2020年中考物理十四个重要测量仪器问题专题08液体压强计问题解析

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。3A．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1NB.浮标的体积为1cm3C.b处指示的刻度值为0.8g/cm3D.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=10-2NB.F浮=ρ水gv排=10-2Nv排=10-6m3=1cm3所以浮标的体积大于1cm3C.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gH4ρ液=ρ水gh/gH=1g/cm3×4cm/5cm=0.8g/cm3b处指示的刻度值为0.8g/cm3D.浮标的密度与该液体的密度之比为2：5ρ1=m1/v1=1g/2cm3=0.5g/cm3ρ2=0.8g/cm3所以ρ1/ρ2=v1=0.5g/cm3：0.8g/cm3=5:82.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】A6【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。