Question

18．如图所示，用压强计研究液体内部的压强：

（1）当压强计的金属盒在空气中时，U形管两边的液面应当相平，而小明同学却观察到如图a所示的情景．，出现这种情况的原因是：U形管左支管液面上方的气压大于大气压（填“大于”、“小于”或“等于”）；调节的方法是：B
A．将此时右边支管中高出的液体倒出    B．取下软管重新安装
（2）小明做了如图（b）所示的检查．当用手指按压（不论轻压还是重压）橡皮膜时，发现U形管两边液柱的高度几乎不变化．出现这种情况的原因是：探头漏气．
（3）比较c、d图实验，说明在液体密度相同时，液体压强的大小与深度有关，深度越深，压强越大；
（4）比较d、e图实验，说明液体内部在同一深度，向各个方向的压强相等；
（5）为了进一步研究在同一深度，液体的压强与液体的密度是否有关，他应如何操作，说出你的方法：取一杯盐水和一杯清水，将压强计的金属盒放在同一深度处，观察U型管中的液面高度差来比较压强．
（6）小莉同学在学了液体压强公式后，用公式对以上实验的数据进行分析计算（g=10N/kg），得出金属盒在30mm深处水的压强是300Pa，而从压强计测出的压强为280Pa（压强计左右两管中水的液面高度差为28mm）．

Answer 1

分析 （1）U形管右端上方是和大气相通的，等于大气压强；U形管右端液面比较高，就说明U形管左端液面上方的气体压强大于大气压；只要取下软管，让U形管左端液面和大气相通，这样U形管两端的液面就是相平的；
（2）压强计是通过橡皮膜来感受压强的，当橡皮膜受到压强时，软管中的气体压强变大，大于大气压强就会将U形管中的液面出现高度差，高度差越大，表示橡皮膜受到的压强越大；若和橡皮膜连接的软管出现漏气，不论橡皮膜是否受到压强，软管中气体的压强都等于大气压，压强计中液面就不会出现高度差；
（3）c、d两图中，液体相同，金属盒的深度不同，U形管中液面的高度差不同，据此得出结论；
（4）d、e两图中，液体相同，金属合的深度相同，只是金属盒的朝向不同，U形管中液面的高度差相同，据此得出结论．
（5）为了进一步研究在同一深度，液体的压强与液体的密度关系是否相等，他应如何操作，说出你的方法：去密度不同的液体，深度相同，比较液面差的高低．
（6）利用液体压强计算公式p=ρgh，计算即可．原因的产生应该来自橡皮膜自身．

解答 解：（1）当压强计的橡皮膜没有受到压强时，U形管中液面应该就是相平的，若U形管中的液面出现了高度差，就说明软管中的气体压强大于大气压，在压力差的作用下，U形管中的液面出现高度差；
要调节，只需要将软管取下，再重新安装，这样的话，U形管中两管上方的气体压强就是相等的（都等于大气压），当橡皮膜没有受到压强时，U形管中的液面就是相平的；
（2）若压强计的气密性不好，软管中的气体和大气相通，等于大气压强，橡皮膜受到压强时，软管内的气体压强不会发生变化，U形管中的液面就不会出现高度差；因此出现这种情况可能的原因是探头漏气．
（3）比较c、d图实验，可以得出：在液体密度相同时，液体压强的大小与深度有关，深度越深，压强越大；
（4）比较d、e图实验，可以得出：液体内部在同一深度，向各个方向的压强相等．
（5）他的操作方法是取密度不同的液体，深度相同，比较液面差的高低．即：取一杯盐水和一杯清水，将压强计的金属盒放在同一深度处，观察U型管中的液面高度差来比较压强．
（6）金属盒在30mm深处水的压强p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.03m=300Pa；
从压强计测出的压强为p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.028m=280Pa；
按压强计液面高度差计算的压强值小于按液体深度计算的压强值，其原因是橡皮膜由于发生形变，自身产生一个向外的压强．
故答案为：（1）大于；B．
（2）探头漏气；
（3）在液体密度相同时，液体压强的大小与深度有关，深度越深，压强越大；
（4）液体内部在同一深度，向各个方向的压强相等；
（5）取一杯盐水和一杯清水，将压强计的金属盒放在同一深度处，观察U型管中的液面高度差来比较压强；
（6）300；280．

点评 本题综合性较强，不仅涉及液体压强特点的探究过程，而且也涉及液体压强的计算，要熟练掌握液体压强的特点的实验以及实验过程注意的问题．