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教科版物理八年级下册易错题集训 9.2 液体的压强(含答案解析)
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9.2 液体的压强
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1.(2020•武汉)如图所示,容器中间用隔板分成左右两部分,隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时其形状发生改变。图中,在隔板两侧分别装入两种不同的液体,不能比较出左右两侧液体密度大小关系的是( )
A. B. C.D.
解:A、由图可知,橡皮膜向左边凸起,说明右边液体压强大,而左边的液面高度低于右边液面的高度,所以无法根据p=ρgh判断左右两侧液体密度大小关系。故A符合题意;
B、由图可知,橡皮膜向右边凸起,说明左边液体压强大,而左边的液面高度低于右边液面的高度,所以根据p=ρgh可知,左侧液体的密度大于右侧液体密度。故B不合题意;
C、由图可知,橡皮膜向左边凸起,说明左边液体压强大,而左边的液面高度等于右边液面的高度,所以根据p=ρgh可知,左侧液体的密度大于右侧液体密度。故C不合题意;
D、由图可知,橡皮膜没有凸起,说明左右两边液体压强一样大,而左边的液面高度低于右边液面的高度,所以根据p=ρgh可知,左侧液体的密度大于右侧液体密度。故D不合题意。
故选:A。
2.(2020•增城区一模)“木桶理论”指出木桶能盛下水的容量由最短的木板来决定。如图将水注进水平面的木桶时,水对木桶底部的压强说法正确的是( )
A.最大压强由最长木板决定
B.木桶的质量决定压强大小
C.木桶的底面积决定压强大小
D.补齐短木板能增加最大压强
解:将水注进水平面的木桶时,水的最大深度是由短木板的长度决定的,由公式p=ρgh可知,补齐短木板能能增大水的最大深度,所以能增加最大压强,而木桶的质量、木桶的底面积不影响水对木桶底部的压强,故只有选项D正确。
故选:D。
3.(2020•槐荫区二模)如图所示,玻璃器皿空着时,侧面三个完全相同孔的橡皮膜都是平整的。当器皿加入水后,不同孔处的橡皮膜凸出程度却不相同。根据这一现象同学们提出的下列科学问题中,最有探究价值且易于探究的是( )
A.为什么在不同位置橡皮膜的凸起程度不同?
B.橡皮膜所受的压强与水的深度有什么关系?
C.液体内部的压强与液体的深度有什么关系?
D.液体压强与橡皮膜所处的位置有什么关系?
解:根据图示和题意可知,加水后三个孔到水面的深度不同,观察到越往下橡皮膜的凸出程度越大,该现象表明:同种液体内部,液体压强随着深度的增大而增大。
因此,最有探究价值且易于探究的是液体的压强是否与液体的深度有关。
故选:C。
4.(2020•盐城)如图所示为长江某水坝的示意图,水坝左侧水面高,B和C两点处于同一高度,A和C两点到各自液面的距离相等。水在A、B和C三点产生的压强分别为pA、pB和pC,则( )
A.pA<pB=pC B.pA=pC>pB C.pA>pB=pC D.pA=pC<pB
解:由图知:A、B、C三点处的深度为hB>hA=hC,由于水的密度确定,由公式p=ρgh知:此三点的压强关系为:pB>pA=pC。
故选:D。
5.(2020•北塔区模拟)如图所示,水平桌面上放置两个完全相同的玻璃容器,将两容器壁一侧开孔并用粗玻璃管相连。注水管紧贴左侧容器壁,现向内缓慢、均匀地注水,直至水注满两个容器。下列表示此过程中左侧容器底部受到水的压强p随时间t变化的曲线,其中合理的是
( )
A. B.
C. D.
解:向左侧容器内注水,在水位未到达侧壁开孔处前,随着水的注入,水的深度逐渐变大,水对容器底的压强逐渐变大;
当水位到达侧壁开孔处时,注入的水开始流入右侧容器,不断注入,但左侧水对容器底的压强不变;
当右侧容器内水位与左侧容器内水位相平时,左侧和右侧的水位同时上升,水对容器底的压强逐渐变大;但由于是向两个容器内注水,水位上升比先前只向左侧注水时水位上升的慢,故压强变化的慢,左侧容器底部受到水的压强P随时间t变化图象平缓一些;如图D所示,故D正确。
故选:D。
6.(2020•郴州)如图所示,将盛有适量水的试管由倾斜位置A缓慢移至竖直位置B.在此过程中,水对试管底部的压强( )
A.变大 B.变小
C.先变小后变大 D.先变大后变小
解:
由图可知,当试管从倾斜位置A到竖直位置B的过程中,液体深度变大,由p=ρgh可知,水对试管底部的压强变大。
故选:A。
7.(2020•仁寿县模拟)如图甲所示,密闭的容器中装有一定量的水,静止在水平桌面上,水对容器底的压力为F甲,对桌面的压强为p甲;若把该容器倒放在该桌面上,如图乙所示,水对容器底的压力为F乙,对桌面的压强为p乙,则( )
A.F甲<F乙 p甲>p乙 B.F甲=F乙 p甲=p乙
C.F甲>F乙 p甲<p乙 D.无法确定
解:(1)因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,把该容器倒放在该桌面上,容器对水平桌面的压力不变,
因容器倒放时受力面积变小,
所以,由p=可知,容器对水平桌面的压强变大;即p甲<p乙 。
(3)把该容器正放在该桌面上,杯中的水柱是上细下粗的,所以容器底受到的压力大于杯中水的重力;
把该容器倒放在该桌面上,杯中的水柱是上粗下细的,一部分水压的是容器侧壁,所以容器底受到的压力小于杯中水的重力;
所以有F甲>F乙。
故选:C。
8.(2020•兰州模拟)如图所示,杯子中放入冰块,当冰块完全熔化后,下列说法正确的是( )
A.杯子对桌面的压力减小 B.杯中水面的高度上升
C.水对杯底的压强不变 D.水对杯底的压力增大
解:
A、冰块熔化前后,杯子和杯子内物体的质量不变,总重力不变,所以杯子对桌面的压力也不变,故A错误;
B、冰漂浮于水面上时,受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=G冰﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
又因冰熔化成水后,其质量不变,重力不变,
所以,G冰化水=ρ水gV冰化水=G冰﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得:ρ水gV排=ρ水gV冰化水,
则V排=V冰化水,
即:冰熔化为水的体积等于冰排开水的体积。
所以,冰块全部熔化后,水面高度不会发生变化,故B错误;
CD、冰块完全熔化后,杯中水面的高度不变,水的密度一定,根据p=ρgh可知,水对杯底的压强不变,杯的底面积一定,根据F=pS可知,水对杯底的压力也不变,故C正确,D错误。
故选:C。
9.(2020•澧县三模)如图所示,容器中盛有水,其中h1=100cm,h2=60cm,容器底面积S=20cm2,水对容器顶的压强是( )
A.10000 Pa B.2000 Pa C.6000 Pa D.4000Pa
解:容器顶距离液面的高度:
h=h1﹣h2=100cm﹣60cm=40cm=0.4m,
水对容器顶的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4000Pa。
故选:D。
10.(2020•石景山区一模)三个相同的容器,分别装有甲乙丙三种等质量的液体,液面位置如图所示,液体对容器底的压强分别为p甲、p乙、p丙,其中正确的是( )
A.p甲>p丙>p乙 B.p甲=p乙=p丙
C.p甲<p丙<p乙 D.无法判断
解:由于该容器为圆柱形容器,而三个容器中装有质量相等的液体,因此液体对容器底的压力等于液体的重力,故压力相等;
由于受力面积也相同,因此由p=可得,液体对容器底的压强相等,即p甲=p乙=p丙。
故选:B。
11.(2020•福建)如图,装有两种不同液体的烧杯置于水平面上,两液体没有混合。上层液体的高度为
h,密度为0.8ρ;下层液体的高度为2h,密度为ρ.则液体对烧杯底部的压强为( )
A.2.4ρgh B.2.7 ρgh C.2.8 ρgh D.3 ρgh
解:上层液体所产生的压强:
p上=ρ1gh1=0.8ρgh;
下层液体所产生的压强:
p下=ρ2gh2=ρg×2h=2ρgh;
因烧杯是柱形容器,则液体对烧杯底部的压强:
p底=p上+p下=0.8ρgh+2ρgh=2.8ρgh。
故选:C。
12.(2020•乌鲁木齐一模)如图所示,甲、乙、丙三个薄壁柱形容器,它们底面积的关系是S乙=.将质量相等的液体A和B倒入甲、乙两容器中,液体A和B对甲、乙容器底部的压强为600Pa和450Pa.若将甲、乙中的液体全部倒入丙容器中(液体无溢出),则混合液体对容器底部的压强为( )
A.600Pa B.720Pa C.900Pa D.1050Pa
解:因液体对薄壁柱形容器底部的压力和液体本身的重力相等,
所以,由p=可得,液体A和B的重力分别为:
GA=F甲=p甲S甲,GB=F乙=p乙S乙,
因液体A和B的质量相等,则两液体的重力相等,
所以,GA=GB,p甲S甲=p乙S乙,
则S甲=S乙=S乙=0.75S乙,
由S乙=可得,S丙=2S乙﹣S甲=2S乙﹣0.75S乙=1.25S乙,
将甲、乙中的液体全部倒入丙容器中后,则混合液体对容器底部的压强:
p丙====1.6p乙=1.6×450Pa=720Pa。
故选:B。
13.(2020•涪城区一模)如图所示水平地面上有底面积为300cm2,质量不计的薄壁柱形盛水容器A,内有质量为400g,边长为10cm,质量分布均匀的正方体物块B,通过一根10cm的细线与容器底部相连,此时水面距容器底30cm,剪断绳子后,木块最终静止时有的体积露出水面,计算可得出( )
A.剪断绳子前,水对容器底部的压力为30N
B.剪断绳子前,容器对水平地面的压力是90N
C.剪断绳子,待物块静止后漂浮在水面上,水对容器底的压强变化了200Pa
D.剪断绳子,待物块静止后漂浮在水面上,水平地面受到的压强变化了200Pa
解:(1)剪断绳子前,容器底受到水的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa,
由p=可得,水对容器底部的压力:
F=pS=3000Pa×300×10﹣4m2=90N,故A错误;
(2)容器内水的体积:
V水=Sh﹣VB=300cm2×30cm﹣(10cm)3=8000cm3,
由ρ=可得,容器内水的质量:
m水=ρ水V水=1.0g/cm3×8000cm3=8000g=8kg,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,且薄壁柱形盛水容器A的质量不计,
所以,剪断绳子前,容器对水平地面的压力:
F=G总=(m水+mB)g=(8kg+0.4kg)×10N/kg=84N,故B错误;
(3)剪断绳子,待物块静止后漂浮在水面上,受到的浮力:
F浮=GB=mBg=0.4kg×10N/kg=4N,
由F浮=ρ水gV排可得,木块漂浮时排开水的体积:
V排===4×10﹣4m3,
液面下降的深度:
△h===0.02m,
水对容器底压强的变化量:
△p=ρ水g△h=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa,故C正确;
(4)剪断绳子,待物块静止后漂浮在水面上时,B的质量和水的质量均不变,
由F=G=mg可知,水平地面受到的压力不变,水平地面受到的压强不变,即压强的变化量为0Pa,故D错误。
故选:C。
14.(2020•成都模拟)长方形物体A受到的重力为G,放入水中后如图所示处于漂浮状态,A的下表面距容器底的高度为h,露出水面的体积为物体A总体积的.若用一个竖直向下的压力F1压物体A,使其浸没在水中后静止,这时物体A的下表面受到水竖直向上的压力为F2,说法正确的是( )
A.物体A漂浮时,下表面受到水的压强为ρ水gh
B.物体A浸没后,容器对桌面的压力增加了2G/3
C.物体A浸没后,水对它作用力的合力等于G
D.F1、F2的合力等于G
解:
A、物体下表面受到水的压强用公式p=ρgh计算,其中h是下表面到水面的垂直距离,而不是物体下表面距容器底的高度,故A错;
B、物体漂浮在水中时,所受浮力:
F浮1=ρ水V排1g=ρ水(1﹣)Vg=ρ水Vg=G,
所以可得ρ水Vg=G,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
用一个竖直向下的压力F1压物体A,使其浸没在水中后静止,此时受到的浮力:
F浮2=ρ水V排2g=ρ水Vg=F1+G,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得:G=F1+G,
则F1=G,
物体A浸没后,容器对桌面的压力增加值等于F1=G,故B正确;
C、物体A浸没后,水对它作用力的合力等于受到的浮力,即F浮2=F1+G=G+G=G,故C错;
D、物体浸没水中时,受到压力F1、重力和浮力的作用,并且F1+G=F浮,
而F浮=F下表面﹣F上表面=F2﹣F上表面,
所以F1+G=F2﹣F上表面,
则F1、F2的合力F合=F2﹣F1=G+F上表面,故D错。
故选:B。
二.填空题
15.(2020•邵阳)白云湖水电站是我市城步县最大的水电站。在修建水电站的拦河坝时,把它设计成了下宽上窄,这主要是考虑到液体内部的压强随着深度的增加而 增大 (选填“增大”或“减小”)。
解:在修建水电站的拦河坝时,把它设计成了下宽上窄,是因为液体压强跟液体的密度和液体的深度有关,在液体密度一定时,液体越深,液体的压强越大,拦河坝下部承受水的压强大,所以要做的宽一些。
故答案为:增大。
16.(2020•遂宁)三峡大坝是集防洪、航运、发电于一体的世界最大水利枢纽,坝体高185m,最大蓄水深度175m,坝体建有多个泄洪深孔,每个泄洪深孔大小为63m2,通过开启闸门泄洪,蓄满水时深孔距水面平均深度30m,则每个泄洪深孔的闸门受到水的压力是 1.89×107 N(g=10N/kg)。
解:
蓄满水时泄洪深孔处受到水的平均压强为:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa。
由公式p=得,每个泄洪深孔的闸门受到水的压力:
F=pS=3×105Pa×63m2=1.89×107N。
故答案为:1.89×107。
17.(2020•西藏)由中国科学院沈阳自动化研究所研发的无人自主潜水器“海斗号”,最大潜深达10767m,创造了我国无人潜水器的最大下潜及作业深度记录,使我国成为继日、美两国之后第三个拥有研制万米级无人潜水器能力的国家。当“海斗号”在水下10000m深度时,它受到的压强是 1.0×108 Pa。(海水的密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
解:
当“海斗号”在水下10000m深度时,潜水器受到的压强为:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10000m=1.0×108Pa。
故答案为:1.0×108。
18.(2020•宜昌)如图所示,一个空塑料药瓶,瓶口扎上橡皮膜,瓶口朝下竖直地浸入水中,橡皮膜受到了水向 上 的压强,大小为 1000 Pa.(g=10N/kg,ρ水=1×103kg/m3)
解:(1)因为液体内部向各个方向都有压强,所以每次橡皮膜都向内凹;所以,当瓶口朝下竖直地浸入水中橡皮膜受到了水向上的压强;
(2)由图可知:橡皮膜距水面深度为h=10cm=0.1m,所以瓶口橡皮膜所受水的压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa。
故答案为:上;1000。
三.实验探究题
19.(2021•广东模拟)如图甲所示,该实验装置的名称是 压强计 。使用前应检查装置是否漏气。当用手指按压(不论轻压还是重压)橡皮膜时,发现U形管两边液面的高度几乎不变,则说明装置 漏气 (选填“漏气”或“不漏气”)。图乙和图丙是将该装置的探头放入水中不同深度的情况,比较后得出的结论是:液体内部的压强随深度的增加而 增大 (选填“增大”“减小”或“不变”)。比较图丙和图丁,得出的结论是:液体内部的压强与 液体密度 有关。
解:图中所示仪器是压强计;若压强计的有漏气的地方,软管中的气体和大气相通,等于大气压强,橡皮膜受到压强时,软管内的气体压强不会发生变化,U形管中的液面就不会出现高度差;乙和丙比较,水的密度一定,橡皮膜的方向相同,深度不同,深度越大压强越大,可得出结论:同一液体,液体内部压强随深度的增加而增大;丙和丁相比较,控制了液体深度相同,橡皮膜的方向相同,液体的密度不同,可得出结论:不同液体的压强还跟液体的密度有关。
故答案为:压强计;漏气;增大;液体密度。
20.(2020•扬州)在“探究影响液体内部压强因素”活动中:
(1)如图甲,使用前用手指按压强计的橡皮膜,是为了检查实验装置的 气密性 。实验过程中通过U形管两侧液面的 高度差 来比较液体内部压强的大小。
(2)比较图乙中的A、B、C,可得出结论:同种液体,同一深度, 液体向各个方向的压强相等 。
(3)在实验过程中发现,在同种液体的同一深度处,使用不同的压强计时,U形管两侧液面的高度差不完全相同。
小明猜想可能是实验时U形管没有 竖直 放置;
小强则认为可能是U形管中初始液面没有在中间0刻度线。这种说法是 错误 (填“正确”或“错误”)的;
小华认为可能与金属盒的橡皮膜安装时松紧有关。小华将砝码放在水平放置的金属盒橡皮膜上,改变橡皮膜的松紧程度,发现橡皮膜较紧时,U形管两侧液面的高度差较 小 。你认为U形管两侧液面的高度差还与橡皮膜的 大小 有关。
解:(1)为了能使实验顺利进行,使用前用手指按压强计的橡皮膜,是为了检查实验装置的气密性;根据转换法,如图甲所示压强计是通过U形管中两侧液面的高度差来反映压强大小;
(2)由图可知,三个图中金属盒距液面的距离相同时,只改变金属盒的方向,U形管两边液柱的高度差不变,因此同种液体,同一深度,液体向各个方向的压强相等;
(3)在“探究影响液体内部压强因素”实验中,需要将U形管竖直放置,这样测量结果更准确;
根据实验结论可知,同种液体同种深度,液体产生的压强是相同的,U形管中初始液面没有在中间0刻度线时,由于压强不变,所以U形管液面高度的变化不变;
改变橡皮膜的松紧程度,橡皮膜较紧时,橡皮膜越不容易发生形变,所以U形管两侧液面的高度差较小;
U形管两侧液面的高度差还与橡皮膜的大小有关。
故答案为:(1)气密性;高度差;(2)液体向各个方向的压强相等;(3)竖直;错误;小;大小。
四.计算题
21.(2020•兰州)如图所示,一只盛有水的薄壁玻璃杯静止在水平桌面上。杯子重1N,底面积为30cm2,杯内水重2N,水深6cm,水的密度为1.0×103kg/m3,g=10N/kg。求:
(1)水杯对桌面的压强;
(2)水对杯底的压力。
解:
(1)水杯对桌面的压力:F=G杯子+G水=1N+2N=3N,
水杯对桌面的压强:p===1000Pa;
(2)杯子内水的深度:h=6cm=0.06m,
水对杯底的压强:p'=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa,
由p=可得,水对杯底的压力:F'=pS=600Pa×30×10﹣4m2=1.8N。
答:(1)水杯对桌面的压强为1000Pa;(2)水对杯底的压力为1.8N。
22.(2020•南宁)肺活量是检测肺功能重要指标之一,是指一个人最大吸气后再做最大呼气所呼出的气体体积,单位是毫升(mL)。图是一种测量肺活量方法的示意图,把薄壁圆筒A倒扣在容器内水中,测量前筒内充满水。测量时,被测者吸足空气,再通过B尽量将空气呼出,呼出的空气通过导管全部进入A内,使A浮起。若初三女生小丽用这种方法测其肺活量,测得筒外水面到容器底部的距离h是20cm,到A的底部距离是13cm。已知A的质量为200g,横截面积为200cm2,(筒A内空气质量忽略不计)
(1)求容器底部受到水的压强。
(2)若初三女生的肺活量标准如表
等级
优秀
良好
及格
不及格
肺活量/mL
2950﹣3050
2650﹣2800
1650﹣2550
1450﹣1610
请通过计算说明小丽肺活量的等级。
(3)若在小丽吹气时,在A的正上方放置质量为50g的小物块C,求放置物块前后筒A内气体压强的变化量。
解:(1)水的深度:h=20cm=0.2m,
则水对容器底部的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa;
(2)A的质量mA=200g=0.2kg,
由于A漂浮在水中,则A受到的浮力F浮=GA=mAg=0.2kg×10N/kg=2N,
由F浮=ρ水gV排得A排开水的体积
V排===2×10﹣4m3;
A内外水面高度差:
△h1===0.01m=1cm;
A内气体体积V=S(h′+△h1)=200cm2×(13cm+1cm)=2800cm3=2800mL;
由表可知小丽肺活量的等级是良好。
(3)当A质量为mA=200g=0.2kg时,A内气体对A底部压力F1=F+GA,(F为大气对A向下的压力)
即:p1S=p0S+mAg﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当在A的正上方放置物块C时,物块C的质量:mc=50g=0.05kg,
当在A质量上加物块后时,A内气体对A底部压力:
F2=F+G总,
即:p2S=p0S+(mAg+mcg)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由②﹣①得:
△p=p2﹣p1===25Pa.
答:(1)容器底部受到水的压强是2×103Pa;
(2)小丽肺活量的等级是良好;
(3)放置物块前后筒A内气体压强的变化量是25Pa。
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1.(2020•武汉)如图所示,容器中间用隔板分成左右两部分,隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时其形状发生改变。图中,在隔板两侧分别装入两种不同的液体,不能比较出左右两侧液体密度大小关系的是( )
A. B. C.D.
解:A、由图可知,橡皮膜向左边凸起,说明右边液体压强大,而左边的液面高度低于右边液面的高度,所以无法根据p=ρgh判断左右两侧液体密度大小关系。故A符合题意;
B、由图可知,橡皮膜向右边凸起,说明左边液体压强大,而左边的液面高度低于右边液面的高度,所以根据p=ρgh可知,左侧液体的密度大于右侧液体密度。故B不合题意;
C、由图可知,橡皮膜向左边凸起,说明左边液体压强大,而左边的液面高度等于右边液面的高度,所以根据p=ρgh可知,左侧液体的密度大于右侧液体密度。故C不合题意;
D、由图可知,橡皮膜没有凸起,说明左右两边液体压强一样大,而左边的液面高度低于右边液面的高度,所以根据p=ρgh可知,左侧液体的密度大于右侧液体密度。故D不合题意。
故选:A。
2.(2020•增城区一模)“木桶理论”指出木桶能盛下水的容量由最短的木板来决定。如图将水注进水平面的木桶时,水对木桶底部的压强说法正确的是( )
A.最大压强由最长木板决定
B.木桶的质量决定压强大小
C.木桶的底面积决定压强大小
D.补齐短木板能增加最大压强
解:将水注进水平面的木桶时,水的最大深度是由短木板的长度决定的,由公式p=ρgh可知,补齐短木板能能增大水的最大深度,所以能增加最大压强,而木桶的质量、木桶的底面积不影响水对木桶底部的压强,故只有选项D正确。
故选:D。
3.(2020•槐荫区二模)如图所示,玻璃器皿空着时,侧面三个完全相同孔的橡皮膜都是平整的。当器皿加入水后,不同孔处的橡皮膜凸出程度却不相同。根据这一现象同学们提出的下列科学问题中,最有探究价值且易于探究的是( )
A.为什么在不同位置橡皮膜的凸起程度不同?
B.橡皮膜所受的压强与水的深度有什么关系?
C.液体内部的压强与液体的深度有什么关系?
D.液体压强与橡皮膜所处的位置有什么关系?
解:根据图示和题意可知,加水后三个孔到水面的深度不同,观察到越往下橡皮膜的凸出程度越大,该现象表明:同种液体内部,液体压强随着深度的增大而增大。
因此,最有探究价值且易于探究的是液体的压强是否与液体的深度有关。
故选:C。
4.(2020•盐城)如图所示为长江某水坝的示意图,水坝左侧水面高,B和C两点处于同一高度,A和C两点到各自液面的距离相等。水在A、B和C三点产生的压强分别为pA、pB和pC,则( )
A.pA<pB=pC B.pA=pC>pB C.pA>pB=pC D.pA=pC<pB
解:由图知:A、B、C三点处的深度为hB>hA=hC,由于水的密度确定,由公式p=ρgh知:此三点的压强关系为:pB>pA=pC。
故选:D。
5.(2020•北塔区模拟)如图所示,水平桌面上放置两个完全相同的玻璃容器,将两容器壁一侧开孔并用粗玻璃管相连。注水管紧贴左侧容器壁,现向内缓慢、均匀地注水,直至水注满两个容器。下列表示此过程中左侧容器底部受到水的压强p随时间t变化的曲线,其中合理的是
( )
A. B.
C. D.
解:向左侧容器内注水,在水位未到达侧壁开孔处前,随着水的注入,水的深度逐渐变大,水对容器底的压强逐渐变大;
当水位到达侧壁开孔处时,注入的水开始流入右侧容器,不断注入,但左侧水对容器底的压强不变;
当右侧容器内水位与左侧容器内水位相平时,左侧和右侧的水位同时上升,水对容器底的压强逐渐变大;但由于是向两个容器内注水,水位上升比先前只向左侧注水时水位上升的慢,故压强变化的慢,左侧容器底部受到水的压强P随时间t变化图象平缓一些;如图D所示,故D正确。
故选:D。
6.(2020•郴州)如图所示,将盛有适量水的试管由倾斜位置A缓慢移至竖直位置B.在此过程中,水对试管底部的压强( )
A.变大 B.变小
C.先变小后变大 D.先变大后变小
解:
由图可知,当试管从倾斜位置A到竖直位置B的过程中,液体深度变大,由p=ρgh可知,水对试管底部的压强变大。
故选:A。
7.(2020•仁寿县模拟)如图甲所示,密闭的容器中装有一定量的水,静止在水平桌面上,水对容器底的压力为F甲,对桌面的压强为p甲;若把该容器倒放在该桌面上,如图乙所示,水对容器底的压力为F乙,对桌面的压强为p乙,则( )
A.F甲<F乙 p甲>p乙 B.F甲=F乙 p甲=p乙
C.F甲>F乙 p甲<p乙 D.无法确定
解:(1)因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,把该容器倒放在该桌面上,容器对水平桌面的压力不变,
因容器倒放时受力面积变小,
所以,由p=可知,容器对水平桌面的压强变大;即p甲<p乙 。
(3)把该容器正放在该桌面上,杯中的水柱是上细下粗的,所以容器底受到的压力大于杯中水的重力;
把该容器倒放在该桌面上,杯中的水柱是上粗下细的,一部分水压的是容器侧壁,所以容器底受到的压力小于杯中水的重力;
所以有F甲>F乙。
故选:C。
8.(2020•兰州模拟)如图所示,杯子中放入冰块,当冰块完全熔化后,下列说法正确的是( )
A.杯子对桌面的压力减小 B.杯中水面的高度上升
C.水对杯底的压强不变 D.水对杯底的压力增大
解:
A、冰块熔化前后,杯子和杯子内物体的质量不变,总重力不变,所以杯子对桌面的压力也不变,故A错误;
B、冰漂浮于水面上时,受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=G冰﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
又因冰熔化成水后,其质量不变,重力不变,
所以,G冰化水=ρ水gV冰化水=G冰﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得:ρ水gV排=ρ水gV冰化水,
则V排=V冰化水,
即:冰熔化为水的体积等于冰排开水的体积。
所以,冰块全部熔化后,水面高度不会发生变化,故B错误;
CD、冰块完全熔化后,杯中水面的高度不变,水的密度一定,根据p=ρgh可知,水对杯底的压强不变,杯的底面积一定,根据F=pS可知,水对杯底的压力也不变,故C正确,D错误。
故选:C。
9.(2020•澧县三模)如图所示,容器中盛有水,其中h1=100cm,h2=60cm,容器底面积S=20cm2,水对容器顶的压强是( )
A.10000 Pa B.2000 Pa C.6000 Pa D.4000Pa
解:容器顶距离液面的高度:
h=h1﹣h2=100cm﹣60cm=40cm=0.4m,
水对容器顶的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4000Pa。
故选:D。
10.(2020•石景山区一模)三个相同的容器,分别装有甲乙丙三种等质量的液体,液面位置如图所示,液体对容器底的压强分别为p甲、p乙、p丙,其中正确的是( )
A.p甲>p丙>p乙 B.p甲=p乙=p丙
C.p甲<p丙<p乙 D.无法判断
解:由于该容器为圆柱形容器,而三个容器中装有质量相等的液体,因此液体对容器底的压力等于液体的重力,故压力相等;
由于受力面积也相同,因此由p=可得,液体对容器底的压强相等,即p甲=p乙=p丙。
故选:B。
11.(2020•福建)如图,装有两种不同液体的烧杯置于水平面上,两液体没有混合。上层液体的高度为
h,密度为0.8ρ;下层液体的高度为2h,密度为ρ.则液体对烧杯底部的压强为( )
A.2.4ρgh B.2.7 ρgh C.2.8 ρgh D.3 ρgh
解:上层液体所产生的压强:
p上=ρ1gh1=0.8ρgh;
下层液体所产生的压强:
p下=ρ2gh2=ρg×2h=2ρgh;
因烧杯是柱形容器,则液体对烧杯底部的压强:
p底=p上+p下=0.8ρgh+2ρgh=2.8ρgh。
故选:C。
12.(2020•乌鲁木齐一模)如图所示,甲、乙、丙三个薄壁柱形容器,它们底面积的关系是S乙=.将质量相等的液体A和B倒入甲、乙两容器中,液体A和B对甲、乙容器底部的压强为600Pa和450Pa.若将甲、乙中的液体全部倒入丙容器中(液体无溢出),则混合液体对容器底部的压强为( )
A.600Pa B.720Pa C.900Pa D.1050Pa
解:因液体对薄壁柱形容器底部的压力和液体本身的重力相等,
所以,由p=可得,液体A和B的重力分别为:
GA=F甲=p甲S甲,GB=F乙=p乙S乙,
因液体A和B的质量相等,则两液体的重力相等,
所以,GA=GB,p甲S甲=p乙S乙,
则S甲=S乙=S乙=0.75S乙,
由S乙=可得,S丙=2S乙﹣S甲=2S乙﹣0.75S乙=1.25S乙,
将甲、乙中的液体全部倒入丙容器中后,则混合液体对容器底部的压强:
p丙====1.6p乙=1.6×450Pa=720Pa。
故选:B。
13.(2020•涪城区一模)如图所示水平地面上有底面积为300cm2,质量不计的薄壁柱形盛水容器A,内有质量为400g,边长为10cm,质量分布均匀的正方体物块B,通过一根10cm的细线与容器底部相连,此时水面距容器底30cm,剪断绳子后,木块最终静止时有的体积露出水面,计算可得出( )
A.剪断绳子前,水对容器底部的压力为30N
B.剪断绳子前,容器对水平地面的压力是90N
C.剪断绳子,待物块静止后漂浮在水面上,水对容器底的压强变化了200Pa
D.剪断绳子,待物块静止后漂浮在水面上,水平地面受到的压强变化了200Pa
解:(1)剪断绳子前,容器底受到水的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa,
由p=可得,水对容器底部的压力:
F=pS=3000Pa×300×10﹣4m2=90N,故A错误;
(2)容器内水的体积:
V水=Sh﹣VB=300cm2×30cm﹣(10cm)3=8000cm3,
由ρ=可得,容器内水的质量:
m水=ρ水V水=1.0g/cm3×8000cm3=8000g=8kg,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,且薄壁柱形盛水容器A的质量不计,
所以,剪断绳子前,容器对水平地面的压力:
F=G总=(m水+mB)g=(8kg+0.4kg)×10N/kg=84N,故B错误;
(3)剪断绳子,待物块静止后漂浮在水面上,受到的浮力:
F浮=GB=mBg=0.4kg×10N/kg=4N,
由F浮=ρ水gV排可得,木块漂浮时排开水的体积:
V排===4×10﹣4m3,
液面下降的深度:
△h===0.02m,
水对容器底压强的变化量:
△p=ρ水g△h=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa,故C正确;
(4)剪断绳子,待物块静止后漂浮在水面上时,B的质量和水的质量均不变,
由F=G=mg可知,水平地面受到的压力不变,水平地面受到的压强不变,即压强的变化量为0Pa,故D错误。
故选:C。
14.(2020•成都模拟)长方形物体A受到的重力为G,放入水中后如图所示处于漂浮状态,A的下表面距容器底的高度为h,露出水面的体积为物体A总体积的.若用一个竖直向下的压力F1压物体A,使其浸没在水中后静止,这时物体A的下表面受到水竖直向上的压力为F2,说法正确的是( )
A.物体A漂浮时,下表面受到水的压强为ρ水gh
B.物体A浸没后,容器对桌面的压力增加了2G/3
C.物体A浸没后,水对它作用力的合力等于G
D.F1、F2的合力等于G
解:
A、物体下表面受到水的压强用公式p=ρgh计算,其中h是下表面到水面的垂直距离,而不是物体下表面距容器底的高度,故A错;
B、物体漂浮在水中时,所受浮力:
F浮1=ρ水V排1g=ρ水(1﹣)Vg=ρ水Vg=G,
所以可得ρ水Vg=G,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
用一个竖直向下的压力F1压物体A,使其浸没在水中后静止,此时受到的浮力:
F浮2=ρ水V排2g=ρ水Vg=F1+G,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得:G=F1+G,
则F1=G,
物体A浸没后,容器对桌面的压力增加值等于F1=G,故B正确;
C、物体A浸没后,水对它作用力的合力等于受到的浮力,即F浮2=F1+G=G+G=G,故C错;
D、物体浸没水中时,受到压力F1、重力和浮力的作用,并且F1+G=F浮,
而F浮=F下表面﹣F上表面=F2﹣F上表面,
所以F1+G=F2﹣F上表面,
则F1、F2的合力F合=F2﹣F1=G+F上表面,故D错。
故选:B。
二.填空题
15.(2020•邵阳)白云湖水电站是我市城步县最大的水电站。在修建水电站的拦河坝时,把它设计成了下宽上窄,这主要是考虑到液体内部的压强随着深度的增加而 增大 (选填“增大”或“减小”)。
解:在修建水电站的拦河坝时,把它设计成了下宽上窄,是因为液体压强跟液体的密度和液体的深度有关,在液体密度一定时,液体越深,液体的压强越大,拦河坝下部承受水的压强大,所以要做的宽一些。
故答案为:增大。
16.(2020•遂宁)三峡大坝是集防洪、航运、发电于一体的世界最大水利枢纽,坝体高185m,最大蓄水深度175m,坝体建有多个泄洪深孔,每个泄洪深孔大小为63m2,通过开启闸门泄洪,蓄满水时深孔距水面平均深度30m,则每个泄洪深孔的闸门受到水的压力是 1.89×107 N(g=10N/kg)。
解:
蓄满水时泄洪深孔处受到水的平均压强为:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa。
由公式p=得,每个泄洪深孔的闸门受到水的压力:
F=pS=3×105Pa×63m2=1.89×107N。
故答案为:1.89×107。
17.(2020•西藏)由中国科学院沈阳自动化研究所研发的无人自主潜水器“海斗号”,最大潜深达10767m,创造了我国无人潜水器的最大下潜及作业深度记录,使我国成为继日、美两国之后第三个拥有研制万米级无人潜水器能力的国家。当“海斗号”在水下10000m深度时,它受到的压强是 1.0×108 Pa。(海水的密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
解:
当“海斗号”在水下10000m深度时,潜水器受到的压强为:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10000m=1.0×108Pa。
故答案为:1.0×108。
18.(2020•宜昌)如图所示,一个空塑料药瓶,瓶口扎上橡皮膜,瓶口朝下竖直地浸入水中,橡皮膜受到了水向 上 的压强,大小为 1000 Pa.(g=10N/kg,ρ水=1×103kg/m3)
解:(1)因为液体内部向各个方向都有压强,所以每次橡皮膜都向内凹;所以,当瓶口朝下竖直地浸入水中橡皮膜受到了水向上的压强;
(2)由图可知:橡皮膜距水面深度为h=10cm=0.1m,所以瓶口橡皮膜所受水的压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa。
故答案为:上;1000。
三.实验探究题
19.(2021•广东模拟)如图甲所示,该实验装置的名称是 压强计 。使用前应检查装置是否漏气。当用手指按压(不论轻压还是重压)橡皮膜时,发现U形管两边液面的高度几乎不变,则说明装置 漏气 (选填“漏气”或“不漏气”)。图乙和图丙是将该装置的探头放入水中不同深度的情况,比较后得出的结论是:液体内部的压强随深度的增加而 增大 (选填“增大”“减小”或“不变”)。比较图丙和图丁,得出的结论是:液体内部的压强与 液体密度 有关。
解:图中所示仪器是压强计;若压强计的有漏气的地方,软管中的气体和大气相通,等于大气压强,橡皮膜受到压强时,软管内的气体压强不会发生变化,U形管中的液面就不会出现高度差;乙和丙比较,水的密度一定,橡皮膜的方向相同,深度不同,深度越大压强越大,可得出结论:同一液体,液体内部压强随深度的增加而增大;丙和丁相比较,控制了液体深度相同,橡皮膜的方向相同,液体的密度不同,可得出结论:不同液体的压强还跟液体的密度有关。
故答案为:压强计;漏气;增大;液体密度。
20.(2020•扬州)在“探究影响液体内部压强因素”活动中:
(1)如图甲,使用前用手指按压强计的橡皮膜,是为了检查实验装置的 气密性 。实验过程中通过U形管两侧液面的 高度差 来比较液体内部压强的大小。
(2)比较图乙中的A、B、C,可得出结论:同种液体,同一深度, 液体向各个方向的压强相等 。
(3)在实验过程中发现,在同种液体的同一深度处,使用不同的压强计时,U形管两侧液面的高度差不完全相同。
小明猜想可能是实验时U形管没有 竖直 放置;
小强则认为可能是U形管中初始液面没有在中间0刻度线。这种说法是 错误 (填“正确”或“错误”)的;
小华认为可能与金属盒的橡皮膜安装时松紧有关。小华将砝码放在水平放置的金属盒橡皮膜上,改变橡皮膜的松紧程度,发现橡皮膜较紧时,U形管两侧液面的高度差较 小 。你认为U形管两侧液面的高度差还与橡皮膜的 大小 有关。
解:(1)为了能使实验顺利进行,使用前用手指按压强计的橡皮膜,是为了检查实验装置的气密性;根据转换法,如图甲所示压强计是通过U形管中两侧液面的高度差来反映压强大小;
(2)由图可知,三个图中金属盒距液面的距离相同时,只改变金属盒的方向,U形管两边液柱的高度差不变,因此同种液体,同一深度,液体向各个方向的压强相等;
(3)在“探究影响液体内部压强因素”实验中,需要将U形管竖直放置,这样测量结果更准确;
根据实验结论可知,同种液体同种深度,液体产生的压强是相同的,U形管中初始液面没有在中间0刻度线时,由于压强不变,所以U形管液面高度的变化不变;
改变橡皮膜的松紧程度,橡皮膜较紧时,橡皮膜越不容易发生形变,所以U形管两侧液面的高度差较小;
U形管两侧液面的高度差还与橡皮膜的大小有关。
故答案为:(1)气密性;高度差;(2)液体向各个方向的压强相等;(3)竖直;错误;小;大小。
四.计算题
21.(2020•兰州)如图所示,一只盛有水的薄壁玻璃杯静止在水平桌面上。杯子重1N,底面积为30cm2,杯内水重2N,水深6cm,水的密度为1.0×103kg/m3,g=10N/kg。求:
(1)水杯对桌面的压强;
(2)水对杯底的压力。
解:
(1)水杯对桌面的压力:F=G杯子+G水=1N+2N=3N,
水杯对桌面的压强:p===1000Pa;
(2)杯子内水的深度:h=6cm=0.06m,
水对杯底的压强:p'=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa,
由p=可得,水对杯底的压力:F'=pS=600Pa×30×10﹣4m2=1.8N。
答:(1)水杯对桌面的压强为1000Pa;(2)水对杯底的压力为1.8N。
22.(2020•南宁)肺活量是检测肺功能重要指标之一,是指一个人最大吸气后再做最大呼气所呼出的气体体积,单位是毫升(mL)。图是一种测量肺活量方法的示意图,把薄壁圆筒A倒扣在容器内水中,测量前筒内充满水。测量时,被测者吸足空气,再通过B尽量将空气呼出,呼出的空气通过导管全部进入A内,使A浮起。若初三女生小丽用这种方法测其肺活量,测得筒外水面到容器底部的距离h是20cm,到A的底部距离是13cm。已知A的质量为200g,横截面积为200cm2,(筒A内空气质量忽略不计)
(1)求容器底部受到水的压强。
(2)若初三女生的肺活量标准如表
等级
优秀
良好
及格
不及格
肺活量/mL
2950﹣3050
2650﹣2800
1650﹣2550
1450﹣1610
请通过计算说明小丽肺活量的等级。
(3)若在小丽吹气时,在A的正上方放置质量为50g的小物块C,求放置物块前后筒A内气体压强的变化量。
解:(1)水的深度:h=20cm=0.2m,
则水对容器底部的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa;
(2)A的质量mA=200g=0.2kg,
由于A漂浮在水中,则A受到的浮力F浮=GA=mAg=0.2kg×10N/kg=2N,
由F浮=ρ水gV排得A排开水的体积
V排===2×10﹣4m3;
A内外水面高度差:
△h1===0.01m=1cm;
A内气体体积V=S(h′+△h1)=200cm2×(13cm+1cm)=2800cm3=2800mL;
由表可知小丽肺活量的等级是良好。
(3)当A质量为mA=200g=0.2kg时,A内气体对A底部压力F1=F+GA,(F为大气对A向下的压力)
即:p1S=p0S+mAg﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当在A的正上方放置物块C时,物块C的质量:mc=50g=0.05kg,
当在A质量上加物块后时,A内气体对A底部压力:
F2=F+G总,
即:p2S=p0S+(mAg+mcg)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由②﹣①得:
△p=p2﹣p1===25Pa.
答:(1)容器底部受到水的压强是2×103Pa;
(2)小丽肺活量的等级是良好;
(3)放置物块前后筒A内气体压强的变化量是25Pa。
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