1.某同學對連通器有以下理解,其中正確的是( ) A.連通器內(nèi)各處的壓強都相等
B.?連通器內(nèi)液面一定是相平的
C.?連通器內(nèi)液體流動時,液面可能不相平
D.?連通器內(nèi)裝不同液體時,液面也總保持相平
1.?答案 C?由于液體內(nèi)部壓強隨著深度的增加而增大,所以連通器內(nèi)部各處的壓強不一定相等,故 A?錯誤;連通器里只有一種液體,在液體不流動的情況下,連通器各容器中液面的高度總是相平的,故 B、D?錯誤,C?正確。
2.?
如圖所示,公路兩側(cè)的甲、乙兩條水渠由公路下面的傾斜涵洞相連,兩渠中水面相平。關(guān)于涵洞中水流方向下列說法中正確的是( )
A.由于兩渠水面相平,所以涵洞中的水不流動 B.由于水向低處流,所以涵洞中的水從乙流向甲
C.由于甲側(cè)涵洞口位置較深,壓強較大,所以涵洞中的水由甲流向乙D.涵洞中的水既可以從甲流向乙,也可以從乙流向甲
2.?答案 A?由題意可知,涵洞屬于連通器的應(yīng)用。根據(jù)連通器的特點可知,甲、乙兩渠的水面相平,故涵洞內(nèi)的水不會流動。
3.?洗手池與下水管之間常常要安裝一段?U?形管,U?形管起的主要作用是( ) A.防止水管熱脹冷縮,起伸縮作用
B.因水管與盆底連接,起裝飾作用C.防止水管堵塞,便于疏通
D.相當于連通器,起隔離臭氣作用
3.?答案 D 下水管中的彎曲的部分利用了連通器原理,U?形管總是會有水的,這樣可以隔絕下水道往上反的臭味。
4.?
向如圖所示的裝置內(nèi)加水,則水位最后能達到的最高位置是( )
A.A 容器的頂端 B.B 容器的頂端
C.C 容器的頂端 D.無法確定
4.?答案 B A、B?上端開口,下部連通,構(gòu)成連通器,C?容器上端沒有開口,因此不能與 A、B?構(gòu)成連通器。由連通器原理可知,液體不流動時,連通器各容器中的液面是相平的,故水位最后能達到的最高位置是 B?容器的頂端。
5.?如圖所示,容器中盛有水,其中?h1=100?cm,h2=60?cm,容器底面積?S=20?cm2,水對容器頂?shù)膲簭娛?g=10?N/kg)( )
A.10 000 Pa B.2 000 Pa
C.6 000 Pa D.4 000 Pa
5.?答案 D?容器頂距離液面的高度 h=h1-h2=100?cm-60?cm=40?cm=0.4?m,水對容器頂?shù)膲簭?/span> p=ρgh=1.0×103?kg/m3×10 N/kg×0.4 m=4 000 Pa。
6.U?形玻璃管內(nèi)原先裝有一定量的水,如果往左管中再注入一部分水(水未流出管外),如圖所示。最后當水靜止時( )
A.?右管中水面保持不變,左管中的水面升高
B.?兩管中的水面都升高了,但左管中的水面比右管高C.兩管中的水面都保持原來的位置不變
D.兩管中的水面都升高了,且仍保持相平
6.?答案 D?圖中的 U?形管相當于連通器,由連通器的原理可知:連通器中裝有同種液體,當液體不流動時,液面保持相平,
故當往左管中再注入一部分水,當水靜止時,兩管中的水面都升高了,且仍保持相平。
二、填空題
7.?如圖所示是噴泉的原理圖,噴泉為什么會涌出?
答:由于地形關(guān)系,噴泉兩端有較高水位。與噴泉出口處構(gòu)成了? ,為了“追求”液面? ,所以水從出口處噴出,形成噴泉奇觀。噴泉的周圍一定有山就是這個道理,泉城濟南的城外就有千佛山。
7.?答案 連通器 相平
解析 如圖所示,由于地形關(guān)系,噴泉兩端與中間構(gòu)成底部相連通、上端開口的容器,即連通器,根據(jù)當其內(nèi)部裝有同一種液體且在液體不流動時,液面總是保持相平的可知,為了“追求”液面相平,所以水從出口處噴出,形成噴泉奇觀。
8.?小明家新購置的房間裝修,從地板到墻上 1 m?處要貼不同顏色的瓷磚,為此要在墻的四周畫一水平線,裝修師傅在如圖所示的一根長膠管里裝適量水,先在某一 1 m?標準處定一個點 A,然后將管的一端放在 A?點,讓水面與 A?點始終水平,另一端分別放在墻面不同的位置,在水面處定出 B、C、D?點,用直線將 A、B、C、D?連起來,便畫出了水平線。這是運用了
的原理。若膠管中間某處癟了一點,將? (選填“影響”或“不影響”)水平線的精確程度,當管的一端提高?20?cm,
最終管兩端水面的高度差為? 。
8.?答案 連通器 不影響 0
解析 長膠管內(nèi)裝水,上部開口,下部連通,所以是連通器,當液體不流動時,兩端液面相平,可用來畫出水平線。中間某位置壓癟了一點,液柱的形狀改變,但仍然是連通器,所以靜止時兩端液面還是相平的;當管的一端提高 20 cm,管中的水靜止時,最終管兩端水面一定在同一水平面上,管兩端水面的高度差為 0。
9.?
如圖為安裝于潛艇上的深度表,表盤上標注的“米水柱”表示通過測量海水的? 大小來顯示潛艇所處的深度。若潛艇潛至?100 m?深處,所受海水的壓強為? 帕,2 m2?艙蓋上所受海水的壓力為? N(g?取?10 N/kg,海水密度值近似取水的密度)。
9.答案 壓強 1×106 2×106
解析 若潛艇潛至 100 米深處時,所受海水的壓強 p=ρgh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×100 m=1×106 Pa。2 m2 艙蓋上所受海水的壓力 F=pS=1×106 Pa×2 m2=2×106 N。
三、簡答與作圖題
10.?
某校科技興趣小組的同學到一家茶具生產(chǎn)廠進行社會實踐活動,發(fā)現(xiàn)這個廠生產(chǎn)的茶壺都是如圖甲所示傳統(tǒng)樣式的。同學們思想很活躍,給這個廠提建議,能不能把茶壺的造型改變一下,用新穎的造型來吸引客戶。廠里對這個建議很重視, 干脆對這些同學說,這個任務(wù)就交給你們了。大家積極性很高,充分發(fā)揮想象力,畫了好多設(shè)計圖案,最后向廠里提交了他們最得意的三種設(shè)計,如圖乙所示,結(jié)果廠里只選中了其中的一種,另外兩種雖然造型新穎,但不符合物理原理,因而未被選中。哪一種被選中了呢?你是怎么看出來的?
10.?答案 C?被選中了,根據(jù)連通器原理,C?壺的壺嘴和壺身一樣高,且造型新穎,所以可以選用。
解析 茶壺是一種連通器,靜止在連通器中的同一種液體的液面總在同一水平面上。由于 A?的壺嘴比壺身矮,茶壺的盛水量大大降低,所以不實用,不能選。由于 B?的壺嘴比壺身高,很難向外倒水,所以不實用,不能選。
11.?
如圖所示為一個連通器,上部 A、B、C、D?四根管子均開口,在里面灌入某種液體,靜止后 B?管中的液面位置已在圖中標出,請在圖中其他三根管內(nèi)大致畫出液面位置。
10.答案 如圖所示
解析 根據(jù)連通器的原理可知,各個管中的液面應(yīng)在同一水平面上。
四、計算題
12.?如圖所示,水平地面上放有一個棱長為 30 cm?的正方體箱子,箱子重 50 N,其頂部有一根長 20 cm、橫截面積為 4 cm2
的豎直管子與箱子相通,管子重 10 N,管子和箱子都灌滿水,求:
(1)箱內(nèi)頂部受到水的壓強和壓力; (2)箱內(nèi)底部受到水的壓強和壓力; (3)水的重力;
(4)箱子對水平地面的壓力和壓強。
12.答案 (1)1 960 Pa 175.6 N (2)4 900 Pa 441 N (3)265.4 N (4)325.4 N 3 615.6 Pa
解析 (1)箱子頂部受到水的壓強為 p1=ρgh1=1.0×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.2 m=1 960 Pa。箱頂受到水的壓力為 F1=p1S1=1 960 Pa×(0.3×0.3-4×10-4) m2≈175.6 N。
(2)箱子底部受到水的壓強 p2=ρgh2=1.0×103 kg/m3×9.8 N/kg×(0.3+0.2) m=4 900 Pa。箱子底部受到水的壓力 F2=p2S2=4 900 Pa×0.3 m×0.3 m=441 N。
(3)水的重力 G 水=ρgV=1.0×103 kg/m3×9.8 N/kg×(0.3×0.3×0.3+4×10-4×0.2) m3≈265.4 N。
?3
(4)箱子對水平地面的壓力 F3=G 水+G 箱+G 管=265.4 N+50 N+10 N=325.4 N。箱子對水平地面的壓強為 p3=?3=
325.4N
0.3m × 0.3 m≈3 615.6 Pa。
13.?如圖,一兩端開口、粗細均勻的玻璃管,用質(zhì)量不計的塑料片附在其下端,然后用外力 F?將玻璃管豎直插到水下 25 cm 處,保持平衡,已知塑料片的面積和玻璃管口的面積均為 10 cm2,且塑料片和玻璃管的厚度不計,玻璃管所受重力為 0.5 N,g=10 N/kg,求:
(1)?水對塑料片產(chǎn)生的壓強和壓力;
(2)?該同學為測量某種液體的密度,先保持玻璃管在水中的位置不變,然后向玻璃管內(nèi)緩慢地倒入該液體,當?shù)谷肷疃冗_到20 cm?時,發(fā)現(xiàn)塑料片剛好下落,那么該液體的密度為多少?
13.答案 (1)2 500 Pa 2.5 N (2)1.25×103 kg/m3
解析 (1)水對塑料片向上的壓強:p?水=ρ?水gh?水=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.25 m=2 500 Pa,水對塑料片的壓力 F?水=p?水S=2 500 Pa×1×10-3 m2=2.5 N;(2)管內(nèi)倒入液體,液體對塑料片向下的壓強 p?液=ρ?液gh?液,塑料片的面積為 S,則塑料片受倒入液體向下的壓力 F?液=p?液S=ρ?液gh?液S,因為塑料片剛好下落,所以塑料片受力平衡,即 F?液=F?水=2.5 N,故液體密度
?液
ρ 液=?? S=
2.5N
- 4 2=1.25×103?kg/m3 。
液 ??10N/kg × 0.2 ?m × 10?×?10 m
五、科普閱讀題
14.?閱讀《RO?反滲透膜原理》,回答問題。
RO 反滲透膜原理
反滲透,英文為 Reverse Osmosis,它所描繪的是一個自然界中水分自然滲透過程的反向過程。早在 1950?年美國科學家 DR.S.Sourirajan?無意中發(fā)現(xiàn)海鷗在海上飛行時從海面啜起一大口海水,隔了幾秒后吐出一小口的海水,他由此而產(chǎn)生疑問:陸地上由肺呼吸的動物是絕對無法飲用高鹽分的海水的,那為什么海鷗就可以飲用海水呢?這位科學家把海鷗帶回了實驗室,經(jīng)過解剖發(fā)現(xiàn)在海鷗嗉囊位置有一層薄膜,該薄膜構(gòu)造非常精密,海鷗正是利用了這層薄膜把海水過濾為可飲用的淡水,而含有雜質(zhì)及高濃縮鹽分的海水則被從口中吐出,這就是以后反滲透法的基本理論架構(gòu)。
對透過的物質(zhì)具有選擇性的薄膜稱為半透膜,一般將只能透過溶劑而不能透過溶質(zhì)的薄膜稱之為理想半透膜。當把相同體積的稀溶液(例如淡水)和濃溶液(例如鹽水)分別置于半透膜的兩側(cè)時,稀溶液中的溶劑將自然穿過半透膜而自發(fā)地向濃溶液一側(cè)流動,這一現(xiàn)象稱為滲透。當滲透達到平衡時,濃溶液一側(cè)的液面會比稀溶液一側(cè)的液面高出一定高度, 即形成一個壓差,此壓差即為滲透壓,滲透壓的大小取決于溶液的固有性質(zhì),即與濃溶液的種類、濃度和溫度有關(guān),而與半透膜的性質(zhì)無關(guān)。若在濃溶液一側(cè)施加大于滲透壓的壓力時,溶劑的流動方向?qū)⑴c原來的滲透方向相反,開始從濃溶液向稀溶液一側(cè)流動,這一過程稱為反滲透。反滲透是滲透的一種反向遷移運動,是一種在壓力驅(qū)動下,借助于半透膜的選擇截留作用將溶液中的溶質(zhì)與溶劑分開的分離方法,它已廣泛應(yīng)用于各種液體的提純與濃縮,其中最普遍的應(yīng)用實例便是在
水處理工藝中。反滲透膜的孔徑非常小,因此能夠有效地去除水中比反滲透膜孔徑大的溶解鹽類、重金屬離子、有機物、膠體、細菌、病毒等。利用反滲透原理進行水提純的系統(tǒng)具有水質(zhì)好、耗能低、無污染、工藝簡單、操作簡便等優(yōu)點,
反滲透膜能截留直徑大于 0.000 1 微米的物質(zhì),是最精細的一種膜分離產(chǎn)品,其能有效截留所有溶解鹽及分子量大于 100
的有機物,同時允許水分子通過,以獲得高質(zhì)量的純凈水。請根據(jù)上述材料,回答下列問題:
(1)?要將自來水中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌、病毒等雜質(zhì)阻隔,并使之無法通過反滲透膜,從而使可以透過的純水和無法透過的濃縮水嚴格區(qū)分開來,反滲透膜的孔徑要達到? 以下。
(2)?
圖甲中容器兩側(cè)液面在自然狀態(tài)下液體的流動方向是? (選填“從純水到鹽水”或“從鹽水到純水”)。
(3)?圖乙中兩側(cè)液體靜止達到液透平衡。如果左右兩容器橫截面積均為 100 cm2,要實現(xiàn)反滲透,需要在圖甲中
(選填“純水”或“鹽水”)液面施加的豎直向下的壓力至少是多大,請寫出計算過程。(g=10 N/kg,ρ 鹽水=1.03×103
kg/m3)
(4)?RO?反滲透是當前最先進的凈水分離技術(shù),請至少舉出一個它在生產(chǎn)、生活方面的應(yīng)用。
14.答案 (1)0.000 1 微米 (2)從純水到鹽水 (3)鹽水 見解析 (4)海水淡化、凈水機、制藥等
解析 本題考查了“信息的獲取和處理”能力以及運用壓強、液體壓強及新物理知識解釋、解決實際問題的能力。(1) 根據(jù)反滲透膜能截留直徑大于 0.000 1 微米的物質(zhì)可知,反滲透膜的孔徑要達到 0.000 1 微米以下;
(2)?由題意可知,稀溶液中的溶劑將自然穿過半透膜而自發(fā)地向濃溶液一側(cè)流動,這一現(xiàn)象稱為滲透,所以圖甲中容器兩側(cè)液面在自然狀態(tài)下液體的流動方向是從純水到鹽水;
(3)?由于圖乙中兩側(cè)液體靜止達到液透平衡,且右側(cè)液面比左側(cè)液面高出 h1=10?cm,而在圖甲中盛鹽水一側(cè)可利用液體的壓強太小,所以需要在圖甲中鹽水液面施加豎直向下的壓力,才能使得鹽水向純水流動,施加的壓力 F=p1S=ρ?鹽水gh1S=1.03×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m×10-2 m2=10.3?N;
(4)?RO?反滲透是當前最先進的凈水分離技術(shù),它在生產(chǎn)、生活方面的應(yīng)用有:海水淡化、凈水機、制藥等。
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