Question

10．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平．
（2）如图乙所示，如果要探究液体压强大小是否与压强方向有关，他应当保持
深度不变，改变探头方向，比较U形管左右两侧液面的高度．
（3）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．
（4）若大烧杯中始终装水，并保持压强计金属盒探头的深度不变，U形管中分别注入不同液体，U形管左右两侧液面的高度差最大的是C．
A．酒精（ρ_酒精=0.8×10³kg/m³）    B．植物油（ρ_植物油=0.9×10³kg/m³）
C．盐水（ρ_盐水=1.1×10³kg/m³）    D．红墨水（ρ_红墨水≈1.0×10³kg/m³）
（5）若图乙中U形管中注入植物油时左右两侧液面的高度差h=15cm，则金属盒探头在水中所处的深度为13.5 cm．（不考虑橡皮管中气体体积的变化，g=10N/kg）

Answer 1

分析 （1）U形管在接入橡胶管前，其实质是连通器，当连通器中的同种液体不流动时，两侧的液面高度相同；
（2）（3）液体压强和液体的密度、深度有关，与压强方向无关，实验中采用控制变量法来设计实验；
（4）根据p=ρgh来分析压强和液体密度的关系；
（5）已知U形管中液面的高度差，根据p=ρgh求出液体产生的压强，再利用公式变形可计算水中的深度．

解答 解：（1）图甲中的U形管相当于一连通器，液体不流动时，两侧的液面高度相同；
（2）如图乙所示，如果要探究液体压强大小是否与压强方向有关，他应当保持深度不变，改变橡皮膜的朝向，即探头方向，比较U形管左右两侧液面的高度．
（3）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；
（4）探头在下列液体中的深度相同，根据p=ρgh可知，深度相同，液体的密度越大压强越大，比较可知在盐水中的压强最大，U形管左右两侧液面的高度差最大，故C符合题意．
（5）U形管中所受到的压强：
p=ρ_植物油gh=0.9×10³kg/m³×10N/kg×0.15m=1350Pa．
则由p=ρgh可得，金属盒探头在水中所处的深度：
h_水=$\frac{p}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1350Pa}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.135m=13.5cm．
故答案为：（1）相平；（2）深度；探头的方向；（3）液体内部压强与深度的关系；（4）C；（5）13.5．

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，注意控制变量法和转换法的运用．难点在最后一问，重点考查液体压强公式的灵活运用．