物理中考必考专题练习11 探究液体压强大小的影响因素实验（解析版）

实验十一、探究液体压强大小的影响因素实验【实验目的】：探究液体内部压强的影响因素有哪些。【实验器材】：压强计；相同的大烧杯2个；食盐；水；刻度尺。【实验设计】：提出问题:液体内部压强的大小可能与哪些因素有关？猜想或假设：可能与液体深度，液体的密度，液体重力，方向等有关。【实验方法】：控制变量法【实验步骤】：①将水倒入烧杯，如图a，控制探头在水下深度不变，调节旋钮改变探头的朝向，观察并测出U形管中液面的高度差，将数据填入下表。②如图b，控制橡皮膜的朝向不变，改变探头浸入水中的深度，观察并测出U形管中液面的高度差，将数据填入下表。③如图c，控制探头在水和盐水下的深度相同，观察并测出U形管中液面的高度差，将数据填入下表。【实验记录】：实验内容液体物质探头浸入水下深度橡皮膜朝向U形管两端液面高度差（cm）a水相同（5cm）向下相同（5cm）向前相同（5cm）向上不同(3cm)向下,b水不同(5cm)不同(7cm）向下向下c水相同（5cm）向下盐水相同（5cm）向下【实验结论】：液体内部向各个方向都有压强，压强随液体深度的增加而增加；同种液体在同深度的各处，各个方向的压强大小相等；不同的液体，在同一深度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。【考点方向】1、由图1、图2可以知道液体压强产生的原因是：液体受到重力作用；液体有流动性。（因此在太空失重情况下液体不会产生压强）2、探究液体压强与哪些因素有关实验中，采用了哪些方法？答：控制变量法、转换法。3、通过观察什么开知道液体压强大小的？答“U型管内页面的高度差，高度差越大说明液体产生的压强越大”。4、实验前的两个操作：（1）先检查U型管左右两边的液面是否相平。（2）检查装置的气密性：（用手压金属盒上的橡皮膜，观察U型管中液面是否发生变化，若变化明显，则气密性良好）。5、实验时发现U型管内高度差没变化原因是什么？怎么解决？答：气密性不好，拆下来重新安装。6、使用的U型管是不是连通器？答：不是。7、此实验U型管内液体为什么要染成红色？答：使实验效果明显，便于观察。8、比较甲乙实验结论是：液体密度一定时，深度越深，液体产生的压强越大。9、比较乙丙实验结论是：当液体深度相同时，液体密度越大，液体产生的压强越大。,9、如图甲乙，金属盒在水中的深度和U型管内页面的高度差大小有何关系？为什么？答：相等，因为两侧产生的压强相等，液体密度相等，所以深度也相等。10、如图丙，左侧金属盒的深度和U型管内页面的高度差大小有何关系？为什么？答：U型管内高度差比金属盒的深度大。因为盐水的密度比水的密度大，两边压强相等，所以U型管内高度差比金属盒的深度大。11、测量出U型管内页面的高度差，能否算出金属盒在左侧液体中的压强？答：能，因为两侧压强相等。【创新母题】：在“研究影响液体内部压强”的实验中：(1)压强计是通过观察U形管的两端液面的________来显示橡皮膜所受压强大小；这种实验探究方法称为法。(2)比较图甲和图乙，可以初步得出结论：在同种液体中，液体内部压强随液体________的增加而增大．(3)如果我们要讨论液体内部压强是否与液体密度有关，应选择图________进行比较；最后得出的结论是：。(4)在进行（2）和（3）的实验中都是采用的法。(5)已知乙图中U形管左侧液柱高为4cm，右侧液柱高为10cm，则U形管底部受到的液体的压强为____________Pa(ρ水＝1×103kg/m3，g取10N/kg)。(6)小明在进行上述实验时，增加金属盒的深度，发现U形管两侧的高度差不发生变化，其可能的原因是。(7)如图丙，如果将金属盒上的橡皮膜保持深度不变，上下左右旋转后，看到的现象是；由此可以得出的结论是。【答案】,(1).高度差；转换法；(2)深度；(3)乙、丙；在同样的深度下，液体的密度越大，其受到液体的压强就越大；(4)控制变量法；(5)1000；(6)U形管气密性不良。(7)U形管两侧的液面高度差保持不变；同种液体、同一深度，液体向各个方向的压强相等。【解析】（1）压强计测量液体压强时，就是靠U形管两侧液面高度差来体现压强大小的，液面高度差越大，说明液体压强越大；这是转换法。（2）由图甲和图乙知道，两杯中的液体密度相同、随着金属盒所处的深度增加，两侧液面高度差变大，即压强越大，所以，初步得出的结论是：在同种液体中，液体内部压强随液体深度的增加而增大；（3）要讨论液体内部压强是否与液体密度有关，需要控制液体的深度相同、金属盒的方向相同、液体的密度不同，故应选择乙、丙两次实验进行比较；得出结论：在同样的深度下，液体的密度越大，其受到液体的压强就越大；（4）两次实验都是采用控制变量法来进行的。（5）因为图乙中U形管的右侧与大气相通，所以U型管底部受到的液体的压强应是右侧液柱产生的，故U型管底部受到的液体的压强是：p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa。（6）在压强计使用前要先确保其气密性良好，如果放入水中一定深度，发现U形管两侧液面差不明显，则气密性较差。（7）在同种液体内部的相同深度，向各个方向都有压强，而且压强相等。练习1：（2019•枣庄）如图是用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验装置。（1）压强计上的U型管　　（选填“属于”或“不属于”）连通器。（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；液体的压强与　　有关。,（4）比较　　两图，可以得液体的压强与液体密度有关。（5）已知图丁中U型管左右两侧水面的高度差h＝10cm，则橡皮管内气体的压强与大气压强之差为　　Pa．（ρ水＝1.0×103kg/m3，ρ盐水＝1.1×103kg/m3，g＝10N/kg）。【答案】（1）不属于；（2）B；（3）液体的深度；（4）丙、丁；（5）1000。【解析】（1）这是测量液体压强的压强计；它的左端是密闭的，所以不是连通器。（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，则B正确；故选B；（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，故可以得到：在不同深度，液体内部压强与液体的深度有关，液体深度越深，压强越大；（4）在丁图中，若将烧杯中的水换成同深度的盐水，其他条件不变，控制了深度不变，把水换成盐水，液体密度变大，液体压强变大，则可以观察到U形管两边液面的高度差将变大，故比较丙、丁两图。（5）图乙中U形管左右两侧水面的高度差h＝10cm，则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为：p＝ρgh＝1×103kg/m3×10N/kg×0.1m＝1000Pa。练习2：（2019•济宁）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。图甲图乙（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,请回答下列问题:序号深度/cm橡皮膜方向压强计左右液面高度差/cm15朝上4.9,25朝下4.935朝侧面4.9410朝侧面9.7515朝侧面14.6①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7000m深度时,所受海水的压强为Pa(g取10N/kg,p海水=1.03×103kg/m3)。【答案】(1)液体对容器侧壁和底部都有压强；(2)①同种液体,同一深度,液体向各个方向的压强相等；　②3、4、5；(3)液体质量；(4)7.21×107。【解析】(1)图甲中利用底部和侧壁套有橡皮膜的玻璃管倒入水后,我们看到底部和侧壁的橡皮膜都会凸起,由此可说明:液体对容器侧壁和底部都有压强。(2)①比较序号为1、2、3的三组数据,橡皮膜的朝向不同,其他条件相同,可得出的结论是:同种液体,同一深度,液体向各个方向的压强相等。②比较序号3、4、5的三组数据,液体的深度不同,其他条件相同,可得出的结论是:水的压强随深度的增加而增大。(3)物理学家帕斯卡只用了几杯水,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液体质量无关。(4)计算液体压强可以利用公式：p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×7000；m=7.21×107 Pa。练习3：（2019·杭州）现有一根两端开口的直玻璃管，将其下端蒙上橡皮膜。描述橡皮膜外表面在以下不同情境中的形状变化。,（1）向管内缓缓注水，观察到橡皮膜向外凸，随着加人的水量增多，橡皮膜向外凸的程度会________（选填“变大”“变小”或“不变”）（2）将注人水后的玻璃管放入装有水的水植中，慢慢向下移动到如图所示的位置，橡皮膜向外凸的程度会________（选填“变大”“变小”或“不变”）。（3）当玻璃管移动到管内液面和水槽液面恰好相平时，橡皮膜的形状是________填“凸面”“凹面”或“平面”），试说明理由________________________________________。【答案】(1)变大；(2)变小；(3)平面；玻璃管内外液体密度相等，且深度也相等，因此橡皮膜受到上下两面儿液体的压强相等，受力面积相同，所以上下受到的压力大小相等，方向相反，使橡皮膜水平。【解析】(1)向管内缓缓注水,水的密度不变,水的深度增加,根据p=ρgh得到,水对橡皮膜的压强增大,水对橡皮膜的压力增大,橡皮膜向外凸的程度会变大。(2)将注入水后的玻璃管放人装有水的水槽中，慢慢向下移动，橡皮膜受到水向上压强增大，压力增大，管内水对橡皮膜向下的压力不变，所以橡皮膜向外凸的程度会变小。(3)当玻璃管移动到管内液面和水槽液面恰好相平时，玻璃管内外液体密度相等，且深度也相等，因此橡皮膜受到上下两面儿液体的压强相等，受力面积相同，所以上下受到的压力大小相等，方向相反，使橡皮膜水平。练习4：（2019·菏泽）小明用微小压强计探究“液体内部压强的特点”时的实验情形，如图所示。（1）小明安装好实验仪器后，发现U型管两侧的液面不相平，如图A所示，实验前需要将U型管两侧液面调整相平，方法是。,（2）小明调整好仪器，将探头放入水中同一深度并多次调整探头方向，如图B、C、D所示，其探究的问题是。（3）根据C、E两个图中的现象可以看出：_。【答案】(1)重新安装；(2)同种液体，在同一深度，液体内部向各个方向的压强均相等；(3)同种液体，液体压强随深度的增加而增加。【解析】(1)漏气是造成按压橡皮膜时，液柱的高度不变的原因；实验前需要将U型管两侧液面调整相平，方法是重新安装；如图比较液体内部压强大小的仪器名称是U形管压强计，实验中判断压强大小是通过观察U形管两边液面的高度差实现的；(2)由图B.C. D所示现象知，压强计的探头处于同种液体的同一深度，但朝向不同，而U形管压强计两管液面高度差相等，故探究的问题是：同种液体，在同一深度，液体内部向各个方向的压强均相等；(3)液体密度相同，如果改变压强计的探头在水中的深度，即只改变深度的大小，根据C. E两个图中的现象可以知液体内部压强与深度的关系，同种液体，液体压强随深度的增加而增加。练习5：（2019·湘潭）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型管两侧液面的___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“)。(3)将探头放在图2所示液体内部的A.B位置,观察到U型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，这说明同种液体內部的压强随___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型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___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】(1)高度差；(2)有色；(3)深度；(4)>；密度；(5)D。,【解析】(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，采用的是转换法；液体压强越大，两侧液面高度差也越大；(2)为了使实验现象更明显，U形管中的液体最好用有色液体；(3)将探头放在图2所示液体内部的A. B位置,观察到U型管两侧液面的高度差hB>hA，探头慢慢下移，深度变大，发现U型管两边液面的高度差逐渐增大，故结论为：深度越深液体压强越大；(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型管两侧液面的高度差hC>hB，在相同的深度时，探头在浓盐水时U型管两边液面的高度差增大了，即压强变大了，故结论为：在深度相同中，液体密度越大，压强越大。这是为了研究液体压强与液体密度关系；(5)D点位于密度大，深度大的位置，故该点液体压强最大。练习6：（2018•衡阳）在探究“影响液体内部压强大小的因素”的实验中（1）实验中液体压强的大小变化是通过比较U形管两侧液面　　的变化，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”）。（2）通过比较C、D两个图，可得到结论：同一液体的压强　　的增加而增大。（3）通过比较D、E两个图，可得到结论：在深度相同时，液体的　　越大，压强越大。（4）通过比较A、B、C三个图，可得到结论：　　。【答案】（1）高度差；内凹；（2）随深度；（3）密度；（4）同一深度，液体向各个方向的压强相等。【解析】（1）液体压强大小通过U型管内液面的差来反映的，液面高度差越大，液体的压强越大，这是一种转换法的运用；将探头放进盛水的容器中，橡皮膜受到水的压强大于橡皮膜内部的压强，橡皮膜会向内凹；,（2）（3）（4）探究液体压强跟深度的关系时，保持液体的密度和方向相同；探究液体压强跟密度的关系时，保持液体的深度和方向相同；探究液体压强跟方向的关系时，保持液体的密度和深度相同，应注意控制变量法的运用。解：（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。液面高度差越大，液体的压强越大；这种方法叫做转换法；将探头放进盛水的容器中，橡皮膜受到水的压强大于橡皮膜内部的压强，橡皮膜会向内凹；（2）C、D两个图为同种液体，橡皮膜的方向相同，深度不同，深度越大，U型管的高度差越大，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；（3）D、E两个图中液体的深度相同，橡皮膜的方向相同，液体的密度不同，盐水的密度大于水的密度，盐水中U型管的高度差大，压强大，故可得到结论：在深度相同时，液体的密度越大，压强越大。（4）A、B、C三个图中液体的深度相同，液体的密度相同，橡皮膜的方向不同，但压强相等，可得出结论：同一深度，液体向各个方向的压强相等。练习7：（2018•呼和浩特）小涵同学利用如图所示的器材探究“液体内部压强的特点”（1）压强计　　（选填“属于”或“不属于”）连通器；（2）当压强计的金属盒在空气中时，U形管两边的液面应当相平，而她所观察到如图甲所示的情景，调节的方法是　　（选填“A“或“B”）A．将此时右边支管中高出的液体倒出B．取下软管重新安装（3）调好后，将探头放入水中，并多次改变探头在水中的深度如图乙所小，同时比较每次的深度及相应的U形管左右两侧液面的高度差。这是为了探究　。【答案】（1）不属于；（2）B；（3）液体内部压强与深度的关系。【解析】（1）这是测量液体压强的压强计；它的左端是密闭的，所以不是连通器。（2）当压强计的橡皮膜没有受到压强时，U形管中液面应该就是相平的，若U形管中的液面出现了高度差，就说明软管中的气体压强大于大气压，在压力差,的作用下，U形管中的液面出现高度差；要调节，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）实验中液体的密度不变，改变探头在水中的深度，研究的是液体内部压强与深度的关系。