Question

小明用U形管测量某种液体（与水不相溶）的密度，左边管的面积是S₁，右边管的面积是S₂，且2S₂＝3S₁。

(1)在U形管中装入水，水面如图甲所示，阀门K受到向______的压强更大。

(2)打开阀门K，稳定后，发现U形管左、右液面______，依据的原理是______。

(3)打开阀门K，稳定后，再向左管中缓慢倒入深度为h₁的待测液体，当液体静止时，右边水面上升的高度是h₂，待测液体的密度是______。

（拓展）小聪看到了小明的设计方案，认为很复杂，于是他找来了两端开口的玻璃管，下端用薄塑料片（质量忽略不计）盖住，将下端竖直插入水中，深度为H₁，然后向玻璃管中倒入待测液体，当塑料片刚好脱落时，玻璃管中液体的深度为H₂，如图丙所示。薄塑料片刚好脱落时所受的是______（选填“平衡力”或“非平衡力”），液体密度为______。

Answer

左 相平 连通器原理 ρ＝ρ水 平衡力 ρ＝ρ水

【解析】

(1)液体压强与深度有关，右侧比左侧水深，所以右侧水产生的压强大，故阀门K受到向左的压强更大；(2)打开阀门K，由于左侧和右侧都是水，根据连通器原理：当连通器中只装一种液体且在不流动的情况下，液面保持相平。所以稳定后，发现U形管左、右液面相平；(3)右侧水上升的体积等于左侧水下降的体积，所以S2h2＝S1h′，所以左侧水下降的高度h′＝＝h2，当平衡时，左右两侧液体产生的压强相等，即p＝ρgh1＝ρ水g（h′＋h2），解得ρ＝ρ水；【拓展】刚好脱落时，塑料片受到水向上的压强等于里面液体产生的向下的压强，因此向上的压力等于向下的压力，是平衡力。根据液体压强的计算公式可得：ρ水gH1＝ρgH2，解得：ρ＝ρ水。