初中物理探究液体压强的特点实验试题

2020年11月10日，"奋斗者"号在马里亚纳海沟成功坐底，创造了 的中国载人深潜新纪录，标志着我国在载人深潜领域达到世界领先水平。这激发了小杨同学探究液体内部压强的兴趣，实验如图所示。

（1）图甲是 形管压强计，金属盒上的橡皮膜应该选用 　　（选填"薄"或"厚" 一些的较好，从结构来看，压强计 　　（选填"是"或"不是" 连通器。

（2）比较乙、丙两次实验可知：同种液体内部压强随深度的增加而 　　；比较乙、丁两次实验可初步判断：液体内部压强与液体密度 　　（选填"有关"或"无关" 。

（3）根据液体内部压强的规律可知，"奋斗者"号深潜到 时每平方米的舱体受到的海水压力为 　　 （取 ，相当于质量为 　　 的物体受到的重力。

（4）若图丁的实验中 形管左右两侧水面的高度差为 ，则橡皮管内气体的压强与管外大气压之差为 　　 ；在图乙的实验中，保持金属盒位置不变，在容器中加入适量清水与其均匀混合后（液体不溢出），橡皮膜受到的液体压强将 　　（选填"变大""变小"或"无法判断" 。

如图所示，用微小压强计探究液体内部压强的特点。甲、乙、丙三个烧杯中盛有不同密度的盐水，甲图中盐水的密度与丁图相同。探头在液体中的深度甲与乙相同，丙与丁相同。

（1）为使实验现象更明显，压强计 形管中的液体最好用 　　（选填"水"或"水银" ；

（2）要探究液体压强与深度的关系，应选 　　两图；

（3）四个烧杯中，盐水密度最大的是 　　图。

某物理小组在"研究液体内部的压强"实验时，想知道液体对容器底部的压强增加量△ $p_{液}$ 及容器对水平面的压强增加量△ $p_{容}$ 与哪些因素有关，他们选取了体积相同、密度不同的若干小球放入水中（水深大于小球直径，且水不溢出），如图所示，测出水对容器底部的压强增加量△ $p_{液}$ 及容器对水平面的压强增加量△ $p_{容}$ ，得到的实验数据如表中实验序号 $1-5$ 所示。

液体分类	水     $\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$					未知液体     $\left({\rho }_{液}\right)$
实验序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
${\rho }_{球}\left(\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$	0.6	0.8	1.0	1.2	1.4	0.6	0.8	1.0	1.2	1.4
△     $p_{水}$ （帕     $)$	294	392	490	490	490	294	392	490	539	539
△     $p_{容}$ （帕     $)$	294	392	490	588	686	294	392	490	588	686

（1）本实验设计所用到的实验方法是下列中的 　　。

A．	$A.$ 控制变量法
B．	$B.$ 转换法
C．	$C.$ 等效替代法
D．	$D.$ 理想模型法

（2）分析比较表中实验序号 $1-5$ 中的数据及相关条件可知：当 ${\rho }_{球}$ 　　 ${\rho }_{水}$ （选填" $>$ "、" $<$ "、" $=$ "、" $⩾$ "、" $⩽$ " $)$ 时，△ $p_{液}=$ △ $p_{容}$ 。

（3）分析比较表中实验序号 $1-5$ 中的数据及相关条件可知：△ $p_{液}$ 与 ${\rho }_{球}$ 　　（选填"成正比"、"成反比"或"无关" $)$ 。

（4）他们仅改变液体种类，利用上述实验器材重复了实验，得到数据如表中实验序号 $6-10$ 所示。据此可知该液体的密度 ${\rho }_{液}=$ 　　 $\mathit{kg}/m^3$ 。

小明为探究"影响液体内部压强的因素"，进行了如下实验：

（1）如图甲，小明用手指轻按金属盒上的橡皮膜，如果发现 $U$ 形管两侧液面发生灵活变化，说明该压强计 　　（选填"漏气"或"不漏气" $)$ 。

（2）将压强计金属盒的橡皮膜朝上逐渐浸入水中某一深度处，如图乙，则压强计显示的是橡皮膜 　　（选填"各个方向"、"上方"或"下方" $)$ 的水对它的压强。

（3）由乙、丙两图可知：深度相同时，液体的密度 　　，压强越大。

下列关于压强的说法，正确的是 $($　　 $)$

A．如图是自制压强计，用它还可以制成高度仪，若瓶中装满水，还可制成液体温度计             

B．如图是机翼的截面图，飞机获得升力是因为其上表面空气流速小于下表面空气的流速             

C．如图所示装置中，水受到重力的方向竖直向下，因此不会对探头产生向上的压强

D．如图是嫦娥四号探月器，其静止时对月球和地球水平表面产生的压强相等

小薇同学制作了如图1所示的探头进行了液体压强和浮力的综合探究。

（1）紧密蒙在探头下端的橡皮膜，形变程度越大，说明它所受的液体压强越　　；

（2）实验时的情形如图2所示，比较甲图和　　图，可以初步得出结论：在同种液体中，液体内部压强随深度的增加而增大；

（3）比较图甲图和丙图，可以初步得出结论：液体内部压强与液体　　有关；

（4）小薇同学用弹簧测力计挂着此探头继续探究：

①向溢水杯中注水，直到溢水口水流出时停止加水，最后溢水杯中的水面恰好与溢水口　　；

②用细线悬挂在弹簧测力计下的探头刚好浸没，如图丁所示，此时弹簧测力计的示数为　　 $N$，溢出的水全部流入小量筒中，排开水的体积为　　 $\mathit{mL}$，此时探头所受的浮力为　　 $N$；

③探头从丁图位置不断缓慢往下放（细线足够长，实验过程中橡皮膜没有破裂），排开水的质量　　（选填“变大”“变小”或“不变” $)$，弹簧测力计的示数会　　（选填字母）。

$A$．一直变大 $B$．先不变后变小 $C$．先变大后变小 $D$．先变小后变大

用隔板将玻璃容器均分为两部分，隔板中有一小孔用薄橡皮膜封闭（如图），下列问题中可以用该装置探究的是 $($ 　　 $)$

①液体压强是否与液体的深度有关

②液体压强是否与液体的密度有关

③液体是否对容器的底部产生压强

④液体是否对容器的侧壁产生压强

A．

①②③

B．

①②④

C．

②③④

D．

①③④

小柯利用实验室的器材开展了下列实验。根据要求回答问题：

（1）如图甲，将液体压强计的金属盒放入水里，并不断改变金属盒在水中的深度，观察U形玻璃管两边液面的高度差。这样做是想研究　　。

（2）如图乙，在直导线下方放置一枚小磁针，当导线中有电流通过时，磁针发生偏转，表明通电导线周围存在磁场；如果导线下方不放小磁针，当导线中有电流通过时，则该通电导线周围　　（选填“存在”或“不存在”）磁场。

（3）如图丙，在测量滑动摩擦力的实验中，水平桌面上的物块，受到2N水平向右的拉力F，做匀速直线运动。当拉力F大小变为4N时，物块受到的摩擦力为　　N。

某兴趣小组用如图所示装置进行探究“影响液体内部压强的因素”实验。

已知：① $a$、 $b$两点压强等于外界大气压（大气压保持不变）；② $a$点压强等于 $a$点上方液柱压强与左管内气压 $P_1$之和；③ $b$点压强等于 $b$点上方液柱压强与右管内气压 $P_2$之和；④液体1和液体2密度不同。该小组同学先关闭 $K_2$打开 $K$和 $K_1$，用抽气机抽气，进行多次实验。再关闭 $K_1$打开 $K$和 $K_2$，重复上述操作，具体数据记录如表：

液体种类	液体1			液体种类	液体2
实验次数	第一次	第二次	第三次	实验次数	第四次	第五次	第六次
液柱高度 $(h_1/\mathit{cm})$	10	20	30	液柱高度 $(h_2/\mathit{cm})$	10	20	30
左管内气体压强 $(P_1/$千帕）	99	97	95	右管内气体压强 $(P_2/$千帕）	100	99	98

（1）以下研究过程所用到的方法与本实验中所用的方法明显不同的是　

$A$．研究磁极间的相互作用规律

$B$．研究压力的作用效果与受力面积大小的关系

$C$．研究滑动摩擦力大小与接触面积粗糙程度的关系

$D$．研究物体重力势能大小与物体被举高高度的关系

（2）通过比较第一次和第四次所测得的数据，可以研究　　。

（3）通过比较第四、第五、第六三次测得的数据，可以得出的结论是　　。

（4）探究液体压强与密度关系时，为了使结论更具普遍性，该小组同学还应如何继续实验（请写出实验思路，不需写具体步骤）　　。

在“研究影响液体内部压强”的实验中：

（1）压强计是通过观察 $U$形管的两端液面的　　来显示橡皮膜所受压强大小。

（2）比较图甲和图乙，可以初步得出结论：在同种液体中，液体内部压强随液体　　的增加而增大。

（3）如果我们要讨论液体内部压强是否与液体密度有关，应选择　　进行比较。

（4）已知乙图中 $U$形管左侧液柱高为 $4\mathit{cm}$，右侧液柱高为 $10\mathit{cm}$，则 $U$形管底部受到的液体的压强为　　 $\mathit{Pa}({\rho }_{水}=1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg})$

小敏同学利用如图装置探究“液体内部压强的特点”（乙和丙容器中装的是同种液体）。

（1）实验中，首先必须检查压强计能否正常使用，若用手指不论轻压还是重压探头的橡皮膜时，发现 $U$形管两边液柱的高度差变化都很小，则说明该压强计的气密性　　（选填“好”或“差” $)$；调节好压强计后， $U$形管两边液面相平。

（2）小敏把探头分别浸入到图甲、乙图中的两种液体（分别是水或者酒精）中，发现图甲中 $U$形管两边液柱的高度差比图乙的小，由此可以得出结论液体内部的压强跟液体的密度有关，他的结论是　　的（选填“正确”或“错误” $)$；　　（如果他的结论正确，此空填写“甲”中溶液是水还是酒精；如果他的结论错误，请填写错误原因）。接着他改变图乙中探头的深度，其探究情况如图丙所示。

（3）比较图　　，得出探头浸入液体中的深度越深， $U$形管两边液柱的高度差就越大，表示液体在此处的压强就越大。

（4）小敏还发现在同种液体中，探头所处深度相同时，只改变探头的方向， $U$形管两边液柱的高度差不变，表明　　。

小聪学习了固体压强后，爱动脑筋的他想探究液体内部是否有压强，液体内部压强究竟有哪些特点，小聪进行了大胆猜想：

猜想1：液体内部可能有压强

猜想2：液体内部的压强大小可能与方向有关

猜想3：液体内部的压强大小可能与液体深度有关

猜想4：液体内部的压强大小可能与液体的密度有关

$\dots$

为了验证以上猜想是否正确，小聪在老师的帮助下找来了一些实验器材，设计并完成了实验探究。请你完成下列问题：（1）实验前，要通过调试，使压强计 $U$形管两边的液面　　，小聪在调试时发现，用手指不论是轻压还是重压探头的橡皮膜时， $U$形管两边液面几乎没有变化。如图所示，说明该压强计　　（选填“漏气”或“不漏气” $)$。（2）为了验证猜想1，小聪把探头放入水中，再观察压强计 $U$形管两边液面是否有　　来判断探头处是否受到水的压强。

（3）在验证其余猜想的过程中，小聪收集到如下表中的数据，根据表中的数据：

序号	液体	深度 $ℎ\left(\mathit{mm}\right)$	压强计
			橡皮膜方向	液面高度差 $\left(\mathit{mm}\right)$
1	水	20.0	朝上	18.5
2			朝下	18.5
3			朝左	18.5
4			朝右	18.5
5		40.0	朝上	36.8
6		60.0	朝上	54.6
7	酒精	60.0	朝上	43.5

①比较序号1、2、3、4的数据，可得出的结论是　　。

②为了验证猜想3，小聪完成的实验操作应该是表中序号为　　的实验。

③比较序号6、7两组数据，可得出液体的压强与液体　　有关。

（4）小聪在实验中主要用到的研究方法有转换法和　　法。

如图是用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验装置。

（1）压强计上的 $U$形管　       　（选填“属于”或“不属于”）连通器。

（2）在使用压强计前，发现 $U$形管左右两侧的水面有一定的高度差，如图甲，其调节的方法是　      　（选填“ $A$”或“ $B$”），使 $U$形管左右两侧的水面相平。

$A$．将右侧支管中高出的水倒出    $B$．取下软管重新安装

（3）比较图乙和图丙，可以得到；液体的压强与　       　有关。

（4）比较　      　两图，可以得液体的压强与液体密度有关。

（5）已知图丁中 $U$形管左右两侧水面的高度差 $h=10\mathit{cm}$，则橡皮管内气体的压强与大气压强之差为　   　 $\mathit{Pa}$． $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， ${\rho }_{\mathit{盐水}}=1.1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg})$。

小明用微小压强计探究“液体内部压强的特点”时的实验情形，如图所示。

（1）小明安装好实验仪器后，发现 $U$形管两侧的液面不相平，如图 $A$所示，实验前需要将 $U$形管两侧液面调整相平，方法是　       　。

（2）小明调整好仪器，将探头放入水中同一深度并多次调整探头方向，如图 $B$、 $C$、 $D$所示，其探究的问题是　                        　。

（3）根据 $D$、 $E$两个图中的现象可以看出：　                   　。

探究液体内部压强的特点。

（1）用压强计和盛有水的容器进行实验，情形如图甲所示。比较 $A$、 $B$可知：在液体内部的同一深度，向　            　的压强都相等；比较 $A$、 $C$可知：液体内部压强的大小跟　           　有关。

（2）用如图乙所示的容器也可以探究液体内部的压强。容器中间用隔板分成互不相通的左右两部分，隔板上有一圆孔用薄橡皮膜封闭，橡皮膜两侧压强不同时其形状发生改变。用此容器进行的两次实验，情形如图丙的 $D$、 $E$所示。由此可推断： $a$、 $b$两种液体密度的大小关系是 ${\rho }_a$　    　 ${\rho }_b$， $a$、 $c$两种液体密度的大小关系是 ${\rho }_a$　      　 ${\rho }_c$。