16.小明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,然后按如圖乙所示,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.
(2)小明想得到液體內(nèi)部壓強(qiáng)P與液體深度h、液體密度ρ的定量關(guān)系,請(qǐng)你根據(jù)所學(xué)過(guò)的知識(shí),利用圖丙中的液柱模型推導(dǎo)出液體內(nèi)部壓強(qiáng)的計(jì)算公式.
(3)圖丙中 若減少所選平面S的面積,該處的液體壓強(qiáng)將不變.(選填“增大”、“減小”或“不變”)
(4)他換用其他液體探究液體壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系,當(dāng)U形管左右兩側(cè)液面的高度差相同時(shí),探頭在下列液體中的深度最大的是A.
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
(5)將該壓強(qiáng)計(jì)金屬盒插入某液體中深度為15cm處時(shí),發(fā)現(xiàn)U形管左右兩側(cè)液面的高度差為12cm,則該液體的密度為0.8×103kg/m3.(ρ紅墨水≈1.0×103kg/m3

分析 (1)液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小通過(guò)U形管兩側(cè)液面高度差的大小來(lái)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(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn);
(2)根據(jù)壓強(qiáng)的定義式p=$\frac{F}{S}$再根據(jù)壓力與重力間關(guān)系以及重力與質(zhì)量關(guān)系;可推導(dǎo)出液體壓強(qiáng)公式p=ρgh;
(3)根據(jù)公式p=ρgh進(jìn)行分析判斷;
(4)根據(jù)p=ρgh來(lái)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)算液體的密度.

解答 解:(1)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.
(2)由圖丙知:
液注的體積V=Sh;
液柱的質(zhì)量m=ρv=ρSh;
液柱對(duì)平面的壓力F=G=mg=ρgSh;
平面受到的壓強(qiáng)p=$\frac{F}{S}$=$\frac{ρgSh}{S}$═ρgh;
故深度為h處液體的壓強(qiáng)公式為:p=ρgh.
(3)由公式p=ρgh可知,若減少所選平面S的面積,該處的液體壓強(qiáng)將不變.
(4)為了研究液體壓強(qiáng)是否與液體密度有關(guān),根據(jù)p=ρgh可知,若壓強(qiáng)相同,液體的密度越小橡皮膜所處深度越大,所以在酒精中的深度最大,故選A.
(5)U形管中所受到的壓強(qiáng):p=ρ紅墨水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa.
根據(jù)p=ρgh可知,ρ×10N/kg×0.15m=1200Pa,解得ρ=0.8×103kg/m3
故答案為:(1)液體內(nèi)部壓強(qiáng)與深度的關(guān)系;(2)推導(dǎo)過(guò)程如上;(3)不變;(4)A;(5)0.8×103

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.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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(1)小宇選用器材時(shí)發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖甲所示,他應(yīng)該校零;在連接實(shí)物電路的過(guò)程中,開(kāi)關(guān)要斷開(kāi).
(2)小宇連成如圖乙所示的電路,他剛要閉合開(kāi)關(guān),同組的小紅提醒他,實(shí)物連接有一處錯(cuò)誤,請(qǐng)?jiān)阱e(cuò)誤的導(dǎo)線上劃“×”,并畫(huà)出正確的連線.
(3)改正錯(cuò)誤連接后,閉合開(kāi)關(guān),移動(dòng)滑片P觀察兩表的示數(shù),下面是記錄相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格,請(qǐng)將其中(a)(b)兩項(xiàng)內(nèi)容補(bǔ)充完整.
實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234
(a)電阻R/Ω
(b)電流I/A
(4)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,控制定值電阻兩端的電壓為2V不變,當(dāng)小宇用20Ω的定值電阻替換了15Ω的定值電阻后,繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,電壓表的示數(shù)都無(wú)法降低到2V,原因是滑動(dòng)變阻器的最大阻值太小.

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