内容正文:
第2节 液体的压强
目录
【学习目标】 1
【思维导图】 2
【知识梳理】 2
知识点一:探究液体压强的特点实验 2
知识点二:液体压强的特点 8
知识点三:液体压强的大小 10
知识点四:连通器 15
【方法技巧】 18
技巧:比较液体压力压强的大小 18
【巩固训练】 21
【学习目标】
1、认识液体压强的特点;
2、知道影响液体压强大小的因素;
3、会计算液体的压强;
4、了解连通器及其工作原理。
重点:
1、理解液体内部压强及其特点
2、探究液体压强与深度和液体密度的关系
3、连通器的原理及应用
难点:
1、区别液体压强与固体压强的成因差异
2、理解深度与高度的区别
3、压强计的使用
【思维导图】
【知识梳理】
知识点一: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。
【典例1】(2025下·河南郑州·八年级统考期末)小明利用如图所示的装置做“研究液体内部的压强”实验。
(1)实验前,小明发现当压强计的探头在空气中时,U形管左右两侧的液面不相平,如图甲所示,接下来他的操作是 ;
(2)为了使实验现象更明显,压强计探头上的橡皮膜应选较 (选填“厚”或“薄”)的;在U形管中注入 (选填“有色”或“无色”)液体,以便于观察;
(3)比较图乙、丙得到的结论是 ;
(4)要探究液体的压强与液体的密度是否有关,应选择图中的 两图进行对比;
(5)在同一水平桌面上的两个相同的容器中分别盛有A、B两种液体,液面相平,将两个完全相同的U形管压强计的探头分别放入液体中不同位置,U形管内液面的高度差相同,如图所示,此时容器底所受液体压强分别为pA、pB,两探头上的橡皮膜所受液体压强分别为p'A、p'B则pA pB,p'A p'B(以上均选填“>”“=”或“<”);
(6)小明完成上述实验后与同学经过交流又设计了一个实验装置,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橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时,其形状发生改变。若往隔板两侧分别加入两种不同的液体,其中不能比较两种液体密度大小关系的是 (选填字母)。
A. B.C. D.
【变式1】如图所示是用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”,除②图杯中装的浓盐水外,其余杯里装的都是水。
(1)压强计是通过U形管中液面的________来反映被测压强大小的;
(2)使用前应检查装置是否漏气,方法是用手轻轻按压几下橡皮膜,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明装置________(选填“漏气”或“不漏气”);
(3)做②③两次实验,是为了探究液体内部压强大小跟液体的________是否有关,结论是________;
(4)做④________三次实验,是为了探究液体内部压强大小跟液体深度的关系;
(5)比较①③④三幅图,你还可以得出的结论是:在液体内部同一深度________。
【变式2】如图所示,在“探究液体内部压强”的实验中:
(1)图A所示压强计在使用前,需观察U形管两边液面是否相平,要检查装置的气密性。请简述检查气密性的方法:_______。实验中通过_________显示液体内部压强的大小。
(2)某同学实验的情形如图B、C、D所示。
①比较图B和图C可以探究的问题是___________。
②保持探头在水中的深度不变,改变它的方向如图C、D所示,根据实验现象可以初步得出结论:______。
(3)该同学在实验过程中发现:在同种液体内部同一深度处,使用不同的压强计,U形管两侧液面的高度差不完全相同。他认为可能与探头橡皮膜安装的松紧有关。请你设计实验证明他的观点_________。
【变式3】(2025下·四川广安·八年级统考期末)学习了压强知识后,妙妙用如图所示的压强计探究“液体内部的压强”。
(1)使用前应检查压强计是否漏气,妙妙做了如图甲所示的检查,用手轻轻按压橡皮膜,发现U形管中的液面能灵活升降,则说明该装置 (选填“漏气”或“不漏气”)。
(2)实验中通过比较压强计的U形管两侧液面的高度差来比较液体内部压强的大小,这是利用了 法。下列 (填序号)实验也用到了这种研究方法。
A.探究影响压力作用效果的因素
B.用机械停表测量时间
(3)比较丙、丁两次实验可知:液体内部的压强与液体的 有关。
(4)在图丁的实验中,保持金属盒位置不变,在容器中加入适量清水与盐水均匀混合后(液体不溢出),橡皮膜受到的液体压强将 (选填“变大”“变小”或“无法判断”)。
(5)已知图戊中U形管左侧水柱高为2cm,右侧水柱高为8cm,则烧杯内金属盒所测位置处液体的压强为 Pa;U形管底部受到的液体的压强为 Pa。
知识点二:液体压强的特点
1、如图所示,在一个两端开口的玻璃管底端扎好橡皮膜,或在侧壁有开口的玻璃圆筒上扎好橡皮膜,分别逐渐加水并观察现象。
实例
实验一
实验二
加水前
加水后
现象
橡皮膜向下凸出
橡皮膜向外凸出
【探究归纳】
液体内部压强的特点:
(1)液体内部向各个方向都有压强,在同种液体的同一深度,向各个方向的压强都相等;
(2)同种液体内部的压强随深度的增大而增大;
(3)液体内部压强的大小还跟液体密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
【例2】(2025下·山东菏泽·八年级统考期末)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
【变式1】(2025•西乡塘区校级开学)如图所示,小明将自制的“液体压强演示仪”放入水中,根据液体压强规律,下列橡皮膜变化的现象,正确的是( )
A. B. C. D.
【变式2】(2025春•同安区期中)学好物理好处多,比如随手涂鸦也能兼顾美与科学性。小娟同学想画鱼儿戏水时在水吐出气泡的情景,如图所示,聪明的你请帮她在图中选出正确的画法( )
A.甲图 B.乙图 C.丙图 D.丁图
【变式3】(2025春•常州期末)如图所示,容器中装有水,其底部A、B、C三处受到水的压强分别为pA、pB、pC,下列判断中正确的是( )
A.pA>pB>pC B.pA<pB<pC C.pA=pB=pC D.pA>pB=pC
知识点三:液体压强的大小
1.液体压强公式的推导
计算液面下深度为h处液体的压强时,可以设想在液面下深度为h处有一个水平放置的“平面”,计算这个平面上方的液柱对这个平面的压强。
设平面的面积为S,如图所示:
(1)液柱的体积:V=Sh,
(2)液柱的质量:m=ρV=ρSh;
(3)液柱对水平面的压力:F=G=mg=ρShg;
(4)水平面受到的液柱的压强:。
因此,液面下深度为h处液体的压强为p=ρgh。由于液体内部同一深度向各方向的压强都相等,所以我们只要算出液体竖直向下的压强,也就知道了这一深度处液体向各个方向的压强。
2.液体压强公式
(1)公式:p=ρgh
(2)公式中各字母表示的物理量和单位
字母
物理量
单位
p
压强
Pa
ρ
液体的密度
kg/m3
g
常量
N/kg
h
液体的深度
m
应用公式p=ρgh时,各个物理量的单位都应统一为国际单位制中的单位。ρ的单位用kg/m3,h的单位用m,计算出的压强p的单位才是Pa。
3.液体压强公式的四点理解
(1)由公式p=ρgh可知,在g值不变的情况下,液体压强只与密度和深度有关,与质量、体积无关。
(2)液体深度是指液体中被研究的点到液体自由液面的数值距离。如图所示,A、B、C、D、E各点的深度分别为:30cm、40cm、50cm、40cm、20cm。
(3)公式p=ρgh适用于静止、均一的液体,不适用于流动的液体。
(4)均质、实心、竖直的柱状固体(如长方体、正方体、圆柱体、棱柱体等)对水平面的压强p=ρ固gh是求固体压强的已知特殊情况,而液体压强公式p=ρgh适用于计算任何静止、均一的液体产生的压强。
【典例3】(2025上·上海普陀·九年级统考期中)如图所示,鱼缸里有许多缓慢游动的鱼,A、B、C是其中三条鱼上的某点,已知A点的压强为帕,则A点所处的深度为 米;B点受到水的压力方向为向 (选填“上”或“下”);若C点的深度比A点增加0.1米,则C点水的压强为 帕。
【典例4】(2024·江汉油田潜江天门仙桃)底面积300cm2、深度20cm的薄壁圆柱形容器重6N,放置在水平桌面上,其中盛有6cm深的水如图甲;然后将一质量为2.7kg的实心正方体铝块放入水中,如图乙。(ρ铝=2.7×103kg/m3)求:
(1)铝块的体积是多少m3?
(2)图甲中容器对水平桌面的压强为多少Pa?
(3)放入铝块后,水对容器底部的压强增加了多少Pa?
【变式1】河水的深度越深、压强______,为了使拦河坝能承受更大的水压,把拦河坝设计成下宽上窄的形状。三峡水电站的水库大坝高185m,当水库水位为175m时,坝底受到的水的压强是______Pa。(g取10N/kg)
【变式2】(2026春•碑林区校级月考)质量为1kg的平底空水桶,底面积为700cm2。水桶内装有30cm深的水,放在水平地面上,如图甲所示,水对水桶底的压强比水桶对地面的压强小1000Pa,当小明用竖直向上的力F提水桶,但没有提起来时,如图乙所示,水桶对地面的压强为1800Pa,则下列选项正确的是(g取10N/kg)( )
A.水对水桶底的压强是4000Pa B.水桶内水的质量为28kg
C.乙图中桶对地面的压力大小为226N D.小明竖直向上提水桶的力F大小为154N
【变式3】(2025春•青秀区校级月考)如图所示,一重为20N、底面积为0.02m2的容器置于水平桌面上,所装液体的体积是0.01m3,深0.3m。若容器底受到的液体压强是2.4×103Pa,求:
(1)液体的密度;
(2)距容器底面0.1m处的a点液体的压强;
(3)如果把容器里的液体换成水,求容器底受到水的压力。
知识点四:连通器
1.连通器:上端开口、下端连通的容器叫做连通器。
2.连通器的特点:连通器里装入同种液体,当液体部流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的,如图所示。
★特别提醒
连通器各部分中的液面高度相同时的条件:一、连通器中的液体是同种液体;二、液面静止。
3.连通器内液面相平的原因:如图所示,当连通器内的液体静止时,设想在连通器底部连通的部分有一个小液片AB。
液体静止,液片处于平衡状态→水平方向液片受力平衡F1=F2→因相同,故液片两侧压强相等,即p1=p2→因p=ρgh,ρ、g相同,故两侧液柱高度相等,即h左=h右。
4.连通器的应用
茶壶的壶身和壶嘴构成连通器,方便倒水
下水弯的U型“反水弯”是一个连通器,阻挡下水道的异味进入室内
锅炉水位计的玻璃管和锅炉构成连通器,可显示锅炉内的水位
水塔和自来水管构成连通器,将水送到千家万户
过路涵洞是一个连通器,使水从道路一侧流到另一侧
养殖场的自动加水器实质上也是一个连通器,可保持饮水槽内水位不变
船闸利用连通器原理实现船只通航
【典例6】(2025春•芗城区校级期中)在下列生活和生产实例中,利用连通器原理工作的是( )
A. B. C. D.
【变式1】(2025·上海静安·统考一模)根据连通器的原理,下列情形中,当水面静止时,液面的位置符合事实的是( )
A.U形管中的液面位置 B.茶壶倾斜时,壶身和壶嘴中的液面位置
C.下水道存水弯中的液面位置 D.锅炉液位计液面的位置
【变式2】如图所示的设备中,没有应用连通器工作的是( )。
A.茶壶 B.船闸
C.自动喂水装置 D.锅炉与外面的水位计
【变式3】(2025下·河北廊坊·八年级统考阶段练习)如图所示,下列装置不是连通器的是( )
A.牲畜自动饮水器 B.注射器
C.茶壶 D.船闸
【方法技巧】
技巧:比较液体压力压强的大小
解答关于压强的综合题时一定要注意分析、计算的是固体压强还是液体压强。
1.固体(先压力后压强):一、分析、计算压力;二、由分析计算压强。
2.液体(先压强后压力):一、根据液体压强公式p=ρgh分析、计算液体的压强;二、根据F=pS分析、计算压力。
【典例7】(2025•惠山区模拟)如图所示,甲、乙两个相同的量筒放在同一水平面上,量筒内盛有不同种类的液体,两个量筒内底部所受液体的压强相等。两种液体的密度为ρ甲和ρ乙,则ρ甲 ρ乙;两液体内同一高度上A、B两点液体压强pA和pB,则pA pB(均填“大于”、“等于”或“小于”)。
【变式1】(2025秋•宝山区期末)如图所示,圆柱形容器A、B,盛有体积相同的液体。若两容器底部受到的液体压强分别为pA、pB,液体的质量分别为mA、mB。则下列判断正确的是( )
A.若mA等于mB,则pA可能等于pB
B.若mA等于mB,则pA一定等于pB
C.若mA大于mB,则pA一定大于pB
D.若mA小于mB,则pA一定小于pB
【变式2】如图所示,底面积相同的甲、乙两容器,装有质量不同的相同液体,它们的高度相同,则它们对容器底部的压强p甲______p乙,对容器底部的压力F甲______F乙(选填“>”、“=”或“<”)。
【变式3】(2025秋•海门市校级期末)三个底面积相同,形状不同的容器,容器质量忽略不计,如图所示。装入质量相同的水,但都没有装满,三者底部所受到压强的关系是: ;水对容器底部的压力的关系是: ;容器对水平地面的压力关系是 ;容器对水平地面的压强关系是 。
【巩固训练】
1.(2025·江苏苏州·校联考模拟预测)如图,容器中间用隔板分成左右两部分,隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时其形状为一凹面。它可以用来做“探究液体压强是否跟深度、液体密度等有关”的实验。有关本实验,下列说法错误的是( )
A.本实验能说明液体对容器的侧壁有压强
B.若要检验“在深度相同时液体压强跟密度有关”这一结论,则两边放入的液体的液面应该在同一高度
C.若要检验“在同种液体中液体压强跟深度有关”这一结论,则两边要放入不同密度的液体
D.如图显示橡皮膜向左凸起形成一凹面,可知当两边液体深度相同时,左边的液体密度更小,其压强更小
2.(2025春•淮安区期末)如图所示,柱形容器中装有油和水两种液体,P点位于油和水的分界面上,Q点位于容器底部,已知柱形容器中液体对容器底部的压力等于容器中液体的总重。将容器中的油和水均匀混合,且混合后的总体积保持不变,则混合后( )
A.P点的压强变小 B.P点的压强变大
C.Q点的压强变小 D.Q点的压强变大
3.(2024下·河北邢台·八年级校联考期中)如图所示,小明将压强计的探头放入水中某一深度处,记下U形管中两液面的高度差h,已知。下列操作能够使高度差h增大的是( )
A.将探头向上移动一段距离 B.将探头水平向左移动一段距离
C.将探头放在食盐水中的同样深度处 D.将探头在原深度处向其他方向任意转动一个角度
4.有一重2N的圆柱形玻璃杯(杯壁厚度不计),底面积为100cm2,装有一定质量的煤油,杯底到油面的高度为20cm,放在水平桌面上(取g=10N/kg,ρ煤油=0.8×103kg/m3),则下列结果不正确的是( )。
A.煤油对杯底的压强是1.6×103Pa; B.杯底对桌面的压强是1.8×l03 Pa;
C.煤油对杯底的压力是16N; D.杯子受到桌面的支持力是16N
5.(2025上·上海浦东新·九年级统考期中)如图所示的装置中,不是利用连通器原理工作的是( )
A.茶壶 B.路面下的过水涵洞
C.U形管压强计 D.锅炉水位计
6.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、质量相等的不同液体。下列说法正确的是( )。
①容器对桌面的压力:F甲>F乙
②液体的密度:ρ甲=ρ乙
③液体对容器底部的压强:p甲>p乙
④容器对桌面的压强:p甲′=p乙′
A.只有①和③ B.只有①和④ C.只有②和③ D.只有③和④
7.(2024秋•徐汇区校级期中)如图所示,完全相同圆柱形容器甲、乙中分别盛有质量相等的水和酒精,将两个完全相同的实心小球分别浸入水和酒精中,两容器中液体足够多且均未溢出,静止后两个容器对水平面的压强增加量为Δp甲、Δp乙,水和酒精对容器底部的压强增加量分别为Δp水、Δp酒精,则下列判断中正确的是( )
A.Δp甲可能等于Δp乙 B.Δp甲一定大于Δp乙
C.Δp水一定大于Δp酒精 D.Δp水可能等于Δp酒精
8.(2025·山东菏泽·统考三模)科技改变生活,“扫地机器人”吸尘时,电机高速转动使机器内部的空气流速大,压强 (选填“大”或“小”),产生负压将灰尘压入吸尘盒内;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 。
9.(2025春•靖江市校级期中)由于长江上游的植被遭受到破坏,造成水土流失,使长江水中的泥沙含量增加。这相当于长江水的密度 (选填“变小”或“变大”),因此,在同等深度的情况下,长江对堤坝的压强变大,从而使堤坝受到破坏的可能性增大了,加大了防汛的难度,因此堤坝应设计成 (选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)更安全。
10.如图所示,水平桌面上有两个重力不计的圆柱形容器A、B,横截面积均为5.0×10-3 m2,A的底面向上凸起,B的底面为平面。在两容器中均加入重为10N的水,则B对桌面的压强为 Pa,A对桌面的压强 (选填“大于”、“小于”或“等于”)B对桌面的压强.若A、B容器的水中同一高度处压强分别为pA、pB,则pA pB (选填“大于”、“小于”或“等于”)。
11.(2025上·上海松江·九年级统考期中)当连通器中注入同种液体,静止后,液面总是相平。为了对这种现象做出科学解释,我们在连通器的底部取一液片,如图,假设一开始连通器两侧液面不相平,且左低右高,则小液片左侧受到的液体压强 (选填“大于”“等于”或“小于”)右侧的液体压强,由于压力差,液片就会向 (选填“左”或“右”)侧移动,直到两边管中液体对最底部液片的压强 才停止流动。下列实例中利用连通器原理工作的是 (选填编号)。
12.(2024春•启东市期末)小明利用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)实验中液体压强的大小变化是通过比较 来判断的,实验前小强发现压强计U形管两边红墨水的高度不相等,如图甲所示,接下来应该 (选填“重新安装软管”或“多加一些红墨水”)。
(2)排除故障后,用手指按压强计的橡皮膜,U形管内水面出现高度差;将橡皮膜放入水中越深,U形管内水面高度差逐渐变大,这说明 ;将橡皮膜放入水中保持同一深度,改变压强计橡皮膜的方向,U形管内水面高度差不变,这说明 ;
(3)小明保持乙图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,比较乙、丙两次实验,小强得出了:在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大的结论。我认为他的结论是错误的,原因是 。
(4)如图甲是压强计,用来探究液体内部压强装置。小明认为,用图丁装置同样可以探究液体内部压强。具体操作是:将玻璃管中的水倒出,将有橡皮膜的一端向下竖直放入液体中,随着橡皮膜所在深度的改变,观察橡皮膜的凹陷程度随之发生的变化(如图戊)。对比压强计,上述探究装置存在的两大缺陷主要表现在: 。(写出任意一个)
13.(2025下·江西吉安·八年级统考期末)如图所示,平底茶壶的质量是600g,底面积是(壶内、外底面积相等),内盛的开水,放置在面积为的水平桌面中央。试求:
(1)水对茶壶底部的压强和压力;
(2)茶壶对桌面的压强;
(3)当小明用竖直向上的力提茶壶,但没有提起来时,此时茶壶对桌面的压强为1000Pa,求F的大小。
14.(2025下·江西上饶·八年级统考期末)如图所示,面积为的水平桌面正中央放着一个圆形鱼缸,鱼缸重为10N,内外底面积均为。缸内有质量为3kg的水和一条质量为100g的鱼,此时水的深度为20cm,(忽略鱼缸厚度,g取)求:
(1)水对鱼缸底的压强;
(2)水对鱼缸底产生的压力;
(3)当鱼浮出水面呼吸的时候,鱼缸对桌面产生的压强。
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第2节 液体的压强
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【学习目标】 1
【思维导图】 2
【知识梳理】 2
知识点一:探究液体压强的特点实验 2
知识点二:液体压强的特点 8
知识点三:液体压强的大小 10
知识点四:连通器 15
【方法技巧】 18
技巧:比较液体压力压强的大小 18
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【学习目标】
1、认识液体压强的特点;
2、知道影响液体压强大小的因素;
3、会计算液体的压强;
4、了解连通器及其工作原理。
重点:
1、理解液体内部压强及其特点
2、探究液体压强与深度和液体密度的关系
3、连通器的原理及应用
难点:
1、区别液体压强与固体压强的成因差异
2、理解深度与高度的区别
3、压强计的使用
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知识点一: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。
【典例1】(2025下·河南郑州·八年级统考期末)小明利用如图所示的装置做“研究液体内部的压强”实验。
(1)实验前,小明发现当压强计的探头在空气中时,U形管左右两侧的液面不相平,如图甲所示,接下来他的操作是 ;
(2)为了使实验现象更明显,压强计探头上的橡皮膜应选较 (选填“厚”或“薄”)的;在U形管中注入 (选填“有色”或“无色”)液体,以便于观察;
(3)比较图乙、丙得到的结论是 ;
(4)要探究液体的压强与液体的密度是否有关,应选择图中的 两图进行对比;
(5)在同一水平桌面上的两个相同的容器中分别盛有A、B两种液体,液面相平,将两个完全相同的U形管压强计的探头分别放入液体中不同位置,U形管内液面的高度差相同,如图所示,此时容器底所受液体压强分别为pA、pB,两探头上的橡皮膜所受液体压强分别为p'A、p'B则pA pB,p'A p'B(以上均选填“>”“=”或“<”);
(6)小明完成上述实验后与同学经过交流又设计了一个实验装置,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橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时,其形状发生改变。若往隔板两侧分别加入两种不同的液体,其中不能比较两种液体密度大小关系的是 (选填字母)。
A. B.C. D.
【答案】拆除软管重新安装 薄 有色 同种液体中,液体压强随液体深度的增大而增大 乙丁 < = D
【详解】(1)[1]实验前,小明发现当压强计的探头在空气中时,U形管左右两侧的液面不相平,说明左右两侧液面上方气体压强不同,接下来他应该拆除软管重新安装,使U形管左右两侧的液面相平。
(2)[2]为了使实验现象更明显,压强计探头上的橡皮膜应选较薄的,较薄的橡皮膜比较容易发生形变。
[3]在U形管中注入有色液体,有色液体与周围环境的颜色对比比较明显,便于观察。
(3)[4]比较图乙、丙,探头在海水中的深度越深,U形管两边液面高度差越大,说明同种液体中,液体压强随液体深度的增大而增大。
(4)[5]要探究液体的压强与液体的密度是否有关,要控制高度相同,改变而已密度,因此应选择图中的乙丁两图进行对比。
(5)[6][7]U形管内液面的高度差相同,说明此时两橡皮膜所受液体压强相同,即p'A=p'B;两容器内液面相平,A液体中金属盒的深度大,根据液体压强计算公式p=ρgh可知ρA<ρB,由图知甲、乙的液面相平,且ρA<ρB,根据液体压强计算公式p=ρgh可知pA<pB。
(6)[8]A.图中橡皮膜向右凸起,说明左边液体在橡皮膜处产生的压强大于右边液体在橡皮膜处产生的压强,左右两边液体到橡皮膜处的深度相同,由得,左边液体密度大于右边液体密度,故A不符合题意;
B.图中橡皮膜向右凸起,说明左边液体在橡皮膜处产生的压强大于右边液体在橡皮膜处产生的压强,左边液体到橡皮膜处的深度较小,由得,左边液体密度大于右边液体密度,故B不符合题意;
C.图中橡皮膜保持在竖直位置保持平整,说明左右两边液体在橡皮膜处产生的压强相等,而左边液体到橡皮膜处的深度较小,由得,左边液体密度大于右边液体密度,故C不符合题意;
D.图中橡皮膜向左凸起,说明右边液体在橡皮膜处产生的压强大于左边液体在橡皮膜处产生的压强,右边液体到橡皮膜处的深度较小,由得,右边液体产生压强大,可能是深度引起的,无法判断液体密度大小,故D符合题意。
故选D。
【变式1】如图所示是用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”,除②图杯中装的浓盐水外,其余杯里装的都是水。
(1)压强计是通过U形管中液面的________来反映被测压强大小的;
(2)使用前应检查装置是否漏气,方法是用手轻轻按压几下橡皮膜,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明装置________(选填“漏气”或“不漏气”);
(3)做②③两次实验,是为了探究液体内部压强大小跟液体的________是否有关,结论是________;
(4)做④________三次实验,是为了探究液体内部压强大小跟液体深度的关系;
(5)比较①③④三幅图,你还可以得出的结论是:在液体内部同一深度________。
【答案】高度差;不漏气;密度;液体深度相同时,液体的密度越大,液体压强越大;⑤⑥;同种液体相同深度液体向各个方向的压强大小相等。
【详解】(1)[1]压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强的大小。
(2)[2]使用前应检查装置是否漏气,方法是用手轻轻按压几下橡皮膜,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明左管被封闭的气体与外界不相通,装置不漏气。
(3)[3][4]做②③两次实验,液体深度相同,液体密度越大,U形管左右两管液面差越大,液体压强越大。故结论是:液体深度相同时,液体的密度越大,液体压强越大。
(4)[5]比较④⑤⑥得,液体密度相同,探头在液体中的深度不同,U形管左右两管液面高度差不同,故做④⑤⑥三次实验,是探究液体压强跟液体深度的关系。
(5)[6]比较①③④可得,液体深度相同,密度相同,橡皮膜朝向不同,U形管左右两管液面相平,液体压强相同。故可得结论:相同深度,同种液体向各个方向的压强都相等。
【变式2】如图所示,在“探究液体内部压强”的实验中:
(1)图A所示压强计在使用前,需观察U形管两边液面是否相平,要检查装置的气密性。请简述检查气密性的方法:_______。实验中通过_________显示液体内部压强的大小。
(2)某同学实验的情形如图B、C、D所示。
①比较图B和图C可以探究的问题是___________。
②保持探头在水中的深度不变,改变它的方向如图C、D所示,根据实验现象可以初步得出结论:______。
(3)该同学在实验过程中发现:在同种液体内部同一深度处,使用不同的压强计,U形管两侧液面的高度差不完全相同。他认为可能与探头橡皮膜安装的松紧有关。请你设计实验证明他的观点_________。
【答案】用大拇指轻压橡皮膜,若U形管液面有高度差,则气密性良好;U形管液面有高度差;同种液体,液体压强与深度的关系;在同种液体内部同一深度处,各个方向压强相等;两个相同的压强计,一个橡皮膜比较松,一个比较紧,同时伸入同一种液体,同一深度,观察两压强计U形管液面高度差的区别。
【详解】(1)用大拇指轻压橡皮膜,若U形管液面有高度差,则气密性良好;U形管液面有高度差,高度差越大,液体内部压强越大。
(2)图B和图C深度不同,故探究的是同种液体,液体压强与深度的关系;如图C、D所示,同种液体,水中的深度不变,U形管液面有高度差相同,故结论为在同种液体内部同一深度处,各个方向压强相等。
(3)变量为橡皮膜安装的松紧程度,两个相同的压强计,一个橡皮膜比较松,一个比较紧,同时伸入同一种液体,同一深度,观察两压强计U形管液面高度差的区别。
【变式3】(2025下·四川广安·八年级统考期末)学习了压强知识后,妙妙用如图所示的压强计探究“液体内部的压强”。
(1)使用前应检查压强计是否漏气,妙妙做了如图甲所示的检查,用手轻轻按压橡皮膜,发现U形管中的液面能灵活升降,则说明该装置 (选填“漏气”或“不漏气”)。
(2)实验中通过比较压强计的U形管两侧液面的高度差来比较液体内部压强的大小,这是利用了 法。下列 (填序号)实验也用到了这种研究方法。
A.探究影响压力作用效果的因素
B.用机械停表测量时间
(3)比较丙、丁两次实验可知:液体内部的压强与液体的 有关。
(4)在图丁的实验中,保持金属盒位置不变,在容器中加入适量清水与盐水均匀混合后(液体不溢出),橡皮膜受到的液体压强将 (选填“变大”“变小”或“无法判断”)。
(5)已知图戊中U形管左侧水柱高为2cm,右侧水柱高为8cm,则烧杯内金属盒所测位置处液体的压强为 Pa;U形管底部受到的液体的压强为 Pa。
【答案】 不漏气 转换 A 密度 变大 600 800
【解析】(1)[1]用手轻轻按压橡皮膜,发现U形管中的液面能灵活升降,则说明该装置不漏气。
(2)[2][3]实验中通过比较压强计的U形管两侧液面的高度差来比较液体内部压强的大小,这是利用了转换法。
A.探究影响压力作用效果的因素时,将压力作用效果的大小转换为海绵凹陷程度的大小,使用了转换法,故A符合题意;
B.用机械停表测量时间,使用了直接测量法,故B不合题意。
故选A。
(3)[4]根据图片可知,丙和丁中液体的密度不同,那么得到:液体内部的压强与液体的密度有关。
(4)[5]图丁中实验中,保持金属盒位置不变,在容器中加入适量清水与其均匀混合后(液体不溢出),容器底部受到液体压力增大,压强增大;容器底压强可以分成金属盒以上和金属盒以下两部分,金属盒以下部分深度不变,加清水后液体密度变小,由知,金属盒以下部分液体压强变小,而容器底压强变大,所以金属盒(橡皮膜)以上的压强变大。
(5)[6]烧杯内金属盒所在位置的压强等于U形管两侧液柱高度差产生的压强,即
△p=ρ水g△h=103kg/m3×10N/kg×(0.08m-0.02m)=600Pa
[7]而U形管底部所在的深度为8cm,则它受到的液体压强为
p=ρ水gh=103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa
知识点二:液体压强的特点
1、如图所示,在一个两端开口的玻璃管底端扎好橡皮膜,或在侧壁有开口的玻璃圆筒上扎好橡皮膜,分别逐渐加水并观察现象。
实例
实验一
实验二
加水前
加水后
现象
橡皮膜向下凸出
橡皮膜向外凸出
【探究归纳】
液体内部压强的特点:
(1)液体内部向各个方向都有压强,在同种液体的同一深度,向各个方向的压强都相等;
(2)同种液体内部的压强随深度的增大而增大;
(3)液体内部压强的大小还跟液体密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
【例2】(2025下·山东菏泽·八年级统考期末)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
【答案】D
【详解】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,不符合题意;
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,不符合题意;
C.根据可知,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,不符合题意;
D.根据可知,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,符合题意。
故选D。
【变式1】(2025•西乡塘区校级开学)如图所示,小明将自制的“液体压强演示仪”放入水中,根据液体压强规律,下列橡皮膜变化的现象,正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】解:A、玻璃管下端更深,所受的液体压强更大,所以应该是下面橡皮膜向上凹得更厉害些,故A错误;
B、玻璃管下端更深,所受的液体压强更大,且下面橡皮膜向上凹得更厉害些,故B正确;
C、玻璃管水平放置在液体中,液体对两侧橡皮膜有向内的压强,所以右侧橡皮膜应该向左凹,故C错误;
D、玻璃管水平放置在液体中,两侧的橡皮膜都应向内凹,故D错误;
故选:B。
【变式2】(2025春•同安区期中)学好物理好处多,比如随手涂鸦也能兼顾美与科学性。小娟同学想画鱼儿戏水时在水吐出气泡的情景,如图所示,聪明的你请帮她在图中选出正确的画法( )
A.甲图 B.乙图 C.丙图 D.丁图
【答案】C
【详解】解:因为液体压强随深度减小而减小,所以,气泡上升时受到的压强越来越小,气泡应越来越大;
所以甲图画的气泡越来越小,乙图画的气泡上下一样大小,都是错误的;只有丙图画的气泡越来越大,故C正确,ABD错误。
故选:C。
【变式3】(2025春•常州期末)如图所示,容器中装有水,其底部A、B、C三处受到水的压强分别为pA、pB、pC,下列判断中正确的是( )
A.pA>pB>pC B.pA<pB<pC C.pA=pB=pC D.pA>pB=pC
【答案】C
【详解】解:由图知:容器底部A、B、C三处水的深度相同,水的密度一定,由公式p=ρ水gh可知,A、B、C受到水的压强相等,故C正确。
故选:C。
知识点三:液体压强的大小
1.液体压强公式的推导
计算液面下深度为h处液体的压强时,可以设想在液面下深度为h处有一个水平放置的“平面”,计算这个平面上方的液柱对这个平面的压强。
设平面的面积为S,如图所示:
(1)液柱的体积:V=Sh,
(2)液柱的质量:m=ρV=ρSh;
(3)液柱对水平面的压力:F=G=mg=ρShg;
(4)水平面受到的液柱的压强:。
因此,液面下深度为h处液体的压强为p=ρgh。由于液体内部同一深度向各方向的压强都相等,所以我们只要算出液体竖直向下的压强,也就知道了这一深度处液体向各个方向的压强。
2.液体压强公式
(1)公式:p=ρgh
(2)公式中各字母表示的物理量和单位
字母
物理量
单位
p
压强
Pa
ρ
液体的密度
kg/m3
g
常量
N/kg
h
液体的深度
m
应用公式p=ρgh时,各个物理量的单位都应统一为国际单位制中的单位。ρ的单位用kg/m3,h的单位用m,计算出的压强p的单位才是Pa。
3.液体压强公式的四点理解
(1)由公式p=ρgh可知,在g值不变的情况下,液体压强只与密度和深度有关,与质量、体积无关。
(2)液体深度是指液体中被研究的点到液体自由液面的数值距离。如图所示,A、B、C、D、E各点的深度分别为:30cm、40cm、50cm、40cm、20cm。
(3)公式p=ρgh适用于静止、均一的液体,不适用于流动的液体。
(4)均质、实心、竖直的柱状固体(如长方体、正方体、圆柱体、棱柱体等)对水平面的压强p=ρ固gh是求固体压强的已知特殊情况,而液体压强公式p=ρgh适用于计算任何静止、均一的液体产生的压强。
【典例3】(2025上·上海普陀·九年级统考期中)如图所示,鱼缸里有许多缓慢游动的鱼,A、B、C是其中三条鱼上的某点,已知A点的压强为帕,则A点所处的深度为 米;B点受到水的压力方向为向 (选填“上”或“下”);若C点的深度比A点增加0.1米,则C点水的压强为 帕。
【答案】0.05 上 1470
【详解】[1]由可得,A点的深度为
[2]由图可知,B点位于鱼的下侧,故B点受到水的压强方向为向上。
[3]C点的深度为
所以C点水的压强为
【典例4】(2024·江汉油田潜江天门仙桃)底面积300cm2、深度20cm的薄壁圆柱形容器重6N,放置在水平桌面上,其中盛有6cm深的水如图甲;然后将一质量为2.7kg的实心正方体铝块放入水中,如图乙。(ρ铝=2.7×103kg/m3)求:
(1)铝块的体积是多少m3?
(2)图甲中容器对水平桌面的压强为多少Pa?
(3)放入铝块后,水对容器底部的压强增加了多少Pa?
【答案】(1)1×10-3m3;(2)800Pa;(3)300Pa。
【详解】(1)由得,铝块的体积
(2)甲容器的底面积
甲容器的高度
甲容器中水的高度
放入铝块前,容器对桌面的压力大小等于容器和水的总重力,即
由得容器对桌面的压强
(3)根据铝块的体积,可计算出铝块的棱长
铝块的底面积
而且ρ铝>ρ水,可知铝质铝块沉底,比较甲、乙两图可知,放入铝块后,水的深度
可知,铝块没有浸没水中,则水深增加量
所以,放入铝块后,水对容器底部的压强增加量
。
答:(1)铝块的体积是1×10-3m3;(2)图甲中容器对水平桌面的压强为800Pa;(3)放入铝块后,水对容器底部的甲、乙压强增加了300Pa。
【变式1】河水的深度越深、压强______,为了使拦河坝能承受更大的水压,把拦河坝设计成下宽上窄的形状。三峡水电站的水库大坝高185m,当水库水位为175m时,坝底受到的水的压强是______Pa。(g取10N/kg)
【答案】越大;1.75×106。
【详解】[1]液体压强随液体深度的增加而增大,因此河水的深度越大,压强越大。
[2]当水库水位为175m时,坝底受到的水的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×175m=1.75×106Pa。
【变式2】(2026春•碑林区校级月考)质量为1kg的平底空水桶,底面积为700cm2。水桶内装有30cm深的水,放在水平地面上,如图甲所示,水对水桶底的压强比水桶对地面的压强小1000Pa,当小明用竖直向上的力F提水桶,但没有提起来时,如图乙所示,水桶对地面的压强为1800Pa,则下列选项正确的是(g取10N/kg)( )
A.水对水桶底的压强是4000Pa
B.水桶内水的质量为28kg
C.乙图中桶对地面的压力大小为226N
D.小明竖直向上提水桶的力F大小为154N
【答案】D
【详解】解:A、根据液体压强公式p=ρgh,水对水桶底的压强为:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa,故A错误;
B、根据水对水桶底的压强比水桶对地面的压强小1000Pa,可知水桶对地面的压强:p地=3000Pa+1000Pa=4000Pa;
G水桶=mg=1kg×10N/kg=10N;
根据G总=G水+G水桶=p地S=4000Pa×700×10﹣4m2=280N,G水=G总﹣G水桶=280N﹣10N=270N;
m水=,故B错误;
C、根据图乙所示,水桶对地面的压强为1800Pa,可得此时水桶对地的压力:F地′=1800Pa×700×10﹣4m2=126N,故C错误;
D、利用水和水桶的重力减去图乙中水桶对地的压力,小明竖直向上提水桶的力:F拉=G总﹣F地′=280N﹣126N=154N,故D正确。
故选:D。
【变式3】(2025春•青秀区校级月考)如图所示,一重为20N、底面积为0.02m2的容器置于水平桌面上,所装液体的体积是0.01m3,深0.3m。若容器底受到的液体压强是2.4×103Pa,求:
(1)液体的密度;
(2)距容器底面0.1m处的a点液体的压强;
(3)如果把容器里的液体换成水,求容器底受到水的压力。
【答案】(1)液体的密度是0.8×103kg/m3;
(2)距容器底面0.1m处的a点液体的压强为1600Pa;
(3)容器底受到水的压力为60N。
【详解】解:(1)由p=ρgh得:液体的密度ρ===0.8×103kg/m3;
(2)距容器底面0.1m处的a点的深度 ha=0.3m﹣0.1m=0.2m,
a点的液体的压强pa=ρgha=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.2m=1600Pa;
(3)如果把容器里的液体换成水,容器底受到水的压强:p′=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa,
由p=可知,容器底受到水的压力为:F=p′S=3×103Pa×0.02m2=60N。
答:(1)液体的密度是0.8×103kg/m3;
(2)距容器底面0.1m处的a点液体的压强为1600Pa;
(3)容器底受到水的压力为60N。
知识点四:连通器
1.连通器:上端开口、下端连通的容器叫做连通器。
2.连通器的特点:连通器里装入同种液体,当液体部流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的,如图所示。
★特别提醒
连通器各部分中的液面高度相同时的条件:一、连通器中的液体是同种液体;二、液面静止。
3.连通器内液面相平的原因:如图所示,当连通器内的液体静止时,设想在连通器底部连通的部分有一个小液片AB。
液体静止,液片处于平衡状态→水平方向液片受力平衡F1=F2→因相同,故液片两侧压强相等,即p1=p2→因p=ρgh,ρ、g相同,故两侧液柱高度相等,即h左=h右。
4.连通器的应用
茶壶的壶身和壶嘴构成连通器,方便倒水
下水弯的U型“反水弯”是一个连通器,阻挡下水道的异味进入室内
锅炉水位计的玻璃管和锅炉构成连通器,可显示锅炉内的水位
水塔和自来水管构成连通器,将水送到千家万户
过路涵洞是一个连通器,使水从道路一侧流到另一侧
养殖场的自动加水器实质上也是一个连通器,可保持饮水槽内水位不变
船闸利用连通器原理实现船只通航
【典例6】(2025春•芗城区校级期中)在下列生活和生产实例中,利用连通器原理工作的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】解:
A、在吸饮料时,细管内的气压变小,外界大气压大于管内大气压,故饮料在外界大气压的作用下压入细管中,故是利用大气压强的原理工作的,故A错误;
B、当装满水的水泵叶轮旋转后,其叶轮周围的空气变少,气压变小,外界大气压大于内部大气压,水在外界大气压的作用下被压入水泵内,故是利用大气压强的原理工作的,故B错误;
C、船闸的原理先打开一端,船闸里的水位逐渐与外面相等,外面的船就可以开进船闸;然后把这一端船闸关闭,打开另一端的船闸,船闸里的水位逐渐与外面相等,船就可以开到另一端去,应用了两次连通器,故C正确;
D、注射器是利用大气压抽取药液的,故D错误。
故选:C。
【变式1】(2025·上海静安·统考一模)根据连通器的原理,下列情形中,当水面静止时,液面的位置符合事实的是( )
A.U形管中的液面位置 B.茶壶倾斜时,壶身和壶嘴中的液面位置
C.下水道存水弯中的液面位置 D.锅炉液位计液面的位置
【答案】C
【详解】连通器原理:连通器中装有同种液体,当液体静止时,液面是相平的。根据题意知道,四个容器都是连通器,都装有水,是同种液体,静止时液面是相平的正确,由图知道,只有C正确,符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
【变式2】如图所示的设备中,没有应用连通器工作的是( )。
A.茶壶 B.船闸
C.自动喂水装置 D.锅炉与外面的水位计
【答案】C
【详解】A.茶壶的壶嘴和壶身符合上端开口、底部相连通的特点,构成连通器,故A不符合题意;
B.江河的上游与船闸闸室的下面通过阀门相通,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。所以,船闸是连通器的应用,故B不符合题意;
C.当瓶口露出水面时,空气通过瓶口进入瓶内,使瓶内气体压强和液体压强大于外界大气压,水从瓶内流出;当水面刚好封住瓶口时,瓶内气体压强好等于外界大气压时,水停止流出,所以给鸡自动喂水装置利用的是大气压;故C符合题意;
D.锅炉水位计上端开口、底部连通,是利用连通器的原理制成的,故D不符合题意。
故选C。
【变式3】(2025下·河北廊坊·八年级统考阶段练习)如图所示,下列装置不是连通器的是( )
A.牲畜自动饮水器 B.注射器
C.茶壶 D.船闸
【答案】B
【详解】A.牲畜自动饮水器,它们的上面开口,底部连通,为连通器,故A不符合题意;
B.注射器吸取药液依靠大气压强的作用,与连通器无关,故B符合题意;
C.壶身和壶嘴上端开口,底部连通,是连通器,故C不符合题意;
D.船闸的闸室和上游或下游,上面开口,底部连通,相当于连通器,故D不符合题意。
故选B。
【方法技巧】
技巧:比较液体压力压强的大小
解答关于压强的综合题时一定要注意分析、计算的是固体压强还是液体压强。
1.固体(先压力后压强):一、分析、计算压力;二、由分析计算压强。
2.液体(先压强后压力):一、根据液体压强公式p=ρgh分析、计算液体的压强;二、根据F=pS分析、计算压力。
【典例7】(2025•惠山区模拟)如图所示,甲、乙两个相同的量筒放在同一水平面上,量筒内盛有不同种类的液体,两个量筒内底部所受液体的压强相等。两种液体的密度为ρ甲和ρ乙,则ρ甲 ρ乙;两液体内同一高度上A、B两点液体压强pA和pB,则pA pB(均填“大于”、“等于”或“小于”)。
【答案】大于;小于。
【详解】解:因为两个量筒内底部所受液体的压强相等,即p甲=p乙,且容器底的深度h甲<h乙,根据p=ρgh可知,两液体密度ρ甲>ρ乙;
因为A、B两点在两液体内同一高度上,由p=ρgh可知,A、B两点以下液体对量筒底部的压强pA下>pB下,
A、B两点压强可表示为pA=p甲﹣pA下,pB=p乙﹣pB下,即:pA<pB。
故答案为:大于;小于。
【变式1】(2025秋•宝山区期末)如图所示,圆柱形容器A、B,盛有体积相同的液体。若两容器底部受到的液体压强分别为pA、pB,液体的质量分别为mA、mB。则下列判断正确的是( )
A.若mA等于mB,则pA可能等于pB
B.若mA等于mB,则pA一定等于pB
C.若mA大于mB,则pA一定大于pB
D.若mA小于mB,则pA一定小于pB
【答案】D
【详解】解:
AB、若mA等于mB,根据G=mg可知,GA=GB;规则形容器底部受到的压力等于液体的重力,所以两个容器底部受到液体的压力相同;根据图示可知,SA>SB,根据p=可知,pA<pB,故AB错误;
C、若mA大于mB,根据G=mg可知,GA>GB;规则形容器底部受到的压力等于液体的重力,则FA>FB;SA>SB,根据p=可知,无法判定压强的大小关系,故C错误;
D、若mA大小于mB,根据G=mg可知,GA<GB;规则形容器底部受到的压力等于液体的重力,则FA<FB;SA>SB,根据p=可知,pA一定小于pB,故D正确。
故选:D。
【变式2】如图所示,底面积相同的甲、乙两容器,装有质量不同的相同液体,它们的高度相同,则它们对容器底部的压强p甲______p乙,对容器底部的压力F甲______F乙(选填“>”、“=”或“<”)。
【答案】=;=。
【解析】[1]因为是相同液体,高度相同,即ρ和h都相同,根据p=ρgh可知,它们对容器底部压强的大小是相等的,即p甲=p乙。
[2]因为底面积相同,根据F=pS知,F甲=F乙。
【变式3】(2025秋•海门市校级期末)三个底面积相同,形状不同的容器,容器质量忽略不计,如图所示。装入质量相同的水,但都没有装满,三者底部所受到压强的关系是: ;水对容器底部的压力的关系是: ;容器对水平地面的压力关系是 ;容器对水平地面的压强关系是 。
【答案】p乙>p甲>p丙;F乙>F甲>F丙;F甲′=F乙′=F丙′;p甲′=p乙′=p丙′。
【解析】解:(1)由图可知,乙容器中水的深度大于甲容器水的深度,甲容器水的深度大于丙容器水的深度,由p=ρgh可知,则三者底部所受到压强的关系为p乙>p甲>p丙,
(2)根据公式p=变形F=pS可知,容器的底面积相等,水对容器底的压力大小和水对容器底的压强大小成正比,则水对容器底部的压力的关系为F乙>F甲>F丙,
(3)容器对水平面的压力等于容器和水的重力,而容器质量忽略不计,则容器对水平面的压力F甲′=F乙′=F丙′=G水,
又因为容器的底面积相等,由p=可知,容器对水平地面的压强关系为p甲′=p乙′=p丙′。
故答案为:p乙>p甲>p丙;F乙>F甲>F丙;F甲′=F乙′=F丙′;p甲′=p乙′=p丙′。
【巩固训练】
1.(2025·江苏苏州·校联考模拟预测)如图,容器中间用隔板分成左右两部分,隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时其形状为一凹面。它可以用来做“探究液体压强是否跟深度、液体密度等有关”的实验。有关本实验,下列说法错误的是( )
A.本实验能说明液体对容器的侧壁有压强
B.若要检验“在深度相同时液体压强跟密度有关”这一结论,则两边放入的液体的液面应该在同一高度
C.若要检验“在同种液体中液体压强跟深度有关”这一结论,则两边要放入不同密度的液体
D.如图显示橡皮膜向左凸起形成一凹面,可知当两边液体深度相同时,左边的液体密度更小,其压强更小
【答案】C
【详解】A.实验中,橡皮膜在容器的侧面,橡皮膜凸起,即橡皮膜受到了液体压强,故A正确,不符合题意;
B.在检验“在深度相同时液体压强跟密度有关”时,应控制液体深度相同,则两边放入的液体的液面应该在同一高度,故B正确,不符合题意;
C.在检验“在同种液体中液体压强跟深度有关”时,应控制两侧容器中放入同种液体,则两边要放入相同密度的液体,故C错误,符合题意;
D.橡皮膜向左凸起形成一凹面,即相同深度处,右侧液体压强大于左侧液体压强,由p=ρgh可知,左边的液体密度更小,故D正确,不符合题意。
故选C。
2.(2025春•淮安区期末)如图所示,柱形容器中装有油和水两种液体,P点位于油和水的分界面上,Q点位于容器底部,已知柱形容器中液体对容器底部的压力等于容器中液体的总重。将容器中的油和水均匀混合,且混合后的总体积保持不变,则混合后( )
A.P点的压强变小 B.P点的压强变大
C.Q点的压强变小 D.Q点的压强变大
【答案】B
【详解】解:混合前后质量不变,对容器底的压力不变,受力面积不变,由P=得,Q点受到的压强不变;
由混合后的总体积保持不变,得到P点的高度没有变化,而混合后的密度大于油的密度,故根据p=ρ液gh得,密度变大,压强变大,故P点的压强变大。
故B正确,ACD错误。
故选:B。
3.(2024下·河北邢台·八年级校联考期中)如图所示,小明将压强计的探头放入水中某一深度处,记下U形管中两液面的高度差h,已知。下列操作能够使高度差h增大的是( )
A.将探头向上移动一段距离 B.将探头水平向左移动一段距离
C.将探头放在食盐水中的同样深度处 D.将探头在原深度处向其他方向任意转动一个角度
【答案】C
【详解】A.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变小,故A错误;
B.将探头水平向左移动一段距离,深度不变,橡皮膜受到的压强不变,U形管两边液面的高度差不变,故B错误;
C.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C正确;
D.液体内部在同一深度不同方向的压强是相等的,将压强计的探头在原深度处向其他方面任意转动一个角度,不会影响压强的大小,故D错误。
故选C。
4.有一重2N的圆柱形玻璃杯(杯壁厚度不计),底面积为100cm2,装有一定质量的煤油,杯底到油面的高度为20cm,放在水平桌面上(取g=10N/kg,ρ煤油=0.8×103kg/m3),则下列结果不正确的是( )。
A.煤油对杯底的压强是1.6×103Pa; B.杯底对桌面的压强是1.8×l03 Pa;
C.煤油对杯底的压力是16N; D.杯子受到桌面的支持力是16N
【答案】D
【详解】A、煤油对杯底的压强属于液体类压强;P底=ρgh=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.2m=1.6×103Pa;故A正确。
B、煤油体积V=Sh=0.01m2×0.2m=0.002m3;煤油质量m油=ρV=0.8×103kg/m3×0.002m3=1.6kg;
煤油重力G油=m油g=1.6kg×10N/kg=16N;桌面受压力F=G杯+G油=2N+16N=18N;
桌面受压强;故B正确。
C、煤油对杯底的压力F底=P底S=1.6×103Pa×0.01m2=16N;故C正确。
D、杯子受的支持力等于杯子对桌面的压力即F支=F=18N;故D错误。故选D。
5.(2025上·上海浦东新·九年级统考期中)如图所示的装置中,不是利用连通器原理工作的是( )
A.茶壶 B.路面下的过水涵洞
C.U形管压强计 D.锅炉水位计
【答案】C
【详解】连通器的特点是下端连通,上端开口,所以,茶壶、路面下的过水涵洞、锅炉水位计是连通器,而U形管压强计不是连通器,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
6.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、质量相等的不同液体。下列说法正确的是( )。
①容器对桌面的压力:F甲>F乙
②液体的密度:ρ甲=ρ乙
③液体对容器底部的压强:p甲>p乙
④容器对桌面的压强:p甲′=p乙′
A.只有①和③ B.只有①和④ C.只有②和③ D.只有③和④
【答案】D
【详解】①水平桌面上,甲乙两个容器中两种液体质量相等,则重力相等,容器底面积和质量相同,故对桌面的压力F甲=F乙,由p=得,容器对桌面的压强:p甲′=p乙′,故①错误,④正确;
②因为容器底面积相同,液体同高,乙中液体的体积大于甲中液体的体积,因为质量相同,所以ρ甲>ρ乙,故②错误;
③由图知,两容器中液体的深度相同,由②知ρ甲>ρ乙,根据p=ρgh知,液体对杯底的压强p甲>p乙;故③正确。
综上所述,①②错误,③④正确。故选:D。
7.(2024秋•徐汇区校级期中)如图所示,完全相同圆柱形容器甲、乙中分别盛有质量相等的水和酒精,将两个完全相同的实心小球分别浸入水和酒精中,两容器中液体足够多且均未溢出,静止后两个容器对水平面的压强增加量为Δp甲、Δp乙,水和酒精对容器底部的压强增加量分别为Δp水、Δp酒精,则下列判断中正确的是( )
A.Δp甲可能等于Δp乙 B.Δp甲一定大于Δp乙
C.Δp水一定大于Δp酒精 D.Δp水可能等于Δp酒精
【答案】D
【详解】解:AB、小球投入静止后,小球质量相同,重力相同,两个容器对水平面的压力的增加量等于小球的重力,两个容器对水平面的压力的增加量相等,容器的底面积相等,所以静止后两个容器对水平面的压强增加量为Δp甲=Δp乙,故AB错误;
CD、当小球在水中静止都处于漂浮状态时,小球受到的浮力等于重力,由于重力相等,所以浮力相等,水和酒精对容器底部的压力的增加量等于浮力,所以漂浮时,水和酒精对容器底部的压力的增加量相等,又容器底面积相同,根据可得,水和酒精对容器底部的压强增加量Δp水=Δp酒精;当小球静止时,在水中漂浮,在酒精沉底(或都沉底)时,根据物体的浮沉条件可知,小球受到的浮力F浮水>F浮酒精,由于力的作用是相互的,所以水和酒精对容器底部的压力的增加量等于浮力,所以此时,水对容器底部的压力的增加量大于酒精对容器底部的压力的增加量,即ΔF水>ΔF酒精,又容器底面积相同,根据可得,水对容器底部的压强的增加量大于酒精对容器底部的压强的增加量,即Δp水>Δp酒精,故C错误,故D正确。
故选:D。
8.(2025·山东菏泽·统考三模)科技改变生活,“扫地机器人”吸尘时,电机高速转动使机器内部的空气流速大,压强 (选填“大”或“小”),产生负压将灰尘压入吸尘盒内;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 。
【答案】小 连通器
【解析】[1]“扫地机器人”吸尘时,电机高速转动使机器内部的流速大,压强小,而外部流速相对小一些,压强大,形成内外气压差将灰尘压入吸尘盒内。
[2]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。
9.(2025春•靖江市校级期中)由于长江上游的植被遭受到破坏,造成水土流失,使长江水中的泥沙含量增加。这相当于长江水的密度 (选填“变小”或“变大”),因此,在同等深度的情况下,长江对堤坝的压强变大,从而使堤坝受到破坏的可能性增大了,加大了防汛的难度,因此堤坝应设计成 (选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)更安全。
【答案】小 连通器
【详解】解:泥沙的密度比水的密度大,如果水中泥沙含量增加,在体积不变的情况下,长江水的质量变大,根据ρ=可知,长江水的密度会变大;
液体压强还与液体的密度有关,在同一深度,液体的密度越大则压强越大,所以在同等深度的情况下,长江水对堤坝的压强增加,从而使堤坝受到破坏的可能性增加,因此堤坝应设计成上窄下宽更安全。
故答案为:变大;上窄下宽。
10.如图所示,水平桌面上有两个重力不计的圆柱形容器A、B,横截面积均为5.0×10-3 m2,A的底面向上凸起,B的底面为平面。在两容器中均加入重为10N的水,则B对桌面的压强为 Pa,A对桌面的压强 (选填“大于”、“小于”或“等于”)B对桌面的压强.若A、B容器的水中同一高度处压强分别为pA、pB,则pA pB (选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】2×103Pa;大于;大于。
【详解】(1)B装有水10N,则对水平桌面的压力为:F=G=10N;
那么B容器对桌面的压强:。
(2)A、B的质量忽略不计,而所装水量相同,因此它们对于桌面的压力都等于水的重力,即FA=FB=G=10N;
因为A的底面向上凸起,B的底面为平面,与桌面的接触面积关系为:SA<SB;由得:pA>pB。
(3)两容器的横截面积相同,所装水量相同,由于A的容器底向上凸出,所以A容器内的液面高度要大于B容器内的液面高度,即:hA>hB;
取两容器同一高度h处的两点,则这两点分别距A、B的液面高度为:HA=hA-h,HB=hB-h;显然,HA>HB。
若A、B容器的水中同一高度处压强分别为pA、pB,则pA=ρgHA,pB=ρgHB,
因为HA>HB,所以pA>pB。
故答案为:2×103Pa;大于;大于。
11.(2025上·上海松江·九年级统考期中)当连通器中注入同种液体,静止后,液面总是相平。为了对这种现象做出科学解释,我们在连通器的底部取一液片,如图,假设一开始连通器两侧液面不相平,且左低右高,则小液片左侧受到的液体压强 (选填“大于”“等于”或“小于”)右侧的液体压强,由于压力差,液片就会向 (选填“左”或“右”)侧移动,直到两边管中液体对最底部液片的压强 才停止流动。下列实例中利用连通器原理工作的是 (选填编号)。
【答案】小于 左 相等 ①③④
【详解】[1][2][3]由题意知,连通器两侧液面不相平,且左低右高,根据液体压强与深度的关系可知,小液片左侧受到的液体压强小于右侧的液体压强,由于压力差,液片就会向左侧移动,直到两边管中液体对最底部液片的压强相等才停止流动。
[4]茶壶、船闸、锅炉水位计都符合上端开口、底部连通的特点,都是利用连通器原理工作的,而离心式水泵是利用大气压的作用将水抽到高处的,所以①③④符合题意,②不符合题意。
12.(2024春•启东市期末)小明利用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)实验中液体压强的大小变化是通过比较 来判断的,实验前小强发现压强计U形管两边红墨水的高度不相等,如图甲所示,接下来应该 (选填“重新安装软管”或“多加一些红墨水”)。
(2)排除故障后,用手指按压强计的橡皮膜,U形管内水面出现高度差;将橡皮膜放入水中越深,U形管内水面高度差逐渐变大,这说明 ;将橡皮膜放入水中保持同一深度,改变压强计橡皮膜的方向,U形管内水面高度差不变,这说明 ;
(3)小明保持乙图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,比较乙、丙两次实验,小强得出了:在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大的结论。我认为他的结论是错误的,原因是 。
(4)如图甲是压强计,用来探究液体内部压强装置。小明认为,用图丁装置同样可以探究液体内部压强。具体操作是:将玻璃管中的水倒出,将有橡皮膜的一端向下竖直放入液体中,随着橡皮膜所在深度的改变,观察橡皮膜的凹陷程度随之发生的变化(如图戊)。对比压强计,上述探究装置存在的两大缺陷主要表现在: 。(写出任意一个)
【答案】(1)U形管液面高度差变化;重新安装软管;(2)液体密度一定时,液体压强随深度增加而增大;同种液体,在同一深度,液体向各个方向的压强都相等;(3)探究液体压强跟液体密度的关系时,没有控制液体深度相等性;(4)橡皮膜凹陷程度不明显。
【详解】解:(1)安装后发现U形管内液面左高右低,如图甲所示,说明软管内气体压强和外界气压不相等,需要重新安装软管,使U形管左右两侧液面相平。多加红墨水,不能改变U形管内液面高度差。
(2)将橡皮膜放入水中越深,U形管内水面高度差逐渐变大,说明液体压强越大,实验说明:液体密度一定时,液体压强随深度增加而增大。
将橡皮膜放入水中保持同一深度,改变压强计橡皮膜的方向,U形管内水面高度差不变,说明液体压强不变,实验说明:同种液体,在同一深度,液体向各个方向的压强都相等。
(3)小明保持乙图中金属盒的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,液面升高,探究液体压强跟液体密度的关系时,没有控制液体的深度相等。
(4)戊装置在水中橡皮膜向内凹,现象不容易观察,同时该装置只能探究液体向上的压强,无法探究压强与方向的关系。
故答案为:(1)U形管液面高度差变化;重新安装软管;(2)液体密度一定时,液体压强随深度增加而增大;同种液体,在同一深度,液体向各个方向的压强都相等;(3)探究液体压强跟液体密度的关系时,没有控制液体深度相等性;(4)橡皮膜凹陷程度不明显。
13.(2025下·江西吉安·八年级统考期末)如图所示,平底茶壶的质量是600g,底面积是(壶内、外底面积相等),内盛的开水,放置在面积为的水平桌面中央。试求:
(1)水对茶壶底部的压强和压力;
(2)茶壶对桌面的压强;
(3)当小明用竖直向上的力提茶壶,但没有提起来时,此时茶壶对桌面的压强为1000Pa,求F的大小。
【答案】(1);10N;(2)1800Pa;(3)8N
【详解】解:(1)水对壶底的压强
水对壶底的压力
(2)茶壶和水的总重力
茶壶对桌面的压力
茶壶对桌面的压强
(3)小明用竖直向上的力提茶壶,但没有提起来时,茶壶受到重力、支持力和拉力,此时茶壶对地面的压强为1000Pa,此时茶壶对地面的压力
地面对茶壶的支持力和茶壶对地面的压力是相互作用力,地面对茶壶的支持力
竖直向上提茶壶的力
答:(1)水对茶壶底部的压强1000Pa,压力是10N;
(2)茶壶对桌面的压强是1800Pa;
(3)当小明用竖直向上的力提茶壶,但没有提起来时,此时茶壶对地面的压强为1000Pa,F的大小是8N。
14.(2025下·江西上饶·八年级统考期末)如图所示,面积为的水平桌面正中央放着一个圆形鱼缸,鱼缸重为10N,内外底面积均为。缸内有质量为3kg的水和一条质量为100g的鱼,此时水的深度为20cm,(忽略鱼缸厚度,g取)求:
(1)水对鱼缸底的压强;
(2)水对鱼缸底产生的压力;
(3)当鱼浮出水面呼吸的时候,鱼缸对桌面产生的压强。
【答案】(1)Pa;(2)20N;(3)4100Pa
【详解】解:(1)水对鱼缸底的压强
(2)鱼缸的底面积
由可知,水对缸底产生的压力
(3)鱼的重力
水的重力
鱼缸对桌面的压力
鱼缸对桌面产生的压强
答:(1)水对鱼缸底的压强为Pa;
(2)水对鱼缸底产生的压力为20N;
(3)当鱼浮出水面呼吸的时候,鱼缸对桌面产生的压强为4100Pa。
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