内容正文:
6.4 液体压强
目录
2
考点01 概念辨析 2
考点02 液体压强的大小 2
考点03 液体中压力的方向、液体压强的决定因素 3
考点04 比较压强的大小 4
考点05 连通器 5
考点06 连通器的特点及应用 5
考点07 液体压强的综合应用 7
考点08 隔板问题、实验题(填空) 9
考点09 动态问题 10
考点10 作图题 11
考点11 计算题 11
考点12 实验题 12
14
18
考点01 概念辨析
1.下列关于液体压强的说法中,不正确的是( )
A.液体压强产生的原因是因为液体受重力且具有流动性
B.液体内部向各个方向都有压强,且同种液体在同一深度向各方向的压强大小相等
C.拦河大坝修建为“上窄下宽”,是因为水的深度越深,液体的压强越大
D.两种不同的液体,谁的密度大,谁产生的压强大
2.关于液体压强,下列说法中正确的是( )
A.液体压强大小与液体受到的重力有关
B.液体对容器底部有压强,对容器侧壁没有压强
C.液体内部压强的大小与方向有关
D.液体压强只与液体深度、液体密度有关
3.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
4.关于液体内部的压强,下列说法中错误的是( )
A.在同一深度,液体密度越大,液体内部压强越大
B.在同一深度,液体向下的压强大于向上的压强
C.在同种液体内部,深度越深,液体内部压强越大
D.在同种液体内部,深度相同处液体向各个方向压强相等
考点02 液体压强的大小
5.在东京玩具展上,一款能够上天、入地、下海的遥控玩具车吸引了众多观展者的目光,这款海陆空三栖遥控玩具车的自身重量仅为50g,该车下潜到水下10m深时,车身受到水的压强为 Pa;该车继续下潜,受到的压强 。(选填“增大”、“减小”、“不变”)(水的密度1.0×103kg/m3)
6.一平底装3N水的玻璃杯放在水平桌面上,杯子与桌面的接触面积为20cm2,杯内水面高度10cm,则水对杯底的压力是 。
7.如图为我国自行设计的“蛟龙号”载人潜水器。当该潜水器从海面逐渐下潜时,它受到的海水的压强将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。当它下潜到水下2000m处时,海水对它的压强为 Pa(海水的密度近似取1.0×103kg/m3),海水对它2m2的外表产生的压力为 N。
8.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)
考点03 液体中压力的方向、液体压强的决定因素
9.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.
10.如图所示,打开水坝的闸门时,液体压强使坝底的水奔流而出,则决定坝底水的压强大小的主要因素是( )
A.水的深度 B.水的体积 C.坝的密度 D.坝的高度
11.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
考点04 比较液体压强的大小
12.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“=”)。
13.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“=”)。
14.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。
考点05 连通器
15.如图所示装置中没有利用连通器原理工作的是( )
A. B.
C. D.
16.下列设备不属于连通器的是( )
A.船闸 B.锅炉水位计 C.茶壶 D.自来水笔
17.下列生活实例中,不属于连通器应用的是( )
A.锅炉水位计 B.活塞式抽水机
C.卫生间地漏存水杯 D.船闸
考点06 连通器的特点及应用
18.连通器在生产和生活中应用非常广泛。如图所示的连通器装有同种液体,当液体静止时,两边液面位置正确的是( )
A. B. C. D.
19.小聪对连通器有以下理解,正确的是( )
A.下端相连的容器是连通器
B.连通器内装同种液体时各个容器的液面一定相平
C.船闸的闸室与上(下)游水道可构成连通器
D.连通器内各个容器中的液体对容器底的压力一定相等
20.如图所示的连通器,液体不流动时,A、B、C、D四个管内的液面相平.下列做法中,液面静止时A管液面与其它管液面不相平的是( )
A.将连通器倾斜放置 B.A管内继续加入相同液体
C.A管内投入一些小金属球 D.将A管口堵住并使连通器倾斜
21.市场上有一种自带吸管的玻璃杯,如图所示,当杯中装入适量的水放在水平桌面上时,下列说法不正确的是( )
A.该玻璃杯可以看作是一个连通器
B.杯子对桌面的压力与桌面对杯子的支持力是一对相互作用力
C.当杯中水静止时,A点的水的压强等于B点的水的压强
D.若在杯中放入一个小球后漂浮,则杯中水静止时,杯中液面比吸管中液面高
22.如图所示,A、B两个容器盛有同种液体,且液面高度相同。当打开阀门K时,下列说法正确的是( )
A.液体由B向A流动 B.液体由A向B流动
C.a、b两点受到的压强 D.液体静止不动
23.三峡船闸是世界上最大的人造连通器,如图所示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
考点07 液体压强的综合应用
24.两支相同的试管内,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
25.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.
26.盛有水的容器中,A、B、C三点的位置如图所示,A处水的深度为 米,B处水的压强为 帕。容器底面积为15厘米2,则容器底受到水的压力为 牛。
27.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。如图所示,两次放置时,水对瓶底和瓶盖的压强分别pA和pB,水瓶对桌面的压力分别为FA和FB,则( )
A.pA>pB,FA=FB B.pA<pB,FA>FB
C.pA<pB,FA=FB D.pA=pB,FA<FB
28.如图在水平桌面上放着两只相同的烧杯,分别装有水和盐水,B点和C点到烧杯底的距离相同,其中 点的压强最大。(选填“A”、“B”或“C”)如果向左侧烧杯中投入一块石头,则烧杯底受到的水的压强变 。(盐水比水的密度大)
29.如图(a)所示,在水平面上放置一盛水的容器,容器内水面到容器底部的距离为0.15米,A、B、C为容器中三点,已知A、B两点位于同一水平面,A点距容器底部的竖直距离为0.05米,则A点受到水的压强为为 帕,比较B、C两点的压强 (选填“大于”“小于”或“等于”)。将容器移到斜面上后如图(b)所示,则水内部A、B、C三点的压强最小的是 点。
考点08 隔板问题、实验题(填空)
30.如图所示,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,右侧部分底面积是左侧的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。下列说法正确的是( )
A.容器中左、右两侧液体的质量相等
B.左侧液体的质量小于右侧液体的质量
C.容器中左、右两侧液体的密度相同
D.左侧液体的密度大于右侧液体的密度
31.如图所示,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。当橡皮膜向一侧凸起时,可判断隔板两侧液体压强的大小,此时用到的研究方法是 ;若图中容器的隔板两侧装入的是同种液体,可判断液体压强与 有关。
32.如图是“探究液体内部的压强与哪些因素有关”实验场景,从图中的现象可得初步结论是: ;为了探究液体内部压强与所处液体深度的关系,应控制 不变,改变 ,并观察U形管两边管中液面 的变化,来判断液体内部压强的变化情况。
考点09 动态问题
33.如图所示,底面积不同的圆柱形容器A和B分别盛有质量相等的甲、乙两种液体,两液面相平。若在两容器中分别加入相同体积的原有液体后,则此时液体对各自容器底部的压强pA、pB和压力FA、FB的关系是( )
A.pA<pB,FA=FB
B.pA<pB,FA>FB
C.pA>pB,FA=FB
D.pA>pB,FA>FB
34.如图所示,水平面上的圆柱形容器A、B中分别盛有甲、乙两种液体,液体等高且甲对容器底部的压强大于乙。现在两容器中各放入一个物体,物体均漂浮在液面上且液体不溢出。小明认为:若两物体质量相等,甲对容器底部的压强可能小于乙;小红认为:若两物体体积相等,甲对容器底部的压强可能小于乙。下列说法中正确的是( )
A.两人的观点均正确 B.两人的观点均不正确
C.只有小明的观点正确 D.只有小红的观点正确
35.如图所示,底面积不同的圆柱形容器A和B(SA<SB)分别盛有甲、乙两种液体,且甲的质量等于乙的质量。经下列变化后,两容器中液体对各自容器底部的压强为pA和pB,其中可能使pA = pB的是( )
① 甲、乙各自抽取相同体积的原有液体
② 甲、乙各自抽取相同质量的原有液体
③ 甲、乙各自抽取相同高度的原有液体
④ 甲、乙各自倒入相同高度的原有液体
A.①与② B.②与④ C.①与③ D.③与④
考点10 作图题
36.如图是盛有某种液体的连通器在斜面上静止,请画出正确的液面位置。
37.水槽和下端扎有橡皮膜的两端开口玻璃管中均盛有水,水面如图所示位置,请在图中画出玻璃管下端橡皮膜的大致形状。
38.如图所示是三个容器甲、乙、丙,依次倒入盐水、水、酒精后,使容器底部所受的液体压强相等,请画出容器内液面的大概位置。
考点11 计算题
39.如图所示,水平桌面的正中央放着一个圆形鱼缸,重为30N,其底面积为。鱼缸内装有0.2m深的水,水的质量是27kg。()请计算:
(1)鱼缸底部受到的水的压强;
(2)鱼缸底部受到的水的压力。
40.目前,世界上能够制造潜水深度6000米潜水器的国家仅有中国、美国、日本、法国和俄罗斯,我国研制的“蛟龙号”潜水器曾经载人深潜7062米,创造了世界同类作业型潜水器最大下潜深度记录,取p海水=1.0103kg/m3,g=,求:
(1)在7000m的深度,潜水器受到的海水压强为多少?
(2)若“蛟龙号”上有一个0.005m2的观察窗,在7000m深度时观察窗受到的海水压力为多大?
41.如图所示,质量均为0.4千克的薄壁圆柱形容器A和B放在水平地面上,底面积分别为2×10﹣2米2和1×10﹣2米2。容器A中盛有0.1米高的水,容器B中盛有质量为1.6千克的酒精。(ρ酒精=0.8×103千克/米3)求:
(1)容器A中水对容器底的压强p水;
(2)容器B中酒精的体积V酒精;
(3)容器B对水平地面的压强pB。
考点12 实验题
42.小明同学通过实验研究塑料软管内液体静止时液面的情况,他在塑料软管内装入同种液体,观察到液体静止后液面情况如图(a)所示;接着,他将塑料软管弯成不同形状,液体静止后液面情况分别如图(b)和(c)所示。
(1)分析比较图(a)或(b)或(c)可知: 。
(2)分析比较图(a)和(b)和(c)可知: 。
43.在“探究液体内部的压强与哪些因素有关”实验时,使用了图(a)所示的装置,该装置叫做 ;若用手按压金属盒上的橡皮膜,两管中液面将 (选填“相平”或“不相平”);实验中,将它的金属盒分别放入盐水中的不同位置处,实验现象如图(b)、(c)和(d)所示,这说明: 。
44.在学习“液体内部的压强”知识时,使用到图(a)所示的装置,该装置叫做 ,右侧管内应装入 (选填“一种”或“多种”)液体。实验前,应先用手直接按压金属盒上的橡皮膜,如果器材完好,则管中液面将出现高度差,这表明通过液面高度差可以反映 处所受压强。实验中,某同学将金属盒分别按图(b)、(c)和(d)所示放入水中,这是在研究 。为了确保结论的普遍性,请你提出合理建议 。
45.物理课上,同学们利用压强计“研究液体内部压强”,进行了如下的操作。
(1)实验前,用手指按压橡皮膜,发现U形管中的液面几乎不动,说明该装置 (选填“漏气”或“不漏气”);
(2)使用完好的装置进行实验时,小王将探头放入水下,U形管两侧水面高度差为8cm,此时U形管内外的气压差为 Pa;
(3)正确操作后,分析图②、图③的实验现象,得出结论:同种液体中,液体压强随液体深度的增加而 ;
(4)分析图③、图④的实验现象,得出结论:在深度相同时,液体的 越大,压强越大;
(5)小王用图⑤所示的装置测量未知液体的密度:在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入待测液体,直到橡皮膜刚好变平,她测量了以下物理量:
A.右侧待测液体到容器底的深度h1
B.右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h2
C.左侧水到容器底的深度h3
D.左侧水到橡皮膜中心的深度h4
请你推导出待测液体密度的表达式为 (选择题中合适的字母和表示)。
一、单选题
1.盛满水的两个薄壁圆台形容器(底面积)如图(a)、(b)所示放置在水平桌面上。容器底部受到水的压强分别为,受到水的压力分别为,则( )
A. B.
C. D.
2.如图所示,薄壁圆柱形容器A、B放在水平面上(SA>SB),其中分别盛有质量为m甲、m乙的两种等高液体,它们对容器底部的压强为p甲、p乙。现在两容器中分别倒入体积相同的原液体(不溢出),此时它们对容器底部的压强相等,倒入液体质量分别为、,液体压强变化量分别为、。则下列判断正确的是( )
A.,
B.,
C.,
D.,
二、填空题
3.当用微型探测器进行水下探测下潜时,受到水的压强将 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。一般拦河大坝都筑成 形状正是应用了液体压强的上述规律。(最后一空选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)
4.如图所示,在侧壁有三个大小相同的小孔的玻璃管中倒入足量的水,水将从小孔a、b、c中喷出,其中 孔中的水喷得最远。随着水位的降低,三个小孔中的水会喷得 (选填“更远”或“更近”)。
5.汽车无论是不慎驶入水中还是遇雨被淹,乘客都应立刻开门逃生,水越深车门越难推开。如图所示,在车门下部距水面0.3米深的O处,水的压强为 帕。若车门在水下部分的面积为0.8米2,受到水的平均压强为4.9×103帕,此时车门所受水的压力为 牛,约相当于 千克的水压在车门上,因此,建议汽车不慎驶入水中时,应立即设法从车内逃离,紧急情况下,应挥动逃生锤的 (填“A”或“B”)端砸向玻璃窗的边角,破窗逃离。
6.如图所示,两薄壁圆柱形容器内分别盛有甲、乙两种液体放置在水平地面上,现从两容器中分别抽出部分液体,使甲、乙剩余部分的深度均为,若此时两液体对容器底部的压力相等;则甲、乙抽出部分的质量大小关系是 ,液体对容器底部压强变化大小关系是 。(均选填“>”“<”或“=”)
三、计算题
7.如图所示,足够高的薄壁圆柱形容器甲置于水平地面,容器底面积为2.5×10-2米2,其内部中央放置一个圆柱形物体乙,容器中有体积为V0的水,水深为0.1米。
(1)求水对容器底部的压力F水;
(2)现继续向容器内加水,每次注入水的体积均为V0,乙物体始终沉在容器底部,水对容器底部的压强大小如下表所示;
加水次数
水对容器底部的压强(帕)
第一次
1568
第二次
1764
第三次
1960
①问第几次加水后物体浸没?说明理由。
②求乙的高度h乙。
四、实验题
8.为了研究浸没在液体中的同一物体表面受到液体的压力大小与哪些因素有关,某小组同学把高为H=0.2米的实心圆柱体先后竖直浸没于甲、乙、丙三种液体中进行实验(ρ甲<ρ乙<ρ丙),如图所示。实验中,他们改变圆柱体下表面到液面的距离h,利用仪器测得圆柱体下(或上)表面受到液体的压强,并利用公式求得下(或上)表面受到液体的压力,记录数据如表一、表二和表三所示。(表中,F1为上表面受到液体的压力,F2为下表面受到液体的压力)。
表一甲液体
实验序号
h(米)
F1(牛)
F2(牛)
1
0.22
0.20
2.2
2
0.24
0.40
2.4
3
0.28
0.80
2.8
表二乙液体
实验序号
h(米)
F1(牛)
F2(牛)
4
0.22
0.30
3.3
5
0.26
0.90
3.9
6
0.30
1.50
4.5
表三丙液体
实验序号
h(米)
F1(牛)
F2(牛)
7
0.22
0.40
4.40
8
0.24
0.80
4.80
9
0.28
1.20
5.20
(1)分析比较实验序号1、2、3(或4、5、6或7、8、9)等数据中的距离h和下表面受到液体压力F2的关系及相关条件,可得出的初步结论是:同一圆柱体浸没在同种液体中,圆柱体下表面受到液体的压力 。
(2)分析比较实验序号 等数据中的距离h和上表面受到液体压力F1的关系及相关条件,可得出的初步结论是:同一圆柱体浸没在不同液体中,当深度相同时, 。
(3)进一步分析比较表一、表二、表三中的压力F2与F1的差及相关条件,可得出初步结论是:
(a)分析比较表一、表二或表三可得, 。
(b)分析比较表一、表二和表三可得, 。
(4)该小组同学猜想,浸没在液体中的圆柱体上下表面的压力大小可能与圆柱体的高度有关,于是想增加实验器材继续探究。那么他们应该选择下面的实验器材为 (选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”)。
器材:圆柱体甲高度为H=0.2米;圆柱体乙高度为H=0.3米;正方体丙高度为H=0.1米;正方体丁高度为H=0.2米。
一、填空题
1.小明冬天来到北方边陲小城阿尔山市,那里白雪皑皑,地面积雪深度可达1米。小明发现那里的楼房阳台外都不安装塑料雨篷。于是上网查阅了资料,发现所有材料能够承受的压强都有一定限度,超过这个限度,材料就会受到损坏。
下表为几种材料能够承受的最大压强。
材料
塑料雨篷
实心黏土砖
QP980钢
最大压强(帕)
1×103
1×107
9.6×108
(1)若积雪密度约为0.2×103千克/米3,则1米厚的积雪(可近似看做长方体)对塑料雨篷的压强约为 帕,所以阿尔山市楼房阳台外 (填“能”或“不能”)安装塑料雨篷。
(2)小明在查阅资料时,发现我国最新研制的“奋斗者”号载人潜水器采用的是QP980钢材。而该潜水器可以下潜至深度约为1×103米的马里亚纳海沟。请结合上表中的数据,以及所学的相关知识分析选用该钢材制造深潜器的原因 。(海水密度约为ρ海水=1×103kg/m3)
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6.4 液体压强
目录
2
考点01 概念辨析 2
考点02 液体压强的大小 4
考点03 液体中压力的方向、液体压强的决定因素 5
考点04 比较压强的大小 6
考点05 连通器 8
考点06 连通器的特点及应用 9
考点07 液体压强的综合应用 12
考点08 隔板问题、实验题(填空) 15
考点09 动态问题 17
考点10 作图题 20
考点11 计算题 22
考点12 实验题 24
27
35
考点01 概念辨析
1.下列关于液体压强的说法中,不正确的是( )
A.液体压强产生的原因是因为液体受重力且具有流动性
B.液体内部向各个方向都有压强,且同种液体在同一深度向各方向的压强大小相等
C.拦河大坝修建为“上窄下宽”,是因为水的深度越深,液体的压强越大
D.两种不同的液体,谁的密度大,谁产生的压强大
【答案】D
【详解】A.根据液体压强的知识可知,液体压强产生的原因是因为液体受到重力且具有流动性,故A正确,不符合题意;
B.根据液体压强特点可知,液体内部向各个方向都有压强,且同种液体同一深度,各方向的压强相等, 故B正确,不符合题意;
C.根据可知,当液体密度相同时,水越深的位置,液体压强越大,所以,拦河大坝修建为“上窄下宽”,故C正确,不符合题意;
D.根据可知,影响液体压强的因素有液体密度和液体深度两个因素,所以,两种不同的液体,谁的密度大,谁产生的压强大,这种说法错误,故D错误,符合题意。
故选D。
2.关于液体压强,下列说法中正确的是( )
A.液体压强大小与液体受到的重力有关
B.液体对容器底部有压强,对容器侧壁没有压强
C.液体内部压强的大小与方向有关
D.液体压强只与液体深度、液体密度有关
【答案】D
【详解】A.液体内部某点所受液体压强的大小跟液体的密度和深度有关,与液体受到的重力无关,故A错误;
B.由于液体受重力、具有流动性,液体不仅对容器底部有压强,对容器侧壁也有压强,故B错误;
C.同一液体内部同一深度处,各个方向压强相等,故C错误;
D.根据可知,液体的压强与液体的密度和深度有关,故D正确。
故选D。
3.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.
4.关于液体内部的压强,下列说法中错误的是( )
A.在同一深度,液体密度越大,液体内部压强越大
B.在同一深度,液体向下的压强大于向上的压强
C.在同种液体内部,深度越深,液体内部压强越大
D.在同种液体内部,深度相同处液体向各个方向压强相等
【答案】B
【详解】A.由得,在同一深度,液体密度越大,液体内部压强越大,故A正确,不符合题意;
BD.液体压强只与液体的密度、深度有关,与液体方向无关。在同种液体内部,深度相同处液体向各个方向压强相等,故B错误,符合题意,故D正确,不符合题意;
C.由得,在同种液体内部,深度越深,液体内部压强越大,故C正确,不符合题意。
故选B。
考点02 液体压强的大小
5.在东京玩具展上,一款能够上天、入地、下海的遥控玩具车吸引了众多观展者的目光,这款海陆空三栖遥控玩具车的自身重量仅为50g,该车下潜到水下10m深时,车身受到水的压强为 Pa;该车继续下潜,受到的压强 。(选填“增大”、“减小”、“不变”)(水的密度1.0×103kg/m3)
【答案】 105 增大
【详解】[1]车身受到水的压强为
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10m=1×105Pa
[2]该车在水面下下潜的过程中,深度逐渐变大,由于水的密度ρ水不变,根据p=ρ水gh可知,受到的压强逐渐增大。
6.一平底装3N水的玻璃杯放在水平桌面上,杯子与桌面的接触面积为20cm2,杯内水面高度10cm,则水对杯底的压力是 。
【答案】1.96N
【详解】杯底所受水的压强
由得水对杯底的压力
7.如图为我国自行设计的“蛟龙号”载人潜水器。当该潜水器从海面逐渐下潜时,它受到的海水的压强将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。当它下潜到水下2000m处时,海水对它的压强为 Pa(海水的密度近似取1.0×103kg/m3),海水对它2m2的外表产生的压力为 N。
【答案】 变大 2×107 4×107
【详解】[1]根据液体压强公式可知,在同种液体中,深度越大,液体压强越大。
[2]当它下潜到水下2000m处时,海水对它的压强为
[3]海水对它2m2的外表产生的压力为
8.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
考点03 液体中压力的方向、液体压强的决定因素
9.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.
10.如图所示,打开水坝的闸门时,液体压强使坝底的水奔流而出,则决定坝底水的压强大小的主要因素是( )
A.水的深度 B.水的体积 C.坝的密度 D.坝的高度
【答案】A
【详解】液体的压强与液体密度、液体深度有关。水坝中水的密度不变,故决定决定坝底水的压强大小的主要因素是水的深度。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
11.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。
考点04 比较液体压强的大小
12.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。
13.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。
14.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。
考点05 连通器
15.如图所示装置中没有利用连通器原理工作的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】A.船闸的上游阀门打开时,上游和闸室构成连通器,下游阀门打开时,下游和闸室构成连通器,故A不符合题意,
B.水位计与锅炉之间上端开口、底部连通,是利用连通器的原理制成的,故B不符合题意;
C.U形管压强计的一端是封闭的,不是利用连通器原理工作的,故C符合题意;
D.回水弯上端开口、底部连通,是利用连通器的原理制成的,故D不符合题意。
故选C。
16.下列设备不属于连通器的是( )
A.船闸 B.锅炉水位计 C.茶壶 D.自来水笔
【答案】D
【详解】A.船闸,上端开口,底部连通,利用了连通器原理。故A不符合题意;
B.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。故B不符合题意;
C.茶壶的壶身和壶嘴上端都开口,底部相互连通,是连通器。故C不符合题意;
D.自来水笔又称钢笔,笔尖地方是开口,皮囊部分是不开口的,不是连通器。故D符合题意。
故选D。
17.下列生活实例中,不属于连通器应用的是( )
A.锅炉水位计 B.活塞式抽水机
C.卫生间地漏存水杯 D.船闸
【答案】B
【详解】A.锅炉的炉身与水位计的上端开口,属于连通器,故A不符合题意;
B.活塞式抽水机是利用大气压来工作的,不属于连通器,故B符合题意。
C.卫生间的地漏存水杯是连通器的应用,两边的液面保持相平,故C不符合题意;
D.关闭下游阀门,闸室和上游构成连通器,方便船只出入,闸室和下游构成连通器,方便船只通过,船闸属于连通器,故D不符合题意。
故选B。
考点06 连通器的特点及应用
18.连通器在生产和生活中应用非常广泛。如图所示的连通器装有同种液体,当液体静止时,两边液面位置正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】连通器装有同一种液体,当液体静止时,两边液面处于同一水平面。故ABD错误,C正确。
故选C。
19.小聪对连通器有以下理解,正确的是( )
A.下端相连的容器是连通器
B.连通器内装同种液体时各个容器的液面一定相平
C.船闸的闸室与上(下)游水道可构成连通器
D.连通器内各个容器中的液体对容器底的压力一定相等
【答案】C
【详解】A.根据连通器概念可知,下端相连的容器,如果其上端不开口,不属于连通器,故A错误;
B.连通器中装有同一种液体,且液体不流动时,液面才一定相平,故B错误;
C.船只经过船闸时,船闸的闸室与上(下)游水道上端开口、底部相连通,构成了连通器,故C正确;
D.在各容器的统一水平面,距液面的深度均相等,由知,压强一样,但容器的形状可能都不一样,所以压力也不一定相等,故D错误。
故选C。
20.如图所示的连通器,液体不流动时,A、B、C、D四个管内的液面相平.下列做法中,液面静止时A管液面与其它管液面不相平的是( )
A.将连通器倾斜放置 B.A管内继续加入相同液体
C.A管内投入一些小金属球 D.将A管口堵住并使连通器倾斜
【答案】D
【详解】上端开口下端连通的容器叫连通器,连通器静止时,液面相平。
A.将连通器倾斜放置,符合上端开口下端连通的特点,液面静止时A管液面与其它管液面相平,故A不符合题意;
B.A管内继续加入相同液体,符合上端开口下端连通的特点,液面静止时A管液面与其它管液面相平,故B不符合题意;
C.A管内投入一些小金属球,符合上端开口下端连通的特点,液面静止时A管液面与其它管液面相平,故C不符合题意;
D.将A管口堵住并使连通器倾斜,堵住A管口之后,上端没有开口,不符合连通器的特点,所以面静止时A管液面与其它管液面不相平,故D符合题意。
故选D。
21.市场上有一种自带吸管的玻璃杯,如图所示,当杯中装入适量的水放在水平桌面上时,下列说法不正确的是( )
A.该玻璃杯可以看作是一个连通器
B.杯子对桌面的压力与桌面对杯子的支持力是一对相互作用力
C.当杯中水静止时,A点的水的压强等于B点的水的压强
D.若在杯中放入一个小球后漂浮,则杯中水静止时,杯中液面比吸管中液面高
【答案】D
【详解】A.该玻璃杯上端开口下端连通,可以看做一个连通器,故A正确,不符合题意;
B.杯子对桌面的压力与桌面对杯子的支持力是两个物体间的相互作用,是一对相互作用力,故B正确,不符合题意;
C.当杯中水静止时,A点和B点深度相同,压强相同,故C正确,不符合题意;
D.该玻璃杯为连通器,故若在杯中放入一个小球后漂浮,当杯中水静止时,杯中液面应与吸管中液面一样高,故D错误,符合题意。
故选D。
22.如图所示,A、B两个容器盛有同种液体,且液面高度相同。当打开阀门K时,下列说法正确的是( )
A.液体由B向A流动 B.液体由A向B流动
C.a、b两点受到的压强 D.液体静止不动
【答案】D
【详解】ABD.阀门K打开后,A、B的上端开口、底部连通,构成了连通器。由于容器中装同一种液体,并且液面相平,因此打开阀门后,液面仍保持相平,故液体不会流动,故D正确,AB错误;
C.阀门打开时,A、B构成了连通器。由于同种液体中,压强与深度的大小有关,深度越深,压强越大,a点的深度小于b点的深度,所以a点受到的压强小于b点受到的压强,故C错误。
故选D。
23.三峡船闸是世界上最大的人造连通器,如图所示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
【答案】A
【详解】上端开口、下端连通的容器叫做连通器。三峡船闸是世界上最大的人造连通器,当上游阀门A打开,下游阀门B关闭,闸室和上游水道构成连通器,连通器里的水不流动时,整个容器中的水面高度总是相同的,根据p=ρgh可知,阀门A两侧受到水的压强相同,根据可知,阀门A两侧的压力相等。故A正确,BCD错误。
故选A。
考点07 液体压强的综合应用
24.两支相同的试管内,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。
25.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.
26.盛有水的容器中,A、B、C三点的位置如图所示,A处水的深度为 米,B处水的压强为 帕。容器底面积为15厘米2,则容器底受到水的压力为 牛。
【答案】 0.8 5000 15
【详解】[1]某点的深度为该点到自由液面的竖直距离,所以A处的深度为
hA=0.5m+0.3m=0.8m
[2]B处的深度为
hB=0.5mB处水的压强为
pB=ρghB=1×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5000Pa
[3]容器底的深度为
h=0.5m+0.3m+0.2m=1m
容器底受到水的压强为
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×1m=10000Pa容器底受到水的压力为
F=pS=10000Pa×15×10-4m2=15N
27.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。如图所示,两次放置时,水对瓶底和瓶盖的压强分别pA和pB,水瓶对桌面的压力分别为FA和FB,则( )
A.pA>pB,FA=FB B.pA<pB,FA>FB
C.pA<pB,FA=FB D.pA=pB,FA<FB
【答案】C
【详解】由图可知,倒放时瓶中水的深度较大,根据p=ρgh可知,倒放时水对瓶盖的压强较大,即
pA<pB
因为是同一个未装满水且密闭的矿泉水瓶,且水瓶对桌面的压力等于水和矿泉水瓶的总重力,所以两种情况下水瓶对桌面的压力相等,即
FA=FB
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
28.如图在水平桌面上放着两只相同的烧杯,分别装有水和盐水,B点和C点到烧杯底的距离相同,其中 点的压强最大。(选填“A”、“B”或“C”)如果向左侧烧杯中投入一块石头,则烧杯底受到的水的压强变 。(盐水比水的密度大)
【答案】 C 大
【详解】[1]根据,三个点中C点的液体密度最大,深度最大,则压强最大。
[2]如果向左侧烧杯中投入一块石头,水位上升,根据,则烧杯底受到的水的压强变大。
29.如图(a)所示,在水平面上放置一盛水的容器,容器内水面到容器底部的距离为0.15米,A、B、C为容器中三点,已知A、B两点位于同一水平面,A点距容器底部的竖直距离为0.05米,则A点受到水的压强为为 帕,比较B、C两点的压强 (选填“大于”“小于”或“等于”)。将容器移到斜面上后如图(b)所示,则水内部A、B、C三点的压强最小的是 点。
【答案】 980 小于 B
【详解】[1]A点距水面的竖直距离为
则A点受到水的压强为
[2]由于C点的深度大于B点的深度,由可知,B点受到水的压强小于C点受到水的压强。
[3]由图(b)可知,当容器放在斜面上时,B点的深度最小,由可知,B点处的压强最小。
考点08 隔板问题、实验题(填空)
30.如图所示,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,右侧部分底面积是左侧的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。下列说法正确的是( )
A.容器中左、右两侧液体的质量相等
B.左侧液体的质量小于右侧液体的质量
C.容器中左、右两侧液体的密度相同
D.左侧液体的密度大于右侧液体的密度
【答案】B
【详解】CD.液体压强的大小是通过橡皮膜的凸起体现出来的,左右两侧分别注入两种不同的液体,液面在图中位置时,橡皮膜恰好不发生形变,说明左右两侧液体对橡皮膜的压强相等。而左侧液体的深度大于右侧液体的深度,根据可知,左侧液体的密度小于右侧液体的密度,故CD错误;
AB.左右两侧液体对橡皮膜的压强相等,则左右两侧液体对容器底的压强相等,右侧部分底面积是左侧的2倍,根据可知右侧液体对容器底的压力较大,则左侧液体的质量小于右侧液体的质量,故A错误,B正确。
故选B。
31.如图所示,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。当橡皮膜向一侧凸起时,可判断隔板两侧液体压强的大小,此时用到的研究方法是 ;若图中容器的隔板两侧装入的是同种液体,可判断液体压强与 有关。
【答案】 转换法 深度
【详解】[1]根据转换法,可通过橡皮膜凸出的方向判断隔板两侧液体压强的大小。
[2]若图中容器的隔板两侧装入的是同种液体,右侧深度大,橡皮膜向左凸出,说明右侧压强大,可判断液体压强与深度有关。
32.如图是“探究液体内部的压强与哪些因素有关”实验场景,从图中的现象可得初步结论是: ;为了探究液体内部压强与所处液体深度的关系,应控制 不变,改变 ,并观察U形管两边管中液面 的变化,来判断液体内部压强的变化情况。
【答案】 在同一深度,液体向各个方向的压强相等 液体的密度 液体的深度 高度
【详解】[1]图为“探究液体内部的压强与哪些因素有关”实验场景,由实验可知,液体的深度保持不变,改变了金属盒的方向,是为了探究在同一深度,液体向各个方向的压强的关系,各图中U形管两侧液体高度差相同,说明液体压强相同,故可得初步结论是:在同一深度,液体向各个方向的压强相等。
[2][3]液体内部压强与液体深度以及液体的密度有关,由控制变量法可知,在探究液体压强与所处深度的关系时,应控制液体的密度相同,改变液体的深度。
[4]实验采用了转换法,通过观察U形管两边管中液面高度差来反映液体内部压强的变化情况,U形管两边管中液面高度差越大,说明液体压强越大。
考点09 动态问题
33.如图所示,底面积不同的圆柱形容器A和B分别盛有质量相等的甲、乙两种液体,两液面相平。若在两容器中分别加入相同体积的原有液体后,则此时液体对各自容器底部的压强pA、pB和压力FA、FB的关系是( )
A.pA<pB,FA=FB
B.pA<pB,FA>FB
C.pA>pB,FA=FB
D.pA>pB,FA>FB
【答案】D
【详解】由图知道,容器底面积
SA<SB
V甲<V乙
且两液面相平即
h甲=h乙
因甲的质量等于乙的质量,所以,由知道
则
ρ甲>ρ乙
若在两容器中分别加入相同体积原有液体后,由于SA<SB,所以
则液体的高度
由知道,此时液体对各自容器底部的压强
由 知道,液体对各自容器底部的压力
由于原来圆柱形容器A和B分别盛有质量相等的甲、乙两种液体,后来两容器中分别加入相同体积的原有液体后,且ρ甲>ρ乙,所以
FA>FB
故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
34.如图所示,水平面上的圆柱形容器A、B中分别盛有甲、乙两种液体,液体等高且甲对容器底部的压强大于乙。现在两容器中各放入一个物体,物体均漂浮在液面上且液体不溢出。小明认为:若两物体质量相等,甲对容器底部的压强可能小于乙;小红认为:若两物体体积相等,甲对容器底部的压强可能小于乙。下列说法中正确的是( )
A.两人的观点均正确 B.两人的观点均不正确
C.只有小明的观点正确 D.只有小红的观点正确
【答案】A
【详解】对于柱形容器,液体对容器底的压力等于液体的重力;物体均漂浮在液面上,所以受到的浮力等于重力,若两物体的质量相等,则所受浮力相等,容器底增大的压力等于物体的重力,此时液体对容器底的压力等于原来的压力加增大的压力,由图知,甲的底面积大于乙的底面积,由可知,甲对容器底部的压强变化量一定小于乙对容器底部的压强变化量,因为甲对容器底部的压强大于乙,所以无法比较放入后的压强大小,即有可能若两物体质量相等,甲对容器底部的压强可能小于乙;若两物体体积相等,因为不知道密度,由可知,当放入甲物体的密度小于放入乙中物体的密度时,放入甲物体的质量小于放入乙中物体的质量,因为物体均漂浮在液面上,所以受到的浮力等于重力,则所受浮力甲中物体小于乙中物体,容器底增大的压力等于物体的重力,此时液体对容器底的压力等于原来的压力加增大的压力,所以甲容器底增大的压力小于乙容器底增大的压力,由可知,甲对容器底部的压强变化量一定小于乙对容器底部的压强变化量,因为甲对容器底部的压强大于乙,所以无法比较放入后的压强大小,即有可能若两物体体积相等,甲对容器底部的压强可能小于乙;故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
35.如图所示,底面积不同的圆柱形容器A和B(SA<SB)分别盛有甲、乙两种液体,且甲的质量等于乙的质量。经下列变化后,两容器中液体对各自容器底部的压强为pA和pB,其中可能使pA = pB的是( )
① 甲、乙各自抽取相同体积的原有液体
② 甲、乙各自抽取相同质量的原有液体
③ 甲、乙各自抽取相同高度的原有液体
④ 甲、乙各自倒入相同高度的原有液体
A.①与② B.②与④ C.①与③ D.③与④
【答案】C
【详解】甲乙质量相等,因为是圆柱形容器,对容器底的压力
F=G=mg
所以甲、乙对容器底的压力相等,由于A的底面积小,所以甲对容器底的压强大。由图示知,乙液体的体积比甲的大,据知,甲的密度比乙的密度大,即
①甲、乙各自提取相同体积的原有液体,则抽走液体的质量
因为
所以
可使剩下甲液体的质量小于乙液体的质量,剩余甲液体对容器底的压力小于剩余乙液体的压力,可使
②甲、乙各自抽取相同质量的原有液体,剩余甲液体的质量等于剩余乙液体的质量,剩余甲液体对容器底的压力等于剩余乙液体对容器底的压力,由于A的底面积小,所以
③甲、乙各自抽取相同高度的原有液体,由于
据知,甲液体对容器底减小的压强大于乙液体对容器底减小压强,可使
④甲、乙各自倒入相同高度的原有液体,由于
甲液体对容器底增大的压强大于乙液体对容器底增大的压强,使
综上所述:故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
考点10 作图题
36.如图是盛有某种液体的连通器在斜面上静止,请画出正确的液面位置。
【答案】
【详解】该容器上端开口,底部连通,是连通器;连通器中装有同种液体,液面是相平的,如图所示
37.水槽和下端扎有橡皮膜的两端开口玻璃管中均盛有水,水面如图所示位置,请在图中画出玻璃管下端橡皮膜的大致形状。
【答案】
【详解】玻璃管下端的橡皮膜受到水槽内水对其向上的压强和玻璃管内水对其向下的压强,由于水槽内和玻璃管内都是水,又由于玻璃管内水的深度小于橡皮膜在水槽内所处的深度,根据p=ρgh可知,玻璃管下端橡皮膜受到向上的水的压强更大,故橡皮膜的大致形状如下图所示:
38.如图所示是三个容器甲、乙、丙,依次倒入盐水、水、酒精后,使容器底部所受的液体压强相等,请画出容器内液面的大概位置。
【答案】
【详解】盐水、水、酒精三者的密度关系为
由公式可知,要使容器底部所受的液体压强相等,依次倒入盐水、水、酒精后,三者液面高度的关系为
如图所示:
考点11 计算题
39.如图所示,水平桌面的正中央放着一个圆形鱼缸,重为30N,其底面积为。鱼缸内装有0.2m深的水,水的质量是27kg。()请计算:
(1)鱼缸底部受到的水的压强;
(2)鱼缸底部受到的水的压力。
【答案】(1)2000pa;(2)40N
【详解】解:(1)鱼缸底部受到的水的压强
(2)鱼缸底部受到的水的压力
答:(1)鱼缸底部受到的水的压强2000Pa;
(2)鱼缸底部受到的水的压力为40N。
40.目前,世界上能够制造潜水深度6000米潜水器的国家仅有中国、美国、日本、法国和俄罗斯,我国研制的“蛟龙号”潜水器曾经载人深潜7062米,创造了世界同类作业型潜水器最大下潜深度记录,取p海水=1.0103kg/m3,g=,求:
(1)在7000m的深度,潜水器受到的海水压强为多少?
(2)若“蛟龙号”上有一个0.005m2的观察窗,在7000m深度时观察窗受到的海水压力为多大?
【答案】(1)7×107Pa
(2)
【详解】(1)潜水器受到的海水压强为
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×7000m=7×107Pa
(2)由可得,观察窗受到的海水压力为
41.如图所示,质量均为0.4千克的薄壁圆柱形容器A和B放在水平地面上,底面积分别为2×10﹣2米2和1×10﹣2米2。容器A中盛有0.1米高的水,容器B中盛有质量为1.6千克的酒精。(ρ酒精=0.8×103千克/米3)求:
(1)容器A中水对容器底的压强p水;
(2)容器B中酒精的体积V酒精;
(3)容器B对水平地面的压强pB。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)容器A中水对容器底的压强为
(2)容器B中酒精的体积为
(3)容器B对水平地面的压力为
则容器B对水平地面的压强为
考点12 实验题
42.小明同学通过实验研究塑料软管内液体静止时液面的情况,他在塑料软管内装入同种液体,观察到液体静止后液面情况如图(a)所示;接着,他将塑料软管弯成不同形状,液体静止后液面情况分别如图(b)和(c)所示。
(1)分析比较图(a)或(b)或(c)可知: 。
(2)分析比较图(a)和(b)和(c)可知: 。
【答案】(1)见解析
(2)见解析
【详解】(1)分析比较图(a)或(b)或(c)可知,这三个图都是连通器,对于连通器,软管中装同种液体,在液体不流动时,液面总是保持相平的。
(2)分析比较图(a)和(b)和(c)可知,三个图软管形状不同,液体静止时液面相平,所以液体静止时液面情况与软管形状无关。
43.在“探究液体内部的压强与哪些因素有关”实验时,使用了图(a)所示的装置,该装置叫做 ;若用手按压金属盒上的橡皮膜,两管中液面将 (选填“相平”或“不相平”);实验中,将它的金属盒分别放入盐水中的不同位置处,实验现象如图(b)、(c)和(d)所示,这说明: 。
【答案】 U形管压强计 不相平 同种液体内部压强随深度增大而增大
【详解】[1]图甲中的装置是U形管压强计,用来测量液体内部的压强。
[2]若用手按压金属盒上的橡皮膜,两管中液面将会出现高度差,即液面将不相平。
[3](b)、(c)和(d)所示,金属盒在同种液体中,所处液体深度不同时,U型管两侧的液面高度差不同,说明液体内部压强不同,可得出结论:液体内部压强随深度的增加而增大。
44.在学习“液体内部的压强”知识时,使用到图(a)所示的装置,该装置叫做 ,右侧管内应装入 (选填“一种”或“多种”)液体。实验前,应先用手直接按压金属盒上的橡皮膜,如果器材完好,则管中液面将出现高度差,这表明通过液面高度差可以反映 处所受压强。实验中,某同学将金属盒分别按图(b)、(c)和(d)所示放入水中,这是在研究 。为了确保结论的普遍性,请你提出合理建议 。
【答案】 压强计 一种 金属盒 液体压强与液体深度的关系 换用不同液体多次实验
【详解】[1][2]使用到图(a)所示的装置,该装置叫做压强计,用来测量液体压强的大小。右侧U型管内装入一种液体,这样金属盒在空气中时,液面是相平的。
[3]测量液体压强大小的实验中,我们是通过转换法的思想,通过观察液面的高度差来反映液体压强的大小。实验前,应先用手直接按压金属盒上的橡皮膜,如果器材完好,则管中液面将出现高度差,这表明通过液面高度差可以反映金属盒处所受压强。
[4]实验中,某同学将金属盒分别按图(b)、(c)和(d)所示放入水中,金属盒处水的深度不同,这是在研究液体压强与液体深度的关系。
[5]一种液体实验实验结论会具有偶然性,所以为了确保结论的普遍性,换用不同液体多次实验。
45.物理课上,同学们利用压强计“研究液体内部压强”,进行了如下的操作。
(1)实验前,用手指按压橡皮膜,发现U形管中的液面几乎不动,说明该装置 (选填“漏气”或“不漏气”);
(2)使用完好的装置进行实验时,小王将探头放入水下,U形管两侧水面高度差为8cm,此时U形管内外的气压差为 Pa;
(3)正确操作后,分析图②、图③的实验现象,得出结论:同种液体中,液体压强随液体深度的增加而 ;
(4)分析图③、图④的实验现象,得出结论:在深度相同时,液体的 越大,压强越大;
(5)小王用图⑤所示的装置测量未知液体的密度:在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入待测液体,直到橡皮膜刚好变平,她测量了以下物理量:
A.右侧待测液体到容器底的深度h1
B.右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h2
C.左侧水到容器底的深度h3
D.左侧水到橡皮膜中心的深度h4
请你推导出待测液体密度的表达式为 (选择题中合适的字母和表示)。
【答案】 漏气 800 增加 密度
【详解】(1)[1]压强计是利用U形管液面高度差来体现液体压强的大小,实验前,用手指按压橡皮膜,发现U形管中的液面几乎不动,说明该装置漏气。
(2)[2]U形管左右两侧水面的高度差
则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为
(3)[3]分析图②、图③的实验知液体的密度相同,深度不同,深度越深,U形管液面的高度差越大,液体内部压强越大,故可以得出结论:同种液体中,液体压强随液体深度的增加而增加。
(4)[4]分析图③、图④的实验知液体的深度相同,液体的密度不同,且密度越大,U形管液面的高度差越大,液体内部压强越大,得出结论:在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
(5)[5]实验时,橡皮膜两侧受到的压强容易观察,所以需要利用水和液体在橡皮膜处的压强相等来计算液体压强,因此需要测量待测液体和水到橡皮膜中心的深度,如图⑤,橡皮膜相平,所以橡皮膜左侧和右侧的压强相等,即,根据液体压强公式得
则待测液体密度的表达式为
一、单选题
1.盛满水的两个薄壁圆台形容器(底面积)如图(a)、(b)所示放置在水平桌面上。容器底部受到水的压强分别为,受到水的压力分别为,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】两个薄壁圆台形容器盛满水,水的深度相同,根据可知容器底部受到水的压强,,根据可知。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
2.如图所示,薄壁圆柱形容器A、B放在水平面上(SA>SB),其中分别盛有质量为m甲、m乙的两种等高液体,它们对容器底部的压强为p甲、p乙。现在两容器中分别倒入体积相同的原液体(不溢出),此时它们对容器底部的压强相等,倒入液体质量分别为、,液体压强变化量分别为、。则下列判断正确的是( )
A.,
B.,
C.,
D.,
【答案】C
【详解】由图可知,在两容器中分别倒入体积相同的原液体(不溢出),由于SA>SB,所以最终乙中液面更高,此时它们对容器底部的压强相等,根据可知。倒入的原液体体积相同,根据可知;原本液面相平,根据可知液体对容器底部的压强,倒入液体后对容器底部的压强相等,则有
可得。故C正确,ABD错误。
故选C。
二、填空题
3.当用微型探测器进行水下探测下潜时,受到水的压强将 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。一般拦河大坝都筑成 形状正是应用了液体压强的上述规律。(最后一空选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)
【答案】 变大 上窄下宽
【详解】[1]探测器在水中下潜时,由于水的密度不变,所处的水的深度增加,根据可知,微型探测器受到水的压强将变大。
[2]因为密度一定的液体内部的压强随深度的增加而增大,故为了能节省材料而且使大坝能承受更大的压强,防止大坝被水压冲毁,拦河大坝应该修成“上窄下宽”的形状。
4.如图所示,在侧壁有三个大小相同的小孔的玻璃管中倒入足量的水,水将从小孔a、b、c中喷出,其中 孔中的水喷得最远。随着水位的降低,三个小孔中的水会喷得 (选填“更远”或“更近”)。
【答案】 c 更近
【详解】[1][2]倒入足量的水,水能向各个方向产生压强,而液体压强随着深度的增大而增大,从而使水喷的更远,c位置的深度更大,所以c孔中的水喷的更远;随着水位的降低,三个小孔受到的水的压强会变小,会使此处的水喷出的距离更近。
5.汽车无论是不慎驶入水中还是遇雨被淹,乘客都应立刻开门逃生,水越深车门越难推开。如图所示,在车门下部距水面0.3米深的O处,水的压强为 帕。若车门在水下部分的面积为0.8米2,受到水的平均压强为4.9×103帕,此时车门所受水的压力为 牛,约相当于 千克的水压在车门上,因此,建议汽车不慎驶入水中时,应立即设法从车内逃离,紧急情况下,应挥动逃生锤的 (填“A”或“B”)端砸向玻璃窗的边角,破窗逃离。
【答案】 2940 3920 400 B
【详解】[1]水的压强为
[2]车门所受水的压力为
[3]重力为3920N的水的质量为
[4]由图知,B处比A处的面积小,所以用B端砸向玻璃窗的边角,在用力相同的情况下,产生的压强越大,玻璃更容易破碎。
6.如图所示,两薄壁圆柱形容器内分别盛有甲、乙两种液体放置在水平地面上,现从两容器中分别抽出部分液体,使甲、乙剩余部分的深度均为,若此时两液体对容器底部的压力相等;则甲、乙抽出部分的质量大小关系是 ,液体对容器底部压强变化大小关系是 。(均选填“>”“<”或“=”)
【答案】 < <
【详解】[1]盛有甲、乙两种液体的两薄壁圆柱形容器内,分别放置在水平地面上,由于当甲、乙剩余部分的深度均为h时两液体对容器底部的压力相等,即F甲=F乙,由p=和p=ρgh得
ρ甲ghS甲=ρ乙ghS乙
所以
ρ甲S甲=ρ乙S乙
由于两薄壁圆柱形容器放置在水平地面上,则根据G=F=pS=ρghS可知
G甲<G乙
则
m甲<m乙
从两容器中分别抽出部分液体,由于两液体对容器底部的压力相等,则根据F=G可知
G甲’=G乙’
由于m=,所以
m甲’=m乙’
所以,△m甲<△m乙。
[2]液体对容器底部压强变化量
△p=
因为
△m甲<△m乙,S甲>S乙
所以△p甲<△p乙。
三、计算题
7.如图所示,足够高的薄壁圆柱形容器甲置于水平地面,容器底面积为2.5×10-2米2,其内部中央放置一个圆柱形物体乙,容器中有体积为V0的水,水深为0.1米。
(1)求水对容器底部的压力F水;
(2)现继续向容器内加水,每次注入水的体积均为V0,乙物体始终沉在容器底部,水对容器底部的压强大小如下表所示;
加水次数
水对容器底部的压强(帕)
第一次
1568
第二次
1764
第三次
1960
①问第几次加水后物体浸没?说明理由。
②求乙的高度h乙。
【答案】(1)24.5N;(2)①第一次加水后物体浸没;②0.15m
【详解】解:(1)水深为h=0.1m,则水对容器底的压强为
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=980Pa
水对容器底的压力
F=pS=980Pa×2.5×10-2m2=24.5N
(2)①由p=ρgh可知每次加水后容器中水的深度分别为,第一次
第二次
第三次
由于原来容器中有体积为V0的水,水深为0.1m时,当第一次加V0的水时,若乙物体没有浸没,测水的深度应增加0.1m,现在是当第一次加V0的水时,水的深度的增加为
0.16m﹣0.1m=0.06m<0.1m
所以,第一次加水后物体就浸没;
②原来容器中水的体积
V0=(S甲﹣S乙)h①
根据第一次加水后乙物体已经浸没,则第二次加水的水的体积
V2=S甲(h2﹣h1)=V0②
由①②可得
(S甲﹣S乙)h=S甲(h2﹣h1)
解得
设乙物体的高度为h乙,则第一次加水时水的体积为
V0=(S甲﹣S乙)(h乙﹣h)+S甲(h1﹣h乙)③
由①③可得
(S甲﹣S乙)(h乙﹣h)+S甲(h1﹣h乙)=(S甲﹣S乙)h
解得
答:(1)水对容器底部的压力为24.5N;
(2)①第一次加水后物体浸没;
②乙的高度为0.15m。
四、实验题
8.为了研究浸没在液体中的同一物体表面受到液体的压力大小与哪些因素有关,某小组同学把高为H=0.2米的实心圆柱体先后竖直浸没于甲、乙、丙三种液体中进行实验(ρ甲<ρ乙<ρ丙),如图所示。实验中,他们改变圆柱体下表面到液面的距离h,利用仪器测得圆柱体下(或上)表面受到液体的压强,并利用公式求得下(或上)表面受到液体的压力,记录数据如表一、表二和表三所示。(表中,F1为上表面受到液体的压力,F2为下表面受到液体的压力)。
表一甲液体
实验序号
h(米)
F1(牛)
F2(牛)
1
0.22
0.20
2.2
2
0.24
0.40
2.4
3
0.28
0.80
2.8
表二乙液体
实验序号
h(米)
F1(牛)
F2(牛)
4
0.22
0.30
3.3
5
0.26
0.90
3.9
6
0.30
1.50
4.5
表三丙液体
实验序号
h(米)
F1(牛)
F2(牛)
7
0.22
0.40
4.40
8
0.24
0.80
4.80
9
0.28
1.20
5.20
(1)分析比较实验序号1、2、3(或4、5、6或7、8、9)等数据中的距离h和下表面受到液体压力F2的关系及相关条件,可得出的初步结论是:同一圆柱体浸没在同种液体中,圆柱体下表面受到液体的压力 。
(2)分析比较实验序号 等数据中的距离h和上表面受到液体压力F1的关系及相关条件,可得出的初步结论是:同一圆柱体浸没在不同液体中,当深度相同时, 。
(3)进一步分析比较表一、表二、表三中的压力F2与F1的差及相关条件,可得出初步结论是:
(a)分析比较表一、表二或表三可得, 。
(b)分析比较表一、表二和表三可得, 。
(4)该小组同学猜想,浸没在液体中的圆柱体上下表面的压力大小可能与圆柱体的高度有关,于是想增加实验器材继续探究。那么他们应该选择下面的实验器材为 (选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”)。
器材:圆柱体甲高度为H=0.2米;圆柱体乙高度为H=0.3米;正方体丙高度为H=0.1米;正方体丁高度为H=0.2米。
【答案】(1)与h成正比
(2) 1、4、7或2、8或3、9 液体密度越大,上表面受到压力越大
(3) (a)同一圆柱体浸没在同种液体中,圆柱体下表面与下表面的压力差是定值 (b)同一圆柱体浸没在不同种液体中,液体密度越大,圆柱体下表面与下表面的压力差越大
(4)乙
【详解】(1)由实验1、2、3(或4、5、6或7、8、9)中数据可知,液体密度相同,深度h越大,下表面所受的压力F2越大,故可得:同种液体中,圆柱体下表面受到液体的压力与h成正比。
(2)[1][2]由实验1、4、7(或2、8或3、9)中数据可知, 圆柱体浸没的深度相同,液体的密度不同,圆柱体上表面受到液体压力F1不同,且液体密度越大,圆柱体上表面受到液体压力越大。
(3)[1]分析比较表一、表二或表三可以看出,浸没的物体,液体密度相同,虽然深度增加,但上、下表面受到的压力差却是相等的,说明圆柱体上、下表面受到的压力差与它所处的深度无关(或圆柱体下表面与下表面的压力差是定值)。
[2]分析比较表一、表二和表三可以看出,浸没的物体,当液体的密度增大时,其上、下表面受到的压力差也跟着增大。所以可得的结论是同一圆柱体浸没在不同种液体中,液体密度越大,圆柱体下表面与下表面的压力差越大。
(4)为了探究“浸没在液体中的圆柱体上下表面的压力大小可能与圆柱体的高度有关”,应选用圆柱体,且高度不能与原来等高,故应选高度为H=0.3米的圆柱体,故选乙。
一、填空题
1.小明冬天来到北方边陲小城阿尔山市,那里白雪皑皑,地面积雪深度可达1米。小明发现那里的楼房阳台外都不安装塑料雨篷。于是上网查阅了资料,发现所有材料能够承受的压强都有一定限度,超过这个限度,材料就会受到损坏。
下表为几种材料能够承受的最大压强。
材料
塑料雨篷
实心黏土砖
QP980钢
最大压强(帕)
1×103
1×107
9.6×108
(1)若积雪密度约为0.2×103千克/米3,则1米厚的积雪(可近似看做长方体)对塑料雨篷的压强约为 帕,所以阿尔山市楼房阳台外 (填“能”或“不能”)安装塑料雨篷。
(2)小明在查阅资料时,发现我国最新研制的“奋斗者”号载人潜水器采用的是QP980钢材。而该潜水器可以下潜至深度约为1×103米的马里亚纳海沟。请结合上表中的数据,以及所学的相关知识分析选用该钢材制造深潜器的原因 。(海水密度约为ρ海水=1×103kg/m3)
【答案】(1) 1.96×103Pa 不能
(2)见详解
【详解】(1)[1][2]假设积雪和塑料雨篷的接触面积为S,则由可知,积雪对塑料雨篷的压强为
因为,所以阿尔山市楼房阳台外不能安装塑料雨篷。
(2)10000米深马里亚纳海沟处的海水压强
因为9.8×107Pa<9.6×108Pa,所以可以用该钢材制造深潜器。
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