Question

13．在“探究影響液體壓強(qiáng)大小的因素”實(shí)驗(yàn)中，老師用一個(gè)壓強(qiáng)計(jì)做了如圖所示的甲、乙、丙三次實(shí)驗(yàn)：

（1）壓強(qiáng)計(jì)使用之前，要檢查橡膠管連接探頭和U型管是否漏氣，并且調(diào)節(jié)U型管兩邊的液面位置要相平，這個(gè)組裝好的壓強(qiáng)計(jì)不是（選填“是”或“不是”）連通器；
（2）比較實(shí)驗(yàn)甲乙可知，液體壓強(qiáng)與液體的密度有關(guān)，比較實(shí)驗(yàn)乙、丙可知；液體壓強(qiáng)與液體深度的有關(guān)．
（3）甲圖中，壓強(qiáng)計(jì)的探頭在燒杯水中的深度為h₁，此時(shí)壓強(qiáng)計(jì)U型管兩邊水面的高度差為h₂，則h₁＞h₂；（選填“＞”、“＜”或“=”）橡皮管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與大氣壓之差的表達(dá)式為p=p₀+ρgh₂；
（4）乙圖中，用此裝置測(cè)量鹽水的密度，如果壓強(qiáng)計(jì)U型管兩邊水面的高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)代替探頭受到鹽水的壓強(qiáng)，則測(cè)量結(jié)果偏�。ā捌�大”、“偏小”或“準(zhǔn)確”）．
（5）小明想比較圖中甲、丙所示的兩次探頭所受到的液體壓強(qiáng)的大小關(guān)系，你認(rèn)為能比較出來(lái)嗎？
答：不能（選填“能”或“不能”）
（6）實(shí)驗(yàn)桌上有兩只大燒杯，其中一杯盛有純凈水，另一杯盛有濃鹽水，小明用壓強(qiáng)計(jì)將它們區(qū)別開，他將壓強(qiáng)計(jì)的探頭先后浸沒到兩杯液體中，壓強(qiáng)計(jì)U形管兩邊液面的高度差分別用h_甲和h_乙表示，并且使h_甲和h_乙相等，比較探頭所處的深度，則深度小的一定是鹽水．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)前，U形管兩側(cè)的液面位置應(yīng)該保持相平；根據(jù)連通器的概念來(lái)判斷該裝置是否屬于連通器：連通器是上端開口，底部連通的容器．
（2）液體的壓強(qiáng)與液體的深度和密度有關(guān)，根據(jù)控制變量法的要求，逐一分析圖中的控制量和變化量，可得出結(jié)論．
（3）把壓強(qiáng)計(jì)的U型管左側(cè)上端封閉的氣體作為研究對(duì)象，它處于平衡狀態(tài)，所以U型管內(nèi)的水對(duì)這段氣體的壓強(qiáng)等于探頭對(duì)這段氣體的壓強(qiáng)．
（4）考慮探頭處的橡皮膜向內(nèi)凹陷，也會(huì)產(chǎn)生壓強(qiáng)，由此來(lái)判斷U型管兩邊水面的高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)和探頭處受到鹽水的壓強(qiáng)的大小關(guān)系．
（5）液體壓強(qiáng)受液體密度、深度兩個(gè)因素影響，要注意控制變量法研究思想．
（6）每一次只改變其中的某一個(gè)因素，而控制其余幾個(gè)因素不變，從而研究被改變的這個(gè)因素對(duì)事物影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法．
此題中的變量是甲、乙兩杯密度不同的液體，不變量是高度差相同．

解答 解：（1）壓強(qiáng)計(jì)使用之前，要調(diào)節(jié)U型管兩邊的液面位置要相平，這個(gè)組裝好的壓強(qiáng)計(jì)一端是封閉的，不符合上端開口，底部連通的特點(diǎn)，所以不是連通器．
（2）比較甲、乙實(shí)驗(yàn)可知，在液體的深度相同時(shí)，圖甲中用的是水，圖乙中是鹽水，鹽水的密度大于水的密度，因此U型管內(nèi)水面出現(xiàn)高度差比較大，說(shuō)明液體內(nèi)部壓強(qiáng)與液體的密度有關(guān)系．
比較乙、丙實(shí)驗(yàn)可知，在液體的密度相同時(shí)，圖乙中壓強(qiáng)計(jì)的金屬盒所處的深度較深，U型管內(nèi)水面出現(xiàn)高度差比較大，說(shuō)明液體內(nèi)部壓強(qiáng)與液體的深度有關(guān)系．
（3）U型管左端封閉氣體作為研究對(duì)象，U型管對(duì)它的壓強(qiáng)等于大氣壓p₀加上高為h₂的水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)ρgh₂，探頭對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)p₀，加上深為H的水產(chǎn)生的壓強(qiáng)ρgh₁，再減去探頭的橡皮膜承擔(dān)的壓強(qiáng)p_膜，即：
p₀+ρgh₂=p₀+ρgh₁-p_膜
∴ρgh₂=ρgh₁-p_膜
∴ρgh₂＜ρgh₁
∴h₂＜h₁．
管內(nèi)氣體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)的關(guān)系表達(dá)式為：p=p₀+ρgh₂
（4）U型管左端封閉氣體作為研究對(duì)象，U型管內(nèi)液體對(duì)它的壓強(qiáng)等于大氣壓₀加上水產(chǎn)生的壓強(qiáng)p_水，探頭對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)p₀，加上水銀產(chǎn)生的壓強(qiáng)p_水銀，再減去探頭的橡皮膜承擔(dān)的壓強(qiáng)P_膜，即：
p₀+p_水=p₀+p_水銀-p_膜
p_水=p_水銀-p_膜．
所以用壓強(qiáng)計(jì)U型管兩邊水面的高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)代替探頭受到鹽水的壓強(qiáng)，則測(cè)量結(jié)果偏�。�
（5）甲丙兩次實(shí)驗(yàn)深度和液體密度都不相同，也就是沒控制變量，所以無(wú)法比較兩次探頭位置的壓強(qiáng)．
（6）將壓強(qiáng)計(jì)的金屬盒（探頭）先后浸沒在甲、乙兩杯液體中，使壓強(qiáng)計(jì)U形管兩邊液面的高度差相等，比較探頭所處的深度，則深度小的一定是鹽水．
故答案為：（1）相平；不是．
（2）密度；深度．
（3）＞；p=p₀+ρgh₂．
（4）偏�。�
（5）不能．
（6）探頭所處的深度；深度�。�

點(diǎn)評(píng) 封閉的氣體壓強(qiáng)各點(diǎn)都是相等的，深度對(duì)壓強(qiáng)的影響很微小，可以忽略．這是解答（3）（4）兩問(wèn)的關(guān)鍵．