专题07液体压强、大气压强
实验:探究液体内部压强的特点
例1.(2019·山东省枣庄市)如图是用压强计“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型管_____(选填“属于”或“不属于”)连通器。
(2)在使用压强计前,发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差,如图甲,其调节的方法是_____(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)比较图乙和图丙,可以得到;液体的压强与_____有关。
(4)比较_____两图,可以得液体的压强与液体密度有关。
(5)已知图丁中U型管左右两侧水面的高度差h=10cm,则橡皮管内气体的压强与大气压强之差为_____Pa.(ρ水=1.0×103kg/m3,ρ盐水=1.1×103kg/m3,g=10N/kg)。
液体压强的大小比较
例2.如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内,装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是
A.物体受到的浮力大小关系为FA>FB>FC
B.三个物体的密度大小关系为ρA>ρB>ρC
C.容器底部受到水的压力大小关系为F甲>F乙>F丙
D.容器对桌面的压强大小关系为P甲=P乙=P丙
大气压强
例3.(2019·湖北省襄阳市)下列现象中利用了大气压强的是
A.用吸管喝饮料 B.拦河坝做的下宽上窄
C.雪橇做的比较宽大 D.刀口磨得很锋利
例4.(2019·江苏省泰州市)小明用2mL的注射器、量程为0~10N的弹簧测力计和刻度尺粗略测量大气压的值,本实验的原理是二力平衡和p=_____________。
步骤一:把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔
步骤二:如图所示安装好器材,水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞_________时,记下弹簧测力计的示数为5.2N
步骤三:用刻度尺测出注射器_________长度为4.00cm
步骤四:算出大气压强值为_________Pa
同组的小华分析了影响实验结果的可能因素后,对实验进行了如下改进:
将步骤一改为:先将注射器内抽满水,再竖直向上推动活塞至注射器筒底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔,这样便于________________________。
取下橡皮帽,重复步骤二的操作,读得弹簧测力计的示数为0.3N由此可知,此时活塞所受到的_________(摩擦力/大气压力)为0.3N。
小华根据改进后测得的数据,重新计算了大气压的值
流体压强与流速的关系
例5.(2019·湖北省怀化市)如图所示,在两张纸的中间用力向下吹气,纸会向中间靠拢.下列现象具有上述现象所揭示的科学道理的是
A.壁虎紧贴墙壁向上爬行 B.用吸管把饮料吸进嘴里
C.抽水机把水从低处抽往高处 D.大风把茅草屋顶掀翻
液体压强的综合计算(压轴题)
例6.(2019·广西玉林市)如图甲所示,圆柱形物体的底面积为0.01m2,高为0.2m,弹簧测力计的示数为20N,如图乙所示,圆柱形容器上层的横截面积为0.015m3,高为0.1m,下层的底面积为0.02m2,高为0.2m,物体未浸入时液体的深度为0.15m。当物体有一半浸入液体时,弹簧测力计的示数为10N。(g取10N/kg)求:
(1)物体的质量:
(2)液体的密度;
(3)当物体有一半浸入液体中时,液体对容器底部的压强;
(4)若物体继续浸入液体中,液体对容器底部的压强增大到物体有一半浸入液体时压强的1.2倍,此时弹簧测力计的示数。
例7.(2019·湖北省襄阳市)一个正方体物块边长为10cm,漂浮于足够高的盛有足量水的圆柱形容器中,有20%体积露出水面。若物块漂浮时与未投入物块时比较,水对容器底部的压强变化了160Pa,则容器的底面积为______m2;物块浸没时与物块漂浮时水对容器底部的压力之比为40:39,则未投入物块时容器中水的深度是_______m。(g取10N/kg,下同)
1.(2019·江苏省常州市)中国南极泰山站采用轻质材料装配而成,为避免被南极强横风吹得移位,其独特的支架悬空形状发挥了作用.泰山站的悬空形状接近于下列图中的
A. B. C. D.
2.(2019·贵州贵阳市)如图所示,泡沫块正在沿粗糙斜面缓慢下滑,现用吸管颜泡沫块上表面吹气。请判断吹气过程中它将继续下滑还是停止滑动?请写出判断理由。
3.(2019·湖北省武汉市)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。下图中,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.
4.(2019·江苏省无锡市)如图所示,将压强计的金属盒放在同种液体中,金属盒面的朝向不同。
(1)要观察到U形管两侧液面的高度差相等,必须控制金属盒面的中心在液体的________相等,由上述实验可知:液体内部某一点,来自各个方向的压强大小是________的。
(2)不增加器材,用这套装置还可以探究液体内部压强与________的关系。
5.(2019·重庆市A卷)小薇同学制作了如图1所示的探头进行了液体压强和浮力的综合探究。
(1)紧密蒙在探头下端的橡皮膜,形变程度越大,说明它所受的液体压强越__________
(2)实验时的情形如图2所示,比较甲图和__________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;
(3)比较图2甲图和丙图,可以初步得出结论:液体内部压强与液体__________有关;
(4)小薇同学用弹簧测力计挂着此探头继续探究:
向溢水杯中注水,直到溢水口水流出时停止加水,最后溢水杯中的水面恰好与溢水口______。
用细线悬挂在弹资测力计下的探头刚好漫没,如图2丁所示,此时弹簧测力计的示数为_______N,溢出的水全部流人小量筒中,排开水的体积为_______ml,此时探头所受的浮力为_______N;探头从丁图位置不断缓慢往下放(细线足够长),排开水的质量_____(选填“变大”“变小”?或“不变”),弹簧测力计的示数会___________选填字母。
A.一直变大B.先不变后变小C.先变大后变小D.先变小后变大
6.(2019·山东省济宁市)小明跟着爸爸去游泳,站在齐胸深的水中,感觉呼吸略微有些困难,越往深处感觉越明显,由此激发了他想研究水的压强特点的想法。
(1)图中是小明利用底部和侧壁套有橡皮膜的玻璃管倒入水后的实验现象,由此可说明_____
(2)下表是小明利用U形管压强计探究水内部压强时的几组数据。
根据表中的数据,请回答下列问题:
序号 深度/cm 橡皮膜方向 压强计左右液面高度差/cm 1 5 朝上 4.9 2 5 朝下 4.9 3 5 朝侧面 4.9 4 10 朝侧面 9.7 5 15 朝侧面 14.6 比较前三组数据,可得出的结论:____________________
比较序号_____三组数据,可得出的结论是水的压强随深度的增加而增大。
(3)早在1648年,物理学家帕斯卡曾做过一个著名的实验,如图所示。结果,他只用了几杯水,就把木桶撑破了。此实验不仅证明了液体的压强与液体的深度有关,还由此说明了液体的压强与_____无关。
(4)我国第一艘深海载人潜水器蛟龙号,是目前世界上下潜能力最强的作业型载人潜水器。当蛟龙号潜水器下潜到7000m深度时,所受海水的压强为_____Pa(g取10N/kg,p海水=1.03×103kg/m3)。
7.(2019·广西贵港市)把一个密度均匀的圆柱体甲和装有适量的某液体的圆柱形容器乙平放在水平桌面上,如图所示,它们的底面积之比S甲:S乙=3:4,对桌面的压强之比p甲:p乙=4:1。若在圆柱体甲上沿水平方向截取一段高为8cm的物体,并平稳放入容器乙中,施加一个外力使物体刚好浸没在深度为h乙的液体中(物体不与容器乙接触,液体无溢出),此时甲对桌面的压强p′甲=,乙对桌面的压强p′乙=2p乙且p′甲=p′乙。则此时圆柱体甲对桌面的压强p′甲为_____Pa,物体浸没在液体后,容器乙中液体的深度h′乙是_____m(ρ甲=1.2×103kg/m3,容器乙的壁厚和质量均忽略不计,g取10N/kg)。
1.(2019·湖南省省长沙市一模)在火车站或地铁站的站台上,离站台边缘1米左右的地方标有一条安全线,人必须站在安全线以外的位置上候车,关于这一现象的解释正确的
A.离车越近,车的吸引力越大
B.防止车上掉下物品砸伤行人
C.火车驶过时,空气流速较大,气压会减小,安全线外气压大于线内气压,大气压力会把人推向火车,容易发生事故
D.以上说法都不对
2.(2019·江苏省扬州模拟)制作简易气压计,观察大气压随高度的变化.
(1)如图所示,在玻璃瓶中倒入适量红色的水,将插有玻璃管的橡皮塞塞紧瓶口,红水升到玻璃管一定的高度,但高度不够,你可______,使水上升到瓶口以上适当位置,制成了简易气压计.
(2)将简易气压计从一楼移到四楼过程中,发现玻璃管内水柱______,说明______.
3.(2019·江苏省南京市二模)小明利用杯子做了几个物理小实验.
(1)如图甲所示,在玻璃杯中装满米,压紧后插入竹筷,再慢慢将竹筷向上提,杯子也会跟着竹筷一起被提起来.若米重2N,玻璃杯重1N,则当筷子提着米在空中静止时,米与筷子的摩擦力为______N.
(2)如图乙所示,在盛水杯子杯口盖上明信片,将一枚鸡蛋放在明信片上.用手指将明信片弹飞,鸡蛋掉入水中.此现象说明______具有惯性.
(3)如图丙所示,杯子里装满了水,用纸板盖住水杯,倒置后水没有流出.此现象可以说明____的存在.
(4)如图丁所示,在空玻璃杯子里放一乒乓球,沿图示方向用力吹气,乒乓球跳出玻璃杯.此现象可以说明_____.
A.重力的方向为竖直向下B.力是改变物体运动状态的原因
C.力的作用是相互的D.流速越大,压强越小
专题07液体压强、大气压强
实验:探究液体内部压强的特点
例1.(2019·山东省枣庄市)如图是用压强计“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,发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差,如图甲,其调节的方法是_____(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)比较图乙和图丙,可以得到;液体的压强与_____有关。
(4)比较_____两图,可以得液体的压强与液体密度有关。
(5)已知图丁中U型管左右两侧水面的高度差h=10cm,则橡皮管内气体的压强与大气压强之差为_____Pa.(ρ水=1.0×103kg/m3,ρ盐水=1.1×103kg/m3,g=10N/kg)。
【答案】(1).不属于(2).B(3).液体的深度(4).丙、丁(5).1000
【解析】(1)这是测量液体压强的压强计;它的左端是密闭的,所以不属于连通器。(2)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,只需要将软管取下,再重新安装,这样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,则B正确;故选B;(3)比较乙图、丙图,在相同液体中的不同深度处,U形管两侧的液面高度差不相等,液体的压强不同,故可以得到:在不同深度,液体内部压强与液体的深度有关,液体深度越深,压强越大;(4)在丁图中,若将烧杯中的水换成同深度的盐水,其他条件不变,控制了深度不变,把水换成盐水,液体密度变大,液体压强变大,则可以观察到U形管两边液面的高度差将变大,故比较丙、丁两图。(5)图乙中U形管左右两侧水面的高度差h=10cm,则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为:p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa。
液体压强的大小比较
例2.如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内,装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是
A.物体受到的浮力大小关系为FA>FB>FC
B.三个物体的密度大小关系为ρA>ρB>ρC
C.容器底部受到水的压力大小关系为F甲>F乙>F丙
D.容器对桌面的压强大小关系为P甲=P乙=P丙
【答案】D
【解析】由题知,A、B、C三个正方体的体积相同;A、由图可知,A、B、C三个正方体排开水的体积关系为VA排<VB排<VC排,根据可知,浮力的大小关系为:FA<FB<FC,故A错误;B、由图可知,A和B处于漂浮,C处于悬浮,则由浮沉条件可知:GA=FA,GB=FB,GC=FC,由于FA<FB<FC,所以GA<GB<GC;由于正方体A、B、C的体积相同,所以根据可知,物体密度的大小关系:ρA<ρB<ρC,故B错误;C、由图可知三个完全相同的容器内水的深度相同,由可知液体底部压强关系是p甲=p乙=p丙,三个容器的底面积相同,根据可求容器底部受到水的压力大小关系:F甲=F乙=F丙,故C错误;D、因正方体分别处于漂浮或悬浮状态,则浮力等于自身重力,由阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于排开液体的重力,即说明容器中正方体的重力等于正方体排开水的重力,即可以理解为,容器中正方体的重力补充了它排开的水的重力,能看出三个容器内总重力相等;由于容器相同,所以三个容器对桌面的压力关系为F甲=F乙=F丙,根据可知,容器对桌面的压强大小关系为p甲=p乙=p丙,故D正确
大气压强
例3.(2019·湖北省襄阳市)下列现象中利用了大气压强的是
A.用吸管喝饮料 B.拦河坝做的下宽上窄
C.雪橇做的比较宽大 D.刀口磨得很锋利
【答案】A
【解析】A、用吸管吸饮料时,吸出吸管中的部分空气,使吸管内的气压减小,瓶中饮料在大气压的作用下,上升通过吸管进入口中,故利用了大气压的作用;故A符合题意;B、拦河坝修成上窄下宽的形状是因为液体的压强随深度的增加而増大,这样可承受更大的压强,不是利用大气压,故B不符合题意;C、雪橇做的比较宽大是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故C不符合题意;D、刀口磨的很锋利是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故D不符合题意。
例4.(2019·江苏省泰州市)小明用2mL的注射器、量程为0~10N的弹簧测力计和刻度尺粗略测量大气压的值,本实验的原理是二力平衡和p=____
步骤一把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔
步骤二如图所示安装好器材,水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞____时,记下弹簧测力计的示数为5.2N
步骤三用刻度尺测出注射器_____长度为4.00cm
步骤四算出大气压强值为_____Pa
同组的小华分析了影响实验结果的可能因素后,对实验进行了如下改进
①将步骤一改为先将注射器内抽满水,再竖直向上推动活塞至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔,这样便于___________。
②取下橡皮帽,重复步骤二的操作,读得弹簧测力计的示数为0.3N由此可知,此时活塞所受到的_____(摩擦力/大气压力)为0.3N
小华根据改进后测得的数据,重新计算了大气压的值
【答案】(1).(2).刚被拉动(3).有刻度部分(4).1.04×105(5).排空注射器内的空气(6).摩擦力
【解析】在弹簧测力计和刻度尺测量大气压的值的实验中,利用了拉力与大气压对注射器活塞的压力相等来计算大气压的值,所以要运用二力平衡和的原理;步骤二:安装好器材,水平向右缓慢拉动注射器筒,所以其平衡状态时,即注射器中的活塞刚开始运动时读取弹簧测力计的示数即可,其示数为5.2N;步骤三:为了利用计算大气压的数值,已知该注射器的体积为2mL,所以只需测出其有刻度部分的长度即可知道活塞横截面积,其长度为4.00cm,所以其面积;步骤四:算出大气压强值为;
同组的小华分析了影响实验结果的可能因素后,对实验进行了如下改进:在注射器内抽满水时,内部空气绝大部分已经被排出,此时再竖直向上推动活塞至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔,这样更有利于排空注射器内的空气;取下橡皮帽,重复步骤二的操作,此时弹簧对活塞的拉力与活塞内壁对活塞的摩擦力是一对平衡力,所以读得弹簧测力计的示数为0.3N是活塞所受到的摩擦力的值
流体压强与流速的关系
例5.(2019·湖北省怀化市)如图所示,在两张纸的中间用力向下吹气,纸会向中间靠拢.下列现象具有上述现象所揭示的科学道理的是
A.壁虎紧贴墙壁向上爬行 B.用吸管把饮料吸进嘴里
C.抽水机把水从低处抽往高处 D.大风把茅草屋顶掀翻
【答案】D
【解析】在两张纸的中间用力向下吹气,两张纸的中间空气流速增大,压强减小,所以纸会向中间靠拢。这是因为流体流速越大的位置压强越小。A.壁虎脚掌上带有很小吸盘,脚掌压在墙壁上时,将吸盘内的空气挤出,使得吸盘内的气压小于外界大气压,大气压将脚掌压在墙壁上,所以壁虎能紧贴墙壁向上爬行。这是利用了大压强,与题意不符,故A错误。B.用吸管喝饮料时,口腔和吸管内的气压小于外界大气压,大气压将饮料压入吸管从而进入口腔。这是利用了大气压,与题意不符,故B错误。C.抽水机抽水时,高处的抽水机和水管内的气压小于外界大气压,大气压将水压入水管进入抽水机,从而将水从低处抽往高处。这是利用了大气压,与题意不符,故C错误。D.刮大风时,茅草屋顶外的空气流速大,压强小;茅草屋顶内的空气流速小,压强大。茅草屋顶受到内部向上的压强大于外部向下的压强,所以将屋顶掀翻。这是因为流体流速越大压强越小。与题意相符,故D正确。
液体压强的综合计算(压轴题)
例6.(2019·广西玉林市)如图甲所示,圆柱形物体的底面积为0.01m2,高为0.2m,弹簧测力计的示数为20N,如图乙所示,圆柱形容器上层的横截面积为0.015m3,高为0.1m,下层的底面积为0.02m2,高为0.2m,物体未浸入时液体的深度为0.15m。当物体有一半浸入液体时,弹簧测力计的示数为10N。(g取10N/kg)求:
(1)物体的质量:
(2)液体的密度;
(3)当物体有一半浸入液体中时,液体对容器底部的压强;
(4)若物体继续浸入液体中,液体对容器底部的压强增大到物体有一半浸入液体时压强的1.2倍,此时弹簧测力计的示数。
【答案】(1)2kg;(2)1.0×103kg/m3;(3)2×103Pa;(4)4N
【解析】(1)根据题意知道,物体的重力是G=20N,由G=mg知道,
物体的质量是:;
(2)根据题意知道,物体的体积是:V=Sh=0.01m2×0.2m=2×10-3m3,
由于当物体有一半浸入液体时,弹簧测力计的示数是F′=10N,
此时物体受到的浮力是:F浮=G-F′=20N-10N=10N,
由F浮=ρgV排知道,液体的密度是:=1.0×103kg/m3;
(3)当物体有一半浸入液体中时,假设液面没有升到上层,则液面上升的高度是:
此时液面的深度是:h1=h0+△h=0.15m+0.05m=0.2m,即此时与下层容器的高度刚好相等,液面没有上升到上层容器,液体对容器底部的压强:=2×103Pa;
(4)当液体对容器底部的压强增大到物体有一半浸入液体时压强的1.2倍时,液体压强是:,由p=ρgh知道,此时液体的深度是:,
液面继续上升的高度是:,
排开液体增加的体积是:,
此时排开液体的总体积是:
此时物体受到的浮力是:,
此时弹簧测力计的示数是:F″=G-F浮′=20N-16N=4N。
例7.(2019·湖北省襄阳市)一个正方体物块边长为10cm,漂浮于足够高的盛有足量水的圆柱形容器中,有20%体积露出水面。若物块漂浮时与未投入物块时比较,水对容器底部的压强变化了160Pa,则容器的底面积为______m2;物块浸没时与物块漂浮时水对容器底部的压力之比为40:39,则未投入物块时容器中水的深度是_______m。(g取10N/kg,下同)
【答案】0.050.14
【解析】(1)正方体的体积:V=L3=(0.1m)3=0.001m3;20%体积露出水面时木块受到的浮力:=1×103kg/m3×10N/kg×(1-20%)×0.001m3=8N;由于容器为圆柱形容器,木块漂浮时,木块受到的浮力等于木块重力,水对容器底部的压力:;木块浸没时,水对容器底部的压力:=F0+1×103kg/m3×0.001m3×10N/kg=F0+10N;物块浸没时水对容器底部的压强:;物块浸没时与物块漂浮时水对容器底部的压力之比:,解得F0=70N,物块漂浮时,水对容器底部的压强,未投入物块时,水对容器底部的压强,根据题意可知,,解得S0=0.05m2;(2)未投入物块时水对容器底部的压强:,由得:未投入物块时容器中水的深度:。
1.(2019·江苏省常州市)中国南极泰山站采用轻质材料装配而成,为避免被南极强横风吹得移位,其独特的支架悬空形状发挥了作用.泰山站的悬空形状接近于下列图中的
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由题意可知,为避免被南极强横风吹得移位,应使风吹过时,上方压强大于下方压强,根据流体流速越大,压强越小知,泰山站的悬空形状应为下方凸起,上方为平面,这样横风吹过时,下方空气流速大于上方空气流速,上方压强大于下方压强,形成向下的压强差。
2.(2019·贵州贵阳市)如图所示,泡沫块正在沿粗糙斜面缓慢下滑,现用吸管颜泡沫块上表面吹气。请判断吹气过程中它将继续下滑还是停止滑动?请写出判断理由。
【答案】继续下滑;理由见解析
【解析】当用吸管沿泡沫块上表面吹气时,泡沫块上表面空气流速增大,压强减小,而泡沫块下面受到的大气压强不变,会形成一个向上的压力差,导致泡沫受到的摩擦力减小,泡沫块所受合力会变成沿斜面向下,所以,吹气过程中它将继续下滑。
3.(2019·湖北省武汉市)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。下图中,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.
【答案】A
【解析】由A图知道,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;由B图知道,橡皮膜向左边右起,说明左边液体压强大,而左边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;由C图知道,橡皮膜向左边右起,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;由D图知道,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。
4.(2019·江苏省无锡市)如图所示,将压强计的金属盒放在同种液体中,金属盒面的朝向不同。
(1)要观察到U形管两侧液面的高度差相等,必须控制金属盒面的中心在液体的________相等,由上述实验可知:液体内部某一点,来自各个方向的压强大小是________的。
(2)不增加器材,用这套装置还可以探究液体内部压强与________的关系。
【答案】(1).深度相等()深度
【解析】(1)如图比较液体内部压强大小的仪器名称是U形管压强计,实验中判断压强大小是通过观察U形管两边液面的高度差实现的;由图所示现象可知,压强计的探头处于同种液体的同一深度,但朝向不同,而U形管压强计两管液面高度差相等,故得出的初步结论是:同种液体,在同一深度,液体内部向各个方向的压强均相等;(2)液体密度相同,如果改变压强计的探头在水中的深度,即只改变深度的大小,故可探究液体内部压强与深度的关系。
5.(2019·重庆市A卷)小薇同学制作了如图1所示的探头进行了液体压强和浮力的综合探究。
(1)紧密蒙在探头下端的橡皮膜,形变程度越大,说明它所受的液体压强越__________
(2)实验时的情形如图2所示,比较甲图和__________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;
(3)比较图2甲图和丙图,可以初步得出结论:液体内部压强与液体__________有关;
(4)小薇同学用弹簧测力计挂着此探头继续探究:
向溢水杯中注水,直到溢水口水流出时停止加水,最后溢水杯中的水面恰好与溢水口______。
用细线悬挂在弹资测力计下的探头刚好漫没,如图2丁所示,此时弹簧测力计的示数为_______N,溢出的水全部流人小量筒中,排开水的体积为_______ml,此时探头所受的浮力为_______N;探头从丁图位置不断缓慢往下放(细线足够长),排开水的质量_____(选填“变大”“变小”?或“不变”)?,弹簧测力计的示数会___________选填字母。
A.一直变大??B.先不变后变小??C.先变大后变小??D.先变小后变大
【答案】(1).大(2).乙(3).密度(4).相平(5).0.4N(6).20mL(7).0.2N(8).变小(9).A
【解析】(1)根据题意知道,利用了转换法,把液体内部压强的大小转换成橡皮膜形变程度的大小,所以形变程度越大,表示液体内部的压强越大;(2)要探究液体压强大小与深度的关系,由控制变量法知道,需要液体的密度相同、探头的方向相同,而深度不同,所以,应选甲、乙两图;(3)比较甲图和丙图知道,此时探头所处的深度相同,液体的种类不同,而橡皮膜的形变程度不同,即说明液体产生的压强不同,故可初步得出的结论是:液体内部压强与液体密度有关。(4)向溢水杯中注水,直到溢水口水流出时停止加水,最后溢水杯中的水面恰好与溢水口相平;由图知道,弹簧测力计的分度值是0.2N,示数是F′=0.4N;由于溢出的水全部流入小量筒中,所以,排开水的体积是20mL=20cm3,此时探头所受的浮力是:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×20×10-6m3=0.2N;由甲、乙两图知道,探头浸入水中的深度增加时,其体积会减小,排开水的体积减小,由F浮=ρ水gV排知道,其所受浮力变小;由F浮=G排=m排g知道,排开水的质量变小;探头在刚与溢水杯底部接触但对溢水杯底部没有压力之前,探头的重力不变,所受浮力变小,根据F浮=G-F示知道,弹簧测力计示数会变大;当探头在与溢水杯底部接触且对溢水杯底部有压力之后,探头还受到杯底向上的支持力,则弹簧测力计示数会变小,所以,整个过程中弹簧测力计的示数会先变大后变小。
6.(2019·山东省济宁市)小明跟着爸爸去游泳,站在齐胸深的水中,感觉呼吸略微有些困难,越往深处感觉越明显,由此激发了他想研究水的压强特点的想法。
(1)图中是小明利用底部和侧壁套有橡皮膜的玻璃管倒入水后的实验现象,由此可说明_____
(2)下表是小明利用U形管压强计探究水内部压强时的几组数据。
根据表中的数据,请回答下列问题:
序号 深度/cm 橡皮膜方向 压强计左右液面高度差/cm 1 5 朝上 4.9 2 5 朝下 4.9 3 5 朝侧面 4.9 4 10 朝侧面 9.7 5 15 朝侧面 14.6 比较前三组数据,可得出的结论____________________。
②比较序号_____三组数据,可得出的结论是水的压强随深度的增加而增大。
(3)早在1648年,物理学家帕斯卡曾做过一个著名的实验,如图所示。结果,他只用了几杯水,就把木桶撑破了。此实验不仅证明了液体的压强与液体的深度有关,还由此说明了液体的压强与_____无关
(4)我国第一艘深海载人潜水器蛟龙号,是目前世界上下潜能力最强的作业型载人潜水器。当蛟龙号潜水器下潜到7000m深度时,所受海水的压强为_____Pa(g取10N/kg,p海水=1.03×103kg/m3)。
【答案】(1)液体对侧壁和底部都有压强(2)在同种液体同种深度的液体内部向各个方向压强相等(3)3、4、5(4)液体体积(填“液体质量”亦可)(5)7.21×107
【解析】(1)由图可知,左图橡皮膜向下凸出,右图橡皮膜向侧面凸出,这说明液体对底部和侧壁都有压强;(2)1、2、3中液体的密度相同、深度相同,只有橡皮膜的方向不同,而最终的高度差相同,因此可判断:在同种液体的同一深度,液体内部向各个方向压强相等;研究液体压强与深度的关系,就要保持液体密度、橡皮膜方向不变,只改变橡皮膜的深度才行,因此,比较3、4、5数据符合题意;(3)液体压强与液体的密度和深度有关,在液体密度一定时,压强的大小决定于液体的深度,与其它因素无关,帕斯卡演示的这个实验表明液体压强与液体的深度有关,与液体的质量、体积以及容器的形状无关。(4)潜水器下潜到7000m处受到的压强为p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×7000m=7.21×107Pa。
7.(2019·广西贵港市)把一个密度均匀的圆柱体甲和装有适量的某液体的圆柱形容器乙平放在水平桌面上,如图所示,它们的底面积之比S甲:S乙=3:4,对桌面的压强之比p甲:p乙=4:1。若在圆柱体甲上沿水平方向截取一段高为8cm的物体,并平稳放入容器乙中,施加一个外力使物体刚好浸没在深度为h乙的液体中(物体不与容器乙接触,液体无溢出),此时甲对桌面的压强p′甲=,乙对桌面的压强p′乙=2p乙且p′甲=p′乙。则此时圆柱体甲对桌面的压强p′甲为_____Pa,物体浸没在液体后,容器乙中液体的深度h′乙是_____m(ρ甲=1.2×103kg/m3,容器乙的壁厚和质量均忽略不计,g取10N/kg)。
【答案】960012
【解析】直柱形容器放在水平面上对水平面的压强p==ρgh,设截取前圆柱体甲的高度为h甲,则圆柱体甲对桌面的压强:p甲=ρ甲gh甲,圆柱体甲截取长度为0.08m后,圆柱体甲对桌面的压强:p′甲=ρ甲g(h甲-0.08m),p′甲=,ρ甲g(h甲-0.08m)=,h甲=0.16m,圆柱体甲对桌面的压强p′甲=ρ甲g(h甲-0.08m)=1.2×103kg/m3×10N/kg×(0.16m-0.08m)=9600Pa,容器乙的壁厚和质量均忽略不计,容器乙中未放入物体时,对桌面的压强等于液体的压强,即:p乙=ρ乙gh乙,圆柱体甲截取长度0.08m时,则物体的体积V=S甲×0.08m,将物体浸没在液体乙中,液面上升的高度:Δh==0.06m,物体刚好浸没在液体中时,容器乙对桌面的压强等于此时液体的压强,即:p乙′=ρ乙g(h乙+0.06m),p′乙=2p乙,ρ乙g(h乙+0.06m)=2ρ乙gh乙,h乙=0.06m,h乙′=h乙+Δh=0.06m+0.06m=0.12m=12cm。
1.(2019·湖南省省长沙市一模)在火车站或地铁站的站台上,离站台边缘1米左右的地方标有一条安全线,人必须站在安全线以外的位置上候车,关于这一现象的解释正确的
A.离车越近,车的吸引力越大.
B.防止车上掉下物品砸伤行人.
C.火车驶过时,空气流速较大,气压会减小,安全线外气压大于线内气压,大气压力会把人推向火车,容易发生事故.
D.以上说法都不对.
【答案】C
【解析】人离火车太近,火车开动时,使人和火车之间的空气流动速度快,压强变小,离站台远的地方气体相对流速较慢,压强较大,人在内外压强差的作用下,被强大的气流压向列车,从而造成危险.不是因为车的吸引力,也不是为了防止车上掉下物品砸伤行人,故ABD错误,C正确.故选C
【点睛】流体的压强跟流体的速度有关,流速越大,压强越小.从人的内侧和外侧受到的压强进行考虑.
2.(2019·江苏省扬州模拟)制作简易气压计,观察大气压随高度的变化.
(1)如图所示,在玻璃瓶中倒入适量红色的水,将插有玻璃管的橡皮塞塞紧瓶口,红水升到玻璃管一定的高度,但高度不够,你可______,使水上升到瓶口以上适当位置,制成了简易气压计.
(2)将简易气压计从一楼移到四楼过程中,发现玻璃管内水柱______,说明______.
【答案】(1).向瓶内吹适量的气(2).上升(3).大气压随高度的升高而减小
【解析】(1)玻璃管内液面高度不够,要使玻璃管内液体再上升些,须增大瓶内外的气压差,在外部大气压不变的情况下,可以采用向瓶内吹气的方法增大瓶内气体压强,使水上升到瓶口以上适当位置.(2)从一楼移到四楼过程中,高度增加,大气压减小,瓶内外压强差变大,管内水柱高度会上升,由此说明大气压随高度的升高而减小.
3.(2019·江苏省南京市二模)小明利用杯子做了几个物理小实验.
(1)如图甲所示,在玻璃杯中装满米,压紧后插入竹筷,再慢慢将竹筷向上提,杯子也会跟着竹筷一起被提起来.若米重2N,玻璃杯重1N,则当筷子提着米在空中静止时,米与筷子的摩擦力为______N.
(2)如图乙所示,在盛水杯子杯口盖上明信片,将一枚鸡蛋放在明信片上.用手指将明信片弹飞,鸡蛋掉入水中.此现象说明______具有惯性.
(3)如图丙所示,杯子里装满了水,用纸板盖住水杯,倒置后水没有流出.此现象可以说明____的存在.
(4)如图丁所示,在空玻璃杯子里放一乒乓球,沿图示方向用力吹气,乒乓球跳出玻璃杯.此现象可以说明_____.
A.重力的方向为竖直向下B.力是改变物体运动状态的原因
C.力的作用是相互的D.流速越大,压强越小
【答案】(1).3(2).鸡蛋(3).大气压(4).BD
【解析】(1)实验中,将米和杯子看做一个整体,受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力,摩擦力的施力物体是筷子,方向竖直向上.筷子提米实验中,筷子受到向下力是米和玻璃杯的重力,向上的力是摩擦力,由于米重2N,玻璃杯重1N,所以当筷子提着米在空中静止时,筷子受到米的摩擦力是2N+1N=3N;(2)将一枚鸡蛋放在明信片上.用手指将明信片弹飞,鸡蛋掉入水中.此现象说明鸡蛋具有惯性,还要保持原来静止的运动状态;(3)杯子里装满了水,用纸板盖住水杯,倒置后水没有流出.此现象可以说明大气压的存在.(4)在乒乓球上方吹气,乒乓球上方气体的流速大,压强小,乒乓球上下表面产生了压力差,使球跳出玻璃杯,这也说明力是力是改变物体运动状态的原因,故AC不符合题意,BD符合题意.
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