第二讲 液体压强.docx
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第二讲液体压强
第二讲液体压强
知能解读:
(一)压强计
压强计是测量液体内部压强的仪器,其结构如图所示。
用手按橡皮膜时,U形管两边液面出现高度差,橡皮膜所受压强大小可通过U形管两侧液面高度差的大小体现。
橡皮膜所受压强越大,U形管两侧液面的高度差也就越大。
知能解读:
(二)液体内部的压强特点
1.液体压强产生的原因:
液体内部压强的产生是因为液体受重力且具有流动性。
液体由于受到重力作用,所以对容器底部有压强;由于具有流动性,所以对容器侧壁也有压强。
2.液体内部的压强规律
(1)液体内部向各个方向都有压强。
(2)液体的压强随深度的增加而增大。
(3)在同一深度,液体向各个方向的压强相等。
(4)不同液体的压强还跟液体的密度有关。
在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
3.液体的内部压强特点在实际中的应用
拦河大坝修建的上窄下宽,深海潜水员穿上厚厚的潜水服等。
例题分析
例1.如图所示,在探究液体压强特点的过程中,将微小压强计的金属盒放在水中,下列做法能够使压强计U形管两边液面的高度差减小的是( )
A.将压强计的金属盒向上移动一段距离
B.将压强计的金属盒向下移动一段距离
C.将压强计的金属盒在原位置转动180°
D.将压强计的金属盒放在同样深度的食盐水中
例2.如果在做液体压强实验时,所用的压强计U型管中分别装酒精、水、水银液体,橡皮膜金属盒放入同一液体同一深度处,其中U型管中显示高度差最大的压强计是(ρ水银>ρ水>ρ酒精)( )
A.装酒精的B.装水的C.装水银的D.都一样
例3.关于液体内部的压强,其中正确的是( )
A.液体内部的压强和液体的密度、体积有关
B.液体内部的压强和液体的密度、体积及重力有关
C.液体内部的压强和液体的重力及该处深度有关
D.液体内部的压强和液体的密度及该处的深度有关
知能解读:
(三)液体内部压强的公式
1.计算液体压强的普适公式:
(1)液体压强公式的推导:
设液体内有一液柱高度
为h,液柱的底面积为S,则液柱对水平面的压力
,液柱对水平面的压强
。
(2)公式中p表示液体内部某处的压强,单位是帕斯卡(Pa),
为液体的密度,单位为千克每立方米(kg/m3),g是常数,g取9.8N/kg,h表示液体内某处的深度,单位为米(m)。
(3)从公式
看出,静止液体的内部压强跟液体的密度、深度有关,跟液体的质量、体积及容器的形状、底面积大小无关。
2.公式
在使用时应注意
(1)凡是液体产生的压强,都可用
来计算和讨论。
(2)在液体密度一定时,液体内部的压强与深度成正比;在深度一定时,液体内部的压强与液体密度成正比。
(3)在液体压强公式中h表示深度,而不是高度。
h指液面到液体内研究的点的竖直高度。
如图所示,甲图中A点的深度为30cm,乙图中B点的深度为40cm,丙图中C点的深度为50cm。
(4)用公式求出的压强是液体由于自身重力产生的压强,它不包括液体受到的外加压强。
(5)在盛有液体的容器中,液体对容器底的压力、压强遵循液体的压力、压强规律;而容器对水平桌面的压力、压强遵循固体的压力、压强规律。
拓展:
液体对容器的压强
液体内部存在压强,压强的大小与液体的深度和液体的密度有关,即
。
由于液体具有流动性,当液体装入容器中时,容器的底和壁就要受到液体的压强。
液体对容器底的压强:
在各种不同形状的容器中,如果只装同种液体,只要液柱的竖直高度相等,液体对容器底的压强就相等。
它与容器的形状、容积以及底面积的大小无关,也与所盛液体重力的大小无关。
如图所示。
例题分析
例4.将装有适量水的试管倾斜放在水平地面上,如图所示时水对试管底部的压强为( )
A.1×105PaB.8×104PaC.1×103PaD.8×102Pa
例5.如图所示,是甲、乙两种液体内部的压强与深度关系的图象,设液体甲、乙的密度分别为ρ甲、ρ乙,则ρ甲、ρ乙的关系是( )
A.ρ甲=ρ乙B.ρ甲>ρ乙C.ρ甲<ρ乙D.无法确定
例6.上海长江隧桥的开通给崇明人民带来了巨大方便.其中江底隧道最深处约在水下50m,则该处受到水的压强为 Pa,其表面0.1m2的面积上受到水的压力为 N;一辆汽车从隧道中驶过,它受到水的压强为 Pa.
知能解读(四)连通器
1.定义:
上端开口、下端连通的容器叫连通器。
如水壶、排水管的U形管、锅炉水位计。
2.连通器的特点:
在连通器内注入同一种液体,当液体不流动时,连通器内各容器中的液面总是保持在同一水平面上。
拓展:
理解连通器原理要注意下面两个条件:
一是“连通器里只有一种液体”;二是“在液体不流动的情况下”。
只有满足这两个条件,各容器中的液面才保持相平。
如果连通器里不止有一种液体或者液体还在流动,那么各容器中的液面就不一定保持相平。
3.连通器特点的应用
(1)茶壶嘴与茶壶口相平的设计是连通器的应用。
(2)锅炉水位计也是利用连通器原理,把锅炉内的水位反映到锅炉外的连通管中。
(3)牲口自动喂水器就是利用连通器使饮水部分水而自动升高的。
(4)船闸是建造在拦河坝上让船只通行的通道,它是连通器的应用。
当上游阀门打开时,闸室与上游河道构成连通器;当下游阀门打开时,闸室与下游河道构成连通器。
这样使落差较大的河面上能让船只正常安全地行驶。
例题分析
例7.如图所示的实例中,不是利用连通器原理工作的是( )
A.
活塞式抽水机B.
锅炉水位计
C.
茶壶D.
船闸
例8.下列各实例中,属于利用连通器的是( )
A.吸尘器B.液位计C.温度计D.订书机
解题方法技巧
方法技巧:
(一)液体压强的计算方法——公式
的应用
对于液体压强的公式,要注意以下几点:
①由公式
可以看出,液体压强跟液体的密度和液体的深度有关,而跟液体的质量、重力、体积以及容器的形状、底面积的大小无关;②该公式只适用于静止的液体,且由
计算出的压强是液体由于自身重力及流动性产生的压强,它不包括液体受到的外加压强;③公式中的人是指所研究的点到液面的竖直距离:
④对于:
夜体产生的压强和压力问题一般解题思路是先根据液体压强的公式
求出压强,再根据
求出压力。
方法技巧:
(二)液体对容器底的压力与液体的重力的关系
液体对容器底的压力是由于液体受到重力引起的,但压力不一定等于容器中液体的重力。
压力的大小与容器的形状有关,只有竖直放置的柱形容器,放体对容器底部的压力才等于液体的重力。
如图所示,设容器的底面积为S,液体的密度为
,液体的深
度为h,则图中各容器中的液体重力均可表示为
,液体对容器底的压力
。
对于甲容器,口大底小,由于
,则
;乙容器中,由于
,则
;丙容器中,由于
,则
。
可见,只有柱形容器内液体的压强才可根
据
求出。
跨越思维误区
思维误区:
(一)对液体压强的理解不透
在利用液体压强公式
进行判断液体压强大小时,不理解h表示的物理意义。
h指液面到液体内部某点的竖直距离,而不是该点到容器底的距离。
物理思想方法
思想方法:
(亿)转换法和控制变量法在探究液体压强大小跟哪些因素有关中的应用
在探究液体压强的大小时,由于液体压强的大小不易测量,也不能直接观测到它的大小,我们用“转换法”,通过液体压强计中两侧液面的高度差的大小来比较液体压强的大小,将抽象的东西变成了直观且形象的东西,使问题简单明了。
由于液体内部压强跟液体的深度和液体的密度两万面因素有关,所以在探究液体内部压强的规律时要采用控制变量法,即在探究液体压强与液体深度的关系时,要保持;及体的密度不变,在探究液体压强与液体密度的关系时,要保持液体的深度不变。
中考考点链接
考点链接:
中考考点解读
本讲中考命题热点有:
(1)液体内部压强的规律及探究过程;
(2)液体压强和压力的计算,有时也出现与固体压强的综合计算问题。
题型一般为选择题、填空题、计算题和实验探究题。
反馈练习
一.选择题(共30小题)
1.如图所示.在装有水的容器里.水对容器里a、b、c三点的压强大小是( )
A.水对a点没有压强
B.水对c点没有压强
C.水对a点的压强最大.对b点的压强最小
D.水对b点的压强最大.对a点的压强最小
2.一个空心圆柱形玻璃管,两端扎上橡皮膜,竖直放入水中,如图所示,则( )
A.橡皮膜向内凹,说明水的压力改变了橡皮膜的运动状态
B.A是上端橡皮膜上方的一点,水对A点只有向下的压强
C.两端橡皮膜都向内凹,下端橡皮膜凹进得更多
D.玻璃管侧壁没有明显凹陷,因为水对侧壁没有压强
3.如图所示,A、B、C三个容器中分别装有盐水、清水和酒精,三个容器中液面相平,容器底部受到液体的压强分别为pA、pB、pC,则( )
A.pA>pB>pCB.pA<pB<pCC.pA=pB=pCD.无法确定
4.在连通器的两端分别装有盐水和清水,液面相平,如图所示,如果将阀门打开,则( )
A.盐水向右流动B.清水向左流动C.均不流动D.无法判断
5.如图所示,匀速向上提起活塞时水也跟着向上移动.在此过程中( )
A.活塞下表面受到的压强增大B.活塞下表面受到的压强减小
C.活塞下表面受到的压强不变D.上提活塞的力不变
6.如图所示的两个容器放在水平桌面上,它们的质量和底面积均相同,两容器中装有同种液体且液面在同一高度,则液体对容器底部的压强( )
A.甲最大B.乙最大C.一样大D.无法判断
7.如图所示,容器中盛有水,其中h1=100cm,h2=60cm,容器底面积S=20cm2,水对容器顶的压强是( )
A.10000PaB.2000PaC.6000PaD.4000Pa
8.甲、乙两个容器横截面积不同,都盛有水,水深和a、b、c、d四个点的位置如图所示,水在a、b、cd四处产生的压强分别为Pa、Pb、Pc、Pd,下列关系中正确的是( )
A.Pa=PdB.Pb=PcC.Pa<PcD.Pb>Pc
9.在图所示中盛满水,那么容器壁AB所受水的压强是( )
A.0B.ρ水gh1C.ρ水gh2D.ρ水g(h1+h2)
10.如图所示盛水容器,水在A、B两处的压强分别是为PA、PB,它们之间的正确关系是:
( )
A.PA=2PBB.PA=3PBC.PA=
PBD.PA=
PB
11.如图所示,甲、乙两个相同的容器放在水平面上.甲盛盐水,乙盛酒精,两容器底部所受液体的压强相等.若图中所示A、B两点等高,这两点处液体的压强分别为pA和pB.则pA和pB的大小关系是( )
A.pA=pBB.pA<pB
C.pA>pBD.条件不足,无法比较
12.三个相同的烧杯,分别倒入等质量的三种液体,液面位置如图所示,则液体对烧杯底压强大小关系正确的是( )
A.P甲>P丙>P乙B.P甲<P丙<P乙
C.P甲=P乙=P丙D.因密度未知,所以无法比较
13.如图所示,甲容器中盛有水,乙容器中盛有酒精(ρ水>ρ酒精)两液面一样高,在其中有A、B、C三点,则三点的压强关系是( )
A.pA>pB>pCB.pA<pB<pCC.pA>pC>pBD.pB<pC<pA
14.如图,完全相同的圆柱形容器中,装有不同的两种液体甲、乙.在两容器中,距离同一高度分别有A、B两点.若A、B两点的压强相等,则两种液体的密度关系是( )
A.ρ甲>ρ乙B.ρ甲=ρ乙C.ρ甲<ρ乙D.无法确定
15.甲、乙、丙三个容器中分别盛有密度不同的液体,已知a、b、c三点处液体的压强相等,如图所示,则各容器中液体的密度大小、液体对容器底部压强的大小排列顺序都正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙>ρ丙 p甲>p乙>p丙B.ρ甲<ρ乙<ρ丙 p甲<p乙<p丙
C.ρ甲>ρ乙>ρ丙 p甲=p乙=p丙D.ρ甲<ρ乙<ρ丙 p甲=p乙=p丙
16.如图所示,杯子中装满水,现向杯中轻轻放入一个小木块,小木块漂浮在水面,则放入木块后( )
A.水对杯底的压强不变B.水对杯底的压强增大
C.水对杯底的压力增大D.水对杯底的压力减小
17.匀速向某容器内注满水,容器底所受水的压强与注水时间的关系如图,这个容器可能是( )
A.
烧杯B.
量杯C.
量筒D.
锥形瓶
18.两个圆柱形薄壁容器放在水平面上,底面积分别为S甲、S乙,其中分别盛有质量为m甲、m乙,体积为V甲、V乙两种液体,它们对容器底部的压强为p甲、p乙,现在两液体中分别浸没一个相同的物体(容器足够高),液体对容器底部压强的增加量为△p甲、△p乙,则下列选项中一定能使△p甲>△p乙的是( )
A.S甲<S乙,m甲=m乙,V甲>V乙B.S甲>S乙,m甲>m乙,V甲<V乙
C.S甲>S乙,V甲<V乙,p甲=p乙D.S甲<S乙,V甲>V乙,p甲<p乙
19.如图所示,水平地面上放置着的薄壁长方体容器甲和乙(S甲<S乙),分别盛满质量相等的不同液体A和C,它们的密度分别为ρA和ρC.现将密度为ρB的小球B分别放入这两种液体中(ρA>ρB>ρC),待静止后,液体对容器底部的压强分别为p甲和p乙,甲和乙容器对桌面的压力分别为F甲和F乙,则下列关系正确的是( )
A.p甲>p乙,F甲=F乙B.p甲>p乙,F甲<F乙
C.p甲<p乙,F甲=F乙D.p甲<p乙,F甲<F乙
20.水平桌面上放着底面积相同、质量相同的甲乙两容器分别装有质量相同的不同液体,如图所示,两容器中的液面处于相同高度,下列说法中正确的是( )
A.甲图中液体对杯底的压强大于乙图中液体对杯底的压强
B.甲图中液体对杯底的压强等于乙图中液体对杯底的压强
C.甲图中容器对桌面的压强小于乙图中容器对桌面的压强
D.甲图中容器对桌面的压强等于乙图中容器对桌面的压强
21.甲、乙两个容器中都盛有水,水深和a、b、c、d四个点的位置如图所示,水在a、b、c、d四处产生的压强分别为pa、pb、pc、pd,下列关系中正确的是( )
A.pa<pcB.pa=pdC.pb=pdD.pb>pd
22.我们知道,液体压强除了和液体密度有关之外,还和液体的深度有关.如图所示,A、B、C不在同一水平面上,则它们的液体压强关系正确的是( )
A.pA=pB=pCB.pC最大C.pA最大D.以上都不对
23.甲、乙、丙三个容器中分别盛有密度不同的液体,已知a、b、c三点处液体的压强相等,如图所示,则各容器中液体密度大小,液体对容器底部压强的大小排列顺序都正确的是( )
A.ρ甲<ρ乙<ρ丙,P甲=P乙=P丙B.ρ甲<ρ乙<ρ丙,P甲<P乙<P丙
C.ρ甲>ρ乙>ρ丙,P甲=P乙=P丙D.ρ甲>ρ乙>ρ丙,P甲<P乙<P丙
24.如图所示,底面积不同的圆柱形容器分别盛有甲、乙两种液体,液体的质量相等,若从容器内分别抽出部分液体甲和乙,使甲对容器底部的压强大于乙对容器底部的压强.若甲、乙剩余部分的体积分别为V甲、V乙,则( )
A.V甲可能等于V乙B.V甲一定大于V乙
C.V甲可能小于V乙D.V甲一定小于V乙
25.底面积不同的圆柱形容器A和B原先分别盛有体积相同的甲、乙两种液体,如图所示,现从容器中分别抽出部分液体后,液体对各自容器底部的压强为p甲、p乙,则下列做法中,符合实际的是( )
A.若液体原先对容器底部的压力相等,则抽出相等质量的液体后,p甲一定等于p乙
B.若液体原先对容器底部的压力相等,则抽出相等厚度的液体后,p甲可能大于p乙
C.若液体原先对容器底部的压强相等,则抽出相等体积的液体后,p甲一定等于p乙
D.若液体原先对容器底部的压强相等,则抽出相等厚度的液体后,p甲一定等于p乙
26.如图所示,水平地面上A、B两圆柱形容器中的液面相平,甲、乙、丙三处液体的压强分别为p甲、p乙和p丙(ρ水>ρ煤油),则p甲、p乙和p丙的大小关系为( )
A.p甲=p乙>p丙B.p甲>p乙>p丙C.p甲<p乙<p丙D.p甲=p乙<p丙
27.如图所示,A、B两个高度相等、底面积不同的薄壁圆柱形容器中,分别盛有甲、乙两种液体,两容器底受到液体的压力相等.若在两容器中分别再倒入原液体至倒满,则( )
A.容器底受到压力的增加值△FA一定小于△FB
B.容器底受到压力的增加值△FA可能等于△FB
C.容器底受到压强的增加值△PA一定大于△PB
D.容器底受到压强的增加值△PA可能等于△PB
28.两个用同一种材料制成且完全相同的密闭圆台形容器一正一反放置在同一水平桌面上,容器内装有质量和深度均相同的不同液体,如图所示.若它们分别在水平方向拉力F1和F2的作用下沿水平桌面做匀速直线运动,速度分别为v和2v,容器底部受到液体的压强分别为p1和p2.下列关系正确的是( )
A.p1=p2F1=F2B.p1>p2F1=F2C.p1>p2F1<F2D.p1<p2 F1>F2
29.将一质量忽略不计的硬薄塑料片放在玻璃管下方,再将此装置放入水中,塑料片没有下落,如图1所示.再往管内倒入某种液体,当倒入液面高度如图2所示时,塑料片开始下落,以下判断正确的是( )
A.图1中水对塑料片向上的压力等于大气对塑料片向下的压力
B.图2中液体对塑料片的压力小于水对塑料片的压力
C.图2中液体对塑料片的压强小于水对塑料片的压强
D.图2中液体密度小于水的密度
30.如图所示,均匀圆柱体甲和盛有液体的圆柱形容器乙放置在水平地面上,甲物体高度与乙中液体深度相同,此时甲对地面的压强大于液体对乙容器底部的压强.现以相同长度沿水平方向切去部分甲并从乙容器中抽取部分液体,则甲上切去部分的质量△m甲与乙中抽取部分的液体质量△m乙的关系是( )
A.△m甲可能等于△m乙B.△m甲一定小于△m乙
C.△m甲可能大于△m乙D.△m甲一定大于△m乙
二.填空题(共8小题)
31.如图所示,一底面积为s=400cm2的圆柱形物体竖直漂浮在水面上,已知液体对物体下表面的压强为600Pa,水的密度为ρ=1.0×103kg/m3,则物体下表面所处的深度h为 m,物体受到的重力为 N.
32.用压强计测液体的压强,橡皮膜的位置和压强计水柱的高度差如图所示,若被测的液体是水,H h,h h1;若被测液体是盐水,则H= h.
33.如图所示,底面积SA小于SB的圆柱形容器A和B分别盛有甲、乙两种液体,两液面相平且甲液体的质量等于乙液体的质量,则甲、乙液体的密度关系是ρA ρB.此时液体对各自容器底部的压强分别为PA和PB,则PA PB.(两空均选填“大于”、“等于”或“小于”)
34.如图甲所示,密闭的容器中装有一定量的水,静止在水平桌面上,容器内水面到容器底的距离为6cm,则水对容器底的压强为 Pa,若把该容器倒放在该桌面上,如图乙所示,那么水对容器底部的压力将 (填“变大”、“变小”或“不变”).(g取10N/kg)
35.如图所示,某圆柱形容器装有适量的水,底面积为20cm2,将物体B的一半浸入水中且保持静止不动时,磅秤示数为80g.将物体B全部放入水中时,通过磅秤测得总质量160g;此时测得容器内液面上升了1cm,且水不溢出.则水对容器底的压强增大 Pa物体B对容器底壁的压力为 N.
36.如图所示,将一块比管口稍大的轻质的薄塑料片堵在两端开口的玻璃管下端后插入水槽中,当玻璃管下端所处深度h为0.1米时,塑料片受到水的压强为 帕;从上端开口处向管内注入酒精,已知水的密度大于酒精的密度,当塑料片恰好要脱落时,注入酒精的深度 0.1米(选填“大于”、“等于”或“小于”),此时塑料片受到水的压力 管中酒精的重力(选填“大于”、“等于”或“小于”).
37.如图所示,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,已知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,则A点受到水的压强为 Pa,B点受到水的压强 Pa,C点受到水的压强 A点受到水的压强(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).
38.如图所示,圆柱形容器中盛有适量的水,现把长方体物块A放入容器中.已知A的密度为0.6×103kg/m3,高为15cm,底面积是容器底面积的
.则物块A静止时浸入水中的深度为 cm,水对容器底部产生的压强增加 Pa,此时水对容器底部产生的压力 (选填“变大”、“变小”或“不变”)(A不吸水,g取10N/kg).
三.实验探究题(共3小题)
39.小明在探究“液体压强的大小与液体深度和液体密度的关系”实验中,所用的器材有:
U形管压强计、烧杯、刻度尺,足量的酒精、水和盐水,已知ρ酒精<ρ水<ρ盐水.
(1)如图1是U形管压强计.实验前,为了检查探头与U形管之间是否漏气,小明用手轻压探头的橡皮膜,同时观察U形管两侧液面 .
(2)在探究“液体压强的大小与液体深度的关系”时,记录的部分实验信息如下表:
实验
次数
液体
密度
液体深度
h/cm
U形管两侧液面
的高度差△h/cm
液体压强
的大小
1
相同
3
2.7
a
2
6
5.8
b
3
9
8.9
c
①请将表格中a、b、c三处空缺的信息补充完整:
a、 b、 c、
②根据表中信息可得出的探究结论是 .
(3)在探究“液体压强的大小与液体密度的关系”时,三次实验现象如图2所示.三个烧杯中的液面相平,U形管两侧液面的高度差相同,探头在液体中的深度不同.
小明根据三次实验现象,并结合
(2)中②的结论,得出了该探究结论.请你简要说明他分析实验信息得出该探究结论的过程 .
40.赵华小组在研究液体内部压强的特点与规律时,遇到如下问题:
(1)本实验研究中,主要用到了什么研究方法?
请列举两种:
、 .
(2)如图1,将小压强计的金属盒放在水中,若使压强计U形管两边液面的高度差减小,可行的办法是 :
A.将压强计的金属盒向下移动一段距离B.将压强计金属盒向上移动一段距离
C.将压强计金属盒在原位置转动180°D.将压强计金属盒放在同深度的食盐水中
(3)该组同学用甲、乙两种液体进行了多次实验,根据实验数据画出了液体压强随深度变化的图象,如图2所示,则甲、乙两种液体的密度关系是ρ甲 ρ乙(选填“>”“=”或“<”)
(4)他们又提出了新的猜想,于是利用小压强计、刻度尺和装有适量水的A、B两个烧杯,进行了如下实验探究.
①将小压强计的探头放入A烧杯的水中,探头到烧杯底的距离L1为6cm,如图甲所示,记录小压强计U形管两侧的液面高度差h1;
②将小压强计的探头放入B烧杯的水中,探头到烧杯底的距离L2为10cm,如图乙所示,记录小压强计U形管两侧的液面高度差h2;
该组同学发现h1大于h2,于是他们得出结论:
“液体内部任意一点的压强跟该点到容器底的距离L有关”.
亲爱的同学,你认为这个观点是否正确?
(选填“正确”或“错误”).
请你利用这些器材,设计一个实验,来分析判断“液体内部任意一点的压强跟该点到容器底的距离是否有关”?
写出实验步骤和根据现象分析所得出的结论.
41.某兴趣小组用如图所示装置进行探究“影响液体内部压强的因