初中物理人教版八年级下册9.1 压强随堂练习题
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这是一份初中物理人教版八年级下册9.1 压强随堂练习题,共40页。试卷主要包含了液体压强产生的原因,压强计,影响液体内部压强大小的因素,8×103kg/m3的酒精等内容,欢迎下载使用。
知识点1:液体压强的特点
1.探究液体对容器底和容器壁是否有压强
2.液体压强产生的原因
(1)液体受重力作用,对支撑它的容器底有压强。
(2)液体具有流动性,对阻碍它流散开的容器壁也有压强。
(3)液体由于具有流动性而在液体内部相互挤压,因此液体部向各个方向都有压强。
3.压强计
(1)作用∶测量液体内部的压强。
(2)构造∶压强计主要由 U形管、橡皮管、探头(由金属盒蒙上橡皮膜构成)三部分组成,如图所示。
(3)原理∶当探头上的橡皮膜受到压强时,U 形管两端的液面出现高度差。加在探头上的压强越大,U形管中液面的高度差就越大。
(4)使用时注意事项∶使用前应检查蒙在金属盒上的橡皮膜、连接用的橡皮管及连接处是否漏气。
(5)常用检查方法∶用手轻按橡皮膜,观察 U 形管两侧液面的高度差是否发生变化,如果变化,说明不漏气,如果不变,说明漏气。
4.影响液体内部压强大小的因素
(1)在液体内部的同一深度处,向各个方向的压强都相等。
(2)随着深度增加,液体的压强增大。
(3)液体内部压强的大小还跟液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
应用 1 认识液体压强
例1:某同学用如图所示装置“探究液体内部压强的特点”,下列说法正确的是( )
A.图①装置中的U形管是一个连通器
B.②、⑤两图是探究液体压强与方向的关系
C.④、⑤两图是探究液体压强与方向的关系
D.②、④两图是探究液体压强与深度的关系
知识点2 液体压强的大小
1.液体压强公式的推导
设想水面下方深度h处有一个水平放置的"平面",设这个平面的面积为 S,则这个平面以上的液柱对平面的压力等于液柱所受的重力。
这个液柱的体积∶V=Sh;
这个液柱的重力∶G=mg =ρVg=ρShg;
这个液柱对平面的压力∶F=G=ρShg;
平面受到的压强∶
因此,液面下深度为h处液体的压强为。
2.液体内部压强的公式
注意∶应用时,各个物理量的单位都应统一取国际单位。其中ρ—kg/m3,g—N/kg,h—m,p—Pa。
3.对液体压强公式的理解
(1)由可知,液体压强只与液体密度和液体深度有关,与液体质量、体积等无关。
(2)h指的是液体的深度,是被研究的点到自由液面的竖直距离。如下图所示,A、B、C 的深度分别是h1、h2和 h3,D、E、F 三点的深度相同,都是h。
(3)该公式适用于静止的液体和密度均匀的气体,不适用于流动的液体、气体
4.和的应用
应用 2 液体压强的判断
例2:如图所示,容器中装有水,A点受到水的压强为( )g取10N/kg
A.300PaB.800PaC.900PaD.1100Pa
应用 3 液体压强的计算
例3:如图所示的容器内盛有密度为0.8×103kg/m3的酒精。其中A点的压强pA=___________Pa,B点的压强pB=___________Pa,方向为___________,C点的压强pC=___________Pa,方向为___________;
知识点3连通器
1.连通器∶上端开口、下端连通的容器叫做连通器。
2.连通器的特点∶连通器里装的是同种液体,当液体不流动时,连通器各部分中的液面总保持相平。
3. 连通器的原理
假想在连通器的最底端放一很薄的液片 AB(如下图所示), AB 受到左边液体对它的压力F左,也受到右边液体对它的压力 F右,AB 静止,根据二力平衡有F左=F右,根据压力与压强的关系有p左S左=p右S右,由于AB是薄片,有S左=S右,所以p左=p右,又根据,则有h左=h右,所以连通器内同种液体不流动时各液面相平。
4.连通器的应用
应用 4 连通器的应用
例4如图所示,A、B为完全相同的两个容器,分别盛有7cm、5cm深的水,A、B之间用导管连接。若将阀门K打开后( )
A.当水不流动时,A中液面依然会高于B中液面
B.当水不流动时,A、B两容器中液面相平
C.当水不流动时,A、B两容器底所受压强之比为1:1
D.当水不流动时,A、B两容器底所受压强之比为5:7
实验 研究液体内部的压强
【提出问题】液体内部的压强有什么特点?
【猜想与假设】液体内部的压强大小可能与方向、液体的深度、液体的密度有关。
【实验器材】压强计、水杯、水、盐水。
【实验过程】
实验一
实验操作∶保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,看液体内部同一深度处各个方向压强的关系。
实验现象∶探头朝向不同的方向,U 形管两侧的液面高度差总是一样的
实验结论∶液体内部向各个方向都有压强,且同种液体同一深度处向各个方向的压强相等。
实验二
实验操作∶保持探头方向不变,增大探头在水中的深度,看液体内部的压强与深度有什么关系。
实验现象∶探头所处的深度越大,U 形管两侧的液面高度差大。
实验结论∶同种液体内部的压强随液体深度的增加而增大。
实验三
实验操作∶保持探头方向和深度不变,换用盐水,看液体内部的压强与液体的密度有什么关系。
实验现象∶在盐水中时 U形管两侧的液面高度差较大。
实验结论∶深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
物理方法:控制变量法、转换法
(1)控制变量法∶此实验要探究液体压强与方向、液体深度和液体密度的关系,因此在探究某一个因素对液体压强的影响时,要注意控制另外两个因素一样。
(2)转换法∶液体内部压强是我们看不见、摸不着的,但可以利用压强计中U形管两侧液面的高度差显示液体内部的压强。
【实验结论】
(1)液体内部向各个方向都有压强,在同一深度,向各个方向的压强大小相等;
(2)同种液体内部的压强随深度的增加而增大;
(3)在液体的深度相等时,液体的密度越大,液体所产生的压强越大。
实验应考拓展:探究液体压强与什么因素有关
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。它可以用来做"探究液体压强是否跟深度、液体密度有关"的实验。
1.实验要验证"在同种液体中液体压强跟深度有关"这一结论,应该怎样设计实验?说出实验步骤和实验现象。
实验步骤∶向容器左右两边加入水,使右边水面高出左边水面。
实验现象∶橡皮膜向左边凸出。
2.实验要验证"在深度相同时,液体压强跟液体密度有关"这一结论,应该怎样设计实验?说出实验步骤和实验现象。
实验步骤∶向容器左右两边分别加入水和盐水,使两边液面相平。
实验现象∶橡皮膜向左边凸出。
针对练习:探究液体压强
例:究影响液体内部压强大小的因素:
(1)液压计:如图,物理学中常利用如图所示的液体压强计测量液体压强,当探头的薄膜受压强的作用时,U形管左右两侧液面产生高度差,液面高度差的大小反映了薄膜所受___________的大小;
(2)实验方法:___________;
(3)完成以下实验过程并记录分析实验现象:
①比较(a)、(b)两幅图,可以得出:液体内部压强大小跟液体的___________有关;
②比较(e)、(f)两幅图,可以得出:液体内部压强大小还跟液体的___________有关;
③比较(c)、(d)、(e)三幅图,你还可以得出什么结论?___________。
(4)结论:
①液体内部朝各个方向都有___________;
②在同一深度,液体内部向各个方向的压强都___________;
③同一液体内部的压强随着深度的增加而___________;
④液体内部的压强还与液体的密度有关,在同一深度处,液体的密度越大,压强___________。
易错点 对液体深度的理解
例1:如图所示的容器中装有水,以下说法正确的是( )
A.A点上方容器顶部会受到水向上的压强
B.A点所处深度为6cm
C.B点受到水的压强为2200Pa
D.A、B两点所受水的压强之比为13∶22
提升:容器底所受压力、压强及对支持面的压力、压强的比较
例1:如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙、丙三个平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。下列说法正确的是( )
A.容器对桌面的压力:F甲=F乙=F丙
B.容器对桌面的压强:p′甲pB,FAp丙,故D错误。
故选A。
突破 1 液体压强问题(含液体压力)
例1:如图,密闭的奶茶饮料平放在水平桌面上,若将该饮料倒置过来放在桌面上,压力、压强的变化情况是( )
A.杯子对桌面的压力减小
B.杯子对桌面的压强不变
C.杯内奶茶对杯子底的压力减小
D.杯内奶茶对杯子底的压强减小
【答案】D
【详解】A.杯子对桌面的压力等于杯子与饮料的重力之和,无论正放,还是倒放,杯子与饮料的重力不变,则杯子对桌面的压力不变,故A不符合题意;
B.杯子对桌面的压力不变,受力面积变大,根据p可知,杯子对桌面的压强减小,故B不符合题意;
C.倒置前,容器上宽下窄,此时的压力小于饮料的重力;倒置后,容器上窄下宽,此时的压力大于饮料的重力,杯内奶茶对杯子底的压力增大,故C不符合题意;
D.由图可知,正放时,杯中饮料的深度h较大,根据可知,正放时饮料对杯底的压强较大,即,故杯内饮料对杯子底的压强减小,故D符合题意。
故选D。
【针对训练1】如图所示,水平地面上放有一个边长为30cm的正方体箱子,其顶部有一根长20cm、横截面积为4cm2竖直的管子与箱子相通,管子和箱子都灌满水,求:
(1)箱内顶部受到水的压强;
(2)水的重力;
(3)如果从装满的该容器里抽出4580cm3的水,则剩余的水对容器底的压强多大?
【答案】(1)2000Pa;(2)270.8N;(3)2500Pa
【详解】解:(1)箱内顶部处水的深度为
根据可知,箱内顶部受到水的压强为
(2)水的体积为
水的重力为
(3)如果从装满的该容器里抽出4580cm3的水,则剩余水的体积为
比较发现抽出的水的体积大于上部管子里的水的体积,剩余的水全部在正方体箱子里,则容器内剩余水的深度为
则剩余的水对容器底的压强为
答:(1)箱内顶部受到水的压强为2000Pa。
(2)水的重力为270.8N。
(3)如果从装满的该容器里抽出4580cm3的水,则剩余的水对容器底的压强为2500Pa。
突破2:和的综合使用问题
突破点∶ 柱体类容器内液体对容器底的压强可直接用公式分析,柱体类固体对支持面的压强也可以直接用来分析。只要是直柱体,不管是液体还是固体,公式和都可以使用。
例2:如图所示,两容器中装有同种液体,液面等高,容器的底面积相等。比较容器底部受到液体的压力F和压强p,应为( )
A.F甲b>c>dB.aaD.a=b=c=d
【答案】D
【详解】由题可知,液体密度相同 ,高度相同,根据可知,它们对容器底部的压强大小相等。
故选D。
突破3:液体压强变化问题
例3:如图,足够高的薄壁圆柱形容器甲和圆柱体乙置于水平地面上。容器甲底面积为6×10﹣2m2,盛有深度为12cm的水。圆柱体乙的重力为270N,对地面的压强为3000Pa,则水对容器用底部的压强为______Pa,圆柱体乙的底面积为______m2;若将一物块A分别浸没在容器甲的水中和放在圆柱体乙上表面的中央时,水对容器甲底部压强的变化量与圆柱体乙对水平地面压强的变化量相等,则A的密度为______kg/m3。(取g=10N/kg)
【答案】 1.2×103 0.09 1.5×103
【详解】[1]水的深度h=12cm=0.12m,水对容器用底部的压强
p=ρ水gh=103kg/m3×10N/kg×0.12m=1.2×103Pa
[2]圆柱体乙的重力为270N,对地面的压强为3000Pa,根据可知圆柱体乙的底面积为
[3]设物块A的体积为VA,其密度为ρA,则物块A的质量为mA=ρAVA,将物块A浸没在容器甲的水中(容器足够高,无水溢出),水面升高的高度
则水对容器甲底部压强的增加量
将物块A放在圆柱体乙上表面的中央,则圆柱体乙对地面压强的增加量
已知,则有
所以物块A的密度
【针对训练3】一个鱼缸放在水平桌面中央,内盛有0.1m深的水。求:
(1)水对鱼缸底部的压强;
(2)鱼缸的底面积是2×10﹣2m2,水的质量是2.5kg,水对鱼缸底部的压力;
(3)鱼缸的质量是1.3kg,现将一物体挂在弹簧测力计上,测力计示数为5N。将物体浸入水中某一位置保持静止,水未溢出,如图所示,测力计示数变为3N。此时容器对桌面的压强多大?
【答案】(1)1000Pa;(2)20N;(3)2000Pa
【详解】解:(1)水对鱼缸底部的压强
p=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa
(2)水对鱼缸底部的压力
F=pS=1000Pa×2×10﹣2m2=20N
(3)物体浸入水中时物体受到的浮力
F浮=G﹣F′=5N﹣3N=2N
鱼缸和水的总重力
G=(m+m′)g=(2.5kg+1.3kg)×10N/kg=38N
此时容器对桌面的压力等于鱼缸和水的总重力与水对物体的浮力之和,则容器对桌面的压强
答:(1)水对鱼缸底部的压强为1000Pa;
(2)水对鱼缸底部的压力为20N;
(3)此时容器对桌面的压强为2000pa。
1.下列说法中不正确的是( )
A.在同一深度,液体密度越大,压强越大
B.在同种液体内部,深度越大时,压强越大
C.由于液体有重力才产生了压强,所有在同一深度向下的压强大于向上的压强
D.在同种液体内部,同一深度,液体向各个方向的压强相等
【答案】C
【详解】A.据液体内部压强的特点可知,在同一深度,液体密度越大,压强越大,故A正确,不符合题意;
B.据液体内部压强的特点可知,在同种液体内部,深度越深,压强越大,故B正确,不符合题意;
C.液体内部压强的产生原因是由于液体受重力且具有流动性,同时据液体内部压强的特点可知,同一种液体,在同一深度,液体内部向各个方向的压强相等。故C错误的,符合题意;
D.据液体内部压强的特点可知,在同种液体内部,同一深度,液体向各个方向的压强相等,故D正确,不符合题意。
故选C。
2.用隔板将玻璃容器均分为两部分,隔板中有一小孔用薄橡皮膜封闭(如图)。下列有关用该装置能探究的问题的说法正确的是( )
①能探究液体压强是否与液体的深度有关
②能探究液体压强是否与液体的密度有关
③能探究液体是否对容器的底部产生压强
④能探究液体是否对容器的侧壁产生压强
A.只有①②③B.只有①②④C.只有①②D.只有③④
【答案】B
【详解】①在隔板两边倒入深度不同的同种液体,观察橡皮膜凸起的方向可知两侧液体压强的大小,可探究液体压强是否与液体的深度有关;故①正确;
②在隔板两边倒入不同液体,使其深度相同,观察橡皮膜凸起的方向可知两侧液体压强的大小,可探究液体压强是否与液体的密度有关;故②正确;
③此时的橡皮膜没有处于容器的底部,所以不能探究液体是否对容器的底部产生压强;故③错误;
④此装置可以在一侧倒入液体,如果橡皮膜凸出,则表明液体对容器的侧壁有压强,若不凸出,则表明液体对侧壁没有压强;可以探究液体是否对容器的侧壁产生压强;故④正确。
故选B。
3.如图所示的装置中,不是利用连通器原理进行工作的是( )
A.茶壶B.形管压强计
C. 船闸D.锅炉水位计
【答案】B
【详解】.茶壶的壶嘴与壶身底部相通,上端开口,壶嘴和壶身在同一高度,倒满水后,静止时液面相平,所以茶壶是连通器,故A不符合题意;
B.压强计的形管一端和空气连通,另一端和探头连通,探头一端是不透气的,不是连通器,故B不符合题意;
C.船闸在工作时,闸室分别与上游和下游构成连通器,是利用连通器原理工作的,故C不符合题意;
D.锅炉水位计是利用连通器的原理制成的,故D不符合题意。
故选B。
4.如图所示,A、B两容器通过斜管道相连。两容器中装有同一液体,且液面高度相同,已知a点的压强小于b点的压强,下列说法中正确的是( )
A.液体由A流向B
B.液体由B流向A
C.液体在A、B间来回流动
D.液体静止不动
【答案】D
【详解】由图示知,A、B两个容器通过斜管相连,则A、B两个容器上端开口,下端连通,形成了一个连通器,连通器里装的是相同液体,液面高度相同,则液体不流动,故ABC错误,D正确。
故选D。
5.如图所示,有一密闭的圆台形容器,内装一定质量的水,如果把它倒置后放在水平桌面上,则下列说法正确的是( )
A.水对容器底部的压力相等,压强是图乙大
B.容器对桌面的压力相等,压强相等
C.图乙中水对容器底部的压力小,压强大
D.图甲中水对容器底部的压力小,压强小
【答案】C
【详解】ACD.倒置后,液体深度h增大,根据知水对容器底面的压强增大,正放时,水对容器侧壁有压力,因为物体间力的作用是相互的,所以容器侧壁对水也有压力,所以
倒置时,有一部分水压在容器壁上,水对容器底的压力
所以
即:水对容器底面的压力将变小,故AD错误;C正确;
B.倒置前后容器对桌面的压力等于水和容器的总重力,因总重力不变,故对桌面的压力不变;而倒置后接触面积减小,根据可知容器对水平桌面的压强将增大,故B错误;
故选C。
6.如图所示,放在水平桌面上的容器A为圆柱形,容器B为圆锥形,两容器本身的质量和底面积都相同,装入深度相同的水后。下列说法中不正确的是( )
A.两容器对桌面的压力不相等
B.由于A容器中的水多于B容器,故A容器底部受水的压力大于B容器底部受到的水的压力
C.两容器对桌面的压强不相等
D.两容器中的水对容器底的压强相等
【答案】B
【详解】AC.由图可知,A、B液面高度相同,A中水的体积要大于B中水的体积,根据
可知,A中水的重力要大于B中水的重力;两容器本身的质量相同,根据
可知,容器的重力相同,所以A容器与水的总重力要大于B容器与水的总重力;水平面上的物体对水平面的压力等于自身的重力,所以A装置对桌面的压力大于B对桌面的压力,由于受力面积相同,根据
可知,两容器对桌面的压强不相等,故AC正确,不符合题意;
BD.容器中的液面深度相同,密度相同,根据
可知,容器底部受到的压强相同;容器的底面积相同,根据
可知,两容器中的水对容器底的压力相等,故B错误,符合题意,D正确,不符合题意。
故选B。
7.一未装满橙汁的密闭杯子,先正立放在桌面上(如图A所示),然后反过来倒立在桌面上(如图B所示),两次放置,橙汁对杯底的压强分别是pA和pB,橙汁对杯底的压力分别是FA和FB,则( )
A.pA>pB,FA=FBB.pAFBC.pA>pB,FAp量杯,故C错误,D正确;
AB.由于水对量筒底部的压强大于水对量杯底部的压强,量杯和量筒底面积相同,由F=pS可知,水对量筒底部的压力大于水对量杯底部的压力,故A错误,B正确。
故选BD。
10.液体压强产生的原因是:由于液体受到______,且液体具有______。液体从容器侧壁孔中喷出,说明液体对______有压强;喷泉向上喷出,说明液体内部向______有压强;由于液体具有_________性,液体内向各个方向都有压强。
【答案】 重力 流动性 侧壁 上 流动
【详解】[1][2]液体和气体内部产生的压强都是由于受到地球的吸引力且具有流动性而产生的。
[3][4][5]液体从容器侧壁喷出,说明液体对容器侧壁由压强,喷泉向上喷出,说明液体内部向上有压强,由于液体具有流动性,液体内部向各个方向都有压强。
11.如图甲所示,密闭的容器重为20N,底面积为100cm2,其中装有8kg的水,水的深度为15cm,平放在面积为1m2的水平台面上。桶底受到水的压力为___________N;水对桶底的压强为___________Pa;台面受到桶的压力为___________N;台面受到桶的压强为___________Pa,若把该容器倒放在该桌面上,如图乙所示,那么水对容器底的压强将___________,压力将___________,容器对桌面的压强将___________,压力将___________。(均选填“变大”、“变小”或“不变”)(ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)
【答案】 15 1500 100 1×104 变小 变大 变小 不变
【详解】[1][2]水对桶底的压强
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa
由可得,桶底受到水的压力
F=pS=1500Pa×100×10﹣4m2=15N
[3]桶里水的重力
G水=m水g=8kg×10N/kg=80N
台面受到桶的压力为桶的重力和水的重力之和
F′=G桶+G水=20N+80N=100N
[4]台面受到桶的压强
[5]若把该容器倒放在该桌面上,容器的底面积变大,容器中水的体积不变,所以容器中水的高度变小,根据液体压强公式p=ρgh可知水对容器底的压强将变小。
[6]容器正立时,水的重力一部分作用在容器侧壁,一部分作用在容器底部,水对容器底部的压力小于水的重力,倒置后,水的重力全部作用在容器底部,同时容器底部还会承受容器侧壁给水的压力,所以水对容器底部的压力变大。
[7][8]容器对桌面的压力不变,仍为桶的重力和水的重力之和,倒置后,受力面积变大,根据压强定义公式p可知容器对桌面的压强变小。
12.如图所示的平底薄壁水桶底面积为0.05m2,质量为1kg。桶内装有50cm深的水,放在水平地面上,水对桶底的压强比桶对地面的压强小800Pa。
(1)水对桶底的压强;
(2)水对桶底的压力;
(3)装水的桶对地面的压力;
(4)水桶内水的重力。
【答案】(1)5000Pa;(2)250N;(3)290N;(4)280N
【详解】解:(1)根据液体压强公式可知,水对桶底的压强为
(2)根据可知,水对桶底的压力
(3)由题可知,水对桶底的压强比桶对地面的压强小800Pa,则桶对地面的压强为
根据可知,装水的桶对地面的压力
(4)根据受力分析可知,装水的桶对地面的压力大小
所以水的重力为
答:(1)水对桶底的压强是5000Pa;
(2)水对桶底的压力是250N;
(3)装水的桶对地面的压力是290N;
(4)水桶内水的重力为280N。
13.某同学利用如图所示的器材探究液体内部压强的特点。
(1)在甲图中,用手指按压压强计的橡皮膜,是为了检查实验装置是否______;
(2)实验中液体压强是用U形管两侧液面的______来表示的;
(3)通过比较C、D两个图,可得出结论:______;
(4)通过比较D、E两个图,可探究液体压强与______的关系;
(5)通过比较A、B、C三个图,可得出结论:同种液体在相同深度向各个方向的压强______;
(6)小强用丙装置测量未知液体的密度:在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入待测液体,直到观察到橡皮膜相平,用刻度尺测量的物理量:
A.右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h1
B.左侧水到橡皮膜中心的深度h2
请你推导出待测液体密度的表达式为ρ液=______(用题中字母和ρ水表示)。
【答案】 漏气 高度差 在同一液体中,深度越大,压强越大 液体密度 相等
【详解】(1)[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。
(2)[2]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。
(3)[3]C、D两图都是水,探头在水中的深度不同,且深度越深,U形管液面的高度差越大,故可以得出在同一液体中,深度越大,压强越大。
(4)[4]由D、E两个图知,液体的深度相同,液体的密度不同,可探究液体压强与液体密度的关系。
(5)[5]比较A、B、C三个图知液体的深度、液体的密度都相同,橡皮膜的方向不同,U形管液面的高度差相同,说明同种液体在相同深度向各个方向的压强相等。
(6)[6]在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入待测液体,直到观察到橡皮膜相平,则左右液体产生的压强相同,即
所以液体的密度为
14.如图1是小洛用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验装置。
(1)压强计上的U形管 ___________(选填“属于”或“不属于”)连通器;
(2)在使用压强计前,小洛发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差,如图1甲所示。正确的调节方法是 ___________(选填“A”或“B”),使U形管左右两侧的水面相平;
A.将右侧支管中高出的水倒出
B.取下软管重新安装
(3)比较图1乙、丙两次实验,可得出:在同种液体中,液体内部压强随 ___________的增加而增大;
(4)要探究液体内部压强是否与液体密度有关,应选择图1 ___________两次实验进行比较,可得出液体压强与液体密度的关系是:___________;
(5)小洛结合液体压强的知识,设计了如图2所示的测量盐水密度的方案,请将实验步骤补充完整:
①如图2所示,用细线和橡皮膜把玻璃管一端扎紧,向管内倒入适量的水,用刻度尺测出水面到下管口的距离记为h1;
②如图2所示,在烧杯中装入适量的盐水,将玻璃管缓慢浸入其中,直至 ___________,用刻度尺测出盐水面到下管口的距离记为h2;
③盐水的密度表达式:ρ盐水=___________(利用ρ水、h1、h2表示);
④以上实验所测盐水的密度偏 ___________(选填“大”或“小”)。
【答案】 不属于 B 液体的深度 丙、丁 液体深度相同时,液体压强随液体密度增大而增大 橡皮膜水平为止 小
【详解】(1)[1]压强计上端不都是开口的,故不属于连通器。
(2)[2]进行调节时,只需要将软管取下,再重新安装,这样的话,U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的;如果将右侧支管中高出的水倒出,左右液面上方的大气压强仍然不相等,故B符合题意,A不符合题意。
故选B。
(3)[3]比较图乙和图丙两图知,液体的密度相同,深度不同,U形管液面的高度差不同,压强不同,故可以得到:液体的压强与液体的深度有关。
(4)[4][5]要探究液体的压强与液体密度的关系,需要控制液体的深度相同,改变液体的密度,应选1图丙、丁比较,可得出液体压强与液体密度的关系:液体深度相同时,液体压强随液体密度增大而增大。
(5)[6][7]本步骤是通过转换法,只要玻璃管底部的橡皮膜水平即可说明此时橡皮膜上方受到水的压强等于下方受到盐水的压强,故此处应该在烧杯中装入适量的盐水,将玻璃管缓慢浸入其中,直至橡皮膜水平为止,用刻度尺测出盐水面到下管口的距离记为h2。因为此时橡皮水平,说明盐水与水产生的压强相等,即
得盐水的密度表达式
[8]如图2甲是测量的水面到玻璃管下管口的距离,由于橡皮膜发生形变,造成测量的水深度即h1比实际值偏小,故密度的测量值比真实值偏小。
15.小寒同学利用如图器材探究“液体内部压强特点”。
(1)实验通过比较 ___________来比较液体内部压强大小;
(2)当压强计的金属盒在空气中时,U形管两端的液面应当相平,而她却观察到如图甲所示的情景,调节的方法是 ___________(选填“A”或“B”);
A.将此时右边支管中高出的液体倒出
B.取下软管重新安装
(3)调好后,将探头放入水中,并多次改变探头在水中的深度,如图乙,比较每次的深度及相应的U形管左右两侧液面高度差,这是为了探究液体内部压强与 ___________的关系;
(4)某同学认为液体内部压强还可能与液体密度有关,为验证此猜想,完成实验后得出当探头所处深度相同时所处液体的密度越大,U形管左右两侧液面高度差 ___________(选填“越大”或“越小”);
(5)小寒在此基础上又做了拓展实验。如图丙,她将两端开口的玻璃管的一端扎上橡皮膜并倒入水,底端橡皮膜向下微微凸起,用刻度尺测出玻璃管中水柱的高度为h1,然后将玻璃管缓慢插入装有盐水烧杯中,直到橡皮膜表面与水平面相平,测出管底到盐水液面高度为h2(如图丁)。用小寒测得的物理量推导出盐水密度的表达式ρ盐水=___________(水的密度用ρ水表示)。
【答案】 U形管中液面的高度差 B 深度 越大
【详解】(1)[1]液体压强计就是利用U形管中液面的高度差来比较液体内部压强大小的,U形管液面高度差越大,说明压强越大。
(2)[2]当压强计的橡皮膜没有受到压强时,U形管中液面应该就是相平的,若U形管中的液面出现了高度差,就说明软管中的气体压强大于大气压,在压力差的作用下,U形管中的液面出现高度差;要调节,只需要将软管取下,再重新安装,这样的话,U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的,故A不符合题意,B符合题意。
故选B。
(3)[3]调好后,将探头放入水中,并多次改变探头在水中的深度,如图乙,同时,比较每次的深度及相应的U形管左右两侧液面高度差,这是为了探究液体内部压强与深度的关系。
(4)[4]液体压强与液体的密度有关,深度相同时,液体的密度越大,液体压强越大。
(5)[5]当橡皮膜的表面相平时,盐水对其向上的压强与水对其向下的压强相等,即
利用测得的盐水的深度h2和其密度ρ盐水,表示出p盐水;即
同理表示出p水,即
两者相等即
由此可以求得盐水的密度
实验操作
如图所示,玻璃筒中无水时,下端和右侧的橡皮膜是平的;在玻璃筒中倒入水后,下方和右侧的橡皮膜分别向下和向右凸出
实验结论
液体对容器底和容器壁都有压强
适用范围
压强的定义式,适用于所有情况,多用于计算固体压强
液体压强的计算式,也适用于计算形状规则、质地均匀的柱形固体对水平面的压强
计算顺序
固体先算压力,后计算压强
液体先算压强,后计算压力
茶壶
茶壶嘴略高于壶身的设计
锅炉水位计
利用连通器原理把锅炉中的水位反映到锅炉外的水位计中
下水道 U形反水弯
利用连通器的原理在下水道软管里形成水封”,防止异味传出
水塔与自来水管
利用连通器原理向各个楼层供水
自动喂水器
利用连通器原理使饮水槽内水面自动升高
船闸
利用连通器原理使轮船通过水库、拦河大坝等
容器
容器底受到的压强
p=ρ液gh
容器底受到的压力
F=pS=ρ液gh=G柱
F>G液
F=G液
F<G液
对支持面的压力
F1=G液+G容
对支持面的压强
p1=F1/S
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