9.2液体的压强
一.选择题(共19小题)
1.你听说过“木桶效应”吗?它是指用如图所示的沿口不齐的木桶装水所形成的一种“效应”。 那么用该木桶装满水后木桶底部所受水的压强大小取决于( )
A.木桶的轻重
B.木桶最短的一块木板的长度
C.木桶的直径大小
D.木桶最长的一块木板的长度
2.匀速向某容器中注满水,容器底部所受水的压强与注入时间的关系如图所示,这个容器可能是( )
A. B. C. D.
3.如图所示,在探究液体压强特点的过程中,将微小压强计的金属盒放在水中,下列做法中压强计U形管两边液面的高度差不变的是( )
A.将压强计的金属盒向下移动一段距离
B.将压强计的金属盒向上移动一段距离
C.将压强计的金属盒在原位置转动180°
D.将压强计的金属盒放在同样深度的食盐水中
4.如图所示,A、B、C不在同一水平面上,则它们的压强关系正确的是( )
A.pA最大 B.pC最大 C.pA=pB=pC D.以上都不对
5.“生活处处有物理,留心观察皆学问”。下面对生活中有关现象的解释,正确的是( )
A.水坝的下部要比上部修得宽一些是因为水的压强随深度而增加
B.用高压锅煮食物容易熟,是因为液体沸点随气体压强的增大而降低
C.书包的背带做得比较宽是为了增大对人的肩膀的压强
D.菜刀手柄上刻有凹凸不平的花纹是为了减小摩擦
6.一支两端开口的玻璃管下方扎有橡皮膜,当注入某种液体时,橡皮膜向下凸出,如图(甲),将其放入一盛水容器中,当管内外液面相平时,橡皮膜凹进管内,如图(乙)所示,则管内所装液体可能是( )
A.盐水 B.水 C.酒精 D.水银
7.装有一定量水的细玻璃管斜放在水平桌面上(如图所示)则此时水对玻璃管底部的压强为( )
A.9×102Pa B.1.2×103Pa C.9×104Pa D.1.2×105Pa
8.一潜水员在水下50m处游动,他距河底20m,他受到水对他的压强是( )
A.5×105Pa B.2×105Pa C.3×105Pa D.7×105Pa
9.对于公式p=F/S和p=ρgh的适用范围,下列说法正确的是( )
A.p=F/S只适用于固体压强的计算
B.p=F/S只适用于柱形液体压强的计算
C.p=F/S适用于固体和液体压强的求解,p=ρgh只适用于液体压强的求解
D.关于液体压强的求解,p=F/S和p=ρgh均可使用,但由于ρ和h容易直接测得,所以通常运用p=ρgh求解
10.如图,下列各容器的质量相同,底面积都是10cm2,如果在容器中都装有800g的水,那么水对容器底压强可能会是7000pa的是( )
A. B. C. D.
11.将同一压强计的金属盒先后放入甲、乙两种液体中,现象如图所示。可以判定这两种液体的密度大小关系是( )
A.甲液体的密度一定小于乙液体的密度
B.甲液体的密度一定等于乙液体的密度
C.甲液体的密度一定大于乙液体的密度
D.无法判断
12.如图所示的容器内装有一定量的水。A、B、C三点处在同一水平线上,则A、B、C三点的水的压强( )
A.A点最大 B.B点最大
C.C点最大 D.A、B、C三点压强一样大
13.下列不属于连通器的是( )
A.茶壶 B.锅炉水位计
C.盆景的自动给水装置 D.乳牛自动喂水器
14.如图所示,甲、乙两容器间有一斜管相通,中间有阀门K控制,容器中装有水,且两容器中水面相平,则( )
A.打开阀门K后,由于水受重力作用,水将从甲流到乙
B.打开阀门K后,由于b处的压强大于a处的压强,水将从乙流到甲
C.打开阀门K后,因为甲、乙两容器中液面高度相等,所以水不会流动
D.打开阀门K后,因为乙中的水多,所以从乙流到甲
15.计算压强的公式p和p=ρgh,关于这两个公式的适用范围:
①p普遍适用于固体、液体和气体,但p=ρgh一般适用于液体;
②p只适用于固体,p=ρgh一般适用于液体;
③p只适用于柱形液体压强;
④关于液体压强的求解p和p=ρgh均适用,但由于ρ和h容易测得,通常用p=ρgh求解。
以上四种说法中正确的是( )
A.③ B.①、④ C.①、③、④ D.②、④
16.如图,两只相同的烧杯分别装有质量相等的煤油和水,则两只杯子底部受到液体的压强应该是( )
A.p甲>p乙 B.p乙>p甲 C.p甲=p乙 D.无法判断
17.如图所示,甲、乙两只完全相同的试管,分别装有质量相等的液体,甲试管竖直放置,乙试管倾斜放置,两试管液面相平。设液体对两试管底的压强分别为p甲和p乙,则( )
A.p甲<p乙 B.p甲=p乙 C.p甲>p乙 D.无法确定
18.如图所示,两个完全相同的圆柱形容器甲和乙放置在水平桌面上,已知距容器底部h处A、B两点所受液体的压强pA和pB相等,则两容器底部所受液体压力F甲、F乙和压强p甲、p乙的关系是( )
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.F甲<F乙,p甲=p乙
19.如图所示,有一密闭的圆台形容器,内装一定质量的液体,如果把它倒置,液体对容器底面的压力、压强的变化是( )
A.压力不变,压强增大 B.压力增大,压强减小
C.压力增大,压强增大 D.压力减小,压强增大
二.实验探究题(共3小题)
20.如图所示,是某实验小组“探究液体内部压强特点”的实验过程。
(1)实验前,要通过调试,保证压强计两边玻璃管中的液面 。
(2)如图中a、b、c、d所示,将压强计的探头放在水中的某一深度处,使橡皮膜朝向不同的方向,这是为了探究 。
(3)若要探究液体压强与深度的关系,最好应根据 两个图的实验现象进行对比,得到的结论是: 。
(4)比较e、f图示的实验现象,得到的结论是: 。
21.在探究“影响液体内部压强大小的因素”实验中:
(1)如图甲所示,用手按压强计的橡皮膜,U形管内水面出现高度差;将橡皮膜放入酒精中,U形管内水面也出现高度差,这说明 ,这种研究问题的方法是 法。
(2)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,通过 方法可以进行调节。
①从U形管内向外倒出适量水; ②拆除软管重新安装;③向U形管内加适量水。
(3)比较图乙、丙实验可知,液体内部压强与 有关;比较丙、丁实验可知,液体内部压强与 有关。
(4)小唐还发现在同种液体中,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 (选填“不变“或“变化“).表明 。
22.在物理课上某实验小组探究了课本上“液体压强的特点”实验:
(1)实验中液体压强的大小变化是通过比较U形管两侧液面的 来判断的;
(2)若在使用装置前发现U形管内水面有高度差,应通过下述方法 (填序号)进行调节。
①从U形管内倒出适量的水;
②拆除软管重新安装;
③向U形管内加适量的水。
(3)表中是所测的数据,请回答下列问题:
实验 次数 液体 深度/cm 橡皮膜的方向 压强计左右液面高度差/cm
1 水 5 朝上 4.9
2 水 5 朝下 4.9
3 水 5 朝侧面 4.9
4 水 10 朝侧面 9.8
5 水 12 朝侧面 11.8
6 酒精 15 朝侧面 11.8
①比较序号为 的三组数据,可得出结论是:同种液体的同一深度处,液体向各个方向的压强都相等。
②比较序号3、4、5的三组数据,可得出的结论是:同种液体, 。
③某同学比较5、6两组数据,得出“液体压强的大小跟液体密度无关”的结论。你认为这一结论 (“正确”或“不正确”),原因是 。
三.计算题(共3小题)
23.如图所示在一个重2N,底面积为0.01m2的容器里装8N的水,容器中水的深度为0.05m。把它放在水平桌面上(g=10N/kg)。求:
(1)水对容器底的压强;
(2)水对容器底的压力。
24.如图所示,置于水平桌面上的容器装有某种液体。液体的体积为2×10﹣3m3,液体的深为0.5m,若容器重为20N、底面积为20cm2,容器底受到液体的压强为5×103Pa。(g取10N/kg)
求:(1)液体的密度;
(2)距容器底高为0.2m处A点的液体压强;
(3)这个装着液体的容器对桌面的压强;
(4)液体对容器底的压力。
25.轮船在12m深的江里航行,船底距离江底8m。若船底有一个5cm2的小洞,用塞子堵住,塞子受到的船外江水的压力为多大?(已知ρ江水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
参考答案
一.选择题(共19小题)
1.【解析】解:根据公式p=ρgh可知,液体压强的大小决定于液体的深度,木桶里水的深度决定于短木板的长度。故B正确,ACD不正确。
【答案】B。
2.【解析】解:
根据p﹣t图象可知,随着注水时间的增加,容器底所受水的压强开始快,后来变慢;
已知匀速地向某容器内注水,根据p=ρgh可知,容器内水面高度应该是快速增高,先快后慢,说明容器的横截面积逐渐增大。故A正确,BCD错误。
【答案】A。
3.【解析】解:A、压强计金属盒下移,深度增加,压强会增大,U形管两边液面高度差会变大,故A不符合题意;
B、压强计金属盒上移,深度减小,压强会减小,U形管两边液面高度差会减小,故B不符合题意;
C、原处转动金属盒只改变了方向,而未改变深度,压强应不变,U形管两边液面高度差不变,故C符合题意;
D、酒精的密度比水小,同一深度的酒精中压强更小,U形管两边液面高度差会减小,故D不符合题意。
【答案】C。
4.【解析】解:在该题中液体的密度是相同的,其深度关系是hA>hB>hC.据液体压强公式p=ρgh可知,pA>pB>pC。
【答案】A。
5.【解析】解:A、水坝的下部要比上部修得宽一些是因为水的压强随深度而增加。故A正确;
B、用高压锅煮食物容易熟,是因为液体沸点随气体压强的增大而升高,故B错误;
C、包的背带做得比较宽,是为了在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;故C错误;
D、菜刀手柄上刻有凹凸不平的花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。故D错误。
【答案】A。
6.【解析】解:图甲的橡皮膜向下凸出,说明液体存在向下的压强。
图乙中,管内外液面相平,说明液体的深度是相等的,又知道液体的压强与液体的密度和深度有关,橡皮膜向管内凹说明管外水的压强大于管内液体的压强,因此,进一步判断管内液体的密度小于水的密度。如果是盐水和水银,橡皮膜会向管外凸,如果是水,橡皮膜会相平,而酒精的密度小于水的密度,所以一定是酒精。
【答案】C。
7.【解析】解:
由图知,水的深度h=9cm=0.09m,
则此时水对玻璃管底部的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.09m=9×102Pa。
【答案】A。
8.【解析】解:根据题意可知:深度h=50m,
则水对他的压强p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×50m=5×105Pa。
【答案】A。
9.【解析】解:据课本可知,物体单位面积上受到的压力叫压强,公式p,适用于固体、液体和气体;
公式p=ρgh一般适用于液体,对于密度均匀的柱状固体也可以适用。
【答案】D。
10.【解析】解:水的质量m水=800g=0.8kg,
水的重力G水=m水g=0.8kg×10N/kg=8N,
底面积S=10cm2=1×10﹣3 m2,
当容器是上下一样粗细的直壁容器时,如图A,水对容器底压强pA8000Pa;
当容器形状是上粗下细时,水对容器底的压力小于液体重力,即F<G;如图B,则水对容器底压强p8000Pa;
当容器形状是上细下粗时,水对容器底的压力大于液体重力,即F>G.如图CD,则则水对容器底压强p8000Pa;
故只有B符合题意。
【答案】B。
11.【解析】解:由图可知,压强计的探头浸在甲、乙两种液体中,U形管中的液面高度差是相等的,这也就说明了液体压强是相等的;
压强计的探头在甲液体浸入的深度比较大,根据p=ρgh可知,甲液体的密度小于乙液体的密度。
【答案】A。
12.【解析】解:由图可知,三个点A、B、C到液面的距离相等,深度h相同,根据公式p=ρgh可知三个点水产生的压强相等。
【答案】D。
13.【解析】解:A、壶嘴和壶身构成了连通器,故A错误;
B、锅炉水位计外边的管和内部锅炉构成了一个连通器,故B错误;
C、盆景的自动给水装置,是利用大气压来工作的,不属于连通器,故C正确;
D、如图乳牛自动喂水器,属于连通器,故D错误;
【答案】C。
14.【解析】解:根据连通器的特点可知,图示中的容器装的都是水,并且两容器中水面相平,故打开阀门后,水不会流动。
【答案】C。
15.【解析】解:
(1)据课本可知,物体单位面积上受到的压力叫压强,定义是p具有普适性,适用于固体、液体和气体;公式p=ρgh要求密度要均匀,一般适用于液体,故①正确,②错误;
(2)对于液体,已知液体产生的压力和受力面积,均可利用p计算压强,故③错误;
(3)p与p=ρgh两个公式都可以用以计算液体压强,通常使用p=ρgh,故④正确。
【答案】B。
16.【解析】解:两只相同的烧杯分别装有质量相等的煤油和水,因为煤油的密度小于水的密度,所以煤油的体积大于水的体积,即甲是水,乙是煤油,
因为m煤油=m水
所有G煤油=G水
由于容器为规则直壁容器,液体对容器底的压力等于液体重力,
所以液体对容器底的压力:
F水=F煤油,
又因为两只杯子相同,
所有S甲=S乙
根据p可知,煤油和水对杯底的压强相等,即p甲=p乙。
【答案】C。
17.【解析】解:由题意可知,两试管中所装的液体的质量相等,即m甲=m乙,
由图可知,乙管是倾斜的,则乙管中所装的液体体积比较大,即V甲<V乙,
由ρ可知,ρ甲>ρ乙,
因液体的深度相同,
所以,由p=ρgh可知,p甲>p乙。
【答案】C。
18.【解析】解:B点的深度小于A点的深度,根据公式p=ρgh可知,甲的密度小于乙的密度,A、B到底部的深度相等,所以A点下面液体产生的压强小于B点下面液体产生的压强;
因为距容器底部h处A、B两点所受液体的压强pA和pB相等,
所以容器底部甲产生的压强小于乙产生的压强;
因为容器底面积相等,根据公式F=pS可知,容器底部甲产生的压力小于乙产生的压力。
【答案】C。
19.【解析】解:(1)倒置后,液体深度h增大,
∵p=ρgh,
∴液体对容器底面的压强增大;
(2)正放时,液体对容器底的压力,如图:
F=ps=ρghs>G,
倒置时,液体对容器底的压力:
F′=p′s′=ρgh′s′<G,
∴F>F′,
即:液体对容器底面的压力将变小。
【答案】D。
二.实验探究题(共3小题)
20.【解析】解:(1)因为本装置是通过U形管中液面的高度差来反映压强大小的,故在实验前应先使玻璃管中两侧的液面相平。
(2)将压强计的探头放在水中的某一深度处,使橡皮膜朝向不同的方向,是研究在同一深度,液体向各个方向的压强是否相等。
(3)若要探究液体内部压强与深度的关系,应将压强计金属盒放入水中不同深度,符合要求的是a和e两个图。
(4)实验e和f中将探头放进不同密度液体中同一深度处,发现探头在盐水中时压强计两边液面高度差大,压强大,因此得出的结论是:同一深度处,液体密度越大,压强越大。
【答案】(1)相平;(2)同种液体,同一深度处,液体内部向各个方向压强是否相等;(3)a和e;同种液体,深度越深,液体压强越大; (4)深度相同时,液体密度越大,压强越大。
21.【解析】解:(1)用手按压强计的橡皮膜和将橡皮膜放入液体中,所起的效果是一样的,都会给橡皮膜一个压强,使U形管内水面出现高度差,说明液体内部存在压强。这里通过U形管中液面的高度差来反映液体内强的大小,运用了转换法。
(2)若在使用压强计前发现U形管中有高度差,在进行调节时,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。
(3)乙、丙探头在液体中的深度相同,液体的密度不同,故是探究液体内部压强与液体的密度有关;丙、丁探头在同种液体中的深度不同,故是探究液体内部压强与液体的深度有关。
(4)因此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,这表明:同一深度,液体向各个方向的压强相等。
【答案】(1)液体内部有压强;转换;(2)②;(3)密度;深度;(4)不变;同一深度,液体向各个方向的压强相等。
22.【解析】解:(1)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。液面高度差越大,液体的压强越大;这种方法叫做转换法;
(2)若在使用压强计前发现U形管内水面有高度差,说明软管内封闭的气体不受力时,压强与外界气压不相等,对实验结果会造成影响,应拆除软管重新安装,所以应选②;
(3)①1、2、3三组数据液体的深度相同,液体的密度相同,橡皮膜的方向不同,但压强相等,可得出结论:同一深度,液体向各个方向的压强相等;
②3、4、5三组数据同种液体,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;
③比较5、6两组数据,不能得出:在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大的结论。因为没有控制深度相同,所以结论不正确。
【答案】(1)高度差;(2)②;(3)①1、2、3;②液体内部压强随深度的增加而增大;(4)不正确;没有控制深度相同。
三.计算题(共3小题)
23.【解析】解:(1)水对容器底部的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa。
(2)根据p得,水对容器底部的压力:
F=pS=500Pa×0.01m2=5N。
答:(1)水对容器底部的压强为500Pa;
(2)水对容器底部的压力为5N。
24.【解析】解:
(1)由p=ρgh可得,液体的密度:ρ1×103kg/m3;
(2)距容器底高为0.2m处A点的深度:hA=0.5m﹣0.2m=0.3m,
则A点的液体压强:pA=ρghA=1×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3×103Pa;
(3)由ρ可得,容器内液体的质量:m液=ρV=1×103kg/m3×2×10﹣3m3=2kg;
液体的重力为:G液=m液g=2kg×10N/kg=20N,
容器对桌面的压力为:F′=G容+G液=20N+20N=40N;
容器对桌面的压强为:p′2×104Pa;
(4)由p可得,液体对容器底的压力:F=pS=5×103Pa×20×10﹣4m2=10N。
答:(1)液体的密度为1×103kg/m3;
(2)距容器底高为0.2m处A点的液体压强为3×103Pa;
(3)这个装着液体的容器对桌面的压强为2×104Pa;
(4)液体对容器底的压力为10N。
25.【解析】解:船底离水面的距离:
h=12m﹣8m=4m,
塞子受到江水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×4m=4×104Pa;
由p可得塞子受到江水的压力:
F=pS=4×104Pa×5×10﹣4m2=20N。
答:塞子受到的船外江水的压力为20N