Question

3．运用知识解决问题：
（1）钢笔吸墨水时，按下弹簧片，能挤出橡皮管内部分空气，此时橡皮管内的气压变小，松开手后墨水在外界大气压的作用下进入橡皮管．
（2）下列实例中，不是利用大气压工作的是A

（3）为了解决．“H”形地下通道中过道的通风问题，小明设计了如下几种方案，如图所示，黑色部分为墙面凸出部分，“M”为安装在过道顶的换气扇，其中既有效又节能的是C
（4）赤脚后在鹅卵石铺成的路面上行走，能按摩脚底，达到强身健体目的，它是通过减小脚底与路面的接触面积的方法来增大压强的．（填“增大”或“减小”）
（5）有木球、铜球和铁球，当它们在水中静止时，如图1所示，则铜球一定是空心的，铁球所受的浮力小于它的重力．

（6）图2是甲、乙分别为液体和固体两种物质的m-V图象，图3是底面积为10cm²，质量为300g，厚度不计的圆筒形容器，求：
①若将甲液体装入圆筒形容器内，使液体对容器底的压强为5×10³Pa，需倒入多高的液体？
②按要求倒入甲液体后，容器对水平桌面的压强多大？
③把乙物质构成的体积为10^-3m³的实心固体投入容器中足够多的甲物质液体中，液体没有溢出，固体静止时受到的浮力多大？

Answer 1

分析 （1）墨水不会自己跑进钢笔的橡皮管中，是受到了外力的作用，这个力就来自于大气压强．
（2）大气压的利用一般都是在某处使气压降低，然后在外界大气压的作用下，产生了某种效果．
（3）本题主要考查流体压强与流速的关系：流速越大，压强越小；流速越小，压强越大．
（4）增大压强的方法：是在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强；是在受力面积一定时，通过增大压力来增大压强．
（5）由各球的状态和物体的浮沉条件可判出各球所受浮力与重力的关系，则可判得重力的大小．
（6）①根据图2求出甲液体的密度，然后利用液体压强公式计算需倒入液体的高度；
②求出甲液体的体积，然后利用密度公式求出甲液体的质量，容器对桌面的压力等于容器和甲液体的总重力，利用重力公式求出，然后再利用压强公式求解压强；
③根据图2求出乙物体的密度，然后利用密度公式求出质量，利用重力公式求出重力，比较乙物体与甲液体的密度，根据物体浮沉条件判断乙物体静止时在甲液体中的状态，最后根据物体漂浮条件得出浮力．

解答 解：（1）按笔管外的弹簧片，是为了将橡皮管中的空气挤出一部分，松开手后，橡皮管由于自身弹性的作用需要恢复原状，使管内剩余气体的体积增大，压强减小，从而小于外界的大气压，这时墨水就在大气压的作用下进入了橡皮管．
（2）A、用回水管的“水封”阻恶臭是利用连通器原理，与大气压无关；故A符合题意；
B、吸药液时，向后拉活塞，注射器内气压减小，外界大气压压着药液从针头进入注射器内．故B不符合题意；
C、吸盘能吸住大块的玻璃，是把吸盘内的空气排出，大气压就把吸盘紧压在了玻璃上．故C不符合题意；
D、用离心式水泵抽水，通过活塞上移或叶轮转动使抽水机内水面上方的气压减小，水在外界大气压的作用下，被压上来，故D不符合题意．
故选A．
（3）要想让风经过过道，过道左右两端的气压应该不同，所以过道左右两端的通风道中的空气流动速度不同．
如A图，过道左右两端的通风道相同，所以过道左右两端的通风道中的空气流动速度相同，不合理．
如图B，过道左右两端的通风道相同，所以过道左右两端的通风道中的空气流动速度相同，不合理．
如图C，过道右端的通风道有凸起，所以相同时间风经过过道右端的通风道时的路程长，则风速较快，所以过道右端的气压小于左端的气压，所以空气会从过道的左端流向右端，过道中有风通过．此方案不需要消耗其他能量，既有效又节能．此方案合理．
如图D，过道中有电动机，电动机工作时过道中空气流动速度加快，气压减小，空气会从过道口流进来而通风，但需要消耗电能，故此方案虽有效但不节能，不合理．
故选C．
（4）人在路面行走时，人对地面的压力不变，当走到鹅卵石铺成的路面上时，脚与路面的接触面积变小，压强增大，能起到按摩保健的作用；
（5）由图可知，铜球悬浮，则铜球的密度等于水的密度，而铜的密度远大于水的密度，故铜球的密度小于铜的实际密度，故铜球应为空心；
铁球沉于水底，受底面的支持力和浮力以及重力平衡，故浮力一定小于重力．
（6）①由图2可知，当V_甲=6cm³时，m_甲=6g，
则甲液体的密度ρ_甲=$\frac{{m}_{甲}}{{V}_{甲}}$=$\frac{6g}{6c{m}^{3}}$=1g/cm³，
因为p=ρ_液gh，
所以，需倒入液体的高度h=$\frac{p}{{ρ}_{液}h}$=$\frac{5×1{0}^{3}Pa}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=5m；
②甲液体的体积V=Sh=1×10^-3m²×5m=5×10^-3m³，
根据ρ=$\frac{m}{V}$可得，甲液体的质量${m}_{甲}^{′}$=ρ_甲V=1×10³kg/m³×5×10^-3m³=5kg，
则容器对水平桌面的压力F=G_容+G_水=（m_容+${m}_{甲}^{′}$）×10N/kg=（0.3kg+5kg）×10N/kg=53N，
容器对水平桌面的压强p′=$\frac{F}{S}$=$\frac{53N}{1×1{0}^{-3}{m}^{2}}$=5.3×10⁴Pa；
③由图2可知，当V_乙=6cm³时，m_乙=3g，
则乙物体的密度ρ_乙=$\frac{{m}_{乙}}{{V}_{乙}}$=$\frac{3g}{6c{m}^{3}}$=0.5g/cm³，
根据ρ=$\frac{m}{V}$可得，乙物体的质量${m}_{乙}^{′}$=ρ_乙${V}_{乙}^{′}$=0.5×10³kg/m³×1×10^-5m³=0.005kg，
则乙物体的重力G_乙=${m}_{乙}^{′}$g=0.005kg×10N/kg=0.05N，
因为ρ_甲＞ρ_乙，
所以，把乙物质构成的体积为10^-3m³的实心固体投入容器中足够多的甲液体中，静止时漂浮，
所以受到的浮力F_浮=G_乙=0.05N．
故答案为：
（1）小；大气压；
（2）A；
（3）C；
（4）减小；增大；
（5）铜；铁；
（6）①需倒入5m高的液体；
②容器对水平桌面的压强为5.3×10⁴Pa；
③固体静止时受到的浮力为0.05N．

点评 本题实际上由六个不同的题目组合而成，这六道题目考查的知识点几乎没有联系，是一道综合性非常强的题目，涉及到的知识点非常多，题量很大，要求学生具备全面扎实的物理知识，做题时一定要认真、细心！