Question

10．某同學利用如圖所示的器材探究液體內(nèi)部壓強的特點．
（1）他向圖甲中的U形管內(nèi)注入適量的紅墨水，當管內(nèi)的紅墨水靜止時，U形管左右兩側(cè)液面的高度相平．
（2）如圖乙所示，如果要探究液體壓強大小是否與壓強方向有關(guān)，他應當保持
深度不變，改變探頭方向，比較U形管左右兩側(cè)液面的高度．
（3）如圖乙所示，他將橡皮管的一端緊密地套在U形管左側(cè)的端口后，多次改變探頭在水中的深度，并比較每次的深度及相應的U形管左右兩側(cè)液面的高度差．這是為了探究液體內(nèi)部壓強與深度的關(guān)系．
（4）若大燒杯中始終裝水，并保持壓強計金屬盒探頭的深度不變，U形管中分別注入不同液體，U形管左右兩側(cè)液面的高度差最大的是C．
A．酒精（ρ_酒精=0.8×10³kg/m³）    B．植物油（ρ_植物油=0.9×10³kg/m³）
C．鹽水（ρ_鹽水=1.1×10³kg/m³）    D．紅墨水（ρ_紅墨水≈1.0×10³kg/m³）
（5）若圖乙中U形管中注入植物油時左右兩側(cè)液面的高度差h=15cm，則金屬盒探頭在水中所處的深度為13.5 cm．（不考慮橡皮管中氣體體積的變化，g=10N/kg）

Answer 1

分析 （1）U形管在接入橡膠管前，其實質(zhì)是連通器，當連通器中的同種液體不流動時，兩側(cè)的液面高度相同；
（2）（3）液體壓強和液體的密度、深度有關(guān)，與壓強方向無關(guān)，實驗中采用控制變量法來設(shè)計實驗；
（4）根據(jù)p=ρgh來分析壓強和液體密度的關(guān)系；
（5）已知U形管中液面的高度差，根據(jù)p=ρgh求出液體產(chǎn)生的壓強，再利用公式變形可計算水中的深度．

解答 解：（1）圖甲中的U形管相當于一連通器，液體不流動時，兩側(cè)的液面高度相同；
（2）如圖乙所示，如果要探究液體壓強大小是否與壓強方向有關(guān)，他應當保持深度不變，改變橡皮膜的朝向，即探頭方向，比較U形管左右兩側(cè)液面的高度．
（3）實驗中液體的密度不變，改變探頭在水中的深度，研究的是液體內(nèi)部壓強與深度的關(guān)系；
（4）探頭在下列液體中的深度相同，根據(jù)p=ρgh可知，深度相同，液體的密度越大壓強越大，比較可知在鹽水中的壓強最大，U形管左右兩側(cè)液面的高度差最大，故C符合題意．
（5）U形管中所受到的壓強：
p=ρ_植物油gh=0.9×10³kg/m³×10N/kg×0.15m=1350Pa．
則由p=ρgh可得，金屬盒探頭在水中所處的深度：
h_水=$\frac{p}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1350Pa}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.135m=13.5cm．
故答案為：（1）相平；（2）深度；探頭的方向；（3）液體內(nèi)部壓強與深度的關(guān)系；（4）C；（5）13.5．

點評 此題主要考查的是學生對液體壓強的影響因素實驗的理解和掌握，注意控制變量法和轉(zhuǎn)換法的運用．難點在最后一問，重點考查液體壓強公式的靈活運用．