Question

8．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)液面的高度相同．
（2）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．
（3）若圖乙中U形管左右兩側(cè)紅墨水面的高度差h=10cm，則橡皮管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與大氣壓之差約為1000Pa．（ρ_紅墨水≈1.0×10³kg/m³，g=10N/kg）
（4）若乙圖燒杯中裝的是鹽水，他想利用如圖乙所示的器材測量鹽水的密度．
①還需要的實(shí)驗(yàn)器材：水、燒杯、刻度尺．
②實(shí)驗(yàn)方案：
A、將探頭分別放入盛有水和鹽水的燒杯中，并使U形管兩側(cè)液面的高度差相同；
B、測量水中探頭浸入的深度h₁；
C、測量鹽水中探頭浸入的深度h₂，鹽水密度的表達(dá)式：ρ_鹽水=$\frac{{h}_{1}}{{h}_{2}}{ρ}_{水}$．

Answer 1

分析 （1）U形管的實(shí)質(zhì)是連通器，當(dāng)連通器中的同種液體不流動時(shí)，兩側(cè)的液面保持相平；
（2）液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小通過U形管兩側(cè)液面高度差的大小來反映，這是轉(zhuǎn)換法；液體壓強(qiáng)和液體的密度、深度有關(guān)，實(shí)驗(yàn)中采用控制變量法來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)．
（3）根據(jù)p=ρgh求出液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)即為橡皮管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與大氣壓之差；
（4）將探頭分別放入水中和鹽水中，使U形管兩側(cè)液面的高度相同，則液體內(nèi)部的壓強(qiáng)相同；用刻度尺分別測出探頭在水中和鹽水中的深度，利用液體壓強(qiáng)公式p=ρgh計(jì)算出鹽水的密度．

解答 解：（1）圖甲中的U形管相當(dāng)于一連通器，液體不流動時(shí)，兩側(cè)的液面保持相平；
（2）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．
（3）橡皮管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與大氣壓之差：
p=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×0.1m=1000Pa．
（4）根據(jù)分析可知，實(shí)驗(yàn)中還需要測量探頭進(jìn)入鹽水的深度，所以步驟C為：測量鹽水中探頭浸入的深度h₂；
探頭在水中和鹽水中受到的壓強(qiáng)相同，由p=ρgh得，
ρ_鹽水gh₂=ρ_水gh₁，
ρ_鹽水=$\frac{{h}_{1}}{{h}_{2}}{ρ}_{水}$．
故答案為：（1）相同；
（2）液體內(nèi)部壓強(qiáng)與深度的關(guān)系；
（3）1000；
（4）測量鹽水中探頭浸入的深度h₂；ρ_鹽水=$\frac{{h}_{1}}{{h}_{2}}{ρ}_{水}$．

點(diǎn)評 此題主要考查的是學(xué)生對液體壓強(qiáng)的影響因素實(shí)驗(yàn)的理解和掌握，以及利用壓強(qiáng)計(jì)測量液體的密度，具有創(chuàng)新性；解答此類題目要注意控制變量法和轉(zhuǎn)換法的運(yùn)用．