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初中物理沪科版(2024)八年级全册第八章 压强第二节 科学探究:液体的压强巩固练习
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这是一份初中物理沪科版(2024)八年级全册第八章 压强第二节 科学探究:液体的压强巩固练习,共29页。试卷主要包含了单选题,填空题,作图题,计算题,实验题等内容,欢迎下载使用。
1.关于液体压强的下列说法中,正确的是
A.在同一深度,液体向上的压强大于向下的压强;
B.在同一液体内,越深的地方液体的压强越大;
C.液体对容器底的压强小于对容器侧面的压强;
D.液体具有流动性,所以液体内部向上的压强为零
2.如下图所示,半球形容器中盛满水,则水对容器壁压力的示意图中正确的是 ( )
A.B.
C.D.
3.如图所示的四个容器,不是连通器的是( )
A.B.C.D.
4.著名的“木桶理论”,是指用木桶来装水,若制作木桶的木板参差不齐,那么它能盛下水的容量,不是由这个木桶中最长的木板来决定的,而是由最短的木板来决定,所以它又被称为“短板效应”。那么,决定木桶底部受到水的压强大小的是( )
A.木桶的粗细
B.木桶的轻重
C.最短的一块木板
D.最长的一块木板
5.甲、乙两烧杯的底面积之比为3∶1,依次盛入密度之比为1∶2的液体,且液体高度之比为2∶1,则两烧杯底面所受液体的压强比是( )
A.1∶3B.1∶2C.2∶1D.1∶1
6.如图所示,A、B两个内径相同的玻璃内盛有质量相等的不同液体,A管竖直B管倾斜放置时,两管液面等高,则试管底部受到液体的压强关系是( )
A.B.C.D.无法确定
7.用如图所示的装置探究液体内部压强的特点,下列做法能使U形管两边液面高度差变小的是( )
A.将金属盒向上移动
B.将金属盒水平向左移动
C.将金属盒在原位置转动180°
D.保持金属盒的位置不动,向杯中加入适量水
8.如图所示,A、B为完全相同的两个容器,分别盛有8cm、6cm深的水,A、B之间用导管连接,若将阀门K打开,最后A、B两容器底部受到水的压强之比为( )
A.3∶4B.9∶7C.1∶2D.1∶1
9.将一未装满水密闭的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,如图所示,瓶盖的面积是8cm2,瓶底的面积是28cm2,瓶重和厚度忽略不计(g取10N/kg,ρ水=1×103kg/m3)。以下选项正确的为( )
A.倒立放置时瓶盖受到水的压强1000Pa
B.倒立放置时瓶盖所受到水的压力为2.8N
C.倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压强为3500Pa
D.倒立放置与正立放置时矿泉水瓶对桌面的压力不相等
10.如下图中,三个容器的底面积、高度和质量都相同,在容器中盛满水后,比较容器底部所受水的压力大小为
A.甲容器底部所受水的压力大B.乙容器底部所受水的压力大
C.丙容器底部所受水的压力大D.三个容器底部所受水的压力一样大
二、填空题
11.连通器是指上端______,底端______的容器。当连通器中的液体______时,其各容器中的液面____。
12.如图所示,平底茶壶的质量是400g,底面积是40cm2,内盛0.6kg的水,放置在一水平桌面上。则茶壶对桌面的压力为 _____N,茶壶对桌面的压强为 _____Pa,水对茶壶底部的压强为 _____Pa,水对茶壶底部的压力为 _____N。(g=10N/kg)
13.如图装置,两端开口的U形管内注入一定量的水,将A管向右倾斜待稳定后,A管中水面高度与B管中水面高度相比______(选填“更高”、“更低”或“一样高”),U形管底C点的压强将______(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
14.如图所示,自带吸管的玻璃杯可以看作是一个______,当杯中饮料静止时,图中A点的液体压强______B点的液体压强(选填“大于”“等于”或“小于”)。装有饮料的玻璃杯总质量为0.3kg,放置在水平桌面上,杯底与桌面的接触面积为2×10-4m2,则杯子对桌面的压强为______Pa。(g取10N/kg)
15.盛有水的容器中,A、B、C三点的位置如图甲所示,A处水的压强为______Pa。C点所在的水平表面的面积为10cm2,则该表面受到水的压力为______N。如图乙所示,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,最后A、B两容器底部受到水的压强之比为______。
16.如图所示,将一个两端开口的玻璃管下端扎上一块橡皮膜,倒入一定量的某种液体后,橡皮膜向外凸出。然后放入盛有清水的烧杯中,玻璃管下端距水面10cm,此时液柱高为8cm,橡皮膜恰好变平,则液体密度为______kg/m3。
17.如图,薄壁圆柱形容器A、B放在水平桌面上,分别盛有不同的液体,A、B的底面积之比SA:SB=3:2,液面的高度之比hA:hB=4:3,液体对两个容器底部的压力大小相等.现将完全相同的两小球分别放入A、B中,液体未溢出,静止时,A中的小球悬浮,那么,A、B两容器中的液体密度之比是ρA:ρB=_____,放入小球后容器底部受到液体的压强之比pA:pB=_____
18.一柱形容器底面积250cm2,两端开口的薄壁玻璃管(厚度不计)质量115g,横截面积50cm2,在其下端紧贴一质量10g、面积100cm2的塑料薄片(薄片厚度不计,且与玻璃管不粘连),浸入到水内30cm深处。然后沿管壁慢慢注入酒精(ρ酒精=0.8g/cm3),当管内酒精与容器中的水面相平时,塑料薄片并没有掉落,此时手对玻璃管向下的力为4.9N,为了保证塑料片不掉落,玻璃管向上移动的最大距离为______cm。(水对塑料薄片的阻力不计)
三、作图题
19.水槽和下端扎有橡皮膜的两端开口玻璃管中均盛有水,水面如图所示位置,请在图中画出玻璃管下端橡皮膜的大致形状。
20.装满水的容器壁上开有三个小孔,请画出图中水从小孔中流出并落到地面的大概轨迹。
21.将水倒入某连通器,静止后容器A中水面如图所示,请画出B、C、D三个容器内水面的位置。
四、计算题
22.如图所示,面积为1m2的水平桌面正中央放着一个圆形鱼缸。鱼缸重为600g,内外底面积均为100cm2,缸内装有质量为4kg的水和一条质量为60g的鱼,此时水的深度为20cm。(忽略鱼缸厚度,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)水对鱼缸底产生的压力;
(2)当鱼浮出水面呼吸的时候,鱼缸对桌面的压强。
23.如图,水桶的底面积为50cm2,重为10N;现倒入14kg的水,桶内水的高度为30cm,放在水平地面上,g=10N/kg,求:
(1)水对桶底的压强;
(2)水桶对地面的压力;
(3)水桶对地面的压强。
24.如图所示,一个底面积为的L形容器重为,放在面积为的水平桌面中央,内盛的水,水面距底面,点距底面,取,求:
(1)图中水对点的压强;
(2)水对容器底部的压力;
(3)容器对水平桌面的压强。
25.如图所示,均匀实心圆柱体甲和薄壁轻质(不计质量)圆柱容器乙置于水平桌面,已知甲对水平桌面的压强为2000Pa,底面积5×10﹣3m2,求:
(1)甲对水平桌面的压力;
(2)乙容器内水面下3cm深处受到的水的压强;
(3)若在甲物体上,沿水平方向截取一段长为x的物体A,将物体A平稳浸没在容器乙中(液体无溢出),截取后,甲、乙对水平桌面的压强随截取长度x的变化关系如图丙所示,求:
①容器乙中未放入物体A时,水的深度;
②容器乙的底面积。
五、实验题
26.图甲是压强计,使用前用手指按压橡皮膜时,发现U形管两边液面的高度始终不变,则说明压强计______(漏气/不漏气)。图乙和图丙是将检查完好的压强计探头放入水中不同深度的情况,实验结论是:液体内部的压强随深度的增加而 ______(变大/不变/减小);比较图丙和图丁,得出的结论是:液体内部的压强与______有关。
27.图1为探究“影响液体内部压强因素”的实验装置。
(1)实验前应检查图示压强计装置是否漏气,方法是用手轻轻按压几下橡皮膜,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明装置______(选填“漏气”或“不漏气”);
(2)本实验根据U形管中两管液面的______来判断液体压强的大小,这种方法通常称为______(选填“控制变量法”或“转换法”);
(3)比较图甲和图______,可以初步得出结论:在同种液体中,液体内部压强随深度的增加而增大;
(4)保持金属盒在水中的深度不变,改变它的方向,如图乙、丙所示,根据实验现象可以初步得出结论:______;
(5)小明自制了一个简易压强计,如图2所示,把简易压强计浸入水中,橡皮膜______(选填“上凹”或“下凸”),增加简易压强计在水中的深度,细玻璃管中液柱会______(选填“上升”或“下降”)。
28.“帕斯卡裂桶实验”的演示,激发了学生“探究影响液体压强大小因素”的兴趣。他们设计了如下图所示的实验探究方案,图(a)、(b)、(d)中金属盒在液体中的深度相同。实验测得几种情况下压强计的U形管两侧液面高度差的大小关系为h4>h1=h2>h3。
(1)实验前在检查压强计时,发现U形管中两侧液面已有高度差,接下来的操作是_______(选填字母);
A.直接从U形管右侧中倒出适量液体
B.拆除胶管重新安装
(2)实验中液体内部压强的大小通过U形管两侧液面的_______反映出来;
(3)实验中液体内部压强最小的是_______图;
(4)比较图a和图b,可得出的结论是:同种液体在同一深度处,液体向各个方向的压强_______;
(5)比较_______两图,可得出的结论是:同种液体,深度越深,液体压强越大;
(6)比较图a和图d,可得出的结论是:在同一深度处,不同液体的压强与液体的_______有关。
29.如图1.用压强计“探究影响液体内压强大小的因素”,请你在认真思考、观察的基础上。回答下列问题:
(1)压强计是通过U形管中液面的______来反映被测压强大小的。使用前检查装置是否漏气。方法是用手轻轻按压几下橡皮膜,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明______(选填“漏气”或“不漏气”);
(2)比较图1①②两图可以得出结论:当液体密度相同时,液体的______越大,液体压强越大;
(3)以上实验用的方法有转换法和______法;
(4)如图2所示,有两个完全相同的容器,分别盛有适量的水和浓盐水,某同学用压强计鉴别这两种液体,则图______(选填“a”或“b”)中装的是盐水;若将压强计放入a中液体后U形管右侧水面上升了2cm,则此时U形管内外气体压强差为______Pa。(ρ盐水=1.03×103kg/m3)
30.在“研究影响液体内部压强”的实验中:
(1)压强计是通过观察U形管左右两侧液面的 _____来显示橡皮膜所受压强的大小;
(2)比较图甲、乙、丙,可以初步得出结论:_____;
(3)在丙实验的基础上控制金属盒所在位置不变,向烧杯中加水,则根据此时的实验现象和丙实验现象对比可以研究液体内部压强与 _____是否有关;如果控制金属盒的位置不变,向烧杯中加盐水(ρ盐水>ρ水),根据实验现象和丙实验现象对比 _____(选填“能”或“不能”)证明液体内部压强与液体密度是否有关,你的理由是:_____;
(4)在丁图中,U形管左端与一根管子相连,速度是v1和v2的气流分别经过相连的管子时,U形管液面的高度差如图所示(h1>h2),则v1_____v2(选填“>”、“<”或“=”);
(5)戊装置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,其形状为一凹面。用戊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,需要测量的物理量有 _____(多选);
A.右侧待测液体到容器底的深度h1;
B.右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h2;
C.左侧水到容器底的深度h3;
D.左侧水到橡皮膜中心的深度h4。
根据你选用的物理量推导出待测液体密度的表达式为ρ=_____(用题中字母和ρ水表示)。
8.2科学探究:液体的压强
一、单选题
1.关于液体压强的下列说法中,正确的是
A.在同一深度,液体向上的压强大于向下的压强;
B.在同一液体内,越深的地方液体的压强越大;
C.液体对容器底的压强小于对容器侧面的压强;
D.液体具有流动性,所以液体内部向上的压强为零
【答案】B
【分析】液体压强特点:(1)液体向各个方向都有压强.
(2)同种液体中在同一深度处液体向各个方向的压强相等.
(3)同种液体中,深度越深,液体压强越大.
(4)在深度相同时,液体密度越大,液体压强越大
【详解】A. 在同一深度,液体向各个方向的压强相等,故A错误;
B. 液体压强与深度有关,在同一液体内,越深的地方液体的压强越大,故B正确;;
C. 液体压强与深度有关,在同一液体内,液体对容器底的压强大于对容器侧面的压强,故C错误;
D. 液体具有流动性,所以液体内部向各个方向都有压强,故D错误.
故选B.
2.如下图所示,半球形容器中盛满水,则水对容器壁压力的示意图中正确的是 ( )
A.B.
C.D.
【答案】D
【详解】由于液体内部向各个方向都有压强,显然可以排除A、B选项;在液体中,随着深度的增加,液体的压强逐渐增大,水对容器壁的压力也增大,在C、D图中,D选项符合.故选D.
点睛:此题涉及到液体的压强的特点的问题,解答本题要掌握液体的压强的特点及其应用.
3.如图所示的四个容器,不是连通器的是( )
A.B.C.D.
【答案】D
【详解】
锅炉水位计、茶壶、U形管都是底部相连通,静止时液面相平,都是连通器的原理,橡皮膜是受到液体压强的原因向外突出,故D符合题意。
故选D。
4.著名的“木桶理论”,是指用木桶来装水,若制作木桶的木板参差不齐,那么它能盛下水的容量,不是由这个木桶中最长的木板来决定的,而是由最短的木板来决定,所以它又被称为“短板效应”。那么,决定木桶底部受到水的压强大小的是( )
A.木桶的粗细
B.木桶的轻重
C.最短的一块木板
D.最长的一块木板
【答案】C
【详解】根据p=ρgh可知,在液体密度不变时,液体压强的大小取决于液体的深度,而木桶里水的深度是由短木板的长度决定的。
故选C。
5.甲、乙两烧杯的底面积之比为3∶1,依次盛入密度之比为1∶2的液体,且液体高度之比为2∶1,则两烧杯底面所受液体的压强比是( )
A.1∶3B.1∶2C.2∶1D.1∶1
【答案】D
【详解】已知甲、乙两烧杯中液体密度比
ρ甲∶ρ乙=1∶2
甲、乙两烧杯中液体深度比
h甲∶h乙=2∶1
根据公式p=ρgh可得甲、乙两烧杯底面所受液体的压强比
故选D。
6.如图所示,A、B两个内径相同的玻璃内盛有质量相等的不同液体,A管竖直B管倾斜放置时,两管液面等高,则试管底部受到液体的压强关系是( )
A.B.C.D.无法确定
【答案】A
【详解】由图知, VA,因为mA=mB,
所以,根据ρ=可知,两种液体的密度:
ρA>ρB,
又因为p=ρgh,两管液面相平(液体的深度h相同),所以两管中的液体对管底压强:
pA>pB.
故选A.
7.用如图所示的装置探究液体内部压强的特点,下列做法能使U形管两边液面高度差变小的是( )
A.将金属盒向上移动
B.将金属盒水平向左移动
C.将金属盒在原位置转动180°
D.保持金属盒的位置不动,向杯中加入适量水
【答案】A
【详解】A.将金属盒在水中的位置上移,深度减小,压强减小,U形管两边液面高度差会减小,故A符合题意;
B.将金属盒的位置向左移动,金属盒的深度不变,在同一深度,液体向各个方向的压强相等,U形管两边液面高度差不变,故B不符合题意;
C.将金属盒在原位置转动180°,只改变了方向,而未改变深度,压强不变,U形管两边液面高度差不变,故C不符合题意;
D.保持金属盒的位置不动,向杯中加入适量水,深度增加,压强增大,U形管两边液面高度差会变大,故D不符合题意。
故选A。
8.如图所示,A、B为完全相同的两个容器,分别盛有8cm、6cm深的水,A、B之间用导管连接,若将阀门K打开,最后A、B两容器底部受到水的压强之比为( )
A.3∶4B.9∶7C.1∶2D.1∶1
【答案】A
【详解】由题意可知,将阀门K打开后,A、B构成连通器,水从A容器向B容器流动,在水不流动时,两容器中液面高度相同,因A、B为完全相同的两个容器,原来两水面的高度差为
Δh=8cm+2cm-6cm=4cm
故打开阀门后,两容器中的液面会相平,A液面下降2cm,高度为hA=6cm,B液面上升2cm,高度为hB=8cm,故由p=ρgh可得,两容器底部受到水的压强之比为
pA∶pB=hA∶hB=6cm∶8cm=3∶4
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
9.将一未装满水密闭的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,如图所示,瓶盖的面积是8cm2,瓶底的面积是28cm2,瓶重和厚度忽略不计(g取10N/kg,ρ水=1×103kg/m3)。以下选项正确的为( )
A.倒立放置时瓶盖受到水的压强1000Pa
B.倒立放置时瓶盖所受到水的压力为2.8N
C.倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压强为3500Pa
D.倒立放置与正立放置时矿泉水瓶对桌面的压力不相等
【答案】C
【详解】A.倒立放置时瓶盖受到水的压强
故A项错误;
B.由可得,倒立放置时瓶盖所受到水的压力
故B项错误;
C.由左图可知,矿泉水瓶内水的体积
由可得水的质量
瓶重和厚度忽略不计,则倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压力
则倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压强
故C项正确;
D.因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以倒立放置与正立放置时矿泉水瓶对桌面的压力相等,故D项错误。
故选C。
10.如下图中,三个容器的底面积、高度和质量都相同,在容器中盛满水后,比较容器底部所受水的压力大小为
A.甲容器底部所受水的压力大B.乙容器底部所受水的压力大
C.丙容器底部所受水的压力大D.三个容器底部所受水的压力一样大
【答案】D
【详解】三个容器的高度相同,盛满水后,容器底部水的深度也都相同,又由于三个容器中盛有同一种液体,密度相同,则三个容器底部受水的压强相同.再根据F=pS求压力,由于容器的底面积相同,所以容器底部所受水的压力大小相同.所以D正确,故选D.
二、填空题
11.连通器是指上端______,底端______的容器。当连通器中的液体______时,其各容器中的液面____。
【答案】 开口 相连通 静止 相平
【详解】[1][2][3][4]连通器是指上端开口,底部连通的容器;由液体压强的特点可知,当连通器中装同种液体且液体静止时,各容器中的液面相平。
12.如图所示,平底茶壶的质量是400g,底面积是40cm2,内盛0.6kg的水,放置在一水平桌面上。则茶壶对桌面的压力为 _____N,茶壶对桌面的压强为 _____Pa,水对茶壶底部的压强为 _____Pa,水对茶壶底部的压力为 _____N。(g=10N/kg)
【答案】 10 2.5×103 1.2×103 4.8
【详解】[1]茶壶的质量
m壶=400g=0.4kg
茶壶对水平桌面的压力
F1=G壶+G水=(m壶+m水)g=(0.4kg+0.6kg)×10N/kg=10N
[2]茶壶对水平桌面的压强
[3]由图可知,茶壶内水的深度
h=12cm=0.12m
水对壶底的压强
p2=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1.2×103Pa
[4]由可得,水对茶壶底的压力
F2=p2S=1.2×103Pa×40×10-4m2=4.8N
13.如图装置,两端开口的U形管内注入一定量的水,将A管向右倾斜待稳定后,A管中水面高度与B管中水面高度相比______(选填“更高”、“更低”或“一样高”),U形管底C点的压强将______(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【答案】 一样高 变小
【详解】[1]如图,U形管两端开口,底部连通,是连通器,将A管向右倾斜待稳定后管中水不再流动,由连通器原理可知,左右两侧的水面一样高。
[2]将A管向右倾斜,则有少量水往右侧流动,稳定后两管中的水面都会降低,根据液体压强规律可知,U形管底C点的压强将变小。
14.如图所示,自带吸管的玻璃杯可以看作是一个______,当杯中饮料静止时,图中A点的液体压强______B点的液体压强(选填“大于”“等于”或“小于”)。装有饮料的玻璃杯总质量为0.3kg,放置在水平桌面上,杯底与桌面的接触面积为2×10-4m2,则杯子对桌面的压强为______Pa。(g取10N/kg)
【答案】 连通器 等于 1.5×104
【详解】[1]自带吸管的玻璃杯底部连通,顶端开口,可以看作是一个连通器。
[2]当杯中吸管饮料静止时,由图可知,A点的深度等于B点的深度,所以根据p=ρ液gh可知,A点压强等于B点压强。
[3]杯子和水的总重力
G=mg=0.3kg×10N/kg=3N
杯子静止在桌面上,竖直方向受力平衡,重力等于对桌面的压力
F=G=3N
杯子对桌面的压强
15.盛有水的容器中,A、B、C三点的位置如图甲所示,A处水的压强为______Pa。C点所在的水平表面的面积为10cm2,则该表面受到水的压力为______N。如图乙所示,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,最后A、B两容器底部受到水的压强之比为______。
【答案】 8×103 10 5∶7
【详解】[1]深度是指从自由液面到某处的垂直距离,根据图示可知,A处水的深度为
hA=0.5m+0.3m=0.8m
A处水的压强
pA=ρ水ghB=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.8m=8×103Pa
[2]C点所在水平面水的深度
hC=0.5m+0.3m+0.2m=1m
C处水的压强
pC=ρ水ghB=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m=1×104Pa
由可得,C点所在水平表面10cm2的面积上受到水的压力
F=pCS=1×104Pa×10×10-4m2=10N
[3]由图知,若将阀门K打开后,AB构成连通器,水从容器A向容器B流动,在水不流动时,两容器中液面高度是相同的,已知A、B为完全相同的两个容器,且原来两水面的高度差
Δh=7cm+2cm-5cm=4cm
所以打开阀门后,两容器中的液面会相平,A容器中液面下降2cm,变为
hA'=7cm-2cm=5cm
B容器中液面上升2cm,变为
hB'=5cm+2cm=7cm
最后A、B两容器底部受到水的压强之比
16.如图所示,将一个两端开口的玻璃管下端扎上一块橡皮膜,倒入一定量的某种液体后,橡皮膜向外凸出。然后放入盛有清水的烧杯中,玻璃管下端距水面10cm,此时液柱高为8cm,橡皮膜恰好变平,则液体密度为______kg/m3。
【答案】1.25×103
【详解】玻璃管内倒入液体,液体深度为
h液=8cm=0.08m
液体对橡皮膜向下的压强大小为
p液=ρ液gh液
放入盛有清水的烧杯中时,水的深度为
h水=10cm=0.1m
因为橡皮膜恰好变平,所以橡皮膜上下表面的所受的压强大小相等,即
ρ液gh液=ρ水gh水
整理可得可得液体的密度为
17.如图,薄壁圆柱形容器A、B放在水平桌面上,分别盛有不同的液体,A、B的底面积之比SA:SB=3:2,液面的高度之比hA:hB=4:3,液体对两个容器底部的压力大小相等.现将完全相同的两小球分别放入A、B中,液体未溢出,静止时,A中的小球悬浮,那么,A、B两容器中的液体密度之比是ρA:ρB=_____,放入小球后容器底部受到液体的压强之比pA:pB=_____
【答案】 1:2 2:3
【详解】根据题意知道,液体的体积之比是:,又因为液体对两个容器底部的压力大小相等,即液体对容器底部的压力是:,所以,,故由知道,两液体密度之比是:;由于将完全相同的两小球分别放入A、B中,且液体未溢出,所以,液体对容器底部的压力等于液体的重力与小球的重力之和,又因为 ,即两小球的重力也相同,所以两液体对容器底部的压力相等,即,由知道,此时容器底部受到液体的压强之比是:.
18.一柱形容器底面积250cm2,两端开口的薄壁玻璃管(厚度不计)质量115g,横截面积50cm2,在其下端紧贴一质量10g、面积100cm2的塑料薄片(薄片厚度不计,且与玻璃管不粘连),浸入到水内30cm深处。然后沿管壁慢慢注入酒精(ρ酒精=0.8g/cm3),当管内酒精与容器中的水面相平时,塑料薄片并没有掉落,此时手对玻璃管向下的力为4.9N,为了保证塑料片不掉落,玻璃管向上移动的最大距离为______cm。(水对塑料薄片的阻力不计)
【答案】4.8
【详解】原来玻璃管浸在水中的深度
h1=30cm=0.3m
当塑料片受到酒精的压力等于水对塑料片的压力时,塑料片恰好不脱落,由
ρ酒精gh酒精S=ρ水gh水S
可得,此时水的深度
当玻璃管浸在水中的深度从30cm变化到24cm时,水面降低
则玻璃管向上移动的最大距离
Δh=30cm﹣24cm﹣1.2cm=4.8cm
三、作图题
19.水槽和下端扎有橡皮膜的两端开口玻璃管中均盛有水,水面如图所示位置,请在图中画出玻璃管下端橡皮膜的大致形状。
【答案】
【详解】玻璃管下端的橡皮膜受到水槽内水对其向上的压强和玻璃管内水对其向下的压强,由于水槽内和玻璃管内都是水,又由于玻璃管内水的深度小于橡皮膜在水槽内所处的深度,根据p=ρgh可知,玻璃管下端橡皮膜受到向上的水的压强更大,故橡皮膜的大致形状如下图所示:
20.装满水的容器壁上开有三个小孔,请画出图中水从小孔中流出并落到地面的大概轨迹。
【答案】
【详解】根据液体压强的特点可知,液体内部的压强随深度的增加而增大。由液体压强公式p=ρgh可知,深度越深,液体内部受到的压强越大,所以水喷射的距离就越远,故水从小孔中流出并落到地面的大概轨迹如图所示:
21.将水倒入某连通器,静止后容器A中水面如图所示,请画出B、C、D三个容器内水面的位置。
【答案】
【详解】如图所示,上端开口,下端联通,是联通器,根据连通器原理,即容器内的水静止时,各液面的高度相同,故如下图所示:
四、计算题
22.如图所示,面积为1m2的水平桌面正中央放着一个圆形鱼缸。鱼缸重为600g,内外底面积均为100cm2,缸内装有质量为4kg的水和一条质量为60g的鱼,此时水的深度为20cm。(忽略鱼缸厚度,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)水对鱼缸底产生的压力;
(2)当鱼浮出水面呼吸的时候,鱼缸对桌面的压强。
【答案】(1)20N;(2)4.66×103Pa
【详解】解:(1)鱼缸中水的深度为20cm,水对鱼缸底的压强
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa
水对鱼缸底的压力
F=pS=2×103Pa×0.01m2=20N
(2)鱼缸重为600g,缸内装有质量为4kg的水和一条质量为60g的鱼, 鱼缸的总质量
m=m水+m鱼+m缸=4kg+60×10-3kg+600×10-3kg=4.66kg
鱼缸对桌面的压力
F'=G=mg=4.66kg×10N/kg=46.6N
鱼缸对桌面的压强
答:(1)水对鱼缸底产生的压力是20N;
(2)鱼缸对桌面的压强是4.66×103Pa。
23.如图,水桶的底面积为50cm2,重为10N;现倒入14kg的水,桶内水的高度为30cm,放在水平地面上,g=10N/kg,求:
(1)水对桶底的压强;
(2)水桶对地面的压力;
(3)水桶对地面的压强。
【答案】(1);(2)150N;(3)
【详解】(1)由液体压强公式,可知水对桶底的压强为
(2)水桶对地面的压力等于桶重力、水重力之和,即
(3)由压强公式可知,水桶对地面的压强为
答:(1)水对桶底的压强为;
(2)水桶对地面的压力为150N;
(3)水桶对地面的压强为。
24.如图所示,一个底面积为的L形容器重为,放在面积为的水平桌面中央,内盛的水,水面距底面,点距底面,取,求:
(1)图中水对点的压强;
(2)水对容器底部的压力;
(3)容器对水平桌面的压强。
【答案】(1);(2);(3)。
【详解】解:(1)点距离水面的高度
水对点的压强
(2)水对容器底部的压强
由可得,水对容器底部的压力
(3)水的重力
容器对水平桌面的压力
容器对水平桌面的压强
答:(1)图中水对点的压强为;
(2)水对容器底部的压力为;
(3)容器对水平桌面的压强为。
25.如图所示,均匀实心圆柱体甲和薄壁轻质(不计质量)圆柱容器乙置于水平桌面,已知甲对水平桌面的压强为2000Pa,底面积5×10﹣3m2,求:
(1)甲对水平桌面的压力;
(2)乙容器内水面下3cm深处受到的水的压强;
(3)若在甲物体上,沿水平方向截取一段长为x的物体A,将物体A平稳浸没在容器乙中(液体无溢出),截取后,甲、乙对水平桌面的压强随截取长度x的变化关系如图丙所示,求:
①容器乙中未放入物体A时,水的深度;
②容器乙的底面积。
【答案】(1)10N;(2)300Pa;(3)0.05m,0.01m2
【详解】解:(1)由可知,甲对水平桌面的压力为
F甲=p甲S=2000Pa×5×10﹣3m2=10N
(2)乙容器内水面下3cm深处的压强
p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m=300Pa
(3)①由图丙可知截取前甲对桌面的压强为4p,则
4p=2×103Pa
解得
p=5×102Pa
由图可知容器乙中未放入物体A时,对水平桌面的压强为p,忽略容器质量,则此时圆柱形容器乙底部受到的液体压强也为p,由p=ρgh可知容器乙中未放入物体A时,水的深度
②由(1)知,甲的重力为
G甲=F甲=10N
由图可知当x=10cm时,甲对桌面的压强变为2p,此时甲对桌面的压强为原来的一半,由可知截取部分A的重力为甲原来重力的一半,即
容器乙中未放入物体A时,水对桌面的压强为p,容器中的水的重力:G′=pS′,将物体A平稳浸没在容器乙中,此时乙对桌面的压强变为2p,即
代入数据得
解得:S′=0.01m2。
答:(1)甲对地面的压力10N;
(2)乙容器内水面下3cm深处的压强为300Pa;
(3)①容器乙中未放入物体A时,水的深度为0.05m;
②容器乙的底面积为0.01m2。
五、实验题
26.图甲是压强计,使用前用手指按压橡皮膜时,发现U形管两边液面的高度始终不变,则说明压强计______(漏气/不漏气)。图乙和图丙是将检查完好的压强计探头放入水中不同深度的情况,实验结论是:液体内部的压强随深度的增加而 ______(变大/不变/减小);比较图丙和图丁,得出的结论是:液体内部的压强与______有关。
【答案】 漏气 变大 液体密度
【详解】[1]由转换法,实验中通过U形管中两边的液面高度差来反应液体压强大小的,检查装置时,用手按压橡皮膜,若U形管中液体能灵活升降,则说明装置不漏气,若使用前用手指按压橡皮膜时,发现U形管两边液面的高度始终不变,则说明压强计漏气。
[2]液体压强与液体的深度和密度有关,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变。图乙和图丙中液体的密度相同,丙中压强计探头放入水中深度较大,U形管两边液面的高度较大,根据转换法,丙中液体压强较然而,故实验结论是:液体内部的压强随深度的增加而变大。
[3]比较图丙和图丁,压强计探头放入水中的深度相同,而盐水密度大于水的密度,丁图中U形管两边液面的高度差较大,根据转换法,丁图中液体产生压强较大,得出的结论是:液体内部的压强与液体密度有关。
27.图1为探究“影响液体内部压强因素”的实验装置。
(1)实验前应检查图示压强计装置是否漏气,方法是用手轻轻按压几下橡皮膜,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明装置______(选填“漏气”或“不漏气”);
(2)本实验根据U形管中两管液面的______来判断液体压强的大小,这种方法通常称为______(选填“控制变量法”或“转换法”);
(3)比较图甲和图______,可以初步得出结论:在同种液体中,液体内部压强随深度的增加而增大;
(4)保持金属盒在水中的深度不变,改变它的方向,如图乙、丙所示,根据实验现象可以初步得出结论:______;
(5)小明自制了一个简易压强计,如图2所示,把简易压强计浸入水中,橡皮膜______(选填“上凹”或“下凸”),增加简易压强计在水中的深度,细玻璃管中液柱会______(选填“上升”或“下降”)。
【答案】 不漏气 高度差 转换法 乙 见解析 上凹 上升
【详解】(1)[1]用手轻轻按压几下橡皮膜,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明装置不漏气;如果U形管中的液体没有升降或升降不灵活,说明装置是漏气的。
(2)[2][3]本实验根据U形管中两管液面的高度差来判断液体压强的大小,U形管中两管液面的高度差越大,液体压强越大,这种方法通常称为转换法。
(3)[4]研究液体内部压强随与深度的关系,要控制密度相同,故比较图甲和图乙,可以初步得出结论:在同种液体中,液体内部压强随深度的增加而增大。
(4)[5]保持金属盒在水中的深度不变,改变它的方向,如图乙、丙所示,根据U形管中两管液面的高度差不变,可以初步得出结论:同种液体中,同一深度向各个方向的压强相等。
(5)[6][7]液体内部向各个方向都有压强,深度越深液体压强越大;将简易的压强计浸入水中,由于橡皮膜朝下,所以橡皮膜受到向上的压强,橡皮膜将向上凹;增加简易压强计在水中的深度,橡皮膜受到的压强越大,橡皮膜向上凹得越多,里面空气的体积越小,里面空气的压强越大,支撑的液柱越高,故细玻璃管中的液柱会上升。
28.“帕斯卡裂桶实验”的演示,激发了学生“探究影响液体压强大小因素”的兴趣。他们设计了如下图所示的实验探究方案,图(a)、(b)、(d)中金属盒在液体中的深度相同。实验测得几种情况下压强计的U形管两侧液面高度差的大小关系为h4>h1=h2>h3。
(1)实验前在检查压强计时,发现U形管中两侧液面已有高度差,接下来的操作是_______(选填字母);
A.直接从U形管右侧中倒出适量液体
B.拆除胶管重新安装
(2)实验中液体内部压强的大小通过U形管两侧液面的_______反映出来;
(3)实验中液体内部压强最小的是_______图;
(4)比较图a和图b,可得出的结论是:同种液体在同一深度处,液体向各个方向的压强_______;
(5)比较_______两图,可得出的结论是:同种液体,深度越深,液体压强越大;
(6)比较图a和图d,可得出的结论是:在同一深度处,不同液体的压强与液体的_______有关。
【答案】 B 高度差 c 相等 a、c 密度
【详解】(1)[1]实验前在检查压强计时,发现U形管中两侧液面已有高度差,说明密封在胶管中的气体的压强不等于外界的大气压,此时应拆除胶管重新安装,让密封在胶管中的气体的压强等于外界的大气压,这样才能保持U形管中两侧液面相平。
故选B。
(2)[2]当压强计金属盒的橡皮膜上受到液体的压强时,橡皮膜会向内凹,推动胶管内的气体,进而推动U形管左侧液体流向右侧,导致U形管两侧液面出现高度差;所以液体内部压强的大小可以通过U形管两侧液面的高度差来反映。
(3)[3]当压强计金属盒的橡皮膜上受到液体的压强越大时,U形管两侧液面出现的高度差就越大,又由于实验测得几种情况下压强计的U形管两侧液面高度差的大小关系为h4>h1=h2>h3。所以图c中橡皮膜受到的液体压强最小。
(4)[4]由图a图b可以看出,金属盒所在的深度相同,液体都是水,橡皮膜所正对的方向不同,此时压强计的U形管两侧液面高度差的大小关系为h1=h2,即压强相等,所以可得出的结论是:同种液体在同一深度处,液体向各个方向的压强相等。
(5)[5]由题可知,是探究液体压强与深度的关系,所以应该控制液体密度相同,改变橡皮膜在液体中的深度,所以应该选择图a、图c进行比较。
(6)[6]由图a图d可以看出,金属盒所在的深度相同,液体的密度不同,此时压强计的U形管两侧液面高度差的大小关系为h4>h1,所以盐水中液体压强较大,故可得出的结论是:在同一深度处,不同液体的压强与液体密度有关。
29.如图1.用压强计“探究影响液体内压强大小的因素”,请你在认真思考、观察的基础上。回答下列问题:
(1)压强计是通过U形管中液面的______来反映被测压强大小的。使用前检查装置是否漏气。方法是用手轻轻按压几下橡皮膜,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明______(选填“漏气”或“不漏气”);
(2)比较图1①②两图可以得出结论:当液体密度相同时,液体的______越大,液体压强越大;
(3)以上实验用的方法有转换法和______法;
(4)如图2所示,有两个完全相同的容器,分别盛有适量的水和浓盐水,某同学用压强计鉴别这两种液体,则图______(选填“a”或“b”)中装的是盐水;若将压强计放入a中液体后U形管右侧水面上升了2cm,则此时U形管内外气体压强差为______Pa。(ρ盐水=1.03×103kg/m3)
【答案】 高度差 不漏气 深度 控制变量 a 400
【详解】(1)[1][2]压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的;用手轻轻按压几下橡皮膜,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明装置不漏气。
(2)[3]实验1,①②液体的密度相同,深度不同,可探究液体压强和深度的关系,根据实验现象可得出结论:当液体密度一定时,深度越大,液体内部压强越大。
(3)[4] 压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小运用了转换法;探究液体内部压强和深度的关系,控制液体的密度相同,探究液体内部压强和密度的关系,控制深度相同,运用了控制变量法。故以上实验都采用了转换法和控制变量法。
(4)[5]金属盒在液体中的深度相同,a液体中U形管中液面的高度差大于b中液面的高度差,根据p=ρ液gh可知a液体的密度大于b液体的密度,故图a中装的是盐水。
[6]将压强计放入a中液体后U形管右侧水面上升了2cm,a中U形管左右两侧水面的高度差为
Δh=2×2cm=0.04m
则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa
30.在“研究影响液体内部压强”的实验中:
(1)压强计是通过观察U形管左右两侧液面的 _____来显示橡皮膜所受压强的大小;
(2)比较图甲、乙、丙,可以初步得出结论:_____;
(3)在丙实验的基础上控制金属盒所在位置不变,向烧杯中加水,则根据此时的实验现象和丙实验现象对比可以研究液体内部压强与 _____是否有关;如果控制金属盒的位置不变,向烧杯中加盐水(ρ盐水>ρ水),根据实验现象和丙实验现象对比 _____(选填“能”或“不能”)证明液体内部压强与液体密度是否有关,你的理由是:_____;
(4)在丁图中,U形管左端与一根管子相连,速度是v1和v2的气流分别经过相连的管子时,U形管液面的高度差如图所示(h1>h2),则v1_____v2(选填“>”、“<”或“=”);
(5)戊装置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,其形状为一凹面。用戊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,需要测量的物理量有 _____(多选);
A.右侧待测液体到容器底的深度h1;
B.右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h2;
C.左侧水到容器底的深度h3;
D.左侧水到橡皮膜中心的深度h4。
根据你选用的物理量推导出待测液体密度的表达式为ρ=_____(用题中字母和ρ水表示)。
【答案】 高度差 同种液体同一深度液体向各个方向的压强相等 深度 不能 没有控制深度不变 > BD
【详解】(1)[1]根据转换法,压强计是通过观察U形管的两端液面的高度差来显示橡皮膜所受压强大小。
(2)[2]比较图甲、乙、丙知,橡皮膜的深度相同、液体的密度相同,橡皮膜的方向不同,U形管液面的高度差相同,液体内部的压强相同,故结论是同种液体同一深度液体向各个方向的压强相等。
(3)[3]在丙实验的基础上控制金属盒所在位置不变,向烧杯中加水,橡皮膜的深度增加,可以研究液体内部压强与液体的深度是否有关。
[4] [5]要探究液体内部压强与液体密度的关系,则应保持深度不变,改变液体的密度,实验中保持丙图中金属盒的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,液体的深度增大,密度增大,U形管左右液面差增大,没有控制深度不变,不能探究液体压强跟密度的关系。
(4)[6]由图可知,左侧U形管液面的高度差较大,说明左侧U形管中液面上方压强较小,由流速越大的位置压强越小可知,左侧管子中气体的流速较大,即v1>v2。
(5)[7]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
故需要测量的物理量是:右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h2,左侧水到橡皮膜中心的深度h4。
故选BD。
[8]由
得液体的密度的表达式
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