Question

2．如图所示，用压强计研究液体内部的压强：
（1）当压强计的金属盒在空气中时，U形管两边的液面应当相平，而小明同学却观察到如图a所示的情景．，出现这种情况的原因是：U形管左支管液面上方的气压大于大气压（填“大于”、“小于”或“等于”）；调节的方法是：B
A．将此时右边支管中高出的液体倒出     B．取下软管重新安装
（2）小明做了如图（b）所示的检查．当用手指按压（不论轻压还是重压）橡皮膜时，发现U形管两边液柱的高度几乎不变化．出现这种情况的原因是：探头漏气．
（3）比较c、d图实验，说明在液体密度相同时，液体压强的大小与深度有关，深度越深，压强越大；
（4）比较d、e图实验，说明液体内部在同一深度，向各个方向的压强相等；
（5）为了进一步研究在同一深度，液体的压强与液体的密度是否有关，他应如何操作，说出你的方法：取一杯盐水和一杯清水，将压强计的金属盒放在同一深度处，观察U型管中的液面高度差来比较压强．
（6）小莉同学在学了液体压强公式后，用公式对以上实验的数据进行分析计算（g=10N/kg），得出金属盒在30mm深处水的压强是300Pa，而从压强计测出的压强为280Pa（压强计左右两管中水的液面高度差为28mm），由此她发现按压强计液面高度差计算的压强值小于按液体深度计算的压强值，你认为造成的原因是什么？原因：橡皮膜由于发生形变，自身产生一个向外的压强．

Answer 1

分析 （1）U形管右端上方是和大气相通的，等于大气压强；U形管右端液面比较高，就说明U形管左端液面上方的气体压强大于大气压；只要取下软管，让U形管左端液面和大气相通，这样U形管两端的液面就是相平的；
（2）压强计是通过橡皮膜来感受压强的，当橡皮膜受到压强时，软管中的气体压强变大，大于大气压强就会将U形管中的液面出现高度差，高度差越大，表示橡皮膜受到的压强越大；若和橡皮膜连接的软管出现漏气，不论橡皮膜是否受到压强，软管中气体的压强都等于大气压，压强计中液面就不会出现高度差；
（3）c、d两图中，液体相同，金属盒的深度不同，U形管中液面的高度差不同，据此得出结论；
（4）d、e两图中，液体相同，金属合的深度相同，只是金属盒的朝向不同，U形管中液面的高度差相同，据此得出结论．
（5）为了进一步研究在同一深度，液体的压强与液体的密度关系是否相等，他应如何操作，说出你的方法：去密度不同的液体，深度相同，比较液面差的高低．
（6）利用液体压强计算公式p=ρgh，计算即可．原因的产生应该来自橡皮膜自身．

解答 解：（1）当压强计的橡皮膜没有受到压强时，U形管中液面应该就是相平的，若U形管中的液面出现了高度差，就说明软管中的气体压强大于大气压，在压力差的作用下，U形管中的液面出现高度差；
要调节，只需要将软管取下，再重新安装，这样的话，U形管中两管上方的气体压强就是相等的（都等于大气压），当橡皮膜没有受到压强时，U形管中的液面就是相平的；故选B；
（2）若压强计的气密性不好，软管中的气体和大气相通，等于大气压强，橡皮膜受到压强时，软管内的气体压强不会发生变化，U形管中的液面就不会出现高度差；因此出现这种情况可能的原因是探头漏气；
（3）比较c、d图实验，可以得出：在液体密度相同时，液体压强的大小与深度有关，深度越深，压强越大；
（4）比较d、e图实验，可以得出：液体内部在同一深度，向各个方向的压强相等．
（5）他的操作方法是取密度不同的液体，深度相同，比较液面差的高低．即：取一杯盐水和一杯清水，将压强计的金属盒放在同一深度处，观察U型管中的液面高度差来比较压强．
（6）p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.03m=300p_a；
p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.028m=280p_a；
按压强计液面高度差计算的压强值小于按液体深度计算的压强值，其原因是橡皮膜由于发生形变，自身产生一个向外的压强．
故答案为：（1）大于；B．
（2）探头漏气；
（3）在液体密度相同时，液体压强的大小与深度有关，深度越深，压强越大；
（4）液体内部在同一深度，向各个方向的压强相等；
（5）取一杯盐水和一杯清水，将压强计的金属盒放在同一深度处，观察U型管中的液面高度差来比较压强；
（6）300；280；橡皮膜由于发生形变，自身产生一个向外的压强．

点评 本题综合性较强，不仅涉及液体压强特点的探究过程，而且也涉及液体压强的计算，要熟练掌握液体压强的特点的实验以及实验过程注意的问题．