Question

6．某同學(xué)利用如圖1所示的器材探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)的特點(diǎn)．

（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(shí)，U形管左右兩側(cè)液面的高度相平．
（2）如圖乙所示，他將橡皮管的一端緊密地套在U形管左側(cè)的端口后，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．這是為了探究液體的壓強(qiáng)與深度的關(guān)系．
（3）他換用其他液體探究液體壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系，當(dāng)探頭在下列液體中的深度相同時(shí)，U形管左右兩側(cè)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．鹽水（ρ_鹽水=1.1×10³kg/m³）
（4）若圖乙中U形管左右兩側(cè)紅墨水面的高度差h=10cm，則橡皮管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與大氣壓之差約為980Pa．（ρ_紅墨水≈1.0×10³kg/m³）
在長(zhǎng)約1米、一端封閉的玻璃管里灌滿水銀，用手指將管口堵住，然后倒插在水銀槽中，放開(kāi)手指，管內(nèi)水銀面下降到一定高度時(shí)就不再下降，如圖2所示．
（1）為了測(cè)得大氣壓的值，這時(shí)必須測(cè)量管內(nèi)外水銀面高度差．如果將此裝置拿到比地面低得多的礦井底部，則觀察到的現(xiàn)象是管內(nèi)水銀柱高度變高．
（2）某同學(xué)也利用此裝置，把水銀換成水，將玻璃管灌滿水后倒插在水槽內(nèi)時(shí)，管中的水柱不會(huì)下降，如果這時(shí)在管頂開(kāi)一個(gè)小孔，水柱不會(huì)向上噴出．（均選填“會(huì)”或“不會(huì)”）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)連通器原理，U形管兩端液面和大氣相通，這樣U形管兩端的液面就是相平的；
（2）比較乙實(shí)驗(yàn)是控制液體的密度相同，改變液體的深度，觀察U形管兩側(cè)的液面高度差是否相等，得出液體內(nèi)部壓強(qiáng)是否和液體的深度有關(guān)．
（3）控制深度相同，改變液體的密度，觀察U形管兩側(cè)的液面高度差是否相等，得出液體內(nèi)部壓強(qiáng)是否和液體的密度有關(guān)，液體的密度越大，相同深度壓強(qiáng)越大；
（4）利用p=ρgh計(jì)算出壓強(qiáng)．
（5））為了測(cè)得大氣壓的值，這時(shí)必須測(cè)管內(nèi)外水銀面高度差． 管內(nèi)水銀柱的高度只與當(dāng)時(shí)的大氣壓有關(guān)，而與玻璃管的粗細(xì)、是否傾斜、以及水銀槽中的水銀的多少無(wú)關(guān)；
（6）已知水銀的密度和水的密度，大氣壓一樣，可求玻璃管的長(zhǎng)度．然后可知管中的水柱是否下降；托里拆利實(shí)驗(yàn)中，是管外的大氣壓支持著管內(nèi)的水銀柱，即管內(nèi)水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)等于管外的大氣壓．

解答 解：（1）根據(jù)連通器原理可知：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(shí)，U形管左右兩側(cè)液面的高度相平；
（2）由實(shí)驗(yàn)乙可知，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，這是為了探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)與液體的深度的關(guān)系；
（3）控制深度相同，改變液體的密度，觀察U形管兩側(cè)的液面高度差，得出液體內(nèi)部壓強(qiáng)是否和液體的密度有關(guān)，液體的密度越大，相同深度壓強(qiáng)越大，所以C中U形管左右兩側(cè)液面的高度差最大；
（4）若圖乙中U形管左右兩側(cè)紅墨水面的高度差h=10cm，則橡皮管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與大氣壓之差約為p=ρgh=1.0×10³kg/m³×9.8N/kg×0.1m=980Pa；
如圖2所示：
（1）為了測(cè)得大氣壓的值，這時(shí)必須測(cè)量管內(nèi)外水銀面高度差．如果將此裝置拿到比地面低得多的礦井底部，大氣壓隨高度的減小而增大，故所能支持的水銀柱高度也變高． 即觀察到的現(xiàn)象是管內(nèi)水銀柱高度變高；
（2）一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為760毫米汞柱，由p=ρ_水銀gh_水銀=ρ_水gh_水，可知，如果水銀氣壓計(jì)中的水銀用水代替，那么玻璃管的長(zhǎng)度約為 10m，所以把水銀換成水，將玻璃管灌滿水后倒插在水槽內(nèi)時(shí)，管中的水柱不會(huì)下降；  當(dāng)管頂開(kāi)一個(gè)小孔時(shí)，管內(nèi)的水與外界的大氣相通，玻璃管和水槽組成連通器，則管內(nèi)的水不會(huì)從小孔噴出，反而會(huì)立即下降，直到液面相平．
故答案為：
（1）相平；（2）液體的壓強(qiáng)與深度的關(guān)系；（3）C；（4）980；
（1）管內(nèi)外水銀面高度差；管內(nèi)水銀柱高度變高；（2）不會(huì)；不會(huì)．

點(diǎn)評(píng) （1）此題考查的是我們對(duì)于液體壓強(qiáng)計(jì)的了解以及液體內(nèi)部壓強(qiáng)的影響因素．注意物理實(shí)驗(yàn)中研究方法--等效替代法和控制變量法的運(yùn)用．液體壓強(qiáng)是中考必考的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握；
（2）本題是考查對(duì)托里拆利實(shí)驗(yàn)原理的理解，并且要求能在題目中靈活運(yùn)用，難度適中．