内容正文:
第五章 力学板块
(三)压力与压强
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第2课时 液体压强
目 录
01
课标解读
02
考点过关
03
真题演练
04
高分突破
01
课标解读
1.探究并了解液体压强与哪些因素有关。
2.利用液体压强计测量不同密度的液体内部不同深度处的压强。
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02
考点过关
(一)知识框架
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(二)基础考点
探究影响液体内部压强的因素
1.实验器材:压强计、刻度尺,A、B、C、D容器中都装有纯净水如图1所示、E容器中装有硫酸铜溶液(盐水)等。
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(1)实验前要检查装置的气密性:用手轻压金属盒上的橡皮膜,观察______
____________是否变化,若漏气,两液柱始终相平;
(2)实验前U形管液面应调平:为了避免橡皮管中有气体导致液面不相平,应____________________;
U形
管中的液柱
拆除橡皮管重新安装
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(3)实验方法 :
A.转换法:通过观察________________________来比较压强的大小;
B.控制变量法:①探究液体内部的压强与方向的关系:控制金属盒在____
__________________,改变______________,观察U形管两侧液面的高度差;②探究液体内部压强与深度的关系:控制金属盒在____________,金属盒方向不变,改变______________,观察U形管液面的高度差;③探究液体内部压强与__________的关系:控制金属盒在相同深度,金属盒方向不变,改变液体的种类,观察U形管液面的高度差。
U形管两侧液柱的高度差
同
种液体的同一深度
金属盒的方向
同种液体中
金属盒的深度
液体密度
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(4)分析数据和现象,总结结论:
A.保持探头在水中的深度不变,改变它的方向,如图A、B、C所示,根据实验现象可以初步得出结论:__________________________________________________。
B.保持探头在不同液体中的深度相同,如图A、E所示,根据实验现象可以得出结论:________________________________________________。
C.为了验证液体内部压强与深度的关系,可比较图A和图____,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,请列举出一个与此相关的实例:_______
__________。
在同种液体的同一深度处,液体向各个方向的压强相等
在不同液体的同一深度处,液体密度越大,压强越大
D
拦河坝
上窄下宽
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(5)比较图D和图E,能验证液体内部的压强大小可能与液体的密度有关
吗?______,理由是:________________________________。
交流与反思:
(6)已知图E中U形管左右两侧液面的高度差h=10 cm,则橡皮管内气体的压强与大气压强之差为________Pa。(ρ水=1.0×103 kg/m3,ρ盐水=1.1×103 kg/m3,g=10 N/kg)
不能
没有控制探头在液体中的深度相同
1×103
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(7)小明自制了一个简易压强计,如图2所示,把简易压强计浸入水中,橡皮膜将_____(选填“上凹”或“下凸”),增加简易压强计在水中的深度,细玻璃管中液柱会______(选填“上升”或“下降”)。
上凹
上升
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归纳:
1.液体压强产生原因:(1)液体受到重力作用,对支持它的容器底部有压强;(2)液体具有流动性,对容器侧壁有压强。
2.液体压强的特点
(1)液体对容器的底部和侧壁有压强, 液体内部朝各个方向都有压强;
(2)各个方向的压强随着深度增加而增大;
(3)在同一深度,各个方向的压强是相等的;
(4)在同一深度,液体的压强还与液体的密度有关,液体密度越大,压强
越大。
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液体压强计算和比较
2.如图所示,甲乙两个完全相同的试管装有等高液面的液体,甲管竖直,乙管倾斜放置,则:(选填“>”“<”或“=”)
(1)若试管内装有同种液体,两试管中的液体对管底的压强的大小p1___p2,若两试管均竖直放置在水平面上,两试管中的液体对管底的压强的大小p1′____p2′。
=
<
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(2)若试管内装有质量相同的不同液体,两试管中的液体对管底的压强的大小p甲__p乙,若两试管均竖直放置在水平面上,对水平桌面的压强p甲′___p乙′。
>
=
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3.如图所示,甲乙丙三个形状不同但质量和底面积均相同的容器中装有同种液体,且液面的高度相同。则:(选填“>”“<”或“=”)
液体对容器底部的压强p甲____p乙____p丙;液体对容器底部的压力F甲____F乙____F丙;
容器对桌面的压力F压甲____F压乙____F压丙;容器对桌面的压强p容甲___p容乙____p容丙。
=
=
=
=
<
<
<
<
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4.如图所示,一杯茶放置在水平桌面上,空杯的质量为0.04 kg,其底面积为10 cm2,茶水的质量为0.16 kg,茶水的深度为10 cm(茶水密度约为ρ水=1×103 kg/m3,g=10 N/kg,杯壁厚度不计)。求:
(1)茶水对杯底的压强。
解:茶水的深度为10 cm,茶水对杯底的压强为p=ρ水gh=1×103 kg/m3× 10 N/kg×0.1 m=1 000 Pa;
答:茶水对杯底的压强为1 000 Pa;
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(2)茶水对杯底的压力。
答:茶水对杯底的压力为1 N;
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(3)茶杯对水平桌面的压力。
解:将茶杯和水看做一个整体,其对桌面的压力等于其重力
F′=G=mg=(m1+m2)g=(0.04 kg+0.16 kg)×10 N/kg=2 N;
答:茶杯对水平桌面的压力为2 N;
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(4)茶杯对水平桌面的压强。
答:茶杯对水平桌面的压强为2 000 Pa。
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归纳:
液体压强的公式:p=ρ液gh
注意:液体压强只与液体的密度和液体的深度有关,而与液体的体积、质量无关。与浸入液体中物体的密度无关(深度不是高度),如图所示,深度指液体的自由液面到研究点的竖直距离:
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当固体的形状是柱体且物质均匀分布时,压强也可以用此公式进行推算
计算液体对容器的压力时,必须先由公式p=ρ g h算出压强,再由公式p=
,得到压力F=pS。
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连通器
5.如图所示是船由下游通过船闸驶向上游的示意图,A、B是两个阀门,C、D是两座闸门。当打开_______时,下游跟闸室构成连通器,闸室内水流出,待闸室里的水面跟下游水面相平时,打开________,船驶入闸室,关闭D和A,再打开_______,闸室跟上游构成连通器,上游水流进闸室,闸室水位逐渐上升,待闸室水面跟上游水面相平时,打开________,船就可以驶出闸室,开往上游。
阀门A
闸门D
阀门B
闸门C
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6.下列各图不属于连通器的是( )
A B C D
C
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归纳:
连通器:上端开口、下端连通的容器。
特点:连通器里装的是同种液体且液体不流动时,各容器中的液面总保持相平。
应用举例:船闸、茶壶、锅炉的水位计。
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03
真题演练
7.(2023•深圳)如图,亮亮同学将盛水的烧杯放在电子台秤上,台秤的示数如图甲所示;将一个物块投入水中,漂浮时台秤示数为375g (如图乙),物体上表面始终保持水平,用力将物块压入全部浸没在水中,此时台秤示数为425g (如图丙):将物块继续下压,从丙到丁物块下表面受到水的压力增加了0.8N,整个过程水始终未溢出,下列说法正确的是( )
A.木块的质量为125g
B.木块的密度为0.5g/cm3
C.从图丙到图丁,瓶底水的压强逐渐增大
D.从图丙到图丁,物体上表面受到水的压力增加了0.8N
D
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8.(2018•深圳)在物理实验操作考核中,水平桌面上放置底面积为100 cm2的圆柱形容器(不计容器壁厚度),内有12 cm深的水(如图甲),某考生用弹簧测力计悬挂一金属圆柱体,从液面开始缓慢浸入水中,拉力F与圆柱体下表面到水面距离h的变化关系如图乙所示,当圆柱体下表面距液面为10 cm时,系圆柱体的细线恰好松开,圆柱体沉入容器底部(水未溢出)。如图丙所示(g取10 N/kg)求:
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(1)圆柱体浸没在水中时所受到的浮力;
解:由题图乙可知,圆柱体未浸入水中时弹簧测力计读数F1=3 N
圆柱体浸没在水中后弹簧测力计读数F2=2 N
则圆柱体浸没在水中时所受到的浮力F浮=F1-F2=3 N-2 N=1 N
答:略。
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(2)圆柱体的体积;
解:由F浮=ρ水 gV排得,圆柱体浸没时排开水的体积:
因圆柱体浸没在水中,则圆柱体体积:V柱=V排=100 cm3
答:略。
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(3)圆柱体沉入底部时,水对容器底部的压强。
解:圆柱体未浸入水中时水的体积V水=S容h=100 cm2×12 cm=1200 cm3
圆柱体沉入水底后,圆柱体与水的总体积:V总=V水+V柱=1200 cm3+100 cm3=1300 cm3
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此时水对容器底部的压强p=ρ水gh′=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.13m=1.3×103 Pa
答:略。
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04
高分突破
9.(2023•大连)如图所示,放在水平桌面上的两个相同的柱形容器,分别装有甲、乙两种液体,甲液面高于乙液面。液体中的a、b两点处于同一水平高度,a、b两点的液体压强相等。则两种液体的密度和质量的关系分别是( )
A.ρ甲<ρ乙;m甲>m乙
B.ρ甲<ρ乙;m甲<m乙
C.ρ甲>ρ乙;m甲>m乙
D.ρ甲>ρ乙;m甲<m乙
B
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10.如图,一方形容器置于水平面上,用竖直薄隔板将其分成左、右两部分,右侧部分横截面积是左侧的2倍,隔板底部有一小圆孔用薄橡皮膜封闭。左、右两侧分别注入两种不同液体,液面在图中位置时,橡皮膜恰好不发生形变。下列说法错误的是( )
A.左、右两侧液体对橡皮膜的压强相等
B.左、右两侧液体对容器底的压力不相等
C.左侧液体的密度小于右侧液体的密度
D.容器中左、右两侧液体的质量相等
D
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11.如图所示,完全相同的甲、乙两个烧杯内装有密度不同的液体,在两烧杯中,距离杯底同一高度处有A、B两点,已知甲、乙液体对杯底的压强相等,则A、B两点的压强pA、pB大小关系为( )
A.pA<pB
B.pA>pB
C.pA=pB
D.条件不足,无法判断
第11题图
B
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12.(2023•黑龙江)如图所示,底面积和质量都相同的A、B两容器,装有深度相等,质量相同的不同液体,若容器底面受到的液体压强分别为pA和pB,容器对桌面的压力分别为FA和FB。则下列说法正确的是( )
A.pA=pB、FA<FB
B.pA<pB、FA<FB
C.pA<pB、FA=FB
D.pA>pB、FA=FB
第12题图
C
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13.(2022•陕西)位于陕西泾阳的郑国渠,是我国古代三大水利工程之一、如图是郑国渠跨路面两侧的截面示意图,两侧水渠和中间的涵洞可以看作一个________;当水不流动时,水对A点的压强______(选填“大于”“等于”或“小于”)水对B点的压强。
第13题图
连通器
小于
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14.如图所示,一重为2 N的薄壁容器中装有质量为600 g的水,容器的底面积为40 cm2,水对容器底部的压强为________Pa,水对容器底部的压力为___N,容器对桌面的压强为________Pa。
第14题图
1 000
4
2 000
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15.(2023•眉山)同学们利用U形管压强计探究液体压强与哪些因素有关。
(1)如图甲所示,从结构上来看,U形管压强计_______(选填“是”或“不是”)连通器;在选择U形管压强计时,探头上的橡皮膜应该用____(选填“薄”或“厚”)一些的较好。
不是
薄
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(2)把U形管压强计的探头放在液体中,通过观察U形管两边液面的高度差来表示探头处液体压强的大小,这种研究物理问题的方法是________。
(3)通过图乙、图丙所示的两次实验得出:同种液体,同一深度,液体内部向各个方向的压强______;通过图乙、图丁所示的两次实验得出:在同种液体中,液体压强随着深度的增加而增大,因此拦河大坝要做成________
____(选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状。
转换法
相等
上窄下
宽
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(4)小张同学在图丁所示的实验中保持探头位置不变,向容器内加入适量的浓盐水,他发现U形管两边液面的高度差变大了,于是得出“同一深度,液体的密度越大压强越大”的结论。他的结论是不可靠的,原因是______
__________________。
没有
控制探头深度相同
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解:根据p=,茶水对杯底的压力F=pS=103 Pa×10×10-4 m2=1 N;
解:茶杯对水平桌面的压强p′===2 000 Pa。
V排===1×10-4 m3=100 cm3
则圆柱体沉底后水的深度为h′===13 cm=0.13 m。
$$