Question

10．小明利用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，实验前，他注意到U形管两边的液面已处在同一水平线上，如图甲所示．

（1）他将金属盒浸没于水中后，发现U形管两端液面如图乙所示的情景，则实验装置可能出现了漏气问题；
（2）排除故障后，他重新将金属盒浸没水中，发现随着金属盒浸入水中的深度增加，U形管两边液面的高度差逐渐变大，如图丙所示，由此可知液体内部的压强与浸入液体的深度有关；
（3）小明发现金属盒在丙中深度不变，只改变金属盒的方向，U形管两边液柱的高度差不变（选填“变化”或“不变化”）表明在相同条件下，液体内部向各个方向的压强相等（选填“相等”或“不相等”）．
（4）接着小明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．
（5）小明保持图中探头的位置不变，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，小强得出了：在同一深度，液体的密度越大，其内部的压强越大的结论．你认为他的结论是否可靠？不可靠，原因是没有控制深度相同．

Answer 1

分析 ①压强计的金属盒浸没在液体中，压强计的U型管左右液面是相平的，说明橡皮管破裂而漏气．
②液体压强大小跟液体深度和密度有关．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；探究液体压强跟密度时，控制深度不变，改变密度的大小．在液体的同一深度，向各个方向的压强相等．结合控制变量法，可对实验现象进行分析，并得出结论．

解答 解：（1）当他将金属盒浸没于水中后．发现U形管两端液面相平，一定出现漏气现象，可能是橡皮管出现破裂或没连接好，出现了漏气现象．
（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，所以液体压强跟浸入液体的深度有关．
（3）在同种液体中，金属盒距液面的距离相同时，只改变金属盒的方向，U形管两边液柱的高度差不发生变化；实验表明，同种液体的同一深度，液体内部向各个方向的压强都相等．
（4）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．
（5）保持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．
故答案为：（1）漏气；
（2）浸入液体的深度；
（3）不变；相等；
（4）深度；
（5）不可靠；没有控制深度相同．

点评 这是一道综合实验题，此题的难点是液体压强计的有关知识，我们要了解压强计的原理，知道液体压强计的操作要求，还要能灵活运用控制变量法．