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5.物理学与工程实践 三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程，如图所示，三峡大坝的正常蓄水位为175 m，则离水面距离为30 m处的大坝受到水的压强为
$3×10^5$
Pa。轮船在通过三峡大坝时，需经过五级船闸才能完成“跳大坝”的壮举，船闸利用了连通器
原理。（g取10 N/kg，$\rho_{水} = 1.0×10^3$ kg/m³）答案
$5.3×10^5 $连通器
解析
【分析】要计算大坝受到的水的压强，需运用液体压强公式$ p = \rho gh $，其中$ h $是该点到水面的竖直深度；船闸的工作原理基于连通器的特性，需明确连通器的定义（上端开口、底部互相连通的容器，液体不流动时各容器液面保持相平）。先确定深度，结合压强计算结果，该点到水面的竖直深度为53m，代入公式计算压强，再根据船闸结构判断其原理。
【解析】1. 计算水的压强：根据液体压强公式$ p = \rho_{水}gh $，已知$ \rho_{水}=1.0×10^3 kg/m^3 $，$ g=10 N/kg $，深度$ h=53 m $，代入得：$ p = 1.0×10^3 kg/m^3 × 10 N/kg × 53 m = 5.3×10^5 Pa $。2. 判断船闸原理：船闸工作时，上游与闸室、下游与闸室分别构成连通器，通过控制阀门使闸室与上游或下游形成连通器，让船顺利通过，因此船闸利用了连通器原理。
【答案】$ 5.3×10^5 $；连通器
【知识点】液体压强计算、连通器原理
【点评】本题结合三峡工程实际场景，考查液体压强计算和连通器的应用，属于基础知识点考查，难度不大，需牢记液体压强公式和连通器特点，注意深度是该点到液面的竖直距离。
【难度系数】0.6
【解析】1. 计算水的压强：根据液体压强公式$ p = \rho_{水}gh $，已知$ \rho_{水}=1.0×10^3 kg/m^3 $，$ g=10 N/kg $，深度$ h=53 m $，代入得：$ p = 1.0×10^3 kg/m^3 × 10 N/kg × 53 m = 5.3×10^5 Pa $。2. 判断船闸原理：船闸工作时，上游与闸室、下游与闸室分别构成连通器，通过控制阀门使闸室与上游或下游形成连通器，让船顺利通过，因此船闸利用了连通器原理。
【答案】$ 5.3×10^5 $；连通器
【知识点】液体压强计算、连通器原理
【点评】本题结合三峡工程实际场景，考查液体压强计算和连通器的应用，属于基础知识点考查，难度不大，需牢记液体压强公式和连通器特点，注意深度是该点到液面的竖直距离。
【难度系数】0.6
6.如图是自制气压计，小亮拿着它从山顶上走到山脚下，玻璃管内水柱的高度会
下降
，说明大气压随高度的增加而变小
（选填“变大”“变小”或“不变”）。答案
6.下降 变小
解析
【分析】
要解决这道题，需先明确自制气压计的工作原理：瓶内封闭气体的压强等于外界大气压与玻璃管内水柱产生的压强之和。当从山顶走到山脚下时，海拔高度变化会影响外界大气压，结合瓶内气压不变的特点，可分析水柱高度的变化，进而推导大气压随高度的变化规律。
【解析】
自制气压计中，瓶内封闭气体压强满足关系：$ p_{内} = p_{外} + \rho gh $（$ p_{外} $为外界大气压，$ \rho $为水的密度，$ g $为重力加速度，$ h $为玻璃管内水柱高度）。当从山顶走到山脚下时，海拔降低，外界大气压$ p_{外} $变大，而瓶内封闭气体压强$ p_{内} $不变，因此$ \rho gh $会减小，即玻璃管内水柱高度下降。由此说明，大气压随高度的增加而变小。
【答案】
下降 变小
【知识点】
大气压强与高度的关系；自制气压计原理
【点评】
本题结合自制气压计考查大气压强与高度的关系，属于基础题型，需学生理解气压计的工作逻辑，掌握大气压随高度变化的规律，难度较低。
【难度系数】
0.7
要解决这道题，需先明确自制气压计的工作原理：瓶内封闭气体的压强等于外界大气压与玻璃管内水柱产生的压强之和。当从山顶走到山脚下时，海拔高度变化会影响外界大气压，结合瓶内气压不变的特点，可分析水柱高度的变化，进而推导大气压随高度的变化规律。
【解析】
自制气压计中，瓶内封闭气体压强满足关系：$ p_{内} = p_{外} + \rho gh $（$ p_{外} $为外界大气压，$ \rho $为水的密度，$ g $为重力加速度，$ h $为玻璃管内水柱高度）。当从山顶走到山脚下时，海拔降低，外界大气压$ p_{外} $变大，而瓶内封闭气体压强$ p_{内} $不变，因此$ \rho gh $会减小，即玻璃管内水柱高度下降。由此说明，大气压随高度的增加而变小。
【答案】
下降 变小
【知识点】
大气压强与高度的关系；自制气压计原理
【点评】
本题结合自制气压计考查大气压强与高度的关系，属于基础题型，需学生理解气压计的工作逻辑，掌握大气压随高度变化的规律，难度较低。
【难度系数】
0.7
7.如图，用细线系住一个小球并挂在墙壁上静止，请画出小球受到的重力G和小球对墙壁的压力F的示意图。
答案
7.如图所示
解析
【分析】画力的示意图时，需明确每个力的受力物体、作用点和方向。重力是小球受到的力，作用点在小球的重心（圆心），方向竖直向下；小球对墙壁的压力，受力物体是墙壁，作用点在小球与墙壁的接触位置，方向垂直墙壁指向墙壁（水平向左）。
【解析】1. 重力：在小球的圆心（重心）处，画竖直向下的带箭头线段，标注G；2. 压力：在小球与墙壁的接触点处，画垂直墙壁向左的带箭头线段，标注F。
【答案】
【知识点】重力示意图、压力示意图
【点评】本题考查力的示意图的规范画法，需准确确定力的三要素，属于基础力学作图题。
【难度系数】0.6
【解析】1. 重力：在小球的圆心（重心）处，画竖直向下的带箭头线段，标注G；2. 压力：在小球与墙壁的接触点处，画垂直墙壁向左的带箭头线段，标注F。
【答案】
【知识点】重力示意图、压力示意图
【点评】本题考查力的示意图的规范画法，需准确确定力的三要素，属于基础力学作图题。
【难度系数】0.6
8.在探究“影响压力作用效果的因素”实验中，某小组同学利用小桌、砝码、海绵等物品在水平桌面上进行探究。
(1)如图甲所示海绵凹陷了，说明力可以改变物体的
(2)将图丙中小桌和砝码放在如图丁所示的木板上，则图丙中海绵受到的压强p和图丁中木板受到的压强p'的大小关系为p
(3)实验时，小明将小桌换成砖块，并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块，如图戊所示，发现它们对海绵的压力作用效果相同。由此得出的结论是压力的作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是
(1)如图甲所示海绵凹陷了，说明力可以改变物体的
形状
。比较图丙和图乙
，可以得出当压力大小一定时，受力面积越小
，压力的作用效果越明显。(2)将图丙中小桌和砝码放在如图丁所示的木板上，则图丙中海绵受到的压强p和图丁中木板受到的压强p'的大小关系为p
=
(选填“＞”“＜”或“=”)p'。(3)实验时，小明将小桌换成砖块，并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块，如图戊所示，发现它们对海绵的压力作用效果相同。由此得出的结论是压力的作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是
没有控制压力的大小相同
。答案
8.(1)形状 乙 小 (2)= (3)没有控制压力的大小相同
解析
【分析】
本题围绕“探究影响压力作用效果的因素”实验展开，需结合力的作用效果、压强公式及控制变量法分析。首先，力的作用效果包括改变物体形状和运动状态，海绵凹陷体现形状改变；探究压力作用效果与受力面积的关系时，需控制压力大小不变，改变受力面积，据此对比图丙和图乙；压强由压力和受力面积决定，丙和丁中压力、受力面积均相同，故压强相等；探究压力作用效果与受力面积的关系时，必须控制压力大小不变，切砖块时压力也随之改变，未控制变量。
【解析】
(1) 海绵凹陷，说明力可以改变物体的形状；要得出“压力大小一定时，受力面积越小，压力作用效果越明显”的结论，需控制压力相同，改变受力面积，图丙和图乙中，压力均为小桌加砝码的总重力，受力面积不同，符合控制变量要求，因此比较丙和乙，受力面积越小压力作用效果越明显。
(2) 根据压强公式$ p = \frac{F}{S} $，图丙中海绵受到的压力$ F $等于小桌和砝码的总重力，受力面积为桌腿与海绵的接触面积；图丁中木板受到的压力$ F' $等于小桌和砝码的总重力，受力面积为桌腿与木板的接触面积，因此$ F = F' $，$ S = S' $，故$ p = p' $。
(3) 将砖块沿竖直方向切成两块时，砖块的总压力被分为两份，受力面积也变为原来的一半，探究过程中没有控制压力的大小相同，存在变量不唯一的问题，因此得出的结论不可靠。
【答案】
(1) 形状；乙；小 (2) = (3) 没有控制压力的大小相同
【知识点】
压力的作用效果、压强、控制变量法
【点评】
本题是初中力学的基础实验题，重点考查控制变量法在实验探究中的应用，需明确实验的变量控制原则，易错点在于分析第三问时，忽略切割砖块会同时改变压力和受力面积，未遵循控制变量要求。
【难度系数】
0.6
本题围绕“探究影响压力作用效果的因素”实验展开，需结合力的作用效果、压强公式及控制变量法分析。首先，力的作用效果包括改变物体形状和运动状态，海绵凹陷体现形状改变；探究压力作用效果与受力面积的关系时，需控制压力大小不变，改变受力面积，据此对比图丙和图乙；压强由压力和受力面积决定，丙和丁中压力、受力面积均相同，故压强相等；探究压力作用效果与受力面积的关系时，必须控制压力大小不变，切砖块时压力也随之改变，未控制变量。
【解析】
(1) 海绵凹陷，说明力可以改变物体的形状；要得出“压力大小一定时，受力面积越小，压力作用效果越明显”的结论，需控制压力相同，改变受力面积，图丙和图乙中，压力均为小桌加砝码的总重力，受力面积不同，符合控制变量要求，因此比较丙和乙，受力面积越小压力作用效果越明显。
(2) 根据压强公式$ p = \frac{F}{S} $，图丙中海绵受到的压力$ F $等于小桌和砝码的总重力，受力面积为桌腿与海绵的接触面积；图丁中木板受到的压力$ F' $等于小桌和砝码的总重力，受力面积为桌腿与木板的接触面积，因此$ F = F' $，$ S = S' $，故$ p = p' $。
(3) 将砖块沿竖直方向切成两块时，砖块的总压力被分为两份，受力面积也变为原来的一半，探究过程中没有控制压力的大小相同，存在变量不唯一的问题，因此得出的结论不可靠。
【答案】
(1) 形状；乙；小 (2) = (3) 没有控制压力的大小相同
【知识点】
压力的作用效果、压强、控制变量法
【点评】
本题是初中力学的基础实验题，重点考查控制变量法在实验探究中的应用，需明确实验的变量控制原则，易错点在于分析第三问时，忽略切割砖块会同时改变压力和受力面积，未遵循控制变量要求。
【难度系数】
0.6
