实验9 探究液体压强与哪些因素有关
一、液体压强的特点
1.液体内部有压强
如图所示,在一个两端开口的玻璃管底端扎好橡皮膜,或在侧壁有开口的玻璃圆筒上扎好橡皮膜,分别逐渐加水并观察现象。
实例 实验一 实验二
加水前
加水后
现象 橡皮膜向下凸出 橡皮膜向外凸出
【探究归纳】
(1)液体由于受到重力作用,因此对支撑它的容器底部有压强;
(2)液体由于具有流动性,因此对阻碍它流动的容器侧壁有压强;
(3)液体由于流动而在内部互相挤压,因此液体内部向各个方向都有压强。
二、实验探究:液体内部压强的大小可能与哪些因素有关
图示 控制变量 现象分析 结论
控制探头的深度、液体的密度相同,改变压强计探头的方向 U型管两侧液面的高度差不变,即液体内部压强不变,说明液体内部压强与方向无关 液体内部向各个方向都有压强,同种液体在同一深度向各个方向的压强都相等
控制液体的密度、探头的方向相同,增大探头在液体中的深度 U型管两侧液面的高度差变大,即液体内部压强变大。由于液体的密度、探头的方向都是相同的,所以压强变大是深度增加引起的 同种液体内部的压强随深度的增加而增大
控制探头的方向、在液体中的深度相同,增大液体的密度 U型管两侧液面的高度差变大,即液体内部压强变大。由于深度、探头的方向都是相同的,所以压强变大是液体密度变大引起的 液体在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关,密度越大,液体内部的压强越大
【探究归纳】
液体内部压强的特点:
(1)液体内部向各个方向都有压强,在同种液体的同一深度,向各个方向的压强都相等;
(2)同种液体内部的压强随深度的增大而增大;
(3)液体内部压强的大小还跟液体密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
(2024 德阳)小明同学利用如图甲、乙所示的实验装置来探究“影响压力作用效果的因素”,两个质量相同的圆柱形容器A、B,它们底面积的关系为SA<SB,两个容器中分别装入质量相同的水和盐水,将它们分别放在两块相同的海绵上。(ρ水<ρ盐水)
(1)比较甲、乙两图,通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,由此说明:压力相同时, 越大,压力的作用效果越不明显;
(2)小明同学利用这些器材继续探究“影响液体压强的因素”,于是他找来一个如图丙所示的微小压强计,将压强计的探头向下先后放入A、B两容器液体的相同深度处,发现探头在B容器中,U形管左右两侧液面的高度差较 (选填“大”或“小”),说明在深度相同时, 越大,液体压强越大;
(3)再将探头放入B容器中的某一深度,仅改变探头的方向,则U形管左右两侧液面的高度差 (选填“不变”或“改变”),由此说明:在液体内部向各个方向都有压强,在同一深度,向各个方向的压强大小 ;
(4)本实验中液体压强大小的变化是通过比较U形管两侧液面的高度差来判断的,下面列举的与此研究方法相同的是 。
A.在研究磁场时,为了形象地描述磁场而引入磁感线
B.探究摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系时,需要控制压力大小一定
C.在实验事实的基础上加以科学推理,得出声音不能在真空中传播
D.根据液体温度计中液柱上升的高度来反映物体温度的变化
(2024 吴中区模拟)在探究影响液体压强因素的实验中,用几根一端封有相同橡皮薄膜的玻璃管进行实验,在5号管中装入盐水,其它管中装入水,如图。
(1)通过观察玻璃管下方薄膜鼓起的程度反映液体压强的大小,用到的研究方法是 (控制变量法/类比法/转换法);
(2)根据图甲中三支相同玻璃管薄膜鼓起的程度,猜想:液体的压强可能与液体的质量、重力、体积或 有关;
(3)图乙中,4号管上段更粗,下段与2号管粗细相同,两管中水的总长度相同,发现两管薄膜鼓起的程度相同,可得:液体压强的大小与液体的质量、重力、体积都 ;
(4)图丙中,5号管和2号管的液柱长度相等,利用5号管和2号管可探究液体压强与液体的 是否有关;
(5)为了探究液体长度对液体压强的影响,选用2号管和6号管进行实验,6号管水柱比2号管水柱长,实验时需控制两管水柱的 相等。
(2024 义县模拟)探究“影响液体内部压强大小的因素”时,同学们设计了以下多种实验。
(1)比较图甲、乙可知,液体内部压强与 有关。
(2)在图乙中保持探头的位置不变,改变探头的方向,U形管两液面的高度差不变,表明在相同条件下,液体内部向各个方向的压强 (选填“相等”或“不相等”)。
(3)如图丙所示,橡皮管和玻璃管侧壁管口相连通,当向玻璃管中吹气时;U形管内液面较高的是 (选填“a”或“b”)侧。
(4)小王自制另一套装置探究液体压强与什么因素有关。如图丁所示,在一个右侧开孔并贴上橡皮膜的塑料瓶中装入部分水,然后将瓶子放入装有盐水的烧杯中,内外液面相平,发现橡皮膜内凹,说明当深度相同时, 越大,液体压强越大。
(5)小王想到可以用这套装置来测量液体密度。如图戊所示,将装有水的瓶子放入装有酒精的烧杯中,使橡皮膜变平,然后测量了水面到橡皮膜中心的距离为h1,酒精液面到橡皮膜中心的距离为h2,则酒精的密度ρ酒精= (用h1、h2、ρ水表示)。
(2024 黑龙江)小遥同学在做“探究液体压强与哪些因素有关”的实验。
(1)安装完实验器材后,小遥发现U形管两侧液面出现高度差,如图甲所示,接下来的操作: 。
(2)如图乙所示,从结构上看,压强计 (选填“属于”或“不属于”)连通器。
(3)通过比较丙、丁两图得出结论:同种液体, ,压强越大。
(4)若图丁中,探头在水中的深度为8cm,请你计算该处水的压强为 Pa。()(5)小遥还想探究液体内部压强与液体密度的关系,于是他向图丁烧杯中多次加盐水,发现U形管两侧液面高度差不断增大,于是得出“液体密度越大,压强越大”的结论,他的结论是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 。
(2024 宿迁)在“探究影响液体内部压强的因素”的活动中,兴趣小组准备了压强计、水和盐水等实验器材。
(1)对于图甲所示压强计出现的问题,应将压强计金属盒拿出液体,然后 ;
A.将U形管中液体倒出一部分
B.更换U形管中液体
C.检查压强计的气密性
(2)正确处理存在问题之后,将压强计的金属盒放入液体中,如图乙、丙、丁所示,需要观察和记录U形管中 ;
(3)为了探究液体内部压强与液体密度的关系,应该比较 两图所示的实验;
(4)小明利用矿泉水瓶装满水,继续探究,如图戊①所示,将瓶盖拧紧,他只将N孔堵住,水从M孔也不能流出,因为水受到了 的作用。当他拧开瓶盖,放开两小孔,在瓶底部水平放置接水盘,发现水的落点为图戊②所示的B、C,于是他将接水盘向下平移至D处,使MA=ND,水的落点为E、F。为了比较两小孔处液体压强大小,应比较AC与 的距离。
(2024 沭阳县校级二模)探究液体压强与哪些因素有关:
(1)如图甲所示,测量液体压强大小使用的仪器是 ;
(2)在图乙中,用 (选填“h1”“h2”或“h3”)的大小来判断探头处所受液体压强的大小;
(3)对比丙、丁两实验, (选填“能”或“不能”)得出液体内部的压强与液体的密度有关的结论;
(4)图甲中,探头上的橡皮膜应 (选填“薄”或“厚”)一些较好;
(5)为了使探头在同种液体、同一深度处时,U形管内的液面高度差增大一点,应 。
A.U形管中换用密度更小的液体
B.换用更细的U形管
C.换用稍长的U形管
(2024 荔城区校级模拟)【问题】小明的父亲是游泳馆中的教练,每天清洗水池前得先放干净水,小明参与放水,发现水越深出水口处的盖子越难打开,因此小明猜想可能是水的压强与深度有关。
【证据】(1)如图甲所示,压强计是通过U形管两侧液面的 来反映液体压强大小的,实验前用手指按压橡皮膜,观察U形管中的液面是否灵活升降来检测装置的气密性;
(2)如图乙所示,将压强计的探头浸入烧杯的水中,观察U形管中的液面;改变探头在水中的位置,如图丙所示,观察U形管中液面的变化情况;
(3)如图丁所示,将烧杯中的水换成盐水继续实验,并记录实验现象;
【解释】小明比较乙、丙两次实验可初步得出结论:同一液体内部的压强随深度的增加而 。通过比较丙、丁两次实验可得出液体压强与 有关;
【交流】若图甲中压强计探头在空气中放置时,U形管两侧液面左低右高,则出现这种情况的原因是U形管左侧液面上方的气压 (选填“大于”“小于”或“等于”)外界大气压,调节的方法是 ;
【实践应用】如图戊所示,小明利用矿泉水瓶、橡皮膜、玻璃管等物品,自制了一个压强计,用来研究液体内部的压强。矿泉水瓶内用一小段液体密封了一定体积的空气。将自制的压强计逐渐浸入水中,则玻璃管中的一小段液柱会 。
(2024 东港区校级模拟)小军游泳时发现,当他从较浅的水域走向较深的水域时,会感到呼吸越来越困难。他认为这是由于液体对人施加的压力所产生的作用效果。小明想到压强可以反映压力的作用效果,如果探究出液体压强与哪些因素有关,就可以搞明白呼吸困难的原因了。关于这个问题,两人做出了以下的猜想。
猜想1:液体压强与液体的深度有关;
猜想2:液体压强与液体的密度有关。
(1)如图1甲所示,实验前用手指按压橡皮膜,发现U形管中的液面升降灵活,说明该装置 (选填“漏气”或“不漏气”);金属盒上的橡皮膜选用 (选填“薄”或“厚”)一些的较好;
(2)橡皮膜在同种液体、同一深度处时,为了使U形管内左右液面高度差增大一点,可以采取的措施是 ;
A.改用内径更细的U形管
B.U形管中换用密度更大的液体
C.U形管中换用密度更小的液体
(3)两人利用U形管压强计完成了如图1的实验操作,其中 两幅图的现象能解释小军游泳时发现的问题。根据这一现象,当把一个六面蒙有绷紧程度相同的橡皮膜的立方体置于水中时,如图2所示,能基本反映橡皮膜受到水的压强情况的是 ;
(4)两人为验证猜想2,对比了图1中相应的图,可得出结论: ;
(5)若将U形管压强计改造成如下图3所示的装置,将两个探头分别放在左、右两个容器内,左侧容器中为密度为ρ的液体,右侧容器中液体为水。当U形管压强计左右水面高度差为0时,两探头所处的深度高度差为Δh,则待测液体ρ ρ水(选填“>”“=”或“<”);
(6)实验结束后,两人在交流评估时反思,做实验时经常会出现原本U形管内相平的液面在每次测完压强后,无法恢复相平的情况,但重新拆装橡胶软管比较麻烦。于是两人对仪器进行了改装,在U形管接头处加装了一个“三通接头”,如图4所示,打开阀门K,就能解决这一问题,这是利用了 原理。
(2024 广信区校级模拟)甲、乙两个完全相同的柱状容器内分别装有深度均为h的A、B两种不同液体,将一个U形管压强计进行改装,使其两端都装上完全相同的探头,探头未放入液体中之前两管液面齐平。现将探头分别放至甲、乙两容器底部,如图所示,U形管左右两侧液面高度分别为H1、H2,H1<H2,分析并比较两种液体密度大小关系。
(2024 雁塔区校级模拟)小婷在探究液体压强与哪些因素有关的实验中,在U形管接头处加装了一个“三通接头”,如图甲所示。
(1)U形管与探头连接时,阀门K应处于 (选填“打开”或“关闭”)状态,以确保U形管内的水面相平;组装完成后,轻压探头的橡皮膜到一定程度,U形管内液面有明显的高度差并保持稳定,说明装置 (选填“漏气”或“不漏气”);
(2)比较图乙与 两图,可得出液体压强随深度的增加而增大;比较图丙与丁两图,还可初步得出液体在同一深度向各个方向的压强 ;
(3)若需通过图丁和戊对比得出液体压强与液体密度的关系,应将图戊中的探头向 移动适当的距离;移动探头后,观察到U形管水面高度差为Δh,此时探头受到盐水的压强为p盐,小婷取出探头放回水中,当U形管水面高度差再次为Δh时,测出探头在水中的深度为20cm,则p盐= Pa;
(4)小婷发现探头所处深度较浅时,U形管两液面的高度差不明显,可将U形管中的水换成密度更 的液体以方便读数。
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一、液体压强的特点
1.液体内部有压强
如图所示,在一个两端开口的玻璃管底端扎好橡皮膜,或在侧壁有开口的玻璃圆筒上扎好橡皮膜,分别逐渐加水并观察现象。
实例 实验一 实验二
加水前
加水后
现象 橡皮膜向下凸出 橡皮膜向外凸出
【探究归纳】
(1)液体由于受到重力作用,因此对支撑它的容器底部有压强;
(2)液体由于具有流动性,因此对阻碍它流动的容器侧壁有压强;
(3)液体由于流动而在内部互相挤压,因此液体内部向各个方向都有压强。
二、实验探究:液体内部压强的大小可能与哪些因素有关
图示 控制变量 现象分析 结论
控制探头的深度、液体的密度相同,改变压强计探头的方向 U型管两侧液面的高度差不变,即液体内部压强不变,说明液体内部压强与方向无关 液体内部向各个方向都有压强,同种液体在同一深度向各个方向的压强都相等
控制液体的密度、探头的方向相同,增大探头在液体中的深度 U型管两侧液面的高度差变大,即液体内部压强变大。由于液体的密度、探头的方向都是相同的,所以压强变大是深度增加引起的 同种液体内部的压强随深度的增加而增大
控制探头的方向、在液体中的深度相同,增大液体的密度 U型管两侧液面的高度差变大,即液体内部压强变大。由于深度、探头的方向都是相同的,所以压强变大是液体密度变大引起的 液体在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关,密度越大,液体内部的压强越大
【探究归纳】
液体内部压强的特点:
(1)液体内部向各个方向都有压强,在同种液体的同一深度,向各个方向的压强都相等;
(2)同种液体内部的压强随深度的增大而增大;
(3)液体内部压强的大小还跟液体密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
(2024 德阳)小明同学利用如图甲、乙所示的实验装置来探究“影响压力作用效果的因素”,两个质量相同的圆柱形容器A、B,它们底面积的关系为SA<SB,两个容器中分别装入质量相同的水和盐水,将它们分别放在两块相同的海绵上。(ρ水<ρ盐水)
(1)比较甲、乙两图,通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,由此说明:压力相同时, 越大,压力的作用效果越不明显;
(2)小明同学利用这些器材继续探究“影响液体压强的因素”,于是他找来一个如图丙所示的微小压强计,将压强计的探头向下先后放入A、B两容器液体的相同深度处,发现探头在B容器中,U形管左右两侧液面的高度差较 (选填“大”或“小”),说明在深度相同时, 越大,液体压强越大;
(3)再将探头放入B容器中的某一深度,仅改变探头的方向,则U形管左右两侧液面的高度差 (选填“不变”或“改变”),由此说明:在液体内部向各个方向都有压强,在同一深度,向各个方向的压强大小 ;
(4)本实验中液体压强大小的变化是通过比较U形管两侧液面的高度差来判断的,下面列举的与此研究方法相同的是 。
A.在研究磁场时,为了形象地描述磁场而引入磁感线
B.探究摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系时,需要控制压力大小一定
C.在实验事实的基础上加以科学推理,得出声音不能在真空中传播
D.根据液体温度计中液柱上升的高度来反映物体温度的变化
【解答】解:(1)比较甲、乙两图,通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,由此说明:压力相同时,受力面积越大,压力的作用效果越不明显;
(2)将压强计的探头向下先后放入A、B两容器液体的相同深度处,发现探头在B容器中,U形管左右两侧液面的高度差较大,说明在深度相同时,液体的密度越大,液体压强越大;
(3)再将探头放入B容器中的某一深度,仅改变探头的方向,则U形管左右两侧液面的高度差不变,由此说明:在液体内部向各个方向都有压强,在同一深度,向各个方向的压强大小相等。
(4)本实验中液体压强大小的变化是通过比较U形管两侧液面的高度差来判断的,采用的是转换法。
A.在研究磁场时,为了形象地描述磁场而引入磁感线,本实验采用了理想模型法,故A不符合题意;
B.探究摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系时,需要控制压力大小一定,本实验采用了控制变量法,故B不符合题意;
C.在实验事实的基础上加以科学推理,得出声音不能在真空中传播,本实验采用了理想实验法,故C不符合题意;
D.根据液体温度计中液柱上升的高度来反映物体温度的变化,本实验采用了转换法,故D符合题意。
故选:D。
故答案为:(1)受力面积;(2)大;液体的密度;(3)不变;相等;(4)D。
(2024 吴中区模拟)在探究影响液体压强因素的实验中,用几根一端封有相同橡皮薄膜的玻璃管进行实验,在5号管中装入盐水,其它管中装入水,如图。
(1)通过观察玻璃管下方薄膜鼓起的程度反映液体压强的大小,用到的研究方法是 (控制变量法/类比法/转换法);
(2)根据图甲中三支相同玻璃管薄膜鼓起的程度,猜想:液体的压强可能与液体的质量、重力、体积或 有关;
(3)图乙中,4号管上段更粗,下段与2号管粗细相同,两管中水的总长度相同,发现两管薄膜鼓起的程度相同,可得:液体压强的大小与液体的质量、重力、体积都 ;
(4)图丙中,5号管和2号管的液柱长度相等,利用5号管和2号管可探究液体压强与液体的 是否有关;
(5)为了探究液体长度对液体压强的影响,选用2号管和6号管进行实验,6号管水柱比2号管水柱长,实验时需控制两管水柱的 相等。
【解答】解:(1)通过橡皮膜鼓起的程度反应液体压强的大小,利用的方法是转换法;
(2)相同的1、2、3号管中装的液体种类相同,且管内液体的深度逐渐增加,则橡皮膜鼓起的程度逐渐增大,说明液体的压强与深度有关,相应的质量、体积、重力也逐渐增大,所以猜想:液体的压强与液体的质量、重力、体积或深度有关;
(3)通过2号管和4号管的比较可见,4号管中液体的质量、体积、重力一定大于2号管,但二者橡皮膜鼓起的程度相同,说明液体的压强与质量、重力、体积无关,只与深度有关;
(4)探究液体的压强与液体的密度是否有关,利用控制变量法:5号管中盐水和2号管中的水比较,二者的深度相同,由于盐水的密度大于水的密度,则5号管橡皮膜鼓起的程度大;
(5)为了探究液体长度对液体压强的影响,利用控制变量法,2号管和6号管是相同的两支玻璃管,内装液体的种类相同、深度相同、长度不同时,橡皮膜鼓起的程度相同,表明液体的压强跟液体的长度无关。
故答案为:(1)转换法;(2)深度;(3)无关;(4)密度;(5)深度。
(2024 义县模拟)探究“影响液体内部压强大小的因素”时,同学们设计了以下多种实验。
(1)比较图甲、乙可知,液体内部压强与 有关。
(2)在图乙中保持探头的位置不变,改变探头的方向,U形管两液面的高度差不变,表明在相同条件下,液体内部向各个方向的压强 (选填“相等”或“不相等”)。
(3)如图丙所示,橡皮管和玻璃管侧壁管口相连通,当向玻璃管中吹气时;U形管内液面较高的是 (选填“a”或“b”)侧。
(4)小王自制另一套装置探究液体压强与什么因素有关。如图丁所示,在一个右侧开孔并贴上橡皮膜的塑料瓶中装入部分水,然后将瓶子放入装有盐水的烧杯中,内外液面相平,发现橡皮膜内凹,说明当深度相同时, 越大,液体压强越大。
(5)小王想到可以用这套装置来测量液体密度。如图戊所示,将装有水的瓶子放入装有酒精的烧杯中,使橡皮膜变平,然后测量了水面到橡皮膜中心的距离为h1,酒精液面到橡皮膜中心的距离为h2,则酒精的密度ρ酒精= (用h1、h2、ρ水表示)。
【解答】解:(1)比较图甲、乙可知,液体密度相同,深度不同,U形管两侧液面的高度差不同,说明液体内部压强与深度有关;
(2)液体内部压强的大小是通过液体压强计U形管两边液面的高度差来判断的,高度差越大说明此时的液体压强越大,采用了转换法。在图乙中保持探头的位置不变,改变探头的方向,U形管两液面的高度差不变,表明在相同条件下,液体内部向各个方向的压强相等。
(3)流体流速大位置压强小,图丙中橡皮管和玻璃管侧壁管口相连通,当向玻璃管中吹气时,U形管内左侧流速变大,压强变小,液面较高的是a侧。
(4)由图丁所示知道,在一个右侧开孔并贴上橡皮膜的塑料瓶中装入部分水,然后将瓶子放入装有盐水的烧杯中,内外液面相平,发现橡皮膜内凹,则盐水产生的压强大,而盐水密度大于水,说明当深度相同时,液体密度越大,液体压强越大。
(5)由图戊知道,将装有水的瓶子放入装有酒精的烧杯中,使橡皮膜变平,由p=ρgh知道
ρ水gh1=ρ酒精gh2
则酒精的密度为:
。
故答案为:(1)液体的深度;(2)相等;(3)a;(4)液体密度;(5)。
(2024 黑龙江)小遥同学在做“探究液体压强与哪些因素有关”的实验。
(1)安装完实验器材后,小遥发现U形管两侧液面出现高度差,如图甲所示,接下来的操作: 。
(2)如图乙所示,从结构上看,压强计 (选填“属于”或“不属于”)连通器。
(3)通过比较丙、丁两图得出结论:同种液体, ,压强越大。
(4)若图丁中,探头在水中的深度为8cm,请你计算该处水的压强为 Pa。()(5)小遥还想探究液体内部压强与液体密度的关系,于是他向图丁烧杯中多次加盐水,发现U形管两侧液面高度差不断增大,于是得出“液体密度越大,压强越大”的结论,他的结论是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 。
【解答】解:(1)实验前,小明没有按压橡皮膜时,U形管两侧液面就存在高度差,则接下来他应该拆除橡胶管重新安装;
(2)液体压强计的左端是密闭的,所以不属于连通器;
(3)比较乙、丙两图可知,液体密度相同,丙中探头深度大,U形管两管液面的高度差大,液体压强也大,故可以得出的结论是:同种液体,深度越大,液体压强越大;
(4)探头在水中的深度为8cm时受到的压强:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa;
(5)向丙图烧杯中多次加盐水,改变了液体密度的同时也改变了液体深度,故错误,理由是没有控制液体的深度相同。
故答案为:(1)拆除橡胶管重新安装;(2)不属于;(3)深度越大;(4)800;(5)错误;没有控制液体的深度相同。
(2024 宿迁)在“探究影响液体内部压强的因素”的活动中,兴趣小组准备了压强计、水和盐水等实验器材。
(1)对于图甲所示压强计出现的问题,应将压强计金属盒拿出液体,然后 ;
A.将U形管中液体倒出一部分
B.更换U形管中液体
C.检查压强计的气密性
(2)正确处理存在问题之后,将压强计的金属盒放入液体中,如图乙、丙、丁所示,需要观察和记录U形管中 ;
(3)为了探究液体内部压强与液体密度的关系,应该比较 两图所示的实验;
(4)小明利用矿泉水瓶装满水,继续探究,如图戊①所示,将瓶盖拧紧,他只将N孔堵住,水从M孔也不能流出,因为水受到了 的作用。当他拧开瓶盖,放开两小孔,在瓶底部水平放置接水盘,发现水的落点为图戊②所示的B、C,于是他将接水盘向下平移至D处,使MA=ND,水的落点为E、F。为了比较两小孔处液体压强大小,应比较AC与 的距离。
【解答】解:(1)此时U形管没有出现高度差,是因为装置漏气,应该检查装置的气密性,故选:C。
(2)将压强计的金属盒放入液体中,如图乙、丙、丁所示,需要观察和记录U形管中液面的高度差。
(3)为了探究液体内部压强与液体密度的关系,应该控制深度相同,改变液体的密度,应该比较丙、丁两图所示的实验。
(4)将瓶盖拧紧,他只将N孔堵住,水从M孔也不能流出,因为水受到了大气压的作用。为了比较两小孔处液体压强大小,应比较AC与DF的距离。
故答案为:(1)C;(2)液面的高度差;(3)丙、丁;(4)大气压;DF。
(2024 沭阳县校级二模)探究液体压强与哪些因素有关:
(1)如图甲所示,测量液体压强大小使用的仪器是 ;
(2)在图乙中,用 (选填“h1”“h2”或“h3”)的大小来判断探头处所受液体压强的大小;
(3)对比丙、丁两实验, (选填“能”或“不能”)得出液体内部的压强与液体的密度有关的结论;
(4)图甲中,探头上的橡皮膜应 (选填“薄”或“厚”)一些较好;
(5)为了使探头在同种液体、同一深度处时,U形管内的液面高度差增大一点,应 。
A.U形管中换用密度更小的液体
B.换用更细的U形管
C.换用稍长的U形管
【解答】解:(1)测量液体压强大小的仪器是压强计。
(2)根据转换法,压强计是通过观察U形管两端液面的高度差h1来显示橡皮膜所受压强的大小。
(3)分析丙、丁,可知液体的密度不同,液体深度也不相同,没有控制液体深度相同,所以不能得出结论。
(4)金属盒上的橡皮膜应选较易发生形变的,所以选择薄的一些的较好。
(5)橡皮膜受到的压强,是通过U形管两侧的液面差来放映的,同种液体,同一深度时,橡皮膜受到的压强一定,根据的压强p=ρgh可知,要使U形管左右两侧液面的高度差增大一点,可减小U形管中液体密度,故选A符合题意,U形管的粗细、长短不会影响液体压强大小,故B、C不符合题意。
故本题答案为:(1)压强计;(2)h1;(3)不能;(4)薄;(5)A。
(2024 荔城区校级模拟)【问题】小明的父亲是游泳馆中的教练,每天清洗水池前得先放干净水,小明参与放水,发现水越深出水口处的盖子越难打开,因此小明猜想可能是水的压强与深度有关。
【证据】(1)如图甲所示,压强计是通过U形管两侧液面的 来反映液体压强大小的,实验前用手指按压橡皮膜,观察U形管中的液面是否灵活升降来检测装置的气密性;
(2)如图乙所示,将压强计的探头浸入烧杯的水中,观察U形管中的液面;改变探头在水中的位置,如图丙所示,观察U形管中液面的变化情况;
(3)如图丁所示,将烧杯中的水换成盐水继续实验,并记录实验现象;
【解释】小明比较乙、丙两次实验可初步得出结论:同一液体内部的压强随深度的增加而 。通过比较丙、丁两次实验可得出液体压强与 有关;
【交流】若图甲中压强计探头在空气中放置时,U形管两侧液面左低右高,则出现这种情况的原因是U形管左侧液面上方的气压 (选填“大于”“小于”或“等于”)外界大气压,调节的方法是 ;
【实践应用】如图戊所示,小明利用矿泉水瓶、橡皮膜、玻璃管等物品,自制了一个压强计,用来研究液体内部的压强。矿泉水瓶内用一小段液体密封了一定体积的空气。将自制的压强计逐渐浸入水中,则玻璃管中的一小段液柱会 。
【解答】解:(1)根据转换法知,压强计是通过U形管两侧液面的高度差来反映液体压强的,液面高度差越大,压强越大;
解释:比较乙、丙两次实验,根据控制变量法知,液体种类相同,橡皮膜所处的深度不同,U形管内的液面高度差不同,且深度越深,高度差越大,说明液体的压强越大,故可以得出结论:同种液体内部压强随着深度的增大而增大。
比较丙、丁两次实验,改变的是液体种类,橡皮膜所处液体深度相同,U形管内的液面高度差不同,所以可得液体压强与液体的密度有关。
交流:压强计探头在空气中放置时,U形管两侧液面左低右高,说明U形管左侧液面上方的气压等于大气压和液面高度差产生的液体压强之和,所以左侧液面上方的气压大于外界大气压;只需要将软管取下来后重新安装,即可使液面相平。
实践应用:液体内部各个方向都有压强,深度越深压强越大,将自制的压强计逐渐浸入水中,橡皮膜会受到水对其向上的压强,橡皮膜会向上凹,矿泉水瓶内气体体积变小,压强变大,因此玻璃管中的一小段液柱会上升。
故答案为:(1)高度差;
【解释】增大;液体的密度;
【交流】大于;取下软管重新安装;
【实践应用】上升。
(2024 东港区校级模拟)小军游泳时发现,当他从较浅的水域走向较深的水域时,会感到呼吸越来越困难。他认为这是由于液体对人施加的压力所产生的作用效果。小明想到压强可以反映压力的作用效果,如果探究出液体压强与哪些因素有关,就可以搞明白呼吸困难的原因了。关于这个问题,两人做出了以下的猜想。
猜想1:液体压强与液体的深度有关;
猜想2:液体压强与液体的密度有关。
(1)如图1甲所示,实验前用手指按压橡皮膜,发现U形管中的液面升降灵活,说明该装置 (选填“漏气”或“不漏气”);金属盒上的橡皮膜选用 (选填“薄”或“厚”)一些的较好;
(2)橡皮膜在同种液体、同一深度处时,为了使U形管内左右液面高度差增大一点,可以采取的措施是 ;
A.改用内径更细的U形管
B.U形管中换用密度更大的液体
C.U形管中换用密度更小的液体
(3)两人利用U形管压强计完成了如图1的实验操作,其中 两幅图的现象能解释小军游泳时发现的问题。根据这一现象,当把一个六面蒙有绷紧程度相同的橡皮膜的立方体置于水中时,如图2所示,能基本反映橡皮膜受到水的压强情况的是 ;
(4)两人为验证猜想2,对比了图1中相应的图,可得出结论: ;
(5)若将U形管压强计改造成如下图3所示的装置,将两个探头分别放在左、右两个容器内,左侧容器中为密度为ρ的液体,右侧容器中液体为水。当U形管压强计左右水面高度差为0时,两探头所处的深度高度差为Δh,则待测液体ρ ρ水(选填“>”“=”或“<”);
(6)实验结束后,两人在交流评估时反思,做实验时经常会出现原本U形管内相平的液面在每次测完压强后,无法恢复相平的情况,但重新拆装橡胶软管比较麻烦。于是两人对仪器进行了改装,在U形管接头处加装了一个“三通接头”,如图4所示,打开阀门K,就能解决这一问题,这是利用了 原理。
【解答】解:(1)使用压强计前,用手指不论轻压还是重压橡皮膜时,发现U形管液面升降灵活,说明该装置不漏气;
橡皮膜越薄,橡皮膜越容易发生形变,越能反映受到液体压强的变化,所以压强计的金属盒上的橡皮膜应该选用薄一些的;
(2)根据p=ρgh,橡皮膜在同种液体、同一深度处时,即在受到的压强相同的情况下,为了使U形管内左右液面高度差增大一点,可以在U形管中换用密度更小的液体,故选:C;
(3)分析乙、丙两图,发现同一液体中,深度越深,U形管两侧液面高度差越大,液体压强越大,可得出结论:同一液体中,深度越深,液体压强越大,故根据这一现象可解释当人从较浅的水域走向较深的水域时,会感到呼吸越来越困难;
立方体下表面比上表面深度大,则下表面液体压强较大,故下表面凹陷程度较大,左右两侧面深度相同,则液体压强相同,故两侧面凹陷程度相同,故ABC不符合题意,D符合题意。故选D;
(4)分析图1的丙、丁两图,发现在同一深度,探头放入盐水中的U形管两侧的液面高度差较大,液体压强越大,可得出结论:在同一深度时,液体密度越大,液体压强越大;
(5)图3中,当U形管压强计左右水面高度差为0时,两探头所受到的液体压强相同,待测液体中的探头深度较大,根据p=ρgh可知待测液体密度较小,即ρ<ρ水;
(6)打开阀门K,U形管压强计就变成了上端开口下端连通的容器,即连通器,利用连通器的原理可以使两液面相平。
故答案为:(1)不漏气;薄;(2)C;(3)乙、丙;D;(4)在同一深度时,液体密度越大,液体压强越大;(5)<;(6)连通器。
(2024 广信区校级模拟)甲、乙两个完全相同的柱状容器内分别装有深度均为h的A、B两种不同液体,将一个U形管压强计进行改装,使其两端都装上完全相同的探头,探头未放入液体中之前两管液面齐平。现将探头分别放至甲、乙两容器底部,如图所示,U形管左右两侧液面高度分别为H1、H2,H1<H2,分析并比较两种液体密度大小关系。
【解答】答:由图可知,U形管的左边管内液面位置相对较低,这说明甲容器底部的液体压强较大,即p甲>p乙;甲、乙两个完全相同的柱状容器内分别装有深度均为h的两种不同液体,根据ρ可知ρ甲>ρ乙。
(2024 雁塔区校级模拟)小婷在探究液体压强与哪些因素有关的实验中,在U形管接头处加装了一个“三通接头”,如图甲所示。
(1)U形管与探头连接时,阀门K应处于 (选填“打开”或“关闭”)状态,以确保U形管内的水面相平;组装完成后,轻压探头的橡皮膜到一定程度,U形管内液面有明显的高度差并保持稳定,说明装置 (选填“漏气”或“不漏气”);
(2)比较图乙与 两图,可得出液体压强随深度的增加而增大;比较图丙与丁两图,还可初步得出液体在同一深度向各个方向的压强 ;
(3)若需通过图丁和戊对比得出液体压强与液体密度的关系,应将图戊中的探头向 移动适当的距离;移动探头后,观察到U形管水面高度差为Δh,此时探头受到盐水的压强为p盐,小婷取出探头放回水中,当U形管水面高度差再次为Δh时,测出探头在水中的深度为20cm,则p盐= Pa;
(4)小婷发现探头所处深度较浅时,U形管两液面的高度差不明显,可将U形管中的水换成密度更 的液体以方便读数。
【解答】解:(1)为了保持内外气压平衡,U形管与探头连接时,阀门K应处于打开状态,以确保U形管内的水面相平;
按压探头的橡皮膜,U形管两边液面高度变化明显并保持稳定,说明实验装置密封良好不漏气;
(2)研究液体压强与深度的关系,要控制液体的密度相同,比较图乙与丙两图,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;
比较图丙与丁两图可知,探头在水中的深度相同,方向不同,U形管内液柱的高度差相同,因此可初步得出液体在同一深度向各个方向的压强相等;
(3)由控制变量法可知,若需通过图丁和戊对比得出液体压强与液体密度的关系,需控制深度相同,应将图戊中的探头向上移动适当的距离;
探头在盐水中和水中时,观察到U形管水面高度差均为Δh,说明探头在盐水中受到的压强与在水中受到的压强相同,所以
p盐=p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×20×10﹣2m=2000Pa;
(4)由p=ρgh可知,压强相同时,密度越小的液体,深度越大,所以可将U形管中的水换成密度更小的液体以方便读数。
故答案为:(1)打开;不漏气;(2)丙;相等;(3)上;2000,(4)小。
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