22. (10分)同学们在“探究液体内部的压强”时,进行了如下探究。

(1)小聪将塑料袋套在手上,然后伸入盛有水的容器中,感受到塑料袋紧紧地贴在手上。根据小聪的感受,你认为液体内部压强有什么特点?
(2)在实验室里,同学们利用水、烧杯和微小压强计等器材进行了如图所示的实验。
①实验中同学们通过观察
②如图甲,当用手指按压(不论轻压还是重压)橡皮膜时,发现U形管两边液柱的高度几乎不变化,则实验装置可能出现了
③排除故障后,把探头浸没于水中,使压强计的探头没入水中的深度增大,如图乙、丙所示,是想探究
④对比丙、丁两图,控制探头在水、盐水中的深度相同,可得到的结论是
(1)小聪将塑料袋套在手上,然后伸入盛有水的容器中,感受到塑料袋紧紧地贴在手上。根据小聪的感受,你认为液体内部压强有什么特点?
在液体内部,同一深度各个方向都有压强
。(2)在实验室里,同学们利用水、烧杯和微小压强计等器材进行了如图所示的实验。
①实验中同学们通过观察
U形管两边液面的高度差
来判断液体压强的大小;②如图甲,当用手指按压(不论轻压还是重压)橡皮膜时,发现U形管两边液柱的高度几乎不变化,则实验装置可能出现了
漏气
问题;③排除故障后,把探头浸没于水中,使压强计的探头没入水中的深度增大,如图乙、丙所示,是想探究
液体内部压强和深度的关系
;④对比丙、丁两图,控制探头在水、盐水中的深度相同,可得到的结论是
同一深度下,液体密度越大,液体内部压强越大
。答案
(1)在液体内部,同一深度各个方向都有压强 (2)① U形管两边液面的高度差 ② 漏气 ③ 液体内部压强和深度的关系 ④ 同一深度下,液体密度越大,液体内部压强越大
解析
【分析】
1. 第(1)问:塑料袋紧贴手上,说明手的各个方向都受到水的压强,由此可推断液体内部同一深度各个方向都存在压强。
2. 第(2)①:液体压强无法直接观察,实验中用转换法,通过U形管两侧液面的高度差来反映液体压强大小,高度差越大压强越大。
3. 第(2)②:若装置气密性良好,按压橡皮膜会使U形管液面出现高度差,现在液面几乎不变,说明装置漏气,压强无法正常传递。
4. 第(2)③:乙、丙两图中液体密度、探头方向相同,仅探头浸入深度不同,根据控制变量法,是探究液体内部压强与深度的关系。
5. 第(2)④:丙、丁两图中探头深度相同,液体密度不同,U形管液面高度差不同,盐水对应的高度差更大,由此可得出液体密度对压强的影响结论。
【解析】
(1) 塑料袋套在手上伸入水中后紧贴手部,说明手的各个方向都受到水的压强,因此可得:在液体内部,同一深度各个方向都有压强。
(2) ① 实验中利用转换法,将液体压强的大小转换为U形管两边液面的高度差,通过观察该高度差来判断液体压强大小。
② 按压橡皮膜时U形管两边液柱高度几乎不变化,说明装置的气密性受损,出现了漏气问题,导致压强无法有效传递。
③ 乙、丙两图中,液体为同种液体(密度相同),探头方向相同,仅浸入液体的深度不同,所以该操作是为了探究液体内部压强和深度的关系。
④ 丙、丁两图中,探头在液体中的深度相同,液体的密度不同(水和盐水),U形管液面的高度差不同,盐水对应的高度差更大,因此可得出结论:同一深度下,液体密度越大,液体内部压强越大。
【答案】
(1) 在液体内部,同一深度各个方向都有压强
(2) ① U形管两边液面的高度差
② 漏气
③ 液体内部压强和深度的关系
④ 同一深度下,液体密度越大,液体内部压强越大
【知识点】
液体内部压强特点;转换法;控制变量法
【点评】
本题围绕“探究液体内部的压强”实验展开,考查了实验装置的使用、实验方法的应用以及实验结论的推导,需要学生熟练掌握转换法和控制变量法在实验中的应用,理解液体内部压强的影响因素。
【难度系数】
0.7
1. 第(1)问:塑料袋紧贴手上,说明手的各个方向都受到水的压强,由此可推断液体内部同一深度各个方向都存在压强。
2. 第(2)①:液体压强无法直接观察,实验中用转换法,通过U形管两侧液面的高度差来反映液体压强大小,高度差越大压强越大。
3. 第(2)②:若装置气密性良好,按压橡皮膜会使U形管液面出现高度差,现在液面几乎不变,说明装置漏气,压强无法正常传递。
4. 第(2)③:乙、丙两图中液体密度、探头方向相同,仅探头浸入深度不同,根据控制变量法,是探究液体内部压强与深度的关系。
5. 第(2)④:丙、丁两图中探头深度相同,液体密度不同,U形管液面高度差不同,盐水对应的高度差更大,由此可得出液体密度对压强的影响结论。
【解析】
(1) 塑料袋套在手上伸入水中后紧贴手部,说明手的各个方向都受到水的压强,因此可得:在液体内部,同一深度各个方向都有压强。
(2) ① 实验中利用转换法,将液体压强的大小转换为U形管两边液面的高度差,通过观察该高度差来判断液体压强大小。
② 按压橡皮膜时U形管两边液柱高度几乎不变化,说明装置的气密性受损,出现了漏气问题,导致压强无法有效传递。
③ 乙、丙两图中,液体为同种液体(密度相同),探头方向相同,仅浸入液体的深度不同,所以该操作是为了探究液体内部压强和深度的关系。
④ 丙、丁两图中,探头在液体中的深度相同,液体的密度不同(水和盐水),U形管液面的高度差不同,盐水对应的高度差更大,因此可得出结论:同一深度下,液体密度越大,液体内部压强越大。
【答案】
(1) 在液体内部,同一深度各个方向都有压强
(2) ① U形管两边液面的高度差
② 漏气
③ 液体内部压强和深度的关系
④ 同一深度下,液体密度越大,液体内部压强越大
【知识点】
液体内部压强特点;转换法;控制变量法
【点评】
本题围绕“探究液体内部的压强”实验展开,考查了实验装置的使用、实验方法的应用以及实验结论的推导,需要学生熟练掌握转换法和控制变量法在实验中的应用,理解液体内部压强的影响因素。
【难度系数】
0.7
23. (14分)学习了“流体压强”的知识后,小明在家里做了如图所示的实验:

(1)由图甲所示的实验,只打开A阀门,水流入管道,当水稳定后,a管液面高度
(2)在图乙所示的实验中,电扇转动后,托盘测力计的示数
(3)在倒置的漏斗里放一个乒乓球,用手指托住乒乓球(如图丙)。然后从漏斗口向下用力吹气,最后将手指移开,乒乓球
(4)小明想,能否用压强计探究气体压强与流速关系呢?他设计了如图丁中A所示的实验装置,小明用嘴向玻璃管中吹气,U形管内液面高度差如图B所示,此时玻璃管内D点处的气体压强为$p_1,$速度为$v_1;$小明再次吹气后,U形管内液面高度差如图C所示,此时玻璃管内D点处的气体压强为$p_2,$速度为$v_2。$则$p_1$
(5)城市建设中,为了解决“H”形地下通道中过道的通风问题,工人们设计了如图戊方案。阴影部分为墙面凸出部分,“M”为安装在过道顶的电风扇,其中既有效又节能的是
(1)由图甲所示的实验,只打开A阀门,水流入管道,当水稳定后,a管液面高度
等于
b管液面高度;再打开B阀门,在水向外流的过程中,a管液面高度大于
b管液面高度。(均选填“大于”“小于”或“等于”)。(2)在图乙所示的实验中,电扇转动后,托盘测力计的示数
减小
。(3)在倒置的漏斗里放一个乒乓球,用手指托住乒乓球(如图丙)。然后从漏斗口向下用力吹气,最后将手指移开,乒乓球
不会
(选填“会”或“不会”)掉下来。(4)小明想,能否用压强计探究气体压强与流速关系呢?他设计了如图丁中A所示的实验装置,小明用嘴向玻璃管中吹气,U形管内液面高度差如图B所示,此时玻璃管内D点处的气体压强为$p_1,$速度为$v_1;$小明再次吹气后,U形管内液面高度差如图C所示,此时玻璃管内D点处的气体压强为$p_2,$速度为$v_2。$则$p_1$
<
$p_2,v_1$>
$v_2。$(均选填“>”“<”或“=”)(5)城市建设中,为了解决“H”形地下通道中过道的通风问题,工人们设计了如图戊方案。阴影部分为墙面凸出部分,“M”为安装在过道顶的电风扇,其中既有效又节能的是
c
。答案
(1)等于 大于 (2)减小 (3)不会 (4)< > (5)c
解析
【分析】
本题围绕流体压强与流速的关系展开,解题思路是结合连通器原理和“流体流速越大的位置,压强越小”这一核心规律,逐个分析每个实验场景:
1. 第(1)题:先利用连通器原理判断静止液体的液面情况,再根据管道粗细判断流速,进而分析压强对液面的影响;
2. 第(2)题:分析机翼模型上下方空气流速差异,判断压强差产生的升力对测力计示数的影响;
3. 第(3)题:分析乒乓球上下方空气流速差异,判断压强差是否能托住乒乓球;
4. 第(4)题:通过U形管液面高度差判断D点压强大小,再结合流速与压强的关系反推流速大小;
5. 第(5)题:分析各方案中通道的流速差异,判断能否实现有效通风且节能。
【解析】
(1) 只打开A阀门,水稳定后,a、b管与容器构成连通器,根据连通器原理,静止的同种液体液面保持相平,故a管液面高度等于b管液面高度;
打开B阀门后,水向外流,b管下方管道更细,水流速度更快,根据流体压强与流速的关系,流速越大的位置压强越小,因此b管上方压强更小,液面更低,所以a管液面高度大于b管液面高度。
(2) 电扇转动后,机翼模型上方空气流速快、压强小,下方空气流速慢、压强大,产生向上的升力,托盘测力计受到的压力减小,故示数减小。
(3) 从漏斗口向下吹气,乒乓球上方空气流速快、压强小,下方空气流速慢、压强大,上下形成压强差,对乒乓球产生向上的托力,因此手指移开后乒乓球不会掉下来。
(4) U形管液面高度差越大,说明玻璃管内D点与外界大气压的压强差越大,即D点压强越小。图B的液面高度差大于图C,故$p_1 < p_2$;根据流体压强与流速的关系,压强越小的位置流速越大,因此$v_1 > v_2$。
(5) 分析各方案:
方案(a):过道上方凸出,风过时过道上方流速快、压强小,会使过道内空气向上流动,无法有效解决过道通风问题;
方案(b):两侧通道墙面均凸出,空气流速相同,压强相等,过道内空气无流动,无法通风;
方案(c):右侧通道墙面凸出,风经过右侧时流速快、压强小,过道内空气会流向右侧,实现通风,且无需额外用电,节能;
方案(d):用电风扇通风,需要消耗电能,不节能。
因此既有效又节能的是方案c。
【答案】
(1) 等于;大于
(2) 减小
(3) 不会
(4) <;>
(5) c
【知识点】
连通器原理;流体压强与流速的关系
【点评】
本题通过多个生活化实验场景,考查流体压强与流速关系的应用,同时结合连通器原理,需要学生将物理规律与实际实验现象结合,理解不同场景下流速与压强的变化逻辑,注重对知识应用能力的考查。
【难度系数】
0.6
本题围绕流体压强与流速的关系展开,解题思路是结合连通器原理和“流体流速越大的位置,压强越小”这一核心规律,逐个分析每个实验场景:
1. 第(1)题:先利用连通器原理判断静止液体的液面情况,再根据管道粗细判断流速,进而分析压强对液面的影响;
2. 第(2)题:分析机翼模型上下方空气流速差异,判断压强差产生的升力对测力计示数的影响;
3. 第(3)题:分析乒乓球上下方空气流速差异,判断压强差是否能托住乒乓球;
4. 第(4)题:通过U形管液面高度差判断D点压强大小,再结合流速与压强的关系反推流速大小;
5. 第(5)题:分析各方案中通道的流速差异,判断能否实现有效通风且节能。
【解析】
(1) 只打开A阀门,水稳定后,a、b管与容器构成连通器,根据连通器原理,静止的同种液体液面保持相平,故a管液面高度等于b管液面高度;
打开B阀门后,水向外流,b管下方管道更细,水流速度更快,根据流体压强与流速的关系,流速越大的位置压强越小,因此b管上方压强更小,液面更低,所以a管液面高度大于b管液面高度。
(2) 电扇转动后,机翼模型上方空气流速快、压强小,下方空气流速慢、压强大,产生向上的升力,托盘测力计受到的压力减小,故示数减小。
(3) 从漏斗口向下吹气,乒乓球上方空气流速快、压强小,下方空气流速慢、压强大,上下形成压强差,对乒乓球产生向上的托力,因此手指移开后乒乓球不会掉下来。
(4) U形管液面高度差越大,说明玻璃管内D点与外界大气压的压强差越大,即D点压强越小。图B的液面高度差大于图C,故$p_1 < p_2$;根据流体压强与流速的关系,压强越小的位置流速越大,因此$v_1 > v_2$。
(5) 分析各方案:
方案(a):过道上方凸出,风过时过道上方流速快、压强小,会使过道内空气向上流动,无法有效解决过道通风问题;
方案(b):两侧通道墙面均凸出,空气流速相同,压强相等,过道内空气无流动,无法通风;
方案(c):右侧通道墙面凸出,风经过右侧时流速快、压强小,过道内空气会流向右侧,实现通风,且无需额外用电,节能;
方案(d):用电风扇通风,需要消耗电能,不节能。
因此既有效又节能的是方案c。
【答案】
(1) 等于;大于
(2) 减小
(3) 不会
(4) <;>
(5) c
【知识点】
连通器原理;流体压强与流速的关系
【点评】
本题通过多个生活化实验场景,考查流体压强与流速关系的应用,同时结合连通器原理,需要学生将物理规律与实际实验现象结合,理解不同场景下流速与压强的变化逻辑,注重对知识应用能力的考查。
【难度系数】
0.6
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