内容正文:
第九章 《压强》练习
§9.2 液体的压强练习
【知识回顾】
知识点一 探究液体压强与哪些因素有关
【探究准备】
1.由于液体受 ,对容器底部有压强。
2.由于液体具有 ,液体内部向各个方向都有压强。
【探究过程】
【制订计划与设计实验】
1.实验装置
U形管压强计
(1)作用:测量液体内部压强。
(2)原理:U形管左右两侧 反映了橡皮膜处所受压强大小。
2.制订实验方案
(1)检查装置的气密性:按压橡皮膜,观察U形管两侧液面的高度差是否发生变化,如果变化,则说明装置的气密性良好,不漏气。
(2)液体压强大小的显示:通过 来反映,这里应用了 法。
(3)控制变量法——只改变一个可能的影响因素:
①改变方向:转动探头,改变其朝向。
②改变深度:逐渐增大探头在水中的深度。
③改变液体密度:向清水中加盐,形成盐水。
【进行实验与收集证据】
(一)探究液体内部压强与方向的关系
1.操作:如图甲、乙、丙所示,保持探头在水中的 不变,改变探头的方向,观察U形管两侧液面的高度差。
2.现象:U形管两侧液面的高度差 。
(二)探究液体内部压强与深度的关系
1.操作:如图丙、丁所示,保持探头在水中的 不变,逐渐增大探头在水中的深度,观察U形管两侧液面的高度差。
2.现象:U形管两侧液面的高度差 。
(三)探究液体内部压强与液体密度的关系
1.操作:如图丁、戊所示,将探头浸在清水和盐水中的同一深度处,且探头的朝向一致,观察U形管两侧液面的高度差。
2.现象:探头在盐水中时,U形管两侧液面的高度差 。
【分析与论证】
1.在液体内部的同一深度,向各个方向的压强 。
2.深度越大,压强 。
3.在深度相同时,液体的密度越大,压强 。
【交流与评估】
1.使用前,U形管压强计两侧液面不相平应如何调节?
2.怎样探究液体压强与容器的形状是否有关?
操作: 。
结论:如果 ,说明液体压强与容器形状有关。
[温馨提示]→操作注意事项
(1)探究过程中,应使探头缓慢地转动或下沉。
(2)为便于观察现象,可在U形管中滴加红色墨水。
知识点二 知道液体压强的大小
1.液体压强的大小只与液体的 和 有关。
2.计算公式: 。
知识点三 了解连通器
1.定义:上端 、下端 的容器。
2.特点:如果连通器内装有相同的液体,液体 时,连通器各部分容器中液面的高度总是 。
3.应用: 、排水管的U形“反水弯”、锅炉水位计、 等。
【精练】
1.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
2.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.先变小后变大 D.先变大后变小
3.如图所示容积相同的甲、乙两个圆柱形容器,都装满水放置在水平地面上,则甲、乙两容器底部受到水的压力F甲和F乙、压强p甲和p乙的关系是( )
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
4.如图所示的是小明同学研究液体压强时,绘制的甲、乙两种液体的压强与深度的关系图像。由图像可知( )
A.ρ甲>ρ乙 B.ρ甲=ρ乙
C.ρ甲<ρ乙 D.无法确定
5.如图所示,一个鱼缸被隔板隔成两部分,左边部分装淡水,右边部分装海水。请判断下列哪处液体的压强最大(ρ淡水=1 g/cm3,ρ海水=1.03 g/cm3)( )
A.a B.b C.c D.d
6.如图所示,底面积相同的甲、乙两容器,装有质量相同的不同液体,则它们对容器底部压强的大小关系正确的是( )
A.p甲>p乙 B.p甲<p乙
C.p甲=p乙 D.条件不足,无法判断
7.潜水员潜入水中的深度有一定的限制,这与潜水员能承受的压强大小有关。若某位潜水员能承受水产生的最大压强为4.0×105 Pa,水的密度为1.0×103 kg/m3(g取10 N/kg),则该潜水员在水中能下潜的最大深度是( )
A.0.4 m B.40 m C.4 000 m D.6 m
8.如图,一个U形敞口容器里面装有水,把它放在斜面上,正确的是( )
9.如图所示的装置中,没有利用连通器原理的是( )
10.在装修房屋时,工人师傅常用一根灌有水(水中无气泡)且足够长的透明塑料软管的两端靠在墙面的不同地方并做出标记,如图所示。工人师傅这样做的目的是( )
A.把水管当刻度尺用
B.检查地面是否已磨平
C.为了找到两个相同高度的点
D.为了测量两个点的水平距离
11.(多选)如图所示的连通器,液体不流动时,A、B、C、D四个管内的液面相平。下列做法中,液面静止时A管液面与其他管液面不相平的是( )
A.将连通器倾斜放置
B.A管内继续加入不相同液体
C.A管内投入一些小金属球
D.将A管口堵住并使连通器倾斜
12.(多选)取一根横截面积为1 cm2的轻质薄壁直筒塑料管,在底部扎上橡皮膜后,向管内倒入10 g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2 cm,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。关于下列结论中正确的是( )
A.管内水对底部橡皮膜的压力大小为0.12 N
B.管外液体对底部橡皮膜产生的压强大小为1 000 Pa
C.管外液体密度约为0.83×103 kg/m3
D.若将塑料管上提少许,则橡皮膜会向上凹
13.(多选)如图所示,盛有水的容器静止在水平桌面上。容器重1 N,容器中水重7 N,容器顶部和底部的面积均为100 cm2,顶部到底部的高度h2=6 cm,侧壁上有一开口弯管,弯管内的水面高度h1=8 cm;水的密度为1.0×103 kg/m3,g取
10 N/kg。下列选项中正确的是( )
A.水对容器顶部的压强为200 Pa
B.水对容器底部的压强为600 Pa
C.水对容器底部的压力为2 N
D.容器对桌面的压力为8 N
14.如图所示,两容器中分别装有相同高度的水和盐水(ρ水<ρ盐水),A、B、C点的压强分别为pA、pB、pC,它们的大小关系为 。
15.如图所示,已知桶壁上最长木板的竖直高度为0.6 m,木桶缺口处最短木板的竖直高度为0.2 m,桶底内部底面积为0.08 m2。该木桶装满水时,桶底受到的水的压强是 Pa;桶底受到的水的压力大小是 N。
(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
16.盛有水的容器中,A、B、C三点的位置如图所示,A处水的深度为 m,B处水的压强为 Pa。容器底面积为15 cm2,则容器底受到水的压力为
N。
17.如图所示,A、B为两容器,用一带阀门的管子相连,装有同种液体,液面相平,则a、b两处的压强pa (选填“>”“<”或“=”)pb。当阀门打开时,液体 (选填“流动”或“不流动”)。如果A、B两容器分别装有盐水和清水,且液面相平,当打开阀门时,液体 (选填“从A流向B”“从B流向A”或“不流动”)。
18.如图所示,一个两端开口的直圆筒下端放一个轻质塑料薄片,把薄片压入水下20 cm处,若从筒口缓慢地往筒中倒入密度为0.8×103 kg/m3的酒精,当塑薄料片恰好掉下时,水对塑料薄片向上的压强为 Pa,酒精液柱的高度为 cm。(g取10 N/kg)
19.小金同学在做“探究液体压强与哪些因素有关”的实验。
【实验装置】
(1)图中U形管压强计金属盒上的橡皮膜应该选用 (选填“薄”或“厚”)一些的。若金属探头未浸入液体时就已经发现U形管左右两侧的液面有一定的高度差,为保证压强计正常使用,你的操作方法是 ;(选填字母)
A.将右侧管中高出的水倒出
B.取下软管重新安装
(2)实验前,首先必须检查压强计能否正常使用,若用手指不论轻压还是重压探头的橡皮膜时,发现U形管两边液柱的高度差变化都很小,则说明该压强计的气密性 (选填“好”或“差”);
【实验过程】
(3)重新调节好压强计后,小金把探头分别浸入到图甲、丙两种液体中的相同深度处,发现图甲中U形管两边液柱的高度差比图丙的大,由此他判断两种液体中密度较大的是图 中的液体;
(4)比较图丙和图 ,得出探头浸入同种液体中的深度越深,U形管两边液柱高度差就越 ,表示液体在此处的压强就越 ;
(5)小金发现在同种液体中,探头所处深度相同时,只改变探头的方向,U形管两边液柱的高度差不变,表明 ;
【实验延伸】
(6)如图,A、B、C三点受到液体压强最大的是 点。
【实验创新】
(7)实验后,小金又自制如图A装置继续探究,已知隔板在容器的中央。他向隔板左侧倒水,发现橡皮膜向右侧凸起,这说明液体对容器 (选填“底部”或“侧壁”)有压强。他再向隔板右侧倒入另一种液体,当加到一定程度时,橡皮膜恢复原状,如图B所示,则此液体密度 (选填“大于”“等于”或“小于”)水的密度。
20.如图所示,放于水平桌面的容器中装有水,有关尺寸如图所示,其中容器的底面积为0.01 m2,容器的质量为500 g,容器中的水质量为2 kg(水的密度为ρ水=1×103 kg/m3,g=10 N/kg),求:
(1)A点处水的压强是多大?
(2)该容器底部所受到的水的压力是多大?
(3)容器对水平桌面的压强是多大?
21.2025年3月12日植树节,是全民义务植树活动第46年,学校组织开展“绿色校园,你我同行”的植树活动,小琪同学用质量为1 kg、底面积为
300 cm2的水桶提了14 L水给刚栽上的树浇水,桶中水深为40 cm,提水时,手的受力面积为10 cm2。
(g取10 N/kg)求:
(1)水对桶底的压强;
(2)水对桶底的压力;
(3)提水时,人手受到的压强。
参考答案
【知识回顾】
知识点一 探究液体压强与哪些因素有关
【探究准备】
1.由于液体受 重力 ,对容器底部有压强。
2.由于液体具有 流动性 ,液体内部向各个方向都有压强。
【探究过程】
【制订计划与设计实验】
1.实验装置
U形管压强计
(1)作用:测量液体内部压强。
(2)原理:U形管左右两侧 液面高度差 反映了橡皮膜处所受压强大小。
2.制订实验方案
(1)检查装置的气密性:按压橡皮膜,观察U形管两侧液面的高度差是否发生变化,如果变化,则说明装置的气密性良好,不漏气。
(2)液体压强大小的显示:通过 U形管两侧液面的高度差 来反映,这里应用了 转换 法。
(3)控制变量法——只改变一个可能的影响因素:
①改变方向:转动探头,改变其朝向。
②改变深度:逐渐增大探头在水中的深度。
③改变液体密度:向清水中加盐,形成盐水。
【进行实验与收集证据】
(一)探究液体内部压强与方向的关系
1.操作:如图甲、乙、丙所示,保持探头在水中的 深度 不变,改变探头的方向,观察U形管两侧液面的高度差。
2.现象:U形管两侧液面的高度差 不变 。
(二)探究液体内部压强与深度的关系
1.操作:如图丙、丁所示,保持探头在水中的 方向 不变,逐渐增大探头在水中的深度,观察U形管两侧液面的高度差。
2.现象:U形管两侧液面的高度差 变大 。
(三)探究液体内部压强与液体密度的关系
1.操作:如图丁、戊所示,将探头浸在清水和盐水中的同一深度处,且探头的朝向一致,观察U形管两侧液面的高度差。
2.现象:探头在盐水中时,U形管两侧液面的高度差 较大 。
【分析与论证】
1.在液体内部的同一深度,向各个方向的压强 相等 。
2.深度越大,压强 越大 。
3.在深度相同时,液体的密度越大,压强 越大 。
【交流与评估】
1.使用前,U形管压强计两侧液面不相平应如何调节?
答:取下橡皮管重新安装。
2.怎样探究液体压强与容器的形状是否有关?
操作: 用形状不同的容器盛水,保持金属盒在不同容器中的深度不变,观察U形管两管中液面的高度差是否相同 。
结论:如果 观察到U形管两侧的液面高度差不同 ,说明液体压强与容器形状有关。
[温馨提示]→操作注意事项
(1)探究过程中,应使探头缓慢地转动或下沉。
(2)为便于观察现象,可在U形管中滴加红色墨水。
知识点二 知道液体压强的大小
1.液体压强的大小只与液体的 密度 和 深度 有关。
2.计算公式: p=ρgh 。
知识点三 了解连通器
1.定义:上端 开口 、下端 连通 的容器。
2.特点:如果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的高度总是 相同 。
3.应用: 水壶 、排水管的U形“反水弯”、锅炉水位计、 船闸 等。
【精练】
1.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(C)
A.深度不变
B.深度变大
C.压强变小
D.压强不变
2.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)
A.变大 B.变小
C.先变小后变大 D.先变大后变小
3.如图所示容积相同的甲、乙两个圆柱形容器,都装满水放置在水平地面上,则甲、乙两容器底部受到水的压力F甲和F乙、压强p甲和p乙的关系是(C)
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
4.如图所示的是小明同学研究液体压强时,绘制的甲、乙两种液体的压强与深度的关系图像。由图像可知(A)
A.ρ甲>ρ乙 B.ρ甲=ρ乙
C.ρ甲<ρ乙 D.无法确定
5.如图所示,一个鱼缸被隔板隔成两部分,左边部分装淡水,右边部分装海水。请判断下列哪处液体的压强最大(ρ淡水=1 g/cm3,ρ海水=1.03 g/cm3)(D)
A.a B.b C.c D.d
6.如图所示,底面积相同的甲、乙两容器,装有质量相同的不同液体,则它们对容器底部压强的大小关系正确的是(B)
A.p甲>p乙 B.p甲<p乙
C.p甲=p乙 D.条件不足,无法判断
7.潜水员潜入水中的深度有一定的限制,这与潜水员能承受的压强大小有关。若某位潜水员能承受水产生的最大压强为4.0×105 Pa,水的密度为1.0×103 kg/m3(g取10 N/kg),则该潜水员在水中能下潜的最大深度是(B)
A.0.4 m B.40 m C.4 000 m D.6 m
8.如图,一个U形敞口容器里面装有水,把它放在斜面上,正确的是(B)
9.如图所示的装置中,没有利用连通器原理的是(D)
10.在装修房屋时,工人师傅常用一根灌有水(水中无气泡)且足够长的透明塑料软管的两端靠在墙面的不同地方并做出标记,如图所示。工人师傅这样做的目的是(C)
A.把水管当刻度尺用
B.检查地面是否已磨平
C.为了找到两个相同高度的点
D.为了测量两个点的水平距离
11.(多选)如图所示的连通器,液体不流动时,A、B、C、D四个管内的液面相平。下列做法中,液面静止时A管液面与其他管液面不相平的是(BD)
A.将连通器倾斜放置
B.A管内继续加入不相同液体
C.A管内投入一些小金属球
D.将A管口堵住并使连通器倾斜
12.(多选)取一根横截面积为1 cm2的轻质薄壁直筒塑料管,在底部扎上橡皮膜后,向管内倒入10 g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2 cm,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。关于下列结论中正确的是(BC)
A.管内水对底部橡皮膜的压力大小为0.12 N
B.管外液体对底部橡皮膜产生的压强大小为1 000 Pa
C.管外液体密度约为0.83×103 kg/m3
D.若将塑料管上提少许,则橡皮膜会向上凹
13.(多选)如图所示,盛有水的容器静止在水平桌面上。容器重1 N,容器中水重7 N,容器顶部和底部的面积均为100 cm2,顶部到底部的高度h2=6 cm,侧壁上有一开口弯管,弯管内的水面高度h1=8 cm;水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。下列选项中正确的是(ACD)
A.水对容器顶部的压强为200 Pa
B.水对容器底部的压强为600 Pa
C.水对容器底部的压力为2 N
D.容器对桌面的压力为8 N
14.如图所示,两容器中分别装有相同高度的水和盐水(ρ水<ρ盐水),A、B、C点的压强分别为pA、pB、pC,它们的大小关系为 pA<pB<pC 。
15.如图所示,已知桶壁上最长木板的竖直高度为0.6 m,木桶缺口处最短木板的竖直高度为0.2 m,桶底内部底面积为0.08 m2。该木桶装满水时,桶底受到的水的压强是 2×103 Pa;桶底受到的水的压力大小是 160 N。
(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
16.盛有水的容器中,A、B、C三点的位置如图所示,A处水的深度为 0.8 m,B处水的压强为 5 000 Pa。容器底面积为15 cm2,则容器底受到水的压力为
15 N。
17.如图所示,A、B为两容器,用一带阀门的管子相连,装有同种液体,液面相平,则a、b两处的压强pa > (选填“>”“<”或“=”)pb。当阀门打开时,液体 不流动 (选填“流动”或“不流动”)。如果A、B两容器分别装有盐水和清水,且液面相平,当打开阀门时,液体 从A流向B (选填“从A流向B”“从B流向A”或“不流动”)。
18.如图所示,一个两端开口的直圆筒下端放一个轻质塑料薄片,把薄片压入水下20 cm处,若从筒口缓慢地往筒中倒入密度为0.8×103 kg/m3的酒精,当塑薄料片恰好掉下时,水对塑料薄片向上的压强为 2 000 Pa,酒精液柱的高度为 25 cm。(g取10 N/kg)
19.小金同学在做“探究液体压强与哪些因素有关”的实验。
【实验装置】
(1)图中U形管压强计金属盒上的橡皮膜应该选用 薄 (选填“薄”或“厚”)一些的。若金属探头未浸入液体时就已经发现U形管左右两侧的液面有一定的高度差,为保证压强计正常使用,你的操作方法是 B ;(选填字母)
A.将右侧管中高出的水倒出
B.取下软管重新安装
(2)实验前,首先必须检查压强计能否正常使用,若用手指不论轻压还是重压探头的橡皮膜时,发现U形管两边液柱的高度差变化都很小,则说明该压强计的气密性 差 (选填“好”或“差”);
【实验过程】
(3)重新调节好压强计后,小金把探头分别浸入到图甲、丙两种液体中的相同深度处,发现图甲中U形管两边液柱的高度差比图丙的大,由此他判断两种液体中密度较大的是图 甲 中的液体;
(4)比较图丙和图 乙 ,得出探头浸入同种液体中的深度越深,U形管两边液柱高度差就越 大 ,表示液体在此处的压强就越 大 ;
(5)小金发现在同种液体中,探头所处深度相同时,只改变探头的方向,U形管两边液柱的高度差不变,表明 在同种液体内部的同一深度处,液体向各个方向的压强相等 ;
【实验延伸】
(6)如图,A、B、C三点受到液体压强最大的是 C 点。
【实验创新】
(7)实验后,小金又自制如图A装置继续探究,已知隔板在容器的中央。他向隔板左侧倒水,发现橡皮膜向右侧凸起,这说明液体对容器 侧壁 (选填“底部”或“侧壁”)有压强。他再向隔板右侧倒入另一种液体,当加到一定程度时,橡皮膜恢复原状,如图B所示,则此液体密度 小于 (选填“大于”“等于”或“小于”)水的密度。
20.如图所示,放于水平桌面的容器中装有水,有关尺寸如图所示,其中容器的底面积为0.01 m2,容器的质量为500 g,容器中的水质量为2 kg(水的密度为ρ水=1×103 kg/m3,g=10 N/kg),求:
(1)A点处水的压强是多大?
(2)该容器底部所受到的水的压力是多大?
(3)容器对水平桌面的压强是多大?
解:(1)A点处的深度为
hA=20 cm=0.2 m,
A点处的压强为
pA=ρ水ghA=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.2 m=2×103 Pa。
(2)水到容器底部的总深度为
h=20 cm+10 cm=30 cm=0.3 m,
该容器底部所受到的压强为
p=ρ水gh=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m=3×103 Pa,
该容器底部所受到的压力为
F=pS=3×103 Pa×0.01 m2=30 N。
(3)容器对水平桌面的压力为
F'=G=mg=(m容器+m水)g=(0.5 kg+2 kg)×10 N/kg=25 N,
容器对水平桌面的压强为
p'===2 500 Pa。
21.2025年3月12日植树节,是全民义务植树活动第46年,学校组织开展“绿色校园,你我同行”的植树活动,小琪同学用质量为1 kg、底面积为
300 cm2的水桶提了14 L水给刚栽上的树浇水,桶中水深为40 cm,提水时,手的受力面积为10 cm2。
(g取10 N/kg)求:
(1)水对桶底的压强;
(2)水对桶底的压力;
(3)提水时,人手受到的压强。
解:(1)根据公式p=ρgh可知,水对桶底的压强为p=ρgh=1.0×103 kg/m3×
10 N/kg×40×10-2 m=4 000 Pa
(2)根据公式F=pS可知,水对桶底的压力为F=pS=4 000 Pa×300×10-4 m2=120 N
(3)14 L=0.014 m3,根据公式m=ρV可知,水的质量为m水=ρV=1.0×103 kg/m3×
0.014 m3=14 kg
提水时手所受的压力大小等于水和水桶的总重力,根据公式G=mg可知,手所受的压力为F'=G总=m水桶g+m水g=1 kg×10 N/kg+14 kg×10 N/kg=150 N
根据公式p=可知,提水时,人手受到的压强为p'===1.5×105 Pa。
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