9.2 液体的压强【四大题型】-2024-2025学年八年级物理下册同步高频考点精讲与热点题型精练(人教版2024)
2025-02-10
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2份
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理人教版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第2节 液体的压强 |
| 类型 | 作业-同步练 |
| 知识点 | 液体压强 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.57 MB |
| 发布时间 | 2025-02-10 |
| 更新时间 | 2025-02-10 |
| 作者 | 名师汇教育 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-02-10 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/50359960.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
9.2 液体的压强【四大题型】
【题型一 探究液体内部的压强】
1.(2024•上海期中)小华同学利用如图所示的装置,探究影响液体内部压强的因素。
(1)小华设计了如图(a)所示的装置来验证液体压强的特点,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。当容器左、右两侧分别加入深度相同的水和盐水时,会看到橡皮膜向 (选填“左”、“右”)侧凸出。小华向容器的左侧继续加水,直到橡皮膜恰好相平,此时容器左侧水对容器底部的压强
(选填“大于”、“小于”或“等于”)容器右侧盐水对容器底部的压强;
(2)学以致用:如图(b)所示,两个相同的柱形容器中分别盛有A、B两种液体,将两个完全相同的U形管压强计的金属盒分别放入液体A、B中,U形管内液面的高度差相同,液体A、B的密度分别为ρA和ρB,则两者的大小关系为:ρA ρB(选填“大于”、“小于”或“等于”);在两容器中分别倒入深度相同的液体A和液体B(液体不溢出),此时两U形管压强计中液面的高度差分别为ΔH甲和ΔH乙,比较ΔH甲和ΔH乙的大小关系:ΔH甲 ΔH乙(选填“大于”、“小于”或“等于”),请说明理由 。
2.(2024•泸州期中)通过学习,同学们知道了液体压强的特点。在此基础上,老师提出了这样的问题:有两只杯子,分别盛有清水和盐水,但没有标签,你能否用压强计将它们区别开呢?
(1)当压强计的金属盒在空气中时,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。出现这种情况的原因是:U形管左支管液面上方的气压 (选填“大于”“小于”或“等于”)大气压;调节的方法是: (选填A、B、C)。
A.将此时右边支管中高出的液体倒出;B.取下软管重新安装;C.从右端管口吹气
(2)小明再做如图(b)所示的检查。当用手指按压(不论轻压还是重压)橡皮膜时,发现U形管两边液柱的高度几乎不发生变化。出现这种情况的原因是: 。
(3)压强计调节正常后,小明将金属盒先后浸入到两杯液体中,如图(c)和(d)所示。他发现图(d)中U形管两边的液柱高度差较大,于是他认为图(d)杯子中盛的是盐水。你认为,小明的结论是 (选填“可靠的”或“不可靠的”);理由是 。
3.(2024•海南中考)小海发现,他站在齐胸深的水中时感觉胸口有压迫感,爱动脑筋的他产生了疑问:液体压强究竟与哪些因素有关呢?他猜想:液体的压强与液体的多少有关。为验证猜想,他用U形管压强计进行探究。
(1)用U形管压强计研究液体的压强,原因是金属盒上的薄膜受到的外力作用越大U形管两侧液面的高度差
(选填“越大”“不变”或“越小”)。
(2)根据图①和②实验现象可知,在深度相同时,液体的压强与液体的多少 (选填“有关”或“无关”)。
(3)请你猜想,液体的压强可能与 (只写一种因素即可)有关。为了验证你的猜想,你将选择图中的 和 进行探究(选填图中对应的序号)。通过观察实验,你得出的结论是 。
4.(2024•淮安中考)在“探究影响液体内部压强因素”实验中:
(1)实验中使用的压强计如图甲所示。使用前用手指按压橡皮膜,是为了检查压强计的 。实验中,通过U形管两侧液面的 来反映液体内部压强的大小。
(2)比较乙、丙两图,可得结论:不同液体的相同深度处, 越大,液体压强越大。
(3)换用五根一端蒙有相同橡皮膜的玻璃管(粗细相同),探究影响液体压强大小的因素。管中加入适量的水,如图丁所示。
①根据图丁中1、2和3号管的现象,可得液体压强大小与 有关。
②为了探究液体长度对液体压强有无影响,用4号管和5号管进行实验。由图示实验现象可知,液体压强与液体长度 。
5.(2024•衡水模拟)如图所示,是小明同学用压强计探究“影响液体内部压强大小的因素”的实验过程。
(1)实验中用到的组装完好的压强计中的U形管 (选填“是”或“不是”)连通器,当其金属盒在空气中时,U形管两边的液面应该相平,而小明却观察到如图甲所示的情景,调节的方法是 (选填下面的字母);
A.将此时右管中高出的液体倒出;B.取下软管重新安装;
(2)调节后,小明在做如图乙所示的检查:用手指按压橡皮膜,发现U形管两边液柱的高度几乎不变化。出现这种情况的原因是该装置 (选填“漏气”或“不漏气”);
(3)将装置调节正常后,小明将压强装置放入不同液体中,如图丙所示,记录下压强计探头所处的深度及朝向、U形管左右液面高度差,得到的数据如表所示:
序号
液体
探头所处深度/mm
探头方向
U形管左右液面高度差/mm
1
水
30
朝上
28
2
30
朝下
28
3
30
朝侧面
28
4
60
朝侧面
58
5
90
朝侧面
88
6
盐水
90
朝侧面
92
7
酒精
90
朝侧面
86
①比较序号为 的三组数据,可得出结论:同种液体在同一深度处,液体向各个方向的压强都相等;
②较序号5、6、7的三组数据可得出结论: 。
【拓展】聪明的小明同学灵机一动,他利用U形压强计改装成如图丁所示的测液体密度的密度计。A为固定支架,其作用是保证橡皮膜在不同的液体中深度均为5cm。U形管盛水,其右管标有刻度值,为了便于读数,在U形管右管有一个指示液面位置(刻度值)的红色浮标。未测量时,U形管水面刚好与a相平,读数时,读取浮标所对的刻度值即可。当橡皮膜放入某液体中,浮标指示在b处,当ab之间的距离为3.5cm时,待测液体的密度为 g/cm3。
6.(2024•泉州期末)如图甲,小刚用液体压强计探究液体内部压强的特点。
(1)使用压强计前,发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差。调节的方法是 ,使U形管左右两侧的水面相平;
①将右侧支管中高出的水倒出;②取下软管重新安装
(2)图甲实验是通过观察 来比较液体内部的压强大小,下面列举的与此研究方法相同的是 ;
①物体所受的合力作用效果替代两个分力的作用效果
②通过鼓面上纸屑跳动的高度来反映鼓面振动的幅度
(3)下面操作能使两侧液面高度差对比更加明显的是 ;
①烧杯中换密度更小的液体
②U形管中换用密度更小的酒精
③将U形管换成更细的
(4)图乙A、B、C、D四个位置中,观察到U形管两侧液面高度差最明显的是 位置;
(5)小刚自制了如图丙的实验装置,A侧下部蒙有一层张紧的橡皮膜。向A侧加水,再向B中加入密度未知的液体,直到橡皮膜水平。分别测出水深h1,橡皮膜到B底部距离h2,未知液体深度h3。则未知液体密度ρ=
(用测得量的符号和ρ水表示)。
【题型二 液体压强大小比较】
7.(2024•常州期末)小明在家中做了一个趣味小实验:在透明的玻璃杯中装满水,确保水面与杯沿平齐,往杯中逐个放入回形针,杯中的水面像山丘一样慢慢鼓起,但是水却不会溢出来。下列说法正确的是( )
A.杯子对桌面的压强不变,水对杯底的压强不变
B.杯子对桌面的压强不变,水对杯底的压强增大
C.杯子对桌面的压强增大,水对杯底的压强增大
D.杯子对桌面的压强增大,水对杯底的压强不变
8.(2024•北京期末)A、B两支完全相同的试管内,分别装有质量相等的液体,其内液体的密度分别为ρA和ρB。两支试管置于同一水平面上,试管A竖直,试管B倾斜,静止时两试管内液面相平,液面距水平面的高度相同,如图所示。液体对A、B两试管底的压强分别为pA和pB,下列判断正确的是( )
A.ρA<ρB,pA<pB B.ρA<ρB,pA=pB
C.ρA>ρB,pA>pB D.ρA>ρB,pA=pB
9.(2024•济南模拟)如图所示,放在同一水平桌面上的两个容器分别装有相同高度的纯水和盐水(ρ盐水>ρ纯水),下面关于液体中a、b、c三点(其中b、c两点在同一水平面上)压强大小关系说法正确的是( )
A.a点处最大 B.b点处最大
C.c点处最大 D.b、c两点处一样大
10.(2024•武汉期中)在甲、乙两个空矿泉水瓶里面装入适量水,盖紧瓶盖。将它们分别正放、倒放在水平桌面上,如图所示,两矿泉水瓶内的水面相平(不计瓶身和瓶盖的厚度)。若甲中水对瓶底的压力为F1,压强为p1;乙中水对瓶盖的压力为F2,压强为p2。下列关系式正确的是( )
A.F1>F2,p1>p2 B.F1>F2,p1=p2
C.F1=F2,p1=p2 D.F1=F2,p1<p2
11.(2024•上海期末)如图所示,水平桌面上放有甲、乙两个完全相同的圆柱形容器,甲容器内只有水,乙容器中放入木块静止时漂浮在水面上,此时两容器内水面相平。若在两容器中分别抽取相同体积的水,最终木块仍能漂浮在水面上,此时剩余部分的水对容器底部的压强为p甲、p乙,容器对地面的压力为F甲、F乙,则( )
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
12.(2024•合肥期末)如图,质量、底面积相同的薄壁容器甲、乙、丙放在水平桌面上,甲为圆柱形,乙、丙为圆台形,分别装有A、B、C三种质量和深度均相同的液体,下列说法正确的是( )
A.液体的密度ρA>ρB>ρC
B.液体对容器底部的压强pB<pA<pC
C.液体对容器底部的压力FB>FA>FC
D.容器对桌面的压力F乙<F甲<F丙
13.(2024•泉州期末)小陈将长为20cm、高和宽均为10cm的完全相同的木块A和B分别竖放和横放入水中,木块静止时浸入的深度如图所示,木块A和B下表面受到的液体压强分别为pA、pB,受到的液体压力分别为FA、FB,它们的大小关系是:pA pB、FA FB(以上两空圴选填“>”“<”或“=”)
14.(2024•厦门期末)如图所示,放在水平桌面上的两个容器的质量、底面积相同,形状不同,两容器中分别装有质量相等的水和酒精,且两液面相平,则甲容器中水和乙容器中酒精对容器底部产生的压力和压强的大小关系是:F甲 F乙,p甲 p乙。
15.(2024•太原模拟)如图所示,盛有不同液体的甲、乙两相同容器放在水平桌面上,完全相同的a、b两均匀实心物体静止在液体中,此时两液面相平,则甲、乙容器底部受到液体的压强分别为p甲、p乙,甲、乙容器对水平桌面的压力F甲、F乙,则,p甲 p乙,F甲 F乙。(选填>、=或<)
16.(2024•烟台模拟)如图所示,两个底面积相同且质量相等的容器甲和乙放置在水平桌面上,向容器中分别注入两种不同的液体,已知距容器底部等高的A、B两点所受液体的压强相等,则两容器底部所受液体压强p甲 p乙,所受液体的压力F甲 F乙,桌面受到甲、乙容器的压力F′甲 F′乙。(均选填“>”“=”或“<”)
【题型三 液体压强的计算】
17.(2023•郴州中考)如图是某拦河大坝的截面示意图。则A点受到水的压强是(g取10N/kg)( )
A.4×105Pa B.3×105Pa C.5×105Pa D.1×105Pa
18.(2024•北京模拟)小明将一只质量为1kg的平底水桶放在水平地面上,如图所示,已知该水桶的底面积为5×10﹣2m2,桶内装有50cm深的水,水对桶底的压力比桶对地面的压力小40N,g取10N/kg,下列判断中正确的是( )
A.水对桶底的压强为5×105Pa
B.水对桶底的压力为280N
C.桶对地面的压力为290N
D.桶内水的质量为29kg
19.(2024•衡水模拟)把两端开口的玻璃管的下方用一薄塑料片拖住(塑料片重量不计),放入水面下12cm处,然后向管内缓慢倒入密度为0.8×103kg/m3的煤油,当塑料片开始下沉时,煤油在管内的高度是( )
A.12.8cm B.9.6cm C.8cm D.15cm
20.(2024•南宁期末)如图所示,盛有水的容器静止在水平桌面上。容器重1N,容器中的水重7N,顶部和底部的面积均为100cm2,顶部到底部的高度h2=6cm,侧壁上有一开口弯管,弯管内的水面高度h1=8cm;水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。下列选项中正确的是( )
A.水对容器底部的压强为600Pa
B.水对容器底部的压力为7N
C.容器对桌面的压力为9N
D.水对容器顶部的压强为200Pa
21.(2024•德阳期中)某实验小组用如图所示的实验装置来测量液体的密度。将一个带有阀门的三通U形管倒置在两个装有液体的容器中,用抽气机对U形管向外抽气,再关闭阀门K。已知左边液体的密度为ρ1,左右两边液柱高度分别为h1、h2,设右边液体密度为ρ2,则下列说法正确的是( )
A.实验中必须将U形管内抽成真空
B.若将U形管倾斜,左右两边液柱高度差不会改变
C.右边液体的密度ρ2=ρ1
D.两侧液体密度大小关系为:ρ1<ρ2
22.(2024•福州三模)如图甲所示,一底面积为200cm2的薄壁容器放在水平桌面上,现向该容器中注入某种液体,直到容器刚好注满时停止,此过程中薄壁容器对水平桌面的压强p与注入液体深度h的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.该薄壁容器重2N
B.注入液体的密度为0.8g/cm3
C.该薄壁容器对水平桌面的压力先不变,后变大
D.该薄壁容器的高度为6cm
23.(2024•合肥模拟)我国三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程,如图所示,三峡大坝的正常蓄水位为175m,则离水面距离为30m、面积为100cm2的大坝表面受到水的压力为 N。(ρ水=1.0×103kg/m3)
24.(2024•阜阳模拟)静脉输液是利用大气压和液体压强将药液由静脉输入体内的方法;图中患者输液时,若h=100cm,既不能向静脉输液,静脉血液也不会回流;则患者的静脉血压为p静脉= Pa(已知大气压强)。
25.(2024•秦皇岛期中)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,在车门下距水面0.3米深的O处,水的压强为 Pa。若车门在水下部分的面积为0.8m2,受到水的平均压强为5×103Pa,此时车门所受水的压力为 N,约相当于 kg(取整数)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,砸窗逃生。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
26.(2024•长沙期中)如图所示,薄壁容器甲、乙所受重力相同、底面积相同均为100cm2,置于水平面上。甲是上宽下窄形容器,其中装有深度为15cm,质量为2kg的水;乙是柱形容器,装有深度为h的某种液体(g取10N/kg,ρ水=1×103kg/m3),则此时水对甲容器底部的压强为 Pa,水对甲容器底部的压力为 N,现从两容器内分别抽出部分液体,使得各自的液面下降相同的高度。抽出前、后,液体对容器底部压强、容器对水平面压强的部分数据如表格所示,则,抽出液体后,乙容器对水平面的压强为 Pa。
压强
容器甲
容器乙
抽出前
抽出后
抽出前
抽出后
液体对容器底部的压强
3p
2p
6.4p
2.8p
容器对水平面的压强
2p1
3p1
27.(2024•长春期末)如图7所示,是某型号电热水壶,水壶底面积为2×10﹣2m2,装水后总质量为2.0kg,水深为0.1m,将装水后的电热水壶放置于水平桌面上(g取10N/kg、水的密度取1.0×103kg/m3),求:
(1)水对电热水壶底部的压强;
(2)电热水壶对桌面的压强。
28.(2024•长沙期末)如图所示,置于水平桌面上的容器装有某种液体,液体体积为2.0×10﹣3m3,液体的深度为0.5m,液体中A点距容器底的高度为0.2m。若容器重为2N、底面积为2.0×10﹣3m2,容器底受到液体的压强为5.0×103Pa,求:
(1)液体的密度;
(2)A点的液体压强;
(3)容器对水平桌面的压强。
【题型四 连通器原理及应用】
29.(2024•上海期末)下列实例中,利用连通器原理工作的是( )
A.注射器 B.船闸
C.热气球 D.拔火罐
30.(2024•济南模拟)如图的装置中,两端开口的U形管装有一定量的水,将A管向右倾斜,稳定后A管中的水面将( )
A.高于B管中的水面
B.低于B管中的水面
C.与B管水面相平
D.以上三种情况均有可能
31.(2024•青岛模拟)船闸是利用连通器的原理进行工作的。如图所示,上游一艘客轮准备通过船闸进入下游。客轮进入闸室前,应( )
A.关闭下游闸门D,打开下游阀门B
B.关闭下游闸门D,打开上游阀门A
C.打开下游闸门D,关闭下游阀门B
D.打开下游闸门D,关闭上游阀门A
32.(2024•兰州模拟)如图所示,A、B为完全相同的两个容器,分别盛有8cm、6cm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.3:4 B.9:7 C.1:2 D.1:1
33.(2024•日照期末)学习了压强知识后,小明为了保持洗手间内空气清新,为家中的简易水盆设计了一款U形排水管,有效隔绝下水道异味。当水不流动时,“U形管”两端的水面高度总是 的,其利用了 原理。
34.(2024•广安期末)如图所示,茶壶的壶盖上开有小孔,壶嘴和壶身构成一个 ,壶内盛水,水面最高可到达图中位置 (选填“A”或“B”)。
35.(2024•青岛期中)如图所示,工人师傅装修时,为了找到等高的两点,把两端开口的透明塑料软管灌入一些水(水中无气泡),将它两端靠在墙面的不同地方。当水面静止时,记下两管中水面的位置A、B,此时A和B高度相同。这时的软管相当于一个 ;若A距离水平地面0.8m,则水平地面上水管的内壁底部受到水的压强为 Pa。(软管很细,横截面直径忽略不计)
36.(2023•常德中考)如图所示,水平桌面上的甲、乙两容器用一细管相连,细管中间有一开关K,先把K关上,在两容器中装入不同质量的水后,甲中水面比乙中水面高,然后将甲上口密封,此装置 连通器(选填“是”或“不是”)。打开开关K待液面稳定后,甲中的液面高度 乙中的液面(选填“大于”“等于”“小于”)。
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9.2 液体的压强【四大题型】
【题型一 探究液体内部的压强】
1.(2024•上海期中)小华同学利用如图所示的装置,探究影响液体内部压强的因素。
(1)小华设计了如图(a)所示的装置来验证液体压强的特点,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。当容器左、右两侧分别加入深度相同的水和盐水时,会看到橡皮膜向 左 (选填“左”、“右”)侧凸出。小华向容器的左侧继续加水,直到橡皮膜恰好相平,此时容器左侧水对容器底部的压强 小于 (选填“大于”、“小于”或“等于”)容器右侧盐水对容器底部的压强;
(2)学以致用:如图(b)所示,两个相同的柱形容器中分别盛有A、B两种液体,将两个完全相同的U形管压强计的金属盒分别放入液体A、B中,U形管内液面的高度差相同,液体A、B的密度分别为ρA和ρB,则两者的大小关系为:ρA 小于 ρB(选填“大于”、“小于”或“等于”);在两容器中分别倒入深度相同的液体A和液体B(液体不溢出),此时两U形管压强计中液面的高度差分别为ΔH甲和ΔH乙,比较ΔH甲和ΔH乙的大小关系:ΔH甲 小于 ΔH乙(选填“大于”、“小于”或“等于”),请说明理由 原来探头在液体A和B中的压强相等,增大相同深度后,甲的密度小,增大的压强小 。
解:(1)深度相同时,液体密度越大,压强越大,由于盐水的密度较大,故在同深度,盐水产生的压强大,橡皮膜将向压强小的一侧,即向左侧凸出;当橡皮膜恰好相平时,说明此时左右两侧压强相同,由于橡皮膜到两侧容器底部的深度相同,由于盐水的密度大于水的密度,所以橡皮膜下部左右两侧液体产生的压强依然是盐水的大,液体对容器底部的压强等于橡皮膜上部压强和下部压强之和,则左右两侧水和盐水对底部的压强依然是左侧水产生的压强小于右侧盐水产生的压强。
(2)U形管内液面的高度差相同,说明此时液体的压强相等时,由图b知左侧探头所在的液体深度大,由p=ρgh知,液体A的密度小于液体B的密度,即ρA<ρB;若接着倒入深度相同的液体A和液体B,则两探头所处的深度增加,液体的压强增大,由于增加的深度相同,由p=ρgh知,ρA<ρB,则增加的压强ΔpA<ΔpB,探头处的液体压强p'=ρg(h+Δh)=ρgh+ρgΔh=p+Δp,由于原来探头在液体A和B中的压强相等,则有p'A<p'B,即两U形管内液面的高度差ΔH甲<ΔH乙。
答案:
(1)左,小于;(2)小于;小于;原来探头在液体A和B中的压强相等,增大相同深度后,甲的密度小,增大的压强小。
2.(2024•泸州期中)通过学习,同学们知道了液体压强的特点。在此基础上,老师提出了这样的问题:有两只杯子,分别盛有清水和盐水,但没有标签,你能否用压强计将它们区别开呢?
(1)当压强计的金属盒在空气中时,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。出现这种情况的原因是:U形管左支管液面上方的气压 大于 (选填“大于”“小于”或“等于”)大气压;调节的方法是: B (选填A、B、C)。
A.将此时右边支管中高出的液体倒出
B.取下软管重新安装
C.从右端管口吹气
(2)小明再做如图(b)所示的检查。当用手指按压(不论轻压还是重压)橡皮膜时,发现U形管两边液柱的高度几乎不发生变化。出现这种情况的原因是: 压强计的气密性不好 。
(3)压强计调节正常后,小明将金属盒先后浸入到两杯液体中,如图(c)和(d)所示。他发现图(d)中U形管两边的液柱高度差较大,于是他认为图(d)杯子中盛的是盐水。你认为,小明的结论是 不可靠的 (选填“可靠的”或“不可靠的”);理由是 没有控制金属盒在两种液体中的深度相同 。
解:(1)从图(b)可以看出,当用手指按压橡皮膜时(不论轻压还是重压),发现U形管两边液柱的高度几乎不变化,说明软管漏气,此时需将软管拔下,重新安装,故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
(2)若压强计的气密性不好,软管中的气体和大气相通,等于大气压强,橡皮膜受到压强时,软管内的气体压强不会发生变化,U形管中的液面就不会出现高度差。
(3)(d)与(c)金属盒不在同一深度处,所以无法用其来判断(a)与(b)的密度大小关系,小明的结论是不可靠的;原因是没有控制金属盒在两种液体中的深度相同,不符合控制变量法的要求。
答案:
(1)大于;B;(2)压强计的气密性不好;(3)(不可靠的;没有控制金属盒在两种液体中的深度相同。
3.(2024•海南中考)小海发现,他站在齐胸深的水中时感觉胸口有压迫感,爱动脑筋的他产生了疑问:液体压强究竟与哪些因素有关呢?他猜想:液体的压强与液体的多少有关。为验证猜想,他用U形管压强计进行探究。
(1)用U形管压强计研究液体的压强,原因是金属盒上的薄膜受到的外力作用越大U形管两侧液面的高度差 越大 (选填“越大”“不变”或“越小”)。
(2)根据图①和②实验现象可知,在深度相同时,液体的压强与液体的多少 无关 (选填“有关”或“无关”)。
(3)请你猜想,液体的压强可能与 液体的密度 (只写一种因素即可)有关。为了验证你的猜想,你将选择图中的 ④ 和 ⑤ 进行探究(选填图中对应的序号)。通过观察实验,你得出的结论是 在液体深度相同时,液体密度越大,产生的压强越大 。
解:(1)用U形管压强计研究液体的压强,原因是金属盒上的薄膜受到的外力作用越大U形管两侧液面的高度差越大,采用了转换法;
(2)①中比②液体多,结合转换法,根据图①和②实验现象可知,在深度相同时,液体的压强与液体的多少无关。
(3)液体的压强可能与液体的密度有关。为了验证猜想,要控制液体的深度相同,将选择图中的 ④和⑤进行探究。根据转换法知,⑤中压强大,故通过观察实验,得出的结论是在液体深度相同时,液体密度越大,产生的压强越大。
答案:(1)越大;(2)无关;(3)④⑤;在液体深度相同时,液体密度越大,产生的压强越大。
4.(2024•淮安中考)在“探究影响液体内部压强因素”实验中:
(1)实验中使用的压强计如图甲所示。使用前用手指按压橡皮膜,是为了检查压强计的 气密性 。实验中,通过U形管两侧液面的 高度差 来反映液体内部压强的大小。
(2)比较乙、丙两图,可得结论:不同液体的相同深度处, 液体密度 越大,液体压强越大。
(3)换用五根一端蒙有相同橡皮膜的玻璃管(粗细相同),探究影响液体压强大小的因素。管中加入适量的水,如图丁所示。
①根据图丁中1、2和3号管的现象,可得液体压强大小与 液体深度 有关。
②为了探究液体长度对液体压强有无影响,用4号管和5号管进行实验。由图示实验现象可知,液体压强与液体长度 无关 。
解:
(1)为了能使实验顺利进行,使用前用手指按压强计的橡皮膜,是为了检查实验装置的气密性;根据转换法,压强越大U形管两边的高度差越大,即图甲所示压强计是通过U形管中两侧液面的高度差来反映压强大小。
(2)比较图乙、丙,橡皮膜所处液体的密度不同、液体的深度相同,橡皮膜的朝向相同,盐水U形管中两侧液面的高度差大,可得出结论:同一深度,液体密度越大,压强越大。
(3)橡皮膜凸起越大,说明此处压强越大。1、2、3三个管子液体深度逐次增加,橡皮膜凸起也逐次增加,可以说明压强与液体深度的关系。4和5两个管子液体长度不同、高度相同,但是橡皮膜凸起程度相同,可以说明压强与长度无关。
答案:(1)气密性;高度差;(2)液体密度;(3)液体深度;无关。
5.(2024•衡水模拟)如图所示,是小明同学用压强计探究“影响液体内部压强大小的因素”的实验过程。
(1)实验中用到的组装完好的压强计中的U形管 不是 (选填“是”或“不是”)连通器,当其金属盒在空气中时,U形管两边的液面应该相平,而小明却观察到如图甲所示的情景,调节的方法是 B (选填下面的字母);
A.将此时右管中高出的液体倒出;
B.取下软管重新安装;
(2)调节后,小明在做如图乙所示的检查:用手指按压橡皮膜,发现U形管两边液柱的高度几乎不变化。出现这种情况的原因是该装置 漏气 (选填“漏气”或“不漏气”);
(3)将装置调节正常后,小明将压强装置放入不同液体中,如图丙所示,记录下压强计探头所处的深度及朝向、U形管左右液面高度差,得到的数据如表所示:
序号
液体
探头所处深度/mm
探头方向
U形管左右液面高度差/mm
1
水
30
朝上
28
2
30
朝下
28
3
30
朝侧面
28
4
60
朝侧面
58
5
90
朝侧面
88
6
盐水
90
朝侧面
92
7
酒精
90
朝侧面
86
①比较序号为 1、2、3 的三组数据,可得出结论:同种液体在同一深度处,液体向各个方向的压强都相等;
②较序号5、6、7的三组数据可得出结论: 在同一深度,方向相同,液体内部压强与液体的密度有关 。
【拓展】聪明的小明同学灵机一动,他利用U形压强计改装成如图丁所示的测液体密度的密度计。A为固定支架,其作用是保证橡皮膜在不同的液体中深度均为5cm。U形管盛水,其右管标有刻度值,为了便于读数,在U形管右管有一个指示液面位置(刻度值)的红色浮标。未测量时,U形管水面刚好与a相平,读数时,读取浮标所对的刻度值即可。当橡皮膜放入某液体中,浮标指示在b处,当ab之间的距离为3.5cm时,待测液体的密度为 1.2 g/cm3。
解:(1)压强计中的U形管左边有软管的一端是封闭的,不是连通器;
如图甲所示的情景中U形管两边液面不相平,表明两边液面上方气体压强不相同,可以取下软管,两液面气压相同,U形管相当于一个连通器,液面相平后再安装好即可,故A不符合题意,B符合题意。
故选B。
(2)用手指按压橡皮膜,橡皮膜受到压力发生形变,U形管两边液柱应发生高度差,如果没有变化,可能是装置气密性不好,即原因是该装置漏气。
(3)①探究液体内部压强与方向的关系,根据控制变量法,应保持液体的密度和深度相同,方向不同,故比较序号为1、2、3的三组数据,U形管液面高度差不变,表明压强相同,可得出结论:同种液体在同一深度处,液体向各个方向的压强都相等。
②较序号5、6、7的三组数据,探头的深度相同,方向相同,根据控制变量法,液体密度不同,U形管液面高度差不同,可得出结论在同一深度,方向相同,液体内部压强与液体的密度有关。
橡皮膜在不同的液体中深度均为5cm。当橡皮膜放入某液体中,浮标指示在b处,当ab之间的距离为3.5cm时,即上升了3.5cm,则高度差为7cm,根据液体压强计受到的压强等于左右两管水产生的压强差,根据p=ρgh可得ρ液gh1=ρ水gh2;待测液体的密度为。
答案:(1)不是;B;(2)漏气;(3)1、2、3;在同一深度,方向相同,液体内部压强与液体的密度有关;1.2。
6.(2024•泉州期末)如图甲,小刚用液体压强计探究液体内部压强的特点。
(1)使用压强计前,发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差。调节的方法是 ② ,使U形管左右两侧的水面相平;
①将右侧支管中高出的水倒出
②取下软管重新安装
(2)图甲实验是通过观察 U形管两侧液面的高度差 来比较液体内部的压强大小,下面列举的与此研究方法相同的是 ② ;
①物体所受的合力作用效果替代两个分力的作用效果
②通过鼓面上纸屑跳动的高度来反映鼓面振动的幅度
(3)下面操作能使两侧液面高度差对比更加明显的是 ② ;
①烧杯中换密度更小的液体
②U形管中换用密度更小的酒精
③将U形管换成更细的
(4)图乙A、B、C、D四个位置中,观察到U形管两侧液面高度差最明显的是 D 位置;
(5)小刚自制了如图丙的实验装置,A侧下部蒙有一层张紧的橡皮膜。向A侧加水,再向B中加入密度未知的液体,直到橡皮膜水平。分别测出水深h1,橡皮膜到B底部距离h2,未知液体深度h3。则未知液体密度ρ= (用测得量的符号和ρ水表示)。
解:(1)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,进行调节时,只需要将软管取下,再重新安装,这样的话,U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的,答案:②;
(2)压强计是通过U形管两侧液面的高度差来反映液体压强大小的,液面高度差越大,液体的压强越大,这种研究物理问题的方法通常称为转换法。
①.物体所受的合力作用效果替代两个分力的作用效果,采用是等效替代法,故A不符合题意;
②.通过鼓面上纸屑跳动的高度来反映鼓面振动的幅度,采用的是转换法,故B符合题意。
答案:②;
(3)①、探头在液体中的深度相同,根据p=ρgh可知,深度相同,液体的密度越小压强越小,所以在“烧杯中换密度更小的液体”,U形管左右两侧液面的高度差变小,故A不符合题意;
②、“U形管中换用密度更小的酒精”,可知U形管左右两侧液面的高度差变大,故B符合题意;
③、“将U形管换成更细的”,没有改变压强差,所以不能使两侧液面高度差对比更加明显,故C不符合题意。
答案:②;
(4)由p=ρgh知,液体密度越大,深度越大,液体产生的压强越大,图乙所示液体内部A、B、C、D四个位置,压强最大的是位置D,所以现象最明显的是D。
(3)橡皮膜水平时,受到水和未知液体的压强相等;此时橡皮膜距离水面和未知液体液面的深度分别为h1、h3﹣h2,由p=ρgh有ρg(h3﹣h2)=ρ水gh1,
解得ρ。
答案:(1)②;(2)U形管两侧液面的高度差;②;(3)②;(4)D;(5)。
【题型二 液体压强大小比较】
7.(2024•常州期末)小明在家中做了一个趣味小实验:在透明的玻璃杯中装满水,确保水面与杯沿平齐,往杯中逐个放入回形针,杯中的水面像山丘一样慢慢鼓起,但是水却不会溢出来。下列说法正确的是( )
A.杯子对桌面的压强不变,水对杯底的压强不变
B.杯子对桌面的压强不变,水对杯底的压强增大
C.杯子对桌面的压强增大,水对杯底的压强增大
D.杯子对桌面的压强增大,水对杯底的压强不变
解:往杯中逐个放入回形针,杯中的水面像山丘一样慢慢鼓起,此时杯子的总重力变大,受力面积不变,根据p可知,杯子对桌面的压强变大;
水面升高,根据p=ρgh可知水对杯底的压强变大。
答案:C。
8.(2024•北京期末)A、B两支完全相同的试管内,分别装有质量相等的液体,其内液体的密度分别为ρA和ρB。两支试管置于同一水平面上,试管A竖直,试管B倾斜,静止时两试管内液面相平,液面距水平面的高度相同,如图所示。液体对A、B两试管底的压强分别为pA和pB,下列判断正确的是( )
A.ρA<ρB,pA<pB B.ρA<ρB,pA=pB
C.ρA>ρB,pA>pB D.ρA>ρB,pA=pB
解:由图可知两种液体的体积关系:VA<VB,两种液体的质量相同,
由ρ可知,两种液体的密度关系:ρA>ρB;
静止时两试管内液面相平,液面距水平面的高度相同,由p=ρ液gh可知,
液体对A、B两试管底的压强关系:pA>pB。
综上可知,C正确,ABD错误。
答案:C。
9.(2024•济南模拟)如图所示,放在同一水平桌面上的两个容器分别装有相同高度的纯水和盐水(ρ盐水>ρ纯水),下面关于液体中a、b、c三点(其中b、c两点在同一水平面上)压强大小关系说法正确的是( )
A.a点处最大 B.b点处最大
C.c点处最大 D.b、c两点处一样大
解:
由b、c两点可知,深度相同,由于盐水的密度大于纯水的密度,所以pc>pb;
a、b两点处于同种液体中,而b点处水的深度大于a点处水的深度,由于液体压强随深度的增加而增大,所以pb>pa;
综上所述,c点处压强最大,故C正确。
答案:C。
10.(2024•武汉期中)在甲、乙两个空矿泉水瓶里面装入适量水,盖紧瓶盖。将它们分别正放、倒放在水平桌面上,如图所示,两矿泉水瓶内的水面相平(不计瓶身和瓶盖的厚度)。若甲中水对瓶底的压力为F1,压强为p1;乙中水对瓶盖的压力为F2,压强为p2。下列关系式正确的是( )
A.F1>F2,p1>p2 B.F1>F2,p1=p2
C.F1=F2,p1=p2 D.F1=F2,p1<p2
解:图中左右两个水面相平,最下边的深度相同,根据液体的压强公式p=ρgh知,密度也相同,故p1=p2,而甲的底面积大,根据F=pS,甲的压力大,故F1>F2。
答案:B。
11.(2024•上海期末)如图所示,水平桌面上放有甲、乙两个完全相同的圆柱形容器,甲容器内只有水,乙容器中放入木块静止时漂浮在水面上,此时两容器内水面相平。若在两容器中分别抽取相同体积的水,最终木块仍能漂浮在水面上,此时剩余部分的水对容器底部的压强为p甲、p乙,容器对地面的压力为F甲、F乙,则( )
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
解:根据题意可知,两容器内水面相平,在两容器中分别抽取相同体积的水,则液面下降的高度相同,剩余的水的深度相同,根据p=ρgh可知,剩余部分的水对容器底部的压强相同,即:p甲=p乙;
木块漂浮在水面上,根据物体的浮沉条件可知,此时木块受到的浮力等于自身的重力;根据阿基米德原理可知,木块排开的水的重力等于浮力,所以木块的重力等于排开的水的重力;由此可知,甲、乙两个装置的总重力是相同的;在两容器中分别抽取相同体积的水,抽去的水的重力相同,剩余的重力也相同,对地面的压力相同,即:F甲=F乙。
答案:A。
12.(2024•合肥期末)如图,质量、底面积相同的薄壁容器甲、乙、丙放在水平桌面上,甲为圆柱形,乙、丙为圆台形,分别装有A、B、C三种质量和深度均相同的液体,下列说法正确的是( )
A.液体的密度ρA>ρB>ρC
B.液体对容器底部的压强pB<pA<pC
C.液体对容器底部的压力FB>FA>FC
D.容器对桌面的压力F乙<F甲<F丙
解:A、由题知三种液体的质量和深度均相同,由图中容器的形状可知,B液体的体积最小,C液体的体积最大,根据可知ρB>ρA>ρC,故A错误;
B、液体的密度关系为ρB>ρA>ρC,且三种液体的深度相同,根据公式p=ρgh可知,液体对容器底部的压强关系为pB>pA>pC,故B错误;
C、因液体对容器底部的压强pB>pA>pC,三个容器的底面积相同,根据公式F=pS可知,液体对容器底部的压力关系为FB>FA>FC,故C正确;
D、容器对水平桌面的压力等于容器和液体的总重力,因三个容器的质量相同、三种液体的质量也相同,则根据G总=m总g可知它们的总重力相等,所以它们对桌面的压力相等,即F甲=F乙=F丙,故D错误。
答案:C。
13.(2024•泉州期末)小陈将长为20cm、高和宽均为10cm的完全相同的木块A和B分别竖放和横放入水中,木块静止时浸入的深度如图所示,木块A和B下表面受到的液体压强分别为pA、pB,受到的液体压力分别为FA、FB,它们的大小关系是:pA > pB、FA = FB(以上两空圴选填“>”“<”或“=”)
解:
由图可知,同种液体密度相同,木块A浸入的深度比木块B浸入的深度更大,根据p=ρgh,可知pA大于pB;
由于木块漂浮,根据浮力产生的原因下表面受到的压力等于浮力,浮力等于重力,同一木块重力相同,故浮力相同,故压力相同即FA=FB。
答案:>;=。
14.(2024•厦门期末)如图所示,放在水平桌面上的两个容器的质量、底面积相同,形状不同,两容器中分别装有质量相等的水和酒精,且两液面相平,则甲容器中水和乙容器中酒精对容器底部产生的压力和压强的大小关系是:F甲 > F乙,p甲 > p乙。
解:两容器中分别装有质量相等的水和酒精,且两液面相平,因为水的密度大于酒精的密度,根据公式p=ρgh可知,两容器底部所受液体压强的关系为p甲>p乙;
液体对容器底部产生的压力根据F=ps计算,所以两容器底面积相同则F甲>F乙。
答案:>;>。
15.(2024•太原模拟)如图所示,盛有不同液体的甲、乙两相同容器放在水平桌面上,完全相同的a、b两均匀实心物体静止在液体中,此时两液面相平,则甲、乙容器底部受到液体的压强分别为p甲、p乙,甲、乙容器对水平桌面的压力F甲、F乙,则,p甲 > p乙,F甲 > F乙。(选填>、=或<)
解:(1)a、b两物体完全相同,即密度相同,由图甲可知,物体漂浮,即ρ甲>ρ物,由图乙可知,物体悬浮,即ρ物=ρ乙,即ρ甲>ρ物=ρ乙,故ρ甲>ρ乙,此时两液面相平,由p=ρgh可知,即p甲>p乙;
(2)因为a漂浮,b悬浮,将a、b两物体拿出来可知,V甲>V乙,又因为ρ甲>ρ乙,由m=ρV可知,m甲>m乙,即甲液体的重力大于乙液体的重力,容器重力相同,a、b物体质量相同,即重力相同,故甲容器的总重力大于乙容器的总重力,容器对桌面的压力等于容器的总重力,故F甲>F乙。
答案:>;>。
16.(2024•烟台模拟)如图所示,两个底面积相同且质量相等的容器甲和乙放置在水平桌面上,向容器中分别注入两种不同的液体,已知距容器底部等高的A、B两点所受液体的压强相等,则两容器底部所受液体压强p甲 > p乙,所受液体的压力F甲 > F乙,桌面受到甲、乙容器的压力F′甲 > F′乙。(均选填“>”“=”或“<”)
解:(1)B点的深度大于A点的深度,A、B两点所受液体的压强相等,根据公式p=ρgh可知,甲的密度大于乙的密度,A、B到底部的高度相等,所以A点下面液体产生的压强大于B点下面液体产生的压强;
因为距容器底部h处A、B两点所受液体的压强pA和pB相等,所以容器底部甲受到的压强大于乙产生的压强,即p甲>p乙;
因为容器底面积相等,根据p的变形公式F=pS可知,容器底部甲受到的压力大于乙产生的压力,F甲>F乙;
(2)甲为柱形容器,则液体对容器底的压力等于该液体的重力,即F甲=G甲液;
乙为“上小下大”的台形容器,容器侧壁对液体也有压力,且液体能传递压力,则液体对容器底的压力大于该液体的重力,即F乙>G乙液;
因为F甲>F乙,所以可知G甲液>G乙液;
两容器的质量相等,由G=mg可知两容器的重力也相等,即G甲容器=G乙容器;
因水平桌面所受容器的压力等于容器和液体的总重力,
则桌面受到甲容器的压力为F′甲=G甲容器+G甲液,桌面受到乙容器的压力为F′乙=G乙容器+G乙液,
所以桌面受到甲、乙容器的压力关系为F′甲>F′乙。
答案:>;>;>。
【题型三 液体压强的计算】
17.(2023•郴州中考)如图是某拦河大坝的截面示意图。则A点受到水的压强是(g取10N/kg)( )
A.4×105Pa B.3×105Pa C.5×105Pa D.1×105Pa
解:A点所处的深度:h=40m﹣10m=30m,
受到水的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa。
答案:B。
18.(2024•北京模拟)小明将一只质量为1kg的平底水桶放在水平地面上,如图所示,已知该水桶的底面积为5×10﹣2m2,桶内装有50cm深的水,水对桶底的压力比桶对地面的压力小40N,g取10N/kg,下列判断中正确的是( )
A.水对桶底的压强为5×105Pa
B.水对桶底的压力为280N
C.桶对地面的压力为290N
D.桶内水的质量为29kg
解:
A、水桶内水深h=50cm=0.5m,水对桶底的压强为:p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5×103Pa,故A错误;
B、由p可得,水对桶底的压力F=pS=5×103Pa×5×10﹣2m2=250N,故B错误;
C、地面受到水桶的压力大小为:F′=F+40N=250N+40N=290N,故C正确;
D、水和水桶的总重力为:G总=F′=290N;
水和水桶的总质量为:m总29kg;水的质量为:m水=m总﹣m桶=29kg﹣1kg=28kg,故D错误。
答案:C。
19.(2024•衡水模拟)把两端开口的玻璃管的下方用一薄塑料片拖住(塑料片重量不计),放入水面下12cm处,然后向管内缓慢倒入密度为0.8×103kg/m3的煤油,当塑料片开始下沉时,煤油在管内的高度是( )
A.12.8cm B.9.6cm C.8cm D.15cm
解:当塑料片刚好下沉时p水=p煤油,即ρ水gh水=ρ煤油gh煤油,
则煤油在管内的高度:
h煤油15cm。
答案:D。
20.(2024•南宁期末)如图所示,盛有水的容器静止在水平桌面上。容器重1N,容器中的水重7N,顶部和底部的面积均为100cm2,顶部到底部的高度h2=6cm,侧壁上有一开口弯管,弯管内的水面高度h1=8cm;水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。下列选项中正确的是( )
A.水对容器底部的压强为600Pa
B.水对容器底部的压力为7N
C.容器对桌面的压力为9N
D.水对容器顶部的压强为200Pa
解:A.水对容器底部的压强p=ρgh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa,故A错误;
B.由p可得,水对容器底部的压力F=pS=800Pa×100×10﹣4m2=8N,故B错误;
C.因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以容器对桌面的压力为:F′=G容+G水=1N+7N=8N,故C错误;
D.水面到容器顶部的距离h=h1﹣h2=8cm﹣6cm=2cm=0.02m,水对容器顶部的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa,故D正确。
答案:D。
21.(2024•德阳期中)某实验小组用如图所示的实验装置来测量液体的密度。将一个带有阀门的三通U形管倒置在两个装有液体的容器中,用抽气机对U形管向外抽气,再关闭阀门K。已知左边液体的密度为ρ1,左右两边液柱高度分别为h1、h2,设右边液体密度为ρ2,则下列说法正确的是( )
A.实验中必须将U形管内抽成真空
B.若将U形管倾斜,左右两边液柱高度差不会改变
C.右边液体的密度ρ2=ρ1
D.两侧液体密度大小关系为:ρ1<ρ2
解:用抽气机对U形管向外抽气后关闭阀门K,管内气体压强(p气)小于管外大气压(p0),
在大气压作用下液体进入两管中,待液体静止两管中压强平衡:
p气+p液1=p0=p气+p液2,即ρ1gh1=ρ2gh2,
A.只要管内压强小于管外大气压,就会有液体进入两管中,没必要将U形管内抽成真空,故A错误;
BD.若将U形管倾斜,液柱高度减小,所以会有液体进入两管中,U形管中空气体积减小,管内气体压强增大,所以两管中液体的深度减小,由于h1<h2,ρ1>ρ2,而减小相同的压强,由p=ρgh可知Δh2>Δh1,所以两管中液体高度差会减小,故BD错误。
C.由ρ1gh1=ρ2gh2可得,ρ2=ρ1,故C正确。
答案:C。
22.(2024•福州三模)如图甲所示,一底面积为200cm2的薄壁容器放在水平桌面上,现向该容器中注入某种液体,直到容器刚好注满时停止,此过程中薄壁容器对水平桌面的压强p与注入液体深度h的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.该薄壁容器重2N
B.注入液体的密度为0.8g/cm3
C.该薄壁容器对水平桌面的压力先不变,后变大
D.该薄壁容器的高度为6cm
解:A.由图乙可知,没有注水时,容器对桌面的压强为50Pa,该薄壁容器的重力
G=F=pS=50Pa×200×10﹣4m2=1N,故A错误;
B.容器为柱形容器,注满液体时,液体对容器底部产生的压强等于注液体前后容器对桌面压强的变化量,液体对容器底部产生的压强p液=Δp=450Pa﹣50Pa=400Pa,
如图,注入1cm液体时,容器对桌面的压强增加了80Pa,注满液体时,容器对桌面的压强增加了400Pa,因此注入液体的深度为5cm,液体的密度,
故B正确;
C.由图乙可知,注液体过程中该薄壁容器对水平桌面的压力一直变大,故C错误;
D.由B可知,注满液体时液体的深度为5cm,则该薄壁容器的高度为5cm,故D错误。
答案:B。
23.(2024•合肥模拟)我国三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程,如图所示,三峡大坝的正常蓄水位为175m,则离水面距离为30m、面积为100cm2的大坝表面受到水的压力为 3000 N。(ρ水=1.0×103kg/m3)
解:大坝表面受到水的压强为:
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa
由得,大坝表面受到水的压力为
F=pS=3×105Pa×100×10﹣4m2=3000N
答案:3000。
24.(2024•阜阳模拟)静脉输液是利用大气压和液体压强将药液由静脉输入体内的方法;图中患者输液时,若h=100cm,既不能向静脉输液,静脉血液也不会回流;则患者的静脉血压为p静脉= 1.1×105 Pa(已知大气压强)。
解:将右手举高后,药瓶离手的竖直高度约为h=100cm=1m,
1m高的药柱对针头刺破处的压强p=ρ药液gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m=1×104Pa,
患者的静脉血压为p静脉=p0+p=1.0×105Pa+1×104Pa=1.1×105Pa。
答案:1.1×105。
25.(2024•秦皇岛期中)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,在车门下距水面0.3米深的O处,水的压强为 3×103 Pa。若车门在水下部分的面积为0.8m2,受到水的平均压强为5×103Pa,此时车门所受水的压力为 4×103 N,约相当于 400 kg(取整数)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 B (填“A”或“B”)端砸向玻璃窗的边角,砸窗逃生。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
解:
(1)在车门下部距水面0.3m深的O处,水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3×103Pa;
(2)由p可得,车门受到的压力:
F=p′S=5×103Pa×0.8m2=4×103N;
由题知G=F=4×103N,由G=mg可得水的质量:
m400kg;
(3)根据公式p,压力相同,受力面积越小,压强越大,力的作用效果越明显。
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。
答案:3×103;4×103;400;B。
26.(2024•长沙期中)如图所示,薄壁容器甲、乙所受重力相同、底面积相同均为100cm2,置于水平面上。甲是上宽下窄形容器,其中装有深度为15cm,质量为2kg的水;乙是柱形容器,装有深度为h的某种液体(g取10N/kg,ρ水=1×103kg/m3),则此时水对甲容器底部的压强为 1500 Pa,水对甲容器底部的压力为 15 N,现从两容器内分别抽出部分液体,使得各自的液面下降相同的高度。抽出前、后,液体对容器底部压强、容器对水平面压强的部分数据如表格所示,则,抽出液体后,乙容器对水平面的压强为 1800 Pa。
压强
容器甲
容器乙
抽出前
抽出后
抽出前
抽出后
液体对容器底部的压强
3p
2p
6.4p
2.8p
容器对水平面的压强
2p1
3p1
解:水对甲容器底部的压强为:p甲=ρ水gh甲=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa;
水对甲容器底部的压力为:F甲=p甲S=1500Pa×100×10﹣4m2=15N;
从两容器内分别抽出液体的深度相同Δh,液体对容器底部压强的变化量分别为:
Δp甲=ρ水gΔh=3p﹣2p=p,Δp乙=ρ乙gΔh=6.4p﹣2.8p=3.6p,
所以,
则ρ乙=3.6×ρ水=3.6×103kg/m3,
而Δp甲=ρ水gΔh=3p﹣2p=p500Pa,
则Δh0.05m,
又因为乙为柱形容器,所以乙容器液体的重力为:
G液=F液=6.4pS=6.4×500Pa×100×10﹣4m2=32N,
又因为G水=m水g=2kg×10N/kg=20N,
未抽液体前,甲容器对水平面的压强为:2p1①,
乙容器对水平面的压强为:3p1②,
①÷②有:,
解得:G容=4N,
抽出液体后,乙容器对水平面的压强为
p乙'ρ乙gΔh3.6×103kg/m3×10N/kg×0.05m=1800Pa。
答案:1500;15;1800。
27.(2024•长春期末)如图7所示,是某型号电热水壶,水壶底面积为2×10﹣2m2,装水后总质量为2.0kg,水深为0.1m,将装水后的电热水壶放置于水平桌面上(g取10N/kg、水的密度取1.0×103kg/m3),求:
(1)水对电热水壶底部的压强;
(2)电热水壶对桌面的压强。
解:(1)水对电热水壶底部的压强:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;
(2)水壶装水后的总重力:G=mg=2.0kg×10N/kg=20N,
电热水壶对桌面的压力F=G总=20N,
电热水壶对桌面的压强:p′1000Pa。
答:(1)水对电热水壶底部的压强为1000Pa;
(2)电热水壶对桌面的压强为1000Pa。
28.(2024•长沙期末)如图所示,置于水平桌面上的容器装有某种液体,液体体积为2.0×10﹣3m3,液体的深度为0.5m,液体中A点距容器底的高度为0.2m。若容器重为2N、底面积为2.0×10﹣3m2,容器底受到液体的压强为5.0×103Pa,求:
(1)液体的密度;
(2)A点的液体压强;
(3)容器对水平桌面的压强。
解:(1)由p=ρgh得;液体密度:ρ1×103kg/m3;
(2)A点的深度:hA=0.5m﹣0.2m=0.3m,
A点的液体压强:pA=ρghA=1×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa;
(3)由ρ可知,液体的质量:m=ρV=1×103kg/m3×2.0×10﹣3m3=2kg,
液体的重力:G=mg=2kg×10N/kg=20N,
容器对水平桌面的压力:F=G+G容=20N+2N=22N,
容器对水平桌面的压强:p'11000Pa。
答:(1)液体的密度为1×103kg/m3;
(2)A点的液体压强为3000Pa;
(3)容器对水平桌面的压强为11000Pa。
【题型四 连通器原理及应用】
29.(2024•上海期末)下列实例中,利用连通器原理工作的是( )
A.注射器 B.船闸
C.热气球 D.拔火罐
解:A、注射器只有一部分,不是连通器,故A不符合题意;
B、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B符合题意;
C、热气球不符合上端开口下端连通的特点,不是连通器,故C不符合题意;
D、拔火罐不符合上端开口下端连通的特点,不是连通器,故D不符合题意。
答案:B。
30.(2024•济南模拟)如图的装置中,两端开口的U形管装有一定量的水,将A管向右倾斜,稳定后A管中的水面将( )
A.高于B管中的水面
B.低于B管中的水面
C.与B管水面相平
D.以上三种情况均有可能
解:A、B两管上部开口,下端连通,属于连通器,连通器无论管子的粗细、形状如何,只要液体不再流动,两管中液面始终相平。
答案:C。
31.(2024•青岛模拟)船闸是利用连通器的原理进行工作的。如图所示,上游一艘客轮准备通过船闸进入下游。客轮进入闸室前,应( )
A.关闭下游闸门D,打开下游阀门B
B.关闭下游闸门D,打开上游阀门A
C.打开下游闸门D,关闭下游阀门B
D.打开下游闸门D,关闭上游阀门A
解:由图可知,轮船要由上游通过船闸到达下游,应关闭上游闸门C、下游闸门D及下游阀门B,打开上游阀门A,使闸室和上游水道构成一个连通器,当闸室水面上升到和上游水面相平后,打开上游闸门C,船可以平稳地驶入闸室。
答案:B。
32.(2024•兰州模拟)如图所示,A、B为完全相同的两个容器,分别盛有8cm、6cm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.3:4 B.9:7 C.1:2 D.1:1
解:
由图知,若将阀门K打开后,AB构成连通器,水从容器A向容器B流动,在水不流动时,两容器中液面高度是相同的;
已知A、B为完全相同的两个容器,且原来两水面的高度差Δh=8cm+2cm﹣6cm=4cm,
所以打开阀门后,两容器中的液面会相平,A液面下降2cm,变为hA=6cm,B液面上升2cm,变为hB=8cm,
最后A、B两容器底部受到水的压强之比为:。
答案:A。
33.(2024•日照期末)学习了压强知识后,小明为了保持洗手间内空气清新,为家中的简易水盆设计了一款U形排水管,有效隔绝下水道异味。当水不流动时,“U形管”两端的水面高度总是 相平 的,其利用了 连通器 原理。
解:洗脸池排水管设计的“U形管”反水弯上部开口、下部连通,属于连通器;连通器中装入同种液体,液体静止时,液面相平,可以防止下水道异味窜入室内,利用了连通器的原理。
答案:相平;连通器。
34.(2024•广安期末)如图所示,茶壶的壶盖上开有小孔,壶嘴和壶身构成一个 连通器 ,壶内盛水,水面最高可到达图中位置 B (选填“A”或“B”)。
解:壶嘴与壶身上端开口,下端相连通,所以是连通器。
连通器中装水时,各个部分液面高度相同,液面最高高度不超过最低的开口位置,所以茶壶内盛满水,水面最高只能达到B的高度。
答案:连通器;B。
35.(2024•青岛期中)如图所示,工人师傅装修时,为了找到等高的两点,把两端开口的透明塑料软管灌入一些水(水中无气泡),将它两端靠在墙面的不同地方。当水面静止时,记下两管中水面的位置A、B,此时A和B高度相同。这时的软管相当于一个 连通器 ;若A距离水平地面0.8m,则水平地面上水管的内壁底部受到水的压强为 8×103 Pa。(软管很细,横截面直径忽略不计)
解:(1)一根灌有水的透明塑料软管形成了上端开口,下部连通的容器,称为连通器,当两端靠在墙面的不同地方并做出标记时用到的物理知识是连通器原理,
(2)则水平地面上水管的内壁底部受到水的压强为:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.8m=8×103Pa。
答案:连通器;8×103。
36.(2023•常德中考)如图所示,水平桌面上的甲、乙两容器用一细管相连,细管中间有一开关K,先把K关上,在两容器中装入不同质量的水后,甲中水面比乙中水面高,然后将甲上口密封,此装置 不是 连通器(选填“是”或“不是”)。打开开关K待液面稳定后,甲中的液面高度 大于 乙中的液面(选填“大于”“等于”“小于”)。
解:甲上口密封,此时该容器的两端不都是开口的,不是连通器;
开关K打开前,甲中水面比乙中水面高,根据p=ρgh可知,甲中水产生的压强大于乙,则打开K之后,甲中的水将向乙中流动;
但由于甲的上口密封,水面下降后,水面上方密封的气体随着体积的增大产生的压强将减小,即小于大气压p0;
当甲、乙两容器中的水不流动时,开关处左右两边的压强相等,即p甲=p乙,因为p甲=p空+ρ水gh甲,p乙=p0+ρ水gh乙,所以p空+ρ水gh甲=p0+ρ水gh乙,
因为p空<p0,则ρ水gh甲>ρ水gh乙,可得h甲>h乙。
说明甲中的水能往乙中流一些,但最终甲的水面一定比乙高。
答案:不是;大于。
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