Question

18．如圖所示，用壓強(qiáng)計(jì)研究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)：

（1）當(dāng)壓強(qiáng)計(jì)的金屬盒在空氣中時(shí)，U形管兩邊的液面應(yīng)當(dāng)相平，而小明同學(xué)卻觀察到如圖a所示的情景．，出現(xiàn)這種情況的原因是：U形管左支管液面上方的氣壓大于大氣壓（填“大于”、“小于”或“等于”）；調(diào)節(jié)的方法是：B
A．將此時(shí)右邊支管中高出的液體倒出    B．取下軟管重新安裝
（2）小明做了如圖（b）所示的檢查．當(dāng)用手指按壓（不論輕壓還是重壓）橡皮膜時(shí)，發(fā)現(xiàn)U形管兩邊液柱的高度幾乎不變化．出現(xiàn)這種情況的原因是：探頭漏氣．
（3）比較c、d圖實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明在液體密度相同時(shí)，液體壓強(qiáng)的大小與深度有關(guān)，深度越深，壓強(qiáng)越大；
（4）比較d、e圖實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明液體內(nèi)部在同一深度，向各個(gè)方向的壓強(qiáng)相等；
（5）為了進(jìn)一步研究在同一深度，液體的壓強(qiáng)與液體的密度是否有關(guān)，他應(yīng)如何操作，說(shuō)出你的方法：取一杯鹽水和一杯清水，將壓強(qiáng)計(jì)的金屬盒放在同一深度處，觀察U型管中的液面高度差來(lái)比較壓強(qiáng)．
（6）小莉同學(xué)在學(xué)了液體壓強(qiáng)公式后，用公式對(duì)以上實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算（g=10N/kg），得出金屬盒在30mm深處水的壓強(qiáng)是300Pa，而從壓強(qiáng)計(jì)測(cè)出的壓強(qiáng)為280Pa（壓強(qiáng)計(jì)左右兩管中水的液面高度差為28mm）．

Answer 1

分析 （1）U形管右端上方是和大氣相通的，等于大氣壓強(qiáng)；U形管右端液面比較高，就說(shuō)明U形管左端液面上方的氣體壓強(qiáng)大于大氣壓；只要取下軟管，讓U形管左端液面和大氣相通，這樣U形管兩端的液面就是相平的；
（2）壓強(qiáng)計(jì)是通過(guò)橡皮膜來(lái)感受壓強(qiáng)的，當(dāng)橡皮膜受到壓強(qiáng)時(shí)，軟管中的氣體壓強(qiáng)變大，大于大氣壓強(qiáng)就會(huì)將U形管中的液面出現(xiàn)高度差，高度差越大，表示橡皮膜受到的壓強(qiáng)越大；若和橡皮膜連接的軟管出現(xiàn)漏氣，不論橡皮膜是否受到壓強(qiáng)，軟管中氣體的壓強(qiáng)都等于大氣壓，壓強(qiáng)計(jì)中液面就不會(huì)出現(xiàn)高度差；
（3）c、d兩圖中，液體相同，金屬盒的深度不同，U形管中液面的高度差不同，據(jù)此得出結(jié)論；
（4）d、e兩圖中，液體相同，金屬合的深度相同，只是金屬盒的朝向不同，U形管中液面的高度差相同，據(jù)此得出結(jié)論．
（5）為了進(jìn)一步研究在同一深度，液體的壓強(qiáng)與液體的密度關(guān)系是否相等，他應(yīng)如何操作，說(shuō)出你的方法：去密度不同的液體，深度相同，比較液面差的高低．
（6）利用液體壓強(qiáng)計(jì)算公式p=ρgh，計(jì)算即可．原因的產(chǎn)生應(yīng)該來(lái)自橡皮膜自身．

解答 解：（1）當(dāng)壓強(qiáng)計(jì)的橡皮膜沒(méi)有受到壓強(qiáng)時(shí)，U形管中液面應(yīng)該就是相平的，若U形管中的液面出現(xiàn)了高度差，就說(shuō)明軟管中的氣體壓強(qiáng)大于大氣壓，在壓力差的作用下，U形管中的液面出現(xiàn)高度差；
要調(diào)節(jié)，只需要將軟管取下，再重新安裝，這樣的話，U形管中兩管上方的氣體壓強(qiáng)就是相等的（都等于大氣壓），當(dāng)橡皮膜沒(méi)有受到壓強(qiáng)時(shí)，U形管中的液面就是相平的；
（2）若壓強(qiáng)計(jì)的氣密性不好，軟管中的氣體和大氣相通，等于大氣壓強(qiáng)，橡皮膜受到壓強(qiáng)時(shí)，軟管內(nèi)的氣體壓強(qiáng)不會(huì)發(fā)生變化，U形管中的液面就不會(huì)出現(xiàn)高度差；因此出現(xiàn)這種情況可能的原因是探頭漏氣．
（3）比較c、d圖實(shí)驗(yàn)，可以得出：在液體密度相同時(shí)，液體壓強(qiáng)的大小與深度有關(guān)，深度越深，壓強(qiáng)越大；
（4）比較d、e圖實(shí)驗(yàn)，可以得出：液體內(nèi)部在同一深度，向各個(gè)方向的壓強(qiáng)相等．
（5）他的操作方法是取密度不同的液體，深度相同，比較液面差的高低．即：取一杯鹽水和一杯清水，將壓強(qiáng)計(jì)的金屬盒放在同一深度處，觀察U型管中的液面高度差來(lái)比較壓強(qiáng)．
（6）金屬盒在30mm深處水的壓強(qiáng)p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.03m=300Pa；
從壓強(qiáng)計(jì)測(cè)出的壓強(qiáng)為p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.028m=280Pa；
按壓強(qiáng)計(jì)液面高度差計(jì)算的壓強(qiáng)值小于按液體深度計(jì)算的壓強(qiáng)值，其原因是橡皮膜由于發(fā)生形變，自身產(chǎn)生一個(gè)向外的壓強(qiáng)．
故答案為：（1）大于；B．
（2）探頭漏氣；
（3）在液體密度相同時(shí)，液體壓強(qiáng)的大小與深度有關(guān)，深度越深，壓強(qiáng)越大；
（4）液體內(nèi)部在同一深度，向各個(gè)方向的壓強(qiáng)相等；
（5）取一杯鹽水和一杯清水，將壓強(qiáng)計(jì)的金屬盒放在同一深度處，觀察U型管中的液面高度差來(lái)比較壓強(qiáng)；
（6）300；280．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合性較強(qiáng)，不僅涉及液體壓強(qiáng)特點(diǎn)的探究過(guò)程，而且也涉及液體壓強(qiáng)的計(jì)算，要熟練掌握液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)以及實(shí)驗(yàn)過(guò)程注意的問(wèn)題．