
?知識(shí)點(diǎn)1 液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)
?知識(shí)點(diǎn)2 液體壓強(qiáng)大小比較
?知識(shí)點(diǎn)3 液體壓強(qiáng)的計(jì)算
?知識(shí)點(diǎn)4 連通器的原理
?知識(shí)點(diǎn)5 探究液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)
?作業(yè) 鞏固訓(xùn)練
知識(shí)點(diǎn)1
液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)
1、液體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因:由于液體受重力的作用,若液體在失重的情況下,將無壓強(qiáng)可言。
2、液體壓強(qiáng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)
(1)液體除了對(duì)容器底部產(chǎn)生壓強(qiáng)外,還對(duì)“限制”它流動(dòng)的側(cè)壁產(chǎn)生壓強(qiáng),固體則只對(duì)其支承面產(chǎn)生壓強(qiáng),方向總是與支承面垂直。
(2)在液體內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng),在同一深度向各個(gè)方向的壓強(qiáng)都相等,同種液體,深度越深,壓強(qiáng)越大。
3、容器底部受到液體的壓力跟液體的重力不一定相等。
【典例1-1】(2023?西鄉(xiāng)塘區(qū)校級(jí)開學(xué))如圖所示,小明將自制的“液體壓強(qiáng)演示儀”放入水中,根據(jù)液體壓強(qiáng)規(guī)律,下列橡皮膜變化的現(xiàn)象,正確的是( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【解答】解:A、玻璃管下端更深,所受的液體壓強(qiáng)更大,所以應(yīng)該是下面橡皮膜向上凹得更厲害些,故A錯(cuò)誤;
B、玻璃管下端更深,所受的液體壓強(qiáng)更大,且下面橡皮膜向上凹得更厲害些,故B正確;
C、玻璃管水平放置在液體中,液體對(duì)兩側(cè)橡皮膜有向內(nèi)的壓強(qiáng),所以右側(cè)橡皮膜應(yīng)該向左凹,故C錯(cuò)誤;
D、玻璃管水平放置在液體中,兩側(cè)的橡皮膜都應(yīng)向內(nèi)凹,故D錯(cuò)誤;
故選:B。
【典例1-2】(2022秋?古浪縣校級(jí)期末)如圖甲所示,密閉的容器中裝有一定量的水且未滿,靜止在水平桌面上,若把該容器倒放在桌面上,如圖乙所示,那么水對(duì)容器底部的壓力將 變小 ,水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)將 變大 (兩空均選填“變大”、“變小”或“不變”)。
【答案】變?。蛔兇?。
【解答】解:(1)甲圖中容器上面細(xì)、下面粗,由于容器側(cè)壁對(duì)液體有斜向下的壓力,則液體對(duì)容器底部的壓力大于液體的重力,即F甲>G液;
倒置后(如乙圖所示)容器上面粗、下面細(xì),有一部分液體壓在容器的側(cè)壁上,則液體對(duì)容器底的壓力小于液體的重力,即F乙<G液;
倒置后容器內(nèi)液體質(zhì)量不變,重力不變,比較可知F乙<F甲,即把該容器倒放在該桌面上,水對(duì)容器底部的壓力將變小。
(2)把該容器倒放在該桌面上后,容器內(nèi)水的深度變大,由p=ρgh可知,水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)變大。
故答案為:變?。蛔兇?。
【變式1-1】(2023春?同安區(qū)期中)學(xué)好物理好處多,比如隨手涂鴉也能兼顧美與科學(xué)性。小娟同學(xué)想畫魚兒戲水時(shí)在水吐出氣泡的情景,如圖所示,聰明的你請(qǐng)幫她在圖中選出正確的畫法( )
A.甲圖B.乙圖C.丙圖D.丁圖
【答案】C
【解答】解:因?yàn)橐后w壓強(qiáng)隨深度減小而減小,所以,氣泡上升時(shí)受到的壓強(qiáng)越來越小,氣泡應(yīng)越來越大;
所以甲圖畫的氣泡越來越小,乙圖畫的氣泡上下一樣大小,都是錯(cuò)誤的;只有丙圖畫的氣泡越來越大,故C正確,ABD錯(cuò)誤。
故選:C。
【變式1-2】(2023春?蘭山區(qū)期中)如圖所示,將盛有適量水的細(xì)玻璃管由豎直位置A緩慢移至傾斜位置B。在此過程中,玻璃管中水柱的長度變化情況是 不變 ,水對(duì)玻璃管底部的壓強(qiáng)變化情況是 變小 (整個(gè)過程無水流出)。
【答案】不變;變小
【解答】解:由圖可知,當(dāng)試管從傾斜位置A到豎直位置B的過程中,玻璃管中水柱的長度不變,液體深度變小,由p=ρgh可知,水對(duì)試管底部的壓強(qiáng)變小。
故答案為:不變;變小。
知識(shí)點(diǎn)2
液體壓強(qiáng)大小比較
液體內(nèi)部的壓強(qiáng)主要與液體的密度、深度有關(guān),比較其大小一定采取控制變量法來分析,利用公式采用密度比較法和深度比較法。
【典例2-1】(2023秋?寶山區(qū)期末)如圖所示,圓柱形容器A、B,盛有體積相同的液體。若兩容器底部受到的液體壓強(qiáng)分別為pA、pB,液體的質(zhì)量分別為mA、mB。則下列判斷正確的是( )
A.若mA等于mB,則pA可能等于pB
B.若mA等于mB,則pA一定等于pB
C.若mA大于mB,則pA一定大于pB
D.若mA小于mB,則pA一定小于pB
【答案】D
【解答】解:
AB、若mA等于mB,根據(jù)G=mg可知,GA=GB;規(guī)則形容器底部受到的壓力等于液體的重力,所以兩個(gè)容器底部受到液體的壓力相同;根據(jù)圖示可知,SA>SB,根據(jù)p=可知,pA<pB,故AB錯(cuò)誤;
C、若mA大于mB,根據(jù)G=mg可知,GA>GB;規(guī)則形容器底部受到的壓力等于液體的重力,則FA>FB;SA>SB,根據(jù)p=可知,無法判定壓強(qiáng)的大小關(guān)系,故C錯(cuò)誤;
D、若mA大小于mB,根據(jù)G=mg可知,GA<GB;規(guī)則形容器底部受到的壓力等于液體的重力,則FA<FB;SA>SB,根據(jù)p=可知,pA一定小于pB,故D正確。
故選:D。
【典例2-2】(2023秋?海門市校級(jí)期末)三個(gè)底面積相同,形狀不同的容器,容器質(zhì)量忽略不計(jì),如圖所示。裝入質(zhì)量相同的水,但都沒有裝滿,三者底部所受到壓強(qiáng)的關(guān)系是: p乙>p甲>p丙 ;水對(duì)容器底部的壓力的關(guān)系是: F乙>F甲>F丙 ;容器對(duì)水平地面的壓力關(guān)系是 F甲′=F乙′=F丙′ ;容器對(duì)水平地面的壓強(qiáng)關(guān)系是 p甲′=p乙′=p丙′ 。
【答案】p乙>p甲>p丙;F乙>F甲>F丙;F甲′=F乙′=F丙′;p甲′=p乙′=p丙′。
【解答】解:(1)由圖可知,乙容器中水的深度大于甲容器水的深度,甲容器水的深度大于丙容器水的深度,由p=ρgh可知,則三者底部所受到壓強(qiáng)的關(guān)系為p乙>p甲>p丙,
(2)根據(jù)公式p=變形F=pS可知,容器的底面積相等,水對(duì)容器底的壓力大小和水對(duì)容器底的壓強(qiáng)大小成正比,則水對(duì)容器底部的壓力的關(guān)系為F乙>F甲>F丙,
(3)容器對(duì)水平面的壓力等于容器和水的重力,而容器質(zhì)量忽略不計(jì),則容器對(duì)水平面的壓力F甲′=F乙′=F丙′=G水,
又因?yàn)槿萜鞯牡酌娣e相等,由p=可知,容器對(duì)水平地面的壓強(qiáng)關(guān)系為p甲′=p乙′=p丙′。
故答案為:p乙>p甲>p丙;F乙>F甲>F丙;F甲′=F乙′=F丙′;p甲′=p乙′=p丙′。
【變式2-1】(2023?湖北開學(xué))如圖所示,容器中間用隔板分成左右兩部分,隔板下部有一小圓孔用薄橡皮膜封閉,在隔板兩側(cè)分別裝入兩種不同的液體,發(fā)現(xiàn)橡皮膜的形狀未發(fā)生改變。下列說法正確的是( )
A.左側(cè)液體對(duì)橡皮膜的壓強(qiáng)大于右側(cè)液體對(duì)橡皮膜的壓強(qiáng)
B.左側(cè)液體對(duì)橡皮膜的壓強(qiáng)小于右側(cè)液體對(duì)橡皮膜的壓強(qiáng)
C.左側(cè)液體對(duì)容器底的壓強(qiáng)大于右側(cè)液體對(duì)容器底的壓強(qiáng)
D.左側(cè)液體對(duì)容器底的壓強(qiáng)小于右側(cè)液體對(duì)容器底的壓強(qiáng)
【答案】C
【解答】解:由圖可知,橡皮膜沒有凸起,說明左右兩邊液體壓強(qiáng)一樣大,而左邊的液面高度低于右邊液面的高度,所以根據(jù)p=ρgh可知,左側(cè)液體的密度大于右側(cè)液體密度,由p=ρgh可知左側(cè)橡皮膜以下部分的壓強(qiáng)大于右側(cè)橡皮膜以下部分的壓強(qiáng),所以左側(cè)液體對(duì)容器底的壓強(qiáng)大于右側(cè)液體對(duì)容器底的壓強(qiáng),故ABD錯(cuò)誤,C正確。
故選:C。
【變式2-2】(2023春?蜀山區(qū)校級(jí)月考)容積相同的甲、乙兩個(gè)長方體容器都裝滿水,如圖所示,則甲、乙兩容器底部受到水的壓力F甲 等于 F乙;容器底部受到水的壓強(qiáng)p甲 小于 p乙(選填“大于”、“等于”或“小于”)。
【答案】等于;小于
【解答】解:h甲<h乙,根據(jù)P=ρgh可知,p甲<p乙,根據(jù)柱狀液體對(duì)容器底部壓力等于重力(F=G),G甲=G乙,則F甲=F乙。
故答案為:等于;小于。
知識(shí)點(diǎn)3
液體壓強(qiáng)的計(jì)算
1、計(jì)算液體壓強(qiáng)的公式是p=ρgh。
2、液體壓強(qiáng)的大小只取決于液體的種類(即密度ρ)和深度h,而和液體的質(zhì)量、體積沒有直接的關(guān)系。
3、運(yùn)用液體壓強(qiáng)的公式計(jì)算確定深度時(shí),要注意是指液體與大氣(不是與容器)的接觸面向下到某處的豎直距離,不是指從容器底部向上的距離(那叫“高度”)。
【典例3-1】(2023春?碑林區(qū)校級(jí)月考)質(zhì)量為1kg的平底空水桶,底面積為700cm2。水桶內(nèi)裝有30cm深的水,放在水平地面上,如圖甲所示,水對(duì)水桶底的壓強(qiáng)比水桶對(duì)地面的壓強(qiáng)小1000Pa,當(dāng)小明用豎直向上的力F提水桶,但沒有提起來時(shí),如圖乙所示,水桶對(duì)地面的壓強(qiáng)為1800Pa,則下列選項(xiàng)正確的是(g取10N/kg)( )
A.水對(duì)水桶底的壓強(qiáng)是4000Pa
B.水桶內(nèi)水的質(zhì)量為28kg
C.乙圖中桶對(duì)地面的壓力大小為226N
D.小明豎直向上提水桶的力F大小為154N
【答案】D
【解答】解:A、根據(jù)液體壓強(qiáng)公式p=ρgh,水對(duì)水桶底的壓強(qiáng)為:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa,故A錯(cuò)誤;
B、根據(jù)水對(duì)水桶底的壓強(qiáng)比水桶對(duì)地面的壓強(qiáng)小1000Pa,可知水桶對(duì)地面的壓強(qiáng):p地=3000Pa+1000Pa=4000Pa;
G水桶=mg=1kg×10N/kg=10N;
根據(jù)G總=G水+G水桶=p地S=4000Pa×700×10﹣4m2=280N,G水=G總﹣G水桶=280N﹣10N=270N;
m水=,故B錯(cuò)誤;
C、根據(jù)圖乙所示,水桶對(duì)地面的壓強(qiáng)為1800Pa,可得此時(shí)水桶對(duì)地的壓力:F地′=1800Pa×700×10﹣4m2=126N,故C錯(cuò)誤;
D、利用水和水桶的重力減去圖乙中水桶對(duì)地的壓力,小明豎直向上提水桶的力:F拉=G總﹣F地′=280N﹣126N=154N,故D正確。
故選:D。
【典例3-2】(2023春?新城區(qū)校級(jí)月考)如圖所示,一重為2N的薄壁容器中裝有質(zhì)量為600g的水,容器的底面積為40cm2,水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)為 1000 Pa,水對(duì)容器底部的壓力為 4 N,容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)為 2000 Pa。(g取10N/kg)
【答案】1000;4;2000。
【解答】解:(1)水對(duì)容器底部的壓強(qiáng):
p1=ρgh=1.0×103 kg/m3×10N/kg×10×10﹣2m=1000Pa;
水對(duì)容器底部的壓力:F1=p1S=1000Pa×40×10﹣4m2=4N;
(2)水的重力為:
G水=m水g=600×10﹣3kg×10N/kg=6N,
容器對(duì)桌面的壓力:F2=G容器+G水=2N+6N=8N,
容器對(duì)桌面的壓強(qiáng):
p2===2000Pa。
故答案為:1000;4;2000。
【典例3-3】(2023春?青秀區(qū)校級(jí)月考)如圖所示,一重為20N、底面積為0.02m2的容器置于水平桌面上,所裝液體的體積是0.01m3,深0.3m。若容器底受到的液體壓強(qiáng)是2.4×103Pa,求:
(1)液體的密度;
(2)距容器底面0.1m處的a點(diǎn)液體的壓強(qiáng);
(3)如果把容器里的液體換成水,求容器底受到水的壓力。
【答案】(1)液體的密度是0.8×103kg/m3;
(2)距容器底面0.1m處的a點(diǎn)液體的壓強(qiáng)為1600Pa;
(3)容器底受到水的壓力為60N。
【解答】解:(1)由p=ρgh得:液體的密度ρ===0.8×103kg/m3;
(2)距容器底面0.1m處的a點(diǎn)的深度 ha=0.3m﹣0.1m=0.2m,
a點(diǎn)的液體的壓強(qiáng)pa=ρgha=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.2m=1600Pa;
(3)如果把容器里的液體換成水,容器底受到水的壓強(qiáng):p′=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa,
由p=可知,容器底受到水的壓力為:F=p′S=3×103Pa×0.02m2=60N。
答:(1)液體的密度是0.8×103kg/m3;
(2)距容器底面0.1m處的a點(diǎn)液體的壓強(qiáng)為1600Pa;
(3)容器底受到水的壓力為60N。
【變式3-1】(2023秋?徐匯區(qū)校級(jí)期中)如圖所示,完全相同圓柱形容器甲、乙中分別盛有質(zhì)量相等的水和酒精,將兩個(gè)完全相同的實(shí)心小球分別浸入水和酒精中,兩容器中液體足夠多且均未溢出,靜止后兩個(gè)容器對(duì)水平面的壓強(qiáng)增加量為Δp甲、Δp乙,水和酒精對(duì)容器底部的壓強(qiáng)增加量分別為Δp水、Δp酒精,則下列判斷中正確的是( )
A.Δp甲可能等于Δp乙B.Δp甲一定大于Δp乙
C.Δp水一定大于Δp酒精D.Δp水可能等于Δp酒精
【答案】D
【解答】解:AB、小球投入靜止后,小球質(zhì)量相同,重力相同,兩個(gè)容器對(duì)水平面的壓力的增加量等于小球的重力,兩個(gè)容器對(duì)水平面的壓力的增加量相等,容器的底面積相等,所以靜止后兩個(gè)容器對(duì)水平面的壓強(qiáng)增加量為Δp甲=Δp乙,故AB錯(cuò)誤;
CD、當(dāng)小球在水中靜止都處于漂浮狀態(tài)時(shí),小球受到的浮力等于重力,由于重力相等,所以浮力相等,水和酒精對(duì)容器底部的壓力的增加量等于浮力,所以漂浮時(shí),水和酒精對(duì)容器底部的壓力的增加量相等,又容器底面積相同,根據(jù)可得,水和酒精對(duì)容器底部的壓強(qiáng)增加量Δp水=Δp酒精;當(dāng)小球靜止時(shí),在水中漂浮,在酒精沉底(或都沉底)時(shí),根據(jù)物體的浮沉條件可知,小球受到的浮力F浮水>F浮酒精,由于力的作用是相互的,所以水和酒精對(duì)容器底部的壓力的增加量等于浮力,所以此時(shí),水對(duì)容器底部的壓力的增加量大于酒精對(duì)容器底部的壓力的增加量,即ΔF水>ΔF酒精,又容器底面積相同,根據(jù)可得,水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)的增加量大于酒精對(duì)容器底部的壓強(qiáng)的增加量,即Δp水>Δp酒精,故C錯(cuò)誤,故D正確。
故選:D。
【變式3-2】(2022秋?銅仁市期末)如圖所示,思林水電站位于思南縣境內(nèi)的烏江干流上,是烏江水電基地的第八級(jí)電站。碾壓混凝土重力壩最大壩高117m,壩頂全長326.5m,壩頂高程452米,水庫正常蓄水位440m,相應(yīng)庫容12.05億立方米,調(diào)節(jié)庫容3.17億立方米,裝機(jī)105萬kW,多年平均發(fā)電量40.64億kW?h,2009年全部機(jī)組發(fā)電。攔河大壩形狀為上窄下寬的原因是 液體壓強(qiáng)隨深度的增加而增大 ;汛期相較于枯水期,大壩底部所受液體壓強(qiáng)會(huì) 變大 。水庫正常蓄水高度是440m,水對(duì)水庫底部的壓強(qiáng)是 4.4×106 Pa。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
【答案】液體壓強(qiáng)隨深度的增加而增大;變大;4.4×106。
【解答】解:大壩形狀做成上窄下寬的原因是水的壓強(qiáng)隨深度增加而增大;汛期的水深度比枯水期高,所以大壩底部受到的壓強(qiáng)也大;
水庫正常蓄水高度是440m,水對(duì)水庫底部的壓強(qiáng):p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×440m=4.4×106Pa。
故答案為:液體壓強(qiáng)隨深度的增加而增大;變大;4.4×106。
【變式3-3】(2023?阿榮旗校級(jí)開學(xué))如圖所示,在一個(gè)封閉薄容器中裝滿質(zhì)量為100g的水后放在水平桌面上。已知容器的質(zhì)量為100g,容器的下底面面積為100cm2,高為12cm(g=10N/kg)。
求:水對(duì)容器底的壓強(qiáng)和壓力。
【答案】水對(duì)容器底的壓強(qiáng)為1200Pa;水對(duì)容器底的壓力為12N。
【解答】解:如圖所示,薄容器中裝滿水,容器高為12cm,即h水=12cm=0.12m,容器的下底面面積為S=100cm2=1×10﹣2m2,則水對(duì)容器底的壓強(qiáng)為:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa;
根據(jù)F=pS可求得水對(duì)容器底的壓力:F=pS=1200Pa×1×10﹣2m2=12N。
答:水對(duì)容器底的壓強(qiáng)為1200Pa;水對(duì)容器底的壓力為12N。
知識(shí)點(diǎn)4
連通器的原理
1、連通器:上端開口,下部相連通的容器。
2、原理:連通器里裝同一種液體且液體不流動(dòng)時(shí),各容器的液面保持相平。
3、連通器的應(yīng)用:茶壺、鍋爐水位計(jì)、乳牛自動(dòng)喂水器、船閘等都是根據(jù)連通器的原理來工作的。
【典例4-1】(2023春?商南縣校級(jí)期中)圖甲、乙為兩容器,用一帶閥門的管子相連,裝有同一種液體,液面相平,當(dāng)打開閥門時(shí)( )
A.液體不流動(dòng)
B.液體由甲容器流向乙容器
C.液體由乙容器流向甲容器
D.液體在兩容器間來回流動(dòng)
【答案】A
【解答】解:當(dāng)閥門打開時(shí),甲和乙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﹣水,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:A。
【典例4-2】(2023春?西鄉(xiāng)塘區(qū)校級(jí)月考)如圖所示,茶壺的壺嘴和壺身組成了一個(gè) 連通器 ;A、B是茶壺中深度不同的兩個(gè)位置,其中A、B兩點(diǎn)受到茶水的壓強(qiáng)分別為pA、pB,則pA 小于 pB(選填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】連通器;<。
【解答】解:
(1)茶壺的壺嘴和壺身構(gòu)成了一個(gè)連通器,當(dāng)里面的水不流動(dòng)時(shí),壺嘴和壺身內(nèi)的水面保持相平;
(2)由圖可知,A、B兩點(diǎn)中,B點(diǎn)較深,由p=ρgh可知,兩點(diǎn)受到水的壓強(qiáng)的大小關(guān)系為pA<pB。
故答案為:連通器;<。
【變式4-1】(2023春?薌城區(qū)校級(jí)期中)在下列生活和生產(chǎn)實(shí)例中,利用連通器原理工作的是( )
A.B.
C.D.
【答案】C
【解答】解:
A、在吸飲料時(shí),細(xì)管內(nèi)的氣壓變小,外界大氣壓大于管內(nèi)大氣壓,故飲料在外界大氣壓的作用下壓入細(xì)管中,故是利用大氣壓強(qiáng)的原理工作的,故A錯(cuò)誤;
B、當(dāng)裝滿水的水泵葉輪旋轉(zhuǎn)后,其葉輪周圍的空氣變少,氣壓變小,外界大氣壓大于內(nèi)部大氣壓,水在外界大氣壓的作用下被壓入水泵內(nèi),故是利用大氣壓強(qiáng)的原理工作的,故B錯(cuò)誤;
C、船閘的原理先打開一端,船閘里的水位逐漸與外面相等,外面的船就可以開進(jìn)船閘;然后把這一端船閘關(guān)閉,打開另一端的船閘,船閘里的水位逐漸與外面相等,船就可以開到另一端去,應(yīng)用了兩次連通器,故C正確;
D、注射器是利用大氣壓抽取藥液的,故D錯(cuò)誤。
故選:C。
【變式4-2】(2023春?水磨溝區(qū)期末)三峽船閘實(shí)現(xiàn)了上下游船只的通航,如圖所示,船閘是根據(jù) 連通器 原理工作的。當(dāng)閘室內(nèi)的水深為36m時(shí),水對(duì)閘室底部產(chǎn)生的壓強(qiáng)為 3.6×105 Pa.(g取10N/kg)
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】解: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,所以船閘是根據(jù)連通器原理工作的。
水對(duì)閘室底部產(chǎn)生的壓強(qiáng):p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×36m=3.6×105Pa。
故答案為:連通器;3.6×105。
知識(shí)點(diǎn)5
探究液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)
1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、方?br>(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄坑绊懸后w內(nèi)部壓強(qiáng)的因素有哪些;
(2)實(shí)驗(yàn)方法:控制變量法。
2、實(shí)驗(yàn)猜想:液體內(nèi)部壓強(qiáng)可能與液體深度,液體的密度,液體重力,方向等有關(guān)。
3、實(shí)驗(yàn)器材:壓強(qiáng)計(jì);燒杯;食鹽;水;刻度尺。
4、器材作用及圖像
(1)壓強(qiáng)計(jì):測(cè)量液體壓強(qiáng)。
(2)燒杯:盛放水。
(3)食鹽:改變液體密度。
(4)水:實(shí)驗(yàn)對(duì)象。
(5)刻度尺:測(cè)量壓強(qiáng)計(jì)高度差。
5、實(shí)驗(yàn)步驟
步驟①將水倒入燒杯,如圖甲,控制探頭在水下深度不變,調(diào)節(jié)旋鈕改變探頭的朝向,觀察并測(cè)出U形管中液面的高度差,將數(shù)據(jù)填入表格;
步驟②如圖乙,控制橡皮膜的朝向不變,改變探頭浸入水中的深度,觀察并測(cè)出U形管中液面的高度差,將數(shù)據(jù)填入表格;
步驟③如圖丙,控制探頭在水和鹽水下的深度相同,觀察并測(cè)出U形管中液面的高度差,將數(shù)據(jù)填入表格。
6、實(shí)驗(yàn)結(jié)論及應(yīng)用
(1)液體內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng),壓強(qiáng)隨液體深度的增加而增加。
(2)同種液體在同深度的各處,各個(gè)方向的壓強(qiáng)大小相等。
(3)不同的液體,在同一深度產(chǎn)生的壓強(qiáng)大小與液體的密度有關(guān),密度越大,液體的壓強(qiáng)越大。
【典例5-1】(2023?貴陽一模)在進(jìn)行“探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)中,將壓強(qiáng)計(jì)的探頭放入水中,實(shí)驗(yàn)過程如圖所示,此操作可以驗(yàn)證的猜想是( )
A.液體內(nèi)部的壓強(qiáng)跟液體密度有關(guān)
B.液體內(nèi)部的壓強(qiáng)跟深度有關(guān)
C.液體內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)
D.在同一深度,液體向各個(gè)方向的壓強(qiáng)大小相等
【答案】A
【解答】解:A、探究液體壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系時(shí),對(duì)比兩組實(shí)驗(yàn),鹽水密度大于水的密度,探頭所處的深度相同,鹽水中U形管的高度差較大,液體內(nèi)部的壓強(qiáng)跟液體密度,故A正確;
B、探究液體壓強(qiáng)與液體深度的關(guān)系,應(yīng)控制液體的密度相同,改變液體的深度,該實(shí)驗(yàn)深度相同,液體密度不同,故B錯(cuò)誤;
CD、此實(shí)驗(yàn)沒有保持液體深度不變,改變液體內(nèi)部的方向,不能說明液體內(nèi)部向各個(gè)方向的都有壓強(qiáng),液體壓強(qiáng)相等,故CD錯(cuò)誤。
故選:A。
【典例5-2】(2023春?青秀區(qū)校級(jí)月考)用壓強(qiáng)計(jì)“探究影響液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小的因素”,請(qǐng)你在認(rèn)真思考、觀察的基礎(chǔ)上,回答下列問題:
(1)壓強(qiáng)計(jì)是通過U形管中液面的 高度差 來反映液體壓強(qiáng)大小的;使用前檢查裝置是否漏氣,方法是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 (選填“漏氣”或“不漏氣”),最后經(jīng)過調(diào)整使U形管兩側(cè)液面的高度 相平 。
(2)仔細(xì)觀察圖1所示的“實(shí)驗(yàn)1”和“實(shí)驗(yàn)2”,回答:
①實(shí)驗(yàn)1是想驗(yàn)證:當(dāng)液體密度相同時(shí),液體的壓強(qiáng)隨 液體深度 增加而增大;
②實(shí)驗(yàn)2是想驗(yàn)證:當(dāng)深度相同時(shí),液體的壓強(qiáng)與 液體密度 的關(guān)系;
③以上實(shí)驗(yàn)都采用了一個(gè)共同的實(shí)驗(yàn)方法,該實(shí)驗(yàn)方法是 控制變量法 (選填“控制變量法”或“理想實(shí)驗(yàn)法”)。
(3)如圖2所示,有兩個(gè)完全相同的容器,分別盛有適量的水和濃鹽水,某同學(xué)用壓強(qiáng)計(jì)鑒別這兩種液體,則圖 a (填“a”或“b”)中裝的是鹽水。
【答案】(1)高度差;不漏氣;相平;(2)液體深度;液體密度;控制變量法;(3)a。
【解答】解:(1)壓強(qiáng)計(jì)是通過U形管中液面的高度差來反映被測(cè)壓強(qiáng)的大小,運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法;使用前檢查裝置是否漏氣,方法是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,再調(diào)整U形管兩側(cè)液面的高度相平;
(2)①實(shí)驗(yàn)1液體的密度相同,深度不同,可探究液體壓強(qiáng)和液體深度的關(guān)系;
②實(shí)驗(yàn)2金屬盒在液體的深度相同,液體的密度不同,可以探究液體壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系;
③在探究液體壓強(qiáng)與深度和密度的關(guān)系時(shí),分別控制密度和深度不變,用了控制變量法;
(3)金屬盒在液體中的深度相同,a液體中U形管中液面的高度差大于b中液面的高度差,可知a液體的密度大于b液體的密度,故a中裝的是鹽水;
故答案為:(1)高度差;不漏氣;相平;(2)液體深度;液體密度;控制變量法;(3)a。
【變式5-1】(2023秋?長寧區(qū)校級(jí)期中)如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置名稱是 液體壓強(qiáng)計(jì) ,可以用它進(jìn)行“探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)與液體密度和深度的關(guān)系”,實(shí)驗(yàn)時(shí)通過觀察 U形管內(nèi)液面的高度差 來比較液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小。由圖乙、圖丙和圖丁所示現(xiàn)象,可得出的初步結(jié)論是:同種液體(水),在同一深度,液體內(nèi)部 向各個(gè)方向的壓強(qiáng)都相等 。通過圖乙、圖丙和圖丁中所給的器材還可以探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)與 深度 的關(guān)系。
【答案】液體壓強(qiáng)計(jì);U形管內(nèi)液面的高度差;向各個(gè)方向的壓強(qiáng)都相等;深度。
【解答】解:如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置名稱是液體壓強(qiáng)計(jì),可以用它進(jìn)行“探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)與液體密度和深度的關(guān)系”,根據(jù)轉(zhuǎn)換法,實(shí)驗(yàn)時(shí)通過觀察U形管內(nèi)液面的高度差來比較液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小。圖乙、圖丙和圖丁中,橡皮膜的朝向不同,而U形管內(nèi)兩管液面的高度差相同,由圖乙、圖丙和圖丁所示現(xiàn)象,可得出的初步結(jié)論是:同種液體(水),在同一深度,液體內(nèi)部向各個(gè)方向的壓強(qiáng)都相等。
圖乙、圖丙和圖丁中所給的器材,液體密度相同,通過改變金屬盒在水的中深度,還可以探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)與深度的關(guān)系。
故答案為:液體壓強(qiáng)計(jì);U形管內(nèi)液面的高度差;向各個(gè)方向的壓強(qiáng)都相等;深度。
【變式5-2】(2023秋?靜安區(qū)期末)如圖(a)所示的裝置叫做 壓強(qiáng)計(jì) ,此裝置兩邊液面的 高度差 可表示液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小。進(jìn)行如圖(b)、(c)和(d)所示實(shí)驗(yàn)操作,是在探究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)與 液體的深度 的關(guān)系;若要繼續(xù)研究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系,還需要準(zhǔn)備 酒精 (選填“更多的水”或“酒精”)。
【答案】壓強(qiáng)計(jì);高度差;液體的深度;酒精。
【解答】解:如圖(a)所示的裝置叫做壓強(qiáng)計(jì);壓強(qiáng)計(jì)是通過U形管中液面的高度差來反映被測(cè)壓強(qiáng)大小的;
比較如圖(b)、(c)和(d)可知液體密度相同,深度不同,且深度越深,U形管液面的高度差越大,壓強(qiáng)越大,探究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)與液體的深度的關(guān)系;
若要繼續(xù)研究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系,需要添加不同的液體,并且保持金屬盒探頭的深度不變。
故答案為:壓強(qiáng)計(jì);高度差;液體的深度;酒精。
1.(2023春?巨野縣期末)下列關(guān)于液體壓強(qiáng)的說法中,不正確的是( )
A.液體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因是因?yàn)橐后w受重力且具有流動(dòng)性
B.液體內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng),且同種液體在同一深度向各方向的壓強(qiáng)大小相等
C.?dāng)r河大壩修建為“上窄下寬”,是因?yàn)樗纳疃仍缴?,液體的壓強(qiáng)越大
D.兩種不同的液體,誰的密度大,誰產(chǎn)生的壓強(qiáng)大
【答案】D
【解答】解:A.根據(jù)液體壓強(qiáng)的知識(shí)可知,液體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因是因?yàn)橐后w受到重力且具有流動(dòng)性,故A正確;
B.根據(jù)液體壓強(qiáng)特點(diǎn)可知,液體內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng),且同種液體同一深度,各方向的壓強(qiáng)相等,故B正確;
C.根據(jù)p=ρgh可知,當(dāng)液體密度相同時(shí),水越深的位置,液體壓強(qiáng)越大,所以,攔河大壩修建為“上窄下寬”,故C正確;
D.根據(jù)p=ρgh可知,影響液體壓強(qiáng)的因素有液體密度和液體深度兩個(gè)因素,所以,兩種不同的液體,誰的密度大,誰產(chǎn)生的壓強(qiáng)大,這種說法錯(cuò)誤,故D錯(cuò)誤。
故選:D。
2.(2023秋?靜安區(qū)期末)如圖1所示,底面積不同的圓柱形容器分別盛有甲、乙兩種液體,液體對(duì)各自容器底部的壓強(qiáng)相等。若在兩容器中分別抽出部分液體,使容器中剩余液體的體積相同,則剩余液體對(duì)各自容器底部的壓強(qiáng)p、壓力F的關(guān)系是( )
A.p甲<p乙,F(xiàn)甲<F乙B.p甲>p乙,F(xiàn)甲>F乙
C.p甲=p乙,F(xiàn)甲<F乙D.p甲=p乙,F(xiàn)甲>F乙
【答案】A
【解答】解:甲、乙兩種液體對(duì)各自容器底部的壓強(qiáng)相等,由圖知甲液體的深度大于乙液體的深度,由p=ρgh知甲液體的密度小于乙液體的密度;
若在兩容器中分別抽出部分液體,使容器中剩余液體的體積相同,由圖知甲容器的底面積大于乙容器的底面積,由V=Sh知甲剩余液體的深度小于乙剩余液體的深度,由p=ρgh知甲剩余液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)小于乙剩余液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng),即p甲<p乙;
容器中剩余液體的體積相同,由G=mg=ρgV知剩余甲液體的重力小于乙液體的重力,所以甲剩余液體對(duì)容器底部的壓力小于乙剩余液體對(duì)容器底部的壓力,即F甲<F乙,故A正確,BCD錯(cuò)誤。
故選:A。
3.(2023春?亭湖區(qū)校級(jí)期末)如圖所示,歡歡小組在做“研究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)”的實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)液體壓強(qiáng)與液體密度和所處深度有關(guān),歡歡將探頭放入水中的某一深度處,記下U形管中兩液面的高度差h。下列關(guān)于此實(shí)驗(yàn)的說法中正確的是( )
A.將探頭向下移動(dòng)一段距離,高度差h變小
B.探頭在液體中位置不變,向燒杯中加入適量的水,高度差h不變
C.探頭在液體中深度不變,把燒杯中的水換成密度大的鹽水,高度差h變大
D.探頭在液體中深度不變,改變探頭在液體中方向,高度差h變小
【答案】C
【解答】解:A.U形管中兩液面的高度差h代表探頭處液體壓強(qiáng)的大小,將探頭向下移動(dòng)一段距離,探頭距離水面的高度h′變大,由p=ρgh′可知,壓強(qiáng)變大,因此高度差h變大,故A錯(cuò)誤;
B.探頭在液體中位置不變,向燒杯中加入適量的水,則探頭距離液面的高度h′變大,由p=ρgh′可知,壓強(qiáng)將變大,高度差h變大,故B錯(cuò)誤;
C.探頭在液體中深度不變,把燒杯中的水換成密度大的鹽水,由p=ρgh′可知,壓強(qiáng)變大,高度差h變大,故C正確;
D.探頭在液體中深度不變,改變探頭在液體中方向,因同種液體同一深度處,各個(gè)方向壓強(qiáng)相等,故壓強(qiáng)不變,高度差h不變,故D錯(cuò)誤。
故選:C。
4.(2023春?臨湘市期末)如圖所示,甲、乙兩圓柱形容器的底面積之比為2:1,內(nèi)裝質(zhì)量相等的水,那么水對(duì)容器底
部的壓強(qiáng)之比p甲:p乙,水對(duì)容器底部的壓力之比F甲:F乙分別為( )
A.p甲:p乙=2:1,F(xiàn)甲:F乙=1:1
B.p甲:p乙=1:2,F(xiàn)甲:F乙=1:1
C.p甲:p乙=1:2,F(xiàn)甲:F乙=2:1
D.p甲:p乙=2:1,F(xiàn)甲:F乙=1:2
【答案】B
【解答】解:由題意可知,兩圓柱形容器內(nèi)水的質(zhì)量相等,且S甲:S乙=2:1,
因水對(duì)容器底部的壓力F=pS=ρghS=ρVg=mg,所以,水對(duì)容器底部的壓力之比F甲:F乙=1:1,故CD錯(cuò)誤;
由p=可得,水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)之比==×=×=,故B正確。
故選:B。
5.(2023春?西平縣期中)物理學(xué)的許多概念來自生產(chǎn)、生活,人們對(duì)力的知識(shí)也是從日常生活中開始的。下列對(duì)力學(xué)知識(shí)認(rèn)識(shí)正確的是( )
A.液體壓強(qiáng)計(jì)是利用連通器原理制成的
B.雞蛋碰碗,蛋破而碗不破說明相互作用力大小不相等
C.空間站處于失重狀態(tài),因此航天員在空間站無法展示“淚雨如下”的現(xiàn)象
D.在用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量物體的重力時(shí),使彈簧測(cè)力計(jì)發(fā)生形變的力是物體的重力
【答案】C
【解答】解:A、壓強(qiáng)器的U形管一端和空氣連通,另一端和探頭連通,探頭是不透氣的,不是連通器,故A錯(cuò)誤;
B、雞蛋碰碗時(shí),雞蛋和碗受的力是一對(duì)相互作用力,其大小是相等的,之所以雞蛋破是因?yàn)橥氡入u蛋硬,故B錯(cuò)誤;
C、由于空間站處于失重狀態(tài),空間站里的物體不受重力影響,所以在空間站里流淚時(shí),淚水不會(huì)下落,因此在空間站里無法展示“淚如雨下”的現(xiàn)象,故C正確;
D、使彈簧測(cè)力計(jì)內(nèi)的彈簧伸長的力是鉤碼對(duì)彈簧的拉力,不是鉤碼的重力,故D錯(cuò)誤。
故選:C。
6.(2023春?蓬江區(qū)校級(jí)期中)把兩端開口的玻璃管下方用薄塑料片托住(不計(jì)塑料片質(zhì)量),豎直放入水面下10.4cm處,然后向管內(nèi)緩慢注入煤油,當(dāng)煤油在管內(nèi)的高度為13cm時(shí),塑料片剛好下沉,則煤油的密度是( )
A.1.25g/cm3B.1.0g/cm3C.0.8g/cm3D.0.4g/cm3
【答案】C
【解答】解:當(dāng)玻璃管內(nèi)外的液體壓強(qiáng)相等時(shí),塑料片恰好下沉,
由p=ρgh可得:ρ水gh水=ρ煤油gh煤油,
則ρ煤油=ρ水=×1.0×103kg/m3=0.8×103kg/m3=0.8g/cm3。
故選:C。
7.(2023春?偃師市校級(jí)期末)注射器針頭做得很尖,其目的是 增大 (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 變大 (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 6.18×107 Pa(ρ海水=1.03×103kg/m3,g取10N/kg)。
【答案】見試題解答內(nèi)容
【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)栐谒兴幍纳疃茸兇螅鶕?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。
8.(2023春?思明區(qū)校級(jí)期中)如圖所示,一只裝有某種液體的試管,傾斜時(shí)管底受到的壓強(qiáng)為p1,當(dāng)把它豎直放置后,管底受到的壓強(qiáng)為p2,則液體的深度 變大 (填變大、變小或不變),p1 < p2(填<、=或>)。
【答案】變大;<。
【解答】解:豎直放置時(shí),液柱長度雖然不變,但高度增大,也就是液體的深度增大,由公式p=ρgh知:底部受到的壓強(qiáng)增大。
故答案為:變大;<。
9.(2023秋?上海期中)如圖所示,容積為5×10﹣3米3的平底魚缸放在水平桌面中央,水深為0.1米。水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)p水為 1000 帕,把重為1牛的小魚放入魚缸后,魚缸對(duì)桌面壓力增加量ΔF浮 = 1牛,水對(duì)魚缸底部壓力增加量ΔF水 < 1牛(后兩空選填“大于”、“等于”或“小于”)。
【答案】1000;=;<
【解答】解:(1)2水對(duì)魚缸底部的壓強(qiáng)為:p水=ρ水gh水=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000pa,
(2)魚缸靜止在水平桌面上,魚缸對(duì)桌面的壓力大小等于魚缸的總重力,放入小魚后,總重力增加1牛,所以ΔF桌等于1牛;
水對(duì)魚缸底部壓力增加量為:ΔF水=Δp水S容=ρ水gΔh水S容,
魚受到的浮力等于魚自身的重力,即G魚=F?。溅阉甐排g,
因?yàn)轸~缸為非柱形容器,所以Δh水S容<V排,所以ΔF水<G魚。
故答案為:1000;=;<。
10.(2023春?海珠區(qū)期中)如圖所示,小潔和小妮裝修時(shí),把兩端開口的透明塑料軟管灌入一些水(水中無氣泡),將它兩端靠在墻面的不同地方,當(dāng)水面靜止時(shí),記下此時(shí)兩管中水面所在的高度A、B,此時(shí)A和B距離地面高度相同。這時(shí)的軟管相當(dāng)于一個(gè) 連通器 ;若A處距離水平地面0.8m,則地面上水管的C處受到水的壓強(qiáng)約為 8×103 Pa。(水的密度為 1×103kg/m3,g取10N/kg)
【答案】連通器;8×103。
【解答】解:(1)一根灌有水的透明塑料軟管形成了上端開口,下部連通的容器,稱為連通器,當(dāng)兩端靠在墻面的不同地方并做出標(biāo)記時(shí)用到的物理知識(shí)是連通器原理,
(2)水管的C處受到水的壓強(qiáng)為:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.8m=8×103Pa。
故答案為:(1)連通器; (2)8×103。
11.(2023?巴南區(qū)開學(xué))如圖甲,一足夠高的容器底面積為100cm2。厚度不可忽略的空杯靠一根輕質(zhì)細(xì)桿固定懸空于容器當(dāng)中,杯子高度為20cm?,F(xiàn)沿著容器邊緣緩慢倒入一定量的水,細(xì)桿對(duì)杯子的作用力F與所加水的質(zhì)量的大小變化關(guān)系如圖乙。當(dāng)加入1kg水時(shí),水對(duì)容器底的壓力為 10 N;若在加入2.3kg水時(shí),輕輕取走細(xì)桿,待液面重新靜止后,水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)為 2900 Pa。
【答案】10;2900.
【解答】解:[1]由圖乙可知,當(dāng)水面剛好到達(dá)杯子底部時(shí),加入水的質(zhì)量為1kg,此時(shí)水對(duì)容器底的壓力等于水的重力,即F=G=mg=1kg×10N/kg=10N
[2]水面到達(dá)杯子底部前,桿的彈力等于杯子的重力,即G杯=F1=6N
水面到達(dá)杯子底部后,隨著水的加入,排開水的體積增大,浮力越來越大,在某個(gè)位置浮力等于杯子的重力,繼續(xù)加水,當(dāng)水面到達(dá)杯口時(shí)浮力桿的彈力F2為4N,方向豎直向下,對(duì)杯子受力分析知,此時(shí)杯子受到的浮力為
F?。紾杯+F2=6N+4N=10N
排開水的體積為V排=
杯子底部下面的面積為S杯=
所以容器底面積與杯子底部下面的面積之差為ΔS=S﹣S杯=100×10﹣4m2﹣0.005m2=0.005m2
則從水面到達(dá)杯底至達(dá)到杯口過程中,加入水的體積為
V1=ΔSh=0.005m2×20×10﹣2m=1×10﹣3m3
加入水的質(zhì)量為m1=ρ水V1=1×103kg/m3×1×10﹣3m3=1kg
繼續(xù)加水,水進(jìn)入杯中,桿的彈力逐漸減小,再繼續(xù)加水,直到杯子全部浸沒時(shí),桿的彈力F3為2N,此時(shí)杯子受到的浮力為
F浮1=G杯﹣F3=6N﹣2N=4N
繼續(xù)加水,杯子排開水的體積不變,浮力不變。當(dāng)總共加入2.3kg水時(shí),進(jìn)入杯中的水的質(zhì)量為0.3kg,杯中水對(duì)杯子的壓力為F1=G2=m2g=0.3kg×10N/kg=3N
此時(shí),由受力分析知,桿對(duì)杯子的作用力為
F4=F浮﹣G杯﹣G2=10N﹣6N﹣3N=1N
方向豎直向下??芍?dāng)輕輕取走細(xì)桿,此時(shí)容器底部受到的壓力等于杯子和水的總重力,即F壓=G水+G杯=m水g+G杯=2.3kg×10N/kg+6N=29N
水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)為p=Pa.
故答案為:10;2900。
12.(2023春?雁塔區(qū)校級(jí)月考)如圖所示,小明和小華用壓強(qiáng)計(jì)“探究影響液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小的因素”。
(1)如圖甲,該液體壓強(qiáng)計(jì) 不是 (選填“是”或“不是”)連通器。使用時(shí),通過比較壓強(qiáng)計(jì)U形管 液面高度差 來比較液體壓強(qiáng)的大小。
(2)小明使用前檢查裝置。當(dāng)他用手指按壓(不論輕壓還是重壓)橡皮膜時(shí),發(fā)現(xiàn)U形管兩邊液面的高度幾乎不變,則說明裝置 漏氣 。
(3)小明把壓強(qiáng)計(jì)的橡皮膜和橡皮管更換后,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,他接下來的操作應(yīng)是 B 。
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
(4)小明比較乙、丙兩次實(shí)驗(yàn)可初步得出結(jié)論:同一液體內(nèi)部的壓強(qiáng)隨深度的增加而 增大 ;通過比較 丙丁 兩次實(shí)驗(yàn)可得出液體壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系。
(5)小華同學(xué)也對(duì)微小壓強(qiáng)計(jì)進(jìn)行了改裝,如圖戊所示,將U形管的兩端都分別連接了軟管和探頭,當(dāng)兩探頭置于空氣中時(shí),U形管兩端的液面是齊平的,小華將兩個(gè)探頭分別置于裝有密度為ρ1、ρ2液體的a、b兩容器中,當(dāng)探頭所處深度相同時(shí),U形管的液體位置如圖所示,則ρ1 大于 ρ2(選填“大于”、“等于”或“小于”),為了使得U形管兩端的液面再次齊平,小華將 b 容器中的探頭在液體中的深度增大;當(dāng)U形管兩端液面再次齊平后,一旁的小建測(cè)出了此時(shí)兩個(gè)探頭在a、b兩容器中所處的深度h1和h2,則ρ1= ; (用ρ2、h1和h2表示)。
【答案】(1)不是;液面高度差;
(2)漏氣;
(3)B;
(4)增大;丙??;
(5)大于;b;。
【解答】解:
(1)連通器是兩端開口,底部連通,圖甲液體壓強(qiáng)計(jì)一端開口,底部連通,因此不是連通器;使用時(shí),探頭浸入液體,橡皮膜形變,壓縮探頭內(nèi)部密閉空氣,使壓強(qiáng)計(jì)U形管兩側(cè)液面存在高度差;
(2)使用前,如果用手指按壓(不論輕壓還是重壓)橡皮膜時(shí),發(fā)現(xiàn)U形管兩邊液面的高度幾乎不變,則說明裝置漏氣;
(3)在使用壓強(qiáng)計(jì)前,如果發(fā)現(xiàn)U形管內(nèi)水面已有高度差,說明兩側(cè)氣體壓強(qiáng)不相等,應(yīng)該拆除軟管重新安裝;
(4)比較乙、丙兩次實(shí)驗(yàn)可初步得出結(jié)論:同一液體內(nèi)部的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大;通過比較丙丁兩次實(shí)驗(yàn)可得出液體壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系;
(5)圖戊所示,當(dāng)探頭所處深度相同時(shí),右側(cè)液面高于左側(cè),因此左側(cè)液體產(chǎn)生壓強(qiáng)大于右側(cè)液體產(chǎn)生壓強(qiáng);為了使得U形管兩端的液面再次齊平,應(yīng)該增大b容器中的探頭在液體中的深度;當(dāng)U形管兩端液面再次齊平后,兩側(cè)壓強(qiáng)相等,即ρ1gh1=ρ2gh2,則。
故答案為:(1)不是;液面高度差;
(2)漏氣;
(3)B;
(4)增大;丙?。?br>(5)大于;b;。
13.(2023春?新城區(qū)校級(jí)月考)3月12日植樹節(jié),小明同學(xué)用一圓柱形水桶提了15L的水給剛栽上的樹苗澆水,已知桶自身重10N,提水時(shí)手的受力面積為10cm2,桶中水深為30cm。已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)水對(duì)桶底的壓強(qiáng)是多少?
(2)桶中的水重力多大?
(3)提水時(shí),桶對(duì)手的壓強(qiáng)是多少?
【答案】(1)水對(duì)桶底的壓強(qiáng)是3000Pa;
(2)桶中的水重力為150N;
(3)提水時(shí),桶對(duì)手的壓強(qiáng)是1.6×105Pa。
【解答】解:
(1)桶內(nèi)水深h=30cm=0.3m,
水對(duì)桶底的壓強(qiáng):p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa,
(2)水的體積:V水=15L=15dm3=0.015m3,
水的重力:G水=m水g=ρ水V水g=1.0×103kg/m3×0.015m3×10N/kg=150N,
水和桶的總重:G=G水+G桶=150N+10N=160N,
手受到的拉力:F′=G=160N,
桶對(duì)手的壓強(qiáng):p′===1.6×105Pa。
答:(1)水對(duì)桶底的壓強(qiáng)是3000Pa;
(2)桶中的水重力為150N;
(3)提水時(shí),桶對(duì)手的壓強(qiáng)是1.6×105Pa。
14.(2023春?南岸區(qū)月考)如圖甲所示,用水龍頭往重為4N的容器中注水直到容器裝滿,已知水龍頭每秒注水50cm3,水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)與時(shí)間的關(guān)系如圖乙所示,求:
(1)第42秒時(shí),水的深度;
(2)容器的底面積;
(3)第40秒時(shí),容器對(duì)地面的壓強(qiáng)。
【答案】(1)第42秒時(shí),水的深度0.15m;
(2)容器的底面積200cm2;
(3)第40秒時(shí),容器對(duì)地面的壓強(qiáng)1200Pa。
【解答】解:(1)由圖乙可知,第42秒時(shí)水的壓強(qiáng)p=1500Pa,根據(jù)p=ρgh可得第42秒時(shí)水的深度:
;
(2)由圖乙可知,第36秒時(shí),容器下邊粗的體積裝滿,36秒時(shí)加水的體積:V2=50cm3×36=1800cm3;
36秒時(shí)加水的深度:;
容器底面積:;
(3)根據(jù)水的流速可得第40秒時(shí)水的體積:V3=50cm3×40=2000cm3=2×10﹣3m3;
40秒時(shí)加水的質(zhì)量:m3=ρV3=1×103kg/m3×2×10﹣3m3=2kg;
40秒時(shí)加水的重力:G3=m3g=2kg×10N/kg=20N;
40秒時(shí)總壓力:F=G3+G容=20N+4N=24N;
第40秒時(shí),容器對(duì)地面的壓強(qiáng):。
答:(1)第42秒時(shí),水的深度0.15m;
(2)容器的底面積200cm2;
(3)第40秒時(shí),容器對(duì)地面的壓強(qiáng)1200Pa。
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