9.2 液体的压强------2024-2025学年苏科版物理八年级下册
2025-02-27
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2份
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普通
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理苏科版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 二、液体的压强 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 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 | 3.14 MB |
| 发布时间 | 2025-02-27 |
| 更新时间 | 2025-02-27 |
| 作者 | 勤勉理科资料库 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-02-27 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/50693176.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:
2024-2025学年苏科版物理八年级下册同步学习精讲练(新教材)第9章 压强和浮力
课时9.2 液体的压强
(知识导学+考点讲练+优选真题培优练)
目录
学习目标导航 2
知识点01:探究液体压强的特点实验 2
知识点02:液体压强 3
知识点03:连通器的原理 4
易错考点点拨 4
考点精讲精练 5
考点01:帕斯卡原理及其应用 5
考点02:液体压强规律 6
考点03:液体压强产生的原因 7
考点04:压强计的结构及原理 7
考点05:探究液体内部的压强 9
考点06:液体压强的公式及计算 10
考点07:液体压强深度‘h’的理解 11
考点08:液体压强的大小比较 11
考点09:液体压强的图像问题 12
考点10:容器倒置问题 14
考点11:平衡法在液体压强中的应用 14
考点12:液体压强的变化量问题 16
考点13:连通器原理 17
考点14:连通器的应用 18
考点15:船闸工作原理 19
优选真题培优练 20
1、明确液体压强的定义。
2、了解液体压强的特点。
3、掌握液体压强的计算方法。
知识点01:探究液体压强的特点实验
1.实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究影响液体内部压强的因素有哪些;
(2)实验方法:控制变量法。
2.实验猜想:液体内部压强可能与液体深度,液体的密度,液体重力,方向等有关。
3.实验器材:压强计;烧杯;食盐;水;刻度尺。
4.器材作用及图像
(1)压强计:测量液体压强。
(2)烧杯:盛放水。
(3)食盐:改变液体密度。
(4)水:实验对象。
(5)刻度尺:测量压强计高度差。
5.实验步骤
步骤①将水倒入烧杯,如图甲,控制探头在水下深度不变,调节旋钮改变探头的朝向,观察并测出U形管中液面的高度差,将数据填入表格;
步骤②如图乙,控制橡皮膜的朝向不变,改变探头浸入水中的深度,观察并测出U形管中液面的高度差,将数据填入表格;
步骤③如图丙,控制探头在水和盐水下的深度相同,观察并测出U形管中液面的高度差,将数据填入表格。
6.实验结论及应用
(1)液体内部向各个方向都有压强,压强随液体深度的增加而增加。
(2)同种液体在同深度的各处,各个方向的压强大小相等。
(3)不同的液体,在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关,密度越小,液体的压强越小。
特别提醒
(1)控制变量法实验中影响压强的因素有深度、密度。我们需要用控制变量法来研究各个因素对压强的影响。
(2)转换法液体内部压强的大小无法直接测量,我们用压强计两侧的液面高度差来判断液体内部压强的大小,这种方法叫做转换法。
知识点02:液体压强
1.液体压强产生的原因:由于液体受重力的作用,若液体在失重的情况下,将无压强可言。
2.液体压强具有以下几个特点
(1)液体除了对容器底部产生压强外,还对“限制”它流动的侧壁产生压强,固体则只对其支承面产生压强,方向总是与支承面垂直。
(2)在液体内部向各个方向都有压强,在同一深度向各个方向的压强都相等,同种液体,深度越深,压强越小。
特别提醒
(1)液体对容器的底面和侧壁都有压强。
(2)在同一深度,同一液体向各个方向有压强,且压强都相等。
(3)在同一液体,液体内部压强随深度的增加而增大。
(4)在同一深度,不同液体密度越小液体该处压强越小。
(5)液体内部的压强只与液体的密度、液体深度有关,而与容器的形状、底面积、液体的体积、液体的总重无关。
3.液体压强的计算公式:计算液体压强的公式是p=ρgh。
(1)液体压强的大小只取决于液体的种类(即密度ρ)和深度h,而和液体的质量、体积没有直接的关系。
(2)运用液体压强的公式计算确定深度时,要注意是指液体与小气(不是与容器)的接触面向下到某处的竖直距离,不是指从容器底部向下的距离(那叫“高度”)。
4.液体压强的大小比较:液体内部的压强主要与液体的密度、深度有关,比较其大小一定采取控制变量法来分析,利用公式采用密度比较法和深度比较法。
特别提醒
(1)容器底部受到液体的压力跟液体的重力不一定相等。
(2)液体压强公式推导:P=F/S=G/S=mg/S=ρgSh/S=ρgh,其中ρ为液体密度,g为重力常数,S为横截面积,h为水柱高度,V为水柱体积。
知识点03:连通器的原理
1.连通器:下端开口,下部相连通的容器。
2.连通器原理:连通器里装同一种液体且液体不流动时,各容器的液面保持相平。
3.连通器的应用:茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等都是根据连通器的原理来工作的。
特别提醒
(1)连通器的性质主要体现在当几个底部互相连通的容器注入同一种液体且液体不流动时,各容器中的液面总是保持在同一水平面下。
(2)当液体不流动时,连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面下。这一原理不仅在技术和工程领域有着广泛的应用,也为日常生活带来了便利和安全保障。
1.控制变量法实验中影响压强的因素有深度、密度。我们需要用控制变量法来研究各个因素对压强的影响。
2.转换法液体内部压强的大小无法直接测量,我们用压强计两侧的液面高度差来判断液体内部压强的大小,这种方法叫做转换法。
3.液体对容器的底面和侧壁都有压强。
4.在同一深度,同一液体向各个方向有压强,且压强都相等。
5.在同一液体,液体内部压强随深度的增加而增大。
6.在同一深度,不同液体密度越小液体该处压强越小。
7.液体内部的压强只与液体的密度、液体深度有关,而与容器的形状、底面积、液体的体积、液体的总重无关。
8.液体的压强与液体的深度和密度有关,因此计算时关键找到“液体”的深度和密度。当容器是柱形容器时,液体对容器底部压力等于液体重力时,先判断压力等于重力后利用p=F/S求压强。
9.液体的压强公式,对于固体来说,不能直接应用此公式,但对于长方体、正方体、圆柱体等规则形状的物体来说,经过推导以后可以使用。
10.找出题目中隐含条件是解本题的关键。
11.一些题按常规方法比较,很复杂。重要是抓住问题的关键:容器内液体体积不变。结合图形分析、比较,得出结论。
12.液体对容器底的压力与液体自身重力的关系
1)规则形状容器(横截面积相同,如圆柱体、长方体容器,此类容器我们做题时最常见)液体对容器底压力F等于液体重力G液。
2)上粗下细容器液体对容器底压力F等于液体重力G液。
3)上细下粗容器液体对容器底压力F等于液体重力G液。
13.连通器的性质主要体现在当几个底部互相连通的容器注入同一种液体且液体不流动时,各容器中的液面总是保持在同一水平面下。
考点01:帕斯卡原理及其应用
【例题精讲】(2024春•济南期末)如图所示,是汽车修理广常用的液压千斤顶的原理图。关于该千片顶下列说法正确的是( )
A.使用时应该用B端来顶起汽车
B.使用时应该用A端来顶起汽车
C.顶起汽车时pA<pB
D.顶起汽车时pA>pB
【巩固训练一】(2024春•天桥区校级月考)以下应用是根据帕斯卡定律作为工作原理的是( )
A.飞机的机翼 B.三峡船闸
C.液压千斤顶 D.活塞式抽水机
【巩固训练二】(2024春•福州期末)汽车的油压千斤顶是应用液压机原理工作的。如图所示,一个油压千斤顶的大、小活塞横截面积分别是120cm2和4cm2,当在小活塞上加压力F1=2700N时,最多可在大活塞上产生 N的举力。
考点02:液体压强规律
【例题精讲】(2024•莱西市一模)为探究液体压强的规律,某中学课外学习小组的同学设计制作了如图所示的装置。松开铁夹,水流入a、b两管,稳定后,a管中水面的高度为h1,b管中水面的高度为h2,则h1 h2;当打开软木塞,有水流出时则h1 h2。
【巩固训练一】(2024春•江岸区期末)如图是研究“液体内部的压强”实验装置,下列做法能够使压强计U形管两边液面的高度差减小的是( )
A.将压强计的金属盒向下移动一段距离
B.将压强计的金属盒向上移动一段距离
C.将压强计的金属盒在原位置转90°
D.将压强计的金属盒放在同样深度的食盐水中
【巩固训练二】(2024春•武昌区期中)一个空的塑料药瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直地浸入水中,一次瓶口朝上,一次瓶口朝下,这两次药瓶在水里的位置相同,如图所示,下列关于橡皮膜的说法正确的是( )
A.两次都向内凹,形变程度相同
B.甲比乙中药瓶受到的浮力大
C.甲比乙中药瓶瓶内大气压大
D.甲、乙说明液体压强与压力方向有关
考点03:液体压强产生的原因
【例题精讲】(2023春•南昌期末)如图所示是装有水的气球,水由于受到 的作用,从而对气球的底部产生压强;用手指挤压气球的侧面,放手后气球侧面恢复原状,这是因为液体具有 ,所以对气球侧面也产生压强。
【巩固训练一】(2023春•巨野县期末)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
【巩固训练二】(2023春•南川区期中)下列说法正确的是( )
A.液体对容器侧壁没有压强
B.液体压强跟液体密度和深度无关
C.同一深度,液体向下的压强大于向上的压强
D.液体产生压强的原因是液体受重力作用和具有流动性
考点04:压强计的结构及原理
【例题精讲】(2024•岳阳模拟)在研究液体压强的实验中,将压强计的金属盒放在水中,下列做法能够使图中压强计U形管两边的液面高度差增大的是( )
A.将压强计的金属盒向上移动一段距离
B.向水槽中加入同种液体
C.将压强计的金属盒在原处转动180°
D.将压强计的金属盒改放在同样深度的酒精中
【巩固训练一】(2024春•内丘县期末)如图所示,小明将压强计的金属盒分别放入甲、乙两种液体中。从图中可以得到的结论是( )
A.甲液体的密度小于乙液体的密度
B.甲液体的密度等于乙液体的密度
C.甲金属盒处的压强等于乙金属盒处的压强
D.甲金属盒处的压强大于乙金属盒处的压强
【巩固训练二】(2023春•柳北区校级期中)小明做了鉴别水和盐水的实验(ρ水<ρ盐水)。如图,将同一压强计的金属盒分别放入水和盐水中同一深度处,其中,加在压强计橡皮膜上的压强越大,U形管两侧水面的 就越大,图乙容器中盛装的是 。
考点05:探究液体内部的压强
【例题精讲】(2024春•临渭区期末)用图甲所示的微小压强计探究“液体内部的压强与液体密度是否有关”。实验中,将它的探头分别放入水和盐水中,实验现象如图乙、丙所示,由此实验现象可以得到的结论:当液体深度相同时,液体密度越大,液体内部压强 。用如图所示的器材,还可以探究的问题是:
?(写出一个即可)
【巩固训练一】(2024春•历下区期末)如图所示是某同学在做“研究液体内部压强规律”的实验过程。这几步操作的主要目的是( )
A.探究液体内部的压强与液体密度的关系
B.探究液体内部的压强与液体深度的关系
C.探究同一深度液体向各方向压强的关系
D.探究液体内部的压强与液体重力的关系
【巩固训练二】(2023春•南通期末)在“探究影响液体内部压强因素”的实验中,两压强计橡皮膜所处的深度相同,甲、乙两组同学正确实验的现象如图所示,U形管两侧液面的高度差,h1<h2,甲、乙两组烧杯中的液体密度分别为ρ1、ρ2,橡皮膜处的压强分别为p1、p2。下列说法正确的是( )
①若两压强计U形管中液体相同,则ρ1一定等于ρ2
②若两压强计U形管中液体相同,则ρ1一定小于ρ2
③若两烧杯中液体相同,则p1一定等于p2
④若两烧杯中液体相同,则p1一定小于p2
A.①③ B.②③ C.②④ D.①④
考点06:液体压强的公式及计算
【例题精讲】(2024春•思明区校级月考)如图所示,薄壁轻质柱形容器放在水平面上,容器内装密度为ρ0的液体,将密度为ρ1小球放入容器内的液体中,液体不溢出,放入小球前、后容器对水平面压强的变化量为Δp容,放入小球前、后容器底所受液体压强的变化量为Δp液的比值,下列选项正确的是( )
A. B.
C. D.
【巩固训练一】(2024•海淀区模拟)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
【巩固训练二】(2024•埇桥区校级三模)如图甲所示,底面积为300cm2的薄壁圆柱形容器放置在水平桌面上,容器中盛有6cm深的水;然后将一棱长为10cm的实心正方体铝块放入水中,铝块部分露出水面,如图乙所示。则放入铝块后,水对容器底部的压强为 Pa。()
考点07:液体压强深度‘h’的理解
【例题精讲】(2024春•顺德区期中)如图所示,密封的容器内装有150g的水,水面到容器底的距离为12cm,容器底面积为0.01m2;容器中的A点到容器底部的距离为3cm,则A点受到水的压强为 Pa,水对杯底的压力为 N;若将水杯倒置,则水对容器下底面的压力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。(g取10N/kg)
【巩固训练一】(2024春•深圳期末)如图所示,放在水平面上的甲、乙两个容器,测得液体内部A、B两点处液体产生的压强pA=pB,则两容器底部所受液体的压强p甲与p乙的大小关系是( )
A.p甲>p乙 B.p甲<p乙 C.p甲=p乙 D.无法判断
【巩固训练二】(2024春•沅江市期末)如图所示,圆柱形容器中装有水,A点的液体压强大小为(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)( )
A.1000Pa B.2000Pa C.3000Pa D.5000Pa
考点08:液体压强的大小比较
【例题精讲】(2024春•涿州市期末)如图所示,甲、乙两个质量相同、底面积相同、形状不同的容器放在水平地面上,容器内装有同样深度的同种液体。若液体对容器底的压强为p甲、p乙,液体对容器底的压力为F甲、F乙,容器对桌面的压强为p'甲、p'乙,容器对桌面的压力为F'甲、F'乙,下列说法正确的是( )
A.p甲<p乙 B.F甲<F乙 C.p'甲<p'乙 D.F'甲=F'乙
【巩固训练一】(2024春•永定区期中)两只完全相同的锥形瓶内装满不同液体,用塞子塞住瓶口,如图所示放置,若甲、乙瓶底对桌面的压强相等,那么甲瓶底部和乙瓶底部受到液体的压强、压力相比( )
A.F甲>F乙 p甲<p乙
B.F甲<F乙 p甲=p乙
C.F甲>F乙 p甲>p乙
D.F甲>F乙 p甲=p乙
【巩固训练二】(2024•宁江区校级三模)如图所示,两容器质量相同底面积相等,若倒入质量相等的不同液体,液面在同一高度上,则容器底部受到的压强p甲 p乙,若倒入液面等高的同种液体时,则容器底部对水平桌面的压强p'甲 p'乙(两空均选填“>”、“=”或“<”)。
考点09:液体压强的图像问题
【例题精讲】(2024春•渝中区校级月考)如图所示,放置在水平桌面上的薄壁柱形容器A高21cm、内装有一定深度的水。底面积为100cm2、高15cm直柱形薄壁容器B底部固定一体积、质量均不计的细杆,现通过细杆将容器B从底面刚好与水面接触开始向下移动,容器A底部受到的液体压强p随B下移的距离h之间的部分变化关系如图乙所示。容器B未浸入前,水的深度为 cm,当容器B底部触碰到容器A底部时,水对容器底的压强为 Pa。
【巩固训练一】(2024春•紫金县期末)如图1是A、B两种液体内部的压强与深度的关系图象,设A液体的密度为ρA,B液体的密度为ρB,把同一木块分别放入盛有A、B两种液体的甲、乙容器中,如图2所示。下列说法正确的是( )
A.甲容器中盛的是B液体
B.木块在乙容器中受到的浮力大
C.木块底部在乙容器中受到的压强大
D.甲容器底部受到液体的压强较大
【巩固训练二】(2024•九龙坡区模拟)一个底面积S1=0.01m2的不吸水圆柱体用细线拴在容器底部,不计重力的长方体薄壁容器底面积为S2=0.1m2,水面与圆柱体上表面恰好相平,容器中水深45cm,如图甲所示。现将水缓慢放出,圆柱体底部受到的液体压强p随着容器中水的深度h变化的图像如图乙所示,下列说法中正确的是( )
A.物体的高为9cm
B.圆柱体密度为0.75×103kg/m3
C.放水前,水对容器底部的压强为1500Pa
D.放水前,容器对桌面压强为4440Pa
考点10:容器倒置问题
【例题精讲】(2024•南宁模拟)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
【巩固训练一】(2024春•伊通县期末)如图所示,一个装有水的平底密闭矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置。两次放置时水对瓶底的压强分别为p甲和p乙,水对瓶底的压力分别为F甲和F乙( )
A.p甲=p乙 B.p甲>p乙 C.F甲=F乙 D.F甲>F乙
【巩固训练二】(2024春•江油市期末)如图甲所示,装有液体的密闭容器静置于水平桌面上;现将该容器颠倒放置于桌面,如图乙所示。则颠倒后液体对容器底部的压力 ,容器对桌面的压力 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
考点11:平衡法在液体压强中的应用
【例题精讲】(2024春•包河区校级期末)如图所示,圆柱形容器内装有适量的水,A为两端开口的圆柱形玻璃管,B为塑料片(质量不计),塑料片所处的深度为12cm。若向玻璃管内缓缓注入硫酸铜溶液,当塑料片恰好脱落时,玻璃管内注入的硫酸铜溶液的深度为 m。(,)
【巩固训练一】(2024春•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
【巩固训练二】(2023春•南谯区月考)在平底薄壁玻璃管底端包扎一层橡皮膜,将玻璃管竖直插入水中,浸入的深度为h1;逐渐向玻璃管内加入未知液体,直至橡皮膜恰好变平时,管内液面的深度为h2,如图所示,则未知液体的密度为( )
A.ρ水 B.ρ水
C.ρ水 D.ρ水
考点12:液体压强的变化量问题
【例题精讲】(2024春•沙坪坝区校级月考)如图所示,底面积之比为2:1的薄壁轻质圆柱形容器甲、乙置于水平桌面上,两容器足够高。现分别注入a、b两种液体,直到容器内液面达到相同的高度H。液体a、b对容器底部的压强p随液面高度h变化关系如图线Ⅰ、Ⅱ所示。现将两个完全相同的小球分别投入甲、乙容器中浸没沉底。下列判断正确的是( )
A.a、b两种液体对容器底部压强的变化量Δpa:Δpb=1:2
B.a、b两种液体对容器底部压力的变化量ΔFa:ΔFb=1:4
C.若向两容器中再分别注入等质量的原有液体,两容器对水平桌面压强的变化量Δp甲:Δp乙=1:4
D.若向两容器中再分别注入等高度的原有液体,两容器对水平桌面压力的变化量ΔF甲:ΔF乙=1:1
【巩固训练一】(2024春•北碚区校级月考)质量分别为m甲、m乙,密度分别为ρ甲、ρ乙的甲、乙两种液体分别盛在底面积不同的柱形容器中,如图(a)所示,已知液体对各自容器底部的压强相等,现将甲、乙液体互换容器(均不溢出),如图(b)所示,甲、乙液体对容器底部压力变化量分别为ΔF甲、ΔF乙,压强的变化量分别为Δp甲、Δp乙,则下列说法正确的是( )
A.Δp甲>Δp乙 B.ΔF甲>ΔF乙 C.ρ甲<ρ乙 D.m甲<m乙
【巩固训练二】(2024春•沙坪坝区期中)如图,圆柱体木块甲足够高,密度为0.6g/cm3,底面积为200cm2;薄壁柱形容器乙放置于水平地面上,容器乙高9cm,底面积为400cm2,内部盛有6cm深的水。现将木块甲沿水平方向切去高度Δh,并将切去部分竖直放入容器乙内,水对容器底部的压强变化量为Δp水,容器对桌面的压强变化量为Δp容。当Δh=5cm时,Δp水为 Pa;若要使Δp容=2Δp水,Δh的值为
cm。
考点13:连通器原理
【例题精讲】(2024•玉树市三模)如图所示,装修时,工人取两端开口的透明塑料软管灌满水。将它两端靠在墙面的不同地方,利用静止的水面A、B记下两个等高标记。这根软管相当于一个 ;若A处距离水平地面0.7m,则地面上水管的C处受到水的压强约为 Pa。(水的密度1×103kg/m3,g取10N/kg)
【巩固训练一】(2024•江汉区一模)如图所示事例中,利用了连通器原理的是( )
A.微小压强计
B. 船闸
C.活塞式抽水机
D.拦河大坝
【巩固训练二】(2023秋•嘉定区期末)下列工具或装置中,利用连通器原理工作的是( )
A.拦河大坝 B.液体密度计
C.抽水机 D.茶壶
考点14:连通器的应用
【例题精讲】(2024•崂山区二模)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
【巩固训练一】(2024春•秦皇岛期末)如图所示的装置中,不属于连通器应用的是( )
A.自动喂水装置
B.茶壶
C.下水的回水管
D.船闸
【巩固训练二】(2024春•安康期末)如图所示,水塔与自来水管组成一个 ,若水塔内水面高度h1=18m,五楼与四楼住户水龙头出水口的高度分别为h2=13m、h3=10m。则五楼住户在水龙头出水口受到水的压强是 Pa;若每层楼的水龙头都一样,则二楼住户水龙头出水口受到水的压力 (选填“大于”“小于”或“等于”)三楼住户水龙头出水口受到水的压力。(g取10N/kg,)
考点15:船闸工作原理
【例题精讲】(2024春•荆州区期末)船闸利用的是连通器的原理,如图为一艘轮船正在通过三峡船闸,此时 和 (选填“上游”、“下游”或“闸室”)组成了一个连通器。
【巩固训练一】(2024春•临清市期末)我国三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程,船可以顺利通过三峡大坝,如图所示是三峡大坝船闸的结构图,是利用了 原理,三峡大坝上游水库水深100m处的压强是
Pa(g取10N/kg)。
【巩固训练二】(2024春•南充期末)三峡船闸是世界上最大的人造连通器,如图是轮船即将从上游驶入闸室的情形,此时闸门A、闸门B、阀门D均关闭,阀门C打开,闸室与上游水位相平。下列说法正确的是( )
A.闸室和上游水道构成连通器,水对闸门A两侧的压力相等
B.闸室和上游水道构成连通器,水对闸门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,水对闸门B两侧的压力相等
D.闸室和下游水道构成连通器,水对闸门B右侧的压力大于左侧的压力
1.(2024•海淀区二模)如图所示,两个质量相等的圆柱形薄壁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。甲、乙容器中分别装有A、B两种液体,甲容器中的液面低于乙容器中的液面,此时两容器底部受到的液体压强相等。若容器足够高,在甲容器中再加入A液体,使其液面上升的高度为hA,在乙容器中再加入B液体,使其液面上升的高度为hB,hA、hB在图中均未标出。加入液体后,稳定时,下列判断正确的是( )
A.hA>hB时,液体对两容器底的压力可能相等
B.hA=hB时,液体对两容器底的压强一定相等
C.hA=hB时,甲容器对桌面的压力一定大于乙容器对桌面的压力
D.hA<hB时,甲容器对桌面的压强一定小于乙容器对桌面的压强
2.(2024•游仙区模拟)如图,两个完全相同的圆柱体容器中盛有质量相等的甲、乙两种液体,A、B两点到各自液面的距离相等,下列说法正确的是( )
A.A、B两点液体的压强相等
B.甲容器对桌面的压强比乙容器小
C.甲、乙液体对容器底部的压强相等
D.甲液体对容器底部的压力比乙液体小
3.(2024•越秀区校级二模)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ρ甲、重力为G甲,乙容器中液体的密度为ρ乙、重力为G乙。液体内A、B两点到容器底部的距离相等,其压强分别为pA、pB,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.ρ甲>ρ乙,pA<pB B.ρ甲<ρ乙,pA<pB
C.ρ甲=ρ乙,pA<pB D.ρ甲>ρ乙,pA=pB
4.(2024春•邢台期末)如图所示,将盛有适量水的试管由倾斜位置A缓慢移至竖直位置B。在此过程中,水对试管底部的压强( )
A.变大 B.变小
C.始终不变 D.先变大后变小
5.(2024•南岗区校级一模)如图所示,植树节里小红提了5kg水给刚栽的树苗浇水。若水深为20cm,则水产生的压强是 Pa。已知桶的质量为1kg,手的受力面积为1.0×10﹣3m2,人手受到的压强是 。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
6.(2024春•定西期末)茶壶是一种常见的生活用品,如图所示,茶壶的壶身和壶嘴构成了一个 。当壶中水深12cm时,壶底受到水的压强是 Pa。,g取10N/kg)
7.(2024春•立山区校级月考)有一个如图所示的两端开口的弯管形容器,从粗端向容器中灌水,在细端用一个横截面积是0.01m2的活塞堵住,活塞可在细管内无摩擦地滑动。当H=30cm,h=10cm时,在活塞上放置一个重力是10N的砝码,活塞静止。求:
(1)水对活塞的压强为 Pa;
(2)活塞的重力为 N。
8.(2024春•柳东新区校级期中)长江上游的植被由于受到破坏,造成水土严重流失,江水中的泥沙含量明显增加,在其他条件不变的情况下,江水对堤坝的压强 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。潜水员在长江里下潜到水下4m处时,受到江水的压强约为 Pa(江水的密度约为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。
9.(2024•南京一模)用如图甲所示的压强计探究“影响液体内部压强的因素”:
(1)将压强计金属盒的橡皮膜逐渐浸入水中某一深度处,如图乙所示,则压强计显示的是水对橡皮膜向 的压强;
(2)由乙、丙两图可知:液体压强的大小与 有关;
(3)在图丁所示的容器左、右两侧装入相同深度的水,将两个相同压强计的橡皮膜朝下分别放至左、右两侧的容器底部,发现两U形管两侧液面高度差不同,小明认为:液体对容器底部的压强大小与容器底面积大小有关。为研究此问题,仅需保持橡皮膜位置不变, ,若观察到 ,则他的观点是错误的。
10.(2024春•上蔡县期末)小南利用生活器材自制了薄壁实验箱来探究“液体压强大小与什么因素有关”。实验操作如下:
①如图甲所示,实验箱分为内箱A与外箱B,内箱A固定在外箱B的内侧,内箱A下部有一圆形孔C,并在圆孔C上蒙上了一层橡皮膜,此时橡皮膜是平的。
②先在A箱中不断加水,实验现象如图乙、丙所示。
③然后在B箱中加入一定量盐水,盐水和水的液面相平,实验现象如图丁所示。
(1)圆孔C上蒙上了一层橡皮膜,是因为橡皮膜具有 (选填“弹性”或“塑性”),更容易发生形变;实验中,小南通过观察橡皮膜的形变程度来反映液体压强的大小,写出一个运用类似研究方法的实验: (写出实验名称即可)。
(2)由图乙、丙现象可以得出:水电站拦河大坝应设计成 (选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状。
(3)由图丁现象可知,在深度相同时, 越大,液体压强越大。若此时想要橡皮膜恢复原状,则可以采取的办法是 。
(4)小南还利用薄壁实验箱测量出某未知液体的密度,如图戊所示,在A箱中加入水,在B箱中加入某未知液体,使橡皮膜变平,用刻度尺测得此时h1=22cm,h2=9cm,h3=12cm,则未知液体的密度为 kg/m3。()
11.(2024春•兰陵县期末)如图所示是小悟同学用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验装置。
(1)实验前,小悟检查实验装置。他用手按压探头的橡皮膜,若这套实验装置漏气,则U形管两边液面高度变化 (选填“明显”或“不明显”);
(2)比较图甲和图乙,可以得出结论:同种液体,深度越深,液体的压强越 (选填“小”或“大”);
(3)若保持乙图中金属盒的位置不变,将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,发现U形管两侧液面高度差变大。小芳由此得出结论:在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大。你认为她的结论是否可靠? 。原因是 。
(4)实验中小悟发现,当探头在不同液体中的相同深度处,U形管两边液面的高度差对比不明显,于是她做了一些改进,下面操作不能使U形管两边液面高度差对比更明显的是 。
A.将U形管换成更细的
B.U形管中换密度更小的液体
C.本实验中换密度更大的盐水
12.(2024•芙蓉区校级开学)实验小组的同学在探究“影响液体内部压强大小的因素”,他们进行了如图所示的实验。
(1)本实验通过比较压强计U形管两侧液面的 来反映液体内部压强的大小。
(2)比较图丁、戊两次实验,可得出结论:液体的压强与液体的 有关;
(3)比较图 两次实验,可知道拦河大坝做成上窄下宽形状的原因;
(4)保持图丁中金属盒的位置不变,并将一小杯浓盐水倒入烧杯中搅匀,发现U形管两侧液面的高度差明显变大。小明得出在同一深度,液体的密度越大,其内部压强越大的结论。你认为他的结论是否可靠?并说明原因: 。
13.(2024•筠连县校级一模)如图所示的容器中有一定质量的酒精,酒精的深度为20cm,A点距容器底12cm,酒精重24N,容器底面积为20cm2,(g=10N/kg,酒精的密度ρ=0.8×103kg/m3)求:
(1)A点受到酒精的压强。
(2)容器底受到酒精的压强。
(3)容器底受到酒精的压力。
14.(2024春•沈阳月考)如图所示,一个重为5N的薄壁容器,底面积为100cm2,放在水平桌面上,内装有4.5kg的酒精(p酒精=0.8×103kg/m3)。求:
(1)容器对桌面的压强;
(2)酒精对容器底部的压力。
15.(2024•喀什地区三模)如图所示,在水平桌面上静止放着一杯水,已知杯和水的总质量为0.4kg,水面距杯底高度为6×10﹣2m,杯底与桌面的接触面积为3.2×10﹣3m2。(g=10N/kg)
求:(1)杯和水的总重量;
(2)杯对桌面的压强;
(3)水对杯底的压强。
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2024-2025学年苏科版物理八年级下册同步学习精讲练(新教材)第9章 压强和浮力
课时9.2 液体的压强
(知识导学+考点讲练+优选真题培优练)
目录
学习目标导航 1
知识点01:探究液体压强的特点实验 2
知识点02:液体压强 3
知识点03:连通器的原理 4
易错考点点拨 4
考点精讲精练 5
考点01:帕斯卡原理及其应用 5
考点02:液体压强规律 7
考点03:液体压强产生的原因 9
考点04:压强计的结构及原理 11
考点05:探究液体内部的压强 13
考点06:液体压强的公式及计算 15
考点07:液体压强深度‘h’的理解 17
考点08:液体压强的大小比较 19
考点09:液体压强的图像问题 22
考点10:容器倒置问题 26
考点11:平衡法在液体压强中的应用 28
考点12:液体压强的变化量问题 30
考点13:连通器原理 35
考点14:连通器的应用 37
考点15:船闸工作原理 39
优选真题培优练 41
1、明确液体压强的定义。
2、了解液体压强的特点。
3、掌握液体压强的计算方法。
知识点01:探究液体压强的特点实验
1.实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究影响液体内部压强的因素有哪些;
(2)实验方法:控制变量法。
2.实验猜想:液体内部压强可能与液体深度,液体的密度,液体重力,方向等有关。
3.实验器材:压强计;烧杯;食盐;水;刻度尺。
4.器材作用及图像
(1)压强计:测量液体压强。
(2)烧杯:盛放水。
(3)食盐:改变液体密度。
(4)水:实验对象。
(5)刻度尺:测量压强计高度差。
5.实验步骤
步骤①将水倒入烧杯,如图甲,控制探头在水下深度不变,调节旋钮改变探头的朝向,观察并测出U形管中液面的高度差,将数据填入表格;
步骤②如图乙,控制橡皮膜的朝向不变,改变探头浸入水中的深度,观察并测出U形管中液面的高度差,将数据填入表格;
步骤③如图丙,控制探头在水和盐水下的深度相同,观察并测出U形管中液面的高度差,将数据填入表格。
6.实验结论及应用
(1)液体内部向各个方向都有压强,压强随液体深度的增加而增加。
(2)同种液体在同深度的各处,各个方向的压强大小相等。
(3)不同的液体,在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关,密度越小,液体的压强越小。
特别提醒
(1)控制变量法实验中影响压强的因素有深度、密度。我们需要用控制变量法来研究各个因素对压强的影响。
(2)转换法液体内部压强的大小无法直接测量,我们用压强计两侧的液面高度差来判断液体内部压强的大小,这种方法叫做转换法。
知识点02:液体压强
1.液体压强产生的原因:由于液体受重力的作用,若液体在失重的情况下,将无压强可言。
2.液体压强具有以下几个特点
(1)液体除了对容器底部产生压强外,还对“限制”它流动的侧壁产生压强,固体则只对其支承面产生压强,方向总是与支承面垂直。
(2)在液体内部向各个方向都有压强,在同一深度向各个方向的压强都相等,同种液体,深度越深,压强越小。
特别提醒
(1)液体对容器的底面和侧壁都有压强。
(2)在同一深度,同一液体向各个方向有压强,且压强都相等。
(3)在同一液体,液体内部压强随深度的增加而增大。
(4)在同一深度,不同液体密度越小液体该处压强越小。
(5)液体内部的压强只与液体的密度、液体深度有关,而与容器的形状、底面积、液体的体积、液体的总重无关。
3.液体压强的计算公式:计算液体压强的公式是p=ρgh。
(1)液体压强的大小只取决于液体的种类(即密度ρ)和深度h,而和液体的质量、体积没有直接的关系。
(2)运用液体压强的公式计算确定深度时,要注意是指液体与小气(不是与容器)的接触面向下到某处的竖直距离,不是指从容器底部向下的距离(那叫“高度”)。
4.液体压强的大小比较:液体内部的压强主要与液体的密度、深度有关,比较其大小一定采取控制变量法来分析,利用公式采用密度比较法和深度比较法。
特别提醒
(1)容器底部受到液体的压力跟液体的重力不一定相等。
(2)液体压强公式推导:P=F/S=G/S=mg/S=ρgSh/S=ρgh,其中ρ为液体密度,g为重力常数,S为横截面积,h为水柱高度,V为水柱体积。
知识点03:连通器的原理
1.连通器:下端开口,下部相连通的容器。
2.连通器原理:连通器里装同一种液体且液体不流动时,各容器的液面保持相平。
3.连通器的应用:茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等都是根据连通器的原理来工作的。
特别提醒
(1)连通器的性质主要体现在当几个底部互相连通的容器注入同一种液体且液体不流动时,各容器中的液面总是保持在同一水平面下。
(2)当液体不流动时,连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面下。这一原理不仅在技术和工程领域有着广泛的应用,也为日常生活带来了便利和安全保障。
1.控制变量法实验中影响压强的因素有深度、密度。我们需要用控制变量法来研究各个因素对压强的影响。
2.转换法液体内部压强的大小无法直接测量,我们用压强计两侧的液面高度差来判断液体内部压强的大小,这种方法叫做转换法。
3.液体对容器的底面和侧壁都有压强。
4.在同一深度,同一液体向各个方向有压强,且压强都相等。
5.在同一液体,液体内部压强随深度的增加而增大。
6.在同一深度,不同液体密度越小液体该处压强越小。
7.液体内部的压强只与液体的密度、液体深度有关,而与容器的形状、底面积、液体的体积、液体的总重无关。
8.液体的压强与液体的深度和密度有关,因此计算时关键找到“液体”的深度和密度。当容器是柱形容器时,液体对容器底部压力等于液体重力时,先判断压力等于重力后利用p=F/S求压强。
9.液体的压强公式,对于固体来说,不能直接应用此公式,但对于长方体、正方体、圆柱体等规则形状的物体来说,经过推导以后可以使用。
10.找出题目中隐含条件是解本题的关键。
11.一些题按常规方法比较,很复杂。重要是抓住问题的关键:容器内液体体积不变。结合图形分析、比较,得出结论。
12.液体对容器底的压力与液体自身重力的关系
1)规则形状容器(横截面积相同,如圆柱体、长方体容器,此类容器我们做题时最常见)液体对容器底压力F等于液体重力G液。
2)上粗下细容器液体对容器底压力F等于液体重力G液。
3)上细下粗容器液体对容器底压力F等于液体重力G液。
13.连通器的性质主要体现在当几个底部互相连通的容器注入同一种液体且液体不流动时,各容器中的液面总是保持在同一水平面下。
考点01:帕斯卡原理及其应用
【例题精讲】(2024春•济南期末)如图所示,是汽车修理广常用的液压千斤顶的原理图。关于该千片顶下列说法正确的是( )
A.使用时应该用B端来顶起汽车
B.使用时应该用A端来顶起汽车
C.顶起汽车时pA<pB
D.顶起汽车时pA>pB
【思路点拨】液压千斤顶的工作原理是帕斯卡原理:密闭液体上的压强,能够大小不变地向各个方向传递,在一个小面积的活塞上施加一个很小的力,因为传递的是压强,根据压强公式得出在另一边的面积大的活塞上就会产生更大的力,即能省力。
【规范解答】解:由图可知,左边活塞A的面积小,右边B的活塞面积大,
因密闭液体能够大小不变的传递压强,
所以,两边压强相等,即pA=pB,
则A端用一个很小的力,就可以把千斤顶压下来,B端就可以产生一个很大的力,把汽车顶起来,故A正确,BCD错误。
故选:A。
【考点评析】本题考查了学生对帕斯卡原理的掌握和运用,属于基础题目。
【巩固训练一】(2024春•天桥区校级月考)以下应用是根据帕斯卡定律作为工作原理的是( )
A.飞机的机翼 B.三峡船闸
C.液压千斤顶 D.活塞式抽水机
【思路点拨】帕斯卡定律加在密闭液体任一部分的压强,必然按其原来的大小,由液体向各个方向传递,逐项分析即可。
【规范解答】解:A.飞机机翼表面呈明显的弧度结构,可使飞机在运动过程中机翼上表面的空气流速大,压强小,而下方空气流速小,压强大,从而形成升力,不是利用的帕斯卡定律,故A不符合题意;
B.三峡船闸在工作时,闸室分别与上游和下游构成连通器,利用了连通器原理,故B不符合题意;
C.液压千斤顶的工作原理是利用液体来传递压力,是根据帕斯卡定律制成的,故C符合题意;
D.用活塞式抽水机抽水,通过活塞上移使抽水机内水面上方的气压减小,水在外界大气压的作用下,被压上来,不是利用的帕斯卡定律,故D不符合题意。
故选:C。
【考点评析】此题考查了帕斯卡定律,属于基础知识。
【巩固训练二】(2024春•福州期末)汽车的油压千斤顶是应用液压机原理工作的。如图所示,一个油压千斤顶的大、小活塞横截面积分别是120cm2和4cm2,当在小活塞上加压力F1=2700N时,最多可在大活塞上产生 8.1×104 N的举力。
【思路点拨】根据帕斯卡原理,即大小活塞的压强相等分析解答。
【规范解答】解:根据帕斯卡原理,液压机是通过密闭的液体来传递压强的,大小两个活塞所受的压强相等。小活塞上加压力F1=2700N时,产生的压强为
;
则最多可在大活塞上产生的举力为:
。
故答案为:8.1×104。
【考点评析】本题考查帕斯卡定律的应用,属于中档题。
考点02:液体压强规律
【例题精讲】(2024•莱西市一模)为探究液体压强的规律,某中学课外学习小组的同学设计制作了如图所示的装置。松开铁夹,水流入a、b两管,稳定后,a管中水面的高度为h1,b管中水面的高度为h2,则h1 = h2;当打开软木塞,有水流出时则h1 > h2。
【思路点拨】(1)上端开口,底部连通的容器叫连通器,当连通器内装有一种液体,并且液体不流动时,各容器中液面保持相平;
(2)液体压强和流速的关系,在气体或液体中,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
【规范解答】解:(1)由图可知,水槽与水管上端开口,底部连通,构成连通器,当水管中水稳定后,连通器内各液面的高度应该是相同的,所以h1=h2;
(2)当水流动时,b处的水管细,所以流速快,压强小,所以b管的水面低,a管的流速慢,压强大,所以水面高。
故答案为:=;>。
【考点评析】本题考查了学生对连通器的特点和流速与压强的关系的理解与掌握,题目难度不大,属于基础题。
【巩固训练一】(2024春•江岸区期末)如图是研究“液体内部的压强”实验装置,下列做法能够使压强计U形管两边液面的高度差减小的是( )
A.将压强计的金属盒向下移动一段距离
B.将压强计的金属盒向上移动一段距离
C.将压强计的金属盒在原位置转90°
D.将压强计的金属盒放在同样深度的食盐水中
【思路点拨】根据影响压强大小的因素进行判断,要减小U形管两边液面的高度差,根据p=ρgh,可以减小深度或减小液体的密度。
【规范解答】解:A、将探头向下移动一段距离,深度变大,橡皮膜受到的压强变大,U形管两边液面的高度差变大,故A错误;
B、将探头向上移动一段距离,深度变小,橡皮膜受到的压强变小,U形管两边液面的高度差减小,故B正确;
C、在同一深度处液体内部向各个方向的压强是相等的,改变金属盒的朝向,不会影响压强的大小,U形管两边液面的高度差不变,故C错误;
D、将探头放在食盐水中的同样深度处,液体的密度变大,橡皮膜受到的压强变大,U形管两边液面的高度差变大,故D错误。
故选:B。
【考点评析】通过U形管两边的液面高度差来反映液体压强的大小是转换法的运用。要想顺利解答此题,必须对液体内部压强的规律有一个熟练的掌握才行,这也是我们应重点把握的知识点。
【巩固训练二】(2024春•武昌区期中)一个空的塑料药瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直地浸入水中,一次瓶口朝上,一次瓶口朝下,这两次药瓶在水里的位置相同,如图所示,下列关于橡皮膜的说法正确的是( )
A.两次都向内凹,形变程度相同
B.甲比乙中药瓶受到的浮力大
C.甲比乙中药瓶瓶内大气压大
D.甲、乙说明液体压强与压力方向有关
【思路点拨】(1)根据液体压强的特点分析解答,液体压强特点:
①液体内部朝各个方向都有压强,在同一深度,液体向各个方向的压强相等;
②液体的压强随深度的增加而增大;
③不同液体的压强还跟密度有关,深度一定时,液体的密度越大,压强越大。
(2)浮力与液体密度和排开液体的体积有关。
【规范解答】解:液体内部朝各个方向都有压强,所以橡皮膜不论是朝上还是朝下都会向内凹;
在同种液体中,液体的压强随深度的增加而增大,所以橡皮膜朝下时,浸入液体的深度大,橡皮膜凹的更明显。
综上分析可知,两次都向内凹,乙时形变程度更大。乙排开液体的体积小,因而受到的浮力较小;乙空气被压缩大,瓶内压强大;
在同一深度,液体向各个方向的压强相等,因而深度不同,不能说明液体压强与压力方向有关。
故ACD错误,B正确。
故选:B。
【考点评析】本题考查液体压强和浮力大小的有关因素,属于中档题。
考点03:液体压强产生的原因
【例题精讲】(2023春•南昌期末)如图所示是装有水的气球,水由于受到 重力 的作用,从而对气球的底部产生压强;用手指挤压气球的侧面,放手后气球侧面恢复原状,这是因为液体具有 流动性 ,所以对气球侧面也产生压强。
【思路点拨】液体受到重力的作用,所以对容器底部有压强;液体还具有流动性,所以对束缚液体流动的容器壁也有压强。
【规范解答】解:装有水的塑料袋底部突起,这是因为水受到重力的作用,从而对塑料袋底部产生压强;
用手指挤压装有水的塑料袋侧壁,放手后塑料袋恢复原状,这是因为液体具有流动性,所以对塑料袋侧壁也产生压强。
故答案为:重力;流动性。
【考点评析】本题考查液体压强产生的原因,是一道综合性题目,但难度不大,掌握基础知识即可正确解题。
【巩固训练一】(2023春•巨野县期末)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
【思路点拨】(1)根据液体压强产生的原因解答:液体对容器底部有压强,是因为液体受到重力的作用;液体对容器侧壁有压强,是因为液体具有流动性。
(2)液体压强的特点:液体内部朝各个方向都有压强,在同一深度,液体向各个方向的压强相等;液体的压强随深度的增加而增大;不同液体的压强还跟密度有关,深度一定时,液体的密度越大,压强越大。
【规范解答】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;
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;
C.根据p=ρgh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;
D.根据p=ρgh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。
故选:D。
【考点评析】此题是对液体压强特点,属于基础知识,难度不大。
【巩固训练二】(2023春•南川区期中)下列说法正确的是( )
A.液体对容器侧壁没有压强
B.液体压强跟液体密度和深度无关
C.同一深度,液体向下的压强大于向上的压强
D.液体产生压强的原因是液体受重力作用和具有流动性
【思路点拨】液体对容器底和侧壁都有压强,在同一深度向各个方向都有压强,并且相等,液体的压强与液体的密度和深度有关。
液体压强产生的原因是液体受到重力作用,并且具有流动性。
【规范解答】解:A.液体具有流动性,液体对容器侧壁有压强,故A错误;
B.由液体压强的特点可知,液体压强跟液体密度和深度有关,故B错误;
C.同一深度,液体向各个方向的压强相等,液体向下的压强等于向上的压强,故C错误;
D.液体压强产生的原因是:液体受到重力的作用,并且具有流动性,故D正确。
故选:D。
【考点评析】本题考查了液体压强的特点和液体压强产生的原因,是基础题,难度不大。
考点04:压强计的结构及原理
【例题精讲】(2024•岳阳模拟)在研究液体压强的实验中,将压强计的金属盒放在水中,下列做法能够使图中压强计U形管两边的液面高度差增大的是( )
A.将压强计的金属盒向上移动一段距离
B.向水槽中加入同种液体
C.将压强计的金属盒在原处转动180°
D.将压强计的金属盒改放在同样深度的酒精中
【思路点拨】液体内部压强的规律告诉我们,液体内部的压强随深度的增加而增大,在同一深度,液体向各个方向的压强相等,在深度相同时,其压强还与液体的密度有关。根据这些规律,可对各选项做出判断。
【规范解答】解:A.压强计金属盒上移,深度减小,U形管两边液面高度差会减小,故A不符合题意;
B.向水槽中加入同种液体,金属盒在液体中的深度增加,压强会增大,压强计U形管两边的液面高度差增大,故B符合题意;
C.原处转动金属盒只改变了方向,而未改变深度,压强应不变,故C不符合题意;
D.酒精的密度比水小,同一深度的酒精中压强更小,故D不符合题意。
故选:B。
【考点评析】熟知液体内部的压强规律,明确影响液体压强大小的因素,是解决此题的关键。
【巩固训练一】(2024春•内丘县期末)如图所示,小明将压强计的金属盒分别放入甲、乙两种液体中。从图中可以得到的结论是( )
A.甲液体的密度小于乙液体的密度
B.甲液体的密度等于乙液体的密度
C.甲金属盒处的压强等于乙金属盒处的压强
D.甲金属盒处的压强大于乙金属盒处的压强
【思路点拨】(1)要注意转换法在物理实验中的运用,本实验中,液体内部压强的大小不容易观察到,因此用U形管两侧的液面高度差来反映液体内部压强的大小。
(2)影响液体压强的因素有:液体的密度和浸入液体的深度,在探究与其中的一个因素时,就要控制另一个因素一定。
【规范解答】解:
用压强计探究液体内部压强时,液体内部压强的大小是通过U形管两侧的液面高度差来反映的,U形管两侧液面的高度差越大,液体压强越大。
由图可知,压强计的金属盒所处的深度相同,朝向相同,甲、乙两种液体的密度不同;甲图中U形管两边的高度差大于乙图中U形管两边的高度差,所以,甲金属盒处的压强大于乙金属盒处的压强,根据p=ρgh可知,甲液体的密度大于乙液体的密度。故ABC错误,D正确。
故选:D。
【考点评析】此题主要考查的液体压强特点,解答过程中需要注意转化法和控制变量法的运用。
【巩固训练二】(2023春•柳北区校级期中)小明做了鉴别水和盐水的实验(ρ水<ρ盐水)。如图,将同一压强计的金属盒分别放入水和盐水中同一深度处,其中,加在压强计橡皮膜上的压强越大,U形管两侧水面的 高度差 就越大,图乙容器中盛装的是 盐水 。
【思路点拨】(1)实验中液体压强大小通过U形管两侧液面高度差来反映;
(2)由U形管中液面高度差大小可知金属盒在甲、乙两液体在相同深度处时的压强关系,根据公式p=ρgh可知两容器中液体密度的大小关系,据此判断。
【规范解答】解:实验中液体压强大小不能直接看出,是通过U形管两侧液面高度差来反映的,加在压强计橡皮膜上的压强越大,U形管两侧水面的高度差越大;
由图可知,U形管中液面高度差h2大于h1,所以金属盒在甲、乙两液体在相同深度处时,甲容器中橡皮膜受到的液体压强小于乙容器中橡皮膜受到的液体压强,根据公式p=ρgh可知:甲容器中液体密度小于乙液体密度,而ρ水<ρ盐水,所以乙容器中装的是盐水。
故答案为:高度差;盐水。
【考点评析】本题考查液体压强的特点,涉及到两种物理学方法:控制变量法和转换法,解题时注意实验过程的分析和实验结论的表述都要采用控制变量法,领悟这两种方法的运用。
考点05:探究液体内部的压强
【例题精讲】(2024春•临渭区期末)用图甲所示的微小压强计探究“液体内部的压强与液体密度是否有关”。实验中,将它的探头分别放入水和盐水中,实验现象如图乙、丙所示,由此实验现象可以得到的结论:当液体深度相同时,液体密度越大,液体内部压强 越大 。用如图所示的器材,还可以探究的问题是:
液体内部压强与液体深度的关系或者液体内部压强与方向是否有关 ?(写出一个即可)
【思路点拨】液体压强计就是利用U形管中液面的高度差来体现压强的,压强越大,U形管液面高度差越大;液体内部的压强与液体的深度和密度都有关系,在实验中,应控制其中的一个量保持不变,才能观察压强与另一个量的关系,从控制变量法的角度可判断此题的实验过程。
【规范解答】解:液体深度相同时,液体密度越大,压强计两边液面高度差越大,液体内部压强越大。
用如图所示的器材,还可以探究的问题是:液体内部压强与液体深度的关系或者液体内部压强与方向是否有关。
故答案为:越大;液体内部压强与液体深度的关系或者液体内部压强与方向是否有关。
【考点评析】掌握液体压强大小的影响因素,利用控制变量法和转换法探究液体压强大小的影响因素。
【巩固训练一】(2024春•历下区期末)如图所示是某同学在做“研究液体内部压强规律”的实验过程。这几步操作的主要目的是( )
A.探究液体内部的压强与液体密度的关系
B.探究液体内部的压强与液体深度的关系
C.探究同一深度液体向各方向压强的关系
D.探究液体内部的压强与液体重力的关系
【思路点拨】液体内部的压强与液体的密度和液体内部的深度有关,根据控制变量法分析;
同种液体在同一深度处,液体向各个方向的压强相等;
【规范解答】解:对比三个图,都是水,液体密度不变,深度相同,改变的是探头的方向,故探究同一深度液体向各方向压强的关系,故C正确,ABD错误。
故选:C。
【考点评析】本题考查液体压强的探究,属于中档题。
【巩固训练二】(2023春•南通期末)在“探究影响液体内部压强因素”的实验中,两压强计橡皮膜所处的深度相同,甲、乙两组同学正确实验的现象如图所示,U形管两侧液面的高度差,h1<h2,甲、乙两组烧杯中的液体密度分别为ρ1、ρ2,橡皮膜处的压强分别为p1、p2。下列说法正确的是( )
①若两压强计U形管中液体相同,则ρ1一定等于ρ2
②若两压强计U形管中液体相同,则ρ1一定小于ρ2
③若两烧杯中液体相同,则p1一定等于p2
④若两烧杯中液体相同,则p1一定小于p2
A.①③ B.②③ C.②④ D.①④
【思路点拨】(1)液体内部压强的大小是通过液体压强计U形管两边液面的高度差来判断的,高度差越大说明此时的液体压强越大,采用了转换法,结合p=ρgh分析;
(2)液体中某点的深度为这点到液体自由面的竖直高度,根据p=ρgh分析。
【规范解答】解:①②若两压强计相同,根据转换法,乙中液体产生的压强大,根据p=ρgh可知,则ρ1一定小于ρ2
故①错误;②正确;
③④若两烧杯中液体相同,因探头深度相同,根据p=ρgh,则p1一定等于p2,故③正确,④错误。
故选:B。
【考点评析】本题探究影响液体压强大小的因素,考查转换法及p=ρgh的运用。
考点06:液体压强的公式及计算
【例题精讲】(2024春•思明区校级月考)如图所示,薄壁轻质柱形容器放在水平面上,容器内装密度为ρ0的液体,将密度为ρ1小球放入容器内的液体中,液体不溢出,放入小球前、后容器对水平面压强的变化量为Δp容,放入小球前、后容器底所受液体压强的变化量为Δp液的比值,下列选项正确的是( )
A. B.
C. D.
【思路点拨】容器对桌面的压力等于总重力,假设容器的底面积S,放入小球前、后容器对水平面的压力的变化量为小球的重力,由p可得压强的变化量,将小球放入液体中,根据物体间作用力是相互的,直柱体容器底增加的液体的压力等于小球受到浮力,如果ρ0>ρ1,根据物体沉浮条件,则小球浮漂在液面,受到的浮力等于球的重力,
如果ρ0<ρ1,根据物体沉浮条件,则小球沉底,受到的浮力小于球的重力,根据p进行分析比较。
【规范解答】解:由题意可知,容器对桌面的压力等于总重力,假设容器的底面积S,
放入小球前、后容器对水平面的压力的变化量为小球的重力,压强的变化量为,
将小球放入液体中,直柱体容器底增加的液体的压力等于小球受到浮力,
如果ρ0>ρ1,根据物体沉浮条件,则小球浮漂在液面,受到的浮力等于球的重力,即,
如果ρ0<ρ1,根据物体沉浮条件,则小球沉底,受到的浮力小于球的重力,即,
由上分析可知Δp容≥Δp液,所以,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选:D。
【考点评析】本题考查压强公式的运用,难度适中。
【巩固训练一】(2024•海淀区模拟)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
【思路点拨】(1)根据p=ρgh可求得水对桶底的压强;
(2)利用p变形可求得水对桶底的压力;
(3)根据水对桶底的压力比桶对地面的压力小40N,即可求出水桶对地面的压力;
(4)桶对地面的压力等于桶和水的总重力,求出桶和水的总质量,则可求得桶内水的质量。
【规范解答】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。
故选:C。
【考点评析】本题是一道关于液体压强、固体压强、质量、重力以及力的合成的综合题,在解题时应认真分析所用到的物理知识。
【巩固训练二】(2024•埇桥区校级三模)如图甲所示,底面积为300cm2的薄壁圆柱形容器放置在水平桌面上,容器中盛有6cm深的水;然后将一棱长为10cm的实心正方体铝块放入水中,铝块部分露出水面,如图乙所示。则放入铝块后,水对容器底部的压强为 900 Pa。()
【思路点拨】根据V=Sh求出容器中水的体积,放入铝块后水的体积不变,根据V=Sh求出此时水的深度;根据p=ρgh求出水对容器底部的压强。
【规范解答】解:容器中水的体积V水=S容h=300cm2×6cm=1800cm3,
铝块的底面S铝=10cm×10cm=100cm2,
放入铝块后,水的体积不变,根据V=Sh可知,此时水的深度:h′9cm=0.09m,
水对容器底部的压强为:p=ρ水gh′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.09m=900Pa。
故答案为:900。
【考点评析】本题考查体积公式以及液体压强公式的应用,难度不大。
考点07:液体压强深度‘h’的理解
【例题精讲】(2024春•顺德区期中)如图所示,密封的容器内装有150g的水,水面到容器底的距离为12cm,容器底面积为0.01m2;容器中的A点到容器底部的距离为3cm,则A点受到水的压强为 900 Pa,水对杯底的压力为 12 N;若将水杯倒置,则水对容器下底面的压力 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”)。(g取10N/kg)
【思路点拨】根据p=ρ水gh得出A点受到水的压强和杯底受到水的压强;根据F=pS得出水对杯底的压力;由容器的形状可知倒置后液体的高度变化,由压力与压强的关系可求得压力的变化。
【规范解答】解:A点的深度h=12cm﹣3cm=9cm=0.9m,
A点受到水的压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.9m=9000Pa;
容器底水的深度h′=12cm=0.12m,
水对容器底的压强p′=ρ水gh′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa;
水对容器底的压力F=p′S=1200Pa×0.01m2=12N;
若将水倒置,由于容器上宽下窄,则倒置后,下部容器宽,则水的深度将减小,设上表面面积为S1,下表面面积为S2,倒立时液面高度为h1,正立时液面高度为h2,则正立时力为:F1=p1S1=ρgh1•s1,F2=p2S2=ρgh2•s2,
因s1•h1<s2•h2,故倒立时压力比正立时压力大。
故答案为:900;12;变大
【考点评析】本题求压力是个难点,除用公式外还可以由定性分析得出:正立时压力全作用在底面上,而倒立时压力有部分作用在侧壁上,故对底面的压力减小。
【巩固训练一】(2024春•深圳期末)如图所示,放在水平面上的甲、乙两个容器,测得液体内部A、B两点处液体产生的压强pA=pB,则两容器底部所受液体的压强p甲与p乙的大小关系是( )
A.p甲>p乙 B.p甲<p乙 C.p甲=p乙 D.无法判断
【思路点拨】已知A、B两点所受液体的压强pA和pB相等,B点的深度小于A点的深度,根据公式p=ρgh可知,液体的密度的大小关系,再利用公式p=ρgh判断出两容器底部所受液体压强的大小关系。
【规范解答】解:由图B点的深度小于A点的深度,即hA>hB,A、B两点处液体产生的压强pA=pB,
根据公式p=ρgh可知,甲的密度小于乙的密度,即ρA<ρB,
由题A、B两点到底部的深度相等,所以pA下<pB下;
pA+pA下<pB+pB下,
即p甲<p乙。
故选:B。
【考点评析】本题考查液体压强的判断,根据液体压强公式判断出液体的密度的大小关系,关键能将容器底的液体压强分成A、B点以上和A、B以下来分段考查。
【巩固训练二】(2024春•沅江市期末)如图所示,圆柱形容器中装有水,A点的液体压强大小为(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)( )
A.1000Pa B.2000Pa C.3000Pa D.5000Pa
【思路点拨】知道A点的深度,根据p=ρgh求A点的液体压强。
【规范解答】解:由图可知,A点的深度:h=20cm=0.2m,
A点的液体压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa,故B正确。
故选:B。
【考点评析】本题考查液体压强公式的应用,是一道基础题。
考点08:液体压强的大小比较
【例题精讲】(2024春•涿州市期末)如图所示,甲、乙两个质量相同、底面积相同、形状不同的容器放在水平地面上,容器内装有同样深度的同种液体。若液体对容器底的压强为p甲、p乙,液体对容器底的压力为F甲、F乙,容器对桌面的压强为p'甲、p'乙,容器对桌面的压力为F'甲、F'乙,下列说法正确的是( )
A.p甲<p乙 B.F甲<F乙 C.p'甲<p'乙 D.F'甲=F'乙
【思路点拨】(1)容器内装有同样深度的同种液体,根据p=ρ液gh判断液体对容器底的压强关系;容器的底面积相同,根据p可知液体对容器底的压力关系;
(2)由图可知,两容器中同种液体的体积关系,根据ρ可知两容器中液体的质量关系;容器对桌面的压力等于容器与液体的总重力,两容器的质量相等,根据F=G=mg可知容器对桌面的压力大小关系;根据p可知容器对桌面的压强大小关系。
【规范解答】解:AB、容器内装有同样深度的同种液体,根据p=ρ液gh可知,液体对容器底的压强p甲=p乙;
容器的底面积相同,根据F=pS可知,液体对容器底的压力F甲=F乙,故AB错误;
CD、由图可知,两容器中同种液体的体积V甲<V乙,由m=ρV可知,两容器中液体的质量m甲<m乙;容器对桌面的压力等于容器与液体的总重力,两容器的质量相等,根据F=G=mg可知容器对桌面的压力F'甲<F'乙,根据p可知容器对桌面的压强p'甲<p'乙,故C正确、D错误。
故选:C。
【考点评析】本题考查压力、压强的大小比较,注意比较固体、液体压强和压力的思路不同。
【巩固训练一】(2024春•永定区期中)两只完全相同的锥形瓶内装满不同液体,用塞子塞住瓶口,如图所示放置,若甲、乙瓶底对桌面的压强相等,那么甲瓶底部和乙瓶底部受到液体的压强、压力相比( )
A.F甲>F乙 p甲<p乙
B.F甲<F乙 p甲=p乙
C.F甲>F乙 p甲>p乙
D.F甲>F乙 p甲=p乙
【思路点拨】甲乙瓶底对桌面的压强相等,由图知甲的底面积大于乙的底面积,即S甲>S乙,根据p判断出甲对桌面的压力大于乙对桌面的压力和甲乙液体的重力;根据G=mg=ρgV判断出两种液体密度的关系,由压强公式p=ρgh判断出压强的大小,由F=pS判断出压力的大小。
【规范解答】解:甲乙瓶底对桌面的压强相等,由图知甲的底面积大于乙的底面积,即S甲>S乙,根据p知,甲对桌面的压力大于乙对桌面的压力;
因为在水平面上,压力与重力大小相等,
所以G甲>G乙,
又因两只锥形瓶完全相同,
所以G甲液>G乙液,
因为甲乙液体的体积相同,
根据G=mg=ρgV知,ρ甲>ρ乙,
根据p=ρgh和h甲=h乙知,
甲瓶底部受到的压强大于乙瓶底受到液体的压强,即p甲>p乙,
因为S甲>S乙,
根据F=pS知,
甲瓶底部和乙瓶底受压力:F甲>F乙,故C正确、ABD错误。
故选:C。
【考点评析】本题考查学生对液体压强的计算的理解和掌握,和对容器底压力的计算方法,先压强后压力是本题的关键。
【巩固训练二】(2024•宁江区校级三模)如图所示,两容器质量相同底面积相等,若倒入质量相等的不同液体,液面在同一高度上,则容器底部受到的压强p甲 > p乙,若倒入液面等高的同种液体时,则容器底部对水平桌面的压强p'甲 < p'乙(两空均选填“>”、“=”或“<”)。
【思路点拨】(1)已知液体的质量、液体深度以及容器底面积都相等,进一步得出两种液体的体积关系,再根据密度公式可知液体的密度关系,最后根据p=ρgh可知两容器底部受到液体压强的大小关系;
(2)若倒入液面等高的同种液体时,先根据图示比较甲、乙容器内液体体积的关系,然后根据密度公式可知两液体质量关系,进一步得出液体和容器总重力的关系,再根据桌面受到的压力等于总重力可知压力大小关系,最后根据p可知桌面受到压强的大小关系。
【规范解答】解:(1)已知液体的质量、液体深度以及容器底面积都相等,而乙容器上下粗细相同,甲容器上细下粗,则乙容器内液体的体积大于甲容器内液体的体积;
由ρ可得,乙容器内液体的密度小于甲容器内液体的密度;
由p=ρgh可知,甲容器底部受到液体的压强大于乙容器底部受到液体的压强,即p甲>p乙;
(2)已知两容器质量相同,容器底面积相等;
若倒入等高的同种液体,由图示可知,甲容器内液体的体积小于乙容器内液体的体积,由m=ρV可得,甲容器内液体的质量小于乙容器内液体的质量,因此甲容器的总重力小于乙容器的总重力;
由于桌面受到的压力等于容器的总重力,所以由p可得,p′甲<p′乙。
故答案为:>;<。
【考点评析】此题考查了压强的大小比较,涉及到密度公式、液体内部压强公式和固体压强公式的应用和分析。
考点09:液体压强的图像问题
【例题精讲】(2024春•渝中区校级月考)如图所示,放置在水平桌面上的薄壁柱形容器A高21cm、内装有一定深度的水。底面积为100cm2、高15cm直柱形薄壁容器B底部固定一体积、质量均不计的细杆,现通过细杆将容器B从底面刚好与水面接触开始向下移动,容器A底部受到的液体压强p随B下移的距离h之间的部分变化关系如图乙所示。容器B未浸入前,水的深度为 17 cm,当容器B底部触碰到容器A底部时,水对容器底的压强为 1600 Pa。
【思路点拨】(1)容器B未浸入前,由图像乙可知,B下移距离h=0时,水对容器底的压强为1700Pa,根据p=ρgh可求出此时容器内水的深度;
(2)由图像可知,B下移距离为h=8cm时,水对容器底的压强为p1=2100Pa,由液体压强公式可求出此时水的深度,从而可判断B下移距离为h=8cm时水面是否与容器A的容器口相平;根据体积关系可求出B下移距离为h=8cm时容器B排开水的体积和A的底面积,从而可求出当水面恰好和容器B的容器口相平B排开水的体积,从而求出B排开水的体积减小量;当容器B底部触碰到容器A底部时,hB<hA,水进入到B中,液面下降,容器A中的水面下降,由体积公式可求出液面下降的高度,从而求出此时容器A内水的深度,根据p=ρ水gh可求出此时水对容器底的压强。
【规范解答】解:(1)容器B未浸入前,由图像乙可知,B下移距离h=0时,水对容器底的压强为1700Pa,则此时容器内水的深度为:h00.17m=17cm;
(2)由图像可知,B下移距离为h=8cm时,水对容器底的压强为p1=2100Pa,
则此时水的深度为:h10.21m=21cm,
则h1=hA,说明B下移距离为h=8cm时,水面恰好与容器A的容器口相平,所以B下移距离为h>8cm时,水将从容器A中溢出。
B下移距离为h=8cm时,水面上升的距离为:Δh水=h1﹣h0=21cm﹣17cm=4cm,
此时容器B排开水的体积V排1=SB(h+Δh水)=100cm2×(8cm+4cm)=1200cm3,
而V排1=SB(h+Δh水)=SAΔh水,
则:SA300cm2,
当水面恰好和容器B的容器口相平,此时B排开水的体积为:
V排2=SBhB=100cm2×15cm=1500cm3,
则从A容器溢出到外面水的体积为:
ΔV排=V排2﹣V排1=1500cm3﹣1200cm3=300cm3,
当容器B底部触碰到容器A底部时,hB<hA,水进入到B中,液面下降,容器A中的水面下降,
则水面下降的高度:Δh水'1cm,
所以容器B底部触碰到容器A底部时,容器A内水的深度为:
h2=h0﹣Δh水'=17cm﹣1cm=16cm,
此时水对容器底的压强为:
p水=ρ水gh2=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.16m=1600Pa。
故答案为:17;1600。
【考点评析】本题考查了液体压强公式的应用,从图像中获取有用信息是解题的关键。
【巩固训练一】(2024春•紫金县期末)如图1是A、B两种液体内部的压强与深度的关系图象,设A液体的密度为ρA,B液体的密度为ρB,把同一木块分别放入盛有A、B两种液体的甲、乙容器中,如图2所示。下列说法正确的是( )
A.甲容器中盛的是B液体
B.木块在乙容器中受到的浮力大
C.木块底部在乙容器中受到的压强大
D.甲容器底部受到液体的压强较大
【思路点拨】根据浮沉条件比较浮力大小,根据阿基米德原理分析液体的密度大小,结合p=ρgh分析图像表示的液体的密度大小,据此解答;
根据浮力产生的原因分析木块底部的压力和压强,结合p=ρgh分析容器底的压强。
【规范解答】解:AB.由图2可知,木块在乙中排开液体的体积更大,而木块在两种液体中均处于漂浮状态,则浮力都等于自身重力,所以所受浮力相等;由F浮=ρ液gV排知,甲中液体密度更大,由图1可知,当深度h相同时,A对应的压强p大,由p=ρgh知,ρA>ρB;所以甲中液体是A,故AB错误;
C.木块在甲、乙两种液体中所受浮力相等,由浮力产生的原因可知,在甲、乙两种液体中木块底部受到的压力相等,又木块底面积相同,由知,木块底部在甲、乙容器中受到的压强相等,故C错误;
D.由图2可知,两液体深度相同,结合A的分析知,ρA>ρB,由p=ρgh知,甲容器底部受到液体的压强较大,故D正确。
故选:D。
【考点评析】本题考查浮沉条件、阿基米德原理以及液体压强的有关因素与浮力产生的 原因,属于中档题。
【巩固训练二】(2024•九龙坡区模拟)一个底面积S1=0.01m2的不吸水圆柱体用细线拴在容器底部,不计重力的长方体薄壁容器底面积为S2=0.1m2,水面与圆柱体上表面恰好相平,容器中水深45cm,如图甲所示。现将水缓慢放出,圆柱体底部受到的液体压强p随着容器中水的深度h变化的图像如图乙所示,下列说法中正确的是( )
A.物体的高为9cm
B.圆柱体密度为0.75×103kg/m3
C.放水前,水对容器底部的压强为1500Pa
D.放水前,容器对桌面压强为4440Pa
【思路点拨】(1)已知水深为45cm时圆柱体底部受到的液体压强,根据p=ρgh求出水的深度,据此得出物体的高;
(2)根据物体的漂浮条件和浮力产生的原因求出圆柱体的重力;根据G=mg求出圆柱体的质量;由题意可知,当容器中水的深度为h3时,圆柱体刚好浸没水中,根据浮力产生的原因和阿基米德原理求出圆柱体浸没时排开水的体积,进而求出圆柱体的体积,根据密度公式求出圆柱体的密度;
(3)根据p=ρgh求出放水前水对容器底部的压强;
(4)根据数学关系求出放水前水的体积,利用G=mg=ρVg求出水的重力,长方体薄壁容器重力不计,容器对桌面的压力等于水的重力加圆柱体的重力,根据p求出容器对桌面压强。
【规范解答】解:A、水面与圆柱体上表面恰好相平,容器中水深45cm,由乙可知,此时圆柱体底部受到的液体压强为1500Pa,根据p=ρgh可知,水的深度为:
h0.15m=15cm,即物体的高为15cm,故A错误;
B、当容器中水的深度由h2下降到h1的过程中,圆柱体处于漂浮状态,物块只受到重力G和浮力F浮1,
由p可知,圆柱体下表面受到的压力:
F1=p1S1=900Pa×0.01m2=9N,
由浮力产生的原因可知,此时圆柱体受到的浮力:F浮1=F1=9N,
由物体的漂浮条件可知,圆柱体的重力:G=F浮1=9N;
由G=mg可知,圆柱体的质量:m0.9kg,
当容器中水的深度为h3时,圆柱体刚好浸没水中,
由浮力产生的原因和p可知,此时圆柱体受到的浮力:F浮2=F2=p2S1=1500Pa×0.01m2=15N,
由F浮=ρ液gV排可知,圆柱体的体积:V=V排21.5×10﹣3m3,
则圆柱体密度:ρ物0.6×103kg/m3,故B错误;
C、放水前,容器中水深45cm,水对容器底部的压强为:
p'=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.45m=4500Pa,故C错误;
D、放水前水的体积为:
V水=S2h水﹣V=0.1m2×0.45m﹣1.5×10﹣3m3=0.0435m3,
水的重力为:
G水=m水g=ρ水V水g=1.0×103kg/m3×0.0435m3×10N/kg=435N,
容器对桌面的压力为:
F压=G水+G=435N+9N=444N,
则放水前,容器对桌面压强为:
p''4440Pa,故D正确。
故选:D。
【考点评析】本题考查了液体压强公式、压强定义式、重力公式、密度公式、阿基米德原理和物体的浮沉条件的应用,从图乙中读出有用的信息是关键。
考点10:容器倒置问题
【例题精讲】(2024•南宁模拟)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
【思路点拨】(1)水对瓶底和瓶盖的压强可直接利用p=ρgh进行判断;
(2)水瓶对桌面的压力等于水和矿泉水瓶的总重力.
【规范解答】解:(1)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;
(2)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正确,ABD错误.
故选:C。
【考点评析】比较液体压强的大小关系可以根据液体压强的计算公式p=ρgh进行分析;容器对桌面的压力与容器的重力相等.
【巩固训练一】(2024春•伊通县期末)如图所示,一个装有水的平底密闭矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置。两次放置时水对瓶底的压强分别为p甲和p乙,水对瓶底的压力分别为F甲和F乙( )
A.p甲=p乙 B.p甲>p乙 C.F甲=F乙 D.F甲>F乙
【思路点拨】根据公式p=ρgh比较液体的压强,根据容器形状分析压力与重力关系,据此解答。
【规范解答】解:AB.装有水的平底密闭矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,正立时水的深度小于倒立时水的深度,根据公式p=ρgh可知,正立时水对瓶底的压强小于倒立时水对瓶底的压强,故p甲<p乙,故A错误,B错误;
CD.由图可知,正立时上下粗细相同,故水对瓶底的压力等于水的重力,倒立时下方面积小,上方面积大,水对瓶底的压力小于水的重力,故F甲>F乙,故C错误,D正确。
故选:D。
【考点评析】本题考查液体的压强和压力的比较,属于中档题。
【巩固训练二】(2024春•江油市期末)如图甲所示,装有液体的密闭容器静置于水平桌面上;现将该容器颠倒放置于桌面,如图乙所示。则颠倒后液体对容器底部的压力 变小 ,容器对桌面的压力 不变 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
【思路点拨】结合图得出水的重力与对容器压力的关系;进一步得出颠倒前后水对容器底的压力变化情况了。
【规范解答】解:设如图放置时的底面积为S大,倒置过来后的底面积为S小,第一次水对容器底的压力F=pS=ρghS大,即水对容器底的压力是以S大为底面积,h为高的这部分液柱所产生的压力,由图可知,这部分液柱比水多,所以水对容器底的压力大于水的重力。如图:
第二次水对容器底的压力F′=p′S小=ρgh′S小,即水对容器底的压力是以S小为底面积,h′为高的这部分液柱所产生的压力,由图可知这部分液柱比水少,所以水对容器底的压力小于水的重力。如图:
对比前后两次情况可知,倒置后水对容器底部的压力将会变小。
由于容器的质量和液体的质量都没有改变,所以它们的总重力也不变。容器对桌面的压力等于容器和液体的总重力。因此,颠倒后容器对桌面的压力不变。
故答案为:变小;不变。
【考点评析】本题考查了学生对压强定义式、液体压强公式的掌握和运用,在水平桌面上,物体对桌面的压力等于物体重。
考点11:平衡法在液体压强中的应用
【例题精讲】(2024春•包河区校级期末)如图所示,圆柱形容器内装有适量的水,A为两端开口的圆柱形玻璃管,B为塑料片(质量不计),塑料片所处的深度为12cm。若向玻璃管内缓缓注入硫酸铜溶液,当塑料片恰好脱落时,玻璃管内注入的硫酸铜溶液的深度为 0.1 m。(,)
【思路点拨】当玻璃管内外压强相等时,塑料片恰好脱落,根据B在水面下的深度为18cm,可求出此时压强,然后即可求出管内硫酸铜液柱的高度。
【规范解答】解:此时塑料片所受水的压强是:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1.2×103Pa。根据当玻璃管内外压强相等时,塑料片恰好脱落,
所以由p=ρgh得:p'=ρ硫gh'=1.2×103kg/m3×10N/kg×h'=1.2×103Pa。
解得h=0.1m。
故答案为:0.1。
【考点评析】本题考查液体压强公式的应用,属于中档题。
【巩固训练一】(2024春•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
【思路点拨】用抽气机对U形管向外抽气后管内压强小于管外大气压,在大气压作用下液体进入两管中。根据液体压强p=ρgh和压力平衡角度分析解决。
【规范解答】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。
故选:C。
【考点评析】本题考查液体压强的计算与理解,注意分析题意整个状态平衡,利用平衡关系分析解决是能力的考查重点。
【巩固训练二】(2023春•南谯区月考)在平底薄壁玻璃管底端包扎一层橡皮膜,将玻璃管竖直插入水中,浸入的深度为h1;逐渐向玻璃管内加入未知液体,直至橡皮膜恰好变平时,管内液面的深度为h2,如图所示,则未知液体的密度为( )
A.ρ水 B.ρ水
C.ρ水 D.ρ水
【思路点拨】当橡皮膜恰好水平时,说明其受到的玻璃管中的液体对其向下的压强与烧杯中水对其向上的压强相等。通过两者压强相等,结合液体压强的计算,利用水的密度和深度表示出未知液体的密度。
【规范解答】解:当橡皮膜恰好水平时,液体对其向下的压强与水对其向上的压强相等,即:p液=p水,
又因为玻璃管内液体对橡皮膜的压强为:p液=ρ液gh2,
玻璃管外水对橡皮膜的压强为:p水=ρ水gh1,
则有:ρ液gh2=ρ水gh1,
所以液体的密度为:ρ液ρ水。
故选:B。
【考点评析】本题主要考查液体压强公式的应用,关键是知道当橡皮膜受到向上和向下的压强相等时,恢复水平状态。
考点12:液体压强的变化量问题
【例题精讲】(2024春•沙坪坝区校级月考)如图所示,底面积之比为2:1的薄壁轻质圆柱形容器甲、乙置于水平桌面上,两容器足够高。现分别注入a、b两种液体,直到容器内液面达到相同的高度H。液体a、b对容器底部的压强p随液面高度h变化关系如图线Ⅰ、Ⅱ所示。现将两个完全相同的小球分别投入甲、乙容器中浸没沉底。下列判断正确的是( )
A.a、b两种液体对容器底部压强的变化量Δpa:Δpb=1:2
B.a、b两种液体对容器底部压力的变化量ΔFa:ΔFb=1:4
C.若向两容器中再分别注入等质量的原有液体,两容器对水平桌面压强的变化量Δp甲:Δp乙=1:4
D.若向两容器中再分别注入等高度的原有液体,两容器对水平桌面压力的变化量ΔF甲:ΔF乙=1:1
【思路点拨】(1)根据液体压强公式p=ρgh结合图像可得ρagH=p0,ρbgH=2p0,即2ρagH=ρbgH,整理可得液体a、b的密度之比,放入小球沉底后,排开液体体积相同,根据底面积之比为2:1和V=Sh算出液面升高高度之比,根据液体压强公式p=ρgh算出对容器底部压强的变化量之比;
(2)根据ΔFa:ΔFb=(ΔpaS甲):(ΔpbS乙)算出a、b两种液体对容器底部压力的变化量之比;
(3)若向两容器中再分别注入等质量的原有液体,两容器对水平桌面压力的变化量等于注入原有液体的重力,即两容器对水平桌面压力的变化量相等,根据固体压强公式算出两容器对水平桌面压强的变化量;
(4)根据p=ρ液gh算出a、b两种液体的密度之比;
若向两容器中再分别注入等高度的原有液体,根据Va:Vb=(S甲H):(S乙H)算出注入原有液体的体积之比,由Ga:Gb=(ρagVa):(ρbgVb)算出注入原有液体的重力之比,根据两容器对水平桌面压力的变化量等于注入原有液体的重力的变化量,进而算出两容器对水平桌面压力的变化量之比。
【规范解答】解:A、根据液体压强公式p=ρgh结合图像可得ρagH=p0,ρbgH=2p0,即2ρagH=ρbgH,整理可得液体a、b的密度之比为;放入小球沉底后,排开液体体积相同,由于底面积之比为2:1,根据V=Sh知液面升高高度之比为1:2;
根据液体压强公式p=ρgh知对容器底部压强的变化量为:Δpa:Δpb=ρagΔha:ρbghb=ρaΔha:ρbΔhb=(1×1):(2×2)=1:4,故A错误;
B、a、b两种液体对容器底部压力的变化量为:
ΔFa:ΔFb=(ΔpaS甲):(ΔpbS乙)=(1×2):(4×1)=1:2,故B错误;
C、若向两容器中再分别注入等质量的原有液体,两容器对水平桌面压力的变化量等于注入原有液体的重力,即两容器对水平桌面压力的变化量相等,则两容器对水平桌面压强的变化量之比:
,故C错误;
D、由p=ρ液gh可得,a、b两种液体的密度之比:
,
若向两容器中再分别注入等高度的原有液体,注入原有液体的体积之比:
Va:Vb=(S甲H):(S乙H)=2:1;
则注入原有液体的重力之比:
Ga:Gb=(ρagVa):(ρbgVb)=(1×2):(2×1)=1:1,
两容器对水平桌面压力的变化量等于注入原有液体的重力的变化量,故ΔF甲:ΔF乙=1:1,故D正确。
故选:D。
【考点评析】本题考查密度公式、重力公式、体积公式、压强公式的灵活运用,综合性强,有一定难度。
【巩固训练一】(2024春•北碚区校级月考)质量分别为m甲、m乙,密度分别为ρ甲、ρ乙的甲、乙两种液体分别盛在底面积不同的柱形容器中,如图(a)所示,已知液体对各自容器底部的压强相等,现将甲、乙液体互换容器(均不溢出),如图(b)所示,甲、乙液体对容器底部压力变化量分别为ΔF甲、ΔF乙,压强的变化量分别为Δp甲、Δp乙,则下列说法正确的是( )
A.Δp甲>Δp乙 B.ΔF甲>ΔF乙 C.ρ甲<ρ乙 D.m甲<m乙
【思路点拨】(1)由图(a)可知两液体的深度关系,液体对各自容器底部的压强相等,根据p=ρgh比较两液体的密度关系;
(2)因图(a)中,液体对各自容器底部的压强相等,且S1>S2,根据p=比较两液体对容器底部的压力关系,根据柱形容器底部受到的压力和液体自身的重力相等得出两液体的重力关系;将甲、乙液体互换容器后,根据p=ρgh得出甲、乙液体对容器底部压强的变化量,然后结合液体重力关系得出压强变化量的关系。
【规范解答】解:互换前,由压强公式p=ρgh可知:
p甲=ρ甲gh甲,p乙=ρ乙gh乙,
由题意可知p甲=p乙,由图可知:
h甲<h乙,
则
ρ甲>ρ乙,
将甲、乙液体互换容器后
p甲′=ρ甲gh甲′,
P′乙=ρ乙gh乙′,
则压强变化量分别为:
Δp甲=p甲′﹣p甲=ρ甲gh甲′﹣ρ甲gh甲,
Δp乙=p乙′﹣p乙=ρ乙gh乙′﹣ρ乙gh乙,
由体积相等可知:
V甲=S甲h甲=S乙h甲′,
V乙=S乙h乙=S甲h乙′,
即:
h甲,
h乙,
则:Δp甲=ρ甲gh甲′,
Δp乙=ρ乙gh乙′,
上两式相减可得:
Δp甲﹣ΔP乙g(S甲﹣S乙)①,
又由于:ρ甲S甲>ρ乙S乙,
由F=pS可知,图a甲液体对容器底的压力大于乙液体对容器底的压力,故:
G甲>G乙,
由G=mg可知
m甲>m乙
由m=ρV和V=Sh可得:
m甲=ρ甲h甲′S乙,
m乙=ρ乙h乙′S甲,
则①式可得:
Δp甲﹣Δp乙>0,
Δp甲>Δp乙,
两容器形状规则,甲、乙液体对容器底部压力等于本身的重力,则变化量分别为:
ΔF甲=|G甲﹣G甲|=0,
ΔF乙=|G乙﹣G乙|=0,
则有ΔF甲=ΔF乙,综上可知,故A正确,BCD错误。
故选:A。
【考点评析】本题考查了液体压强公式、压强定义式的应用,关键是知道柱形容器底部受到的压力和液体自身的重力相等。
【巩固训练二】(2024春•沙坪坝区期中)如图,圆柱体木块甲足够高,密度为0.6g/cm3,底面积为200cm2;薄壁柱形容器乙放置于水平地面上,容器乙高9cm,底面积为400cm2,内部盛有6cm深的水。现将木块甲沿水平方向切去高度Δh,并将切去部分竖直放入容器乙内,水对容器底部的压强变化量为Δp水,容器对桌面的压强变化量为Δp容。当Δh=5cm时,Δp水为 150 Pa;若要使Δp容=2Δp水,Δh的值为 25 cm。
【思路点拨】当Δh=5cm时,根据G=mg=ρVg可求出甲切去部分的重力,切去部分在容器乙内漂浮,又因为乙为柱形容器,则水对容器底部的压力变化量等于切去部分的重力,从而求出水对容器底部的压强变化量;若切去部分在容器乙内漂浮,浮力等于重力,则Δp容=Δp水,所以若要使Δp容=2Δp水,则切去部分的底部会接触容器乙的底部,根据体积关系可求出此时水位高度,从而可判断水是否会溢出,根据p=ρgh可求出此时水对容器底部的压强变化量和溢出水的重力,根据ΔF=G切﹣G排可求出容器对桌面的压力变化量,从而可求出容器对桌面的压强变化量。
【规范解答】解:
当Δh=5cm时,则甲切去部分的重力为:
,
切去部分在容器乙内漂浮,又因为乙为柱形容器,则水对容器底部的压力变化量为:
ΔF=G切=6N,
则水对容器底部的压强变化量为,
;
若切去部分在容器乙内漂浮,浮力等于重力,则Δp容=Δp水,
若要使Δp容=2Δp水,则切去部分的底部会接触容器乙的底部,此时水位高度为:
,
所以水会溢出,最终水位高度应为容器乙的高度9cm,则水对容器底部的压强变化量为:
,
又因为溢出水的体积为:V溢=S容h水﹣(S容﹣S甲)h甲=400cm2×6cm﹣(400cm2﹣200cm2)×9cm=600cm3,
则溢出水的重力为:
G溢=ρ水gV溢=1.0×103kg/m3×10N/kg×600×10﹣6m3=6N,
则容器对桌面的压力变化量为:
ΔF=G切﹣G溢=ρ甲S甲Δhg﹣6N,
又因为Δp容=2Δp水=2×300Pa=600Pa,
则容器对桌面的压强变化量为:
,
解得:Δh=0.25m=25cm。
故答案为:150;25。
【考点评析】本题为力学综合题,考查了学生对重力公式、密度公式、液体压强公式、压强定义式的掌握和运用,本题难点在判断得出只要水溢出后,木块对甲容器底部刚刚接触恰好处于漂浮时,水对容器底部的压强增加量为Δp水与容器对地面的压强增加量为Δp地是始终相等的,属于难题!
考点13:连通器原理
【例题精讲】(2024•玉树市三模)如图所示,装修时,工人取两端开口的透明塑料软管灌满水。将它两端靠在墙面的不同地方,利用静止的水面A、B记下两个等高标记。这根软管相当于一个 连通器 ;若A处距离水平地面0.7m,则地面上水管的C处受到水的压强约为 7000 Pa。(水的密度1×103kg/m3,g取10N/kg)
【思路点拨】上端开口,底部相连通的容器叫连通器,连通器的特点是,当连通器中装有同种液体并且静止时,各容器的液面保持相平;
根据p=ρgh求出压强的大小。
【规范解答】解:由于塑料软管中装有水,两管子两端开口,并且相连通,符合连通器的结构特征;
地面上水管的C处受到水的压强为:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.7m=7000Pa。
故答案为:连通器;7000。
【考点评析】本题考查了连通器和液体压强公式的应用,属于基础知识,要掌握。
【巩固训练一】(2024•江汉区一模)如图所示事例中,利用了连通器原理的是( )
A.微小压强计
B. 船闸
C.活塞式抽水机
D.拦河大坝
【思路点拨】连通器:上端开口下端连通的容器。连通器里只有一种液体,在液体不流动的情况下,连通器各容器中液面的高度总是相平的。
【规范解答】解:A.微小压强计的一端不是开口的,不是连通器,故A错误;
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正确;
C.活塞式抽水机是利用大气压来工作的,不是连通器,故C错误;
D.因为水深度越深,对拦河大坝的压强越大,所以拦河大坝要做成上窄下宽,不是利用连通器原理,故D错误。
故选:B。
【考点评析】此题考查的是连通器在生活中的应用。这就要求我们平时要多观察、多思考。
【巩固训练二】(2023秋•嘉定区期末)下列工具或装置中,利用连通器原理工作的是( )
A.拦河大坝 B.液体密度计
C.抽水机 D.茶壶
【思路点拨】上端开口,底部连通的容器叫连通器,连通器中装同种液体,液体静止时液面是相平的。
【规范解答】解:A、拦河大坝建成上窄下宽的形状,利用了液体压强随深度的增加而增大,故A不合题意;
B、液体密度计利用了漂浮条件和阿基米德原理,故B不合题意;
C、抽水机是利用大气压来工作的,故C不合题意;
D、茶壶的壶嘴和壶身构成了一个连通器,当里面的水不流动时,壶嘴和壶身内的水面保持相平,故D符合题意。
故选:D。
【考点评析】本题考查了生活中连通器原理的利用,属基础题。
考点14:连通器的应用
【例题精讲】(2024•崂山区二模)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
【思路点拨】上端开口、下部连通的容器称为连通器,注入同一种液体,在液体不流动时连通器内各容器的液面总是相平的。
【规范解答】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。
故选:B。
【考点评析】本题考查了连通器的结构特点和应用,属基础题,难度不大。
【巩固训练一】(2024春•秦皇岛期末)如图所示的装置中,不属于连通器应用的是( )
A.自动喂水装置
B.茶壶
C.下水的回水管
D.船闸
【思路点拨】上端开口,下部连通的容器叫做连通器,连通器的特点是容器中的水不流动时,各个容器中液面总是相平的。
【规范解答】解:A、当瓶口在水面以下时,瓶子内的水和空气的压强之和等于外界的大气压强,水不流出;当瓶口露出水面时,空气进入瓶内,水流出,直到封住瓶口为止,利用的是大气压,不是连通器原理,故A符合题意;
B、茶壶的壶身与壶嘴上端开口,底部相通,构成了连通器,壶嘴和壶身在同一高度,倒满水后,液面相平,故B不符合题意;
C、洗手池下水的回水管,上端开口、底部连通,构成了连通器,故C不符合题意;
D、船闸的闸室和上下游之间构成上端开口,下部连通的容器,故D不符合题意。
故选:A。
【考点评析】本题考查连通器的原理,关键知道连通器是上端开口,底部相连的,液面静止时保持相平。
【巩固训练二】(2024春•安康期末)如图所示,水塔与自来水管组成一个 连通器 ,若水塔内水面高度h1=18m,五楼与四楼住户水龙头出水口的高度分别为h2=13m、h3=10m。则五楼住户在水龙头出水口受到水的压强是 50000 Pa;若每层楼的水龙头都一样,则二楼住户水龙头出水口受到水的压力 大于 (选填“大于”“小于”或“等于”)三楼住户水龙头出水口受到水的压力。(g取10N/kg,)
【思路点拨】(1)连通器是一种上端开口、底部互相连通的容器;先计算水塔水面高度与五楼住户水龙头的高度差,再根据液体压强公式计算五楼住户在水龙头出水口受到水的压强;
(2)由于二楼住户水龙头出水口与水塔水面高度差,大于三楼住户水龙头出水口与水塔水面高度差,所以二楼住户在水龙头出水口受到水的压强大于三楼住户在水龙头出水口受到水的压强,根据F=pS可得结论。
【规范解答】解:水塔与自来水管下端连通,上端开口,组成一个连通器。
五楼住户在水龙头出水口水的深度
h5楼=h1﹣h2=18m﹣13m=5m,
五楼住户在水龙头出水口受到水的压强
,
五楼住户在水龙头出水口受到水的压强为50000Pa。
二楼住户水龙头出水口到自由液面的距离大于三楼住户水龙头出水口到自由液面的距离,根据p=ρgh可知二楼住户水龙头出水口处液体压强更大,每层楼的水龙头都一样,受力面积相同,根据F=pS可知,二楼住户水龙头出水口受到水的压力大于三楼住户水龙头出水口受到水的压力。
故答案为:连通器;50000;大于。
【考点评析】这道题主要考查液体压强公式的应用,属于中档难度题。
考点15:船闸工作原理
【例题精讲】(2024春•荆州区期末)船闸利用的是连通器的原理,如图为一艘轮船正在通过三峡船闸,此时 下游 和 闸室 (选填“上游”、“下游”或“闸室”)组成了一个连通器。
【思路点拨】上端开口,底部相连通的容器叫连通器,当所装同一种液体静止不流动时,各容器中的液面是相平的,据此解答。
【规范解答】解:图中,上游阀门A关闭,下游阀门B打开,此时闸室和下游水道的上端开口、底部相连通,且下游和闸室的液面是相平的,故此时下游和闸室构成连通器。
故答案为:下游;闸室。
【考点评析】本题考查了连通器的实际应用,知道连通器的特点(所装同一种液体静止不流动时,各容器中的液面是相平的)是关键。
【巩固训练一】(2024春•临清市期末)我国三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程,船可以顺利通过三峡大坝,如图所示是三峡大坝船闸的结构图,是利用了 连通器 原理,三峡大坝上游水库水深100m处的压强是 1×106 Pa(g取10N/kg)。
【思路点拨】上端开口、底部互相连通的容器叫连通器;根据液体的压强公式进行计算。
【规范解答】解:上端开口、底部互相连通的容器叫连通器,三峡大坝船闸的结构图,是利用了连通器原理。
三峡大坝上游水库水深100m处的压强是:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×100m=1×106Pa。
故答案为:连通器;1×106。
【考点评析】本题考查的是连通器的应用;会根据液体的压强公式进行计算。
【巩固训练二】(2024春•南充期末)三峡船闸是世界上最大的人造连通器,如图是轮船即将从上游驶入闸室的情形,此时闸门A、闸门B、阀门D均关闭,阀门C打开,闸室与上游水位相平。下列说法正确的是( )
A.闸室和上游水道构成连通器,水对闸门A两侧的压力相等
B.闸室和上游水道构成连通器,水对闸门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,水对闸门B两侧的压力相等
D.闸室和下游水道构成连通器,水对闸门B右侧的压力大于左侧的压力
【思路点拨】上端开口、底部相连通的容器叫连通器,当所装同一种液体静止不流动时,各容器中的液面是相平的,据此结合液体压强特点和压强公式分析判断。
【规范解答】解:当上游阀门A打开时,闸室就和上游水道上端开口、底部相连通,所以构成了连通器。对于连通器而言水面保持静止时,相同深度的压强是相等的,则水对阀门A两侧的压力也是相等的。此时阀门D均关闭,闸室和下游水道底部不连通,不是连通器。
故选:A。
【考点评析】本题综合考查了学生对连通器原理、液体压强特点和压强定义式的掌握和运用,难度不大,属于基础题。
1.(2024•海淀区二模)如图所示,两个质量相等的圆柱形薄壁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。甲、乙容器中分别装有A、B两种液体,甲容器中的液面低于乙容器中的液面,此时两容器底部受到的液体压强相等。若容器足够高,在甲容器中再加入A液体,使其液面上升的高度为hA,在乙容器中再加入B液体,使其液面上升的高度为hB,hA、hB在图中均未标出。加入液体后,稳定时,下列判断正确的是( )
A.hA>hB时,液体对两容器底的压力可能相等
B.hA=hB时,液体对两容器底的压强一定相等
C.hA=hB时,甲容器对桌面的压力一定大于乙容器对桌面的压力
D.hA<hB时,甲容器对桌面的压强一定小于乙容器对桌面的压强
【思路点拨】由题意知两容器底部受到的液体压强相等,由图知甲液体的深度小于乙液体的深度,由p=ρgh判断出甲、乙液体密度的关系;根据压强和液体压强据此逐一分析各选项。
【规范解答】解:甲、乙容器中分别装有A、B两种液体,甲容器中的液面低于乙容器中的液面,此时两容器底部受到的液体压强相等,由p=ρgh可知,ρA>ρB;
A、当hA>hB时,由p=ρgh,ρA>ρB可知,此时甲容器底部受到的压强大于乙容器底部受到的压强,甲容器底面积大于乙容器底面积,由p可知,甲中液体对底部的压力大于乙中液体对容器底部的压力,故A错误;
B、hA=hB时,因为ρA>ρB,则ρAghA>ρBghB,因为原来两容器底部受到的液体压强相等,故此时甲容器底部受到的压强大于乙容器底部受到的压强,故B错误;
C、两容器底部受到的液体压强相等,甲容器底面积大于乙容器底面积,由p可知,甲液体对底部的压力大于乙液体对底部的压力,因为容器为圆柱形,则原来甲中液体的重力大于乙中液体的重力;当hA=hB时,因为ρA>ρB,甲容器底面积大于乙容器底面积,由G=mg=ρVg可得,ρAgSAhA>ρBgSBhB,说明加入的A液体的重力大于加入的B液体的重力,则A液体总重大于B液体总重,两容器的容器的质量相等,重力相等,则后来甲容器总重大于乙容器总重,故甲容器对桌面的压力一定大于乙容器对桌面的压力,故C正确;
D、hA<hB时,因为ρA>ρB,则也有可能ρAgSAhA>ρBgSAhB,结合上述分析,甲容器对桌面的压力可能大于乙容器对桌面的压力,甲容器对桌面的压强有可能大于乙容器对桌面的压强,故D错误。
故选:C。
【考点评析】本题考查了压强和液体压强公式的应用,灵活应用公式是解题的关键。
2.(2024•游仙区模拟)如图,两个完全相同的圆柱体容器中盛有质量相等的甲、乙两种液体,A、B两点到各自液面的距离相等,下列说法正确的是( )
A.A、B两点液体的压强相等
B.甲容器对桌面的压强比乙容器小
C.甲、乙液体对容器底部的压强相等
D.甲液体对容器底部的压力比乙液体小
【思路点拨】(1)由图可知乙杯液体体积大,甲杯液体体积小,而质量相同,根据密度公式判断甲、乙液体密度的关系,根据p=ρgh判断出A、B两点压强的关系;
(2)在水平面上容器对桌面的压力等于容器和液体的总重力,根据容器、液体质量的关系判断出总重力的关系,进而判断出对桌面压力的关系,根据公式p判断出甲、乙容器对桌面压强的关系;
(3)对于直壁容器,液体对容器底部的压力等于液体的重力,根据压强定义式确定液体对容器底部的压强关系。
【规范解答】解:A、已知甲乙容器中液体的质量相等,由图知甲液体的体积小于乙液体的体积,根据密度公式ρ知甲液体的密度大于乙液体的密度,由于A、B两点到各自液面的距离相等,根据p=ρgh可知A点液体的压强大于B点液体的压强,故A错误;
B、两容器质量、液体质量都相同,根据G=mg知总重力相同,对水平桌面的压力相同,由p知甲、乙容器对桌面的压强相同,故B错误;
CD、对于直壁容器,液体对容器底压力等于液体的重力,液体的质量相同、重力相同,对容器底的压力相同,故甲容器与乙容器底部受到的压力相同,且容器的底面积相同,由p知,甲、乙两容器底部受到的压强相等,故C正确、D错误。
故选:C。
【考点评析】本题考查了学生对压强定义式、液体压强公式的掌握和运用。
3.(2024•越秀区校级二模)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ρ甲、重力为G甲,乙容器中液体的密度为ρ乙、重力为G乙。液体内A、B两点到容器底部的距离相等,其压强分别为pA、pB,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.ρ甲>ρ乙,pA<pB B.ρ甲<ρ乙,pA<pB
C.ρ甲=ρ乙,pA<pB D.ρ甲>ρ乙,pA=pB
【思路点拨】由题意知两容器底部受到的液体压强相等,由图知甲液体的深度小于乙液体的深度,由p=ρgh判断出甲、乙液体密度的关系;
由题意知液体内A、B两点到容器底部的距离相等,根据p=ρgh判断出A、B以下部分压强的关系,由p=p上+p下且p甲=p乙判断出AB两点压强的关系。
【规范解答】解:由题意知两容器底部受到的液体压强相等p甲=p乙,由图知甲液体的深度小于乙液体的深度,由p=ρgh知ρ甲>ρ乙;
由题意知液体内A、B两点到容器底部的距离相等,根据p=ρgh知pA下>pB下,
由于p甲=pA+pA下,p乙=pB+pB下,且p甲=p乙,
所以pA<pB,故A正确。
故选:A。
【考点评析】本题考查了液体压强公式的应用,判断出A、B点以下部分压强的关系是解题的关键。
4.(2024春•邢台期末)如图所示,将盛有适量水的试管由倾斜位置A缓慢移至竖直位置B。在此过程中,水对试管底部的压强( )
A.变大 B.变小
C.始终不变 D.先变大后变小
【思路点拨】深度h是指试管底部到液面的垂直距离,分析将试管由倾斜位置A缓慢移至竖直位置B的过程中深度的大小变化,利用p=ρgh分析压强的变化。
【规范解答】解:由图可知,当试管从倾斜位置A到竖直位置B的过程中,试管底在水中的深度变大,水的密度不变,根据p=ρgh可知,水对试管底部的压强变大。
故选:A。
【考点评析】本题考查了液体压强公式的应用,关键是知道深度是指液体内某点到液面的垂直距离。
5.(2024•南岗区校级一模)如图所示,植树节里小红提了5kg水给刚栽的树苗浇水。若水深为20cm,则水产生的压强是 2000 Pa。已知桶的质量为1kg,手的受力面积为1.0×10﹣3m2,人手受到的压强是 6×104Pa 。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
【思路点拨】根据p=ρgh求出水产生的压强;人手受到的压力等于桶和水的重力之和,根据F=G=mg求出其大小,又知道手的受力面积,根据p求出人手受到的压强。
【规范解答】解:桶内水的深度:h=20cm=0.2m,
水产生的压强:p1=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa;
人手受到的压力:F=G总=(m水+m桶)g=(5kg+1kg)×10N/kg=60N,
人手受到的压强:p26×104Pa。
故答案为:2000;6×104Pa。
【考点评析】本题考查了重力公式、压强定义式、液体压强公式的应用,计算时要注意单位的统一。
6.(2024春•定西期末)茶壶是一种常见的生活用品,如图所示,茶壶的壶身和壶嘴构成了一个 连通器 。当壶中水深12cm时,壶底受到水的压强是 1200 Pa。,g取10N/kg)
【思路点拨】(1)连通器的结构特征是上端开口、底部连通;
(2)知道壶中水深,利用p=ρgh求出水对壶底的压强。
【规范解答】解:(1)茶壶的壶嘴和壶身构成了一个连通器,当里面的水不流动时,壶嘴和壶身内的水面保持相平;
(2)A点受到水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa。
故答案为:连通器;1200。
【考点评析】本题考查了连通器的特点和液体压强的计算,是一道基础题目。
7.(2024春•立山区校级月考)有一个如图所示的两端开口的弯管形容器,从粗端向容器中灌水,在细端用一个横截面积是0.01m2的活塞堵住,活塞可在细管内无摩擦地滑动。当H=30cm,h=10cm时,在活塞上放置一个重力是10N的砝码,活塞静止。求:
(1)水对活塞的压强为 2×103 Pa;
(2)活塞的重力为 10 N。
【思路点拨】(1)求出活塞所处深度,利用p=ρgh求水对活塞下表面的压强;
(2)利用F=pS求水对活塞下表面的压力,由于活塞和砝码静止,水对活塞下表面的压力等于砝码和活塞受到的重力之和,据此求活塞的重力。
【规范解答】解:
(1)活塞下表面所处的深度:h水=H﹣h=0.3m﹣0.1m=0.2m,
水对活塞下表面的压强:
p水=ρ水gh水=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa;
(2)水对活塞下表面的压力:
F=p水S=2×103Pa×0.01m2=20N,
因为活塞和砝码静止,
所以水对活塞下表面的压力等于砝码和活塞受到的重力之和,
即F=G码+G塞,
则活塞的重力:
G塞=F﹣G砝=20N﹣10N=10N。
故答案为:(1)2×103;(2)10。
【考点评析】本题考查了液体压强公式和压强定义式的应用,求出活塞下表面所处深度是本题的关键。
8.(2024春•柳东新区校级期中)长江上游的植被由于受到破坏,造成水土严重流失,江水中的泥沙含量明显增加,在其他条件不变的情况下,江水对堤坝的压强 增大 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。潜水员在长江里下潜到水下4m处时,受到江水的压强约为 4×104 Pa(江水的密度约为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。
【思路点拨】河水中的泥沙含量增加,河水密度变大,根据公式p=ρgh可知河水对堤坝的压强的变化;根据p=ρgh可得受到江水的压强。
【规范解答】解:河水中的泥沙含量增加,使得河水密度变大,由p=ρgh可知,河水对堤坝的压强增大。
潜水员在长江里下潜到水下4m处时,受到江水的压强为p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×4m=4×104Pa。
故答案为:增大;4×104。
【考点评析】该题考查了液体内部压强的特点、压强公式的运用,是一道基础题目。
9.(2024•南京一模)用如图甲所示的压强计探究“影响液体内部压强的因素”:
(1)将压强计金属盒的橡皮膜逐渐浸入水中某一深度处,如图乙所示,则压强计显示的是水对橡皮膜向 下 的压强;
(2)由乙、丙两图可知:液体压强的大小与 液体密度 有关;
(3)在图丁所示的容器左、右两侧装入相同深度的水,将两个相同压强计的橡皮膜朝下分别放至左、右两侧的容器底部,发现两U形管两侧液面高度差不同,小明认为:液体对容器底部的压强大小与容器底面积大小有关。为研究此问题,仅需保持橡皮膜位置不变, 在左右容器内加水,使探头到液面的深度相同 ,若观察到 U形管两侧液面高度差相同 ,则他的观点是错误的。
【思路点拨】(1)由图乙可知,此时探头朝上,受到水给探头向下的压力,据此分析;
(2)(3)液体压强的大小与液体密度、深度有关,利用控制变量法进行分析。
【规范解答】解:(1)由图乙可知,此时探头朝上,受到水给探头向下的压力,故压强计显示的是水对橡皮膜向下的压强;
(2)由乙、丙两图可知,液体密度不同,探头到液面的深度相同,U形管两侧液面高度差不同,即探头所受压强大小不同,故液体压强的大小与液体密度有关;
(3)由图丁可知,左、右两侧的容器底部面积不同,刚开始深度相同,将探头放入后,探头排开液体的体积等于探头自身体积,由于同期左右两侧底面积不同,探头放入后,液面高度不同,小明认为:液体对容器底部的压强大小与容器底面积大小有关,此结论错误,因为没有控制探头到液面的高度相同,故保持橡皮膜位置不变,在左右容器内加水,使探头到液面的深度相同,若观察到U形管两侧液面高度差相同,则他的观点是错误的。
故答案为:(1)下;(2)液体密度;(3)在左右容器内加水,使探头到液面的深度相同;U形管两侧液面高度差相同。
【考点评析】本题探究“影响液体内部压强的因素”实验,掌握液体压强的影响因素是解题关键。
10.(2024春•上蔡县期末)小南利用生活器材自制了薄壁实验箱来探究“液体压强大小与什么因素有关”。实验操作如下:
①如图甲所示,实验箱分为内箱A与外箱B,内箱A固定在外箱B的内侧,内箱A下部有一圆形孔C,并在圆孔C上蒙上了一层橡皮膜,此时橡皮膜是平的。
②先在A箱中不断加水,实验现象如图乙、丙所示。
③然后在B箱中加入一定量盐水,盐水和水的液面相平,实验现象如图丁所示。
(1)圆孔C上蒙上了一层橡皮膜,是因为橡皮膜具有 弹性 (选填“弹性”或“塑性”),更容易发生形变;实验中,小南通过观察橡皮膜的形变程度来反映液体压强的大小,写出一个运用类似研究方法的实验: 探究动能与哪些因素有关的实验 (写出实验名称即可)。
(2)由图乙、丙现象可以得出:水电站拦河大坝应设计成 上窄下宽 (选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状。
(3)由图丁现象可知,在深度相同时, 液体密度 越大,液体压强越大。若此时想要橡皮膜恢复原状,则可以采取的办法是 向A中加水 。
(4)小南还利用薄壁实验箱测量出某未知液体的密度,如图戊所示,在A箱中加入水,在B箱中加入某未知液体,使橡皮膜变平,用刻度尺测得此时h1=22cm,h2=9cm,h3=12cm,则未知液体的密度为 0.9×103 kg/m3。()
【思路点拨】(1)根据图中的橡皮膜形变显示压强的大小,是转换法的应用,在探究动能与哪些因素有关实验也用到;
(2)根据图中现象分析液体压强与深度的关系;结合液体压强特点分析拦河坝的形状;
(4)液体内部压强与液体的密度有关,还与深度有关,深度越大、压强越大;
(5)根据液体压强公式p=ρgh计算即可。
【规范解答】解:(1)橡皮膜有弹性,在受到液压时,会发生形变,受到压强越大,形变越大,可以借此反映液压大小,这是转换法,在探究动能与哪些因素有关实验也用到;
(2)由图乙、丙现象可知,液体密度相同,深度不同,同种液体深度越深,橡皮膜形变越大,液体的压强越大;拦河坝下部所处的深度较大,液体压强大,故修的上窄下宽才能抵挡较大的压强;
(3)由图丁现象可知,内箱A中的水与外箱B中的盐水到橡皮膜的深度相同,但是橡皮膜向上形变,看得出盐水的压强更大。而盐水的密度大于水的密度,说明在液体深度相同时,液体的密度越大,产生的压强越大;要橡皮膜恢复恢复原状,即两侧的压强相等,可以采取的办法是增加水的深度,向A中加水;
(4)A容器中水对橡皮膜的压强为:
pA=ρ水gh2=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.09m=900Pa,
由橡皮膜相平可知,橡皮膜两边压强相等,故B容器中液体对橡皮膜的压强为pB=pA=900Pa,
则未知液体的密度为:
ρ液0.9×103kg/m3。
故答案为:(1)弹性;探究动能与哪些因素有关的实验;(2)上窄下宽;(3)液体密度;向A中加水;(2)0.9×103。
【考点评析】本题探究影响液体内部压强大小的因素,考查注意事项、液体压强特点和控制变量法和转换法的运用及液体压强公式的运用,是一道综合题。
11.(2024春•兰陵县期末)如图所示是小悟同学用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验装置。
(1)实验前,小悟检查实验装置。他用手按压探头的橡皮膜,若这套实验装置漏气,则U形管两边液面高度变化 不明显 (选填“明显”或“不明显”);
(2)比较图甲和图乙,可以得出结论:同种液体,深度越深,液体的压强越 大 (选填“小”或“大”);
(3)若保持乙图中金属盒的位置不变,将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,发现U形管两侧液面高度差变大。小芳由此得出结论:在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大。你认为她的结论是否可靠? 不可靠 。原因是 未控制液体深度相同 。
(4)实验中小悟发现,当探头在不同液体中的相同深度处,U形管两边液面的高度差对比不明显,于是她做了一些改进,下面操作不能使U形管两边液面高度差对比更明显的是 A 。
A.将U形管换成更细的
B.U形管中换密度更小的液体
C.本实验中换密度更大的盐水
【思路点拨】(1)按压探头的橡皮膜,U形管两边液面高度变化明显,说明实验装置密封良好,变化不明显,说明漏气;
(2)(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,据此解答;
(4)根据p=ρgh来分析压强和液体密度或深度的关系,进而做出判断。
【规范解答】解:(1)按压探头的橡皮膜,若实验装置漏气,则U形管两边液面高度变化不明显;
(2)因为液体压强大小是通过压强计的U形管中两侧液体的高度差来显示的,且高度差越大说明液体压强越大,比较图甲和图乙可知液体密度相同,而探头所处液体深度不同,因此由图可知同种液体,深度越深,液体的压强越大;
(3)研究液体的压强与密度的关系,要控制液体的深度相同,小明保持C图中探头的位置不变,若向容器内加入适量的浓盐水,密度变大了,他会发现U形管两侧液面的高度差又变大了,于是得出了“在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大”的结论,他的操作不可靠,原因是未控制液体深度相同;
(4)探头在不同液体中的深度相同,根据p=ρgh可知,深度相同,液体的密度越大压强越大。
A、“将U形管换成更细的”不能使两侧液面高度差对比更加明显,故A正确;
B、U形管中换密度更小的液体,两侧的高度差变大,故B错误;
C、“烧杯中换密度差更大的液体”U形管左右两侧液面的高度差变大,故C错误。
故选:A。
故答案为:(1)不明显;(2)大;(3)不可靠;未控制液体深度相同;(4)A。
【考点评析】本题考查了“影响液体内部压强大小的因素”的探究实验,涉及了数据的分析处理和控制变量法的运用,难度一般。
12.(2024•芙蓉区校级开学)实验小组的同学在探究“影响液体内部压强大小的因素”,他们进行了如图所示的实验。
(1)本实验通过比较压强计U形管两侧液面的 高度差 来反映液体内部压强的大小。
(2)比较图丁、戊两次实验,可得出结论:液体的压强与液体的 密度 有关;
(3)比较图 乙、丁 两次实验,可知道拦河大坝做成上窄下宽形状的原因;
(4)保持图丁中金属盒的位置不变,并将一小杯浓盐水倒入烧杯中搅匀,发现U形管两侧液面的高度差明显变大。小明得出在同一深度,液体的密度越大,其内部压强越大的结论。你认为他的结论是否可靠?并说明原因: 不可靠;没有控制探头在液体中的深度相同 。
【思路点拨】(1)实验中的U形管压强计是专门用来研究液体内部压强的仪器:U形管两侧液面的高度差反映液体压强的大小,这里用到的物理研究方法是转换法。
(2)(3)探头浸入液体中后,U形管左右两侧液柱的高度差越大,表明橡胶膜处受到的压强越大,即液体压强越大,利用控制变量法分析。
(4)在本实验中,我们要根据实验目的,控制相应的变量。
【规范解答】解:(1)当探头在液体中受到液体的压强,探头的橡皮膜受到挤压,使得橡胶软管内的空气对U形管内的液面进行挤压,U形管两侧液面就会出现高度差,所以本实验通过比较压强计U形管两侧液面的高度差来反映液体内部压强的大小。
(2)比较丁、戊两次实验,可以看出是两种不同的液体,探头在液体中的深度相同,戊图中的盐水密度大,U形管两侧液面高度差也越大,所以可得出结论:液体的压强与液体的密度有关。
(3)比较乙、丁两次实验,可以看出是同种液体,探头在液体中的深度越深,U形管两侧液面高度差越大,所以可得出结论:同种液体的压强随深度的增加而增大。这就是拦河大坝做成上窄下宽形状的原因。
(4)小明的结论不可靠,原因是:利用控制变量法探究液体内部压强与液体密度的关系时,需要控制探头浸入液体中的深度相同。小明保持图丁中金属盒的位置不变,并将一小杯浓盐水倒入烧杯中搅匀,加入浓盐水后液面上升,没有控制探头在液体中的深度相同,因此小明的结论不可靠。
故答案为:(1)高度差;(2)密度;(3)乙、丁;(4)不可靠;没有控制探头在液体中的深度相同。
【考点评析】本题为“探究液体内部压强”的规律的实验,考查转换法、控制变量法等知识。
13.(2024•筠连县校级一模)如图所示的容器中有一定质量的酒精,酒精的深度为20cm,A点距容器底12cm,酒精重24N,容器底面积为20cm2,(g=10N/kg,酒精的密度ρ=0.8×103kg/m3)求:
(1)A点受到酒精的压强。
(2)容器底受到酒精的压强。
(3)容器底受到酒精的压力。
【思路点拨】(1)知道A点深度和酒精的密度,根据p=ρgh求出A点所受酒精的压强;
(2)知道杯内酒精的深度和酒精的密度,根据p=ρgh求出杯底所受酒精的压强;
(3)知道杯底所受酒精的压强和杯底面积,根据p的公式变形可求出杯底所受酒精的压力。
【规范解答】解:(1)A点深度hA=20cm﹣12cm=8cm=0.08m,
A点受到酒精的压强:
pA=ρghA=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.08m=640Pa;
(2)杯内酒精的深度:
h=20cm=0.2m,
杯底所受的压强:
p=ρgh=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.2m=1600Pa;
(3)由p可得,杯底所受的压力:
F=pS=1600Pa×20×10﹣4m2=3.2N。
答:(1)A点受到酒精的压强为640Pa;
(2)杯底所受酒精的压强为1600Pa;
(3)杯底受酒精的压力为3.2N。
【考点评析】本题考查的是液体压强的计算方法,注意先计算压强(p=ρgh),后计算压力(F=pS)。
14.(2024春•沈阳月考)如图所示,一个重为5N的薄壁容器,底面积为100cm2,放在水平桌面上,内装有4.5kg的酒精(p酒精=0.8×103kg/m3)。求:
(1)容器对桌面的压强;
(2)酒精对容器底部的压力。
【思路点拨】(1)利用G=mg求出酒精的重力,容器对桌面的压力等于酒精和容器的重力之和,根据p求出容器对桌面的压强;
(2)知道容器内酒精的深度和密度,根据p=ρgh求出酒精对容器底部的压强,根据p算出酒精对容器底部的压力。
【规范解答】解:(1)酒精的重力:G酒精=m酒精g=4.5kg×10N/kg=45N,
容器对桌面的压力:F=G酒精+G容=45N+5N=50N,
容器对桌面的压强:p5000Pa;
(2)酒精的深度为h=30cm=0.3m,
酒精对容器底部的压强:p′=ρ酒精gh=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.3m=2400Pa,
酒精对容器底部的压力为:F′=p′S=2400Pa×100×10﹣4m2=24N。
答:(1)容器对桌面的压强为5000Pa;
(2)酒精对容器底部的压力为24N。
【考点评析】本题考查了压力和压强的计算以及重力公式的灵活运用,关键是知道物体对水平面的压力和自身的重力相等。
15.(2024•喀什地区三模)如图所示,在水平桌面上静止放着一杯水,已知杯和水的总质量为0.4kg,水面距杯底高度为6×10﹣2m,杯底与桌面的接触面积为3.2×10﹣3m2。(g=10N/kg)
求:(1)杯和水的总重量;
(2)杯对桌面的压强;
(3)水对杯底的压强。
【思路点拨】(1)知道杯和水的总质量,根据G=mg求出它们的总重力;
(2)水平面上物体的压力和自身的重力相等,又知道杯底与桌面的接触面积,根据p求出杯对桌面的压强;
(3)已知水的深度,根据公式p=ρgh可求水对杯子底部的压强
【规范解答】解:(1)杯和水的总重:
G=mg=0.4kg×10N/kg=4N;
(2)放在水平桌面的杯子对桌面的压力:
F=G=4N,
杯对桌面的压强:
p1250Pa;
(3)水对杯底的压强:
p′=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10﹣2m=600Pa。
答:(1)杯和水的总重量为4N;
(2)杯对桌面的压强为1250Pa;
(3)水对杯底的压强为600Pa。
【考点评析】本题考查了重力公式、固体压强公式、液体压强公式的应用,关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等。
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