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暑假作业08 液体压强综合专题
目 录
01 知识积累
02 题型速练
一.液体内部压强方向与规律判断(共 6 小题)(难★)
二.利用P=ρgh计算液体压强(共 4 小题)
三.探究液体压强大小与什么因素有关(共 5 小题)(易错★★)
四.液体压强与深度的图像分析(共 4 小题)(难★★★)
五.应用液体压强知识解释生活中的现象(共5小题)
六.不同形状容器压力与压强关系辨析(共 7 小题)(难★★)
七.连通器原理及生活应用(共 7 小题)
八.固液结合压强综合计算(共 6 小题)(难★★★)
03 巩固提升练
04 能力培优练
知识梳理
一天一练,温故知新,快乐过暑假
一、液体压强计算方法
方法
公式
适用范围
液体压强公式法
P=ρgh
适用于所有液体内部压强计算,通用核心公式
压力推导法
F=pS
已知液体压强、受力面积,求解液体压力大小
压强定义式法
p=
液体压力、面积已知,通用校验计算
注意:(1)液体压强大小与液体密度和深度有关,与容器形状、液体质量、液体体积无关。
(2)公式中 h 为研究点到液面的垂直深度,不是物体高度、容器高度,单位必须统一为米。
二、液体压强公式核心变形式
“深度”两层含义:液面为自由水平面,深度是竖直向下的距离;倾斜容器、不规则容器中,深度仍
以竖直高度为准。
三、液体压强的特点规律
1. 液体内部向各个方向都有压强。
2. 同种液体中,深度越深,液体压强越大。
3. 同一深度下,液体密度越大,液体压强越大。
4. 同种液体、同一深度,液体向各个方向的压强相等。
四、不同容器液体压力与重力关系
1. 柱形容器(上下等宽):液体对容器底部压力等于液体重力,F=G。
2. 上宽下窄容器:液体对容器底部压力小于液体重力。
3. 上窄下宽容器:液体对容器底部压力大于液体重力。
五、连通器原理及应用
1. 连通器定义:上端开口、底部相连通的容器叫做连通器。
2. 连通器特点:连通器中装入同种液体,液体静止时,各部分液面保持相平。
3. 常见应用:茶壶、船闸、水位计、过路涵洞、水平管等。
题型速练
一题一思,查漏补缺,轻松迎开学
一.液体内部压强方向与规律判断(共 6 小题)
1.如图所示,一个空的药瓶,瓶口用橡皮膜密封后,竖直浸没在水中:第一次瓶口朝上,第二次瓶口朝下,两次药瓶浸没的深度相同。关于两次橡皮膜的形变,下列说法正确的是( )
A.两次都向内凹,形变程度相同
B.两次都向内凹,瓶口朝下时形变更大
C.瓶口朝上时向内凹,瓶口朝下时向外凸,形变程度相同
D.瓶口朝上时向内凹,瓶口朝下时向外凸,朝下时形变更大
【答案】B
【详解】液体内部朝各个方向都有压强,所以橡皮膜不论是朝上还是朝下都会向内凹;在同种液体中,液体的压强随深度的增加而增大,所以橡皮膜朝下时,浸入液体的深度大,橡皮膜凹得更明显,综上所述,应是两次都向内凹,瓶口朝下时形变更大,故B正确,ACD错误。
故选B。
2.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受到的重力有关
B.液体对容器底部有压强,对容器侧壁没有压强
C.液体内部压强的大小与方向有关
D.液体压强只与液体深度、液体密度有关
【答案】D
【详解】A.液体内部某点所受液体压强的大小跟液体的密度和深度有关,与液体受到的重力无关,故A错误;
B.由于液体受重力、具有流动性,液体不仅对容器底部有压强,对容器侧壁也有压强,故B错误;
C.同一液体内部同一深度处,各个方向压强相等,故C错误;
D.根据可知,液体的压强与液体的密度和深度有关,故D正确。
故选D。
3.如图所示,上端开口的矿泉水瓶内装有一些液体,在侧壁扎一个孔,液体会从侧壁流出,这说明液体对____有压强。随着液体流出,小孔上面液体高度变低,从容器侧壁孔中喷出的液体射得越来越近,说明液体对小孔处产生压强____(选填“变大”、“变小”或“不变”),说明液体压强与_____有关。
【答案】 侧壁 变小 液体深度
【详解】[1][2][3]液体从侧壁流出,是因为液体对侧壁有压强;小孔流出液体射得距离变近,说明液体对小孔处压强变小;这是由小孔上方液体高度变低引起的,由此说明液体压强与液体深度有关。
4.如图,正方体塑料盒上挖了四个大小相同的圆孔,蒙上相同的橡皮膜a、b、c、d,抓住手柄将塑料盒竖直浸没到水中一定深度后静止。观察到橡皮膜________的形变程度最大(a/b/c/d),可得知液体压强大小与________有关。往上缓慢提塑料盒,仍保持塑料盒处于浸没状态,塑料盒受到的浮力________(变大/变小/不变)。
【答案】 c 深度 变大
【详解】[1][2]实验中通过橡皮膜的形变程度的大小来判断压强的大小。根据液体压强的公式可知,在同种液体中,深度越大,压强越大,故橡皮膜c的形变程度最大。可知液体压强大小与深度有关。
[3]往上缓慢提塑料盒,仍保持塑料盒处于浸没状态,此时橡皮膜受到的压强变小,橡皮膜凹陷的程度变小,导致V排变大,液体密度不变,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,浮力变大。
5.(a)、(b)中的容器内均装满液体,此时研究的是液体内部压强与_____ 的关系。
【答案】液体密度
【详解】当两容器中装满液体时,深度相同;装的液体种类不同,液体密度不同,所以探究的是液体内部压强与液体密度的关系。
6.物理来源于生活。物理老师把底部带有小孔的空透明矿泉水瓶(无盖)竖直缓慢压入水中,发现瓶内水面上升,同时瓶中形成了如图所示的“小喷泉”,可以得出液体压强与液体___有关。
【答案】深度
【详解】把底部有小孔的空矿泉水瓶竖直压入水中的深度不同,且深度越深,小孔水喷得更高,说明压强更大,可以得出液体压强与液体的深度有关。
二.利用P=ρgh计算液体压强(共 4 小题)
7.分析液体中A点受到的液体压强大小时,如图所示,可以在A点所处位置沿水平方向假想出一个受力面S,然后在受力面S上方假想出一段液柱,用压强定义式_______ 推导出液体压强公式。请你写出推理过程______。这种运用假想液柱研究问题的思想方法被称为_______法。(选填“控制变量”“等效替代”或“理想模型”)
【答案】 理想模型
【详解】[1]液体也受到重力,所以可以根据压强公式推导得出液体压强公式。
[2]液柱对受力面S的压强
[3]这种运用假想液柱研究问题的思想方法被称为建立理想模型法。
8.盛有水的容器中,A、B、C三点的位置如图甲所示,A处水的压强为______Pa。C点所在的水平表面的面积为10cm2,则该表面受到水的压力为______N。如图乙所示,A、B为完全相同的两个容器,分别盛有7cm、5cm深的水,A、B之间用导管连接。若将阀门K打开,最后A、B两容器底部受到水的压强之比为______。
【答案】 8×103 10 5∶7
【详解】[1]深度是指从自由液面到某处的垂直距离,根据图示可知,A处水的深度为
hA=0.5m+0.3m=0.8m A处水的压强
pA=ρ水ghA=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.8m=8×103Pa
[2]C点所在水平面水的深度
hC=0.5m+0.3m+0.2m=1m C处水的压强
pC=ρ水ghc=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m=1×104Pa
由可得,C点所在水平表面10cm2的面积上受到水的压力
F=pCS=1×104Pa×10×10-4m2=10N
[3]由图知,若将阀门K打开后,AB构成连通器,水从容器A向容器B流动,在水不流动时,两容器中液面高度是相同的,已知A、B为完全相同的两个容器,且原来两水面的高度差
Δh=7cm+2cm-5cm=4cm
所以打开阀门后,两容器中的液面会相平,A容器中液面下降2cm,变为
hA'=7cm-2cm=5cm
B容器中液面上升2cm,变为
hB'=5cm+2cm=7cm
最后A、B两容器底部受到水的压强之比
9.如图,一只木桶最长的木板长为0.5m,最短的木板长为0.2m,桶底内部底面积为4×10-2m2,当桶装满水时:(g取10N/kg)
(1)桶底受到水的压强为多少
(2)桶底受到水的压力为多少?
【答案】(1)2×103Pa
(2)80N
【详解】(1)当桶装满水时,水深等于短木板的长,即
桶底受到水的压强
(2)由可得,桶底受到水的压力
10.我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功下潜到海底,进行深海科学考察。潜水器上的观察窗的面积约为0.02m2。若潜水器中的仪表显示此处海水产生的压强为。(海水密度近似取,g取10N/kg。)求:
(1)潜水器所在的深度是多少?
(2)①观察窗承受海水的压力是多大?
②这么大的压力相当于多少辆2t的小汽车的重?
【答案】(1)1.09×104m
(2)2.18×106N,109辆
【详解】(1)由知道,潜水器所在的深度是
(2)①由 知道,观察窗承受海水的压力是
②一辆小汽车重力
这么大的压力相当于小汽车的辆数
三.探究液体压强大小与什么因素有关
11.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,发现U形管两侧的液面高度差相同,说明在同一液体、同一深度各个方向的压强是______的。
【答案】相等
【详解】甲、乙、丙中,探头所处的液体密度和深度相同,朝向不同,但是U形管两侧液面高度差相同,说明液体产生的压强相同,说明在同一液体、同一深度各个方向压强是相等的。
12.在“研究液体内部的压强”的实验中,小丽利用课本介绍的实验器材如图(1)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橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时,其形状会发生改变。小丽往容器两边加入酒精和水如图(2)所示,这是为了研究液体压强与______的关系。
【答案】液体密度
【详解】往容器两边分别加入酒精和水,两边液体密度不同而深度相同,是为了研究液体压强与液体密度的关系。
13.小明在“探究影响液体内部压强的因素”实验中:
(1)图甲,将压强计探头浸入液体中,通过形管内______来判断探头所在处压强大小。
(2)如图乙,在两个相同容器中分别盛有质量相等的水和盐水,水中有、两点,盐水中有、、三点,各点及液面到容器底的距离已标出,小明将压强计探头分别置于图乙中所示的、两处,这是为了探究液体内部的压强与______有关。
(3)小明想使盐水中点所受液体压强变小,他往盛有盐水的烧杯内加清水(水未溢出),他这样做______(选填“能”或“不能”)达到目的。
【答案】(1)两侧液面的高度差
(2)液体密度
(3)不能
【详解】(1)压强计的工作原理是:橡皮膜受到压强时,U形管两侧液面出现高度差,通过U形管内两侧液面的高度差来反映探头受到的压强大小。
(2)由图乙可知,a处深度为
20cm-12cm=8cmc处深度为
18cm-10cm=8cm
两处深度相同,液体密度不同,这是为了探究液体内部的压强与液体密度的关系。
(3)向盛有盐水的烧杯内加一定量的清水,因为水未溢出,盐水的总重力增大,由于烧杯的底面积不变,所以盐水对烧杯底部的压强增大,故不能达到使盐水中e点所受液体压强变小的目的。
14.下列图片所示的是小明和小华探究“影响液体内部压强大小因素”的实验。
(1)实验前不挤压橡皮膜,U形管中液面不等高,下列操作最便捷的是________(填字母)。
A.取下软管重新安装 B.摇晃U形管
(2)比较________两图得出结论:同种液体中,液体压强与深度有关。在图丙中保持探头的位置不变,只改变探头的方向,U形管两侧液面的高度差不变,可得出的结论是________________________________________。
(3)小华使用图丁所示的实验器材,容器中间用隔板分成底面积相等的a、b两部分,隔板中下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,小华在容器a、b两侧分别倒入清水、浓盐水。发现橡皮膜向左凸出,小华结合上述实验结论,推断出若右侧液体加至与左侧等高,则橡皮膜向左凸出更多,因此可得出结论:________________________。
(4)小明向某容器内多次注入等量的水直至加满,插入容器底部的压强计显示所受水的压强p与注水体积V的关系如图戊所示,这个容器可能是________(填字母)。
A.锥形瓶 B.烧杯 C.量杯
【答案】(1)A
(2) 乙、丙 同种液体中,在同一深度,液体向各个方向的压强相等
(3)同一深度,液体密度越大,压强越大
(4)A
【详解】(1)实验前不挤压橡皮膜,U形管中液面不等高,说明两端液面上方气压不等,应取下软管重新安装,使得两端液面上方气压均等于大气压,液面就会相平。故A符合题意,B不符合题意。
故选A。
(2)[1][2]比较图乙和丙,只有深度不同,则U形管两端液面高度差不同,说明:同种液体,液体压强与液体的深度有关。在图丙中保持探头的位置不变,只改变探头的方向,U形管两液面的高度差不变,得出结论:同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强相等。
(3)图丁中,a中液体深度大于b中液体深度,橡皮膜向左凸出,说明右侧压强大,根据可知,b的密度大于a的密度;若右侧液体加至与左侧等高,则橡皮膜向左凸出更多,因此可得出结论:深度相同时,液体密度越大,压强越大。
(4)由图戊可知,液体压强增加得越来越快,根据可知,水面高度升高得越来越快,所以容器形状应是上窄下宽。故A符合题意,B不符合题意。
故选A。
15.小强利用生活器材(透明塑料罐)自制了薄壁实验箱来探究“液体压强大小与什么因素有关”。实验操作如下:
①如图甲所示,实验箱分为内箱A与外箱B,内箱A固定在外箱B的内侧,内箱A下部有一圆形孔C与外箱B相连,并在圆形孔C上蒙了一层橡皮膜,此时橡皮膜是平的;
②先往箱A中慢慢不断加水,实验现象如图乙、丙所示;
③然后往箱B中加一定量的盐水,盐水和水的液面相平时,实验现象如图丁所示。
(1)由图乙、丙现象可知:同种液体,深度越深,液体压强越 _____ 。因此水电站的拦河大坝应设计成 _________ (选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状;
(2)由图丁现象可知:在液体深度相同时,液体 _______ 越大,液体压强越大。若此时想要橡皮膜恢复原状,可以采取的办法是 ____________ ;
【答案】(1) 大 上窄下宽
(2) 密度 往箱A 中加水
【详解】(1)[1]由图乙、丙知,丙中水的深度大,橡皮膜向外凸出的程度大,则产生的压强大,故得出同种液体,深度越深,液体压强越大。
[2]拦河坝下部所处的深度较大,液体产生的压强大,因此水电站的拦河大坝应设计成上窄下宽的形状。
(2)[1]由图丁知,箱A中的水与箱B中的盐水到橡皮膜的深度相同,但是橡皮膜向上凸起,说明相同深度的盐水产生的压强大,而盐水的密度大于水的密度,因此在液体深度相同时,液体密度越大,液体压强越大。
[2]若想要橡皮膜恢复原状,则需要使两侧压强相等,因此可以增大箱A中的水产生的压强,可以往箱A中加水。
四.液体压强与深度的图像分析(共 4 小题)
16.两个完全相同的圆柱形容器A、B置于水平桌面上,分别注入a、b两种液体,直到容器内液面达到相同的深度H。液体a、b对容器底部的压强p随液面深度h变化关系如图的图线Ⅰ、Ⅱ所示。现分别从A、B容器中取出适量液体,使液面下降相同深度Δh,并将取出的液体全部放入对方容器内,液体对两容器底部的压强恰好相等。下列判断正确的是( )
A.Δh与H之比为2∶1 B.液体a、b的密度之比为1∶2
C.液体a、b被取出的质量之比为1∶1 D.最终A、B容器内液体的总质量之比为1∶1
【答案】D
【详解】B.根据液体压强公式结合图像可得
整理可得液体a、b的密度之比为
故B错误;
C.设注入a液体的容器的底面积为S,则注入b液体的容器的底面积也为S,分别从A、B容器中取出适量液体,使液面下降相同高度Δh,根据
可得,取出的液体的质量为,
液体a、b被取出的质量之比为
故C错误;
AD.压强相等,底面积相等,根据和可知,压力相等,总重力相等,则最终A、B容器内液体的总质量之比为,每个容器中液体对容器底部的压力等于剩余液体与加入液体的总重力,根据
可得
整理可得,即与H之比,故A错误,D正确。
故选D。
17.均匀地向某容器内注水,容器底所受水的压强与注水时间的关系如图所示,这个容器可能是( )
A.锥形瓶 B.烧杯 C.量杯 D.量筒
【答案】BD
【详解】根据图像,容器底所受水的压强随注水时间逐渐增大,且增大的速度不变。因是均匀地向容器内注水,故相同时间内加入水的体积相同,由可知,液体深度应是随着时间的增加而增大,且深度增长的速度不变,故容器下方的横截面积应等于容器上方的横截面积,故BD符合题意,AC不符合题意。
故选BD。
18.如图所示是三个容器甲、乙、丙,依次倒入盐水、水、酒精后,使容器底部所受的液体压强相等,请画出容器内液面的大概位置。(ρ盐水>ρ水>ρ酒精)
【答案】
【详解】三个容器甲、乙、丙,依次倒入盐水、水、酒精后,使容器底部所受的液体压强相等,已知
ρ盐水>ρ水>ρ酒精,根据可知,三者液面高度的关系为,如图所示:
19.如图甲所示,重为12N的容器放置在水平地面上,该容器上、下两部分都是圆柱形,其横截面积分别为S1、S2且S2=0.04m2。容器内装有质量为2.4kg某种液体,已知液面到容器底部的距离H=0.15m。通过控制阀门匀速排出液体的过程中(相同时间内排出的液体体积相同),容器底部受到的液体压强p随时间t变化关系如图乙所示。(g取10N/kg)
求:
(1)液体的密度;
(2)打开阀门之前,液体对容器底部的压力;
(3)容器上、下两部分横截面积之比S1∶S2;
(4)打开阀门后某一时刻,发现液体对容器底的压强与容器对地面的压强刚好相等,求此时液体对容器底的压强。
【答案】(1)
(2)48N
(3)
(4)800Pa
【详解】(1)由图乙可知,打开阀门前,容器底部受到液体的压强,根据p=ρgh,可得液体密度
(2)打开阀门之前,液体对容器底部的压力
(3)由图乙可知,0−10s是排出上部分圆柱体内的液体,10−30s是排出下部分圆柱体内的液体。根据,10s时压强,则上部圆柱体的高度
上部分液体高度
因为相同时间排出液体体积相同,由图乙可知,前10s排出上部分液体体积,后20s排出下部分液体体积,且,即则
(4)打开阀门之前,容器对地面的压强为
排完液体后容器对地面的压强为
打开阀门后,容器对地面的压强每秒变化量为
打开阀门10s时容器对地面的压强为
设打开阀门后液体对容器底的压强与容器对地面的压强刚好相等的时间为ts,所以这个时间小于10s ,则前10s容器底部受到的液体压强每秒变化量为
得
解得,此时液体对容器底的压强
五.应用液体压强知识解释生活中的现象(共5小题)
20.公道杯,古代汉族饮酒用的瓷制品。盛酒时只能浅平,不可过满,否则,杯中之酒便会漏掉,所以又名“公道杯”。其内部结构如图所示,要使酒从杯底流出,其液面至少应高于( )
A.A处 B.B处 C.C处 D.D处
【答案】B
【详解】根据“公道杯”的内部结构图可知,杯体内部有倒扣的U形吸管,水位低于B点时,水还没有充满吸管,吸管内的水只能停留在倒U形吸管的右端,水不能从出水口排出;当杯中液面高于B处时,液体从出水口流出,直至杯内的液体与吸管右端管口齐平为止。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
21.如图用真空采血管抽血时,护士将采血针一端刺入人体静脉后,另一端插入真空采血管的胶塞,血液便会自动流入采血管。采血时血液能流进真空采血管的主要是受下列哪种因素作用( )
A.大气压 B.人体内血压 C.针对血管的压强 D.血液自身重力
【答案】B
【详解】真空采血管在组装后应保持一定的负压,即真空管内气体的压强低于大气压,抽血时,护士将采血针一端刺入人体静脉后,另一端插入真空采血管的胶塞,血液在检查者体内血压的压力下便会自动流入采血管,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
22.如图所示,关于小鱼甲、乙所受液体压强的比较,下列说法正确的是( )
A.小鱼甲受到的压强大
B.小鱼乙受到的压强大
C.小鱼甲、乙受到的压强一样大
D.无法判断
【答案】B
【详解】由公式知,水的密度一定,小鱼乙所在深度更大,所以小鱼乙受到的压强较大。
故选B。
23.下列是利用连通器的特点来实现自己的功能的是( )
A. 茶壶 B. 拦河大坝 C. 注射器吸药液 D. 排水管的U形“反水弯”
【答案】AD
【详解】A.茶壶符合上端开口下端连通的特点,属于连通器,故A符合题意;
B.拦河大坝上窄下宽是由于液体压强随深度的增加而增大,与连通器原理无关,故B不符合题意;
C.注射器吸药液,药液在大气压的作用下进入针管,与连通器原理无关,故C不符合题意;
D.U形“反水弯”符合上端开口下端连通的特点,属于连通器,故D符合题意。
故选AD。
24.人们自制汲水桶的简化图如图所示(连杆的质量较大),当空桶浸入水中时,连杆在___________的作用下下沉,桶中装满水后,提起连杆达到汲水的目的。水进入汲水桶中,这是利用了___________原理。
【答案】 重力 连通器
【详解】[1]连杆由于受到竖直向下的重力的作用而下沉。
[2]汲水桶刚放入水中时,它们上端开口底部连通,水从井中进入汲水桶中是利用了连通器的原理。
六.不同形状容器压力与压强关系辨析(共 7 小题)
25.如图所示,有三个不同形状的容器A、B、C,它们的底面积相同,都盛有同一种液体并且液面在同一高度。若不计容器所受的重力,则下列说法正确的是( )
A.容器对桌面的压强和压力都相同
B.容器对桌面的压强相同,压力不同
C.液体对容器底部的压强和压力都相同
D.液体对容器底部的压强相同,压力不同
【答案】C
【详解】AB.由题意可知,A容器内液体体积最大,C容器内液体体积最小。由于是同种液体,根据可得,三个容器中液体的质量大小关系为
根据可得,三个容器中液体的重力大小关系为
若不计容器所受的重力,容器对桌面的压力等于液体的重力,所以容器对桌面的压力大小关系为
根据,三个容器底面积相同,则三个容器对桌面的压强大小关系为
故AB错误;
CD.由题意知三个容器内装同种液体,液体密度相同,且液面在同一高度。根据可得,液体对容器底的压强相同。根据,由于液体对容器底的压强相同,容器的底面积相同,所以液体对容器底的压力相同。故C正确,D错误。
故选C。
26.如图所示,水平桌面上放着底面积相等的甲、乙两容器,分别装有同种液体且深度相同,两容器底部所受液体的压力、压强分别用F甲、F乙、p甲、p乙表示,则( )
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
【答案】A
【详解】由题意知,两容器中装有同种液体,则液体的密度相同,且深度相同,由可知,两容器底部受到液体的压强相等,即p甲=p乙;又因为容器底面积相等,由可知,两容器底部受到液体的压力相等,即F甲=F乙。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
27.如图所示,甲、乙两个装满不同液体完全相同的密闭容器,放在水平桌面上,则对桌面压强较大的( )
A.如果是甲,则其液体对容器底的压力一定较大
B.如果是甲,则其液体对容器底的压强一定较大
C.如果是乙,则其液体对容器底的压力一定较大
D.如果是乙,则其液体对容器底的压强一定较小
【答案】C
【详解】A.若甲对桌面压强较大,由图可知
S甲<S乙
由F=pS可知,甲对桌面压力不一定大,由于在水平面上压力等于重力,所以甲液体的重力不一定大,液体对容器底的压力不一定大,故A错误;
B.由图知液体的体积和深度相同,但由于不能判断出甲、乙液体重力的大小,所以不能甲、乙液体密度的大小,也就不能判断出其液体对容器底的压强的大小,故B错误;
C.若乙对桌面压强较大,由图可知
S甲<S乙
根据F=pS可知,乙对桌面压力一定大,由于在水平面上压力等于重力,所以乙液体的重力一定大,又因为甲液体有一部分压在容器壁上,液体对容器底的压力小于重力,由于物体间力的作用是相互的,乙液体对容器底的压力大于乙液体的重力,所以乙液体对容器底的压力一定较大,故C正确;
D.由图知液体的体积和深度相同,由于乙液体的重力大于甲液体的重力,根据G=mg=ρgV知,乙液体的密度大于甲液体的密度,根据p=ρgh知乙液体对容器底的压强一定较大,故D错误。
故选C。
28.如图所示,一个密封的圆台状容器,内装一定质量的水,放在水平桌面上,现把它倒置过来,则
A.水对容器底的压力不变 B.水对容器底的压强增大
C.容器对桌面的压强减小 D.容器对桌面的压力不变
【答案】BD
【详解】设如图放置时的底面积为S大,倒置过来后的底面积为S小,因为水的体积一定,所以倒置过来后水的高度增大了,则根据液体压强公式p=ρgh可知,倒置过来后水对容器底的压强变大了。
第一次水对容器底的压力:F=pS=ρghS大,即水对容器底的压力是以S大为底面积,h为高的这部分液柱所产生的压力,由图可知这部分液柱比水多,所以水对容器底的压力大于水的重力。如图:
第二次水对容器底的压力:F′=p′S小=ρgh′S小,即水对容器底的压力是以S小为底面积,h′为高的这部分液柱所产生的压力,由图可知这部分液柱比水少,所以水对容器底的压力小于水的重力。如图:
对比前后两次情况,液体对容器底部的压力将会变小,且倒置后,液面升高,据p=ρgh,h变大,容器底部所受液体的压强变大。故选B;
且倒置前后容器对桌面的压力等于总重力,重力不变故压力不变,而与水平面的接触面积减小,故压强增大。故选D。
29.如图所示,甲、乙、丙是三个质量和底面积均相同的容器。若往三个容器中装入质量相同的水,则三个容器底部受到水的压强________,水对容器底部的压力________。(均选填“甲最大”“乙最大”“丙最大”或“一样大”)
【答案】 甲最大 甲最大
【详解】[1][2]三个容器装有相同质量的水,因容器的底面积相等,所以,三个容器内水的深度关系为,由可知,容器底部受到水的压强关系为;由水对容器底部的压力可知,甲容器底部受到的压力最大。
30. 一未装满水的密闭瓶子,先正立放在桌面上(如图甲),然后倒立在桌面上(如图乙),水对瓶底和瓶盖的压力的大小关系是F甲_____F乙,水对瓶底和瓶盖的压强的大小关系是p甲______p乙(均选填“大于”、“等于”或“小于”)。
【答案】 大于 小于
【详解】[1]正放时,瓶子中的水柱粗细均匀,此时水对瓶底的压力等于瓶中水的重力,即F甲=G水;倒放时,瓶子中的水柱上面粗,下面细,一部分水的重力作用在瓶子的侧壁上,所以瓶盖受到的压力小于瓶中水的重力,即F乙<G水,因为瓶中水的重力是一定的,所以水对瓶底和瓶盖的压力的大小关系是F甲>F乙。
[2]正立放置(图甲)时水的深度小于倒立放置(图乙)时水的深度,根据可知,水的深度越大,压强越大,所以水对瓶底和瓶盖的压强的大小关系是p甲<p乙。
31.如图所示,置于水平桌面上的甲、乙、丙三个容器质量和底面积相同且厚度可忽略不计,容器中分别装有深度相等的同种液体,则:
(1)液体对容器底部的压强:p甲________p乙________p丙。(均选填“>”“<”或“=”,下同)
(2)液体对容器底部的压力:F甲________F乙________F丙。
(3)容器对桌面的压力:F甲′________F乙′________F丙′。
(4)容器对桌面的压强:p甲′________p乙′________p丙′。
【答案】 = = = = > > > >
【详解】(1)[1][2]三个容器内液体深度相同,由p=ρgh可知,三个容器底部所受液体的压强大小相等。
(2)[3][4]三个容器的底面积相同,底部所受液体的压强相同,根据F=pS可知,三个容器底部所受液体的压力大小相等。
(3)[5][6]容器对桌面的压力
F总′=G总=G容+G水
三个容器的质量相同,则容器重力相等,容器中水的重力大小关系为
G水甲>G水乙>G水丙
故容器对桌面的压力
F甲′>F乙′>F丙′
(4)[7][8]根据可知
p甲′>p乙′>p丙′
七.连通器原理及生活应用(共 7 小题)
32.固定在斜面上的U形容器里装有适量水,水静止不流动,则下列图片中水面位置正确的是( )
A B C D
【答案】C
【详解】固定在斜面上的U形容器里装有适量水,水静止,该装置相当于一个连通器,容器中的液面是相平的,故C正确,ABD错误。
故选C。
33.如图是乳牛自动喂水器,其中A和B中间的细管C组成一个_________,容器A和B的水面在水不流动时总保持_________。乳牛饮水后使得B的水面下降,A中的水会由C流向_________,此时A中的水面会_________,从而将阀门D向上顶开,就自动补水。
【答案】 连通器 相平 B 下降
【详解】[1]由图可知:A和B上端开口,底部相连,构成了一个连通器。
[2]根据连通器的特点知:在水不流动时,A和B内的水面相平。
[3][4]根据题意可知,乳牛饮水后,使B的水面下降,A中的水会经C流向B,此时A中的浮球会随水面下降,从而将阀门D向上顶开,使水流下来补充。
34.某中学生设计了一种U形酸菜坛,如图所示,采用一端放另一端取,达到先入先出的效果。晓畅的妈妈从左侧放入要腌制的原材料,从右侧取出腌好的酸菜,这时U形酸菜坛左右两侧液面______(选填“相平”“左高右低”或“左低右高”),该酸菜坛实质上是一个______。
【答案】 相平 连通器
【详解】[1][2]由图可知,酸菜坛是一个上端开口、下端连通的容器,因此该泡菜坛实际上是一个连通器,根据连通器原理,当液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是相平的。从右侧取出腌好的酸菜后,若液体不再流动,左右两侧液面相平。
35.小明用吸管将三个相同的空塑料瓶A、B、C的底部连接起来,组成如图所示的容器,其中A、C两瓶开口,瓶B拧紧瓶盖。此自制容器中,瓶A与瓶________(选填“B”或“C”)构成连通器。现将瓶C注满水,则A、B两瓶中的水面情况是________________(选填“瓶A中的高”“瓶B中的高”或“相平”)。
【答案】 C 瓶A中的高
【详解】[1]此自制容器中,瓶A与瓶C上端开口、下部连通,瓶B上端不开口,所以瓶A与瓶C构成连通器;
[2]将瓶C注满水,根据连通器原理可知,A、C两瓶中的水面相平,瓶C中的水进入瓶B中并高出吸管管口后,瓶B上方的空间会被空气占据,所以瓶B中的水面会低于瓶A中的水面。
36.如图所示的装置,叫做______。在该装置内装上一部分水,在水不流动时,各部分的水面是______(选填“一定”或“不一定”)相平的。
【答案】 连通器 一定
【详解】[1]该装置底部连通、上端开口,所以叫连通器。
[2]连通器内装有水,是同一种液体,在不流动时,不同开口部分的底部在同一水平面上的点受到的压强相等,根据,压强和液体密度相等时,深度h相等,所以各部分的水面是一定相平的。
37.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。
【答案】 B D
【详解】[1][2]当船从下游驶向船闸时,先关闭阀门A和闸门C,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,水面相平时,打开下游闸门D,船进入闸室。
38.图甲为出现于宋辽时期的倒装壶,它没壶盖。某小组同学对它的仿制品进行了研究,他们发现:向壶内注水时,需将它倒置过来,将水从如图乙所示的壶底小孔处灌入壶腹内,此时尽管注入较多的水,水也不会从壶嘴漏出。将水倒出时,与平时的茶壶一样,此时水不会从壶底小孔漏出。根据倒装壶的使用特点,他们绘制了倒装壶的结构图,如图丙、丁所示。请判断,倒装壶的结构图应该为图______(选填丙或丁)。倒装壶正放时,由于注水管高于壶嘴,水不会从壶底小孔漏出,又因为壶嘴与壶身构成了______,所以水可以从壶嘴倒出。
【答案】 丁 连通器
【详解】图丙的倒装壶倒放时,壶嘴和壶身构成一个连通器。根据连通器原理,因为壶嘴很低,所以从注水口注水后,水面最多能达到壶嘴处,故图丙是错误的。图丁的倒装壶倒放时,注水管周围的壶身部分构成一个连通器。根据连通器原理,从注水口注水后,水面能达到较高位置,因为壶嘴和壶身之间是隔开的,所以此时水不会从壶嘴流出。倒装壶正放时,壶嘴和注水管周围的壶身部分构成连通器。根据连通器原理,倒装壶能实现水从壶嘴流出,由于注水管高于壶嘴,水不会从壶底小孔漏出。故图丁正确。
八.固液结合压强综合计算(共 6 小题)
39.如图所示两个完全相同的容器里分别盛有质量相等的水和酒精(ρ水>ρ酒),下面说法正确的是( )
A.甲中盛的是酒精,乙中盛的是水
B.在离容器底部相同高度的A点和B点的压强关系是:pA>pB
C.液体对容器底部的压强相同
D.容器对地面的压强的关系是:p甲<p乙
【答案】C
【详解】A.已知两个容器中液体的质量相等,又由于,根据可知,酒精的体积较大,故甲容器中是水,乙容器中是酒精,故A错误;
BC.所装液体的质量相等,则液体的重力相等,由于两个容器为柱形,液体对容器底的压力等于自身的重力,所以两液体对容器底的压力相等,两个容器完全相同,则底面积相同,根据可知,两液体对容器底的压强相等。图中A、B两点距离容器底的高度相等,根据可得,A点以下部分水对容器底的压强比B点以下部分酒精对容器底的压强大,所以A点所受液体压强比B点的小,故B错误,C正确;
D.两容器对地面的压力等于容器内液体的重力加上容器的重力,两种液体质量相等,由可知,两种液体重力相等,两个容器重力也相等,故两容器对地面的压力相等,两容器底面积相等,根据公式可知,两容器对地面的压强相等,故D错误。
故选 C。
40.如图所示是一辆暴雨时不慎驶入水中汽车的车门。随着水位升高,车门上A处受到水的压强将___________(选填“变大”“不变”或“变小”)。若车门在水下部分的面积为8×103cm2,受到水的平均压强为5×103Pa,此时车门所受水的压力为___________N,紧急情况下,应挥动逃生锤的___________(填“B”或“C”)端砸向车窗。
【答案】 变大 4×103 B
【详解】[1]随着水位升高,车门上A处的水深h不断增加,由可知,A处受到水的压强将变大。
[2]由可得,车门受到的压力
[3]由图知,B端比C处的面积小,用B端砸向玻璃窗的边角,根据,在用力相同的情况下,产生的压强越大,玻璃更容易破碎。
41.如图所示,置于水平桌面上的容器装有某种液体,液体的深度为0.1m,液体的体积为。若容器重20N、底面积为,容器底受到液体压强为。容器底部有一开口,厚度不计的挡板A刚好盖住开口,挡板A面积为,重力为10N。求:
(1)液体的密度;
(2)挡板A受到容器底部的支持力;
(3)此时容器对桌面的压强。
【答案】(1)1.2×103kg/m3;(2)16N;(3)2.4×103Pa。
【详解】解:(1)根据可知,液体的密度为
(2)挡板A受到液体的压力为
挡板A受到容器底部的支持力为
(3)容器内液体的重力为
所以容器对桌面的压强为
答:(1)液体的密度为1.2×103kg/m3;
(2)挡板A受到容器底部的支持力为16N;
(3)此时容器对桌面的压强为2.4×103Pa。
42.某工厂长方体储液池被一块密封隔板隔成左右两部分,其截面图如图所示。隔板上下两部分的厚度不同,隔板较厚部分相对于较薄部分左右两侧凸出的厚度均为0.lm。已知隔板的长为10m,左储液池内储有密度为1.1×103kg/m3的液体。右储液池内储有密度为1.3×103kg/m3的液体。隔板左侧凸出部分的下表面所在的深度为0.5m,隔板凸出部分两侧的下表面受到的液体的压强差与整个隔板最低处受到的两侧液体的压强差均为1.0×103Pa。求:
(1)隔板左侧凸出部分的下表面受到的液体压强;
(2)隔板右侧凸出部分的下表面受到的液体竖直向上的压力;
(3)左储液池中液体的深度。
【答案】(1)5.5×103Pa;(2)4.5×103N;(3)1.5m
【详解】解:(1)隔板左侧凸出部分的下表面受到的液体压强
p左=ρ左gh左=1.1×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5.5×103Pa
(2)由题意可得,若
Δp=p右-p左=1.0×103Pa
则隔板右侧凸出部分的下表面的压强为
p右=p左+Δp=5.5×103Pa+1.0×103Pa=6.5×103Pa
隔板右侧凸出部分的下表面所在的深度为
不符合题意,所以
Δp=p左-p右=1.0×103Pa
隔板右侧凸出部分的下表面的压强为
p右=p左-Δp=5.5×103Pa-1.0×103Pa=4.5×103Pa
隔板右侧凸出部分的下表面受到的液体竖直向上的压力为
F右=p右S=4.5×103Pa×10m×0.1m=4.5×103N
(3)由于隔板凸出部分两侧的下表面受到的液体的压强差与整个隔板最低处(即容器底)受到的两侧液体的压强差均为1.0×103Pa,而两侧凸出部分距容器底深度相同,又凸出部分两侧容器液体密度ρ右>ρ左,由(2)已推出
Δp=p左-p右=1.0×103Pa
右侧凸出部分的下表面在液体中的深度为
所以此时应该是
Δp=p´右-p´左=1.0×103Pa
否则将不符合实际,设隔板凸出部分到容器底的深度为h,则
p´右-p´左=Δp=1.0×103Pa
即
ρ右gh´右-ρ左gh´左=Δp
代入数据,即
1.3×103kg/m3×10N/kg×(h+)m-1.1×103kg/m3×10N/kg×(h+0.5)m=1.0×103Pa
解得
h=1m
左储液池中液体的深度为
h´左=(h+0.5)m=(1+0.5)m=1.5m
答:(1)隔板左侧凸出部分的下表面受到的液体压强5.5×103Pa;
(2)隔板右侧凸出部分的下表面受到的液体竖直向上的压力4.5×103N;
(3)左储液池中液体的深度1.5m。
43.将一未装满水密闭的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,如图所示,瓶盖的面积是8cm2,瓶底的面积是28cm2,瓶重和厚度忽略不计(g取10N/kg).求:
(1)倒立放置时瓶盖所受水的压力和压强;
(2)倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压强.
【答案】(1)1.04N, 1300Pa;(2)3500Pa.
【详解】(1)倒立放置时瓶盖所受水的压强为:
;
瓶盖所受水的压力:
;
(2)根据瓶正立时计算水的重为:
倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压强:
。
44.如图所示,将底面积为、重力为5N的容器放在水平桌面上,容器内装有重力为45N,高度为40cm的水,g取。求:
(1)水在A处所产生的压强p。
(2)水对容器底的压强和压力。
(3)容器对水平桌面的压强。
【答案】(1)
(2),40N
(3)
【详解】(1)根据题意,A点距离容器底10cm,水的总高度为40cm,因此A点到水面的深度;
水在A处产生的压强为。
(2)水的总高度为40cm,即0.4m,水对容器底的压强为;
水对容器底的压力为。
(3)容器对水平桌面的压力;
容器对水平桌面的压强为。
液体压强核心做题规律
规律1:液体压强唯一决定公式
液体压强全程只用核心公式:P=ρgh。液体压强大小只与液体密度和竖直深度有关,与容器形状、液体质量、液体体积、底面积均无关。
规律2:深度h绝对判定规律
深度 h是液面自由平面到研究点的竖直垂直距离,不是物体高度、不是容器高度、不是斜线长度,所有倾斜容器一律看竖直高度。
规律3:液体压力计算顺序
液体题型固定解题步骤:P=ρgh,F=pS先求压强 ,再求压力 ,严禁直接用液体重力当做液体压力。
规律4:连通器平衡规律
连通器装同种液体、静止时,液面一定相平;若液面不平或液体不同,液体不静止,存在压强差。
容器倒置问题规律(高频考点)
装满液体的容器倒置后
压强:深度h不变,液体密度不变 → 压强p不变
压力:底面积S变化,根据F=pS,S变大则压力变大,S变小则压力变小
未装满液体的容器倒置后
先判断深度h的变化(敞口变收口,h变大;收口变敞口,h变小),再用P=ρgh判断压强
再用F=pS判断压力变化
一、单项选择题
1.如图所示,将一个鱼缸用隔板隔开一半装海水,一半装淡水,下列哪处水的压强最小(,)( )
A.a B.b C.c D.一样大
【答案】B
【详解】根据液体压强公式可知,压强大小与距液面深度、液体密度成正比,由图可知a、b两处深度最小,但b处为密度更小的淡水,则可判断出b处水的压强最小。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
2.把两端开口的薄壁玻璃管的下方用一个薄塑料片托住(塑料片的质量和厚度不计),放入水面下一定深度,玻璃管的横截面积为,塑料片的横截面积为,然后往管内缓慢倒入密度为的煤油40g,此时塑料片恰好开始下沉。下列说法错误的是(,g取10N/kg)( )
A.玻璃管在水中的深度为10cm
B.倒入煤油前水对塑料片的压强为800Pa
C.倒入煤油前水对塑料片底部的压力为0.5N
D.玻璃管内外液面的高度差为2.5cm
【答案】B
【详解】A.塑料片恰好开始下沉,说明此时塑料片上下方受到的压强大小相等,已知煤油40g,则管内煤油的体积为,管内煤油的高度为,此时满足,由可得,解得,故A正确,不符合题意;
BC.倒入煤油前水对塑料片的压强为,倒入煤油前水对塑料片底部的压力为,故B错误,符合题意,C正确,不符合题意;
D.玻璃管内外液面高度差为,故D正确,不符合题意。
故选B。
3.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。
4.一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。
5.如图所示,取一个不易形变的饮料瓶,用橡皮膜扎紧瓶口,在其侧面开一个小孔,用插有玻璃管的橡皮塞塞紧,玻璃管中有一段红色液柱。将瓶内气体密封,橡皮膜受到的压力发生变化,红色液柱会移动,从而制成一个简易压强计。下列分析不正确的是( )
A.将饮料瓶放入水中,液柱上升,表明液体内部有压强
B.保持饮料瓶位置不变,向容器内加入浓盐水,液柱会上升
C.玻璃管内径越粗,实验效果越明显
D.饮料瓶在水中的位置越深,液柱上升的高度越高
【答案】C
【详解】A.将饮料瓶放入水中,液柱上升,说明橡皮膜受压发生形变,表明液体内部有压强,故A正确,不符合题意;
B.液体的压强与深度和液体密度有关,深度越大、液体密度越大,液体压强越大。保持饮料瓶位置不变,向容器内加入浓盐水,液体的密度变大,液体压强越大,橡皮膜受压发生形变程度越大,所以液柱会上升,故B正确,不符合题意;
C.橡皮膜受到的压力相同时,橡皮膜受到的压强相同,密封气体体积变化量相同,玻璃管内径越细液柱上升高度越明显,故C错误,符合题意;
D.根据液体内部压强的特点,同种液体在同一深度处向各个方向的压强都相等,且深度越深,压强越大。因此,当饮料瓶在水中的位置越深时,橡皮膜受到的水的压强就越大,这个增大的压强会进一步推动玻璃管中的红色液柱上升,故D正确,不符合题意。
故选C。
二、填空题
6.如图所示,在两支同样的试管里分别装有不同液体A和B,若按图中方式放置时,A、B两液面等高,液体对试管底部的压强pA小于pB,则液体的密度ρA____ρB,液体质量mA____mB。(均选填“大于”、“等于”或“小于”)
【答案】 小于 小于
【详解】[1][2]A、B两液面等高,则,液体对试管底部的压强,根据公式可知,液体的密度。两支试管相同,则A、B两液体的体积,根据公式可知,液体质量。
7.为纪念法国物理学家帕斯卡,我们将国际单位制中表示_____________的基本单位命名为帕斯卡。帕斯卡在1648年表演了一个著名的实验:如下图所示,他用一个密闭的装满水的桶,在桶盖上插入一根细长的管子,从楼房的阳台上向细管子里灌水。结果只用了几杯水,就把桶压裂了。这个现象可以用__________________来解释。
【答案】 压强 液体的压强随深度的增加而增大
【详解】[1]国际单位制中,“帕斯卡”是表示压强的基本单位;
[2]帕斯卡的实验中,细管虽细,但加水后液体深度大,根据液体压强公式,液体压强随深度的增加而增大,少量水即可产生很大的压强将桶压裂,故该现象可用液体的压强随深度的增加而增大来解释。
8.同学用圆柱形的透明塑料杯装一定量的水(未装满),将一装有适量水的小药瓶放入杯中,药瓶悬浮在水中,如图所示,用橡皮膜将开口密封,用手压橡皮膜时,此时药瓶向下沉,则药瓶受到水的压强_______;松手后,药瓶又会上升,整个过程中,药瓶受到的重力_______。(两空均选填“变小”“变大”或“不变”)。
【答案】 变大 不变
【详解】[1]用手压橡皮膜时,药瓶下沉,所处的水的深度增加,根据液体压强公式,深度h增大,药瓶受到的水的压强变大。
[2]根据重力公式,药瓶上升过程中,质量不变,则药瓶受到的重力也不变。
9.小华家新房装修时,他观察到工人用灌水的透明塑料管制作了一个水平仪,如图所示,当管内水不流动时,管口水面齐平,这利用了_____ 原理。
【答案】连通器
【详解】因为透明长塑料管有灌水,而且塑料管的两端开口,底部相连通,所以当管中的水静止时,管两端的水面一定相平,而这也是利用了连通器的原理。
10.如图甲、乙所示,冰块熔化成水后,塑料袋就被水撑得鼓鼓的。这说明液体对塑料袋的_____和______都有压强。
【答案】 底部 侧壁
【详解】[1][2]从图中可以看到,冰块熔化成水后,塑料袋被水撑得鼓鼓的,这意味着水对塑料袋的各个部位都施加了力的作用,即产生了压强。而塑料袋主要分为底部和侧壁等部位,所以说明液体对塑料袋的底部和侧壁都有压强。
11.如图甲为阴阳壶,壶把上开有两孔,可同时盛装两种液体,图乙为壶的结构示意图,该壶的设计遵循了_____ 原理。
【答案】连通器
【详解】该壶的两个壶嘴上端开口、下端与各自壶身相连,所以该壶的设计遵循了连通器原理。
三、计算题
12.3月11日,“探索一号”科考船携“奋斗者号”载人潜水器完成任务回国。若在某次工作过程中该潜水器下潜深度为10000m。(g取10N/kg,ρ海水取1.03×103kg/m3)求:
(1)此时潜水器受到海水的压强;
(2)若“奋斗者号”舱门面积约为0.6m2,则舱门所受海水的压力。
【答案】(1)1.03×108Pa;
(2)6.18×107N
【详解】(1)下潜深度为10000m时潜水器受到的海水压强p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×10000m=1.03×108Pa
(2)舱门所受海水的压力F=pS=1.03×108Pa×0.6m2=6.18×107N
四、作图题
13.见图所示,一个装满水的小筒壁上开有孔径大小相同的A、C两个孔,请你大致标出水从两孔中射出的情况。
【答案】
【详解】根据液体内部压强的特点,同一液体,深度越深压强越大,因此水从两孔中射出的情况如图所示:
五、实验题
14.如图甲所示是双探头压强计,U形管A、B中装有同种液体,该压强计可同时采集多组数据。先把压强计放在装有水的容器中进行实验,然后换用密度大于水的某未知液体进行实验,记录实验数据如表:
序号
液体种类
探头C深度
高度差
探头D深度
高度差
Ⅰ
水
3
6
5
10
Ⅱ
水
4
8
6
12
Ⅲ
未知液体
3
12
5
20
Ⅳ
未知液体
4
16
6
24
(1)①分析表中Ⅰ、Ⅱ(或Ⅲ、Ⅳ)两次数据可知:同种液体中,深度越大,压强越______(选填“大”或“小”);
②分析表中Ⅰ、Ⅲ(或Ⅱ、Ⅳ)两次数据可知:深度相同时,液体密度越大,压强越______(选填“大”或“小”);
③根据表中数据,可以估算出该未知液体的密度为______。
(2)①如图乙是利用双探头压强计的原理制作的器材(细金属管与浮筒相通),将浮筒漂浮在水中后,再使其竖直向下移动至浸没时,感受到细金属管对手的作用力越来越______(选填“大”或“小”);浮筒竖直浸没水中后,仔细观察其______(选填“上”或“下”)表面橡皮膜形变更明显,从而分析出浮力产生的原因;
②让浮筒浸没后继续下降,浮筒受到的浮力将______(选填“变小”“不变”或“变大”)。
【答案】(1) 大 大 2
(2) 大 下 变小
【详解】(1)①[1]分析表中 Ⅰ、Ⅱ(或Ⅲ、Ⅳ)两次数据,液体种类相同(都是水或都是未知液体),深度越
大, U形管的高度差越大,说明同种液体中,深度越大,压强越大。
②[2]分析表中 Ⅰ、Ⅲ(或Ⅱ、Ⅳ)两次数据,深度相同(如Ⅰ中探头C深度3cm,Ⅲ 中探头C深度也为3cm),未知液体的密度大于水的密度,未知液体对应的U形管高度差更大,说明深度相同时,液体密度越大,压强越大。
③[3]根据液体压强公式p=ρgh,在深度h相同时,压强p与液体密度ρ成正比。以深度h=3cm为例,水产生的压强对应的高度差ΔhA1=6格,未知液体产生的压强对应的高度差ΔhA3=12格,说明未知液体的压强是水的2倍。因为p水=ρ水gh,p液=ρ液gh,且p液=2p水,所以
(2)①[1]浮筒漂浮在水中时,浮力等于重力;竖直向下移动至浸没时,排开水的体积增大,浮力增大,所以细金属管对手的作用力(等于浮力与重力的差值)越来越大。
[2]浮筒竖直浸没水中后,下表面所处深度更大,根据液体压强规律,下表面受到的压强大于上表面,所以下表面橡皮膜形变更明显,从而分析出浮力产生的原因(上下表面压强差)。
②[3]让浮筒浸没后继续下降,随着深度的增加,上探头橡皮膜向下凹,下探头橡皮膜向上凸,浮筒排开水的体积变小,由F浮=ρ水gV排可知,ρ水不变,V排变小,所受浮力变小。
六、阅读题
15.情境一:物理知识在生产和生活中有着广泛的应用。
(1)图1中的船闸是应用了_____________原理工作的。
(2)建造水电站时要在河道中修筑大坝,如图2所示,大坝的下部应当比上部更为厚实。坝体上窄下宽的主要原因是:从坝体对地基的作用看,可以增大地基的___________,从而减小坝体对地基的压强;从河水对坝体的作用看,因为水的压强随___________的增大而增大,大坝的下部可以承受更大的液体压强。如果坝前水深150米,请计算距离河底50米处水的压强是多少_________?
(3)著名的___________实验证明了大气压的存在,并且大气压的值是很大的。下列器材中,利用大气压强工作的是_________(选填选项的字母)
A.真空吸盘 B.U形管压强计
C.密度计 D.液位计
(4)夏天,小明同学在喝冰水时发现,冰块漂浮在水面上。过了一会,冰块熔化成水,体积_________,杯中水的深度_________。(选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】(1)连通器
(2) 受力面积 深度 106Pa
(3) 马德堡半球 A
(4) 变小 不变
【详解】(1)船闸应用了连通器原理工作,连通器内同种液体静止时液面保持相平。
(2)[1]大坝上窄下宽,从地基作用看,增大了地基的受力面积,从而减小压强。
[2]根据液体压强特点可知,水的压强随深度的增大而增大。
[3]距离河底 50 米处的水深为 150m−50m=100m
水的压强 。
(3)[1]著名的马德堡半球实验证明了大气压的存在且值很大。
[2]利用大气压强工作的是A(真空吸盘),B 是液体压强计,C 是浮力原理,D 是连通器原理。
(4)[1]冰块熔化成水,质量不变,水的密度大于冰的密度,根据,体积变小。
[2]冰块漂浮时,浮力等于重力,即排开水的重力等于冰的重力;冰熔化后,水的重力等于冰的重力,因此排开水的体积等于熔化后水的体积,杯中水的深度不变。
1.如图所示是一款网红饮料杯的广告图片,从固定吸管可直接吸到杯中饮料,请用学过的物理知识解释,该广告图片是否科学?
【答案】如图所示的网红饮料杯上端开口、下端连通,构成连通器,根据连通器的特点可知,连通器里只有一种液体,在液体不流动时,连通器各容器中液面总是相平的,而图中吸管和饮料杯中的液面不相平,所以该广告不符合科学性。
【详解】见答案
2.一个底面积为 的平底水杯,水杯的质量为360g,放在水平桌面上。水杯内装有240g水,水深为7cm。水的密度,g取10N/ kg。试求∶
(1)水对杯底的压强为多少?
(2)水对杯底的压力为多少?
(3)装水的水杯对水平桌面的压强是多少?
(4)根据计算的结果,可以分析出水杯的大致形状如图中的______(至少一个选项正确)
【答案】(1)700Pa
(2)2.1N
(3)2×103Pa
(4)AD
【详解】(1)水深度为h=7cm=0.07m
水对杯底的压强为p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.07m=700Pa
(2)水杯的底面积S=30cm2=0.003m2
水对杯底的压力为F=pS=700Pa×0.003m2=2.1N
(3)装水后,水和杯子的总质量为m总=m水+m杯=240g+360g=600g=0.6kg
装水后水杯对水平桌面的压力为F′=G总=m总g=0.6kg×10N/kg=6N
装水的水杯对水平桌面的压强为
(4)如果240g水放在上下一样粗的柱状容器中,水的深度h′应满足,代入数据得
解得h′=8cm,根据题意可知,水的深度实际为7cm,所以容器应是下细上粗的,由图可知,只有AD有符合这个特点的部分,故选AD。
3.阅读短文,回答问题。
1648年,帕斯卡在布莱特表演了一个著名的实验:他用一个密闭的装满水的桶,在桶盖上插入一根细长的管子,从楼房的阳台上向细管子里灌水。结果只用了几杯水,就把桶压裂了,桶里的水就从裂缝中流了出来。原来由于细管子的容积较小,几杯水灌进去,其深度很大,使压强增大,便将桶压裂了。
这就是历史上有名的帕斯卡桶裂实验。一个容器里的液体,容器底部(或侧壁)产生的压力远大于液体自身所受的重力,这对许多人来说是不可思议的。
实验原理,根据液体的压强等于密度、深度和重力加速度常数之积这个原理。在这个实验中,水的密度不变,但深度一再增加,则下部的压强越来越大,其液压终于超过木桶能够承受的上限,木桶随之裂开。人们在水中活动要承受一定的压强,屏住呼吸的潜水员在浅海中采集海参、珍珠贝;背着氧气瓶的潜水员在浅海中可以长时间地停留;若要在较深的海水中工作,就要穿抗压潜水服了,这是由于海水的压强随着深度的增加而增大,人体此时已无法承受海水的压强,如果要潜入更深的海底,抗压潜水服也无能为力,需要专门的潜水器以抵抗巨大的水压,2020年我国奋斗者号载人潜水器顺利完成了马里亚纳海沟潜水实验,坐底深度10909米,这标志着我国深海潜水科技达到了一个新的水平。
(1)帕斯卡“桶裂”实验可以很好地证明液体压强与液体的_________有关;
(2)此实验的实验原理是_________;
(3)潜水员若要在较深的海水中工作,就要穿抗压潜水服了,这是由于_________。
(4)如果要潜入更深的海底,抗压潜水服也无能为力,需要专门的潜水器,以抵抗巨大的水压,2020年我国奋斗者号载人潜水器顺利完成马里亚纳海沟坐底实验,奋斗者号载人潜水器在10000m深处所受到的海水压强为_________Pa。(ρ海水=1.03×103kg/m3,g=10N/kg)
【答案】 深度 见解析 液体的压强随深度的增加而增大 1.03×108Pa
【详解】(1)[1]由帕斯卡做的实验可知,在这个实验中,水的密度不变,但深度一再增加,则下部的压强越来越大,其液压终于超过木桶能够承受的上限,木桶随之裂开,所以该实验说明液体压强与液体深度有关。
(2)[2]由材料可知,此实验的实验原理是液体的压强等于密度、深度和重力加速度常数之积。
(3)[3]液体的压强大小与深度有关,同种液体,越深处压强越大,深水潜水员在潜水时要受到比在水面上大许多倍的压强,所以必须穿上高强度耐压的潜水服才行。
(4)[4]奋斗者号载人潜水器在10000m深处所受到的海水压强为
p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×10000m=1.03×108Pa
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暑假作业08 液体压强综合专题
目 录
01 知识积累
02 题型速练
一.液体内部压强方向与规律判断(共 6 小题)(难★)
二.利用P=ρgh计算液体压强(共 4 小题)
三.探究液体压强大小与什么因素有关(共 5 小题)(易错★★)
四.液体压强与深度的图像分析(共 4 小题)(难★★★)
五.应用液体压强知识解释生活中的现象(共5小题)
六.不同形状容器压力与压强关系辨析(共 7 小题)(难★★)
七.连通器原理及生活应用(共 7 小题)
八.固液结合压强综合计算(共 6 小题)(难★★★)
03 巩固提升练
04 能力培优练
知识梳理
一天一练,温故知新,快乐过暑假
一、液体压强计算方法
方法
公式
适用范围
液体压强公式法
P=ρgh
适用于所有液体内部压强计算,通用核心公式
压力推导法
F=pS
已知液体压强、受力面积,求解液体压力大小
压强定义式法
p=
液体压力、面积已知,通用校验计算
注意:(1)液体压强大小与液体密度和深度有关,与容器形状、液体质量、液体体积无关。
(2)公式中 h 为研究点到液面的垂直深度,不是物体高度、容器高度,单位必须统一为米。
二、液体压强公式核心变形式
“深度”两层含义:液面为自由水平面,深度是竖直向下的距离;倾斜容器、不规则容器中,深度仍
以竖直高度为准。
三、液体压强的特点规律
1. 液体内部向各个方向都有压强。
2. 同种液体中,深度越深,液体压强越大。
3. 同一深度下,液体密度越大,液体压强越大。
4. 同种液体、同一深度,液体向各个方向的压强相等。
四、不同容器液体压力与重力关系
1. 柱形容器(上下等宽):液体对容器底部压力等于液体重力,F=G。
2. 上宽下窄容器:液体对容器底部压力小于液体重力。
3. 上窄下宽容器:液体对容器底部压力大于液体重力。
五、连通器原理及应用
1. 连通器定义:上端开口、底部相连通的容器叫做连通器。
2. 连通器特点:连通器中装入同种液体,液体静止时,各部分液面保持相平。
3. 常见应用:茶壶、船闸、水位计、过路涵洞、水平管等。
题型速练
一题一思,查漏补缺,轻松迎开学
一.液体内部压强方向与规律判断(共 6 小题)
1.如图所示,一个空的药瓶,瓶口用橡皮膜密封后,竖直浸没在水中:第一次瓶口朝上,第二次瓶口朝下,两次药瓶浸没的深度相同。关于两次橡皮膜的形变,下列说法正确的是( )
A.两次都向内凹,形变程度相同
B.两次都向内凹,瓶口朝下时形变更大
C.瓶口朝上时向内凹,瓶口朝下时向外凸,形变程度相同
D.瓶口朝上时向内凹,瓶口朝下时向外凸,朝下时形变更大
2.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受到的重力有关
B.液体对容器底部有压强,对容器侧壁没有压强
C.液体内部压强的大小与方向有关
D.液体压强只与液体深度、液体密度有关
3.如图所示,上端开口的矿泉水瓶内装有一些液体,在侧壁扎一个孔,液体会从侧壁流出,这说明液体对____有压强。随着液体流出,小孔上面液体高度变低,从容器侧壁孔中喷出的液体射得越来越近,说明液体对小孔处产生压强____(选填“变大”、“变小”或“不变”),说明液体压强与_____有关。
4.如图,正方体塑料盒上挖了四个大小相同的圆孔,蒙上相同的橡皮膜a、b、c、d,抓住手柄将塑料盒竖直浸没到水中一定深度后静止。观察到橡皮膜________的形变程度最大(a/b/c/d),可得知液体压强大小与________有关。往上缓慢提塑料盒,仍保持塑料盒处于浸没状态,塑料盒受到的浮力________(变大/变小/不变)。
5.(a)、(b)中的容器内均装满液体,此时研究的是液体内部压强与_____ 的关系。
6.物理来源于生活。物理老师把底部带有小孔的空透明矿泉水瓶(无盖)竖直缓慢压入水中,发现瓶内水面上升,同时瓶中形成了如图所示的“小喷泉”,可以得出液体压强与液体___有关。
二.利用P=ρgh计算液体压强(共 4 小题)
7.分析液体中A点受到的液体压强大小时,如图所示,可以在A点所处位置沿水平方向假想出一个受力面S,然后在受力面S上方假想出一段液柱,用压强定义式_______ 推导出液体压强公式。请你写出推理过程______。这种运用假想液柱研究问题的思想方法被称为_______法。(选填“控制变量”“等效替代”或“理想模型”)
8.盛有水的容器中,A、B、C三点的位置如图甲所示,A处水的压强为______Pa。C点所在的水平表面的面积为10cm2,则该表面受到水的压力为______N。如图乙所示,A、B为完全相同的两个容器,分别盛有7cm、5cm深的水,A、B之间用导管连接。若将阀门K打开,最后A、B两容器底部受到水的压强之比为______。
9.如图,一只木桶最长的木板长为0.5m,最短的木板长为0.2m,桶底内部底面积为4×10-2m2,当桶装满水时:(g取10N/kg)
(1)桶底受到水的压强为多少
(2)桶底受到水的压力为多少?
10.我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功下潜到海底,进行深海科学考察。潜水器上的观察窗的面积约为0.02m2。若潜水器中的仪表显示此处海水产生的压强为。(海水密度近似取,g取10N/kg。)求:
(1)潜水器所在的深度是多少?
(2)①观察窗承受海水的压力是多大?
②这么大的压力相当于多少辆2t的小汽车的重?
三.探究液体压强大小与什么因素有关
11.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,发现U形管两侧的液面高度差相同,说明在同一液体、同一深度各个方向的压强是______的。
12.在“研究液体内部的压强”的实验中,小丽利用课本介绍的实验器材如图(1)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橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时,其形状会发生改变。小丽往容器两边加入酒精和水如图(2)所示,这是为了研究液体压强与______的关系。
13.小明在“探究影响液体内部压强的因素”实验中:
(1)图甲,将压强计探头浸入液体中,通过形管内______来判断探头所在处压强大小。
(2)如图乙,在两个相同容器中分别盛有质量相等的水和盐水,水中有、两点,盐水中有、、三点,各点及液面到容器底的距离已标出,小明将压强计探头分别置于图乙中所示的、两处,这是为了探究液体内部的压强与______有关。
(3)小明想使盐水中点所受液体压强变小,他往盛有盐水的烧杯内加清水(水未溢出),他这样做______(选填“能”或“不能”)达到目的。
14.下列图片所示的是小明和小华探究“影响液体内部压强大小因素”的实验。
(1)实验前不挤压橡皮膜,U形管中液面不等高,下列操作最便捷的是________(填字母)。
A.取下软管重新安装 B.摇晃U形管
(2)比较________两图得出结论:同种液体中,液体压强与深度有关。在图丙中保持探头的位置不变,只改变探头的方向,U形管两侧液面的高度差不变,可得出的结论是________________________________________。
(3)小华使用图丁所示的实验器材,容器中间用隔板分成底面积相等的a、b两部分,隔板中下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,小华在容器a、b两侧分别倒入清水、浓盐水。发现橡皮膜向左凸出,小华结合上述实验结论,推断出若右侧液体加至与左侧等高,则橡皮膜向左凸出更多,因此可得出结论:________________________。
(4)小明向某容器内多次注入等量的水直至加满,插入容器底部的压强计显示所受水的压强p与注水体积V的关系如图戊所示,这个容器可能是________(填字母)。
A.锥形瓶 B.烧杯 C.量杯
15.小强利用生活器材(透明塑料罐)自制了薄壁实验箱来探究“液体压强大小与什么因素有关”。实验操作如下:
①如图甲所示,实验箱分为内箱A与外箱B,内箱A固定在外箱B的内侧,内箱A下部有一圆形孔C与外箱B相连,并在圆形孔C上蒙了一层橡皮膜,此时橡皮膜是平的;
②先往箱A中慢慢不断加水,实验现象如图乙、丙所示;
③然后往箱B中加一定量的盐水,盐水和水的液面相平时,实验现象如图丁所示。
(1)由图乙、丙现象可知:同种液体,深度越深,液体压强越 _____ 。因此水电站的拦河大坝应设计成 _________ (选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状;
(2)由图丁现象可知:在液体深度相同时,液体 _______ 越大,液体压强越大。若此时想要橡皮膜恢复原状,可以采取的办法是 ____________ ;
四.液体压强与深度的图像分析(共 4 小题)
16.两个完全相同的圆柱形容器A、B置于水平桌面上,分别注入a、b两种液体,直到容器内液面达到相同的深度H。液体a、b对容器底部的压强p随液面深度h变化关系如图的图线Ⅰ、Ⅱ所示。现分别从A、B容器中取出适量液体,使液面下降相同深度Δh,并将取出的液体全部放入对方容器内,液体对两容器底部的压强恰好相等。下列判断正确的是( )
A.Δh与H之比为2∶1 B.液体a、b的密度之比为1∶2
C.液体a、b被取出的质量之比为1∶1 D.最终A、B容器内液体的总质量之比为1∶1
17.均匀地向某容器内注水,容器底所受水的压强与注水时间的关系如图所示,这个容器可能是( )
A.锥形瓶 B.烧杯 C.量杯 D.量筒
18.如图所示是三个容器甲、乙、丙,依次倒入盐水、水、酒精后,使容器底部所受的液体压强相等,请画出容器内液面的大概位置。(ρ盐水>ρ水>ρ酒精)
19.如图甲所示,重为12N的容器放置在水平地面上,该容器上、下两部分都是圆柱形,其横截面积分别为S1、S2且S2=0.04m2。容器内装有质量为2.4kg某种液体,已知液面到容器底部的距离H=0.15m。通过控制阀门匀速排出液体的过程中(相同时间内排出的液体体积相同),容器底部受到的液体压强p随时间t变化关系如图乙所示。(g取10N/kg)
求:
(1)液体的密度;
(2)打开阀门之前,液体对容器底部的压力;
(3)容器上、下两部分横截面积之比S1∶S2;
(4)打开阀门后某一时刻,发现液体对容器底的压强与容器对地面的压强刚好相等,求此时液体对容器底的压强。
五.应用液体压强知识解释生活中的现象(共5小题)
20.公道杯,古代汉族饮酒用的瓷制品。盛酒时只能浅平,不可过满,否则,杯中之酒便会漏掉,所以又名“公道杯”。其内部结构如图所示,要使酒从杯底流出,其液面至少应高于( )
A.A处 B.B处 C.C处 D.D处
21.如图用真空采血管抽血时,护士将采血针一端刺入人体静脉后,另一端插入真空采血管的胶塞,血液便会自动流入采血管。采血时血液能流进真空采血管的主要是受下列哪种因素作用( )
A.大气压 B.人体内血压 C.针对血管的压强 D.血液自身重力
22.如图所示,关于小鱼甲、乙所受液体压强的比较,下列说法正确的是( )
A.小鱼甲受到的压强大
B.小鱼乙受到的压强大
C.小鱼甲、乙受到的压强一样大
D.无法判断
23.下列是利用连通器的特点来实现自己的功能的是( )
A. 茶壶 B. 拦河大坝 C. 注射器吸药液 D. 排水管的U形“反水弯”
24.人们自制汲水桶的简化图如图所示(连杆的质量较大),当空桶浸入水中时,连杆在___________的作用下下沉,桶中装满水后,提起连杆达到汲水的目的。水进入汲水桶中,这是利用了___________原理。
六.不同形状容器压力与压强关系辨析(共 7 小题)
25.如图所示,有三个不同形状的容器A、B、C,它们的底面积相同,都盛有同一种液体并且液面在同一高度。若不计容器所受的重力,则下列说法正确的是( )
A.容器对桌面的压强和压力都相同
B.容器对桌面的压强相同,压力不同
C.液体对容器底部的压强和压力都相同
D.液体对容器底部的压强相同,压力不同
26.如图所示,水平桌面上放着底面积相等的甲、乙两容器,分别装有同种液体且深度相同,两容器底部所受液体的压力、压强分别用F甲、F乙、p甲、p乙表示,则( )
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
27.如图所示,甲、乙两个装满不同液体完全相同的密闭容器,放在水平桌面上,则对桌面压强较大的( )
A.如果是甲,则其液体对容器底的压力一定较大
B.如果是甲,则其液体对容器底的压强一定较大
C.如果是乙,则其液体对容器底的压力一定较大
D.如果是乙,则其液体对容器底的压强一定较小
28.如图所示,一个密封的圆台状容器,内装一定质量的水,放在水平桌面上,现把它倒置过来,则
A.水对容器底的压力不变 B.水对容器底的压强增大
C.容器对桌面的压强减小 D.容器对桌面的压力不变
29.如图所示,甲、乙、丙是三个质量和底面积均相同的容器。若往三个容器中装入质量相同的水,则三个容器底部受到水的压强________,水对容器底部的压力________。(均选填“甲最大”“乙最大”“丙最大”或“一样大”)
30. 一未装满水的密闭瓶子,先正立放在桌面上(如图甲),然后倒立在桌面上(如图乙),水对瓶底和瓶盖的压力的大小关系是F甲_____F乙,水对瓶底和瓶盖的压强的大小关系是p甲______p乙(均选填“大于”、“等于”或“小于”)。
31.如图所示,置于水平桌面上的甲、乙、丙三个容器质量和底面积相同且厚度可忽略不计,容器中分别装有深度相等的同种液体,则:
(1)液体对容器底部的压强:p甲________p乙________p丙。(均选填“>”“<”或“=”,下同)
(2)液体对容器底部的压力:F甲________F乙________F丙。
(3)容器对桌面的压力:F甲′________F乙′________F丙′。
(4)容器对桌面的压强:p甲′________p乙′________p丙′。
七.连通器原理及生活应用(共 7 小题)
32.固定在斜面上的U形容器里装有适量水,水静止不流动,则下列图片中水面位置正确的是( )
A B C D
33.如图是乳牛自动喂水器,其中A和B中间的细管C组成一个_________,容器A和B的水面在水不流动时总保持_________。乳牛饮水后使得B的水面下降,A中的水会由C流向_________,此时A中的水面会_________,从而将阀门D向上顶开,就自动补水。
34.某中学生设计了一种U形酸菜坛,如图所示,采用一端放另一端取,达到先入先出的效果。晓畅的妈妈从左侧放入要腌制的原材料,从右侧取出腌好的酸菜,这时U形酸菜坛左右两侧液面______(选填“相平”“左高右低”或“左低右高”),该酸菜坛实质上是一个______。
35.小明用吸管将三个相同的空塑料瓶A、B、C的底部连接起来,组成如图所示的容器,其中A、C两瓶开口,瓶B拧紧瓶盖。此自制容器中,瓶A与瓶________(选填“B”或“C”)构成连通器。现将瓶C注满水,则A、B两瓶中的水面情况是________________(选填“瓶A中的高”“瓶B中的高”或“相平”)。
36.如图所示的装置,叫做______。在该装置内装上一部分水,在水不流动时,各部分的水面是______(选填“一定”或“不一定”)相平的。
37.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。
38.图甲为出现于宋辽时期的倒装壶,它没壶盖。某小组同学对它的仿制品进行了研究,他们发现:向壶内注水时,需将它倒置过来,将水从如图乙所示的壶底小孔处灌入壶腹内,此时尽管注入较多的水,水也不会从壶嘴漏出。将水倒出时,与平时的茶壶一样,此时水不会从壶底小孔漏出。根据倒装壶的使用特点,他们绘制了倒装壶的结构图,如图丙、丁所示。请判断,倒装壶的结构图应该为图______(选填丙或丁)。倒装壶正放时,由于注水管高于壶嘴,水不会从壶底小孔漏出,又因为壶嘴与壶身构成了______,所以水可以从壶嘴倒出。
八.固液结合压强综合计算(共 6 小题)
39.如图所示两个完全相同的容器里分别盛有质量相等的水和酒精(ρ水>ρ酒),下面说法正确的是( )
A.甲中盛的是酒精,乙中盛的是水
B.在离容器底部相同高度的A点和B点的压强关系是:pA>pB
C.液体对容器底部的压强相同
D.容器对地面的压强的关系是:p甲<p乙
40.如图所示是一辆暴雨时不慎驶入水中汽车的车门。随着水位升高,车门上A处受到水的压强将___________(选填“变大”“不变”或“变小”)。若车门在水下部分的面积为8×103cm2,受到水的平均压强为5×103Pa,此时车门所受水的压力为___________N,紧急情况下,应挥动逃生锤的___________(填“B”或“C”)端砸向车窗。
41.如图所示,置于水平桌面上的容器装有某种液体,液体的深度为0.1m,液体的体积为。若容器重20N、底面积为,容器底受到液体压强为。容器底部有一开口,厚度不计的挡板A刚好盖住开口,挡板A面积为,重力为10N。求:
(1)液体的密度;
(2)挡板A受到容器底部的支持力;
(3)此时容器对桌面的压强。
42.某工厂长方体储液池被一块密封隔板隔成左右两部分,其截面图如图所示。隔板上下两部分的厚度不同,隔板较厚部分相对于较薄部分左右两侧凸出的厚度均为0.lm。已知隔板的长为10m,左储液池内储有密度为1.1×103kg/m3的液体。右储液池内储有密度为1.3×103kg/m3的液体。隔板左侧凸出部分的下表面所在的深度为0.5m,隔板凸出部分两侧的下表面受到的液体的压强差与整个隔板最低处受到的两侧液体的压强差均为1.0×103Pa。求:
(1)隔板左侧凸出部分的下表面受到的液体压强;
(2)隔板右侧凸出部分的下表面受到的液体竖直向上的压力;
(3)左储液池中液体的深度。
43.将一未装满水密闭的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,如图所示,瓶盖的面积是8cm2,瓶底的面积是28cm2,瓶重和厚度忽略不计(g取10N/kg).求:
(1)倒立放置时瓶盖所受水的压力和压强;
(2)倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压强.
44.如图所示,将底面积为、重力为5N的容器放在水平桌面上,容器内装有重力为45N,高度为40cm的水,g取。求:
(1)水在A处所产生的压强p。
(2)水对容器底的压强和压力。
(3)容器对水平桌面的压强。
液体压强核心做题规律
规律1:液体压强唯一决定公式
液体压强全程只用核心公式:P=ρgh。液体压强大小只与液体密度和竖直深度有关,与容器形状、液体质量、液体体积、底面积均无关。
规律2:深度h绝对判定规律
深度 h是液面自由平面到研究点的竖直垂直距离,不是物体高度、不是容器高度、不是斜线长度,所有倾斜容器一律看竖直高度。
规律3:液体压力计算顺序
液体题型固定解题步骤:P=ρgh,F=pS先求压强 ,再求压力 ,严禁直接用液体重力当做液体压力。
规律4:连通器平衡规律
连通器装同种液体、静止时,液面一定相平;若液面不平或液体不同,液体不静止,存在压强差。
容器倒置问题规律(高频考点)
装满液体的容器倒置后
压强:深度h不变,液体密度不变 → 压强p不变
压力:底面积S变化,根据F=pS,S变大则压力变大,S变小则压力变小
未装满液体的容器倒置后
先判断深度h的变化(敞口变收口,h变大;收口变敞口,h变小),再用P=ρgh判断压强
再用F=pS判断压力变化
一、单项选择题
1.如图所示,将一个鱼缸用隔板隔开一半装海水,一半装淡水,下列哪处水的压强最小(,)( )
A.a B.b C.c D.一样大
2.把两端开口的薄壁玻璃管的下方用一个薄塑料片托住(塑料片的质量和厚度不计),放入水面下一定深度,玻璃管的横截面积为,塑料片的横截面积为,然后往管内缓慢倒入密度为的煤油40g,此时塑料片恰好开始下沉。下列说法错误的是(,g取10N/kg)( )
A.玻璃管在水中的深度为10cm
B.倒入煤油前水对塑料片的压强为800Pa
C.倒入煤油前水对塑料片底部的压力为0.5N
D.玻璃管内外液面的高度差为2.5cm
3.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
4.一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
5.如图所示,取一个不易形变的饮料瓶,用橡皮膜扎紧瓶口,在其侧面开一个小孔,用插有玻璃管的橡皮塞塞紧,玻璃管中有一段红色液柱。将瓶内气体密封,橡皮膜受到的压力发生变化,红色液柱会移动,从而制成一个简易压强计。下列分析不正确的是( )
A.将饮料瓶放入水中,液柱上升,表明液体内部有压强
B.保持饮料瓶位置不变,向容器内加入浓盐水,液柱会上升
C.玻璃管内径越粗,实验效果越明显
D.饮料瓶在水中的位置越深,液柱上升的高度越高
二、填空题
6.如图所示,在两支同样的试管里分别装有不同液体A和B,若按图中方式放置时,A、B两液面等高,液体对试管底部的压强pA小于pB,则液体的密度ρA____ρB,液体质量mA____mB。(均选填“大于”、“等于”或“小于”)
7.为纪念法国物理学家帕斯卡,我们将国际单位制中表示_____________的基本单位命名为帕斯卡。帕斯卡在1648年表演了一个著名的实验:如下图所示,他用一个密闭的装满水的桶,在桶盖上插入一根细长的管子,从楼房的阳台上向细管子里灌水。结果只用了几杯水,就把桶压裂了。这个现象可以用__________________来解释。
8.同学用圆柱形的透明塑料杯装一定量的水(未装满),将一装有适量水的小药瓶放入杯中,药瓶悬浮在水中,如图所示,用橡皮膜将开口密封,用手压橡皮膜时,此时药瓶向下沉,则药瓶受到水的压强_______;松手后,药瓶又会上升,整个过程中,药瓶受到的重力_______。(两空均选填“变小”“变大”或“不变”)。
9.小华家新房装修时,他观察到工人用灌水的透明塑料管制作了一个水平仪,如图所示,当管内水不流动时,管口水面齐平,这利用了_____ 原理。
10.如图甲、乙所示,冰块熔化成水后,塑料袋就被水撑得鼓鼓的。这说明液体对塑料袋的_____和______都有压强。
11.如图甲为阴阳壶,壶把上开有两孔,可同时盛装两种液体,图乙为壶的结构示意图,该壶的设计遵循了_____ 原理。
三、计算题
12.3月11日,“探索一号”科考船携“奋斗者号”载人潜水器完成任务回国。若在某次工作过程中该潜水器下潜深度为10000m。(g取10N/kg,ρ海水取1.03×103kg/m3)求:
(1)此时潜水器受到海水的压强;
(2)若“奋斗者号”舱门面积约为0.6m2,则舱门所受海水的压力。
四、作图题
13.见图所示,一个装满水的小筒壁上开有孔径大小相同的A、C两个孔,请你大致标出水从两孔中射出的情况。
五、实验题
14.如图甲所示是双探头压强计,U形管A、B中装有同种液体,该压强计可同时采集多组数据。先把压强计放在装有水的容器中进行实验,然后换用密度大于水的某未知液体进行实验,记录实验数据如表:
序号
液体种类
探头C深度
高度差
探头D深度
高度差
Ⅰ
水
3
6
5
10
Ⅱ
水
4
8
6
12
Ⅲ
未知液体
3
12
5
20
Ⅳ
未知液体
4
16
6
24
(1)①分析表中Ⅰ、Ⅱ(或Ⅲ、Ⅳ)两次数据可知:同种液体中,深度越大,压强越______(选填“大”或“小”);
②分析表中Ⅰ、Ⅲ(或Ⅱ、Ⅳ)两次数据可知:深度相同时,液体密度越大,压强越______(选填“大”或“小”);
③根据表中数据,可以估算出该未知液体的密度为______。
(2)①如图乙是利用双探头压强计的原理制作的器材(细金属管与浮筒相通),将浮筒漂浮在水中后,再使其竖直向下移动至浸没时,感受到细金属管对手的作用力越来越______(选填“大”或“小”);浮筒竖直浸没水中后,仔细观察其______(选填“上”或“下”)表面橡皮膜形变更明显,从而分析出浮力产生的原因;
②让浮筒浸没后继续下降,浮筒受到的浮力将______(选填“变小”“不变”或“变大”)。
六、阅读题
15.情境一:物理知识在生产和生活中有着广泛的应用。
(1)图1中的船闸是应用了_____________原理工作的。
(2)建造水电站时要在河道中修筑大坝,如图2所示,大坝的下部应当比上部更为厚实。坝体上窄下宽的主要原因是:从坝体对地基的作用看,可以增大地基的___________,从而减小坝体对地基的压强;从河水对坝体的作用看,因为水的压强随___________的增大而增大,大坝的下部可以承受更大的液体压强。如果坝前水深150米,请计算距离河底50米处水的压强是多少_________?
(3)著名的___________实验证明了大气压的存在,并且大气压的值是很大的。下列器材中,利用大气压强工作的是_________(选填选项的字母)
A.真空吸盘 B.U形管压强计
C.密度计 D.液位计
(4)夏天,小明同学在喝冰水时发现,冰块漂浮在水面上。过了一会,冰块熔化成水,体积_________,杯中水的深度_________。(选填“变大”“变小”或“不变”)
1.如图所示是一款网红饮料杯的广告图片,从固定吸管可直接吸到杯中饮料,请用学过的物理知识解释,该广告图片是否科学?
2.一个底面积为 的平底水杯,水杯的质量为360g,放在水平桌面上。水杯内装有240g水,水深为7cm。水的密度,g取10N/ kg。试求∶
(1)水对杯底的压强为多少?
(2)水对杯底的压力为多少?
(3)装水的水杯对水平桌面的压强是多少?
(4)根据计算的结果,可以分析出水杯的大致形状如图中的______(至少一个选项正确)
3.阅读短文,回答问题。
1648年,帕斯卡在布莱特表演了一个著名的实验:他用一个密闭的装满水的桶,在桶盖上插入一根细长的管子,从楼房的阳台上向细管子里灌水。结果只用了几杯水,就把桶压裂了,桶里的水就从裂缝中流了出来。原来由于细管子的容积较小,几杯水灌进去,其深度很大,使压强增大,便将桶压裂了。
这就是历史上有名的帕斯卡桶裂实验。一个容器里的液体,容器底部(或侧壁)产生的压力远大于液体自身所受的重力,这对许多人来说是不可思议的。
实验原理,根据液体的压强等于密度、深度和重力加速度常数之积这个原理。在这个实验中,水的密度不变,但深度一再增加,则下部的压强越来越大,其液压终于超过木桶能够承受的上限,木桶随之裂开。人们在水中活动要承受一定的压强,屏住呼吸的潜水员在浅海中采集海参、珍珠贝;背着氧气瓶的潜水员在浅海中可以长时间地停留;若要在较深的海水中工作,就要穿抗压潜水服了,这是由于海水的压强随着深度的增加而增大,人体此时已无法承受海水的压强,如果要潜入更深的海底,抗压潜水服也无能为力,需要专门的潜水器以抵抗巨大的水压,2020年我国奋斗者号载人潜水器顺利完成了马里亚纳海沟潜水实验,坐底深度10909米,这标志着我国深海潜水科技达到了一个新的水平。
(1)帕斯卡“桶裂”实验可以很好地证明液体压强与液体的_________有关;
(2)此实验的实验原理是_________;
(3)潜水员若要在较深的海水中工作,就要穿抗压潜水服了,这是由于_________。
(4)如果要潜入更深的海底,抗压潜水服也无能为力,需要专门的潜水器,以抵抗巨大的水压,2020年我国奋斗者号载人潜水器顺利完成马里亚纳海沟坐底实验,奋斗者号载人潜水器在10000m深处所受到的海水压强为_________Pa。(ρ海水=1.03×103kg/m3,g=10N/kg)
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