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第 2 节 液体的压强
第 1 课时
一、选择题
测试时间:20 分钟
1.潜水员在不同深度的水中作业时,需要穿抗压能力不同的潜水服。针对这一现象,同学们经过讨论形成了下面四个问题,
你认为最有探究价值且易于探究的科学问题是( )
A.液体的压强与潜水员所处的位置是否有关? B.液体的压强与潜水员所处的位置有什么关系? C.液体的压强与其深度及其密度有什么关系? D.液体的压强与液体内某处的深度有什么关系?
1. 答案 D 在一定深度内,我们把海水的密度看成根本不变,当潜水员在海水下越深时,受到海水对他的压强就越大,穿的潜水服的受压能力就要越强。所以,潜水员在不同的深度潜水时要穿不同的潜水服,其实质是液体压强与深度的关系造成的,在四个选项中,D 选项是最有探究价值且易于探究的科学问题。
2. 如图是探究水的压强与水的深度关系的实验装置,以下描述正确的选项是( )
A.三处水压大小相等 B.位置a处水压最大 C.位置b处水压最大 D.位置c处水压最大
2. 答案 D 因为液体的压强随深度的增加而增大,由图可知,c 处水的深度最大,所以位置 c 处水压最大,故 D 正确。
3. 如图,a、b、c 是盛水容器中深度不同的三处位置,其中压强最大的是( )
A.a 点 B.b 点 C.c 点 D.一样大
3. 答案 C c 处水的深度最大,根据液体压强的特点:“在液体内部,深度越深,压强越大〞可知,位置 c 处压强最大。
4. 如下图,两个完全相同的圆柱形容器甲和乙放置在水平桌面上,距容器底部 h 处 A、B 两点所受液体的压强 pA 和pB 相等,那么两容器底部所受液体压力 F 甲、F 乙和压强 p 甲、p 乙的关系是( )
A.F甲>F 乙,p 甲>p 乙 B.F 甲=F 乙,p 甲>p 乙
C.F甲<F 乙,p 甲<p 乙 D.F 甲<F 乙,p 甲=p 乙
4. 答案 CB 点的深度小于 A 点的深度,且距容器底部 h 处 A、B 两点所受液体的压强 pA 和 pB 相等,根据公式 p=ρgh 可知,甲液体的密度小于乙液体的密度,A、B 到底部的深度相等,所以 A 点下面液体产生的压强小于 B 点下面液体产生的压强,所以甲容器底部受到的压强小于乙容器底部受到的压强。因为容器底面积相等,根据公式 F=pS 可知,容器底部甲受到的压力小于乙受到的压力。
5. 某同学用如图装置探究液体内部压强的特点。以下图形符合实验事实的是( )
5. 答案 AA 图中隔板左边是水,右边是盐水,液面相平,因为盐水的密度大于水的密度,根据液体压强公式 p=ρgh 可知, 右边压强大于左边,橡皮膜应向左凹陷,故 A 项正确;B 图中隔板左右两侧都是水,且右边的液面高于左边,根据液体压强公式 p=ρgh 可知,右边压强大于左边,橡皮膜应向左凹陷,故 B 选项错误;C 图中隔板左边是水,右边是盐水,液面相平,因为盐水的密度大于水的密度,根据液体压强公式 p=ρgh 可知,右边压强大于左边,橡皮膜应向左凹陷,故 C 选项错误;D 图 中隔板左右两侧都是水,且液面相平,根据液体压强公式 p=ρgh 可知,两边压强相等,橡皮膜不应有凹陷,故 D 选项错误。二、填空题
6. 如图(a)向玻璃管内倒水,管底部橡皮膜向下凸出了,说明液体对有压强;图(b)用手指触压装满水的塑料袋,手指感到有压力,说明液体对有压强;图(c)中,把下端套有橡皮膜的空玻璃管插入水中,橡皮膜向上凹陷,说明
存在压强。
6. 答案 橡皮膜向下 塑料袋侧壁 对橡皮膜向上
解析 如图(a)向玻璃管内倒水,管底部橡皮膜向下凸出了,说明液体对橡皮膜向下有压强,这是由于液体受到重力的作用; 图(b)用手指触压装满水的塑料袋,手指感到有压力,说明液体对塑料袋侧壁有压强;图(c)中,把下端套有橡皮膜的空玻璃管插入水中,橡皮膜向上凹陷,说明对橡皮膜向上存在压强。
7. 如下图,放在桌面上的一个瓶子,内部盛有饮料,瓶口倒过来时,液体对瓶塞的压强比对瓶底的要大,原因是倒置后,液体的深度,因而压强增大;瓶子对桌面的压强也增大,原因是倒置后,桌面受到的压力不变而受力面积却, 所以压强增大。
7. 答案 增加 变小
解析 饮料不满,瓶口塞紧倒过来时,由于瓶口横截面积小,液体的深度会变大,根据公式 p=ρgh,可知液体对瓶塞的压强
𝐹
比对瓶底的压强大;同时,倒置后瓶子与桌面的接触面积变小,根据公式 p=𝑆,压力不变,接触面积变小,故压强变大。
8. 如下图,在水平面上放置一盛水的容器,容器内水面到容器底部的距离为 0.15m,A、B、C 为容器中的三点,A、B
两点位于同一水平高度,A点距容器底部的竖直距离为0.1m,那么A点受到水的压强为Pa,B点受到水的压强
C 点受到水的压强(选填“大于〞、“等于〞或“小于〞)。将容器移到斜面上后,A、B、C 三点受到水的压强最小的是点(假设 A、B、C 仍处于水面下)。(g 取 10N/kg)
8. 答案 500 小于 A
解析 A 点所处的深度为 h=0.15m-0.1m=0.05m;那么A 点受到水的压强为 p=ρgh=1000kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa;由于B 点所处深度比 C 点小,由 p=ρgh 可知,B 点压强小于 C 点;将容器移到斜面上后,A、B、C 三点中,深度最小的是 A 点,故受到水的压强最小的是 A 点。
9. 背着氧气瓶的潜水员在浅海中可以长时间停留,假设要在深海的海水中工作,就要穿抗压服了,这是由于海水的压强随深度的增加而(选填“增大〞、“减小〞或“不变〞)。设想你在7km深的蛟龙号潜水器中把一只脚伸到外面的水里,此时水对你脚背的压强约为Pa(ρ水=1.03×103kg/m3,g取10N/kg)。
9.答案 增大 7.21×107
解析 因液体的压强随深度的增加而增大,所以,深水潜水员在潜水时要受到比在水面上大许多倍的压强,必须穿上高强度耐压的潜水服才行。此时水对脚背的压强:p 水=ρ 水gh 水=1.03×103kg/m3×10N/kg×7000m=7.21×107Pa。
10. 小华同学通过实验探究某液体内部的压强与深度的关系,根据实验数据绘出了如下图的图象。(g 取 10N/kg)
(1)该液体60cm深处的压强是Pa; (2)该液体的密度是kg/m3。
10.答案 (1)4.5×103 (2)0.75×103
解析 (1)由于液体内部的压强与深度是成正比的,液体压强与深度的比值是相等的;即 40cm 的深度的压强与深度的比值
3×103Pa 𝑝
与 60cm 深度的压强与深度的比值相等,故:
4.5 × 103Pa
40cm
=60cm,解得:p=4.5×103Pa;(2)由于在 60cm 处的压强是 4.5×103Pa,
由 p=ρgh 得:ρ=10N/kg × 0.6m=0.75×103kg/m3。
11. 为了研究液体内部压强的特点,小刚将液体压强计进行了改良。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甲、乙容器内密度为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下图,那么ρ1ρ2(填“>〞“<〞或“=〞);假设使U形管中的液面再次相平,应(填“增大〞或“减小〞)乙容器中的探头在液体中的深度。
11. 答案 > 增大
解析 由题图可知,压强计的探头在两液体中的深度相同,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,故可以判断甲液体的密度更大;假设使 U 形管中的液面再次相平,根据 p=ρgh 可知,应增大乙容器中的探头在液体中的深度。三、实验探究题
12. 在探究液体压强的实验中,进行了如下图的操作:
(1)甲、乙两图是探究液体压强与液体的关系,结论是: 。(2)要探究液体压强与密度的关系,应选用两图进行比照。
(3)在图乙中,固定金属盒的橡皮膜在水中的深度,使金属盒处于向上、向下、向左、向右等方位时,两玻璃管中液面高度差不变,说明了。
12. 答案 (1)深度 液体密度一定时,液体内部压强随深度的增加而增大 (2)乙、丙 (3)在同一液体的同一深度,液体内部向各个方向的压强相等
解析 (1)甲、乙两图液体的密度相同,探头在液体中的深度不同,U 形管中液面的高度差不同,探究液体压强与深度的关系,得出的结论是液体密度一定时,液体内部压强随液体深度的增加而增大;(2)要探究液体压强与密度的关系,应选择探头的深度相同、液体的密度不同的实验装置进行实验,故应选用乙、丙两图进行比照;(3)在图乙中,固定金属盒的橡皮膜在水中的深度,使金属盒处于向上、向下、向左、向右等方位时,两玻璃管中液面高度差不变,说明了在同一液体的同一深度,液体内部向各个方向的压强相等。
13. 为了探究“液体内部压强与哪些因素有关〞,某小组同学提出如下猜测:
猜测 1:液体内部的压强可能与深度有关;
猜测 2:同一深度,液体内部各个方向上的压强可能不同;
猜测 3:液体内部的压强,可能与液体的密度有关。
为了验证上述猜测 1 和猜测 2,他们用液体压强计研究水内部的压强,得到数据如下表:
液体种类
水
水
水
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
深度(cm)
5
5
5
10
10
10
15
15
15
橡皮膜方向
上
下
侧
上
下
侧
上
下
侧
压强计液面
高度差(cm)
4.3
4.3
4.3
8.5
8.5
8.5
13
13
13
请你分析实验数据并答复:
①为了验证猜测1,应选序号为的实验数据。实验的结论是:。
②猜测2的结论是(选填“正确〞或“错误〞)的。
③为了验证猜测 3 是否正确,在上述实验的根底上,你还应该进行的实验步骤是(写完整实验过程)。
13. 答案 ①1、4、7 或 2、5、8 或 3、6、9 同种液体深度越深,液体内部压强越大 ②错误 ③再选取一杯盐水,然后把橡皮膜浸在与水中相同的深度处,观察并记录压强计液面的高度差,进行比拟
解析 ①实验 1、4、7 或 2、5、8 或 3、6、9 均说明,同种液体深度越深,内部压强越大,验证了猜测1;②比拟实验 1、2、3
或 4、5、6 或 7、8、9 均可以看出,同一深度,液体内部各个方向的压强相等,因此,猜测2 是错误的;③验证猜测3 必须选用不同的液体,比方盐水,把橡皮膜浸在与水中相同的深度处,观察并记录压强计液面的高度差进行比拟。
四、综合题
14. 小华、小明两家住在一栋楼的同一单元内,小明家在 3 楼,小华家在顶层 5 楼。两家在五楼楼顶屋面上的同一高度,装有如图甲所示的同一品牌、同一规格的太阳能热水器各一台,室内装有同种淋浴头(俗称喷头)。当他们将阀门 S1翻开到最大位置(S2、S3 关闭)时,分别拍摄了淋浴头喷水场景的照片两张,如图乙、丙所示。
(1) 根据你的猜测,哪一张图是小明家的照片?。猜测的根据是 。
(2) 小明、小华还分析,尽管他们买的是同种淋浴头,可能在质量上有一定的差异,为搞清淋浴头是否有质量问题,小明正确的做法是 。
(3) 根据图中的照片,请你提出一条改良措施: 。
14. 答案 (1)乙 楼层越低,水越深,水的压强越大 (2)把两只淋浴头装在同一处,阀门开到最大,根据喷水情况分析比拟 (3)升高太阳能热水器或增大水压
解析 (1)在密度一定时,根据液体压强随深度的增加而增大的规律判断。小明家在 3 楼,小华家在顶层 5 楼,小明家水深, 所以水产生的压强大,喷得远,应该是乙图。(2)为了比拟质量问题,保证密度相同、深度相同,阀门都开到最大,比拟水喷的距离,如果喷的距离相同,没有质量问题,如果喷的距离不同,存在质量问题。(3)为了增大喷水距离,可以增大太阳能的高度来增大水深或增大水压。
15. 液体内部存在压强,如图,烧杯内盛有密度为 ρ 的液体,我们可以设想液面下 h 深处有一底面积为 S 的水平圆面,它所受到的压力是其上方圆柱形的小液柱所产生的。
(1) 请推证:液体内部深度为 h 处的压强 p=ρgh;
(2) 圆柱形液柱下外表所在深度为 30cm,所受压强为 3.6×103Pa,那么液体的密度是多少?(g 取 10N/kg)
15.答案 (1)证明:小液柱的体积 V=Sh,小液柱的质量 m=ρV=ρSh,小液柱受到的重力 G=mg=ρShg,小液柱对圆面产生的
𝐹 𝜌𝑆ℎ𝑔
压力 F=G=ρShg,小液柱对圆面产生的压强 p=𝑆= 𝑆 =ρgh。即:液体内部深度为 h 处的压强 p=ρgh。
(2)1.2×103kg/m3
𝑝
解析 (1)见答案。(2)根据 p=ρgh 得:ρ=𝑔ℎ=
3.6 × 103Pa
- 2
=1.2×103kg/m3。
10N/kg × 30×10 m
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