第2节 液体的压强(高效培优讲义)物理新教材人教版八年级下册
2026-01-17
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2份
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精品
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 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 液体压强 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 3.79 MB |
| 发布时间 | 2026-01-17 |
| 更新时间 | 2026-01-17 |
| 作者 | 理化课代表~ |
| 品牌系列 | 学科专项·举一反三 |
| 审核时间 | 2026-01-17 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/55994894.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
第2节 液体的压强
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 液体压强的产生原因及特点 1
题型2 探究液体压强的特点实验 3
题型3 液体压强的计算和大小比较 6
题型4 连通器的原理 8
题型5 液体对容器底的压力与液体自身重力的关系、容器倒置问题等问题 10
【能力培优练】 12
【链接中考】 18
【重难题型讲解】
题型1 液体压强的产生原因及特点
1、液体压强产生的原因:由于液体受重力和流动性的作用,若液体在失重的情况下,将无压强可言。
(1)液体的重力:液体和固体类似,都具有重力,因此当液体放置在容器中时,会对其底部产生压力,这种压力是由于液体自身的重量造成的,类似于固体物体对地面的压力,这种压力进而转化为压强,作用在容器的底部。
(2)液体的流动性:与固体不同,液体具有流动性,这意味着可以流动和变形,因此当液体受到容器的限制时,不仅仅对底部产生压力,还会对容器的侧壁产生压力,这种压力是由于液体试图流向外部但由于容器的限制而受阻所产生的。
(3)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,压强越大。
3、液体压强规律
(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,不同液体密度越大液体该处压强越大。
(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。
【探究归纳】液体压强由液体重力和流动性产生,特点是随深度增大而增大,且向各个方向都有压强。
【典例1-1】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的体积有关 B.液体压强大小与液体的质量有关
C.液体压强大小与液体的深度和密度有关 D.液体对容器底部有压强,对容器侧壁没有压强
【典例1-2】液体由于受到重力作用和具有 性,导致内部存在各个方向压强。三峡大坝筑成上窄下宽,是因为液体内部压强随 增加而增大;三峡水库水面下10米处受到水的压强为 帕。
跟踪训练1一敞口硬质透明塑料瓶,剪去瓶底后蒙上橡皮膜,再插入盛水容器中,如图所示,以下对有关实验现象的描述、分析正确的是()( )
A.橡皮膜向上凹陷,说明液体内部有向下的压强
B.继续向下插入一大段距离,橡皮膜凹陷程度不变
C.若向塑料瓶内倒入盐水,直至瓶内外液面相平,橡皮膜会向下凸起
D.若向塑料瓶内倒入酒精,直至橡皮膜变平,酒精液面将低于瓶外水面
跟踪训练2 如图所示往容器中倒入足量的水,使水面高过最上面的孔,观察三张橡皮膜,其中凸出程度最大的是 孔,说明了液体对容器侧壁有压强,而且在同种液体中,深度越深,液体压强 。
题型2 探究液体压强的特点实验
一、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,密度越大,液体的压强越大。
★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。
二、压强计的结构及原理
1、压强计的构造:是一种采用U形管构造,内装水或水银,运用帕斯卡原理测量液体和气体的压强的一种物理仪器。
2、压强计的原理:压强计是用来测量较小的压强的
(1)在U形管内装有色液体,两侧液面都受大气压强的作用,两侧液面在同一高度。
(2)用橡皮管把扎有橡皮膜的金属盒连到U形管一侧,用手指按橡皮膜,手指加在橡皮膜上的压强就由封闭在管内的气体根据帕斯卡定律来传递这个压强,而使左侧液面降低,右侧液面升高,U形管两侧液面出现高度差,手按橡皮膜压强越大,液面高度差也越大。
(3)如果把金属盒放入液体中,橡皮膜受到液体压强的作用,而向里凹,封闭在管内的气体把这个压强传递给液体,两侧液面出现高度差。
(4)此时右侧液面受到的压强仍是大气压,左侧液面受到的压强等于大气压强与液体压强之和再减去橡皮膜单位面积弹力的平均值,如果橡皮膜的弹力很小,两侧液柱高度差所产生的压强就近似等于液体的压强。
【探究归纳】用压强计探究液体压强,其由 U 形管、金属盒等组成,靠液面差反映压强大小和特点。
【典例2-1】在探究“影响液体内部压强因素”的实验中,小华实验时的情形如图所示,四幅图中烧杯内的液面相平。下列说法不合理的是(不考虑实验结论的偶然性:压强计密封性良好,)( )
A.比较甲、乙,可以初步得出:在同种液体中,液体内部压强随深度的增加而增大
B.比较乙、丙,可以初步得出:同一液体同一深度,液体内部向各个方向的压强相等
C.比较甲、丁,两次U形管液面高度差相差不大,可以得出液体内部压强与液体密度无关
D.比较乙、丁,两次U形管液面高度差相等,可以初步得出液体内部压强与液体密度有关
【典例2-2】小凯利用U形管压强计和装有水的大烧杯来探究液体内部压强的特点。
(1)实验前,小凯发现压强计U形管两边红墨水的高度不相等,如图甲所示___________。
A.再多加一些红墨水; B.取下软管重新安装; C.按压金属盒的橡皮膜。
(2)排除故障后,他重新将金属盒浸没于水中,如图乙,压强计测的是此深度的水向 的压强。接下来小凯将金属盒缓慢向下,发现U形管两边液面的 变大,由此得出结论: 。
(3)小凯保持图乙中金属盒的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,实验情形如图丙所示。小凯此操作是想探究液体内部的压强是否与液体的 有关。但他的实验方案不正确,原因是: 。
跟踪训练1如图所示,在使用U形管压强计之前,要用手指轻按橡皮膜,观察U形管两侧液面的高度差情形来判断装置的 是否良好。如果此时U形管内液体密度为0.8×103kg/m3,液面高度差为5cm,则U形管两侧液面上方的气压差约为 Pa。
跟踪训练2 探究液体压强与哪些因素有关:
(1))小明在调试时发现,用手指不论是轻压还是重压探头的橡皮膜,U形管两边液面都几乎没有变化,说明该压强计 (选填“漏气”或“不漏气”)。;
(2)在图乙中,用 (选填“h1”“h2”或“h3”)的大小来判断探头处所受液体压强的大小;这种实验方法是 (选填“转换法”或“控制变量法”)。
(3)对比乙、丙两次实验得出,当液体密度一定时, ,液体压强越大。
(4)为了使探头在同种液体、同一深度处时,U形管内的液面高度差增大一点,应 ___________ 。
A.U形管中换用密度更小的液体 B.换用更细的U形管 C.U形管中换用密度更大的液体
题型3 液体压强的计算和大小比较
1、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,要注意是指液体与大气(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上的距离(那叫“高度”)。
(3)液体压强公式推导: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。
★特别提醒
(1)液体压强公式中的“h”是指液体的深度,即液体中某一点到液体自由面的距离。不能把“h”叫做高度,因为高度是指液体中某一点到液体底部的距离。深度h的大小与容器的粗细、形状以及是否倾斜均无关。
(2)确定深度时要注意是指液体与大气(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上的距离(那叫“高度”)。
2、液体压强中隐含“密度不同”的有关计算:由液体的压强公式p=ρgh可知,液体的压强大小取决于液体的密度和深度,深度的不同比较直观,一眼可以看到,而密度不同需引起注意,有时直接给出物质不同,密度不同,有时则隐含着密度不同,需要自己发现。
3、液体对容器底的压强、压力与容器对支持面的压强、压力的计算方法:
液体对容器底的压强和压力与容器对支持面的压强和压力不是一同事。
(1)液体内部压强是由液体的重力产生的,但液体对容器底的压力并不一定等于液体的重力,而等于底面积所受的压强乘以受力面积,因此,处理液体内部问题时,先求压强再算压力。
(2)容器对支持面的压力和压强,可视为固体问题 处理,先分析压力大小,再根据计算压强大小。
★特别提醒
(1)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。
(2)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。
(3)找出题目中隐含条件是解本题的关键。
(4)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。
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。
【探究归纳】液体压强计算用公式 p=ρgh,大小比较需控制液体密度或深度,结合变量分析。
【典例3-1】三峡大坝坝底海拔是66m,某年6月1日上午九时,大坝开始蓄水,到6月10日下午五时,蓄水水面海拔达135m,g取10N/kg,此时水对大坝坝底的压强为( )
A.6.6×105Pa B.6.9×105Pa C.1.35×106Pa D.2.01×106Pa
【典例3-2】琪琪家有一只平底水桶,桶底面积为0.05m2,水桶内装有质量为12kg、深度为20cm的水,放在水平地面上,如图所示,,g取10N/kg)求:
(1)水对桶底的压强;
(2)水对桶底的压力。
跟踪训练1如图所示,向两支同样的试管中注入质量相等的甲、乙两种液体,发现液面在同一水平线上,则甲、乙两种液体密度ρ甲 ρ乙,液体对试管底部的压强p甲 p乙。(选填“>”、“<”或“=”)
跟踪训练2 如图所示,在重力为的容器内装有的水,容器底面积为,容器壁厚度不计容器放在水平桌面上,桌面面积为。取,。求:
(1)容器对桌面的压强;
(2)水对点的压强;
(3)水对容器底的压力。
题型4 连通器的原理
1、连通器:上端开口,下部相连通的容器叫做连通器。
2、连通器的原理: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。
连通器的原理可用液体压强来解释:若在U形玻璃管中装有同一种液体,在连通器的底部正中设想有一个小液片AB,假如液体是静止不流动的,左管中之液体对液片AB向右侧的压强,一定等于右管中之液体对液片AB向左侧的压强,因为连通器内装的是同一种液体,左右两个液柱的密度相同,根据液体压强的公式p=ρgh可知,只有当两边液柱的高度相等时,两边液柱对液片AB的压强才能相等.所以,在液体不流动的情况下,连通器各容器中的液面应保持相平。
★特别提醒
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上。
3、连通器的应用:水渠的过路涵洞、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。
(1)水渠的过路涵洞:用于让水流在不同高度或不同位置的水渠之间传递,保持水位一致。
(2)牲畜的自动饮水器:通过连通器的原理,确保水位稳定,方便动物随时饮水。
(3)锅炉水位计:用于监测锅炉内部的水位,确保锅炉安全运行。
(4)日常生活中所用的茶壶、洒水壶:利用连通器的原理,使得液体在倒出时能够保持液面的平衡,方便使用。
(5)三峡船闸和自来水水塔:这些是世界上最大的人造连通器,用于控制和调节水流,确保船只顺利通过和水流的供应。
★特别提醒
这些应用都基于连通器的基本原理,即当液体不流动时,连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上。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。
4、船闸工作原理:船闸的工作原理主要是利用连通器的原理,通过调整闸室中的水位来实现船舶在不同水位间的升降,从而通过集中的航道水位落差。船闸主要由闸室、上游引航道、下游引航道、上游闸首和下游闸首组成。当船舶由下游向上游行驶时,室内水位降至与下游水位齐平,然后打开下游闸首的闸门,船进闸室,关闸门,灌水,待水位升到与上游水位齐平后,打开上游闸首闸门,船即可出闸通过上游引航道驶向上游。当船由上游向下游行驶时,过闸操作程序则与此相反。
【探究归纳】连通器是上端开口、底部相连通的容器,静止时各容器液面保持相平。
【典例4-1】连通器在日常生活、生产中有着广泛的应用。图中所示的事例中不是利用连通器原理的是( )
A.茶壶 B.锅炉水位计
C.拦河坝 D.乳牛自动喂水器
【典例4-2】连通器在生产和生活中有着广泛的应用,如图所示是轮船通过船闸的情景,此时闸室和 (选填“上游”或“下游”)河道构成连通器,生活中还用到连通器原理的例子有 。
跟踪训练1下列生活和生产实例中,利用连通器原理工作的是( )
A.液体压强计 B.船闸 C.吸尘器 D.密度计
跟踪训练2 如图是液压机的原理,小活塞的压强等于大活塞的压强,在活塞A()上施加60N的压力,则活塞B()能举起的物体重力为 N。
题型5 液体对容器底的压力与液体自身重力的关系、容器倒置问题等问题
1、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小于液体重力G液。
(3)上细下粗容器液体对容器底压力F大于液体重力G液。
★特别提醒
注意抓住题干“质量相等”、“压强相等”等信息,以此为突破口。
2、容器倒置问题
(1)液体压强在容器倒置问题中的变化取决于容器形状和液体深度。
(2)当容器装满同种液体时,容器倒置后,液体深度没有变化,因此可以根据液体压强公式p=ρgh分析压强的变化。如果容器是规则的,如圆柱形,液体深度不变,则压强也不变。但如果容器是不规则的,尤其是当容器底部面积变大时,液面的高度会降低,根据液体压强公式,压强与液面高度成正比,因此压强会变小。
★特别提醒
解决这类问题的关键在于分析容器的形状、液体深度以及容器与桌面的接触面积。通过这些分析,可以判断液体压强和容器对桌面的压强的变化情况。
3、平衡法在液体压强中的应用
(1)利用二力平衡知识求解,浮在液体中的物体,浮力与重力平衡,设平底玻璃管的底面积为S,浸入液体中的深度为h,则排开的液体重为ρghs同一支平底玻璃管在两种不同的液体中受到的浮力相等,则ρ1gsh1=ρ2gsh2,。
(2)利用杠杆平衡法求液体密度的方法:取一具轻巧而刚硬的杠杆(可忽略杠杆重量或使杠杆重心恰好通过支点),一臂系上物体G,另一臂放一类似秤砣的重物p,移动重物p在杆上的位置,使杠杆平衡;然后将物体G浸没在密度为ρ液的液体中,调整重物p的位置使杠杆重新平衡.量出前后两次的臂长l1及l2(若杠杆上事先作好刻度,可直接读取),根据杠杆平衡条件,则液体的密度可求。
4、液体压强的变化量问题
(1)要计算规则容器底部所受液体压强的变化,一般思路是:先根据浮力的变化,利用阿基米德原理算出V排的变化,再根据V排的变化和容器底面积算出液体深度的变化,最后根据液体压强公式p=ρgh计算出容器底部所受液体压强的变化。
(2)最简单的思路是:先求出浮力的变化,根据力的作用是相互的,容器底部所受液体压力的变化就等于浮力的变化,再结合容器的底面积,利用压强公式p=F/S计算出容器底部所受液体压强的变化。
【探究归纳】液体对容器底的压力与重力关系看容器形状,容器倒置需分析深度、受力面积变化再算压强压力。
【典例5-1】如图所示,密闭的奶茶饮料杯平放在水平桌面上,若将该杯倒置过来放在桌面上,则奶茶杯对桌面的压力、压强的变化情况是( )
A.杯子对桌面的压力变小 B.杯子对桌面的压强变小
C.杯内奶茶对杯底的压强变大 D.杯内奶茶对杯底的压强不变
【典例5-2】如图所示,有一矿泉水瓶置于水平桌面上,瓶中装有适量水,水的重力为G,水对瓶底的压强为p,现将瓶身倒置为虚线情况。
(1)瓶子对桌面的压力将 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(2)水对瓶盖的压强 p,水对瓶盖的压力 G(选填“>”、“<”或“=”)。
跟踪训练1如图所示的一杯密封奶茶饮料(不满)放在水平桌面上,若将该饮料倒置过来放在桌面上,则( )
A.杯内饮料对杯子底的压强减小 B.杯子对桌面的压力增大
C.杯子对桌面的压强增大 D.杯内饮料对杯子底的压强增大
跟踪训练2 如图所示,装有一定量水的密封容器放置在地面上,水面到容器底的距离为12cm,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 若将容器倒置,则水对容器下底面的压强 ,容器对地面的压强 (后两空选填“变大”“变小”或“不变”)(g取10N/kg)。
【能力培优练】
1.(24-25八年级下·贵州贵阳·期中)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,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
2.(23-24八年级下·北京西城·期中)在研究容器中液体内部的压强跟液体的深度、液体密度之间的定量关系时,要想得到液面下某处的压强,可设想这里有一个水平放置的“平面”。如图所示,设液柱的高度为h,平面的面积为S,用压强公式就可以推导出该处的压强p=。若增大此“平面”的面积S( )
A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断
3.(24-25八年级下·甘肃天水·期中)连通器在日常生活、生产中有着广泛的应用。如下图所示的事例中利用连通器原理的是( )
A.①② B.③④ C.①②③ D.①③④
4.(24-25八年级下·吉林长春·期中)下列实例中,没有应用到连通器原理工作的是( )
A.茶壶 B.三峡船闸 C.U形管压强计 D.如图所示的卫生间的地漏
5.(24-25八年级下·山东济南·期中)很多消防水桶做成如图所示的上大下小的形状,是为了( )
A.减小水对桶底的压力 B.减小水对桶底的压强
C.增大桶对手的压力 D.增大桶对手的压强
6.(24-25八年级下·湖北荆门·期中)甲、乙圆柱形容器分别盛有A、B两种液体,其液面如图所示,液体对各自容器底部的压强相等,若在两容器中分别抽出相同高度的液体,则剩余液体对各自容器底部的压强、,压力、的关系是( )
A. B.
C. D.
7.(24-25八年级下·湖北武汉·期中)取一根横截面积为的轻质薄壁直筒塑料管,在底部扎上橡皮膜后,向管内倒入10g水,使它竖直静止于某液体中,如图所示,观察到橡皮膜恰好变平时,管外液面比管内液面高2cm。关于下列结论:
①管内水对底部橡皮膜的压力大小为0.12N ②管外液体对底部橡皮膜产生的压强大小为1000Pa
③管外液体密度约为 ④若将塑料管上提少许,则橡皮膜会向上凹
其中正确的是( )
A.①② B.②③ C.③④ D.②④
8.(24-25八年级下·山东德州·期中)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。下列说法正确的是:( )
A.甲图水对瓶底的压强大于乙图中水对瓶盖的压强
B.甲图中瓶对桌面的压力小于乙图中瓶对桌面的压力
C.甲图瓶对桌面的压强等于乙图瓶对桌面的压强
D.甲图水对瓶底的压力大于乙图水对瓶盖的压力
9.(24-25八年级下·陕西咸阳·期中)质量和底面积相同的薄壁容器甲、乙、丙放在水平桌面上,里面分别装有A、B、C三种质量和深度均相同的液体,如图所示,三个容器底部受到水的压强( )
A.甲最大 B.乙最大 C.丙最大 D.一样大
10.(19-20九年级上·北京房山·期末)如图所示,盛有水的容器静止在水平桌面上。容器重1N,容器中水重7N,容器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.水对容器顶部的压强为200Pa B.水对容器底部的压强为600Pa
C.水对容器底部的压力为7N D.容器对桌面的压力为9N
11.(24-25八年级下·辽宁葫芦岛·期中)如图所示为物理实验室里的一种特殊“花瓶”,每当老师往花瓶里浇水的时候,所有花瓶里水的液面高度均相平,其中涉及的物理原理 。
12.(24-25八年级下·广西玉林·期中)我国三峡船闸是世界上最大的船闸,如图是轮船准备从闸室驶往下游的情景,此时先关闭上游的阀门A和闸门,打开阀门B,闸室与下游水道构成了一个 ,当闸室水面下降到和下游水面 后,打开下游闸门,轮船驶向下游。
13.(24-25八年级下·黑龙江绥化·期中)如图所示是某个拦河大坝的横截面示意图。则A点所受到的水的压强为 Pa(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
14.(23-24八年级下·山东淄博·期中)如图所示是一辆不慎驶入水中汽车的车门。随着水位升高,车门上d处受到水的压强将 。若车门在水下部分的面积为,受到水的平均压强为,,此时车门所受水的压力 N,因此,紧急情况下 (A/B)端砸向玻璃窗的边角,破窗逃离。
15.(24-25八年级下·云南丽江·期中)一个未装满水的密闭容器,正立在水平桌面上,如图甲所示,液体对容器底部的压力为F1,压强为p1;将其倒立,如图乙所示,液体对容器底部的压力为F2,压强为p2,则p1 p2,F1 F2(填“大于”“小于”或“等于”)。
16.(24-25八年级下·福建厦门·期中)盛有水的容器中,A、B两点的位置如图所示,A点处水的深度为
m,B点所在的水平表面的面积为6cm2,该表面受到水向上的压力为 N。
17.(24-25八年级下·吉林长春·期中)如图所示是用压强计“探究液体压强与哪些因素有关”的实验装置。
(1)压强计上的U形管 连通器。
(2)将压强计金属盒的橡皮膜朝上逐渐浸入水中,在向下浸入的过程中,压强计的高度差会 。停在某一深度处,如图甲,则压强计显示的是橡皮膜 (选填“各个方向”、 “上方”或“下方”)的水对它的压强。
(3)小致保持金属盒在水中的位置不变如图乙,并将一杯浓盐水再倒入烧杯中搅匀后,比较甲乙两次实验,小致得出了初步结论:液体压强与液体密度有关。小致认为他的结论不可靠, 原因是: ;
(4)他换用其他液体探究液体压强与液体密度的关系,当探头在液体中的深度相同时,U形管左右两侧液面的高度差对比不明显,则下面操作能使两侧液面高度差对比更加明显的是 (多选)
A.烧杯中换密度差更大的液体 B.U形管中换用密度更小的液体
C.将U型管换成更细的 D.将U形管换成更粗的
(5)小致用丙图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,他测量了以下物理量。请你推导出待测液体密度的表达式为ρ= (选择题中合适的字母和ρ水表示)。
A.右侧待测液面到容器底的深度h₁ B.右侧待测液面到橡皮膜中心的深度h₂
C.左侧水面到容器底的深度h₃ D.左侧水面到橡皮膜中心的深度h₄
18.(24-25八年级下·吉林松原·期中)一辆洒水车,以60km/h的速度在水平路面上匀速直线行驶,发动机的牵引力为2000N,g取10N/kg。求:
(1)洒水车受到的阻力大小;
(2)车内0.8m深处水的压强为多少?(水的密度为)
19.(24-25八年级下·广东梅州·期中)如图甲所示,底面积为80cm2、高为4cm的平底圆柱形薄壁容器所受的重力为4N,将容器置于1m2的水平桌面中央,逐渐向容器中倒入某种液体,液体对容器底部的压强与深度的关系图像如图乙所示。(g 取10 N/ kg)求:
(1)液体的密度。
(2)当液体装满时,液体对容器底部的压力。
(3)当液体装满时,容器对桌面的压强。
【链接中考】
1.(2025·四川绵阳·中考真题)如图所示,置于水平桌面的三个相同烧杯,分别装有质量相等的三种不同液体,x、y和z是三种液体中距杯底等高的点,则( )
A.液体密度: B.液体对烧杯底部的压强:
C.烧杯对桌面的压力: D.x、y、z三点液体的压强:
2.(2025·江苏扬州·中考真题)今年1-5月份,扬州地区降雨偏少,固定在河床上的水位尺显示水位较去年同期低。如图,水位尺上P点较去年同期( )
A.深度不变 B.深度变大 C.压强变小 D.压强不变
3.(2025·山东威海·中考真题)如图甲所示,摄影师拍摄到水底有亮、暗相间的条纹,条纹随着水面波动发生变化。水波如图乙所示,若一束光竖直入射到图示位置,则相比入射光,进入水中的光传播方向 (选填“不变”“向左偏折”“向右偏折”);此时水中A点受到水的压强 B点受到水的压强(选填“<”“=”“>”)。
4.(2025·山东泰安·中考真题)在一容器内加入适量的水,利用压强计等器材探究液体压强与哪些因素有关,部分实验过程如图所示。
(1)比较甲、乙、丙三次实验可知:同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强都 。
(2)比较甲、丁两次实验可知:液体的压强与液体的 有关。
(3)探究液体的压强与液体密度的关系时,要将压强计的探头放入另一杯浓盐水中,使探头在盐水中的 与图丁相同,观察比较U形管两侧液面高度差。
(4)丁图中压强计探头的橡皮膜在水中的深度为10cm,则探头的橡皮膜受到水的压强为 Pa,g取10N/kg,。
5.(2025·上海·中考真题)甲、乙是两个完全相同的足够高的薄壁圆柱形容器,放在水平地面上,底面积为0.01米2。甲中装有水,乙中装有某液体,并且浸没一个金属小球。此时甲、乙两容器对地面的压强分别为3824帕、6176帕。
(1)求甲对地面的压力;
(2)将乙中小球拿出,并浸没在甲中。乙的液面下降0.02米,小球更换位置后,两容器对地面的压强相等。求:
①放入小球后,甲中水对容器底的压强变化量;
②金属小球的密度。
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第2节 液体的压强
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 液体压强的产生原因及特点 1
题型2 探究液体压强的特点实验 4
题型3 液体压强的计算和大小比较 9
题型4 连通器的原理 12
题型5 液体对容器底的压力与液体自身重力的关系、容器倒置问题等问题 14
【能力培优练】 18
【链接中考】 29
【重难题型讲解】
题型1 液体压强的产生原因及特点
1、液体压强产生的原因:由于液体受重力和流动性的作用,若液体在失重的情况下,将无压强可言。
(1)液体的重力:液体和固体类似,都具有重力,因此当液体放置在容器中时,会对其底部产生压力,这种压力是由于液体自身的重量造成的,类似于固体物体对地面的压力,这种压力进而转化为压强,作用在容器的底部。
(2)液体的流动性:与固体不同,液体具有流动性,这意味着可以流动和变形,因此当液体受到容器的限制时,不仅仅对底部产生压力,还会对容器的侧壁产生压力,这种压力是由于液体试图流向外部但由于容器的限制而受阻所产生的。
(3)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,压强越大。
3、液体压强规律
(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,不同液体密度越大液体该处压强越大。
(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。
【探究归纳】液体压强由液体重力和流动性产生,特点是随深度增大而增大,且向各个方向都有压强。
【典例1-1】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的体积有关
B.液体压强大小与液体的质量有关
C.液体压强大小与液体的深度和密度有关
D.液体对容器底部有压强,对容器侧壁没有压强
【答案】C
【详解】ABC.根据液体压强公式可知,液体压强大小与液体的深度h和密度ρ有关,与液体的体积、质量无关,故AB 错误,C 正确;
D.由于液体受到重力作用,并且液体具有流动性,液体对容器底部有压强,对容器侧壁也有压强,故D 错误。
故选C。
【典例1-2】液体由于受到重力作用和具有 性,导致内部存在各个方向压强。三峡大坝筑成上窄下宽,是因为液体内部压强随 增加而增大;三峡水库水面下10米处受到水的压强为 帕。
【答案】 流动 深度 9.8104
【详解】[1]在液体容器底、内壁、内部中,由液体本身的重力而形成的压强称为液体压强,由于液体受到重力作用,所以对容器底部有压强,又由于液体具有流动性,对容器侧壁也有压强,故根据液体压强产生的原因可得:液体由于受到重力作用和具有流动性,导致内部存在各个方向压强。
[2]因为水的压强随深度增加而增大,所以三峡大坝筑成上窄下宽的形状,可以承受更大的压强。
[3]根据阿基米德原理,三峡水库水面下10米处受到水的压强为
跟踪训练1一敞口硬质透明塑料瓶,剪去瓶底后蒙上橡皮膜,再插入盛水容器中,如图所示,以下对有关实验现象的描述、分析正确的是()( )
A.橡皮膜向上凹陷,说明液体内部有向下的压强
B.继续向下插入一大段距离,橡皮膜凹陷程度不变
C.若向塑料瓶内倒入盐水,直至瓶内外液面相平,橡皮膜会向下凸起
D.若向塑料瓶内倒入酒精,直至橡皮膜变平,酒精液面将低于瓶外水面
【答案】C
【详解】A.橡皮膜向上凹陷,说明液体内部有向上的压强,故A错误;
B.继续向下插入一大段距离,橡皮膜所处深度变大,根据,橡皮膜受到的液体压强变大,凹陷程度变大,故B错误;
C.若向塑料瓶内倒入盐水,直至瓶内外液面相平,橡皮膜在水和盐水中的深度相同,盐水密度较大,根据,盐水对橡皮膜的压强较大,所以橡皮膜会向下凸起,故C正确;
D.若向塑料瓶内倒入酒精,直至橡皮膜变平,即酒精和水对橡皮膜的压强相同,酒精的密度较小,根据,酒精液面将高于瓶外水面,故D错误。
故选C。
跟踪训练2 如图所示往容器中倒入足量的水,使水面高过最上面的孔,观察三张橡皮膜,其中凸出程度最大的是 孔,说明了液体对容器侧壁有压强,而且在同种液体中,深度越深,液体压强 。
【答案】 C 越大
【详解】[1][2]在容器侧面的高、中、低部,有三个孔,用三张橡皮膜以同样的方法分别将三个孔封住,然后往器皿中加入水,水面高过最上面的孔,橡皮膜凸起,且越往下,凸起程度越大,即C孔凸起程度最大,说明液体对容器壁有压强,液体的压强与液体的深度有关,深度越深,液体压强越大。
题型2 探究液体压强的特点实验
一、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,密度越大,液体的压强越大。
★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。
二、压强计的结构及原理
1、压强计的构造:是一种采用U形管构造,内装水或水银,运用帕斯卡原理测量液体和气体的压强的一种物理仪器。
2、压强计的原理:压强计是用来测量较小的压强的
(1)在U形管内装有色液体,两侧液面都受大气压强的作用,两侧液面在同一高度。
(2)用橡皮管把扎有橡皮膜的金属盒连到U形管一侧,用手指按橡皮膜,手指加在橡皮膜上的压强就由封闭在管内的气体根据帕斯卡定律来传递这个压强,而使左侧液面降低,右侧液面升高,U形管两侧液面出现高度差,手按橡皮膜压强越大,液面高度差也越大。
(3)如果把金属盒放入液体中,橡皮膜受到液体压强的作用,而向里凹,封闭在管内的气体把这个压强传递给液体,两侧液面出现高度差。
(4)此时右侧液面受到的压强仍是大气压,左侧液面受到的压强等于大气压强与液体压强之和再减去橡皮膜单位面积弹力的平均值,如果橡皮膜的弹力很小,两侧液柱高度差所产生的压强就近似等于液体的压强。
【探究归纳】用压强计探究液体压强,其由 U 形管、金属盒等组成,靠液面差反映压强大小和特点。
【典例2-1】在探究“影响液体内部压强因素”的实验中,小华实验时的情形如图所示,四幅图中烧杯内的液面相平。下列说法不合理的是(不考虑实验结论的偶然性:压强计密封性良好,)( )
A.比较甲、乙,可以初步得出:在同种液体中,液体内部压强随深度的增加而增大
B.比较乙、丙,可以初步得出:同一液体同一深度,液体内部向各个方向的压强相等
C.比较甲、丁,两次U形管液面高度差相差不大,可以得出液体内部压强与液体密度无关
D.比较乙、丁,两次U形管液面高度差相等,可以初步得出液体内部压强与液体密度有关
【答案】C
【详解】A.比较图甲、乙,液体密度相同,液体深度不同,U形管高度差不同,可以初步得出:在同种液体中,液体内部压强随深度的增加而增大,故A正确,不符合题意;
B.比较图乙、丙,液体密度相同,液体深度相同,U形管高度差相同,可以初步得出:在同一液体同一深度,液体内部向各个方向的压强相等,故B正确,不符合题意;
C.比较图甲、丁,探头所处的深度相同,而液体的密度不同,丁图中U形管液面高度差很大,可以得出液体内部压强与液体密度有关,故C错误,符合题意;
D.比较图乙、丁,乙中探头所处的深度更深,而,两次U形管液面高度差相等(即橡皮膜受到的液体压强相等),所以可以初步得出液体内部压强与液体密度有关,故D正确,不符合题意。
故选C。
【典例2-2】小凯利用U形管压强计和装有水的大烧杯来探究液体内部压强的特点。
(1)实验前,小凯发现压强计U形管两边红墨水的高度不相等,如图甲所示___________。
A.再多加一些红墨水;
B.取下软管重新安装;
C.按压金属盒的橡皮膜。
(2)排除故障后,他重新将金属盒浸没于水中,如图乙,压强计测的是此深度的水向 的压强。接下来小凯将金属盒缓慢向下,发现U形管两边液面的 变大,由此得出结论: 。
(3)小凯保持图乙中金属盒的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,实验情形如图丙所示。小凯此操作是想探究液体内部的压强是否与液体的 有关。但他的实验方案不正确,原因是: 。
【答案】(1)B
(2) 上 高度差 在液体密度一定时,液体越深,液体压强越大
(3) 密度 没有控制金属盒浸入液体中的深度不变
【详解】(1)实验前,U形管两边液面高度不等,是因为软管内气压与外界大气压不相等。解决方法是取下软管重新安装,让软管内气压与外界大气压平衡,故选B。
(2)[1]图乙中金属盒的橡皮膜朝下,因此是探究液体内部上方向的压强。
[2]金属盒缓慢向下移动,深度增大,U形管两边液面的高度差变大。高度差反映压强大小,高度差越大,压强越大。
[3]在液体密度一定时,液体越深,液体压强越大
(3)[1]加入浓盐水后,液体密度改变,因此是想探究液体内部压强是否与密度有关。
[2]加入盐水后,液体深度也发生了变化,违反了控制变量法,无法单独探究密度对压强的影响。
跟踪训练1如图所示,在使用U形管压强计之前,要用手指轻按橡皮膜,观察U形管两侧液面的高度差情形来判断装置的 是否良好。如果此时U形管内液体密度为0.8×103kg/m3,液面高度差为5cm,则U形管两侧液面上方的气压差约为 Pa。
【答案】 气密性 400
【详解】[1]在使用U形管压强计之前,要用手指轻按橡皮膜,观察U形管两侧液面的高度差情形来判断装置的气密性是否良好,若两侧液面灵活升降,说明气密性良好,若发现U形管两边的液面高度差变化很小甚至没有发生变化,这说明该压强计的气密性很差。
[2]U形管两侧液面上方的气压差约为
跟踪训练2 探究液体压强与哪些因素有关:
(1))小明在调试时发现,用手指不论是轻压还是重压探头的橡皮膜,U形管两边液面都几乎没有变化,说明该压强计 (选填“漏气”或“不漏气”)。;
(2)在图乙中,用 (选填“h1”“h2”或“h3”)的大小来判断探头处所受液体压强的大小;这种实验方法是 (选填“转换法”或“控制变量法”)。
(3)对比乙、丙两次实验得出,当液体密度一定时, ,液体压强越大。
(4)为了使探头在同种液体、同一深度处时,U形管内的液面高度差增大一点,应 ___________ 。
A.U形管中换用密度更小的液体
B.换用更细的U形管
C.U形管中换用密度更大的液体
【答案】(1)漏气
(2) 转换法
(3)深度越深
(4)A
【详解】(1)正常情况下,用手压橡皮膜,会使探头内气体被压缩,压强增大,U形管两侧液面应出现明显高度差。如果无论轻压还是重压,液面几乎无变化,说明探头与U形管之间的气密性不好,即漏气,导致压强无法传递到U形管中。
(2)[1][2]液体压强的大小通过U形管液面高度差来反映,这是典型的“转换法”,即把不易观察的压强转换为可观察的液面高度差。
(3)由图可知,乙和丙都是水(密度相同),探头朝向相同。乙中探头深度较深,丙中探头浅。乙中U形管液面高度差更大即压强更大,由此可得出结论,当液体密度一定时,深度越大,液体压强越大。
(4)探头在同种液体、同一深度,液体压强是固定的。这个压强通过压强计传递给U形管中的液体,使其产生高度差h。设U形管中液体密度为,则有,即,所以,U形管中液体密度越小,液面高度差越大。因此,要增大高度差,应换用密度更小的液体,故A符合题意,BC不符合题意。
故选A。
题型3 液体压强的计算和大小比较
1、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,要注意是指液体与大气(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上的距离(那叫“高度”)。
(3)液体压强公式推导: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。
★特别提醒
(1)液体压强公式中的“h”是指液体的深度,即液体中某一点到液体自由面的距离。不能把“h”叫做高度,因为高度是指液体中某一点到液体底部的距离。深度h的大小与容器的粗细、形状以及是否倾斜均无关。
(2)确定深度时要注意是指液体与大气(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上的距离(那叫“高度”)。
2、液体压强中隐含“密度不同”的有关计算:由液体的压强公式p=ρgh可知,液体的压强大小取决于液体的密度和深度,深度的不同比较直观,一眼可以看到,而密度不同需引起注意,有时直接给出物质不同,密度不同,有时则隐含着密度不同,需要自己发现。
3、液体对容器底的压强、压力与容器对支持面的压强、压力的计算方法:
液体对容器底的压强和压力与容器对支持面的压强和压力不是一同事。
(1)液体内部压强是由液体的重力产生的,但液体对容器底的压力并不一定等于液体的重力,而等于底面积所受的压强乘以受力面积,因此,处理液体内部问题时,先求压强再算压力。
(2)容器对支持面的压力和压强,可视为固体问题 处理,先分析压力大小,再根据计算压强大小。
★特别提醒
(1)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。
(2)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。
(3)找出题目中隐含条件是解本题的关键。
(4)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。
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。
【探究归纳】液体压强计算用公式 p=ρgh,大小比较需控制液体密度或深度,结合变量分析。
【典例3-1】三峡大坝坝底海拔是66m,某年6月1日上午九时,大坝开始蓄水,到6月10日下午五时,蓄水水面海拔达135m,g取10N/kg,此时水对大坝坝底的压强为( )
A.6.6×105Pa B.6.9×105Pa C.1.35×106Pa D.2.01×106Pa
【答案】B
【详解】大坝内水深
水对大坝坝底的压强
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【典例3-2】琪琪家有一只平底水桶,桶底面积为0.05m2,水桶内装有质量为12kg、深度为20cm的水,放在水平地面上,如图所示,,g取10N/kg)求:
(1)水对桶底的压强;
(2)水对桶底的压力。
【详解】(1)已知水的深度,水的密度。水对桶底的压强
(2)已知水对桶底的压强,桶底面积。根据压强公式可得,水对桶底的压力
跟踪训练1如图所示,向两支同样的试管中注入质量相等的甲、乙两种液体,发现液面在同一水平线上,则甲、乙两种液体密度ρ甲 ρ乙,液体对试管底部的压强p甲 p乙。(选填“>”、“<”或“=”)
【答案】 > >
【详解】[1]甲、乙两种液体质量相同,由图可知,甲液体体积较小,根据可知甲液体密度较大。
[2]甲液体密度较大,两种液体深度相同,根据可知液体对试管底部的压强。
跟踪训练2 如图所示,在重力为的容器内装有的水,容器底面积为,容器壁厚度不计容器放在水平桌面上,桌面面积为。取,。求:
(1)容器对桌面的压强;
(2)水对点的压强;
(3)水对容器底的压力。
【详解】(1)水的质量
水的重力为
容器对桌面的总压力
容器对桌面的压强
(2)A点的深度
水对A点的压强
(3)水对容器底的压强
水对容器底的压力
题型4 连通器的原理
1、连通器:上端开口,下部相连通的容器叫做连通器。
2、连通器的原理: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。
连通器的原理可用液体压强来解释:若在U形玻璃管中装有同一种液体,在连通器的底部正中设想有一个小液片AB,假如液体是静止不流动的,左管中之液体对液片AB向右侧的压强,一定等于右管中之液体对液片AB向左侧的压强,因为连通器内装的是同一种液体,左右两个液柱的密度相同,根据液体压强的公式p=ρgh可知,只有当两边液柱的高度相等时,两边液柱对液片AB的压强才能相等.所以,在液体不流动的情况下,连通器各容器中的液面应保持相平。
★特别提醒
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上。
3、连通器的应用:水渠的过路涵洞、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。
(1)水渠的过路涵洞:用于让水流在不同高度或不同位置的水渠之间传递,保持水位一致。
(2)牲畜的自动饮水器:通过连通器的原理,确保水位稳定,方便动物随时饮水。
(3)锅炉水位计:用于监测锅炉内部的水位,确保锅炉安全运行。
(4)日常生活中所用的茶壶、洒水壶:利用连通器的原理,使得液体在倒出时能够保持液面的平衡,方便使用。
(5)三峡船闸和自来水水塔:这些是世界上最大的人造连通器,用于控制和调节水流,确保船只顺利通过和水流的供应。
★特别提醒
这些应用都基于连通器的基本原理,即当液体不流动时,连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上。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。
4、船闸工作原理:船闸的工作原理主要是利用连通器的原理,通过调整闸室中的水位来实现船舶在不同水位间的升降,从而通过集中的航道水位落差。船闸主要由闸室、上游引航道、下游引航道、上游闸首和下游闸首组成。当船舶由下游向上游行驶时,室内水位降至与下游水位齐平,然后打开下游闸首的闸门,船进闸室,关闸门,灌水,待水位升到与上游水位齐平后,打开上游闸首闸门,船即可出闸通过上游引航道驶向上游。当船由上游向下游行驶时,过闸操作程序则与此相反。
【探究归纳】连通器是上端开口、底部相连通的容器,静止时各容器液面保持相平。
【典例4-1】连通器在日常生活、生产中有着广泛的应用。图中所示的事例中不是利用连通器原理的是( )
A.茶壶 B.锅炉水位计
C.拦河坝 D.乳牛自动喂水器
【答案】C
【详解】ABD.茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器都是上端开口,下部连通,即都是利用连通器的原理制成的,故ABD不符合题意;
C.连通器各容器中液面的高度总是相平的,拦河大坝的结构不符合连通器的特点,不是利用连通器原理工作的,故C符合题意。
故选C。
【典例4-2】连通器在生产和生活中有着广泛的应用,如图所示是轮船通过船闸的情景,此时闸室和 (选填“上游”或“下游”)河道构成连通器,生活中还用到连通器原理的例子有 。
【答案】 上游 见解析
【详解】[1]图中闸室和上游河道满足上端开口,底部相连,构成了连通器,此时各部分的液面是相平的。
[2]生活中利用连通器的有茶壶、洗漱池的存水管等。
跟踪训练1下列生活和生产实例中,利用连通器原理工作的是( )
A.液体压强计 B.船闸 C.吸尘器 D.密度计
【答案】B
【详解】A.液体压强计的下部是连通的,但不是两端开口的,所以不是利用连通器原理制成的,故A不符合题意;
B.船闸的上游与闸室下面通过阀门相通,当下游阀门关闭,上游阀门打开,上游与闸室内的水位逐渐相平,打开上游闸门,船就可以进入闸室;同理,船再进入下游,就通过了船闸,船闸利用了连通器原理,故B符合题意;
C.吸尘器在工作时,由于转动的扇叶处气体的流速大,压强小,从而在周围大气压的作用下将灰尘、纸屑等垃圾“吸”入,是利用流体压强与流速的关系工作的,故C不符合题意;
D.密度计是利用物体的漂浮条件工作的,即让密度计在液体中漂浮,则可知密度计在任何液体中所受浮力都等于密度计的重力,通过密度计浸入液体的深度来反映液体密度的大小,故D不符合题意。
故选B。
跟踪训练2 如图是液压机的原理,小活塞的压强等于大活塞的压强,在活塞A()上施加60N的压力,则活塞B()能举起的物体重力为 N。
【答案】1200
【详解】活塞A上受到的压强
活塞B上的压强
活塞B能举起的物体重力
题型5 液体对容器底的压力与液体自身重力的关系、容器倒置问题等问题
1、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小于液体重力G液。
(3)上细下粗容器液体对容器底压力F大于液体重力G液。
★特别提醒
注意抓住题干“质量相等”、“压强相等”等信息,以此为突破口。
2、容器倒置问题
(1)液体压强在容器倒置问题中的变化取决于容器形状和液体深度。
(2)当容器装满同种液体时,容器倒置后,液体深度没有变化,因此可以根据液体压强公式p=ρgh分析压强的变化。如果容器是规则的,如圆柱形,液体深度不变,则压强也不变。但如果容器是不规则的,尤其是当容器底部面积变大时,液面的高度会降低,根据液体压强公式,压强与液面高度成正比,因此压强会变小。
★特别提醒
解决这类问题的关键在于分析容器的形状、液体深度以及容器与桌面的接触面积。通过这些分析,可以判断液体压强和容器对桌面的压强的变化情况。
3、平衡法在液体压强中的应用
(1)利用二力平衡知识求解,浮在液体中的物体,浮力与重力平衡,设平底玻璃管的底面积为S,浸入液体中的深度为h,则排开的液体重为ρghs同一支平底玻璃管在两种不同的液体中受到的浮力相等,则ρ1gsh1=ρ2gsh2,。
(2)利用杠杆平衡法求液体密度的方法:取一具轻巧而刚硬的杠杆(可忽略杠杆重量或使杠杆重心恰好通过支点),一臂系上物体G,另一臂放一类似秤砣的重物p,移动重物p在杆上的位置,使杠杆平衡;然后将物体G浸没在密度为ρ液的液体中,调整重物p的位置使杠杆重新平衡.量出前后两次的臂长l1及l2(若杠杆上事先作好刻度,可直接读取),根据杠杆平衡条件,则液体的密度可求。
4、液体压强的变化量问题
(1)要计算规则容器底部所受液体压强的变化,一般思路是:先根据浮力的变化,利用阿基米德原理算出V排的变化,再根据V排的变化和容器底面积算出液体深度的变化,最后根据液体压强公式p=ρgh计算出容器底部所受液体压强的变化。
(2)最简单的思路是:先求出浮力的变化,根据力的作用是相互的,容器底部所受液体压力的变化就等于浮力的变化,再结合容器的底面积,利用压强公式p=F/S计算出容器底部所受液体压强的变化。
【探究归纳】液体对容器底的压力与重力关系看容器形状,容器倒置需分析深度、受力面积变化再算压强压力。
【典例5-1】如图所示,密闭的奶茶饮料杯平放在水平桌面上,若将该杯倒置过来放在桌面上,则奶茶杯对桌面的压力、压强的变化情况是( )
A.杯子对桌面的压力变小
B.杯子对桌面的压强变小
C.杯内奶茶对杯底的压强变大
D.杯内奶茶对杯底的压强不变
【答案】B
【详解】A.杯子对桌面的压力等于杯子与饮料的重力之和,无论正放,还是倒放,杯子与饮料的重力不变,则杯子对桌面的压力不变,故A不符合题意;
B.杯子对桌面的压力不变,受力面积变大,根据可知,杯子对桌面的压强减小,故B符合题意;
CD.由图可知,正放时,杯中饮料的深度h较大,根据可知,正放时饮料对杯底的压强较大,即,故杯内饮料对杯子底的压强减小,故CD不符合题意。
故选B。
【典例5-2】如图所示,有一矿泉水瓶置于水平桌面上,瓶中装有适量水,水的重力为G,水对瓶底的压强为p,现将瓶身倒置为虚线情况。
(1)瓶子对桌面的压力将 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(2)水对瓶盖的压强 p,水对瓶盖的压力 G(选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】(1)不变
(2) > <
【详解】(1)固体对水平面的压力等于自身重力,水瓶由正立变为倒放,瓶子的重力不变,则瓶子对桌面的压力不变。
(2)[1]由图可知,当水瓶由正立变为倒放,水变深,根据可知,水对瓶盖的压强大于水对瓶底的压强p。
[2]瓶子正立时,装水的部分为规则形状的柱体,则水对瓶底的压力F水等于水的重力G,瓶子倒立时,则水对瓶盖的压力等于瓶盖以上柱体部分的水的重力,即G。
跟踪训练1如图所示的一杯密封奶茶饮料(不满)放在水平桌面上,若将该饮料倒置过来放在桌面上,则( )
A.杯内饮料对杯子底的压强减小
B.杯子对桌面的压力增大
C.杯子对桌面的压强增大
D.杯内饮料对杯子底的压强增大
【答案】A
【详解】AD.由图可知,此时杯子上端粗下端细,若倒置过来,上端细下端粗,液体深度变小,由p=ρ液gh可知,液体密度不变时,深度变小,故杯内饮料对杯子底的压强减小,故A符合题意,D不符合题意;
BC.某奶茶饮料(未装满)平放在水平桌面上,杯子对桌面的压力大小等于杯子的总重,若将该饮料倒置过来放在桌面上,杯子的总重不变,故杯子对桌面的压力不变,由于受力面积变大,由可知,杯子对桌面的压强变小,故BC不符合题意。
故选A。
跟踪训练2 如图所示,装有一定量水的密封容器放置在地面上,水面到容器底的距离为12cm,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 若将容器倒置,则水对容器下底面的压强 ,容器对地面的压强 (后两空选填“变大”“变小”或“不变”)(g取10N/kg)。
【答案】 900 变小 变小
【详解】[1]A点的深度为
A点受到水的压强为
[2]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,根据可知,将容器倒置时水对容器下底面的压强变小。
[3]容器对地面的压力等于容器的重力和容器中水的重力之和,由于倒置后容器和水的重力均不变,则容器对地面的压力不变,倒置后受力面积变大,根据可知,倒置后容器对地面的压强变小。
【能力培优练】
1.(24-25八年级下·贵州贵阳·期中)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,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】根据公式可知,木桶底部受到水压强的大小决定于水的深度,而木桶里水的深度决定于短木板的长度,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
2.(23-24八年级下·北京西城·期中)在研究容器中液体内部的压强跟液体的深度、液体密度之间的定量关系时,要想得到液面下某处的压强,可设想这里有一个水平放置的“平面”。如图所示,设液柱的高度为h,平面的面积为S,用压强公式就可以推导出该处的压强p=。若增大此“平面”的面积S( )
A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断
【答案】C
【详解】“平面”上方液柱体积
液柱质量
“平面”所受的压力
由液体压强公式可知,液体压强仅与液体密度和深度有关,与平面面积无关。所以增大平面面积,压强不变。
故选C。
3.(24-25八年级下·甘肃天水·期中)连通器在日常生活、生产中有着广泛的应用。如下图所示的事例中利用连通器原理的是( )
A.①② B.③④ C.①②③ D.①③④
【答案】D
【详解】①.图中的过路涵洞符合上端开口下部连通的容器,属于连通器的应用;
②.图中拦河大坝的结构利用了液体压强的特点,不是连通器的应用;
③.图中下水管中“存水弯”符合上端开口下部连通的容器,属于连通器的应用;
④.图中船闸在工作时,闸室与上游或闸室与下游为上端开口、下端连通的,利用了连通器。
由以上分析可知,①③④利用了连通器原理,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
4.(24-25八年级下·吉林长春·期中)下列实例中,没有应用到连通器原理工作的是( )
A.茶壶 B.三峡船闸
C.U形管压强计 D.如图所示的卫生间的地漏
【答案】C
【详解】A.茶壶的壶身和壶嘴上端开口,下部连通,构成一个连通器,应用了连通器原理,故A不符合题意;
B.船闸的上游和闸室、闸室和下游分别构成连通器,通过调节水位使船只顺利通过,应用了连通器原理,故B不符合题意;
C.U形管压强计在使用时,一个上端是封闭的,不符合连通器的特点,故C符合题意;
D.卫生间地漏的存水杯上端开口,下部连通,是一个连通器,利用存水来隔绝异味,应用了连通器原理,故D不符合题意。
故选C。
5.(24-25八年级下·山东济南·期中)很多消防水桶做成如图所示的上大下小的形状,是为了( )
A.减小水对桶底的压力 B.减小水对桶底的压强
C.增大桶对手的压力 D.增大桶对手的压强
【答案】A
【详解】ACD.水桶做成上大下小的形状,这样水的压力没有全部作用在桶底,可减小水对桶底的压力,提起水桶时,桶对手的压力等于水桶的总重力,水桶做成上大下小的形状,并没有减少水的重力,所以不能减小桶对手的压力;桶与手的接触面积没有增大,故也不能减小桶对手的压强,故A符合题意,CD不符合题意;
B.上大下小的水桶和圆柱形的水桶相比,装有相同深度的水,根据p=ρgh可知,不能减小水对桶底的压强,故B不符合题意。
故选A。
6.(24-25八年级下·湖北荆门·期中)甲、乙圆柱形容器分别盛有A、B两种液体,其液面如图所示,液体对各自容器底部的压强相等,若在两容器中分别抽出相同高度的液体,则剩余液体对各自容器底部的压强、,压力、的关系是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】由于底面积不同的圆柱形容器分别盛有A、B两种液体时,液体对各自容器底部的压强相等,即p甲0=p乙0, 则:ρAgh甲=ρBgh乙, 由图可知:h甲>h乙,则ρA<ρB; 在两容器中分别抽出相同高度△h的液体,则两容器中液体对各自容器底部的压强减小量为: △p甲=ρAg△h,△p乙=ρBg△h, 所以,△p甲<△p乙; 由于剩余液体对各自容器底部的压强p=p0-△p, 所以,p甲>p乙。 由压强公式可知:剩余液体对各自容器底部的压力F=pS,由题意S甲 > S乙, 所以,F甲>F乙。故A正确,BCD错误。
故选A。
7.(24-25八年级下·湖北武汉·期中)取一根横截面积为的轻质薄壁直筒塑料管,在底部扎上橡皮膜后,向管内倒入10g水,使它竖直静止于某液体中,如图所示,观察到橡皮膜恰好变平时,管外液面比管内液面高2cm。关于下列结论:
①管内水对底部橡皮膜的压力大小为0.12N ②管外液体对底部橡皮膜产生的压强大小为1000Pa
③管外液体密度约为 ④若将塑料管上提少许,则橡皮膜会向上凹
其中正确的是( )
A.①② B.②③ C.③④ D.②④
【答案】B
【详解】①管内水的质量m=10g=0.01kg
则重力G=mg=0.01kg×10N/kg=0.1N
因塑料管是直筒状,则橡皮膜受到水的压力
故①错误;
②水对橡皮膜的压强
橡皮膜恰好变平,说明橡皮膜上下受到的液体压强相等,则管外液体对塑料管底部橡皮膜产生的压强也为1000Pa,故②正确;
③由p=ρgh知道,管内水的深度
由题意知道,管外液体的深度h液体=h水+Δh=10cm+2cm=12cm=0.12m
则管外液体密度约为
故③正确;
④将塑料管上提少许,橡皮膜所处液体的深度减小,受到管外液体向上的压强变小,而水对橡皮膜向下的压强不变,所以,故橡皮膜会向下凸(即向外凸),故④错误。
综上所述,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
8.(24-25八年级下·山东德州·期中)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。下列说法正确的是:( )
A.甲图水对瓶底的压强大于乙图中水对瓶盖的压强
B.甲图中瓶对桌面的压力小于乙图中瓶对桌面的压力
C.甲图瓶对桌面的压强等于乙图瓶对桌面的压强
D.甲图水对瓶底的压力大于乙图水对瓶盖的压力
【答案】D
【详解】A.由图可知,甲中水的深度较小,由p=ρ水gh可知,水对瓶底的压强小于水对瓶盖的压强,故A错误;
BC.因物体对水平面的压力和自身的重力相等,所以,甲、乙两次放置时,矿泉水瓶的总重力不变,甲图中瓶对桌面的压力等于乙图中瓶对桌面的压力。瓶盖的面积小于瓶底的面积,根据可知甲图瓶对桌面的压强小于乙图瓶对桌面的压强,故BC错误;
D.根据题意知道,正立时瓶子水柱上下粗细相同,则水对瓶底的压力等于水的重力,倒立时的水柱上宽下窄,则水对瓶盖的压力小于自身的重力,甲图水对瓶底的压力大于乙图水对瓶盖的压力,故D正确。
故选D。
9.(24-25八年级下·陕西咸阳·期中)质量和底面积相同的薄壁容器甲、乙、丙放在水平桌面上,里面分别装有A、B、C三种质量和深度均相同的液体,如图所示,三个容器底部受到水的压强( )
A.甲最大 B.乙最大 C.丙最大 D.一样大
【答案】B
【详解】已知三个容器中液体的质量相等,由容器的形状可见,三种液体的体积VC>VA>VB
根据密度公式,三种液体密度的关系ρB>ρA>ρC
已知三种液体的液面等高,根据液体压强计算公式,因此三个容器底部受到液体压强的关系是p乙>p甲>p丙
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
10.(19-20九年级上·北京房山·期末)如图所示,盛有水的容器静止在水平桌面上。容器重1N,容器中水重7N,容器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.水对容器顶部的压强为200Pa B.水对容器底部的压强为600Pa
C.水对容器底部的压力为7N D.容器对桌面的压力为9N
【答案】A
【详解】A.水对容器顶部的深度为
所以水对容器顶部的压强为,故A正确;
B.水对容器底部的压强为,故B错误;
C.水对容器底部的压力为,故C错误;
D.容器对桌面的压力等于容器总重,故D错误。
故选A。
11.(24-25八年级下·辽宁葫芦岛·期中)如图所示为物理实验室里的一种特殊“花瓶”,每当老师往花瓶里浇水的时候,所有花瓶里水的液面高度均相平,其中涉及的物理原理 。
【答案】连通器内装有相同的液体,液体不流动时,连通器各部分容器中液面总是相平的
【详解】题中的花瓶特殊本质上是底部互相连通的多个容器,且浇水时水可自由流动,最终液面相平,完全符合连通器的特性,所以其中涉及的物理原理是连通器内装有相同的液体,液体不流动时,连通器各部分容器中液面总是相平的。
12.(24-25八年级下·广西玉林·期中)我国三峡船闸是世界上最大的船闸,如图是轮船准备从闸室驶往下游的情景,此时先关闭上游的阀门A和闸门,打开阀门B,闸室与下游水道构成了一个 ,当闸室水面下降到和下游水面 后,打开下游闸门,轮船驶向下游。
【答案】 连通器 相平
【详解】[1]连通器是指上端开口、底部相连通的容器,其特点是当连通器内装有同种液体且液体不流动时,各容器中的液面保持相平。三峡船闸中,当关闭上游的阀门A和闸门,打开阀门B后,闸室与下游水道的底部是相连通的,且上端都与大气相通,因此构成了一个连通器。
[2]根据连通器的原理,闸室和下游水道中的水面会逐渐趋于相平。当闸室水面下降到和下游水面相平后,打开下游闸门,轮船就能顺利驶向下游。
13.(24-25八年级下·黑龙江绥化·期中)如图所示是某个拦河大坝的横截面示意图。则A点所受到的水的压强为 Pa(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
【答案】
【详解】由图可知,A点到水面的高度,根据液体压强公式,可得A点受到的水的压强为
14.(23-24八年级下·山东淄博·期中)如图所示是一辆不慎驶入水中汽车的车门。随着水位升高,车门上d处受到水的压强将 。若车门在水下部分的面积为,受到水的平均压强为,,此时车门所受水的压力 N,因此,紧急情况下 (A/B)端砸向玻璃窗的边角,破窗逃离。
【答案】 增加 B
【详解】[1]随着水位升高,车门上d处所处的深度增加,由可知,d处受到水的压强将增加。
[2]此时车门所受水的压力
[3]用破窗锤破窗,当敲击力一定时,由可知,受力面积越小,产生的压强越大,车窗越容易破碎,因此,紧急情况下B端砸向玻璃窗的边角,破窗逃离。
15.(24-25八年级下·云南丽江·期中)一个未装满水的密闭容器,正立在水平桌面上,如图甲所示,液体对容器底部的压力为F1,压强为p1;将其倒立,如图乙所示,液体对容器底部的压力为F2,压强为p2,则p1 p2,F1 F2(填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】 小于 大于
【详解】[1]液体压强只跟液体的密度和液体的深度有关,两种情况下液体密度相同,图乙中液体的深度大于图甲中液体的深度,由公式可知,液体对容器底的压强
[2]甲中容器两侧会对液体施加压力,导致液体对容器底部的压力大于液体的重力,即,而乙中容器两侧会分担部分液体的压力,导致液体对容器底部的压力小于液体的重力,即,所以液体对容器底的压力
16.(24-25八年级下·福建厦门·期中)盛有水的容器中,A、B两点的位置如图所示,A点处水的深度为 m,B点所在的水平表面的面积为6cm2,该表面受到水向上的压力为 N。
【答案】 0.8 3
【详解】[1]深度是指从自由液面到某处的竖直距离,根据图示可知,A处水的深度为
[2]B点受到水的压强为
根据可得,则该表面受到水的压力为
17.(24-25八年级下·吉林长春·期中)如图所示是用压强计“探究液体压强与哪些因素有关”的实验装置。
(1)压强计上的U形管 连通器。
(2)将压强计金属盒的橡皮膜朝上逐渐浸入水中,在向下浸入的过程中,压强计的高度差会 。停在某一深度处,如图甲,则压强计显示的是橡皮膜 (选填“各个方向”、 “上方”或“下方”)的水对它的压强。
(3)小致保持金属盒在水中的位置不变如图乙,并将一杯浓盐水再倒入烧杯中搅匀后,比较甲乙两次实验,小致得出了初步结论:液体压强与液体密度有关。小致认为他的结论不可靠, 原因是: ;
(4)他换用其他液体探究液体压强与液体密度的关系,当探头在液体中的深度相同时,U形管左右两侧液面的高度差对比不明显,则下面操作能使两侧液面高度差对比更加明显的是 (多选)
A.烧杯中换密度差更大的液体 B.U形管中换用密度更小的液体
C.将U型管换成更细的 D.将U形管换成更粗的
(5)小致用丙图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,他测量了以下物理量。请你推导出待测液体密度的表达式为ρ= (选择题中合适的字母和ρ水表示)。
A.右侧待测液面到容器底的深度h₁
B.右侧待测液面到橡皮膜中心的深度h₂
C.左侧水面到容器底的深度h₃
D.左侧水面到橡皮膜中心的深度h₄
【答案】(1)不是
(2) 增大 上方
(3)没有控制液体深度相同
(4)AB
(5)
【详解】(1)连通器的定义是上端开口、底部相互连通的容器,而压强计的U形管一端与金属盒相连(封闭状态),不满足上端开口的条件,因此不是连通器。
(2)[1]液体压强随深度增加而增大,金属盒向下浸入水中时,深度增大,液体压强增大,因此U形管两侧液面的高度差会增大。
[2]橡皮膜朝上时,其上方存在水,液体内部向各个方向有压强,此时压强计显示的是橡皮膜上方的水对它的压强。
(3)探究液体压强与液体密度的关系时,需控制金属盒在液体中的深度不变(控制变量法),小致倒入盐水后,液体深度发生了变化,未控制深度这一变量,因此结论不可靠。
(4)A.烧杯中换密度更大的液体,根据,深度相同时,液体密度越大,压强越大,U形管液面高度差更明显;
B.U形管中换密度更小的液体,根据,相同压强下,管内液体密度越小,液面高度差越大;
CD.U形管的粗细不影响液面高度差(高度差由压强和管内液体密度决定),因此粗细变化无作用。
(5)橡皮膜刚好变平时,左右两侧压强相等,即左侧水的压强等于右侧待测液体的压强:
变形可得待测液体密度:
18.(24-25八年级下·吉林松原·期中)一辆洒水车,以60km/h的速度在水平路面上匀速直线行驶,发动机的牵引力为2000N,g取10N/kg。求:
(1)洒水车受到的阻力大小;
(2)车内0.8m深处水的压强为多少?(水的密度为)
【详解】(1)洒水车匀速直线行驶时,水平方向受牵引力与阻力作用,二力平衡。由二力平衡条件得,阻力为
(2)根据公式可知,车内0.8m深处水的压强为
19.(24-25八年级下·广东梅州·期中)如图甲所示,底面积为80cm2、高为4cm的平底圆柱形薄壁容器所受的重力为4N,将容器置于1m2的水平桌面中央,逐渐向容器中倒入某种液体,液体对容器底部的压强与深度的关系图像如图乙所示。(g 取10 N/ kg)求:
(1)液体的密度。
(2)当液体装满时,液体对容器底部的压力。
(3)当液体装满时,容器对桌面的压强。
【详解】(1)由图可知当液体深度为4cm时,液体对容器底的压强为4×102Pa,根据液体压强公式p=ρgh可知,液体的密度为
(2)当液体装满时,液体对容器底的压强为4×102Pa,则液体对容器底的压力为F=pS=4×102Pa×80×10-4m2=3.2N
(3)当液体装满时,柱状平底薄壁容器放在水平桌面上,液体对容器底的压力大小等于液体的重力,则容器对水平桌面的压力为F′=G容器+G液=4N+3.2N=7.2N
由图可知,容器与桌面的接触面积即为容器的底面积,则容器对桌面压强为
【链接中考】
1.(2025·四川绵阳·中考真题)如图所示,置于水平桌面的三个相同烧杯,分别装有质量相等的三种不同液体,x、y和z是三种液体中距杯底等高的点,则( )
A.液体密度:
B.液体对烧杯底部的压强:
C.烧杯对桌面的压力:
D.x、y、z三点液体的压强:
【答案】D
【详解】A.三个烧杯相同,液体质量相等,由图可知液体体积,根据密度公式可知,,故A不符合题意;
B.液体对烧杯底部的压力等于液体的重力(柱形容器),三种液体质量相等,重力相等,因此三个烧杯底部受到的压力相同,烧杯底面积S相同,根据压强公式可得,液体对烧杯底部的压强,故B不符合题意;
C.烧杯对桌面的压力等于烧杯和液体的总重力,三个烧杯相同,烧杯受到的重力相同,液体质量相等,受到的重力相同,因此三个烧杯的总重力相等,烧杯对桌面的压力,故C不符合题意;
D.x、y、z三点距杯底等高,,根据液体压强公式得,x、y、z三点以下液体对烧杯底部产生的压强,x、y、z三点以上液体的压强为、、,液体对烧杯底部的压强,液体对烧杯底部的压强
x、y、z三点液体的压强,故D符合题意。
故选D。
2.(2025·江苏扬州·中考真题)今年1-5月份,扬州地区降雨偏少,固定在河床上的水位尺显示水位较去年同期低。如图,水位尺上P点较去年同期( )
A.深度不变 B.深度变大 C.压强变小 D.压强不变
【答案】C
【详解】AB.P点的深度是从水面到P点的垂直距离。水位下降后,水面到P点的距离变小,因此深度变小,故AB不符合题意;
CD.根据液体压强公式可知,同种液体密度相同,深度变小,液体压强也变小,故C符合题意,D不符合题意。
故选C。
3.(2025·山东威海·中考真题)如图甲所示,摄影师拍摄到水底有亮、暗相间的条纹,条纹随着水面波动发生变化。水波如图乙所示,若一束光竖直入射到图示位置,则相比入射光,进入水中的光传播方向 (选填“不变”“向左偏折”“向右偏折”);此时水中A点受到水的压强 B点受到水的压强(选填“<”“=”“>”)。
【答案】 向右偏折 >
【详解】[1]根据光的折射规律,光从空气斜射入水中时折射光线靠近法线,由图乙可知进入水中的光传播方向向右偏折。
[2]由图乙可知A点到水面的距离大于B点到水面的距离,根据可知A点受到水的压强大于B点受到水的压强
4.(2025·山东泰安·中考真题)在一容器内加入适量的水,利用压强计等器材探究液体压强与哪些因素有关,部分实验过程如图所示。
(1)比较甲、乙、丙三次实验可知:同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强都 。
(2)比较甲、丁两次实验可知:液体的压强与液体的 有关。
(3)探究液体的压强与液体密度的关系时,要将压强计的探头放入另一杯浓盐水中,使探头在盐水中的 与图丁相同,观察比较U形管两侧液面高度差。
(4)丁图中压强计探头的橡皮膜在水中的深度为10cm,则探头的橡皮膜受到水的压强为 Pa,g取10N/kg,。
【答案】(1)相等
(2)深度
(3)深度
(4)
【详解】(1)如甲、乙、丙三图所示,金属探头在相同液体的相同深度处,探头橡皮膜的方向不同,U形管两边液面高度差相同。说明:同种液体在同一深度向各个方向的压强都相等。
(2)比较甲、丁两次实验可知,液体密度相同,丁图中液体的深度越深,U形管两侧液面高度差较大,可初步判断:液体内部压强与深度有关。
(3)为探究液体压强与液体密度的关系,需要控制深度相同,改变液体密度,所以应使探头在盐水中的深度与图丁相同,观察比较U形管两侧液面高度差。
(4)丁图中压强计探头的橡皮膜在水中的深度h=10cm=0.1m
探头的橡皮膜受到水的压强
5.(2025·上海·中考真题)甲、乙是两个完全相同的足够高的薄壁圆柱形容器,放在水平地面上,底面积为0.01米2。甲中装有水,乙中装有某液体,并且浸没一个金属小球。此时甲、乙两容器对地面的压强分别为3824帕、6176帕。
(1)求甲对地面的压力;
(2)将乙中小球拿出,并浸没在甲中。乙的液面下降0.02米,小球更换位置后,两容器对地面的压强相等。求:
①放入小球后,甲中水对容器底的压强变化量;
②金属小球的密度。
【详解】(1)根据压强公式可得,甲容器对地面的压力
(2)①将乙中小球拿出,乙的水面下降0.02m;由于小球的体积不变,甲、乙容器完全相同,则放入小球后,甲中水面上升0.02m,则甲中水对容器底的压强变化量
②小球更换位置前,乙容器对地面的压力
小球更换位置后,两容器对地面的压强相等,设小球重力为。则有
将、代入为
解得小球重力,小球体积为
则金属小球的密度
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