初二物理竞赛班春季第1讲复习版讲义(真题集训--压强浮力)

|初二·物理·竞赛班·教师版|第1讲-1-第一讲真题集训－压强、浮力【例1】（7届复赛）如图所示，放在水平桌面上的容器A为圆柱形，容器B为圆锥形，两容器本身的质量和底面积都相同，装入深度相同的水后，再分别放入相同质量的木块，如图所示，下列说法中正确的是()A．放入木块前，两容器对桌面的压力相等B．放入木块前，由于A容器中的水多于B容器，所以A容器底部受水的压力大于B容器C．放入木块后，两容器底部所受水的压力相等D．放入木块后，B′容器底受水的压力大于A′容器底所受水的压力【解析】容器对桌面的压力和压强可看成是固体产生的，可分别用下列两公式讨论：FGG容水①；GGFPSS容水②水对容器产生的压力和压强是液体产生的，一般是先考虑压强，再计算压力．其计算公式为：Pgh水③；FPS④A．放入木块前，两容器对桌面的压力相等是错的．因为虽两容器的重量相等，但ABGG水水＞水由①可知，A容器比B容器对桌面的压力大．B．放入木块前，由于A容器中水多于B容器，所以A容器底部受水的压力大于B容器的说法是错的．因为放入木块前，两容器盛水的高度相同，容器的底面积也相同，由③、④可知AB、两容器底部受水的压力相等．C．放入木块后，两容器底部受水的压力相等的说法是错的．因为放入木块后，虽A、B两容器底面积不变，但B容器中水的高度比A高．由③、④可知，B容器底部所受的压力比A容器所受水的压力大．D．放入木块后，B容器底受水的压力大于A容器底所受水的压力的说法是对的．正确的答案应选D．真题选讲|初二·物理·竞赛班·教师版|第1讲-2-【例2】（7届复赛）如下图所示的三个容器中分别装有酒精、清水与盐水，它们对容器底部的压力相等，则所装三种液体中，质量最大的是________，质量最小的是_______．【解析】酒精；盐水．从图可以看出：三种液体对底部的压力满足Fmg酒酒＜，Fmg水水＝，Fmg盐盐＞，要使FFF酒盐水，就必须有mmm酒盐水＞＞．所以三种液体中，质量最大的是酒精，质量最小的是盐水．【例3】（8届初赛）厨房、卫生间里的脏水，通过下水管流到阴沟，我们却闻不到沟里的臭味，这种下水管的示意图是图９中的()【答案】Ｃ【例4】（12届复赛）小刚今年15岁，因重感冒输液，针头插在左手背的静脉上．其间他必须下床，这时他发现只有右手把药瓶高高举起时，血液才不会回流到输液管内．试根据这个现象估算，他手上静脉的血压比大气压强大多少．这个差值相当于多少毫米高的水银柱产生的压强（水银的密度是13.6×103kg/m3）？【解析】104Pa，74mm右手高举药瓶时，瓶中液面与针头的高度差约为1m，这个液柱产生的压强就等于静脉血压与大气压之差：410PaPghΔ由于水银的密度是水的密度的13.6倍，所以产生同样大的压强，水银柱的高度，0.074m74mmh水银【例5】（14届初赛）2003年春季，在我国部分城市出现了“非典”疫情，各地广泛使用喷雾器对公共场所消毒．图3给出了一种喷雾器的示意图，就其工作原理要用到的物理知识有（写出两项即可）|初二·物理·竞赛班·教师版|第1讲-3-（1）_______________________________________________；（2）_______________________________________________．【答案】利用杠杆改变力的大小或方向，气体体积缩小压强增大【例6】（14届初赛）小明设计了一个公厕中的自动冲刷厕所的水箱．这种水箱能把自来水管持续供给的较小流量的水储备到一定量后，自动开启放水阀，这样就可用较大水量冲刷便池中的污物．图6为这种水箱的结构示意图，已知水箱底为边长40cml的正方形，A是一直径18cmd的圆形放水阀门，其质量和厚度均可忽略不计，且恰好能将排水管口及连杆与浮子B相连，连杆的长度010cmh．浮子B是一外部直径28cmd、高30cmH、质量0.4kgm的空心圆柱体，设水箱每次放水都能将水箱中的水全部放净，试通过计算说明：（1）水箱体至少多高，水才不会从水箱上部溢出？（2）如果自来水管的流量为0.2m3/h，该水箱某次放水结束到下次开始放水的时间间隔为几分钟？【解析】（1）设水箱中水面高度为h时，连杆对阀门A的拉力为T，此时阀门刚好可被拉开．对浮子B根据平衡条件有：mgTF浮，其中220()4pFgdhh浮对放水阀门A根据杠杆的平衡条件有：211142pdTdghd联立可解得：220222140.36m48pmgrgdhhpprgdrgd所以水箱体的高度至少为0.36m．（2）一箱水的体积为：223(0.4m)0.36m0.058mVlh箱自来水管的流量30.2m/hQ蓄满一箱水所用时间330.058m17.4min0.2m60minVtQ水所以，水箱放水的时间间隔约17.4min．【例7】（15届初赛）在装修房屋时，工人师傅常用一根灌有水(水中无气泡)且足够长的透明塑料软管的两端靠在墙面的不同地方并做出标记，如图2所示．他们这样做的目的是．在做标记时用到的物理知识是．【答案】在墙上确定一系列等高点,连通器原理|初二·物理·竞赛班·教师版|第1讲-4-【例8】（15届复赛）类比水压是形成水流的原因，李楠同学猜想，血液在血管内流动时也需要一定的压力差来维持．假设血液匀速通过长度一定的血管时，受到的阻力f与血液的流速v成正比，即fkv．那么，要想让血液匀速流过，血管两端就需要一定的压力差．设血管截面积为1S时，两端所需的压强差为1pΔ；若血管截面积减少10%时，为了维持在相同的时间内流过同样体积的血液，压强差必须变为2pΔ．请你通过计算比较1pΔ、2pΔ的大小，说明血管变细可能是诱发高血压的重要因素之一．【解析】假设截面积为1S时的压强差为1pΔ，流速为1v，假设截面积为211(110%)0.9SSS时的压强为2pΔ，流速为2v；依题意可列方程：111kvpSΔ①222kvpSΔ②由①、②两式可得：112221pvSpvSΔΔ③又相同的时间内流过同样体积的血液，所以有：1122SlSl，1122SvtSvt，1122SvSv④，由④式可得12210.9vSvS⑤⑤式代入③式可得120.90.90.811ppΔΔ即12ppΔ＜Δ，说明血管变细血压增高，血管变细可能是诱发高血压的重要因素之一．【例9】（16届复赛）如图，东湖中学想用离心泵将湖中的水抽到C处的养鱼池中．要求在30min内至少向养鱼池中输水3120m，学校领导将以下几个需要解决的问题交给了科技小组．（1）A，B处各有一个平台，离心泵应放在什么位置，请说明理由．（2）如果某型号离心式水泵的扬程为15m，功率为17kW，效率为0.6，试通过计算说明这台水泵是否可满足东湖中学的需求?（3）为了节约资金，有人提出全部采购比硬质管便宜、而且与水泵管径相符的软橡皮管配套使用，你认为是否可行，为什么?说出你的正确方案．【解析】（1）因为泵的总扬程=吸水扬程+压水扬程,离心式水泵的吸水扬程是由大气压决定的,当大气压为标准大气压时,吸水扬程实际不会超过10m．所以泵不能放在B处,只能放在A处．(2)不考虑水的动能:①增加的势能按13.8m计算:已知30mint,13.8mh．3120mV,0.6．则71.65610JWmgh有．因为WW有总,所以72.7610JWW有总＝．即应购置水泵的功率为15.3kWWPt总总．②增加的势能按15m计算,应购置水泵的功率为17.6kWP总．提供的水泵满足要求．（3）不可行．若离心泵至水面段用橡皮管,由于大气压作用可能将橡皮管压扁而影响正常工作．建议离心泵至水面段用硬质管,为节约起见,泵以上水管可用软橡皮管．【例10】（16届复赛）小华同学为了节能和方便家人洗澡，用废弃的汽油桶在|初二·物理·竞赛班·教师版|第1讲-5-房顶上自制了一个简易太阳能热水器，图2是它的安装示意图．在水箱上下安有二根管子，其中一根是进出水管，给热水器上冷水或淋浴时用热水，都是通过进出水管来完成，室内进出水管上安有三个阀门．若当地的大气压强501.010Pap，请回答下列问题：（1）小华为什么要在热水器上方安装一根与大气相通的管子A?（2）根据阀门I、Ⅱ、Ⅲ的位置，说明它们的作用是什么?如何调节喷头出水的温度?（3）给热水器上冷水时，阀门I、Ⅱ、III应当处于何种状态?洗澡时，阀门Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ应当处于何种状态?（4）如果小华同学住的居民楼层高为3m，他家的热水器安装在七楼楼顶上，距楼顶高1m，那么该地区的水压至少为多大，才能顺利为热水器上水?（5）设热水器水箱容积为100L，在一般的光照条件下，一满箱12℃的水经白天太阳的加热温度可达到45℃，这相当于多少煤气完全燃烧放出的热量?(已知水的比热容为4.2×107J／(kg·℃)，煤气的热值约4.2×107J／kg)【解析】（1）A管的作用一是排气,二是溢水．因为汽油桶改做水箱后,如果不安装A管排气的话,上水时会把一些空气密闭在里面,就不易将水注满;而且,上方的空气还影响箱内水温升高．（2）阀门Ⅰ控制进入水箱的冷水;阀门Ⅱ控制进入淋浴喷头的热水;阀门Ⅲ控制进入淋浴喷头的冷水．通过阀门Ⅱ、阀门Ⅲ调节进入淋浴喷头的冷热水的多少可以改变淋浴喷头喷出的水的温度．（3）给热水器上水时,阀门Ⅰ应打开,阀门Ⅱ、阀门Ⅲ应关闭．洗澡时,阀门Ⅰ应关闭,阀门Ⅱ、阀门Ⅲ应打开．（4）水箱距地面高度h=22m．该地区的最低供水水压,503.210Papghp．（5）100kgmV．70()1.3910JQcmtt喷．如果靠煤气燃烧放出这些热量,需完全燃烧的煤气,0.33kgQmq吸．【例11】（17届初赛）由于长期的河道淤塞，黄河下游的河床已被抬高．沿河农民通常采用如图3所示的方式，引黄河水来灌溉农田．有关这种引水灌溉方式，下列说法中错误的是（）Ａ.这种取水灌溉方式利用了连通器原理Ｂ.使用时Ｂ端管口必须低于Ａ处水面Ｃ.使用时先将管道中灌满水Ｄ.高度差Ｈ越大，管道中的水流得就越快【答案】A农田灌溉的剖面示意图|初二·物理·竞赛班·教师版|第1讲-6-【例12】（18届初赛）图5所示的是医院为病人输液时用的吊瓶，瓶中插入两条管子，A管是输液管、B管是空气管．在输液的过程中，如果发现病人的血液沿输液管回流，可将吊瓶适当地升高，血液就会随着药液重新流入患者的血管而不再回流．这是因为当吊瓶升高后，增大了流入患者血管药液的______，阻止了血液的流出．B管的作用是_______．【答案】压强，使瓶内保持一定的气压（与大气相通）【例13】（18届初赛）图12是一种牲畜饮水用自动装置的示意图．水箱底部有一出水孔，底盖A甲时顶住水箱的出水孔．一旦饮水槽水位下降，浮球C受到的浮力减小，底盖A打开，水就通过出水孔从水箱流入饮水槽．设计水箱的最高水位为60cm．水箱出水孔横截面积是30cm2．底盖A及竖杆B的总质量是400g，浮球C的质量是600g，体积是2dm3，g取10N/kg．（1）写出此装置应用到的物理知识(至少说出2条)；（2）通过计算说明，这个自动装置在水箱蓄满水时是否能正常工作；（3）若能正常工作，请分析说明影响此自动装置能否正常工作的因素：若不能正常工作，请提出使该自动装置正常工作的改进方案．【解析】（1）此装置应用了压强、浮力、连通器、力的平衡等物理知识．（2）以ABC为一整体进行受力分析：ABC整体受到重力、水箱及其中的水向下的压力和向上的浮力当浮球受到的向上的浮力大于底盖A，竖杆B和浮球C受到的重力及水箱中的水对底盖A向下的压力的合力时，底盖A会顶住水箱的出水孔，不再有水从水箱流入饮水池底盖A，竖杆B和浮球C受到的得力33(60010kg40010kg)10N/kg10NGmg＝水箱中蓄满水时，由公式pgh及FpS得：水箱中的水对底盖A向下的压力33421.010kg/m10N/k