Question

20．为了验证液体压强的特点，某实验小组设计了如图装置，容器中间用隔板分成左右两部分，隔板下部有一圆孔用橡皮膜封闭．橡皮膜两侧压强不同时，其形状发生改变．它可以用来做“探究液体压强是否跟深度、液体密度有关”的实验．
（1）当容器左右两侧分别加入深度不同的水，橡皮膜距容器底5cm，且左侧水面较低，会看到橡皮膜向左侧凸出，说明液体压强与深度有关．
（2）若要检验压强和液体密度关系时，重新在左侧倒入深8cm的水，右边倒入深8cm的酒精．发现橡皮膜向右凸出，可得到结论液体压强与液体密度有关．
（3）在（2）的基础上，现在要求橡皮膜不发生形变，可以增加的液体右边（“左边”、“右边”），使两侧的液面差为0.0075m．

Answer 1

分析 （1）要探究“液体压强跟深度的关系”，则应使液体密度相同，液体深度不同；
（2）要探究“液体压强跟液体密度的关系”，则应使液体深度相同，液体密度不同；液体的压强与液体的密度和深度有关，在容器两边分别装入深度相同，密度不同的甲、乙两种液体，观察橡皮膜的变形情况，得出结论；
（3）橡皮膜不发生形变，说明左右两侧液体的压强相等，由液体压强公式p=ρgh列等式计算．

解答 解：
（1）橡皮膜容易发生形变，两侧受到压强不同时，会向压强小的一侧凸起，通过橡皮膜的形变来判断容器两侧压强的大小；隔板两侧水的密度相同，深度不同，右侧中水深度大，橡皮膜向左凹，说明右侧水压强大，说明：同种液体中，液体压强与液体深度有关；
（2）若要检验压强和液体密度关系时，要在容器左右两部分分别装入深度相同的水和酒精，左侧倒入深8cm的水，右边倒入深8cm的水；发现橡皮膜向右凸出，说明酒精的密度小，这一侧压强小，所以橡皮膜会向右凸出，说明液体压强与液体密度有关．
（3）由p=ρgh可知，相同深度处，水的密度大于酒精的密度，水产生的压强大，为使橡皮膜不发生形变，应增加酒精的深度，即增加右边液体；
由于橡皮膜不发生形变，两容器对橡皮膜产生的压强相等，增加酒精的深度为h′，则有：
p_酒精=p_水，
ρ_酒精gh_酒精=ρ_水gh_水，
0.8×10³kg/m³×10N/kg×（3×10^-2m+h）=1.0×10³kg/m³×10N/kg×3×10^-2m，
解得：h=0.0075m．
故答案为：（1）深度；（2）8；液体压强与液体密度有关；（3）右边；0.0075．

点评 此题是探究液体压强是否跟液体密度、液体深度有关”的实验，考查了控制变量法和转换法在实验中的应用．