1. (2024,烟台)质量相等的甲、乙两个圆柱形容器静止在水平桌面上,甲容器的底面积大于乙容器的底面积,容器中分别装有质量相等的液体A和液体B,且液面相平。当将质量相等的实心物块M、N分别放入两容器后均沉底,如图9-2-15所示,此时甲容器对桌面的压强和压力分别为$p_{1}$和$F_{1}$,乙容器对桌面的压强和压力分别为$p_{2}$和$F_{2}$。若液体A、B的密度分别为$\rho_{\mathrm{A}}$和$\rho_{\mathrm{B}}$,物块M、N的密度分别为$\rho_{\mathrm{M}}$和$\rho_{\mathrm{N}}$,则下列关系式一定正确的是(

A.$p_{1}=p_{2}$
B.$F_{1}>F_{2}$
C.$\rho_{\mathrm{A}}>\rho_{\mathrm{B}}$
D.$\rho_{\mathrm{M}}>\rho_{\mathrm{N}}$
D
)。A.$p_{1}=p_{2}$
B.$F_{1}>F_{2}$
C.$\rho_{\mathrm{A}}>\rho_{\mathrm{B}}$
D.$\rho_{\mathrm{M}}>\rho_{\mathrm{N}}$
答案
1. D 【解析】因为$S_{甲}>S_{乙}$,开始时液面相平,则$V_{A液}>$$V_{B液}$,由于$m_{A液}=m_{B液}$,故$\rho_{A}<\rho_{B}$;由于容器质量、液体质量、物体质量都相等,由$G=mg$可知甲、乙所受总重力都相等,而在水平桌面上,压力等于重力,所以$F_{1}=F_{2}$;由$p=\frac{F}{S}$可知,$p_{1}<p_{2}$;由题图可知$V_{M}<$$V_{N}$,由于M和N的质量相等,所以$\rho_{M}>\rho_{N}$。故选D。
解析
【分析】
首先,我们从题目给出的已知条件逐步分析:
1. 分析液体密度:已知液面相平,甲容器底面积大于乙容器底面积,根据$V=Sh$可知液体A的体积$V_{A液}$大于液体B的体积$V_{B液}$,又因为液体A、B质量相等,由$\rho=\frac{m}{V}$可知,体积大的密度小,所以$\rho_{\mathrm{A}}<\rho_{\mathrm{B}}$,可排除选项C。
2. 分析容器对桌面的压力:容器对水平桌面的压力等于容器、液体、物块的总重力,已知容器质量、液体质量、物块质量都相等,根据$G=mg$可知总重力相等,所以$F_{1}=F_{2}$,可排除选项B。
3. 分析容器对桌面的压强:由$p=\frac{F}{S}$可知,压力$F$相等,甲容器底面积$S_{甲}$大于乙容器底面积$S_{乙}$,所以$p_{1}<p_{2}$,可排除选项A。
4. 分析物块密度:由图可知物块M的体积$V_{M}$小于物块N的体积$V_{N}$,且M、N质量相等,根据$\rho=\frac{m}{V}$可知,质量相等时体积越小密度越大,所以$\rho_{\mathrm{M}}>\rho_{\mathrm{N}}$,选项D正确。
【解析】
已知甲容器底面积$S_{甲}>S_{乙}$,液面相平,根据$V=Sh$可得液体体积$V_{A液}>V_{B液}$,又因为$m_{A液}=m_{B液}$,由$\rho=\frac{m}{V}$可知$\rho_{\mathrm{A}}<\rho_{\mathrm{B}}$;
容器对水平桌面的压力等于容器、液体、物块的总重力,由于容器质量、液体质量、物块质量均相等,根据$G=mg$可知甲、乙容器的总重力相等,因此$F_{1}=F_{2}$;
根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,压力$F$相等,$S_{甲}>S_{乙}$,所以$p_{1}<p_{2}$;
由题图可知$V_{M}<V_{N}$,且$m_{M}=m_{N}$,根据$\rho=\frac{m}{V}$可得$\rho_{\mathrm{M}}>\rho_{\mathrm{N}}$。
综上,选项D正确。
【答案】
D
【知识点】
密度的比较、压力与重力的关系、压强的计算
【点评】
本题综合考查密度、压力、压强的相关知识,需要结合题目中的多个条件,利用控制变量法和相关公式逐步分析各物理量的关系,对学生的综合分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
首先,我们从题目给出的已知条件逐步分析:
1. 分析液体密度:已知液面相平,甲容器底面积大于乙容器底面积,根据$V=Sh$可知液体A的体积$V_{A液}$大于液体B的体积$V_{B液}$,又因为液体A、B质量相等,由$\rho=\frac{m}{V}$可知,体积大的密度小,所以$\rho_{\mathrm{A}}<\rho_{\mathrm{B}}$,可排除选项C。
2. 分析容器对桌面的压力:容器对水平桌面的压力等于容器、液体、物块的总重力,已知容器质量、液体质量、物块质量都相等,根据$G=mg$可知总重力相等,所以$F_{1}=F_{2}$,可排除选项B。
3. 分析容器对桌面的压强:由$p=\frac{F}{S}$可知,压力$F$相等,甲容器底面积$S_{甲}$大于乙容器底面积$S_{乙}$,所以$p_{1}<p_{2}$,可排除选项A。
4. 分析物块密度:由图可知物块M的体积$V_{M}$小于物块N的体积$V_{N}$,且M、N质量相等,根据$\rho=\frac{m}{V}$可知,质量相等时体积越小密度越大,所以$\rho_{\mathrm{M}}>\rho_{\mathrm{N}}$,选项D正确。
【解析】
已知甲容器底面积$S_{甲}>S_{乙}$,液面相平,根据$V=Sh$可得液体体积$V_{A液}>V_{B液}$,又因为$m_{A液}=m_{B液}$,由$\rho=\frac{m}{V}$可知$\rho_{\mathrm{A}}<\rho_{\mathrm{B}}$;
容器对水平桌面的压力等于容器、液体、物块的总重力,由于容器质量、液体质量、物块质量均相等,根据$G=mg$可知甲、乙容器的总重力相等,因此$F_{1}=F_{2}$;
根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,压力$F$相等,$S_{甲}>S_{乙}$,所以$p_{1}<p_{2}$;
由题图可知$V_{M}<V_{N}$,且$m_{M}=m_{N}$,根据$\rho=\frac{m}{V}$可得$\rho_{\mathrm{M}}>\rho_{\mathrm{N}}$。
综上,选项D正确。
【答案】
D
【知识点】
密度的比较、压力与重力的关系、压强的计算
【点评】
本题综合考查密度、压力、压强的相关知识,需要结合题目中的多个条件,利用控制变量法和相关公式逐步分析各物理量的关系,对学生的综合分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
2. (2024,新疆)如图9-2-16所示,下半部分为圆柱形的玻璃瓶,深度为20 cm,内封闭有质量为0.30 kg的水。将玻璃瓶正放在水平面上时,水对玻璃瓶底部的压强为900 Pa;将玻璃瓶倒放在水平面上时,水对玻璃瓶盖的压强为1 400 Pa。若该玻璃瓶内装满密度为$0.8×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}$的酒精,则酒精的质量为(

A.0.36 kg
B.0.40 kg
C.0.44 kg
D.0.48 kg
B
)。($\rho_{\mathrm{水}}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}$,$g$取$10\ \mathrm{N/kg}$)A.0.36 kg
B.0.40 kg
C.0.44 kg
D.0.48 kg
答案
2. B 【解析】玻璃瓶正放时,水柱为标准的圆柱体,$h_{1}=\frac{p_{1}}{\rho_{水}g}=\frac{900\ \mathrm{Pa}}{1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}}=0.09\ \mathrm{m}=$$9\ \mathrm{cm}$。水的质量为$0.3\ \mathrm{kg}$,由此可知每$0.1\ \mathrm{kg}$水占圆柱体部分$3\ \mathrm{cm}$高度。倒放时,$h_{2}=\frac{p_{2}}{\rho_{水}g}=$$\frac{1\ 400\ \mathrm{Pa}}{1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}}=0.14\ \mathrm{m}=14\ \mathrm{cm}$。瓶子总高$20\ \mathrm{cm}$,上方空心部分高度$6\ \mathrm{cm}$,装满水需要$0.2\ \mathrm{kg}$,由此可知整个瓶子装满水的质量为$0.5\ \mathrm{kg}$,瓶子的容积$V=\frac{m}{\rho_{水}}=\frac{0.5\ \mathrm{kg}}{1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}}=5×10^{-4}\ \mathrm{m}^{3}$,则装满酒精的质量$m_{酒精}=\rho_{酒精}V=0.8×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×$$5×10^{-4}\ \mathrm{m}^{3}=0.4\ \mathrm{kg}$。故选B。
解析
【分析】
首先,我们需要利用液体压强公式分别求出正放和倒放时水的深度,通过水的质量和正放时的水柱高度,找到单位高度水的质量,再结合瓶子总高度,算出瓶子装满水时的总质量,进而求出瓶子的容积,最后利用密度公式求出装满酒精的质量。具体思考步骤:
1. 先根据正放时水对瓶底的压强,用$p=\rho gh$求出正放时水的深度;
2. 结合已知水的质量,算出单位高度对应的水的质量;
3. 再根据倒放时水对瓶盖的压强求出倒放时水的深度,结合瓶子总高度算出空心部分对应的水的质量,从而得到装满水的总质量;
4. 用装满水的质量和水的密度求出瓶子容积;
5. 最后利用酒精的密度和瓶子容积求出酒精的质量。
【解析】
1. 正放时,根据液体压强公式$p = \rho gh$,计算正放时水的深度:
$h_{1}=\frac{p_{1}}{\rho_{水}g}=\frac{900\ \mathrm{Pa}}{1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}}=0.09\ \mathrm{m}=9\ \mathrm{cm}$
2. 已知水的质量$m_{水}=0.30\ \mathrm{kg}$,可得每$3\ \mathrm{cm}$高度的水质量为$\frac{0.30\ \mathrm{kg}}{9\ \mathrm{cm}}×3\ \mathrm{cm}=0.10\ \mathrm{kg}$。
3. 倒放时,同理计算水的深度:
$h_{2}=\frac{p_{2}}{\rho_{水}g}=\frac{1400\ \mathrm{Pa}}{1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}}=0.14\ \mathrm{m}=14\ \mathrm{cm}$
4. 瓶子总高度为$20\ \mathrm{cm}$,倒放时上方空心部分高度为$20\ \mathrm{cm}-14\ \mathrm{cm}=6\ \mathrm{cm}$,对应水的质量为$\frac{0.10\ \mathrm{kg}}{3\ \mathrm{cm}}×6\ \mathrm{cm}=0.20\ \mathrm{kg}$,因此瓶子装满水的总质量为$0.30\ \mathrm{kg}+0.20\ \mathrm{kg}=0.50\ \mathrm{kg}$。
5. 计算瓶子的容积$V$:
$V=\frac{m_{满水}}{\rho_{水}}=\frac{0.50\ \mathrm{kg}}{1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}}=5×10^{-4}\ \mathrm{m}^{3}$
6. 计算装满酒精的质量:
$m_{酒精}=\rho_{酒精}V=0.8×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×5×10^{-4}\ \mathrm{m}^{3}=0.40\ \mathrm{kg}$
综上,答案选B。
【答案】
B
【知识点】
液体压强公式应用、密度公式应用
【点评】
本题结合不规则容器的液体压强与密度计算,需要灵活运用液体压强公式和密度公式,关键是通过水的质量和不同放置方式下的水深,推导得出容器的容积,进而计算酒精质量,考查知识的综合运用能力。
【难度系数】
0.6
首先,我们需要利用液体压强公式分别求出正放和倒放时水的深度,通过水的质量和正放时的水柱高度,找到单位高度水的质量,再结合瓶子总高度,算出瓶子装满水时的总质量,进而求出瓶子的容积,最后利用密度公式求出装满酒精的质量。具体思考步骤:
1. 先根据正放时水对瓶底的压强,用$p=\rho gh$求出正放时水的深度;
2. 结合已知水的质量,算出单位高度对应的水的质量;
3. 再根据倒放时水对瓶盖的压强求出倒放时水的深度,结合瓶子总高度算出空心部分对应的水的质量,从而得到装满水的总质量;
4. 用装满水的质量和水的密度求出瓶子容积;
5. 最后利用酒精的密度和瓶子容积求出酒精的质量。
【解析】
1. 正放时,根据液体压强公式$p = \rho gh$,计算正放时水的深度:
$h_{1}=\frac{p_{1}}{\rho_{水}g}=\frac{900\ \mathrm{Pa}}{1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}}=0.09\ \mathrm{m}=9\ \mathrm{cm}$
2. 已知水的质量$m_{水}=0.30\ \mathrm{kg}$,可得每$3\ \mathrm{cm}$高度的水质量为$\frac{0.30\ \mathrm{kg}}{9\ \mathrm{cm}}×3\ \mathrm{cm}=0.10\ \mathrm{kg}$。
3. 倒放时,同理计算水的深度:
$h_{2}=\frac{p_{2}}{\rho_{水}g}=\frac{1400\ \mathrm{Pa}}{1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}}=0.14\ \mathrm{m}=14\ \mathrm{cm}$
4. 瓶子总高度为$20\ \mathrm{cm}$,倒放时上方空心部分高度为$20\ \mathrm{cm}-14\ \mathrm{cm}=6\ \mathrm{cm}$,对应水的质量为$\frac{0.10\ \mathrm{kg}}{3\ \mathrm{cm}}×6\ \mathrm{cm}=0.20\ \mathrm{kg}$,因此瓶子装满水的总质量为$0.30\ \mathrm{kg}+0.20\ \mathrm{kg}=0.50\ \mathrm{kg}$。
5. 计算瓶子的容积$V$:
$V=\frac{m_{满水}}{\rho_{水}}=\frac{0.50\ \mathrm{kg}}{1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}}=5×10^{-4}\ \mathrm{m}^{3}$
6. 计算装满酒精的质量:
$m_{酒精}=\rho_{酒精}V=0.8×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×5×10^{-4}\ \mathrm{m}^{3}=0.40\ \mathrm{kg}$
综上,答案选B。
【答案】
B
【知识点】
液体压强公式应用、密度公式应用
【点评】
本题结合不规则容器的液体压强与密度计算,需要灵活运用液体压强公式和密度公式,关键是通过水的质量和不同放置方式下的水深,推导得出容器的容积,进而计算酒精质量,考查知识的综合运用能力。
【难度系数】
0.6
3. (2024,红桥区期末)一只水桶重30 N,内底面积为$0.02\ \mathrm{m}^{2}$,桶内盛有重80 N、深25 cm的水,放在水平地面上,则水对桶底的压力是
50
N,地面受到水桶的压力是110
N。($\rho_{\mathrm{水}}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}$,$g$取$10\ \mathrm{N/kg}$)答案
3. 50 110
解析
【分析】
本题需要区分液体压力和固体压力的计算逻辑:
1. 计算水对桶底的压力时,属于液体压力问题,不能直接用水的重力计算,需先利用液体压强公式求出水对桶底的压强,再通过压强与压力的关系推导压力;
2. 计算地面受到的压力时,属于固体压力问题,由于水桶放在水平地面上,地面受到的压力等于水桶和水的总重力。
【解析】
1. 计算水对桶底的压力:
① 先将水的深度单位换算:$ h = 25\ \mathrm{cm} = 0.25\ \mathrm{m} $
② 根据液体压强公式$ p = \rho_{\mathrm{水}}gh $,代入数据计算水对桶底的压强:
$ p = 1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}×0.25\ \mathrm{m} = 2500\ \mathrm{Pa} $
③ 再根据压强公式变形$ F = pS $,计算水对桶底的压力:
$ F = 2500\ \mathrm{Pa}×0.02\ \mathrm{m}^{2} = 50\ \mathrm{N} $
2. 计算地面受到水桶的压力:
水平地面上,地面受到的压力等于水桶与水的总重力,即:
$ F' = G_{\mathrm{桶}} + G_{\mathrm{水}} = 30\ \mathrm{N} + 80\ \mathrm{N} = 110\ \mathrm{N} $
【答案】
50;110
【知识点】
液体压强计算;压力与重力关系
【点评】
本题核心是区分液体压力和固体压力的不同计算方法,易错点是误将水的重力当作水对桶底的压力。需明确:液体压力需先算压强再求压力,水平面上的固体压力等于总重力。
【难度系数】
0.6
本题需要区分液体压力和固体压力的计算逻辑:
1. 计算水对桶底的压力时,属于液体压力问题,不能直接用水的重力计算,需先利用液体压强公式求出水对桶底的压强,再通过压强与压力的关系推导压力;
2. 计算地面受到的压力时,属于固体压力问题,由于水桶放在水平地面上,地面受到的压力等于水桶和水的总重力。
【解析】
1. 计算水对桶底的压力:
① 先将水的深度单位换算:$ h = 25\ \mathrm{cm} = 0.25\ \mathrm{m} $
② 根据液体压强公式$ p = \rho_{\mathrm{水}}gh $,代入数据计算水对桶底的压强:
$ p = 1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}×0.25\ \mathrm{m} = 2500\ \mathrm{Pa} $
③ 再根据压强公式变形$ F = pS $,计算水对桶底的压力:
$ F = 2500\ \mathrm{Pa}×0.02\ \mathrm{m}^{2} = 50\ \mathrm{N} $
2. 计算地面受到水桶的压力:
水平地面上,地面受到的压力等于水桶与水的总重力,即:
$ F' = G_{\mathrm{桶}} + G_{\mathrm{水}} = 30\ \mathrm{N} + 80\ \mathrm{N} = 110\ \mathrm{N} $
【答案】
50;110
【知识点】
液体压强计算;压力与重力关系
【点评】
本题核心是区分液体压力和固体压力的不同计算方法,易错点是误将水的重力当作水对桶底的压力。需明确:液体压力需先算压强再求压力,水平面上的固体压力等于总重力。
【难度系数】
0.6
4. 某兴趣小组利用如图9-2-17所示器材,探究“液体压强与哪些因素有关”。

(1)实验前,利用U形管、橡皮管、扎紧橡皮膜的探头、红墨水等组装成压强计,放在空气中静止后,发现U形管两边的液面出现如图9-2-17甲所示的情景,接下来正确的调节方法是
A. 将U形管右侧高出部分的液体倒出
B. 向U形管中继续盛装液体
C. 取下橡皮管,重新进行安装
(2)压强计是通过观察U形管两端液面的
(3)通过比较图9-2-17中
(4)利用如图9-2-18甲所示的实验器材进行拓展实验:容器中间用隔板分成A、B两部分,隔板底部有一小圆孔(用C表示),用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时,其形状会发生改变。如图9-2-18乙所示,当在A中盛水,测得深度为12 cm,在B中盛某种液体,测得深度为15 cm,此时橡皮膜形状刚好不改变,则B中液体密度$\rho_{\mathrm{液}}$=

(1)实验前,利用U形管、橡皮管、扎紧橡皮膜的探头、红墨水等组装成压强计,放在空气中静止后,发现U形管两边的液面出现如图9-2-17甲所示的情景,接下来正确的调节方法是
C
。A. 将U形管右侧高出部分的液体倒出
B. 向U形管中继续盛装液体
C. 取下橡皮管,重新进行安装
(2)压强计是通过观察U形管两端液面的
高度差
来显示橡皮膜所受压强大小的仪器。(3)通过比较图9-2-17中
乙、丙
两个实验,是为了探究液体的压强与深度的关系,这种实验研究方法是控制变量
法,依据得出的结论,拦河大坝要做成上窄下宽
(选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状。(4)利用如图9-2-18甲所示的实验器材进行拓展实验:容器中间用隔板分成A、B两部分,隔板底部有一小圆孔(用C表示),用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时,其形状会发生改变。如图9-2-18乙所示,当在A中盛水,测得深度为12 cm,在B中盛某种液体,测得深度为15 cm,此时橡皮膜形状刚好不改变,则B中液体密度$\rho_{\mathrm{液}}$=
$0.8×10^{3}$
$\mathrm{kg/m}^{3}$。($\rho_{\mathrm{水}}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}$)答案
4. (1)C (2)高度差 (3)乙、丙 控制变量 上窄下宽 (4)$0.8×10^{3}$ 【解析】(1)实验前,将金属盒的橡皮管装在U形管的一侧后,如果右侧液面高,左侧液面低,说明U形管两边液面上方压强不同,则应将橡皮管取下,重新安装,使两边液面相平,这样的话,U形管中两管上方的气体压强就是相等的。故选C。(2)压强计是通过观察U形管两端液面的高度差来显示橡皮膜所受压强大小的,U形管两侧液面高度差越大,橡皮膜受到的压强越大,使用了转换法。(3)为了探究液体的压强与深度的关系,需要控制液体的密度相同,橡皮膜所处的深度不同,因此需要比较乙、丙两次实验,使用了控制变量法。由乙、丙两图可知,同一液体中,深度越深,压强越大,为了使拦河坝能承受更大的水压,应把拦河坝设计成上窄下宽的形状。(4)橡皮膜形状刚好不改变时,容器两侧压强相等,故$\rho_{水}gh_{A}=$$\rho_{液}gh_{B}$,则$\rho_{液}=\frac{\rho_{水}h_{A}}{h_{B}}=\frac{1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×0.12\ \mathrm{m}}{0.15\ \mathrm{m}}=$$0.8×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}$。
解析
【分析】
1. 第(1)问:实验前U形管液面不平,是因为U形管两侧上方气体压强不相等,倒出或添加液体无法消除两侧气压差,只有取下橡皮管重新安装,让U形管两侧都与大气压相通,才能使液面相平,因此选C。
2. 第(2)问:压强计利用转换法,将橡皮膜受到的压强大小转换为U形管两端液面的高度差,高度差越大,说明橡皮膜受到的压强越大。
3. 第(3)问:探究液体压强与深度的关系,需控制液体密度、橡皮膜朝向相同,仅改变深度,所以选择乙、丙两个实验,此为控制变量法的应用;根据实验结论,同种液体中深度越深压强越大,拦河大坝下部承受的水压更大,因此要做成上窄下宽的形状。
4. 第(4)问:橡皮膜形状不变时,说明A、B两侧压强相等,根据液体压强公式$p=\rho gh$列出等式,代入数据即可计算出B中液体的密度。
【解析】
(1) 实验前U形管两侧液面存在高度差,说明两侧上方气体压强不等,将橡皮管取下重新安装,可使U形管两侧上方气体压强均等于大气压,液面会自然相平,故选C。
(2) 压强计是通过观察U形管两端液面的高度差来显示橡皮膜所受压强大小的仪器,液面高度差越大,橡皮膜受到的压强越大,运用了转换法。
(3) 探究液体压强与深度的关系,需控制液体密度和橡皮膜朝向相同,改变深度,因此选择乙、丙两个实验;该实验采用控制变量法;由实验可知,同种液体中,深度越深压强越大,为承受更大的水压,拦河大坝要做成上窄下宽的形状。
(4) 橡皮膜形状刚好不改变时,A、B两侧压强相等,即$\rho_{水}gh_{A}=\rho_{液}gh_{B}$,代入数据计算:
$\rho_{液}=\frac{\rho_{水}h_{A}}{h_{B}}=\frac{1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×0.12\ \mathrm{m}}{0.15\ \mathrm{m}}=0.8×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}$
【答案】
(1)C (2)高度差 (3)乙、丙 控制变量 上窄下宽 (4)$0.8×10^{3}$
【知识点】
液体压强的特点、控制变量法、液体压强公式应用
【点评】
本题围绕液体压强的探究展开,综合考查了压强计的使用调节、液体压强影响因素的实验探究、控制变量法和转换法的应用,还结合实际考查了液体压强规律的应用,最后通过压强相等的条件计算液体密度,注重对实验原理和公式应用的考查,帮助学生深化对液体压强知识的理解与运用。
【难度系数】
0.7
1. 第(1)问:实验前U形管液面不平,是因为U形管两侧上方气体压强不相等,倒出或添加液体无法消除两侧气压差,只有取下橡皮管重新安装,让U形管两侧都与大气压相通,才能使液面相平,因此选C。
2. 第(2)问:压强计利用转换法,将橡皮膜受到的压强大小转换为U形管两端液面的高度差,高度差越大,说明橡皮膜受到的压强越大。
3. 第(3)问:探究液体压强与深度的关系,需控制液体密度、橡皮膜朝向相同,仅改变深度,所以选择乙、丙两个实验,此为控制变量法的应用;根据实验结论,同种液体中深度越深压强越大,拦河大坝下部承受的水压更大,因此要做成上窄下宽的形状。
4. 第(4)问:橡皮膜形状不变时,说明A、B两侧压强相等,根据液体压强公式$p=\rho gh$列出等式,代入数据即可计算出B中液体的密度。
【解析】
(1) 实验前U形管两侧液面存在高度差,说明两侧上方气体压强不等,将橡皮管取下重新安装,可使U形管两侧上方气体压强均等于大气压,液面会自然相平,故选C。
(2) 压强计是通过观察U形管两端液面的高度差来显示橡皮膜所受压强大小的仪器,液面高度差越大,橡皮膜受到的压强越大,运用了转换法。
(3) 探究液体压强与深度的关系,需控制液体密度和橡皮膜朝向相同,改变深度,因此选择乙、丙两个实验;该实验采用控制变量法;由实验可知,同种液体中,深度越深压强越大,为承受更大的水压,拦河大坝要做成上窄下宽的形状。
(4) 橡皮膜形状刚好不改变时,A、B两侧压强相等,即$\rho_{水}gh_{A}=\rho_{液}gh_{B}$,代入数据计算:
$\rho_{液}=\frac{\rho_{水}h_{A}}{h_{B}}=\frac{1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×0.12\ \mathrm{m}}{0.15\ \mathrm{m}}=0.8×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}$
【答案】
(1)C (2)高度差 (3)乙、丙 控制变量 上窄下宽 (4)$0.8×10^{3}$
【知识点】
液体压强的特点、控制变量法、液体压强公式应用
【点评】
本题围绕液体压强的探究展开,综合考查了压强计的使用调节、液体压强影响因素的实验探究、控制变量法和转换法的应用,还结合实际考查了液体压强规律的应用,最后通过压强相等的条件计算液体密度,注重对实验原理和公式应用的考查,帮助学生深化对液体压强知识的理解与运用。
【难度系数】
0.7
登录