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9. 如图8所示，我国自主研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器多次下潜至万米深海，完成了声学测线、布放标志、沉积物取样、高清摄像等一系列科考任务。(g取10 N/kg，海水的密度近似取$\rho_{海水}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$)
（1）若“海斗一号”从海平面垂直下潜9000 m用时5 h，求“海斗一号”下潜的平均速度的大小；
（2）“海斗一号”下潜至离海平面10000 m深处观察摄像，求观察窗在该深度所受海水的压强；
（3）观察窗面积近似取400 $\mathrm{cm}^2$，请计算观察窗在10000 m深度所受海水的压力。
（1）若“海斗一号”从海平面垂直下潜9000 m用时5 h，求“海斗一号”下潜的平均速度的大小；
（2）“海斗一号”下潜至离海平面10000 m深处观察摄像，求观察窗在该深度所受海水的压强；
（3）观察窗面积近似取400 $\mathrm{cm}^2$，请计算观察窗在10000 m深度所受海水的压力。
答案
9.（1）1.8 km/h （2）$1×10^8$ Pa （3）$4×10^6$ N
解析
【分析】
本题包含三个小问，分别考查平均速度、液体压强、压力的计算。解题思路如下：
1. 第（1）问：求平均速度，利用平均速度公式$v=\frac{s}{t}$，需先统一路程和时间的单位，再代入计算；
2. 第（2）问：求液体压强，使用液体压强公式$p=\rho_{海水}gh$，直接代入已知的海水密度、g、深度即可计算；
3. 第（3）问：求压力，利用压强公式的变形$F=pS$，需先将观察窗面积的单位换算为平方米，再结合第（2）问的压强计算压力。
【解析】
解：
（1）已知“海斗一号”下潜的路程$s=9000\ \mathrm{m}=9\ \mathrm{km}$，所用时间$t=5\ \mathrm{h}$，根据平均速度公式：
$v=\frac{s}{t}=\frac{9\ \mathrm{km}}{5\ \mathrm{h}}=1.8\ \mathrm{km/h}$；
（2）观察窗在10000 m深处所受海水的压强，根据液体压强公式：
$p=\rho_{海水}gh=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×10000\ \mathrm{m}=1×10^8\ \mathrm{Pa}$；
（3）观察窗面积$S=400\ \mathrm{cm}^2=400×10^{-4}\ \mathrm{m}^2=0.04\ \mathrm{m}^2$，根据压强公式$p=\frac{F}{S}$，可得观察窗所受海水的压力：
$F=pS=1×10^8\ \mathrm{Pa}×0.04\ \mathrm{m}^2=4×10^6\ \mathrm{N}$。
【答案】
（1）$1.8\ \mathrm{km/h}$；（2）$1×10^8\ \mathrm{Pa}$；（3）$4×10^6\ \mathrm{N}$
【知识点】
平均速度计算、液体压强计算、压力计算
【点评】
本题结合“海斗一号”下潜的实际场景，考查力学中平均速度、液体压强、压力的基础计算，难度较低，需注意单位换算的细节，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.6
本题包含三个小问，分别考查平均速度、液体压强、压力的计算。解题思路如下：
1. 第（1）问：求平均速度，利用平均速度公式$v=\frac{s}{t}$，需先统一路程和时间的单位，再代入计算；
2. 第（2）问：求液体压强，使用液体压强公式$p=\rho_{海水}gh$，直接代入已知的海水密度、g、深度即可计算；
3. 第（3）问：求压力，利用压强公式的变形$F=pS$，需先将观察窗面积的单位换算为平方米，再结合第（2）问的压强计算压力。
【解析】
解：
（1）已知“海斗一号”下潜的路程$s=9000\ \mathrm{m}=9\ \mathrm{km}$，所用时间$t=5\ \mathrm{h}$，根据平均速度公式：
$v=\frac{s}{t}=\frac{9\ \mathrm{km}}{5\ \mathrm{h}}=1.8\ \mathrm{km/h}$；
（2）观察窗在10000 m深处所受海水的压强，根据液体压强公式：
$p=\rho_{海水}gh=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×10000\ \mathrm{m}=1×10^8\ \mathrm{Pa}$；
（3）观察窗面积$S=400\ \mathrm{cm}^2=400×10^{-4}\ \mathrm{m}^2=0.04\ \mathrm{m}^2$，根据压强公式$p=\frac{F}{S}$，可得观察窗所受海水的压力：
$F=pS=1×10^8\ \mathrm{Pa}×0.04\ \mathrm{m}^2=4×10^6\ \mathrm{N}$。
【答案】
（1）$1.8\ \mathrm{km/h}$；（2）$1×10^8\ \mathrm{Pa}$；（3）$4×10^6\ \mathrm{N}$
【知识点】
平均速度计算、液体压强计算、压力计算
【点评】
本题结合“海斗一号”下潜的实际场景，考查力学中平均速度、液体压强、压力的基础计算，难度较低，需注意单位换算的细节，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.6
10. 小明同学在“研究液体内部的压强”的实验中，进行了如图9所示的操作：
（1）如图9甲所示的压强计，其U形管
（2）分析图9乙A、B两实验现象，可得出的结论是：液体内部压强大小与液体
（3）若要研究液体内部压强与液体密度的关系，应选用图9乙
（4）保持图9乙C实验中探头的位置不变，并将适量清水倒入烧杯中搅匀（液体未溢出），则U形管两侧的液面的高度差
（5）小明想知道图9乙C实验中的盐水密度，于是设计了如图9丙所示的实验装置，内、外两个容器紧密粘合在一起，内部小容器的底部为一张弹性很好的橡皮膜。小明进行了如下操作：
①在内部小容器内装入适量待测盐水，发现橡皮膜向
②不断往外部大容器内装入清水，直到橡皮膜变平，测出盐水深度h以及清水与盐水的液面高度差Δh，请你写出盐水的密度表达式$\rho_{盐水}=$
（1）如图9甲所示的压强计，其U形管
不是
（选填“是”或“不是”）连通器。压强计是通过U形管两侧液面高度差
来反映被测压强的大小的。（2）分析图9乙A、B两实验现象，可得出的结论是：液体内部压强大小与液体
深度
有关。（3）若要研究液体内部压强与液体密度的关系，应选用图9乙
B、C
（填字母）两实验进行对比。（4）保持图9乙C实验中探头的位置不变，并将适量清水倒入烧杯中搅匀（液体未溢出），则U形管两侧的液面的高度差
变大
（选填“变大”“变小”或“不变”）。（5）小明想知道图9乙C实验中的盐水密度，于是设计了如图9丙所示的实验装置，内、外两个容器紧密粘合在一起，内部小容器的底部为一张弹性很好的橡皮膜。小明进行了如下操作：
①在内部小容器内装入适量待测盐水，发现橡皮膜向
下
（选填“上”或“下”）突出；②不断往外部大容器内装入清水，直到橡皮膜变平，测出盐水深度h以及清水与盐水的液面高度差Δh，请你写出盐水的密度表达式$\rho_{盐水}=$
$\frac{h+\Delta h}{h}\rho_{水}$
（用含有h、Δh和$\rho_{水}$的式子表示）。答案
10.（1）不是 高度差 （2）深度 （3）B、C （4）变大 （5）下 $\frac{h+\Delta h}{h}\rho_{水}$
解析
【分析】
本题围绕液体内部压强的实验展开，需结合连通器定义、压强计原理、控制变量法、液体压强公式等知识解题。
（1）判断连通器需依据“上端开口、底部连通”的特征，压强计U形管一端封闭，不符合连通器定义；压强计利用转换法，通过液面高度差反映压强大小。
（2）A、B中液体密度相同，探头深度不同，压强不同，可分析压强与深度的关系。
（3）研究密度对压强的影响，需控制深度相同，改变液体密度，据此选择实验。
（4）C中加清水后，探头处液体深度增加，压强增大，分析液面高度差变化。
（5）根据盐水和清水的密度差异判断橡皮膜突出方向；橡皮膜变平时内外压强相等，结合液体压强公式推导密度表达式。
【解析】
（1）连通器的定义是上端开口、底部互相连通的容器，图甲中压强计的U形管一端与橡皮膜相连，并非两端都开口，因此不是连通器；压强计通过U形管两侧液面的高度差来反映被测压强大小，液面高度差越大，说明被测压强越大。
（2）图乙A、B中，液体均为水（密度相同），探头在液体中的深度不同，U形管两侧液面高度差不同，压强不同，因此得出结论：液体内部压强大小与液体深度有关。
（3）研究液体内部压强与液体密度的关系时，需控制探头深度相同，改变液体密度，图乙中B、C的探头深度相同，液体分别为水和盐水，符合控制变量的要求，故选B、C。
（4）图乙C中，探头在盐水中，加入清水后，烧杯内液体总深度增加，探头处的液体深度变大，根据$p=\rho gh$，探头处受到的液体压强变大，因此U形管两侧的液面高度差变大。
（5）①内部小容器装盐水，盐水密度大于外部清水的密度，橡皮膜处受到盐水向下的压强大于清水向上的压强，因此橡皮膜向下突出；
②当橡皮膜变平时，内外压强相等，即$p_{盐水}=p_{清水}$，根据液体压强公式：$\rho_{盐水}gh=\rho_{水}g(h+\Delta h)$，两边约去$g$，解得$\rho_{盐水}=\frac{h+\Delta h}{h}\rho_{水}$。
【答案】
（1）不是；高度差 （2）深度 （3）B、C （4）变大 （5）①下；②$\frac{h+\Delta h}{h}\rho_{水}$
【知识点】
液体内部压强、连通器、密度计算
【点评】
本题考查液体内部压强的实验探究，重点考查控制变量法的应用，以及液体压强公式的理解与推导，是初中物理压强部分的基础常规题，需熟练掌握实验原理和公式应用。
【难度系数】
0.6
本题围绕液体内部压强的实验展开，需结合连通器定义、压强计原理、控制变量法、液体压强公式等知识解题。
（1）判断连通器需依据“上端开口、底部连通”的特征，压强计U形管一端封闭，不符合连通器定义；压强计利用转换法，通过液面高度差反映压强大小。
（2）A、B中液体密度相同，探头深度不同，压强不同，可分析压强与深度的关系。
（3）研究密度对压强的影响，需控制深度相同，改变液体密度，据此选择实验。
（4）C中加清水后，探头处液体深度增加，压强增大，分析液面高度差变化。
（5）根据盐水和清水的密度差异判断橡皮膜突出方向；橡皮膜变平时内外压强相等，结合液体压强公式推导密度表达式。
【解析】
（1）连通器的定义是上端开口、底部互相连通的容器，图甲中压强计的U形管一端与橡皮膜相连，并非两端都开口，因此不是连通器；压强计通过U形管两侧液面的高度差来反映被测压强大小，液面高度差越大，说明被测压强越大。
（2）图乙A、B中，液体均为水（密度相同），探头在液体中的深度不同，U形管两侧液面高度差不同，压强不同，因此得出结论：液体内部压强大小与液体深度有关。
（3）研究液体内部压强与液体密度的关系时，需控制探头深度相同，改变液体密度，图乙中B、C的探头深度相同，液体分别为水和盐水，符合控制变量的要求，故选B、C。
（4）图乙C中，探头在盐水中，加入清水后，烧杯内液体总深度增加，探头处的液体深度变大，根据$p=\rho gh$，探头处受到的液体压强变大，因此U形管两侧的液面高度差变大。
（5）①内部小容器装盐水，盐水密度大于外部清水的密度，橡皮膜处受到盐水向下的压强大于清水向上的压强，因此橡皮膜向下突出；
②当橡皮膜变平时，内外压强相等，即$p_{盐水}=p_{清水}$，根据液体压强公式：$\rho_{盐水}gh=\rho_{水}g(h+\Delta h)$，两边约去$g$，解得$\rho_{盐水}=\frac{h+\Delta h}{h}\rho_{水}$。
【答案】
（1）不是；高度差 （2）深度 （3）B、C （4）变大 （5）①下；②$\frac{h+\Delta h}{h}\rho_{水}$
【知识点】
液体内部压强、连通器、密度计算
【点评】
本题考查液体内部压强的实验探究，重点考查控制变量法的应用，以及液体压强公式的理解与推导，是初中物理压强部分的基础常规题，需熟练掌握实验原理和公式应用。
【难度系数】
0.6
