
1. 實驗目的、方法
(1)實驗目的:探究影響液體內部壓強的因素有哪些。
(2)實驗方法:控制變量法。
2. 實驗猜想:液體內部壓強可能與液體深度,液體的密度,液體重力,方向等有關。
3. 實驗器材及圖像:壓強計;燒杯;食鹽;水;刻度尺。
(1)壓強計:測量液體壓強。
(2)燒杯:盛放水。
(3)食鹽:改變液體密度。
(4)水:實驗對象。
(5)刻度尺:測量壓強計高度差。
4. 實驗步驟
步驟①將水倒入燒杯,如圖甲,控制探頭在水下深度不變,調節(jié)旋鈕改變探頭的朝向,觀察并測出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,觀察并測出U形管中液面的高度差,將數(shù)據(jù)填入表格。
5. 實驗結論
液體內部向各個方向都有壓強,壓強隨液體深度的增加而增加;同種液體在同深度的各處,各個方向的壓強大小相等;不同的液體,在同一深度產(chǎn)生的壓強大小與液體的密度有關,密度越大,液體的壓強越大。
6. 實驗補充
(1)液體壓強的產(chǎn)生:液體壓強產(chǎn)生的原因是由于液體受重力的作用,若液體在失重的情況下,將無壓強可言。
(2)液體壓強具有以下幾個特點
①液體除了對容器底部產(chǎn)生壓強外,還對“限制”它流動的側壁產(chǎn)生壓強,固體則只對其支承面產(chǎn)生壓強,方向總是與支承面垂直。
②在液體內部向各個方向都有壓強,在同一深度向各個方向的壓強都相等,同種液體,深度越深,壓強越大。
(3)容器底部受到液體的壓力跟液體的重力不一定相等。
(4)液體壓強的計算
①計算液體壓強的公式是p=ρgh。
②液體壓強的大小只取決于液體的種類(即密度ρ)和深度h,而和液體的質量、體積沒有直接的關系。
③運用液體壓強的公式計算確定深度時,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”)。
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(1)液體內部壓強的大小是通過壓強計U形管左右兩側液面產(chǎn)生的 壓強差 反映的。
(2)比較甲、乙兩圖,可以得到,液體內部壓強的大小與液體的 深度 有關;比較 甲、丙 兩圖,可以得到,液體內部的壓強大小與液體的 密度 有關。
(3)以上實驗探究過程中,運用的物理探究方法是 控制變量法 和轉換法。
(4)為使實驗現(xiàn)象更明顯,壓強計U形管中的液體最好用 水 (選填“水”或“水銀”)。
(5)壓強計在使用前,需觀察U形管兩邊液面是否相平,要檢查裝置的氣密性。請簡述檢查氣密性的方法: 用手指按壓強計的橡皮膜 。
(6)由圖甲得出結論: 同種液體,同一深度,液體向各個方向的壓強相等 。
(7)液體壓強產(chǎn)生的原因是:液體受到重力作用;液體有流動性。(因此在太空失重情況下液體不會產(chǎn)生壓強)。
(8)實驗時發(fā)現(xiàn)U型管內高度差沒變化原因是什么?怎么解決?
答:氣密性不好,拆下來重新安裝。
(9)使用的U型管 不是 (填是或者不是)連通器。
(10)此實驗U型管內液體為什么要染成紅色的原因是使實驗效果明顯,便于觀察。
精選真題匯編
1.(2023?內蒙古)某學習小組在“探究液體壓強與哪些因素有關”的實驗中,進行了如下操作和分析:
(1)某同學使用液體壓強計前,發(fā)現(xiàn)U形管左右兩側液面存在高度差,如圖甲所示。他接下來應該的操作是 (選填選項字母)。
A.從U形管內向外倒出適量的水 B.拆除軟管重新安裝
調整后,他用手指按壓橡皮膜,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”)。
(2)根據(jù)乙和丁實驗步驟, (選填“可以”或“不可以”)得出結論:液體內部壓強的大小還跟液體的密度有關。理由是: 。
2.(2023?四川)小何同學用圖甲所示的壓強計探究液體內部壓強特點。
(1)該壓強計 (選填“是”或“不是”)連通器。
(2)實驗前,若壓強計兩側液面已有高度差,他首先應該 (填字母)。
A.拆除軟管,待液面穩(wěn)定后重新安裝
B.直接從U形管右側中倒出適量液體
C.往U形管右側中加入密度更大的液體
(3)小何同學利用調試好的壓強計進行實驗,比較圖乙、丙可得到:在同種液體中,液體內部壓強隨深度的增加而 (選填“增大”或“減小”)。
(4)比較圖丙和圖 還可以得到:液體的壓強與液體密度有關。
3.(2022?廣安)在探究“影響液體內部壓強大小的因素”實驗中。
(1)用手指輕壓金屬盒橡皮膜,觀察U形管液面高度差是否有明顯變化,這是為了檢查壓強計的 ;
(2)通過比較A、B、C三圖可知,在液體內部的同一深度,向各個方向的壓強 ;
(3)通過比較D、E兩圖可知,在液體內部的同一深度,液體的 越大,壓強越大;
(4)通過比較B圖與 圖可知三峽大壩設計成上窄下寬的原因。
4.(2022?鹽城)小明做“探究液體內部壓強與哪些因素有關”的實驗。
(1)實驗中通過觀察U形管兩邊液面 來顯示壓強大小,手指輕按壓強計上金屬盒的橡皮膜,觀察到U形管中液面不發(fā)生變化,說明該裝置 (填“漏氣”或“不漏氣”)。
(2)對比甲、乙兩圖所示實驗,說明液體內部壓強與液體的 有關。
(3)為了探究液體內部同一深度不同方向壓強大小,小明手應直接轉動圖乙裝置中的 (填①/②/③/④)。
(4)在探究液體內部壓強與液體密度關系時,小華認為兩燒杯中液面必須相平,你 (填“贊同”或“不贊同”)此觀點,理由是 。
5.(2022?安徽)為探究液體壓強與哪些因素有關,取一個空的透明塑料瓶,在瓶口扎上橡皮膜,將塑料瓶浸在液體中,橡皮膜向瓶內凹進得越多,表明液體的壓強越大。
(1)將塑料瓶豎直地浸入水中,第一次瓶口朝上(如圖甲),第二次瓶口朝下(如圖乙),兩次塑料瓶在水里的位置相同。圖乙中的橡皮膜凹進得更多,則可得到的實驗結論是:同種液體中, ,液體的壓強越大;
(2)若用體積相同的酒精(ρ酒精<ρ水)進行實驗,如圖丙所示,塑料瓶在酒精里的位置與圖乙相同,則圖 (選填“乙”或“丙”)中的橡皮膜凹進得更多。
6.(2023?襄陽)在“探究液體壓強與哪些因素有關”的實驗中。
(1)圖甲中壓強計氣密性良好,則U形管 (選填“屬于”或“不屬于”)連通器;
(2)小馮同學由乙圖到丙圖的操作是為了探究在同一液體中液體壓強與液體 的關系;
(3)在圖丙中,若只將燒杯中的水換成鹽水,其他條件不變,則可以觀察到U形管兩側液面的高度差
(選填“變大”、“變小”或“不變”);
(4)小馮同學對比乙、丙兩圖,得出一個猜想:在同一液體中,探頭距離燒杯底部距離越小,液體壓強越大。小俊同學只利用圖丙中現(xiàn)有器材,保持探頭位置不動,進行了簡單操作后跟圖乙對比(若圖乙中探頭的深度為h),就驗證了小馮同學的猜想是錯誤的。小俊同學的操作是: 。
7.(2023?東營)如圖1是某興趣小組“探究液體壓強與哪些因素有關”的實驗裝置。
(1)組裝好壓強計,將探頭放入液體之前,發(fā)現(xiàn)壓強計U形管兩側液面已存在高度差,接下來的操作是 。
A.從管中倒出適量液體 B.取下軟管重新組裝
(2)調試好壓強計后開始實驗,把探頭放進液體中,進行不同操作,記錄的相關數(shù)據(jù)如上表所示:
a.比較第1、2、3、4組數(shù)據(jù),可得出結論: ;
b.比較第1、5、6組數(shù)據(jù),可得出結論: ;
c.比較第 組數(shù)據(jù),可得出結論:液體壓強與液體的密度有關。
(3)有同學提出,如果不使用壓強計,選用一個較深的容器,用隔板分成左右兩部分,邊緣密封好,在隔板下部開一個圓孔并用薄橡皮膜密封,也可探究液體壓強是否與液體的密度有關。請利用此裝置設計實驗,寫出實驗步驟并完成分析與論證。
【實驗器材】:自制的帶隔板容器(如圖2)、水、硫酸銅溶液。
【實驗步驟】: 。
【分析與論證】: 。
8.(2023?眉山)同學們利用U形管壓強計探究液體壓強與哪些因素有關。
(1)如圖甲所示,從結構上來看,U形管壓強計 (選填“是”或“不是”)連通器;在選擇U形管壓強計時,探頭上的橡皮膜應該用 (選填“薄”或“厚”)一些的較好。
(2)把U形管壓強計的探頭放在液體中,通過觀察U形管兩邊液面的高度差來表示探頭處液體壓強的大小,這種研究物理問題的方法是 。
(3)通過圖乙、圖丙所示的兩次實驗得出:同種液體,同一深度,液體內部向各個方向的壓強 ;通過圖乙、圖丁所示的兩次實驗得出:在同種液體中,液體壓強隨著深度的增加而增大,因此攔河大壩要做成 (選填“上窄下寬”或“上寬下窄”)的形狀。
(4)小張同學在圖丁所示的實驗中保持探頭位置不變,向容器內加入適量的濃鹽水,他發(fā)現(xiàn)U形管兩邊液面的高度差變大了,于是得出“同一深度,液體的密度越大壓強越大”的結論。他的結論是不可靠的,原因是 。
9.(2023?恩施州)如圖,利用微小壓強計,做探究液體內部壓強的實驗。
(1)如圖甲所示,用手按壓橡皮膜,U形管兩側液面出現(xiàn)高度差,是因為橡皮管內的氣壓 (選填“大于”“小于”或“等于”)外界大氣壓。
(2)將壓強計的探頭浸入水中,觀察到現(xiàn)象如圖乙、丙、丁所示,這是比較同一液體內相同深度 的壓強大小,實驗結論是同一液體內: 。
10.(2023?岳陽)在探究液體壓強與哪些因素有關的實驗中,
(1)氣密性良好的微小壓強計 (選填“是”或“不是”)連通器;
(2)甲、乙兩圖中, (選填“甲”或“乙”)圖中探頭上的橡皮膜受到的壓強大,這是因為,同種液體內部的壓強隨深度的增加而 。
(3)丙圖中,A、B、C三點受到液體壓強最大的是 點。
11.(2023?涼山州)物理課上,同學們利用壓強計“研究液體內部壓強”,進行了如下的操作。
(1)實驗前,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”);
(2)通過比較 兩圖,可得出結論:同一種液體的壓強隨深度的增加而增大;
(3)通過比較D、E兩圖,可探究液體壓強與 的關系;
(4)通過比較A、B、C三圖,可得出結論:同種液體在相同深度向各個方向的壓強 ;
(5)某次實驗時,小王同學將探頭放入水下,U形管兩側水面高度差為10cm,此時U形管內外的氣壓差為 Pa。
12.(2023?蘇州)小明用壓強計探究液體內部壓強的影響因素。
(1)壓強計通過U形管兩側液面的 來反映被測壓強大小。使用前,用手按壓金屬盒上的橡皮膜,發(fā)現(xiàn)兩側液面沒有明顯變化,接下來應進行的操作是 ;
A.向U形管中注入一些水 B.將U形管中水倒出一些 C.檢查裝置是否漏氣
(2)小明在圖甲中,保持金屬盒深度不變,改變橡皮膜朝向,目的是為了探究液體內部壓強大小與 是否有關;
(3)小明還猜想液體壓強與液體深度和密度有關。他在圖甲基礎上,繼續(xù)將金屬盒下移一段距離,發(fā)現(xiàn)壓強變大。若接下來又進行了圖乙所示實驗,再與圖甲比較, (能/不能)得出液體壓強與液體密度有關的初步結論。
13.(2023?重慶)小莉在“物理創(chuàng)新實驗”社團活動中,看見如圖甲的雙探頭壓強計,該裝置一次測量可采集多個數(shù)據(jù),激起了她探究液體壓強的濃厚興趣。
(1)U形管A、B中裝入同種液體,小莉用手輕壓探頭C、D處橡皮膜到一定程度,U形管兩側液面都出現(xiàn)了明顯高度差且保持穩(wěn)定,說明壓強計 (選填“漏氣”或“不漏氣”)。
(2)如圖甲,小莉先在裝水的容器中進行實驗;然后換用密度大于水的硫酸銅溶液進行實驗,記錄實驗數(shù)據(jù)如表:
①分析表中 (填序號)兩次數(shù)據(jù)可知:同種液體中,深度越深,壓強越大;
②分析表中1、3(或2、4)數(shù)據(jù)可知:深度相同時,液體 越大,壓強越大;
③根據(jù)表中數(shù)據(jù),小莉估算出硫酸銅溶液的密度為 g/cm3。
(3)①小莉受雙探頭壓強計原理的啟發(fā)制作出如圖乙的器材(細金屬管與浮筒相通),她將浮筒漂浮在水中后再使其豎直向下移動,感受到細金屬管對手的作用力越來越 ;浮筒豎直浸沒水中后,仔細觀察其 表面橡皮膜形變更明顯,從而分析出 產(chǎn)生的原因;
②讓浮筒浸沒后繼續(xù)下降,浮筒受到的浮力將 。
14.(2022?濱州)在探究性學習活動中,某學習小組做了以下系列實驗探究。
(1)探究影響壓力作用效果的因素,該小組用一塊海綿、一張小桌和一個砝碼,做了如圖甲所示實驗。請根據(jù) 兩圖中的情景,提出一個要探究的問題是: 。經(jīng)過多次實驗表明影響壓力作用效果的因素是 。根據(jù)實驗結論,建立了壓強概念和壓強的表達式p=。
(2)該小組取三個高度均為h,密度同為ρ的實心均勻物體A、B、C。A、C是圓柱體,B是長方體,A、B的底面積都為S,C的底面積為。把它們放在水平桌面的海綿上,如圖乙所示,發(fā)現(xiàn)海綿被壓下的深度相同。
該小組結合在(1)中得到的結論和表達式,分析出了A、B、C三個物體對海綿的壓強均為p=
(只寫出結果),解釋了“海綿被壓下的深度相同”的原因。
(3)該小組研究液體內部的壓強,用圖丙A所示的器材進行實驗探究。他們利用這些器材 (選填“能”或“不能”)探究液體的壓強跟液體的深度、液體的密度有關。此過程用的實驗方法是 (只寫出一種)。
該小組對液體壓強的大小跟液體的深度、液體的密度之間的定量關系進一步思考。在圖丙B容器內裝有密度為ρ的液體,他們受到上面實驗的啟發(fā),要想得到液面下深度h處的壓強,可以設想這里有一個水平放置的“平面”,平面的面積為S。這個平面以上的液柱對平面的壓力等于液柱所受的重力。因此,液面下深度h處的壓強為p= (寫出推導過程)。
(4)由(3)推導出的表達式, (選填“能”或“不能”)應用于大氣壓強。
15.(2023?重慶)小婷在探究液體壓強與哪些因素有關的實驗中,在U形管接頭處加裝了一個“三通接頭”,如圖甲所示。
(1)U形管與探頭連接時,閥門K應處于 (選填“打開”或“關閉”)狀態(tài),以確保U形管內的水面相平;組裝完成后,輕壓探頭的橡皮膜到一定程度,U形管內液面有明顯的高度差并保持穩(wěn)定,說明裝置 (選填“漏氣”或“不漏氣”);
(2)比較圖乙與 兩圖,可得出液體壓強隨深度的增加而增大;比較圖丙與丁兩圖,還可初步得出液體在同一深度向各個方向的壓強 ;
(3)若需通過圖丁和戊對比得出液體壓強與液體密度的關系,應將圖戊中的探頭向 移動適當?shù)木嚯x;移動探頭后,觀察到U形管水面高度差為Δh,此時探頭受到鹽水的壓強為p鹽,小婷取出探頭放回水中,當U形管水面高度差再次為Δh時,測出探頭在水中的深度為0.2m,則p鹽= Pa;
(4)小婷發(fā)現(xiàn)探頭所處深度較淺時,U形管兩液面的高度差不明顯,可將U形管中的水換成密度更 的液體以方便讀數(shù);探究過程中,保持探頭所處深度不變,將U形管逐漸向后傾斜,偏離豎直方向,U形管中兩液面所對刻度線間的距離將 (選填“變大”“變小”或“不變”)。
16.(2023?常州)小明探究影響液體內部壓強的因素。
(1)用手輕按橡皮膜,現(xiàn)象如圖甲所示,說明橡皮膜受到壓強大小可以用U形管兩側液面的 來表示。
(2)比較乙、丙兩圖,可得結論:在同種液體中,液體內部的壓強隨 的增大而增大。
(3)比較 、丁兩圖,可得結論: 。
17.(2023?北京)小京利用同一個微小壓強計等器材探究液體內部的壓強與液體的深度、液體的密度是否有關,進行了如甲、乙、丙圖所示的實驗。
(1)實驗中液體內部的壓強是通過微小壓強計 反映。
(2)甲、乙兩圖所示的實驗說明液體內部的壓強與 有關;乙、丙兩圖所示的實驗說明液體內部的壓強與 有關。
18.(2023?牡丹江)【分析歸納,拓展應用】
研究液體內部壓強實驗的裝置如圖所示。將壓強計探頭分別放入水和鹽水中,改變探頭朝向和浸入深度,觀察U形管液面高度差并記錄,如表所示。
(1)分析①②③④次實驗表明,在液體內部的同一深度,向各個方向的壓強都 。
(2)分析②⑤⑥或⑦⑧⑨次實驗表明,同種液體的壓強隨 增加而增大。
(3)分析 兩次實驗表明,在深度相同時,液體壓強還與液體的 有關。
(4)實驗中通過觀察U形管液面高度差來反映 。
(5)下潛深度是潛水器的一個重要指標,制造深海潛水器多采用鈦合金材料,就是利用材料 的性質。
19.(2023?朝陽)小明在研究“液體內部的壓強”實驗中:
(1)如圖甲所示,從結構上看,壓強計 (選填“屬于”或“不屬于”)連通器。
(2)他通過比較乙、丙兩圖可以得出:同種液體, ,壓強越大。
(3)若丙圖中,探頭在水中的深度為5cm時,請你計算該處水的壓強為 Pa。
(4)小明還想研究液體內部壓強與液體密度的關系,于是他向丙圖燒杯中多次加鹽水,發(fā)現(xiàn)U形管兩側液面高度差不斷的增大,于是得出液體密度越大,壓強越大的結論。他的結論是 (選填“正確”或“錯誤”)的,理由是 。
20.(2023?赤峰)小亮學習了液體壓強知識后,猜想:液體內部某點的壓強跟該點到容器底的距離有關。為此,他利用液體壓強計、水、燒杯等相同的兩套器材進行對比驗證,實驗情況如圖所示。
(1)小亮向小明介紹自己的實驗推理過程:在甲、乙兩燒杯中,A、B兩點到燒杯底部的距離是不同的;通過觀察壓強計U形管兩側 ,判斷出pA pB;由此可以得出結論:液體內部某點壓強與該點到容器底部距離有關。
(2)小明反駁說:你在實驗中沒有控制 相同,所以你的結論是錯誤的。在你的實驗基礎上, (選填序號),才能得出正確結論。
A、把甲杯中的探頭上移5cm或把乙杯中的探頭下移5cm
B、從甲杯中抽出5cm深的水或向乙杯中加入5cm深的水
21.(2023?黃岡)小明用壓強計探究液體的壓強與哪些因素有關。
(1)使用壓強計前要檢查裝置的氣密性:用手指輕壓探頭橡皮膜,觀察U形管的 ;
(2)小明把壓強計的探頭浸入水中一定深度,把探頭分別朝側面、朝下、朝上(如圖A、B、C),發(fā)現(xiàn)U形管左右兩側的液面高度差保持不變,說明在同種液體內部的同一深度, 的壓強都相等;
(3)小明根據(jù)圖D和E實驗得出“液體的密度越大,壓強越大”的結論,請指出小明實驗中存在的問題: ;
(4)壓強計通過U形管左右兩側的液面高度差大小,反映探頭薄膜所受壓強大小,應用了轉換法。量筒、刻度尺、彈簧測力計等測量工具的設計原理也應用了這種方法的是 。在使用壓強計時,待探究液體與U形管中液體的密度差越 (選填“大”或“小”),實驗現(xiàn)象越明顯。
22.(2023?衡陽)在“探究液體壓強與哪些因素有關”的實驗中,小亮同學取四只瓶嘴大小相同的塑料瓶去底(其中B、C、D三個粗細相同),在瓶嘴上扎橡皮膜,將其倒置,如圖所示向A、B、C瓶中裝入水,D瓶中裝入鹽水。
(1)瓶嘴下方橡皮膜鼓起的程度可反映液體壓強的大小,此研究方法是 (選填“控制變量法”或“轉換法”)。
(2)根據(jù)A、B兩瓶子橡皮膜鼓起的程度相同,可知:液體的壓強與液體的質量 (選填“有關”或“無關”)。
(3)根據(jù)B、C兩瓶子橡皮膜鼓起的程度不同,可知:液體的壓強與液體的 有關。
(4)為了探究液體壓強與液體密度的關系,要通過比較 兩個瓶子橡皮膜鼓起的程度,得出的結論是:液體壓強與液體的密度有關。
(5)實驗后,該同學自制如圖E裝置繼續(xù)探究,已知隔板在容器的中央,他向隔板左側倒水,發(fā)現(xiàn)橡皮膜向右側凸起,這說明液體對容器 有壓強(選填“底部”或“側壁”)。他再向隔板右側倒入另一種液體,當加到一定程度時,橡皮膜恢復原狀,如圖F所示,則此液體密度 (選填“大于”“等于”或“小于”)水的密度。
23.(2022?福建)在探究影響液體壓強因素的實驗中,用幾根一端封有相同橡皮薄膜的玻璃管進行實驗,在5號管中裝入鹽水,其它管中裝入水,如圖。
(1)玻璃管下方薄膜鼓起的程度可反映液體 的大小。
(2)根據(jù)圖甲中三支相同玻璃管薄膜鼓起的程度,猜想:液體的壓強可能與液體的質量、重力、體積或 有關。
(3)圖乙中,4號管上段更粗,下段與2號管粗細相同,兩管中水的總長度相同,發(fā)現(xiàn)兩管薄膜鼓起的程度相同,可得:液體壓強的大小與液體的質量、重力、體積都 。
(4)圖丙中,5號管和2號管的液柱長度相等,利用5號管和2號管可探究液體壓強與液體的 是否有關。
(5)為了探究液體長度對液體壓強的影響,選用2號管和6號管進行實驗,6號管水柱比2號管水柱長,實驗時需控制兩管水柱的 相等。
24.(2022?張家界)物理課上,同學們利用壓強計“研究液體內部壓強”,進行了如下的操作。
(1)實驗前,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,U形管兩側液面就存在高度差(如圖①所示),接下來的操作是 (選填字母)。
A.從U形管內向外倒出適量水 B.拆除軟管重新安裝 C.向U形管內添加適量水
(2)實驗時,小王將探頭放入水下,U形管兩側水面高度差為8cm,此時U形管內外的氣壓差為
Pa。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(3)正確操作后,分析圖②、圖③的實驗現(xiàn)象,得出結論:同種液體中,液體壓強隨液體深度的增加而 。
(4)分析圖③、圖④的實驗現(xiàn)象,得出結論:在深度相同時,液體的 越大,壓強越大。
(5)小王用圖⑤所示的裝置測量未知液體的密度:在左側加入適量的水,在右側緩慢倒入待測液體,直到橡皮膜剛好變平,她測量了以下物理量:
A.右側待測液體到容器底的深度h1 B.右側待測液體到橡皮膜中心的深度h2
C.左側水到容器底的深度h3 D.左側水到橡皮膜中心的深度h4
請你推導出待測液體密度的表達式為ρ= (選擇題中合適的字母和ρ水表示)。
25.(2023?齊齊哈爾)小彬用如圖所示的裝置研究液體內部的壓強。
(1)圖1裝置是測量液體內部壓強的儀器。它的探頭是由空金屬盒蒙上橡皮膜構成的。如果液體內部存在壓強,放在液體里的薄膜就會 ,U形管左右兩側液面就會產(chǎn)生 。
(2)根據(jù)圖2、圖3所示現(xiàn)象可以研究:液體內部壓強大小與 的關系。根據(jù)研究得出的結論,攔河壩應設計成 (選填“下寬上窄”或“下窄上寬”)的形狀。
(3)如圖3、圖4所示,保持探頭在水中的深度不變,改變探頭的方向,觀察U形管左右兩側液面的變化,得出結論: 。
(4)為研究液體內部壓強大小是否與液體密度有關,小彬接著將濃鹽水緩慢倒入圖3所示容器的水中(液體未溢出、探頭位置不變),靜置待均勻混合后,觀察到U形管左右兩側液面發(fā)生了變化,得出液體內部壓強大小與液體密度有關的結論。小彬得出結論的實驗過程是 (選填“正確”或“錯誤”)的,判斷的依據(jù)是: 。
(5)通過學習,小彬利用掌握的液體壓強知識測量實驗所用鹽水的密度,過程如下:
①向如圖5所示容器中的左側倒入適量的水,橡皮膜向右凸起;
②再向容器中的右側緩慢倒入鹽水,直至橡皮膜 ;
③測得水面到橡皮膜中心的深度為h1;
測得鹽水液面到橡皮膜中心的深度為h2;
④可推導出該鹽水密度的表達式為ρ鹽水= (用h1、h2、ρ水表示)。
26.(2022?哈爾濱)同學們在探究“液體內部壓強的特點”的活動中:
(1)當微小壓強計探頭放入液體中的不同位置時,可以通過比較U形管兩邊 來比較壓強的大小。
(2)如圖所示,吉穎同學將探頭放入水中進行實驗,分析圖中信息可知:
①根據(jù)A、B、C圖的實驗現(xiàn)象,可得出 的結論。
②根據(jù) 三幅圖的實驗現(xiàn)象,可得出“水的壓強隨深度的增加而增大”的結論。
(3)如圖F所示,榮帥同學進一步探究“壓強與深度的關系”,他把玻璃管豎直插入液體中深h處,向管內緩慢加入細沙,直至橡皮膜沒有凹凸,研究得出“液體內部壓強與深度成正比”的結論。
①針對他研究的問題,請你從數(shù)據(jù)處理和分析的角度,將下表補充完整(g=10N/kg)。
②根據(jù)完整的表格信息,你是否同意榮帥同學的結論?如果同意,請寫出你的理由;如果不同意,請寫出你的結論。
序號
容器液體種類
探頭的朝向
探頭在液體中深度/cm
U形管兩側液面高度差/cm
1
水
向下
4
3.9
2
水
向右
4
3.9
3
水
向上
4
3.9
4
水
向左
4
3.9
5
水
向下
8
7.8
6
水
向下
12
11.7
7
濃鹽水
向下
8
8.6
序號
液體種類
探頭C深度hC/cm
高度差ΔhA/格
探頭D深度hD/cm
高度差ΔhB/格
1
水
3
6
5
10
2
水
4
8
6
12
3
硫酸銅溶液
3
9
5
15
4
硫酸銅溶液
4
12
6
18
次數(shù)
探頭朝向
探頭浸入深度/cm
U形管液面高度差/cm
水
鹽水
①
上
5
5
—
②
下
5
5
—
③
左
5
5
—
④
右
5
5
—
⑤
下
10
9
—
⑥
下
20
17
—
⑦
下
5
—
6
⑧
下
10
—
11
⑨
下
20
—
20
實驗次數(shù)
液體種類
沙子的質量m/kg
玻璃管的內截面積S/m2
液體對橡皮膜的壓強p/Pa
橡皮膜所在的深度h/m
1
液體甲
0.025
5×10﹣4
500
0.05
2
0.050
1000
0.10
3
0.075
0.15
4
液體乙
0.020
400
0.05
5
0.040
800
0.10
6
0.060
1200
0.15
實驗11 探究液體內部的壓強大小
基礎考點梳理
1. 實驗目的、方法
(1)實驗目的:探究影響液體內部壓強的因素有哪些。
(2)實驗方法:控制變量法。
2. 實驗猜想:液體內部壓強可能與液體深度,液體的密度,液體重力,方向等有關。
3. 實驗器材及圖像:壓強計;燒杯;食鹽;水;刻度尺。
(1)壓強計:測量液體壓強。
(2)燒杯:盛放水。
(3)食鹽:改變液體密度。
(4)水:實驗對象。
(5)刻度尺:測量壓強計高度差。
4. 實驗步驟
步驟①將水倒入燒杯,如圖甲,控制探頭在水下深度不變,調節(jié)旋鈕改變探頭的朝向,觀察并測出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,觀察并測出U形管中液面的高度差,將數(shù)據(jù)填入表格。
5. 實驗結論
液體內部向各個方向都有壓強,壓強隨液體深度的增加而增加;同種液體在同深度的各處,各個方向的壓強大小相等;不同的液體,在同一深度產(chǎn)生的壓強大小與液體的密度有關,密度越大,液體的壓強越大。
6. 實驗補充
(1)液體壓強的產(chǎn)生:液體壓強產(chǎn)生的原因是由于液體受重力的作用,若液體在失重的情況下,將無壓強可言。
(2)液體壓強具有以下幾個特點
①液體除了對容器底部產(chǎn)生壓強外,還對“限制”它流動的側壁產(chǎn)生壓強,固體則只對其支承面產(chǎn)生壓強,方向總是與支承面垂直。
②在液體內部向各個方向都有壓強,在同一深度向各個方向的壓強都相等,同種液體,深度越深,壓強越大。
(3)容器底部受到液體的壓力跟液體的重力不一定相等。
(4)液體壓強的計算
①計算液體壓強的公式是p=ρgh。
②液體壓強的大小只取決于液體的種類(即密度ρ)和深度h,而和液體的質量、體積沒有直接的關系。
③運用液體壓強的公式計算確定深度時,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”)。
7.??紝嶒瀱栴}
(1)液體內部壓強的大小是通過壓強計U形管左右兩側液面產(chǎn)生的 壓強差 反映的。
(2)比較甲、乙兩圖,可以得到,液體內部壓強的大小與液體的 深度 有關;比較 甲、丙 兩圖,可以得到,液體內部的壓強大小與液體的 密度 有關。
(3)以上實驗探究過程中,運用的物理探究方法是 控制變量法 和轉換法。
(4)為使實驗現(xiàn)象更明顯,壓強計U形管中的液體最好用 水 (選填“水”或“水銀”)。
(5)壓強計在使用前,需觀察U形管兩邊液面是否相平,要檢查裝置的氣密性。請簡述檢查氣密性的方法: 用手指按壓強計的橡皮膜 。
(6)由圖甲得出結論: 同種液體,同一深度,液體向各個方向的壓強相等 。
(7)液體壓強產(chǎn)生的原因是:液體受到重力作用;液體有流動性。(因此在太空失重情況下液體不會產(chǎn)生壓強)。
(8)實驗時發(fā)現(xiàn)U型管內高度差沒變化原因是什么?怎么解決?
答:氣密性不好,拆下來重新安裝。
(9)使用的U型管 不是 (填是或者不是)連通器。
(10)此實驗U型管內液體為什么要染成紅色的原因是使實驗效果明顯,便于觀察。
精選真題匯編
1.(2023?內蒙古)某學習小組在“探究液體壓強與哪些因素有關”的實驗中,進行了如下操作和分析:
(1)某同學使用液體壓強計前,發(fā)現(xiàn)U形管左右兩側液面存在高度差,如圖甲所示。他接下來應該的操作是 B (選填選項字母)。
A.從U形管內向外倒出適量的水
B.拆除軟管重新安裝
調整后,他用手指按壓橡皮膜,發(fā)現(xiàn)U形管中的液面升降靈活,說明該裝置 不漏氣 (選填“漏氣”或“不漏氣”)。
(2)根據(jù)乙和丁實驗步驟, 不可以 (選填“可以”或“不可以”)得出結論:液體內部壓強的大小還跟液體的密度有關。理由是: 沒有控制探頭(橡皮膜)深度相同 。
【答案】(1)B;不漏氣;(2)不可以;沒有控制探頭(橡皮膜)深度相同。
【解答】解:(1)若在使用壓強計前,發(fā)現(xiàn)U形管內水面已有高度差,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就是相等的(都等于大氣壓),當橡皮膜沒有受到壓強時,U形管中的液面就是相平的,故B正確;
故選:B;
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;
(2)液體壓強與液體密度和深度有關,探究與密度關系,必須控制深度相同,而乙和丁實驗步驟,深度和密度都不同,故不能得出正確結論。
故答案為:(1)B;不漏氣;(2)不可以;沒有控制探頭(橡皮膜)深度相同。
2.(2023?四川)小何同學用圖甲所示的壓強計探究液體內部壓強特點。
(1)該壓強計 不是 (選填“是”或“不是”)連通器。
(2)實驗前,若壓強計兩側液面已有高度差,他首先應該 A (填字母)。
A.拆除軟管,待液面穩(wěn)定后重新安裝
B.直接從U形管右側中倒出適量液體
C.往U形管右側中加入密度更大的液體
(3)小何同學利用調試好的壓強計進行實驗,比較圖乙、丙可得到:在同種液體中,液體內部壓強隨深度的增加而 增大 (選填“增大”或“減小”)。
(4)比較圖丙和圖 丁 還可以得到:液體的壓強與液體密度有關。
【答案】(1)不是;(2)A;(3)增大;(4)丁。
【解答】解:(1)壓強計一端是封閉的,所以它不是連通器;
(2)進行調節(jié)時,只需要將軟管取下,再重新安裝,這樣的話,U形管中兩管上方的氣體壓強就是相等的(都等于大氣壓),當橡皮膜沒有受到壓強時,U形管中的液面就是相平的,故選A;
(3)由圖乙和圖丙可知,同種液體,丙圖中深度較大,液體壓強較大,可以得到在同種液體中,液體內部壓強隨深度的增加而增大;
(4)探究液體的壓強與液體密度的關系,保持深度相同,液體的密度不同,比較圖丙和圖丁。
故答案為:(1)不是;(2)A;(3)增大;(4)丁。
3.(2022?廣安)在探究“影響液體內部壓強大小的因素”實驗中。
(1)用手指輕壓金屬盒橡皮膜,觀察U形管液面高度差是否有明顯變化,這是為了檢查壓強計的 氣密性 ;
(2)通過比較A、B、C三圖可知,在液體內部的同一深度,向各個方向的壓強 相等 ;
(3)通過比較D、E兩圖可知,在液體內部的同一深度,液體的 密度 越大,壓強越大;
(4)通過比較B圖與 D 圖可知三峽大壩設計成上窄下寬的原因。
【答案】見試題解答內容
【解答】解:(1)用手指輕壓金屬盒橡皮膜,觀察U形管液面高度差是否有明顯變化,這是為了檢查壓強計的氣密性;
(2)通過比較A、B、C三圖可知,保持金屬盒在此深度不變,轉動金屬盒的方向,U形管兩側水面的高度差不變,說明液體內部的壓強相同,故可以得出液體內部同一深度向各個方向的壓強相等;
(3)通過比較D、E兩圖可知,液體內部同一深度處,液體密度不同,U形管兩側水面的高度差不同,密度越大,壓強越大;
(4)通過比較B、D兩圖可知,液體密度相同,深度越大,液體壓強越大。三峽大壩下方受到的壓強比上方大,所以下方大壩要建的寬一點。
故答案為:(1)氣密性;(2)相等;(3)密度;(4)D。
4.(2022?鹽城)小明做“探究液體內部壓強與哪些因素有關”的實驗。
(1)實驗中通過觀察U形管兩邊液面 高度差 來顯示壓強大小,手指輕按壓強計上金屬盒的橡皮膜,觀察到U形管中液面不發(fā)生變化,說明該裝置 漏氣 (填“漏氣”或“不漏氣”)。
(2)對比甲、乙兩圖所示實驗,說明液體內部壓強與液體的 深度 有關。
(3)為了探究液體內部同一深度不同方向壓強大小,小明手應直接轉動圖乙裝置中的 ① (填①/②/③/④)。
(4)在探究液體內部壓強與液體密度關系時,小華認為兩燒杯中液面必須相平,你 不贊同 (填“贊同”或“不贊同”)此觀點,理由是 只要控制金屬盒在液體的深度相同就可以 。
【答案】(1)高度差;漏氣;(2)深度;(3)①;(4)只要控制金屬盒在液體的深度相同就可以。
【解答】解:(1)液體壓強計是利用U形管兩側液面高度差來體現(xiàn)壓強大小的,液面高度差越大,說明液體壓強越大;若手指輕按壓強計上金屬盒的橡皮膜,觀察到U形管中液面不發(fā)生變化,說明該裝置漏氣,使軟管中的氣體和大氣相通,等于大氣壓強,橡皮膜受到壓強時,軟管內的氣體壓強不會發(fā)生變化,U形管中的液面就不會出現(xiàn)高度差;
(2)由圖甲乙知,容器中液體的密度相同,壓強計金屬盒放入水中深度不同,所以甲、乙兩圖的實驗探究的是液體壓強與液體深度的關系;
(3)在圖乙中,為了探究液體內部同一深度不同方向壓強大小,應控制金屬盒的橡皮膜在水中的深度不變,旋轉旋鈕改變金屬盒的朝向,因此手應直接轉動圖乙裝置中的①;
(4)在探究液體內部壓強與液體密度關系時,只改變液體密度,控制金屬盒在液體的深度相同;所以不管兩燒杯中液面是否相平,只要控制金屬盒在液體的深度相同就可以。
故答案為:(1)高度差;漏氣;(2)深度;(3)①;(4)只要控制金屬盒在液體的深度相同就可以。
5.(2022?安徽)為探究液體壓強與哪些因素有關,取一個空的透明塑料瓶,在瓶口扎上橡皮膜,將塑料瓶浸在液體中,橡皮膜向瓶內凹進得越多,表明液體的壓強越大。
(1)將塑料瓶豎直地浸入水中,第一次瓶口朝上(如圖甲),第二次瓶口朝下(如圖乙),兩次塑料瓶在水里的位置相同。圖乙中的橡皮膜凹進得更多,則可得到的實驗結論是:同種液體中, 深度越深 ,液體的壓強越大;
(2)若用體積相同的酒精(ρ酒精<ρ水)進行實驗,如圖丙所示,塑料瓶在酒精里的位置與圖乙相同,則圖 乙 (選填“乙”或“丙”)中的橡皮膜凹進得更多。
【答案】(1)深度越深;(2)乙
【解答】解:(1)橡皮膜朝下時,浸入液體的深度大,橡皮膜凹的更明顯,說明在液體密度一定時,深度越深,壓強越大,液體壓強隨深度的增加而增大;
(2)若用體積相同的酒精(ρ酒精<ρ水)進行實驗,橡皮膜的深度相同,根據(jù)p=ρgh可知,橡皮膜在水中受到的壓強大,所以乙中的橡皮膜凹進得更多。
故答案為:(1)深度越深;(2)乙。
6.(2023?襄陽)在“探究液體壓強與哪些因素有關”的實驗中。
(1)圖甲中壓強計氣密性良好,則U形管 不屬于 (選填“屬于”或“不屬于”)連通器;
(2)小馮同學由乙圖到丙圖的操作是為了探究在同一液體中液體壓強與液體 深度 的關系;
(3)在圖丙中,若只將燒杯中的水換成鹽水,其他條件不變,則可以觀察到U形管兩側液面的高度差 變大 (選填“變大”、“變小”或“不變”);
(4)小馮同學對比乙、丙兩圖,得出一個猜想:在同一液體中,探頭距離燒杯底部距離越小,液體壓強越大。小俊同學只利用圖丙中現(xiàn)有器材,保持探頭位置不動,進行了簡單操作后跟圖乙對比(若圖乙中探頭的深度為h),就驗證了小馮同學的猜想是錯誤的。小俊同學的操作是: 抽出丙圖中的水,使得探頭深度小于圖乙中探頭的深度為h即可 。
【答案】(1)不屬于;(2)深度;(3)變大;(4)抽出丙圖中的水,使得探頭深度小于圖乙中探頭的深度為h即可。
【解答】解:(1)U形管與壓強計的探頭連接后,一端被封閉,不符合“上端開口,底部連通”這一特點,因此,U形管不屬于連通器。
(2)比較乙圖、丙圖,在相同液體的不同深度處,而U形管兩側的液面高度差不等,可以得探究液體壓強與深度的關系;
(3)在圖丙中,若只將燒杯中的水換成同深度的鹽水,其他條件不變,控制了深度不變,把水換成鹽水,液體密度變大,液體壓強變大,則可以觀察到U形管兩邊液面的高度差將變大。
(4)小俊同學的操作是保持探頭位置不變,抽出丙圖中的水,使得探頭深度小于圖乙中探頭的深度為h即可。
故答案為:(1)不屬于;(2)深度;(3)變大;(4)抽出丙圖中的水,使得探頭深度小于圖乙中探頭的深度為h即可。
7.(2023?東營)如圖1是某興趣小組“探究液體壓強與哪些因素有關”的實驗裝置。
(1)組裝好壓強計,將探頭放入液體之前,發(fā)現(xiàn)壓強計U形管兩側液面已存在高度差,接下來的操作是 B 。
A.從管中倒出適量液體
B.取下軟管重新組裝
(2)調試好壓強計后開始實驗,把探頭放進液體中,進行不同操作,記錄的相關數(shù)據(jù)如上表所示:
a.比較第1、2、3、4組數(shù)據(jù),可得出結論: 在液體內部同一深度處,液體向各個方向的壓強相等 ;
b.比較第1、5、6組數(shù)據(jù),可得出結論: 在同種液體中,液體內部壓強隨深度的增加而增大 ;
c.比較第 5、7 組數(shù)據(jù),可得出結論:液體壓強與液體的密度有關。
(3)有同學提出,如果不使用壓強計,選用一個較深的容器,用隔板分成左右兩部分,邊緣密封好,在隔板下部開一個圓孔并用薄橡皮膜密封,也可探究液體壓強是否與液體的密度有關。請利用此裝置設計實驗,寫出實驗步驟并完成分析與論證。
【實驗器材】:自制的帶隔板容器(如圖2)、水、硫酸銅溶液。
【實驗步驟】: 在隔板兩側分別倒入水和硫酸銅溶液,并使水和硫酸銅溶液的深度相同 。
【分析與論證】: 觀察薄橡皮膜的形狀是否變化,如果橡皮膜向一側突出,則說明液體壓強與液體的密度有關 。
【答案】(1)B;(2)在液體內部同一深度處,液體向各個方向的壓強相等;在同種液體中,液體內部壓強隨深度的增加而增大;5、7;(3)在隔板兩側分別倒入水和硫酸銅溶液,并使水和硫酸銅溶液的深度相同;觀察薄橡皮膜的形狀是否變化,如果橡皮膜向一側突出,則說明液體壓強與液體的密度有關。
【解答】解:(1)若在使用壓強計前,發(fā)現(xiàn)U形管內水面已有高度差,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就是相等的(都等于大氣壓),當橡皮膜沒有受到壓強時,U形管中的液面就是相平的,故B正確;
(2)a.比較第1、2、3、4組數(shù)據(jù)可知,橡皮膜所處的液體相同,都是水,橡皮膜在水中的深度相同,橡皮膜的朝向不同,U形管兩側液面高度差相同,可得出結論:在液體內部同一深度處,液體向各個方向的壓強相等;
b.比較第1、5、6組數(shù)據(jù)可知,液體種類相同,橡皮膜在液體中所處的深度越大,U形管兩側液面高度差越大,可得出結論:在同種液體中,液體內部壓強隨深度的增加而增大;
c.要研究液體壓強與液體的密度的關系,需要控制橡皮膜的朝向相同,在液體中的深度相同,所處的液體不同,由表中數(shù)據(jù)可知,應比較5、7兩組數(shù)據(jù);
(3)實驗步驟:在隔板兩側分別倒入水和硫酸銅溶液,并使水和硫酸銅溶液的深度相同;
分析與論證:觀察薄橡皮膜的形狀是否變化,如果橡皮膜向一側突出,則說明液體壓強與液體的密度有關。
故答案為:(1)B;(2)在液體內部同一深度處,液體向各個方向的壓強相等;在同種液體中,液體內部壓強隨深度的增加而增大;5、7;(3)在隔板兩側分別倒入水和硫酸銅溶液,并使水和硫酸銅溶液的深度相同;觀察薄橡皮膜的形狀是否變化,如果橡皮膜向一側突出,則說明液體壓強與液體的密度有關。
8.(2023?眉山)同學們利用U形管壓強計探究液體壓強與哪些因素有關。
(1)如圖甲所示,從結構上來看,U形管壓強計 不是 (選填“是”或“不是”)連通器;在選擇U形管壓強計時,探頭上的橡皮膜應該用 薄 (選填“薄”或“厚”)一些的較好。
(2)把U形管壓強計的探頭放在液體中,通過觀察U形管兩邊液面的高度差來表示探頭處液體壓強的大小,這種研究物理問題的方法是 轉換法 。
(3)通過圖乙、圖丙所示的兩次實驗得出:同種液體,同一深度,液體內部向各個方向的壓強 相等 ;通過圖乙、圖丁所示的兩次實驗得出:在同種液體中,液體壓強隨著深度的增加而增大,因此攔河大壩要做成 上窄下寬 (選填“上窄下寬”或“上寬下窄”)的形狀。
(4)小張同學在圖丁所示的實驗中保持探頭位置不變,向容器內加入適量的濃鹽水,他發(fā)現(xiàn)U形管兩邊液面的高度差變大了,于是得出“同一深度,液體的密度越大壓強越大”的結論。他的結論是不可靠的,原因是 沒有控制探頭深度相同 。
【答案】(1)不是;?。唬?)轉換法;(3)相等;上窄下寬;(4)沒有控制探頭深度相同。
【解答】解:(1)如圖甲所示,從結構上來看,壓強計一端封閉,底部連通,不是連通器;
橡皮膜越薄,橡皮膜越容易發(fā)生形變,越能反映受到液體壓強的變化,所以壓強計的金屬盒上的橡皮膜應該選用薄一些的;
(2)液體內部壓強大小不能直接測量,需要通過U形管兩側液面高度差的大小來反映,這是轉換法;
(3)保持金屬盒在水中的深度不變,改變它的方向,如圖乙、丙所示,兩實驗中,液面高度差相等,由轉換法可以初步得出結論:在同種液體的同一深度,液體向各個方向的壓強都相等;
同種液體中,液體壓強隨液體深度的增加而增大,因此攔河大壩要做成上窄下寬的形狀;
(4)研究液體壓強與密度的關系,要控制液體的深度相同;保持丁圖中探頭的位置不變,并向容器內加入適量的濃鹽水,密度增大的同時,液體深度也增大了,沒有控制液體的深度不變。
故答案為:(1)不是;??;(2)轉換法;(3)相等;上窄下寬;(4)沒有控制探頭深度相同。
9.(2023?恩施州)如圖,利用微小壓強計,做探究液體內部壓強的實驗。
(1)如圖甲所示,用手按壓橡皮膜,U形管兩側液面出現(xiàn)高度差,是因為橡皮管內的氣壓 大于 (選填“大于”“小于”或“等于”)外界大氣壓。
(2)將壓強計的探頭浸入水中,觀察到現(xiàn)象如圖乙、丙、丁所示,這是比較同一液體內相同深度 不同方向 的壓強大小,實驗結論是同一液體內: 同一深度,液體向各個方向的壓強相等; 。
【答案】(1)大于;(2)不同方向;同一深度,液體向各個方向的壓強相等。
【解答】解:(1)如圖甲所示,用手按壓橡皮膜,U形管兩側液面出現(xiàn)高度差,且U形管左側液面低于右側液面,說明壓強計左側膠管內的氣壓大于外界大氣壓;
(2)將壓強計的探頭浸入水中,觀察到現(xiàn)象如圖乙、丙、丁所示,探頭所處深度相同,改變金屬盒朝向,U形管內左右兩側液面高度差不變,這說明在同一液體內,同一深度,液體向各個方向的壓強相等。
故答案為:(1)大于;(2)不同方向;同一深度,液體向各個方向的壓強相等。
10.(2023?岳陽)在探究液體壓強與哪些因素有關的實驗中,
(1)氣密性良好的微小壓強計 不是 (選填“是”或“不是”)連通器;
(2)甲、乙兩圖中, 乙 (選填“甲”或“乙”)圖中探頭上的橡皮膜受到的壓強大,這是因為,同種液體內部的壓強隨深度的增加而 增大 。
(3)丙圖中,A、B、C三點受到液體壓強最大的是 C 點。
【答案】(1)不是;(2)乙;增大;(3)C。
【解答】解:(1)因微小壓強計U形管一端封閉,故從結構來看,氣密性良好的微小壓強計不是連通器;
(2)同種液體內部的壓強隨深度的增加而增大,甲、乙兩圖中,探頭上的橡皮膜都浸沒在水中,乙圖中探頭上的橡皮膜在水中的深度比甲圖中探頭上的橡皮膜在水中的深度大,因此乙圖中探頭上的橡皮膜受到的壓強大;
(3)AB兩點是同種液體中的兩點,液體密度相同,根據(jù)p=ρgh可知,B點深度大于A點深度,所以pA<pB;BC兩點深度相同,但C點液體鹽水的密度大于B點液體水的密度,根據(jù)p=ρgh可知,pB<pC;因此丙圖中,A、B、C三點受到液體壓強最大的是C點。
故答案為:(1)不是;(2)乙;增大;(3)C。
11.(2023?涼山州)物理課上,同學們利用壓強計“研究液體內部壓強”,進行了如下的操作。
(1)實驗前,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 不漏氣 (選填“漏氣”或“不漏氣”);
(2)通過比較 B、D 兩圖,可得出結論:同一種液體的壓強隨深度的增加而增大;
(3)通過比較D、E兩圖,可探究液體壓強與 液體密度 的關系;
(4)通過比較A、B、C三圖,可得出結論:同種液體在相同深度向各個方向的壓強 相同 ;
(5)某次實驗時,小王同學將探頭放入水下,U形管兩側水面高度差為10cm,此時U形管內外的氣壓差為 1000 Pa。
【答案】(1)不漏氣;(2)B、D;(3)液體密度;(4)相同;(5)1000。
【解答】解:(1)根據(jù)裝置氣密性的知識可知,用手指按壓橡皮膜,發(fā)現(xiàn)U形管中的液面升降靈活,說明該裝置不漏氣;
(2)通過比較B、D兩圖,橡皮膜的方向一致,液體的密度一定,深度越深,液體的壓強越大,所以,可得出結論:同一種液體的壓強隨深度的增加而增大;
(3)通過比較D、E兩圖,橡皮膜的方向一致,液體的深度是相同的,液體的密度不同,液體的壓強就不同,所以,可探究液體壓強與液體密度的關系;
(4)通過比較A、B、C三圖,液體密度和液體深度相同時,橡皮膜的方向不同,U形管的液面高度差相同,所以,可得出結論:同種液體在相同深度向各個方向的壓強相同;
(5)根據(jù)題意可知,U形管兩側水面高度差為10cm,此時U形管內外的氣壓差為p=ρgh=103kg/m3×10N/kg×10×10﹣2m=1000Pa。
故答案為:(1)不漏氣;(2)B、D;(3)液體密度;(4)相同;(5)1000。
12.(2023?蘇州)小明用壓強計探究液體內部壓強的影響因素。
(1)壓強計通過U形管兩側液面的 高度差 來反映被測壓強大小。使用前,用手按壓金屬盒上的橡皮膜,發(fā)現(xiàn)兩側液面沒有明顯變化,接下來應進行的操作是 C ;
A.向U形管中注入一些水
B.將U形管中水倒出一些
C.檢查裝置是否漏氣
(2)小明在圖甲中,保持金屬盒深度不變,改變橡皮膜朝向,目的是為了探究液體內部壓強大小與 方向 是否有關;
(3)小明還猜想液體壓強與液體深度和密度有關。他在圖甲基礎上,繼續(xù)將金屬盒下移一段距離,發(fā)現(xiàn)壓強變大。若接下來又進行了圖乙所示實驗,再與圖甲比較, 能 (能/不能)得出液體壓強與液體密度有關的初步結論。
【答案】(1)高度差;C;(2)方向;(3)能。
【解答】解:(1)壓強計是通過U形管兩側液面的高度差來反映橡皮膜所受壓強的大小,這種研究方法叫轉換法;
使用前,用手按壓金屬盒上的橡皮膜,發(fā)現(xiàn)兩側液面沒有明顯變化,應檢查裝置是否漏氣;
(2)保持金屬盒在水中的深度不變,改變它的方向,U形管高度差不變,壓強不變,說明液體內部朝各個方向都有壓強,且同種液體,同一深度各個方向上的壓強相等;
(3)圖乙中深度較小,但高度差一樣,壓強相等,是液體密度對液體壓強產(chǎn)生了影響,與圖甲比較,能得出液體內部壓強與液體密度有關的初步結論。
故答案為:(1)高度差;C;(2)方向;(3)能。
13.(2023?重慶)小莉在“物理創(chuàng)新實驗”社團活動中,看見如圖甲的雙探頭壓強計,該裝置一次測量可采集多個數(shù)據(jù),激起了她探究液體壓強的濃厚興趣。
(1)U形管A、B中裝入同種液體,小莉用手輕壓探頭C、D處橡皮膜到一定程度,U形管兩側液面都出現(xiàn)了明顯高度差且保持穩(wěn)定,說明壓強計 不漏氣 (選填“漏氣”或“不漏氣”)。
(2)如圖甲,小莉先在裝水的容器中進行實驗;然后換用密度大于水的硫酸銅溶液進行實驗,記錄實驗數(shù)據(jù)如表:
①分析表中 1、2或3、4 (填序號)兩次數(shù)據(jù)可知:同種液體中,深度越深,壓強越大;
②分析表中1、3(或2、4)數(shù)據(jù)可知:深度相同時,液體 密度 越大,壓強越大;
③根據(jù)表中數(shù)據(jù),小莉估算出硫酸銅溶液的密度為 1.5 g/cm3。
(3)①小莉受雙探頭壓強計原理的啟發(fā)制作出如圖乙的器材(細金屬管與浮筒相通),她將浮筒漂浮在水中后再使其豎直向下移動,感受到細金屬管對手的作用力越來越 大 ;浮筒豎直浸沒水中后,仔細觀察其 下 表面橡皮膜形變更明顯,從而分析出 浮力 產(chǎn)生的原因;
②讓浮筒浸沒后繼續(xù)下降,浮筒受到的浮力將 變小 。
【答案】(1)不漏氣;(2)①1、2或3、4;②密度;③1.5;(3)①大;下;浮力;②變小。
【解答】解:(1)U形管A、B中裝入同種液體,小莉用手輕壓探頭C、D處橡皮膜到一定程度,U形管兩側液面都出現(xiàn)了明顯高度差且保持穩(wěn)定,說明壓強計不漏氣。
(2)①分析表中1、2(或3、4)兩次數(shù)據(jù)可知:同種液體中,深度越深,壓強越大;
②分析表中1、3(或2、4)數(shù)據(jù)可知:深度相同時,液體密度越大,壓強越大;
③根據(jù)表中數(shù)據(jù),當探頭D在水中的深度為6cm,探頭C在硫酸銅溶液的深度為4cm時,U形管中的高度差相同,說明此時受到的壓強相等;即:ρ水gh水=ρ硫酸銅gh硫酸銅;
則硫酸銅溶液的密度為。
(3)①將浮筒漂浮在水中后再使其豎直向下移動,感受到細金屬管對手的作用力越來越大,浮筒豎直浸沒水中后,仔細觀察其下表面橡皮膜形變更明顯,從而分析出浮力產(chǎn)生的原因;
②讓浮筒浸沒后繼續(xù)下降,隨著深度的增加,上探頭橡皮膜向下凹,下探頭橡皮膜向上凸,浮筒排開水的體積變小,所受浮力變小。
故答案為:(1)不漏氣;(2)①1、2或3、4;②密度;③1.5;(3)①大;下;浮力;②變小。
14.(2022?濱州)在探究性學習活動中,某學習小組做了以下系列實驗探究。
(1)探究影響壓力作用效果的因素,該小組用一塊海綿、一張小桌和一個砝碼,做了如圖甲所示實驗。請根據(jù) A、B 兩圖中的情景,提出一個要探究的問題是: 壓力作用效果可能與壓力大小有關 。經(jīng)過多次實驗表明影響壓力作用效果的因素是 壓力大小、受力面積大小 。根據(jù)實驗結論,建立了壓強概念和壓強的表達式p=。
(2)該小組取三個高度均為h,密度同為ρ的實心均勻物體A、B、C。A、C是圓柱體,B是長方體,A、B的底面積都為S,C的底面積為。把它們放在水平桌面的海綿上,如圖乙所示,發(fā)現(xiàn)海綿被壓下的深度相同。
該小組結合在(1)中得到的結論和表達式,分析出了A、B、C三個物體對海綿的壓強均為p= ρgh (只寫出結果),解釋了“海綿被壓下的深度相同”的原因。
(3)該小組研究液體內部的壓強,用圖丙A所示的器材進行實驗探究。他們利用這些器材 能 (選填“能”或“不能”)探究液體的壓強跟液體的深度、液體的密度有關。此過程用的實驗方法是 控制變量法 (只寫出一種)。
該小組對液體壓強的大小跟液體的深度、液體的密度之間的定量關系進一步思考。在圖丙B容器內裝有密度為ρ的液體,他們受到上面實驗的啟發(fā),要想得到液面下深度h處的壓強,可以設想這里有一個水平放置的“平面”,平面的面積為S。這個平面以上的液柱對平面的壓力等于液柱所受的重力。因此,液面下深度h處的壓強為p= =====ρgh (寫出推導過程)。
(4)由(3)推導出的表達式, 不能 (選填“能”或“不能”)應用于大氣壓強。
【答案】(1)A、B;壓力作用效果可能與壓力大小有關;壓力大小、受力面積大??;(2)ρgh;(3)能;控制變量法;見解答過程;(4)不能。
【解答】解:(1)A、B兩圖中,小桌與海綿的接觸面積相同,壓力大小不同,導致海綿的凹陷程度不同,即壓力作用效果不同,所以根據(jù)A、B兩圖可以探究壓力作用效果可能與壓力大小有關;
(2)A、B、C三個柱體對海綿的壓力分別為:
FA=GA=mAg=ρVAg=ρShg,F(xiàn)B=GB=mBg=ρVBg=ρShg,F(xiàn)C=GC=mCg=ρVCg=ρhg;
A、B、C三個柱體對海綿的壓強分別為:
pA===ρgh,pB===ρgh,pC===ρgh;
因為A、B、C三個柱體對海綿的壓強相等,所以“海綿被壓下的深度相同”。
(3)①在圖丙A中,將壓強計的探頭放在液體中a、b兩點時,探頭的深度不同,液體密度相同,可探究液體的壓強跟液體的深度關系;在圖丙A中,將壓強計的探頭放在不同液體中的b、c兩點時,液體密度不同,探頭的深度相同,可探究液體的壓強跟液體的密度關系,所以用圖丙A所示的器材能探究液體的壓強跟液體的深度、液體的密度的關系;
②實驗方法有控制變量法;
③液面下深度h處的壓強p======ρgh;
(4)由于地球周圍的大氣很厚,大氣的密度是不均勻的,同時大氣的深度也無法確定,所以p=ρgh不能應用于大氣壓強。
故答案為:(1)A、B;壓力作用效果可能與壓力大小有關;壓力大小、受力面積大??;(2)ρgh;(3)能;控制變量法;見解答過程;(4)不能。
15.(2023?重慶)小婷在探究液體壓強與哪些因素有關的實驗中,在U形管接頭處加裝了一個“三通接頭”,如圖甲所示。
(1)U形管與探頭連接時,閥門K應處于 打開 (選填“打開”或“關閉”)狀態(tài),以確保U形管內的水面相平;組裝完成后,輕壓探頭的橡皮膜到一定程度,U形管內液面有明顯的高度差并保持穩(wěn)定,說明裝置 不漏氣 (選填“漏氣”或“不漏氣”);
(2)比較圖乙與 丙 兩圖,可得出液體壓強隨深度的增加而增大;比較圖丙與丁兩圖,還可初步得出液體在同一深度向各個方向的壓強 相等 ;
(3)若需通過圖丁和戊對比得出液體壓強與液體密度的關系,應將圖戊中的探頭向 上 移動適當?shù)木嚯x;移動探頭后,觀察到U形管水面高度差為Δh,此時探頭受到鹽水的壓強為p鹽,小婷取出探頭放回水中,當U形管水面高度差再次為Δh時,測出探頭在水中的深度為0.2m,則p鹽= 2000 Pa;
(4)小婷發(fā)現(xiàn)探頭所處深度較淺時,U形管兩液面的高度差不明顯,可將U形管中的水換成密度更 小 的液體以方便讀數(shù);探究過程中,保持探頭所處深度不變,將U形管逐漸向后傾斜,偏離豎直方向,U形管中兩液面所對刻度線間的距離將 變大 (選填“變大”“變小”或“不變”)。
【答案】(1)打開;不漏氣;(2)丙;相等;(3)上;2000;(4)?。蛔兇?。
【解答】解:
(1)為了保持內外氣壓平衡,U形管與探頭連接時,閥門K應處于打開狀態(tài),以確保U形管內的水面相平;
按壓探頭的橡皮膜,U形管兩邊液面高度變化明顯并保持穩(wěn)定,說明實驗裝置密封良好,不漏氣;
(2)研究液體壓強與深度的關系,要控制液體的密度相同,比較圖乙與丙兩圖,可以初步得出結論:在同種液體中,液體內部壓強隨深度的增加而增大;
比較圖丙與丁兩圖可知,探頭在水中的深度相同,方向不同,U形管內液柱的高度差相同,因此可初步得出液體在同一深度向各個方向的壓強相等;
(3)由控制變量法可知,若需通過圖丁和戊對比得出液體壓強與液體密度的關系,應將圖戊中的探頭向上移動適當?shù)木嚯x;
探頭在鹽水中和水中時,觀察到U形管水面高度差均為Δh,說明探頭在鹽水中受到的壓強與在水中受到的壓強相同,
所以p鹽=p水=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa;
(4)由p=ρgh可知,壓強相同時,密度越小的液體,深度越大,所以可將U形管中的水換成密度更小的液體以方便讀數(shù);
探究過程中,保持探頭所處深度不變,探頭所受的液體壓強不變,將U形管逐漸向后傾斜,偏離豎直方向時,U形管中兩液面的高度差不變,但由幾何知識可知所對刻度線間的距離將變大。
故答案為:(1)打開;不漏氣;(2)丙;相等;(3)上;2000;(4)??;變大。
16.(2023?常州)小明探究影響液體內部壓強的因素。
(1)用手輕按橡皮膜,現(xiàn)象如圖甲所示,說明橡皮膜受到壓強大小可以用U形管兩側液面的 高度差 來表示。
(2)比較乙、丙兩圖,可得結論:在同種液體中,液體內部的壓強隨 深度 的增大而增大。
(3)比較 丙 、丁兩圖,可得結論: 液體內部壓強與液體的密度有關 。
【答案】(1)高度差;
(2)深度;
(3)丙;液體內部壓強與液體的密度有關。
【解答】解:(1)橡皮膜受到壓強大小可以用U形管兩側液面的 高度差來表示,應用了轉換法;
(2)由圖乙和圖丙可知,將探頭先后放在同一液體中不同深度處,探頭深度較大時,U形管兩側液面高度差更大,可得結論:液體內部壓強隨 深度的增大而增大;
(3)由圖丙和圖丁可知,探頭所處在液體中的深度相同,鹽水的密度更大,U形管兩側液面高度差更大,說明探頭在鹽水中橡皮受到的壓強更大,可得結論:液體內部壓強與液體的密度有關。
故答案為:(1)高度差;
(2)深度;
(3)丙;液體內部壓強與液體的密度有關。
17.(2023?北京)小京利用同一個微小壓強計等器材探究液體內部的壓強與液體的深度、液體的密度是否有關,進行了如甲、乙、丙圖所示的實驗。
(1)實驗中液體內部的壓強是通過微小壓強計 U形管兩側液柱高度差 反映。
(2)甲、乙兩圖所示的實驗說明液體內部的壓強與 液體深度 有關;乙、丙兩圖所示的實驗說明液體內部的壓強與 液體密度 有關。
【答案】(1)U形管兩側液柱高度差;(2)液體深度;液體密度。
【解答】解:(1)在該實驗裝置中,將壓強計的金屬盒放入液體中,如果U形管兩邊的液面出現(xiàn)液面高度差,表示液體內部存在壓強,且液體內部壓強越大,液面高度差越大,故微小壓強計是利用U形管兩側液柱高度差表示液體壓強大小的,這是利用了轉換法;
(2)甲、乙圖探頭在同種液體中的深度不同,液面高度差不相同,說明液體內部的壓強與液體深度有關;乙、丙中探頭在液體中的深度相同,液體的密度不同,液面高度差不相同,所以液體的內部壓強與液體密度有關。
故答案為:(1)U形管兩側液柱高度差;(2)液體深度;液體密度。
18.(2023?牡丹江)【分析歸納,拓展應用】
研究液體內部壓強實驗的裝置如圖所示。將壓強計探頭分別放入水和鹽水中,改變探頭朝向和浸入深度,觀察U形管液面高度差并記錄,如表所示。
(1)分析①②③④次實驗表明,在液體內部的同一深度,向各個方向的壓強都 相等 。
(2)分析②⑤⑥或⑦⑧⑨次實驗表明,同種液體的壓強隨 液體深度 增加而增大。
(3)分析 ②⑦ 兩次實驗表明,在深度相同時,液體壓強還與液體的 密度 有關。
(4)實驗中通過觀察U形管液面高度差來反映 液體內部壓強的大小 。
(5)下潛深度是潛水器的一個重要指標,制造深海潛水器多采用鈦合金材料,就是利用材料 硬度大 的性質。
【答案】(1)相等;(2)液體深度;(3)②⑦;密度;(4)液體內部壓強的大小;(5)硬度大。
【解答】解:(1)比較①②③④次實驗,由表格數(shù)據(jù)可知,在同種液體的同一深度,橡皮膜的方向不同,U形管的液面高度差是相等的,即在液體內部的同一深度,向各個方向的壓強都相等;
(2)比較②⑤⑥或⑦⑧⑨次實驗,由表格數(shù)據(jù)可知,液體的密度相同,深度不同,深度越深,U形管液面高度差越大,即壓強越大,所以同種液體的壓強隨液體深度增加而增大;
(3)分析②⑦兩次實驗數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)兩次實驗橡皮膜所處的深度相同、橡皮膜朝向相同,即液體的深度相同,而液體的密度卻不同,一杯是水,另一杯是鹽水,液面高度差不同,且在鹽水中高度差大,從而得出液體的壓強與液體密度有關:在不同液體的同一深度處,液體的密度越大,液體的壓強越大;
(4)在實驗中,有很多物理量難于用儀器、儀表直接測量,就可以根據(jù)物理量之間的定量關系和各種效應把不易測量的物理量轉化成易于測量的物理量進行測量,這種方法就叫轉換法;實驗中液體壓強的大小變化不易直接測量,液體壓強的變化會引起壓強計的探頭受到的壓力發(fā)生變化,從而導致壓強計探頭上的橡皮膜的形狀發(fā)生變化,進而引起壓強計U形管兩側液面的高度差發(fā)生變化,因此可以利用壓強計U形管兩側液面的高度差來反映液體內部壓強的大小;
(5)液體壓強隨深度的增加而增大,要克服深海海水產(chǎn)生的巨大壓強,所選的材料必須有很強的硬度,而鈦合金板就屬于硬度大的材料。
故答案為:(1)相等;(2)液體深度;(3)②⑦;密度;(4)液體內部壓強的大?。唬?)硬度大。
19.(2023?朝陽)小明在研究“液體內部的壓強”實驗中:
(1)如圖甲所示,從結構上看,壓強計 不屬于 (選填“屬于”或“不屬于”)連通器。
(2)他通過比較乙、丙兩圖可以得出:同種液體, 深度越大 ,壓強越大。
(3)若丙圖中,探頭在水中的深度為5cm時,請你計算該處水的壓強為 500 Pa。
(4)小明還想研究液體內部壓強與液體密度的關系,于是他向丙圖燒杯中多次加鹽水,發(fā)現(xiàn)U形管兩側液面高度差不斷的增大,于是得出液體密度越大,壓強越大的結論。他的結論是 錯誤 (選填“正確”或“錯誤”)的,理由是 沒有控制液體的深度相同 。
【答案】(1)不屬于;(2)深度越大;(3)500;(4)錯誤;沒有控制液體的深度相同。
【解答】解:(1)液體壓強計的左端是密閉的,所以不屬于連通器;
(2)比較乙、丙兩圖可知,液體密度相同,丙中探頭深度大,U形管兩管液面的高度差大,液體壓強也大,故可以得出的結論是:同種液體,深度越大,液體壓強越大;
(3)探頭在水中的深度為5cm時的壓強是:p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa;
(4)向丙圖燒杯中多次加鹽水,改變了液體密度的同時也改變了液體深度,故錯誤,理由是沒有控制液體的深度相同。
故答案為:(1)不屬于;(2)深度越大;(3)500;(4)錯誤;沒有控制液體的深度相同。
20.(2023?赤峰)小亮學習了液體壓強知識后,猜想:液體內部某點的壓強跟該點到容器底的距離有關。為此,他利用液體壓強計、水、燒杯等相同的兩套器材進行對比驗證,實驗情況如圖所示。
(1)小亮向小明介紹自己的實驗推理過程:在甲、乙兩燒杯中,A、B兩點到燒杯底部的距離是不同的;通過觀察壓強計U形管兩側 液面高度差 ,判斷出pA > pB;由此可以得出結論:液體內部某點壓強與該點到容器底部距離有關。
(2)小明反駁說:你在實驗中沒有控制 探頭所處深度 相同,所以你的結論是錯誤的。在你的實驗基礎上, B (選填序號),才能得出正確結論。
A、把甲杯中的探頭上移5cm或把乙杯中的探頭下移5cm
B、從甲杯中抽出5cm深的水或向乙杯中加入5cm深的水
【答案】(1)液面高度差;>;(2)探頭所處深度;B。
【解答】解:(1)探究影響液體壓強大小的因素時,根據(jù)轉換法,通過U形管兩側液面高度差來顯示液體壓強的大??;
圖甲中U形管兩側液面高度差大于圖乙中U形管兩側液面高度差,小亮判斷出pA>pB;
(2)探究液體內部某點的壓強跟該點到容器底的距離是否有關,應控制液體的密度和液體的深度相同,圖甲中探頭距液面的距離hA=19cm﹣7cm=12cm,圖乙中探頭距液面的距離hB=19cm﹣12cm=7cm;因此,小明反駁說:你在實驗中沒有控制探頭所處深度相同,所以你的結論是錯誤的,
要控制探頭所處深度相同,從甲杯中抽出5cm深的水,使hA=hB=7cm;或向乙杯中加入5cm深的水,使hA=hB=12cm;故選B。
故答案為:(1)液面高度差;>;(2)探頭所處深度;B。
21.(2023?黃岡)小明用壓強計探究液體的壓強與哪些因素有關。
(1)使用壓強計前要檢查裝置的氣密性:用手指輕壓探頭橡皮膜,觀察U形管的 兩側液面高度差 ;
(2)小明把壓強計的探頭浸入水中一定深度,把探頭分別朝側面、朝下、朝上(如圖A、B、C),發(fā)現(xiàn)U形管左右兩側的液面高度差保持不變,說明在同種液體內部的同一深度, 向著各個方向 的壓強都相等;
(3)小明根據(jù)圖D和E實驗得出“液體的密度越大,壓強越大”的結論,請指出小明實驗中存在的問題: 沒有控制液體深度相同 ;
(4)壓強計通過U形管左右兩側的液面高度差大小,反映探頭薄膜所受壓強大小,應用了轉換法。量筒、刻度尺、彈簧測力計等測量工具的設計原理也應用了這種方法的是 彈簧測力計 。在使用壓強計時,待探究液體與U形管中液體的密度差越 大 (選填“大”或“小”),實驗現(xiàn)象越明顯。
【答案】(1)兩側液面高度差;(2)向著各個方向;(3)沒有控制液體深度相同;(4)彈簧測力計;大。
【解答】解:(1)為了能使實驗順利進行,檢查實驗裝置的氣密性,使用前用手指按壓強計的橡皮膜,觀察U形管的兩側液面高度差;
(2)比較圖A、B、C,它們除了探頭橡皮膜的方向不同其它都相同,兩邊液面高度差相同,說明在同種液體內部的同一深度,向著各個方向的壓強相同;
(3)液體壓強與密度和深度有關系,要研究液體壓強與密度的關系,需要保持液體深度相同,由圖D和E知,壓強計的金屬盒在兩種液體中的深度是不同的,由于沒有控制液體深度相同,所以結論不可靠;
(4)拉彈簧的力越大,彈簧的伸長就越大,根據(jù)此原理制成了彈簧測力計,即用彈簧的伸長大小,間接反映力的大小,用到了轉換法;量筒、刻度尺可以直接讀出液體體積的大小和長度的大小,沒有用到轉換法;
探頭在不同液體中的深度相同,根據(jù)p=ρgh可知,深度相同,液體的密度越大壓強越大,所以待探究液體與U形管中液體的密度差越大,兩側液面高度差越大,實驗現(xiàn)象越明顯。
故答案為:(1)兩側液面高度差;(2)向著各個方向;(3)沒有控制液體深度相同;(4)彈簧測力計;大。
22.(2023?衡陽)在“探究液體壓強與哪些因素有關”的實驗中,小亮同學取四只瓶嘴大小相同的塑料瓶去底(其中B、C、D三個粗細相同),在瓶嘴上扎橡皮膜,將其倒置,如圖所示向A、B、C瓶中裝入水,D瓶中裝入鹽水。
(1)瓶嘴下方橡皮膜鼓起的程度可反映液體壓強的大小,此研究方法是 轉換法 (選填“控制變量法”或“轉換法”)。
(2)根據(jù)A、B兩瓶子橡皮膜鼓起的程度相同,可知:液體的壓強與液體的質量 無關 (選填“有關”或“無關”)。
(3)根據(jù)B、C兩瓶子橡皮膜鼓起的程度不同,可知:液體的壓強與液體的 深度 有關。
(4)為了探究液體壓強與液體密度的關系,要通過比較 C、D 兩個瓶子橡皮膜鼓起的程度,得出的結論是:液體壓強與液體的密度有關。
(5)實驗后,該同學自制如圖E裝置繼續(xù)探究,已知隔板在容器的中央,他向隔板左側倒水,發(fā)現(xiàn)橡皮膜向右側凸起,這說明液體對容器 側壁 有壓強(選填“底部”或“側壁”)。他再向隔板右側倒入另一種液體,當加到一定程度時,橡皮膜恢復原狀,如圖F所示,則此液體密度 小于 (選填“大于”“等于”或“小于”)水的密度。
【答案】(1)轉換法;(2)無關;(3)深度;(4)C、D;(5)側壁;小于。
【解答】解:(1)通過橡皮膜鼓起的程度反應液體壓強的大小,利用的方法是轉換法;
(2)通過AB比較可見,A號瓶子中液體的質量、體積、重力一定大于B號瓶子,但二者橡皮膜鼓起的程度相同,說明液體的壓強與質量、重力、體積無關,只與深度有關;
(3)根據(jù)瓶子裝的液體種類相同,管內液體的深度越深,則橡皮膜鼓起的程度逐漸增大,說明液體的壓強與深度有關;
(4)探究液體的壓強與液體的密度是否有關,利用控制變量法,控制裝的液體深度相同,液體種類不同,由于鹽水的密度大于水的密度,則D瓶子橡皮膜鼓起的程度大,要通過比較CD兩個瓶子橡皮膜鼓起的程度,得出的結論是:液體壓強與液體的密度有關;
(5)由圖丁可知,向隔板左側倒水,發(fā)現(xiàn)橡皮膜向右側凸起,這說明液體對容器的側壁有壓強;
如圖戊所示,水對橡皮膜有向右的壓強,液體對橡皮膜有向左的壓強,壓強相等時,橡皮膜不發(fā)生凸起,此時兩側壓強相等,即ρ水gh水=ρ液gh液,因h液>h水,所以ρ液<ρ水;此液體密度小于水的密度。
故答案為:(1)轉換法;(2)無關;(3)深度;(4)C、D;(5)側壁;小于。
23.(2022?福建)在探究影響液體壓強因素的實驗中,用幾根一端封有相同橡皮薄膜的玻璃管進行實驗,在5號管中裝入鹽水,其它管中裝入水,如圖。
(1)玻璃管下方薄膜鼓起的程度可反映液體 壓強 的大小。
(2)根據(jù)圖甲中三支相同玻璃管薄膜鼓起的程度,猜想:液體的壓強可能與液體的質量、重力、體積或 深度 有關。
(3)圖乙中,4號管上段更粗,下段與2號管粗細相同,兩管中水的總長度相同,發(fā)現(xiàn)兩管薄膜鼓起的程度相同,可得:液體壓強的大小與液體的質量、重力、體積都 無關 。
(4)圖丙中,5號管和2號管的液柱長度相等,利用5號管和2號管可探究液體壓強與液體的 密度 是否有關。
(5)為了探究液體長度對液體壓強的影響,選用2號管和6號管進行實驗,6號管水柱比2號管水柱長,實驗時需控制兩管水柱的 深度 相等。
【答案】見試題解答內容
【解答】解:(1)通過橡皮膜鼓起的程度反應液體壓強的大小,利用的方法是轉換法;
(2)相同的1、2、3號管中裝的液體種類相同,且管內液體的深度逐漸增加,則橡皮膜鼓起的程度逐漸增大,說明液體的壓強與深度有關,相應的質量、體積、重力也逐漸增大,所以猜想:液體的壓強與液體的質量、重力、體積或深度有關;
(3)通過2號管和4號管的比較可見,4號管中液體的質量、體積、重力一定大于2號管,但二者橡皮膜鼓起的程度相同,說明液體的壓強與質量、重力、體積無關,只與深度有關;
(4)探究液體的壓強與液體的密度是否有關,利用控制變量法:5號管中鹽水和2號管中的水比較,二者的深度相同,由于鹽水的密度大于水的密度,則5號管橡皮膜鼓起的程度大;
(5)為了探究液體長度對液體壓強的影響,利用控制變量法,2號管和6號管是相同的兩支玻璃管,內裝液體的種類相同、深度相同、長度不同時,橡皮膜鼓起的程度相同,表明液體的壓強跟液體的長度無關。
故答案為:(1)壓強;(2)深度;(3)無關;(4)密度;(5)深度。
24.(2022?張家界)物理課上,同學們利用壓強計“研究液體內部壓強”,進行了如下的操作。
(1)實驗前,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 不漏氣 (選填“漏氣”或“不漏氣”)。小明沒有按壓橡皮膜時,U形管兩側液面就存在高度差(如圖①所示),接下來的操作是 B (選填字母)。
A.從U形管內向外倒出適量水
B.拆除軟管重新安裝
C.向U形管內添加適量水
(2)實驗時,小王將探頭放入水下,U形管兩側水面高度差為8cm,此時U形管內外的氣壓差為 800 Pa。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(3)正確操作后,分析圖②、圖③的實驗現(xiàn)象,得出結論:同種液體中,液體壓強隨液體深度的增加而 增加 。
(4)分析圖③、圖④的實驗現(xiàn)象,得出結論:在深度相同時,液體的 密度 越大,壓強越大。
(5)小王用圖⑤所示的裝置測量未知液體的密度:在左側加入適量的水,在右側緩慢倒入待測液體,直到橡皮膜剛好變平,她測量了以下物理量:
A.右側待測液體到容器底的深度h1
B.右側待測液體到橡皮膜中心的深度h2
C.左側水到容器底的深度h3
D.左側水到橡皮膜中心的深度h4
請你推導出待測液體密度的表達式為ρ= (選擇題中合適的字母和ρ水表示)。
【答案】(1)不漏氣;B;(2)800;(3)增加;(4)密度;(5)。
【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;
若在使用壓強計前,發(fā)現(xiàn)U形管內水面已有高度差,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就是相等的(都等于大氣壓),當橡皮膜沒有受到壓強時,U形管中的液面就是相平的,故B正確;
故選B;
(2)U形管左右兩側水面的高度差h=8cm=0.08m,
則橡皮管內氣體的壓強與大氣壓之差約為:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa;
(3)分析圖②、圖③的實驗知液體的密度相同,深度不同,深度越深,U形管液面的高度差越大,液體內部壓強越大,得出結論:同種液體中,液體壓強隨液體深度的增加而增加;
(4)分析圖③、圖④的實驗知液體的深度相同,液體的密度不同,且密度越大,U形管液面的高度差越大,液體內部壓強越大,得出結論:在深度相同時,液體的密度越大,壓強越大;
(5)實驗時,橡皮膜兩側受到的壓強容易觀察,所以需要利用水和液體在橡皮膜處的壓強相等來計算液體壓強,因此需要測量待測液體和水到橡皮膜中心的深度,如圖⑤,橡皮膜相平,所以橡皮膜左側和右側的壓強相等,即p左=p右,根據(jù)液體壓強公式得ρ水gh4=ρgh2,解得待測液體密度的表達式為ρ=。
故答案為:(1)不漏氣;B;(2)800;(3)增加;(4)密度;(5)。
25.(2023?齊齊哈爾)小彬用如圖所示的裝置研究液體內部的壓強。
(1)圖1裝置是測量液體內部壓強的儀器。它的探頭是由空金屬盒蒙上橡皮膜構成的。如果液體內部存在壓強,放在液體里的薄膜就會 發(fā)生形變 ,U形管左右兩側液面就會產(chǎn)生 高度差 。
(2)根據(jù)圖2、圖3所示現(xiàn)象可以研究:液體內部壓強大小與 液體深度 的關系。根據(jù)研究得出的結論,攔河壩應設計成 下寬上窄 (選填“下寬上窄”或“下窄上寬”)的形狀。
(3)如圖3、圖4所示,保持探頭在水中的深度不變,改變探頭的方向,觀察U形管左右兩側液面的變化,得出結論: 同種液體、同一深度,液體向各個方向的壓強相等 。
(4)為研究液體內部壓強大小是否與液體密度有關,小彬接著將濃鹽水緩慢倒入圖3所示容器的水中(液體未溢出、探頭位置不變),靜置待均勻混合后,觀察到U形管左右兩側液面發(fā)生了變化,得出液體內部壓強大小與液體密度有關的結論。小彬得出結論的實驗過程是 錯誤 (選填“正確”或“錯誤”)的,判斷的依據(jù)是: 沒有控制探頭所在深度一定 。
(5)通過學習,小彬利用掌握的液體壓強知識測量實驗所用鹽水的密度,過程如下:
①向如圖5所示容器中的左側倒入適量的水,橡皮膜向右凸起;
②再向容器中的右側緩慢倒入鹽水,直至橡皮膜 變平 ;
③測得水面到橡皮膜中心的深度為h1;
測得鹽水液面到橡皮膜中心的深度為h2;
④可推導出該鹽水密度的表達式為ρ鹽水= (用h1、h2、ρ水表示)。
【答案】(1)發(fā)生形變;高度差;(2)液體深度;下寬上窄;(3)同種液體、同一深度,液體向各個方向的壓強相等;(4)錯誤;沒有控制探頭所在深度一定;(5)變平;×ρ水。
【解答】解:(1)當將探頭放在液體里時,由于液體內部存在壓強,金屬盒上的薄膜就會發(fā)生形變,U形管左右兩側液面就會產(chǎn)生高度差,高度差的大小反映了橡皮膜所受壓強的大小,U形管液面的高度差越大,液體內部的壓強越大,這用到了轉換法;
(2)分析圖2、圖3的實驗現(xiàn)象可以發(fā)現(xiàn),兩次實驗中液體的種類相同而探頭所處的深度不同,圖3中U形管左右兩側液面高度差較大,這就說明圖3中探頭所受的壓強較大,由此我們可以得出初步結論:在同種液體中,液體壓強隨著液體深度的增加而增大,所以,為了保證壩體的安全,應做成下寬上窄的形狀;
(3)通過U形管左右兩側液面的高度差反映薄膜所受壓強的大小,這是應用了轉換法;
如圖3、圖4所示,保持探頭在水中的深度不變,改變探頭的方向,觀察U形管兩側液面的高度差,發(fā)現(xiàn)高度差不變;這表明:同種液體、同一深度,液體向各個方向的壓強相等;
(4)小彬保持圖3中金屬盒的位置不變,并將一杯濃鹽水倒入燒杯中攪勻后,液體的深度增大,液體的密度增大,U形管左右液面差增大,沒有控制探頭所在深度一定,不能探究液體壓強跟液體的密度的關系;
(5)在左側加入適量的水,在右側緩慢倒入待測液體,直到觀察到橡皮膜變平,則左右液體產(chǎn)生的壓強相同,測得水面到橡皮膜中心的深度為h1,測得鹽水液面到橡皮膜中心的深度為h2,根據(jù)ρ水gh1=ρ鹽水gh2可知液體的密度的表達式:ρ鹽水=×ρ水。
故答案為:(1)發(fā)生形變;高度差;(2)液體深度;下寬上窄;(3)同種液體、同一深度,液體向各個方向的壓強相等;(4)錯誤;沒有控制探頭所在深度一定;(5)變平;×ρ水。
26.(2022?哈爾濱)同學們在探究“液體內部壓強的特點”的活動中:
(1)當微小壓強計探頭放入液體中的不同位置時,可以通過比較U形管兩邊 液面高度差 來比較壓強的大小。
(2)如圖所示,吉穎同學將探頭放入水中進行實驗,分析圖中信息可知:
①根據(jù)A、B、C圖的實驗現(xiàn)象,可得出 在水中向各個方向都有壓強,同一深度向各個方向的壓強大小相等 的結論。
②根據(jù) B、D、E 三幅圖的實驗現(xiàn)象,可得出“水的壓強隨深度的增加而增大”的結論。
(3)如圖F所示,榮帥同學進一步探究“壓強與深度的關系”,他把玻璃管豎直插入液體中深h處,向管內緩慢加入細沙,直至橡皮膜沒有凹凸,研究得出“液體內部壓強與深度成正比”的結論。
①針對他研究的問題,請你從數(shù)據(jù)處理和分析的角度,將下表補充完整(g=10N/kg)。
②根據(jù)完整的表格信息,你是否同意榮帥同學的結論?如果同意,請寫出你的理由;如果不同意,請寫出你的結論。
【答案】(1)液面高度差;(2)①在水中向各個方向都有壓強,同一深度向各個方向的壓強大小相等;②B、D、E;(3)①如圖所示;②不同意。結論為:同種液體內部的壓強與深度成正比。
【解答】解:(1)壓強計探頭放入液體中的不同位置時,受到的液體壓強不同,可以通過U形管兩邊液體高度差來表示;
(2)①根據(jù)A、B、C圖的實驗現(xiàn)象,將壓強計的探頭放在水中的同一深度處,使橡皮膜朝向不同的方向,會觀察到U形管內液面高度差不改變,這說明液體內部在同一深度向各個方向的壓強相等;
②要探究水的壓強與深度的關系,應控制深度不變,改變探頭在水中的深度,觀察壓強的變化,可以通過B、D、E分析可得,水的壓強隨深度的增加而增大;
(3)①最后一欄填液體內部壓強和深度的比值,看是否為定值;
;
②分析完數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)榮帥同學的結論不嚴謹,所以不同意。結論為:同種液體內部的壓強與深度成正比。
故答案為:(1)液面高度差;(2)①在水中向各個方向都有壓強,同一深度向各個方向的壓強大小相等;②B、D、E;(3)①如圖所示;②不同意。結論為:同種液體內部的壓強與深度成正比。
序號
容器液體種類
探頭的朝向
探頭在液體中深度/cm
U形管兩側液面高度差/cm
1
水
向下
4
3.9
2
水
向右
4
3.9
3
水
向上
4
3.9
4
水
向左
4
3.9
5
水
向下
8
7.8
6
水
向下
12
11.7
7
濃鹽水
向下
8
8.6
序號
液體種類
探頭C深度hC/cm
高度差ΔhA/格
探頭D深度hD/cm
高度差ΔhB/格
1
水
3
6
5
10
2
水
4
8
6
12
3
硫酸銅溶液
3
9
5
15
4
硫酸銅溶液
4
12
6
18
次數(shù)
探頭朝向
探頭浸入深度/cm
U形管液面高度差/cm
水
鹽水
①
上
5
5
—
②
下
5
5
—
③
左
5
5
—
④
右
5
5
—
⑤
下
10
9
—
⑥
下
20
17
—
⑦
下
5
—
6
⑧
下
10
—
11
⑨
下
20
—
20
實驗次數(shù)
液體種類
沙子的質量m/kg
玻璃管的內截面積S/m2
液體對橡皮膜的壓強p/Pa
橡皮膜所在的深度h/m
1
液體甲
0.025
5×10﹣4
500
0.05
2
0.050
1000
0.10
3
0.075
0.15
4
液體乙
0.020
400
0.05
5
0.040
800
0.10
6
0.060
1200
0.15
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