Question

3．在研究液体内部的压强与那些因素有关的实验中，小宇的探究过程如下：

（1）他分别在粗细不同、两端开口的玻璃管的一端扎上相同的橡皮薄膜，并在管内注入不同液体，观察到橡皮薄膜分别向下凸出，实验现象如图1所示
①根据图1（c）、（d）猜想A：液体内部的压强与液体的质量无关．
②根据图1（a）和（b）猜想B：液体内部的压强可能与液体的深度有关
③根据图1（b）和（c）猜想C：液体内部的压强可能与液体的密度有关．
（2）小宇用压强计继续探究，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，而小吴却观察到如图2（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
（3）小宇再作图2（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漏气．
（4）压强计调节正常后，小吴将金属盒先后浸入到不同液体中进行试验，如图2（c）所示，并记录部分实验数据在下表中．

实验序号	液体密度ρ （×103千克/米3）	U型管液面深度差H（cm）	橡皮薄膜凸出程度
1	0.8	H	5.0[
2		8.0	10.0
3	1.0	10.0	10.0
4		20.0	20.0
5	ρ	12.0	10.0
6		24.0	20.0

忽略橡皮膜的影响，分析实验数据得出：实验序号1中的H=4cm，实验序号5和6中的ρ=1.2×10³kg/m³；再继续分析实验序号2、3、5的数据初步得出猜想C正确．

Answer 1

分析 （1）影响液体压强的因素是液体的深度和密度，根据题意明确探究的因素是什么，再根据控制变量法的要求，对实验现象进行比较，得出结论．
（2）U形管两边出现高度差是因为两边气体的压强不同而造成的．若在没有给橡皮膜施加压强时，U形管两边出现高度差，则应取下软管重新安装．
（3）当用手指按压橡皮膜时，被封闭的气体会由于被压缩而压强增大，从而使U形管两边出现高度差．若软管与U形管左支管接触不严密，则会漏气，这样U形管两端不会出现高度差．
（4）根据P=ρgh，在液体密度一定时，液体的压强与深度成正比；在深度一定时，液体的压强与密度成正比；从而计算出H与ρ的值．

解答 解：（1）①据图（c）和（d）可知，同种液体，深度相同，容器的粗细不同，液体的质量不同不会影响其压强的大小；
②据图（a）和（b）可知，其他条件均相同，只有深度不同，而压强也不同，所以液体压强可能与液体的深度有关；
③据图（b）和（c）可知，其他条件均相同，只有液体密度不同，而压强也不同，所以液体压强可能与液体的密度有关；
（2）从图（a）可以看出，左边的液面比右边的液面低，所以左边液体上方的压强大；此时需将软管拔下，重新安装，故选B；
（3）若软管与U形管接触不严或漏气，即使挤压橡皮膜，U形管两边也不会出现高度差；
（4）根据液体压强公式p=ρgh，由实验序号1、2知，在液体密度相同时，液体的压强与深度成正比，即实验2的深度是实验1的2倍，压强也为2倍，高度差也为2倍；所以当实验2的高度差为8cm，实验1的高度差为4cm；
根据液体压强公式p=ρgh可知，在深度一定时，液体的压强与密度成正比，由实验3、5知，它们的深度相同，压强之比等于液体的密度之比，即$\frac{{p}_{液}}{{p}_{水}}$=$\frac{{ρ}_{液}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{12.0}{10.0}$=1.2，ρ_液=1.2ρ_水=1.2×10³kg/m³；
分析实验序号2、3、5的数据可知，深度相同，密度不同，压强不同，因而得出猜想C正确．
故答案为：（1）①（c）、（d）；②深度；③密度；（2）大于；B；（3）漏气；（4）4；1.2×10³；C．

点评 此题是探究液体内部压强的特点，考查了学生对压强计气密性的检验．同时考查了控制变量法在此实验中的应用．