2020年中考物理测量仪器问题专题08液体压强计问题（含解析）.doc

1 专题 08 液体压强计问题 一、用液体压强计问题都学啥 1.压强计的构造和原理 （1）压强计的构造。液体压强计是由金属盒、橡皮软管、玻璃 U 形管（内装有液体）组成。U 形管的右管 开口向上，左管通过橡皮软管跟一个扎有橡皮薄膜的金属盒相连，当金属盒的橡皮膜没有受到压强时，U 形 管两边的水面相平。 (a)U 形管两侧液面原先是平齐的，表示两侧液面上方的压强相等。 (b)当金属盒上的 橡皮膜受到压强时，U 形管两侧液面便出现高度差，压强越大时，高度差也越大。 （2）压强计的原理。实验室里，测量液体和气体的压强的仪器，用 U 形管压强计，结构如图所示，它由一 小金属盒（上面蒙有一层薄橡皮膜）和 U 形玻璃管组成，管内装有水或水银，当橡皮膜受到的压强为零时， U 形管两边液面相平，（在同一水平线上）当橡皮膜受到压强作用时，两管内液面产生高度差，压强越大， 两液面高度差越大，因此由两管内液面的高度差可知被测压强的大小。从刻度尺上读出被测压强的值。 2.压强计的使用方法和注意的问题 【压强计的使用方法】 把金属盒放入液体中，橡皮膜受到液体压强的作用，而向里凹，封闭在管内的气体把这个压强传递给液体， 两侧液面出现高度差．此时右侧液面受到的压强仍是大气压，左侧液面受到的压强等于大气压强与液体压 强之和再减去橡皮膜单位面积弹力的平均值．如果橡皮膜的弹力很小，两侧液柱高度差所产生的压强就近 似等于液体的压强． 压强计也可以用来测气体的压强．把压强计的左侧管跟被测的气体相通，如果 被测气体的压强大于大气压，压强计右侧液面比左侧的高，如果被测气体的压强比大气压小，左侧液面比 右侧液面高，两侧液柱高度差产生的压强近似等于被测气体的压强与大气压的差． 【使用压强计需澄清和注意的问题】 （1）使用微小压强计研究不同方向液体压强的特点时要注意：压强计的金属盒应保持在同一深度。 （2）压强计的两边高度差来显示液体内部的压强这种方法叫转换法。 （3）压强计只是用来研究液体压强特点的一个工具，并不是用来测液体压强的仪器。比如：液体内部有没2 有压强，同一深度压强变不变，压强向哪个方向，压强大小与什么有关等问题。即使按照液面差计算出压 强标上刻度也是不准确的，因为在水中探头上的橡皮膜还有个张力的存在，计算出来的数值也比真实值要 小些。所以，说是压强计，其实不是用来测液体压强数值的仪器。 二、液体压强计问题的考法 【例题 1】在“探究影响液体压强大小的因素”实验中， 已知（a）中装有水，（b）、（c）中装有同种液体盐水。老师用压强计做了如图所示的（a）、（b）、（c）三次 实验。比较实验（a）、（b）可知液体压强与液体的 有关；比较实验（b）、（c）可知液体压强与液 体的 有关。 【答案】密度 深度 【解析】实验（a）、（b）可知液体种类不同，即密度不等，深度相同产生的压强不同，说明液体压强与密 度有关；实验（b）、（c）可知液体种类相同，即密度相等，深度不同产生的压强不同，说明液体压强与深 度有关。 【例题 2】小明在学习液体压强时，用压强计做了如图所示的实验，获得的数据如下表。据表中信息判断小 明研究的问题是 （ ） A．液体向各个方向压强的大小关系 B．液体压强与液体深度的关系 C. 液体压强与液体密度的关系 D．液体压强与气压的关系 【答案】B 【解析】本题考查用压强计探究液体压强特点问题。也渗透出用控制变量法研究问题思路。3 A．如果研究液体向各个方向压强的大小关系，必须保证液体的密度和深度相同，改变橡皮膜的方向，不符 合题意； B．液体的密度一定，方向一定，深度不断增加，压强计的液面高度差增大，压强增大．所以此实验利用控 制变量法探究液体压强跟液体深度的关系，符合题意； C．如果研究液体压强与液体密度的关系，保证深度不变，改变液体的种类来改变液体的密度，不符合题意， D．实验中没有反映气压的大小变化，不能研究液体压强跟气压的关系．不符合题意。 三、液体压强计问题的训练题 1.如图是小林同学利用 U 形压强计改装成的测液体密度的密度计．A 为固定支架，其作用是保证橡皮膜在不 同的液体中深度均为 5cm．U 形管盛水，其右管标有刻度值，为了便于读数，在 U 形管右管有一个指示液面 位置（刻度值）的质量为 1g 的实心红色浮标，刚好有一半体积浸没在水中．未测量时，U 形管水面刚好与 a 相平，读数时，读取浮标所对的刻度值即可．当橡皮膜放入某液体中，浮标指示在 b 处，ab 之间的距离为 2cm，g 取 10N/kg， 则（ ） A.浮标所受浮力是 1N B.浮标的体积为 1cm3 C.b 处指示的刻度值为 0.8g/cm3 D.浮标的密度与该液体的密度之比为 2：5 【答案】C 【解析】A.浮标所受浮力等于其重力，G=mg= 10-3kg×10N/kg=10-2N B. F 浮=ρ 水 gv 排=10-2N v 排=10-6m3=1cm3 所以浮标的体积大于 1cm3 C. 4cm 水柱产生的压强等于 5cm 深某液体产生的压强 ρ 水 gh=ρ 液 gH4 ρ 液=ρ 水 gh/gH=1g/cm3×4cm/5cm=0.8g/cm3 b 处指示的刻度值为 0.8g/cm3 D.浮标的密度与该液体的密度之比为 2：5 ρ1=m1/v1=1g/2cm3=0.5g/cm3 ρ2=0.8g/cm3 所以 ρ1/ρ2=v1=0.5g/cm3：0.8g/cm3=5:8 2.水平实验桌面上有微小压强计、刻度尺和装有适量水的 A、B 两个烧杯。小亮学习了液体内部压强跟哪些 因素有关的知识后，又提出了新的猜想，为此他利用提 供的实验器材进行了如下实验探究。 ①将微小压强计的探头放入 A 烧杯的水中，探头到烧杯底的距离 L 为 6cm，如图甲所示，记录微小压强计 U 形管两侧的液面高度差 h1； ②将微小压强计的探头放入 B 烧杯的水中，探头到烧杯底的距离 L 为 10cm，如图乙所示， 记录微小压强计 U 形管两侧的液面高度差 h2； 小亮发现 h1 大于 h2，于是小亮得出结论“液体内部任意一点的压强跟该点到容器底的距离L 有关”。请你利 用这些器材，设计一个实验证明小亮的结论是错误的。写出实验步骤和实验现象。 【答案】见解析。 【解析】实验步骤：① 将微小压强计的探头放入烧杯的水中，用刻度尺分别测量探头到烧杯底的距离 L1， 探头到水面的距离 H，读出压强计 U 形管两侧的液面高度差 h1，将以上数据记录在表格中。 ② 向烧杯中倒入适量的水，调整探头所在的位置，使探头到水面的距离仍为 H，用刻 度尺测量探头到烧杯底部的距离 L2，读出压强计 U 形管两侧的液面高度差 h2，将以 上数据记录在表格中。 实验现象：通过数据可发现 L1≠ L2，h1=h2。 由此证明液体内部任意一点的压强跟该点到容器底的距离 L 无关，所以小亮的观点是 错误的。 3.在探究“影响液体内部压强大小的因素”的过程中，一些同学作了如下猜想：5 猜想 A：在同一深度，液体内部向各个方向都有压强，且向各个方向的压强相等； 猜想 B：在深度相同时，不同液体的压强还跟它的密度有关，液体的密度越大，压强越大； 猜想 C：同一种液体的压强随深度的增加而增大． 为了检验上述猜想 B 是否正确，某同学进行了图中各图所示的操作： 【答案】（1）A、B、C（2）E、F（3）A、D、E(或 B、D、E 或 C、D、E) 【解析】【本题是用 U 形管压强计研究液体内部压强大小与哪些因素有关的实验.在研究三个或三个以上物 理量之间的关系时，应先确定研究对象的物理量(如液体压强)，然后逐一研究这个物理量和另一物理量(如 深度或液体密度)的关系．研究时要控制除这两个物理量外的其他物理量(深度或密度)不变，然后将这些单 一关系综合起来，即控制变量的思想． 为验证猜想 A 是否正确，必须在同一液体中的同一深度，转动金属盒，将橡皮膜分别转向各个不同的方向， 观察 U 形管两管中水面的高度差是否变化，所以应选图中代号为 A、B、C 三个图；检验猜想 B 是否正确， 要分别将金属盒放在不同液体的同一深度，观察两管中水面的变化情况，故应选代号为 E、F 的两个图；为 检验猜想 C 是否正确，要将金属盒分别放在同一液体的不同深度，观察两管中水面的变化情况，故应选代 号为 A、D、E(或 B、D、E 或 C、D、E)． 4．如图所示，在探究液体压强特点的过程中，将微小压强计的金属盒放在水中，下列做法能够使压强计 U 形管两边液面的高度差减小的是（　　） A．将压强计的金属盒向上移动一段距离 B．将压强计的金属盒向下移动一段距离 C．将压强计的金属盒在原位置转动 180° D．将压强计的金属盒放在同样深度的食盐水中 【答案】A 6 【解析】能够使压强计 U 形管两边液面的高度差减小，说明微小压强计的金属盒受到的压强减小了。我们 知道液体压强与液体密度、深度有关。所以将压强计的金属盒向上移动一段距离没液体深度小，则产生的 压强小。 5．如图所示的装置可能是用来研究（　　） A．液体内部的压强跟液体密度的关系 B．液体内部的压强跟深度的关系 C．在同一深度，液体向各个方向的压强大小是否相等 D．液体内部向各个方向是否都有压强 【答案】A 【解析】因为深度相同，若是密度相同吗，U 型管液面高度差应该相同。但从 U 型管液面高度差不同可以判 断密度不同没深度相同才会有这样的现象。所以 A 正确。