Question

6．小雨利用如圖甲所示的U形管壓強(qiáng)計(jì)和裝有水的大燒杯來探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)的特點(diǎn)．

（1）若在使用壓強(qiáng)計(jì)前，發(fā)現(xiàn)U形管內(nèi)水面存在高度差．要使U形管兩邊的液面處在同一水平線上，以下調(diào)節(jié)方法正確的是②．
①從U形管內(nèi)向外倒出適量水；②拆除軟管重新安裝；③向U形管內(nèi)加適量水
（2）排除故障后，她重新將金屬盒浸沒于水中，完成了圖乙、丙所示的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知液體內(nèi)部的壓強(qiáng)與液體深度有關(guān)．
（3）小雨繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，她保持丙圖中金屬盒的位置不變，并將一杯濃鹽水倒入燒杯中攪勻后，實(shí)驗(yàn)情形如圖丁所示．比較丙、丁兩次實(shí)驗(yàn)，小雨得出了結(jié)論：在同一深度，液體的密度越大，其內(nèi)部的壓強(qiáng)越大的．你認(rèn)為他的結(jié)論是否可靠？請(qǐng)簡要說明理由不可靠．沒有控制液體深度相同．
（4）通過實(shí)驗(yàn)探究，小雨得到了液體內(nèi)部壓強(qiáng)的特點(diǎn)．小圓認(rèn)為通過理論探索也可以得出結(jié)論．于是小圓給小雨進(jìn)行了下面的理論推導(dǎo)．
容器中裝有密度為ρ的液體，在距液面h的某處，液體內(nèi)部的壓強(qiáng)，可以這樣計(jì)算：設(shè)想液體中有一高度為h、截面為S的液柱，其上表面與液面相平．那么，這個(gè)液柱的重量G=ρgsh（用給出的物理量符號(hào)和g表示），液柱底部受到的液體壓強(qiáng)，可以認(rèn)為是該液柱對(duì)其底面的壓力產(chǎn)生的，利用壓強(qiáng)的定義式，可推導(dǎo)出液柱對(duì)其底部的壓強(qiáng)p=ρgh．（用給出的物理量符號(hào)和g表示）
（5）實(shí)驗(yàn)中液體壓強(qiáng)的大小是通過比較U形管兩邊液面的高度差來判斷的．如果所用的壓強(qiáng)計(jì)U型管中可以選擇裝染色的酒精、水，以及水銀中的一種液體（ρ_水銀＞ρ_水＞ρ_酒精），為了使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，小雨應(yīng)該選擇三種液體中的酒精裝入U(xiǎn)形管中．

Answer 1

分析 （1）使用壓強(qiáng)計(jì)前發(fā)現(xiàn)U形管內(nèi)水面有高度差，說明軟管內(nèi)封閉的氣體不受力時(shí)，壓強(qiáng)與外界氣壓不相等，應(yīng)重新進(jìn)行安裝，所以應(yīng)選②；
（2）探究液體壓強(qiáng)跟深度關(guān)系時(shí)，控制液體的密度不變，改變液體深度；
（3）探究液體壓強(qiáng)跟密度時(shí)，控制深度不變，改變密度的大��；
（4）利用代入法可推導(dǎo)出最終的液體壓強(qiáng)公式，這里還要用到的是密度的公式；
（5）液體壓強(qiáng)大小通過U型管內(nèi)液面的差來反映的，液面高度差越大，液體的壓強(qiáng)越大．根據(jù)液體壓強(qiáng)公式p=ρgh判斷哪個(gè)U型管內(nèi)液面高度差最大．

解答 解：（1）若在使用壓強(qiáng)計(jì)前發(fā)現(xiàn)U形管內(nèi)水面有高度差，說明軟管內(nèi)封閉的氣體不受力時(shí)，壓強(qiáng)與外界氣壓不相等，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)造成影響，應(yīng)拆除軟管重新安裝；
（2）金屬盒沒入水中的深度增大，U形管兩邊液面的高度差逐漸變大，所以在液體密度一定時(shí)，液體越深，液體壓強(qiáng)越大，所以液體壓強(qiáng)跟液體深度有關(guān)．
（3）小雨要探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系．則應(yīng)保持深度不變．小雨保持丙圖中金屬盒的位置不變，并將一杯濃鹽水倒入燒杯中攪勻后，液體是深度增大，密度增大，U型管左右液面差增大，沒有控制深度不變，不能探究液體壓強(qiáng)跟密度的關(guān)系；
（4）由固體壓強(qiáng)公式推導(dǎo)液體壓強(qiáng)公式：p=$\frac{F}{S}$，F(xiàn)=G，G=ρgSh（用ρ，S，h，g字母表示）
所以：p=$\frac{F}{S}$=ρgh．
（5）壓強(qiáng)計(jì)是通過U形管中液面的高度差來反映被測壓強(qiáng)大小的．液面高度差越大，液體的壓強(qiáng)越大．
如果被測壓強(qiáng)大小相同，U形管中液體密度越小，液面高度差越大．為了使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，小雨應(yīng)該選擇酒精裝入U(xiǎn)形管中．
故答案為：（1）②； （2）液體深度； （3）不可靠．沒有控制液體深度相同；（4）ρgsh； ρgh；（5）酒精．

點(diǎn)評(píng) 此題考查液體壓強(qiáng)大小的影響因素，控制變量法和轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用．同時(shí)考查了學(xué)生對(duì)液體壓強(qiáng)公式、U型管壓強(qiáng)計(jì)的了解與掌握．利用控制變量法和轉(zhuǎn)換法探究液體壓強(qiáng)大小的影響因素是本題考查的重點(diǎn)．