专题09 液体的压强(知识点+例题+习题)-2024-2025学年八下物理期末考点专题(人教版2024)(原卷+解析版)

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专题09 液体的压强(知识点+例题+习题)-2024-2025学年八下物理期末考点专题(人教版2024)(原卷+解析版)

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专题9.2液体的压强
知识点一液体压强的特点
现象探究:液体对容器底和侧壁是否存在压强。
实验现象 实验图示 结论 压强产生的原因
如图所示,有一个两端开口的玻璃圆筒,下端扎有橡皮膜,橡皮膜表面原来与筒口相平,倒人液体后,橡皮膜会向下凸出 液体对容器底有压强 液体本身 具有重力
如图所示,玻璃圆筒的侧壁有开口,且扎有橡皮膜,倒入液体后,橡皮膜会向外凸出 液体对容器壁有压强 液体具有流动性
注意
液体由于流动而在液体内部相互挤压,因此液体内部向各个方向都产生压强。
2.压强计
(1)作用:测量液体内部压强。
(2)构造:观察图9-2-1可知,液体压强计主要由U形管、橡皮管、探头(由空金属盒蒙上橡皮膜构成)三部分组成。
(3)原理:放在液体里的探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变,U形管左右两侧液面就会产生高度差,高度差的大小反映了橡皮膜所受压强的大小,液面的高度差越大,压强越大。(如图9-2-2所示)
(4)压强计的使用,应注意三点
①实验前应检查蒙在金属盒上的橡皮膜、连接用的橡皮管及各连接处是否漏气,常用方法是用手轻按橡皮膜,观察压强计U形管两侧液面的高度差是否发生变化,如果变化,说明不漏气;如果不变,说明漏气,则要查出原因,加以修整。
②当压强计的橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面应该是相平的,若出现高度差,需要将橡皮管取下,再重新安装。
③不能让压强计U形管中液面的高度差过大,以免使部分有色液体从管中流出,如果流出了,要把连接用的橡皮管取下重新连接。
3.实验:探究液体压强与哪些因素有关
探究问题 图示 控制变量 现象及分析 结论
探究在液体同一深度处向各个方向的压强是否相等 控制探头在液体中的深度、液体密度相同,改变探头的方向 U形管两侧液面的 高度差不变,即液体内部压强不变,说明同种液体内部同一深度处的压强 大小与方向无关 液体内部向各 个方向都有压强,同种液体在同一深度处, 向各个方向的压强都相等
探究液体压强与深度的关系 控制液体的密度、探头的方向相同,增大探头在液体中的深度 U形管两侧液面的高度差变大,即液体内部压强变大。由于液体的密度、探头的方向都是相同的,所以压强变大是因为深度变大 同种液体内部压强随深度的变大而变大
探究液体压强与液体密度的关系 控制探头的方向、深度相同,增大液体的密度 U形管两侧液面的 高度差变大,即液体内部压强变大。由于深度、探头的方向都是相同的,所以压强变大是因为液体密度变大 不同的液体,在同一深度处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
探究归纳:(1)在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等;(2)深度越大,压强越大;(3)液体内部压强的大小还与液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
点拨
由探究可知,液体的压强只跟液体的密度和深度有关,与其他因素(诸如液体的重力、体积、容器的形状、底面积等)均无关。
例题:在“探究液体压强与哪些因素有关”的实验中,操作过程如图所示,发现两次实验中U形管液面高度差相等。下列说法正确的是(  )
A.液体内部的压强与液体深度无关
B.U形管内径越细,实验效果越明显
C.甲烧杯中探头所处位置的液体压强比乙的大
D.甲烧杯中液体的密度小于乙烧杯中液体的密度
解:A、根据液体压强公式p=ρgh可知,液体内部压强只跟液体的密度和深度有关,故A错误;
B、根据p=ρgh分析,与内径无关,故B错误;
C、甲、乙U形管中液面的高度差相同,甲烧杯中探头所处位置的液体压强等于乙烧杯中探头所处位置的液体压强,故C错误;
D、由图可知,U形管两侧的液面高度差相同,说明压强相同,由公式p=ρgh可知,甲的深度深,因此甲容器中的液体密度小,故D正确。
故选:D。
知识点二液体压强的大小
1.液体压强公式的推导
设在液面下深度为h处有一个水平放置的“平面”,这个平面上方的水组成一个竖直液柱,该液柱对平面的压力等于液柱所受的重力。平面的面积为S,如图9-2-4所示。
这个液柱的体积V=Sh,
这个液柱的质量m=ρV=pSh,
这个液柱对平面的压力等于它所受的重力,即F=G=mg=pgSh,
平面受到的压强
P==
因此,液面下深度为h处液体的压强p=pgh。
由于液体内部同一深度处向各个方向的压强都相等,所以我们只要算出液体竖直向下的压强,也就知道了在这一深度处液体向各个方向的压强。这个公式定量地给出了液体内部压强的规律。
2.液体压强公式
P=ρgh
3.公式P=和p=pgh的区别与联系
公式 P= P=pgh
区别 具有普遍的适用性 适用于液体
与压力和受力面积有关 与液体密度和深度有关
联系 液体压强公式p=pgh是利用定义式P=推导出来的,对于规则的竖直容器,液体对容器底的压强用公式和p=pgh,计算结果一致;对于其他不规则容器,计算液体压强一定要用公式p=pgh,否则会出现错误
4.液体对容器底的压力与液体自身重力的关系
容器 类型 容器底部受到液体压力的定性分析 容器底部受到液体压力的定量分析
由于液体所受重力的方向是竖直向下的,可以认为柱状容器中液体重力全部作用在容器底部,所以F压=G液 液体对容器底部的压力F压=pS=pghS=pgV柱=G液,即F丙=G最(V指 液柱的体积)
在口大底小的敞口容器中,虚线外那一部分液体的重力作用在倾斜的侧壁上,液体对容器底部的压力只等于以其底面积大小形成的液柱的重力,所以F压口小底大的缩口容器中,侧壁会受到液体垂直侧壁斜向上的压力,因为物体间力的作用是相互的,所以侧壁不但不起支持液体的作用,反而给液体施加了一个斜向下的压力,于是容器底部不但要承受液体的重力,而且还要承受侧壁对液体施加的向下的压力,所以F原>Gm 液体对容器底部的压力F压=pS=pghS=pg柱=G柱,F压=GH>G液,即F压>G(V柱G指以容器底为底面形成的液柱的体积和重力)
例题:如图所示,水平桌面上放着甲、乙两容器,分别装有相同质量且深度相同的水,两容器底部所受水的压强、压力分别用p甲、p乙、F甲、F乙表示,则(  )
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
解:由题意知,两容器中装有同种液体且深度相同,则液体的密度相同,由p=ρgh可知,两容器底部受到液体的压强相等,即p甲=p乙;
根据图示可知,甲上下粗细相同,所以水的重力和水对容器底部的压力大小相同;乙上窄下宽,则乙中水对容器底部的压力大于水的重力,所以F甲<F乙。
故选:C。
知识点三连通器
1.定义:上端开口、下端连通的容器叫作连通器。
2.连通器的特点:当连通器中装有同种液体且液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的。如图9-2-10所示。与容器的祖细如形状元关
3.利用液体压强解释连通器的特点
如图9-2-11所示,当液体不流动时,设想在连通器底部液体中有一个竖直方向很薄的液片。
4.连通器的应用
(1)茶壶:茶壶的壶身与壶嘴构成连通器,壶嘴的高度与壶身的高度基本保持相平,这样既方便盛水又方便倒水,如果壶嘴太高,则倒不出水;如果壶嘴太低,则装不满水,如图9-2-12甲所示。
(2)洗手间下水管:存水弯是一个连通器,正常使用时应充满水,阻碍下水道内的异味从下水管进入洗手间内,如图乙所示。
(3)乳牛自动喂水器:两水槽构成连通器,水位不相平时水就能流动,使水槽内始终有水,如图9-2-13所示。
(4)水塔的供水系统:水塔和自来水管道构成连通器,水塔中的水位比水龙头处高,打开水龙头时由于水位要保持相平,水便从水龙头处流出,如图9-2-14所示。
(5)过路涵洞:涵洞和两侧的水渠构成连通器,引水灌溉时,渠水从路面下面的涵洞穿过公路,如图9-2-15所示。
例题:如图所示的四个实例中,利用了连通器原理的是(  )
A.甲:托里拆利实验中测量大气压强的器材
B.乙:用液体压强计反映液体压强
C.丙:自制气压计瓶的玻璃管上端开口,下端连通瓶内液体
D.丁:用装水的透明塑料软管检查画框是否挂正
解:上端开口、下端连通的容器,叫做连通器;
ABC、托里拆利实验中测量大气压强的器材、液体压强计、自制气压计,都不符合连通器的定义,都不是连通器原理的应用,故ACD不符合题意;
D、用装水的透明塑料软管检查画框是否挂正,两名工人各持管的一端靠在墙面的不同地方,当水静止时,在与水面相平的位置做标记,他们这样做是利用了连通器原理,因为连通器内的液体不流动时,液面保持相平,故D符合题意。
故选:D。
1.如图,质量为1.5kg的长方体镂空砖内有若干个柱形圆孔(孔穿透砖体),圆孔总体积占长方体总体积的,长方体三条边长之比为1:2:4。平放时砖对水平地面的压强为1000Pa。水平地面上另有一底面积为250cm2的足够高柱形容器,装有适量水,将砖竖放入容器中时,砖恰好有一半浸入水中(圆孔也有一半浸入水中),不计砖吸水,下列说法正确的是(  )
A.砖侧放时与地面的接触面积为75cm2
B.该砖实心部分的材质密度为1.5g/cm3
C.砖未放入容器中时,容器中水深为8.5cm
D.砖竖放入容器中时,砖对容器底的压强为2000Pa
【答案】C
【解答】解:AB、砖对水平地面的压力等于砖的重力,即:F=G=mg=1.5kg×10N/kg=15N,
根据p可得,平放时水平地面的受力面积,即砖平放时实心部分的面积:
S实1.5×10﹣2m2=150cm2,
已知圆孔总体积占长方体总体积的,则实心部分体积占总体积的,
由V=Sh可知,平放时的总面积:S平S实150cm2=200cm2,
已知长方体三条边长之比为1:2:4,即c:b:a=1:2:4,
则砖侧放时与地面的接触面积:
S侧S平200cm2=100cm2,故A错误;
且有:S侧=4c×c=100cm2,解得,c=5cm,
则a=20cm,b=10cm,
则该砖实心部分的体积:V实V总abc5cm×10cm×20cm=750cm3,
该砖实心部分的材质密度:ρ2g/cm3,故B错误;
CD、将砖竖放入容器中时,砖恰好有一半浸入水中,
则此时水的深度:ha20cm=10cm,
水的体积:V水=S容hV实=250cm2×10cm750cm3=2125cm3,
原来水的深度:h′8.5cm,故C正确;
砖竖放入容器中时,排开水的体积:V排V实750cm3=375cm3,
受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×375×10﹣6m3=3.75N,
此时砖对容器底的压强等于它的重力与所受浮力之差,即:F′=G﹣F浮=15N﹣3.75N=11.25N,
砖对容器底的压强:p2250Pa,故D错误。
故选:C。
2.如图所示,盛有水的杯子静止在水平桌面上。杯子重1N,高9cm,底面积30cm2;杯内水重2N,水深5cm,水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。下列选项中正确的是(  )
A.水对杯底的压强为900Pa
B.水对杯底的压力为2N
C.水杯对桌面的压力为2.8N
D.水杯对桌面的压强为1000Pa
【答案】D
【解答】解:A、杯内水的深度为:h=5cm=0.05m,
水对杯底的压强为:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa,故A错误;
B、根据可得,水对杯底的压力为:F=pS=500Pa×30×10﹣4m2=1.5N,故B错误;
CD、杯对桌面的压力等于水和杯子的重力之和,则杯对桌面的压力为:F′=G水+G杯=1N+2N=3N,
杯对桌面的压强为:,
故C错误,D正确。
故选:D。
3.在“探究液体压强与哪些因素有关”的实验中,操作过程如图所示,发现两次实验中U形管液面高度差相等。下列说法正确的是(  )
A.液体内部的压强与液体深度无关
B.U形管内径越细,实验效果越明显
C.甲烧杯中探头所处位置的液体压强比乙的大
D.甲烧杯中液体的密度小于乙烧杯中液体的密度
【答案】D
【解答】解:A、根据液体压强公式p=ρgh可知,液体内部压强只跟液体的密度和深度有关,故A错误;
B、根据p=ρgh分析,与内径无关,故B错误;
C、甲、乙U形管中液面的高度差相同,甲烧杯中探头所处位置的液体压强等于乙烧杯中探头所处位置的液体压强,故C错误;
D、由图可知,U形管两侧的液面高度差相同,说明压强相同,由公式p=ρgh可知,甲的深度深,因此甲容器中的液体密度小,故D正确。
故选:D。
4.如图所示,将竖直放置的试管倾斜,随着试管的倾斜,试管中的液体对底面的压强将(  )
A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定
【答案】B
【解答】解:在试管倾斜时,水的总量不变,水的深度逐渐减小,根据公式p=ρgh可知,水对试管底部的压强逐渐减小。
故选:B。
5.连通器在日常生活生产中有着广泛的应用。如图所示的实例中不是利用了连通器原理的是(  )
A.连体花瓶 B.茶壶
C.盆景自动供水装置 D.过路灌溉涵洞
【答案】C
【解答】解:ABD、连体花瓶、茶壶、过路涵洞都符合上端开口下端连通的特点,属于连通器,故ABD不符合题意;
C、盆景自动供水装置,蓄水瓶上端密封,不是连通器,故C符合题意。
故选:C。
6.如图所示,一杯未装满橙汁的密闭杯子,先正立放在桌面上,然后反过来倒立放在桌面上,两次放置杯子对水平桌面的压力分别是F甲和F乙,橙汁对杯底的压强分别是p甲和P乙,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】B
【解答】解:水平面上物体的压力和自身的重力相等,两种放置方式中,这杯橙汁的质量不变,重力不变,压力不变,即F甲=F乙。
倒立时橙汁的深度变浅,密度不变,根据p=ρgh可知,橙汁对杯底的压强p甲>p乙;故B正确。
故选:B。
7.如图所示,质量相同、底面积也相同且器壁厚度忽略不计的三个容器,分别装有质量相同和深度相等的甲、乙、丙三种不同液体,放在水平桌面上。下列说法正确的是(  )
A.容器底部受到液体的压强是p甲<p乙<p丙
B.容器底部所受液体的压力是F甲>F乙>F丙
C.容器对桌面的压强是p甲'<p乙'<p丙'
D.容器对桌面的压力是F甲'>F乙'>F丙'
【答案】A
【解答】解:
A、甲、乙、丙三种不同液体的质量相等,从图中可知甲液体的体积最大,丙液体的体积最小,根据ρ可知三种液体密度关系ρ甲<ρ乙<ρ丙,甲、乙、丙三种不同液体的深度相同,根据p=ρgh可知容器底部所受液体压强的大小关系为p甲<p乙<p丙,故A正确;
B、三个容器的底面积相同,且液体压强的大小关系为p甲<p乙<p丙,根据F=pS可知三种液体对容器底部的压力的大小关系为:F甲<F乙<F丙,故B错误;
CD、由题知,三个容器的质量相等,三种液体的质量也相等,则容器和液体的总质量相等,由重力公式可知容器和液体的总重力相等;因容器对水平桌面的压力等于容器和液体的总重力,且总重力相等,所以对桌面的压力相等,三个容器的底面积相同,根据p可知,三个容器对桌面的压强大小相等,即p甲'=p乙'=p丙',F甲'=F乙'=F丙',故CD错误。
故选:A。
8.水平桌面上两个相同的容器里装有液体,将同一个压强计的金属盒先后放在距容器底同一高度的A、B位置处,现象如图所示。若A、B两处金属盒的橡皮膜受到的压强为pA、pB,液体对两容器底的压强分别为p甲、p乙,则下列关系正确的是(  )
A.pA>pB,p甲>p乙 B.pA>pB,p甲<p乙
C.pA=pB,p甲<p乙 D.pA=pB,p甲>p乙
【答案】C
【解答】解:根据图示可知,U形管的液面高度差相同,所以A、B两处金属盒的橡皮膜受到的压强相同,即pA=pB;
根据图示可知,甲中橡皮膜上方液体的深度大于乙中橡皮膜上方液体的深度,橡皮膜受到的压强相同,根据p=ρgh可知,甲中液体的密度小于乙中液体的密度;根据p=ρgh可知,甲中橡皮膜下方液体产生的压强小于乙中橡皮膜下方液体产生的压强,所以甲中液体对容器底部的压强小于乙中液体对容器底部产生的压强,即p甲<p乙。
故选:C。
9.如图所示,一容器中间用隔板分成左右两部分,隔板上用橡皮膜封闭A、B、C三个圆孔,向左右两个空间中分别注入适量不同液体,橡皮膜B恰好处于竖直状态,则橡皮膜A、C的情况为(  )
A.均处于竖直状态
B.A向左侧凸起、C向右侧凸起
C.A向右侧凸起、C向左侧凸起
D.均向右侧凸起
【答案】C
【解答】解:橡皮膜容易发生形变,通过橡皮膜的形变来判断容器两侧压强的大小;两侧受到压强不同时,会向压强小的一侧凸起,已知当左右两边分别注入两种不同的液体时,橡皮膜的形状没有发生改变,则橡皮膜左右两边受到液体的压强相等,向左右两个空间中分别注入适量不同液体,橡皮膜B恰好处于竖直状态,故B处两侧压强相等,由hB左>hB右,根据p=ρgh可知,ρ左<ρ右;隔板上用橡皮膜封闭A圆孔,p左B=ρ左ghB=ρ左g(hA+ΔhAB)=ρ左ghA+ρ左gΔhAB,p右B=ρ右ghB=ρ右ghA+ρ右ghΔAB,
ρ左ghA+ρ左gΔhAB=ρ右ghA+ρ右ghΔAB,ρ左<ρ右,ρ左gΔhAB<ρ右ghΔAB,ρ左ghA>ρ右ghA,A向右侧凸起;
隔板上用橡皮膜封闭C圆孔,p左C=ρ左ghB=ρ左g(hB+ΔhBC)=ρ左ghB+ρ左gΔhBC,p右C=ρ右ghB=ρ右ghB+ρ右ghΔBC,
p右B=p左B,ρ左<ρ右,ρ左gΔhBC<ρ右ghΔBC,p左C<p右C,C向左侧凸起;
故选:C。
10.如图甲所示,容器中间用隔板分成左右两部分,板下部用橡皮膜封闭一个圆孔,橡皮膜两侧压强不同时橡皮膜的形状发生改变。A、B、C、D四个容器的左右两边装入一定量的水和盐水,不能通过实验现象辨别出水和盐水的是(  )
A. B. C. D.
【答案】C
【解答】解:A、橡皮膜向左凸,可判断右侧液体压强大,根据公式p=ρgh可知,当深度一样时,液体的密度越大,其压强也越大,可判断右侧是盐水,故A不合题意;
B、橡皮膜没有变化,可判断两侧液体压强相等,根据公式p=ρgh可知,左侧液体深度小,密度大,可判断左侧液体是盐水,故B不合题意;
C、橡皮膜左凸,可判断右侧液体压强大,根据公式p=ρgh可知,右侧液体深度大,无法判断两侧液体密度大小,故C符合题意;
D、橡皮膜右凸,可判断左侧液体压强大,根据公式p=ρgh可知,左侧液体深度小,则液体密度大,可判断左侧液体为盐水,故D不合题意。
故选:C。
11.在塑料瓶侧壁上钻两个大小相同的孔a、b,装入水,在某一时刻,从两个小圆孔喷出的水分别落到水平地面上的c、d两处,如图所示。则(  )
A.从a孔喷出水的落点在c处
B.a孔受到水的压强更大
C.实验能说明液体内部压强的大小与液体的密度有关
D.在相同的时间内a孔喷出水比b孔喷出水更多些
【答案】A
【解答】解:AB、由图可知,a处液体的深度比b处液体的深度小,由液体压强的特点可知,a处液体的压强小于b处液体的压强,因此a孔喷出水的距离小于b孔喷出水的距离,即d是从b孔喷出水的落点,c是从a孔喷出水的落点,故A正确,B错误;
C、由图可知,小孔位置越低,水的深度越深,水喷出得越远,表示水的压强越大,说明液体内部压强的大小跟液体的深度有关,故C错误;
D、a孔的位置比b孔的位置高,水的深度小,液体压强小,则水的流速慢,若两孔大小相同,则相同时间内a孔流出水的质量小,故D错误。
故选:A。
12.新立城水库是位于长春市南郊伊通河干流上的综合利用水库,此水库的核心工程是全长2630米的拦河大坝。下列大坝的横截面示意图中,设计最合理的是(  )
A. B. C. D.
【答案】C
【解答】解:根据液体压强的特点可知,在液体密度相同时,深度越深,压强越大,所以要把拦河坝的横截面设计成样式,故C正确,ABD不正确。
故选:C。
13.在学校游泳馆中,教练要求学生潜入水中2米深处捡取训练用具。关于学生在水下下潜时的情况,下列说法正确的是(  )
A.学生耳朵感受到的压强与在水面相同
B.水对学生的各个地方的压强在各个方向都相等
C.水对学生头顶的压强大于对脚底的压强
D.学生耳朵感受到的压强与深度无关
【答案】C
【解答】解:A、由题可知,学生潜入水中2米处,因为在同一种液体里,液体的压强随深度的增加而增大,所以水下2米处压强大于水面,即学生耳朵感受到的压强与在水面不相同,故A错误;
B、在同一种液体里,液体的压强随深度的增加而增大,只有同一深度处各个方向压强相等,故B错误;
C、潜水时头比脚所处深度更深,由p=ρgh可知,头顶压强大于脚底压强,故C正确;
D、学生耳朵感受到的压强与水的密度和深度都有关,故D错误。
故选:C。
14.如图所示,在容器中固定一个密闭隔板,将容器分成左右两部分,隔板中部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧受液体压强不同使其形状发生改变。下列说法中正确的是(  )
A.橡皮膜向左侧凸起说明左侧液体压强更大
B.该装置内的左侧液体密度一定小于右侧液体密度
C.利用该装置可以探究液体压强与液体深度是否有关
D.利用该装置可以验证液体内部向各个方向压强相等
【答案】C
【解答】解:AB、由图可知,橡皮膜向左边凸起,说明右边液体压强大,而左边的液面高度低于右边液面的高度,所以无法根据p=ρgh判断左右两侧液体密度大小关系,故AB错误;
C、在容器两侧倒入深度不同的同种液体,观察橡皮膜产生的现象,因此利用该容器可以探究液体压强与液体深度是否有关,故C正确;
D、此实验只能观察出橡皮膜向左或向右凸的情况,不能观察到橡皮膜向各个方向的凹凸情况,因此不能验证液体内部向各个方向的压强相等,故D错误。
故选:C。
15.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,下列说法正确的是(  )
A.U形管应用了连通器的原理
B.把金属盒放在盐水中,U形管两端的液面高度差增大
C.此时U形管左端内部气压大于右端的大气压
D.在原位置改变压强计的金属盒的方向,液面高度差随之变化
【答案】C
【解答】解:A、压强计的U形管底部连通,但上端有一端不开口,因此不是连通器,没有利用连通器原理,故A错误;
B、把金属盒放在盐水中,不知道金属盒的深度,U形管两端的液面高度差不一定增大,故B错误;
C.将微小压强计的金属盒放在水中,U形管左侧液面低于右侧液面,说明左端内部气压大于右端的大气压,故C正确;
D.在原位置改变压强计的金属盒的方向,深度和液体的密度不变,液体压强不变,液面高度差不变,故D错误。
故选:C。
16.为了探究“影响液体内部压强大小的因素”,甲、乙两个实验小组分别采用如图所示装置,其中甲装置U形管内装有已染色的水,乙装置隔板两侧装有不同液体,实验装置经测试均可以正常使用。下列说法正确的是(  )
A.实验过程中,甲、乙都是通过观察橡皮膜的形变来反映液体内部压强的大小
B.甲图中改变橡皮膜朝向,U形管两侧液面高度差改变
C.甲图中仅将金属盒下移,U形管两侧液面高度差增大
D.乙图中右侧液体一定比左侧液体密度大
【答案】C
【解答】解:A.甲图是通过看U形管两侧液面的高度差来判断液体压强的大小的;故A错误;
B.由于液体内部同一深度朝各个方向的压强相等,所以甲图中在同种液体同一深度处,改变橡皮膜朝向,U形管两端液面高度差不变,故B错误;
C.同种液体,深度越深,压强越大,甲图中仅将金属盒下移,液体压强增大,U形管两侧液面高度差增大,故C正确;
D.由图乙可知,橡皮膜向左边凸起,说明右边液体压强大,而左边的液面高度低于右边液面的高度,所以根据p=ρgh无法判断左右两侧液体密度大小关系,故D错误。
故选:C。
17.在装修房屋时,工人师傅常用一根两端开口灌有水(水中无气泡)且足够长的透明塑料软管的两端靠在墙面的不同地方并做出标记,如图所示。工人师傅这样做的目的是(  )
A.检查墙面是否竖直
B.把水管当气压计用
C.为了找到两个相同高度的点
D.为了测量两个点的水平距离
【答案】C
【解答】解:透明软管的两端开口,底部连通正符合连通器的特点,所以工人师傅这样做的目的是保证两点在同一等高线上。
故选:C。
18.下列装置中,利用连通器原理工作的是(  )
A.液体压强计 B.活塞式抽水机
C.自制气压计 D.地漏的存水杯
【答案】D
【解答】解:A、液体压强计只有一端开口,不是连通器,故A不符合题意;
B、活塞式抽水机利用的是大气压强,不是连通器,故B不符合题意;
C、自制气压计只有一端开口,不是连通器,故C不符合题意;
D、地漏存水杯,上端开口、下部连通,水不再流动时,水面保持相平,是连通器的应用,故D符合题意。
故选:D。
19.同学们在参观某科技馆模拟三峡船闸的展台时,讲解员介绍:船闸利用连通器原理帮助船只通过大坝。下列(如图)没有利用连通器原理的是(  )
A.洗手池的下水管 B.茶壶
C.小鸡饮水器 D.锅炉水位计
【答案】C
【解答】解:ABD、洗手池下水管、茶壶和锅炉水位计,都是上端开口、下端连通,都属于连通器,是利用连通器的原理制成的,故ABD不符合题意;
C、把一个装满水的瓶子倒放在水盆中,并使瓶口没入水中,由于外界大气压的作用,此时瓶内的水不会流出;鸡喝水的过程中,盆中水位下降至瓶口露出水面时,有空气进入瓶中,瓶中水会流入到盆中,直到瓶口再次没入水中,水停止流出,如此反复,利用的是大气压强,不属于连通器,故C符合题意。
故选:C。
20.下列设备中,利用连通器原理的是(  )
A.盆景自动浇水装置
B.活塞式抽水机
C.地漏
D.液体压强计
【答案】C
【解答】解:A.盆景的自动给水装置,瓶子上端没有开口,底部虽然相互连通,不是连通器,是利用大气压工作的,故A错误;
B.活塞式抽水机是利用大气压的原理来工作的,不属于连通器,故B错误;
C.防臭地漏,进水口和下水管上端都是开口的、底部是连通的,是连通器,故C正确;
D.液体压强计的一端封闭,另一端开口,不是连通器,故D错误。
故选:C。
21.连通器在生活生产中应用广泛,如图所示的事例中不是利用连通器原理工作的是(  )
A.茶壶 B.过路涵洞
C.活塞式抽水机 D.锅炉水位计
【答案】C
【解答】解:A、茶壶的壶嘴和壶身上端开口、下端连通,是利用连通器的原理工作的,故A不符合题意。
B、过路涵洞上端开口、下端连通,利用的是连通器原理,故B不符合题意;
C、活塞式抽水机是利用大气压来工作的,由连通器无关,故C符合题意;
D、锅炉水位计上端开口、下端连通,是利用连通器的原理工作的,故D不符合题意;
故选:C。
(多选)22.如图所示是生活中常见的物品,下列说法中正确的是(  )
A.甲图中,在A点施力能更轻松地把门打开,是因为力的作用效果和力的作用点有关
B.乙图中,洗手池下方的存水弯中有少量水,静止时右侧水面和左侧水面相平
C.丙图中,茶杯静止在水平桌面上,茶杯对桌面的压力小于杯子和茶水的总重力
D.丁图中,将金属罐匀速压入装满水的烧杯中,手对金属罐的压力与金属罐受到的浮力大小相等
【答案】AB
【解答】解:A、甲图中,在A点施力能更轻松地把门打开,这是因为力的作用点不同,说明力的作用效果跟力的作用点有关,故A正确;
B、乙图中,洗手池下方的存水弯属于连通器,根据连通器的特点可知,存水弯中有少量水,静止时右侧水面和左侧水面相平,故B正确;
C、丙图中,茶杯静止在水平桌面上,茶杯对桌面的压力等于杯子和茶水的总重力,故C正确;
D、丁图中,将金属罐匀速压入装满水的烧杯中,金属罐在重力、和浮力的作用下保持平衡,则手对金属罐的压力与金属罐受到的浮力大小不相等,故D错误。
故选:AB。
(多选)23.如图所示,A、B为两个高度和横截面积都相同的开口容器(足够高),容器内各盛有20cm深的水,容器间用细管连接。初始时阀门K关闭,A容器放置在比B容器高4cm的位置。下列说法正确的是(g取10N/kg)
(  )
A.初始时阀门K关闭,A容器底受到水的压强为2000Pa
B.初始时阀门K关闭,B容器底受到水的压强为2400Pa
C.将阀门K打开,待水静止时,A、B和细管组成了连通器
D.将阀门K打开,待水静止时,水对A、B两容器底的压力之比为9:11
【答案】ACD
【解答】解:A、初始时阀门K关闭,B容器底受到水的压强:pA=ρ水ghA=1.0×103kg/m3×10N/kg×20×10﹣2m=2000Pa,故A正确;
B、初始时阀门K关闭,B容器底受到水的压强:pB=ρ水ghB=1.0×103kg/m3×10N/kg×20×10﹣2m=2000Pa,故B错误;
C、将阀门K打开,A、B通过细管连接,组成连通器,故C正确;
D、由图可知,打开阀门后,两容器中的液面会相平,A液面下降2cm,变为hA'=20cm﹣2cm=18cm,B液面上升2cm,变为hB'=20cm+2cm=22cm,
由p=ρgh可知,将阀门K打开,待水不流动时,水对A、B两容器底的压强之比:,
由p可知,此时压力之比:,故D正确。
故选:ACD。
(多选)24.下列实例中,主要利用连通器原理工作的是(  )
A.船闸
B.电热水器水位计
C.微小压强计
D.水塔供水
【答案】ABD
【解答】解:A、船闸的上游阀门打开时,上游和闸室构成连通器;下游阀门打开时,下游和闸室构成连通器;故船闸是利用连通器原理工作的,故A正确;
B、电热水器侧面的水位计与内部水箱构成一个连通器,通过观察外面的水位可知道内部水位的高底,故B正确;
C、微小压强计的上端不都是开口的,不是连通器,故C错误;
D、水塔供水系统上端开口、下端连通,利用的是连通器原理,故D正确。
故选:ABD。
(多选)25.如图所示,在学习“液体压强大小与哪些因素有关”时,老师上课做了如图甲所示实验,并解释说,液体压强越大,出水口处水的初速度就越大,所以三个出水口处水的速度vA<vB<vC,可以根据水落在水平面上的位置D、E、F的远近判断液体压强的大小。但小明回家后自己用饮料瓶子做实验时发现现象如图乙所示,与老师实验时现象不同。结合现象及所学知识,小明做出以下分析,其中正确的是(  )
A.甲图中,D、E、F三处水的速度一定是vD>vE>vF
B.乙图中,A′、B′、C′三处水的速度一定是vA′<vB′<vC′
C.甲图中,随着容器中水不断流出,C孔处某时刻水会落到E处
D.乙图中,在A′、B′孔之间开一新孔,则此孔喷出的水落到水平面时可能会在E′左侧
【答案】BCD
【解答】解:AD、同种液体产生的压强随深度的增大而变大,C′处的压强最大,A′处的最小,B′水喷射的距离大于C′水喷射的距离,说明水流喷射的远近受到其他因素的影响,所以不能根据水流喷射的远近来比较小孔处的液体压强大小,乙图中,在A′、B′孔之间开一新孔,则此孔喷出的水落到水平面时可能会在E′左侧,故A错误,D正确;
B、液体压强随深度的增大而变大,C′处的压强最大,A′处的最小,乙图中,A′、B′、C′三处水的速度一定是vA′<vB′<vC′,故B正确;
C、甲图中,随着容器中水不断流出,C孔受到液体的压强变小,水流喷射的变小,某时刻水会落到E处,故C正确;
故选:BCD。
(多选)26.在如图所示的“探究液体内部压强特点”的实验中,将压强计的探头放入盐水中,下列做法中能使U形管两边液面的高度差明显减小的是(  )
A.将探头向上移动一段距离
B.将探头向下移动一段距离
C.将探头在原位置转动90°
D.将探头放入在同样深度的水中
【答案】AD
【解答】解:A、将探头上移动一段距离,深度变小,橡皮膜受到水的压强变小,U形管两边液面的高度差变小,故A正确;
B、将探头向下移动一段距离,深度变大,橡皮膜受到水的压强变大,U形管两边液面的高度差变大,故B错误;
C、液体内部在同一深度不同方向的压强是相等的,将探头在原位置转动90°不会影响压强的大小,则U形管两边液面的高度差不变,故C错误;
D、将探头放入在同样深度的煤油中,液体的密度变小,橡皮膜受到水的压强变小,U形管两边液面的高度差变小,故D正确。
故选:AD。
(多选)27.如图1所示,甲、乙两个相同的直柱形容器静置在水平桌面上,其内装有质量相同且温度均为t1的水,A为甲中到容器底部距离不变的一点,乙中的物体用细绳固定在容器底部,细绳处于绷直状态。图2描绘了水的密度ρ随水的温度t变化的关系。不考虑温度对物体和容器的影响以及水的蒸发。下列说法正确的是(  )
A.水温从t1缓慢升至4℃的过程中,甲中水在A点产生的压强增大
B.水温从t1缓慢升至t2的过程中,乙中细绳的拉力先增大、再减小
C.水温从4℃缓慢升至t2的过程中,乙中水对容器底部的压力不变
D.当水温为4℃时,乙和甲中的水对容器底部的压强之差达到最大
【答案】BD
【解答】解:A、由图2可知,水温从t1缓慢升至4℃过程中,水的密度ρ水增大。甲中水对容器底部的压强p甲底,甲容器中水的质量不变,容器底面积S不变,所以p底甲不变,设h1为水面到A点的距离,h2为A点到容器底部的距离,则p底=ρ水gh=ρ水g(h1+h2)=ρ水gh1+ρ水gh2,ρ水增大,h2不变,ρ水gh2增大,又因为p底不变,所以ρ水gh1减小,即甲中水在A点产生的压强减小,故A错误。
B、对乙中物体进行受力分析,G+F拉=F浮,F浮=ρ液gV排,物体体积V排不变,水温从t1缓慢升至t2过程中,由图2知水的密度先增大后减小。根据F浮=ρ液gV排知浮力先增大后减小,G不变,由F拉=F浮﹣G可知,细绳的拉力先增大后减小,故B正确。
C、乙容器中,水对容器底压力F=p水S=ρ水ghS=ρ水gV=ρ水g(V水+V物)=ρ水gV水+ρ水gV物=m水g+ρ水gV物,水温从4℃缓慢升至t2过程中,水的质量不变,密度减小,物体的体积不变,所以水对容器底部压力减小,故C错误。
D、乙和甲中的水对容器底部的压强之差Δp=p乙底﹣p甲底,p底甲不变,p乙底,在4℃时,水的质量不变,密度最大,物体的体积不变,所以Δp最大,即当水温为4℃时,乙和甲中的水对容器底部的压强之差达到最大,故D正确。
故选:BD。
(多选)28.如图所示,一个空塑料药瓶,瓶口扎上橡皮膜,被竖直地浸入水中,一次瓶口朝上,一次瓶口朝下,这两次药瓶在水里的位置相同。下列说法正确的是(  )
A.瓶口朝上时,橡皮膜向内凹,瓶口朝下时,橡皮膜向外凸
B.无论瓶口朝上朝下,橡皮膜均向内凹
C.本实验可以初步说明液体内部压强的大小跟液体的深度有关
D.本实验可以说明液体内部向前后左右各个方向都有压强
【答案】BC
【解答】解:AB、瓶口朝上时,橡皮膜受到水的压强,橡皮膜向内凹;瓶口朝下时,橡皮膜受到水的压强,橡皮膜向内凹,故A错误,B正确;
C、一次瓶口朝上,一次瓶口朝下,橡皮膜在水中的深度不一样,其凹陷的程度不一样,受到的压强不一样,所以本实验可以初步说明液体内部压强的大小跟深度有关,故C正确;
D、实验中只是说明向上和向下有压强,不能说明液体内部向前后左右各个方向都有压强,故D错误。
故选:BC。
(多选)29.如图所示,一个空的塑料药瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直浸入水中,第一次瓶口朝上,第二次瓶口朝下,两次药瓶在水里的位置相同,发现橡皮膜都向内凹,且第二次比第一次凹陷得更多,关于该现象下列说法正确的是(  )
A.橡皮膜向内凹说明液体内部有压强
B.如果没有橡皮膜,水也就不会产生压强
C.液体内部向上和向下都有压强
D.第二次橡皮膜处的液体压强更大
【答案】ACD
【解答】解:A、橡皮膜向内凹是因为受到水的压强,所以说明液体内部有压强,故A正确;
B、液体内部压强是始终存在的,与有没有橡皮膜没有关系,故B错误;
C、根据橡皮膜两次都向内凹可得出,水向上和向下都有压强,故C正确;
D、由于橡皮膜第二次比第一次凹陷的更多,且第二次压强向上,第一次压强向下,故可得出此时水向上的压强大于水向下的压强,故D正确。
故选:ACD。
30.如图所示,小华将一支质量为140g、体积为1.8×10﹣4m3的牙膏,用细铁丝(体积忽略不计)将其浸没在水中,然后将铁丝抽出等待牙膏静止后,与浸没时相比,杯底受到水的压强将 减小 (选填“不变”“增大”或“减小”)。(水的密度为1.0×103kg/m3)
【答案】减小。
【解答】解:牙膏的质量:m=140g=0.14kg,
牙膏受到的重力:G=mg=0.14kg×10N/kg=1.4N;
当牙膏浸没在水中时,排开水的体积就等于牙膏的体积,
即V排=V物=1.8×10﹣4m3,
此时牙膏受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1000kg/m3×10N/kg×1.8×10﹣4m3=1.8N;
由于G<F浮,所以松手后牙膏会上浮;
当牙膏静止时,漂浮,与浸没时相比,V排减小,液面下降,由p=ρgh可知,杯底受到水的压强将减小。
故答案为:减小。
31.小明把底部有小孔的空透明矿泉水瓶竖直压入水中,瓶中形成如图所示的“喷泉”,继续向下压瓶子,发现“喷泉”高度增加了,这说明液体内部压强的大小与 深度 有关。若一直向下压瓶子,在瓶外水面到达瓶口之前,瓶内的水面 不会 (填“会”、“不会”)高于瓶外水面。
【答案】深度;不会。
【解答】解:(1)由题意可知,继续向下压瓶子,瓶子进入液体深度变大,发现“喷泉”高度增加了,这说明液体内部压强的大小与深度有关;
(2)若一直向下压瓶子,在瓶外水面到达瓶口之前,瓶内的水面不会高于瓶外水面。由于瓶内气体被压缩,瓶内气压大于外界大气压,阻止水进入瓶内,所以瓶内的水面不会等于瓶外水面。
故答案为:深度;不会。
32.小明利用如图装置探究影响液体内部压强因素。如图甲所示,将探头放进盛水的容器中,探头的橡皮膜受到水的压强会 内凹 (选填“内凹”或“外凸”)。比较乙、丙两个图,可得到结论:在深度相同时,液体的密度越大,压强越 大 。
【答案】(1)内凹;(2)大。
【解答】解:(1)将探头放进盛水的容器中,探头的橡皮膜受到水的向内的压强,会内凹;
(2)乙、丙两图中,液体的深度相同,液体密度不相同,液体的密度越大,U形管液面的高度差越大,所以可以得出结论:在深度相同时,液体的密度越大,液体产生的压强越大。
故答案为:(1)内凹;(2)大。
33.小明帮妈妈洗菜、拖地时,发现家里厨房、卫生间很多地方应用到力学知识。
(1)如图1所示是厨房用的菜刀,用过一段时间后要磨一磨,磨过的刀刃很薄,通过 减小受力面积 增大刀刃对被切食物的压强,而刀柄做得比较宽厚,通过 增大受力面积 来减小刀柄对手的压强。
(2)如图2所示厨房里的一块磨刀石,其中A面比较粗糙,B面比较细腻,要想快速磨去菜刀上凹凸不平的地方,应该选择 A 面,如果用两个磨刀面磨刀时匀速移动菜刀的力相同,则菜刀对磨刀石 B 面的压力大。(填“A”或“B”)
(3)如图3所示是安装在家庭卫生间的地漏,洗澡时,地面上的水在 重力 的作用下,流向地漏排入到下水管道。如图乙所示是地漏结构的剖面图,它是利用 连通器 的特点防止异味进入室内。若AD间高度为10cm,AC间高度为6cm,BC间高度为4cm,当水不流动时,存水杯底部受到水的压强最大为 800 Pa。
【答案】(1)减小受力面积;增大受力面积;(2)A;B;(3)重力;连通器;800。
【解答】解:(1)磨过的刀刃很薄,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;
刀柄做得比较宽厚是通过增大受力面积减小压强;
(2)要想快速磨去菜刀上凹凸不平的地方,需要摩擦力比较大,在压力一定的情况下,应选择A面;
如果用两个磨刀面磨刀时匀速移动菜刀的力相同,即刀受到的摩擦力相同,A面比较粗糙,B面比较细腻,则菜刀对磨刀石B面的压力大;
(3)地漏的位置比地面略低,洗澡时,地面上的水在重力的作用下,流向地漏排入到下水管道;
根据地漏的结构图可知,存水杯上端开口,底部连通,属于连通器,当存水杯装满水时,地面上的水可以流进下水管,而下水管中的“异味”却不能通过地漏进入室内;
水杯中水的最大深度为:hBD=AD﹣AC+BC=10cm﹣6cm+4cm=8cm=0.08m,
当水不流动时,存水杯底部受到水的压强最大为:
p=ρ水ghBD=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa。
故答案为:(1)减小受力面积;增大受力面积;(2)A;B;(3)重力;连通器;800。
34.如图所示,在装修房屋时,工人师傅常用一根足够长的透明塑料软管,里面灌入适量的水(水中无气泡),两人各持管的一端靠在墙面的不同地方,当水面静止时,在与水面相平的位置做标记,这是利用了 连通器 原理,目的是保证两处的高度 相同 (选填“相同”或“不同”)。
【答案】连通器;相同。
【解答】解: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;
连通器中的同种液体自由静止时,液面是相平的,因此,标记下此时两液面的高,一定在同一水平面上。
故答案为:连通器;相同。
35.某居民楼水塔液面与各楼层水龙头的竖直距离如图所示。水龙头打开时,水塔和水龙头构成了一个 连通器 。水龙头关闭时,c处所受水的压强为 1.3×105Pa 。
【答案】连通器;1.3×105Pa。
【解答】解:各用户间的水管和水塔下部连通,当水龙头打开时,上部都与空气连通,因此水管与水塔组成连通器;
水龙头关闭时,c处水龙头距离水面的高度为h=10m+3m=13m,
c处所受水的压强为:
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×13m=1.3×105Pa。
故答案为:连通器;1.3×105Pa.专题9.2液体的压强
知识点一液体压强的特点
现象探究:液体对容器底和侧壁是否存在压强。
实验现象 实验图示 结论 压强产生的原因
如图所示,有一个两端开口的玻璃圆筒,下端扎有橡皮膜,橡皮膜表面原来与筒口相平,倒人液体后,橡皮膜会向下凸出 液体对容器底有压强 液体本身 具有重力
如图所示,玻璃圆筒的侧壁有开口,且扎有橡皮膜,倒入液体后,橡皮膜会向外凸出 液体对容器壁有压强 液体具有流动性
注意
液体由于流动而在液体内部相互挤压,因此液体内部向各个方向都产生压强。
2.压强计
(1)作用:测量液体内部压强。
(2)构造:观察图9-2-1可知,液体压强计主要由U形管、橡皮管、探头(由空金属盒蒙上橡皮膜构成)三部分组成。
(3)原理:放在液体里的探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变,U形管左右两侧液面就会产生高度差,高度差的大小反映了橡皮膜所受压强的大小,液面的高度差越大,压强越大。(如图9-2-2所示)
(4)压强计的使用,应注意三点
①实验前应检查蒙在金属盒上的橡皮膜、连接用的橡皮管及各连接处是否漏气,常用方法是用手轻按橡皮膜,观察压强计U形管两侧液面的高度差是否发生变化,如果变化,说明不漏气;如果不变,说明漏气,则要查出原因,加以修整。
②当压强计的橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面应该是相平的,若出现高度差,需要将橡皮管取下,再重新安装。
③不能让压强计U形管中液面的高度差过大,以免使部分有色液体从管中流出,如果流出了,要把连接用的橡皮管取下重新连接。
3.实验:探究液体压强与哪些因素有关
探究问题 图示 控制变量 现象及分析 结论
探究在液体同一深度处向各个方向的压强是否相等 控制探头在液体中的深度、液体密度相同,改变探头的方向 U形管两侧液面的 高度差不变,即液体内部压强不变,说明同种液体内部同一深度处的压强 大小与方向无关 液体内部向各 个方向都有压强,同种液体在同一深度处, 向各个方向的压强都相等
探究液体压强与深度的关系 控制液体的密度、探头的方向相同,增大探头在液体中的深度 U形管两侧液面的高度差变大,即液体内部压强变大。由于液体的密度、探头的方向都是相同的,所以压强变大是因为深度变大 同种液体内部压强随深度的变大而变大
探究液体压强与液体密度的关系 控制探头的方向、深度相同,增大液体的密度 U形管两侧液面的 高度差变大,即液体内部压强变大。由于深度、探头的方向都是相同的,所以压强变大是因为液体密度变大 不同的液体,在同一深度处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
探究归纳:(1)在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等;(2)深度越大,压强越大;(3)液体内部压强的大小还与液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
点拨
由探究可知,液体的压强只跟液体的密度和深度有关,与其他因素(诸如液体的重力、体积、容器的形状、底面积等)均无关。
例题:在“探究液体压强与哪些因素有关”的实验中,操作过程如图所示,发现两次实验中U形管液面高度差相等。下列说法正确的是(  )
A.液体内部的压强与液体深度无关
B.U形管内径越细,实验效果越明显
C.甲烧杯中探头所处位置的液体压强比乙的大
D.甲烧杯中液体的密度小于乙烧杯中液体的密度
解:A、根据液体压强公式p=ρgh可知,液体内部压强只跟液体的密度和深度有关,故A错误;
B、根据p=ρgh分析,与内径无关,故B错误;
C、甲、乙U形管中液面的高度差相同,甲烧杯中探头所处位置的液体压强等于乙烧杯中探头所处位置的液体压强,故C错误;
D、由图可知,U形管两侧的液面高度差相同,说明压强相同,由公式p=ρgh可知,甲的深度深,因此甲容器中的液体密度小,故D正确。
故选:D。
知识点二液体压强的大小
1.液体压强公式的推导
设在液面下深度为h处有一个水平放置的“平面”,这个平面上方的水组成一个竖直液柱,该液柱对平面的压力等于液柱所受的重力。平面的面积为S,如图9-2-4所示。
这个液柱的体积V=Sh,
这个液柱的质量m=ρV=pSh,
这个液柱对平面的压力等于它所受的重力,即F=G=mg=pgSh,
平面受到的压强
P==
因此,液面下深度为h处液体的压强p=pgh。
由于液体内部同一深度处向各个方向的压强都相等,所以我们只要算出液体竖直向下的压强,也就知道了在这一深度处液体向各个方向的压强。这个公式定量地给出了液体内部压强的规律。
2.液体压强公式
P=ρgh
3.公式P=和p=pgh的区别与联系
公式 P= P=pgh
区别 具有普遍的适用性 适用于液体
与压力和受力面积有关 与液体密度和深度有关
联系 液体压强公式p=pgh是利用定义式P=推导出来的,对于规则的竖直容器,液体对容器底的压强用公式和p=pgh,计算结果一致;对于其他不规则容器,计算液体压强一定要用公式p=pgh,否则会出现错误
4.液体对容器底的压力与液体自身重力的关系
容器 类型 容器底部受到液体压力的定性分析 容器底部受到液体压力的定量分析
由于液体所受重力的方向是竖直向下的,可以认为柱状容器中液体重力全部作用在容器底部,所以F压=G液 液体对容器底部的压力F压=pS=pghS=pgV柱=G液,即F丙=G最(V指 液柱的体积)
在口大底小的敞口容器中,虚线外那一部分液体的重力作用在倾斜的侧壁上,液体对容器底部的压力只等于以其底面积大小形成的液柱的重力,所以F压口小底大的缩口容器中,侧壁会受到液体垂直侧壁斜向上的压力,因为物体间力的作用是相互的,所以侧壁不但不起支持液体的作用,反而给液体施加了一个斜向下的压力,于是容器底部不但要承受液体的重力,而且还要承受侧壁对液体施加的向下的压力,所以F原>Gm 液体对容器底部的压力F压=pS=pghS=pg柱=G柱,F压=GH>G液,即F压>G(V柱G指以容器底为底面形成的液柱的体积和重力)
例题:如图所示,水平桌面上放着甲、乙两容器,分别装有相同质量且深度相同的水,两容器底部所受水的压强、压力分别用p甲、p乙、F甲、F乙表示,则(  )
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
解:由题意知,两容器中装有同种液体且深度相同,则液体的密度相同,由p=ρgh可知,两容器底部受到液体的压强相等,即p甲=p乙;
根据图示可知,甲上下粗细相同,所以水的重力和水对容器底部的压力大小相同;乙上窄下宽,则乙中水对容器底部的压力大于水的重力,所以F甲<F乙。
故选:C。
知识点三连通器
1.定义:上端开口、下端连通的容器叫作连通器。
2.连通器的特点:当连通器中装有同种液体且液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的。如图9-2-10所示。与容器的祖细如形状元关
3.利用液体压强解释连通器的特点
如图9-2-11所示,当液体不流动时,设想在连通器底部液体中有一个竖直方向很薄的液片。
4.连通器的应用
(1)茶壶:茶壶的壶身与壶嘴构成连通器,壶嘴的高度与壶身的高度基本保持相平,这样既方便盛水又方便倒水,如果壶嘴太高,则倒不出水;如果壶嘴太低,则装不满水,如图9-2-12甲所示。
(2)洗手间下水管:存水弯是一个连通器,正常使用时应充满水,阻碍下水道内的异味从下水管进入洗手间内,如图乙所示。
(3)乳牛自动喂水器:两水槽构成连通器,水位不相平时水就能流动,使水槽内始终有水,如图9-2-13所示。
(4)水塔的供水系统:水塔和自来水管道构成连通器,水塔中的水位比水龙头处高,打开水龙头时由于水位要保持相平,水便从水龙头处流出,如图9-2-14所示。
(5)过路涵洞:涵洞和两侧的水渠构成连通器,引水灌溉时,渠水从路面下面的涵洞穿过公路,如图9-2-15所示。
例题:如图所示的四个实例中,利用了连通器原理的是(  )
A.甲:托里拆利实验中测量大气压强的器材
B.乙:用液体压强计反映液体压强
C.丙:自制气压计瓶的玻璃管上端开口,下端连通瓶内液体
D.丁:用装水的透明塑料软管检查画框是否挂正
解:上端开口、下端连通的容器,叫做连通器;
ABC、托里拆利实验中测量大气压强的器材、液体压强计、自制气压计,都不符合连通器的定义,都不是连通器原理的应用,故ACD不符合题意;
D、用装水的透明塑料软管检查画框是否挂正,两名工人各持管的一端靠在墙面的不同地方,当水静止时,在与水面相平的位置做标记,他们这样做是利用了连通器原理,因为连通器内的液体不流动时,液面保持相平,故D符合题意。
故选:D。
1.如图,质量为1.5kg的长方体镂空砖内有若干个柱形圆孔(孔穿透砖体),圆孔总体积占长方体总体积的,长方体三条边长之比为1:2:4。平放时砖对水平地面的压强为1000Pa。水平地面上另有一底面积为250cm2的足够高柱形容器,装有适量水,将砖竖放入容器中时,砖恰好有一半浸入水中(圆孔也有一半浸入水中),不计砖吸水,下列说法正确的是(  )
A.砖侧放时与地面的接触面积为75cm2
B.该砖实心部分的材质密度为1.5g/cm3
C.砖未放入容器中时,容器中水深为8.5cm
D.砖竖放入容器中时,砖对容器底的压强为2000Pa
2.如图所示,盛有水的杯子静止在水平桌面上。杯子重1N,高9cm,底面积30cm2;杯内水重2N,水深5cm,水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。下列选项中正确的是(  )
A.水对杯底的压强为900Pa
B.水对杯底的压力为2N
C.水杯对桌面的压力为2.8N
D.水杯对桌面的压强为1000Pa
3.在“探究液体压强与哪些因素有关”的实验中,操作过程如图所示,发现两次实验中U形管液面高度差相等。下列说法正确的是(  )
A.液体内部的压强与液体深度无关
B.U形管内径越细,实验效果越明显
C.甲烧杯中探头所处位置的液体压强比乙的大
D.甲烧杯中液体的密度小于乙烧杯中液体的密度
4.如图所示,将竖直放置的试管倾斜,随着试管的倾斜,试管中的液体对底面的压强将(  )
A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定
5.连通器在日常生活生产中有着广泛的应用。如图所示的实例中不是利用了连通器原理的是(  )
A.连体花瓶 B.茶壶
C.盆景自动供水装置 D.过路灌溉涵洞
6.如图所示,一杯未装满橙汁的密闭杯子,先正立放在桌面上,然后反过来倒立放在桌面上,两次放置杯子对水平桌面的压力分别是F甲和F乙,橙汁对杯底的压强分别是p甲和P乙,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
7.如图所示,质量相同、底面积也相同且器壁厚度忽略不计的三个容器,分别装有质量相同和深度相等的甲、乙、丙三种不同液体,放在水平桌面上。下列说法正确的是(  )
A.容器底部受到液体的压强是p甲<p乙<p丙
B.容器底部所受液体的压力是F甲>F乙>F丙
C.容器对桌面的压强是p甲'<p乙'<p丙'
D.容器对桌面的压力是F甲'>F乙'>F丙'
8.水平桌面上两个相同的容器里装有液体,将同一个压强计的金属盒先后放在距容器底同一高度的A、B位置处,现象如图所示。若A、B两处金属盒的橡皮膜受到的压强为pA、pB,液体对两容器底的压强分别为p甲、p乙,则下列关系正确的是(  )
A.pA>pB,p甲>p乙 B.pA>pB,p甲<p乙
C.pA=pB,p甲<p乙 D.pA=pB,p甲>p乙
9.如图所示,一容器中间用隔板分成左右两部分,隔板上用橡皮膜封闭A、B、C三个圆孔,向左右两个空间中分别注入适量不同液体,橡皮膜B恰好处于竖直状态,则橡皮膜A、C的情况为(  )
A.均处于竖直状态
B.A向左侧凸起、C向右侧凸起
C.A向右侧凸起、C向左侧凸起
D.均向右侧凸起
10.如图甲所示,容器中间用隔板分成左右两部分,板下部用橡皮膜封闭一个圆孔,橡皮膜两侧压强不同时橡皮膜的形状发生改变。A、B、C、D四个容器的左右两边装入一定量的水和盐水,不能通过实验现象辨别出水和盐水的是(  )
A. B. C. D.
11.在塑料瓶侧壁上钻两个大小相同的孔a、b,装入水,在某一时刻,从两个小圆孔喷出的水分别落到水平地面上的c、d两处,如图所示。则(  )
A.从a孔喷出水的落点在c处
B.a孔受到水的压强更大
C.实验能说明液体内部压强的大小与液体的密度有关
D.在相同的时间内a孔喷出水比b孔喷出水更多些
12.新立城水库是位于长春市南郊伊通河干流上的综合利用水库,此水库的核心工程是全长2630米的拦河大坝。下列大坝的横截面示意图中,设计最合理的是(  )
A. B. C. D.
13.在学校游泳馆中,教练要求学生潜入水中2米深处捡取训练用具。关于学生在水下下潜时的情况,下列说法正确的是(  )
A.学生耳朵感受到的压强与在水面相同
B.水对学生的各个地方的压强在各个方向都相等
C.水对学生头顶的压强大于对脚底的压强
D.学生耳朵感受到的压强与深度无关
14.如图所示,在容器中固定一个密闭隔板,将容器分成左右两部分,隔板中部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧受液体压强不同使其形状发生改变。下列说法中正确的是(  )
A.橡皮膜向左侧凸起说明左侧液体压强更大
B.该装置内的左侧液体密度一定小于右侧液体密度
C.利用该装置可以探究液体压强与液体深度是否有关
D.利用该装置可以验证液体内部向各个方向压强相等
15.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,下列说法正确的是(  )
A.U形管应用了连通器的原理
B.把金属盒放在盐水中,U形管两端的液面高度差增大
C.此时U形管左端内部气压大于右端的大气压
D.在原位置改变压强计的金属盒的方向,液面高度差随之变化
16.为了探究“影响液体内部压强大小的因素”,甲、乙两个实验小组分别采用如图所示装置,其中甲装置U形管内装有已染色的水,乙装置隔板两侧装有不同液体,实验装置经测试均可以正常使用。下列说法正确的是(  )
A.实验过程中,甲、乙都是通过观察橡皮膜的形变来反映液体内部压强的大小
B.甲图中改变橡皮膜朝向,U形管两侧液面高度差改变
C.甲图中仅将金属盒下移,U形管两侧液面高度差增大
D.乙图中右侧液体一定比左侧液体密度大
17.在装修房屋时,工人师傅常用一根两端开口灌有水(水中无气泡)且足够长的透明塑料软管的两端靠在墙面的不同地方并做出标记,如图所示。工人师傅这样做的目的是(  )
A.检查墙面是否竖直
B.把水管当气压计用
C.为了找到两个相同高度的点
D.为了测量两个点的水平距离
18.下列装置中,利用连通器原理工作的是(  )
A.液体压强计 B.活塞式抽水机
C.自制气压计 D.地漏的存水杯
19.同学们在参观某科技馆模拟三峡船闸的展台时,讲解员介绍:船闸利用连通器原理帮助船只通过大坝。下列(如图)没有利用连通器原理的是(  )
A.洗手池的下水管 B.茶壶
C.小鸡饮水器 D.锅炉水位计
20.下列设备中,利用连通器原理的是(  )
A.盆景自动浇水装置
B.活塞式抽水机
C.地漏
D.液体压强计
21.连通器在生活生产中应用广泛,如图所示的事例中不是利用连通器原理工作的是(  )
A.茶壶 B.过路涵洞
C.活塞式抽水机 D.锅炉水位计
(多选)22.如图所示是生活中常见的物品,下列说法中正确的是(  )
A.甲图中,在A点施力能更轻松地把门打开,是因为力的作用效果和力的作用点有关
B.乙图中,洗手池下方的存水弯中有少量水,静止时右侧水面和左侧水面相平
C.丙图中,茶杯静止在水平桌面上,茶杯对桌面的压力小于杯子和茶水的总重力
D.丁图中,将金属罐匀速压入装满水的烧杯中,手对金属罐的压力与金属罐受到的浮力大小相等
(多选)23.如图所示,A、B为两个高度和横截面积都相同的开口容器(足够高),容器内各盛有20cm深的水,容器间用细管连接。初始时阀门K关闭,A容器放置在比B容器高4cm的位置。下列说法正确的是(g取10N/kg)
(  )
A.初始时阀门K关闭,A容器底受到水的压强为2000Pa
B.初始时阀门K关闭,B容器底受到水的压强为2400Pa
C.将阀门K打开,待水静止时,A、B和细管组成了连通器
D.将阀门K打开,待水静止时,水对A、B两容器底的压力之比为9:11
(多选)24.下列实例中,主要利用连通器原理工作的是(  )
A.船闸
B.电热水器水位计
C.微小压强计
D.水塔供水
(多选)25.如图所示,在学习“液体压强大小与哪些因素有关”时,老师上课做了如图甲所示实验,并解释说,液体压强越大,出水口处水的初速度就越大,所以三个出水口处水的速度vA<vB<vC,可以根据水落在水平面上的位置D、E、F的远近判断液体压强的大小。但小明回家后自己用饮料瓶子做实验时发现现象如图乙所示,与老师实验时现象不同。结合现象及所学知识,小明做出以下分析,其中正确的是(  )
A.甲图中,D、E、F三处水的速度一定是vD>vE>vF
B.乙图中,A′、B′、C′三处水的速度一定是vA′<vB′<vC′
C.甲图中,随着容器中水不断流出,C孔处某时刻水会落到E处
D.乙图中,在A′、B′孔之间开一新孔,则此孔喷出的水落到水平面时可能会在E′左侧
(多选)26.在如图所示的“探究液体内部压强特点”的实验中,将压强计的探头放入盐水中,下列做法中能使U形管两边液面的高度差明显减小的是(  )
A.将探头向上移动一段距离
B.将探头向下移动一段距离
C.将探头在原位置转动90°
D.将探头放入在同样深度的水中
(多选)27.如图1所示,甲、乙两个相同的直柱形容器静置在水平桌面上,其内装有质量相同且温度均为t1的水,A为甲中到容器底部距离不变的一点,乙中的物体用细绳固定在容器底部,细绳处于绷直状态。图2描绘了水的密度ρ随水的温度t变化的关系。不考虑温度对物体和容器的影响以及水的蒸发。下列说法正确的是(  )
A.水温从t1缓慢升至4℃的过程中,甲中水在A点产生的压强增大
B.水温从t1缓慢升至t2的过程中,乙中细绳的拉力先增大、再减小
C.水温从4℃缓慢升至t2的过程中,乙中水对容器底部的压力不变
D.当水温为4℃时,乙和甲中的水对容器底部的压强之差达到最大
(多选)28.如图所示,一个空塑料药瓶,瓶口扎上橡皮膜,被竖直地浸入水中,一次瓶口朝上,一次瓶口朝下,这两次药瓶在水里的位置相同。下列说法正确的是(  )
A.瓶口朝上时,橡皮膜向内凹,瓶口朝下时,橡皮膜向外凸
B.无论瓶口朝上朝下,橡皮膜均向内凹
C.本实验可以初步说明液体内部压强的大小跟液体的深度有关
D.本实验可以说明液体内部向前后左右各个方向都有压强
(多选)29.如图所示,一个空的塑料药瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直浸入水中,第一次瓶口朝上,第二次瓶口朝下,两次药瓶在水里的位置相同,发现橡皮膜都向内凹,且第二次比第一次凹陷得更多,关于该现象下列说法正确的是(  )
A.橡皮膜向内凹说明液体内部有压强
B.如果没有橡皮膜,水也就不会产生压强
C.液体内部向上和向下都有压强
D.第二次橡皮膜处的液体压强更大
30.如图所示,小华将一支质量为140g、体积为1.8×10﹣4m3的牙膏,用细铁丝(体积忽略不计)将其浸没在水中,然后将铁丝抽出等待牙膏静止后,与浸没时相比,杯底受到水的压强将     (选填“不变”“增大”或“减小”)。(水的密度为1.0×103kg/m3)
31.小明把底部有小孔的空透明矿泉水瓶竖直压入水中,瓶中形成如图所示的“喷泉”,继续向下压瓶子,发现“喷泉”高度增加了,这说明液体内部压强的大小与     有关。若一直向下压瓶子,在瓶外水面到达瓶口之前,瓶内的水面     (填“会”、“不会”)高于瓶外水面。
32.小明利用如图装置探究影响液体内部压强因素。如图甲所示,将探头放进盛水的容器中,探头的橡皮膜受到水的压强会     (选填“内凹”或“外凸”)。比较乙、丙两个图,可得到结论:在深度相同时,液体的密度越大,压强越     。
33.小明帮妈妈洗菜、拖地时,发现家里厨房、卫生间很多地方应用到力学知识。
(1)如图1所示是厨房用的菜刀,用过一段时间后要磨一磨,磨过的刀刃很薄,通过    增大刀刃对被切食物的压强,而刀柄做得比较宽厚,通过    来减小刀柄对手的压强。
(2)如图2所示厨房里的一块磨刀石,其中A面比较粗糙,B面比较细腻,要想快速磨去菜刀上凹凸不平的地方,应该选择    面,如果用两个磨刀面磨刀时匀速移动菜刀的力相同,则菜刀对磨刀石    面的压力大。(填“A”或“B”)
(3)如图3所示是安装在家庭卫生间的地漏,洗澡时,地面上的水在    的作用下,流向地漏排入到下水管道。如图乙所示是地漏结构的剖面图,它是利用    的特点防止异味进入室内。若AD间高度为10cm,AC间高度为6cm,BC间高度为4cm,当水不流动时,存水杯底部受到水的压强最大为    Pa。
34.如图所示,在装修房屋时,工人师傅常用一根足够长的透明塑料软管,里面灌入适量的水(水中无气泡),两人各持管的一端靠在墙面的不同地方,当水面静止时,在与水面相平的位置做标记,这是利用了     原理,目的是保证两处的高度     (选填“相同”或“不同”)。
35.某居民楼水塔液面与各楼层水龙头的竖直距离如图所示。水龙头打开时,水塔和水龙头构成了一个     。水龙头关闭时,c处所受水的压强为     。

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