内容正文:
6.3液体内部的压强(第1课时)
一、单选题
1.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
2.如下图所示,半球形容器中盛满水,则水对容器壁压力的示意图中正确的是 ( )
A. B.
C. D.
3.潜水员下潜至水面下12m深处时受到的压强为( )
A.120Pa B.1.2×103Pa C.1.2×104Pa D.1.2×105Pa
4.放在水平桌面上的两个容器里分别装着水和煤油,且液面高度一样,则容器底受到的压强(ρ煤油=0.8×103kg/m3)( )
A.装水的更大 B.装煤油的更大 C.一样大 D.无法判定
5.著名的“木桶理论”,是指用木桶来装水,若制作木桶的木板参差不齐,那么它能盛下水的容量,不是由这个木桶中最长的木板来决定的,而是由最短的木板来决定,所以它又被称为“短板效应”。那么,决定木桶底部受到水的压强大小的是( )
A.木桶的粗细
B.木桶的轻重
C.最短的一块木板
D.最长的一块木板
6.两支相同的试管内,装有质量相等的不同液体,a管竖直放置,b管倾斜放置,此时两管内液面处于同一水平位置,如图所示。则管底受到液体的压强是( )
A.一样大 B.a管底的大
C.b管底的大 D.无法判断
7.如图所示的容器中,水在A、B、C三处产生的压强分别为、、,则它们的大小关系是( )
A.
B.
C.
D.
8.小亮同学在研究液体内部压强的规律时,大胆探索,用甲、乙两种液体多次实验,根据实验数据画出了液体压强随深度变化的图像如右图所示,则甲、乙两种液体的密度关系是( )
A.ρ甲<ρ乙 B.ρ甲=ρ乙 C.ρ甲>ρ乙 D.条件不足,无法判定
9.一个空的塑料瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直地浸没水中,一次瓶口朝上(如图甲),一次瓶口朝下(如图乙),这两次塑料瓶在水中的位置相同。下列判断正确的是( )
A.甲图中橡皮膜将向上凸
B.乙图中橡皮膜将向下凸
C.甲图中橡皮膜形变程度比乙图中小
D.甲图中橡皮膜形变程度比乙图中大
10.两只容器分别盛有相同高度的酒精和水,在A、B、C三点中,液体产生的压强分别为pA、pB、pC,已知酒精的密度为0.8×103kg/m3,则( )
A.pA>pB>pC B.pA=pB<pC
C.pA<pB=pC D.pA<pB<pC
二、填空题
11.液体内部压强产生的原因是液体受 作用和液体没有 而且具有 ,所以液体对容器 和 都有压强,液体内部向 方向都有压强.
12.一座深海油井爆炸起火,为堵住漏油井口,石油公司派出了多个水下机器人潜入到海底作业。机器人在下潜过程中,受到水的压强将 (选填“增大”、“不变”、“减小”),机器人下潜到1000m深的漏油井口处时,受到海水的压强为 Pa,如果漏油井口的面积为0.2m2,则海水在这块面积上产生的压力为 N。(取ρ海水=1×103kg/m3)
13.如图所示的平底容器质量为0.3kg,底面积为3×10-3m2,内装0.6kg的水后,测得容器中水深15cm,若将该容器放在边长为1m的水平桌面中央,则容器对桌面的压强为 Pa,容器中的水对容器底的压力大小为 N。(忽略容器厚度,取g=10N/kg)
14.如图所示的装置名称叫 ,它是用来探究 的仪器。若该装置密封性良好,则实验前按压橡皮膜,两侧液面 出现高度差(选填“会”或“不会”),实验过程中观察到两侧液面高度差增大,则说明探头处液体压强 。(选填“增大”或“减小”或“不变”)
15.如图所示的两个容器中盛有同种相同质量的液体,液体对容器底部的压强分别为p甲和p乙,则p甲 p乙(选填“<”、“>”或“=”);若液体对容器底部的压力分别为F甲和F乙,则F甲 F乙(选填“<”、“>”或“=”)。
16.如图所示,容器中间用隔板等分成左右两部分,隔板下部有一10cm2的圆孔被橡皮膜封闭。图甲所示在左右两侧分别装入深度相同,密度分别为ρ1、ρ2的两种液体,则ρ1 ρ2。如图乙所示,容器右侧装入水,此时水对橡皮膜的平均压强为700Pa,则橡皮膜受到左侧液体的压力是 N。
17.如图,水平桌面上的两个粗细不同的圆柱形容器甲、乙,分别装有不同的液体,容器底部受到的液体压强相等,则两种液体密度的关系是 ;液体对容器底的压力 。(选填“>”“<”或“=”)。
18.为了研究液体内部压强的特点,小刚将液体压强计进行了改进,当两探头置于空气中时,U形管液面相平,现将两探头分别放在甲、乙容器内密度为ρ1和ρ2的两种液体中,且两探头所处的深度相同时,U形管中的液面位置如图所示,则ρ1 ρ2(选填“>”“<”或“=”);若使U形管中的液面再次相平,应 (选填“增大”或“减小”)甲容器中的探头在液体中的深度。
三、作图题
19.按要求作图:容器侧壁上开了三个孔A,B,C,请作出容器中的水出射的大致路径。
20.如图所示是三个相同的烧杯,甲杯放盐水,乙杯放煤油,丙杯放水,当杯底受到液体压强相等时,画出杯内液面的大概位置。(已知ρ盐水>ρ水>ρ煤油)
21.如图乙所示,用压强计探究影响液体内部压强大小的因素,如图(a)是金属盒在水中时 U 形管两侧的液面情况,请在图(b)中大致画出金属盒在深度相同的盐水中时 U 形管两侧的液面情况。
( )
四、计算题
22.有一水池,水深10米,则水对池底的压强是多少?(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
23.如图所示,一个盛水的平底茶壶放在水平桌面上,壶中放有250g的水,壶底面积为,壶中水深(),求:
(1)水对壶底的压强;
(2)水对壶底的压力。
24.“奋斗者”号是我国自行研制、世界领先的深海潜水器(如图),某次执行任务时该潜水器下潜深度为。已知海水密度为,液体压强公式为,其中指液体密度,h指所处液体深度。求:
(1)“奋斗者”号受到海水压强的大小;
(2)若该潜水器舱门面积为,求舱门受到的海水压力大小。
25.如图所示,一平底玻璃杯放在面积为1m2的水平桌面上,内装150g的水,杯子与桌面的接触面积是10cm2(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。
(1)求距容器底部3cm的A点受到的水的压强;
(2)杯底面积为9cm2,求水对杯底的压力;
(3)若桌面所受玻璃杯的压强是2.7×103Pa,求玻璃杯的质量。
五、实验题
26.“测定不规则物体的密度”实验原理是 ,实验中需用 测出物体的体积。图(a)所示的装置叫做 。在探究液体内部的压强与 的关系时,进行如图(b)、(c)和(d)所示实验操作,图中三容器所盛是密度 液体。(选填“相同”或“不同”)
27.如图是用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验装置。
(a)本实验通过观察U形管两边液面的 来表示探头处液体压强的大小,这里用到的研究方法叫 法;
(b)比较图乙和丙,可得结论:同种液体, 越大,液体压强越大;
(c)比较图丙和丁,可得结论:同一深度,液体 越大,液体压强越大。
28.小何同学用图甲所示的压强计探究液体内部压强特点。
(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;
(2)实验前,若压强计两侧液面已有高度差,他首先应该 (填字母);
A.拆除软管,待液面稳定后重新安装
B.直接从U 形管右侧中倒出适量液体
C.往 U 形管右侧中加入密度更大的液体
(3)小何同学利用调试好的压强计进行实验,比较图乙、丙可得到:在同种液体中,液体内部压强随深度的增加而 (选填“增大”或“减小”)。比较图丙和图 可以得到:液体的压强与液体密度有关。
29.某学习小组在“探究液体压强与哪些因素有关”的实验中,进行了如下操作和分析,如图所示:
(1)当压强计的探头在空气中时,U形管两边的液面应当相平,而小明同学却观察到如图(a)所示的情景。他接下来的操作应该是 。
(2)调整后,如图(b)所示,他用手指按压探头的橡皮膜,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”)。
(3)压强计调节正常后,小明将探头先后浸入到两杯液面相平的水中,如图(c)和(d)所示。比较(c)(d)两组实验,可以得出初步结论:液体压强与液体的深度有关,深度越深,压强越 。
(4)小明保持(d)图中探头的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,实验情形如图(e)所示。比较(d)、(e)两次实验,得出“液体的密度越大,其内部的压强越大”的结论。他的结论是错误的,原因是没有控制 相同。
一、单选题
1.如图所示,将未装满水且密闭的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,前后两次放置时,水对瓶底和瓶盖的压强分别是pA和pB,瓶子对水平桌面的压强分别是pA'和pB',则( )
A.pA<pB pA′<pB′ B.pA>pB pA'=pB'
C.pA<pB pA'>pB' D.pA>pB pA'>pB'
2.某同学利用如图所示的器材探究液体内部压强特点,容器中间用隔板分成横截面积相同的左右两部分,隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,在容器左右两侧倒入体积不同的水后,橡皮膜向左凸起,如图甲所示。在容器左右两侧分别倒入水和某种液体后,橡皮膜相平,如图乙所示。测得甲、乙左右两侧橡皮膜中心所处的深度分别为12cm、15cm。下列说法错误的是( )
A.由图甲可初步得出结论:同种液体,深度越深,压强越大
B.由图乙可判断出右侧液体密度小于水的密度
C.图甲中左右两侧水对容底部压强之比为4︰5
D.图乙中右侧液体密度为0.8g/cm3
3.如图所示,容器重4N,放在水平地面上,容器上部分是边长为5cm的立方体,下部分是边长为10cm的立方体,若向容器内注入1.1kg水(取),下列说法正确的是( )
A.水对容器底部的压强为1500Pa,水对容器底部的压力为15N
B.水对容器底部的压强为1400Pa,水对容器底部的压力为14N
C.容器对地面的压力为18N,容器对地面的压强为1800Pa
D.容器对地面的压力为15N,容器对地面的压强为1000Pa
4.如图所示,两个圆柱形容器甲和乙放在水平桌面上,甲容器底面积大于乙容器底面积,它们分别装有体积相等的液体,甲容器中液体的密度为、重力为,乙容器中液体的密度为、重力为。液体内A、B两点到容器底部的距离相等,其压强分别为、,若两容器底部受到的液体压强相等,则下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
5.如图所示,甲乙丙是三个底面积和质量都相同、形状不同的容器,下列说法正确的是( )
A.在三种容器装入水且水面恰好相平,液体对容器底部压强
B.在三种容器装入水且水面恰好相平,液体对容器底部压力
C.在三种容器中分别装入质量相等的水,液体对容器底部压力
D.在三种容器中分别装入质量相等的水,容器对桌面压力
二、填空题
6.如图,一个容积为500mL的平底玻璃瓶竖直放在水平桌面上,玻璃瓶底的面积是瓶盖面积的4倍。现往瓶中装入300mL水,水面正好到瓶高h的一半,旋紧瓶盖后将瓶子倒立放置。若瓶子正立和倒立时对桌面压强分别为和,则 。若瓶子正立和倒立时,水对瓶底和瓶盖的压强分别为和,则 。
7.如图所示,水平面上有两个完全相同的长方体容器,容器内装有质量相同的甲、乙两种不同液体。已知甲液体的液面到容器底部的距离为15cm;液体内A、B两点到容器底部距离相等;A点受到甲液体的压强为700Pa。(,取)
(1)A点到容器底部的距离为 cm;
(2)甲液体的密度 (选填“大于”“等于”或“小于”)乙液体的密度;
(3)甲液体对容器底部的压强 (选填“大于”“等于”或“小于”)乙液体对容器底部的压强;A点受到甲液体的压强 (选填“大于”“等于”或“小于”)B点受到乙液体的压强。
8.如图所示,甲、乙两个容器质量相等、底面积相同,内装两种不同液体,两容器底部受到的液体压强相等。容器对桌面的压力分别为和,距离容器底部等高的位置有A、B两点,受到的液体压强分别为和。则 , 。(均选填“>”“<”或“=”)
三、计算题
9.如图平面上, 正方体木块的边长为10cm、质量为0.4kg, 上方的锥形瓶重为1N、底面积为60cm2。 内装有2N的水。(g=10N/kg,)求:
(1)木块所受重力;
(2)木块对桌面的压强;
(3)水对瓶底的压强;
(4)如果在瓶中再装入0.5N的水,水对杯底的压力是大于水重还是小于水重?
10.如图所示是家庭厨房常见的洗菜水槽,水槽出水口下方连接排水管,水槽中水深为20cm,出水口有一质量为0.05kg、横截面积为80cm2的圆柱形橡胶塞子。塞子刚好嵌入出水口,塞子与出水口间的摩擦忽略不计。根据所学物理知识,解决以下问题:
(1)橡胶塞子的重力有多大;
(2)槽中深为20cm时水对槽底产生的压强(不考虑大气压强);
(3)用手拉细绳一端,至少需要多大的拉力才能提起塞子。
11.如图甲所示的薄壁容器放置在水平地面上,该容器上、下两部分都是圆柱形,其横截面积分别为S1、S2。容器内装有高度为H的水,底部装有控速阀门,通过控速阀门,每秒钟匀速排出水的质量为150g,此过程中,容器底内表面受到水的压力F1随时间t变化关系如图乙所示。已知水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3,S2=600cm2,容器质量是300g。求:
(1)阀门打开前水对容器底产生的压强是多少Pa?
(2)阀门打开前容器中水的质量是多少kg?上部分横截面积S1为多少cm2?
(3)当水完全流尽,将另一液体a装入容器中,使其液面高度同为H。打开控速阀门,让液体a匀速排出的过程中,容器底内表面受到液体a的压力F2随时间t变化关系如图丙所示。当液体a分别流出12s、5s时,容器底对水平桌面的压强分别记为p1、p2,求p1︰p2的值。
四、实验题
12.某小组同学要探究液体内部压强与哪些因素有关。他们用U形管压强计在不同液体不同深度进行三组实验,并将有关数据分别记录在表一、表二、表三中。实验时,他们仔细观察U形管两边液面高度差,通过比较发观,每组的U形管两边液面高度差相同,而各组却不同,且第一组最大,第二组其次,第三组最小。
表1(第一组实验)
实验序号
液体密度(克/厘米3)
深度(厘米)
1
0.8
20
2
1.0
16
3
1.6
10
表2(第二组实验)
实验序号
液体密度(克/厘米3)
深度(厘米)
4
0.8
10
5
1.0
8
6
1.6
5
表3(第三组实验)
实验序号
液体密度(克/厘米3)
深度(厘米)
7
0.8
6
8
1.0
4.8
9
1.6
3
10
1.2
(1)分析比较实验序号3与4及观察到的现象,可得出的步结论是: ;
(2)分析比较实验序号 及观察到的现象,可得出的初步结论是:在同种液体内部,深度越深,液体内部压强越大;
(3)进一步综合分析比较表一或表二或表三及观察到的现象,得出结论:当 ,液体内部压强相同;
(4)小组同学在记录数据时有一组数据未填写完整,请将实验序号10中未填写的数据填写完整。 。
13.在“探究液体内部的压强与哪些因素有关”的实验中,甲、乙、丙三组同学分别以槽中液体为研究对象进行实验。他们在两端开口、粗细均匀的玻璃管的下端贴一个比管口稍大的塑料薄片,并将玻璃管竖直插入液体槽中,然后顺着管壁从上端开口处向管内缓缓注水,如图所示,直至观察到薄片恰好脱离管口下落。记录玻璃管的管口面积S,槽中液体密度ρ和玻璃管插入液体的深度h,测出注入管中水的质量m,运用公式计算出管内水产生的压强p。改变深度h,重复实验。甲组同学还选用了粗细不同的玻璃管进行实验。数据如表中:(薄片的重力、玻璃管的厚度忽略不计)
小组
槽中液体密度ρ(×103千克/米3)
实验序号
深度h(米)
管口面积S(×10-4米2)
质量m(×10-3千克)
管内水产生的压强p(帕)
甲
0.8
1
0.05
5
20
392
2
0.1
5
40
784
3
0.2
5
80
1568
4
0.2
10
160
1568
乙
1.0
5
0.05
5
25
490
6
0.1
5
50
980
7
0.2
5
100
1960
丙
1.2
8
0.05
5
30
582
9
0.1
5
60
1176
10
0.2
5
120
2352
(1)在此实验中,经分析得出,当薄片恰好脱离管口时,薄片处管外液体的压强 管内水产生的压强(选填“大于”、“小于”或“等于”);
(2)各组同学分析了本组的实验数据和相关条件,其中:甲组同学由实验序号3与4初步判断:本实验研究结论的获得与玻璃管的粗细 (选填“有关”或“无关”)。乙组同学分析实验序号 的数据,得出初步结论:同种液体内部的压强与深度成正比;
(3)三组同学互动交流,分析实验序号1与5与8的数据,发现液体内部压强(p1、p2、p3)与液体密度(ρ甲、ρ乙、ρ丙)满足的数学关系式: ,可以得出的初步结论:相同深度,液体内部压强与液体密度 ;
(4)进一步综合分析表中数据,经运算归纳得出:液体内部压强与 的比值是一个定值。
(
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6.3液体内部的压强(第1课时)
Ⅰ、知识探究
一、情景引入
哪些同学有过游泳的经历呢?同学们积极发言,都说游到深处感觉胸口更闷。再用课件展示浅海潜水服、深海潜水服,并问:为什么深海潜水服要比浅海潜水服更厚重些?要揭开这层神秘的面纱,今天我们就来学习液体的压强。
二、新课教学
探究点一:感受液体压强的存在
多媒体展示帕斯卡实验,感受液体压强的存在。
演示:将水倒入上端开口、下端扎有橡皮膜的玻璃管。
提问:橡皮膜的形状有什么变化?为什么会有这样的变化?说明了什么?
演示:将水倒入一端开口、一端封闭,侧壁开口且蒙有橡皮膜的玻璃管。
总结:容器内的液体对容器的底部和侧壁都有压强。
教师点拨:液体和固体一样受到重力作用,因此对容器底部有压强,同时由于液体具有流动性,因此对侧壁也有压强。
演示:把下端扎有橡皮膜的玻璃管插入水中。
提问:橡皮膜的形状有什么变化?说明了什么?
演示:在瓶子同一侧壁不同高度处打洞,然后往里面装水,实验现象说明了什么?
学生活动:分析现象进行归纳。
结论:(1)液体内部不仅有向下的压强,还有向侧面的压强;
(2)液体内部的压强与深度有关。
探究点二:研究液体内部压强
教师:既然液体内部存在压强,那么液体内部压强的大小跟哪些因素有关呢?用什么器材探究呢?
为了方便探究,介绍一种专用仪器——压强计。主要介绍:名称、作用、使用方法。要练习U形管中液面高度差的读数,向学生灌输一种方法——转换法。
1.猜想:
首先让学生猜想,并说出猜想依据。老师对学生的猜想分类整理,明确探究的方向。
2.设计实验:
根据猜想,确定该实验的研究方法:控制变量法。
学生讨论:怎样采用控制变量法来验证液体压强可能跟液体深度有关;液体压强与方向有关;液体压强可能跟液体密度有关。说出具体的做法。
探究一:液体内部压强的大小可能与液体深度有关;
记录表格1:
实验次数
液体种类
深度h/cm
压强计管中液面高度差ΔL/cm
1
2
3
探究二:液体内部压强的大小可能与液体密度有关;
记录表格2:(同表格1)
探究三:液体内部压强的大小可能与方向有关;
记录表格3:
实验前的温馨提示:
(1)改变深度方法:松开螺丝,上、下调整即可;
(2)改变橡皮膜方向方法:手拿胶管,转动上端的旋钮即可;
(3)压强计上的胶管不能弯折;
(4)出现U形管中液面不平时,请去掉胶管接头处,重新接好;
(5)深度是指从液面向下到某处的竖直距离,用钢尺可以读出深度大小。
3.进行实验:老师巡视指导。
4.分析论证:完成实验后,引导学生分析表格中数据得出结论。
总结:
(1)同一种液体的压强随深度的增加而增大;
(2)不同液体的压强与密度有关,深度一定时,液体密度越大,压强越大;
(3)同一深度的液体向各个方向的压强相等。
此时,让学生们来分析深海潜水服为什么比浅海潜水服要厚重些?
液体的压强跟液体的密度、深度有关,那么液体内部某处压强的大小如何确定呢?
下面我们来研究液体内部的压强与液体的深度、液体的密度之间的定量关系,利用等效替代法进行推导。分析后,学生完成推导过程,得出液体压强大小的计算公式。
同学们可以按下面的步骤思考:
1.这个液柱的体积是多大?
V=Sh。
2.这个液柱的质量是多大?
m=ρV=ρSh。
3.这个液柱有多重?对平面的压力是多大?
F=G=mg=ρgSh。
4.平面受到的压强是多大?
p==ρgh。
因此,深度为h处液体的压强为p=ρgh。
讲解:强调深度的含义,公式说明的问题。实验证明,该公式也适用于不规则容器所盛液体产生的压强。
Ⅱ、知识梳理
一、液体压强
要点:
1.产生原因:液体的压强是由液体所受的重力及液体具有流动性而产生的,液体的压强虽然是由液体受的重力产生的,但它的大小却与液体受的重力无关,液体对容器底部的压力不一定等于容器中的液体受到的重力,只有侧壁竖直的容器,底部受到的液体压力才等于容器内的液体所受的重力。
2.特点:通过实验探究发现,液体压强具有以下特点:
①液体对容器的底部和侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强。
②液体的压强随深度增加而增大,在同一深度,液体向各个方向的压强相等。
③不同液体的压强还跟它的密度有关系。
二、 液体压强公式:
1、公式推导:如图所示,设想在密度为的液体中,液面下深度为h处有一水平放置的面积为S的小平面,在这个平面上就有一个假想的液柱。
液柱的体积:
液柱的质量:
液柱受到的重力:
小平面受到的压力:
小平面受到的压强:
由于在同一深度液体向各个方向的压强都相等,因此用于液体内部向各个方向压强的计算。
2、液体压强计算公式:,式中P表示液体自身产生的向各个方向的压强,不包括液体受到的外加压强,单位是Pa,是液体密度,单位是,g是常数, g=9.8N/kg,h是液体的深度,单位是m。
要点:
1、由公式知,液体压强与液体的密度和深度有关,与液体的重力、体积无关。当深度一定时,P与成正比,当一定时,P与h成正比。
2、液体的深度h指的是液体中被研究点到自由液面的竖直距离,即一定要从液体跟空气的分界面竖直往下测量,它不是高度,高度由下往上量的,判断出h的大小是计算液体压强的关键。
三、 液体压强的测量
由于在同一深度,液体向各个方向的压强相等,所以我们只要测出液体某一深度某一方向上的压强,就同时知道了液体在这一深度各个方向上的压强。
如图所示,液体压强可用压强计来测量,工作原理是:当金属盒上的橡皮膜受到挤压时,U型管两边的液面出现高度差;压强越大,两边的高度差越大,读出高度差即可得出压强计金属盒所处之处的压强。
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6.3液体内部的压强(第1课时)
一、单选题
1.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
【答案】B
【分析】液体压强特点:(1)液体向各个方向都有压强.
(2)同种液体中在同一深度处液体向各个方向的压强相等.
(3)同种液体中,深度越深,液体压强越大.
(4)在深度相同时,液体密度越大,液体压强越大
【详解】A. 在同一深度,液体向各个方向的压强相等,故A错误;
B. 液体压强与深度有关,在同一液体内,越深的地方液体的压强越大,故B正确;;
C. 液体压强与深度有关,在同一液体内,液体对容器底的压强大于对容器侧面的压强,故C错误;
D. 液体具有流动性,所以液体内部向各个方向都有压强,故D错误.
故选B.
2.如下图所示,半球形容器中盛满水,则水对容器壁压力的示意图中正确的是 ( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】由于液体内部向各个方向都有压强,显然可以排除A、B选项;在液体中,随着深度的增加,液体的压强逐渐增大,水对容器壁的压力也增大,在C、D图中,D选项符合.故选D.
点睛:此题涉及到液体的压强的特点的问题,解答本题要掌握液体的压强的特点及其应用.
3.潜水员下潜至水面下12m深处时受到的压强为( )
A.120Pa B.1.2×103Pa C.1.2×104Pa D.1.2×105Pa
【答案】D
【详解】由p=ρgh可得,潜水员下潜至水面下12m深处时受到的压强为
故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
4.放在水平桌面上的两个容器里分别装着水和煤油,且液面高度一样,则容器底受到的压强(ρ煤油=0.8×103kg/m3)( )
A.装水的更大 B.装煤油的更大 C.一样大 D.无法判定
【答案】A
【详解】两个容器里分别装着水和煤油,液面高度一样,。根据液体压强公式
故
故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
5.著名的“木桶理论”,是指用木桶来装水,若制作木桶的木板参差不齐,那么它能盛下水的容量,不是由这个木桶中最长的木板来决定的,而是由最短的木板来决定,所以它又被称为“短板效应”。那么,决定木桶底部受到水的压强大小的是( )
A.木桶的粗细
B.木桶的轻重
C.最短的一块木板
D.最长的一块木板
【答案】C
【详解】根据p=ρgh可知,在液体密度不变时,液体压强的大小取决于液体的深度,而木桶里水的深度是由短木板的长度决定的。
故选C。
6.两支相同的试管内,装有质量相等的不同液体,a管竖直放置,b管倾斜放置,此时两管内液面处于同一水平位置,如图所示。则管底受到液体的压强是( )
A.一样大 B.a管底的大
C.b管底的大 D.无法判断
【答案】B
【详解】根据题意知道,两支相同的试管内,液体高度相同,液体质量相同,由图知道,b管液体体积大,所以密度小,由知道,b底部压强小,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
7.如图所示的容器中,水在A、B、C三处产生的压强分别为、、,则它们的大小关系是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【详解】根据液体压强的特点即可知,液体压强与液体密度和深度有关,深度为水面到某点的竖直高度,如图三点在同一液体中,深度关系为:,所以压强大小为:.
故选D.
8.小亮同学在研究液体内部压强的规律时,大胆探索,用甲、乙两种液体多次实验,根据实验数据画出了液体压强随深度变化的图像如右图所示,则甲、乙两种液体的密度关系是( )
A.ρ甲<ρ乙 B.ρ甲=ρ乙 C.ρ甲>ρ乙 D.条件不足,无法判定
【答案】C
【详解】由图可知当深度都为h0时p1>p2,根据液体压强公式p=ρgh,g是定值,则h一定时,因为p1>p2,所以ρ1>ρ2,即ρ甲>ρ乙。故选C。
9.一个空的塑料瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直地浸没水中,一次瓶口朝上(如图甲),一次瓶口朝下(如图乙),这两次塑料瓶在水中的位置相同。下列判断正确的是( )
A.甲图中橡皮膜将向上凸
B.乙图中橡皮膜将向下凸
C.甲图中橡皮膜形变程度比乙图中小
D.甲图中橡皮膜形变程度比乙图中大
【答案】C
【详解】AB.根据液体压强的特点可知,液体内部向各个方向都有压强,因此瓶口朝上(如图甲)时,橡皮膜受到向下的液体压强大于空的塑料瓶内的气体压强,此时甲图中橡皮膜将向下凹;当瓶口朝下(如图乙)时,橡皮膜受到向上的液体压强大于空的塑料瓶内的气体压强,此时乙图中橡皮膜将向上凹,故AB错误;
CD.根据可知,在相同的液体中,深度越大,压强越大。由图可知,甲图中橡皮膜浸入水中的深度小于乙图中橡皮膜浸入水中的深度,因此甲图中橡皮膜受到的水的压强小于乙图中橡皮膜受到的水的压强,所以甲图中橡皮膜形变程度比乙图中小,故C正确,D错误。
故选C。
10.两只容器分别盛有相同高度的酒精和水,在A、B、C三点中,液体产生的压强分别为pA、pB、pC,已知酒精的密度为0.8×103kg/m3,则( )
A.pA>pB>pC B.pA=pB<pC
C.pA<pB=pC D.pA<pB<pC
【答案】D
【详解】图中A、B两点,液体的密度相同,但深度不同,由于A所处的深度小于B所处的深度,根据p=ρgh可知pA<pB;B、C两点所处的深度相同,甲中的液体为酒精,乙中的液体为水,由于水的密度大于酒精的密度,根据p=ρgh可知pB<pC;所以三点的压强关系为
pA<pB<pC
故选D。
二、填空题
11.液体内部压强产生的原因是液体受 作用和液体没有 而且具有 ,所以液体对容器 和 都有压强,液体内部向 方向都有压强.
【答案】 重力 固定形状 流动性 底部 侧壁 各个
【详解】[1][2][3][4][5]液体由于有重力,而对容器底部会产生压强;液体由于没有固定的形状,具有流动性而对束缚它的侧壁有压强;
[6]液体内部各个方向都有压强.
12.一座深海油井爆炸起火,为堵住漏油井口,石油公司派出了多个水下机器人潜入到海底作业。机器人在下潜过程中,受到水的压强将 (选填“增大”、“不变”、“减小”),机器人下潜到1000m深的漏油井口处时,受到海水的压强为 Pa,如果漏油井口的面积为0.2m2,则海水在这块面积上产生的压力为 N。(取ρ海水=1×103kg/m3)
【答案】 增大 1.0×107 2×106
【详解】[1]液体的压强与液体的密度和深度有关,在液体密度一定时,深度越大,液体压强越大。
[2]1000m深的海底产生的压强是
p=ρ液gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1000m=1.0×107Pa
[3]根据可知,海水在面积为0.2m2的漏油井口产生的压力是
F=pS=1.0×107Pa×0.2m2=2×106N
13.如图所示的平底容器质量为0.3kg,底面积为3×10-3m2,内装0.6kg的水后,测得容器中水深15cm,若将该容器放在边长为1m的水平桌面中央,则容器对桌面的压强为 Pa,容器中的水对容器底的压力大小为 N。(忽略容器厚度,取g=10N/kg)
【答案】 3×103 4.5
【详解】[1]容器和水总重量为
G总=m总g=(0.3kg+0.6kg)×10N/kg=9N
静止于桌面,对桌面的压力等于重力,即
F压=G总=9N
则容器对桌面的压强为
[2]水对容器底面的压强为
则水对容器底部的压力为
F容=p2S=1.5×103Pa×3×10-3m2=4.5N
14.如图所示的装置名称叫 ,它是用来探究 的仪器。若该装置密封性良好,则实验前按压橡皮膜,两侧液面 出现高度差(选填“会”或“不会”),实验过程中观察到两侧液面高度差增大,则说明探头处液体压强 。(选填“增大”或“减小”或“不变”)
【答案】 液体压强计 液体压强 会 增大
【详解】[1][2][3]图中是用来测量液体压强的仪器,叫液体压强计;实验前,应检查U形管压强计是否漏气,按压橡皮膜时,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明装置不漏气。
[4]根据转换法,通过U形管两侧液面高度差来反映液体压强的大小,实验过程中观察到两侧液面高度差增大,说明探头处液体压强增大。
15.如图所示的两个容器中盛有同种相同质量的液体,液体对容器底部的压强分别为p甲和p乙,则p甲 p乙(选填“<”、“>”或“=”);若液体对容器底部的压力分别为F甲和F乙,则F甲 F乙(选填“<”、“>”或“=”)。
【答案】 < =
【详解】[1]两个容器中盛有同种相同质量的液体时,甲容器的横截面积较大,容器内液体的深度较小,由p=ρgh可知,甲中液体对容器底部的压强较小,即p甲<p乙。
[2]因柱形容器中液体对容器底的压力等于液体重力,所以,甲、乙容器底部受到的压力都等于液体的重力,即F甲=F乙。
16.如图所示,容器中间用隔板等分成左右两部分,隔板下部有一10cm2的圆孔被橡皮膜封闭。图甲所示在左右两侧分别装入深度相同,密度分别为ρ1、ρ2的两种液体,则ρ1 ρ2。如图乙所示,容器右侧装入水,此时水对橡皮膜的平均压强为700Pa,则橡皮膜受到左侧液体的压力是 N。
【答案】 < 0.7
【详解】[1]由图甲可知,橡皮膜向左边凸起,说明右边液体压强在该位置大,而左边的液面高度等于右边液面的高度,所以根据液体压强公式p=ρgh可知,左侧液体的密度小于右侧液体密度,即ρ1<ρ2。
[2]如图乙所示,容器右侧装入水,根据压强公式变形可得橡皮膜受到水的压力
F=pS=700Pa×10×10-4cm2=0.7N
橡皮膜平直,橡皮膜受到左侧液体的压力等于橡皮膜受到水的压力,为0.7N。
17.如图,水平桌面上的两个粗细不同的圆柱形容器甲、乙,分别装有不同的液体,容器底部受到的液体压强相等,则两种液体密度的关系是 ;液体对容器底的压力 。(选填“>”“<”或“=”)。
【答案】 > <
【详解】[1]由图知甲液面低于乙液面,容器底部受到的压强相等,据公式可知,甲容器中液体的密度大于乙液体的密度,即>。
[2]因为容器底部受到的压强相等,S甲<S乙根据F=pS,F甲<F乙。
18.为了研究液体内部压强的特点,小刚将液体压强计进行了改进,当两探头置于空气中时,U形管液面相平,现将两探头分别放在甲、乙容器内密度为ρ1和ρ2的两种液体中,且两探头所处的深度相同时,U形管中的液面位置如图所示,则ρ1 ρ2(选填“>”“<”或“=”);若使U形管中的液面再次相平,应 (选填“增大”或“减小”)甲容器中的探头在液体中的深度。
【答案】 > 减小
【详解】[1]由图可知,压强计的探头在两液体中的深度是相同的,而U形管中液面的高度左边小于右边,说明甲中的压强更大,根据p=ρgh可知,甲液体的密度更大。
[2]甲液体的密度大,若使U形管中的液面再次相平,根据p=ρgh可知,应减小甲容器中的探头在液体中的深度。
三、作图题
19.按要求作图:容器侧壁上开了三个孔A,B,C,请作出容器中的水出射的大致路径。
【答案】
【详解】装有水的容器侧壁上开有三个孔,水从小孔中流出,根据液体压强公式p=ρgh可得,越靠下部的小孔深度越大,水产生的压强越大,所以水喷射的也越远,如下图所示:
20.如图所示是三个相同的烧杯,甲杯放盐水,乙杯放煤油,丙杯放水,当杯底受到液体压强相等时,画出杯内液面的大概位置。(已知ρ盐水>ρ水>ρ煤油)
【答案】
【详解】已知
又它们对容器底部的压强相等,根据公式p=ρgh可知,液体密度越大,液体深度越小,液体密度越小,液体深度越大,所以三种液体深度
如图所示:
21.如图乙所示,用压强计探究影响液体内部压强大小的因素,如图(a)是金属盒在水中时 U 形管两侧的液面情况,请在图(b)中大致画出金属盒在深度相同的盐水中时 U 形管两侧的液面情况。
( )
【答案】
【详解】由知道 ,液体压强与液体深度和液体的密度有关,当金属盒在深度相同的盐水中时,由于盐水的密度大于水的密度,所以,U 形管左侧的液面下降,同时右侧液面上升,故U 形管两侧的液面情况如下图
四、计算题
22.有一水池,水深10米,则水对池底的压强是多少?(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
【答案】105Pa
【详解】解:根据可知,水对池底的压强为
答:水对池底的压强是105Pa。
23.如图所示,一个盛水的平底茶壶放在水平桌面上,壶中放有250g的水,壶底面积为,壶中水深(),求:
(1)水对壶底的压强;
(2)水对壶底的压力。
【答案】(1)1200Pa;(2)
【详解】解:(1)水深
由可知,水对壶底的压强为
(2)壶的底面积,由得,水对茶壶底的压力
答:(1)水对茶壶底部的压强为1200Pa。
(2)水对茶壶底部的压力为。
24.“奋斗者”号是我国自行研制、世界领先的深海潜水器(如图),某次执行任务时该潜水器下潜深度为。已知海水密度为,液体压强公式为,其中指液体密度,h指所处液体深度。求:
(1)“奋斗者”号受到海水压强的大小;
(2)若该潜水器舱门面积为,求舱门受到的海水压力大小。
【答案】(1)1×107Pa;(2)5×106N
【详解】解:(1)“奋斗者”号受到海水压强的大小为
p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1000m=1×107Pa
(2)由压强公式可知 ,舱门所受液体压力大小
F=pS=1×107Pa×0.5m2=5×106N
答:(1)“奋斗者”号受到海水压强的大小为1×107Pa;
(2)若该潜水器舱门面积为,舱门受到的海水压力大小为5×106N。
25.如图所示,一平底玻璃杯放在面积为1m2的水平桌面上,内装150g的水,杯子与桌面的接触面积是10cm2(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。
(1)求距容器底部3cm的A点受到的水的压强;
(2)杯底面积为9cm2,求水对杯底的压力;
(3)若桌面所受玻璃杯的压强是2.7×103Pa,求玻璃杯的质量。
【答案】(1)900Pa;(2)1.08N;(3)0.12kg
【详解】解:(1)距容器底部3cm的A点受到的水的深度为
距容器底部3cm的A点受到的水的压强为
(2)水对杯底的压强为
水对杯底的压力为
(3)由得,桌面所受玻璃杯的压力是
玻璃杯放在水平桌面上,玻璃杯和杯内水的总重力为
玻璃杯和杯内水的总质量为
玻璃杯质量为
答:(1)距容器底部3cm的A点受到的水的压强为900Pa;
(2)杯底面积为9cm2,水对杯底的压力为1.08N;
(3)若桌面所受玻璃杯的压强是2.7×103Pa,玻璃杯的质量为0.12kg。
五、实验题
26.“测定不规则物体的密度”实验原理是 ,实验中需用 测出物体的体积。图(a)所示的装置叫做 。在探究液体内部的压强与 的关系时,进行如图(b)、(c)和(d)所示实验操作,图中三容器所盛是密度 液体。(选填“相同”或“不同”)
【答案】 量筒 U形管压强计 深度 相同
【详解】[1][2]测量密度的原理是依据了密度的公式,因此只有测出质量和体积才能求出物体的密度,测质量常用的工具是天平,测体积常用的工具是量筒。
[3]图a所示的是U形管压强计,本装置是通过U形管中液面的高度差来反映压强大小的,该装置叫做U形管压强计。
[4][5]液体内部压强与液体的密度和深度有关,探究液体内部的压强与深度是否有关时,根据控制变量法可知,必须控制液体的密度相同,因此图中三容器所盛的液体的密度相同。
27.如图是用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验装置。
(a)本实验通过观察U形管两边液面的 来表示探头处液体压强的大小,这里用到的研究方法叫 法;
(b)比较图乙和丙,可得结论:同种液体, 越大,液体压强越大;
(c)比较图丙和丁,可得结论:同一深度,液体 越大,液体压强越大。
【答案】 高度差 转换 深度 密度
【详解】(a)[1][2]本实验通过观察U形管两边液面的高度差来表示探头处液体压强的大小,U形管两边液面的高度差越大,可知液体产生的压强越大,这里用到的研究方法叫转换法。
(b)[3]液体压强与液体的深度和密度有关,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变。比较图乙和丙可知,液体密度相同,丙中橡皮膜的深度大,U形管两边液面的高度差越大,可得结论:同种液体,深度越大,液体压强越大。
(c)[4]比较图丙和丁可知,深度相同,盐水密度大于水的密度,丁图中U形管两边液面的高度差大,可得结论:同一深度,液体密度越大,液体压强越大。
28.小何同学用图甲所示的压强计探究液体内部压强特点。
(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;
(2)实验前,若压强计两侧液面已有高度差,他首先应该 (填字母);
A.拆除软管,待液面稳定后重新安装
B.直接从U 形管右侧中倒出适量液体
C.往 U 形管右侧中加入密度更大的液体
(3)小何同学利用调试好的压强计进行实验,比较图乙、丙可得到:在同种液体中,液体内部压强随深度的增加而 (选填“增大”或“减小”)。比较图丙和图 可以得到:液体的压强与液体密度有关。
【答案】 不是 薄 A 增大 丁
【详解】(1)[1]连通器的特点是上端开口,底部连通,而U形管压强计一端是封闭的,所以不是连通器。
[2]压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的,橡皮膜越薄,其灵敏度越高,测量时误差越小。因此探头上的橡皮膜应该用薄一些的较好。
(2)[3]在使用压强计前,发现U形管中两侧液面已有高度差,接下来的操作是:只需将软管取下,再重新安装,让U形管中两管上方的气体压强都等于大气压,当橡皮膜没有受到液体压强时,U形管中的液面就会相平,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
(3)[4]乙、丙两图中液体的种类相同,探头所处的深度不同,且深度越深,U形管液面的高度差越大,说明橡皮膜受到的液体压强越大,可得到:在同种液体中,液体内部压强随深度的增加而增大。
[5]要探究液体的压强与液体密度之间的关系,需要控制探头所处的深度相同,改变液体的密度,所以丙、丁两图符合题意。
29.某学习小组在“探究液体压强与哪些因素有关”的实验中,进行了如下操作和分析,如图所示:
(1)当压强计的探头在空气中时,U形管两边的液面应当相平,而小明同学却观察到如图(a)所示的情景。他接下来的操作应该是 。
(2)调整后,如图(b)所示,他用手指按压探头的橡皮膜,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”)。
(3)压强计调节正常后,小明将探头先后浸入到两杯液面相平的水中,如图(c)和(d)所示。比较(c)(d)两组实验,可以得出初步结论:液体压强与液体的深度有关,深度越深,压强越 。
(4)小明保持(d)图中探头的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,实验情形如图(e)所示。比较(d)、(e)两次实验,得出“液体的密度越大,其内部的压强越大”的结论。他的结论是错误的,原因是没有控制 相同。
【答案】 拆除软管重新安装 不漏气 大 没有控制液体的深度相同
【详解】(1)[1]压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的;当金属盒在空气中时,橡皮膜受到的压强与大气压相等,U形管两边的液面应当相平;由图a知,左边的液面较低,说明左边液面受到的压强大于右边液面受到的大气压;此时应该将软管卸下来,使管内压强和大气压相等,然后再接上。
(2)[2]用手轻轻按压几下橡皮膜,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明装置不漏气,否则说明该装置漏气。
(3)[3]比较(c)和(d)两组实验,液体种类都是水,(d)中探头所处深度大于(c),(d)U形管内两液面的高度差更大,说明同种液体,深度越深,压强越大。
(4)[4]小明保持(d)图中金属盒的位置不变,将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,(e)图中液体的密度和金属盒在液体中的深度都变大了,他由此得出,在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大的结论,则他的结论不可靠,原因是没有控制液体的深度相同。
一、单选题
1.如图所示,将未装满水且密闭的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,前后两次放置时,水对瓶底和瓶盖的压强分别是pA和pB,瓶子对水平桌面的压强分别是pA'和pB',则( )
A.pA<pB pA′<pB′ B.pA>pB pA'=pB'
C.pA<pB pA'>pB' D.pA>pB pA'>pB'
【答案】A
【详解】液体内部压强随深度的增加而增大,由图可知,倒立时水的深度增加,所以水对瓶盖的压强会增大,即pB>pA;瓶子对桌面的压力是由瓶子和水的总重力产生的,即F=G瓶+G水。由于瓶子和水的总质量没有改变,所以它们对桌面的压力也不变。当瓶子正立放置时,受力面积SA是瓶底的面积;当瓶子倒立放置时,受力面积SB是瓶盖的面积。由于瓶底的面积大于瓶盖的面积(即SA>SB),根据可知,瓶子倒立时对桌面的压强会增大,即pB′>pA′。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
2.某同学利用如图所示的器材探究液体内部压强特点,容器中间用隔板分成横截面积相同的左右两部分,隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,在容器左右两侧倒入体积不同的水后,橡皮膜向左凸起,如图甲所示。在容器左右两侧分别倒入水和某种液体后,橡皮膜相平,如图乙所示。测得甲、乙左右两侧橡皮膜中心所处的深度分别为12cm、15cm。下列说法错误的是( )
A.由图甲可初步得出结论:同种液体,深度越深,压强越大
B.由图乙可判断出右侧液体密度小于水的密度
C.图甲中左右两侧水对容底部压强之比为4︰5
D.图乙中右侧液体密度为0.8g/cm3
【答案】C
【详解】A.由图甲可知,右侧水面到橡皮膜的深度大于左侧水面到橡皮膜的深度,由p=ρgh可知,右侧水对橡皮膜的压强大于左侧水对橡皮膜的压强,使得橡皮膜向左凸起,故由图甲可初步得出结论:同种液体,深度越深,压强越大,故A正确,不符合题意;
B.由图乙可知,右侧液面到橡皮膜的深度大于左侧水面到橡皮膜的深度,且橡皮膜相平,则此时两侧液体对橡皮膜的压强相同,由p=ρgh可得,右侧液体密度小于水的密度,故B正确,不符合题意;
C.若测得图甲中左右两侧橡皮膜中心所处的深度分别为12cm、15cm,因橡皮膜到容器底的高度未测出,无法得出左右两侧水对容底部压强之比,故C错误,符合题意;
D.若测得图乙中左右两侧橡皮膜中心所处的深度分别为12cm、15cm,因为橡皮膜相平,由p=ρgh可得,两侧液体对橡皮膜的压强为
p水=p液则
ρ水gh水=ρ液gh液则右侧液体密度为
故D正确,不符合题意。
故选C。
3.如图所示,容器重4N,放在水平地面上,容器上部分是边长为5cm的立方体,下部分是边长为10cm的立方体,若向容器内注入1.1kg水(取),下列说法正确的是( )
A.水对容器底部的压强为1500Pa,水对容器底部的压力为15N
B.水对容器底部的压强为1400Pa,水对容器底部的压力为14N
C.容器对地面的压力为18N,容器对地面的压强为1800Pa
D.容器对地面的压力为15N,容器对地面的压强为1000Pa
【答案】B
【详解】放在水平桌面上,容器对地面的压力为
这个装着水的容器对桌面的压强
容器容积
水的体积
注入水1.1kg水灌满下部分的容器,则上部分容器内水的体积
上部分容器内水的深度
水的总深度
容器底部所受水的压强
由得,水对容器底部的压力为
综上分析,故ACD错误,B正确。
故选B。
4.如图所示,两个圆柱形容器甲和乙放在水平桌面上,甲容器底面积大于乙容器底面积,它们分别装有体积相等的液体,甲容器中液体的密度为、重力为,乙容器中液体的密度为、重力为。液体内A、B两点到容器底部的距离相等,其压强分别为、,若两容器底部受到的液体压强相等,则下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】D.由图可知甲、乙两容器中液体的深度,两容器底部受到的液体压强相等,即
根据可知液体的密度,故D正确;
AB.液体内A、B两点到容器底部的距离相等,A点的压强
B点的压强
因为液体的密度,则,故AB错误;
C.由题意知,液体的密度,两种液体体积V相等,由
可知,,故C错误。
故选D。
5.如图所示,甲乙丙是三个底面积和质量都相同、形状不同的容器,下列说法正确的是( )
A.在三种容器装入水且水面恰好相平,液体对容器底部压强
B.在三种容器装入水且水面恰好相平,液体对容器底部压力
C.在三种容器中分别装入质量相等的水,液体对容器底部压力
D.在三种容器中分别装入质量相等的水,容器对桌面压力
【答案】C
【详解】A.在三种容器装入水且水面恰好相平,根据公式可知,液体对容器底部压强
故A错误;
B.在三种容器装入水且水面恰好相平,液体对容器底部压强
三个容器底面积相同,根据公式可知,液体对容器底部压力
故B错误;
C.在三种容器中分别装入质量相等的水,水的体积相等,由于容器底面积相同,根据三个容器的形状可知,甲中的水面最高,乙次之,丙中的水面最低,再由公式可知,液体对容器底部的压强
容器底面积相同,根据公式可知,液体对容器底部压力
故C正确;
D.在三种容器中分别装入质量相等的水,且容器质量相等,所以容器和水的总质量相等,总重力相等。由于容器对桌面的压力等于总重力,所以容器对桌面压力
故D错误。
故选C。
二、填空题
6.如图,一个容积为500mL的平底玻璃瓶竖直放在水平桌面上,玻璃瓶底的面积是瓶盖面积的4倍。现往瓶中装入300mL水,水面正好到瓶高h的一半,旋紧瓶盖后将瓶子倒立放置。若瓶子正立和倒立时对桌面压强分别为和,则 。若瓶子正立和倒立时,水对瓶底和瓶盖的压强分别为和,则 。
【答案】 1∶4 3∶4
【详解】[1]正立或倒立时,瓶子对桌面的压力都等于瓶子及水的总重力,则瓶子对桌面的压力相等,正立时的底面积是倒立时的4倍,据知,。
[2]瓶中装入300mL水,正立时,设瓶底的面积为S,有
解得
水对瓶底的压强
倒立时,未装水部分的体积
V1=500mL-300mL=200mL
未装水部分的高度
装水部分的高度
此时水对瓶盖的压强
所以
7.如图所示,水平面上有两个完全相同的长方体容器,容器内装有质量相同的甲、乙两种不同液体。已知甲液体的液面到容器底部的距离为15cm;液体内A、B两点到容器底部距离相等;A点受到甲液体的压强为700Pa。(,取)
(1)A点到容器底部的距离为 cm;
(2)甲液体的密度 (选填“大于”“等于”或“小于”)乙液体的密度;
(3)甲液体对容器底部的压强 (选填“大于”“等于”或“小于”)乙液体对容器底部的压强;A点受到甲液体的压强 (选填“大于”“等于”或“小于”)B点受到乙液体的压强。
【答案】 8 小于 等于 大于
【详解】(1)[1]由知道,A点到液面的距离为
则A点到容器底部的距离为
(2)[2]由图知道,两种液体的体积V甲>V乙,又因为两液体的质量为,由知道,两液体的密度
(3)[3]容器是规则形状的,两种液体的质量相同,根据G=mg知道,两种液体的重力相同,由 知道,两容器底部受到的压强相同。
[4]由题意知道,液体内A、B两点到容器底部的距离相等,由知道
由于
且,所以
8.如图所示,甲、乙两个容器质量相等、底面积相同,内装两种不同液体,两容器底部受到的液体压强相等。容器对桌面的压力分别为和,距离容器底部等高的位置有A、B两点,受到的液体压强分别为和。则 , 。(均选填“>”“<”或“=”)
【答案】 > >
【解析】略
三、计算题
9.如图平面上, 正方体木块的边长为10cm、质量为0.4kg, 上方的锥形瓶重为1N、底面积为60cm2。 内装有2N的水。(g=10N/kg,)求:
(1)木块所受重力;
(2)木块对桌面的压强;
(3)水对瓶底的压强;
(4)如果在瓶中再装入0.5N的水,水对杯底的压力是大于水重还是小于水重?
【答案】(1)4N;(2)700Pa;(3)500Pa;(4)大于
【详解】解:(1)木块所受重力
(2)木块对桌面的压力为
木块对桌面的压强
(3)水对瓶底的压强
(4)应容器为上小下大的容器,由与得,水对杯底的压力
即水对杯底的压力大于水重。
答:(1)木块所受重力4N;
(2)木块对桌面的压强700Pa;
(3)水对瓶底的压强500Pa;
(4)如果在瓶中再装入0.5N的水,水对杯底的压力是大于水重。
10.如图所示是家庭厨房常见的洗菜水槽,水槽出水口下方连接排水管,水槽中水深为20cm,出水口有一质量为0.05kg、横截面积为80cm2的圆柱形橡胶塞子。塞子刚好嵌入出水口,塞子与出水口间的摩擦忽略不计。根据所学物理知识,解决以下问题:
(1)橡胶塞子的重力有多大;
(2)槽中深为20cm时水对槽底产生的压强(不考虑大气压强);
(3)用手拉细绳一端,至少需要多大的拉力才能提起塞子。
【答案】(1)0.5N;(2)16N;(3)16.5N
【详解】解:(1)橡胶塞子的重力为
G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N
(2)水对橡胶塞子的压强为
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×20×10-2m=2000Pa
(3)水对橡胶塞子的压力为
F=pS=2000Pa×80×10-4m2=16N
橡胶塞静止,则橡胶塞子受到竖直向下的重力、水对橡胶塞子竖直向下的压力和提起塞子的拉力,三力平衡,则提起塞子拉力
F拉=G+F=0.5N+16N=16.5N
答:(1)橡胶塞子的重力是0.5N;
(2)水对橡胶塞子的压力是16N;
(3)用手拉细绳一端,至少需要16.5N的拉力才能提起塞子。
11.如图甲所示的薄壁容器放置在水平地面上,该容器上、下两部分都是圆柱形,其横截面积分别为S1、S2。容器内装有高度为H的水,底部装有控速阀门,通过控速阀门,每秒钟匀速排出水的质量为150g,此过程中,容器底内表面受到水的压力F1随时间t变化关系如图乙所示。已知水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3,S2=600cm2,容器质量是300g。求:
(1)阀门打开前水对容器底产生的压强是多少Pa?
(2)阀门打开前容器中水的质量是多少kg?上部分横截面积S1为多少cm2?
(3)当水完全流尽,将另一液体a装入容器中,使其液面高度同为H。打开控速阀门,让液体a匀速排出的过程中,容器底内表面受到液体a的压力F2随时间t变化关系如图丙所示。当液体a分别流出12s、5s时,容器底对水平桌面的压强分别记为p1、p2,求p1︰p2的值。
【答案】(1)1500Pa;(2)4.5kg,150cm2;(3)41︰55
【详解】解:(1)分析图乙可知,阀门打开前水对容器底产生的压力F=90N,阀门打开前水对容器底产生的压强
(2)由图乙可知,经过30s,水全部排完,水的质量
m=m0t=150g×30s=4500g
当10s时,上部分水全部流完,上部分水的质量
m上=m0t10=150g×10s=1500g
上部分水的体积
下部分水的质量
m下=m0t20=150g×20s=3000g
下部分水的体积
当时间为10s时,水面下降高度为h,压强的变化量
即
解得
h=0.1m=10cm
上部分横截面积
(3)阀门打开前液体对容器底产生的压强
因为注入液体深度和水相同,则有
解得
ρa=0.8×103kg/m3=0.8g/cm3
液体总质量
ma=ρa(V上+V下)=0.8g/cm3×(1500cm3+3000cm3)=3600g
每秒钟匀速排出液体的质量
当液体a流出12s时,流出液体质量
m12=ma0t12=120g×12s=1440g
剩余质量
m1=ma-m12=3600g-1440g=2160g
容器底对水平桌面的压力
F12=(m1+m容)g=(2.16kg+0.3kg)×10N/kg=24.6N
当液体a流出5s时,流出液体质量
m5=ma0t5=120g×5=600g
剩余质量
m′=ma-m5=3600g-600g=3000g
容器底对水平桌面的压力
F5=(m′+m容)g=(3kg+0.3kg)×10N/kg=33N
答:(1)阀门打开前水对容器底产生的压强是1500Pa;
(2)阀门打开前容器中水的质量是4.5kg,上部分横截面积S1为150cm2;
(3)p1︰p2的值为41︰55。
四、实验题
12.某小组同学要探究液体内部压强与哪些因素有关。他们用U形管压强计在不同液体不同深度进行三组实验,并将有关数据分别记录在表一、表二、表三中。实验时,他们仔细观察U形管两边液面高度差,通过比较发观,每组的U形管两边液面高度差相同,而各组却不同,且第一组最大,第二组其次,第三组最小。
表1(第一组实验)
实验序号
液体密度(克/厘米3)
深度(厘米)
1
0.8
20
2
1.0
16
3
1.6
10
表2(第二组实验)
实验序号
液体密度(克/厘米3)
深度(厘米)
4
0.8
10
5
1.0
8
6
1.6
5
表3(第三组实验)
实验序号
液体密度(克/厘米3)
深度(厘米)
7
0.8
6
8
1.0
4.8
9
1.6
3
10
1.2
(1)分析比较实验序号3与4及观察到的现象,可得出的步结论是: ;
(2)分析比较实验序号 及观察到的现象,可得出的初步结论是:在同种液体内部,深度越深,液体内部压强越大;
(3)进一步综合分析比较表一或表二或表三及观察到的现象,得出结论:当 ,液体内部压强相同;
(4)小组同学在记录数据时有一组数据未填写完整,请将实验序号10中未填写的数据填写完整。 。
【答案】 深度相同时,液体密度越大,液体内部压强越大 1、4和7(或2、5和8或3、6和9) 液体的密度与所处深度的乘积相同时 4
【详解】(1)[1]分析实验序号3与4的数据可知,液体深度相同,第3次实验液体密度比第4次实验液体密度大,第3次实验比第4次实验U形管液面差大,说明第3次实验压强大。所以得出的结论是:深度相同时,液体密度越大,液体内部压强越大。
(2)[2]分析表中数据,实验1、4和7(或2、5和8或3、6和9)三次实验液体密度相同,压强计所处的深度不同,实验1深度最深,U形管两边液面高度差最大,压强最大,实验7深度最深,U形管两边液面高度差最小,压强最小。所以得出的实验结论是:在同种液体内部,深度越深,液体内部压强越大。
(3)[3]分析表一、表二或表三数据,U形管两边液面的高度差相同,液体的密度与液体的深度乘积相同,所以液体的密度与液体的深度乘积相同时,液体内部压强相同。
(4)[4]小组同学在记录数据表三时,根据液体的密度与所处深度的乘积相同时液体压强相等得
1.6g/cm3×3cm=1.2g/cm3h
解得h=4cm,所以实验序号10中未填写的数据应该是4。
13.在“探究液体内部的压强与哪些因素有关”的实验中,甲、乙、丙三组同学分别以槽中液体为研究对象进行实验。他们在两端开口、粗细均匀的玻璃管的下端贴一个比管口稍大的塑料薄片,并将玻璃管竖直插入液体槽中,然后顺着管壁从上端开口处向管内缓缓注水,如图所示,直至观察到薄片恰好脱离管口下落。记录玻璃管的管口面积S,槽中液体密度ρ和玻璃管插入液体的深度h,测出注入管中水的质量m,运用公式计算出管内水产生的压强p。改变深度h,重复实验。甲组同学还选用了粗细不同的玻璃管进行实验。数据如表中:(薄片的重力、玻璃管的厚度忽略不计)
小组
槽中液体密度ρ(×103千克/米3)
实验序号
深度h(米)
管口面积S(×10-4米2)
质量m(×10-3千克)
管内水产生的压强p(帕)
甲
0.8
1
0.05
5
20
392
2
0.1
5
40
784
3
0.2
5
80
1568
4
0.2
10
160
1568
乙
1.0
5
0.05
5
25
490
6
0.1
5
50
980
7
0.2
5
100
1960
丙
1.2
8
0.05
5
30
582
9
0.1
5
60
1176
10
0.2
5
120
2352
(1)在此实验中,经分析得出,当薄片恰好脱离管口时,薄片处管外液体的压强 管内水产生的压强(选填“大于”、“小于”或“等于”);
(2)各组同学分析了本组的实验数据和相关条件,其中:甲组同学由实验序号3与4初步判断:本实验研究结论的获得与玻璃管的粗细 (选填“有关”或“无关”)。乙组同学分析实验序号 的数据,得出初步结论:同种液体内部的压强与深度成正比;
(3)三组同学互动交流,分析实验序号1与5与8的数据,发现液体内部压强(p1、p2、p3)与液体密度(ρ甲、ρ乙、ρ丙)满足的数学关系式: ,可以得出的初步结论:相同深度,液体内部压强与液体密度 ;
(4)进一步综合分析表中数据,经运算归纳得出:液体内部压强与 的比值是一个定值。
【答案】 等于 无关 5、6、7 p1∶p2∶p3=ρ甲∶ρ乙∶ρ丙 成正比 液体密度和深度的乘积
【详解】(1)[1]当薄片恰好脱离管口时,受到平衡力的作用,薄片上下的受力面积相同,根据得到薄片处管外液体的压强等于管内水产生的压强。
(2)[2]甲组同学实验3、4,液体的密度一定、深度一定,管的粗细不同,但是液体的压强相同,所以本实验研究结论与玻璃管的粗细无关。
[3]乙组同学实验5、6、7,液体密度不变,深度增加几倍,对应的压强增大几倍,可以得到在液体密度一定时,同种液体内部的压强与深度成正比。
(3)[4][5]实验1、5、8,液体的深度一定,液体内部的压强与液体密度成正比。液体内部的压强(p1、p2、p3)与密度(ρ甲、ρ乙、ρ丙)满足关系
p1∶p2∶p3=ρ甲∶ρ乙∶ρ丙
(4)[6]综合分析表中数据,液体的压强与液体的密度和深度成正比,则可得,即液体内部压强与液体密度和深度的乘积的比值是一个定值。
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