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  4. 沸点与大气压的关系流体压强和流速的关系物体的浮沉条件及其应用增大或减小摩擦的方法

关于厨房中涉及到的物理知识,下列说法不正确的是()A.高压锅是利用水的沸点随气压增大而升高的特点制成的B.拿沾有油渍的碗时,碗容易滑脱,是压强较小的缘故C.煮饺子过程中,

一、题文

关于厨房中涉及到的物理知识,下列说法不正确的是(  )
A.高压锅是利用水的沸点随气压增大而升高的特点制成的
B.拿沾有油渍的碗时,碗容易滑脱,是压强较小的缘故
C.煮饺子过程中,饺子刚入锅时重力大于浮力而下沉,煮熟时浮力大于重力而上浮
D.吸油烟机能将油烟吸走,是因为空气流速越快,压强越小

考点提示:沸点与大气压的关系,流体压强和流速的关系,物体的浮沉条件及其应用,增大或减小摩擦的方法

二、答案

B

三、考点梳理

知名教师分析,《关于厨房中涉及到的物理知识,下列说法不正确的是()A.高压锅是利用水的沸点随气压增大而升高的特点制成的B.拿沾有油渍的碗时,碗容易滑脱,是压强较小的缘故C.煮饺子过程中,》这道题主要考你对 沸点与大气压的关系流体压强和流速的关系物体的浮沉条件及其应用增大或减小摩擦的方法 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:沸点与大气压的关系,流体压强和流速的关系,物体的浮沉条件及其应用,增大或减小摩擦的方法

考点名称:沸点与大气压的关系
    考点名称:流体压强和流速的关系
    • 定义:
      流体:物理学中把没有一定形状、且很容易流动的液体和气体统称为流体。如:空气、水;
    • 流体压强与流速的关系:
      气体流速大的位置压强小;流速小的位置压强大。液体也是流体。它与气体一样,流速大的位置压强小;流速小的位置压强大。轮船的行驶不能靠得太近就是这个原因。
      总之,对于流体来说,流速越大的位置压强越小,流速越小的位置压强越大。

      生活中跟流体的压强相关的现象:
      (1)窗外有风吹过,窗帘向窗外飘;
      (2)汽车开过后,路面上方尘土飞扬;
      (3)踢足球时的“香蕉球”;
      (4)打乒乓球时发出的“旋转球”等。

    • 生活中与流体压强相关问题的解答方法:
          在实际生活和生产中有许多利用流体压强跟流速的关系来工作的装置和现象,如飞机的机翼形状、家用煤气灶灶头工作原理、小汽车外形的设计等。利用这些知识还可以解释许多常见现象,如为什么两艘船不能并排行驶、列车站台上要设置安全线等。
          方法指南(1)首先要弄清哪部分流速快,哪部分流速慢;
      (2)流速快处压强小,压力也小,流速慢处压强大,压力也大;
      (3)流体受压力差作用而产生各种表现形式和现象。
      例1如图是非洲草原犬鼠洞穴的横截面示意图,犬鼠的洞穴有两个出口,一个是平的,而另一个则是隆起的土堆,生物学家不是很清楚其中的原因,他们猜想:草原犬鼠把其中一个洞的洞口堆成了包状,是为了建一处视野开阔的嘹望台,但是如果这一假设成立的话,它又为什么不在两个洞口都堆上土包呢?那样不是有两个嘹望台了吗?实际上两个洞口形状不同,决定了洞穴空气的流动方向。吹过平坦表面的空气运动速度小,压强大;吹过隆起表面的空气流速大,压强小。因此,地面上的风吹进了犬鼠的洞穴,给犬鼠带来了阵阵凉风。

      请回答下列问题:
      (1)在图上标出洞穴中的空气流动的方向。
      (2)试着运用上文提到的物理知识说明,乘客为什么必须站在安全线以外的位置候车?
      解析:本题结合草原犬鼠奇妙的洞穴结构考查了流体压强与流速的关系。草原犬鼠的一个洞口很平坦,而另一个洞口处有凸起的土堆,这样当空气流经两个洞口时,洞口表面处空气的流速会不同,所以洞口处的气体压强会不同,洞内的空气就会从气压大的一端流向气压小的一端,给犬鼠带来了阵阵凉风。
      答案:(1)如图所示 (2)运行的火车周围的空气速度大,压强小,乘客靠近运行的火车容易发生事故,所以必须站在安全线以外。

    •  科学解释足球中的“香蕉球”是怎么回事:
          如果你经常观看足球比赛的话,一定见过罚前场直接任意球。这时候,通常是防守方五六个球员在球门前组成一道“人墙”,挡住进球路线。进攻方的主罚队员起脚一记劲射,球绕过了“人墙”,眼看要偏离球门飞出,却又沿弧线拐过弯来直入球门,让守门员措手不及,眼睁睁地看着球进了大门。这就是颇为神奇的“香蕉球”。看到那潇洒多变的“香蕉球”,你有没有想过是怎么回事呢?
         
          流体(液体或气体)中的旋转圆柱体或球体相对于流体运动时,会在旋转体上产生一个侧向力。足球在气流中运动时,如果其旋转的方向与气流同向,则会在球体的一侧产生低压,而球体的另一侧则会产生高压,这就是为什么会产生香蕉球的原因。当足球旋转时,除了可以改变球体周围的气流,球的运动轨迹也会相应发生改变。而且足球不仅可以侧旋,触球部位的不同,还可以产生不同的旋转,从而使足球上飘和下沉。这样就达到了迷惑防守方的目的。任何一次成功的任意球中,必不可少的一项技术就是使球按照自己的控制产生旋转。不知道你注意到没有,罚“香蕉球”的时候,运动员并不是踢中足球的中心,而是稍稍偏向一侧,同时用脚背摩擦足球,使球在空气中前进的同时还不断地旋转。同时,一方面空气迎着球向后流动,另一方面,由于空气与球之间的摩擦,球周围的空气又会被带着一起旋转。这样,球一侧空气的流动速度加快,而另一侧空气的流动速度减慢。物理知识告诉我们:气体的流速越大,压强越小。由于足球两侧空气的流动速度不一样,它们对足球所产生的压强也不一样,于是,足球在空气压力的作用下,被迫向空气流速大的一侧转弯了。

       

    考点名称:物体的浮沉条件及其应用
    • 物体浮沉条件:
      上浮下沉悬浮漂浮沉底
      F>GF<GF=GF=GF+N=G
      实心物体ρρρ
      V=V
      ρ
      V<V
      ρ
      V=V
      处于动态(运动状态不断改变),受非平衡力作用可以停留在液体的任何深度处是“上浮”过程的最终条件是“下沉”过程的最终状态
      处于静态,受平衡力
    • 漂浮和悬浮的异同:
      悬浮漂浮
      区别物体在液体中的位置物体可以静止在液体内部任一位置物体静止在液体表面上
      物体实心时,ρ和ρ的大小ρρ
      物体体积V与物体排开液体体积V的大小V=VV>V
      相似物体都处于平衡状态,各自所受的浮力与重力式一对平衡力
    • 利用浮力知识求物体或液体的密度:
      1.对于漂浮的物体,浮力等于重力,而浮力F= ρgV,重力GgV,因F≈G,只要知道V与V的关系和ρ(或ρ)就可求出ρ(或ρ)。
      例1:将密度为0.6×103kg/m3,体积125cm3的木块放入盐水中,木块有1/2的体积露出盐水面,则木块受到的浮力为____N,盐水的密度____________ kg/m3(g取10N/kg)
      解析:木块漂浮,所受浮力等于重力,F=G= Mg=pVg=0.6×103kg/m3×0.125×10-3m3× 10N/kg=0.75N,盐水的密度:
      =1.2×103kg/m3

      2. 若,物体完全浸没在液体中,根据阿基米德原理,及称重法,可求出,又因为,此时,可得。根据此式,已知ρ液,可求出ρ,已知ρ可求出ρ

      液面升降问题的解法:

      1. 组合物体漂浮类型
      要看液面是上升还是下降,关键是比较前后两次物体排开液体的体积的变化。设物体原来排开液体的体积为V,后来排开液体的体积为V‘,若V’>V,则液面上升,若V’<V,则液面下降;若V’=V,则液面高度不变,又根据阿基米德原理知,物体在液体中所受的浮力,故,因为液体的密度ρ液不变,固物体的排开液体的体积取决于物体所受的浮力,所以只要判断出物体前后所受浮力的变化情况,即可判断出液面的升降情况。

      例1一个水槽内漂浮着一个放有小铁球的烧杯,若将小铁球取出放入水槽里,烧杯仍漂浮在水槽中,则水面将(   )
      A.上升  B.不变 C.下降 D.无法判断
      解析:铁球和烧杯漂浮在水中,装有铁球的烧杯所受的浮力F与烧杯和铁球的总重力平衡,则有:。把铁球放入水槽中,铁球下沉,铁球单独受到的浮力,;烧杯单独受到的浮力为。铁球放入水槽中后,铁球和烧杯所受浮力之和为F浮2,因此,烧杯和铁球后来排开水的体积之和小于原来排开的水的体积,所以水面下降,故正确选项为C。

      2.纯冰熔化类型:
          此类题的规律技巧:若冰块漂浮于水中,则冰熔化后液面不变;若冰块漂浮于密度大于水的液体中,则冰熔化后液面上升;若冰块漂浮于(或浸没于)密度小于水的液体中,则冰熔化后液面下降。
          要判断液面的升降,必须比较冰排开液体的体积与冰熔化成水的体积之间的关系。冰未熔化时,若它漂浮在液面上,则所受的浮力与重力相等,即。冰块所受的,冰块的重力,由此可得;冰熔化后,化成水的体积。所以当冰块漂浮于水中时,,液面不变;当时,,液面上升。若冰块浸没液体中,则冰块排开液体的体积等于冰块的体积,而冰熔化后的体积小于冰的体积,故液面下降。

      例2如图所示,烧杯中的冰块漂浮在水中,冰块上部高出杯口,杯中水面恰好与杯口相平,待这些冰全部熔化后(   )

      A.将有水从杯中溢出
      B.不会有水从杯中溢出,杯中水面也不会下降
      C.烧杯中水面下降
      D.熔化过程中水面下降,完全熔化后有水溢出
      解析:冰熔化后烧杯中的水面将保持不变,故不会有水溢出。
      答案:B

      漂浮物体切去露出部分后的浮沉情况:
            漂浮物体,如将露出液面的部分切去后,物体的重力减小,而浸在液体中的部分没有变,根据F= ρgV知物体所受浮力不变。这时浮力大于重力,剩余部分上浮。
      例1长为L的蜡烛底部粘有一铁块,使其竖直停留在水中,如图所示,这时露出水面的长度为L0,将其点燃,直到自然熄灭,设燃烧掉的长度为d,则(   )

      A.d<L0
      B.d=L0
      C.d>L0
      D.无法判断
      解析:假设将露出的部分一次切去,再分析剩余部分的沉浮情况就很容易得出结论。如将露出水面的部分切去,这时蜡烛的重力减小,而在水中的部分未变,即排开的水的重力——浮力未变,显然这时浮力大于重力,剩余部分将上浮。可见,蜡烛燃烧过程是逐渐上浮的,所以最终烧掉的长度大于L0,故正确选项为C。
      答案:C

    • 密度计:
          在物理实验中使用的密度计是一种测量液体密度的仪器。它是根据物体浮在液体中所受的浮力等于重力的原理制造与工作的。密度计是一根粗细不均匀的密封玻璃管,管的下部装有少量密度较大的铅丸或水银。使用时将密度计竖直地放入待测的液体中,待密度计平稳后,从它的刻度处读出待测液体的密度。常用密度计有两种,一种测密度比纯水大的液体密度,叫重表;另一种测密度比纯水小的液体,叫轻表。
         
           密度计的原理是:FgV=G(不变)。密度计在不同的液体中所受浮力相同,ρ增大时,V减小,密度计在液面以上的部分增大,刻度越靠下密度值越大。

      气体的浮力:
            气体的浮力与液体的同理,物体在空气中时,上下表面受到空气的压力差就是空气的浮力。故物体在空气中称得的重量,并不是物体真正的重量,但因其所受的浮力很小可以忽略不计。不但空气如此,物体在任何气体中,均受到气体的浮力。
           氢气球和热气球浮沉原理比较:
      上升下降
      氢气球充入密度小于空气的氢气放掉球内部分气体,使球体积减小
      热气球充入加热后的热空气停止加热,热空气冷却,热气球内空气密度增大

      饺子的浮沉:
           生饺子被放入锅中时便沉到锅底,煮熟的饺子就浮起来了,如果把饺子放凉,再放入锅中,又会沉到锅底这是为什么呢?因为生饺子放人锅中,由于浮力小于重力而下沉;煮熟的饺子因为饺子内气体受热膨胀,浮力增大,当浮力大于重力时,饺子上浮;凉的熟饺子因遇冷体积缩小使浮力减小,浮力小于重力而下沉。
    考点名称:增大或减小摩擦的方法
    • 归纳:
      (1)“有利”摩擦:增大摩擦的方法:增加接触面的粗糙程度;增大压力;使滚动变为滑动。

      (2)“有害”摩擦:减小摩擦的方法:减少粗糙面的粗糙程度;减小压力;变滑动为滚动;使物体接触面稍稍分离。
    • 增大,减小摩擦:
      增大有益摩擦的方法(1)增大接触面的粗糙程度,如汽车轮胎做上花纹;
      (2)增大压力,如骑白行车捏闸的力越大,摩擦力越大;
      (3)变滚动为滑动,如汽车急刹车时车只滑不滚;
      (4)变湿摩擦为干摩擦
      减小有害摩擦的方法(1)使接触面变光滑;
      (2)减小压力;
      (3)用滚动代替滑动;
      (4)使接触面分离;
      (5)变干摩擦为湿摩擦

    • 摩擦力不都是阻力:
           不能把摩擦力只看做是一种阻力,有时可以是动力。例如.放在卡车上的货物,随卡车一起加速运动时,货物受到的静摩擦力是阻碍它和卡车相对滑动,但却是使它能够随卡车一起运动的动力。传送带运送货物时,如图所示,当电动机刚启动时,物体随传送带向右运动:物体就是依靠传送带对它的摩擦力才能运动的,在刚开始加速运动的时间内,物体受到的摩擦力方向与物体的运动方向一致。一旦物体在水平传送带上做匀速直线运动时,物体与传送带之间就没有了相对运动或相对运动的趋势,物体与传送带之间也就没有了摩擦力。这里,传送带也是靠与皮带轮的摩擦转动的。另外人走路、汽车启动都靠摩擦,这时摩擦是有益的。

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