
基礎(chǔ)知識(shí)過關(guān)
一、液體壓強(qiáng)
1.產(chǎn)生原因:由于液體受到 且具有 。
2.特點(diǎn):①在液體內(nèi)部的同一深度,向各個(gè)方向的壓強(qiáng)都 ;②同種液體中,深度越深,壓強(qiáng) ;③液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小還跟液體的 有關(guān),在 相同時(shí),液體的 越大,壓強(qiáng)越大。
3.液體對(duì)容器底部的壓力與液體自重的關(guān)系
如圖甲所示,“廣口”型容器,液體對(duì)容器底部的壓力 液體自身重力;即F G液。
如圖乙所示,“直柱”型容器,液體對(duì)容器底部的壓力 液體自身重力;即F G液。
如圖丙所示,“錐”型容器,液體對(duì)容器底部的壓力 液體自身重力;即F G液。
二、連通器
1.定義:上端 ,下端 的容器。
2.原理:連通器例的同種液體不流動(dòng)時(shí),連通器各部分中的液面高度 。
高頻考點(diǎn)過關(guān)
考點(diǎn)一:液體壓強(qiáng)的理解
1.(2021?宜賓)在社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)中,如圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的攔河壩橫截面示意圖,其中合理的是( )
A.B.C.D.
2.(2022?巴中)如圖,甲、乙、丙是三個(gè)質(zhì)量和底面積都相等的容器,若在容器中裝入質(zhì)量相等的水。則三個(gè)容器底部受到水的壓強(qiáng)( )
A.甲最大B.乙最大C.丙最大D.一樣大
3.(2022?北京)如圖所示,兩個(gè)圓柱形容器甲和乙放在水平桌面上,甲容器底面積大于乙容器底面積,它們分別裝有體積相等的液體,甲容器中液體的密度為ρ甲,乙容器中液體的密度為ρ乙。液體內(nèi)A、B兩點(diǎn)到容器底部的距離相等,其壓強(qiáng)分別為pA、pB。若兩容器底部受到的液體壓強(qiáng)相等,則下列判斷正確的是( )
A.ρ甲<ρ乙,pA<pBB.ρ甲<ρ乙,pA>pB
C.ρ甲>ρ乙,pA=pBD.ρ甲>ρ乙,pA<pB
4.(2021?襄陽)如圖所示,三個(gè)質(zhì)量相同、底面積相同,但形狀不同的容器放在水平桌面上,其內(nèi)分別裝有甲、乙、丙三種液體,它們的液面在同一水平面上,若容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)相等,則三種液體對(duì)容器底的壓強(qiáng)( )
A.一樣大B.甲最小C.乙最小D.丙最小
5.(2021?樂山)如圖所示,小明用如圖容器來做“探究液體壓強(qiáng)是否跟深度、液體的密度有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)。則下列現(xiàn)象中符合事實(shí)的是( )
A.B.
C.D.
考點(diǎn)二:液體壓強(qiáng)相關(guān)計(jì)算
6.(2022?百色)如圖所示是我國自主研制的坦克,它具有潛渡功能。當(dāng)坦克潛入水中,頂部艙門離水面5m深時(shí),艙門受到水的壓強(qiáng)為(ρ水=1.0×103kg/m3)( )
A.5×102PaB.5×103PaC.5×104PaD.5×105Pa
(多選)7.(2022?攀枝花)底面積之比為2:1的圓柱形容器A、B置于水平桌面上,分別注入a、b兩種液體,直到容器內(nèi)液面達(dá)到相同的高度H。液體a、b對(duì)容器底部的壓強(qiáng)p隨液面高度h變化關(guān)系如圖線Ⅰ、Ⅱ所示。現(xiàn)分別從A、B容器中取出適量液體,使液面下降相同高度Δh,并將取出的液體全部放入對(duì)方容器內(nèi)后,液體對(duì)兩容器底部的壓強(qiáng)恰好相等。下列判斷正確的是( )
A.Δh與H之比為2:9
B.液體a、b的密度之比為2:1
C.液體a、b被取出的質(zhì)量之比為2:1
D.最終A、B容器內(nèi)液體的總質(zhì)量之比為1:1
8.(2022?黑龍江)將一未裝滿水的密閉礦泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,如圖所示,則倒立時(shí)水對(duì)瓶蓋的壓強(qiáng)是 Pa;正立時(shí)水對(duì)瓶底的壓力為F1,倒立時(shí)水對(duì)瓶蓋的壓力為F2,則F1 F2(選填“>”、“=”或“<”)。
9.(2020?涼山州)如圖所示,放于水平桌面上的兩個(gè)質(zhì)量相等但高度和底面積均不相等的圓柱形容器,盛有相同質(zhì)量的同種液體,液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)關(guān)系是:p甲 p乙,容器對(duì)桌面的壓力關(guān)系是F甲 F乙.(均選填“>”、“<”或“=”)
10.(2021?郴州)如圖甲所示的容器放置在水平地面上,該容器上、下兩部分都是圓柱體,其橫截面積分別為S1、S2,容器底部裝有控制閥門。容器內(nèi)裝有密度為0.8×103kg/m3的液體,液體通過控制閥門勻速排出的過程中,容器底部受到液體的壓強(qiáng)p隨時(shí)間t變化關(guān)系如圖乙所示。則閥門打開前液體的深度H= cm,上、下兩部分橫截面積之比S1:S2= 。(g取10N/kg)
11.(2020?畢節(jié)市)注射器針頭做得很尖,其目的是 (填“增大”或“減小”)壓強(qiáng);蛟龍?zhí)栞d人潛水器在下潛到海底的過程中,它受到海水的壓強(qiáng)將 (填“變大”、“不變”或“變小”),潛入海面下6km深處受到海水的壓強(qiáng)是 Pa(ρ海水=1.03×103kg/m3,g取10N/kg)。
12.(2022?新疆)某工廠長方體儲(chǔ)液池被一塊密封隔板隔成左右兩部分,其截面圖如圖所示。隔板上下兩部分的厚度不同,隔板較厚部分相對(duì)于較薄部分左右兩側(cè)凸出的厚度均為0.1m。已知隔板的長為10m,左儲(chǔ)液池內(nèi)儲(chǔ)有密度為1.1×103kg/m3的液體。右儲(chǔ)液池內(nèi)儲(chǔ)有密度為1.3×103kg/m3的液體。隔板左側(cè)凸出部分的下表面所在的深度為0.5m,隔板凸出部分兩側(cè)的下表面受到的液體的壓強(qiáng)差與整個(gè)隔板最低處受到的兩側(cè)液體的壓強(qiáng)差均為1.0×103Pa。求:
(1)隔板左側(cè)凸出部分的下表面受到的液體壓強(qiáng);
(2)隔板右側(cè)凸出部分的下表面受到的液體豎直向上的壓力;
(3)左儲(chǔ)液池中液體的深度。
13.(2021?蘭州)如圖所示,質(zhì)量為120g的平底燒瓶內(nèi)裝有300mL的水,靜止放在水平桌面上,燒瓶底面積為30cm2,測(cè)得水的深度為5cm,已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。求:
(1)水對(duì)燒瓶底部的壓強(qiáng);
(2)燒瓶對(duì)水平桌面的壓力;
(3)燒瓶對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)。
14.(2020?呼和浩特)如圖所示,圓柱形容器A、B放在水平桌面上,A中盛有密度為1.0×103kg/m3的水,B中液體密度未知。已知A、B容器內(nèi)的底面積之比SA:SB=3:2,液面的高度之比hA:hB=4:3,液體對(duì)兩個(gè)容器底部的壓力大小相等。求:
(1)液體對(duì)兩個(gè)容器底部的壓強(qiáng)之比;
(2)B中液體密度。
考點(diǎn)三:連通器
15.(2022?營口)下列不是利用連通器原理工作的是( )
A.茶壺B.船閘
C.抽水機(jī)D.地漏
16.(2022?黑龍江)如圖,A、B兩容器中裝有同一液體,且液面高度相同,a點(diǎn)的壓強(qiáng)小于b點(diǎn)的壓強(qiáng),當(dāng)A、B間的閥門打開時(shí),下列說法中正確的是( )
A.液體由A流向BB.液體由B流向A
C.液體在A、B間來回流動(dòng)D.液體靜止不動(dòng)
17.(2022?青海)如圖所示,洗臉池排水管設(shè)計(jì)了U型“反水彎”,起到隔絕下水道異味的作用。當(dāng)水不流動(dòng)時(shí),“反水彎”兩端的水面高度總是 的,其利用了 原理。
考點(diǎn)四:探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)的特點(diǎn)
18.(2022?張家界)物理課上,同學(xué)們利用壓強(qiáng)計(jì)“研究液體內(nèi)部壓強(qiáng)”,進(jìn)行了如下的操作。
(1)實(shí)驗(yàn)前,用手指按壓橡皮膜,發(fā)現(xiàn)U形管中的液面升降靈活,說明該裝置 (選填“漏氣”或“不漏氣”)。小明沒有按壓橡皮膜時(shí),U形管兩側(cè)液面就存在高度差(如圖①所示),接下來的操作是 (選填字母)。
A.從U形管內(nèi)向外倒出適量水
B.拆除軟管重新安裝
C.向U形管內(nèi)添加適量水
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),小王將探頭放入水下,U形管兩側(cè)水面高度差為8cm,此時(shí)U形管內(nèi)外的氣壓差為 Pa。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(3)正確操作后,分析圖②、圖③的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,得出結(jié)論:同種液體中,液體壓強(qiáng)隨液體深度的增加而 。
(4)分析圖③、圖④的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,得出結(jié)論:在深度相同時(shí),液體的 越大,壓強(qiáng)越大。
(5)小王用圖⑤所示的裝置測(cè)量未知液體的密度:在左側(cè)加入適量的水,在右側(cè)緩慢倒入待測(cè)液體,直到橡皮膜剛好變平,她測(cè)量了以下物理量:
A.右側(cè)待測(cè)液體到容器底的深度h1
B.右側(cè)待測(cè)液體到橡皮膜中心的深度h2
C.左側(cè)水到容器底的深度h3
D.左側(cè)水到橡皮膜中心的深度h4
請(qǐng)你推導(dǎo)出待測(cè)液體密度的表達(dá)式為ρ= (選擇題中合適的字母和ρ水表示)。
第十課 壓強(qiáng)
第2節(jié) 液體壓強(qiáng)
基礎(chǔ)知識(shí)過關(guān)
一、液體壓強(qiáng)
1.產(chǎn)生原因:由于液體受到 重力 且具有 流動(dòng)性 。
2.特點(diǎn):①在液體內(nèi)部的同一深度,向各個(gè)方向的壓強(qiáng)都 相等 ;②同種液體中,深度越深,壓強(qiáng) 越大 ;③液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小還跟液體的 密度 有關(guān),在 深度 相同時(shí),液體的 密度 越大,壓強(qiáng)越大。
3.液體對(duì)容器底部的壓力與液體自重的關(guān)系
如圖甲所示,“廣口”型容器,液體對(duì)容器底部的壓力 小于 液體自身重力;即F < G液。
如圖乙所示,“直柱”型容器,液體對(duì)容器底部的壓力 等于 液體自身重力;即F = G液。
如圖丙所示,“錐”型容器,液體對(duì)容器底部的壓力 大于 液體自身重力;即F > G液。
二、連通器
1.定義:上端 開口 ,下端 連通 的容器。
2.原理:連通器例的同種液體不流動(dòng)時(shí),連通器各部分中的液面高度 相平 。
高頻考點(diǎn)過關(guān)
考點(diǎn)一:液體壓強(qiáng)的理解
1.(2021?宜賓)在社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)中,如圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的攔河壩橫截面示意圖,其中合理的是( )
A.B.C.D.
【答案】A
【解答】解:由于液體內(nèi)部各個(gè)方向都有壓強(qiáng),而且壓強(qiáng)隨深度增加而增大,因此攔河壩應(yīng)設(shè)計(jì)越下越寬,來承受更大的壓強(qiáng)。
故選A。
2.(2022?巴中)如圖,甲、乙、丙是三個(gè)質(zhì)量和底面積都相等的容器,若在容器中裝入質(zhì)量相等的水。則三個(gè)容器底部受到水的壓強(qiáng)( )
A.甲最大B.乙最大C.丙最大D.一樣大
【答案】C
【解答】解:如圖三容器裝入相同質(zhì)量的水,三容器內(nèi)水的深度:h甲<h乙<h丙,根據(jù)p=ρgh可知,容器底部受到水的壓強(qiáng)p甲<p乙<p丙,故C正確。
故選:C。
3.(2022?北京)如圖所示,兩個(gè)圓柱形容器甲和乙放在水平桌面上,甲容器底面積大于乙容器底面積,它們分別裝有體積相等的液體,甲容器中液體的密度為ρ甲,乙容器中液體的密度為ρ乙。液體內(nèi)A、B兩點(diǎn)到容器底部的距離相等,其壓強(qiáng)分別為pA、pB。若兩容器底部受到的液體壓強(qiáng)相等,則下列判斷正確的是( )
A.ρ甲<ρ乙,pA<pBB.ρ甲<ρ乙,pA>pB
C.ρ甲>ρ乙,pA=pBD.ρ甲>ρ乙,pA<pB
【答案】D
【解答】解:由題意知兩容器底部受到的液體壓強(qiáng)相等p甲=p乙,由圖知甲液體的深度小于乙液體的深度,由p=ρgh知ρ甲>ρ乙;
由題意知液體內(nèi)A、B兩點(diǎn)到容器底部的距離相等,根據(jù)p=ρgh知pA下>pB下,
由于p甲=pA+pA下,p乙=pB+pB下,且p甲=p乙,
所以pA<pB,故D正確。
故選:D。
4.(2021?襄陽)如圖所示,三個(gè)質(zhì)量相同、底面積相同,但形狀不同的容器放在水平桌面上,其內(nèi)分別裝有甲、乙、丙三種液體,它們的液面在同一水平面上,若容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)相等,則三種液體對(duì)容器底的壓強(qiáng)( )
A.一樣大B.甲最小C.乙最小D.丙最小
【答案】B
【解答】解:三個(gè)容器質(zhì)量相同,由公式G=mg可知,三個(gè)容器的重力G容相同,
三個(gè)容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)相等,且三個(gè)容器的底面積相同,由公式F=pS可知三個(gè)容器對(duì)水平桌面的壓力相同,而容器對(duì)水平桌面的壓力為F=G容+G液,則三個(gè)容器中的液體重力G液相同,
由圖示可知,三種液體的體積大小關(guān)系為:V甲>V乙>V丙,
由公式G=mg=ρVg可得:,由此可知,三種液體的密度大小關(guān)系為ρ甲<ρ乙<ρ丙,
根據(jù)題意可知三個(gè)容器中液體深度相同,由公式p=ρ液gh可知,液體對(duì)容器底的壓強(qiáng)大小關(guān)系為:p甲<p乙<p丙,
即甲液體對(duì)容器底的壓強(qiáng)最小,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。
故選:B。
5.(2021?樂山)如圖所示,小明用如圖容器來做“探究液體壓強(qiáng)是否跟深度、液體的密度有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)。則下列現(xiàn)象中符合事實(shí)的是( )
A.B.
C.D.
【答案】C
【解答】解:A、隔板兩側(cè)液體的密度不同,深度相同,左側(cè)鹽水密度大,由p=ρgh可知,左側(cè)鹽水產(chǎn)生的壓強(qiáng)大,橡皮膜應(yīng)向右側(cè)凸出,故A錯(cuò)誤;
B、隔板兩側(cè)液體的密度不同,深度不同,左側(cè)鹽水密度大且深度大,由p=ρgh可知,左側(cè)鹽水產(chǎn)生的壓強(qiáng)大,橡皮膜應(yīng)向右側(cè)凸出,故B錯(cuò)誤;
C、隔板兩側(cè)液體的密度不同,深度相同,右側(cè)鹽水密度大,由p=ρgh可知,右側(cè)鹽水產(chǎn)生的壓強(qiáng)大,橡皮膜應(yīng)向左側(cè)凸出,故C正確;
D、隔板兩側(cè)液體的密度相同,深度不同,左側(cè)酒精深度大,由p=ρgh可知,左側(cè)酒精產(chǎn)生的壓強(qiáng)大,橡皮膜應(yīng)向右側(cè)凸出,故D錯(cuò)誤。
故選:C。
考點(diǎn)二:液體壓強(qiáng)相關(guān)計(jì)算
6.(2022?百色)如圖所示是我國自主研制的坦克,它具有潛渡功能。當(dāng)坦克潛入水中,頂部艙門離水面5m深時(shí),艙門受到水的壓強(qiáng)為(ρ水=1.0×103kg/m3)( )
A.5×102PaB.5×103PaC.5×104PaD.5×105Pa
【答案】C
【解答】解:坦克頂部艙門受到水的壓強(qiáng):p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa,故C正確。
故選:C。
(多選)7.(2022?攀枝花)底面積之比為2:1的圓柱形容器A、B置于水平桌面上,分別注入a、b兩種液體,直到容器內(nèi)液面達(dá)到相同的高度H。液體a、b對(duì)容器底部的壓強(qiáng)p隨液面高度h變化關(guān)系如圖線Ⅰ、Ⅱ所示?,F(xiàn)分別從A、B容器中取出適量液體,使液面下降相同高度Δh,并將取出的液體全部放入對(duì)方容器內(nèi)后,液體對(duì)兩容器底部的壓強(qiáng)恰好相等。下列判斷正確的是( )
A.Δh與H之比為2:9
B.液體a、b的密度之比為2:1
C.液體a、b被取出的質(zhì)量之比為2:1
D.最終A、B容器內(nèi)液體的總質(zhì)量之比為1:1
【答案】AB
【解答】解:(1)根據(jù)液體壓強(qiáng)公式p=ρgh結(jié)合圖像可得ρa(bǔ)gH=2p0,ρbgH=p0,即ρa(bǔ)gH=2ρbgH,整理可得液體a、b的密度之比為=,故B正確;
(2)設(shè)注入a液體的容器的底面積為2S,則注入b液體的容器的底面積為S,
分別從A、B容器中取出適量液體,使液面下降相同高度Δh,根據(jù)m=ρV=ρSh可得取出的液體的質(zhì)量為:Δma=ρa(bǔ)×2S×Δh,Δmb=ρb×S×Δh,
液體a、b被取出的質(zhì)量之比為:====,故C錯(cuò)誤;
(3)將取出的液體全部放入對(duì)方容器內(nèi)后,液體對(duì)兩容器底部的壓強(qiáng)恰好相等,
因容器為圓柱形容器,則每個(gè)容器中液體對(duì)容器底部的壓力等于剩余液體與加入液體的總重力,根據(jù)G=mg=ρVg=ρShg和p=可得=,
整理可得:2H=9Δh,所以Δh與H之比為2:9,故A正確;
(4)根據(jù)F=G=mg和F=pS計(jì)算最終A、B容器內(nèi)液體的總質(zhì)量之比為=====,故D錯(cuò)誤。
故選:AB。
8.(2022?黑龍江)將一未裝滿水的密閉礦泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,如圖所示,則倒立時(shí)水對(duì)瓶蓋的壓強(qiáng)是 Pa;正立時(shí)水對(duì)瓶底的壓力為F1,倒立時(shí)水對(duì)瓶蓋的壓力為F2,則F1 F2(選填“>”、“=”或“<”)。
【解答】解:(1)由圖可知,倒立時(shí)水的深度為h=12cm=0.12m,
則倒立時(shí)水對(duì)瓶蓋的壓強(qiáng):p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1.2×103Pa;
(2)正放時(shí),瓶子中的水柱是粗細(xì)相同的,瓶子底部受到的壓力等于瓶中水的重力;倒放時(shí),瓶子中的水柱上面粗,下面細(xì),瓶蓋受到的壓力小于瓶中水的重力;瓶中水的重力是一定的,所以正放時(shí)水對(duì)瓶底的壓力大于倒放時(shí)水對(duì)瓶蓋的壓力,即F1>F2。
故答案為:1.2×103;>。
9.(2020?涼山州)如圖所示,放于水平桌面上的兩個(gè)質(zhì)量相等但高度和底面積均不相等的圓柱形容器,盛有相同質(zhì)量的同種液體,液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)關(guān)系是:p甲 p乙,容器對(duì)桌面的壓力關(guān)系是F甲 F乙.(均選填“>”、“<”或“=”)
【解答】解:根據(jù)液體壓強(qiáng)公式p=ρgh得,液體壓強(qiáng)跟液體的密度和深度有關(guān),同種液體密度相同,甲的深度大于乙的深度,所以甲容器液體對(duì)容器底的壓強(qiáng)大于乙容器液體對(duì)容器底的壓強(qiáng),即p甲>p乙。
容器對(duì)桌面的壓力等于容器的重和液體重之和,容器的質(zhì)量相等,所以容器的重相同,液體的質(zhì)量相等,液體的重力相等,所以容器和液體的總重相等,所以容器對(duì)水平桌面的壓力相等,即F甲=F乙。
故答案為:>;=。
10.(2021?郴州)如圖甲所示的容器放置在水平地面上,該容器上、下兩部分都是圓柱體,其橫截面積分別為S1、S2,容器底部裝有控制閥門。容器內(nèi)裝有密度為0.8×103kg/m3的液體,液體通過控制閥門勻速排出的過程中,容器底部受到液體的壓強(qiáng)p隨時(shí)間t變化關(guān)系如圖乙所示。則閥門打開前液體的深度H= cm,上、下兩部分橫截面積之比S1:S2= 。(g取10N/kg)
【解答】解:(1)由乙圖可知,當(dāng)t=0s時(shí),p=1200Pa,
由p=ρgh可得,閥門打開前液體的深度:H===0.15m=15cm;
(2)設(shè)容器上面部分液體的高度為h1,h1對(duì)應(yīng)的液體壓強(qiáng)p1=1200Pa﹣400Pa=800Pa,
則h1===0.1m=10cm,
所以容器下面部分液體的高度為h2=H﹣h1=15cm﹣10cm=5cm;
由于勻速排液,則后20s排出液體的體積是前10s排出液體體積的2倍,
由V=Sh可得,上、下兩部分液體的體積關(guān)系為:2S1h1=S2h2,
則上、下兩部分的橫截面積之比為:===。
故答案為:15;1:4。
11.(2020?畢節(jié)市)注射器針頭做得很尖,其目的是 (填“增大”或“減小”)壓強(qiáng);蛟龍?zhí)栞d人潛水器在下潛到海底的過程中,它受到海水的壓強(qiáng)將 (填“變大”、“不變”或“變小”),潛入海面下6km深處受到海水的壓強(qiáng)是 Pa(ρ海水=1.03×103kg/m3,g取10N/kg)。
【解答】解:注射器針頭做得很尖,其目的是在壓力一定時(shí),通過減小受力面積來增大壓強(qiáng)。
蛟龍?zhí)栞d人潛水器在下潛到海底的過程中,液體密度不變,蛟龍?zhí)栐谒兴幍纳疃茸兇?,根?jù)p=ρgh可知,所受到海水的壓強(qiáng)變大。
它潛入海面下6km深處受到海水的壓強(qiáng):
p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×6000m=6.18×107Pa;
故答案為:增大;變大;6.18×107。
12.(2022?新疆)某工廠長方體儲(chǔ)液池被一塊密封隔板隔成左右兩部分,其截面圖如圖所示。隔板上下兩部分的厚度不同,隔板較厚部分相對(duì)于較薄部分左右兩側(cè)凸出的厚度均為0.1m。已知隔板的長為10m,左儲(chǔ)液池內(nèi)儲(chǔ)有密度為1.1×103kg/m3的液體。右儲(chǔ)液池內(nèi)儲(chǔ)有密度為1.3×103kg/m3的液體。隔板左側(cè)凸出部分的下表面所在的深度為0.5m,隔板凸出部分兩側(cè)的下表面受到的液體的壓強(qiáng)差與整個(gè)隔板最低處受到的兩側(cè)液體的壓強(qiáng)差均為1.0×103Pa。求:
(1)隔板左側(cè)凸出部分的下表面受到的液體壓強(qiáng);
(2)隔板右側(cè)凸出部分的下表面受到的液體豎直向上的壓力;
(3)左儲(chǔ)液池中液體的深度。
【解答】解:(1)隔板左側(cè)凸出部分的下表面受到的液體壓強(qiáng)p左=ρ左gh左=1.1×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5.5×103Pa;
(2)若p右=p左+Δp=5.5×103Pa+1.0×103Pa=6.5×103Pa;
右側(cè)凸出部分的下表面所在的深度h===0.5m=h左,不符題意。
所以p右=p左﹣Δp=5.5×103Pa﹣1.0×103Pa=4.5×103Pa;
F右=p右S=4.5×103Pa×(10m×0.1m)=4.5×103N;
右側(cè)凸出部分的下表面所在的深度h===m;
(3)整個(gè)隔板最低處受到的兩側(cè)液體的壓強(qiáng)差為1.0×103Pa,結(jié)合第二問可知
Δp=p右﹣p左,1.0×103Pa=ρ右gh′右﹣ρ左gh′左,1.0×103Pa=1.3×103kg/m3×10N/kg×(h+m)﹣1.1×103kg/m3×10N/kg×(h+0.5m),解得h=1m;
左儲(chǔ)液池中液體的深度=1m+0.5m=1.5m。
答:(1)隔板左側(cè)凸出部分的下表面受到的液體壓強(qiáng)是5.5×103Pa;
(2)隔板右側(cè)凸出部分的下表面受到的液體豎直向上的壓力是4.5×103N;
(3)左儲(chǔ)液池中液體的深度是1.5m。
13.(2021?蘭州)如圖所示,質(zhì)量為120g的平底燒瓶內(nèi)裝有300mL的水,靜止放在水平桌面上,燒瓶底面積為30cm2,測(cè)得水的深度為5cm,已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。求:
(1)水對(duì)燒瓶底部的壓強(qiáng);
(2)燒瓶對(duì)水平桌面的壓力;
(3)燒瓶對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)。
【解答】解:(1)5cm=5×10﹣2m,由液體壓強(qiáng)公式p=ρ液hg可得水對(duì)燒瓶底部的壓強(qiáng)p=ρ水hg=1.0×103kg/m3×5×10﹣2m×10N/kg=500Pa;
(2)120g=0.12kg,ρ水=1.0×103kg/m3=1g/cm3,300mL=300cm3;30cm2=30×10﹣4m2;
燒瓶的重力G1=m1g=0.12kg×10N/kg=1.2N,由密度公式ρ=變形可知水的質(zhì)量m2=ρ水V水=1g/cm3×300cm3=300g=0.3kg,水的重力G2=m2g=0.3kg×10N/kg=3N,
則燒杯與水總重G=G1+G2=1.2N+3N=4.2N。
靜止在水平面上的燒杯受到總重力G和水平面的支持力F,由二力平衡可知F=G=4.2N;
由作用力與反作用力可知,燒瓶對(duì)水平桌面的壓力等于水平桌面對(duì)燒杯的支持力,即F′=F=4.2N;
(3)由壓強(qiáng)公式p=可得燒瓶對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)p===1400Pa。
答:(1)水對(duì)燒瓶底部的壓強(qiáng)為500Pa;
(2)燒瓶對(duì)水平桌面的壓力為4.2N;
(3)燒瓶對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)為1400Pa。
14.(2020?呼和浩特)如圖所示,圓柱形容器A、B放在水平桌面上,A中盛有密度為1.0×103kg/m3的水,B中液體密度未知。已知A、B容器內(nèi)的底面積之比SA:SB=3:2,液面的高度之比hA:hB=4:3,液體對(duì)兩個(gè)容器底部的壓力大小相等。求:
(1)液體對(duì)兩個(gè)容器底部的壓強(qiáng)之比;
(2)B中液體密度。
【解答】解:
(1)由題知,液體對(duì)兩個(gè)容器底部的壓力大小相等,即F壓A:F壓B=1:1,受力面積之比SA:SB=3:2,
液體對(duì)兩個(gè)容器底部的壓強(qiáng)之比:
pA:pB=:=:=2:3;
(2)對(duì)于圓柱形容器,液體對(duì)容器底的壓力F=pS=ρghS=ρgV=mg=G,
因?yàn)橐后w對(duì)兩個(gè)容器底部的壓力大小相等,
所以兩個(gè)容器中液體的重力相等、質(zhì)量相等,
液體的體積之比:
VA:VB=SAhA:SBhB=3×4:2×3=2:1,
兩種液體的密度之比:
ρA:ρB=:=VB:VA=1:2,
B液體的密度:
ρB=2ρA=2×1.0×103kg/m3=2.0×103kg/m3。
答:(1)液體對(duì)兩個(gè)容器底部的壓強(qiáng)之比為2:3;
(2)B中液體密度為2.0×103kg/m3。
考點(diǎn)三:連通器
15.(2022?營口)下列不是利用連通器原理工作的是( )
A.茶壺B.船閘
C.抽水機(jī)D.地漏
【答案】C
【解答】解:A、茶壺的結(jié)構(gòu)是:上端開口,下部連通,即是一個(gè)連通器,故A錯(cuò)誤;
B、船閘的上游閥門打開時(shí),上游和閘室構(gòu)成連通器,下游閥門打開時(shí),下游和閘室構(gòu)成連通器,故B錯(cuò)誤;
C、抽水機(jī)是利用大氣壓工作的,與連通器無關(guān),故C正確;
D、地漏是利用連通器的原理制成的,故D錯(cuò)誤。
故選:C。
16.(2022?黑龍江)如圖,A、B兩容器中裝有同一液體,且液面高度相同,a點(diǎn)的壓強(qiáng)小于b點(diǎn)的壓強(qiáng),當(dāng)A、B間的閥門打開時(shí),下列說法中正確的是( )
A.液體由A流向BB.液體由B流向A
C.液體在A、B間來回流動(dòng)D.液體靜止不動(dòng)
【答案】D
【解答】解:如圖,當(dāng)閥門打開時(shí),A和B的上端開口底部連通,構(gòu)成了連通器。
由于容器中裝同一種液體,并且液面相平,因此打開閥門后,液面仍保持相平,故液體不會(huì)流動(dòng)。
故選:D。
17.(2022?青海)如圖所示,洗臉池排水管設(shè)計(jì)了U型“反水彎”,起到隔絕下水道異味的作用。當(dāng)水不流動(dòng)時(shí),“反水彎”兩端的水面高度總是 的,其利用了 原理。
【解答】解:洗臉池排水管設(shè)計(jì)的 U 型反水彎上部開口、下部連通,屬于連通器;連通器中裝入同種液體,液體靜止時(shí),液面相平,可以防止下水道異味竄入室內(nèi),利用了連通器的原理。
故答案為:相平;連通器。
考點(diǎn)四:探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)的特點(diǎn)
18.(2022?張家界)物理課上,同學(xué)們利用壓強(qiáng)計(jì)“研究液體內(nèi)部壓強(qiáng)”,進(jìn)行了如下的操作。
(1)實(shí)驗(yàn)前,用手指按壓橡皮膜,發(fā)現(xiàn)U形管中的液面升降靈活,說明該裝置 (選填“漏氣”或“不漏氣”)。小明沒有按壓橡皮膜時(shí),U形管兩側(cè)液面就存在高度差(如圖①所示),接下來的操作是 (選填字母)。
A.從U形管內(nèi)向外倒出適量水
B.拆除軟管重新安裝
C.向U形管內(nèi)添加適量水
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),小王將探頭放入水下,U形管兩側(cè)水面高度差為8cm,此時(shí)U形管內(nèi)外的氣壓差為 Pa。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(3)正確操作后,分析圖②、圖③的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,得出結(jié)論:同種液體中,液體壓強(qiáng)隨液體深度的增加而 。
(4)分析圖③、圖④的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,得出結(jié)論:在深度相同時(shí),液體的 越大,壓強(qiáng)越大。
(5)小王用圖⑤所示的裝置測(cè)量未知液體的密度:在左側(cè)加入適量的水,在右側(cè)緩慢倒入待測(cè)液體,直到橡皮膜剛好變平,她測(cè)量了以下物理量:
A.右側(cè)待測(cè)液體到容器底的深度h1
B.右側(cè)待測(cè)液體到橡皮膜中心的深度h2
C.左側(cè)水到容器底的深度h3
D.左側(cè)水到橡皮膜中心的深度h4
請(qǐng)你推導(dǎo)出待測(cè)液體密度的表達(dá)式為ρ= (選擇題中合適的字母和ρ水表示)。
【解答】解:(1)用手輕輕按壓幾下橡皮膜,如果U形管中的液體能靈活升降,則說明裝置不漏氣;
若在使用壓強(qiáng)計(jì)前,發(fā)現(xiàn)U形管內(nèi)水面已有高度差,只需要將軟管取下,再重新安裝,這樣U形管中兩管上方的氣體壓強(qiáng)就是相等的(都等于大氣壓),當(dāng)橡皮膜沒有受到壓強(qiáng)時(shí),U形管中的液面就是相平的,故B正確;
故選B;
(2)U形管左右兩側(cè)水面的高度差h=8cm=0.08m,
則橡皮管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與大氣壓之差約為:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa;
(3)分析圖②、圖③的實(shí)驗(yàn)知液體的密度相同,深度不同,深度越深,U形管液面的高度差越大,液體內(nèi)部壓強(qiáng)越大,得出結(jié)論:同種液體中,液體壓強(qiáng)隨液體深度的增加而增加;
(4)分析圖③、圖④的實(shí)驗(yàn)知液體的深度相同,液體的密度不同,且密度越大,U形管液面的高度差越大,液體內(nèi)部壓強(qiáng)越大,得出結(jié)論:在深度相同時(shí),液體的密度越大,壓強(qiáng)越大;
(5)實(shí)驗(yàn)時(shí),橡皮膜兩側(cè)受到的壓強(qiáng)容易觀察,所以需要利用水和液體在橡皮膜處的壓強(qiáng)相等來計(jì)算液體壓強(qiáng),因此需要測(cè)量待測(cè)液體和水到橡皮膜中心的深度,如圖⑤,橡皮膜相平,所以橡皮膜左側(cè)和右側(cè)的壓強(qiáng)相等,即p左=p右,根據(jù)液體壓強(qiáng)公式得ρ水gh4=pgh2,解得待測(cè)液體密度的表達(dá)式為ρ=。
故答案為:(1)不漏氣;B;(2)800;(3)增加;(4)密度;(5)。
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