内容正文:
第五章 力学板块
(三)压力与压强
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第3课时 大气压强、流体压强与流速的关系
目 录
01
课标解读
02
考点过关
03
真题演练
04
高分突破
01
课标解读
1.知道大气压强及其与人类生活的关系。
2.了解流体压强与流速的关系及其在生产生活中的应用。
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02
考点过关
(一)知识框架
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(二)基础考点
大气压的测量
1.如图所示,将长约1 m、一端封闭的玻璃管灌满水银,用手指将管口堵住,倒插在水银槽中。放开手指,管内水银面下降到一定高度就不再下降,这时管内外水银面高度差约为760 mm。
【实验器材】1米以上的长玻璃管,水银槽,水银,刻度尺。
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【实验步骤】
a.将开口向上的玻璃管内装满水银;
b.用手指堵住管口,将其倒立在装有适量水银的水银槽内;
c.用刻度尺测量出管内外水银面的高度差h。
【实验结果】由于玻璃管上方是真空,水银柱产生的压强与大气压强平衡,
p大气=p水银=ρ水银gh。
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(1)这个实验最早是由意大利科学家__________做的;实验中玻璃管水银面的上方是真空,管外水银面的上方是空气,因此,是________支持这段水银柱不会落下,大气压的数值就等于______________所产生的压强,通过计算可知当时的大气压为____________Pa。(ρ水银=13.6×103 kg/m3)
托里拆利
大气压
760 mm水银柱
1.013×105
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(2)实验中选用水银而不是用水来做实验,这是利用水银的______较大的特性;实验过程中,若像图丁中一样将玻璃管倾斜,水银柱高度将______,水银柱的长度将______。(均选填“变长”“变短”或“不变”)
(3)如果将此装置拿到高山上,观察到的现象是________________。
密度
不变
变长
水银柱高度变小
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(4)实验中不小心将玻璃管的顶部打破,你能看到的现象是______________
__________________________。
(5)若管内液面上方混入了少量空气,则管内外水银面高度差将______(选填“增大”“不变”或“减小”)。
试管中水银会
下降到与管外水银相平为止
减小
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2.“注射器”估测大气压
【实验原理】_____。
【实验器材】注射器,弹簧测力计,刻度尺,尼龙绳。
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【实验步骤】
a.把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔;
b.用绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞刚开始滑动时,记下____
____________________;
c.用刻度尺测出注射器__________________________,根据注射器的最大刻度对应容积V,计算得出活塞的横截面积S。
弹
簧测力计的示数为F
针筒上有刻度部分的长度L
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【实验结果】表达式为_____________。
(1)该实验求出的大气压是估测数值,和真实的大气压数值存在差距主要原因是两方面:
A.活塞与注射器之间__________;B.空气难以排尽;
存在摩擦
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(2)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔,这样做的目的是____________________。但实际上并未能达到此目的,此因素将导致所测大气压的值会偏____(选填“大”或“小”)。
(3)如果考虑活塞和筒壁之间摩擦力对实验的影响,所测的大气压值应该比标准值偏____。
排出注射器中的空气
小
大
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归纳:
1.大气压强的存在
(1)含义:大气会向各个方向对处于其中的物体产生力的作用,大气的压强简称大气压。
(2)存在证据:马德堡半球实验、覆杯实验、吸饮料、吸盘挂钩等。
马德堡半球实验不仅证明了大气压的存在,而且还证明了大气压很大。
【拓展】①“大气压”与“气压”(或部分气体压强)是有区别的,如高压锅内的气压指部分气体压强,高压锅外称大气压。
②生活中应用大气压的例子:吸饮料、紧贴在墙面上的吸盘、水泵抽水等都利用了大气压。
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2.大气压的大小
(1)测量工具:①空盒气压计:携带和使用较方便。②水银气压计:测量比较精确。
(2)大气压的值:1标准大气压=1.013×105帕=760毫米水银柱。
3.大气压与海拔高度的关系:海拔高度越高,大气压越小。
(1)离地面越高,空气的密度越小,大气压也越小,同时大气压还受天气和季节的影响。
(2)即使在同一高度,不同区域内的大气压也不同,甚至在同一地方,不同时刻大气压也有所不同。
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4.大气压的应用:真空压缩袋、吸尘器、抽水机、吸盘挂钩、拔火罐、离心式水泵等。
5.气压与液体沸点的关系
(1)气压越大,液体的沸点越高;气压越小,沸点越低。
(2)高压锅的原理是:液体的沸点随着气压增大而升高。
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流体压强和流速关系
3.如图所示,用弹簧测力计挂上飞机机翼模型,再用电风扇对着机翼模型吹风。机翼上方的空气流速比下方的空气流速____(选填“大”或“小”),在流体中,流速越大的位置,压强_______(选填“越大”“越小”或“不变”),机翼上方受到空气的压力F1______(选填“大于”“小于”或“等于”)下方受到空气的压力F2,所以增大风速,弹簧测力计示数将________
(选填“增大”“减小”或“不变”)。
大
越小
小于
减小
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4.如图所示,在倒置的漏斗里放一个乒乓球,用手托住乒乓球,然后从漏斗口用力吸气,并将手指移开,这时乒乓球_______(选填“会”或“不会”) 掉下,因为吸气使漏斗的导管内气压_______(选填“变大”或“变小”),然后改为向下用力吹气,这时乒乓球________(选填“会”或“不会”) 掉下,由于乒乓球上方空气流速______,压强______。(后两空均选填“变大”“不变”或“变小”)。
不会
变小
不会
变大
变小
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归纳:
流体:流动的液体或气体。
流体压强与流速的关系:流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
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03
真题演练
5.(2018•深圳)对于上升的热气球,下列说法正确的是( )
A.热气球的升空原理和民航飞机的起飞原理相同
B.热气球匀速上升时,机械能一定不变
C.热气球上升过程中,受到的大气压强不变
D.热气球燃料减少后,它的惯性变小
D
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6.(2017•深圳)在沙滩上光脚走路,踩到贝壳时,脚会很疼。下列选项所涉及的原理与此相同的是( )
A B C D
A.爷爷打太极时,双脚变为单脚站立
B.手持自制气压计从梧桐山脚走到山顶,管内液面升高
C.在理化实验操作中,将胶头滴管的胶头松开,液体进入滴管
D.台风到来时,某同学打开的伞面被吹“反”了
A
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04
高分突破
7.下列与压强有关的生产生活实例的说法,不正确的是( )
A B C D
A.三峡大坝的坝体横截面上窄下宽,是因为坝底受到水的压强大
B.飞机能够腾空而起是因为机翼上下表面气体的流速不同产生向上的升力
C.青藏高原边防战士用高压锅煮面条,是因为海拔越高,大气压越大
D.用真空吸盘搬运沉重的钢板是利用大气压来完成的
C
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8.如图所示,小雪用放在水平面上的两个实验装置来观察并研究大气压的变化,下列说法正确的是( )
A.甲图中大气压变大时,玻璃管内的液面会上升
B.乙图中大气压变小时,玻璃管内的液面会下降
C.把乙装置从高山脚下拿到高山顶上,玻璃管内
外液面高度差一定变小
D.乙装置更能准确地测量出大气压的值
A
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9.(2021•广东)唐代诗人杜甫有诗句“八月秋高风怒号,卷我屋上三重
茅”。诗中秋风“卷”走“三重茅”主要是由于屋顶外侧空气相对于屋内空气的流速____、压强____,从而产生一个向____的力。
大
小
上
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10.(2022•广州)如图1所示,连通器中的水静止,此时水面上方a、b处的气压为pa0、pb0。在b上方持续水平吹气,水面稳定后如图2所示,此时a、b处的气压为pa、pb。水面下c、d处水的压强为pc、pd,若大气压保持不变,则( )
A.pc>pd
B.pa>pb
C.pa0>pa
D.pb0=pb
第10题图
B
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11.“做实验”是一种重要的学习方法,在学习沸腾知识时,小雨做了如下实验:水沸腾后把烧瓶从火焰上拿开,水会停止沸腾,迅速塞紧瓶塞,把烧瓶倒置并向瓶底浇冷水,如图所示。烧瓶内的水重新沸腾,此过程中烧瓶内水蒸气遇冷_____(填物态变化名称),气压减小,水的沸点______。
第11题图
液化
降低
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12.彤彤用自制的气压计去梵净山探究海拔对气压的影响,测得山脚气压如图甲,此时瓶内外气压差为______Pa;再将此装置移到梵净山山顶,玻璃管中水柱高度将______(选填“上升”“下降”或“不变”),同行的诗诗用B管水平向A管管口吹气(如图乙),A管中水柱升高,是由于_________
________。(g=10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
第12题图
1 000
上升
流速快,
压强小
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13.(2023•广东)如图所示,用两个吸盘模拟马德堡半球实验。将两个吸盘对接,用力挤压出空气后难以将其分开,说明吸盘内部气体压强______(选填“大于”“等于”或“小于”)大气压强。若在吸盘上戳一个小孔,吸盘内部气体压强会变____。若在海拔更高的地方做同样的实验,将其分开所需的力更小,说明海拔越高,大气压强越____。
第13题图
小于
大
小
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14.如图所示,向两个乒乓球中间打气,会看到两个乒乓球_______(选填“分开”或“靠近”);用注射器吸入无水酒精,是利用了________,再将活塞推至针筒的底端,然后用橡皮帽封住小孔,小孔内还留有少量酒精,沿针筒轴线方向向外拉动活塞一段距离,保持静止,此时,液态酒精消失是______现象,不计活塞与针筒的摩擦以及活塞自重,大气对活塞的压力______(选填“大于”“小于”或“等于”)拉力。
靠近
大气压
汽化
大于
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15.观察图甲中汽车的外形可知,若汽车在水平路面上急速行驶,由于车上、下表面空气的流动速度不同,车对地面的压力会______(选填“变大”
“变小”或“不变”),从而使车与地面之间的摩擦力________(选填“变大”“变小”或“不变”),车容易失控。有些跑车为了提高“抓地力”在车尾安装了一种“气流偏导器”,其外形应选用图乙中的____(选填“A”或“B”)。
变小
变小
B
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16.(2023•江门期末)物理老师在实验室做“流体压强与流速关系”的演示实验:如图甲所示的是由粗细不同的三节塑料管A、B、C连接而成的装置,三节管中分别接有三个相同传感器的探头,传感器与电脑相连。老师将抽气机与C管右端相连后开始平稳抽气,电脑绘制出的三节管中的气体压强随时间变化的p-t图像如图乙所示。已知①②③三条图线分别对应粗细不同的三节管中气体压强随时间变化的情况,则由图像可知:
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(1)在抽气过程中,实验室的大气压为____________Pa;0~4s时,____塑料管中的气体流速最快,图像①是____塑料管中的气体压强随时间变化的图像(后两空均选填“A”“B”或“C”);
(2)此实验说明了流动的气体,流速大处压强____(选填“大”或“小”);当老师将抽气的吹风机调换挡位后,图像中①②③三条图线出现了下移,由此可以判断三节管中气体的流速______(选填“增大” 或“减小”);
1.013×105
A
C
小
增大
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(3)利用流体压强与流速的关系,解决某地下商城“工”字形通道中过道的通风问题,技术员设计了以下几种方案;如图丙所示,黑色部分为墙面凸出部分,M是安装在过道顶的换气扇,其中既有效又节能的是____(填字母序号)。
B
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