9.2 液体的压强实验综合提高题
一、实验探究题:
1.实验小组的同学们利用实验室里的器材进行了如图所示的实验探究。
(1)该实验压强计是根据____________来反映被测液体压强大小的。从结构来看,压强计的U形管________(选填“是”或“不是”)连通器。
(2)实验前,检查压强计的气密性时,用手指轻按压强计的像皮膜,发现U形管两边液柱的高度差几乎不变,则压强计_______(选填“漏气”或“不漏气”)。
(3)若实验前发现压强计的U形管左边液面高,则接下来应该______________________(选填“向右管中加液体”或“拆下软管重新安装”)。
(4)将实验过程中得到的数据记录如表:
序号 液体 深度/cm 橡皮膜方向 压强计左右液面高度差/cm
1 水 5 朝上 5.0
2 水 5 朝下 5.0
3 水 5 朝侧面 5.0
4 水 10 朝侧面 10.
5 水 15 朝侧面 15.0
6 酒精 15 朝侧面 16.8
(5)请根据表中数据,回答下列问题:
①比较序号为______的三组数据,可得出结论:同种液体在同一深度处,液体向各个方向的压强都相等。
②比较序号3、4、5的三组数据,可得出结论:____________________________________________。
③比较序号______的两组数据,可得出结论:在同一深度处,液体的密度越大,压强越大。
【答案】(1)U形管中液面的高度差;不是;(2)漏气;(3)拆下软管重新安装;(5)①1、2、3;②同种液体的压强随着深度的增大而增大;③5、6。
【解析】(1)压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的;U形管的一端不开口,故组装完好的压强计中的U形管不是连通器,压强计U形管两边的液面应该相平;
(2)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,则说明装置不漏气;用手指轻按压强计的像皮膜,发现U形管两边液柱的高度差几乎不变,则压强计漏气;
(3)压强计U形管两边红墨水的高度不相等,说明压强计各部分之间连接不够严密,有漏气现象。接下来的操作应该是取下橡皮管重新安装;
(5)①研究同种液体在同一深度处,液体向各个方向的压强大小关系时,控制液体密度和深度相同,改变金属盒的朝向,表中数据1、2、3符合要求;由表中数据可以看出同种液体同一深度时,U形管两侧的高度差都相等,由此得出的结论是:同种液体在同一深度处,液体向各个方向的压强都相等;
②从表中数据3、4、5可以看出,同种液体,密度相同,深度不同,且随着深度的增加U形管两侧的高度差逐渐增大,由此得出的结论是:同种液体的压强随着深度的增大而增大;
③要探究液体的压强与液体密度的关系,需要控制液体的深度相同,改变液体的密度,表中数据5、6符合题意。
故答案为:(1)高度差;不是;(2)漏气;(3)拆下软管重新安装;(5)①1、2、3;②同种液体的压强随着深度的增大而增大;③5、6。
2.如图1所示,用微小压强计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”)液体。
(3)将探头放在图2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 B> A,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2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______ B(选填“<”“=”或“>”),这是为了研究液体压强与液体__________的关系。
(5)由以上实验可知图2所示液体内部A、B、C、D四个位置压强最大的是位置______________。
【答案】高度差 有色 深度 > 密度 D
【解析】解:(1)压强计的工作原理是;橡皮膜受到压强时,U形管内两边液面出现高度差,两侧液面高度差反映了探头受到的压强大小,液体压强越大,两侧液面高度差也越大,这采用的是转换法;
(2)为了使实验现象更明显,U形管内液体最好使用有色液体,这样便于观察;
(3)将探头放在图2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 B> A,探头慢慢下移,深度变大,发现U形管两边液面的高度差逐渐增大,故结论为:同种液体内部的压强随深度的增加而增大;
(4)将探头放在图2中所示液体内部等深的B、C位置,深度相同,液体的密度不同,由于盐水的密度大于水的密度,所以盐水内部的压强大于水内部的压强,盐水中压强计U形管液面的高度差大于水中压强计U形管液面的高度差,即 C> B,这是为了研究液体压强与液体密度的关系;
(5)D点位于密度大,深度大的位置,根据p=ρg 知D点液体压强最大。
故答案为:(1)高度差;(2)有色;(3)深度;(4)>;密度;(5)D。
3.如图所示为探究“影响液体内部压强的因素”的实验装置,四幅图中容器中液面相平。
(1)实验前,首先应检查U形管压强计的气密性是否良好。在进行该操作时,发现无论重压还是轻压橡皮膜,U形管两侧的液柱的高度均变化很小,说明该U形管压强计______。
(2)若使用前,发现U形管内的水面已有高度差,通过______方法可以进行调节(填序号)。
①从U形管中向外倒出适量的水
②拆除软管重新安装
③向U形管中倒入适量的水
(3)U形管压强计是通过U形管两侧______来显示橡皮膜所受压强大小的。
(4)比较图甲和图______,可以初步得出结论:在同种液体中,液体内部压强随深度______而增大。
(5)比较图乙和图丁,能初步得出液体内部压强与液体密度有关的结论吗?_______,理由是:__________。
(6)若图中隔板左侧盛有的高度为 1的水,往隔板右侧容器装入高度为 2的某种液体时,橡皮膜变平,则右侧液体的密度的表达式为________________________。
【答案】气密性较差 ② 液面高度差 乙 增大 能 丁图中探头在盐水中所处的深度较小,而丁图中U形管两侧液面高度差更大,说明探头受到盐水的压强反而较大,所以能初步得出液体内部压强与液体密度有关的结论 ρ液= 1 2ρ水
【解析】解:(1)压强计测量液体压强时是通过橡皮膜来感知压强的,通过橡胶管中气体压强的变化来改变U形管中液面高度差的,若液体压强计气密性差,U形管两边液柱的高度差变化很小;
(2)进行调节时,只需要将软管取下,再重新安装,这样的话,U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的,故选②;
(3)U形管压强计是通过U形管液面高度差来显示橡皮膜所受压强大小的,这里涉及了转换法的应用;
(4)要探究液体内部压强随深度的变化关系,根据控制变量法原则应该控制液体的密度和压强计橡皮膜的朝向相同,只改变液体深度,由此可知应比较图甲和图乙最合适,且通过观察两图中压强计U形管液面高度差可知在同种液体中,液体内部压强随深度的增大而增大;
(5)虽然图乙、丁中没有控制探头所处的深度相同,但是丁图中探头在盐水中所处的深度较小,而丁图中U形管两侧液面高度差更大,说明探头受到盐水的压强反而较大,所以能初步得出液体内部压强与液体密度有关的结论;
(6)在分界面上水产生的压强:p水=ρ水g 1,另一液体在分界面上产生的压强为:p液=ρ液g 2,
此时分界面处于静止状态,则p水=p液,即ρ水g 1=ρ液g 2,右侧液体的密度的表达式为ρ液= 1 2ρ水。
故答案为:(1)气密性较差;(2)②;(3)液面高度差;(4)乙;增大;(5)能;丁图中探头在盐水中所处的深度较小,而丁图中U形管两侧液面高度差更大,说明探头受到盐水的压强反而较大,所以能初步得出液体内部压强与液体密度有关的结论;(6)ρ液= 1 2ρ水。
4.2017年中国4500米载人潜水器--“深海勇士”号正式验收交付,4500米深度已经覆盖整个南海的探测、下潜、开发等方面需求。这个消息激发了小芳对“探究液体内部的压强”的兴趣,她进行的实验操作如图所示。请依据所学知识解决下面几个问题:
(1)该实验是通过______来反映被测液体压强的大小。
(2)实验前,应调整压强计(甲图),使U形管左右两边的液面______;正确操作是______(填字母)。
A.从U形管内向外倒出适量水
B.拆除软管重新安装
C.向U形管内添加适量水
(3)比较丙、丁两图是探究液体压强与______的关系。
(4)比较乙、丙两图可以得出的结论是:_________________________________。
(5)小芳完成上述实验后,用“T”形玻璃管对着U形管左边管口吹气,如图戊所示,可以看到______(选填“左”或“右”)管中的液面较高,该实验说明了气体流速越大的位置,压强越______。
【答案】U形管中液面的高度差 相平 B 液体密度 在液体密度相同时,液体内部的深度越深产生的压强越大 左 小
【解析】解:(1)实验中是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的;
(2)实验前,应调整压强计(甲图),使U形管左右两边的液面相平;若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,进行调节时,只需要将软管取下,再重新安装,这样的话,U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的,故选B;
(3)选用丙、丁两图进行比较,控制深度相同,液体的密度不同,要探究液体压强与密度的关系;
(4)比较乙、丙两图可知,在液体密度相同时,深度不同,液体内部的深度越深产生的压强越大,可以得出的结论是在液体密度相同时,液体内部的深度越深产生的压强越大;
(5)小芳完成上述实验后,用一“T“形玻璃管对着形管左边管口吹气,可以看到左管中的液面较高,该实验说明气体流速越大的位置,压强越小。
故答案为:(1)U形管中液面的高度差;(2)相平;B;(3)液体密度;(4)大;(5)左;小。
5.为了探究“影响液体内部压强大小的因素”,依依采用U形管液体压强计装置进行实验。
(1)为了使压强计的金属盒在同种液体、同一深度处时,U形管内的液面高度差增大一点,U形管应______;
A.用内径更细的U形管
B.改注盐水
C.改注酒精
(2)如图丙所示,橡皮管和玻璃管侧壁管口相连通,当向玻璃管中吹气时;U形管内液面较高的是______(选填“a”或“b”)侧;
(3)小王自制另一套装置探究液体压强与什么因素有关。如图丁所示,在一个右侧开孔并贴上橡皮膜的塑料瓶中装入部分水,然后将瓶子放入装有盐水的烧杯中,内外液面相平,发现橡皮膜内凹,说明当深度相同时,______越大,液体压强越大;
(4)学完了液体压强的知识后,小王想到可以用这套装置来测量液体密度。如图戊所示,将装有水的瓶子放入装有酒精的烧杯中,使橡皮膜变平,然后测量了水面到橡皮膜中心的距离为 1,酒精液面到橡皮膜中心的距离为 2,则酒精的密度为______________(用 1、 2、ρ水表示)。
【答案】C a 液体密度 1 2ρ水
【解析】解:(1)在压强一定时,根据p=ρg ,密度越小,高度越大,故应改用密度小的液体,从而增大U形管内液面高度差,酒精的密度最小,改注酒精,故选C。
(2)流体流速大位置压强小,如图丙所示,橡皮管和玻璃管侧壁管口相连通,当向玻璃管中吹气时,U形管内左侧流速变大,压强变小,液面较高的是a侧。
(3)如图丁所示,在一个右侧开孔并贴上橡皮膜的塑料瓶中装入部分水,然后将瓶子放入装有盐水的烧杯中,内外液面相平,发现橡皮膜内凹,则盐水产生的压强大,而盐水密度大于水,说明当深度相同时,液体密度越大,液体压强越大。
(4)如图戊所示,将装有水的瓶子放入装有酒精的烧杯中,使橡皮膜变平,根据液体压强公式p=ρg 得到ρ水g 1=ρ酒精g 2,则酒精的密度为ρ酒精= 1 2ρ水。
故答案为:(1)C;(2)a;(3)液体密度;(4) 1 2ρ水。
6.为研究液体内部压强恃点,如图甲所示,小华将透明塑料瓶底部剪去,蒙上橡皮膜并扎紧。
(1)将瓶压入水中,橡皮膜向内凹,如乙图所示,说明水对橡皮膜有压强:将瓶向下压,橡皮膜内凹的程度变大,说明液体内部压强与液体的______有关;
(2)接着将某液体缓慢倒入瓶中,当内外液面相平时,橡皮膜仍向内凹,如丙图所示,说明倒入液体的密度______(选填“大于“、“等于”或“小于”)水的密度。
(3)将甲图中装置倒置,然后在瓶口紧密连接一根无色通明胶管,并灌注红墨水,如丁图所示。使胶管内液面高于橡皮膜,将塑料瓶橡皮膜的一端朝各个方向放置,橡皮膜都向外凸,说明液体内部向各个方向都有______。
(4)使装置保持丁图所示位置不变,在橡皮膜上戳个洞,会有部分液体从洞口流出,最后稳定时,塑料瓶和胶管里的液面相平,此时塑料瓶与胶管构成一个______。
【答案】深度 小于 压强 连通器
【解析】解:(1)将瓶向下压,深度越深,压强越大,橡皮膜内凹的程度越大说明液体的压强随深度的增加而增加;
(2)根据p=ρg 知,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大;
液体压强的大小通过橡皮膜的凹陷程度表现出来,当塑料瓶内外液面相平时,橡皮膜向内凹,说明向上的水的压强大,故倒入液体的密度小于水的密度;
(3)液体压强的大小通过橡皮膜的凹陷程度表现出来的,所以将塑料瓶橡皮膜的一端朝各个方向放置,橡皮膜都向外凸,说明液体内部向各个方向都有压强;
(4)使装置保持丁图所示位置不变,在橡皮膜上戳个洞,这样塑料瓶与胶管构成上端开口、下端连通的一个连通器,连通器里装同种液体在不流动时液面相平。
故答案为:(1)深度;(2)小于;(3)压强;(4)连通器。
7.如图所示,是某实验小组“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验过程。
(1)实验前,某同学检查实验装置发现:按与不按金属盒的橡皮膜,U形管压强计两侧液面均处在同一水平线上,其原因可能是:___________________________。
(2)压强计上的U形管______(选填“属于”或“不属于”)连通器;在使用压强计前,另一位同学发现U形管左右两侧的液面有一定的高度差,如图甲,其调节的方法是______(选填“A”或“B”),使U形管左右两侧的液面相平;
A.将右侧支管中高出的水倒出
B.取下软管重新安装
(3)比较乙和丙图,可以得到:液体的压强与______有关;
(4)比较______两图,可以得到液体的压强与液体密度有关;
(5)实验小组的小天和小红利用压强计来鉴别水和酒精,现有两只相同的烧杯A和B,分别盛有体积相同的水和酒精;
①如图戊所示,小红先后将调节好的压强计的金属盒没入两种液体中,她发现烧杯A的U形管两侧液面的高度差较大,于是认为烧杯A装的是水,你认为她的结论是______(选填“可靠”、“不可靠”)的,理由是:_______________________________________;
②小天用自己改装并调试好的压强计进行实验,如图己所示,将压强计两个金属盒分别没入两种液体相同的深度,从而判断出图己中装水的是______(选填“A”或“B”)烧杯。
【答案】U形管压强计装置漏气 不属于 B 液体深度 丙、丁 不可靠 没有控制金属盒在液体中的深度相同 A
【解析】解:(1)U形管压强计装置漏气是造成按压橡皮膜时,液柱的高度不变的原因。
(2)上端开口,下端相连通的容器叫做连通器,压强计一端封口,因此不属于连通器。
若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,只需要将软管取下,再重新安装,这样U形管中两管上方的气体压强就是相等的,都等于大气压,当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的。
故选:B。
(3)比较乙、丙图,在相同液体中的不同深度处,U形管两侧的液面高度差不相等,液体的压强不同,可得出液体的压强与液体的深度有关。
(4)研究液体的压强与液体密度的关系,要控制液体的深度相同,故比较图中丙、丁两图,可以得出液体的压强与液体密度有关。
(5)液体内部的压强与液体的深度和密度都有关系,而小红在实验时两杯中的液体密度、金属盒的浸没深度均不相同,因此,其结论是不可靠的;所以要想用压强计将它们区别开来,根据控制变量法的要求,应该控制金属盒浸入的深度相同。
压强计两金属盒分别浸入两种液体深度相同,由图己可知,U形管内液面左低右高,说明烧杯A中液体对金属盒的压强较大,根据p=ρg 可知深度相同时,密度大的液体产生的压强大,所以烧杯A中液体的密度较大,则A是水,B是酒精。
故答案为:(1)U形管压强计装置漏气;(2)不属于;B;(3)液体深度;(4)丙、丁;(5)①不可靠;没有控制金属盒在液体中的深度相同;②A。
8.在探究“影响液体内部压强大小的因素”实验中:
(1)如图甲,用手按压强计的橡皮膜,U形管内水面出现高度差;将橡皮膜放入酒精中,U形管内水面也出现高度差,这说明用手按压强计的橡皮膜和将橡皮膜放入酒精中,所起的效果是一样的,都会给橡皮膜一个压强,使U形管内水面出现高度差。这种研究问题的方法是________法。
(2)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,通过__________(选填字母)方法可以进行调节。
A.从U形管内向外倒出适量水
B.拆除软管重新安装
C.向U形管内加适量水
(3)比较______实验可知,液体内部压强与液体的密度有关。
(4)小康将液体压强计进行了改进。当两探头置于空气中时,U形管液面相平。现将两探头分别放在密度为ρ1和ρ2的两种液体中,且两探头所处的深度相同时,U形管中的液面位置如图戊所示,则ρ1 ______ρ2(填“>”“<”或“=”)。
(5)用如图己所示的容器也可以探究液体内部的压强。容器中间用隔板分成互不相通的左右两部分,隔板上有一圆孔用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时其形状发生改变。用此容器进行的两次实验,情形如图庚所示。由此可推断:a、b两种液体密度的大小关系是ρa ______ρb,a、c两种液体密度的大小关系是ρa ______ρc。(两空均填“>”“<”或“=”)
【答案】等效替代 B 乙、丙 > < >
【解析】解:(1)用手按压强计的橡皮膜和将橡皮膜放入酒精中,所起的效果是一样的,都会给橡皮膜一个压强,使U形管内水面出现高度差,所用的方法是:等效替代法;
(2)进行调节时,只需要将软管取下,再重新安装,这样的话,U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的,故选:B;
(3)比较乙、丙实验可知,在液体的深度相同时,图丙中用的是盐水,其密度大于酒精的密度,因此U形管内水面出现高度差比较大,说明液体内部压强与液体的密度有关系;
(4)读图可知,压强计的探头在两液体中的深度是相同的,而U形管中液面的高度左边小于右边,说明左侧的压强更大,故可以判断左侧液体的密度更大,则ρ1>ρ2;
(5)由图可知,a中液体的深度要大于b中液体的深度,橡皮膜没有发生形变,说明此处的压强相同,根据p=ρg 可知,a的密度要小于b的密度,即ρa<ρb;
图庚中,c中液体的深度要大于a中液体的深度,橡皮膜向左发生了形变,说明右侧的压强大,根据p=ρg 可知,a的密度要大于c的密度,即ρa>ρc。
故答案为:(1)等效替代;(2)B;(3)乙、丙;(4)>;(5)<;>。
9.小明在用压强计探究影响液体内压强大小的因素时:
(1)压强计是通过U形管中液面的______来反映被测压强大小的。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,则说明该装置______(选填“漏气”或“不漏气”);
(2)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,通过______(选填序号)方法可以进行调节;
A.从U形管内向外倒出适量液体
B.取下软管重新安装
C.向U形管内添加适量水液体
(3)如图甲和乙是压强计金属盒放在水中不同位置时的情形,根据得到的结论判断图丙中容器底部a、b、c三处受到水的压强大小关系是______;
A.pa=pb=pc B.pa>pb=pc
C.pa
(4)如图丁和戊,将压强计的金属盒放入水和盐水两种不同液体中,得出戊烧杯中是水。这个结论______(选填“可靠”或“不可靠”),理由是__________________________________________________。
【答案】高度差 不漏气 B D 不可靠 没有控制金属盒浸入液体的深度相同
【解析】解:(1)通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的,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,则说明装置不漏气。
(2)进行调节时,只需要将软管取下,再重新安装,U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的;
(3)根据图中的abc的位置关系可知a到自由液面的高度大于b到自由液面的高度,b到自由液面的高度大于c到自由液面的高度,即 a> b> c,因pa>pb>pc,故选:D;
(4)根据图中的信息可知,此时存在2个变量,一个是液体密度不同,另一个是浸入液体的中的深度也不同。故可知得到这种结果有可能是液体的密度不同导致的,可能是浸入液体的深度导致的,这个结论不可靠。
故答案为:(1)高度差;不漏气;(2)B;(3)D;(4)不可靠;没有控制金属盒浸入液体的深度相同。
10.某小组同学探究液体内部压强与哪些因素有关,他们根据图中橡皮膜的形变程度,提出了各自的猜想:
为了验证猜想,他们制订方案,用传感器测量压强,记录数据如下表所示。
实验序号 方向 深度 (米) 容器内水产生的压强p(帕)
1 向上 0.05 500
2 向下 0.05 500
3 向上 0.10 1000
4 向下 0.10 1000
5 向上 0.20 2000
6 向下 0.20 2000
(1)分析可知,表格中的栏目设计与 的猜想是相关联的(选填“小红”“小华”“小红和小华”);
(2)分析表中实验序号 的数据可知: 的猜想是错误的(选填“小红”“小华”“小红和小华”),理由是 ;
(3)分析表中数据可得:水内部的压强 。
【答案】小红和小华 1、2或3、4或5、6 小华 实验1、2或3、4或5、6,深度相同,方向不同,液体内产生的压强相同,说明深度相同时,压强与方向无关,小华的猜想是错误的 与深度有关,与方向无关
【解析】解:(1)小红的猜想是液体压强与深度有关,小华的猜想是液体压强与方向有关,表格中数据可知,表格中有方向和深度,与小红和小华的猜想是相关的。
(2)实验1、2或3、4或5、6,深度相同,方向不同,液体内产生的压强相同,说明深度相同时,液体内部的压强与方向无关,小华的猜想是错误的。
(3)实验1、3、5或2、4、6,方向相同,深度越深,容器内液体产生的压强越大,可以得到同种液体内部压强随深度的增加而增大,水内部的压强与深度有关,与方向无关。
故答案为:(1)小红和小华;(2)1、2或3、4或5、6;小华;实验1、2或3、4或5、6,深度相同,方向不同,液体内产生的压强相同,说明深度相同时,液体内部的压强与方向无关,小华的猜想是错误的;
(3)与深度有关,与方向无关。
11.如题图(1)所示,是某实验小组“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验过程。
(1)实验前,某同学检查实验装置发现:按与不按金属盒的橡皮膜,U形管压强计两侧液面均处在同一水平线上,其原因可能是:____________________________。
(2)在使用压强计前,另一位同学发现U形管左右两侧的液面有一定的高度差,如图甲,其调节的方法是____,使U形管左右两侧的液面相平。
(3)比较乙和丙图,可以得到:液体的压强与___________有关。
(4)比较_________两图,可以得到液体的压强与液体密度有关。
(5)实验小组的小天和小红利用压强计来鉴别水和酒精,现有两只相同的烧杯A和B,分别盛有体积相同的水和酒精。
①如图(2)戊所示,小红先后将调节好的压强计的金属盒没入两种液体中,她发现烧杯A的U形管两侧液面的高度差较大,于是认为烧杯A装的是水,你认为她的结论是__________________________(选填“可靠”、“不可靠”)的,理由是:___________________________________________。
②小天用自己改装并调试好的压强计进行实验,如图(2)己所示,将压强计两个金属盒分别没入两种液体相同的深度,从而判断出图己中装水的是____(选填“A”或“B”)烧杯。
【答案】装置漏气 取下左侧橡皮管,重新组装 液体深度 丙、丁 不可靠 没有控制金属盒在液体中的深度相同 A
【解析】解:(1)漏气是造成按压橡皮膜时,液柱的高度不变的原因;
(2)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,只需要将软管取下,再重新安装,这样U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的;
(3)比较乙图、丙图,在相同液体中的不同深度处,U形管两侧的液面高度差不相等,液体的压强不同,可得出液体的压强与液体的深度有关;
(4)研究液体的压强与液体密度的关系,要控制液体的深度相同,故比较图中丙、丁两图,可以得出液体的压强与液体密度有关;(5)①液体内部的压强与液体的深度和密度都有关系,而小红在实验时两杯中的液体密度、金属盒的浸没深度均不相同,因此,其结论是不可靠的;所以要想用压强计将它们区别开来,根据控制变量法的要求,应该控制金属盒浸入的深度相同;
②压强计两金属盒分别浸入两种液体深度相同,由图(2)己可知,U形管内液面左低右高,说明烧杯A中液体对金属盒的压强较大,根据p=ρg 可知深度相同时,密度大的液体产生的压强大,所以烧杯A中液体的密度较大,则A是水,B是酒精。
故答案为:(1)装置漏气;(2)取下左侧橡皮管,重新组装;(3)液体深度;(4)丙、丁;(5)①不可靠;没有控制金属盒在液体中的深度相同;②A。
12.如图1所示,小宁用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”。
(1)通过图1甲观察发现压强计______(选填“是”或“不是”)连通器;实验开始前应对装置进行检查,当用手指按压(不论轻压还是重压)橡皮膜时,发现U形管两边液面的高度几乎不变,则说明装置______;
(2)小宁把压强计的橡皮膜和橡皮管更换后,在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,接下来的操作应是______;
A.从U形管内向外倒出适量水
B.拆除软管重新安装
C.向U形管内添加适量水
(3)完成上述操作后,如图1乙、丙所示是将该装置的探头放入水中不同深度的情况,比较后可初步得出结论:液体内部的压强随深度的增加而______;
(4)小宁同学利用U形管压强计改装成如图1戊所示的测量某种未知液体的密度的密度计。A为固定支架,其作用是保证橡皮膜在不同的液体中深度均为5cm。U形管盛水,其右管标有刻度值,为了便于读数,在U形管右管有一个指示液面位置的红色浮标。未测量时,U形管水面刚好与a相平。当橡皮膜放入某液体中时,浮标指示在b处,小宁利用刻度尺测出a、b之间的距离为2.0cm,则该液体的密度为____________g/cm3;
(5)同组的小刚同学,利用实验室的电子秤和一个实心金属圆柱体也测出了未知液体的密度,如图2所示:
①用细线拉着圆柱体,使其一半浸入水中,记下台秤的示数为m1=112.0g;
②用细线拉着圆柱体,浸没入水中,记下台秤的示数为m2=162.0g;
③将圆柱体从水中取出擦干后,用细线系住物体浸没于与水等质量的未知液体中,记下台秤的示数m3=152.0g;
小刚根据实验数据计算出了实心金属圆柱体的体积为______cm3,未知液体的密度ρ= ______kg/m3;
(6)实验最后,小宁发现自己测出的未知液体密度总是小于小刚的测量值,多次实验后仍然如此。小宁和小刚重新回顾了整个实验,发现造成该现象的原因是______________________________________________。
【答案】不是 漏气 B 增大 0.8 200 0.45×103 橡皮膜发生形变,造成U形管左侧的气压减小,测得U形管两侧液面的高度差减小,即 水减小,由上面表达式可知液体密度的测量值总是偏小。
【解析】解:(1)形管本身是一个连通器,但与压强计的探头连接后,一端被封闭,不符合“上端开口,底部连通”这一特点,因此,不是连通器;使用前应检查装置是否漏气,在保证橡皮管与U形管导通良好的情况下,当用手指按压(不论轻压还是重压)橡皮膜时,发现U形管两边液面的高度几乎不变,说明装置漏气;
(2)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,只需要将软管取下,再重新安装,这样U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的,故B正确;
(3)乙和丙比较,水的密度一定,橡皮膜的方向相同,深度不同,深度越大压强越大,可得出结论:同一液体,液体内部压强随深度的增加而增大;
(4)当橡皮膜放入某液体中深度为5cm,ab右管升高2cm,左管下降2cm,则左右两管水面高度差为4cm,
根据液体压强计受到的压强等于左右两管水产生的压强差,
所以,p液=p水,则有:ρ液g 液=ρ水g 水,则ρ液= 水 液ρ水=4cm5cm×1g/cm3=0.8g/cm3;
(5)步骤②中水对容器底部的压力比步骤①中增大了:
F=G排=(m2 m1)g=(0.162kg 0.112kg)×10N/kg=0.5N;圆柱体完全浸没时,在水中受到的浮力为:F浮=2F=×0.5N=1N,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知圆柱体的体积为:
V=V排=F浮ρ水g=2N1.0×103kg/m3×10N/kg=2×10 4m3=200cm3,
在未知液体中受到浮力为:F液浮=G液排={m3 [m1 (m2 m1)]}g=(m3+m2 2m1)g=(0.152kg+0.162kg 2×0.112kg)×10N/kg=0.9N,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知未知液体的密度为:
ρ液=F液浮Vg=0.9N2×10 4m3×10N/kg=0.45×103kg/m3;
(6)小宁发现自己测出的未知液体密度总是小于小刚的测量值,其原因是橡皮膜发生形变,造成U形管左侧的气压减小,得U形管两侧液面的高度差减小,即 水减小,由上面表达式可知液体密度的测量值总是偏小。
13.在“探究液体内部的压强与哪些因素有关”的实验中,甲、乙、丙三组同学分别以槽中液体为研究对象进行实验。他们在两端开口、粗细均匀的玻璃管的下端贴一个比管口稍大的塑料薄片,并将玻璃管竖直插入液体槽中,然后顺着管壁从上端开口处向管内缓缓注水,如图所示,直至观察到薄片恰好脱离管口下落。记录玻璃管的管口面积S,槽中液体密度ρ和玻璃管插入液体的深度 ,测出注入管中水的质量m,运用公式p=FS=GS=mgS计算出管内水产生的压强p。改变深度 ,重复实验。甲组同学还选用了粗细不同的玻璃管进行实验。数据如表中:(薄片的重力、玻璃管的厚度忽略不计)
小组 槽中液体密度ρ(×103千克/米 3) 实验序号 深度 (米) 管口面积S(×10 4米 2) 质量m(×10 3千克) 管内水产生的压强p(铂)
甲 0.8 1 0.05 5 20 392
2 0.1 5 40 784
3 0.2 5 80 1568
4 0.2 10 160 1568
乙 1.0 5 0.05 5 25 490
6 0.1 5 50 980
7 0.2 5 100 1960
丙 1.2 8 0.05 5 30 582
9 0.1 5 60 1176
10 0.2 5 120 2352
(1)在此实验中,经分析得出,当薄片恰好脱离管口时,薄片处管外液体的压强______管内水产生的压强(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
(2)各组同学分析了本组的实验数据和相关条件,其中:甲组同学由实验序号3与4初步判断:本实验研究结论的获得与玻璃管的粗细______(选填“有关”或“无关”)。乙组同学分析实验序号______的数据,得出初步结论:同种液体内部的压强与深度成正比。
(3)三组同学互动交流,分析实验序号1与5与8的数据,发现液体内部压强(p1、p2、p3)与液体密度(ρ甲、ρ乙、ρ丙)满足的数学关系式:______,可以得出的初步结论:相同深度,液体内部压强与液体密度______。
(4)进一步综合分析表中数据,经运算归纳得出:液体内部压强与______的比值是一个定值。
【答案】等于 无关 5、6、7 p1:p2:p3=ρ甲:ρ乙:ρ丙 成正比 液体密度和深度的乘积
【解析】解:(1)当薄片恰好脱离管口时,受到平衡力的作用,薄片上下的受力面积相同,根据p=FS,薄片处管外液体的压强等于管内水产生的压强。
(2)甲组同学实验3、4,液体的密度一定、深度一定,管的粗细不同,但是液体的压强相同,所以玻璃管的粗细与本实验研究结论无关;
乙组同学实验5、6、7,p =9.8,保持不变,所以在液体密度一定时,同种液体内部的压强与深度成正比。
(3)实验1、5、8,液体的深度一定,发现pρ=0.49,保持不变,相同深度,液体内部的压强与液体密度成正比。液体内部的压强(p1、p2、p3)与密度(ρ甲、ρ乙、ρ丙)满足关系p1:p2:p3=ρ甲:ρ乙:ρ丙。
(4)液体密度一定时,p 保持不变;液体深度一定时,pρ保持不变。经过计算pρ =9.8,保持不变为定值。
故答案为:(1)等于;(2)无关;5、6、7;(3)p1:p2:p3=ρ甲:ρ乙:ρ丙;成正比;(4)液体密度和深度的乘积。
14.小明跟着爸爸去游泳,站在齐胸深的水中,感觉呼吸略微有些困难,越往深处感觉越明显,由此激发了他想研究水的压强特点的想法.
(1)图甲中是小明利用底部和侧壁套有橡皮膜的玻璃管倒入水后的实验现象,由此可说明_________________.
(2)下表是小明利用U形管压强计探究水内部压强时的几组数据,根据表中的数据,回答下列问题:
序号 深度/cm 橡皮膜方向 压强计左右液面高度差/cm
1 5 朝上 4.9
2 5 朝下 4.9
3 5 朝侧面 4.9
4 10 朝侧面 9.7
5 15 朝侧面 14.6
①比较前三组数据,可得出的结论:_____________________________________________;
②比较序号___________的三组数据,可得出的结论是水的压强随深度的增加而增大.
(3)早在1648年,物理学家帕斯卡曾做过一个著名的实验,如图乙所示.结果,他只用了几杯水,就把木桶撑破了.此实验不仅证明了液体的压强与液体的深度有关,还由此说明了液体的压强与__________无关.
(4)我国第一艘深海载人潜水器蛟龙号是目前世界上下潜能力最强的作业型载人潜水器.当蛟龙号潜水器下潜到7000 m深度时,所受海水的压强为____________Pa.(g取10 N/kg,ρ海水=1.03×103kg/m3)
【答案】(1)液体对侧壁和底部都有压强 (2)①在同种液体的同一深度,液体内部向各个方向压强相等 ②3、4、5
(3)液体体积(填“液体质量”亦可) (4)7.21×107
15.如图是用压强计“探究液体压强与哪些因素有关”的实验装置。
(1)实验中,液体内部压强的大小通过观察U形管中液面的______________来反映;
(2)在使用压强计前,发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差,如图甲。其调节的方法是______(选填“A”或“B”),使U形管左右两侧的水面相平;
A.将右侧支管中高出的水倒出
B.取下软管重新安装
(3)比较图乙和图丙,可以得到结论在同种液体中液体的压强与液体__________有关;比较__________两图,可以得到:深度相同时,液体的压强与液体密度有关,液体密度越大,压强越大;
(4)在图乙中,固定金属盒的橡皮膜在水中的深度不变,使橡皮膜处于向上、向下、向左、向右等方位时,U形管中液面高度差__________(选填“不变”或“改变”);
(5)若保持丙图中金属盒的位置不变,将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,发现U形管两侧液面高度差变大。小芳由此得出结论:在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大。你认为她的结论是否可靠?______。原因是______________________________________;
(6)实验结束后,小芳猜想:液体的压强可能与容器形状有关。然后进行了两次实验,实验现象如图戊所示。由此可知,小芳的猜想是__________(选填“正确”或“错误”)的。
【答案】高度差 B 深度 丙、丁 不变 不可靠 没有控制金属盒到液面的深度不变 错误
【解析】解:(1)液体内部压强大小通过U形管中液面高度差的大小来反映,这是转换法;
(2)进行调节时,只需要将软管取下,再重新安装,这样的话,U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的,故选B;
(3)比较图乙和图丙知,液体的密度相同,深度越深,U形管液面的高度差越大,液体内部的压强越大,故可以得出在液体密度一定时,液体越深,液体压强越大;
要探究液体的压强与液体密度的关系,需要控制液体的深度不变,改变液体的密度,实验丙、丁符合题意;
(4)在图乙中,固定金属盒的橡皮膜在水中的深度不变,使橡皮膜处于向上、向下、向左、向右等方位时,液体内部的压强不变,U形管中液面高度差不变;
(5)小芳保持丙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,液体的深度增大,密度增大,U形管左右液面高度差增大,由于没有控制深度不变,所以不能探究液体压强跟液体密度的关系,故结论不可靠;
(6)比较图戊知液体的密度相同、深度相同,U形管液面的高度差相同,容器的形状不同,液体内部的压强相同,故可以得出液体的压强与容器形状无关,故小芳的猜想是错误的。
故答案为:(1)高度差;(2)B;(3)深度;丙、丁;(4)不变;(5)不可靠;没有控制金属盒到液面的深度不变;(6)错误。9.2 液体的压强实验综合提高题
一、实验探究题:
1.实验小组的同学们利用实验室里的器材进行了如图所示的实验探究。
(1)该实验压强计是根据____________来反映被测液体压强大小的。从结构来看,压强计的U形管________(选填“是”或“不是”)连通器。
(2)实验前,检查压强计的气密性时,用手指轻按压强计的像皮膜,发现U形管两边液柱的高度差几乎不变,则压强计_______(选填“漏气”或“不漏气”)。
(3)若实验前发现压强计的U形管左边液面高,则接下来应该______________________(选填“向右管中加液体”或“拆下软管重新安装”)。
(4)将实验过程中得到的数据记录如表:
序号 液体 深度/cm 橡皮膜方向 压强计左右液面高度差/cm
1 水 5 朝上 5.0
2 水 5 朝下 5.0
3 水 5 朝侧面 5.0
4 水 10 朝侧面 10.
5 水 15 朝侧面 15.0
6 酒精 15 朝侧面 16.8
(5)请根据表中数据,回答下列问题:
①比较序号为______的三组数据,可得出结论:同种液体在同一深度处,液体向各个方向的压强都相等。
②比较序号3、4、5的三组数据,可得出结论:____________________________________________。
③比较序号______的两组数据,可得出结论:在同一深度处,液体的密度越大,压强越大。
2.如图1所示,用微小压强计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”)液体。
(3)将探头放在图2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2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(选填“<”“=”或“>”),这是为了研究液体压强与液体__________的关系。
(5)由以上实验可知图2所示液体内部A、B、C、D四个位置压强最大的是位置______________。
3.如图所示为探究“影响液体内部压强的因素”的实验装置,四幅图中容器中液面相平。
(1)实验前,首先应检查U形管压强计的气密性是否良好。在进行该操作时,发现无论重压还是轻压橡皮膜,U形管两侧的液柱的高度均变化很小,说明该U形管压强计______。
(2)若使用前,发现U形管内的水面已有高度差,通过______方法可以进行调节(填序号)。
①从U形管中向外倒出适量的水
②拆除软管重新安装
③向U形管中倒入适量的水
(3)U形管压强计是通过U形管两侧______来显示橡皮膜所受压强大小的。
(4)比较图甲和图______,可以初步得出结论:在同种液体中,液体内部压强随深度______而增大。
(5)比较图乙和图丁,能初步得出液体内部压强与液体密度有关的结论吗?_______,理由是:__________。
(6)若图中隔板左侧盛有的高度为h1的水,往隔板右侧容器装入高度为h2的某种液体时,橡皮膜变平,则右侧液体的密度的表达式为________________________。
4.2017年中国4500米载人潜水器--“深海勇士”号正式验收交付,4500米深度已经覆盖整个南海的探测、下潜、开发等方面需求。这个消息激发了小芳对“探究液体内部的压强”的兴趣,她进行的实验操作如图所示。请依据所学知识解决下面几个问题:
(1)该实验是通过______来反映被测液体压强的大小。
(2)实验前,应调整压强计(甲图),使U形管左右两边的液面______;正确操作是______(填字母)。
A.从U形管内向外倒出适量水
B.拆除软管重新安装
C.向U形管内添加适量水
(3)比较丙、丁两图是探究液体压强与_________的关系。
(4)比较乙、丙两图可以得出的结论是:_________________________________________________________。
(5)小芳完成上述实验后,用“T”形玻璃管对着U形管左边管口吹气,如图戊所示,可以看到______(选填“左”或“右”)管中的液面较高,该实验说明了气体流速越大的位置,压强越______________。
5.为了探究“影响液体内部压强大小的因素”,依依采用U形管液体压强计装置进行实验。
(1)为了使压强计的金属盒在同种液体、同一深度处时,U形管内的液面高度差增大一点,U形管应______;
A.用内径更细的U形管
B.改注盐水
C.改注酒精
(2)如图丙所示,橡皮管和玻璃管侧壁管口相连通,当向玻璃管中吹气时;U形管内液面较高的是______(选填“a”或“b”)侧;
(3)小王自制另一套装置探究液体压强与什么因素有关。如图丁所示,在一个右侧开孔并贴上橡皮膜的塑料瓶中装入部分水,然后将瓶子放入装有盐水的烧杯中,内外液面相平,发现橡皮膜内凹,说明当深度相同时,______越大,液体压强越大;
(4)学完了液体压强的知识后,小王想到可以用这套装置来测量液体密度。如图戊所示,将装有水的瓶子放入装有酒精的烧杯中,使橡皮膜变平,然后测量了水面到橡皮膜中心的距离为h1,酒精液面到橡皮膜中心的距离为h2,则酒精的密度为______________(用h1、h2、ρ水表示)。
6.为研究液体内部压强恃点,如图甲所示,小华将透明塑料瓶底部剪去,蒙上橡皮膜并扎紧。
(1)将瓶压入水中,橡皮膜向内凹,如乙图所示,说明水对橡皮膜有压强:将瓶向下压,橡皮膜内凹的程度变大,说明液体内部压强与液体的______________有关;
(2)接着将某液体缓慢倒入瓶中,当内外液面相平时,橡皮膜仍向内凹,如丙图所示,说明倒入液体的密度______________(选填“大于“、“等于”或“小于”)水的密度。
(3)将甲图中装置倒置,然后在瓶口紧密连接一根无色通明胶管,并灌注红墨水,如丁图所示。使胶管内液面高于橡皮膜,将塑料瓶橡皮膜的一端朝各个方向放置,橡皮膜都向外凸,说明液体内部向各个方向都有______________。
(4)使装置保持丁图所示位置不变,在橡皮膜上戳个洞,会有部分液体从洞口流出,最后稳定时,塑料瓶和胶管里的液面相平,此时塑料瓶与胶管构成一个______________。
7.如图所示,是某实验小组“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验过程。
(1)实验前,某同学检查实验装置发现:按与不按金属盒的橡皮膜,U形管压强计两侧液面均处在同一水平线上,其原因可能是:___________________________。
(2)压强计上的U形管______(选填“属于”或“不属于”)连通器;在使用压强计前,另一位同学发现U形管左右两侧的液面有一定的高度差,如图甲,其调节的方法是______(选填“A”或“B”),使U形管左右两侧的液面相平;
A.将右侧支管中高出的水倒出
B.取下软管重新安装
(3)比较乙和丙图,可以得到:液体的压强与______有关;
(4)比较______两图,可以得到液体的压强与液体密度有关;
(5)实验小组的小天和小红利用压强计来鉴别水和酒精,现有两只相同的烧杯A和B,分别盛有体积相同的水和酒精;
①如图戊所示,小红先后将调节好的压强计的金属盒没入两种液体中,她发现烧杯A的U形管两侧液面的高度差较大,于是认为烧杯A装的是水,你认为她的结论是______(选填“可靠”、“不可靠”)的,理由是:_______________________________________;
②小天用自己改装并调试好的压强计进行实验,如图己所示,将压强计两个金属盒分别没入两种液体相同的深度,从而判断出图己中装水的是______(选填“A”或“B”)烧杯。
8.在探究“影响液体内部压强大小的因素”实验中:
(1)如图甲,用手按压强计的橡皮膜,U形管内水面出现高度差;将橡皮膜放入酒精中,U形管内水面也出现高度差,这说明用手按压强计的橡皮膜和将橡皮膜放入酒精中,所起的效果是一样的,都会给橡皮膜一个压强,使U形管内水面出现高度差。这种研究问题的方法是________法。
(2)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,通过__________(选填字母)方法可以进行调节。
A.从U形管内向外倒出适量水
B.拆除软管重新安装
C.向U形管内加适量水
(3)比较______实验可知,液体内部压强与液体的密度有关。
(4)小康将液体压强计进行了改进。当两探头置于空气中时,U形管液面相平。现将两探头分别放在密度为ρ1和ρ2的两种液体中,且两探头所处的深度相同时,U形管中的液面位置如图戊所示,则ρ1 ______ρ2(填“>”“<”或“=”)。
(5)用如图己所示的容器也可以探究液体内部的压强。容器中间用隔板分成互不相通的左右两部分,隔板上有一圆孔用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时其形状发生改变。用此容器进行的两次实验,情形如图庚所示。由此可推断:a、b两种液体密度的大小关系是ρa ______ρb,a、c两种液体密度的大小关系是ρa ______ρc。(两空均填“>”“<”或“=”)
9.小明在用压强计探究影响液体内压强大小的因素时:
(1)压强计是通过U形管中液面的______来反映被测压强大小的。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,则说明该装置______(选填“漏气”或“不漏气”);
(2)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,通过______(选填序号)方法可以进行调节;
A.从U形管内向外倒出适量液体
B.取下软管重新安装
C.向U形管内添加适量水液体
(3)如图甲和乙是压强计金属盒放在水中不同位置时的情形,根据得到的结论判断图丙中容器底部a、b、c三处受到水的压强大小关系是______;
A.pa=pb=pc B.pa>pb=pc
C.pa
(4)如图丁和戊,将压强计的金属盒放入水和盐水两种不同液体中,得出戊烧杯中是水。这个结论______(选填“可靠”或“不可靠”),理由是__________________________________________________。10.某小组同学探究液体内部压强与哪些因素有关,他们根据图中橡皮膜的形变程度,提出了各自的猜想:
为了验证猜想,他们制订方案,用传感器测量压强,记录数据如下表所示。
实验序号 方向 深度h(米) 容器内水产生的压强p(帕)
1 向上 0.05 500
2 向下 0.05 500
3 向上 0.10 1000
4 向下 0.10 1000
5 向上 0.20 2000
6 向下 0.20 2000
(1)分析可知,表格中的栏目设计与 的猜想是相关联的(选填“小红”“小华”“小红和小华”);
(2)分析表中实验序号 的数据可知: 的猜想是错误的(选填“小红”“小华”“小红和小华”),理由是 ;
(3)分析表中数据可得:水内部的压强 。
11.如题图(1)所示,是某实验小组“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验过程。
(1)实验前,某同学检查实验装置发现:按与不按金属盒的橡皮膜,U形管压强计两侧液面均处在同一水平线上,其原因可能是:____________________________。
(2)在使用压强计前,另一位同学发现U形管左右两侧的液面有一定的高度差,如图甲,其调节的方法是____,使U形管左右两侧的液面相平。
(3)比较乙和丙图,可以得到:液体的压强与___________有关。
(4)比较_________两图,可以得到液体的压强与液体密度有关。
(5)实验小组的小天和小红利用压强计来鉴别水和酒精,现有两只相同的烧杯A和B,分别盛有体积相同的水和酒精。
①如图(2)戊所示,小红先后将调节好的压强计的金属盒没入两种液体中,她发现烧杯A的U形管两侧液面的高度差较大,于是认为烧杯A装的是水,你认为她的结论是__________________________(选填“可靠”、“不可靠”)的,理由是:___________________________________________。
②小天用自己改装并调试好的压强计进行实验,如图(2)己所示,将压强计两个金属盒分别没入两种液体相同的深度,从而判断出图己中装水的是____(选填“A”或“B”)烧杯。
12.如图1所示,小宁用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”。
(1)通过图1甲观察发现压强计______(选填“是”或“不是”)连通器;实验开始前应对装置进行检查,当用手指按压(不论轻压还是重压)橡皮膜时,发现U形管两边液面的高度几乎不变,则说明装置______;
(2)小宁把压强计的橡皮膜和橡皮管更换后,在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,接下来的操作应是______;
A.从U形管内向外倒出适量水
B.拆除软管重新安装
C.向U形管内添加适量水
(3)完成上述操作后,如图1乙、丙所示是将该装置的探头放入水中不同深度的情况,比较后可初步得出结论:液体内部的压强随深度的增加而______;
(4)小宁同学利用U形管压强计改装成如图1戊所示的测量某种未知液体的密度的密度计。A为固定支架,其作用是保证橡皮膜在不同的液体中深度均为5cm。U形管盛水,其右管标有刻度值,为了便于读数,在U形管右管有一个指示液面位置的红色浮标。未测量时,U形管水面刚好与a相平。当橡皮膜放入某液体中时,浮标指示在b处,小宁利用刻度尺测出a、b之间的距离为2.0cm,则该液体的密度为____________g/cm3;
(5)同组的小刚同学,利用实验室的电子秤和一个实心金属圆柱体也测出了未知液体的密度,如图2所示:
①用细线拉着圆柱体,使其一半浸入水中,记下台秤的示数为m1=112.0g;
②用细线拉着圆柱体,浸没入水中,记下台秤的示数为m2=162.0g;
③将圆柱体从水中取出擦干后,用细线系住物体浸没于与水等质量的未知液体中,记下台秤的示数m3=152.0g;
小刚根据实验数据计算出了实心金属圆柱体的体积为______cm3,未知液体的密度ρ= ______kg/m3;
(6)实验最后,小宁发现自己测出的未知液体密度总是小于小刚的测量值,多次实验后仍然如此。小宁和小刚重新回顾了整个实验,发现造成该现象的原因是______________________________________________。
13.在“探究液体内部的压强与哪些因素有关”的实验中,甲、乙、丙三组同学分别以槽中液体为研究对象进行实验。他们在两端开口、粗细均匀的玻璃管的下端贴一个比管口稍大的塑料薄片,并将玻璃管竖直插入液体槽中,然后顺着管壁从上端开口处向管内缓缓注水,如图所示,直至观察到薄片恰好脱离管口下落。记录玻璃管的管口面积S,槽中液体密度ρ和玻璃管插入液体的深度h,测出注入管中水的质量m,运用公式p=FS=GS=mgS计算出管内水产生的压强p。改变深度h,重复实验。甲组同学还选用了粗细不同的玻璃管进行实验。数据如表中:(薄片的重力、玻璃管的厚度忽略不计)
小组 槽中液体密度ρ(×103千克/米 3) 实验序号 深度h(米) 管口面积S(×10 4米 2) 质量m(×10 3千克) 管内水产生的压强p(铂)
甲 0.8 1 0.05 5 20 392
2 0.1 5 40 784
3 0.2 5 80 1568
4 0.2 10 160 1568
乙 1.0 5 0.05 5 25 490
6 0.1 5 50 980
7 0.2 5 100 1960
丙 1.2 8 0.05 5 30 582
9 0.1 5 60 1176
10 0.2 5 120 2352
(1)在此实验中,经分析得出,当薄片恰好脱离管口时,薄片处管外液体的压强______管内水产生的压强(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
(2)各组同学分析了本组的实验数据和相关条件,其中:甲组同学由实验序号3与4初步判断:本实验研究结论的获得与玻璃管的粗细______(选填“有关”或“无关”)。乙组同学分析实验序号______的数据,得出初步结论:同种液体内部的压强与深度成正比。
(3)三组同学互动交流,分析实验序号1与5与8的数据,发现液体内部压强(p1、p2、p3)与液体密度(ρ甲、ρ乙、ρ丙)满足的数学关系式:______,可以得出的初步结论:相同深度,液体内部压强与液体密度______。
(4)进一步综合分析表中数据,经运算归纳得出:液体内部压强与______的比值是一个定值。
14.小明跟着爸爸去游泳,站在齐胸深的水中,感觉呼吸略微有些困难,越往深处感觉越明显,由此激发了他想研究水的压强特点的想法.
(1)图甲中是小明利用底部和侧壁套有橡皮膜的玻璃管倒入水后的实验现象,由此可说明_________________.
(2)下表是小明利用U形管压强计探究水内部压强时的几组数据,根据表中的数据,回答下列问题:
序号 深度/cm 橡皮膜方向 压强计左右液面高度差/cm
1 5 朝上 4.9
2 5 朝下 4.9
3 5 朝侧面 4.9
4 10 朝侧面 9.7
5 15 朝侧面 14.6
①比较前三组数据,可得出的结论:_____________________________________________;
②比较序号___________的三组数据,可得出的结论是水的压强随深度的增加而增大.
(3)早在1648年,物理学家帕斯卡曾做过一个著名的实验,如图乙所示.结果,他只用了几杯水,就把木桶撑破了.此实验不仅证明了液体的压强与液体的深度有关,还由此说明了液体的压强与__________无关.
(4)我国第一艘深海载人潜水器蛟龙号是目前世界上下潜能力最强的作业型载人潜水器.当蛟龙号潜水器下潜到7000 m深度时,所受海水的压强为____________Pa.(g取10 N/kg,ρ海水=1.03×103kg/m3)
15.如图是用压强计“探究液体压强与哪些因素有关”的实验装置。
(1)实验中,液体内部压强的大小通过观察U形管中液面的______________来反映;
(2)在使用压强计前,发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差,如图甲。其调节的方法是______(选填“A”或“B”),使U形管左右两侧的水面相平;
A.将右侧支管中高出的水倒出
B.取下软管重新安装
(3)比较图乙和图丙,可以得到结论在同种液体中液体的压强与液体__________有关;比较__________两图,可以得到:深度相同时,液体的压强与液体密度有关,液体密度越大,压强越大;
(4)在图乙中,固定金属盒的橡皮膜在水中的深度不变,使橡皮膜处于向上、向下、向左、向右等方位时,U形管中液面高度差__________(选填“不变”或“改变”);
(5)若保持丙图中金属盒的位置不变,将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,发现U形管两侧液面高度差变大。小芳由此得出结论:在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大。你认为她的结论是否可靠?______。原因是______________________________________;
(6)实验结束后,小芳猜想:液体的压强可能与容器形状有关。然后进行了两次实验,实验现象如图戊所示。由此可知,小芳的猜想是__________(选填“正确”或“错误”)的。
