第二节 科学探究:液体的压强
第1课时 科学探究:液体的压强
01 知识管理
1.液体压强
特 点:(1)液体内部向 方向都有压强;(2)同种液体在同一深度的各个位置、各个方向的压强大小 ;(3)随液体深度的增加,压强随之 ;(4)不同的液体,产生的压强大小与液体的 有关,在同一深度,密度越大,液体的压强 .
液体压强产生的原因:(1)液体受到重力作用;(2)液体具有流动性.
2.液体压强的计算
公 式:p= ,其中密度ρ的单位为 ,深度h的单位为____,压强p的单位为____.
物理意义:液体压强与液体 和 有关;与液体的重力、体积,容器的形状、底面积等因素无关.
02 基础题
知识点1 科学探究:液体的压强
1.(2019·济宁中考改编)小明跟着爸爸去游泳,站在齐胸深的水中,感觉呼吸略微有些困难,越往深处感觉越明显,由此激发了他想研究水的压强特点的想法.
甲
(1)图甲中是小明向底部和侧壁套有橡皮膜的玻璃管中倒水后的实验现象,由此可说明: .
(2)下表是小明利用U形管压强计探究水内部压强时的几组数据.
序号 深度/cm 橡皮膜方向 压强计左右液面高度差/cm
1 5 朝上 4.9
2 5 朝下 4.9
3 5 朝侧面 4.9
4 10 朝侧面 9.7
5 15 朝侧面 14.6
根据表中的数据,请回答下列问题:
①比较前三组数据,可得出的结论:在液体内部的同一深度,液体向各个方向的压强 .
乙
②比较序号 的三组数据,可得出结论是水的压强随深度的增加而增大.
(3)早在1648年,物理学家帕斯卡曾做过一个著名的实验,如图乙所示,他只用了几杯水,就把木桶撑破了.此实验证明了液体的压强与 有关.
2.用同一微小压强计探究液体压强特点时,U形管两边的液面的高度差如图所示,此现象可以说明( )
A.液体压强跟液体的密度有关
B.液体压强跟液体的深度有关
C.在同一深度,液体的压强相等
D.液体内部向各个方向都有压强
知识点2 液体压强大小及简单计算
3.(2019·广州)如图所示,平静的湖中,下面哪处水的压强最小(ρ水=1 g/cm3)( )
A.a B.b C.c D.d
4.为探究液体压强的规律,某中学课外学习小组做了如图所示实验,当试管从倾斜放置到竖直放置的过程中,水对试管底部的压强( )
A.变大 B.不变
C.变小 D.无法确定
5.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(已知ρ盐水>ρ清水>ρ酒精)( )
A.pA=pB=pC B.pA>pB>pC C.pA<pB<pC D.pA>pB=pC
6.(2019·青岛)我国“蛟龙号”载人潜水器下潜至7 km深的海水中,若海水的密度取1.0×103 kg/m3,潜水器受到水的压强大小约是 .(g取10 N/kg)
【易错点 不理解“深度”与“高度”】
7.如图所示,容器中装满水,则水中A点深度为____m,A点受到水的压强是 Pa.(g取10 N/kg)
03 中档题
8.(2019·盐城)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、C三点产生的压强分别为pA、pB和pC,则( )
A.pA<pB=pC B.pA=pC>pB C.pA>pB=pC D.pA=pC<pB
9.如图所示,底面积相同的甲、乙两容器放在水平桌面上,装有质量相同的不同液体,液面相平,它们对容器底的压强分别为p甲、p乙,下列正确的是( )
A.p甲>p乙 B.p甲<p乙 C.p甲=p乙 D.无法确定
10.容器内装满水,在它的侧壁的不同深度开三个小孔,水从孔中射出.下列图中水从孔中喷射画法正确的是( )
11.(2019·贵港港南区期中)如图所示,两个完全相同的圆台形容器,放置在水平桌面上,容器内盛有深度相同的水,则水对容器底部的压强pa pb,容器对桌面的压力Fa Fb.(填“大于”“等于”或“小于”)
12.甲、乙、丙三容器中液体的液面相平,如图所示,已知图甲中A、B、C三点液体的压强相等,则三种液体的密度关系是ρ甲____ρ乙____ρ丙.(填“>”“=”或“<”)
13.小明同学利用如图所示的装置探究“液体内部压强的特点”.(乙和丙容器中装的是同种液体)
(1)实验中,首先必须检查压强计能否正常使用:若用手指不论轻压还是重压探头的橡皮膜,发现U形管两边液柱的高度差变化都很小,则说明该压强计的气密性 (填“好”或“差”),调节好压强计后,U形管两边液面相平.
(2)小明把探头分别浸入到甲、乙图中的两种液体(水和酒精)中发现图甲中U形管两边液柱的高度差比图乙小.由此,他判断图甲中的液体是酒精.他的判断是 (填“正确”或“错误”)的,接着他改变图乙中探头的深度,其探究情况如图丙所示.
(3)比较 两图,可得出探头浸入液体的深度 (填“越深”或“越浅”),U形管两边液柱的高度差就越大,表示液体的压强就越 .
(4)小明发现在同种液体中,探头所处深度相同时,只改变探头的方向,U形管两边液柱的高度差不变,表明:同种液体的同一深度处,液体内部向各个方向的压强 (填“相等”或“不相等”).
14.有一潜水艇潜入海水中的深度为100 m,海水的密度ρ海水=1.03×103 kg/m3,g取10 N/kg.求:
(1)潜水艇在100 m深度受到海水的压强是多少?
(2)潜水艇有一个面积为200 cm2的观察窗,这个观察窗在100 m深度时受到海水的压力是多少?
04 拓展题
15.(2019·福建)如图,装有两种不同液体的烧杯置于水平面上,两液体没有混合.上层液体的高度为h,密度为0.8ρ;下层液体的高度为2h,密度为ρ.则液体对烧杯底部的压强为( )
A.2.4ρgh
B.2.7ρgh
C.2.8ρgh
D.3ρgh
第2课时 液体压强的应用
01 知识管理
1.连通器
定 义:上端 、下端 的容器叫做连通器.
特 点:当连通器中的相同液体不流动时,连通器各部分中的液面是 的.
举 例: 、 、 .
2.帕斯卡定律
内 容:加在密闭液体上的压强,能够大小不变地被液体向 方向传递.
应 用:根据帕斯卡定律可知:p1____p2,则= ,得F2= .
02 基础题
知识点1 认识连通器
1.下列各图不属于连通器的是( )
2.如图所示为连体酒杯,向其中任何一个杯中倒酒,另一杯中就有酒上升,从结构上看这种酒杯利用的是____原理;随着酒的增多,酒对杯底的压强 (填“变大”“变小”或“不变”).
3.(2019·贵港港南区期中)如图所示,在装修房屋时,工人师傅常常向一根长的透明塑料软管内灌入适量的水(水中无气泡),再由两人各持管的一端靠在墙面的不同地方,在与水面相平的位置做出标记,根据 原理可知这两个标记 (填“一定”或“不一定”)位于同一高度.
知识点2 帕斯卡定律
4.如图所示,F1、F2是加在密闭容器上的两个力,刚好使装置处于静止状态,大活塞的面积是小活塞的10倍(活塞可以自由滑动).下列说法正确的是( )
A.大活塞受到的压强是小活塞上的10倍
B.F1=10F2
C.F1=F2
D.F2=10F1
5.如图所示是汽车司机用来将汽车顶起来(如替换轮胎)的液压千斤顶原理图,其小活塞与杠杆相连,司机只要对杠杆施加一个较小的作用力,就可以在大活塞上产生一个较大的作用力,把汽车顶起来.它的工作原理是 .已知在小活塞上加的力为50 N时,大活塞上可以产生1 000 N的力,则小活塞与大活塞的面积之比为 .
【易错点 误认为液体总会从高处向低处流】
6.如图所示,A、B为两容器,用一带阀门的管子相连,装有同一种液体,液面相平,则M、N两处的压强pM____(填“>”“<”或“=”)pN.当打开阀门时,液体 (填“流动”或“不流动”).
03 中档题
7.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.低于B管中的水面
B.高于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
8.如图所示,A、B为完全相同的两个容器,分别盛有7 cm、5 cm深的水,A、B之间用导管连接.若将阀门K打开,最后A、B两容器底部受到水的压强之比为( )
A.5∶7 B.2∶3 C.3∶7 D.1∶1
9.如图所示,A为两端开口的玻璃管,B为塑料片(质量不计),向管内缓缓注入硫酸铜溶液(ρ=1.2×103 kg/m3),当塑料片恰要脱落时,管内液体的深度是( )
A.12 cm B.2 cm C.10 cm D.8 cm
10.饮茶是我国的传统文化,如图所示的两种茶壶,设计合理的是____(填“A”或“B”),壶嘴与壶身构成 ,当壶内茶水静止时,壶嘴与壶身的液面是 .
11.(2019·济宁曲阜市期末)如图所示,A、B是两个上端开口的容器,它们构成的是一个 ;如果在A、B两端开口上分别安装一个活塞将液体密封,且大活塞直径是小活塞直径的10倍,在小活塞上施加50 N的力,则在大活塞上能得到 N的力.
12.如图所示,容器中装有一定量的液体,若B点处的液体压强为3×103 Pa,则液体的密度是 kg/m3,A点处压强为 Pa.(g取10 N/kg)
13.如图所示,水塔与自来水管组成连通器,若水塔内水面高度h1=18 m,五楼住户水龙头出水口高度h2=13 m,四楼住户水龙头高度h3=10 m,水龙头出水口面积均为4 cm2.(g取10 N/kg)求:
(1)四楼住户水龙头出水口处,水的压强是多少?
(2)四楼住户水龙头出水口受到水的压力是多少?
三种容器的辨析
【解题模型】
液体对容器底的压力(F)与液体受到的重力(G)之间的关系:
(1)对于圆柱形容器(如图甲所示),可推导:F=pS=ρghS=ρgV=G;
(2)对于底小口大的容器(如图乙所示),可推导:F=pS=ρghS<ρgV=G;
(3)对于底大口小的容器(如图丙所示),可推导:F=pS=ρghS>ρgV=G.
1.如图所示,甲、乙、丙是三个质量和底面积均相同的容器,若容器中都装入等量的水(水不溢出),则三个容器底部受到水的压力( )
A.甲最大 B.乙最大 C.丙最大 D.一样大
2.(2019·襄阳)如图所示,一个密封的圆台状容器,内装一定质量的水,放在水平桌面上,现把它倒置过来,则( )
A.水对容器底的压力减小
B.水对容器底的压强减小
C.容器对桌面的压强减小
D.容器对桌面的压力减小
3.如图所示的三个容器中分别装有酒精、清水与盐水,它们对容器底部的压力相等,则所装三种液体中,质量最大的是 ,质量最小的是 .