Question

8．某同学利用如图所示的器材探究液体内部压强的特点
（1）他向图甲中的U形管内注入适量的红墨水，当管内的红墨水静止时，U形管左右两侧液面的高度相同．
（2）如图乙所示，他将橡皮管的一端紧密地套在U形管左侧的端口后，多次改变探头在水中的深度，并比较每次的深度及相应的U形管左右两侧液面的高度差．这是为了探究液体内部压强与深度的关系．
（3）若图乙中U形管左右两侧红墨水面的高度差h=10cm，则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为1000Pa．（ρ_红墨水≈1.0×10³kg/m³，g=10N/kg）
（4）若乙图烧杯中装的是盐水，他想利用如图乙所示的器材测量盐水的密度．
①还需要的实验器材：水、烧杯、刻度尺．
②实验方案：
A、将探头分别放入盛有水和盐水的烧杯中，并使U形管两侧液面的高度差相同；
B、测量水中探头浸入的深度h₁；
C、测量盐水中探头浸入的深度h₂，盐水密度的表达式：ρ_盐水=$\frac{{h}_{1}}{{h}_{2}}{ρ}_{水}$．

Answer 1

分析 （1）U形管的实质是连通器，当连通器中的同种液体不流动时，两侧的液面保持相平；
（2）液体内部压强大小通过U形管两侧液面高度差的大小来反映，这是转换法；液体压强和液体的密度、深度有关，实验中采用控制变量法来设计实验．
（3）根据p=ρgh求出液体产生的压强即为橡皮管内气体的压强与大气压之差；
（4）将探头分别放入水中和盐水中，使U形管两侧液面的高度相同，则液体内部的压强相同；用刻度尺分别测出探头在水中和盐水中的深度，利用液体压强公式p=ρgh计算出盐水的密度．

解答 解：（1）图甲中的U形管相当于一连通器，液体不流动时，两侧的液面保持相平；
（2）实验中液体的密度不变，改变探头在水中的深度，研究的是液体内部压强与深度的关系．
（3）橡皮管内气体的压强与大气压之差：
p=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×0.1m=1000Pa．
（4）根据分析可知，实验中还需要测量探头进入盐水的深度，所以步骤C为：测量盐水中探头浸入的深度h₂；
探头在水中和盐水中受到的压强相同，由p=ρgh得，
ρ_盐水gh₂=ρ_水gh₁，
ρ_盐水=$\frac{{h}_{1}}{{h}_{2}}{ρ}_{水}$．
故答案为：（1）相同；
（2）液体内部压强与深度的关系；
（3）1000；
（4）测量盐水中探头浸入的深度h₂；ρ_盐水=$\frac{{h}_{1}}{{h}_{2}}{ρ}_{水}$．

点评 此题主要考查的是学生对液体压强的影响因素实验的理解和掌握，以及利用压强计测量液体的密度，具有创新性；解答此类题目要注意控制变量法和转换法的运用．