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A
C
C
A
D
$=$
$=$
变大
变大
【分析】
要判断水的压强最小的位置,需根据液体压强公式$ p=\rho gh $分析:液体密度$ \rho $和重力加速度$ g $为定值,因此压强大小取决于该点的深度$ h $(深度指从液面到该点的垂直距离),深度越小,压强越小。接下来确定每个点的深度:
$ a $点位于水面处,深度为0;
$ b $点到湖底距离为4m,水面到湖底距离为5m,因此$ b $点深度为$ 5m - 4m = 1m $;
$ c $点到水面的垂直距离为2m,深度为2m;
$ d $点到湖底距离为3m,因此$ d $点深度为$ 5m - 3m = 2m $。
对比可知$ a $点深度最小,压强最小。
【解析】
根据液体压强公式$ p=\rho gh $,在液体密度$ \rho $和$ g $不变时,压强与深度$ h $成正比,深度越小,压强越小。
$ a $点深度$ h_a=0 $;
$ b $点深度$ h_b=5m - 4m=1m $;
$ c $点深度$ h_c=2m $;
$ d $点深度$ h_d=5m - 3m=2m $。
因为$ h_a < h_b < h_c = h_d $,所以$ a $处水的压强最小。
【答案】
A
【知识点】
液体压强的特点
【点评】
本题考查液体压强的影响因素,关键是正确理解“深度”的定义(从液面到该点的垂直距离),避免将点到湖底的距离误认为深度。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先,我们需要明确液体压强的作用效果:当橡皮膜浸入水中时,水会对橡皮膜产生压强,由于橡皮膜外侧水的压强大于内侧空气的压强,所以橡皮膜会向内凹。
接下来比较两次橡皮膜的形变程度:两次药瓶在水里的位置相同,但瓶口朝下时(乙图),橡皮膜浸入水中的深度比瓶口朝上时(甲图)更深。根据液体压强公式$p=\rho gh$,在液体密度$\rho$相同的情况下,深度$h$越大,液体压强$p$越大,压强越大则橡皮膜形变程度越大,因此乙中橡皮膜形变程度更大。
【解析】
1. 判断橡皮膜的凹陷方向:
当药瓶浸入水中时,橡皮膜受到水的压强,且水的压强大于橡皮膜内侧空气的压强,因此两次橡皮膜都会向内凹。
2. 比较形变程度:
两次药瓶在水中的位置相同,乙图中瓶口朝下,橡皮膜所处的深度大于甲图中橡皮膜的深度。根据液体压强公式$p=\rho gh$(其中$\rho$为水的密度,$g$为重力加速度,$h$为深度),在$\rho$和$g$不变时,深度$h$越大,压强$p$越大。压强越大,橡皮膜的形变程度越大,因此乙中橡皮膜的形变程度更大。
综上,两次都向内凹,乙形变程度大,对应选项C。
【答案】
C
【知识点】
液体压强的特点;液体压强公式
【点评】
本题考查液体压强的实际应用,核心是理解液体压强随深度的增大而增大,以及压强对物体形变的影响,解题关键是准确判断两次橡皮膜所处的深度差异。
【难度系数】
0.6
液体压强公式:$p=\rho gh$。
甲、乙装水,$\rho_{\mathrm{水}}=1.0×10^{3}\,\mathrm{kg/m}^3$;丙装酒精,$\rho_{\mathrm{酒精}}=0.8×10^{3}\,\mathrm{kg/m}^3$。
由图知:$h_{\mathrm{甲}}>h_{\mathrm{乙}}=h_{\mathrm{丙}}$。
甲:$p_{\mathrm{甲}}=\rho_{\mathrm{水}}gh_{\mathrm{甲}}$;乙:$p_{\mathrm{乙}}=\rho_{\mathrm{水}}gh_{\mathrm{乙}}$;丙:$p_{\mathrm{丙}}=\rho_{\mathrm{酒精}}gh_{\mathrm{丙}}$。
因为$h_{\mathrm{甲}}>h_{\mathrm{乙}}$,所以$p_{\mathrm{甲}}>p_{\mathrm{乙}}$;又$\rho_{\mathrm{水}}>\rho_{\mathrm{酒精}}$且$h_{\mathrm{乙}}=h_{\mathrm{丙}}$,所以$p_{\mathrm{乙}}>p_{\mathrm{丙}}$。
综上:$p_{\mathrm{甲}}>p_{\mathrm{乙}}>p_{\mathrm{丙}}$。
C
【分析】
要解决这道题,可按以下思路思考:
1. 明确压强计的工作原理:U型管两侧液面的高度差反映金属盒所在位置的液体压强大小,高度差越大,压强越大。
2. 观察实验条件:金属盒在甲、乙两种液体中的深度相同(图中虚线显示深度一致),但甲中U型管液面高度差更大。
3. 结合液体压强公式$p=\rho gh$分析:当深度$h$相同时,液体压强$p$与液体密度$\rho$成正比,甲的压强更大,说明甲液体的密度更大。
4. 逐一验证选项:根据上述分析判断每个选项的正误,确定正确答案。
【解析】
由图可知:
1. 压强计的金属盒在甲、乙两种液体中的深度$h$相同;
2. 甲中U型管两侧液面的高度差大于乙,根据压强计的工作原理,可知甲中金属盒处的液体压强大于乙中金属盒处的液体压强,因此选项C、D错误;
3. 根据液体压强公式$p=\rho gh$,在深度$h$相同的情况下,液体压强$p$与液体密度$\rho$成正比。因为甲的压强大,所以甲液体的密度大于乙液体的密度,选项A正确,B错误。
【答案】
A
【知识点】
液体压强的影响因素;液体压强公式应用
【点评】
本题考查液体压强的探究,关键是掌握压强计的使用原理和液体压强公式的应用,通过控制变量法分析实验条件得出结论。需注意抓住深度相同这一控制变量,结合液面高度差判断压强大小,再推导液体密度的关系。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先,U形管液面高度差相等,说明金属盒受到的液体压强相等。已知实验中是同种液体,根据液体压强公式$ p=\rho gh $,液体压强仅与液体密度$ \rho $和深度$ h $有关。在$ \rho $相同的情况下,要保证压强相等,就需要控制深度相同,这里的深度指金属盒面的中心在液体中的深度。再对各选项分析:A选项同一个人操作不影响液体压强;B选项液体质量相等但容器形状不同,无法保证深度一致,且液体质量不是液体压强的决定因素;C选项操作时间与液体压强无关,因此只有D选项符合要求。
【解析】
U形管液面的高度差相等,说明金属盒受到的液体压强相等。根据液体压强公式$ p=\rho gh $,在同种液体($ \rho $相同)中,液体压强只与深度$ h $有关,要使压强相等,需控制金属盒面的中心在液体中的深度相等。
对各选项逐一判断:
A选项:同一个人操作不是影响液体压强的必要控制条件,与实验现象无关,排除;
B选项:液体质量相等,但容器形状不同,液体深度不一定相同,且液体质量不是液体压强的决定因素,排除;
C选项:操作时间相等与液体压强无关联,排除;
D选项:金属盒面的中心在液体中的深度相等,满足液体压强相等的控制条件,正确。
【答案】
D
【知识点】
液体压强的影响因素
【点评】
本题考查液体压强特点的实验探究,核心是理解液体压强只与液体密度和深度有关,与金属盒朝向、容器形状等无关,侧重控制变量法在实验中的应用。
【难度系数】
0.7
由液体压强公式 $ p = \rho gh $ 可知,液体压强大小与液体密度和深度有关。容器中装的是水,密度 $\rho$ 相同。观察图中 A、B、C 三点,它们到水面的竖直距离(深度 $h$)相等,所以三点处的压强相等。
$p_{A} = p_{B}$,$p_{B} = p_{C}$
= =
【分析】
首先思考密度的变化:密度的定义是单位体积的质量,长江水中泥沙含量增加,意味着相同体积的长江水,其总质量(水+泥沙)变大,根据$\rho=\frac{m}{V}$,可知长江水的密度会变大。接着分析堤坝受到的压强:液体压强公式为$p=\rho gh$,在同等深度$h$的情况下,$g$是常量,长江水的密度$\rho$变大,代入公式可得出长江对堤坝的压强会变大。
【解析】
1. 密度变化分析:
根据密度公式$\rho = \frac{m}{V}$,当长江水中泥沙含量增加时,相同体积的长江水所含物质的总质量(水和泥沙的质量和)增大,因此长江水的密度变大。
2. 压强变化分析:
根据液体压强公式$p = \rho gh$,在同等深度$h$不变的情况下,$g$为常量,长江水的密度$\rho$变大,所以长江对堤坝的压强变大。
【答案】
变大;变大
【知识点】
密度的影响因素;液体压强的计算
【点评】
本题结合水土流失的实际场景,考查密度和液体压强的相关知识,需要学生熟练掌握密度和液体压强的计算公式,并能将物理知识应用到实际问题的分析中,属于基础应用型题目。
【难度系数】
0.8