Question

20．為了驗證液體壓強的特點，某實驗小組設(shè)計了如圖裝置，容器中間用隔板分成左右兩部分，隔板下部有一圓孔用橡皮膜封閉．橡皮膜兩側(cè)壓強不同時，其形狀發(fā)生改變．它可以用來做“探究液體壓強是否跟深度、液體密度有關(guān)”的實驗．
（1）當(dāng)容器左右兩側(cè)分別加入深度不同的水，橡皮膜距容器底5cm，且左側(cè)水面較低，會看到橡皮膜向左側(cè)凸出，說明液體壓強與深度有關(guān)．
（2）若要檢驗壓強和液體密度關(guān)系時，重新在左側(cè)倒入深8cm的水，右邊倒入深8cm的酒精．發(fā)現(xiàn)橡皮膜向右凸出，可得到結(jié)論液體壓強與液體密度有關(guān)．
（3）在（2）的基礎(chǔ)上，現(xiàn)在要求橡皮膜不發(fā)生形變，可以增加的液體右邊（“左邊”、“右邊”），使兩側(cè)的液面差為0.0075m．

Answer 1

分析 （1）要探究“液體壓強跟深度的關(guān)系”，則應(yīng)使液體密度相同，液體深度不同；
（2）要探究“液體壓強跟液體密度的關(guān)系”，則應(yīng)使液體深度相同，液體密度不同；液體的壓強與液體的密度和深度有關(guān)，在容器兩邊分別裝入深度相同，密度不同的甲、乙兩種液體，觀察橡皮膜的變形情況，得出結(jié)論；
（3）橡皮膜不發(fā)生形變，說明左右兩側(cè)液體的壓強相等，由液體壓強公式p=ρgh列等式計算．

解答 解：
（1）橡皮膜容易發(fā)生形變，兩側(cè)受到壓強不同時，會向壓強小的一側(cè)凸起，通過橡皮膜的形變來判斷容器兩側(cè)壓強的大��；隔板兩側(cè)水的密度相同，深度不同，右側(cè)中水深度大，橡皮膜向左凹，說明右側(cè)水壓強大，說明：同種液體中，液體壓強與液體深度有關(guān)；
（2）若要檢驗壓強和液體密度關(guān)系時，要在容器左右兩部分分別裝入深度相同的水和酒精，左側(cè)倒入深8cm的水，右邊倒入深8cm的水；發(fā)現(xiàn)橡皮膜向右凸出，說明酒精的密度小，這一側(cè)壓強小，所以橡皮膜會向右凸出，說明液體壓強與液體密度有關(guān)．
（3）由p=ρgh可知，相同深度處，水的密度大于酒精的密度，水產(chǎn)生的壓強大，為使橡皮膜不發(fā)生形變，應(yīng)增加酒精的深度，即增加右邊液體；
由于橡皮膜不發(fā)生形變，兩容器對橡皮膜產(chǎn)生的壓強相等，增加酒精的深度為h′，則有：
p_酒精=p_水，
ρ_酒精gh_酒精=ρ_水gh_水，
0.8×10³kg/m³×10N/kg×（3×10^-2m+h）=1.0×10³kg/m³×10N/kg×3×10^-2m，
解得：h=0.0075m．
故答案為：（1）深度；（2）8；液體壓強與液體密度有關(guān)；（3）右邊；0.0075．

點評 此題是探究液體壓強是否跟液體密度、液體深度有關(guān)”的實驗，考查了控制變量法和轉(zhuǎn)換法在實驗中的應(yīng)用．