Question

6．小雨利用如图甲所示的U形管压强计和装有水的大烧杯来探究液体内部压强的特点．

（1）若在使用压强计前，发现U形管内水面存在高度差．要使U形管两边的液面处在同一水平线上，以下调节方法正确的是②．
①从U形管内向外倒出适量水；②拆除软管重新安装；③向U形管内加适量水
（2）排除故障后，她重新将金属盒浸没于水中，完成了图乙、丙所示的实验，根据实验现象可知液体内部的压强与液体深度有关．
（3）小雨继续进行实验，她保持丙图中金属盒的位置不变，并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后，实验情形如图丁所示．比较丙、丁两次实验，小雨得出了结论：在同一深度，液体的密度越大，其内部的压强越大的．你认为他的结论是否可靠？请简要说明理由不可靠．没有控制液体深度相同．
（4）通过实验探究，小雨得到了液体内部压强的特点．小圆认为通过理论探索也可以得出结论．于是小圆给小雨进行了下面的理论推导．
容器中装有密度为ρ的液体，在距液面h的某处，液体内部的压强，可以这样计算：设想液体中有一高度为h、截面为S的液柱，其上表面与液面相平．那么，这个液柱的重量G=ρgsh（用给出的物理量符号和g表示），液柱底部受到的液体压强，可以认为是该液柱对其底面的压力产生的，利用压强的定义式，可推导出液柱对其底部的压强p=ρgh．（用给出的物理量符号和g表示）
（5）实验中液体压强的大小是通过比较U形管两边液面的高度差来判断的．如果所用的压强计U型管中可以选择装染色的酒精、水，以及水银中的一种液体（ρ_水银＞ρ_水＞ρ_酒精），为了使实验现象更明显，小雨应该选择三种液体中的酒精装入U形管中．

Answer 1

分析 （1）使用压强计前发现U形管内水面有高度差，说明软管内封闭的气体不受力时，压强与外界气压不相等，应重新进行安装，所以应选②；
（2）探究液体压强跟深度关系时，控制液体的密度不变，改变液体深度；
（3）探究液体压强跟密度时，控制深度不变，改变密度的大小；
（4）利用代入法可推导出最终的液体压强公式，这里还要用到的是密度的公式；
（5）液体压强大小通过U型管内液面的差来反映的，液面高度差越大，液体的压强越大．根据液体压强公式p=ρgh判断哪个U型管内液面高度差最大．

解答 解：（1）若在使用压强计前发现U形管内水面有高度差，说明软管内封闭的气体不受力时，压强与外界气压不相等，对实验结果会造成影响，应拆除软管重新安装；
（2）金属盒没入水中的深度增大，U形管两边液面的高度差逐渐变大，所以在液体密度一定时，液体越深，液体压强越大，所以液体压强跟液体深度有关．
（3）小雨要探究液体内部压强与液体密度的关系．则应保持深度不变．小雨保持丙图中金属盒的位置不变，并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后，液体是深度增大，密度增大，U型管左右液面差增大，没有控制深度不变，不能探究液体压强跟密度的关系；
（4）由固体压强公式推导液体压强公式：p=$\frac{F}{S}$，F=G，G=ρgSh（用ρ，S，h，g字母表示）
所以：p=$\frac{F}{S}$=ρgh．
（5）压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的．液面高度差越大，液体的压强越大．
如果被测压强大小相同，U形管中液体密度越小，液面高度差越大．为了使实验现象更明显，小雨应该选择酒精装入U形管中．
故答案为：（1）②； （2）液体深度； （3）不可靠．没有控制液体深度相同；（4）ρgsh； ρgh；（5）酒精．

点评 此题考查液体压强大小的影响因素，控制变量法和转换法的应用．同时考查了学生对液体压强公式、U型管压强计的了解与掌握．利用控制变量法和转换法探究液体压强大小的影响因素是本题考查的重点．