初中物理液体的压强的计算实验题

2020年11月10日，"奋斗者"号在马里亚纳海沟成功坐底，创造了 的中国载人深潜新纪录，标志着我国在载人深潜领域达到世界领先水平。这激发了小杨同学探究液体内部压强的兴趣，实验如图所示。

（1）图甲是 形管压强计，金属盒上的橡皮膜应该选用 　　（选填"薄"或"厚" 一些的较好，从结构来看，压强计 　　（选填"是"或"不是" 连通器。

（2）比较乙、丙两次实验可知：同种液体内部压强随深度的增加而 　　；比较乙、丁两次实验可初步判断：液体内部压强与液体密度 　　（选填"有关"或"无关" 。

（3）根据液体内部压强的规律可知，"奋斗者"号深潜到 时每平方米的舱体受到的海水压力为 　　 （取 ，相当于质量为 　　 的物体受到的重力。

（4）若图丁的实验中 形管左右两侧水面的高度差为 ，则橡皮管内气体的压强与管外大气压之差为 　　 ；在图乙的实验中，保持金属盒位置不变，在容器中加入适量清水与其均匀混合后（液体不溢出），橡皮膜受到的液体压强将 　　（选填"变大""变小"或"无法判断" 。

某物理兴趣小组在"探究浮力的大小与哪些因素有关"时，做了如图甲所示实验，图中底面积为50cm ²的圆柱形容器放在水平桌面上，容器内盛有适量的水，底面积为25cm ²的实心圆柱形物体A用轻质细线悬挂在弹簧测力计下端。图乙为物体A缓慢下移过程中，弹簧测力计示数F与物体A下表面浸入深度h的关系图象。（实验过程中容器内水足够深且不会溢出，物体A不会接触到容器底部，ρ _水＝1.0×10 ³kg/m ³，g＝10N/kg）

（1）图甲中弹簧测力计示数F为 　     　N；

（2）物体A位于h＝10cm时，向水里加入适量的食盐并搅拌，稳定后发现弹簧测力计的示数F变小，说明浮力的大小与液体的密度 　     　（选填"有关"或"无关"）；

（3）利用图乙数据，可求出物体A的密度为 　     　kg/m ³；

（4）h从0增到10cm时，水对容器底部的压强增大了 　     　Pa。

如图甲所示，用钢丝绳将一个实心圆柱形混凝土构件从河里以 $0.05m/s$的速度竖直向上匀速提起，图乙是钢丝绳的拉力 $F$随时间 $t$变化的图象，整个提起过程用时 $100s$，已知河水密度为 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，混凝土的密度为 $2.8\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，钢铁的密度为 $7.9\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$，不计河水的阻力，求：

（1） $0-60s$内混凝土构件在河水里上升的高度；

（2）开始提起 $(t=0)$时混凝土构件上表面受到水的压强（不计大气压）；

（3） $0-60s$内钢丝绳拉力所做的功；

（4）通过计算说明，此构件的组成是纯混凝土，还是混凝土中带有钢铁骨架？

如图是用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验装置。

（1）压强计上的 $U$形管　       　（选填“属于”或“不属于”）连通器。

（2）在使用压强计前，发现 $U$形管左右两侧的水面有一定的高度差，如图甲，其调节的方法是　      　（选填“ $A$”或“ $B$”），使 $U$形管左右两侧的水面相平。

$A$．将右侧支管中高出的水倒出    $B$．取下软管重新安装

（3）比较图乙和图丙，可以得到；液体的压强与　       　有关。

（4）比较　      　两图，可以得液体的压强与液体密度有关。

（5）已知图丁中 $U$形管左右两侧水面的高度差 $h=10\mathit{cm}$，则橡皮管内气体的压强与大气压强之差为　   　 $\mathit{Pa}$． $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， ${\rho }_{\mathit{盐水}}=1.1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg})$。

港珠澳大桥由“水上桥面”和“海底隧道”两部分组成，工程完成后，从香港到珠海三个多小时的车程缩短到半个多小时。（海水密度 $\rho =1.03\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg})$

（1）海底隧道长 $5.7\mathit{km}$，设计时速为 $100\mathit{km}/h$，求汽车通过隧道所用的时间（汽车长度忽略不计）。

（2）海底隧道是我国首条超大型深埋沉管隧道，实际安装水深 $45m$，求在海底作业的工人承受的海水压强。

（3）海底隧道由33节水泥沉管在海底对接而成，每节沉管长 $180m$，宽 $38m$，高 $11.4m$，约 $8\times {10}^{4}t$（按 $8\times {10}^{4}t$计算），如图所示，求每节沉管受到的重力。

（4）将如此巨大的沉管直接放入船中运输十分困难，请利用学过的浮力知识，给海水中运输沉管提出一个建议。

关于深海的探究，对一个国家的国防和经济建设都有很重要的意义，我国在这一领域的研究也处于世界领先水平。如图是我们自行研制的水下智能潜航器，其外形与潜艇相似，相关参数为：体积 $2m^3$、质量 $1500\mathit{kg}$，最大下潜深度 $5000m$，最大下潜速度 $10\mathit{km}/h$（不考虑海水密度变化，密度 $\rho$取 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$。求：

（1）某次执行任务，当潜航器下潜到最大深度时所受的海水压强。

（2）潜航器以最大下潜速度匀速竖直下潜至最大深度所用的时间。

（3）潜航器任务完成后，变为自重时静止漂浮在海面上，此时露出海面体积。

港珠澳大桥是世界上最长的跨海大桥，其海底隧道由33节沉管组成。某节沉管两端密封后的质量为 $7.5\times {10}^7\mathit{kg}$，体积为 $8\times {10}^4{m}^3$．安装时，用船将密封沉管拖到预定海面上，向其水箱中灌入海水使之沉入海底，为了便于观察安装情况，沉管竖直侧壁外表面涂有红、白相间的水平长条形标识（如图），每条红色或白色标识的长度 $L$均为 $30m$，宽度 $d$均为 $0.5m$。海水的密度取 $1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．求：

（1）沉管灌水前的重力；

（2）要使沉管沉入海底至少需要灌入海水的重力；

（3）沉管沉入海底后，两条相邻的红色标识受到海水的压力差。

小明和小红利用天平和量筒测量花生油的密度。

（1）图甲是小明调节天平平衡时的情景，请你指出错误之处是　                                                           　。

（2）纠正错误后，按如下步骤进行实验：

①用天平测得烧杯的质量为50g。

②将适量花生油倒入量筒中，如图乙所示，则量筒中花生油的体积为　      　cm³；将量筒中的花生油全部倒入烧杯，用天平测出烧杯和花生油的总质量。天平平衡时，右盘里砝码总质量和游码在标尺上的位置如图丙所示，则烧杯中花生油的质量为　    　g，花生油的密度为　                   　kg/m³；

③用这种方法测得的花生油的密度比真实值　     　（选填“偏大”或“偏小”）。

（3）小红按图丁所示方法，也测出了花生油的密度。

①向水槽内注入适量的水，将玻璃管扎有橡皮薄膜的一端逐渐插入水中某一位置；

②再向玻璃管内注人适量的花生油，直到薄膜与玻璃管下端管门相平；

③用刻度尺分别测出水面到薄膜的深度h₁和油面到薄膜的深度h₂，

④花生油的密度表达式ρ_花生油＝　      　（已知水的密度ρ_水）

⑤实验时小红发现将玻璃管逐所插入水中的过程中，模皮膜的凹陷程度逐渐增大，说明液体内部压强随深度增加而　     　。

在物理实验操作考核中，水平桌面上放置底面积为100cm ²的圆柱形容器（不计容器壁厚度），内有12cm的水（如图甲），某考生用弹簧测力计悬挂一金属圆柱体，从液面开始缓慢浸入水中，拉力F与圆柱体下表面到水面距离h的变化关系如图乙所示，当圆柱体下表面距液面为10cm时，系圆柱体的细线恰好松开，圆柱体沉入容器底部（水未溢出）。如图丙所示（g取10N/kg）

求：

（1）圆柱体浸没在水中时所受到的浮力；

（2）圆柱体的体积；

（3）圆柱体沉入底部时，水对容器底部的压强。

图甲为研究匀速直线运动的实验装置，一个半径为2cm的球由于磁铁的吸引静止在盛水的玻璃管底，水深1m。移除磁铁后，球在玻璃管中上升，图乙为球在露出水面前运动速度与时间的关系图象，其中v₀＝0.05m/s，水的密度为1.0×10³kg/m³，求：

（1）移除磁铁前，玻璃管底受到水的压强；

（2）球在玻璃管上升过程中前4s的平均速度；

（3）已知球上升时受到水的阻力与其速度的关系为f＝kv，球的体积用V，水的密度用ρ₀表示，请推导球的密度表达式（用字母表示）

某小组同学研究盛有足够多液体的柱形容器在放入物体前、后（液体未溢出），容器对水平桌面的压力增加量ΔF_容和液体对容器底部的压力增加量ΔF_液的大小关系。他们先后将质量m_物和体积V_物不同的物体放入盛有酒精的柱形容器中，并测得ΔF_容和ΔF_液，相关数据见表一、表二。

①分析比较实验序号      中的相关数据及相关条件，可得出的初步结论是：盛有足够
多液体的柱形容器在放入物体前、后（液体未溢出），ΔF_容与V_物无关。
②分析比较表一或表二中m_物和ΔF_容的数据及相关条件，可得出的初步结论是：盛有足够多液体的柱形容器在放入物体前、后（液体未溢出），                  。
③进一步分析表一、表二中的数据及相关条件，可得到的合理猜想是：盛有足够多液体的柱形容器在放入物体前、后（液体未溢出），当       时，ΔF_容和ΔF_液的大小相等。
请在表三中填入拟进行实验的数据及相关条件，以达到能结合表一、表二验证上述猜想。

（2014中考真题）图1是小勇研究弹簧测力计的示数F与物体F下表现离水面的距离h的关系实验装置，其中A是底面积为25cm²的实心均匀圆柱形物体，用弹簧测力计提着物体A，使其缓慢浸入水中（水未溢出），得到F与h的关系图象如图2中实线所示．（g=10N/kg）．

（1）物体A重为   N，将它放在水平桌面上时对桌面的压强为    Pa；
（2）浸没前，物体A逐渐浸入水的过程中，水对容器底部的压强将   ；
（3）完全浸没时，A受到水的浮力为   N，密度为  kg/m³；
（4）小勇换用另一种未知液体重复上述实验并绘制出图2中虚线所示图象，则该液体密度为   kg/m³．

如图所示，小林在厚底透明圆柱形塑料小筒中央固定了一根木棍，又找来刻度尺、装有水的水槽和若干个完全相同的大螺丝帽。他用以上实验器材，设计实验证明 “当液体密度一定时，在液体内部随着深度的增加，压强的增加量ΔP与液体深度的增加量Δh成正比。即：ΔP=kΔh（k为常量）”。请写出实验步骤，画出实验数据记录表。

体积相等的甲、乙两种液体放在两个完全相同的容器中。小梅把同一支微小压强计的探头先后放入甲、乙两种液体中的不同深度，压强计两管中的液面高度差如图所示。由此可知，盛有液体甲的容器对桌面的压力比较              。（选填“大”或“小”）

小华同学通过实验探究某液体内部的压强与深度的关系，根据实验数据绘出了如图所示的图像。

（1）该液体50cm深处的压强是     pa。（2）该液体的密度是     kg/m³。