人教版物理八下重难点突破:压强实验
一、实验探究题
1.(2023八上·通州期末)在“探究压力作用效果与哪些因素有关”的实验中,小明利用了多个完全相同的铁块和海绵进行了如图所示的实验。
(1)实验中通过观察海绵的 来比较压力的作用效果;
(2)对比乙、丙两图可以得出:当 一定时,压力作用效果与受力面积有关;
(3)对比甲、丙两图,小明认为压力作用效果与压力大小无关,他的观点是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 。
2.(2022八下·大洼期末)利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素,如图所示。
(1)图中压力的作用效果是通过海绵 表现出来的;
(2)通过比较图甲和图乙,说明受力面积一定时,压力 (选填“越大”或“越小” ),压力的作用效果越明显;通过比较图 ,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(3)实验中主要采用的研究方法是 (选填“控制变量法”或“理想实验法”)。
3.(2022八下·长春期末)某同学(利用小桌、砝码、泡沫塑料)在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”时,实验过程如图所示,请仔细观察并回答下列问题:
(1)该实验是通过 来显示压力的作用效果;
(2)由甲、乙两图所示实验现象可得出:受力面积一定时, 越大,压力作用效果越 ;
(3)由乙、丙两图所示实验现象可得出: 一定时,受力面积越大,压力作用效果越 ;
(4)该同学在实验时将图乙中的小桌和砝码又放到一块木板上,如图丁所示,则在乙、丁两种情况中小桌产生的压强p乙 p丁(填“大于”、“小于”或“等于”)。
4.(2022八下·伊通期末)小明同学利用A、B两物体、海绵等器材探究压力的作用效果与什么因素有关的实验。如图所示。
(1)实验中小明是通过观察海绵 来比较压力的作用效果;
(2)若要探究压力的作用效果与受力面积大小的关系,应选择 两图进行比较;
(3)甲、乙两图比较可以得到:受力面积一定时, 越大,压力的作用效果越明显。下列实例中,可用此结论解释的是 ;(填序号)
A.交通管理部门规定,货车每一车轴的平均承载质量不得超过10 t
B.小小的蚊子能轻而易举地用口器把皮肤刺破
(4)小明同学在上述实验的基础上又将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块,如图丁所示,取走左边小物块,此时物体B剩余部分对海绵的压强与丁图相比 (选填变大、变小或不变)。
5.(2022八下·麻章期末)探究“压力的作用效果与哪些因素有关”实验中,小明用一块海绵和两块规格相同的长方体砖块做了如图所示的一系列实验,请仔细观察,并分析回答下列问题。
(1)实验中通过观察比较海绵的 来确定压力的作用效果;
(2)分析比较图甲和丙的实验现象,可得出结论:在受力面积相同时, ,压力的作用效果越明显。以下实例应用该结论的有 (填序号);
①菜刀要经常磨一磨 ②书包要用宽的背带
③汽车限重 ④给压路机装上质量很大的碾子
(3)小红利用一只铅笔探究“压力的作用效果与受力面积的关系”,她设计了如图丁、戊所示的两种方案,你认为图 的方案更合理一些,另一种方案不足的原因是没有控制 相同;
(4)若将图甲中的砖块平移到桌面上,砖块对桌面的压强 砖块对海绵的压强。
6.(2023八上·延庆期末)同学们在探究“液体内部压强的特点”的活动中:
(1)当微小压强计探头放入液体中的不同位置时,可以通过比较U形管两边 来比较压强的大小;
(2)如图所示,是小京同学将探头放入同一桶水中进行的实验操作,虚线是水平线。分析图中信息可知:
①根据A、B、C图的实验现象,可得出 的结论;
②根据 三幅图的实验现象,可得出“水的压强随深度的增加而增大”的结论。
7.(2023八上·房山期末)图所示,是“探究同一深度液体内部压强大小与方向的关系”的实验。
(1)图甲所示,是压强计使用前检查装置是否漏气的情景。用手轻轻按压橡皮膜几下,若U形管中的液体能灵活升降,说明装置 (选填“漏气”或“不漏气”);
(2)小明按图乙进行实验,由实验现象可以得到结论,同一深度液体向各个方向的压强大小与方向 (选填“有关”或“无关”);
(3)图丙所示,小明进行了拓展实验。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,当向容器左、右两部分注入相同深度的不同液体时,橡皮膜向左侧凸起,由此现象可以判断出 侧液体密度大。
8.(2022八下·五华期末)小涛同学想探究“液体内部压强与什么因素有关”,进行了如图所示的实验。
(1)U形管中装 (选填“有色”或“无色”)的液体,可以更容易观察到实验现象;
(2)由图甲、乙所示的实验可知:
①在同种液体内部,液体压强随着液体深度的增加而 ;
②保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,发现U形管两侧液面的高度差不变,由此可得:同种液体,同一深度, ;
③比较 两图可知:在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大;
(3)小海保持图乙中金属盒的位置不变,并将适量的浓盐水倒入烧杯中搅匀后,她发现U形管两侧的液面的高度差变大了,于是得出了“在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强就越大”的结论,小明认为她的结论是不可靠的,原因是: 。
(4)在图丙实验中,保持金属盒位置不变,向容器中加入适量清水与其均匀混合后(液体不溢出),橡皮膜受到液体压强将 (选填“变大”“变小”或“无法判断”);
(5)小涛某次实验时把探头放入水中不同深度处,U形管里的液面无明显变化,请写出一条可能的原因 。
9.(2022八下·长春期末)在探究“影响液体内部压强大小的因素”的实验中:
(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 的变化,将探头放进盛水的容器中,探头的橡皮膜受到水的压强后会 (选填“内凹”或“外凸”);通过比较A、B、C三个图可得到结论:液体密度相同,在同一深度液体向各个方向压强大小 ;
(2)通过比较D、E两个图,可得到结论:同一种液体的压强随 的增加而增大;
(3)通过比较E、F两个图,可得到结论:在深度相同时,液体的 越大,压强越大;
(4)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,通过____(填写正确选项前字母)方法可以进行调节。
A.从U形管内向外倒出适量水
B.拆除软管重新安装
C.向U形管内添加适量水
10.(2022八下·新会期末)如图所示,小融同学利用液体压强计等装置“探究液体内部的压强规律”。
(1)如图甲所示,小融在检查压强计的气密性时,用不同的力按压探头的橡皮膜,发现U形管两侧液面高度差变化始终较 (选填“大”或“小”),说明压强计的气密性较差;
(2)小融调节好压强计后,将探头放入水中,保持探头深度不变,向不同方向旋转探头,发现U形管两侧液面高度差不变,说明同种液体同一深度,向各个方向的压强 ;
(3)分析图乙、丙的实验现象,初步得到的结论是:同种液体中,液体压强随深度增加而 。若橡皮膜的表面积,图丙中,则此时橡皮膜受到水的压强为 Pa,受到水的压力为 N(g=10N/kg,杯内液体密度);
(4)为了研究液体压强与液体密度的关系,小融将液体压强计做了如图丁的改进。当两探头置于空气中时,U形管两侧液面相平。现将两探头分别放入A、B两种液体中,当两探头所处深度分别为、时,U形管两侧液面重新相平。已知A液体的密度为,则B液体密度的表达式为 (用已知字母表示)。
11.(2022八下·潮南期末)如图是小明利用V=2mL的注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材估测大气压值的情况。
(1)利用刻度尺测量出的长度l为10cm,即可算出活塞横截面积为 cm2;
(2)把活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器小孔,再水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F=2.1N,据此可测得大气压值p= Pa;
(3)若实验中活塞与筒壁之间的摩擦较大,则测得的大气压值 (选“偏大”、“偏小”或“不变”);
(4)实验时若筒内空气没有排尽,此因素将导致所测大气压值 (选“偏大”、“偏小”或“不变”)。
12.(2022八下·湘桥期末)实验桌上有弹簧测力计一只(量程为5N、分度值为0.2N)、三种规格的注射器A、B、C(量程分别为20mL、10mL和2mL)、刻度尺一把。要求利用现有器材粗略测量大气压强。某同学选定器材并设计方案如图所示。
请回答下列问题:
(1)实验中,应该在注射器活塞 时,读取弹簧测力计的示数;
(2)该同学在实验时发现,弹簧测力计被拉到5N时,活塞仍没有移动。欲仍然采用此方案完成实验,需作的改进是: ;
(3)该同学正确操作,发现测出的结果误差较大,请你指出其中的一个原因 。
13.(2022八下·兴化期末)为了测量大气压强,小明选择的器材有:2.5mL的注射器、0~10N的弹簧测力计、刻度尺和细线。
(1)实验中,利用了弹簧测力计对活塞的拉力与大气对活塞的压力 这一原理,从而通过计算得到大气压强;
(2)实验步骤如下:
①如图甲,用刻度尺测出注射器有刻度部分的长度L= cm;
②如图乙,把注射器活塞推至筒的底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,水平向右慢慢拉动注射器筒。当注射器中的活塞开始滑动时,记录弹簧测力计的示数F= N;
③小明所测得的大气压强值为 Pa;
(3)同组的小华发现注射器顶端装针头处的空气无法排尽,则测得的大气压值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
14.(2022八下·电白期末)如图甲,小金利用透明硬质水管测量大气压强值。实验装置示意图如图乙,其中K1、K2为气密性良好的阀门。将管子下端浸在水槽中,关闭K2,往管内装满水(水位超过K1),再关闭K1,打开K2,管内液面下降了一段距离,稳定后测得管内外液面高度差h=9.30m
(1)由实验可得当地的大气压强值为 Pa;(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(2)再打开K1,管内水面将 (选填“上升”、“不升不降“或“下降”);
(3)小金将长度约为30cm的塑料管装满水并用纸片盖住,迅速倒置,使管口竖直向下,发现纸片不会往下掉,如图丙所示。此时纸片受到水的压强 (选填“小于”、“大于”或“等于”)大气压强;随后将管口旋转至水平方向,发现纸片仍不往下掉,说明 ;
(4)老师给同学们演示大气压强实验,如图丁所示,可知当时的大气压强等于 mm高水银柱所产生的压强,此气压下水的沸点 (选填“大于”、“等于”或“小于”)100℃。
15.(2022·南通模拟)小明利用标有2.5mL的一次性注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽等器材,对大气压的值进行测量。
(1)该实验还缺一个实验器材是 ;
(2)实验前把注射器的活塞推到底端,目的是 ,然后用橡皮帽封住小孔;
(3)该实验必须在水平方向进行测量,而不是竖直方向,这是为了 ;
(4)下面是记录实验情况的表格,请将其中两项空白处内容补充完整。
大气压力F/N 注射器容积V/mL 活塞面积S/cm2 大气压强p/Pa
7.5 2.5 4 0.625
(5)小明发现,同学们在做此实验时测得的大气压值误差很大,对此小明与同学找出了下列可能的原因: ①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体;②活塞与注射器筒壁间有摩擦;③弹簧测力计的示数没有读准; ④活塞与注射器筒壁不完全密封。 上述原因可能会使测量值大于真实值的是 ____。
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
答案解析部分
1.【答案】(1)形变程度(凹陷程度或形状变化)
(2)压力
(3)错误;没有控制(海绵的)受力面积相同
【知识点】探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】(1) 在“探究压力作用效果与哪些因素有关”的实验中,压力的作用效果是可以使物体发生形变,所以实验中通过观察海绵的形变程度(凹陷程度或形状变化),形变越大说明压力的作用效果越明显。
(2)乙丙两图中,两铁块对海绵的压力等于铁块重力,压力相等,受力面积不同,所以对比乙、丙两图可以得出当压力一定时,压力作用效果与受力面积有关。
(3)对比甲、丙两图,海绵凹陷程度相同,说明作用效果相同,丙图对比甲图,压力变为2倍,受力面积变为2倍,所以小明认为压力作用效果与压力大小无关,他的观点是错误的,因为没有控制(海绵的)受力面积相同。
【分析】(1)根据海绵的凹陷程度可以反应压力的作用效果;
(2)当压力一定时,改变受力面积,可以探究压力的作用效果和受力面积的关系;
(3)探究压力的作用效果和压力的关系时,需要保持受力面积相等。
2.【答案】(1)凹陷程度
(2)越大;乙、丙
(3)控制变量法
【知识点】探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】(1)本实验通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,采用了转换法。
(2)压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,研究压力的作用效果与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变。通过比较图甲和图乙知,受力面积相同,乙中压力大,压力作用效果明显,说明受力面积一定时,压力越大压力的作用效果越明显。
探究压力的作用效果与受力面积的关系时,应控制压力的大小不变,只改变受力面积大小,故通过比较图乙、丙得出,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)根据(2)要知,实验中主要采用的研究方法是控制变量法。
【分析】(1)本实验通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果;
(2)受力面积一定时,压力越大压力的作用效果越明显;压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(3)实验中主要采用的研究方法是控制变量法。
3.【答案】(1)泡沫塑料凹陷程度
(2)压力;明显
(3)压力;不明显
(4)等于
【知识点】探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】(1)实验中,泡沫塑料凹陷程度越大,压力作用效果越明显.用泡沫塑料的凹陷程度来反映压力作用效果。
(2)甲、乙两图,受力面积相同,压力越大,泡沫塑料凹陷的程度越大,压力作用效果越明显,所以在受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显。
(3)乙、丙两图,压力相同,受力面积越小,泡沫塑料凹陷程度大,所以在压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显。
(4)该同学在实验时将图乙中的小桌和砝码又放到一块木板上,如图丁所示,则在乙、丁两种情况中手里面积相同,压力相等,所以产生的压强相等。
【分析】(1)实验中,用泡沫塑料的凹陷程度来反映压力作用效果;
(2)在受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显;
(3)在压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显;
(4)面积相同,压力相等,产生的压强相等。
4.【答案】(1)凹陷程度
(2)甲、丙
(3)压力;A
(4)不变
【知识点】探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】(1)实验中,压力越大,海绵的凹陷程度越大,压力作用效果越明显,因此我们可以通过海绵的凹陷程度来比较压力作用效果。
(2)研究压力的作用效果与受力面积大小的关系时应该改变受力面积并保证压力大小相同,故应该选择甲和丙。
(3)比较图甲、乙所示实验,受力面积相同,乙中压力大,压力作用效果明显,故可得出结论:受力的面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显。
A.交通管理部门规定,货车每一车轴的平均承载质量不得超过10t ,平均承载越大对车轴压强越大,A符合题意;
B.小小的蚊子能轻而易举地用口器把皮肤刺破是通过减小受力面积增大压强,B不符合题意;
故答案为:A。
(4) 物体B是规则的质量分布均匀的柱状固体,根据公式
可知,切去一部分密度不变,高度不变,所以压强不变。
【分析】(1)实验中通过海绵的凹陷程度来比较压力作用效果;
(2)研究压力的作用效果与受力面积大小的关系时应该改变受力面积并保证压力大小相同;
(3)受力的面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(4)根据,确定压强的变化。
5.【答案】(1)凹陷程度
(2)压力越大;③④
(3)戊;压力大小
(4)等于
【知识点】探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】(1)实验中小明通过观察海绵的凹陷程度反映压力的作用效果,这种方法叫转换法。
(2)比较图甲和丙可知,受力面积相同,而压力不同,且压力越大,海绵的凹陷程度越大,故可得结论:在受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
①菜刀要经常磨一磨,是为了在压力一定时,减小受力面积,增大压强,故①不符合题意;
②书包要用宽的背带,是压力一定时,增大受力面积来减小压强,故②不符合题意;
③汽车限重,是受力面积一定时,减小压力来减小压强,故③符合题意;
④给压路机装上质量很大的碾子,是受力面积一定时,增大压力来增大压强,故④符合题意。
故答案为:③④。
(3)探究压力的作用效果与受力面积的关系,要控制压力大小相同,图戊中铅笔水平放置且处于静止状态,则两手指对铅笔的压力是一对平衡力;而图丁铅笔竖放,由于铅笔的的重力作用,使得铅笔上方的手对铅笔的压力小于下方的手对铅笔的压力,故图丁的方法不合理,原因是没有控制压力大小相同。
(4)压强的大小与压力的大小和受力面积有关,将图甲中的砖块平移到桌面上,压力的大小和受力面积都不变,压强也不变,砖块对桌面的压强等于砖块对海绵的压强。
【分析】(1)实验中小明通过观察海绵的凹陷程度反映压力的作用效果;
(2)在受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(3)探究压力的作用效果与受力面积的关系,要控制压力大小相同;
(4)压力的大小和受力面积都不变,压强不变。
6.【答案】(1)液面高度差
(2)在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等。;BDE
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【解答】(1)微小压强计探头放入液体中的不同位置时,受到的压强不同,U形管两边的液面高度差不同,所以可通过比较U形管两边的液面高度差来比较压强的大小。
(2)①A、B、C三幅图中,将探头放入同一液体的同一深度,调整探头的方向,U形管两边的液面高度差相同,这说明在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等。
②图B、D、E中,将探头放入液体的不同深度的同一方向,U形管两边的液面高度差不同,且深度越深,高度差越大,这说明水的压强随深度的增加而增大。
【分析】(1)探究液体内部压强时,通过比较U型管中液面的高度差,可以反应压强的大小;
(2)当保持深度和液体密度一定时,改变探头方向,可以探究液体内部向各个方向都有压强;探究压强和深度的关系时,需要改变深度,保持液体密度相同。
7.【答案】(1)不漏气
(2)无关
(3)右
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【解答】(1)用手轻轻按压橡皮膜几下,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明装置气密性良好,不漏气。
(2)由图乙可以看出,在液体同一深度,将压强计的橡皮膜放不同方向时,U形管中两侧的液面高度差相等,说明此时所测压强相等,则可以得到同一深度液体向各个方向的压强大小与方向无关。
(3)从丙图可以看出,当向容器左、右两部分注入相同深度的不同液体时,橡皮膜向左侧凸起,说明同一深度右侧压强比左侧压强大,由可推断,右侧液体密度大于左侧液体密度。
【分析】(1)用手轻轻按压橡皮膜几下,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明装置气密性良好;
(2)同一深度液体向各个方向的压强大小与方向无关;
(3)由可推断,右侧液体密度大于左侧液体密度。
8.【答案】(1)有色
(2)增大;压强相等;乙、丙
(3)没有控制深度不变
(4)变大
(5)压强计的气密性不好
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【解答】(1)为了使实验现象更明显,U形管内液体使用有色液体便于观察。
(2)①由图甲、乙所示的实验可知:乙中探头的深度较大,U形管内液体高度差越大,可得结论:同种液体中,液体压强随液体深度的增加而增大。
②将探头放入水中的同一深度,向各个方向旋转探头,发现U形管两侧液面的高度差不变,即液体压强没有发生改变,由此可得:同种液体,同一深度,液体压强相等。
③探究液体压强和液体密度的关系时,要保持液体的深度相同,换用不同的液体做实验,比较乙、丙两图可得到结论:在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大。
(3)小海要探究液体内部压强与液体密度的关系,则应保持金属盒处于液体中深度不变。小海保持乙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,该实验过程中没有控制金属盒所处的液体深度不变,不能得出“在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强就越大”的结论。
(4)图丙中实验中,保持金属盒位置不变,在容器中加入适量清水与其均匀混合后(液体不溢出),容器底部受到液体压力增大,压强增大;金属盒以下部分深度不变,加清水后液体密度变小,由p=ρgh知,金属盒以下部分液体压强变小,而容器底压强变大,所以金属盒(橡皮膜)以上的压强变大。
(5)把探头放入水中不同深度,U形管中的液面高度差无明显变化,是因为压强计的气密性不好,软管中的气体和大气相通,等于大气压强,所以橡皮膜受到压强时,U形管中液面高度差无明显变化。
【分析】(1)探究液体压强特点时,U型管中液体有色,便于观察;
(2)液体密度相同时,深度越深,液体压强越大;探究液体压强和液体密度的关系时,需要保持深度相同;
(3)探究液体压强和液体密度关系时,需要保持深度相同;
(4)液体密度相同时,深度变大,液体压强变大;
(5)U型管漏气时,液面高度不变化。
9.【答案】(1)高度差;内凹;相等
(2)深度
(3)密度
(4)B
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【解答】(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。
将探头放进盛水的容器中,橡皮膜受到水的压强大于橡皮膜内部的压强,橡皮膜会向内凹。
A、B、C三个图,液体的深度和密度均相同,橡皮膜的方向不相同,但U形管的高度差相同,可得结论:同种液体在同一深度向各个方向的压强相等。
(2)D、E两个图为同种液体,橡皮膜的方向相同,深度不同,深度越大,U形管的高度差越大,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)E、F两个图,液体的深度相同,橡皮膜的方向相同,液体的密度不同,盐水的密度大于水的密度,盐水中U形管的高度差大,压强大,故可得到结论:在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
(4)调节压强计时,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,B符合题意,AC不符合题意。
故答案为:B。
【分析】(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,橡皮膜受到水的压强大于橡皮膜内部的压强,橡皮膜会向内凹;同种液体在同一深度向各个方向的压强相等;
(2)同一液体,液体内部压强随深度的增加而增大;
(3)在深度相同时,液体的密度越大,压强越大;
(4)调节压强计时,只需要将软管取下,再重新安装。
10.【答案】(1)小
(2)相等
(3)增大;1000;1.2
(4)
【知识点】探究液体压强的特点实验;利用平衡法求液体密度
【解析】【解答】(1)实验前,取出压强计,用手指反复用力按压探头的橡皮膜,若发现U型管两侧的液面高度差变化始终较小,则说明该压强计的气密性很差。
(2)由题意可知,在同种液体中,橡皮膜所处的深度相同,方向不同,此时U形管两侧的液面差相同,即橡皮膜受到的压强相同,所以这说明同种液体同一深度,向各个方向的压强相等。
(3)由图乙、丙可知,在同种液体中,橡皮膜所处的深度不同,方向相同,此时U形管两侧的液面差不同,橡皮膜所处的深度越深,U形管两侧的液面差越大,即橡皮膜受到的压强越大,所以初步得到的结论是:同种液体中,液体压强随深度的增加而增大。
根据液体压强公式可得,此时橡皮膜受到水的压强为p=ρgh0=1.0×103kg/m3×10N/kg×10×10-2m=1000Pa
又因为橡皮膜的表面积为
根据压强公式可得,受到水的压力为F=pS0=1000Pa×1.2×10-3m2=1.2N
(4)由题意可知,当两探头所处深度分别为、时,U形管两侧液面重新相平,即pA=pB,根据液体压强公式可得ρAghA=ρBghB
由此可得,B液体密度的表达式为
【分析】(1)利用U型管压强计探究液体压强特点时,U型管中液面变化很小,可能装置漏气;
(2)液体密度和深度相同时,液体向各个方向压强相等;
(3)液体密度相同时,压强随深度的增加而增大;根据液体密度和深度,计算液体压强;利用压强和受力面积的乘积,计算压力;
(4)当压强相同时,根据已知液体密度和深度,计算未知液体的密度。
11.【答案】(1)0.2
(2)1.05×105
(3)偏大
(4)偏小
【知识点】压强的大小及其计算;大气压强的测量方法
【解析】【解答】(1)注射器带刻度部分的容积为2mL=2cm3,长度l为10cm,则活塞的横截面积
(2)把活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器小孔,再水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数,大气压
(3)如果活塞与注射器内壁间的摩擦较大,拉力的测量值会偏大,导致测得的大气压值偏大。
(4)若筒内空气没有排尽,则所需拉力偏小,在受力面积一定时,根据压强公式所计算出的大气压值就偏小。
【分析】(1)根据体积和长度的比值,计算横截面积;
(2)利用压力和受力面积的比值, 计算压强;
(3)由于活塞间的摩擦力,使测量的力变大,计算的压强变大;
(4)若气体没排净,测量的大气压偏小。
12.【答案】(1)刚开始滑动
(2)换用量程更小的2mL的注射器
(3)活塞与筒壁间有摩擦
【知识点】大气压强的测量方法
【解析】【解答】(1)当活塞刚开始滑动时,说明拉力正好克服了大气的压力,是一对平衡力,此时弹簧测力计的示数就等于大气产生的压力。
(2)因为大气的压强是一定的,根据公式F=pS,受力面积越小,压力也会越小,所以当弹簧测力计量程不够时,可换用量程更小的2mL的注射器。
(3)注射器活塞与筒壁间有摩擦,测得的读数偏大,根据计算的结果会偏大。
【分析】(1)当活塞刚开始滑动时,拉力等于大气的压力,是一对平衡力;
(2)根据公式F=pS,大气压强一定时,受力面积越小,压力也会越小;
(3)根据,讨论结果的偏差。
13.【答案】(1)平衡(或相等)
(2)4.00;6.2;9.92×104Pa
(3)偏小
【知识点】大气压强的测量方法
【解析】【解答】(1)实验时,弹簧测力计匀速拉动活塞,活塞处于平衡状态,受力平衡,所以弹簧测力计对活塞的拉力与大气对活塞的压力是一对平衡力,大小相等,方向相反,作用在同一直线上。
(2)由图甲可知,刻度尺的分度值为0.10cm,有刻度部分的长度为4.00cm。
由图乙可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,此时弹簧测力计的示数为6.2N。
注射器容积V=2.5mL=2.5cm3
故活塞的横截面积
则所测大气压强
(3)橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体,产生的力会和外部大气压力抵消一部分,这样使得弹簧测力计受到的拉力减小,在面积不变的情况下,测得的大气压会偏小。
【分析】(1)作用在同一物体的一对平衡力,大小相等,方向相反,作用在同一直线上;
(2)看清刻度尺和注射器的分度值,结合对应刻度读数,计算出面积;根据,求出大气压强;
(3)根据,在受力面积一定时,拉力减小,大气压力减小,大气压减小。
14.【答案】(1)9.3×104
(2)下降
(3)小于;大气向各个方向都有压强
(4)740;小于
【知识点】大气压强的测量方法
【解析】【解答】(1)测量得到的大气压强值为
(2)再打开K1,管内水与外界相通,管内外大气压相等,液柱在重力作用下全部流到容器中,所以液面会下降。
(3)将装满水的塑料管用纸片盖住,迅速倒置,如图丙,纸片不会往下掉,这是因为纸片下端的大气压大于纸片上端水柱产生的压强;将管口旋转至水平方向,发现纸片仍不往下掉,说明大气向各个方向都有压强。
(4)如图丁,当时的大气压强等于740mm水银柱产生的压强,此时的气压低于标准大气压760mm水银柱,水的沸点低于100℃。
【分析】(1)根据公式,求出大气压值;
(2)管内水与外界相通,管内外大气压相等,液柱在重力作用下全部流到容器中;
(3)纸片下端的大气压大于纸片上端水柱产生的压强;大气向各个方向都有压强;
(4)根据图示,确定大气压值,水的沸点随气压的降低而变小。
15.【答案】(1)刻度尺
(2)排尽筒内空气
(3)防止活塞重力的影响
(4)有刻度部分的长度/cm;1.2×105
(5)C
【知识点】大气压强的测量方法
【解析】【解答】(1)该实验的实验原理是,为了测出活塞的面积,根据注射器的容积公式V=SL知道,需要测出刻度部分的长度,所以,还需要的器材是刻度尺。
(2)实验中要排出注射器内的空气,这样在拉动活塞时,注射器内部会接近于真空,这样才能测出大气的压力。所以,把活塞推至注射器筒底端是为了排出注射器中的空气,使注射器密封。
(3)实验时,若弹簧测力计不在水平方向,由于弹簧测力计受重力的作用,弹簧测力计的示数会增大,测量的误差增大,所以托住弹簧测力计保持在水平方向的目的是消除弹簧测力计的重力对实验的影响,提高实验的准确度。
(4)①从表中数据知道,注射器容积V=2.5mL=2.5cm3,活塞面积S=0.625cm2,根据注射器的容积公式V=SL知道,刻度部分的长度
与表中数据对比知道,①处应为刻度部分的长度L/cm。
②已知大气压力F=7.5N,活塞面积S=0.625cm2,所测大气压强
故表格②处应填1.2×105。
(5)①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体;会使拉力变小,算出的大气压会偏小;
②活塞与注射器筒壁间有摩擦,会使力的测量值偏大,算出的大气压会偏大;
③弹簧测力计的示数没有读准,会使力的测量值偏大或偏小,算出的大气压也可能偏大,也可能偏小;
④活塞与注射器筒壁不完全密封,会使拉力变小,算出的大气压会偏小。
综上所述,可能会使测量值大于真实值的是②③。
故答案为:C。
【分析】(1)实验的实验原理是,想要计算面积,还需要的器材是刻度尺;
(2)把活塞推至注射器筒底端是为了排出注射器中的空气,使注射器密封;
(3)托住弹簧测力计保持在水平方向的目的是消除弹簧测力计的重力对实验的影响,提高实验的准确度;
(4)根据公式V=SL,应填写刻度部分的长度,然后根据计算大气压强;
(5)根据,判断实验过程中,力和面积的偏差,从而确定大气压的偏差。
1 / 1人教版物理八下重难点突破:压强实验
一、实验探究题
1.(2023八上·通州期末)在“探究压力作用效果与哪些因素有关”的实验中,小明利用了多个完全相同的铁块和海绵进行了如图所示的实验。
(1)实验中通过观察海绵的 来比较压力的作用效果;
(2)对比乙、丙两图可以得出:当 一定时,压力作用效果与受力面积有关;
(3)对比甲、丙两图,小明认为压力作用效果与压力大小无关,他的观点是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 。
【答案】(1)形变程度(凹陷程度或形状变化)
(2)压力
(3)错误;没有控制(海绵的)受力面积相同
【知识点】探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】(1) 在“探究压力作用效果与哪些因素有关”的实验中,压力的作用效果是可以使物体发生形变,所以实验中通过观察海绵的形变程度(凹陷程度或形状变化),形变越大说明压力的作用效果越明显。
(2)乙丙两图中,两铁块对海绵的压力等于铁块重力,压力相等,受力面积不同,所以对比乙、丙两图可以得出当压力一定时,压力作用效果与受力面积有关。
(3)对比甲、丙两图,海绵凹陷程度相同,说明作用效果相同,丙图对比甲图,压力变为2倍,受力面积变为2倍,所以小明认为压力作用效果与压力大小无关,他的观点是错误的,因为没有控制(海绵的)受力面积相同。
【分析】(1)根据海绵的凹陷程度可以反应压力的作用效果;
(2)当压力一定时,改变受力面积,可以探究压力的作用效果和受力面积的关系;
(3)探究压力的作用效果和压力的关系时,需要保持受力面积相等。
2.(2022八下·大洼期末)利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素,如图所示。
(1)图中压力的作用效果是通过海绵 表现出来的;
(2)通过比较图甲和图乙,说明受力面积一定时,压力 (选填“越大”或“越小” ),压力的作用效果越明显;通过比较图 ,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(3)实验中主要采用的研究方法是 (选填“控制变量法”或“理想实验法”)。
【答案】(1)凹陷程度
(2)越大;乙、丙
(3)控制变量法
【知识点】探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】(1)本实验通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,采用了转换法。
(2)压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,研究压力的作用效果与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变。通过比较图甲和图乙知,受力面积相同,乙中压力大,压力作用效果明显,说明受力面积一定时,压力越大压力的作用效果越明显。
探究压力的作用效果与受力面积的关系时,应控制压力的大小不变,只改变受力面积大小,故通过比较图乙、丙得出,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)根据(2)要知,实验中主要采用的研究方法是控制变量法。
【分析】(1)本实验通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果;
(2)受力面积一定时,压力越大压力的作用效果越明显;压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(3)实验中主要采用的研究方法是控制变量法。
3.(2022八下·长春期末)某同学(利用小桌、砝码、泡沫塑料)在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”时,实验过程如图所示,请仔细观察并回答下列问题:
(1)该实验是通过 来显示压力的作用效果;
(2)由甲、乙两图所示实验现象可得出:受力面积一定时, 越大,压力作用效果越 ;
(3)由乙、丙两图所示实验现象可得出: 一定时,受力面积越大,压力作用效果越 ;
(4)该同学在实验时将图乙中的小桌和砝码又放到一块木板上,如图丁所示,则在乙、丁两种情况中小桌产生的压强p乙 p丁(填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】(1)泡沫塑料凹陷程度
(2)压力;明显
(3)压力;不明显
(4)等于
【知识点】探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】(1)实验中,泡沫塑料凹陷程度越大,压力作用效果越明显.用泡沫塑料的凹陷程度来反映压力作用效果。
(2)甲、乙两图,受力面积相同,压力越大,泡沫塑料凹陷的程度越大,压力作用效果越明显,所以在受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显。
(3)乙、丙两图,压力相同,受力面积越小,泡沫塑料凹陷程度大,所以在压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显。
(4)该同学在实验时将图乙中的小桌和砝码又放到一块木板上,如图丁所示,则在乙、丁两种情况中手里面积相同,压力相等,所以产生的压强相等。
【分析】(1)实验中,用泡沫塑料的凹陷程度来反映压力作用效果;
(2)在受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显;
(3)在压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显;
(4)面积相同,压力相等,产生的压强相等。
4.(2022八下·伊通期末)小明同学利用A、B两物体、海绵等器材探究压力的作用效果与什么因素有关的实验。如图所示。
(1)实验中小明是通过观察海绵 来比较压力的作用效果;
(2)若要探究压力的作用效果与受力面积大小的关系,应选择 两图进行比较;
(3)甲、乙两图比较可以得到:受力面积一定时, 越大,压力的作用效果越明显。下列实例中,可用此结论解释的是 ;(填序号)
A.交通管理部门规定,货车每一车轴的平均承载质量不得超过10 t
B.小小的蚊子能轻而易举地用口器把皮肤刺破
(4)小明同学在上述实验的基础上又将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块,如图丁所示,取走左边小物块,此时物体B剩余部分对海绵的压强与丁图相比 (选填变大、变小或不变)。
【答案】(1)凹陷程度
(2)甲、丙
(3)压力;A
(4)不变
【知识点】探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】(1)实验中,压力越大,海绵的凹陷程度越大,压力作用效果越明显,因此我们可以通过海绵的凹陷程度来比较压力作用效果。
(2)研究压力的作用效果与受力面积大小的关系时应该改变受力面积并保证压力大小相同,故应该选择甲和丙。
(3)比较图甲、乙所示实验,受力面积相同,乙中压力大,压力作用效果明显,故可得出结论:受力的面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显。
A.交通管理部门规定,货车每一车轴的平均承载质量不得超过10t ,平均承载越大对车轴压强越大,A符合题意;
B.小小的蚊子能轻而易举地用口器把皮肤刺破是通过减小受力面积增大压强,B不符合题意;
故答案为:A。
(4) 物体B是规则的质量分布均匀的柱状固体,根据公式
可知,切去一部分密度不变,高度不变,所以压强不变。
【分析】(1)实验中通过海绵的凹陷程度来比较压力作用效果;
(2)研究压力的作用效果与受力面积大小的关系时应该改变受力面积并保证压力大小相同;
(3)受力的面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(4)根据,确定压强的变化。
5.(2022八下·麻章期末)探究“压力的作用效果与哪些因素有关”实验中,小明用一块海绵和两块规格相同的长方体砖块做了如图所示的一系列实验,请仔细观察,并分析回答下列问题。
(1)实验中通过观察比较海绵的 来确定压力的作用效果;
(2)分析比较图甲和丙的实验现象,可得出结论:在受力面积相同时, ,压力的作用效果越明显。以下实例应用该结论的有 (填序号);
①菜刀要经常磨一磨 ②书包要用宽的背带
③汽车限重 ④给压路机装上质量很大的碾子
(3)小红利用一只铅笔探究“压力的作用效果与受力面积的关系”,她设计了如图丁、戊所示的两种方案,你认为图 的方案更合理一些,另一种方案不足的原因是没有控制 相同;
(4)若将图甲中的砖块平移到桌面上,砖块对桌面的压强 砖块对海绵的压强。
【答案】(1)凹陷程度
(2)压力越大;③④
(3)戊;压力大小
(4)等于
【知识点】探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】(1)实验中小明通过观察海绵的凹陷程度反映压力的作用效果,这种方法叫转换法。
(2)比较图甲和丙可知,受力面积相同,而压力不同,且压力越大,海绵的凹陷程度越大,故可得结论:在受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
①菜刀要经常磨一磨,是为了在压力一定时,减小受力面积,增大压强,故①不符合题意;
②书包要用宽的背带,是压力一定时,增大受力面积来减小压强,故②不符合题意;
③汽车限重,是受力面积一定时,减小压力来减小压强,故③符合题意;
④给压路机装上质量很大的碾子,是受力面积一定时,增大压力来增大压强,故④符合题意。
故答案为:③④。
(3)探究压力的作用效果与受力面积的关系,要控制压力大小相同,图戊中铅笔水平放置且处于静止状态,则两手指对铅笔的压力是一对平衡力;而图丁铅笔竖放,由于铅笔的的重力作用,使得铅笔上方的手对铅笔的压力小于下方的手对铅笔的压力,故图丁的方法不合理,原因是没有控制压力大小相同。
(4)压强的大小与压力的大小和受力面积有关,将图甲中的砖块平移到桌面上,压力的大小和受力面积都不变,压强也不变,砖块对桌面的压强等于砖块对海绵的压强。
【分析】(1)实验中小明通过观察海绵的凹陷程度反映压力的作用效果;
(2)在受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(3)探究压力的作用效果与受力面积的关系,要控制压力大小相同;
(4)压力的大小和受力面积都不变,压强不变。
6.(2023八上·延庆期末)同学们在探究“液体内部压强的特点”的活动中:
(1)当微小压强计探头放入液体中的不同位置时,可以通过比较U形管两边 来比较压强的大小;
(2)如图所示,是小京同学将探头放入同一桶水中进行的实验操作,虚线是水平线。分析图中信息可知:
①根据A、B、C图的实验现象,可得出 的结论;
②根据 三幅图的实验现象,可得出“水的压强随深度的增加而增大”的结论。
【答案】(1)液面高度差
(2)在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等。;BDE
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【解答】(1)微小压强计探头放入液体中的不同位置时,受到的压强不同,U形管两边的液面高度差不同,所以可通过比较U形管两边的液面高度差来比较压强的大小。
(2)①A、B、C三幅图中,将探头放入同一液体的同一深度,调整探头的方向,U形管两边的液面高度差相同,这说明在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等。
②图B、D、E中,将探头放入液体的不同深度的同一方向,U形管两边的液面高度差不同,且深度越深,高度差越大,这说明水的压强随深度的增加而增大。
【分析】(1)探究液体内部压强时,通过比较U型管中液面的高度差,可以反应压强的大小;
(2)当保持深度和液体密度一定时,改变探头方向,可以探究液体内部向各个方向都有压强;探究压强和深度的关系时,需要改变深度,保持液体密度相同。
7.(2023八上·房山期末)图所示,是“探究同一深度液体内部压强大小与方向的关系”的实验。
(1)图甲所示,是压强计使用前检查装置是否漏气的情景。用手轻轻按压橡皮膜几下,若U形管中的液体能灵活升降,说明装置 (选填“漏气”或“不漏气”);
(2)小明按图乙进行实验,由实验现象可以得到结论,同一深度液体向各个方向的压强大小与方向 (选填“有关”或“无关”);
(3)图丙所示,小明进行了拓展实验。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,当向容器左、右两部分注入相同深度的不同液体时,橡皮膜向左侧凸起,由此现象可以判断出 侧液体密度大。
【答案】(1)不漏气
(2)无关
(3)右
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【解答】(1)用手轻轻按压橡皮膜几下,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明装置气密性良好,不漏气。
(2)由图乙可以看出,在液体同一深度,将压强计的橡皮膜放不同方向时,U形管中两侧的液面高度差相等,说明此时所测压强相等,则可以得到同一深度液体向各个方向的压强大小与方向无关。
(3)从丙图可以看出,当向容器左、右两部分注入相同深度的不同液体时,橡皮膜向左侧凸起,说明同一深度右侧压强比左侧压强大,由可推断,右侧液体密度大于左侧液体密度。
【分析】(1)用手轻轻按压橡皮膜几下,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明装置气密性良好;
(2)同一深度液体向各个方向的压强大小与方向无关;
(3)由可推断,右侧液体密度大于左侧液体密度。
8.(2022八下·五华期末)小涛同学想探究“液体内部压强与什么因素有关”,进行了如图所示的实验。
(1)U形管中装 (选填“有色”或“无色”)的液体,可以更容易观察到实验现象;
(2)由图甲、乙所示的实验可知:
①在同种液体内部,液体压强随着液体深度的增加而 ;
②保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,发现U形管两侧液面的高度差不变,由此可得:同种液体,同一深度, ;
③比较 两图可知:在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大;
(3)小海保持图乙中金属盒的位置不变,并将适量的浓盐水倒入烧杯中搅匀后,她发现U形管两侧的液面的高度差变大了,于是得出了“在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强就越大”的结论,小明认为她的结论是不可靠的,原因是: 。
(4)在图丙实验中,保持金属盒位置不变,向容器中加入适量清水与其均匀混合后(液体不溢出),橡皮膜受到液体压强将 (选填“变大”“变小”或“无法判断”);
(5)小涛某次实验时把探头放入水中不同深度处,U形管里的液面无明显变化,请写出一条可能的原因 。
【答案】(1)有色
(2)增大;压强相等;乙、丙
(3)没有控制深度不变
(4)变大
(5)压强计的气密性不好
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【解答】(1)为了使实验现象更明显,U形管内液体使用有色液体便于观察。
(2)①由图甲、乙所示的实验可知:乙中探头的深度较大,U形管内液体高度差越大,可得结论:同种液体中,液体压强随液体深度的增加而增大。
②将探头放入水中的同一深度,向各个方向旋转探头,发现U形管两侧液面的高度差不变,即液体压强没有发生改变,由此可得:同种液体,同一深度,液体压强相等。
③探究液体压强和液体密度的关系时,要保持液体的深度相同,换用不同的液体做实验,比较乙、丙两图可得到结论:在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大。
(3)小海要探究液体内部压强与液体密度的关系,则应保持金属盒处于液体中深度不变。小海保持乙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,该实验过程中没有控制金属盒所处的液体深度不变,不能得出“在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强就越大”的结论。
(4)图丙中实验中,保持金属盒位置不变,在容器中加入适量清水与其均匀混合后(液体不溢出),容器底部受到液体压力增大,压强增大;金属盒以下部分深度不变,加清水后液体密度变小,由p=ρgh知,金属盒以下部分液体压强变小,而容器底压强变大,所以金属盒(橡皮膜)以上的压强变大。
(5)把探头放入水中不同深度,U形管中的液面高度差无明显变化,是因为压强计的气密性不好,软管中的气体和大气相通,等于大气压强,所以橡皮膜受到压强时,U形管中液面高度差无明显变化。
【分析】(1)探究液体压强特点时,U型管中液体有色,便于观察;
(2)液体密度相同时,深度越深,液体压强越大;探究液体压强和液体密度的关系时,需要保持深度相同;
(3)探究液体压强和液体密度关系时,需要保持深度相同;
(4)液体密度相同时,深度变大,液体压强变大;
(5)U型管漏气时,液面高度不变化。
9.(2022八下·长春期末)在探究“影响液体内部压强大小的因素”的实验中:
(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 的变化,将探头放进盛水的容器中,探头的橡皮膜受到水的压强后会 (选填“内凹”或“外凸”);通过比较A、B、C三个图可得到结论:液体密度相同,在同一深度液体向各个方向压强大小 ;
(2)通过比较D、E两个图,可得到结论:同一种液体的压强随 的增加而增大;
(3)通过比较E、F两个图,可得到结论:在深度相同时,液体的 越大,压强越大;
(4)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,通过____(填写正确选项前字母)方法可以进行调节。
A.从U形管内向外倒出适量水
B.拆除软管重新安装
C.向U形管内添加适量水
【答案】(1)高度差;内凹;相等
(2)深度
(3)密度
(4)B
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【解答】(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。
将探头放进盛水的容器中,橡皮膜受到水的压强大于橡皮膜内部的压强,橡皮膜会向内凹。
A、B、C三个图,液体的深度和密度均相同,橡皮膜的方向不相同,但U形管的高度差相同,可得结论:同种液体在同一深度向各个方向的压强相等。
(2)D、E两个图为同种液体,橡皮膜的方向相同,深度不同,深度越大,U形管的高度差越大,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)E、F两个图,液体的深度相同,橡皮膜的方向相同,液体的密度不同,盐水的密度大于水的密度,盐水中U形管的高度差大,压强大,故可得到结论:在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
(4)调节压强计时,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,B符合题意,AC不符合题意。
故答案为:B。
【分析】(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,橡皮膜受到水的压强大于橡皮膜内部的压强,橡皮膜会向内凹;同种液体在同一深度向各个方向的压强相等;
(2)同一液体,液体内部压强随深度的增加而增大;
(3)在深度相同时,液体的密度越大,压强越大;
(4)调节压强计时,只需要将软管取下,再重新安装。
10.(2022八下·新会期末)如图所示,小融同学利用液体压强计等装置“探究液体内部的压强规律”。
(1)如图甲所示,小融在检查压强计的气密性时,用不同的力按压探头的橡皮膜,发现U形管两侧液面高度差变化始终较 (选填“大”或“小”),说明压强计的气密性较差;
(2)小融调节好压强计后,将探头放入水中,保持探头深度不变,向不同方向旋转探头,发现U形管两侧液面高度差不变,说明同种液体同一深度,向各个方向的压强 ;
(3)分析图乙、丙的实验现象,初步得到的结论是:同种液体中,液体压强随深度增加而 。若橡皮膜的表面积,图丙中,则此时橡皮膜受到水的压强为 Pa,受到水的压力为 N(g=10N/kg,杯内液体密度);
(4)为了研究液体压强与液体密度的关系,小融将液体压强计做了如图丁的改进。当两探头置于空气中时,U形管两侧液面相平。现将两探头分别放入A、B两种液体中,当两探头所处深度分别为、时,U形管两侧液面重新相平。已知A液体的密度为,则B液体密度的表达式为 (用已知字母表示)。
【答案】(1)小
(2)相等
(3)增大;1000;1.2
(4)
【知识点】探究液体压强的特点实验;利用平衡法求液体密度
【解析】【解答】(1)实验前,取出压强计,用手指反复用力按压探头的橡皮膜,若发现U型管两侧的液面高度差变化始终较小,则说明该压强计的气密性很差。
(2)由题意可知,在同种液体中,橡皮膜所处的深度相同,方向不同,此时U形管两侧的液面差相同,即橡皮膜受到的压强相同,所以这说明同种液体同一深度,向各个方向的压强相等。
(3)由图乙、丙可知,在同种液体中,橡皮膜所处的深度不同,方向相同,此时U形管两侧的液面差不同,橡皮膜所处的深度越深,U形管两侧的液面差越大,即橡皮膜受到的压强越大,所以初步得到的结论是:同种液体中,液体压强随深度的增加而增大。
根据液体压强公式可得,此时橡皮膜受到水的压强为p=ρgh0=1.0×103kg/m3×10N/kg×10×10-2m=1000Pa
又因为橡皮膜的表面积为
根据压强公式可得,受到水的压力为F=pS0=1000Pa×1.2×10-3m2=1.2N
(4)由题意可知,当两探头所处深度分别为、时,U形管两侧液面重新相平,即pA=pB,根据液体压强公式可得ρAghA=ρBghB
由此可得,B液体密度的表达式为
【分析】(1)利用U型管压强计探究液体压强特点时,U型管中液面变化很小,可能装置漏气;
(2)液体密度和深度相同时,液体向各个方向压强相等;
(3)液体密度相同时,压强随深度的增加而增大;根据液体密度和深度,计算液体压强;利用压强和受力面积的乘积,计算压力;
(4)当压强相同时,根据已知液体密度和深度,计算未知液体的密度。
11.(2022八下·潮南期末)如图是小明利用V=2mL的注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材估测大气压值的情况。
(1)利用刻度尺测量出的长度l为10cm,即可算出活塞横截面积为 cm2;
(2)把活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器小孔,再水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F=2.1N,据此可测得大气压值p= Pa;
(3)若实验中活塞与筒壁之间的摩擦较大,则测得的大气压值 (选“偏大”、“偏小”或“不变”);
(4)实验时若筒内空气没有排尽,此因素将导致所测大气压值 (选“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)0.2
(2)1.05×105
(3)偏大
(4)偏小
【知识点】压强的大小及其计算;大气压强的测量方法
【解析】【解答】(1)注射器带刻度部分的容积为2mL=2cm3,长度l为10cm,则活塞的横截面积
(2)把活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器小孔,再水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数,大气压
(3)如果活塞与注射器内壁间的摩擦较大,拉力的测量值会偏大,导致测得的大气压值偏大。
(4)若筒内空气没有排尽,则所需拉力偏小,在受力面积一定时,根据压强公式所计算出的大气压值就偏小。
【分析】(1)根据体积和长度的比值,计算横截面积;
(2)利用压力和受力面积的比值, 计算压强;
(3)由于活塞间的摩擦力,使测量的力变大,计算的压强变大;
(4)若气体没排净,测量的大气压偏小。
12.(2022八下·湘桥期末)实验桌上有弹簧测力计一只(量程为5N、分度值为0.2N)、三种规格的注射器A、B、C(量程分别为20mL、10mL和2mL)、刻度尺一把。要求利用现有器材粗略测量大气压强。某同学选定器材并设计方案如图所示。
请回答下列问题:
(1)实验中,应该在注射器活塞 时,读取弹簧测力计的示数;
(2)该同学在实验时发现,弹簧测力计被拉到5N时,活塞仍没有移动。欲仍然采用此方案完成实验,需作的改进是: ;
(3)该同学正确操作,发现测出的结果误差较大,请你指出其中的一个原因 。
【答案】(1)刚开始滑动
(2)换用量程更小的2mL的注射器
(3)活塞与筒壁间有摩擦
【知识点】大气压强的测量方法
【解析】【解答】(1)当活塞刚开始滑动时,说明拉力正好克服了大气的压力,是一对平衡力,此时弹簧测力计的示数就等于大气产生的压力。
(2)因为大气的压强是一定的,根据公式F=pS,受力面积越小,压力也会越小,所以当弹簧测力计量程不够时,可换用量程更小的2mL的注射器。
(3)注射器活塞与筒壁间有摩擦,测得的读数偏大,根据计算的结果会偏大。
【分析】(1)当活塞刚开始滑动时,拉力等于大气的压力,是一对平衡力;
(2)根据公式F=pS,大气压强一定时,受力面积越小,压力也会越小;
(3)根据,讨论结果的偏差。
13.(2022八下·兴化期末)为了测量大气压强,小明选择的器材有:2.5mL的注射器、0~10N的弹簧测力计、刻度尺和细线。
(1)实验中,利用了弹簧测力计对活塞的拉力与大气对活塞的压力 这一原理,从而通过计算得到大气压强;
(2)实验步骤如下:
①如图甲,用刻度尺测出注射器有刻度部分的长度L= cm;
②如图乙,把注射器活塞推至筒的底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,水平向右慢慢拉动注射器筒。当注射器中的活塞开始滑动时,记录弹簧测力计的示数F= N;
③小明所测得的大气压强值为 Pa;
(3)同组的小华发现注射器顶端装针头处的空气无法排尽,则测得的大气压值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)平衡(或相等)
(2)4.00;6.2;9.92×104Pa
(3)偏小
【知识点】大气压强的测量方法
【解析】【解答】(1)实验时,弹簧测力计匀速拉动活塞,活塞处于平衡状态,受力平衡,所以弹簧测力计对活塞的拉力与大气对活塞的压力是一对平衡力,大小相等,方向相反,作用在同一直线上。
(2)由图甲可知,刻度尺的分度值为0.10cm,有刻度部分的长度为4.00cm。
由图乙可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,此时弹簧测力计的示数为6.2N。
注射器容积V=2.5mL=2.5cm3
故活塞的横截面积
则所测大气压强
(3)橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体,产生的力会和外部大气压力抵消一部分,这样使得弹簧测力计受到的拉力减小,在面积不变的情况下,测得的大气压会偏小。
【分析】(1)作用在同一物体的一对平衡力,大小相等,方向相反,作用在同一直线上;
(2)看清刻度尺和注射器的分度值,结合对应刻度读数,计算出面积;根据,求出大气压强;
(3)根据,在受力面积一定时,拉力减小,大气压力减小,大气压减小。
14.(2022八下·电白期末)如图甲,小金利用透明硬质水管测量大气压强值。实验装置示意图如图乙,其中K1、K2为气密性良好的阀门。将管子下端浸在水槽中,关闭K2,往管内装满水(水位超过K1),再关闭K1,打开K2,管内液面下降了一段距离,稳定后测得管内外液面高度差h=9.30m
(1)由实验可得当地的大气压强值为 Pa;(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(2)再打开K1,管内水面将 (选填“上升”、“不升不降“或“下降”);
(3)小金将长度约为30cm的塑料管装满水并用纸片盖住,迅速倒置,使管口竖直向下,发现纸片不会往下掉,如图丙所示。此时纸片受到水的压强 (选填“小于”、“大于”或“等于”)大气压强;随后将管口旋转至水平方向,发现纸片仍不往下掉,说明 ;
(4)老师给同学们演示大气压强实验,如图丁所示,可知当时的大气压强等于 mm高水银柱所产生的压强,此气压下水的沸点 (选填“大于”、“等于”或“小于”)100℃。
【答案】(1)9.3×104
(2)下降
(3)小于;大气向各个方向都有压强
(4)740;小于
【知识点】大气压强的测量方法
【解析】【解答】(1)测量得到的大气压强值为
(2)再打开K1,管内水与外界相通,管内外大气压相等,液柱在重力作用下全部流到容器中,所以液面会下降。
(3)将装满水的塑料管用纸片盖住,迅速倒置,如图丙,纸片不会往下掉,这是因为纸片下端的大气压大于纸片上端水柱产生的压强;将管口旋转至水平方向,发现纸片仍不往下掉,说明大气向各个方向都有压强。
(4)如图丁,当时的大气压强等于740mm水银柱产生的压强,此时的气压低于标准大气压760mm水银柱,水的沸点低于100℃。
【分析】(1)根据公式,求出大气压值;
(2)管内水与外界相通,管内外大气压相等,液柱在重力作用下全部流到容器中;
(3)纸片下端的大气压大于纸片上端水柱产生的压强;大气向各个方向都有压强;
(4)根据图示,确定大气压值,水的沸点随气压的降低而变小。
15.(2022·南通模拟)小明利用标有2.5mL的一次性注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽等器材,对大气压的值进行测量。
(1)该实验还缺一个实验器材是 ;
(2)实验前把注射器的活塞推到底端,目的是 ,然后用橡皮帽封住小孔;
(3)该实验必须在水平方向进行测量,而不是竖直方向,这是为了 ;
(4)下面是记录实验情况的表格,请将其中两项空白处内容补充完整。
大气压力F/N 注射器容积V/mL 活塞面积S/cm2 大气压强p/Pa
7.5 2.5 4 0.625
(5)小明发现,同学们在做此实验时测得的大气压值误差很大,对此小明与同学找出了下列可能的原因: ①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体;②活塞与注射器筒壁间有摩擦;③弹簧测力计的示数没有读准; ④活塞与注射器筒壁不完全密封。 上述原因可能会使测量值大于真实值的是 ____。
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
【答案】(1)刻度尺
(2)排尽筒内空气
(3)防止活塞重力的影响
(4)有刻度部分的长度/cm;1.2×105
(5)C
【知识点】大气压强的测量方法
【解析】【解答】(1)该实验的实验原理是,为了测出活塞的面积,根据注射器的容积公式V=SL知道,需要测出刻度部分的长度,所以,还需要的器材是刻度尺。
(2)实验中要排出注射器内的空气,这样在拉动活塞时,注射器内部会接近于真空,这样才能测出大气的压力。所以,把活塞推至注射器筒底端是为了排出注射器中的空气,使注射器密封。
(3)实验时,若弹簧测力计不在水平方向,由于弹簧测力计受重力的作用,弹簧测力计的示数会增大,测量的误差增大,所以托住弹簧测力计保持在水平方向的目的是消除弹簧测力计的重力对实验的影响,提高实验的准确度。
(4)①从表中数据知道,注射器容积V=2.5mL=2.5cm3,活塞面积S=0.625cm2,根据注射器的容积公式V=SL知道,刻度部分的长度
与表中数据对比知道,①处应为刻度部分的长度L/cm。
②已知大气压力F=7.5N,活塞面积S=0.625cm2,所测大气压强
故表格②处应填1.2×105。
(5)①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体;会使拉力变小,算出的大气压会偏小;
②活塞与注射器筒壁间有摩擦,会使力的测量值偏大,算出的大气压会偏大;
③弹簧测力计的示数没有读准,会使力的测量值偏大或偏小,算出的大气压也可能偏大,也可能偏小;
④活塞与注射器筒壁不完全密封,会使拉力变小,算出的大气压会偏小。
综上所述,可能会使测量值大于真实值的是②③。
故答案为:C。
【分析】(1)实验的实验原理是,想要计算面积,还需要的器材是刻度尺;
(2)把活塞推至注射器筒底端是为了排出注射器中的空气,使注射器密封;
(3)托住弹簧测力计保持在水平方向的目的是消除弹簧测力计的重力对实验的影响,提高实验的准确度;
(4)根据公式V=SL,应填写刻度部分的长度,然后根据计算大气压强;
(5)根据,判断实验过程中,力和面积的偏差,从而确定大气压的偏差。
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