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24.（5分）在探究压力和受力面积对海绵形变的影响的实验中，实验小组利用小桌、砝码、海绵等器材在水平台面上进行探究。
（1）实验中压力的作用效果是通过来体现的。
（2）下列实例中，可用甲、乙两图实验结论解释的是：。（填序号）
①破窗锤的敲击端做成锥状
②严禁货车超载
③运送大型设备的平板货车有很多车轮
（3）请在图丙中画出小桌的受力示意图。
（4）某同学选用质地均匀的长方体物块A代替小桌进行探究，如图丁所示，将物块A沿竖直虚线方向切成大小不同的两部分。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。他在探究过程中存在的问题是：。
（1）实验中压力的作用效果是通过来体现的。
（2）下列实例中，可用甲、乙两图实验结论解释的是：。（填序号）
①破窗锤的敲击端做成锥状
②严禁货车超载
③运送大型设备的平板货车有很多车轮
（3）请在图丙中画出小桌的受力示意图。
（4）某同学选用质地均匀的长方体物块A代替小桌进行探究，如图丁所示，将物块A沿竖直虚线方向切成大小不同的两部分。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。他在探究过程中存在的问题是：。
答案
24. (1)海绵的凹陷程度 (2)② (3)如图所示 (4)没有控制压力相同
【点拨】本题考查探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验,要熟练应用控制变量法及转换法,属于基础实验题。
【解析】(1)实验中压力的作用效果是通过海绵的凹陷程度来体现的;
(2)由图甲和图乙可知,受力面积相同,压力不同,乙图中压力大,海绵的凹陷程度大,压力的作用效果更明显,故可得到的结论是:受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
①破窗锤的敲击端做成锥状,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压力作用效果,故①不符合题意;
②严禁货车超载,是在受力面积一定时,通过减小压力来减小压力作用效果,故②符合题意;
③运送大型设备的平板货车有很多车轮,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压力作用效果,故③不符合题意。
(3)图丙中小桌受到竖直向下的重力 G、砝码对其竖直向下的压力 $F_压$ 及竖直向上的支持力 $F_支$ 的作用,小桌的受力示意图如图所示:
(4)某同学选用质地均匀的长方体物块 A 代替小桌进行探究,如图丁所示,将物块 A 沿竖直虚线方向切成大小不同的两部分。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,此时改变了受力面积的同时也改变了压力,由此他得出结论“压力的作用效果和受力面积无关”是错误的,他在探究过程中存在的问题是没有控制压力大小不变。
解析
【分析】
本题围绕探究压力作用效果的实验展开，需运用转换法和控制变量法分析各问题。第（1）问利用转换法将抽象的压力作用效果转换为直观的海绵凹陷程度；第（2）问先分析甲乙实验的结论，再对应实例判断；第（3）问明确小桌的受力类型与方向；第（4）问需依据控制变量法，判断探究受力面积影响时是否控制了压力不变。
【解析】
（1）实验中压力的作用效果不易直接观察，通过海绵的凹陷程度来体现，这是转换法的应用；
（2）甲、乙两图中，受力面积相同，乙图压力更大，海绵凹陷更明显，结论为：受力面积一定时，压力越大，压力作用效果越明显。①破窗锤通过减小受力面积增大效果，不符合；②严禁货车超载是减小压力来减小效果，符合；③平板货车多车轮是增大受力面积减小效果，不符合，故选②；
（3）图丙中小桌受三个力：竖直向下的重力G、砝码对其竖直向下的压力$F_压$、海绵对其竖直向上的支持力$F_支$，受力示意图如图所示：；
（4）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。该同学将物块竖直切开后，剩余部分的压力也变为原来的一半，同时受力面积减小，未控制压力相同，因此结论错误。
【答案】
(1)海绵的凹陷程度 (2)② (3) (4)没有控制压力相同
【知识点】
压力的作用效果、控制变量法、转换法
【点评】
本题考查探究压力作用效果的实验，核心是转换法和控制变量法的应用，需准确分析实验变量，判断实验设计的合理性，属于压强部分的基础实验题。
【难度系数】
0.6
本题围绕探究压力作用效果的实验展开，需运用转换法和控制变量法分析各问题。第（1）问利用转换法将抽象的压力作用效果转换为直观的海绵凹陷程度；第（2）问先分析甲乙实验的结论，再对应实例判断；第（3）问明确小桌的受力类型与方向；第（4）问需依据控制变量法，判断探究受力面积影响时是否控制了压力不变。
【解析】
（1）实验中压力的作用效果不易直接观察，通过海绵的凹陷程度来体现，这是转换法的应用；
（2）甲、乙两图中，受力面积相同，乙图压力更大，海绵凹陷更明显，结论为：受力面积一定时，压力越大，压力作用效果越明显。①破窗锤通过减小受力面积增大效果，不符合；②严禁货车超载是减小压力来减小效果，符合；③平板货车多车轮是增大受力面积减小效果，不符合，故选②；
（3）图丙中小桌受三个力：竖直向下的重力G、砝码对其竖直向下的压力$F_压$、海绵对其竖直向上的支持力$F_支$，受力示意图如图所示：
；（4）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。该同学将物块竖直切开后，剩余部分的压力也变为原来的一半，同时受力面积减小，未控制压力相同，因此结论错误。
【答案】
(1)海绵的凹陷程度 (2)② (3)
(4)没有控制压力相同【知识点】
压力的作用效果、控制变量法、转换法
【点评】
本题考查探究压力作用效果的实验，核心是转换法和控制变量法的应用，需准确分析实验变量，判断实验设计的合理性，属于压强部分的基础实验题。
【难度系数】
0.6
25. (6分)在探究液体压强与哪些因素有关的实验中,实验装置如图所示,U形管里所装液体为酒精。
(1)实验前,某同学用手指轻压探头的橡皮膜,观察U形管两侧液面是否出现高度差,若两侧液面
(2)通过比较图中乙、丙两个实验,可以得出结论:液体密度一定时,液体
(3)某次实验将探头置于空气中时,U形管两侧液面有高度差,测得液体压强计中U形管两侧液面的高度差为8 cm,则橡皮管内气体的压强与大气压之差为
(4)某同学用图丁的实验器材进行实验:容器中间用隔板分成a、b两部分,隔板中部有一圆孔用薄橡皮膜封闭。在a中加入水,b中加入另一种液体,橡皮膜中心到a、b液面的距离分别为10 cm、8 cm,此时橡皮膜刚好相平,则b中液体密度$\rho_{液}=\_\_\_\_\_\_\mathrm{g/cm}^3$,此时两种液体对a、b容器底的压强$p_{a}$
(1)实验前,某同学用手指轻压探头的橡皮膜,观察U形管两侧液面是否出现高度差,若两侧液面
没有
(选填“有”或“没有”)高度差,则说明实验装置漏气。(2)通过比较图中乙、丙两个实验,可以得出结论:液体密度一定时,液体
深度越大
,液体压强越大,由这一结论可知,拦河大坝要做成上窄下宽
(选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状。(3)某次实验将探头置于空气中时,U形管两侧液面有高度差,测得液体压强计中U形管两侧液面的高度差为8 cm,则橡皮管内气体的压强与大气压之差为
640
Pa。(4)某同学用图丁的实验器材进行实验:容器中间用隔板分成a、b两部分,隔板中部有一圆孔用薄橡皮膜封闭。在a中加入水,b中加入另一种液体,橡皮膜中心到a、b液面的距离分别为10 cm、8 cm,此时橡皮膜刚好相平,则b中液体密度$\rho_{液}=\_\_\_\_\_\_\mathrm{g/cm}^3$,此时两种液体对a、b容器底的压强$p_{a}$
小于
(选填“大于”“小于”或“等于”)$p_{b}$。答案
25. (1)没有 (2)深度越大 上窄下宽 (3)640 (4)1.25 小于
【点拨】本题考查影响液体压强大小的因素,要熟练应用控制变量法、转换法和液体压强公式,属于基础实验题。
【解析】(1)实验前,某同学用手指轻压探头的橡皮膜,观察U形管两侧液面是否出现高度差,若两侧液面没有高度差,则说明实验装置漏气;
(2)通过比较图中乙、丙两个实验可知,丙中探头所处深度大,产生的压强也大,可以得出结论:液体密度一定时,液体深度越大,液体压强越大,由这一结论可知,拦河大坝要做成上窄下宽的形状;
(3)某次实验测得液体压强计中U形管两侧液面的高度差为8 cm,则橡皮管内气体的压强与大气压之差为 $\Delta p=p_{酒精}=\rho_{酒精}gh=0.8 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 0.08\ \mathrm{m}=640\ \mathrm{Pa}$;
(4)由题意知,图丁中的橡皮膜是相平的,则橡皮膜两侧所受的压强相等, 即 $\rho_液 gh_b=\rho_水 gh_a$, 即液体的密度 $\rho_液=\frac{h_a}{h_b} × \rho_水=\frac{0.1\ \mathrm{m}}{0.08\ \mathrm{m}} × 1 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3=1.25 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3=1.25\ \mathrm{g/cm}^3$, 橡皮膜以下的深度相同, 根据 $p=\rho gh$ 可知, 因 b 液体的密度大, 故橡皮膜以下 b 液体产生的压强大,橡皮膜以上两种液体产生的压强相等,则两种液体对 a、b 容器底的压强 $p_a$ 小于 $p_b$。
【点拨】本题考查影响液体压强大小的因素,要熟练应用控制变量法、转换法和液体压强公式,属于基础实验题。
【解析】(1)实验前,某同学用手指轻压探头的橡皮膜,观察U形管两侧液面是否出现高度差,若两侧液面没有高度差,则说明实验装置漏气;
(2)通过比较图中乙、丙两个实验可知,丙中探头所处深度大,产生的压强也大,可以得出结论:液体密度一定时,液体深度越大,液体压强越大,由这一结论可知,拦河大坝要做成上窄下宽的形状;
(3)某次实验测得液体压强计中U形管两侧液面的高度差为8 cm,则橡皮管内气体的压强与大气压之差为 $\Delta p=p_{酒精}=\rho_{酒精}gh=0.8 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 0.08\ \mathrm{m}=640\ \mathrm{Pa}$;
(4)由题意知,图丁中的橡皮膜是相平的,则橡皮膜两侧所受的压强相等, 即 $\rho_液 gh_b=\rho_水 gh_a$, 即液体的密度 $\rho_液=\frac{h_a}{h_b} × \rho_水=\frac{0.1\ \mathrm{m}}{0.08\ \mathrm{m}} × 1 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3=1.25 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3=1.25\ \mathrm{g/cm}^3$, 橡皮膜以下的深度相同, 根据 $p=\rho gh$ 可知, 因 b 液体的密度大, 故橡皮膜以下 b 液体产生的压强大,橡皮膜以上两种液体产生的压强相等,则两种液体对 a、b 容器底的压强 $p_a$ 小于 $p_b$。
解析
【分析】
本题围绕液体压强的探究实验展开，需结合压强计的工作原理、控制变量法、液体压强公式逐步分析：(1)判断压强计是否漏气，需依据装置气密性对U形管液面的影响；(2)对比乙、丙两图，利用控制变量法得出液体压强与深度的关系，再联系拦河大坝的结构特点；(3)橡皮管内气体与大气压的差值等于U形管中酒精柱产生的压强，需用液体压强公式计算；(4)丁图中橡皮膜相平说明两侧压强相等，据此求出b液体的密度，再结合橡皮膜上下的压强关系比较容器底的压强。
【解析】
(1)实验前轻压探头橡皮膜，若装置气密性良好，橡皮膜受压会使U形管两侧液面出现高度差；若两侧液面没有高度差，说明装置漏气，故填“没有”。
(2)乙、丙两图中液体均为水（密度相同），丙图中探头所处深度更大，U形管液面高度差更大，说明液体压强更大，因此结论：液体密度一定时，液体深度越大，液体压强越大；拦河大坝需要承受更深水的压强，故做成上窄下宽的形状。
(3)橡皮管内气体的压强与大气压之差等于U形管中酒精柱产生的压强，根据液体压强公式Δp=ρ酒精gh，代入ρ酒精=0.8×10³kg/m³，g=10N/kg，h=0.08m，计算得Δp=0.8×10³kg/m³×10N/kg×0.08m=640Pa。
(4)丁图中橡皮膜相平，说明橡皮膜两侧受到的压强相等，即ρ水gh_a=ρ液gh_b，约去g后，ρ液=(h_a/h_b)ρ水=(10cm/8cm)×1g/cm³=1.25g/cm³；橡皮膜以上，两种液体产生的压强相等；橡皮膜以下，深度相同，因ρ液＞ρ水，故橡皮膜以下b液体产生的压强大，因此容器底的压强p_a=p_a上+p_a下，p_b=p_b上+p_b下，可得p_a小于p_b。
【答案】
(1)没有 (2)深度越大；上窄下宽 (3)640 (4)1.25；小于
【知识点】
液体压强、压强计原理、液体压强公式
【点评】
本题考查液体压强的探究实验，综合运用控制变量法、转换法及液体压强公式，属于基础实验题，需学生熟练掌握实验原理和公式应用。
【难度系数】
0.6
本题围绕液体压强的探究实验展开，需结合压强计的工作原理、控制变量法、液体压强公式逐步分析：(1)判断压强计是否漏气，需依据装置气密性对U形管液面的影响；(2)对比乙、丙两图，利用控制变量法得出液体压强与深度的关系，再联系拦河大坝的结构特点；(3)橡皮管内气体与大气压的差值等于U形管中酒精柱产生的压强，需用液体压强公式计算；(4)丁图中橡皮膜相平说明两侧压强相等，据此求出b液体的密度，再结合橡皮膜上下的压强关系比较容器底的压强。
【解析】
(1)实验前轻压探头橡皮膜，若装置气密性良好，橡皮膜受压会使U形管两侧液面出现高度差；若两侧液面没有高度差，说明装置漏气，故填“没有”。
(2)乙、丙两图中液体均为水（密度相同），丙图中探头所处深度更大，U形管液面高度差更大，说明液体压强更大，因此结论：液体密度一定时，液体深度越大，液体压强越大；拦河大坝需要承受更深水的压强，故做成上窄下宽的形状。
(3)橡皮管内气体的压强与大气压之差等于U形管中酒精柱产生的压强，根据液体压强公式Δp=ρ酒精gh，代入ρ酒精=0.8×10³kg/m³，g=10N/kg，h=0.08m，计算得Δp=0.8×10³kg/m³×10N/kg×0.08m=640Pa。
(4)丁图中橡皮膜相平，说明橡皮膜两侧受到的压强相等，即ρ水gh_a=ρ液gh_b，约去g后，ρ液=(h_a/h_b)ρ水=(10cm/8cm)×1g/cm³=1.25g/cm³；橡皮膜以上，两种液体产生的压强相等；橡皮膜以下，深度相同，因ρ液＞ρ水，故橡皮膜以下b液体产生的压强大，因此容器底的压强p_a=p_a上+p_a下，p_b=p_b上+p_b下，可得p_a小于p_b。
【答案】
(1)没有 (2)深度越大；上窄下宽 (3)640 (4)1.25；小于
【知识点】
液体压强、压强计原理、液体压强公式
【点评】
本题考查液体压强的探究实验，综合运用控制变量法、转换法及液体压强公式，属于基础实验题，需学生熟练掌握实验原理和公式应用。
【难度系数】
0.6
