Question

14．小民同學(xué)利用如圖所示的器材探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)的特點．

（1）他向圖甲中的U形管內(nèi)注入適量的紅墨水，當(dāng)管內(nèi)的紅墨水靜止時，U形管左右兩側(cè)液面的高度相同．
（2）小民同學(xué)將橡皮管的一端緊密地套在U形管左側(cè)的端口，另一端緊密連接到壓強(qiáng)探頭上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)U形管左右兩側(cè)液面如圖乙所示，由此可判斷封閉在橡皮管內(nèi)的空氣的壓強(qiáng)大于當(dāng)?shù)氐拇髿鈮海�這時應(yīng)該適當(dāng)調(diào)節(jié)連接探頭和U形管的橡皮管，直到U形管左右兩側(cè)液面相平后，才能用探頭去探測液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)．若U形管左右兩側(cè)液面的高度差越大，說明液體在被探測處產(chǎn)生的壓強(qiáng)越大．
（3）小民把壓強(qiáng)計調(diào)好后，多次改變探頭在水中的深度，并比較每次的深度及相應(yīng)的U形管左右兩側(cè)液面的高度差．這是為了探究液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)與深度的關(guān)系．
（4）小民換用幾種密度不同的液體探究液體壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系，這時應(yīng)保持探頭在各種液體中的深度相同．若觀察到U形管左右兩側(cè)液面的高度差較大，說明這種液體的密度較大（選填“較大”或“較小”）．
（5）若圖丙中U形管左右兩側(cè)紅墨水面的高度差h=20cm，則橡皮管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與大氣壓之差約為2000Pa．（取ρ_紅墨水=1.0×10³kg/m³，g=10N/kg）

Answer 1

分析 （1）U形管的實質(zhì)是連通器，當(dāng)連通器中的同種液體不流動時，兩側(cè)的液面保持相平；
（2）液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小通過U形管兩側(cè)液面高度差的大小來反映，這是轉(zhuǎn)換法；U形管兩側(cè)液面的高度差越大說明液體的壓強(qiáng)越大；
（3）液體壓強(qiáng)和液體的密度、深度有關(guān)，實驗中采用控制變量法來設(shè)計實驗；
（4）要探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)與密度關(guān)系，應(yīng)保持探頭在不同液體中的深度相同；U形管左右兩側(cè)液面的高度差越大，液體內(nèi)部的壓強(qiáng)越大；
（5）根據(jù)p=ρgh求出液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)即為橡皮管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與大氣壓之差．

解答 解：（1）圖甲中的U形管相當(dāng)于一連通器，液體不流動時，兩側(cè)的液面保持相平；
（2）觀察圖乙可知，U形管左側(cè)液柱高度小于右側(cè)液柱高度，說明封閉在橡皮管內(nèi)的空氣的壓強(qiáng)大于當(dāng)?shù)氐拇髿鈮�；要適當(dāng)調(diào)節(jié)連接探頭和U形管的橡皮管，直到U形管左右兩側(cè)液面相平，才能夠去測量液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)；壓強(qiáng)計就是依據(jù)觀察U形管中液面的高度差來反映液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小的，U形管左右兩側(cè)液面的高度差越大，液體在被探測處產(chǎn)生的壓強(qiáng)越大；
（3）實驗中液體的密度不變，改變探頭在水中的深度，研究的是液體內(nèi)部壓強(qiáng)與深度的關(guān)系；
（4）運(yùn)用控制變量法，要探究液體壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系，要保持探頭在液體中的深度相同；壓強(qiáng)計的探頭放在不同液體中，所處深度相同，若觀察到U形管左右兩側(cè)液面的高度差較大，說明該液體的密度較大；
（5）橡皮管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與大氣壓之差：
p=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×20×10^-2m=2000Pa．
故答案為：（1）相同；（2）大于；相平；越大；（3）深度；（4）深度；較大；（5）2000．

點評 了解壓強(qiáng)計的原理與結(jié)構(gòu)，學(xué)會用控制變量法進(jìn)行實驗和分析實驗結(jié)論，是本實驗中要求掌握的重點．明確了影響液體內(nèi)部壓強(qiáng)的因素，也就不難判斷U形管的粗細(xì)是不會影響實驗結(jié)果的．