专题提升Ⅰ 大气压的测量和计算-2024-2025学年科学八年级上册同步讲练（浙教版）

专题提升Ⅰ 大气压的测量和计算 学习目标 1.学习并掌握大气压的测量方法 2.大气压的计算，高压锅的计算 知识重点 一、大气压的测量 方法1.大气压的大小可以用空盒气压计或水银气压计进行测量。 ①空盒压强计(或叫金属盒压强计、无液压强计)：其上有两行刻度，一行以百帕为单位，一行以毫米汞柱为单位。 方法2、其他实验测量大气压 方法一、如图“估测大气压的值”这一实验应用的原理是P=F/S，在测量F这一物理量时，把注射器活塞推至底端是为了排尽空气，在测量S这一物理量时，首先要读出注射器的容积V，再用刻度尺测出带刻度的长度L，即可求出受力面积S＝V/L，这里的S是指图中B的面积。最后可得 方法二、用吸盘测量大气压值的实验，可选用的测量工具有刻度尺、弹簧测力计、天平 (1)实验步骤： ①如图所示，将塑料吸盘压在光滑的水平玻璃板上，挤出里面的空气。 ②用小桶通过细绳与吸盘挂钩相连接，向小桶中缓慢添加细沙，直到吸盘恰好脱离玻璃板。 ③用天平测出小桶和里面物体的总质量m。 ④测量出吸盘的直径大小d。 ⑤根据测得数据计算大气压强值 二、大气压的计算 受力分析思路： 根据活塞受力平衡求解。 高压锅的计算： 限压阀相当于上题的活塞，受力分析即可计算锅内的压强临界值。 题型1大气压的测量 [例题1] （2023秋•义乌市校级月考）某同学自己设计了一个粗略测量大气压强的实验：把两个橡胶皮碗对在一起，用力挤出中间的空气，如图所示，把皮碗悬吊起来，在皮碗下挂重物，逐渐增加所挂的重物，测出最多能挂的物体质量为m，再测出此时皮碗的直径d，皮碗自重忽略不计。则根据这些数据计算大气压强p的公式是（　　） A．ρ B． C． D． [例题2] （2023秋•湖州期末）小明利用标有2.5mL的一次性注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽、刻度尺等器材，对大气压的值进行测量。 （1）将活塞推至注射器底端，再用橡皮帽封住注射器的小孔。目的是 。 （2）下面是记录实验情况的表格，请将空白处内容补充完整。 大气压力F/N 注射器容积V/mL 注射长器全部刻度的长度l/cm 活塞面积S/cm2 大气压强p/Pa 7.5 2.5 4 0.625 （3）小明发现，同学们在做此实验时测得的大气压值误差很大，对此小明与同学找出了下列可能的原因： ①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体。 ②活塞与注射器筒壁间有摩擦。 ③弹簧测力计的示数没有读准。 ④活塞与注射器筒壁不完全密封。 上述原因可能会使测量值大于真实值的是 。 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ [例题3] （2023秋•桐乡市期末）学完大气压之后，老师布置了用带挂钩的塑料吸盘估测大气压大小的实验。如图甲所示，是小科同学利用带挂钩的塑料吸盘、量程为10N的弹簧测力计、玻璃板等设计的实验。 （1）他进行了如下实验操作步骤（顺序已打乱）： A．记录弹簧测力计的示数为F，这就是大气对吸盘的压力 B．小科将蘸水的塑料挂衣钩的吸盘放在光滑玻璃板上，用力挤压吸盘 C．用弹簧测力计钩着挂钩缓慢向上拉，直至吸盘刚要离开玻璃板 D．测量吸盘与玻璃板接触面的直径d，计算吸盘与玻璃板的接触面积S＝1.0×10﹣4m2 E．根据p，计算出大气压的大小p 你认为合理的实验步骤顺序应该是 （填字母编号）； （2）排好序后进行实验，小科在吸盘刚要离开玻璃板时，弹簧秤读数如图乙所示，可计算出大气压值为 ； （3）他们发现实验结果明显比真实气压值小，其中的原因可能是 。（答出一点即可） 题型2大气压的计算 [例题4] （2022秋•柯桥区期中）图甲为高压锅的构造，图乙为水的沸点与气压的关系图象。 （1）请说明高压锅为什么能将食物加热到100℃以上？ （2）若高压锅出气孔的直径为3mm，压在出气孔上的安全阀的质量为81g.通过计算并对照图象说明利用这种高压锅烧水时，最高温度大约是多少？（π取3，下同。外界大气压为1.0×105Pa） （3）若要把这种高压锅销售到西藏地区，在保证高压锅安全使用的前提下，用这种高压锅烧水时，水的沸点要达到115℃，应使用质量为多大的限压阀？（西藏地区外界大气压平均值为0.8×105Pa） [例题5] （2021秋•临海市校级期中）如图1是小杰家的压力锅示意图，锅盖上标有“××铝制品厂24cm压力锅”的字样，他测得限压阀的质量是100g，排气孔的面积约为7.5mm2，求： （1）这个压力锅正常工作时内部水蒸气的最大压强是多少？（结果保留三个有效数字） （2）锅盖至少要能承受多大压力才能保证安全？（锅盖内有效受压面积约为0.045m2） （3）假设实验测得水的沸点与压强的关系近似如图2所示的图像，若你是工程技术人员，要设计出一个水达到120℃时才能沸腾的压力锅，排气孔的面积为8mm2，限压阀的质量应为多少克？（大气压强为1.01×105Pa，g＝10N/kg） [例题6] （2021秋•余姚市校级期中）某实验小组为了探究气缸内气体压强p与缸内气柱长度h的关系，设计了一带有活塞（横截面积S＝5cm2）并封闭了气体的密闭金属气缸，如图甲所示。某次实验过程中，活塞缓慢下压，记录数据后绘制出如图乙所示图象。请回答下列问题： （1）活塞下压过程中，缸内气体质量 （选填“变小”、“变大”或“不变”）； （2）据图乙可知，缸内气体压强p与长度h成 比； （3）经测量，当缸内气体压强p为1×105Pa时，缸内气体的密度为1.3kg/m3，那么，当缸内气体压强p为5×105Pa时，缸内气体的密度为 kg/m3。 巩固提高 1. （2023秋•余杭区校级期中）小宁同学在测量某处大气压强的值，如图所示，以下判断正确的是（　　） A．此时大气压强等于760mm高水银柱所产生的压强 B．若将玻璃管稍稍倾斜，则管内外水银面的高度差将变低 C．若把此装置从山脚带到山顶，则管内外水银面的高度差将略微增大 D．若换用水做实验，则大气压能支持水柱的高度比水银高 2. 在如图所示装置中，粗细均匀的细玻璃管上端塞有橡皮塞，管内一段水银柱将一部分气体封闭在玻璃管内。已知玻璃管和橡皮塞总重为G，管的横截面积为S，水银柱高为h，水银的密度为ρ，设当时大气压为p0，管内空气重力不计，则整个装置平衡时，弹簧秤的示数应为（　　） A．G B．G+ρghS C．G﹣ρghS D．G+ρghS﹣p0S 3. 如图所示，外界大气压为75cmHg柱的，管内封闭的水银柱高是40cm，若在管顶开一个小孔，则（　　） A．管内水银会向上喷出 B．管内水银柱高度不变 C．管内水银柱稍有下降 D．管内水银柱下降到与管外水银面相平 4. 在如图所示的托里拆利实验中，会使测得的大气压数值变小的是（　　） A．将玻璃管稍微倾斜 B．将玻璃管稍微上提 C．用密度更小的液体替代水银 D．玻璃管内混入空气 5. （2023秋•义乌市期中）在自主学习探究过程中，某同学利用带拉环的吸盘、固定在墙上的平面镜、刻度尺、弹簧测力计来测量大气压强的大小，实验装置如图甲所示，具体实验步骤是： ①用刻度尺测出吸盘的直径，算出吸盘平面面积为10cm2； ②将吸盘沾水湿润后，压在平面镜上，排尽吸盘内空气； ③用弹簧测力计水平拉动吸盘，直至恰好脱落，读出此时弹簧测力计示数100N； ④记录整理数据； ⑤算出大气压的值，分析实验结论。 （1）将吸盘沾水湿润的目的是： 。 （2）根据该同学的实验数据，计算得到的大气压的值等于 Pa。 （3）实验时，如果拿一个吹风机对着吸盘自上而下吹风（如图乙所示），则拉动吸盘时弹簧测力计示数会 （填“大于”“小于”蛓“等于”）100N。 6. （2023秋•长兴县月考）某物理兴趣小组为了测量教室内大气压强的大小，将直径为D的橡胶吸盘吸在水平放置的玻璃板下方，在吸盘下方挂上钩码，当吸盘快要松动时，向小桶内加入细沙进行微调，如图。当吸盘刚好脱离玻璃板时，记录钩码总质量m，测出小桶和沙子总重G。 （1）该实验的原理是 。 （2）该小组做了多次实验，测得的大气压强数值均比实验室气压计读数值明显偏小，请你分析可能的原因是： 。 （3）根据实验得出大气压强的计算式为 （用字母表示）。 （4）实验时，同学们发现即使装满细沙、挂上所有的钩码，吸盘也没有被拉下来。该小组只更换了实验器材的规格，便使实验成功了。请写出他们对器材规格上可能做出的改进： 。 （5）实验后该小组进行了反思，想用弹簧测力计直接测出拉力的大小。对于拉力的方向，同学们产生了3种意见，如图所示。你的选择是 ，理由是 。 7. 用高压锅煮饭，既快速又节能，现代许多家庭都用高压锅煮饭。高压锅是生活中一种密闭的加热容器，锅盖中央有一出气孔，孔上盖有限压阀，当锅内气压打到限定值时，限压阀被顶起放出部分气体，实现了对锅内气压的控制。 （1）有一“苏泊尔”牌高压锅的限压出气孔的横截面积为12mm2，限压阀质量为72g，试估算当正常使用时，锅内气压约为多大？（1标准大气压p0＝105Pa，g取10牛/千克） （2）如果要把这种高压锅向西藏地区销售，为保证这种高压锅在烧水时要达到同样的最高温度，需做哪些改进措施？（举一例） 8. （2023秋•越城区校级期中）小科发现中性笔的笔帽上有小孔，为了解小孔作用，小科查阅资料：儿童不小心将笔帽吸入引发窒息，这个通气孔能保证呼吸道不被完全堵塞，因此被称为“救命孔”。 （1）若不小心吸入笔帽，人体在用力吸气时通过该笔帽通气孔的气体流速可达20m/s。为确保生命安全，人体与外界通气量要达到1.36×10﹣4m3/s，则通气孔的面积至少为 mm2。 （2）若不小心将没有通气孔的笔帽吸入气管，此时由于呼吸道堵塞，导致肺内气压比外界气压小1.3×104Pa，笔帽的横截面积约为0.85cm2，医生至少需要 N的力才能将笔帽取出。（计算结果精确到0.1N） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题提升Ⅰ 大气压的测量和计算 学习目标 1.学习并掌握大气压的测量方法 2.大气压的计算，高压锅的计算 知识重点 一、大气压的测量 方法1.大气压的大小可以用空盒气压计或水银气压计进行测量。 ①空盒压强计(或叫金属盒压强计、无液压强计)：其上有两行刻度，一行以百帕为单位，一行以毫米汞柱为单位。 方法2、其他实验测量大气压 方法一、如图“估测大气压的值”这一实验应用的原理是P=F/S，在测量F这一物理量时，把注射器活塞推至底端是为了排尽空气，在测量S这一物理量时，首先要读出注射器的容积V，再用刻度尺测出带刻度的长度L，即可求出受力面积S＝V/L，这里的S是指图中B的面积。最后可得 方法二、用吸盘测量大气压值的实验，可选用的测量工具有刻度尺、弹簧测力计、天平 (1)实验步骤： ①如图所示，将塑料吸盘压在光滑的水平玻璃板上，挤出里面的空气。 ②用小桶通过细绳与吸盘挂钩相连接，向小桶中缓慢添加细沙，直到吸盘恰好脱离玻璃板。 ③用天平测出小桶和里面物体的总质量m。 ④测量出吸盘的直径大小d。 ⑤根据测得数据计算大气压强值 二、大气压的计算 受力分析思路： 根据活塞受力平衡求解。 高压锅的计算： 限压阀相当于上题的活塞，受力分析即可计算锅内的压强临界值。 题型1大气压的测量 [例题1] （2023秋•义乌市校级月考）某同学自己设计了一个粗略测量大气压强的实验：把两个橡胶皮碗对在一起，用力挤出中间的空气，如图所示，把皮碗悬吊起来，在皮碗下挂重物，逐渐增加所挂的重物，测出最多能挂的物体质量为m，再测出此时皮碗的直径d，皮碗自重忽略不计。则根据这些数据计算大气压强p的公式是（　　） A．ρ B． C． D． 【解答】解：皮碗的表面积S＝πr2， 根据题意可知，最多能挂的物重G等于对皮碗的拉力， 而大气对皮碗的压力与物体对皮碗的拉力是一对平衡力，则F＝G＝mg， 所以，大气压：p。 故选：C。 [例题2] （2023秋•湖州期末）小明利用标有2.5mL的一次性注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽、刻度尺等器材，对大气压的值进行测量。 （1）将活塞推至注射器底端，再用橡皮帽封住注射器的小孔。目的是 。 （2）下面是记录实验情况的表格，请将空白处内容补充完整。 大气压力F/N 注射器容积V/mL 注射长器全部刻度的长度l/cm 活塞面积S/cm2 大气压强p/Pa 7.5 2.5 4 0.625 （3）小明发现，同学们在做此实验时测得的大气压值误差很大，对此小明与同学找出了下列可能的原因： ①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体。 ②活塞与注射器筒壁间有摩擦。 ③弹簧测力计的示数没有读准。 ④活塞与注射器筒壁不完全密封。 上述原因可能会使测量值大于真实值的是 。 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 【解答】解：（1）将活塞推至底部并用橡皮帽堵住小孔，这样做的目的是为了排尽注射器内的空气。 （2）根据实验原理可知需要测量的物理量：大气压力F；注射器容积V；注射器全部刻度的长度为L；活塞的横截面积为S；最后计算出大气压强的值； p1.2×105Pa。 （3）根据压强公式P，受力面积一定，活塞与注射器筒壁不完全密封，注射器筒内有空气会使拉力变小，算出的大气压会偏小；活塞与注射器筒壁间有摩擦，或没有读准弹簧测力计的示数都会使力的测量值偏大，算出的大气压会偏大，故选C。 故答案为：（1）排尽注射器内的空气；（2）②1.2×105； （3）C。 [例题3] （2023秋•桐乡市期末）学完大气压之后，老师布置了用带挂钩的塑料吸盘估测大气压大小的实验。如图甲所示，是小科同学利用带挂钩的塑料吸盘、量程为10N的弹簧测力计、玻璃板等设计的实验。 （1）他进行了如下实验操作步骤（顺序已打乱）： A．记录弹簧测力计的示数为F，这就是大气对吸盘的压力 B．小科将蘸水的塑料挂衣钩的吸盘放在光滑玻璃板上，用力挤压吸盘 C．用弹簧测力计钩着挂钩缓慢向上拉，直至吸盘刚要离开玻璃板 D．测量吸盘与玻璃板接触面的直径d，计算吸盘与玻璃板的接触面积S＝1.0×10﹣4m2 E．根据p，计算出大气压的大小p 你认为合理的实验步骤顺序应该是 （填字母编号）； （2）排好序后进行实验，小科在吸盘刚要离开玻璃板时，弹簧秤读数如图乙所示，可计算出大气压值为 ； （3）他们发现实验结果明显比真实气压值小，其中的原因可能是 。（答出一点即可） 【解答】（1）用吸盘方法测量大气压强：①将吸盘吸在光滑玻璃板上，排尽吸盘内空气，为了密封，先将吸盘蘸水；②测量吸盘与玻璃板之间的接触面积；③用弹簧测力计拉动吸盘至吸盘刚好离开玻璃板，读出弹簧测力计示数即为大气压力；④记录弹簧测力计的示数为F，这就是大气对吸盘的压力；⑤根据p计算压强值；故正确步骤应该是BDCAE； （2）弹簧测力计读数：最小刻度为0.2N，读数为8.6N，吸盘所受拉力为8.6N， 由p8.6×104Pa； （3）用吸盘法测大气压测的结果小于真实值可能的原因：吸盘内的空气无法全部排尽；测量过程中有误差等。（合理即可） 故答案为：（1）BDCAE；（2）8.6×104Pa；（3）吸盘内有空气；测量吸盘的直径d有误差等（合理即可）。 题型2大气压的计算 [例题4] （2022秋•柯桥区期中）图甲为高压锅的构造，图乙为水的沸点与气压的关系图象。 （1）请说明高压锅为什么能将食物加热到100℃以上？ （2）若高压锅出气孔的直径为3mm，压在出气孔上的安全阀的质量为81g.通过计算并对照图象说明利用这种高压锅烧水时，最高温度大约是多少？（π取3，下同。外界大气压为1.0×105Pa） （3）若要把这种高压锅销售到西藏地区，在保证高压锅安全使用的前提下，用这种高压锅烧水时，水的沸点要达到115℃，应使用质量为多大的限压阀？（西藏地区外界大气压平均值为0.8×105Pa） 【解答】解：（1）标准大气压下，液体的沸点是100℃，气压越高液体的沸点越高，当高压锅内的气压大于标准大气压时，液体的沸点就大于100℃了； （2）安全阀的质量：m＝81g＝0.081kg， 安全阀的重力：G＝mg＝0.081kg×10N/kg＝0.81N， 出气孔的半径：r3mm＝1.5×10﹣3m， 出气孔的面积：S＝πr2＝3×（1.5×10﹣3m）2＝6.75×10﹣6m2， 安全阀被顶起的压强：1.2×105Pa 锅内最大气压：p内＝p+p外＝1.2×105Pa+1.0×105Pa＝2.2×105Pa 由乙图估测此高压锅的最大温度约为120℃； （3）由乙图可知，当温度达到115℃时，气压为1.6×105Pa， 此时限压阀产生的压强：p′＝p内′﹣p外′＝1.6×105Pa﹣0.8×105Pa＝0.8×105Pa 限压阀的重力：G′＝F′＝p′S＝0.8×105Pa×6.75×10﹣6m2＝0.54N 限压阀的质量：m0.054kg， 答：（1）标准大气压下，液体的沸点是100℃，气压越高液体的沸点越高，当高压锅内的气压大于标准大气压时，液体的沸点就大于100℃了； （2）利用这种高压锅烧水时，最高温度大约是120℃； （3）用这种高压锅烧水时，水的沸点要达到115℃，应使用质量为0.054kg的限压阀。 [例题5] （2021秋•临海市校级期中）如图1是小杰家的压力锅示意图，锅盖上标有“××铝制品厂24cm压力锅”的字样，他测得限压阀的质量是100g，排气孔的面积约为7.5mm2，求： （1）这个压力锅正常工作时内部水蒸气的最大压强是多少？（结果保留三个有效数字） （2）锅盖至少要能承受多大压力才能保证安全？（锅盖内有效受压面积约为0.045m2） （3）假设实验测得水的沸点与压强的关系近似如图2所示的图像，若你是工程技术人员，要设计出一个水达到120℃时才能沸腾的压力锅，排气孔的面积为8mm2，限压阀的质量应为多少克？（大气压强为1.01×105Pa，g＝10N/kg） 【解答】解：（1）排气孔的横截面积为：S＝7.5mm2＝7.5×10﹣6m2， 限压阀的质量为：m＝100g＝0.1kg， 根据二力平衡知识可知：p0S+mg＝pS， 则锅内的最大压强p2.34×105Pa； （2）锅盖面积为：S′＝0.045m2， ∵p， ∴锅盖所承受的最小压力为： F＝pS′﹣p0S′＝（2.343×105Pa﹣1.01×105Pa）×0.045m2＝5.9985×103N； （3）排气孔的横截面积为：S″＝8mm2＝8×10﹣6m2， 由图像可知水的沸点为120℃时，锅内的压强为p′＝1.6×105Pa， ∵p， ∴限压阀的重力为G＝（p′﹣p0）×S″＝（1.6×105Pa﹣1.01×105Pa）×8×10﹣6m2＝0.472N， ∵G＝mg， ∴限压阀的质量m0.0472kg＝47.2g。 答：（1）这个压力锅正常工作时内部水蒸气的最大压强是2.34×105Pa； （2）锅盖至少要能承受5.9985×103N的压力才能保证安全； （3）限压阀的质量应为47.2g。 [例题6] （2021秋•余姚市校级期中）某实验小组为了探究气缸内气体压强p与缸内气柱长度h的关系，设计了一带有活塞（横截面积S＝5cm2）并封闭了气体的密闭金属气缸，如图甲所示。某次实验过程中，活塞缓慢下压，记录数据后绘制出如图乙所示图象。请回答下列问题： （1）活塞下压过程中，缸内气体质量 （选填“变小”、“变大”或“不变”）； （2）据图乙可知，缸内气体压强p与长度h成 比； （3）经测量，当缸内气体压强p为1×105Pa时，缸内气体的密度为1.3kg/m3，那么，当缸内气体压强p为5×105Pa时，缸内气体的密度为 kg/m3。 【解答】解： （1）气缸是封闭的，当活塞向下压，由于气缸内的气体含量并没有发生变化，所以它的质量并不发生改变； （2）由图象可得：一定质量的气体，温度不变时，Ph乘积为一定值，即压强与气缸内气体的长度成反比； （3）由图象乙可知，当气体压强p为1×105Pa时对应的缸内气体的长度为h1＝10cm， 所以气缸内气体的体积为：V1＝Sh1， 气缸内气体的质量为：m＝ρ1V1＝ρ1Sh1， 由图象乙可知，当气体压强p为5×105Pa时对应的缸内气体的长度为h2＝2cm，在此过程中气体的质量不变， 所以m＝ρ2V2＝ρ2Sh2， 所以ρ1Sh1＝ρ2Sh2， 解得：ρ2ρ11.3kg/m3＝6.5kg/m3。 故答案为：（1）不变；（2）反；（3）6.5。 巩固提高 1. （2023秋•余杭区校级期中）小宁同学在测量某处大气压强的值，如图所示，以下判断正确的是（　　） A．此时大气压强等于760mm高水银柱所产生的压强 B．若将玻璃管稍稍倾斜，则管内外水银面的高度差将变低 C．若把此装置从山脚带到山顶，则管内外水银面的高度差将略微增大 D．若换用水做实验，则大气压能支持水柱的高度比水银高 【解答】解：A、由图可知，玻璃管内水银面到水银槽中水银面的竖直高度为750mm，因此，当时的大气压强等于750mm高水银柱产生的压强，故A错误； B、将玻璃管稍倾斜一点，会使管内水银柱长度变长，但竖直高度依然会不变，故B错误； C、水银若把此装置从山脚带到山顶，山顶的高度大，大气压小，能支持的水银柱高度也就变小，故C错误； D、根据p大气＝p液体＝ρ液体gh，由于大气压不变，若换用密度比水银小的水做实验，则大气压能支撑的液柱高度会增大，故D正确。 故选：D。 2. 在如图所示装置中，粗细均匀的细玻璃管上端塞有橡皮塞，管内一段水银柱将一部分气体封闭在玻璃管内。已知玻璃管和橡皮塞总重为G，管的横截面积为S，水银柱高为h，水银的密度为ρ，设当时大气压为p0，管内空气重力不计，则整个装置平衡时，弹簧秤的示数应为（　　） A．G B．G+ρghS C．G﹣ρghS D．G+ρghS﹣p0S 【解答】解： 将整个装置看做一个整体，则弹簧测力计的示数就等于装置的总重力G总。 管内水银柱的重G水银＝F＝pS＝ρghS， 管和橡皮塞的重加水银重： G总＝G+G水银＝G+ρghS。 故选：B。 3. 如图所示，外界大气压为75cmHg柱的，管内封闭的水银柱高是40cm，若在管顶开一个小孔，则（　　） A．管内水银会向上喷出 B．管内水银柱高度不变 C．管内水银柱稍有下降 D．管内水银柱下降到与管外水银面相平 【解答】解：玻璃管的顶部穿一小孔，则玻璃管内外都与大气压相通，构成了连通器，则管内的水银液面将下降，最终与管外液面相平。故ABC错误，D正确。 故选：D。 4. 在如图所示的托里拆利实验中，会使测得的大气压数值变小的是（　　） A．将玻璃管稍微倾斜 B．将玻璃管稍微上提 C．用密度更小的液体替代水银 D．玻璃管内混入空气 【解答】解：AB、托里拆利实验中，是否倾斜、上提下压、管的粗细不会影响水银柱的高度，故AB错误； C、托里拆利实验中，用密度更小的液体替代水银，液柱的高度会变大，故C错误； D、若玻璃管内混进了少许空气，则p水银+p空气＝p大气，所以空气会产生一定的压强，从而抵消掉一部分外界大气压，最终测量结果会变小，故D正确。 故选：D。 5. （2023秋•义乌市期中）在自主学习探究过程中，某同学利用带拉环的吸盘、固定在墙上的平面镜、刻度尺、弹簧测力计来测量大气压强的大小，实验装置如图甲所示，具体实验步骤是： ①用刻度尺测出吸盘的直径，算出吸盘平面面积为10cm2； ②将吸盘沾水湿润后，压在平面镜上，排尽吸盘内空气； ③用弹簧测力计水平拉动吸盘，直至恰好脱落，读出此时弹簧测力计示数100N； ④记录整理数据； ⑤算出大气压的值，分析实验结论。 （1）将吸盘沾水湿润的目的是： 。 （2）根据该同学的实验数据，计算得到的大气压的值等于 Pa。 （3）实验时，如果拿一个吹风机对着吸盘自上而下吹风（如图乙所示），则拉动吸盘时弹簧测力计示数会 （填“大于”“小于”蛓“等于”）100N。 【解答】解：（1）将吸盘沾水湿润的目的是排尽空气并防止漏气； （2）根据题意可知，大气对吸盘的压力F＝F示＝100N， 若不考虑实验过程中的其他影响因素，实验时的大气压值： p1×105Pa； （3）由图可知，如果拿一个吹风机对着吸盘自上而下吹风，根据流体压强和流速的关系可知，吸盘外侧空气流速增大，压强变小，大气对吸盘的压力减小，所以，弹簧秤拉动吸盘至恰好脱落时的示数一般会小于100N。 故答案为：（1）排尽空气并防止漏气；（2）1×105；（3）小于。 6. （2023秋•长兴县月考）某物理兴趣小组为了测量教室内大气压强的大小，将直径为D的橡胶吸盘吸在水平放置的玻璃板下方，在吸盘下方挂上钩码，当吸盘快要松动时，向小桶内加入细沙进行微调，如图。当吸盘刚好脱离玻璃板时，记录钩码总质量m，测出小桶和沙子总重G。 （1）该实验的原理是 。 （2）该小组做了多次实验，测得的大气压强数值均比实验室气压计读数值明显偏小，请你分析可能的原因是： 。 （3）根据实验得出大气压强的计算式为 （用字母表示）。 （4）实验时，同学们发现即使装满细沙、挂上所有的钩码，吸盘也没有被拉下来。该小组只更换了实验器材的规格，便使实验成功了。请写出他们对器材规格上可能做出的改进： 。 （5）实验后该小组进行了反思，想用弹簧测力计直接测出拉力的大小。对于拉力的方向，同学们产生了3种意见，如图所示。你的选择是 ，理由是 。 【解答】解：（1）实验的原理是p； （2）实验产生的误差主要是因为实验过程并不如原理分析中那么理想化，如：挤压吸盘时，吸盘内的空气没有完全都被挤出；吸盘的气密性不好；实验过程中有外部空气进入吸盘；吸盘脱离玻璃板前面积有所减小等都会使得大气压强值偏小。 （3）当吸盘即将脱离玻璃板时，空气对塑料吸盘的向上的压力大小就等于所挂钩码的重力mg与小桶和沙子总重G的和； 大气压的值也可通过公式表示为p； （4）实验时，同学们发现即使装满细沙、挂上所有的钩码，吸盘也没有被拉下来。说明拉力比大气压小，因而减小大气压力，压强不变，减小受力面积，换用直径较小的吸盘； （5）为了避免弹簧测力计和吸盘重力对实验的影响，应该沿水平方向拉动吸盘，故选择B。 故答案为：（1）p； （2）吸盘内仍有少量气体；（3）p； （4）换用直径较小的吸盘；（5）乙；避免弹簧测力计和吸盘重力对实验的影响。 7. 用高压锅煮饭，既快速又节能，现代许多家庭都用高压锅煮饭。高压锅是生活中一种密闭的加热容器，锅盖中央有一出气孔，孔上盖有限压阀，当锅内气压打到限定值时，限压阀被顶起放出部分气体，实现了对锅内气压的控制。 （1）有一“苏泊尔”牌高压锅的限压出气孔的横截面积为12mm2，限压阀质量为72g，试估算当正常使用时，锅内气压约为多大？（1标准大气压p0＝105Pa，g取10牛/千克） （2）如果要把这种高压锅向西藏地区销售，为保证这种高压锅在烧水时要达到同样的最高温度，需做哪些改进措施？（举一例） 【解答】解：（1）限压阀的重力：G＝mg＝0.072kg×10N/kg＝0.72N； 气孔的面积：S＝12mm2＝1.2×10﹣5m2； 限压阀对气孔处气体产生的压强：p6×104Pa； 由题意知：锅内气压等于一标准大气压与限压阀对气体压强之和，则锅内气压是：p内＝1.0×105Pa+6×104Pa＝1.6×105Pa； （2）西藏地区外界大气压低，可以增大限压阀的质量，增大锅内气压，达到同样的锅内温度。 故答案为：（1）1.6×105Pa；（2）适当增大限压阀的质量。 8. （2023秋•越城区校级期中）小科发现中性笔的笔帽上有小孔，为了解小孔作用，小科查阅资料：儿童不小心将笔帽吸入引发窒息，这个通气孔能保证呼吸道不被完全堵塞，因此被称为“救命孔”。 （1）若不小心吸入笔帽，人体在用力吸气时通过该笔帽通气孔的气体流速可达20m/s。为确保生命安全，人体与外界通气量要达到1.36×10﹣4m3/s，则通气孔的面积至少为 mm2。 （2）若不小心将没有通气孔的笔帽吸入气管，此时由于呼吸道堵塞，导致肺内气压比外界气压小1.3×104Pa，笔帽的横截面积约为0.85cm2，医生至少需要 N的力才能将笔帽取出。（计算结果精确到0.1N） 【解答】解： （1）由题意可得通气孔的面积： S6.8×10﹣6m2＝6.8mm2； （2）由题意知，人对笔帽的拉力应等于笔帽受到的内外压力差， 由公式p得，医生所用的力为： F拉＝ΔF＝ΔpS′＝1.3×104Pa×0.85×10﹣4m2≈1.1N。 故答案为：（1）6.8；（2）1.1。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$