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人教版物理八年级下册第九章液体压强
一.选择题(共17小题)
1.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.
2.某同学用如图所示的装置探究液体内部压强的特点。容器中间被固定的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,当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.
3.水平桌面上的烧杯内盛有浓盐水,如果向烧杯内加水(如图),使盐水稀释,密度变小,当液体静止时,液体对烧杯底部的压强将( )
A.变大 B.变小
C.不变 D.变大或变小均有可能
4.如图,当盛有液体的试管逐渐倾斜时,在图中三个位置液体对试管底的压强是( )
A.pa=pb=pc B.pa>pb>pc C.pa<pb<pc D.无法比较
5.底面积相等的甲、乙两个容器内的水面在同一高度,如上右图所示,现将两个完全相同的木块,分别放入两个容器中,且水均未溢出,这时水对两个容器底的压力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
6.有两个完全相同的玻璃杯,在甲杯中盛满水,在乙杯中盛半杯水,将两个完全相同的铁块分别慢慢吊着浸入两杯水中(完全浸没),但又不和杯底接触,则( )
A.甲杯底的压力、压强都增大 B.甲杯底的压力、压强都减小
C.乙杯底的压力、压强都增大 D.乙杯底的压力、压强都减小
7.三个质量、底面积和高度都相同的容器放在水平桌面上,如图所示,装满水后,水对容器底的压强( )
A.甲大 B.乙大 C.丙大 D.一样大
8.如图所示,在水平桌面上放置一个装有适量水的锥形瓶,瓶内漂浮着一块冰,冰融化过程中( )
A.瓶内水面上升 B.桌面受到的压强不变
C.桌面受到的压力增大 D.水对瓶底的压强减少
9.有甲、乙两只烧杯,其底面积之比为1:3,装入两种不同的液体,其深度之比为2:1,若他们对烧杯底的压强之比为1:2,则两种液体的密度之比为( )
A.1:1 B.1:2 C.2:1 D.1:4
10.一个未装满水的密闭杯子,先正立放在水平桌面上(如图甲),然后反过来倒立在水平桌面上(如图乙),两次放置时,甲图中水对杯底的压力和压强分别为F甲和p甲,乙图中水对杯底的压力和压强分别为F乙和p乙,下列判断正确的是( )
A.p甲>p乙 F甲<F乙 B.p甲>p乙 F甲=F乙
C.p甲=p乙 F甲<F乙 D.p甲<p乙 F甲>F乙
11.一只可口可乐瓶,其侧壁有a、b两个小孔并用塞子塞住,瓶内盛有一定质量的酒精,如图所示。把可口可乐瓶放入水中,当瓶内、外液面相平时,拔出a、b两个小孔上的塞子,则( )
A.a、b两个小孔均有水流入 B.a、b两个小孔均有酒精流出
C.酒精从a小孔流出,水从b小孔流入 D.水从a小孔流人,酒精从b小孔流出
12.两个完全相同的量筒中,分别盛有质量相等的水和酒精,如图所示,M、N两点到量筒底的距离相等,设M、N两点处的液体压强分别为PM和PN,比较它们的大小,下列说法中正确的是( )
A.PM<PN B.PM>PN C.PM=PN D.无法判断
13.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
14.a、b两个完全相同的容器,各盛有5cm深的水,a、b之间用导管连接,如图所示,如果将开关k打开,最后水对两容器底的压强之比为( )
A.1:1 B.2:3 C.3:7 D.5:7
15.长江三峡大坝的双线五级船闸已经试航成功。如图表示轮船经过某级船闸从上游驶往下游的过程,那么船闸的闸门A、闸门B的开闭顺序应该( )
A.甲、乙、丙、丁B.甲、丁、丙、乙 C.甲、丙、乙、丁 D.甲、乙、丁、丙
16.下列实例中,属于连通器应用的是( )
A.吸尘器 B.密度计 C.锅炉水位计 D.医用注射器
17.已知甲、乙两个薄壁圆柱形容器的底面积为S甲和S乙,且S甲<S乙,先将两种不同液体分别倒入甲、乙容器中且使两容器底受到液体的压强相等,再将两容器中的液体全部交换倒入对方容器中,液体没有溢出,设两容器底受到液体压强的变化量分别为△P甲和△P乙,则以下说法中正确的是( )
A.甲底受到液体的压强减小,△P甲一定小于△P乙 B.乙底受到液体的压强增大,△P甲可能小于△P乙
C.甲底受到液体的压强增大,△P甲一定大于△P乙 D.乙底受到液体的压强减小,△P甲可能等于△P乙
二.填空题(共5小题)
18.如图所示,放在桌面上的一个瓶子,内部剩有饮料,瓶口塞紧倒过来时,液体对瓶塞的压强比对瓶底的压强大,其原因是 ;
瓶子对桌面的压强也增大,其原因是 。
19.位于江华县的岑天河水库是我市的重点水利工程,随着汛期的到来,水库水位持续上涨。水位上涨过程中,水对坝底的压强 (选填“增大”、“减小”或“不变”).当水库中水深达到50m时,坝底受到水的压强是 Pa.(g取10N/kg )
20.如图所示,为使在墙壁上悬挂的画框水平,小明用一段两端开口、注有适量水的透明塑料软管来找出水平位置。当管中液体不流动时,让A点位于左方液面处,让B点位于右方液面处,这样A、B两点就处于同一水平高度,这是利用了 原理。如果把管中的水放掉,在管的左右两部分分别注入两种密度不相同、且不相溶的液体,当管中液体不流动时,再让A点位于左方液面处,则B点 (选填“在”或“不在”)右方液面处。
21.如图所示,容器里盛有一定质量的水。将一个重为2N的木块放入其中,静止时水面上升了1cm。放入木块后,容器底部受到水的压强增大了 Pa。
22.在底面积为500cm2的平底容器中,注入20 cm深的水,再把一金属圆柱体立于容器中,如图所示,若圆柱体的横截面积为100 cm2,且圆柱体的上端露出水面,则此时水对容器底的压强为 Pa。
三.实验探究题(共1小题)
23.动脑学物理,越学越聪明。小武同学看到商贩将水果浸泡在某种红色液体中,他悄悄地取些样品测量其密度,如图所示,步骤如下:
(1)用一根两端开口的玻璃管,将其一端扎上橡皮薄膜;
(2)将玻璃管扎有薄膜的一端逐渐放入装有水的容器中适当位置,并用铁架台和试管夹固定;
(3)往玻璃管内缓慢地加入样品直到薄膜变平为止;
(4)对相关的物理量进行测量并计算样品的密度。
根据上述实验,请你回答下列问题:
①图中刻度尺的分度值为 cm;玻璃管放入水中,没倒入样品前橡皮膜向 (选填“上”或“下”)凸起;
②要测量的物理量是 ;
③样品密度的表达式是 (用ρ水和所测物理量的符号表示);
④计算样品的密度ρ= kg/m3;
⑤若读取样品液面所对的刻度值时没有观察液面的最凹处,将导致计算的样品密度比实际值偏 。
四.计算题(共4小题)
24.一货轮失事时在水下10m深处被冰山撞开一道长约2m,宽约20cm的口子,那么裂口处受到水的压强是多少,裂口处受到水的压力是多少N?(g取10N/kg、海水密度为1.03×103kg/m3)
25.如图,盛有水的柱形平底薄壁容器放在水平桌面上静止,容器底面积为0.05m2,容器和水总重为30N.木块A放在水中后处于漂浮状态,此时A浸在水中的体积为2.5×10﹣4m3,容器中水深为5cm。g取10N/kg,水的密度为1.0×103kg/m3,求:
(1)木块A受到的浮力F浮;
(2)放入木块A后水对容器底部的压强p;
(3)放入木块A后容器对桌面的压强p桌。
26.港珠澳大桥由“水上桥面”和“海底隧道”两部分组成,工程完成后,从香港到珠海三个多小时的车程缩短到半个多小时。(海水密度ρ=1.03×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)海底隧道长5.7km,设计时速为100km/h,求汽车通过隧道所用的时间(汽车长度忽略不计)。
(2)海底隧道是我国首条超大型深埋沉管隧道,实际安装水深45m,求在海底作业的工人承受的海水压强。
(3)海底隧道由33节水泥沉管在海底对接而成,每节沉管长180m,宽38m,高11.4m,约8×104t(按8×104t计算),如图所示,求每节沉管受到的重力。
(4)将如此巨大的沉管直接放入船中运输十分困难,请利用学过的浮力知识,给海水中运输沉管提出一个建议。
27.如图所示,轻质薄壁圆柱形容器A、B放在水平面上,容器高度都为6h,A容器底面积为2S,B容器底面积为S.A中盛有深度为3h的液体甲,B中盛有深度为4h的液体乙,在图示水平面MN处两种液体的压强相等。求:
①若液体乙的质量为4千克,体积为5×10﹣3米3,求液体乙的密度ρ乙。
②若液体乙的质量为4千克,求水平面对容器B的支持力FB的大小。
③若在A容器中继续加入液体甲、在B容器中继续加入液体乙,加入的液体体积都为△V,此时容器对水平面的压强为pA′和pB′.请通过计算比较pA′和pB′的大小关系及其对应△V的取值范围。
五.解答题(共10小题)
28.为探究液体压强的规律,某中学课外学习小组的同学设计制作了如图所示的装置。他们首先向一个大水槽里灌满水,水深为h=0.2m,此时水对水槽底部的压强是 Pa.然后松开铁夹,水流入a、b两管,稳定后,a管中水面的高度为h1,b管中水面的高度为h2,则h1 h2(选填“>”、“<”或“=”).再拔掉软木塞,当水流出时,a管中水面的高度为ha,b管中水面的高度为hb,则ha hb(选填“>”、“<”或“=”)。
29.下表是某同学在做“研究液体的压强”实验时得到的实验数据
序号 液体 深度(cm) 橡皮膜方向 压强计
左液面(mm) 右液面(mm) 液面高度差(mm)
1 水 3 朝上 186 214 28
2 3 朝下 186 214 28
3 3 朝侧面 186 214 28
4 6 朝下 171 229 58
5 9 朝下 158 242 84
6 盐水 9 朝下 154 246 92
(1)根据上表中的数据,比较序号为 的三组数据可得出结论:在同一深度,液体向各个方向的压强相等;
(2)比较序号为 的三组数据可得出结论:同种液体的内部压强随着深度增加而增大。
(3)比较序号为 的两组数据可得出结论:不同液体内部的压强还跟液体的密度有关系。
30.下表是小莉同学用如图所示装置分别测得水和盐水在不同深度时,压强计(U形管中是水)两液柱的液面高度情况。
序号 液体 深度h/mm 压强计液面高度差mm
1 水 30 28
2 60 58
3 90 84
4 盐水 90 92
(1)分析表中序号为1、2、3三组数据可得到的结论是:同种液体的压强 ,
比较表中序号为3、4两组数据可得到的结论是:不同液体的压强还跟 有关。
(2)为了进一步研究在同一深度,液体向各个方向的压强是否相等,她应控制的量有
和 ,要改变的是 。
31.如图所示,在一个高h为30cm,底面积S为300cm2的容器中盛有一定质量的水,水面距离容器口h2为5cm,将重686N的铸铁块沉入水底,求距容器口h2为10cm的A点受到的水的压强是多少帕。(ρ=7.0×103kg/m3,g=9.8N/kg)。
32.如图所示,放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器重2N,弹簧测力计的挂钩上挂着重为4N、体积为100cm3的物块,现将物块浸没水中,容器内水面由18cm上升到20cm(g=10N/kg).求:
(1)物块未放入水中时,容器底受到的水的压强;(2)物块浸没时弹簧测力计的拉力为多大;
(3)容器内水的重力为多少?
33.有一个圆柱形玻璃瓶,瓶身粗细均匀,瓶底很薄(瓶底厚度不计).当在瓶内装有110g水时,用刻度尺测得水深是11cm.求:
(1)距瓶底6cm处水产生的压强是多大?(g取10N/kg,水的密度为1.0×103kg/m3)
(2)将瓶内的水倒净,换成某种液体,将密度为0.8×103kg/m3的木块放入此液体中,静止后木块有五分之三露出液面。那么这种液体的密度是多少?
34.底面积为1×10﹣2米2的薄壁圆柱形容器内装有水,放在水平桌面的中央,水和容器受到的重力为12牛。
(1)求容器对桌面的压强。
(2)若在容器中轻轻放入一个物块,物块排开水的体积为2×10﹣4米3,问水对容器底压强的变化范围为多少?
35.如图所示一底面积为3.5×10﹣3m2的容器置于水平桌面上,所盛液体的体积是2.5×10﹣3m3,深0.6m,若容器本身重22.4N,容器底受到液体的压强是4.704×103Pa,求:
(1)液体的密度;
(2)距容器底向上20cm处的A点的液体压强;
(3)桌面上受到的压强;
(4)若在容器液面上放一个3N的木块(水未溢出),此时容器对桌面的压力是多少N?(g取9.8N/kg)
36.如图所示,轻质薄壁圆柱形容器A,B分别置于高度差为h的两个水平面上,A中盛有深度为16h的液体甲,B中盛有深度为19h,体积为5×10﹣3米3的液体乙(ρ乙=0.8×103千克/米3)
①求液体乙的质量m乙。
②求水平面对容器B的支持力FB的大小。
③若在图示水平面MN处两种液体的压强相等,先从两容器中分别抽出高均为△h的液体后,容器对各自水平面的压强为pA和pB,请通过计算比较pA和pB的大小关系及其对应△h的取值范围。
37.植树节里。小情同学用图所示的水桶提了15L水给刚栽上的树苗浇水,已知桶自身质量为1kg,桶中水深h为30cm,提水时,手的受力面积为1×10﹣3m2.(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
求:(1)水对桶底的压强是多大?
(2)提水时,人手受到的压强是多大?
人教版物理八年级下册第九章液体压强
参考答案与试题解析
一.选择题(共17小题)
1.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.
【分析】根据液体压强公式p=ρgh,通过比较隔板左右两侧压强的大小,观察橡皮膜凹陷的方向,据此分析,可突破此题。
【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。
故选:D。
【点评】此题是探究液体压强与深度和密度的关系,考查了对控制变量法的应用,在实验中注意怎样控制变量和改变变量。
2.某同学用如图所示的装置探究液体内部压强的特点。容器中间被固定的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,当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.
【分析】根据液体压强公式p=ρgh,通过比较隔板左右两侧压强的大小,观察橡皮膜凹陷的方向,据此分析,可突破此题。
【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,且左边的液面高于右边,根据液体压强公式p=ρgh可知,左边压强大于右边,橡皮膜应向右凹陷。故B正确;
C、C图中隔板右边是水,左边是盐水,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,左边压强大于右边,橡皮膜应向右凹陷。故C错误;
D、D图中隔板右边是水,左边是盐水且液面较高,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,左边压强大于右边,橡皮膜应向右凹陷。故D错误。
故选:B。
【点评】此题是探究液体压强与深度和密度的关系,考查了对控制变量法的应用,在实验中注意怎样控制变量和改变变量。
3.水平桌面上的烧杯内盛有浓盐水,如果向烧杯内加水(如图),使盐水稀释,密度变小,当液体静止时,液体对烧杯底部的压强将( )
A.变大 B.变小
C.不变 D.变大或变小均有可能
【分析】此题中有两个变量,因此不能利用液体压强p=ρgh求解,但可利用压强的通用公式来计算。
【解答】解:向烧杯内加水,烧杯内水的重力变大,在柱形容器中,烧杯底部受到的压力F等于重力G,根据p=,底面积不变,压强变大。
故选:A。
【点评】公式p=ρgh只适用液体,而公式p=适用于任何压强的计算题目,学习时应灵活运用。
4.如图,当盛有液体的试管逐渐倾斜时,在图中三个位置液体对试管底的压强是( )
A.pa=pb=pc B.pa>pb>pc C.pa<pb<pc D.无法比较
【分析】根据p=ρgh可知,水对容器底部的压强取决于水面到容器底部的垂直距离,比较三种情况水面到底部的垂直距离即可。
【解答】解:由图可知:a中液体到试管底部的垂直距离最大,c中液体到试管底部的垂直距离最小,根据p=ρgh可知:三种情况下,试管底部受到水的压强的关系为pa>pb>pc。
故选:B。
【点评】本题考查了液体压强公式的应用,关键是知道p=ρgh中的h是指到液面的垂直距离。
5.底面积相等的甲、乙两个容器内的水面在同一高度,如上右图所示,现将两个完全相同的木块,分别放入两个容器中,且水均未溢出,这时水对两个容器底的压力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
【分析】原来水的深度相同,放入木块后,处于漂浮状态,排开水的体积相同,根据容器的形状推断出放入木块后水的深度变化,再根据p=ρgh计算出容器底部受到水的压强大小。
【解答】解:把两个完全相同的木块分别放入两个容器中,木块漂浮在水面上,根据F浮=G=ρ水gV排可知,木块在两个容器中排开水的体积是相等,乙容器口上小下大,甲容器的口是上大下小,液面升的最高的是乙,根据p=ρgh可知,乙容器中水对容器底的压强大。
由p=得:F=pS,底面积相等,所以乙容器中水对容器底的压力大。
故选:D。
【点评】此题主要考查的是学生对液体压强公式的理解和掌握,弄清楚放入木块后的液体深度变化是解决此题的关键。
6.有两个完全相同的玻璃杯,在甲杯中盛满水,在乙杯中盛半杯水,将两个完全相同的铁块分别慢慢吊着浸入两杯水中(完全浸没),但又不和杯底接触,则( )
A.甲杯底的压力、压强都增大
B.甲杯底的压力、压强都减小
C.乙杯底的压力、压强都增大
D.乙杯底的压力、压强都减小
【分析】从题可知,甲杯中装满水,乙杯中装有半杯水,首先判断物体放入水中,甲、乙两个烧杯中水深度的变化,再由公式p=ρgh判断水对杯底压强的变化,再利用公式F=pS判断水对杯底压力的变化。
【解答】解:
①由题知,甲杯中装满水,乙杯中装有半杯水,
当铁块放入甲杯的水中后,甲杯中有部分水会溢出,但液面不变,水的深度h甲不变,
当铁块放入乙杯的水中后,因为乙杯中的水为半杯,故乙杯中的液面上升,从而使水的深度h乙变大,
由公式p=ρgh可知,水的密度不变,当深度变大时,水对杯底的压强变大,
所以,水对甲杯底的压强不变,水对乙杯底的压强变大。
②铁块放入水中均不触及杯底,容器的底面积不变,
水对杯底的压力为F=pS,
因水对甲杯底的压强不变,水对乙杯底的压强变大,
所以,水对甲杯底的压力不变,水对乙杯底的压力变大。
故选:C。
【点评】本题考查了学生液体压强公式的理解和应用,以及对压强大小的判断,本题的关键是对液体深度变化的判断。
7.三个质量、底面积和高度都相同的容器放在水平桌面上,如图所示,装满水后,水对容器底的压强( )
A.甲大 B.乙大 C.丙大 D.一样大
【分析】由题知,容器内液面在同一水平面上,又知道h相同,据液体压强公式求解。
【解答】解:因为甲乙丙的液面在同一水平面上,水的高度h相同,所以由液体压强公式p=ρgh可知:p甲=p乙=p丙;
故选:D。
【点评】理解液体压强公式p=ρgh即可正确解答。
8.如图所示,在水平桌面上放置一个装有适量水的锥形瓶,瓶内漂浮着一块冰,冰融化过程中( )
A.瓶内水面上升 B.桌面受到的压强不变
C.桌面受到的压力增大 D.水对瓶底的压强减少
【分析】冰漂浮于水面上,要想判断冰熔化之后,水面是否变化,则需要比较冰块排开液体的体积跟冰熔化成水后的体积大小。若二者体积相等,则水面不变;若增大,则水面上升;若减小,则水面下降。
【解答】解:因为冰漂浮于水面上,
所以F浮=ρ水gV排=G冰,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
又冰熔化成水后,其质量不变,重力不变,
则G水=ρ水gV水=G冰,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得:ρ水gV排=ρ水gV水,
所以V排=V水,
即:冰熔化为水的体积等于冰排开水的体积,故瓶内水面高度不变,故A错误。
把冰、水和瓶子做为整体分析,其总重力不变,则对桌面的压力不变,压强不变,故B正确,CD错误。
故选:B。
【点评】解决本题的关键:一是冰化水质量不变,二是阿基米德原理和漂浮条件联合运用。
9.有甲、乙两只烧杯,其底面积之比为1:3,装入两种不同的液体,其深度之比为2:1,若他们对烧杯底的压强之比为1:2,则两种液体的密度之比为( )
A.1:1 B.1:2 C.2:1 D.1:4
【分析】知道液体的深度和压强的关系,据液体内部压强的计算公式:p=ρgh可以计算出液体的密度之比。
【解答】解:
∵p=ρgh,
∴甲液体的密度是:ρ1=;
乙液体的密度是:ρ2=;
====;
故选:D。
【点评】能熟练的利用液体内部压强的计算公式进行计算是解决该题的关键。
10.一个未装满水的密闭杯子,先正立放在水平桌面上(如图甲),然后反过来倒立在水平桌面上(如图乙),两次放置时,甲图中水对杯底的压力和压强分别为F甲和p甲,乙图中水对杯底的压力和压强分别为F乙和p乙,下列判断正确的是( )
A.p甲>p乙 F甲<F乙 B.p甲>p乙 F甲=F乙
C.p甲=p乙 F甲<F乙 D.p甲<p乙 F甲>F乙
【分析】(1)装有一定量水杯子正立和倒立时,里边水的深度不同,根据液体压强公式可知两次放置水对杯底的压强关系;
(2)对于液体产生的压力与液体的重力有一定个大小关系,当液体的形状是上下一样粗细为直壁容器(如水平面上的圆柱体、长方体、正方体容器)时,对容器底的压力等于液体重力即F=G;当容器形状是上粗下细时,对容器底的压力小于液体重力,即F<G;当容器形状是上细下粗时,对容器底的压力大于液体重力,即F>G。
【解答】解:
(1)由于杯子是上粗下细,所以倒立时,杯中液面的高度要小于正立时的液面高度;
根据p=ρgh可知:当水密度相同时,水面越高,水对杯底的压强越大,所以p甲>p乙;
(2)当容器形状是上粗下细(如图甲)时,对容器底的压力小于水重力,即F<G;当容器形状是上细下粗(如图乙)时,对容器底的压力大于水重力,即F>G;可见F甲<G,F乙>G,故F乙>F甲;
故选:A。
【点评】本题难点在对容器底压力大小变化的判断,结合题目中容器的形状,可判断出液体压力的大小关系。
11.一只可口可乐瓶,其侧壁有a、b两个小孔并用塞子塞住,瓶内盛有一定质量的酒精,如图所示。把可口可乐瓶放入水中,当瓶内、外液面相平时,拔出a、b两个小孔上的塞子,则( )
A.a、b两个小孔均有水流入
B.a、b两个小孔均有酒精流出
C.酒精从a小孔流出,水从b小孔流入
D.水从a小孔流人,酒精从b小孔流出
【分析】根据液体压强的公式P=ρgh判断小孔内外压强的大小,液体将从压强大的地方流入压强小的地方。
【解答】解:由于瓶内、外液面相平,即h酒精=h水,ρ酒精<ρ水,由P=ρgh可得,P酒精<P水,因此a、b两个小孔均有水流入。
故选:A。
【点评】此题主要考查液体压强的特点以及液体压强公式的理解和掌握,难度不大。
12.两个完全相同的量筒中,分别盛有质量相等的水和酒精,如图所示,M、N两点到量筒底的距离相等,设M、N两点处的液体压强分别为PM和PN,比较它们的大小,下列说法中正确的是( )
A.PM<PN B.PM>PN C.PM=PN D.无法判断
【分析】此题应用压强的通用公式P=比较M、N处的压力就可得出。
【解答】解:M、N两点到量筒底的距离相等,则M、N两点 以下m水>m酒;
又因为完全相同的量筒中,分别盛有质量相等的水和酒精,所以M、N两点上mM<mN,即GM<GN;
根据P=,可知PM<PN
故选:A。
【点评】公式p=;适用于固体、液体以及气体压强的计算。
13.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
【分析】当阀门打开时,假设在两种液体之间有一“液片”,分析“液片”左右受到的压强和压力是否相等,分析“液片”的运动情况,判断液体的流动情况。
【解答】解:当阀门打开时,
盐水的密度大于清水的密度,
所以,ρ盐水gh>ρ清水gh,
所以,“液片”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,“液片”向右移动,盐水向右流动。
故选:A。
【点评】连通器中装有同种液体静止时,液面是相平的。如果连通器中装有不同液体时,液面是不相平的。
14.a、b两个完全相同的容器,各盛有5cm深的水,a、b之间用导管连接,如图所示,如果将开关k打开,最后水对两容器底的压强之比为( )
A.1:1 B.2:3 C.3:7 D.5:7
【分析】打开阀门后,两容器中的液面会相平,A液面下降,B液面上升,根据图中的条件求出两液面的高度,进而根据公式p=ρgh求出压强之比
【解答】解:根据题中的插图可知,打开阀门后,两容器中的液面会相平,A液面下降1cm,变为hA=4cm,B液面上升1cm,变为hB=6cm,
A、B两容器底面的压强之比:
===。
故选:B。
【点评】此题主要考查的是学生对液体压强计算公式的理解和掌握,弄明白两液面的高度是解决此题的关键。
15.长江三峡大坝的双线五级船闸已经试航成功。如图表示轮船经过某级船闸从上游驶往下游的过程,那么船闸的闸门A、闸门B的开闭顺序应该( )
A.甲、乙、丙、丁 B.甲、丁、丙、Z
C.甲、丙、乙、丁 D.甲、乙、丁、丙
【分析】上端开口,底部相连通的容器叫连通器,当所装同一种液体静止不流动时,各容器中的液面是相平的,据此分析判断。
【解答】解:图中表示轮船经过某级船闸从上游驶往下游的过程,即原来船在上游,所以位置比较高,要想使得船能驶入闸室,应将闸门A关闭,将闸门B打开,使得闸室和上游的水形成一个连通器,如图甲所示;据连通器的特点可知,在液体不流动时,液面总是保持相平的,所以闸室内的水和上游水位相平,从而轮船从上游驶入闸室,如丙图所示;此时闸室内的水和下游仍有一个水位差,所以应将闸门A打开,闸门B关闭,使得闸室内的水和下游的水构成一个连通器,如乙图所示;同理,此时的最终结果是使得闸室内的水和下游水位相平,轮船驶出闸室,如图丁所示;
故选:C。
【点评】知道船闸的工作原理是解决该题的关键。
16.下列实例中,属于连通器应用的是( )
A.吸尘器 B.密度计 C.锅炉水位计 D.医用注射器
【分析】根据连通器的定义进行判断。上端开口,底部相互连通的容器是连通器。
【解答】解:
ABD、吸尘器、密度计、医用注射器都不符合上端开口、底部相互连通的容器这一特征,因此,都不是连通器,故ABD不合题意;
C、锅炉水位计,水位计上端和锅炉炉身的上端都是开口的,底部是连通的,是连通器。符合题意。
故选:C。
【点评】本题抓住连通器的定义是关键,连通器是上端都要开口,下端都要连通的容器。
17.已知甲、乙两个薄壁圆柱形容器的底面积为S甲和S乙,且S甲<S乙,先将两种不同液体分别倒入甲、乙容器中且使两容器底受到液体的压强相等,再将两容器中的液体全部交换倒入对方容器中,液体没有溢出,设两容器底受到液体压强的变化量分别为△P甲和△P乙,则以下说法中正确的是( )
A.甲底受到液体的压强减小,△P甲一定小于△P乙
B.乙底受到液体的压强增大,△P甲可能小于△P乙
C.甲底受到液体的压强增大,△P甲一定大于△P乙
D.乙底受到液体的压强减小,△P甲可能等于△P乙
【分析】(1)由于容器是柱状的,液体的压力与液体的重力相等,由于单独分析甲或乙容器时,底面积不变,根据p=可知只分析压力的大小关系即可判断压强的变化;
(2)由于将两种液体全部交换倒入对方容器中,而柱状的容器里液体的压力与液体的重力相等,即可知道两容器的压力变化相同;分别利用p=得出容器底受到液体压强的变化量的表达式,然后根据受力面积大小关系即可得出结论。
【解答】解:由题干可知:两容器底受到液体的压强相等。且S甲<S乙,
由p=可知:容器底受到液体的压力F甲<F乙,
由于容器是柱状的,液体的压力与液体的重力相等,则F甲=G甲,F乙=G乙,
所以,G甲<G乙;
将两种液体全部交换倒入对方容器中(液体不溢出)时:
(1)对于甲容器:由于容器是柱状的,甲底受到液体的压力F甲′=G乙,所以甲底受到液体的压力变大,则甲底受到液体的压强变大;故A错误;
对于乙容器:由于容器是柱状的,乙底受到液体的压力F乙′=G甲,所以乙底受到液体的压力减小,则乙底受到液体的压强减小;故B错误;
(2)容器的压力变化:△F甲=G乙﹣G甲,△F乙=G乙﹣G甲,所以,△F甲=△F乙,
由于△p甲=,△p乙=,且S甲<S乙,
所以,△p甲>△p乙;故C正确,D错误。
故选:C。
【点评】本题考查的是学生对液体压强、压力计算公式的理解和掌握,关键是明确对于本题若利用液体的压强公式由于液体密度和深度都变化不能判断,所以难点能够利用容器是柱状时液体的压力与液体的重力相等的特点,于是本题直接据此判断压力的变化即可解答。
二.填空题(共5小题)
18.如图所示,放在桌面上的一个瓶子,内部剩有饮料,瓶口塞紧倒过来时,液体对瓶塞的压强比对瓶底的压强大,其原因是 倒置后,液体的深度增大,因而压强增大 ;
瓶子对桌面的压强也增大,其原因是 倒置后,桌面受到的压力不变而受压面积却变小,所以压强增大 。
【分析】比较液体压强的大小,可根据公式P=ρgh判断出液体深度的变化来说明压强的变化;比较固体压强,可根据公式P=,判断出受力面积的变化来判断压强的变化。
【解答】解:饮料不满,瓶口塞紧倒过来时,由于瓶口横截面积小,液体的深度会变大,根据公式P=ρgh,可知液体对瓶塞的压强比对瓶底的压强大;
同时,倒置后瓶子与桌面的接触面积变小,根据公式P=,压力不变,压强变大。
故答案:倒置后,液体的深度增大,因而压强增大;倒置后,桌面受到的压力不变而受压面积却变小,所以压强增大。
【点评】比较物理量的变化,可利用公式找出其中变化的量,从而判断该量的变化。
19.位于江华县的岑天河水库是我市的重点水利工程,随着汛期的到来,水库水位持续上涨。水位上涨过程中,水对坝底的压强 增大 (选填“增大”、“减小”或“不变”).当水库中水深达到50m时,坝底受到水的压强是 5×105 Pa.(g取10N/kg )
【分析】水的密度不变、水深增加,根据p=ρgh分析水位上涨过程中,水对坝底的压强变化;知道水深和水的密度,利用液体压强公式求坝底受到水的压强。
【解答】解:水位上涨过程中,水的密度不变、水的深度增加,根据p=ρgh可知,水对坝底的压强增大;
坝底受到水的压强:
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×50m=5×105Pa;
故答案为:增大;5×105。
【点评】本题考查了学生对液体压强公式的掌握和运用,分析题意确定深度h的大小和深度h的大小变化情况是关键。
20.如图所示,为使在墙壁上悬挂的画框水平,小明用一段两端开口、注有适量水的透明塑料软管来找出水平位置。当管中液体不流动时,让A点位于左方液面处,让B点位于右方液面处,这样A、B两点就处于同一水平高度,这是利用了 连通器 原理。如果把管中的水放掉,在管的左右两部分分别注入两种密度不相同、且不相溶的液体,当管中液体不流动时,再让A点位于左方液面处,则B点 不在 (选填“在”或“不在”)右方液面处。
【分析】连通器中同种液体在液面不流动时,总保持相平;透明塑料软管两端开口,底部连通,根据这一特点来分析就可得出所学的物理知识。
【解答】解:透明塑料软管两端开口,底部连通,这是连通器,根据连通器原理可知软管两端的水面是相平的;
根据连通器的原理:连通器中同种液体在液面不流动时,总保持相平。如果在管内注入两种不同密度的液体,由于相同深度、密度不同的液体产生的压强不同,则液面不流动时不能相平,即让A点位于左方液面处,此时B点不在右方液面处。
故答案为:连通器;不在。
【点评】本题考查连通器的原理,这是一道实际应用题目,体现了物理新课改的理念。
21.如图所示,容器里盛有一定质量的水。将一个重为2N的木块放入其中,静止时水面上升了1cm。放入木块后,容器底部受到水的压强增大了 100 Pa。
【分析】把木块放入水中漂浮,水深增加,可以利用p=ρgh计算水对容器底的增大的压强。
【解答】解:水对容器底增大的压强为:
△p=ρ水g△h=1×103kg/m3×10N/kg×0.01m=100Pa。
故答案为:100。
【点评】本题考查了学生对液体压强公式的理解和掌握,难度不大。
22.在底面积为500cm2的平底容器中,注入20 cm深的水,再把一金属圆柱体立于容器中,如图所示,若圆柱体的横截面积为100 cm2,且圆柱体的上端露出水面,则此时水对容器底的压强为 2450 Pa。
【分析】设将圆柱体浸入水中的深度为h,也就是容器内水的深度,利用“V水+V浸=S容器h”求水的深度h;再利用液体压强公式求水对容器底的压强。
【解答】解:
由题意可知,容器中水的体积:V水=S容器h0=500cm2×20cm=1×104 cm3,
设圆柱体浸入水中的深度为h(即此时容器内水的深度),
则圆柱体浸入水中的体积:V浸=S柱h=100cm2×h,
由图可知V水+V浸=S容器h,
即:1×104cm3+100cm2×h=500cm2×h,
解得:h=25cm=0.25m,
则此时水对容器底部的压强:
p=ρgh=1×103kg/m3×9.8N/kg×0.25m=2450Pa。
故答案为:2450。
【点评】本题考查了液体压强的计算,能根据“V水+V浸=S容器h”求水的深度是本题的关键。
三.实验探究题(共1小题)
23.动脑学物理,越学越聪明。小武同学看到商贩将水果浸泡在某种红色液体中,他悄悄地取些样品测量其密度,如图所示,步骤如下:
(1)用一根两端开口的玻璃管,将其一端扎上橡皮薄膜;
(2)将玻璃管扎有薄膜的一端逐渐放入装有水的容器中适当位置,并用铁架台和试管夹固定;
(3)往玻璃管内缓慢地加入样品直到薄膜变平为止;
(4)对相关的物理量进行测量并计算样品的密度。
根据上述实验,请你回答下列问题:
①图中刻度尺的分度值为 1 cm;玻璃管放入水中,没倒入样品前橡皮膜向 上 (选填“上”或“下”)凸起;
②要测量的物理量是 样品的深度为h样,橡皮膜到液面的距离h水 ;
③样品密度的表达式是 ρ=?ρ水 (用ρ水和所测物理量的符号表示);
④计算样品的密度ρ= 1.2×103 kg/m3;
⑤若读取样品液面所对的刻度值时没有观察液面的最凹处,将导致计算的样品密度比实际值偏 小 。
【分析】①刻度尺相邻刻度线间的距离是刻度尺的分度值;液体内部存在各个方向的压强;
②此实验的目的是测量样品的密度,根据p=ρ液gh确定需要测量的物理量;
③设样品的深度为h样,水的深度为h水,根据水对橡皮膜的向上压强等于样品对橡皮膜向下的压强,利用p=ρ液gh列出等式可得出样品密度的表达式,从图中读出样品和水的深度,又知水的密度,代入样品密度的表达式求解样品的密度;
④若读取样品液面所对的刻度值时没有观察液面的最凹处,会导致样品的深度偏高,根据ρ=?ρ水分析该实验对样品密度值的影响。
【解答】解:①由图知,刻度尺上5cm到10cm之间有5个小格,所以一个小格代表的长度是1cm,即此刻度尺的分度值为1cm;
因为橡皮膜受到水向上的压强,故玻璃管放入水中,没倒入样品前橡皮膜向橡皮膜向上凸起;
②往玻璃管内缓慢地加入样品直到薄膜变平为止,此时水对橡皮膜的向上压强等于样品对橡皮膜向下的压强,根据p=ρ液gh可知,测量样品的密度,需要测量的物理量是样品的深度。
③设样品的深度为h样,水的深度为h水,则有:ρgh样=ρ水gh水,
所以,样品密度的表达式为ρ==?ρ水;
由图可知,h样=5cm=0.05m,水的深度为h水=6cm=0.06m,
故样品的密度ρ=?ρ水=×1.0×103kg/m3=1.2×103kg/m3;
④若读取样品液面所对的刻度值时没有观察液面的最凹处,会导致样品的深度偏高,根据ρ=?ρ水可知,将导致计算的样品密度比实际值偏小。
故答案为:
①1;上;
②样品的深度为h样,橡皮膜到液面的距离h水;
③ρ=?ρ水;
④1.2×103;
⑤小。
【点评】本题考查了利用平衡法测液体的密度,知道薄膜液面相平时玻璃管内外液体压强相等是关键。
四.计算题(共4小题)
24.一货轮失事时在水下10m深处被冰山撞开一道长约2m,宽约20cm的口子,那么裂口处受到水的压强是多少,裂口处受到水的压力是多少N?(g取10N/kg、海水密度为1.03×103kg/m3)
【分析】(1)已知海水密度、深度根据液体压强计算公式p=ρgh即可求出受到的压强。
(2)根据p=的变形式F=pS即可求出受到水的压力。
【解答】解:(1)破裂处受到的压强:p=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×10m=1.03×105Pa
(2)裂口处的面积:S=2m×0.2m=0.4m2,
由p=可得裂口处受到的压力:
F=pS=1.03×105Pa×0.4m2=4.12×104N。
答:裂口处受到的压强是1.03×105Pa,裂口受到的压力是4.12×104N。
【点评】本题要用到液体压强的公式的应用,注意计算液体压强压力时,要先算压强后算压力,关键是注意公式中面积的单位。
25.如图,盛有水的柱形平底薄壁容器放在水平桌面上静止,容器底面积为0.05m2,容器和水总重为30N.木块A放在水中后处于漂浮状态,此时A浸在水中的体积为2.5×10﹣4m3,容器中水深为5cm。g取10N/kg,水的密度为1.0×103kg/m3,求:
(1)木块A受到的浮力F浮;
(2)放入木块A后水对容器底部的压强p;
(3)放入木块A后容器对桌面的压强p桌。
【分析】(1)知道A浸在水中的体积,根据F浮=ρgV排求出木块A受到的浮力;
(2)知道容器中水深,根据p=ρgh求出放入木块A后水对容器底部的压强;
(3)放入木块A后木块处于漂浮状态,受到的浮力和自身的重力相等,此时容器对桌面的压力等于水和容器、木块的重力之和,根据p=求出容器对桌面的压强。
【解答】解:(1)木块A受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.5×10﹣4m3=2.5N;
(2)放入木块A后水对容器底部的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa;
(3)由图可知,木块A漂浮,则A的重力GA=F浮=2.5N,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,放入木块A后容器对桌面的压力:
F桌=G总+GA=30N+2.5N=32.5N,
放入木块A后容器对桌面的压强:
p桌===650Pa。
答:(1)木块A受到的浮力为2.5N;
(2)放入木块A后水对容器底部的压强为500Pa;
(3)放入木块A后容器对桌面的压强为650Pa。
【点评】本题考查了阿基米德原理和液体压强公式、物体浮沉条件、压强定义式的应用等,关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等。
26.港珠澳大桥由“水上桥面”和“海底隧道”两部分组成,工程完成后,从香港到珠海三个多小时的车程缩短到半个多小时。(海水密度ρ=1.03×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)海底隧道长5.7km,设计时速为100km/h,求汽车通过隧道所用的时间(汽车长度忽略不计)。
(2)海底隧道是我国首条超大型深埋沉管隧道,实际安装水深45m,求在海底作业的工人承受的海水压强。
(3)海底隧道由33节水泥沉管在海底对接而成,每节沉管长180m,宽38m,高11.4m,约8×104t(按8×104t计算),如图所示,求每节沉管受到的重力。
(4)将如此巨大的沉管直接放入船中运输十分困难,请利用学过的浮力知识,给海水中运输沉管提出一个建议。
【分析】(1)知道车的速度和路程,利用速度的计算公式分析即可判断;
(2)据液体内部压强的计算公式:p=ρgh计算即可;
(3)据G=mg计算即可得出答案;
(4)开放性试题,答案有多种,如将沉管放入水中用船拖行;将沉管两端暂时密封,放入水中,用船拖行;在水泥沉管上捆绑一些空心密闭的金属箱,用船拖行等。
【解答】解:(1)汽车通过隧道所用的时间:
v=可知:
t===0.057h;
(2)工人承受的海水压强:
p=ρgh=1030kg/m3×10N/kg×45m=4.635×105Pa;
(3)每节沉管受到的重力:
G=mg=8×104×1000kg×10N/kg=8×108N;
(4)将如此巨大的沉管直接放入船中运输十分困难,可以将沉管放入水中用船拖行。
故答案为:(1)海底隧道长5.7km,设计时速为100km/h,求汽车通过隧道所用的时间为0.057h。
(2)海底隧道是我国首条超大型深埋沉管隧道,实际安装水深45m时在海底作业的工人承受的海水压强4.635×105Pa。
(3)每节沉管受到的重力是8×108N。
(4)将如此巨大的沉管直接放入船中运输十分困难,可以将沉管放入水中用船拖行;
【点评】此题考查了速度公式的应用、液体压强的计算、重力的计算等知识点,是一道综合题,但难度不大。
27.如图所示,轻质薄壁圆柱形容器A、B放在水平面上,容器高度都为6h,A容器底面积为2S,B容器底面积为S.A中盛有深度为3h的液体甲,B中盛有深度为4h的液体乙,在图示水平面MN处两种液体的压强相等。求:
①若液体乙的质量为4千克,体积为5×10﹣3米3,求液体乙的密度ρ乙。
②若液体乙的质量为4千克,求水平面对容器B的支持力FB的大小。
③若在A容器中继续加入液体甲、在B容器中继续加入液体乙,加入的液体体积都为△V,此时容器对水平面的压强为pA′和pB′.请通过计算比较pA′和pB′的大小关系及其对应△V的取值范围。
【分析】①已知液体乙的质量和体积,根据密度公式即可求出液体乙的密度;
②利用G=mg求出液体乙的重力,容器B对地面的压力等于其重力,根据力的作用的相互性得出水平面对容器B的支持力FB的大小。
③根据p=ρgh和MN处两种液体的压强相等即可求出两液体密度之比,根据液体对容器底的压强相等,得出△V得大小,进而得出它们对容器底的压强大小关系及其对应的V的取值范围。
【解答】解:①液体乙的密度:
ρ乙===0.8×103kg/m3;
②分析可知,轻质薄壁圆柱形容器,即不计容器重力,水平面对容器B的支持力FB和容器B对地面的压力是一对相互作用力,大小相等,而容器B对地面的压力等于其重力,则FB=G乙=m乙g=4kg×10N/kg=40N;
③A中盛有深度为3h的液体甲,B中盛有深度为4h的液体乙,在图示水平面MN处两种液体的压强相等,即pM=pN,
即:ρ甲g(3h﹣h)=ρ乙g(4h﹣h),
则ρ甲:ρ乙=3:2,
当pA′=pB′时,=,
即=,
所以,=,
解得,△V=2Sh,
所以,△V=2Sh时,pA′=pB′,
0<△V<2Sh时,pA′>pB′,
△V>2Sh时,B容器中液体溢出。
对应△V的取值范围为0<△V≤2Sh。
答:①液体乙的密度为0.8×103kg/m3。
②水平面对容器B的支持力FB的大小为40N。
③当△V=2Sh时,pA′=pB′,
当0<△V<2Sh时,pA′>pB′。
【点评】此题考查了学生对密度公式、液体压强公式的掌握和运用,弄清楚液面高度的变化是解决此题的关键。
五.解答题(共10小题)
28.为探究液体压强的规律,某中学课外学习小组的同学设计制作了如图所示的装置。他们首先向一个大水槽里灌满水,水深为h=0.2m,此时水对水槽底部的压强是 2000 Pa.然后松开铁夹,水流入a、b两管,稳定后,a管中水面的高度为h1,b管中水面的高度为h2,则h1 = h2(选填“>”、“<”或“=”).再拔掉软木塞,当水流出时,a管中水面的高度为ha,b管中水面的高度为hb,则ha > hb(选填“>”、“<”或“=”)。
【分析】(1)利用液体压强公式p=ρgh计算水对水槽底部的压强。
(2)上端开口底部相连通的容器属于连通器。静止在连通器内的同一种液体,各部分直接与大气接触的液面总是保持在同一高度。
(3)液体压强和流速的关系,在气体或液体中,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
【解答】解:(1)p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa;
(2)如图所示的装置是一个连通器,所以稳定后,各管中的液面应该是相平的,即h1=h2。
(3)拔掉软木塞后,水会向外涌出,由于b管底部较细,水的流速较大,产生的压强小,所以b管水面比a管水面低,即ha>hb
故答案为:2000;=;>。
【点评】本题考查液体压强的计算及连通器的原理,以及流体压强与流速的关系,这都是我们应该掌握的关于液体压强的知识。
29.下表是某同学在做“研究液体的压强”实验时得到的实验数据
序号 液体 深度(cm) 橡皮膜方向 压强计
左液面(mm) 右液面(mm) 液面高度差(mm)
1 水 3 朝上 186 214 28
2 3 朝下 186 214 28
3 3 朝侧面 186 214 28
4 6 朝下 171 229 58
5 9 朝下 158 242 84
6 盐水 9 朝下 154 246 92
(1)根据上表中的数据,比较序号为 1、2、3 的三组数据可得出结论:在同一深度,液体向各个方向的压强相等;
(2)比较序号为 2、4、5 的三组数据可得出结论:同种液体的内部压强随着深度增加而增大。
(3)比较序号为 5、6 的两组数据可得出结论:不同液体内部的压强还跟液体的密度有关系。
【分析】(1)液体压强可能跟液体密度、深度、方向有关,实验中采用控制变量法的思想;
(2)探究液体压强跟方向的关系时,保持液体的密度和深度相同;探究液体压强跟深度的关系时,保持液体的密度和方向相同;探究液体压强跟密度的关系时,保持液体的深度和方向相同。
【解答】解:(1)1、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;
(2)2、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)5、6两组数据是控制了液体深度相同,橡皮膜的方向相同,液体的密度不同,可得出结论:不同液体的压强还跟液体的密度有关。
故答案为:(1)1、2、3;:(1)2、4、5;(3)5、6。
【点评】掌握液体压强大小的影响因素,利用控制变量法探究液体压强跟各个因素之间的关系。
30.下表是小莉同学用如图所示装置分别测得水和盐水在不同深度时,压强计(U形管中是水)两液柱的液面高度情况。
序号 液体 深度h/mm 压强计液面高度差mm
1 水 30 28
2 60 58
3 90 84
4 盐水 90 92
(1)分析表中序号为1、2、3三组数据可得到的结论是:同种液体的压强 与液体的深度有关 ,
比较表中序号为3、4两组数据可得到的结论是:不同液体的压强还跟 液体的密度 有关。
(2)为了进一步研究在同一深度,液体向各个方向的压强是否相等,她应控制的量有
同种液体 和 同一深度 ,要改变的是 金属盒探头在液体中的不同方向 。
【分析】(1)由1、2、3三组数据,可知同种液体,深度增加,结果压强计液面高度差也增大,说明与深度有关;比较3、4组深度相同,不同的是液体密度,结果压强计液面高度差也增大,说明与液体密度有关;
(2)除此之外的影响液体压强的因素都要控制。
【解答】解:(1)由1、2、3三组数据,可知同种液体,深度增加时,压强计液面高度差也增大,说明与液体的深度有关,深度越深压强越大;
比较3、4组数据可知,深度相同,不同的是液体密度,结果压强计液面高度差也增大,说明与液体密度有关,密度大的压强大。;
(2)研究在同一深度,液体向各个方向的压强是否相等,她应控制凡是影响液体压强的其他因素:保证同种液体、同一深度,改变的是要研究的因素:压气计在液体中的不同方向。
故答案为:(1)与液体的深度有关,密度;(2)同种液体,同一深度,压气计在液体中的不同方向。
【点评】本题考查的是研究物理问题常用的一种方法:控制变量法。这也是一种重要的研究方法,学生要学会。
31.如图所示,在一个高h为30cm,底面积S为300cm2的容器中盛有一定质量的水,水面距离容器口h2为5cm,将重686N的铸铁块沉入水底,求距容器口h2为10cm的A点受到的水的压强是多少帕。(ρ=7.0×103kg/m3,g=9.8N/kg)。
【分析】(1)已知铸铁块的质量,根据G=mg计算出铸铁块的质量,再根据密度公式计算出体积;
(2)铸铁块的体积等于排开水的体积,根据h=可以计算出液体升高的高度;
(3)最后确定距容器口h2为10cm的A点水的深度,根据p=ρgh计算出压强大小。
【解答】解:根据公式G=mg可得,铸铁块的质量:
m===70kg;
根据公式V=得,铸铁块的体积:
V===0.01m3;
容器的底面积S=300cm2,根据体积公式V=Sh,
当把铸铁放入容器后,液面上升的高度:
h==≈0.33m=33cm,
水面距离容器口h2为5cm,所以当把铸铁放入后,水面到达容器口并会溢出,
则A点距离液面深度h′=10cm=0.1m,
A点受到的水的压强为:
p=ρgh′=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1=980Pa。
答:A点受到的水的压强是980Pa。
【点评】本题考查了液体压强公式、重力公式、密度公式、体积公式的灵活应用,明确液体压强公式p=ρgh中“h”的值是解题的关键。
32.如图所示,放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器重2N,弹簧测力计的挂钩上挂着重为4N、体积为100cm3的物块,现将物块浸没水中,容器内水面由18cm上升到20cm(g=10N/kg).求:
(1)物块未放入水中时,容器底受到的水的压强;
(2)物块浸没时弹簧测力计的拉力为多大;
(3)容器内水的重力为多少?
【分析】(1)确定物块未放入水中时水的深度,利用液体压强公式p=ρgh求容器底受到的水的压强;
(2)知道物体的体积(浸没时排开水的体积),利用阿基米德原理求物体受到的浮力,而物体重力G=F浮+F示,据此求物块浸没时弹簧测力计的拉力;
(3)知道物体浸没排开水的体积和液面上升的高度,可求容器的底面积,知道物块未放入水中时水的深度,求水的体积,再利用公式m=ρv和重力公式G=mg求容器内水的重力。
【解答】解:
(1)容器底受到的水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.18m=1800Pa
(2)物体受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×100×10﹣6m3=1N,
∵G=F浮+F示,
∴F示=G﹣F浮=4N﹣1N=3N,
(3)∵V排=S△h,
∴容器底面积:
S===50cm2,
水的体积为:
V=Sh=50cm2×18cm=900cm3,
水的质量:
m=ρv=1g/cm3×900cm3=900g=0.9kg,
水的重力:
G=mg=0.9kg×10N/kg=9N。
答:(1)物块未放入水中时,容器底受到的水的压强为1800Pa;
(2)物块浸没时弹簧测力计的拉力为为3N;
(3)容器内水的重力为为9N。
【点评】本题考查了学生重力公式、密度公式、阿基米德原理、液体压强公式的掌握和运用,虽知识点多,但都属于基础,难度不大。
33.有一个圆柱形玻璃瓶,瓶身粗细均匀,瓶底很薄(瓶底厚度不计).当在瓶内装有110g水时,用刻度尺测得水深是11cm.求:
(1)距瓶底6cm处水产生的压强是多大?(g取10N/kg,水的密度为1.0×103kg/m3)
(2)将瓶内的水倒净,换成某种液体,将密度为0.8×103kg/m3的木块放入此液体中,静止后木块有五分之三露出液面。那么这种液体的密度是多少?
【分析】(1)深度是指液体内某点到水面的垂直距离,据此求出水的深度,再利用液体压强公式求水产生的压强;
(2)利用漂浮条件和F浮=ρgV排可求出这种液体的密度。
【解答】解:(1)由题知,h=11cm﹣6cm=5cm=0.05m,
距瓶底6cm处水产生的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa;
(2)木块受竖直向下的重力G木,竖直向上的浮力F浮而处于平衡状态,由平衡条件,
得:F浮=G木=ρ木gV木。
因木块漂浮在液面上,有的体积露出液面,则V排=V﹣V木=V木,
由F浮=ρgV排可得:
ρ===2.5ρ木=2.5×0.8×103kg/m3=2×103kg/m3。
答:(1)距瓶底6cm处水产生的压强是500Pa;
(2)这种液体的密度是2×103kg/m3。
【点评】本题考查了学生对液体压强公式、浮力公式和漂浮条件的掌握和运用,根据木块漂浮在液面上,由漂浮条件和阿基米德原理即可液体密度,这是测量密度的一种方法。
34.底面积为1×10﹣2米2的薄壁圆柱形容器内装有水,放在水平桌面的中央,水和容器受到的重力为12牛。
(1)求容器对桌面的压强。
(2)若在容器中轻轻放入一个物块,物块排开水的体积为2×10﹣4米3,问水对容器底压强的变化范围为多少?
【分析】(1)容器对桌面的压力等于容器和水的重力之和,接触面积为容器底面积,根据公式p=可求压强。
(2)因为容器是薄壁圆柱形容器,则容器中水对底部产生的压力等于12N,所以根据公式p=可求水对容器底的压强。
然后根据物体排开水的体积求出水位上升的高度,根据公式P=ρgh求出水对容器底增加的压强,即可求出放入物块后水对容器底压强。
【解答】解:(1)容器放在水平桌面的中央,则容器对桌面的压力F=G=12N,
则压强为p===1.2×103Pa。
(2)∵水和容器受到的重力为12N,容器是薄壁圆柱形容器,
∴水对容器底的压力F1=G水=12N,
则水对容器底的压强为p1===1.2×103Pa。
容器中轻轻放入一个物块,物块排开水的体积为2×10﹣4m3,则增加的深度△h===0.02m,
水的压强的增加量为△P=ρg△h=1000kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa,
所以这时水对容器底的压强为p2=p1+△P=1.2×103Pa+200pa=1.4×103Pa。
答:(1)求容器对桌面的压强为1.2×103Pa。
(2)水对容器底压强的变化范围为1.2×103Pa~1.4×103Pa。
【点评】本题考查压强和液体压强的计算,本题的关键是求出水升高的高度,这也是本题的难点。
35.如图所示一底面积为3.5×10﹣3m2的容器置于水平桌面上,所盛液体的体积是2.5×10﹣3m3,深0.6m,若容器本身重22.4N,容器底受到液体的压强是4.704×103Pa,求:
(1)液体的密度;
(2)距容器底向上20cm处的A点的液体压强;
(3)桌面上受到的压强;
(4)若在容器液面上放一个3N的木块(水未溢出),此时容器对桌面的压力是多少N?(g取9.8N/kg)
【分析】(1)已知容器底受到的液体压强及所装液体的深度,利用液体压强的计算公式可求出密度;
(2)利用液体压强的计算公式可得结果;
(3)利用已知条件液体的体积,及所求出的液体的密度可得液体的质量,通过固体压强的计算可得结果;
(4)在容器中放一块重3N的木块(液体未溢出)时,容器对桌面的压力等于容器重力、液体重力和木块重力之和。
【解答】解:(1)由p=ρgh得:
液体的密度ρ===0.8×103kg/m3;
(2)容器底向上20cm处的A点的深度h′=h﹣hA=0.6m﹣0.2m=0.4m,
A点的液体的压强p′=ρgh′=0.8×103kg/m3×9.8N/kg×0.4m=3136Pa;
(3)液体的重力G液体=ρgV=0.8×103Kg/m3×9.8N/kg×2.5×10﹣3m3=19.6N,
则桌面上受到的压力 F=G液体+G容器=19.6N+22.4N=42N,
桌面上受到的压强p″===12000Pa;
(4)在容器中放一块重3N的木块(液体未溢出)时,这时容器对桌面的压力:
Fˊ=G液体+G容器+G木=19.6N+22.4N+3N=45N。
答:(1)液体的密度是0.8×103kg/m3;
(2)A点处的压强是3136Pa;
(3)桌面上受到的压强是12000Pa;
(4)容器对桌面的压力为45N。
【点评】本题考查液体密度、液体压强、重力、压强、压力等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,易出错的是计算液体的深度,这个深度指的是距离液面的高度,不是距离底面的高度。
36.如图所示,轻质薄壁圆柱形容器A,B分别置于高度差为h的两个水平面上,A中盛有深度为16h的液体甲,B中盛有深度为19h,体积为5×10﹣3米3的液体乙(ρ乙=0.8×103千克/米3)
①求液体乙的质量m乙。
②求水平面对容器B的支持力FB的大小。
③若在图示水平面MN处两种液体的压强相等,先从两容器中分别抽出高均为△h的液体后,容器对各自水平面的压强为pA和pB,请通过计算比较pA和pB的大小关系及其对应△h的取值范围。
【分析】①已知液体乙的密度和体积,利用密度公式变形m=ρV可直接求得液体乙的质量m乙。
②静止在水平面上的物体对水平面的压力等于其重力,而压力和支持力是一对相互作用力,大小相等,故根据G=mg求出液体乙的重力即可得到支持力大小;
③根据压强相等列出等式,求得两种液体的密度之比,设pA=pB,得到ρAg(16h﹣△h)=ρBg(19h﹣△h),求得△h,再进行分析即可。
【解答】解:①由ρ=得,
液体乙的质量:
m乙=ρ乙V乙=0.8×103kg/m3×5×10﹣3m3=4kg;
②由题意知,FB=F压=G乙=m乙g=4kg×9.8N/kg=39.2N;
③由题意知,pM=pN,
所以ρAg8h=ρBg10h,
即:ρA:ρB=5:4,
设pA=pB,则ρAg(16h﹣△h)=ρBg(19h﹣△h),
解得:△h=4h,
若0<△h<4h,则pA>pB;
若△h=4h,则pA=pB;
若4h<△h≤16h,则pA<pB;
答:①液体乙的质量m乙为4kg;
②水平面对容器B的支持力FB的大小为39.2N;
③若0<△h<4h,则pA>pB;若△h=4h,则pA=pB;若4h<△h≤16h,则pA<pB。
【点评】此题考查密度公式和液体压强公式的应用,难度在③,关键是根据题意设pA=pB,得到ρAg(16h﹣△h)=ρBg(19h﹣△h),求得△h.对学生来说有一定的拔高难度,属于难题。
37.植树节里。小情同学用图所示的水桶提了15L水给刚栽上的树苗浇水,已知桶自身质量为1kg,桶中水深h为30cm,提水时,手的受力面积为1×10﹣3m2.(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
求:(1)水对桶底的压强是多大?
(2)提水时,人手受到的压强是多大?
【分析】(1)知道桶内水深h和水的密度,利用液体压强公式求水对桶底的压强;
(2)知道水的体积,利用密度公式求水的质量,求出水和桶的总质量,利用重力公式求水和桶的总重;而手受到的压力等于水和桶的总重,又知道受力面积,利用压强公式求手受到的压强。
【解答】解:(1)桶内水深:
h=30cm=0.3m,
水对桶底的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa;
(2)水的体积:
v=15L=15×10﹣3m3,
水的质量:
m=ρv=1.0×103kg/m3×15×10﹣3m3=15kg,
水和桶的总重:
G=(m水+m桶)g=(15kg+1kg)×10N/kg=160N,
手受到的压力:
F=G=160N,
手受到的压强:
p===1.6×105Pa。
答:(1)水对桶底的压强是3000Pa;
(2)提水时,人手受到的压强是1.6×105Pa。
【点评】本题考查了学生对压强公式、液体压强公式的了解与掌握,计算时注意单位统一。
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