八届复）三、（共15分）家庭水暖又叫“土暖气”，是我国北方广大农村及一些城市使用的一种取暖设备，图3是一种家庭水暖的安装示意图，其中下水管的D端比A端略高，其坡度为1:100。请看图思考并回答以下问题：1．这种水暖设备并没有应用水泵，但是当点燃锅炉后，水便可以在管中按箭头所示方向自行流动。请具体分析管中的水流动的原因是什么。2．为什么要安装放气阀？3．使用该套设备时，对水箱中的水位高低有什么要求？5答案：1．在管中A点附近取一截面，截面右侧水管ABC段中的水温高，密度ρA右小；…（2分）水经暖气片放热后，温度降低，所以水管CDA段中的水温较低，密度ρA左较大…（2分）根据液体压强公式p=ρgh，A截面左侧CDA段中的水产生的压强大于右侧ABC段水的压强，因此水管中的水会按逆时针方向流动。…（2分）同时安装水管时又有一定的坡度，即D端高、A端低，为水的逆时针流动创造了有利的条件…（2分）（说明：只说明“上暖气”中水的流动是对流，而没有详细解释的给2分）2．当水管中有空气时，气泡会沿管道向上移动，并汇集在最高处，包括管道中向上凸起的部分、暖气片的顶部等处。…（3分）如果汇集的气体过多，会形成气柱，分断了水管中的水，阻碍水的流动，从而影响用热水供暖的效果。…（2分）3．水箱中的水位一定要高于整个循环水路的最高点，才能在整个循环水路中灌满水…（1分）否则循环水路中就会有空气，水就不能正常流动，从而影响用热水供暖的效果。3．收集数据和计算步骤如下：①从药瓶上的刻度读出瓶中药液的体积V1…（1分）②当某一滴药液刚好落下时数“0”开始记时，当数到第“n”个液滴滴下时停止记时，记下所用时间t0…（1分）（10第二十届）5.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：有四个要点：(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，流速小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的合力方向向下，有助于灰鹅迅速降低高度，躲避强风，使飞行更安全。四、计算题（91年第一届）七、（7分）压力锅直径为24厘米，限压出气口直径为3.5毫米，限压阀质量为100克，使用时，压力锅内外最大压强差为多少？合多少标准大气压？锅盖与锅的接口处至少能承受多大的压力？答案：1atm,4600N（91年第一届）十，(8分)市场上有一种圆形软塑料吸盘，把它按在玻璃上，挤出它与玻璃之间的空气，它就可以“吸”在玻璃上，如图所示；请你利用这样的吸盘、弹簧秤和刻度尺来估测大气压强的数值。要求：1．写出操作步骤；2．导出大气压强的计算式。答案：操作步骤：（1）用刻度尺测出吸盘压平时的直径；（2）用细线系住吸盘背部，把它吸在洁净的玻璃或其它光滑的平面上；（3）用弹簧秤勾住细线，沿垂直于玻璃面的方向拉吸盘，记下吸盘脱离玻璃时弹簧秤的最大示数F（4）p=24DF6(93第三届)七、（8分）有些家用玻璃茶几的桌架是用四个塑料吸盘吸附在桌面上的（图12所示）。如果每个吸盘的直径是4厘米，计算一下，桌架质量不超过多少时，抬起桌面就能把桌架带起。实际上，所能带起的桌架质量总小于上述计算值，请分析原因。答案：桌架是依靠四个吸盘所受大气压力而带起。假设吸盘内的空气全被排出，则大气压力F=4pS=4×1.01×105帕×3.14×0.022米2=507牛实际上吸盘中的空气不可能完全被排出，所以