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同一水平面上
连通器
C
C
A
【分析】
首先分析装置特点:灌有水且无气泡的透明软管,两端开口、底部相连通,属于连通器。根据连通器的工作特点,当管内液体静止时,两端液面保持相平,因此用软管两端在墙面做标记,可保证两点在同一水平面上,以此来确定水平位置。我们需要结合连通器的原理,推导该操作的目的和用到的物理知识。
【解析】
该透明软管两端开口、底部相连通,内部装有水且无气泡,构成连通器。根据连通器原理,当连通器内的液体不流动时,各容器中的液面总保持相平。因此,墙面上由软管两端作出的标记会在同一水平面上,这样能保证两点高度一致。
【答案】
同一水平面上;连通器
【知识点】
连通器原理
【点评】
本题考查连通器原理在生活中的实际应用,需将物理知识与生活场景结合,理解连通器的结构与原理,学会解释生活中的相关现象。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先,根据液体压强的特点,液体内部向各个方向都有压强,所以橡皮膜无论瓶口朝上还是朝下,都会受到水的压强而向内凹。其次,液体压强的大小与深度有关,深度是指从液面到该点的垂直距离,虽然药瓶两次浸入水中的深度相同,但图(b)中橡皮膜所处的水的深度比图(a)中更深,根据液体压强公式$p=\rho gh$,深度越大压强越大,所以图(b)中橡皮膜受到的压强更大,形变程度更明显。需要结合液体压强的规律判断两次橡皮膜的形变方向和程度。
【解析】
1. 液体内部向各个方向都存在压强,当药瓶浸入水中时,瓶口的橡皮膜都会受到水的压强,因此两次橡皮膜都向内凹。
2. 液体压强的计算公式为$p=\rho gh$,其中$h$是从液面到该点的垂直深度。题目中药瓶两次浸入水中的深度相同,但图(b)中橡皮膜的位置更靠下,相对于水面的深度比图(a)中橡皮膜的深度更大。
3. 在液体密度$\rho$和$g$不变时,深度$h$越大,压强$p$越大,因此图(b)中橡皮膜受到的压强更大,形变程度更大。
综上,正确选项为C。
【答案】
C
【知识点】
液体压强的方向;液体压强与深度的关系
【点评】
本题考查液体压强的特点,关键是要准确理解“深度”的概念,区分药瓶浸入深度和橡皮膜所处的实际深度,这是解题的易错点,需结合图示仔细分析。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先我们要明确,题目中的U形容器属于连通器。回忆连通器的核心原理:当连通器内装有同种液体,且液体处于静止状态时,各容器中的液面会保持相平。所以我们的解题思路就是:先判断容器类型,再根据连通器原理,从选项里选出液面相平的选项。
【解析】
连通器的定义是上端开口、底部相连通的容器,其关键原理为:若连通器内装有同种液体,且液体静止不流动时,各容器中的液面总保持相平。
本题中的U形容器满足连通器的特征,内部装的是同种液体水,且容器静止,因此容器各部分的液面应该保持相平。观察四个选项,只有选项C的液面是相平的。
【答案】
C
【知识点】
连通器原理
【点评】
本题是连通器原理的基础应用类题目,解题的核心是准确把握连通器的工作特点,无需复杂计算,只要能识别连通器并牢记其原理,就能快速选出正确答案。
【难度系数】
0.8
【分析】
要判断液体对试管底部的压强大小,需结合液体压强公式$ p=\rho gh $分析。首先,根据试管的放置方式,甲竖直、乙倾斜且液面相平,可判断出乙中液体的体积大于甲中液体的体积;已知两液体质量相等,由密度公式$ \rho=\frac{m}{V} $可比较出两种液体的密度大小;最后结合液面相平($ h $相同)的条件,利用液体压强公式比较压强大小。
【解析】
1. 比较液体体积:由图可知,试管乙倾斜放置,两试管液面相平(液体深度$ h $相同),因此乙中液体的体积$ V_乙 > V_甲 $;
2. 比较液体密度:已知两液体质量$ m_甲 = m_乙 $,根据密度公式$ \rho=\frac{m}{V} $,在质量相同时,体积越大,密度越小,因此$ \rho_甲 > \rho_乙 $;
3. 比较液体压强:根据液体压强公式$ p=\rho gh $,两液体深度$ h $相同,$ g $为常量,且$ \rho_甲 > \rho_乙 $,所以$ p_1=\rho_甲 gh > \rho_乙 gh = p_2 $,即$ p_1 > p_2 $。
因此答案选A。
【答案】
A
【知识点】
液体压强公式应用、密度公式应用
【点评】
本题综合考查密度公式和液体压强公式的应用,解题关键是通过试管的放置特点判断液体体积大小,进而推导液体密度关系,最终利用液体压强公式判断压强大小,需要准确理解影响液体压强的因素和密度公式的变形应用。
【难度系数】
0.6
【分析】
1. 第(1)问:U形管初始出现液面高度差,说明装置内气压与外界大气压不平衡,无法正常测量压强,需让U形管两侧液面回到相平,正确操作是取下软管重新安装,使初始时两侧液面相平。
2. 第(2)问:结合连通器“上端开口、底部相连通”的定义,对比液体压强计的结构,其U形管一端连接封闭的金属盒,不满足连通器的“上端开口”条件,因此判断是否属于连通器。
3. 第(3)问:对比(c)(d)两图,控制液体种类相同(均为水),观察金属盒深度和U形管液面高度差的变化,深度越深,高度差越大,由此总结压强与深度的关系。
4. 第(4)问:探究液体压强与密度的关系需用控制变量法,要保证金属盒深度不变。小明加盐水时,液体密度和金属盒深度同时改变,未控制单一变量,因此结论不成立。
【解析】
(1) 安装后U形管两侧液面有高度差,说明装置内部气压与外界大气压不平衡,无法准确测量压强,应取下软管重新安装,使U形管两侧液面初始时相平,确保实验能正常进行。
(2) 连通器的定义是“上端开口、底部相连通的容器”,液体压强计的U形管一端通过软管连接封闭的金属盒,不满足“上端开口”的条件,因此不属于连通器。
(3) (c)(d)两图中液体均为水(同种液体),(d)图中金属盒的深度比(c)图更深,且U形管两侧液面高度差更大,说明压强更大,因此得出结论:同种液体,深度越深,压强越大。
(4) 探究液体压强与液体密度的关系时,需控制金属盒的深度不变(控制变量法)。小明向烧杯中加入盐水时,液体密度增大的同时,烧杯内液面上升,金属盒的深度也随之增大,没有控制液体的深度相同,因此他得出的结论是错误的。
【答案】
(1) 取下软管重新安装
(2) 不属于
(3) 深度越深
(4) 错误;没有控制液体的深度相同
【知识点】
液体压强的影响因素;连通器的定义;控制变量法
【点评】
本题聚焦液体压强的探究实验,涵盖实验装置调试、连通器判断、控制变量法的应用等核心考点,强调了控制变量法在探究实验中的关键作用,只有严格控制单一变量,才能得到科学严谨的实验结论。
【难度系数】
0.7