20. (12 分)中国 4 500 m 载人潜水器——“深海勇士”号已经验收交付,4 500 m 深度已经覆盖整个南海的探测、下潜、开发等方面需求。这个消息激发了小芳对“探究液体内部的压强”的兴趣,她进行的实验操作如图(a)所示。请依据所学知识解决下面几个问题：

(1)实验前,应调整压强计(甲图),使 U 形管左右两边的液面。
(2)比较丙、丁两图是探究液体压强与的关系。
(3)比较乙、丙两图可以得出的结论是。
(4)请举出生活中应用(3)中实验结论的一个事例：。
(5)小芳完成上述实验后,用一 T 形玻璃管对着 U 形管左边管口吹气,如图(b)所示,可以看到管中的液面较高,该实验说明了。

（1）相平 （2）液体密度（3）在液体密度相同时，液体内部的深度越深，产生的压强越大（或液体压强与液体的深度有关） （4）水塔建得高（答案合理即可）（5）左 气体流速越大的位置，压强越小

【分析】
本题围绕液体内部压强的探究实验展开，需结合压强计的使用、控制变量法以及流体压强与流速的关系逐一分析：
1. 第(1)问：压强计的U形管相当于连通器，实验前需调平液面，这样后续液面高度差才能准确反映液体压强大小；
2. 第(2)问：对比丙、丁两图，金属盒深度相同，液体密度不同，U形管液面差不同，利用控制变量法判断探究的是液体压强与液体密度的关系；
3. 第(3)问：乙、丙两图液体密度相同，金属盒深度不同，U形管液面差不同，结合控制变量法得出液体压强与深度的关系；
4. 第(4)问：结合第(3)问的结论，联系生活中利用“深度越深，液体压强越大”的实例即可；
5. 第(5)问：对着左侧管口吹气，左侧空气流速变大，根据流体压强与流速的关系，判断液面变化并得出结论。
【解析】
(1) 实验前，为保证实验结果准确，需调整压强计，使U形管左右两边的液面相平，确保后续液面高度差能准确反映液体内部压强；
(2) 丙、丁两图中，金属盒浸入液体的深度相同，液体密度不同（水和盐水），U形管液面高度差不同，因此是探究液体压强与液体密度的关系；
(3) 乙、丙两图中，液体密度相同（均为水），丙图中金属盒浸入深度更深，U形管液面高度差更大，由此可得结论：在液体密度相同时，液体内部的深度越深，产生的压强越大（或液体压强与液体的深度有关）；
(4) 生活中应用该结论的事例：水塔建得高（通过增加深度增大压强，保证水能输送到用户家中）、拦河坝上窄下宽（坝底深度大，压强大，需更宽结构承受压强）等；
(5) 对着U形管左边管口吹气，左边空气流速变大，根据流体压强与流速的关系，气体流速越大的位置压强越小，左边压强小于右边大气压，因此左管液面较高，该实验说明气体流速越大的位置，压强越小。
【答案】
（1）相平
（2）液体密度
（3）在液体密度相同时，液体内部的深度越深，产生的压强越大（或液体压强与液体的深度有关）
（4）水塔建得高（答案合理即可）
（5）左；气体流速越大的位置，压强越小
【知识点】
1. 液体内部压强特点
2. 控制变量法
3. 流体压强与流速的关系
【点评】
本题通过实验探究形式，考查液体内部压强的影响因素及流体压强与流速的关系，重点考查控制变量法的应用，同时要求学生将物理知识与生活实际结合，加深对知识的理解与应用。
【难度系数】
0.7

21. (10 分)为了探究物体动能大小与哪些因素有关,同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验。图甲是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从 $ B $ 处由静止自由释放,然后分别撞击放在同一水平面上的同一木块,木块在水平面上运动一段距离后静止时的情景；图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从 $ A、B $ 处由静止自由释放,然后分别撞击放在同一水平面上的同一木块,木块在水平面运动一段距离后静止时的情景。

(1)若要探究动能大小与速度的关系,应选择图______(选填“甲”或“乙”)进行实验。
(2)木块在水平面上滑动时,受到水平面的摩擦力______,克服摩擦力做功的功率______。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
(3)本实验装置的水平面如果绝对光滑,还能得出结论吗？______,原因是______。
（1）
（2）
（3）

（1）乙 （2）不变 变小 （3）不能 光滑水平面上，木块将不会停下来

【分析】
1. 第(1)问：探究动能与速度的关系，需用控制变量法，控制质量相同、改变速度。观察甲、乙图，甲图是不同质量小球从同一高度滑下（速度相同），乙图是同一小球（质量相同）从不同高度滑下（速度不同），因此选乙图。
2. 第(2)问：摩擦力由压力和接触面粗糙程度决定，木块滑动时，压力等于自身重力、接触面粗糙程度均不变，所以摩擦力不变；克服摩擦力做功的功率$P=fv$，摩擦力不变但木块速度逐渐减小，因此功率变小。
3. 第(3)问：若水平面绝对光滑，根据牛顿第一定律，木块不受摩擦力会一直做匀速直线运动，无法通过木块移动距离比较小球动能大小，故不能得出结论。
【解析】
(1) 探究动能与速度的关系时，需控制质量相同，改变运动速度。乙图中为同一小球（质量不变），从不同高度滑下后到达水平面的速度不同，满足实验控制变量的要求，因此选择图乙。
(2) 木块在水平面上滑动时，对水平面的压力等于自身重力，重力不变，且接触面粗糙程度不变，根据摩擦力的决定式$f=μ N$，可知摩擦力大小不变；
克服摩擦力做功的功率$P=Fv=fv$，木块滑动过程中速度$v$不断减小，摩擦力$f$不变，因此功率变小。
(3) 根据牛顿第一定律，若水平面绝对光滑，木块不受摩擦力作用，将保持匀速直线运动状态一直运动下去，无法通过木块移动的距离来判断小球动能的大小，因此不能得出结论。
【答案】
(1) 乙
(2) 不变；变小
(3) 不能；光滑水平面上，木块将不会停下来
【知识点】
动能的影响因素；控制变量法；摩擦力的影响因素
【点评】
本题是探究动能影响因素的经典实验题，综合考查控制变量法的应用、摩擦力与功率的分析、牛顿第一定律的理解，注重实验探究能力与力学知识综合应用能力的考查，是中考常考的实验题型。
【难度系数】
0.65

22. (6 分)有一个玻璃瓶,它的质量为 0.1 kg,当瓶内装满水时,瓶和水的总质量是 0.4 kg,用此瓶装金属颗粒若干,瓶和金属颗粒的总质量为 0.8 kg,当在装金属颗粒的瓶中再装满水时,瓶、金属颗粒和水的总质量为 0.9 kg,求：
(1)玻璃瓶的容积；
(2)金属颗粒的体积；
(3)金属颗粒的密度。

（1）3×10⁻⁴ m³ （2）2×10⁻⁴ m³（3）3.5×10³ kg/m³

（1）水的质量$m_水 = 0.4\ kg - 0.1\ kg = 0.3\ kg$，由$\rho=\frac{m}{V}$得，玻璃瓶的容积$V = V_水=\frac{m_水}{\rho_水}=\frac{0.3\ kg}{1.0×10^{3}\ kg/m^3}=3×10^{-4}\ m^3$。
（2）金属颗粒的质量$m_金 = 0.8\ kg - 0.1\ kg = 0.7\ kg$，装入金属颗粒后再装满水时水的质量$m_水'=0.9\ kg-0.8\ kg=0.1\ kg$，此时水的体积$V_水'=\frac{m_水'}{\rho_水}=\frac{0.1\ kg}{1.0×10^{3}\ kg/m^3}=1×10^{-4}\ m^3$，金属颗粒的体积$V_金=V - V_水'=3×10^{-4}\ m^3 - 1×10^{-4}\ m^3=2×10^{-4}\ m^3$。
（3）金属颗粒的密度$\rho_金=\frac{m_金}{V_金}=\frac{0.7\ kg}{2×10^{-4}\ m^3}=3.5×10^{3}\ kg/m^3$。