2020年中考物理 十四個重要測量儀器問題 專題08 液體壓強(qiáng)計(jì)問題（含解析）

專題08 液體壓強(qiáng)計(jì)問題一、用液體壓強(qiáng)計(jì)問題都學(xué)啥1.壓強(qiáng)計(jì)的構(gòu)造和原理（1）壓強(qiáng)計(jì)的構(gòu)造。液體壓強(qiáng)計(jì)是由金屬盒、橡皮軟管、玻璃U形管（內(nèi)裝有液體）組成。U形管的右管開口向上，左管通過橡皮軟管跟一個扎有橡皮薄膜的金屬盒相連，當(dāng)金屬盒的橡皮膜沒有受到壓強(qiáng)時，U形管兩邊的水面相平。 (a)U形管兩側(cè)液面原先是平齊的，表示兩側(cè)液面上方的壓強(qiáng)相等。 (b)當(dāng)金屬盒上的橡皮膜受到壓強(qiáng)時，U形管兩側(cè)液面便出現(xiàn)高度差，壓強(qiáng)越大時，高度差也越大。 （2）壓強(qiáng)計(jì)的原理。實(shí)驗(yàn)室里，測量液體和氣體的壓強(qiáng)的儀器，用U形管壓強(qiáng)計(jì)，結(jié)構(gòu)如圖所示，它由一小金屬盒（上面蒙有一層薄橡皮膜）和U形玻璃管組成，管內(nèi)裝有水或水銀，當(dāng)橡皮膜受到的壓強(qiáng)為零時，U形管兩邊液面相平，（在同一水平線上）當(dāng)橡皮膜受到壓強(qiáng)作用時，兩管內(nèi)液面產(chǎn)生高度差，壓強(qiáng)越大，兩液面高度差越大，因此由兩管內(nèi)液面的高度差可知被測壓強(qiáng)的大小。從刻度尺上讀出被測壓強(qiáng)的值。2.壓強(qiáng)計(jì)的使用方法和注意的問題【壓強(qiáng)計(jì)的使用方法】把金屬盒放入液體中，橡皮膜受到液體壓強(qiáng)的作用，而向里凹，封閉在管內(nèi)的氣體把這個壓強(qiáng)傳遞給液體，兩側(cè)液面出現(xiàn)高度差此時右側(cè)液面受到的壓強(qiáng)仍是大氣壓，左側(cè)液面受到的壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)與液體壓強(qiáng)之和再減去橡皮膜單位面積彈力的平均值如果橡皮膜的彈力很小，兩側(cè)液柱高度差所產(chǎn)生的壓強(qiáng)就近似等于液體的壓強(qiáng)   壓強(qiáng)計(jì)也可以用來測氣體的壓強(qiáng)把壓強(qiáng)計(jì)的左側(cè)管跟被測的氣體相通，如果被測氣體的壓強(qiáng)大于大氣壓，壓強(qiáng)計(jì)右側(cè)液面比左側(cè)的高，如果被測氣體的壓強(qiáng)比大氣壓小，左側(cè)液面比右側(cè)液面高，兩側(cè)液柱高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)近似等于被測氣體的壓強(qiáng)與大氣壓的差【使用壓強(qiáng)計(jì)需澄清和注意的問題】（1）使用微小壓強(qiáng)計(jì)研究不同方向液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)時要注意：壓強(qiáng)計(jì)的金屬盒應(yīng)保持在同一深度。（2）壓強(qiáng)計(jì)的兩邊高度差來顯示液體內(nèi)部的壓強(qiáng)這種方法叫轉(zhuǎn)換法。（3）壓強(qiáng)計(jì)只是用來研究液體壓強(qiáng)特點(diǎn)的一個工具，并不是用來測液體壓強(qiáng)的儀器。比如：液體內(nèi)部有沒有壓強(qiáng)，同一深度壓強(qiáng)變不變，壓強(qiáng)向哪個方向，壓強(qiáng)大小與什么有關(guān)等問題。即使按照液面差計(jì)算出壓強(qiáng)標(biāo)上刻度也是不準(zhǔn)確的，因?yàn)樵谒刑筋^上的橡皮膜還有個張力的存在，計(jì)算出來的數(shù)值也比真實(shí)值要小些。所以，說是壓強(qiáng)計(jì)，其實(shí)不是用來測液體壓強(qiáng)數(shù)值的儀器。二、液體壓強(qiáng)計(jì)問題的考法【例題1】在“探究影響液體壓強(qiáng)大小的因素”實(shí)驗(yàn)中，已知（a）中裝有水，（b）、（c）中裝有同種液體鹽水。老師用壓強(qiáng)計(jì)做了如圖所示的（a）、（b）、（c）三次實(shí)驗(yàn)。比較實(shí)驗(yàn)（a）、（b）可知液體壓強(qiáng)與液體的 有關(guān)；比較實(shí)驗(yàn)（b）、（c）可知液體壓強(qiáng)與液體的 有關(guān)。【答案】密度 深度【解析】實(shí)驗(yàn)（a）、（b）可知液體種類不同，即密度不等，深度相同產(chǎn)生的壓強(qiáng)不同，說明液體壓強(qiáng)與密度有關(guān)；實(shí)驗(yàn)（b）、（c）可知液體種類相同，即密度相等，深度不同產(chǎn)生的壓強(qiáng)不同，說明液體壓強(qiáng)與深度有關(guān)?！纠}2】小明在學(xué)習(xí)液體壓強(qiáng)時，用壓強(qiáng)計(jì)做了如圖所示的實(shí)驗(yàn)，獲得的數(shù)據(jù)如下表。據(jù)表中信息判斷小明研究的問題是 （ ）A液體向各個方向壓強(qiáng)的大小關(guān)系 B液體壓強(qiáng)與液體深度的關(guān)系C. 液體壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系 D液體壓強(qiáng)與氣壓的關(guān)系【答案】B【解析】本題考查用壓強(qiáng)計(jì)探究液體壓強(qiáng)特點(diǎn)問題。也滲透出用控制變量法研究問題思路。A如果研究液體向各個方向壓強(qiáng)的大小關(guān)系，必須保證液體的密度和深度相同，改變橡皮膜的方向，不符合題意；B液體的密度一定，方向一定，深度不斷增加，壓強(qiáng)計(jì)的液面高度差增大，壓強(qiáng)增大所以此實(shí)驗(yàn)利用控制變量法探究液體壓強(qiáng)跟液體深度的關(guān)系，符合題意；C如果研究液體壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系，保證深度不變，改變液體的種類來改變液體的密度，不符合題意，D實(shí)驗(yàn)中沒有反映氣壓的大小變化，不能研究液體壓強(qiáng)跟氣壓的關(guān)系不符合題意。三、液體壓強(qiáng)計(jì)問題的訓(xùn)練題1.如圖是小林同學(xué)利用U形壓強(qiáng)計(jì)改裝成的測液體密度的密度計(jì)A為固定支架，其作用是保證橡皮膜在不同的液體中深度均為5cmU形管盛水，其右管標(biāo)有刻度值，為了便于讀數(shù)，在U形管右管有一個指示液面位置（刻度值）的質(zhì)量為1g的實(shí)心紅色浮標(biāo)，剛好有一半體積浸沒在水中未測量時，U形管水面剛好與a相平，讀數(shù)時，讀取浮標(biāo)所對的刻度值即可當(dāng)橡皮膜放入某液體中，浮標(biāo)指示在b處，ab之間的距離為2cm，g取10N/kg，則（ ）A.浮標(biāo)所受浮力是1NB.浮標(biāo)的體積為1cm3C.b處指示的刻度值為0.8g/cm3D.浮標(biāo)的密度與該液體的密度之比為2：5【答案】C 【解析】A.浮標(biāo)所受浮力等于其重力，G=mg= 10-3kg×10N/kg=10-2NB. F浮=水gv排=10-2Nv排=10-6m3=1cm3所以浮標(biāo)的體積大于1cm3C. 4cm水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)等于5cm深某液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)水gh=液gH液=水gh/gH=1g/cm3×4cm/5cm=0.8g/cm3b處指示的刻度值為0.8g/cm3D.浮標(biāo)的密度與該液體的密度之比為2：51=m1/v1=1g/2cm3=0.5g/cm32=0.8g/cm3所以1/2=v1=0.5g/cm3：0.8g/cm3=5:82.水平實(shí)驗(yàn)桌面上有微小壓強(qiáng)計(jì)、刻度尺和裝有適量水的A、B兩個燒杯。小亮學(xué)習(xí)了液體內(nèi)部壓強(qiáng)跟哪些因素有關(guān)的知識后，又提出了新的猜想，為此他利用提供的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)探究。將微小壓強(qiáng)計(jì)的探頭放入A燒杯的水中，探頭到燒杯底的距離L為6cm，如圖甲所示，記錄微小壓強(qiáng)計(jì)U形管兩側(cè)的液面高度差h1；將微小壓強(qiáng)計(jì)的探頭放入B燒杯的水中，探頭到燒杯底的距離L為10cm，如圖乙所示，記錄微小壓強(qiáng)計(jì)U形管兩側(cè)的液面高度差h2；小亮發(fā)現(xiàn)h1大于h2，于是小亮得出結(jié)論“液體內(nèi)部任意一點(diǎn)的壓強(qiáng)跟該點(diǎn)到容器底的距離L有關(guān)”。請你利用這些器材，設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)證明小亮的結(jié)論是錯誤的。寫出實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。【答案】見解析?！窘馕觥繉?shí)驗(yàn)步驟： 將微小壓強(qiáng)計(jì)的探頭放入燒杯的水中，用刻度尺分別測量探頭到燒杯底的距離L1， 探頭到水面的距離H，讀出壓強(qiáng)計(jì)U形管兩側(cè)的液面高度差h1，將以上數(shù)據(jù)記錄在表格中。 向燒杯中倒入適量的水，調(diào)整探頭所在的位置，使探頭到水面的距離仍為H，用刻 度尺測量探頭到燒杯底部的距離L2，讀出壓強(qiáng)計(jì)U形管兩側(cè)的液面高度差h2，將以 上數(shù)據(jù)記錄在表格中。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：通過數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)L1 L2，h1=h2。由此證明液體內(nèi)部任意一點(diǎn)的壓強(qiáng)跟該點(diǎn)到容器底的距離L無關(guān)，所以小亮的觀點(diǎn)是錯誤的。 3.在探究“影響液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小的因素”的過程中，一些同學(xué)作了如下猜想：猜想A：在同一深度，液體內(nèi)部向各個方向都有壓強(qiáng)，且向各個方向的壓強(qiáng)相等；猜想B：在深度相同時，不同液體的壓強(qiáng)還跟它的密度有關(guān)，液體的密度越大，壓強(qiáng)越大；猜想C：同一種液體的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大為了檢驗(yàn)上述猜想B是否正確，某同學(xué)進(jìn)行了圖中各圖所示的操作：【答案】（1）A、B、C（2）E、F（3）A、D、E(或B、D、E或C、D、E)【解析】【本題是用U形管壓強(qiáng)計(jì)研究液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn).在研究三個或三個以上物理量之間的關(guān)系時，應(yīng)先確定研究對象的物理量(如液體壓強(qiáng))，然后逐一研究這個物理量和另一物理量(如深度或液體密度)的關(guān)系研究時要控制除這兩個物理量外的其他物理量(深度或密度)不變，然后將這些單一關(guān)系綜合起來，即控制變量的思想為驗(yàn)證猜想A是否正確，必須在同一液體中的同一深度，轉(zhuǎn)動金屬盒，將橡皮膜分別轉(zhuǎn)向各個不同的方向，觀察U形管兩管中水面的高度差是否變化，所以應(yīng)選圖中代號為A、B、C三個圖；檢驗(yàn)猜想B是否正確，要分別將金屬盒放在不同液體的同一深度，觀察兩管中水面的變化情況，故應(yīng)選代號為E、F的兩個圖；為檢驗(yàn)猜想C是否正確，要將金屬盒分別放在同一液體的不同深度，觀察兩管中水面的變化情況，故應(yīng)選代號為A、D、E(或B、D、E或C、D、E)4如圖所示，在探究液體壓強(qiáng)特點(diǎn)的過程中，將微小壓強(qiáng)計(jì)的金屬盒放在水中，下列做法能夠使壓強(qiáng)計(jì)U形管兩邊液面的高度差減小的是（）A將壓強(qiáng)計(jì)的金屬盒向上移動一段距離B將壓強(qiáng)計(jì)的金屬盒向下移動一段距離C將壓強(qiáng)計(jì)的金屬盒在原位置轉(zhuǎn)動180°D將壓強(qiáng)計(jì)的金屬盒放在同樣深度的食鹽水中【答案】A 【解析】能夠使壓強(qiáng)計(jì)U形管兩邊液面的高度差減小，說明微小壓強(qiáng)計(jì)的金屬盒受到的壓強(qiáng)減小了。我們知道液體壓強(qiáng)與液體密度、深度有關(guān)。所以將壓強(qiáng)計(jì)的金屬盒向上移動一段距離沒液體深度小，則產(chǎn)生的壓強(qiáng)小。5如圖所示的裝置可能是用來研究（）A液體內(nèi)部的壓強(qiáng)跟液體密度的關(guān)系B液體內(nèi)部的壓強(qiáng)跟深度的關(guān)系C在同一深度，液體向各個方向的壓強(qiáng)大小是否相等D液體內(nèi)部向各個方向是否都有壓強(qiáng)【答案】A 【解析】因?yàn)樯疃认嗤?，若是密度相同嗎，U型管液面高度差應(yīng)該相同。但從U型管液面高度差不同可以判斷密度不同沒深度相同才會有這樣的現(xiàn)象。所以A正確。6