Question

13．在“探究影响液体压强大小的因素”实验中，老师用一个压强计做了如图所示的甲、乙、丙三次实验：

（1）压强计使用之前，要检查橡胶管连接探头和U型管是否漏气，并且调节U型管两边的液面位置要相平，这个组装好的压强计不是（选填“是”或“不是”）连通器；
（2）比较实验甲乙可知，液体压强与液体的密度有关，比较实验乙、丙可知；液体压强与液体深度的有关．
（3）甲图中，压强计的探头在烧杯水中的深度为h₁，此时压强计U型管两边水面的高度差为h₂，则h₁＞h₂；（选填“＞”、“＜”或“=”）橡皮管内气体的压强与大气压之差的表达式为p=p₀+ρgh₂；
（4）乙图中，用此装置测量盐水的密度，如果压强计U型管两边水面的高度差产生的压强代替探头受到盐水的压强，则测量结果偏小（“偏大”、“偏小”或“准确”）．
（5）小明想比较图中甲、丙所示的两次探头所受到的液体压强的大小关系，你认为能比较出来吗？
答：不能（选填“能”或“不能”）
（6）实验桌上有两只大烧杯，其中一杯盛有纯净水，另一杯盛有浓盐水，小明用压强计将它们区别开，他将压强计的探头先后浸没到两杯液体中，压强计U形管两边液面的高度差分别用h_甲和h_乙表示，并且使h_甲和h_乙相等，比较探头所处的深度，则深度小的一定是盐水．

Answer 1

分析 （1）实验前，U形管两侧的液面位置应该保持相平；根据连通器的概念来判断该装置是否属于连通器：连通器是上端开口，底部连通的容器．
（2）液体的压强与液体的深度和密度有关，根据控制变量法的要求，逐一分析图中的控制量和变化量，可得出结论．
（3）把压强计的U型管左侧上端封闭的气体作为研究对象，它处于平衡状态，所以U型管内的水对这段气体的压强等于探头对这段气体的压强．
（4）考虑探头处的橡皮膜向内凹陷，也会产生压强，由此来判断U型管两边水面的高度差产生的压强和探头处受到盐水的压强的大小关系．
（5）液体压强受液体密度、深度两个因素影响，要注意控制变量法研究思想．
（6）每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法．
此题中的变量是甲、乙两杯密度不同的液体，不变量是高度差相同．

解答 解：（1）压强计使用之前，要调节U型管两边的液面位置要相平，这个组装好的压强计一端是封闭的，不符合上端开口，底部连通的特点，所以不是连通器．
（2）比较甲、乙实验可知，在液体的深度相同时，图甲中用的是水，图乙中是盐水，盐水的密度大于水的密度，因此U型管内水面出现高度差比较大，说明液体内部压强与液体的密度有关系．
比较乙、丙实验可知，在液体的密度相同时，图乙中压强计的金属盒所处的深度较深，U型管内水面出现高度差比较大，说明液体内部压强与液体的深度有关系．
（3）U型管左端封闭气体作为研究对象，U型管对它的压强等于大气压p₀加上高为h₂的水柱产生的压强ρgh₂，探头对应的压强等于大气压强p₀，加上深为H的水产生的压强ρgh₁，再减去探头的橡皮膜承担的压强p_膜，即：
p₀+ρgh₂=p₀+ρgh₁-p_膜
∴ρgh₂=ρgh₁-p_膜
∴ρgh₂＜ρgh₁
∴h₂＜h₁．
管内气体压强与大气压强的关系表达式为：p=p₀+ρgh₂
（4）U型管左端封闭气体作为研究对象，U型管内液体对它的压强等于大气压₀加上水产生的压强p_水，探头对应的压强等于大气压强p₀，加上水银产生的压强p_水银，再减去探头的橡皮膜承担的压强P_膜，即：
p₀+p_水=p₀+p_水银-p_膜
p_水=p_水银-p_膜．
所以用压强计U型管两边水面的高度差产生的压强代替探头受到盐水的压强，则测量结果偏小．
（5）甲丙两次实验深度和液体密度都不相同，也就是没控制变量，所以无法比较两次探头位置的压强．
（6）将压强计的金属盒（探头）先后浸没在甲、乙两杯液体中，使压强计U形管两边液面的高度差相等，比较探头所处的深度，则深度小的一定是盐水．
故答案为：（1）相平；不是．
（2）密度；深度．
（3）＞；p=p₀+ρgh₂．
（4）偏小．
（5）不能．
（6）探头所处的深度；深度小．

点评 封闭的气体压强各点都是相等的，深度对压强的影响很微小，可以忽略．这是解答（3）（4）两问的关键．