第2节 液体内部的压强
知识点1:液体的压强
1. 液体内部产生压强的原因:液体受到重力作用且液体具有流动性。
液体的压强是由于液体受重力的作用且液体有流动性产生的。但液体压强的大小与液体重力大小无关,即一定重力大小的液体可以产生不同的压力、压强。
2. 测量液体内部的压强工具:压强计
原理:当金属盒上的橡皮膜受到压强时,U形管两边的液面出现高度差;压强越大,液面的高度差也越大。
3. 液体内部压强的规律
(1)液体对容器底和侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强;
(2)在同一深度,液体向各个方向的压强都相等;
(3)液体的压强随深度的增加而增大;
(4)不同液体同一深度处,密度大的液体产生的压强大。
4. 液体压强公式:p=ρgh (统一国际制单位p:Pa;ρ:kg/m3;g:N/kg;h:m)
(1)公式的适用范围为:只适用于计算静止液体的压强,不适用于计算固体的压强。
注意:尽管有时固体的压强恰好等于p=ρgh(直柱体),但这只是一种特殊情况,绝不能由此认为固体由于自身重力而产生的对支持面的压强都可以用来P=ρgh计算。
(2)理解公式的物理意义:公式中的压强是液体由于自身重力产生的压强,它不包括液体受到的外加压强。
液体内部的压强只跟液体的密度、深度有关,而跟液体的体积、质量、重力、容器底面积、容器形状均无关。
各容器中装有同种液体,且深度相同,虽然容器的形状不同,装有液体的体积、重力均不相同,容器底面积也不相同,但液体对容器底的压强都是一样的。
(3)公式中的“h”表示深度,不能理解为高度。h是指从自由液面到所求压强处之间的竖直距离。
(4)定义式与p=ρgh的区别与联系
液体压强公式p=ρgh是根据流体的特点,利用定义式推导出来的,只适用于液体而具有普遍的适用性。
在公式中决定压强大小的因素是压力和受力面积;在液体压强公式p=ρgh中决定液体压强大小的因素是液体密度和深度。
对于规则的侧壁竖直的容器,底部受到的压强用公式和p=ρgh计算结果一致;对于其他不规则的容器,计算液体压强一定要用p=ρgh否则会出现错误。
5. 几种情况下液体对容器底部的压力与重力的关系:
F=G FG
6. 计算液体对容器底的压力和压强问题:
一般方法:① 确定压强p=ρgh;② 确定压力F=PS
★例1 (2018?盐城)如图所示,小明将压强计的金属盒分别放入甲乙两种液体中,从图中可以得到的结论是( )
A.甲液体的密度大于乙液体的密度
B.甲液体的密度等于乙液体的密度
C.甲金属盒处的压强等于乙金属盒处的压强
D.甲金属盒处的压强小于乙金属盒处的压强
知识点2:连通器
1. 定义:上端开口,下部相连通的容器,连通器中的各容器的形状不受限制,
既可以是直筒的,又可以是弯曲的,各容器的粗细程度也可以不同。
2. 原理:连通器里只有一种液体且液体不流动时,各容器的液面保持相平。
3. 应用:茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等都是根据连通器的原理来工作的。
例题2:(2009?河南)三峡船闸是世界上最大的人造连通器。图是轮船通过船闸的示意图。此时上游阀门A打开,下游阀门B关闭。下列说法正确的是( )
A.闸室和上游水道构成连通器,水对阀门A两侧的压力相等
B.闸室和上游水道构成连通器,水对阀门A右侧的压力大于左侧的压力
C.闸室和下游水道构成连通器,水对阀门B右侧的压力大于左侧的压力
D.闸室和下游水道构成连通器,水对阀门B两侧的压力相等
易错点拨
易错点1:液体压强计算公式的应用
例题3 (2018?金山区一模)如图所示,底面积不同的甲、乙圆柱形容器分别盛有相同深度、密度为ρ甲、ρ乙两种液体,甲、乙液体对容器底部的压强分别是p甲、p乙,且 p甲>p乙.现将体积为VA、VB的两球分别浸没在甲、乙两容器的液体中,无液体溢出,甲、乙容器底受到液体的压力相等。则下列说法正确的是( )
A.VA<VB,ρ甲>ρ乙 B.VA>VB,ρ甲>ρ乙
C.VA=VB,ρ甲<ρ乙 D.VA<VB,ρ甲=ρ乙
易错点2: 利用平衡法求液体密度
例题4(2015?德州)用如图所示的实验装置来测量液体的密度,将一个带有阀门的三通U形管倒置在两个装有液体的容器中,用抽气机对U形管向外抽气,再关闭阀门K,已知左边液体的密度为ρ1,左右两边液柱高度分别为h1、h2,则下列说法正确的是( )
A.实验中必须将U形管内抽成真空
B.若将U形管倾斜,左右两边液柱高度差会增大
C.右边液体的密度ρ2=
D.右边液体的密度ρ2=
综合应用
例题5(2017?常德)下表是小利同学利用如图所示的实验装置探究液体压强规律时所测得的部分数据。
实验
次数
深度
h/cm
橡皮膜在水
中的方向
U形管左右液面
高度差△h/cm
1
3
朝上
2.6
2
6
朝上
5.4
3
9
朝上
8.2
4
9
朝下
8.0
5
9
朝左
8.2
6
9
朝右
8.2
(1)实验时通过观察 来判断液体内部压强的大小;实验所得的数据有一组是错误的,其实验序号为 。
(2)通过分析比较实验序号 的数据得出结论:同种液体内部,深度越深,压强越大。请列举出一个与此相关的实例: 。
一.选择题(共10小题)
1.(2016?内江)如图所示,帕斯卡曾经用一个装满水的密闭木桶,在桶盖上插了一根细长的管子,向细管子里灌水,结果只加了几杯水,就把木桶压裂了,这个实验说明了( )
A.液体压强与液体密度有关 B.液体压强与液体深度有关
C.液体压强与管子粗细有关 D.液体压强与液体质量有关
2.(2016?新疆)如图所示,一个空的塑料药瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直浸入水中,第一次瓶口朝上,第二次瓶口朝下,两次药瓶在水里的位置相同,哪一次橡皮膜向瓶内凹陷得更多( )
A.第一次 B.第二次C.两次凹陷得一样 D.橡皮膜不会向瓶内凹陷
3.(2015?柳州)如图是两边管子粗细相同、足够高的连通器,其水平细管足够长,中间有一个可无摩擦移动的活塞。刚开始活塞固定不动,两管液面相平,左管液体是酒精(ρ酒精=0.8xl03 kg/m3),右管液体是水(ρ水=1.0xl03 kg/m3).现松开活塞,重新稳定后( )
A.右边液面下降1cm B.右边液面下降2cm
C.右边液面比左边液面低lcm D.左右液面一样高
4.(2014?天津)某同学用如图的装置探究液体内部压强的特点。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。容器中加入液体后,橡皮膜两侧压强不同时,其形状会发生改变,下列图形符合实验事实的是( )
A. B. C. D.
5.(2015?福州)图中,利用连通器原理工作的是( )
A.密度计 B.热气球 C.水翼船 D.茶壶
6.(2015?泸州)使用微小压强计探究液体压强的规律时,如图所示下列说法正确的是( )
A.用手按橡皮膜,两管出现高度差,说明此时橡皮膜的气密性很差
B.该实验装置中的“U”形管是一个连通器
C.“U”型管两管液面的高度稳定后,右管中的液体受到非平衡力的作用
D.橡皮膜伸入液体越深,两管液面高度差越大,则液体压强越大
7.(2004?贵阳)液压机的工作原理可以用下面哪个定律或原理来解释( )
A.阿基米德定律 B.帕斯卡原理 C.牛顿第一定律 D.欧姆定律
8.(2016春?文登区期中)如图所示,左右两容器间斜管上有阀门K控制,两容器中盛有同种液体且液面相平,当打开K后,则( )
A.液体从左向右流动 B.液体不会流动
C.液体从右向左流动 D.无法判断
9.(2010?上海)如图所示,两个盛有等高液体的圆柱形容器A和B,底面积不同(SA<SB),液体对容器底部的压强相等,现将甲球浸没在A容器的液体中,乙球浸没在B容器的液体中,容器中均无液体溢出,若此时液体对各自容器底部的压力相等,则一定是( )
A.甲球的质量小于乙球的质量 B.甲球的质量大于乙球的质量
C.甲球的体积小于乙球的体积 D.甲球的体积大于乙球的体积
10.(2003?荆州)关于液体压强的下列说法中,正确的是( )
A.在同一深度,液体向上的压强大于向下的压强
B.在同一液体内,越深的地方液体的压强越大
C.液体对容器底的压强小于对容器侧面的压强
D.液体具有流动性,所以液体内部向上的压强为零
二.填空题(共5小题)
11.(2017?葫芦岛)如图所示,“蛟龙”号载人潜水器在马里亚纳海沟下潜后成功返回,在3小时内“蛟龙”号载人潜水器竖直下潜至4800m处,该处海水压强是 Pa,“蛟龙”号下潜的平均速度为 km/h.(取ρ海水=1×103kg/m3,g=10N/kg)
12.(2015?黑河)一平底圆柱形杯子放在水平桌面上,杯子的底面积为50cm2,装水后,水对杯底的压强为1000Pa,则杯内所装水的高度是 cm,杯子和水的总质量是0.6kg,则杯子对桌面的压强是 Pa.(杯壁的厚度忽略不计)
13.(2015?呼伦贝尔)水平桌面上的甲、乙两圆柱形容器,装有质量相同的水,如图所示。水对甲、乙两容器底的压力和压强的大小关系分别是:F甲 F乙;p甲 p乙. (都选填“>”、“<”或“=”)
13题图 14题图
14.(2015?丹东)如图是三峡船闸的工作示意图:打开图乙中阀门B,闸室与下游水道构成一个 。从甲到乙的过程中,若以闸室中的水面为参照物,在这一过程中轮船是 (填“静止”或“运动”)的。
15.(2015?永州)“东方之星”客轮突然遭遇强风袭击沉没在湖北监利县境内的长江水域后,当地政府立即派出大批潜水员下水搜救被困人员,潜水员在下潜过程中受到水的压强 (选填“增大”、“不变”或“减小”),若潜水员下潜到15米深的水中时,受到水的压强是 Pa.(取g=10N/kg)
三.实验探究题(共1小题)
16.(2017?大连)小明在探究“液体压强的大小与液体深度和液体密度的关系”实验中,所用的器材有:U形管压强计、烧杯、刻度尺,足量的酒精、水和盐水,已知ρ酒精<ρ水<ρ盐水。
(1)如图1是U形管压强计。实验前,为了检查探头与U形管之间是否漏气,小明用手轻压探头的橡皮膜,同时观察U形管两侧液面 。
(2)在探究“液体压强的大小与液体深度的关系”时,记录的部分实验信息如下表:
实验
次数
液体
密度
液体深度
h/cm
U形管两侧液面
的高度差△h/cm
液体压强
的大小
1
相同
3
2.7
a
2
6
5.8
b
3
9
8.9
c
①请将表格中a、b、c三处空缺的信息补充完整:
a、 b、 c、
②根据表中信息可得出的探究结论是 。
(3)在探究“液体压强的大小与液体密度的关系”时,三次实验现象如图2所示。三个烧杯中的液面相平,U形管两侧液面的高度差相同,探头在液体中的深度不同。
小明根据三次实验现象,并结合(2)中②的结论,得出了该探究结论。请你简要说明他分析实验信息得出该探究结论的过程 。
四.计算题(共1小题)
17.(2018?襄阳)一个圆柱形杯身的杯子,装12cm高的水密封后(杯子厚度忽略不计)放在水平桌面上,如图甲所示。再将杯子分别倒置在盛有水和某种液体的容器中,静止后杯子内外液面高度差如图乙和图丙所示。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)图甲中杯底受到水的压强
(2)图丙中某种液体的密度
(3)如果杯子自身质量为80g,则杯内水的质量。
一.选择题(共10小题)
1.(2018?柳州二模)如图所示,A、B、C三个容器中分别装有盐水、清水和酒精,三个容器中液面相平,容器底部受到液体的压强分别为pA、pB、pC,则( )
A.pA>pB>pC B.pA<pB<pC C.pA=pB=pC D.无法确定
2.(2018?奉贤区二模)如图所示,轻质圆柱形容器A、B分别盛有质量相同的不同液体(SA<SB),现有质量相同的甲、乙两实心球(ρ甲>ρ乙),若选择其中一个球放入某个容器中,球浸没且液体没有溢出,要使液体对容器底部的压强变化量p为最小,则( )
A.甲放入A中 B.甲放入B中 C.乙放入A中 D.乙放入B中
3.(2018?天津模拟)如图,a、b、c 是盛水容器中深度不同的三处位置,其中压强最大的是( )
A.a 点 B.b 点 C.c 点 D.一样大
4.(2018?浦东新区一模)两个完全相同的圆柱形容器内盛有A、B两种液体,某实心金属小球浸没在A中,如图所示,此时液体对容器底部的压强pA>pB.若将小球从A中拿出并浸没在B中(液体不溢出),则以下判断一定正确的是( )
A.放入B中后,液体对容器底部的压强p?A<p?B
B.放入B中后,液体对容器底部的压强p?A>p?B
C.液体对容器底部压强的变化量大小△pA>△pB
D.液体对容器底部压强的变化量大小△pA=△pB
5.(2018?临沂模拟)下列设备没有利用连通器原理的是( )
A.茶壶 B.船闸 C.活塞式抽水机D.洗手盆的下水管
6.(2018?新洲区校级模拟)某同学在“研究液体内部的压强”的实验中,选择如图所示的器材,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。在甲的左、右两侧倒入深度不同的水后,橡皮膜向左凸起;在乙左、右两侧分别倒入水和某种液体后,橡皮膜相平。下列说法不正确的是( )
A.甲实验可得出结论:在同种液体内部,深度越深,压强越大
B.乙实验中左侧水对容器底的压强大于右侧液体对容器底的压强
C.若测得图乙中左、右两侧容器底的深度为 10 cm、12.5 cm,则液体的密度为 0.8 g/cm3
D.若把 A、B 两个物体分别放入图乙水和液体中,两物体都漂浮,且都不溢出,橡皮膜向右凸起,则两物体的质量 mA>mB
7.(2018春?新罗区校级期中)一台水压机大活塞的面积是小活塞面积的2倍,如果在小活塞上加50N的压力,则大活塞能顶起物体的重量为( )
A.100N B.200N C.50N D.25N
8.(2018?江西模拟)在生活中,物理学知识应用非常广泛。下列对四个图的分析合理的是( )
A.甲图中是利用液体压强将饮料吸进嘴中的
B.乙图中啄木鸟啄开树是通过增大压力的办法增大压强的
C.丙图中两个水槽构成连通器
D.丁图中泥鳅体表有黏液,从而增大摩擦
9.(2018?市中区二模)如图所示,潜水员在不同深度的水中作业时,需要穿抗压能力不同的潜水服。针对这一现象,同学们经过讨论形成了下面四个问题,你认为最有探究价值且易于探究的科学问题是( )
A.液体的压强与潜水员所处的位置是否有关?
B.液体的压强与潜水员所处的位置有什么关系?
C.液体的压强与其深度及其密度有什么关系?
D.液体的压强与液体内某处的深度有什么关系?
10.(2018?长沙模拟)往某容器中匀速注入水直至注满,容器底部受到水的压强随时间变化的曲线如下图所示,则容器的形状可能是下列的( )
A. B. C. D.
二.填空题(共5小题)
11.(2018?吉林二模)乳牛自动喂水器”利用的是 原理,使得两容器中的水面相平。
12.(2018?盘龙区一模)春节前小杰爸爸把家用轿车送去4s店保养时,一汽修师傅用液压千斤顶就能顶起轿车,液压千斤顶主要利用了 原理;春节假期小杰一家出游,当轿车在笔直的公路上高速行驶时,车对水平路面的压力大小 车的重力大小(选填“等于、“小于”或“大于”)。
13.(2018?普陀区二模)2017年5月,“蓝鲸一号”半潜式钻井平台已在南海某海域试采可燃冰获得成功。
①即将交付使用的“蓝鲸二号”最大钻井深度比“蓝鲸一号”增加10米,则钻头承受的压强增加 帕,每平方米面积增加的压力为 牛(海水密度取1.0×103千克/米3)。
②可燃冰通常出现在深海海底以下数百至一千多米的沉积层内,据推测可能是地层断裂导致气体逸出,上升的气流与海洋深处的冷水接触而形成。基于以上信息可知,影响可燃冰形成的因素可能是气源、 和 。
14.(2018?汕头模拟)用同一压强计探究液体内部压强的情景如图所示,其中 图中橡皮膜底部受到液体压强更大(选填“甲”或“乙”);若两烧杯中分别装的是盐水和水(ρ盐水>ρ水),根据实验现象,可以确定 (选填“A”或“B”)杯中装的盐水,这是因为在相同的深度, 越大,液体压强越大。
15.(2018?全椒县一模)如图所示,一个重为G的长方体静止在密度为ρ的液体中,长方体的底面积为S,上表面所处的深度为h,则长方体上表面受到的液体压强为 ,下表面所处的深度为 。
三.实验探究题(共1小题)
16.(2018?滨州一模)在“探究液体压强与哪些因素有关”的实验中,小芳猜想:液体的压强可能与液体的密度、深度等因素有关。
(1)要研究液体的压强与某个因素的关系,需要先控制其他几个因素不变,这种实验探究方法称作 法。
(2)如图是小芳同学设计的用压强计探究影响液体压强因素的三个实验装置:
①要探究液体密度相同时,液体的压强与液体的深度是否有关,应选取装置甲和装置 (选填“乙”或“丙”)来进行研究;
②要探究液体深度相同时,液体的压强与液体的密度度是否有关,应选取装置乙和装置 (选填“甲”或“丙”)来进行研究。
四.计算题(共1小题)
17.(2018?湖北模拟)我国研制的“蛟龙号”潜水器曾经载人深潜7200米,创造了世界同类作业型潜水器最大下潜深度记录,取ρ海水=1.0×103kg/m3,求:
(1)在7000m的深度,潜水器受到的海水压强为多少,合多少个标准大气压;
(2)若“蛟龙号”上有一个50cm2的观察窗,在7000m深度时观察窗受到的海水压力为多大;
参考答案
例题1:【解答】用压强计探究液体内部压强时,液体内部压强的大小是通过U形管两侧的液面高度差来反映的,U形管两侧液面的高度差越大,液体压强越大。
由图可知,压强计的金属盒所处的深度相同,朝向相同,甲乙两种液体的密度不同;甲图中U形管两边的高度差大于乙图中U形管两边的高度差,所以,甲金属盒处的压强大于乙金属盒处的压强,根据p=ρgh可知,甲液体的密度大于乙液体的密度。故A正确,BCD错误。
【答案】A。
例题2【解答】解:图中,上游阀门A打开,下游阀门B关闭:
闸室和上游水道构成连通器,当水静止时,两侧水深相同,水对阀门A两侧的压强相等、压力相等,故A正确、B错;
阀门B关闭,闸室和下游水道不连通,不能构成连通器,不符合题意,故C、D错。
【答案】A。
例题3【解答】由图知两容器中液体的深度相同,两液体对容器底部压强p甲>p乙,由p=ρ液gh可知,两液体的密度ρ甲>ρ乙;
由图知两容器的底面积SA>SB,且液体对容器底部产生的压强p甲>p乙,由F=pS可知,甲液体对容器底的压力较大;
将球浸没在液体中,根据力的作用的相互性可知,液体对容器底增大的压力等于球所受的浮力;
两球放入后,两容器底部受到液体的压力相等,可知甲容器底所受液体压力增大得较小,即△F甲<△F乙,则甲液体中A小球受到的浮力较小,即FA浮<FB浮;
两液体的密度ρ甲>ρ乙,由F浮=ρ液gV排知,VA<VB,即A的体积小于B球的体积,故A正确。
【答案】A。
例题4【解答】用抽气机对U形管向外抽气后关闭阀门K,管内气体压强(p气)小于管外大气压(p0),在大气压作用下液体进入两管中,待液体静止两管中压强平衡:p气+p液1=p0=p气+p液2,ρ1gh1=ρ2gh2,
A、只要管内压强小于管外大气压,就会有液体进入两管中,没必要将U形管内抽成真空,故A错误;
B、若将U形管倾斜,液柱高度减小,所以会有液体进入两管中,U形管中空气体积减小,管内气体压强增大,所以两管中液体的深度减小,由于h1<h2,ρ1>ρ2,而减小相同的压强,由p=ρgh可知△h2>△h1,所以两管中液体高度差会减小,故B错误;
CD、由ρ1gh1=ρ2gh2,可得ρ2=,故C正确,D错误。
【答案】C。
例题5【解答】解:(1)实验中通过U形管两边液面的高度差来判断液体内部压强的大小;在液体内部的同一深度液体向各个方向的压强相等,第4次朝下的实验中,实验装置中左右液面的高度差△h=8.6cm与第3次和第5、6次不同,显然错误;
(2)1、2、3三组数据同种液体,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:在同种液体中,液体内部产生的压强随深度的增加而增大;
同种液体内部,深度越深,压强越大,与此相关的实例是拦河大坝上窄下宽;深海潜水要穿抗压潜水服 等。
【答案】(1)U形管左右液面高度差; 4;
(2)1、2、3;拦河大坝上窄下宽。
一.选择题(共10小题)
1.【解答】解:液体压强与液体的密度和深度有关,由帕斯卡做的实验知,由于虽然管很细,但由于高度很大,水的深度大,而使水产生了很大的压强,所以该实验说明液体压强与液体深度有关,与液体密度、管子粗细、液体质量等无关。
【答案】B。
2.【解答】解:液体内部朝各个方向都有压强,所以橡皮膜不论是朝上还是朝下都会向内凹;
在同种液体中,液体的压强随深度的增加而增大,所以橡皮膜朝下时,浸入液体的深度大,受的液体的压强大,橡皮膜凹的更明显,即第二次橡皮膜向瓶内凹陷得更多。
【答案】B。
3.【解答】解:
由图所示,连通器两边的液体高度都为9cm,根据连通器的特点可知,在连通器内装入不同液体,当液体静止时,连通器两侧液体对活塞的压强相等,
因为酒精的密度小于水的密度,所以松开活塞后,酒精的液面升高,水面下降,因为连通器两边管子粗细相同,所以酒精上升的高度等于水下降的高度h,
因为左、右两管中的水对活塞的压强相等,即p酒精=p水;
所以根据液体压强的计算公式p=ρ液gh,可得:
ρ酒精g(9cm+h)=ρ水g(9cm﹣h);解得:h=1cm,所以右边液面下降1cm,故A正确。
【答案】A。
4.【解答】解:A、A图中隔板左右两侧都是水,且液面相平,根据液体压强公式p=ρgh可知,两边压强相等,橡皮膜不应有凹陷。故A错误;
B、B图中隔板左右两侧都是水,且右边的液面高于左边,根据液体压强公式p=ρgh可知,右边压强大于左边,橡皮膜应向左凹陷。故B错误;
C、C图中隔板左边是水,右边是盐水,液面相平,因为盐水的密度大于水的密度,根据液体压强公式p=ρgh可知,右边压强大于左边,橡皮膜应向左凹陷。故C错误;
D、D图中隔板左边是水,右边是盐水,液面相平,因为盐水的密度大于水的密度,根据液体压强公式p=ρgh可知,右边压强大于左边,橡皮膜应向左凹陷。故D正确。
【答案】D。
5.【解答】解:A、密度计是根据漂浮时浮力等于重力的原理制成的,不符合题意。
B、热气球利用密度,即热空气的密度小于冷空气的密度,密度小的气体总是浮在密度大的气体上面,不符合题意。
C、水翼船是利用流体压强与流速的关系,不符合题意。
D、茶壶是利用连通器的原理制成的;符合题意。
【答案】D。
6.【解答】解:
A、用手按橡皮膜,两管出现高度差,且U形管中的液体能灵活升降,说明此时橡皮膜的气密性很好。故A错误;
B、“U”形管一端开口,一端封闭,所以它不是一个连通器,故B错误;
C、“U”形管两管液面的高度稳定后,即液体静止时,右管中的液体受到平衡力的作用,故C错误;
D、压强计的测量原理是:压强的变化引起U形管两液面出现高度差,压强越大,高度差越大。故D正确。
【答案】D。
7.【解答】解:液压机的工作原理是帕斯卡原理,
如右图,若左边活塞的面积为S1,右边的活塞面积为S2,
∵两边压强相等,p=,
∴=,
∴F2=,
∵S1<S2,
∴F1<F2,即用小力产生大力。
【答案】B。
8.【解答】解:因两端液面相平,两端无法形成压强差,故水不会发生流动。
【答案】B。
9.【解答】解:开始时,液体对容器底部的压强相等;即PA=PB,深度h相同,根据液体的压强公式P=ρgh可得容器内的液体密度ρ相同;
又SA<SB,PA=PB,根据压强的定义式P=,变形后得F=PS;故有FA<FB;
后来,浸没甲、乙球后,液体对各自容器底部的压力相等,即FA=FB;可见B容器内增大的液体压力小于A容器内增大的液体压力,即△FB<△FA;
根据F=PS得:△pBSB<△pASA;再根据p=ρgh得:ρg△hBSB<ρg△hASA;即△hBSB<△hASA;即△VB<△VA;
又因为增大的体积△V就等于球的体积,即△V=V球;故有V乙<V甲;故D正确;C错误;
由于两球的空心、实心情况不知,且两球的密度大小不知;故两球的质量大小关系不定;故AB错误;
【答案】D。
10.【解答】解:因为在同一深度处液体向各个方向的压强相等,所以选项A、C的说法都不正确。
因为液体内部向各个方向都有压强,所以选项D的说法都不正确。
【答案】B。
二.填空题(共5小题)
11.【解答】解:
(1)潜水器在4800m处受到的压强:
p=ρ海水gh=1×103kg/m3×10N/kg×4800m=4.8×107Pa;
(2)已知下潜深度h=4800m=4.8km,时间t=3h;
则平均速度:v===1.6km/h。
【答案】4.8×107;1.6。
12.【解答】解:
已知水的杯底的压强p=1000Pa,
根据p=ρgh,杯内所装水的高度:
h===0.1m=10cm;
杯子放在水平桌面上,对桌面压力F′=G总=m总g,
杯子对桌面的压强:p′====1200Pa。
【答案】10;1200。
13.【解答】解:根据重力公式G=mg,两容器中水的质量相等所以重力相等;因为甲、乙都是圆柱形容器,所以,水对容器底的压力等于水的重力,即F甲=F乙。
根据压强公式p=ρgh,因两容器都装水,所以密度相同;ρ是定值;所以大小取决于水的高度h,高度大则压强大,如图,h甲>h乙,所以P甲>P乙。
【答案】=;>。
14.【解答】解:船闸是利用连通器的原理制成的,乙图中,阀门A关闭,阀门B打开,闸室内的水和下游水构成一个连通器,据其特点可知,水面会保持相平,所以水会从闸室流向下游。当它的水面与下游相平时,船驶入下游,
从甲到乙的过程中,轮船相当于水面的位置没有发生变化,故若以闸室中的水面为参照物,轮船是静止的。
【答案】连通器;静止。
15.【解答】解:潜水员下潜时所处的深度增大,由p=ρgh可知,潜水员所受水的压强增大;
潜水员下潜到15米深的水中时,受到水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×15m=1.5×105Pa。
【答案】增大;1.5×105。
三.实验探究题(共1小题)
16.【解答】解:(1)实验前先检查U型管压强计左右两液柱是否等高,然后用手轻轻按压橡皮膜,同时观察U形管两侧液面是否出现高度差;
(2)根据液体压强的计算公式P=ρ液gh,因为ha<hb<hc,所以 Pa<Pb<Pc,根据表中信息可得出的探究结论是液体密度相同时,深度越大压强越大;
(3)探头在酒精、水、盐水三种液体中受到的压强相同,从图知,h酒精>h水>h盐水,由公式ρ=比较知:ρ盐水>ρ水>ρ酒精,当深度相同时密度越大压强越大。
【答案】(1)是否出现高度差;(2)①小;中;大;②液体密度一定,液体深度越大,液体压强越大;
(3)在密度不同的液体中,压强相同时,密度越大,液体深度越小,由此可推出:深度相同时,密度越大,压强越大。
四.计算题(共1小题)
17.【解答】解:(1)图甲中杯底受到水的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa;
(2)设杯子的底面积为S,杯子在水中和在液体中受的浮力相等,
F浮水=F浮液,
ρ水gV排=ρ液gV排′,
ρ水gS(h1+h2)=ρ液gS(h1+h3),
图中h1=0.12m,h2=0.04m,h3=0.08m,
解得:ρ液=0.8×103kg/m3;
(3)图乙中杯子处于漂浮状态,浮力等于其总重力,
G杯=m杯g=0.08kg×10N/kg=0.8N,
F浮水=G杯+G水,
ρ水gS(h1+h2)=G杯+ρ水gSh1,
ρ水gSh2=G杯,
杯子底面积S===2×10﹣3m2,
由ρ=得:
杯内水的质量:
m水=ρ水V水=ρ水Sh1=1.0×103kg/m3×2×10﹣3m2×0.12m=0.24kg。
【答案】(1)图甲中杯底受到水的压强1200Pa;
(2)图丙中某种液体的密度0.8×103kg/m3;
(3)杯内水的质量0.24kg。
一.选择题(共10小题)
1.【解答】解:
由图知,三容器内液体深度:hA=hB=hC,
根据p=ρgh,ρ盐水>ρ清水>ρ酒精,
所以pA>pB>pC。
【答案】A。
2.【解答】解:由题知,甲、乙两实心球质量相等,且ρ甲>ρ乙,
根据ρ=可知,V甲<V乙,
由图可知,hA=hB,又知SA<SB,
所以,容器B内液体体积大,
因为轻质圆柱形容器A、B盛有液体的质量相等,
根据ρ=可知,ρA>ρB;
将甲、乙两实心球分别放入A、B容器中,物体浸没且液体没有溢出,由于B容器的底面积大,所以放入体积小的甲球时,其上升的高度△h小,根据△p=ρ液g△h可知,甲放入B中时压强增加量最小。
【答案】B。
3.【解答】解:因为液体的压强随深度的增加而增大,由图可知,c处水的深度最大,所以,位置c处水压最大,故ABD错误,C正确。
【答案】C。
4.【解答】解:
AB、金属小球浸没在A中,液体对容器底部的压强pA>pB,由于A中液面的高度小于B的高度,根据p=ρgh可知,A中液体的密度要大于B中液体的密度;若将小球从A中拿出并浸没在B中,则A中液面的下降高度等于B中液面上升的高度,由于不知AB初始高度和球的体积大小,故无法比较放入B中后,AB中液面的高度的大小,故无法判定底部压强的大小,故AB错误;
CD、A中液体的密度要大于B中液体的密度,A中液面的下降高度等于B中液面上升的高度,根据p=ρgh可知,液体对容器底部压强的变化量大小△pA>△pB;故C正确、D错误。
【答案】C。
5.【解答】解:A、茶壶的壶嘴与壶身底部相通,上端开口,壶嘴和壶身在同一高度,倒满水后,液面相平,利用了连通器。故A不合题意;
B、打开船闸的一端,船闸里的水位逐渐与外面相等,外面的船就可以开进船闸。然后把这一端船闸关闭。然后打开另一端的船闸,船闸里的水位逐渐与外面相等。船就可以开到另一端去,利用了连通器,故B不合题意。
C、抽水机抽水,通过活塞上移使活塞下方的桶内气压减小,水在外界大气压的作用下,被压上来,利用的是大气压,没有利用连通器原理。故C符合题意。
D、下水管成U形,水不流动时,U形管里的水相平,可以防止下水道里的气味散发出来,利用了连通器,故D不合题意。
【答案】C。
6.【解答】解:A、右图甲知:液体密度相同;右侧高度高,压强大,橡皮膜向左凸出,故可以得出:在同种液体内部,深度越深,压强越大,故A正确;
B、压强的大小通过橡皮膜的凸出程度来表示,图乙中橡皮膜没有变形,说明左右两侧上面的压强相同,根据P=ρgh知,左边液体的密度大于右边液体的密度,故下面的液体左边的压强大于右边的压强吧,故左边总压强大于右边的总压强,故B正确;
C、由B知,ρ液体gh液体<ρ水gh水,h水=10cm=0.1m,h液体=12.5cm=0.125m;
液体的密度:ρ液体<==0.8×103kg/m3=0.8g/cm3,即ρ液体<0.8g/cm3故C错误;
D、木块放入液体中漂浮,引起橡皮膜两侧压强的变化,橡皮膜向右凸起,说明p右<p左,压力的变化量等于放入的木块重,所以GA>GB,根据G=mg可知,mA>mB,故D正确。
【答案】C。
7.【解答】解:由帕斯卡原理可知,大小活塞受到的压强相等,即p大=p小,
由p=可得:=,
则大活塞上产生的力:
F大=F小=2×50N=100N,
即大活塞能顶起物体的重量为100N。
【答案】A。
8.【解答】解:A、甲图中用吸管吸饮料,是利用大气压将饮料压进嘴中的,故A错误;
B、乙图中啄木鸟啄开树,是通过减小受力面积来增大压强的,故B错误;
C、丙图中两个水槽上端开口、底部连通,构成连通器,故C正确;
D、丁图中泥鳅体表有黏液,可使体表变光滑,从而减小摩擦力,故D错误。
【答案】C。
9.【解答】解:根据p=ρgh,在一定深度内,我们把海水的密度看做基本不变,当潜水员在海水下越深时,深度h越大,受到海水对他的压强p就越大,穿的潜水服的受压能力就要越强。所以潜水员在不同的深度潜水时要穿不同的潜水服其实质是液体压强与深度的关系造成的,在各选项的问题中,最有探究价值且易于探究的科学问题是“液体的压强与液体内某处的深度有什么关系?”。
【答案】D。
10.【解答】解:根据图象可知,容器底部受到水的压强随时间变化逐渐变大,且压强与时间不成正比,说明相同时间倒入相同质量的水,水在容器中的增加的高度越来越大,所以容器的形状是上窄下宽。
【答案】C。
二.填空题(共5小题)
11.【解答】解:读图可知,乳牛自动喂水器符合上端开口、底部连通的特点,使得两容器中的水面相平,是利用连通器原理制成的。
【答案】连通器。
12.【解答】解:(1)用于维修汽车的千斤顶利用了帕斯卡原理,
如右图,若左边活塞的面积为S1,右边的活塞面积为S2,
因为两边压强相等,p=,
所以=,则F2=,因为S1<S2,所以F1<F2,即:使用千斤顶能省力。
(2)小汽车在水平路面上静止时,对地面的压力大。小汽车的形状上面凸起,下面平直,在水平路面上高速行驶时,流过上方的空气流速快,下方的流速慢,上方的压强小,下方的压强大,产生向上的压力差,对水平路面的压力小于车的重力。
【答案】帕斯卡;小于。
13.【解答】解:
①钻头承受的压强增加量:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10m=1×105Pa;
根据p=可得,每平方米面积增加的压力:
F=pS=1×105Pa×1m2=1×105 N;
②由题意可知,天然气和水在低温、高压条件下相互作用能够形成可燃冰,所以,影响可燃冰形成的因素可能是气源、压强和温度。
【答案】①1×105 ;1×105 ;②压强;温度。
14.【解答】解:(1)读图可知h′>h,所以乙图中橡皮膜底部受到液体压强更大;
(2)因为两次实验的深度相同,乙实验U形管中液面的高度差大,压强大,因此可确定B杯中装的是盐水,这是因为在相同的深度,液体密度越大,液体压强越大。
【答案】乙; B; 液体密度。
15.【解答】解:长方体上表面受到的液体压强:
p=ρgh,
由图可知,长方体处于悬浮状态,其受到的浮力和自身的重力相等,则F浮=G,
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
所以,由F浮=ρgV排可得,长方体的体积:
V=V排==,
长方体的高度:
h′==,
则下表面所处的深度:
h下=h+h′=h+。
【答案】ρgh;h+。
三.实验探究题(共1小题)
16.【解答】解:(1)影响液体的压强的因素有多个,要研究液体的压强与某个因素的关系,需要先控制其他几个因素不变,这种方法是控制变量法。
(2)①要探究液体密度相同时,液体的压强与液体的深度是否有关,保持密度相同,橡皮膜的方向相同,改变橡皮膜在液体中的深度,由实验知甲乙合适;
②要探究液体深度相同时,液体的压强与液体的密度是否有关,保持液体的深度相同,橡皮膜的方向相同,改变液体的密度,由实验可知乙丙合适。
【答案】(1)控制变量; (2)①乙 ②丙。
四.计算题(共1小题)
17.【解答】解:(1)潜水器受到的海水压强为:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×9.8 N/kg×7000m=6.86×107Pa,
合686个标准大气压;
(2)由p=可得,
观察窗受到的海水压力为:
F=ps=6.86×107Pa×5×10﹣3cm2=3.43×105N。
【答案】(1)在7000m的深度,潜水器受到的海水压强为6.86×107Pa,合686个标准大气压;
(2)在7000m深度时观察窗受到的海水压力为3.43×105N。