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专题09.2 液体的压强
知识点1:液体压强的特点
1.液体向各个方向都有压强。
2.同种液体中在同一深度处液体向各个方向的压强相等。
3.同种液体中,深度越大液体压强越大。
4.在深度相同时,液体密度越大,液体压强越大。
知识点2:液体压强的大小
1.液体压强与液体密度和液体深度有关。
2.公式:P=ρgh。式中,P表示液体压强单位帕斯卡(Pa);ρ表示液体密度,单位是千克每立方米
(kg/m3);h表示液体深度,单位是米(m)。
知识点3:连通器——液体压强的实际应用
1.原理:连通器里的液体在不流动时,各容器中的液面高度总是相等的。
2.应用:水壶、锅炉水位计、水塔、船闸、下水道的弯管。
解读一体压强公式
(1)应用的公式是P=ρgh;
(2)g=9.8N/kg 有时题中为了计算简单给出g=10N/kg
(3)ρ是指产生压强的液体的密度,一般给出,但对常见的液体水,其密度需记忆。ρ =1.0×103kg/m3
水
(4)h是指深度,表示从自由液面到计算压强的那点之间的竖直距离,即深度是由上往下量的。对以上问
题理解后,各量单位统一了,代入公式计算能很好地解决实际问题。知识点1:液体压强的特点
【例题1】在“探究影响液体压强大小的因素”实验中,
已知(a)中装有水,(b)、(c)中装有同种液体盐水。老师用压强计做了如图所示的(a)、(b)、
(c)三次实验。比较实验(a)、(b)可知液体压强与液体的 有关;比较实验(b)、(c)可
知液体压强与液体的 有关。
【答案】密度 深度
【解析】实验(a)、(b)可知液体种类不同,即密度不等,深度相同产生的压强不同,说明液体压强与
密度有关;实验(b)、(c)可知液体种类相同,即密度相等,深度不同产生的压强不同,说明液体压强
与深度有关。
知识点2:液体压强的大小
【例题2】(2020四川甘孜州)如图所示,茶壶的壶嘴与壶身构成连通器,若茶壶中水深8cm,则水对壶
底的压强是__________Pa (g取10Nkg); 若将茶壶略微倾斜、水不溢出且保持静止后,壶嘴和壶身中水
面__________(选填 “相平”或“不相平”)。
【答案】 (1)800 (2)相平
【解析】(1)水对壶底的压强为
(2)根据连通器的原理知,当连通器中液体静止时,液面总保持相平,故茶壶略微倾斜、水不溢出且保持静止后,壶嘴和壶身中水面相平。
知识点3:连通器——液体压强的实际应用
【例题3】图所示为小明家的一段自来管路的示意图。平时总水阀保持打开,某次出远门前,小明先将水
龙头关闭再将总水阀完全关闭后,突然想洗手又打开水龙头,则( )
A.abcd断水管中的水均可流出
B.只有ab段水管中的水能流出
C.流出的水量等于ab段和cd段水管中的水量之和
D.基本没有水流出
【答案】D
【解析】由于da之间的高度小于10m,水压小于大气压强,所以打开水龙头基本没有水流出,选项D正确。
1.一个空药瓶,瓶口扎上橡皮膜竖直地浸入水中,一次瓶口朝上,一次瓶口朝下,两次药瓶在水里的位
置相同(如图所示),下列关于橡皮膜的说法正确的是( )
A.瓶口朝上时向内凹,瓶口朝下时向外凸,形变程度相同
B.瓶口朝上时向内凹,瓶口朝下时向外凸,朝下时形变更多
C.两次都向内凹,形变程度相同
D.两次都向内凹,瓶口朝下时形变更多【答案】D
【解析】根据液体压强的特点分析解答,液体压强特点:
①液体内部朝各个方向都有压强,在同一深度,液体向各个方向的压强相等;
②液体的压强随深度的增加而增大;
③不同液体的压强还跟密度有关,深度一定时,液体的密度越大,压强越大。
液体内部朝各个方向都有压强,所以橡皮膜不论是朝上还是朝下都会向内凹;
在同种液体中,液体的压强随深度的增加而增大,所以橡皮膜朝下时,浸入液体的深度大,橡皮膜凹的更
明显。
综上分析可知,两次都向内凹,瓶口朝下时形变更多。
故ABC错误,D正确。
2.小明在学习液体压强时,用压强计做了如图所示的实验,获得的数据如下表。据表中信息判断小明研究
的问题是 ( )
A.液体向各个方向压强的大小关系 B.液体压强与液体深度的关系
C. 液体压强与液体密度的关系 D.液体压强与气压的关系
【答案】B
【解析】本题考查用压强计探究液体压强特点问题。也渗透出用控制变量法研究问题思路。
A.如果研究液体向各个方向压强的大小关系,必须保证液体的密度和深度相同,改变橡皮膜的方向,不
符合题意;
B.液体的密度一定,方向一定,深度不断增加,压强计的液面高度差增大,压强增大.所以此实验利用
控制变量法探究液体压强跟液体深度的关系,符合题意;
C.如果研究液体压强与液体密度的关系,保证深度不变,改变液体的种类来改变液体的密度,不符合题
意,
D.实验中没有反映气压的大小变化,不能研究液体压强跟气压的关系.不符合题意。
3.三峡船闸实现了上下游船只的通航,如图所示。船闸是根据 原理工作的。当闸室内的水深为36米
时,水对闸室底部产生的压强为 Pa.(g=10N/kg,ρ =1.0×103kg/m3)
水【答案】连通器;3.6×105。
【解析】(1)几个底部互相连通的容器,注入同一种液体,在液体不流动时连通器内各容器的液面总是
保持在同一水平面上,这就是连通器的原理。
(2)根据p=ρgh计算水对闸室底部产生的压强。
船闸的上游阀门打开时,上游和闸室构成连通器,下游阀门打开时,下游和闸室构成连通器,所以船闸是
根据连通器原理工作的。
水对闸室底部产生的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×36m=3.6×105Pa。
一、选择题
1.(2020·湖南常德)如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深
度相同、质量相等的不同液体.下列说法正确的是( )
①容器对桌面的压力:F甲>F
乙
②液体的密度:ρ =ρ
甲 乙
③液体对容器底部的压强:p >p
甲 乙
④容器对桌面的压强:p ′=p ′
甲 乙
A. 只有①和③ B. 只有①和④ C. 只有②和③ D. 只有③和④
【答案】D
【解析】①容器质量相等,容器内的液体质量也相等,所以总重相等,即容器对桌面的压力相等:F =F ,
甲 乙
故①错误;
②液体的质量相等,由图知,乙容器越往上,口径越大,所以乙中液体体积大,根据 可知,乙的密
度小,故ρ >ρ ,故②错误;
甲 乙③因为ρ >ρ ,且液面相平,根据 可知,液体对容器底部的压强为:p >p ,故③正确;
甲 乙 甲 乙
④总重相等,容器的底面积相等,根据 得,容器对桌面的压强:p ′=p ′,故④正确.
甲 乙
2.(2019四川达州)如图所示,甲、乙两个底面积不同的圆柱形容器中分别盛有两种不同的液体 A、B,
液体对两个容器底的压强相等。现将两个质量相等的物体分别放入两个容器中,静止时个漂浮、一个悬浮
(液体均无溢出,则液体密度ρ、ρ 和液体对容器底部的压强p 、p 的大小关系正确的是( )
A B 甲 乙
A.ρ<ρ p <p B.ρ>ρ p >p
A B 甲 乙 A B 甲 乙
C.ρ>ρ p <p D.ρ<ρ p >p
A B 甲 乙 A B 甲 乙
【答案】C
【解析】(1)由图知:h <h ,已知两种液体对容器底的压强相等,则根据p=ρgh可知,ρ >ρ ;故
A B A B
AD错误;
(2)因为原来两容器中液体产生的压强相等,均匀柱形容器,则F=G=pS;F=G=pS ;
A A A B B B
又因为S>S,可得G>G,
A B A B
由将两个质量相等的物体分别放入两个容器中,静止时一个漂浮,另一个悬浮(液体均无溢出),由于两
物体重力相等都为G,
则由p =p+ ;p =p+ ,
甲 乙
所以,p <p ;故B错误,C正确。
甲 乙
3.(2020武汉模拟)如图所示,圆柱体甲和装有适量某液体的圆柱形容器乙的底面积之比为3:4,把它们
平放在同一水平桌面上。在甲物体上,沿水平方向截取一段长为x的物体A,并平稳放入容器乙中,用力
使物体A刚好浸没在液体中(A不与容器乙接触,液体无溢出)。截取后,甲、乙对桌面的压强截取长度x
的变化关系如图所示。已知甲的密度为0.6×103kg/m3,容器乙壁厚和质量均忽略不计,g取10N/kg。下列
说法正确的是( )
A.圆柱体甲截取前和容器乙中的液体质量之比为3:2
B.圆柱体甲截取前对桌面的压强为1000Pa
C.容器乙中液体的密度为0.4×103kg/m3
D.容器乙中未放入物体A时,液体的深度为8cm【答案】C
【解析】当x=0时,p =4p ,圆柱形甲对水平桌面的压强p =ρ gh ;圆柱形乙对水平桌面的压强p
甲 乙 甲 甲 甲 乙
=ρ gh ;F =p S ;F =p S ;S = ;
乙 乙 甲 甲 甲 乙 乙 乙 甲 3 S
4 乙
当x=10cm时,p =p =2p;圆柱形甲对水平桌面的压强p =ρ g(h -0.1;圆柱形乙对水平桌面的压强
甲 乙 0 甲 甲 甲
p =ρ g(h +0.075);F =p S ;F =p S ;S = ;代入数据,
乙 乙 乙 甲 甲 甲 乙 乙 乙 甲 3 S
4 乙
解之得ρ =0.4×103kg/m3。
乙
4.(2019福建省)如图,装有两种不同液体的烧杯置于水平面上,两液体没有混合。上层液体的高度为
h,密度为0.8ρ;下层液体的高度为2h,密度为ρ.则液体对烧杯底部的压強为( )
A.2.4ρgh B.2.7 ρgh C.2.8 ρgh D.3 ρgh
【答案】C
【解析】上层液体所产生的压强:
p =ρgh=0.8ρgh;
上 1 1
下层液体所产生的压强:
p =ρgh=ρg×2h=2ρgh;
下 2 2
因烧杯是柱形容器,则液体对烧杯底部的压强:
p =p +p =0.8ρgh+2ρgh=2.8ρgh。
底 上 下
二、填空题
5.(2020四川遂宁)三峡大坝是集防洪、航运、发电于一体的世界最大水利枢纽,坝伡高185m,最大蓄水
深度175m,坝体建有多个泄洪深孔,每个泄洪深孔大小为63m2,通过开启闸门泄洪,蓄满水时深孔距水面
平均深度30m,则每个泄洪深孔的闸门受到水的压力是 N(g=10N/kg)。【答案】1.89×107。
【解析】蓄满水时泄洪深孔处受到水的平均压强为:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa。
由公式p= 得,每个泄洪深孔的闸门受到水的压力:
F=pS=3×105Pa×63m2=1.89×107N。
6.(2019四川南充)如图,容器中装有深度为10cm,质量为60g的水,已知容器的质量为30g,底面积
为5cm2,容器底部受到水的压强为 Pa,容器对水平桌面的压强是 Pa.(ρ =1×103kg/m3,g=
水
10N/kg)
【答案】1000;1800。
【解析】(1)水的深度h=10cm=0.1m,
容器底部受到水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;
(2)质量为60g的水,容器的质量为30g,总质量为:
m=60g+30g=90g,
重力为:G=mg=90×10﹣3 kg×10N/kg=0.9N
水平桌面受到容器的压力:
F=G=0.9N,
容器对桌面的压强:P=1800Pa。
三、计算题
7.(2020长春)我国“海斗一号”潜水器在马里亚纳海沟成功完成了首次万米海试与试验性应用任务,于
2020年6月8日载誉归来。当下潜至 时,求:
(1)潜水器受到海水的压强;( ,g取 )
(2)潜水器观察窗0.02m2面积上受到海水的压力。
【答案】(1) ;(2)
【解析】(1)潜水器受到海水的压强(2)潜水器观察窗0.02m2面积上受到海水的压力
F=pS=1.03×108Pa×0.02m2=2.06×106N
8.(2019上海)如图所示,足够高的薄壁圆柱形容器甲、乙置于水平桌面上,容器甲、乙底部所受液体的
压强相等。容器甲中盛有水,水的深度为0.08米,容器乙中盛有另一种液体。
①若水的质量为2千克,求容器甲中水的体积V 。
水
②求容器甲中水对容器底部的压强p 。
水
③现往容器甲中加水,直至与乙容器中的液面等高,此时水对容器底部的压强增大了 196帕,求液体乙的
密度ρ 。
液
【答案】①甲容器中水的体积为2×10﹣3m3;
②容器甲中水对容器底部的压强为784pa;
③液体乙的密度为800kg/m3。
【解析】①容器中甲水的体积为:V= = =2×10﹣3m3;
②容器甲中水对容器底部的压强:p =ρgh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.08m=784pa。
水
③当容器甲内加水至于容器乙相平时,设此时水深为h,
1
此时水对容器底部的压强:p=p +△p=784pa+196pa=980pa;
1 水
由p=ρgh可得此时水的深度:h= = =0.1m;
1
由题知,原来容器甲、乙底部所受液体的压强相等,即:p =p =784pa;
乙 水
由p=ρgh可得,液体乙的密度:ρ = = =800kg/m3。
乙
四、实验探究题
9.(2020甘肃天水)在“探究液体压强的特点”实验中,小明进行了如下的猜想:猜想一:液体内部压强大小可能与液体深度有关。
猜想二:液体内部压强大小可能与液体密度有关。
猜想三:液体内部压强大小可能与方向有关。
为了验证以上猜想,小明进行了如图所示的操作:
(1)实验过程中探头受到的液体压强大小是通过 反映的。
(2)为了验证猜想一,应选择 两组实验对比,可初步验证出猜想一是正确的。
(3)探究液体压强与液体密度的关系时,对比乙、丙两组实验,小明可得出的结论是:当液体深度相同
时,液体的密度越大,液体的压强就越 。
【答案】(1)U形管两边液面的高度差;(2)甲、乙;(3)大。
【解析】(1)根据转换法,实验过程中探头受到的液体压强大小是通过U形管两边液面的高度差反映的;
(2)为了验证猜想一,即研究液体内部压强大小可能与液体深度有关,要控制液体密度相同,故应选择
甲、乙两组实验对比,可初步验证出猜想一是正确的;
(3)探究液体压强与液体密度的关系时,对比乙、丙两组实验,丙中U形管两边液面的高度差大,小明可
得出的结论是:当液体深度相同时,液体的密度越大,液体的压强就越大。
【点评】本题探究影响液体压强大小的因素,考查转换法、控制变量法的运用。
10.水平实验桌面上有微小压强计、刻度尺和装有适量水的 A、B两个烧杯。小亮学习了液体内部压强跟哪
些因素有关的知识后,又提出了新的猜想,为此他利用提供的实验器材进行了如下实验探究。
①将微小压强计的探头放入A烧杯的水中,探头到烧杯底的距离L为6cm,如图甲所示,记录微小压强计U形管两侧的液面高度差h;
1
②将微小压强计的探头放入B烧杯的水中,探头到烧杯底的距离L为10cm,如图乙所示,
记录微小压强计U形管两侧的液面高度差h;
2
小亮发现h大于h,于是小亮得出结论“液体内部任意一点的压强跟该点到容器底的距离L有关”。
1 2
请你利用这些器材,设计一个实验证明小亮的结论是错误的。写出实验步骤和实验现象。
【答案】见解析。
【解析】实验步骤:① 将微小压强计的探头放入烧杯的水中,用刻度尺分别测量探头到烧杯底的距离
L, 探头到水面的距离H,读出压强计U形管两侧的液面高度差h,将以上数据记录在表格中。
1 1
② 向烧杯中倒入适量的水,调整探头所在的位置,使探头到水面的距离仍为H,用刻
度尺测量探头到烧杯底部的距离L,读出压强计U形管两侧的液面高度差h,将以
2 2
上数据记录在表格中。
实验现象:通过数据可发现L≠ L,h=h。
1 2 1 2
由此证明液体内部任意一点的压强跟该点到容器底的距离L无关,所以小亮的观点是
错误的。