Question

10．某同學(xué)利用如圖所示的器材探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)的特點(diǎn)．
（1）他向圖甲中的U形管內(nèi)注入適量的紅墨水，當(dāng)管內(nèi)的紅墨水靜止時(shí)，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(qiáng)大小是否與壓強(qiáng)方向有關(guān)，他應(yīng)當(dāng)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(yīng)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(qiáng)與深度的關(guān)系．
（4）若大燒杯中始終裝水，并保持壓強(qiáng)計(jì)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(shí)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(shí)質(zhì)是連通器，當(dāng)連通器中的同種液體不流動(dòng)時(shí)，兩側(cè)的液面高度相同；
（2）（3）液體壓強(qiáng)和液體的密度、深度有關(guān)，與壓強(qiáng)方向無關(guān)，實(shí)驗(yàn)中采用控制變量法來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；
（4）根據(jù)p=ρgh來分析壓強(qiáng)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(qiáng)，再利用公式變形可計(jì)算水中的深度．

解答 解：（1）圖甲中的U形管相當(dāng)于一連通器，液體不流動(dòng)時(shí)，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(qiáng)大小是否與壓強(qiáng)方向有關(guān)，他應(yīng)當(dāng)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(qiáng)越大，比較可知在鹽水中的壓強(qiáng)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(qiáng)：
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(qiáng)與深度的關(guān)系；（4）C；（5）13.5．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查的是學(xué)生對(duì)液體壓強(qiáng)的影響因素實(shí)驗(yàn)的理解和掌握，注意控制變量法和轉(zhuǎn)換法的運(yùn)用．難點(diǎn)在最后一問，重點(diǎn)考查液體壓強(qiáng)公式的靈活運(yùn)用．