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【题目】如图所示,将一个两端开口、重0.5N、横截面积为10cm2粗细均匀的玻璃管(玻璃管的厚度不计)一端扎上橡皮膜,然后用外力缓慢将玻璃管竖直插入盛有水的玻璃杯中.(ρ=1.0×103kg/m3 , g=10N/kg)
(1)在此过程中,①小明感觉到向下插入越深越费力,这说明;②小明看到橡皮膜(图中未画出)(填具体的变化).
(2)当玻璃管进入水中的深度为25cm时保持静止,此时所用外力为F.则: ①水对塑料片产生的压强是多少?
②F的大小是多少?
(3)保持玻璃管在水中的位置不变,然后向玻璃管镍缓慢倒入某液体,当倒入深度达到20cm时,橡皮膜恰好相平,那么倒进玻璃管中液体的密度是多少?

【答案】
(1)液体内部的压强随深度的增大而增大;向上凸出程度更明显
(2)解:①水对塑料片的向上压强:

pgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.25m=2500Pa

②由p= 得水对塑料片向上的压力:

F=pS=2500Pa×10×10﹣4m2=2.5N;

则所用外力:F=F﹣G=2.5N﹣0.5N=2N

答:①水对塑料片产生的压强是2500Pa;②F的大小是2N;


(3)解:管内倒入液体,液体对塑料片向下的压强:pgh

设塑料片的横截面积为S,则塑料片受倒入液体向下的压力:F=pS=ρghS,

因为塑料片刚好下落,所以塑料片受力为平衡力,

则F=F=2.5N,

即:ρghS=2.5N,

代入数据可得:ρ×10N/kg×0.2m×10×10﹣4m2=2.5N,

解得:ρ=1.25×103kg/m3

答:玻璃管中液体的密度是1.25×103kg/m3


【解析】解:(1)①将玻璃管竖直插入水中越深时,由pgh可知,橡皮膜所受的压强会逐渐变大,由F=pS可知橡皮膜受到向上的压力也会逐渐增大,所以感觉越费力;②因为橡皮膜受到向上的压力会逐渐增大,所以橡皮膜向上凸出程度更明显;
【考点精析】解答此题的关键在于理解液体的压强的计算的相关知识,掌握液体内部压强的公式:p=ρgh ρ指密度,单位kg/m3,g=9.8N/kg, h指深度,单位:m,压强单位(Pa) 注意:h 指液体的深度,即某点到液面的距离,以及对物体的浮沉条件及其应用的理解,了解物体的浮沉条件:浸没在液体中的物体 F浮>G 时上浮,F浮 = G 时悬浮,F浮 <G 时下沉.物体浮沉条件的应用举例:(1)轮船(2)潜水艇(3)气球(4)飞艇、热气(5)密度计(密度计的刻度是从上到下刻度变大,刻度不均匀,且刻度无单位.).

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