内容正文:
液体压强
一、液体压强
1.产生原因:液体受到 作用且具有 。
2.液体压强的特点
(1)在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都 。
(2)液体的压强随深度的增加而 。
(3)液体内部压强的大小跟液体的 有关,在深度相同时,液体密度越大,压强越 。
知识梳理 夯基础
重力
流动性
相等
增大
密度
大
3.公式:p= ,其中 表示液体的深度,是指从 沿竖直方向向下到研究点的距离。
注意:(1)公式p=ρgh中的h表示液体的深度,而不是高度。深度是指液体的液面到计算压强的那个点之间的距离。如图甲所示,A、B、C三点的深度分别为hA=30 cm,hB=40 cm,hC=50 cm。
ρgh
h
液面
甲
(2)如图乙所示的是三种情形下容器底部受到液体的压力与液体所受重力的关系。
F压=G液 F压<G液 F压>G液
乙
二、连通器
1.定义:上端 、下端 的容器。
2.原理:连通器里装的是 的液体,当液体不流动时,连通器各部分容器中的液面高度总是 的。
3.实例:茶壶、锅炉水位计、船闸等。
开口
连通
相同
相同
图说物理 扣教材
1.如图所示,一个空的塑料瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直地浸没在水中,第一次瓶口朝上,第二次瓶口朝下,这两次塑料瓶在水里的位置相同。发现两次实验中橡皮膜都向瓶内凹陷,说明 ;这两次实验中橡皮膜第二次凹陷更深,说明当深度增加时,水对橡皮膜的压强 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
液体内部向各个方向都有压强
增大
要想探究液体内部压强与液体密度是否有关,可进行的操作是
,再观察橡皮膜的凹陷程度。
将塑料瓶竖直浸没在其他液体中,保证其所处深度与在水中的深度相同
2.三峡船闸是世界上最大的人造连通器,连通器的原理是当液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是 的。如图是轮船通过船闸的示意图,此时上游阀门A ,下游阀门B ,(两空均选填“打开”或“关闭”)上游水道和 构成连通器。
相同
打开
关闭
闸室
考点突破 炼方法
考点一 液体压强的特点
例1 (2025衡阳模拟)水平桌面上两个相同的容器里装有液体,将同一个压强计的金属盒先后放在距容器底同一高度的A、B位置处,现象如图所示。若A、B两处金属盒的橡皮膜受到的压强分别为pA、pB,液体对两容器底的压强分别为p甲、p乙,则下列关系正确的是( )
A.pA>pB,p甲>p乙 B.pA>pB,p甲<p乙
C.pA=pB,p甲<p乙 D.pA=pB,p甲>p乙
C
变式1 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的橡皮膜封闭。在隔板两侧分别装入清水和浓盐水,不能判断哪侧是清水,哪侧是浓盐水的是( )
D
变式2 连通器在日常生活生产中有着广泛的应用。如图所示的实例中不是利用了连通器原理的是( )
C
A.连体花瓶 B.茶壶
C.盆景自动供水装置 D.过路灌溉涵洞
考点二 液体压强的分析与计算
规律总结 (1)液体压力和压强的比较
①同一容器倾斜或倒置后的压强变化
容器中液体的密度不变,分析液体深度如何变化,根据p=ρgh就可得出容器底部所受压强的变化情况。
②不同容器底部所受压力、压强
a.容器底部所受压强:一般容器中液体深度相同,比较液体密度可知容器底部所受压强的大小。容器底部所受压力可以根据F=pS进行比较。
b.形状规则的柱形容器底部所受压力等于液体所受重力,即F=G液;不规则的容器底部所受压力与液体所受重力一般不相等,大小等于以其底面积大小形成的液柱所受的重力,即F=pS=ρghS=ρVg=mg=G柱。其中S是容器底面积,h是液面高度,V是以S为底、以h为高的柱形液体的体积,G柱就是该柱形液体所受的重力,如图所示。
(2)液体对容器底部压力和压强的计算
一般先用p=ρgh求出压强,再用F=pS求出压力。
1.同种液体的压强
例2 如图所示,甲、乙两容器中盛有同种相同质量的液体,容器底受到的压力分别为F甲和F乙,容器底受到的压强分别为p甲和p乙,则下列关系正确的是( )
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
A
变式3 如图所示,甲、乙两支完全相同的试管分别装有密度相等的液体,甲试管内液体的质量为m甲,乙试管内液体的质量为m乙。将两支试管放置在同一水平桌面上,甲试管竖直,乙试管倾斜静止时,两试管内液面相平,液面距离桌面的高度为h,液体对甲、乙两试管底的压强分别为p甲和p乙,则下列判断中正确的是( )
A.m甲<m乙,p甲<p乙
B.m甲<m乙,p甲=p乙
C.m甲>m乙,p甲>p乙
D.m甲=m乙,p甲=p乙
B
2.不同液体的压强
例3 如图所示,三个质量相同、底面积相同,但形状不同的容器放在水平桌面上,其内分别装有甲、乙、丙三种液体,它们的液面在同一水平高度,若容器对桌面的压强相等,则三种液体对容器底的压强( )
A.一样大 B.甲最小
C.乙最小 D.丙最小
B
变式4 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。(均选填“>”“<”或“=”)
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>
3.液体的压强与容器形状
例4 如图,放在水平桌面上的容器,侧壁上有一细开口弯管,弯管内的水面高度为h1=0.8 m;容器顶部和底部的面积约为0.08 m2,容器顶部到底部的高度为h2=0.6 m,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)水对容器顶部的压强是多少?
解析:(1)由图可知,容器顶部水的深度
h=h1-h2=0.8 m-0.6 m=0.2 m,
水对容器顶部的压强
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.2 m=2 000 Pa。
答案:(1)2 000 Pa
(2)若容器顶部处破了一个10 cm2大小的洞面用塞子堵住(如图),求塞子受到的液体压力大小。
答案:(2)2 N
(3)液体某深度处受到水的压强为1.5×102 Pa,则该处的深度为多少?
答案:(3)0.015 m
变式5 如图所示,底面积不同的圆柱形轻质容器分别盛有质量为10 kg的甲、乙两种液体,甲液体的体积为1.25×10-2 m3,乙液体为水,两容器中液体深度分别为0.6 m、0.5 m,g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3。
(1)求甲液体的密度ρ甲。
答案:(1)0.8×103 kg/m3
(2)求乙液体对容器底的压强p乙。
解析:(2)乙液体对容器底的压强
p乙=ρ水gh乙=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.5 m=5×103 Pa。
答案:(2)5×103 Pa
(3)若分别从两容器中抽出高度均为h的液体后,使剩余液体对容器底的压强相等,求h的大小。
解析:(3)若分别从两容器中抽出高度均为h的液体后,剩余液体对容器底的压强相等,
则有ρ甲g(h甲-h)=ρ水g(h乙-h),
代入数据得,0.8×103 kg/m3×10 N/kg×(0.6 m-h)
=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×(0.5 m-h),
解得h=0.1 m。
答案:(3)0.1 m
核心实验 培素养
实验 探究液体压强与哪些因素有关
例 如图所示是“探究液体压强与哪些因素有关”的实验装置。
基础设问
(1)压强计上的U形管 (选填“属于”或“不属于”)连通器。
(2)实验中液体压强的大小变化是通过比较U形管两侧液面 的变化得出的,将探头放进盛水的容器中,探头的橡皮膜受到水的压强会
(选填“内凹”或“外凸”)。
(3)实验前,应调整压强计(如图甲所示),使U形管左、右两侧的液面
;小明在调试时发现,用手捏探头的橡皮膜时,U形管中的液柱几乎不动,可能的原因是 。
不属于
高度差
内凹
相平
压强计气密性差
(4)转换问法 在使用压强计前,发现U形管左、右两侧的液面有一定的高度差,如图甲所示,其调节的方法是 (选填“A”或“B”),使U形管左、右两侧的液面相平。
A.将右侧支管中高出的水倒出
B.取下软管重新安装
(5)比较乙、丙两图,可以得到液体的压强与 有关;请举出生活中应用该实验结论的一个事例: 。
B
液体的深度
拦河坝上窄下宽
(6)转换问法 比较 两图,可以得出液体的压强与液体的密度有关。
(7)转换问法 由丁、戊两图进行实验对比,得出液体压强与盛液体的容器形状 (选填“有关”或“无关”)。
拓展设问
(8)已知图乙中U形管左、右两侧液面的高度差h=10 cm(U形管中所装液体是水),则橡皮管内气体的压强与大气压强之差为 Pa。
(ρ水=1.0×103 kg/m3,ρ盐水=1.1×103 kg/m3,g取 10 N/kg)
丙、丁
无关
1 000
(9)U形管足够长时,管内选用密度 (选填“较大”或“较小”)的液体可以减小实验误差。
(10)装置改进 小明利用如图所示的装置也能探究液体压强特点。
较小
①小明向隔板的左侧倒入水,橡皮膜向右凸起,如图己所示,倒入的水越多,橡皮膜凸起得越明显,说明液体的压强随深度的增加而 。
②小明又向隔板的右侧倒入某种液体,当左、右两侧的液面如图庚所示时,橡皮膜恰好没有产生形变,则ρ液 (选填“>”“<”或“=”)ρ水。
增大
<
聚焦湖南 明考向
1.(2025双峰县校级模拟)如图所示,甲、乙两容器的质量和底面积都相同,在它们中分别装有质量和深度均相等的水和酒精,则( )
A.甲容器底面受到液体的压强大
B.乙容器底面受到液体的压强大
C.甲容器底面受到液体的压力小
D.容器底面受到液体的压力大小无法比较
A
2.(2025双峰县校级模拟)如图所示,完全相同的两个容器中分别装入甲、乙两种不同的液体,下列分析正确的是( )
A.若甲、乙的质量相等,则A点的压强等于B点的压强
B.若甲、乙的质量相等,则C点的压强小于D点的压强
C.若甲、乙对容器底部的压强相等,则要使甲对容器底部的压强小于乙对容器底部的压强,可以在两容器中分别倒入体积相等的液体
D.若甲、乙对容器底部的压强相等,则甲的质量一定大于乙的质量
C
3.新考法 (2025娄底校级模拟)小宇用矿泉水瓶、可弯折的吸管、橡皮膜、热熔胶自制了一个液体压强探测器。如图甲,若要探究液体的压强与深度的关系,你的操作是 ;如图乙,把吸管弯折,保持橡皮膜在同一深度,改变橡皮膜的方向,吸管中液柱的高度相同,这说明了 。
增大橡皮膜的深度,观察橡皮膜的形变程度
同种液体中,同一深度处,各个方向的液体压强相同
4.(2025武冈校级模拟)底面积为2×10-2 m2轻质薄壁柱形容器放置在水平桌面上,将一圆柱体慢慢浸入水中(水不溢出),如图所示。圆柱体浸没前下表面到水面的距离为h、水对容器底部的压强为p水,浸入过程中部分数据如表所示,ρ水=1.0×103 kg/m3。求:
h/m 0.1 0.2
p水/Pa 3 430 3 920
(1)当h为0.1 m时,容器内水的深度和水对容器底的压力F水。
答案:(1)0.35 m 68.6 N
(2)容器内水的质量m水。
答案:(2)6 kg
解析:(2)由p=可知,塞子受到的液体压力
F=pS=2 000 Pa×10×10-4 m2=2 N。
解析:(3)液体某深度处受到水的压强为1.5×102 Pa,
由p=ρgh可知,该处的深度
h′===0.015 m。
解析:(1)甲液体的密度
ρ甲===0.8×103 kg/m3。
解析:(1)当h为0.1 m时,容器内水的深度为
h水1===0.35 m。
此时水对容器底的压力为
F水=p水1S容器=3 430 Pa×2×10-2 m2=68.6 N。
解析:(2)当h为0.2 m时,容器内水的深度为h水2===0.4 m,
设圆柱体的底面积为S,
当h为0.1 m时,原容器内水的体积为
V水=-V柱1=S容器-Sh1=2×10-2 m2×0.35 m-S×0.1 m,
当h为0.2 m时,原容器内水的体积为
V水=-=S容器-Sh2=2×10-2 m2×0.4 m-S×0.2 m,
由以上两式解得S=0.01 m2,V水=6×10-3 m3,
所以容器内水的质量为m水=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×6×10-3 m3=6 kg。
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