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19. 诚诚同学在进行“探究液体内部的压强”实验中,进行了如图15所示的操作。
(1) 压强计是通过____来反映被测压强的大小的;在使用压强计前,发现U形管左右两侧的水面不在同一水平面,如图甲所示,为了使U形管左右两侧的水面相平,正确的调节方法是____。
(2) 分析图乙中A、B两图的实验现象,可得出的结论是:液体内部压强的大小与____有关。若要探究液体内部的压强与液体密度的关系,应选用图乙中____两图进行对比。
(3) 保持图乙中C图探头的位置不变,并将一杯清水倒入烧杯中搅匀(液体未溢出),则U形管两侧液面的高度差____(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4) 聪明的诚诚想知道图乙中C图盐水的密度,于是设计了如图丙所示的实验装置。内外两个容器紧密黏合在一起,内部小容器的底部为一张弹性很好的橡皮膜。诚诚进行了如下操作:
①在内部小容器内装入适量待测盐水,发现橡皮膜向____(选填“上”或“下”)突出。
②在外部大容器内装入清水,直到橡皮膜变平,测出盐水的深度h以及清水与盐水的液面高度差$\Delta h$,请写出盐水的密度表达式:$ρ_{盐水}=$____(用含有h、$\Delta h$和$ρ_{水}$的式子表示)。
(1) 压强计是通过____来反映被测压强的大小的;在使用压强计前,发现U形管左右两侧的水面不在同一水平面,如图甲所示,为了使U形管左右两侧的水面相平,正确的调节方法是____。
(2) 分析图乙中A、B两图的实验现象,可得出的结论是:液体内部压强的大小与____有关。若要探究液体内部的压强与液体密度的关系,应选用图乙中____两图进行对比。
(3) 保持图乙中C图探头的位置不变,并将一杯清水倒入烧杯中搅匀(液体未溢出),则U形管两侧液面的高度差____(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4) 聪明的诚诚想知道图乙中C图盐水的密度,于是设计了如图丙所示的实验装置。内外两个容器紧密黏合在一起,内部小容器的底部为一张弹性很好的橡皮膜。诚诚进行了如下操作:
①在内部小容器内装入适量待测盐水,发现橡皮膜向____(选填“上”或“下”)突出。
②在外部大容器内装入清水,直到橡皮膜变平,测出盐水的深度h以及清水与盐水的液面高度差$\Delta h$,请写出盐水的密度表达式:$ρ_{盐水}=$____(用含有h、$\Delta h$和$ρ_{水}$的式子表示)。
答案：
【解析】：
(1) 压强计是通过U形管两侧液面的高度差来反映被测压强的大小的；在使用压强计前，发现U形管左右两侧的水面不在同一水平面，为了使U形管左右两侧的水面相平，正确的调节方法是拆除软管重新安装（这样能使U形管两端液面相平）。
(2) 分析图乙中A、B两图，液体密度相同，探头深度不同，U形管两侧液面高度差不同，可得出的结论是：液体内部压强的大小与液体深度有关。若要探究液体内部的压强与液体密度的关系，应控制深度相同，液体密度不同，应选用图乙中B、C两图进行对比。
(3) 保持图乙中C图探头的位置不变，并将一杯清水倒入烧杯中搅匀（液体未溢出），探头处液体深度增加，液体密度减小，但根据$p = \rho gh$，$\rho$减小，$h$增大，且$\rho_{盐水}＞\rho_{水}$，$h_{盐水}＜h_{水 + 盐水}$，综合来看压强增大，所以U形管两侧液面的高度差变大。
(4) ①在内部小容器内装入适量待测盐水，由于盐水有重力，对橡皮膜有向下的压力，发现橡皮膜向下突出。
②当橡皮膜变平，说明盐水对橡皮膜向下的压强等于清水对橡皮膜向上的压强，即$p_{盐水}=p_{水}$，$\rho_{盐水}gh=\rho_{水}g(h + \Delta h)$，化简可得$\rho_{盐水}=\frac{h+\Delta h}{h}\rho_{水}$。
【答案】：
(1) U形管两侧液面的高度差；拆除软管重新安装
(2) 液体深度；B、C
(3) 变大
(4) ①下；②$\frac{h+\Delta h}{h}\rho_{水}$
(1) 压强计是通过U形管两侧液面的高度差来反映被测压强的大小的；在使用压强计前，发现U形管左右两侧的水面不在同一水平面，为了使U形管左右两侧的水面相平，正确的调节方法是拆除软管重新安装（这样能使U形管两端液面相平）。
(2) 分析图乙中A、B两图，液体密度相同，探头深度不同，U形管两侧液面高度差不同，可得出的结论是：液体内部压强的大小与液体深度有关。若要探究液体内部的压强与液体密度的关系，应控制深度相同，液体密度不同，应选用图乙中B、C两图进行对比。
(3) 保持图乙中C图探头的位置不变，并将一杯清水倒入烧杯中搅匀（液体未溢出），探头处液体深度增加，液体密度减小，但根据$p = \rho gh$，$\rho$减小，$h$增大，且$\rho_{盐水}＞\rho_{水}$，$h_{盐水}＜h_{水 + 盐水}$，综合来看压强增大，所以U形管两侧液面的高度差变大。
(4) ①在内部小容器内装入适量待测盐水，由于盐水有重力，对橡皮膜有向下的压力，发现橡皮膜向下突出。
②当橡皮膜变平，说明盐水对橡皮膜向下的压强等于清水对橡皮膜向上的压强，即$p_{盐水}=p_{水}$，$\rho_{盐水}gh=\rho_{水}g(h + \Delta h)$，化简可得$\rho_{盐水}=\frac{h+\Delta h}{h}\rho_{水}$。
【答案】：
(1) U形管两侧液面的高度差；拆除软管重新安装
(2) 液体深度；B、C
(3) 变大
(4) ①下；②$\frac{h+\Delta h}{h}\rho_{水}$
20. 学了浮力知识后,科技小组的同学用筷子自制了一个木筏模型,如图16所示。木筏的质量为100g、体积为$180cm^{3}$。($ρ_{水}=1.0×10^{3}kg/m^{3}$,g取10N/kg)
(1) 求木筏漂浮在水面上时受到的浮力。
(2) 求木筏漂浮在水面上时露出水面的体积。
(3) 若将10支相同的签字笔放在木筏上面,木筏刚好浸没在水中,则每支签字笔的质量是多少?
(1) 求木筏漂浮在水面上时受到的浮力。
(2) 求木筏漂浮在水面上时露出水面的体积。
(3) 若将10支相同的签字笔放在木筏上面,木筏刚好浸没在水中,则每支签字笔的质量是多少?
答案：
【解析】：
(1) 木筏的质量$m = 100g = 0.1kg$，根据$G = mg$，木筏的重力$G = 0.1kg×10N/kg = 1N$。因为木筏漂浮，根据漂浮条件$F_{浮}=G$，所以木筏漂浮在水面上时受到的浮力$F_{浮}=1N$。
(2) 由$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$可得，木筏排开水的体积$V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}=\frac{1N}{1.0×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg}=1×10^{-4}m^{3}=100cm^{3}$。已知木筏体积$V = 180cm^{3}$，则露出水面的体积$V_{露}=V - V_{排}=180cm^{3}-100cm^{3}=80cm^{3}$。
(3) 木筏刚好浸没在水中时，排开水的体积$V_{排}'=V = 180cm^{3}=1.8×10^{-4}m^{3}$，此时木筏受到的浮力$F_{浮}'=\rho_{水}gV_{排}'=1.0×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg×1.8×10^{-4}m^{3}=1.8N$。10支签字笔的总重力$G_{笔总}=F_{浮}'-G = 1.8N - 1N = 0.8N$，10支签字笔的总质量$m_{笔总}=\frac{G_{笔总}}{g}=\frac{0.8N}{10N/kg}=0.08kg = 80g$，则每支签字笔的质量$m_{笔}=\frac{80g}{10}=8g$。
【答案】：
(1) $1N$
(2) $80cm^{3}$
(3) $8g$
(1) 木筏的质量$m = 100g = 0.1kg$，根据$G = mg$，木筏的重力$G = 0.1kg×10N/kg = 1N$。因为木筏漂浮，根据漂浮条件$F_{浮}=G$，所以木筏漂浮在水面上时受到的浮力$F_{浮}=1N$。
(2) 由$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$可得，木筏排开水的体积$V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}=\frac{1N}{1.0×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg}=1×10^{-4}m^{3}=100cm^{3}$。已知木筏体积$V = 180cm^{3}$，则露出水面的体积$V_{露}=V - V_{排}=180cm^{3}-100cm^{3}=80cm^{3}$。
(3) 木筏刚好浸没在水中时，排开水的体积$V_{排}'=V = 180cm^{3}=1.8×10^{-4}m^{3}$，此时木筏受到的浮力$F_{浮}'=\rho_{水}gV_{排}'=1.0×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg×1.8×10^{-4}m^{3}=1.8N$。10支签字笔的总重力$G_{笔总}=F_{浮}'-G = 1.8N - 1N = 0.8N$，10支签字笔的总质量$m_{笔总}=\frac{G_{笔总}}{g}=\frac{0.8N}{10N/kg}=0.08kg = 80g$，则每支签字笔的质量$m_{笔}=\frac{80g}{10}=8g$。
【答案】：
(1) $1N$
(2) $80cm^{3}$
(3) $8g$
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