第2课时 连通器
连通器
1.(2024邯郸期末)下列实例中,其工作原理与连通器无关的是 ( )
A.茶壶 B.水渠的过路涵洞
C.喷水枪 D.船闸
2.关于连通器,下列说法中正确的是 ( )
A.连通器中,若液体不流动,各容器中的液面一定相平
B.连通器中,各部分液面的高低与容器的形状有关
C.只要底部互相连通的容器都属于连通器
D.连通器中装有同一种液体,在液体不流动时,各容器内在同一水平面的压强均相等
3.如图装置中,两端开口的U形管装有一定量的水,将A管稍向右倾斜,稳定后A管中的水面将( )
A.高于B管中的水面 B.低于B管中的水面
C.与B管中的水面相平 D.以上三种情况均有可能
4.向如图所示的敞口容器中加水,则水能达到的最高位置是( )
A.容器a的顶端 B.容器b的顶端
C.容器c的顶端 D.条件不足,无法确定
5.如图所示,甲、乙两容器间由一斜管相通,中间由阀门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,所以水从乙流到甲
6.如图所示的装置中不是利用连通器原理工作的是 ( )
A.U形管压强计 B.锅炉水位计 C.下水道U形管 D.乳牛自动喂水器
7.(物理学与日常生活)如图所示,茶壶的壶嘴与壶身构成连通器,若茶壶中水深8 cm,则水对壶底的压强是 Pa;若将茶壶略微倾斜、水不溢出且保持静止后,壶嘴和壶身中水面 (选填“相平”或“不相平”)。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
8.(物理学与日常生活)如图,工人师傅粘贴瓷砖时用一根足够长的透明塑料软管,里面灌入适量的水(水中无气泡),两人各持管的一端靠在墙面的不同地方,当水 时,在与水面相平的位置做标记,目的是保证两点在 ,这是利用了 原理。
1.在连通器的两端分别装有盐水和清水,液面相平,如图所示,如果将阀门打开,则( )
A.盐水向右流动 B.清水向左流动
C.均不流动 D.无法判断
2.如图,一个U形敞口容器里面装有水,把它放在斜面上,正确的是 ( )
A. B.
C. D.
3.如图所示是一种连体花瓶,在任何一个花瓶中倒入水,三个花瓶中的水位最后都会相平,这种花瓶应用了 原理。
4.(物理学与工程实践)南水北调中线工程从汉江中上游的丹江口水库引水,穿过黄河,直通北京。工程师设计了如图所示的穿黄隧道,此穿黄隧道由于具有 的特征,实现了渠水全程自流。和穿黄隧道的工作原理相同的是 (举一例)。
5.(科学探究)在学习了连通器后,某小组同学为了研究连通器内液体静止时液面的高度差,先将水注入用不同粗细的玻璃管制成的连通器中,已知管的横截面积SC>SB>SA,待水静止后,水面如图(a)(b)(c)所示;然后他们分别在连通器右侧的玻璃管中注入不同高度的和水不相溶的液体,直到水被完全压入左管中,测量出此时水的深度及两个液面的高度差,静止后液面如图(d)所示。接着,他们换用不同液体重复上述实验,下表中记录了他们探究过程中的部分数据。请仔细观察实验现象和数据,归纳得出初步结论。
实验序号 液体的密度/(g·cm-3) 水的深度/cm 液面的高度差/cm
1 0.7 15.0 6.4
2 0.8 3.8
3 0.9 1.7
4 1.1 1.4
5 1.3 3.5
6 1.5 5.0
(1)分析比较图(a)(b)和(c)中液面高度及相关条件可得:当连通器内只有一种液体且液体静止时,液面高度差为 ,且与 无关。
(2)分析实验序号1、2和3中的数据可初步得出:连通器中分别盛入水和某种与水不相溶的液体,当水的深度一定且液体静止时, 。
(3)分析实验序号4、5和6中的数据可初步得出的结论,与(2)的结论相 (选填“一致”或“矛盾”)。
(4)基于(3)的结论,小王猜想:连通器中分别盛入水和某种与水不相溶的液体,当水的深度一定且液体静止时,最终两个液面的高度差决定于水和液体两者密度的差值大小。综合分析表中的实验数据,小王的猜想 (选填“正确”或“错误”)。
【详解答案】
课堂达标
1.C 2.D 3.C 4.A 5.C 6.A
7.800 相平
8.静止 同一水平面上 连通器
课后提升
1.A 解析:当阀门未打开时,深度相同、盐水的密度大于清水的密度,所以,ρ盐水gh>ρ清水gh,阀门处向右的压强大于向左的压强,向右的压力大于向左的压力,所以阀门打开后,盐水会向右流动。故A正确,B、C、D错误。
2.B 解析:由图可知,该容器为连通器。根据连通器特点可知,当水不流动时,各容器内水面相平,即在同一水平面内,故B正确,A、C、D错误。
3.连通器 解析:三个花瓶的上端均开口,底部均相连通,是连通器,连通器中液面静止时,水位相平。
4.连通器 茶壶
解析:由题图可知,此穿黄隧道由于具有上端开口、下部连通,在水不流动时,进水口和出水口水面相平的特征,应用的是连通器原理;茶壶的壶嘴与壶身上端开口、底部相互连通,利用的是连通器原理。
5.(1)0 管的横截面积 (2)液体的密度越大,液面的高度差越小 (3)矛盾 (4)错误
解析:(1)比较图(a)(b)和(c)可知,各容器中的液体种类相同,液面相平,各容器的粗细不同,故可得出的结论是当连通器内只有一种液体且液体静止时,液面高度差为零,且与管的横截面积无关;(2)比较实验序号1、2和3知,水的深度相同都是15 cm,液体的密度越大,液面的高度差越小,故可初步得出,连通器中分别盛入水和某种与水不相溶的液体,当水的深度一定且液体静止时液体的密度越大,液面的高度差越小;(3)分析实验序号4、5和6中的数据可知,水的深度相同,液体密度越大,高度差越大,与(2)的结论相矛盾;(4)由3、4两次实验知,两液体的密度分别为0.9 g/cm3和1.1 g/cm3,与水的密度都相差0.1 g/cm3,但高度差不相同,故“两个液面的高度差决定于水和液体两者密度的差值大小”的结论错误。第2节 液体的压强
第1课时 液体压强的特点 液体压强的大小
液体压强的特点
1.(2024沧州期末)如图所示,将压强计的金属盒放在水中某一深度处,U形管两侧液面出现高度差。下列操作会使高度差增大的是( )
A.仅将金属盒向上移动
B.仅将金属盒水平移动
C.仅改变金属盒面的朝向
D.仅在水中加入食盐,食盐溶解后
2.如图的两个容器中盛有同种相同质量的液体, (选填“甲”或“乙”)容器底受到的压强大,原因是 。
3.小明在做“探究影响液体内部压强大小的因素”实验。
(1)如图甲所示,实验前,若用手指不论轻压还是重压橡皮膜,发现U形管两侧液柱的高度差几乎不改变,则说明该压强计 。
(2)调整好压强计,为探究液体内部压强与深度的关系,将压强计的探头先后放在如图乙所示烧杯的a、b位置处,可以观察到探头在 (选填“a”或“b”)位置时U形管两侧液面的高度差较大。
(3)如图丙所示,将探头放入另一烧杯的液体中(液面与图乙中水面相平),使U形管两侧液面的高度差与图乙中相同(均为Δh),则图丙烧杯中液体的密度ρ液 (选填“>”“<”或“=”)ρ水。
液体压强的大小
4.如图所示,将盛有适量水的试管由倾斜位置A缓慢移至竖直位置B,在此过程中,水对试管底部的压强 ( )
A.变大
B.变小
C.先变小后变大
D.先变大后变小
5.潜水员在较深的海水中工作时要穿抗压潜水服,这是由于海水的压强随 的增加而增大。若某抗压潜水服能承受的最大压强为3×106 Pa,则潜水员穿着这种抗压潜水服能下潜的最大深度为 m。(ρ海水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
1.如图所示的“帕斯卡裂桶实验”,木桶内装满水,桶的顶部竖立着一根细管,一人在三楼的阳台上向细管内只倒入了几杯水,木桶就被水压破了,这一实验表明,影响液体内部压强的因素是液体的( )
A.质量 B.密度
C.深度 D.体积
2.如图所示为长江某水坝的示意图,水坝左侧水面高,B和C两点处于同一高度,A和C两点到各自液面的距离相等。水在A、B和C三点产生的压强分别为pA、pB和pC,则 ( )
A.pA
pB
C.pA>pB=pC D.pA=pC3. 如图所示,甲、乙两个装满不同液体完全相同的密闭容器,放在水平桌面上,则对桌面压强较大的是 ( )
A.如果是甲,则其液体对容器底的压力一定较大
B.如果是甲,则其液体对容器底的压强一定较大
C.如果是乙,则其液体对容器底的压力一定较大
D.如果是乙,则其液体对容器底的压强一定较小
4.如图是学校的消毒壶,壶和消毒液总重为18 N,壶底与水平桌面的接触面积为10 cm2,则壶对桌面的压强为 Pa。值日生按要求喷洒部分消毒液后,将消毒壶放回原处,此时消毒液对壶底的压强将 (选填“变大”“不变”或“变小”),这是因为液体压强与液体的 有关。
5.如图所示,一个重为5 N的薄壁容器,底面积为100 cm2,放在水平桌面上,内装有4.5 kg的酒精,深度为30 cm。则容器对桌面的压强为 Pa,酒精对容器底部的压力为 N。(ρ酒精=0.8×103 kg/m3,g取10 N/kg)
6.如图所示,容器中盛有水,则A处的深度是 cm,B处水产生的压强是 Pa,水对容器底的压强是 Pa。
7.(2024赤峰中考改编)大国重器“奋斗者”号,在一次深潜作业中,成功从万米海底取回水下取样器,堪称“海底捞针”。请回答:(海水密度近似取1×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)深潜器在10 000 m深处受到海水的压强是多大
(2)若其载人舱舱盖面积为0.3 m2,此深度它受到海水的压力是多大
8.(科学探究)小南利用生活器材自制了薄壁实验箱来探究液体压强大小与什么因素有关。实验操作如下:
Ⅰ.如图(a)所示,实验箱分为内箱A与外箱B,内箱A固定在外箱B的内侧,内箱A下部有一圆形孔C,并在圆孔C上蒙上了一层橡皮膜,此时橡皮膜是平的。
Ⅱ.先在A箱中不断加水,实验现象如图(b)(c)所示。
Ⅲ.然后在B箱中加入一定量盐水,盐水和水的液面相平,实验现象如图(d)所示。(ρ盐水>ρ水)
(1)实验中,小南通过观察橡皮膜的形变程度来反映液体压强的大小,由图(b)(c)现象可知,同种液体深度越深,液体压强越 ,因此水电站拦河大坝应设计成 (选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状。
(2)由图(d)现象可知,在液体深度相同时,液体 越大,液体压强越大。
(3)小南还利用薄壁实验箱测量出某未知液体的密度,如图(e)所示,在A箱中加入水,在B箱中加入某未知液体,使橡皮膜变平,用刻度尺测得此时h1=22 cm,h2=9 cm,h3=12 cm。则未知液体的密度为
kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3)
【详解答案】
课堂达标
1.D
2.乙 同一液体内部深度越大,液体压强越大
3.(1)漏气 (2)b (3)>
4.A
5.深度 300
课后提升
1.C 解析:由于是一根细管,所以倒入几杯水后,细管中水的深度增加得很多,根据液体压强的特点可知液体压强随着深度的增加而增大,故木桶就被水压破了,所以这一实验表明的是影响液体内部压强大小的因素是液体的深度,故C正确,A、B、D错误。
2.D 解析:由题图知:A、B、C三点处的深度为hB>hA=hC,由于水的密度确定,由公式p=ρgh知此三点的压强关系为pB>pA=pC,故D正确,A、B、C错误。
3.C 解析:如果是甲,因为甲容器的底面积小,由p=得甲容器中液体的重力有可能大于乙的,也可能小于乙的,所以其中液体对容器底的压强、压力的大小关系无法确定,故A、B错误;如果是乙,因为乙容器的底面积大,由p=得乙容器中液体的重力一定大于甲容器中的,而液体的体积相同,故乙容器中液体的密度一定大于甲容器中的,且两液体深度相同,由p=ρ液gh得,乙液体对容器底的压强一定较大,而由F=pS得,乙液体对容器底的压力一定较大,故C正确,D错误。
4.18 000 变小 深度
解析:壶对桌面的压强p===18 000 Pa;值日生按要求喷洒部分消毒液后,壶中消毒液的液面将会下降,由于液体压强与液体的深度有关,由p=ρgh可知,此时消毒液对壶底的压强将变小。
5.5 000 24
解析:容器对桌面的压强p=====5 000 Pa,酒精对容器底部的压强p酒=ρgh=
0.8×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m=2.4×103 Pa,酒精对容器底部的压力F=p酒S=2.4×103 Pa×100×10-4 m2=24 N。
6.0 2 500 3 000
解析:如题图,A在液面上,所以A点所处的深度为0 cm。B点所处的深度为hB=25 cm=0.25 m,B处水产生的压强是pB=ρghB=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.25 m=2 500 Pa;容器底的深度为h底=30 cm=0.3 m,水对容器底的压强为p底=ρgh底=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m=3 000 Pa。
7.解:(1)深潜器在10 000 m深处受到海水的压强为
p=ρgh=1×103 kg/m3×10 N/kg×10 000 m=1×108 Pa;
(2)若其载人舱舱盖面积为0.3 m2,根据p=可知,此深度它受到海水的压力为
F=pS=1×108 Pa×0.3 m2=3×107 N。
8.(1)大 上窄下宽 (2)密度 (3)0.9×103
解析:(1)由图(b)(c)现象可知,同种液体深度越深,橡皮膜的形变程度越大,则液体压强越大,所以水电站拦河大坝应设计成上窄下宽的形状。(2)由图(d)现象可知,在液体深度相同时,橡皮膜向上凸,说明盐水产生的压强更大,可知,在液体深度相同时,液体密度越大,液体压强越大。(3)在A箱中加入水,在B箱中加入某未知液体,使橡皮膜变平,则水和未知液体在橡皮膜处的压强相同,根据p=ρgh则有ρ水gh2=ρ液g·(h1-h3),则未知液体的密度为ρ液====0.9×103 kg/m3。