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四、实验探究题
11 压力的作用效果到底与哪些因素有关呢？实验中选用海绵等器材在水平桌面上进行了图乙a、b、c的实验过程：
(1)实验中，通过观察
(2)由图甲中的
(3)为探究压力的作用效果跟
(4)如图乙所示，小华同学将物块B沿竖直方向切成大小不同的两块，将左边部分移开后，发现剩余部分对海绵的压力作用效果没有发生变化，由此他得出结论：压力的作用效果与受力面积无关。你认为他的结论
11 压力的作用效果到底与哪些因素有关呢？实验中选用海绵等器材在水平桌面上进行了图乙a、b、c的实验过程：
(1)实验中，通过观察
海绵的凹陷程度
来比较压力的作用效果，这里应用到的科学方法是转换法
，本实验还可以用沙子
（选填“硬木块”或“沙子”）代替海绵来完成；(2)由图甲中的
b、c
两次实验可知，压力的作用效果与受力面积有关；(3)为探究压力的作用效果跟
压力大小
的关系，可通过图甲中a、b两次实验进行比较得出结论；(4)如图乙所示，小华同学将物块B沿竖直方向切成大小不同的两块，将左边部分移开后，发现剩余部分对海绵的压力作用效果没有发生变化，由此他得出结论：压力的作用效果与受力面积无关。你认为他的结论
不合理
（选填“合理”或“不合理”）。答案
11.(1)海绵的凹陷程度 转换法 沙子
(2)b、c
(3)压力大小
(4)不合理
【解析】(1)实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的,科学方法是转换法。因沙子受压形变明显,可以用沙子代替海绵来完成实验。
(2)通过比较题图甲b、c两次实验,可知压力作用的效果跟受力面积有关。
(3)题图甲a、b两次可以探究压力的作用效果与压力大小的关系。
(4)将物块B沿竖直方向切成大小不同的两块,改变受力面积的同时,改变了压力大小,故结论不合理。
(2)b、c
(3)压力大小
(4)不合理
【解析】(1)实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的,科学方法是转换法。因沙子受压形变明显,可以用沙子代替海绵来完成实验。
(2)通过比较题图甲b、c两次实验,可知压力作用的效果跟受力面积有关。
(3)题图甲a、b两次可以探究压力的作用效果与压力大小的关系。
(4)将物块B沿竖直方向切成大小不同的两块,改变受力面积的同时,改变了压力大小,故结论不合理。
解析
【分析】
要解答本题，需结合压力作用效果的探究实验，明确实验所用的转换法、控制变量法，以及实验中变量控制的要求：
1. 压力的作用效果无法直接观察，需通过易感知的形变程度体现，即转换法，需选择形变明显的实验材料；
2. 探究压力作用效果与受力面积的关系时，要控制压力大小不变，改变受力面积，对应图甲中符合条件的实验；
3. 分析a、b实验的变量，确定其探究的影响因素；
4. 判断第四问结论是否合理，需看实验是否控制了单一变量，即探究受力面积的影响时，压力应保持不变。
【解析】
(1) 实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果，这种将不易观察的物理量转换为易观察的物理量的方法是转换法；沙子受压形变也较明显，可代替海绵完成实验。
(2) 探究压力作用效果与受力面积的关系，需控制压力相同，改变受力面积，图甲中b、c两次实验压力相同，受力面积不同，因此选b、c两次实验。
(3) 图甲a、b两次实验，受力面积相同，压力大小不同，因此可探究压力的作用效果跟压力大小的关系。
(4) 将物块B沿竖直方向切开后，剩余部分的受力面积减小，压力也随之减小，实验中未控制压力大小不变，因此得出“压力的作用效果与受力面积无关”的结论不合理。
【答案】
(1) 海绵的凹陷程度；转换法；沙子
(2) b、c
(3) 压力大小
(4) 不合理
【知识点】
压力的作用效果；转换法；控制变量法
【点评】
本题考查压力作用效果的探究实验，核心考查转换法和控制变量法的应用，需明确实验中变量控制的原则，是初中物理的基础实验题，需掌握实验设计的逻辑。
【难度系数】
0.7
要解答本题，需结合压力作用效果的探究实验，明确实验所用的转换法、控制变量法，以及实验中变量控制的要求：
1. 压力的作用效果无法直接观察，需通过易感知的形变程度体现，即转换法，需选择形变明显的实验材料；
2. 探究压力作用效果与受力面积的关系时，要控制压力大小不变，改变受力面积，对应图甲中符合条件的实验；
3. 分析a、b实验的变量，确定其探究的影响因素；
4. 判断第四问结论是否合理，需看实验是否控制了单一变量，即探究受力面积的影响时，压力应保持不变。
【解析】
(1) 实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果，这种将不易观察的物理量转换为易观察的物理量的方法是转换法；沙子受压形变也较明显，可代替海绵完成实验。
(2) 探究压力作用效果与受力面积的关系，需控制压力相同，改变受力面积，图甲中b、c两次实验压力相同，受力面积不同，因此选b、c两次实验。
(3) 图甲a、b两次实验，受力面积相同，压力大小不同，因此可探究压力的作用效果跟压力大小的关系。
(4) 将物块B沿竖直方向切开后，剩余部分的受力面积减小，压力也随之减小，实验中未控制压力大小不变，因此得出“压力的作用效果与受力面积无关”的结论不合理。
【答案】
(1) 海绵的凹陷程度；转换法；沙子
(2) b、c
(3) 压力大小
(4) 不合理
【知识点】
压力的作用效果；转换法；控制变量法
【点评】
本题考查压力作用效果的探究实验，核心考查转换法和控制变量法的应用，需明确实验中变量控制的原则，是初中物理的基础实验题，需掌握实验设计的逻辑。
【难度系数】
0.7
12 如图所示是探究“影响液体压强的因素”的实验,探究过程如下：
(1)实验前检查了图甲所示压强计的气密性,用手指
(2)将同一压强计的探头先后放入乙、丙两种液体中,探头在乙、丙两种液体中所受的压强大小关系$\rho_{乙}\_\_\_\_\_\_kg/m^3$。
(3)如图丁所示,1、2是两根完全相同的细玻璃管,管的一端封有相同的橡皮膜,在管中装入不等量的水,薄膜鼓起的程度不同。据此猜测:液体压强可能与管内液体质量有关。这一推断是
(1)实验前检查了图甲所示压强计的气密性,用手指
轻按
(选填“轻按”或“重按”)橡皮膜,观察U形管中液面的变化。当U形管两边液面出现上下灵活波动后相平说明气密性良好。(2)将同一压强计的探头先后放入乙、丙两种液体中,探头在乙、丙两种液体中所受的压强大小关系$\rho_{乙}\_\_\_\_\_\_kg/m^3$。
(3)如图丁所示,1、2是两根完全相同的细玻璃管,管的一端封有相同的橡皮膜,在管中装入不等量的水,薄膜鼓起的程度不同。据此猜测:液体压强可能与管内液体质量有关。这一推断是
错误
(选填“正确”或“错误”)的;验证方法如下:将2号管倾斜
放置,直到与1号管液面相平
,对比1、2号管橡皮膜的鼓起程度。答案
12.(1)轻按 (2)＜ 1.2×10³ (3)错误 倾斜 与1号管液面相平
【解析】(1)用手指轻按橡皮膜,如果U形管中液面的变化明显,则说明气密性良好。
(2)题图丙中U形管液面的高度差大,说明丙液体的压强大于乙液体压强。丙液体能支撑的U形管液面高度差是乙液体支撑U形管液面高度差的1.5倍,即丙液体的压强是乙液体压强的1.5倍。根据$p=\rho gh$可知深度相同,丙液体的密度是乙液体密度的1.5倍,乙液体密度为$0.8g/cm^3$,丙液体的密度为$\rho_{丙}=1. 5\rho_{乙}= 1. 5×0. 8g/cm^3=1. 2g/cm^3=1. 2×10^3kg/m^3$。
(3)猜测液体压强可能与管内液体质量有关。将2号管倾斜放置,直到两管中液面相平。排除深度对液体压强的影响。然后,对比1、2号管橡皮膜的鼓起程度,可以发现即使管内液体质量不同,但只要深度相同,液体压强就相同。因此猜想是错误的。
【解析】(1)用手指轻按橡皮膜,如果U形管中液面的变化明显,则说明气密性良好。
(2)题图丙中U形管液面的高度差大,说明丙液体的压强大于乙液体压强。丙液体能支撑的U形管液面高度差是乙液体支撑U形管液面高度差的1.5倍,即丙液体的压强是乙液体压强的1.5倍。根据$p=\rho gh$可知深度相同,丙液体的密度是乙液体密度的1.5倍,乙液体密度为$0.8g/cm^3$,丙液体的密度为$\rho_{丙}=1. 5\rho_{乙}= 1. 5×0. 8g/cm^3=1. 2g/cm^3=1. 2×10^3kg/m^3$。
(3)猜测液体压强可能与管内液体质量有关。将2号管倾斜放置,直到两管中液面相平。排除深度对液体压强的影响。然后,对比1、2号管橡皮膜的鼓起程度,可以发现即使管内液体质量不同,但只要深度相同,液体压强就相同。因此猜想是错误的。
解析
【分析】
本题围绕“影响液体压强的因素”实验展开，分三个问题逐步考查：
1. 压强计气密性检查：需明确操作方式，轻按橡皮膜可准确判断气密性，重按易造成判断偏差；
2. 液体压强与密度的关系：利用U形管液面高度差反映压强大小，结合液体压强公式$p=\rho gh$，在深度相同时，压强与密度成正比，推导密度关系；
3. 探究液体压强与质量的关系：需运用控制变量法，控制深度相同，通过调整玻璃管放置方式验证猜想是否正确。
【解析】
(1) 检查压强计气密性时，用手指轻按橡皮膜，若U形管中液面灵活波动后相平，说明气密性良好；重按橡皮膜无法准确判断气密性，故填“轻按”。
(2) 乙、丙中探头深度相同，U形管液面高度差反映压强大小，丙的高度差更大，说明丙中液体压强更大。根据$p=\rho gh$，深度$h$相同时，压强$p$与密度$\rho$成正比，丙的压强是乙的1.5倍，因此$\rho_{丙}=1.5\rho_{乙}$，计算得$\rho_{丙}=1.2×10^3kg/m^3$，故$\rho_{乙}＜1.2×10^3kg/m^3$。
(3) 猜测液体压强与管内液体质量有关，该推断错误。验证时需控制液体深度相同，将2号管倾斜放置，直到两管液面相平，此时深度相同，对比橡皮膜鼓起程度，发现压强与质量无关，因此推断错误。
【答案】
(1)轻按；(2)＜；$1.2×10^3$；(3)错误；倾斜；与1号管液面相平
【知识点】
液体压强特点；压强计使用；控制变量法
【点评】
本题通过实验探究考查液体压强相关知识，需掌握压强计的操作、液体压强公式的应用，重点运用控制变量法分析实验，是初中物理压强部分的典型题型。
【难度系数】
0.5
本题围绕“影响液体压强的因素”实验展开，分三个问题逐步考查：
1. 压强计气密性检查：需明确操作方式，轻按橡皮膜可准确判断气密性，重按易造成判断偏差；
2. 液体压强与密度的关系：利用U形管液面高度差反映压强大小，结合液体压强公式$p=\rho gh$，在深度相同时，压强与密度成正比，推导密度关系；
3. 探究液体压强与质量的关系：需运用控制变量法，控制深度相同，通过调整玻璃管放置方式验证猜想是否正确。
【解析】
(1) 检查压强计气密性时，用手指轻按橡皮膜，若U形管中液面灵活波动后相平，说明气密性良好；重按橡皮膜无法准确判断气密性，故填“轻按”。
(2) 乙、丙中探头深度相同，U形管液面高度差反映压强大小，丙的高度差更大，说明丙中液体压强更大。根据$p=\rho gh$，深度$h$相同时，压强$p$与密度$\rho$成正比，丙的压强是乙的1.5倍，因此$\rho_{丙}=1.5\rho_{乙}$，计算得$\rho_{丙}=1.2×10^3kg/m^3$，故$\rho_{乙}＜1.2×10^3kg/m^3$。
(3) 猜测液体压强与管内液体质量有关，该推断错误。验证时需控制液体深度相同，将2号管倾斜放置，直到两管液面相平，此时深度相同，对比橡皮膜鼓起程度，发现压强与质量无关，因此推断错误。
【答案】
(1)轻按；(2)＜；$1.2×10^3$；(3)错误；倾斜；与1号管液面相平
【知识点】
液体压强特点；压强计使用；控制变量法
【点评】
本题通过实验探究考查液体压强相关知识，需掌握压强计的操作、液体压强公式的应用，重点运用控制变量法分析实验，是初中物理压强部分的典型题型。
【难度系数】
0.5
13 雾炮车可以有效地为城市的降温、净化空气。下表为一雾炮车的参数。求:(g取10 N/kg)
(1)雾炮车达到最大装水量时对水平地面的压力；
(2)已知某古桥的桥面能承受的最大压强为$6×10^5$ Pa,通过计算判断该雾炮车能否满载通过；
(3)空载时,雾炮车对水平地面的压强。
(1)雾炮车达到最大装水量时对水平地面的压力；
(2)已知某古桥的桥面能承受的最大压强为$6×10^5$ Pa,通过计算判断该雾炮车能否满载通过；
(3)空载时,雾炮车对水平地面的压强。
答案
13.(1)$1.8×10^5\mathrm{N}$ (2)能满载通过 (3)$1.5×10^5\mathrm{Pa}$
【解析】(1)雾炮车达到最大装水量时对水平地面的压力 $F=G_{总}=m_{总}g=(m_{空}+m_{水})g=(6\ 000\mathrm{kg}+12\ 000\mathrm{kg})×10\mathrm{N/kg}=1. 8×10^5\mathrm{N}$。
(2)雾炮车满载时对水平地面的压强 $\rho =\frac{F}{S}=\frac{1. 8×10^5\mathrm{N}}{0. 4\mathrm{m}^2}=4. 5×10^5\mathrm{Pa}＜6×10^5\mathrm{Pa}$,所以该雾炮车能满载通过。
(3)雾炮车空载时对水平地面的压力 $F'=G=m_{空}g=6\ 000\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=6×10^4\mathrm{N}$,雾炮车空载时对水平地面的压强 $p'=\frac{F'}{S}=\frac{6×10^4\mathrm{N}}{0. 4\mathrm{m}^2}=1. 5×10^5\mathrm{Pa}$。
【解析】(1)雾炮车达到最大装水量时对水平地面的压力 $F=G_{总}=m_{总}g=(m_{空}+m_{水})g=(6\ 000\mathrm{kg}+12\ 000\mathrm{kg})×10\mathrm{N/kg}=1. 8×10^5\mathrm{N}$。
(2)雾炮车满载时对水平地面的压强 $\rho =\frac{F}{S}=\frac{1. 8×10^5\mathrm{N}}{0. 4\mathrm{m}^2}=4. 5×10^5\mathrm{Pa}＜6×10^5\mathrm{Pa}$,所以该雾炮车能满载通过。
(3)雾炮车空载时对水平地面的压力 $F'=G=m_{空}g=6\ 000\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=6×10^4\mathrm{N}$,雾炮车空载时对水平地面的压强 $p'=\frac{F'}{S}=\frac{6×10^4\mathrm{N}}{0. 4\mathrm{m}^2}=1. 5×10^5\mathrm{Pa}$。
解析
【分析】
本题考查水平面上物体的压力和压强计算，解题思路如下：
1. 水平地面上的物体对地面的压力等于自身总重力，因此计算最大装水量时的总质量（空载质量+最大装水质量），利用重力公式算出总重力，即为对地面的压力；
2. 满载时的压强用满载压力除以轮胎与地面的总接触面积，再与桥面最大承受压强比较，若满载压强更小则能通过；
3. 空载时对地面的压力等于空载重力，算出后除以接触面积得到空载压强。
【解析】
(1) 雾炮车达到最大装水量时，总质量 $m_{总}=m_{空}+m_{水}=6000\mathrm{kg}+12000\mathrm{kg}=18000\mathrm{kg}$，
水平地面上压力等于总重力，故对地面的压力 $F=G_{总}=m_{总}g=18000\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=1.8×10^5\mathrm{N}$；
(2) 雾炮车满载时对地面的压强 $p=\frac{F}{S}=\frac{1.8×10^5\mathrm{N}}{0.4\mathrm{m}^2}=4.5×10^5\mathrm{Pa}$，
因为 $4.5×10^5\mathrm{Pa}＜6×10^5\mathrm{Pa}$，所以该雾炮车能满载通过；
(3) 空载时雾炮车对地面的压力 $F'=G_{空}=m_{空}g=6000\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=6×10^4\mathrm{N}$，
空载时对地面的压强 $p'=\frac{F'}{S}=\frac{6×10^4\mathrm{N}}{0.4\mathrm{m}^2}=1.5×10^5\mathrm{Pa}$。
【答案】
(1) $1.8×10^5\mathrm{N}$；(2) 能满载通过；(3) $1.5×10^5\mathrm{Pa}$
【知识点】
压力计算、压强计算、重力公式
【点评】
本题结合实际场景考查压强应用，属于初中力学基础题，核心是明确水平面上压力等于总重力，熟练运用公式即可解答，难度较低。
【难度系数】
0.7
本题考查水平面上物体的压力和压强计算，解题思路如下：
1. 水平地面上的物体对地面的压力等于自身总重力，因此计算最大装水量时的总质量（空载质量+最大装水质量），利用重力公式算出总重力，即为对地面的压力；
2. 满载时的压强用满载压力除以轮胎与地面的总接触面积，再与桥面最大承受压强比较，若满载压强更小则能通过；
3. 空载时对地面的压力等于空载重力，算出后除以接触面积得到空载压强。
【解析】
(1) 雾炮车达到最大装水量时，总质量 $m_{总}=m_{空}+m_{水}=6000\mathrm{kg}+12000\mathrm{kg}=18000\mathrm{kg}$，
水平地面上压力等于总重力，故对地面的压力 $F=G_{总}=m_{总}g=18000\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=1.8×10^5\mathrm{N}$；
(2) 雾炮车满载时对地面的压强 $p=\frac{F}{S}=\frac{1.8×10^5\mathrm{N}}{0.4\mathrm{m}^2}=4.5×10^5\mathrm{Pa}$，
因为 $4.5×10^5\mathrm{Pa}＜6×10^5\mathrm{Pa}$，所以该雾炮车能满载通过；
(3) 空载时雾炮车对地面的压力 $F'=G_{空}=m_{空}g=6000\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=6×10^4\mathrm{N}$，
空载时对地面的压强 $p'=\frac{F'}{S}=\frac{6×10^4\mathrm{N}}{0.4\mathrm{m}^2}=1.5×10^5\mathrm{Pa}$。
【答案】
(1) $1.8×10^5\mathrm{N}$；(2) 能满载通过；(3) $1.5×10^5\mathrm{Pa}$
【知识点】
压力计算、压强计算、重力公式
【点评】
本题结合实际场景考查压强应用，属于初中力学基础题，核心是明确水平面上压力等于总重力，熟练运用公式即可解答，难度较低。
【难度系数】
0.7
