压力 压强 竞赛辅导

压力 压强 竞赛辅导

一、知识考点

压力：是垂直作用在物体表面上的力，它的方向指向受力表面且与表面垂直。压力产生的效果不但跟压力的大小有关，而且还跟受力面积有关。

压强：物体单位面积上受到的压力。

2

压强的计算公式是：p=F/S。压强的单位是帕斯卡（Pa）,1 Pa=1N/m。

当压力一定时，增大受力面积可以减小压强，减小受力面积可以增大压强。当受力面积一定时，增大压力可以增大压强。

液体对容器的底部和侧壁都会产生压强，液体的内部在各个方向上都有压强。液体的压强随深度的增加而增大，在同一深度液体向各个方向的压强相等。液体的压强与液体的密度有关。

大气会向各个方向对处于其中的物体产生压强。用托里拆利实验可以测定大气压的值。

5

1标准大气压相当于760毫米高的水银柱产生的压强，等于1.013×10帕。大气压随高度的增加而减小。液体的沸点与压强有关，液面上的气压减小时沸点降低，气压增大时沸点升高。

当流体稳定流动时，在流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。 液体压强的计算。如右图所示，在一个柱形容器内放有密度为ρ的液体，取一面积为S的液片，其深度为h，则其上层液体对该液片的压力为F=G

液片受到的压强为p=F/S=ρgSh/S=ρgh，这就是液体压强液=m液g=ρgSh，

的计算公式，从公式可以看出，液体的压强大小与液体的密度成正比，与液体的深度成正比，与液体的质量多少或重力大小无关。

连通器原理：上端开口、下部连通的容器叫连通器。当连通器中的液体不流动时，各液面保持相平，这就是连通器原理。在连通器中，在相连的同一种液体中取一水平面，那么处在这一水平面上的液体的压强大小相等。

血压：血压是血管内流动的血液对血管壁的侧压强。我们平时所指的血压是动脉血压，测量部位在右胳臂中间处的肱动脉上。测得的血压最高值是心室收缩时的收缩压，俗称高压；测得的血压最低值是心室舒张时的舒张压，人称低压。 二、例题分析

1 一铝质圆柱台阶倒放于水平桌面上，如图，其上下部分横截面积之比为3：2，且h1=1/3米，h2=3/5米，求其对水平桌面

33

的压强为多少？（已知ρ铝=2.7×10千克/米） 解： 因为 P=F/S 可得P=F/S=G/S2= （G1+ G2）/S2=（ρgV1+ ρgV2）/S2=（ρgS1h1+ ρgS2h2）/S2

=（ρgh1 3/2S2+ ρgS2h2）/S2=ρg（3/2 h1+ h2）

33

=2.7×10千克/米×9.8牛/千克×1.1米

4

=2.91×10帕

4

答：圆柱台阶对水平桌面压强为2.91×10帕。

2 如图所示，有一圆柱形容器和一足够长的圆柱形金属块，其横截面积S容：S柱=3：1，容器中盛有水，金属块吊在一根细线下，现将金属块慢慢放入水中，问： （1）若圆柱形金属块浸入水中深度为15厘米的过程中，容器底部受到水的压强增大多少？ （2）若绳子从金属块底刚好接触水面到向下放15厘米，容器底部受到水的压强增大多少？ 解（1）如图甲所示，设水面上升的高度为?h1，

则有：?h1+h1=15厘米 而：S容：S柱=3：1

有：h1S柱=?h12S柱 ?h1=5厘米 容器底部受到水的压强增大了：

33

?p1=?g?h1=1.0?10千克/米?9。8牛/千克?0.05米=490帕 （2）如图乙所示，设水面上升的高度为?h2， 则有： h2S柱=?h22S柱

而h2=15厘米 ?h2=7.5厘米

容器底部受到水的压强增大了：

33

?p2=?g?h2=1.0?10千克/米?9.8牛/千克?0.075米=735帕 3.压力锅的直径为24cm，限压阀的气孔直径为3．5mm，限压阀质量为

100g，使用时，压力锅内最大压强是多少?锅盖与锅的接口处承受的压力至少是多大? 分析与解：当限压阀被锅内气流顶起时，压强达到最大，且等于限压阀产生的压强加上外面的大气压强P0。

限压阀产生的压强：

P1＝mg／S＝0.98／3.14×(1.75×10-3)2＝1.02×105(Pa)。 P最大＝P0 ＋P1＝(1.01+1.02) ×105＝2.03×105(Pa)。

锅内外的最大压强差即为P1，故锅盖与锅的接口处承受的压力至少为： F＝P1S’＝1.02×105×3.14×0.122＝4.61×103(N)。

4、给你一注射器，一封闭注射器针头端的橡皮帽，一刻度尺，若干钩码及适量细线，请设计出粗测大气压强的办法，写出测量步骤和计算式。

分析与解：用P?可以解决。

（１） 用刻度尺测量针筒上体积刻度值为V对应的针筒长度L，得活塞横截面积

F间接测量。而大气的压力不容易直接测量，可借助二力平衡原理就SS?V； L（２） 在活塞柄端牢固地系上细线并打结；

（３） 把活塞推到针筒顶端，用橡皮帽封闭装针头的小孔；

（４） 手拿针筒，橡皮帽向上，在线结处不断加挂钩码，直到活塞将开始被拉动为止，记下钩码总质量m，此时大气对活塞的压力就可以看作等于钩码对活塞的拉力，即钩码的重力F＝mg（活塞的重力忽略不计）。

（５）根据P?FmgL得大气压强P?。 SV5、如图所示的连通器，粗管截面积为16cm2，半径是细管半径的2倍，横管长10cm，粗细

与细管一样。先把0．24L水银注入连通器内，然后在细管一端灌水。问：灌多少毫升水可以灌满?如果改在由粗管一端灌水，则需多少毫升可以把粗管灌

10厘米h=100厘米

满?

分析与解：设灌水前两管中高度为h1 ∵R:r=2:1，则S粗:S细=4:1 ∴细管截面积S细＝16×

1２

＝4（cm） 4则在未灌水前：S细(h1+L)+S粗h1=V 即：4(h1+10)+16h1=240

∴h1=10cm。

（１） 在细管中倒水：若这时细管中水银下降Δh，则粗管中水银面上升银面的高度差为

1?h那么水415?h??h??h。 445???水gh水＝?银gh?h∴? 4??h水?(h1??h)?h代入数据得Δh=5.625cm h水=9５.625cm ∴V水=S细h水=4×95.625=382.5(cm)=382.5ml。

（２）若在粗管中倒水：若这时粗管中水银下降Δh’，则细管中水银面上升4Δh’那么水银面的高度差为5Δh’。有：

'??水gh水＝?银gh5?h'?' 、h?(h??h)?h1?水３

代入数据得Δh’=1.6cm h’水=91.6cm

∴V’水=S粗h’水=16×91.6=1465.6(厘米)=1465.6ml。

３

6、课外小组设计了一个间歇式放水装置，基本构造如图所示，其中Ｔ为蓄水箱，Ａ为进水口，Ｃ为排水口，Ｃ与倒置的Ｕ形管连接，出水口Ｅ与水箱底部Ｂ等高。使用前水箱里没有水，试分析这个排水装置的工作过程并指出要实现间歇式排水，需要满足什么条件? DA分析与解：向水箱里注水过程中，水箱Ｔ与管ＣＤ构成连通器，管内水面与箱内水面同步升高。由于进水口的位置高于Ｕ形管最高C端Ｄ。当水箱内水面达到Ｄ的高度时，开始向外排水。如果在相同EB的时间内从Ａ进入水箱的水量大于或等于从Ｃ排放的水量，就不能出现间歇式排水的效果。实现间歇式水排水需要满足的条件是：相同时间内向箱内注水量小于从Ｃ排放的水量。

排水过程开始后，因注水量小于排水量，水箱内的水面很快低于Ｄ的位置，不过ＣＤＥ是一个虹吸管，排水过程会继续下去。当水箱里的水面降到Ｃ的位置时，停止排水，箱内水

h

面就逐渐升高，水面升到Ｄ的高度时，新的一轮排水过程又开始。

7、如图所示的容器中装有液体，当液体温度升高而膨胀时，容器底部受到液体的压强将如何变化?

分析与解：借用一圆柱形容器进行比较、分析。下图甲、乙两容器中装有等质量、等深度、同温度的同种液体。当温度升高时，图乙中液体因质量不变，容器底部受到的压力不变，圆柱体底面积Ｓ不变，由p?FSh1hh2可知，圆柱形容器底部所受液体的压强不变。当甲、乙两容器液体升高相同的温度时，液体体积的增大量相等，但液面上部甲乙甲的横截面积大些，因而h1

深度h甲＝h+h1小于h乙=h+h2。由Ｐ＝ρgh可知P甲

8、老师给小华一支粗细均匀的两端开口的长直细玻璃管，一把带毫米刻度线的刻度尺，让小华通过实验测量食用花生油的密度。老师问小华是否还需要其它器材，他考虑片刻后又要了一盏酒精灯和一些清水，然后开始做实验，很快测出了花生油的密度，请你说出他的方法?

1h2分析与解：先用酒精灯加热长直细玻璃管的中部，中部变软后将长直细玻璃管制成Ｕ形管。待冷却后，将水灌入Ｕ形管内，兼Ｕ形管开口竖直向上放置时，两侧管内水面处在同一水平面，此时从管的一侧缓慢注入待测花生

油，注入油的一侧管内水面下降，另一侧管内水面上升，注入适当高度的油后，使管内液体保持静止（如图），测出油柱高度h1及两侧管内水面高度差h2，根据h1产生的压强与h2的

h水柱产生的压强相等，得：ρ

油

gh1=ρ

水

＝gh2 ??油h2?水 h19、用长度相同、直径分别为d１和d２＝2d１的输油管输送石油，如果泵站保证两管管端的压强差始终不变，且液体匀速流动，流动时所受阻力与速度成正比，问一昼夜后者所输送的石油是前者的多少倍?

分析与解：液体匀速流动，有Ｆ阻＝Ｆ压＝ΔPS，其中Ｆ阻＝kV，设一昼夜流过管子的石油流量为M=SVt（t为一昼夜的时间）

?PS2t?P?2d4tM?则：ΔPS=kV=k ?M? k16kStM1d4??2?16 4M2d1即后者是前者的16倍

10、同学们仔细观察过生活中的水桶形状吗?下图的三种情况，从桶子耐用角度讲，哪中形状最适用做水桶?为什么?

分析与解：由例９的解答可知：桶底所受压力：F甲>G水、F乙

一般情况下，桶底与桶围不是一个整体，使用太久，容易导致桶底与桶围出现裂缝而漏水因此必须使桶底受到的压力尽量减小，使桶底水压小于水重，水的部分压力压在桶围上，故乙图最合要求。

11/(十一届全国初中应用物理知识竞赛)节日里氢气球飘向高空，越来越小，逐渐看不见了。设想，气球最后可能会怎样。根据你所学的物理知识作出预言，并说明理由。

有两种可能．一是因为高空中的气体逐渐稀薄，压强降低，气球上升过程中，球内压强大于球外压强，气球不断膨胀，最后“爆炸”破裂．

另一是因高空的空气较稀薄，气球上升过程中所受浮力逐渐减小，当浮力等于重力时，气球上升的速度最大．然后，浮力小于重力，气球开始向上做减速运动．在气球的速度为零之后，又加速下落，浮力逐渐变大，当气球通过浮力等于重力的位置后，浮力大于重力，气球开始作向下的减速运动．在气球的速度减为零之后，又开始加速上升．如此反复，气球将在浮力等于重力这一特殊位置附近上、下往复运动．

12.（1993年全国初赛）图10为一种设计中的牲畜饮水用自动装置。底盖A平时顶住水箱的出水口，一旦饮水槽水位下降，浮子受到的浮力减小，水就从小箱流入饮水槽。设计中水箱水位最高为60厘米，水箱出水口直径是6厘米，底盖A及竖杆B的总质量是420克，浮子D的质量是580克，体积是2分米，横杆C的质量可以忽略。通过计算说明，这个自动装置在水箱蓄满水时不能正常工作。

3

答案：如图

13所示，作用于底盖、竖杆和浮子的力有：向上的浮力：

F浮=ρVg=103×2×10－3×9.8=19.6（牛） 向下的总重力：

G总=(0.42+0.58)×9.8=9.8（牛） 水箱的水向下的压力：

F压=ρghS=103×9.8×0.6×3.14×0.032=16.6（牛） ∵向下的力的总和F向下=G总+F压=26.4牛＞F浮

∴底盖A将下移，装置无法正常工作。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ghtd.html