内容正文:
专题02 液体压强
考向01 探究液体压强影响因素实验 1
考向02 液体压强公式推导及简单应用 5
考向03 比较液体在不同容器中对容器底部压强和压力的大小 11
考向04 计算液体对容器底的压强和压力 14
考向05 连通器的原理及其应用 18
考向06 液体压强作图 22
考向07 液体压强综合拔高 25
考向01 探究液体压强影响因素实验
1.如图所示的测量仪器的名称是___________,该图所示的情景表明这是在探究液体内部压强与_________的关系。
【答案】 U形管压强计 方向
【知识点】探究液体压强的实验装置和步骤、探究液体压强的实验数据记录和结果分析
【详解】[1]在探究液体内部压强的实验中,压强大小不易直接测量,常用到U形管压强计。液体压强的大小可以通过U形管液面高度差体现。
[2]从图中可以看到,液体都是煤油,即液体密度相同,U形管压强计的探头在煤油中的深度相同,但是探头的方向不同,U形管中液面的高度差不同,这表明这是在探究液体内部压强与方向的关系。
2.如图所示的实验情景是探究液体内部压强与________关系,U形管压强计_________ (选填“是”或“不是”)连通器,其两管液面的________反映了金属盒所在处液体压强的大小。由图(a)、(b)与(c)可以得到的实验结论是_______。
【答案】 液体密度 不是 高度差 在液体深度相同时,液体密度越大,压强越大
【知识点】连通器的原理、探究液体压强的实验数据记录和结果分析、探究液体压强的实验装置和步骤
【详解】[1]图中(a)(b)(c)金属盒深度相同,但液体密度不同(煤油、水、盐水),U形管液面高度差不同,所以是探究液体内部压强与液体密度的关系。
[2]连通器定义:上端开口、底部相连的容器,内装同种液体静止时液面相平。U形管压强计一端封闭(与金属盒相连,封闭有气体),不是连通器。
[3]根据转换法,U形管两边液面的高度差反映金属盒处液体压强大小。
[4]分析实验现象可知:图中(a)(b)(c)U形管液面高度差越来越大,说明金属盒处液体压强越来越大,所以在液体中深度相同时,液体密度越大,液体压强越大。
3.如下图所示,用___________探究液体内部压强的情景。(填仪器名称)
(1) 把金属盒放入水中,通过观察管内两边液面的高度差来判断金属盒处水的压强的大小、高度差越大,水的压强___________ (选填“越大”或“越小”)
(2)比较图(a)、(b) 和 (c), 可以得到:___________
(3)在图(b) 中把金属盒慢慢下移,可以观察到管内两边液面的高度差增大,从而得到:在同一种液体里,液体的压强随___________的增加而增大。
(4)在图(b) 中,若只将烧杯中的水换成盐水,其他条件不变,则可以观察到管内两边液体的高度差___________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【答案】 压强计 越大 在同一深度,液体内部向各个方向的压强相等 深度 变大
【知识点】探究液体压强的实验装置和步骤、液体压强的特点及其应用、探究液体压强的实验数据记录和结果分析、液体压强公式的简单应用
【解析】【小题1】压强计是用来探究液体内部压强的仪器。
【小题2】该实验通过转换法,将探头处压强的大小转换为液面高度差来体现,高度差越大,压强越大。
【小题3】由图像可知同种液体,同一深度,各个方向的压强相等。
【小题4】U形管两边液体的高度差增大,说明压强增大,则在同一种液体里,液体的压强随深度的增加而增大。
【小题5】由公式可知同一深度,液体密度越大,压强越大,U形管两边液体的高度差变大。
4.在探究液体压强与哪些因素有关,利用如图的________(填写仪器名称)、柱形容器,适量的水和酒精等进行如下实验:
(1)实验中,逐渐增加探头在水中的深度,观察到U形管中液面高度差变_______;
(2)再将容器中的水换成酒精,保持探头的深度不变,观察现象可得:液体压强与________有关;
(3)为了进一步研究距离液面下h深度处A点受到的液体压强大小;
A.设想在A点所处位置沿水平方向取一面积为S的水平液面,然后在受力面S上方假想出一段液柱,如果液体的密度为ρ,则液柱对水平液面的压力_________。
B.请根据压强定义式推导距液面下h深度处液体的压强大小p液(写出推导过程):________。
【答案】 U形管压强计 大 液体密度 ρShg 见解析
【知识点】熟悉液体压强公式的推导、探究液体压强的实验装置和步骤、探究液体压强的实验数据记录和结果分析
【详解】[1]如图所示,该仪器是由装有液体的U形玻璃管、连接管以及带有薄膜的探头组成,是U形管压强计,其用来测量液体压强的大小。
[2]液体压强的大小和液体的密度与液体的深度有关,液体密度一定时,深度越深,液体压强越大,故实验中,逐渐增加探头在水中的深度,液体压强增大,观察到U形管中液面高度差变大。
[3]实验中,保持探头的深度不变,将容器中的水换成酒精,液体密度不同,会出现的现象是U形管中液面高度差不同,可得出:液体压强与液体密度有关。
[4]根据题意可知,液柱的体积为
液柱的质量为
液柱的重力为
液柱对水平液面的压力等于液柱的重力,所以液柱对水平液面的压力为
[5]这个平面以上液柱对水平液面的压力等于液柱的重力。由和以上分析可知,液体压强大小为
5.如图所示,探究液体内部压强的特点(ρ盐水>ρ水)。
(1)实验中,将液体内部的压强大小转换为用U形管两侧液面的___________来表示;
(2)为了使实验现象更明显,U形管中的液体最好用___________(选填“有色”或“无色”)的;
(3)将探头放在图乙所示液体内部的A、B位置,观察到U形管两侧液面的高度差hB>hA,经过多次实验观察到同样的现象,这说明同种液体内部的压强随___________的增加而增大;
(4)将探头放在图乙中所示液体内部等深的B、C位置,观察到U形管两侧液面的高度差hC>hB,这是为了研究液体压强与液体___________的关系。
【答案】(1)高度差
(2)有色
(3)深度
(4)密度
【知识点】探究液体压强的实验装置和步骤、探究液体压强的实验数据记录和结果分析
【详解】(1)在探究液体内部压强的实验中,压强计通过转换法来体现液体压强大小。其原理是当橡皮膜受到压强时,U形管内两边液面会产生高度差,而且液体压强越大,两侧液面高度差就越大。所以,实验中是将液体内部的压强大小转换为用U形管两侧液面的高度差来表示。
(2)为了能够更清晰、明显地观察到实验现象,U形管中的液体最好选用有色的。因为有色液体相较于无色液体,能让我们更清楚地看到液面的变化情况。
(3)从图乙中可以看到,将探头放在A、B位置,观察到U形管两侧液面的高度差hB>hA,并且经过多次实验都呈现出同样的现象。这就表明,在同种液体中,B位置对应的U形管两边液面高度差更大,也就是压强更大,而B位置比A位置的深度更深。由此可以得出结论:同种液体内部的压强会随着深度的增加而增大。
(4)在图乙中,把探头放在等深的B、C位置,观察到U形管两侧液面的高度差hC>hB。由于B、C位置的深度是相同的,但是C位置所在的液体是盐水,其密度大于B位置所在的水,此时C位置处U形管两边液面高度差更大,即压强更大,所以,这是在研究液体压强与液体密度的关系。
考向02 液体压强公式推导及简单应用
6.如图所示是理论推导液体内部压强公式的示意图。
(1)如图(a)所示,研究A点受到的液体压强大小,在A点所处位置沿水平方向假想出一个受力面S,如图(b)所示。可用受力面S受到的液体压强大小代替A点受到的液体压强大小,其依据是同种液体,深度相同,液体压强______。(选填“相同”或“不同”)
(2)然后在受力面S上方假想出一段液柱,如图(c)所示,即可推导出液体压强公式。这种运用假想液柱研究问题的思想方法被称为______。(选填“控制变量法”“等效替代法”或“建立理想模型法”)请根据压强定义式推导出公式:______。
(3)小明想用液体压强公式计算蛟龙号上表面海水产生的压强,他查阅资料发现海水密度随深度的增大而增大,他______用公式计算蛟龙号上表面海水产生的压强。(选填“能”或“不能”)
(4)若图(a)为轻质薄壁柱形容器,底面积为,水的深度是0.2m,求:(g取10N/kg)
①容器中水的质量;______
②容器底部受到水的压强;______
③如图(d)是正方体金属块,边长为0.1m,若将该金属块垫在容器下方,地面受到压强的变化量等于原来容器对地面压强的2.5倍,求金属块质量。______
【答案】(1)相同
(2) 建立理想模型法
(3)不能
(4) 4kg 2000Pa 5kg
【知识点】熟悉液体压强公式的推导、液体压强的特点及其应用、液体压强公式的简单应用
【详解】(1)同种液体在同一深度向各个方向压强相等。在研究A点压强时,在A点所处位置沿水平方向假想出的受力面S与A点深度相同,所以受力面S受到的液体压强大小可以代替A点受到的液体压强大小。
(2)[1]这种运用假想液柱研究问题的思想方法是建立理想模型法。
[2]推导过程如下:设液柱的底面积为S,高度为h,液体的密度为ρ。液柱的体积,液柱的质量
液柱的重力也就是对受力面的压力
根据压强定义式,代入可得
(3)液体压强公式的适用条件是液体密度均匀。由于海水密度随深度的增大而增大,不满足密度均匀这一条件,所以不能用该公式计算蛟龙号上表面海水产生的压强。
(4)[1]根据液体体积公式,计算水的体积
由密度公式,则水的质量
[2]根据液体压强公式,则容器底部受到水的压强
[3]原来容器对地面的压力
原来容器对地面的压强
压强的变化量
金属块的底面积
根据,可得
因为
所以金属块的质量
7.如图所示,水平地面上甲、乙两圆柱形容器中的液面相平。A、B、C 三点液体的压强分别为pA、pB、pC ,(ρ酒精=0.8×103kg/m3)其中压强最大的是_______;要使甲乙两容器中A、C两点的压强相等,下列做法可行的是________。(选填字母)
A.向甲容器里加入酒精 B.在乙容器中抽取水 C.在两容器中抽取同样体积的两种液体
【答案】 pC ABC
【知识点】液体压强的特点及其应用
【详解】[1]A、B两点,液体的密度相同,但深度不同,由于A所处的深度大于B所处的深度,所以由可知,pA大于pB,A、C两点所处的深度相同,甲中的液体为酒精,乙的液体为水,水的密度大于酒精的密度,所以由可知,pA小于pC,所以压强最大的是pC。
[2]要使甲乙两容器中A、C两点的压强相等,则要么增大A点的压强,要么减小C点的压强。
A.根据公式可知,向甲容器里加入酒精,会使深度变大,则A点的压强增大,故A符合题意;
B.根据公式可知,向乙容器抽取水,会使深度变小,则C点的压强减小,故B符合题意;
C.在两容器中抽取同样体积的两种液体,由图可知,甲容器的底面积大于乙容器,根据公式可知,甲容器抽取液体的高要小,则甲容器剩余液体的深度大于乙容器,因原本A、C两点所处的深度相同,现A点的深度大于C点,而A点的密度小于C两点,根据公式可知,使A、C两点的压强可能会相等,故C符合题意。
故选ABC。
8.下列说法正确的是( )
A.公式只适用于固体,公式只适用于液体
B.公式只适用于固体,公式适用于固体和液体
C.公式适用于固体、液体、气体,公式只适用于液体
D.公式适用于固体、液体、气体,公式适用于液体和气体
【答案】C
【知识点】压强公式的简单应用、液体压强的特点及其应用
【详解】公式为压强的定义式,适用于固体、液体、气体;公式为液体压强的公式,适用于密度均匀、静止的液体;计算规则的柱状固体对水平面产生的压强,可对压强公式推导,此种情况仍为公式的应用,故ABD错误,C正确。
故选C。
9.图中甲乙是两个完全相同的容器,甲装盐水,乙装水,同一高度上C、D两点压强的大小相等,则两个容器底部受到液体的压强( )
A. B. C. D.无法判断
【答案】C
【知识点】液体压强公式的简单应用、液体压强的特点及其应用
【详解】容器底部受到的压强,等于上方某点的压强加上该点到容器底部的液体产生的压强。已知同一高度上C、D两点压强的大小相等,即,设C、D两点到容器底部的高度为h,由可知,甲容器底部受到盐水的压强为,乙容器底部受到水的压强为,由于盐水的密度大于水的密度,即,所以,故,即。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
10.长江三峡大坝是世界上最大的水利枢纽工程之一。在经过三峡大坝时,小明观察到三峡大坝坝体做成上窄下宽,主要是根据_________(选填“固体压强”或“液体压强”)的规律。三峡大坝的正常蓄水位为175m,则离水面距离为30m、面积为的大坝表面受到水的压强为______Pa,受到水的压力为______N。(g=10N/kg)
【答案】 液体压强 3×105 3×105
【知识点】压强公式的简单应用、液体压强公式的简单应用、液体压强的特点及其应用
【详解】[1]因为液体内部的压强随深度的增加而增大,大坝底部所处深度大,受到的压强大,所以坝体做成上窄下宽是根据液体压强的规律。
[2]水的密度,,此处深度30m,水的压强为
[3]面积为的大坝表面受到水的压力为
11.如图所示,一个重为10N,底面积为0.01m2的平底薄壁玻璃大花瓶放在足够大的水平桌面上,瓶内装有重为20N的水,水面到瓶底的距离为0.2m。求:
(1)水对瓶底的压强p水;
(2)水对瓶底的压力F水;
(3)花瓶对水平桌面的压力F瓶和压强p瓶。
【答案】(1)2000Pa
(2)20N
(3)30N,3000Pa
【知识点】压强公式的简单应用、液体压强公式的简单应用
【详解】(1)水对瓶底的压强为
(2)水对瓶底的压力为
(3)花瓶对水平桌面的压力为
花瓶对水平桌面的压强为
12.如图所示为我国“奋斗者”号载人潜水器,该潜水器在马里亚纳海沟创造了11000m的中国深潜新纪录,当它在下潜到5000m深处时(),所受到的液体压强高达_________帕,它的物理意义是_________。
【答案】 4.9×107 每平方米受力面积所受压力为4.9×107牛
【知识点】压强的定义和单位、液体压强公式的简单应用
【详解】[1]潜水器所受到的液体压强
[2]物理中用单位面积上所受压力的大小来表示压强,因此它的物理意义是每平方米受力面积所受压力为4.9×107牛。
考向03 比较液体在不同容器中对容器底部压强和压力的大小
13.如图所示,装有液体的轻质密闭圆台形容器放置在水平地面上。若将该容器倒置放置,则容器对水平地面的压强将_________,液体对容器底部的压强将_________(两空均选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【答案】 变大 变大
【知识点】压强大小比较、比较液体在不同容器中对容器底部压强和压力的大小
【详解】[1]倒置前后,容器和液体对水平地面的压力大小不变,但倒置后容器与地面的接触面积变小了,根据固体压强公式,当压力不变时,受力面积变小,压力的作用效果更明显,压强变大。
[2]倒置后液体的深度h会变大,根据液体压强公式,液体密度不变,深度h变大,所以液体对容器底部的压强变大。
14.如图所示容器中装有水(未装满)放在水平桌面上,若将其倒置以后,则水对容器底部的压力___________,水对容器底部的压强___________。
【答案】 减小 增大
【知识点】液体压强公式的简单应用、比较液体在不同容器中对容器底部压强和压力的大小
【详解】[1]容器中装有水(未装满)放在水平桌面上,倒置前,上口小、下口大,水对容器底的压力大于水的重力;若将其倒置以后,上口大、下口小,水对容器底的压力小于水的重力,因此倒置后,水对容器底的压力减小。
[2]容器中装有水(未装满)放在水平桌面上,若将其倒置以后,水面上升,根据,水对容器底部的压强变大。
15.如图所示,水平地面上薄壁圆柱形容器甲、乙的底面积分别为2S、S,容器内分别盛有质量相等的水和酒精(ρ酒精=0.8×103千克/米3)。
(1)求甲容器中0.1米深处水的压强p水。
(2)若乙容器中酒精质量为2.4千克,求酒精的体积V酒。
(3)分析比较水和酒精对容器底的压强p水、p酒的定量关系。
(4)若在乙容器内抽取0.2米深酒精后,酒精和水对容器底的压强相等,求甲中水的深度。
【答案】(1)980Pa
(2)
(3)p酒=2p水
(4)0.16m
【知识点】密度公式的简单应用、液体压强公式的简单应用、比较液体在不同容器中对容器底部压强和压力的大小
【详解】(1)甲容器中0.1米深处水的压强为
(2)由可得,酒精的体积
(3)因为m水=m酒,S甲=2S乙,根据可知,水对容器底的压强
酒精对容器底的压强
则水和酒精对容器底的压强p水、p酒的定量关系是p酒=2p水
(4)水和酒精质量相等,根据m=ρV=ρSh得ρ水S甲h水=ρ酒精S乙h酒
所以可得①
剩余酒精和水对容器底的压强相等时,由p=ρgh可得②
联立①②两式代入数据解得h水=0.16m。
16.如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同的同种液体。下列说法正确的是( )
①液体对容器底部的压强:
②液体对容器底部的压力:
③容器对桌面的压力:
④容器对桌面的压强:
A.只有①和② B.只有①和③
C.只有②和③ D.只有②和④
【答案】B
【知识点】压强公式的简单应用、比较液体在不同容器中对容器底部压强和压力的大小
【详解】①②液体的种类和深度相同,根据p=ρgh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①正确,②错误;
③④由图可知,乙容器中液体的体积大于甲中液体的体积,液体的密度相同,根据G=mg=ρgV可知,乙中液体的重力大于甲中液体的重力;容器的质量相同,根据G=mg可知,容器的重力相同,所以甲装置的总重力小于乙装置的总重力;容器对水平桌面的压力等于容器的重力与液体的重力之和,所以容器对桌面的压力F甲'<F乙';容器的底面积相同,由可知,容器对桌面的压强p'甲<p'乙,故③正确,④错误。
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
17.如图所示,一密闭圆台形容器放在水平桌面上,容器中盛满水。若把该容器倒放在水平桌面上,则相比倒放之前,水对容器底压强p水将________,水对容器底的压力F水将________,容器对地面的压力F容将________,容器对地面的压强p容将________(均选填“增大”“不变”或“减小”)。
【答案】 不变 减小 不变 增大
【知识点】压强大小比较、比较液体在不同容器中对容器底部压强和压力的大小
【详解】[1]容器中盛满水,把容器倒放前后,水的深度h不变,水的密度ρ不变,g为常量也不变,由p=ρgh可知,水对容器底的压强p水不变。
[2]正放时,容器为上窄下宽的圆台形容器,水对容器底的压力F水正=p水正S正,此时水对容器底的压力大于水的重力,即F水正>G水;倒放时,容器为上宽下窄的圆台形容器,水对容器底的压力F水倒=p水倒S倒,此时水对容器底的压力小于水的重力,即F水倒<G水。 因为p水正=p水倒,S正>S倒,所以F水正>F水倒,即水对容器底的压力F水减小。
[3]容器对地面的压力等于容器和水的总重力,即F容=G容+G水。把容器倒放前后,容器和水的总重力不变,所以容器对地面的压力F容不变。
[4]固体压强公式为。把容器倒放前后,容器对地面的压力F容不变,而倒放后容器与地面的接触面积S减小,根据可知,容器对地面的压强p容增大。
考向04 计算液体对容器底的压强和压力
18.如图所示,质量为1千克、底面积为平底容器放在的水平桌面中央,内装有体积为的水,水面距容器底的深度为。求:
(1)水对杯底的压强;
(2)水对杯底的压力;
(3)容器对桌面的压强。
【答案】(1)2000Pa
(2)4N
(3)5750Pa
【知识点】液体和固体压强的对比计算、计算液体对容器底的压强和压力、液体压强公式的简单应用、压强公式的简单应用、压力的概念
【详解】(1)已知水的深度h=0.2米,水的密度,根据液体压强公式p=ρgh,水对容器底的压强为
(2)已知水对容器底的压强,容器的底面积,根据压强公式,水对容器底的压力为
(3)容器对桌面的压力等于容器和水的总重力。已知水的体积,水的质量
水的重力
已知容器的质量,容器的重力
容器对桌面的总压力等于容器和水的总重力,即
容器对桌面的压强为
19.如图所示的紫砂茶具,典雅精美,气质独特,始于宋代,盛于明清,流传至今。
(1)茶壶的设计中用到了许多物理知识。如:为了让茶壶中的水能装满,壶嘴和壶身要做得一样高,这是由于它相当于一个_______(填写物理装置名称);
(2)若将茶壶放在水平桌面的中央,向茶壶中倒入的水越多,请分析判断茶壶对桌面的压强变化情况:_________;
(3)若壶中注入水深0.1米,壶底面积为0.01m2,计算水对壶底的压强p水_______和水对壶底的压力F水______。
【答案】(1)连通器
(2)压强变大
(3)
【知识点】生活中常见的连通器、液体压强公式的简单应用、压强公式的简单应用、计算液体对容器底的压强和压力
【详解】(1)为了让茶壶中的水能装满,壶嘴和壶身要做得一样高,这是由于它相当于一个连通器,当内部的水不流动时,壶内的液面总是保持相平的。
(2)向壶中倒入的水越多,其重力越大,对水平桌面的压力也越大,而茶壶的受力面积不变,根据可知,茶壶对桌面的压强变大。
(3)[1]若壶中注入水深0.1米,由液体压强公式可得,水对壶底的压强为
[2]壶底面积为,所以水对壶底的压力为
20.如图所示,质量为400g、底面积为25cm2的薄壁容器中盛有1600g水,将容器放置在水平地面上,容器内水深h为40cm,则水对容器底部的压力为___________N,容器对地面的压强为___________Pa。(g取10N/kg)
【答案】 10 8000
【知识点】压强公式的简单应用、计算液体对容器底的压强和压力
【详解】[1]水对容器底部的压强
根据压强公式,则水对容器底部的压力
[2]容器对地面的压力F'等于容器和水的总重力G总,即
因此容器对地面的压强
21.如图所示,一个底面积,重为30N的木桶放在水平桌面上,桶内装有40N的水,水深,求:
(1)水对桶底的压强;
(2)水对桶底的压力;
(3)桶对地面的压强。
【答案】(1)1960Pa
(2)39.2N
(3)3500Pa
【知识点】压强公式的简单应用、计算液体对容器底的压强和压力
【详解】(1)水对桶底的压强为
(2)水对桶底的压力
(3)桶对地面的压力为
桶对地面的压强
22.如图所示,一把装有水的茶壶静止在水平桌面中央,小徐同学利用身边的实验器材测量有关茶壶的压力和压强,下表是他测量的一些数据(壶壁厚度不计)。求:
茶壶质量
0.2千克
茶壶底面积
1×10-3米2
桌子表面积
1米2
茶壶中水的质量
0.3千克
茶壶中水的深度
0.1米
(1)水对壶底的压力和压强。
(2)茶壶对水平桌面的压强。
【答案】(1)1N,1×103Pa
(2)5×103Pa
【知识点】压强公式的简单应用、计算液体对容器底的压强和压力
【详解】(1)水对壶底的压强
由可知,水对壶底的压力
(2)茶壶对水平桌面的压力
茶壶对水平桌面的压强
考向05 连通器的原理及其应用
23.货轮经过大坝时必须经过五级船闸,船闸利用______原理。如图(a)所示,陕西历史博物馆中的“青瓷提梁倒灌壶”也利用了该原理,如图(b)所示是该壶倒放时的剖面图,试通过物理学知识在图中画出该壶液面的最高位置______。(作图)
【答案】 连通器
【知识点】连通器的原理、生活中常见的连通器
【详解】[1]船闸是利用连通器原理工作的。连通器是指上端开口,下部连通的容器,当连通器中的液体不流动时,各容器中的液面高度总是相同的。船闸就是利用了这一特点,通过控制闸室与上游、下游的水位差,使船能够顺利通过大坝。
[2]根据连通器原理,当“青瓷提梁倒灌壶”倒放时,壶内的水和隔水管中的水构成连通器,静止时液面相平。所以壶液面的最高位置与隔水管B的顶端相平。如图所示
24.了方便盲人行走,在马路两旁的人行道上铺设了有凸棱的盲道。李刚在盲道上行走,感觉到脚有些不舒服。从物理学角度分析,这是因为:走在盲道上,脚与地面的____减小了,从而增大了____。如上图所示,工人师傅装修房屋时,用灌水的透明长塑料管检查两个窗台是否在同一水平面,这是利用了_____原理。
【答案】 受力面积 压强 连通器
【知识点】增大压强的方法及生活中的实例、连通器的原理
【详解】[1][2]马路两旁的人行道上铺设了有凸棱的盲道是为了在压力一定时,减小脚与地面的受力面积,从而增大地面对脚的压强。
[3]连通器的原理是在连通器中的同种液体在液面不流动时,总保持相平;透明塑料软管两端开口、底部连通,符合连通器的构造,可以检查两个窗台是否在同一水平面。
25.如图所示,船由下游经过船闸驶往上游,船在下游要进入闸室时,先关闭阀门A和闸门C,再打开阀门________,当闸室中水位与下游水位相平时打开闸门________,船就可以驶入闸室.该船闸主要应用了________原理。
【答案】 B D 连通器
【知识点】连通器的原理、熟悉船闸的工作过程
【详解】[1][2][3]当船从下游驶向船闸时,先关闭阀门A和闸门C,紧接着再打开阀门B,此时闸室与下游组成连通器,闸室内的水通过阀门B流出,闸室内外水面齐平后,打开下游闸门D,然后让船进入闸室;由图示原理可知船闸是利用连通器原理工作的。
26.U形管内分别从左右两侧装入两种不同的液体,当液体静止时,两侧的液面( )
A.一定相平 B.一定不相平 C.可能相平 D.无法判断
【答案】C
【知识点】液体压强公式的简单应用、连通器的原理
【详解】由连通器原理可知,当U形管中装入同一种液体且液体静止时,液面会保持相平。由可知,液体压强与液体的密度和深度有关,当U形管内分别从左右两侧装入两种不同的液体,当液体静止时,液面高度会因液体密度不同而发生变化。若两种液体的密度相同时,两侧的液面相平;若液体的密度不相同时,两侧的液面不相平。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
27.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”)。如果上面容器中,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”)。
【答案】 < 不流动 从A流向B
【知识点】液体压强公式的简单应用、连通器的原理
【详解】[1]如图可知,a、b两点的深度关系ha<hb,且装有同一种液体,由p=ρgh可知,pa<pb。
[2]当阀门打开时,A和B的上端开口底部连通,构成了连通器,由于容器中装同一种液体水,并且液面相平,因此打开阀门后,液面仍保持相平,故液体不会流动。
[3]由于清水的密度小于盐水的密度,根据p=ρgh可知,在同一深度,pA>pB,所以若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。
28.如图所示,船由下游经过船闸驶往上游,船在下游要进入闸室时,先关闭阀门A和闸门C,再打开阀门________,当闸室中水位与下游水位相平时打开闸门D,船就可以驶入闸室。该船闸主要应用了________原理。
【答案】 B 连通器
【知识点】熟悉船闸的工作过程
【详解】[1][2]当船从下游驶向船闸时,先关闭阀门A和闸门C,紧接着再打开阀门B,此时闸室与下游组成连通器,闸室内的水通过阀门B流出,闸室内外水面齐平后,打开下游闸门D,然后让船进入闸室;由图示原理可知船闸是利用连通器原理工作的。
29.如图所示的装置中,不是利用连通器原理进行工作的是( )
A. 茶壶 B. 船闸
C. 加油枪 D. 锅炉水位计
【答案】C
【知识点】生活中常见的连通器
【详解】A.茶壶的壶嘴与壶身底部相通,上端开口,倒满水后,液面相平,故茶壶是连通器,故A不符合题意;
B.船闸的上游阀门打开时,上游和闸室构成连通器,下游阀门打开时,下游和闸室构成连通器,是利用连通器的原理工作的,故B不符合题意;
C.加油枪是利用油的压强的原理制成的,没有利用连通器原理,故C符合题意;
D.锅炉水位计的上端开口,下端连通,是利用连通器的原理工作的,故D不符合题意。
故选C。
30.茶是中华传统饮品,具有悠久的历史和丰富的文化内涵。如图所示的茶壶主要利用了______原理制成。泡茶时,茶香四溢,说明分子在不停地做______。将热茶倒入杯中,杯口冒着白气,这是______现象;将热茶晾在一边不喝,一段时间后,杯中茶水会变少,这是______现象(最后两空填写物态变化)。
【答案】 连通器 无规则运动 液化 汽化
【知识点】生活中的汽、液化现象、生活中常见的连通器、分子的热运动
【详解】[1]茶壶的壶身和壶嘴构成连通器,是利用连通器原理制成的。
[2]泡茶时,茶香四溢,是因为茶香分子在永不停息地做无规则运动。
[3]将热茶倒入杯中,杯口冒着白气,白气是水蒸气遇冷液化成的小水珠。
[4]将热茶晾在一边不喝,一段时间后,杯中茶水会变少,这是因为有部分液态水汽化成了水蒸气。
考向06 液体压强作图
31.甲、乙、丙为底部扎有橡皮膜的玻璃管插入水槽中,如图所示。甲、乙、丙管内分别装有与水槽水面相平的煤油、盐水和水,请画出橡皮膜的大致形状。(盐水>水>煤油)
【答案】
【知识点】液体压强公式的简单应用
【详解】甲管装煤油,,g相同、深度h相同,根据公式,则,所以橡皮膜向上凸;
乙管装盐水, ,g相同、深度h相同,根据公式,则,所以橡皮膜向下凸;
丙管装水,管内水的密度与水槽中水的密度相同,g相同,深度h相同,根据公式,则,所以橡皮膜保持平整。如图所示:
32.如图中,相同的柱形容器中分别装有水和盐水,它们对容器底部的压强相同,请在容器中画出液面的大致高度。
【答案】
【知识点】液体压强公式的简单应用
【详解】盐水的密度大于水的密度,它们对容器底部的压强相等,根据公式p=ρgh可知,密度越大,液体深度越小,密度越小,液体深度越大。所以盐水的深度要比水的深度小。如图所示
33.在三个底部箍有橡皮膜的柱形容器中倒入盐水,然后分别放入装有水、盐水、酒精的大容器中,柱形容器的液面与大容器的液面相平,如图所示,请在图中画出三个橡皮膜的形变。
【答案】
【知识点】液体压强公式的简单应用
【详解】盐水的密度大于水的密度,如果大容器中装有水,柱形容器的液面与大容器的液面相平,由p=ρgh可知柱形容器内盐水对橡皮膜的压强较大,橡皮膜向下凸;如果大容器中装有盐水,柱形容器的液面与大容器的液面相平,由p=ρgh可知柱形容器内盐水对橡皮膜的压强和大容器中盐水对橡皮膜的压强相等,橡皮膜相平;盐水的密度大于酒精的密度,如果大容器中装有酒精,柱形容器的液面与大容器的液面相平,由p=ρgh可知柱形容器内盐水对橡皮膜的压强较大,橡皮膜向下凸,向下凸的比中水中程度大一些,如图所示:
考向07 液体压强综合拔高
34.如图所示,盛有水的薄壁圆柱形容器甲和实心金属小球乙置于水平桌面上,容器足够高。
(1)求距水面0.1米深处水的压强;
(2)若薄壁圆柱形容器底面积为2×10-2米2,小球乙的质量为2千克,现把小球乙浸没在容器里的水中,小球乙放入前后,水对容器底部的压强如下表所示,
放入前
放入后
(帕)
2940
3430
(a) 求容器对水平桌面的压强增加量;
(b) 求小球乙密度。
【答案】(1)
(2),
【知识点】液体压强公式的简单应用、密度公式的简单应用、压强公式的简单应用
【详解】(1)距水面0.1米深处水的压强
(2)容器对水平桌面的压力增加量
则容器对水平桌面的压强增加量
水面上升的高度为
则小球乙的体积为
则小球乙密度为
35.如图所示,密度为1×103千克/米3的长方体甲竖直放置于水平地面上,其边长如图所示;容器乙中有0.1米深的液体。求:
(1)长方体甲的质量m;
(2)长方体甲对水平地面的压强p甲;
(3)将长方体甲由竖放变为平放,求甲对水平地面的压强变化量∆p甲;
(4)若甲对水平地面的压强变化量与液体对容器乙底部的压强相等,求液体密度ρ。
【答案】(1)3千克
(2)2940帕
(3)1960帕
(4)2×103千克/米3
【知识点】液体压强公式的简单应用、压强公式的简单应用、重力的计算与估算、密度公式的简单应用
【详解】(1)长方体甲的体积为
长方体甲的质量
(2)长方体甲对水平地面的压力等于其重力,则压力为
地面的接触面积(受力面积)为
长方体甲对水平地面的压强为
(3)长方体甲平放时,对地面的压力不变,仍为F=29.4N,平放时,与地面的接触面积(受力面积)为
平放时,对水平地面的压强为
压强变化量为
(4)根据题意,液体对容器乙底部的压强等于甲对水平地面的压强变化量,即
液体深度。可得液体密度为
36.如图所示,轻质薄壁柱形容器甲、乙置于水平地面上,容器足够高。甲盛有0.3米深的水,乙盛有0.15米深的酒精(已知酒精的密度为800千克/米3)。水的质量和酒精的质量相同。
(1)求水对容器甲底部的压强;
(2)求甲、乙容器底面积之比;
(3)若将一物体A先后浸没在水和酒精中,发现水对容器底部的压强变化量和容器乙对地面的压强变化量相等,求物体A的密度。
【答案】(1)3000Pa
(2)
(3)2.5×103kg/m3
【知识点】压强公式的简单应用、液体压强公式的简单应用、密度公式的简单应用
【详解】(1)水的深度0.3m,水对容器甲底部的压强
(2)因为水的质量和酒精的质量相同,即
即
即
即
解得。
(3)设物体A的体积为。当物体A浸没在水中时,水对容器底部压强的变化量,因为,所以
当物体A浸没在酒精中时,容器乙对地面压强的变化量
已知水对容器底部的压强变化量和容器乙对地面的压强变化量相等,即
则
37.如图所示为老师办公室的一盆水培植物,其中薄壁圆柱形花瓶的质量为0.2kg,底面积为1×10-2m2,绿叶植物的质量为0.3kg,容器内水的质量为0.5kg,深0.1m。
(1)花瓶对水平桌面的压强p容;
(2)水对花瓶底部的压强p水和压力F水;
(3)为了稳固植物根基,老师向水中投入了一些实心玻璃珠,玻璃珠均浸没水中且水不溢出,若水对花瓶底部的压强增加量为245Pa,花瓶对水平地面的压强增加量为980Pa,请你根据上述信息尝试计算出玻璃珠的体积。
【答案】(1)2000Pa
(2)10N
(3)
【知识点】压强公式的简单应用、液体压强公式的简单应用
【详解】(1)花瓶对水平桌面的压力
花瓶对水平桌面的压强
(2)水对花瓶底部的压强
水对花瓶底部的压力
(3)投入了实心玻璃珠后,水增加的深度
由于玻璃珠浸没在水中,则玻璃珠的体积
38.现有一足够高、底面积为的轻质薄壁柱形容器中盛有深的水,静止放在水平地面上。
物体
体积()
在水中静止后的状态
A
漂浮在水面
B
浸没在水中
C
浸没在水中
(1)求容器内水的质量。
(2)现有物体A、B和C如表格所示,请选择其中一个放入容器中,使水对容器底部压强的变化量最大。写出选择的物体的理由并求出此时水对容器底部压强的增加量。
【答案】(1)4kg
(2)见解析
【知识点】液体压强公式的简单应用、密度公式的简单应用
【详解】(1)求容器内水的质量水根据,水的体积
所以容器内水的质量为
(2)选择使水对容器底部压强变化量最大的物体并求水,选择物体的理由:根据液体压强公式,对于柱形容器,放入物体后水对容器底部压强的变化量。
物体A漂浮在水面,根据漂浮条件,,其排开水的体积
物体B浸没在水中,其排开水的体积
物体C浸没在水中,其排开水的体积
因为,所以放入物体C时水面上升的高度最大,水对容器底部压强的变化量水也就最大。
放入物体C后水面上升的高度为
则水对容器底部压强的增加量为
2
1
学科网(北京)股份有限公司
$专题02液体压强
考向01探究液体压强影响因素实验…
考向02液体压强公式推导及简单应用……5
考向03比较液体在不同容器中对容器底部压强和压力的大小
11
考向04计算液体对容器底的压强和压力
14
考向05连通器的原理及其应用…
18
考向06液体压强作图…
电
考向07液体压强综合拔高…
25
考向01探究液体压强影响因素实验
1.如图所示的测量仪器的名称是
该图所示的情景表明这是在探究液体内部压强与
的关系。
煤油
煤油
煤油
2.如图所示的实验情景是探究液体内部压强与
关系,U形管压强计
(选填“是”或“不是”)
连通器,其两管液面的
反映了金属盒所在处液体压强的大小。由图(a)、(b)与(c)可以得到的
实验结论是
1
3.如下图所示,用
探究液体内部压强的情景。(填仪器名称)
(a)
(b)
(c)
(1)把金属盒放入水中,通过观察管内两边液面的高度差来判断金属盒处水的压强的大小、高度差越大,
水的压强
(选填“越大”或“越小”)
(2)比较图(a)、(b)和(c),可以得到:
(3)在图(b)中把金属盒慢慢下移,可以观察到管内两边液面的高度差增大,从而得到:在同一种液体
里,液体的压强随
的增加而增大。
(4)在图(b)中,若只将烧杯中的水换成盐水,其他条件不变,则可以观察到管内两边液体的高度差
(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
4.在探究液体压强与哪些因素有关,利用如图的
(填写仪器名称)、柱形容器,适量的水和酒精
等进行如下实验:
(1)实验中,逐渐增加探头在水中的深度,观察到U形管中液面高度差变
(2)再将容器中的水换成酒精,保持探头的深度不变,观察现象可得:液体压强与
有关:
(3)为了进一步研究距离液面下h深度处A点受到的液体压强大小:
A.设想在A点所处位置沿水平方向取一面积为S的水平液面,然后在受力面S上方假想出一段液柱,如果
液体的密度为P,则液柱对水平液面的压力F=
F
B.请根据压强定义式p=一推导距液面下h深度处液体的压强大小p液(写出推导过程):
S
2
(a)
(b)
5.如图所示,探究液体内部压强的特点(P盐水P水)。
A
B
。C
·D
水
匆
浓盐水
乙
(1)实验中,将液体内部的压强大小转换为用U形管两侧液面的
来表示;
(2)为了使实验现象更明显,U形管中的液体最好用
(选填“有色”或“无色”)的;
(3)将探头放在图乙所示液体内部的A、B位置,观察到U形管两侧液面的高度差>h4,经过多次实验观察
到同样的现象,这说明同种液体内部的压强随
的增加而增大:
(4)将探头放在图乙中所示液体内部等深的B、C位置,观察到U形管两侧液面的高度差c>h,这是为了研
究液体压强与液体
的关系。
考向02液体压强公式推导及简单应用
6.如图所示是理论推导液体内部压强公式的示意图。
(I)如图()所示,研究A点受到的液体压强大小,在A点所处位置沿水平方向假想出一个受力面S,如图
(b)所示。可用受力面S受到的液体压强大小代替A点受到的液体压强大小,其依据是同种液体,深度相
同,液体压强
。(选填“相同”或“不同”)
(a)
(b)
(c)
(d)
(2)然后在受力面S上方假想出一段液柱,如图(c)所示,即可推导出液体压强公式p=Pgh。这种运用
假想液柱研究问题的思想方法被称为。(选填“控制变量法等效替代法”或“建立理想模型法”)请根
据压强定义式p=。推导出p=Pgh公式:
3
(3)小明想用液体压强公式p=Pgh计算蛟龙号上表面海水产生的压强,他查阅资料发现海水密度随深度的
增大而增大,他用公式p=pgh计算蛟龙号上表面海水产生的压强。(选填“能”或“不能”)
(4)若图(a)为轻质薄壁柱形容器,底面积为2×102m2,水的深度是0.2m,求:(g取10Nkg)
①容器中水的质量m水;
②容器底部受到水的压强P水;
③如图(d)是正方体金属块,边长为0.1,若将该金属块垫在容器下方,地面受到压强的变化量等于原来
容器对地面压强的2.5倍,求金属块质量m物。
7.如图所示,水平地面上甲、乙两圆柱形容器中的液面相平。A、B、C三点液体的压强分别为PA、卫a、Pc,
(p酒精0.8×10kgm3)其中压强最大的是;要使甲乙两容器中A、C两点的压强相等,下列做法可
行的是
。(选填字母)
A.向甲容器里加入酒精B.在乙容器中抽取水C.在两容器中抽取同样体积的两种液体
酒精
水
777777777777777
7777
甲
8.下列说法正确的是()
F
A.公式p=一只适用于固体,公式p=Pgh只适用于液体
S
B.公式p=
F
只适用于固体,公式p=Pgh适用于固体和液体
分
C.公式p=。适用于固体、液体、气体,公式p=Pg只适用于液体
D.公式p=。适用于固体、液体、气体,公式p=Pgh适用于液体和气体
S
9.图中甲乙是两个完全相同的容器,甲装盐水,乙装水,同一高度上C、D两点压强的大小相等,则两个
容器底部受到液体的压强()
A.P甲=Pz
B.P甲<Pz
C.PaPi
D.无法判断
10.长江三峡大坝是世界上最大的水利枢纽工程之一。在经过三峡大坝时,小明观察到三峡大坝坝体做成
上窄下宽,主要是根据
(选填“固体压强”或“液体压强”)的规律。三峡大坝的正常蓄水位为175m,
则离水面距离为30m、面积为1m'的大坝表面受到水的压强为Pa,受到水的压力为N。
(g=10N/kg)
11.如图所示,一个重为10N,底面积为0.01m2的平底薄壁玻璃大花瓶放在足够大的水平桌面上,瓶内装
有重为20N的水,水面到瓶底的距离为0.2m。求:
(1)水对瓶底的压强p水:
(2)水对瓶底的压力F水:
(3)花瓶对水平桌面的压力F瓶和压强P瓶。
12.如图所示为我国“奋斗者”号载人潜水器,该潜水器在马里亚纳海沟创造了11000m的中国深潜新纪录,
当它在下潜到5000m深处时(P海水=1000kg/m),所受到的液体压强高达
帕,它的物理意义是
考向03比较液体在不同容器中对容器底部压强和压力的大小
13.如图所示,装有液体的轻质密闭圆台形容器放置在水平地面上。若将该容器倒置放置,则容器对水平
5
地面的压强将
,液体对容器底部的压强将
(两空均选填“变大”、“不变”或“变小”)。
14.如图所示容器中装有水(未装满)放在水平桌面上,若将其倒置以后,则水对容器底部的压力
,水对容器底部的压强
15.如图所示,水平地面上薄壁圆柱形容器甲、乙的底面积分别为2S、S,容器内分别盛有质量相等的水和
酒精(p酒精0.8×103千克/米3)。
(1)求甲容器中0.1米深处水的压强p水。
(2)若乙容器中酒精质量为2.4千克,求酒精的体积V酒。
(3)分析比较水和酒精对容器底的压强卫水、卫酒的定量关系。
(4)若在乙容器内抽取0.2米深酒精后,酒精和水对容器底的压强相等,求甲中水的深度。
16.如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同的同种液体。
下列说法正确的是()
①液体对容器底部的压强:P单=P2
②液体对容器底部的压力:F<Fz
③容器对桌面的压力:F甲'<Fz
6
④容器对桌面的压强:P甲=P2
A.只有①和②
B.只有①和③
C.只有②和③
D.只有②和④
17.如图所示,一密闭圆台形容器放在水平桌面上,容器中盛满水。若把该容器倒放在水平桌面上,则相
比倒放之前,水对容器底压强卫水将」
水对容器底的压力F水将」
,容器对地面的压力F容
将
二,容器对地面的压强卫容将
(均选填“增大“不变”或“减小”)。
考向04计算液体对容器底的压强和压力
18.如图所示,质量为1千克、底面积为2×103m2平底容器放在2m2的水平桌面中央,内装有体积为
1.5×104m的水,水面距容器底的深度为0.2m。求:
(1)水对杯底的压强:
(2)水对杯底的压力;
(3)容器对桌面的压强。
19.如图所示的紫砂茶具,典雅精美,气质独特,始于宋代,盛于明清,流传至今。
(1)茶壶的设计中用到了许多物理知识。如:为了让茶壶中的水能装满,壶嘴和壶身要做得一样高,这是由
于它相当于一个
(填写物理装置名称);
(②)若将茶壶放在水平桌面的中央,向茶壶中倒入的水越多,请分析判断茶壶对桌面的压强变化情况:
7
(3)若壶中注入水深0.1米,壶底面积为0.01m2,计算水对壶底的压强p水
和水对壶底的压力F水
20.如图所示,质量为400g、底面积为25cm2的薄壁容器中盛有1600g水,将容器放置在水平地面上,容
器内水深h为40cm,则水对容器底部的压力为
N,容器对地面的压强为
Pa。(g取
10N/kg)
h
7777777777777
21.如图所示,一个底面积2×102m2,重为30N的木桶放在水平桌面上,桶内装有40N的水,水深0.2m,
求:
(①)水对桶底的压强P水;
(2)水对桶底的压力F水;
(3)桶对地面的压强P地。
22.如图所示,一把装有水的茶壶静止在水平桌面中央,小徐同学利用身边的实验器材测量有关茶壶的压
力和压强,下表是他测量的一些数据(壶壁厚度不计)。求:
茶壶质量
0.2千克
茶壶底面积
1×103米2
桌子表面积
1米2
茶壶中水的质
0.3千克
量
茶壶中水的深
0.1米
度
(1)水对壶底的压力和压强。
(2)茶壶对水平桌面的压强。
考向05连通器的原理及其应用
23.货轮经过大坝时必须经过五级船闸,船闸利用
原理。如图(a)所示,陕西历史博物馆中的“青瓷
提梁倒灌壶”也利用了该原理,如图(b)所示是该壶倒放时的剖面图,试通过物理学知识在图中画出该壶
液面的最高位置。(作图)
注水口
壶嘴
隔水管B、
隔水管A
-壶底
倒放
(a)
(b)
24.了方便盲人行走,在马路两旁的人行道上铺设了有凸棱的盲道。李刚在盲道上行走,感觉到脚有些不
舒服。从物理学角度分析,这是因为:走在盲道上,脚与地面的减小了,从而增大了。如上图所
示,工人师傅装修房屋时,用灌水的透明长塑料管检查两个窗台是否在同一水平面,这是利用了原理。
25.如图所示,船由下游经过船闸驶往上游,船在下游要进入闸室时,先关闭阀门A和闸门C,再打开阀
门
,当闸室中水位与下游水位相平时打开闸门
,船就可以驶入闸室.该船闸主要应用了
原理。
9
D
闸室
,上游
阀门B
阀门A
26.U形管内分别从左右两侧装入两种不同的液体,当液体静止时,两侧的液面()
A.一定相平B.一定不相平
C.可能相平
D.无法判断
27.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α、b两处的压强
Pa.
(选填><”或“=”)P%。当阀门打开时,液体
(选填“流动”或“不流动”)。如果
上面容器中,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”)。
B
28.如图所示,船由下游经过船闸驶往上游,船在下游要进入闸室时,先关闭阀门A和闸门C,再打开阀
门
,当闸室中水位与下游水位相平时打开闸门D,船就可以驶入闸室。该船闸主要应用了
原理。
闸室
游
阀门B
阀门A
29.如图所示的装置中,不是利用连通器原理进行工作的是()
A
茶壶
B
船闸
加油枪
锅炉水位计
30.茶是中华传统饮品,具有悠久的历史和丰富的文化内涵。如图所示的茶壶主要利用了原理制成。
10