2025年中考物理一轮复习第十一讲 大气压强

第十一讲 大气压强 思 维 导 图 知 识 梳 理 1.大气压强：空气内部向各个方向都有压强，大气对浸在它里面的物体的压强叫大气压强. 产生原因：空气受到重力的作用，而且能够流动，因而空气对浸在它里面的物体产生压强. (1)证明大气压存在的实验：马德堡半球实验. (2)测量大气压的实验：托里拆利实验. 注意： ①管内上方是真空，管内水银柱的高度只随外界大气压变化而变化，和管的粗细、倾斜角度、管的长度及将玻璃管提起还是下压等因素无关，只与水银柱的竖直高度有关. ②由于大气压值是变化的，所以只用仪器测定而难以直接用公式进行计算. ③测量工具：气压计.常用的有：水银气压计、空盒气压计(无液气压计)、管式弹簧压强计. ※水银气压计：准确但携带不方便. 金属盒气压计(无液气压计)：可改装为登山用的高度计. 2.大气压强的变化 (1)标准大气压：托里拆利实验中规定：760 mm汞柱产生的压强即1个标准大气压=1.01×10⁵Pa. (2)大气压随高度的增加而减小，但大气压随高度减小的变化是不均匀的.在海拔2 000 m 以内，每升高12 m，大气压强降低133 Pa(即1毫米汞柱).大气压强随天气的变化规律是冬高夏低，晴高阴低. 3.沸点与大气压的关系 一切液体的沸点，都是气压减小时降低，气压增大时升高.同种液体的沸点不是固定不变的. 4.流体压强与流速的关系 流体流速越大的位置压强越小.反之，压强越大. 5.应用 (1)机翼上、下表面的压强差是产生升力的原因. (2)跑车尾翼、列车安全线等. 6.利用大气压的知识解释有关现象 在实际生活和生产中有许多利用大气压来工作的装置和现象，如钢笔吸墨水、抽水机抽水、高压锅的设计等.利用这些知识还可以解释许多生活中的相关现象，例如用吸管喝饮料，当用力吸吸管时，吸管内的压强减小，饮料就在外界大气压的作用下被压进吸管，从而喝到饮料，而并非我们平常说的吸进吸管. 实验一：模拟马德堡半球实验 两个皮碗对口挤压，然后两手用力往外拉，发现要用较大的力才能拉开.马德堡半球实验和模拟实验的共同点是：将金属球内和皮碗内的空气抽出或挤出，使金属球内和皮碗内空气压强减小，而外界的大气压强就把它们紧紧地压在一起，要用较大的力才能拉开，这有力地证明了大气压强的存在. 实验二：“瓶吞蛋”实验 用剥了壳的熟鸡蛋堵住广口瓶口，实验前用手轻轻用力，不能将鸡蛋完整压入瓶内.再将点燃的棉球扔入装有细沙(防止烧裂瓶底)的瓶中，迅速将熟鸡蛋塞住瓶口，待火熄灭后，观察到鸡蛋掉入瓶内.上述实验，由于棉花燃烧使瓶内气压升高，而骤冷又会使气压迅速降低，当瓶内压强小于瓶外大气压时，鸡蛋在大气压强的作用下，被压入瓶内. 实验三：“覆杯”实验 玻璃杯内装满水，用硬纸片盖住玻璃杯口，用手按住，并倒置过来，放手后，整杯水被纸片托住，纸片不掉下来.该实验玻璃杯内装满水，排出了空气，杯内的水对纸片向下的压强小于大气对纸片向上的压强，因而纸片不掉下来. 分析上述三个实验，不难理解大气压强存在的问题.因而显示出大气压强的特点：大气向各个方向都有压强.实验四：“虹吸现象” 虹吸是生活中最常见的物理现象之一.虹吸原理就是连通器的原理，加在密闭容器里液面上的压强，处处都相等.而虹吸管里灌满水，没有空气，来水端的水位高，出水口用手掌或其他物体封住.此时管内压强处处相等，但是来水端的水位高，压强大，推动来水不断流出出水口.分析上述现象，其原理是由于液态分子间引力与位能差所造成的，即利用水柱压力差，使水上升后再流到低处.由于管口水面承受不同的大气压力，水会由压力大的一边流向压力小的一边，直到两边的大气压力相等，容器内水面变成相同的高度，水就会停止流动.利用虹吸现象很快就可以将容器内的水抽出. 例题 精讲 一、理解气体压强 【例题1】如图是测定大气压值的实验装置，此时管内外水银面高度差是760 mm,下列描述正确的是 ( ) 760mm A.将玻璃管稍倾斜一点，管内水银柱长度将不变 B.如果管中进了些空气，管内外水银面的高度差将小于760 mm C.将它从山下移到山上，管内外水银面的高度差将变大 D.如果在玻璃管顶穿一个小孔，管中的水银将从上面喷出 【例题2】如图是一个饮水壶的部分结构示意图，a、b是出水管的两端，壶内水面低于出水管的a 端，活塞与壶口接触紧密且能自由移动.用力F向下按压活塞，在水从a端匀速流出来(壶内水面始终高于b端)的过程中，壶内气体的温度保持不变.则下列说法中错误的是( ) A.壶内气体的压强大小不变 B.壶内气体的体积逐渐变小 C.向下按压活塞的力 F 逐渐变大 D.壶底内表面所受的压力大小不变 【例题3】如图所示，甲、乙容器中分别盛有水和酒精，当在A 处沿水平方向快速吹气时，会发现B、C管中的液体高度上升，设B 管内水柱产生的压强为p水，C管内酒精产生的压强为p酒精，则p水 p酒精(选填“>”“=”或“<”),B、C管中的液体上升的原因是A 处空气流速加快， . 【变式训练1】如图所示，用截面积相同的粗细均匀玻璃管对三种不同的液体做托里拆利实验时的情形，玻璃管的顶端为真空，露出液体中的玻璃管内的液体质量分别是m₁、m₂、m₃,则m₁、m₂、m₃的大小关系是( ) 【变式训练2】下列情况中，可能会使气压计读数变大的是 ( ) A.把气压计从山下拿到山顶 B.季节从夏季变为冬季 C.天气由晴变阴 D.上述几种情况都不可能 【变式训练3】在做托里拆利实验时，由于不小心将封闭顶端打破了一个小洞，这时管内水银将 ( ) A.立即从小洞内外喷出 B.保持原状 C.落回水银槽中，直到管内外水银面相平为止 D.无法确定 【变式训练4】如图所示，下列现象中不能说明大气压存在的是 ( ) A.用抽气筒从b管向外抽气，瓶内气球会膨大起来 B.用手指盖住上孔，水就停止流出，手指一松开，水又从下孔流出 C.将带有玻璃管的空试管加热后，侧插入水中，水会进入试管 D.往容器中注入水，水静止时，容器各部分中的水面保持相平 二、大气压的变化及测定 【例题 1】在测量大气压强的实验中，为消除活塞与针筒间的摩擦力对实验的影响，某同学采用了图示装置.将注射器筒固定在水平桌面上，把活塞推至注射器筒底端，用橡皮帽封住注射器的小孔，活塞通过水平细线与烧杯相连，向烧杯中缓慢加水，当活塞刚开始向左滑动时，测得杯中水的质量为 880 g；然后向外缓慢抽水，当活塞刚开始向右滑动时，测得杯中水的质量为 460 g.烧杯质量为 100g，活塞面积为 g取10N/ kg，轮轴间的摩擦和细线重不计.则所测大气压的值应为多少帕? 【例题2】小明同学利用注射器(容积为V)、弹簧测力计和刻度尺估测大气压的值. (1)实验时，首先把注射器的活塞推至注射器筒的底端，用橡皮帽封住注射器的小孔，这样做的目的是 (2)水平向右慢慢拉动注射器筒，当注射器的活塞开始滑动时，记下弹簧测力计的示数 F，用刻度尺测出注射器的全部刻度的长L，则大气压的值可表示为p= . (3)实验过程中注射器筒内漏进了少量空气，则测得的大气压值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”). (4)实验室有甲、乙两个注射器，活塞的横截面积分别为0.5 cm² 和 2 cm²,若弹簧测力计量程为 10 N,实验时应选用 (选填“甲”或“乙”)注射器，理由是 . 【例题3】学习了大气压的知识后，小明对大气压强通常有 1.0×10⁵ Pa这么大存有疑问，想亲自证实一下.小明买来一个塑料挂钩(质量可忽略不计)，把它的吸盘贴在玻璃餐桌的下表面，如图所示，测出塑料吸盘与玻璃的接触面积为10 cm²，又找来一个轻塑料桶(质量可忽略不计)，并在桶中装入8 kg水. (1)小明经过理论计算，认为把塑料桶挂到挂钩上不会把吸盘拉下来，请你帮他写出计算过程和判断依据.(g 取10 N/ kg) (2)当小明把水桶挂到挂钩上时，吸盘却被拉下来了，是不是大气压没有那么大呢? 如果不是，你认为可能是其他什么原因造成的呢? 【例题4】如图所示是自制水气压计.小明把气压计从山脚带到山顶的水平地面上，玻璃管内水柱的高度 ，水对容器底的压强 (均选填“变小”“不变”或“变大”). 【变式训练1】如图所示为覆杯实验. (1)硬纸片不会掉下的事实是 存在的证据. (2)有同学认为实验中是水粘住了纸片，老师用如图乙所示装置进行实验.随着空气被抽出，纸片掉下了，排除了纸片是被水粘住的可能.若换用容积和高度均相同，而杯口更小的杯子进行实验，要使同一硬纸片掉下，相同情况下需要抽气的时间会 (选填“变短”“变长”或“不变”). 【变式训练2】如图所示，利用托里拆利实验装置测量大气压强时，当玻璃管内的水银柱稳定后，在玻璃管的顶部穿一小孔，那么管内的水银液面将 ( ) A.保持不变 B.逐渐下降，最终与管外液面相平 C.逐渐上升，最终从小孔中流出 D.稍微下降一些 三、流体压强与流速的关系 【例题1】物理老师在实验室做“流体压强与流速关系”的演示实验：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.则下列描述正确的是 ( ) A.抽气过程中，三节管中的气体流速相同 B.实验室的大气压为101.0 kPa C.0~4s ，C管中的气体压强变化最大 D.图像③是A 管中的气体压强随时间变化的图像 【例题2】把一根长约10cm左右的饮料吸管A插在盛水的杯子中，另一根吸管B 的管口贴靠在A 管的上端，往B管中轻轻吹气，会看到A管中液面 ，这是因为 A管上方空气流速增大，使压强 而造成的结果. 【变式训练1】你是否有过这样的经历：撑一把雨伞行走在雨中，如图所示，一阵大风吹来，竖直方向伞面可能被“吸”，发生形变.下列有关这一现象及其解释，正确的是 ( ) A.伞面被向下“吸” B.伞上方的空气流速大于下方 C.伞上方的空气流速等于下方 D.伞上方的空气流速小于下方 【变式训练2】有一种家庭使用的淋浴器，设备很简单，设计却很巧妙，如图甲所示.淋浴器有两个进水口，一个是冷水口，一个是热水口，冷水口直接与自来水管连接，热水口的管道很细，插在热水壶或热水瓶里.使用的时候，拧开自来水龙头，热水会自动向上流，冷水、热水混合后，从喷头里喷出适宜淋浴的温水.其工作原理如图乙所示，冷水和热水是通过混合阀混合后变成温水的.混合阀像个三通管，冷水管比较粗，在汇合点附近突然变细.由于出水口狭窄使水流速度 (选填“加快”或“减慢”)，出水口处压强 (选填“增大”或“减小”)，水壶里的热水在 的作用下升到三通管中，与冷水混合后，从喷头喷出. 【变式训练3】弧圈球是一种攻击力强、威力大的乒乓球进攻技术.图为某人拉出的弧圈球在空中高速旋转前进的示意图，此时球上方气体相对球上部流速小于下方气体相对球下部流速，以下说法正确的是 ( ) A.球在空中继续前进是受到惯性力的作用 B.球在空中前进时受平衡力作用 C.球因高速旋转前进比不旋转前进时会下落得慢 D.球因高速旋转前进比不旋转前进时会下落得快 【变式训练 4】如图所示，跑车尾部安装有气流偏导器，它的底部是弧形，这相当于倒置的飞机机翼.跑车行驶时，下列说法正确的是 A.流过气流偏导器上方的气流速度大于下方气流速度，偏导器上方压强大( ) B.流过气流偏导器上方的气流速度大于下方气流速度，偏导器上方压强小 C.流过气流偏导器上方的气流速度小于下方气流速度，偏导器上方压强小 D.流过气流偏导器上方的气流速度小于下方气流速度，偏导器上方压强大 四、大气压与沸点的关系 【例题 1】将烧瓶内的水加热至沸腾后移去酒精灯，水会停止沸腾，迅速塞上瓶塞，把烧瓶倒置并向瓶底浇冷水，你会观察到烧瓶内的水又沸腾起来，产生这一现象的原因是 ( ) A.瓶内气体温度升高，压强增大，水的沸点降低 B.瓶内气体温度降低，压强减小，水的沸点降低 C.瓶内气体温度降低，压强减小，水的沸点升高 D.瓶内气体温度升高，压强增大，水的沸点升高 【例题2】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，当锅内气压达到限定值时，限压阀被顶起放出部分气体，实现了对锅内气体压强的控制.如图所示，某高压锅锅体的内底面积为S，侧壁竖直，出气孔横截面积为S₀，限压阀质量为m₀，限压阀顶部面积为S，.(大气压强p₀) (1)写出液体沸点与气压的关系； (2)求使用高压锅时锅内气体的最大压强； (3)为保证使用安全，不可随意增加限压阀质量.如果限压阀的质量增加m，请计算锅体与锅盖咬合处锅体对锅盖的最大作用力增大多少. 【变式训练】20世纪60年代，为控制疟疾疫情，屠呦呦尝试用加热青蒿水溶液的方法使其沸腾，从而去除水分以提取药物，但提取效果并不理想.她猜想：可能在高温的情况下，药物被破坏掉了.对此可采用的方法是 ( ) A.用微火加热使溶液慢慢沸腾 B.用旺火加热缩短沸腾的时间 C.减小容器内的气压 D.增大容器内的气压 五、玻意耳定律专题 【例题1】如图，粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口，管内有一段水银柱，右管内气体柱长为39 cm，中管内水银面与管口 A 之间气体柱长为40 cm.先将口 B封闭，再将左管竖直插入水银槽中，设整个过程温度 不变，稳定后右管内水银面比中管内水银面高 2 cm,求: (1)稳定后右管内的气体压强p； (2)左管A 端插入水银槽的深度h.(大气压强p₀=76 cmHg) 【例题2】一粗细均匀的U形管ABCD 的A 端封闭，D端与大气相通.用水银将一定质量的理想气体封闭在U形管的AB一侧，并将两端向下竖直放置，如图所示.此时AB 侧的气体柱长度 管中AB、CD 两侧的水银面高度差 现将 U 形管缓慢旋转180°，使A、D两端在上，在转动过程中没有水银漏出.已知大气压强. 求旋转后，AB、CD 两侧的水银面高度差. 【例题3】左端封闭的“□”形玻璃管，左侧与右侧的竖直玻璃管长度相等，左端封闭，右端开口，放置在水平地面上.开始时在玻璃管内注入液体A，液体A 的密度为ρA，当平衡时封闭的气体的长度为l₀，玻璃管右侧的液面距离管口的距离为2l。，如图所示.现从管口缓慢地注入另一种密度为ρB的液体B，当左侧玻璃管内的气体的长度为 ₂时，右侧的液面刚好与玻管口相平齐.假设整个过程中环境的温度不变，外界大气压强恒为p₀=4ρʌgl₀.则液体 A 和液体B 的密度的比值已多多少? 【例题4】如图，密闭汽缸两侧与一U形管的两端相连，汽缸壁导热，U形管内盛有密度为 的液体.一活塞将汽缸分成左、右两个气室，开始时，左气室的体积是右气室的体积的一半，气体的压强均为 外界温度保持不变.缓慢向右拉活塞使U形管两侧液面的高度差h=40 cm，求此时左、右两气室的体积之比.(取g=10N/ kg，U 形管中气体的体积和活塞拉杆的体积忽略不计) 【变式训练】如图，长 L=100 cm,粗细均匀的玻璃管一端封闭.水平放置时,长 L。=50 cm 的空气柱被水银封住，水银柱长h=30 cm.将玻璃管缓慢地转到开口向下的竖直位置，然后竖直插入水银槽，插入后有△h=15 cm的水银柱进入玻璃管.设整个过程中温度始终保持不变，大气压强 p₀=75 cmHg.求： (1)将玻璃管刚好转到开口向下的竖直位置(插入水银槽前)玻璃管内水银柱的长度为 cm； (2)插入水银槽后管内气体的压强为 cmHg； (3)管口距水银槽液面的距离 cm.(写出计算过程) 【例题精讲】 一、理解气体压强 【例题1】【解析】玻璃管倾斜，管中水银柱长度将增大，高度差不变；管中进了空气，此时管内气体压强和水银压强之和等于外界大气压，所以管外水银面的高度差将小于760 mm；将它从山下移到山上，由于大气压随高度的增加而减小，所以管内外水银面的高度差将变小；在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. 【答案】B 【例题2】【解析】由图可知，当下压活塞时，壶内气体的体积会变小，同时，壶内气体的压强会变大；由于壶内气体的压强变大，所以，壶内气体对活塞产生的向上的压力也变大，则向下压活塞的力 F 也会逐渐变大；由于水从a 端匀速流出，说明此处的压强大小不变，而此处的压强等于壶内气体压强与b处水的压强之和，由于水面在逐渐下降的同时，b处水的压强在变小，壶内气体的压强在变大，二者之和不变，由F=pS可知，壶底内表面所受的压力大小也不变. 【答案】A 【例题3】【解析】设管内气体压强为p，由图知，管内气体压强加上液体产生的压强等于大气压，则大气压： 所以p水=p酒精;当在 A 处沿水平方向快速吹气时，A处空气流速加快、压强减小，管内气体的压强小于外界大气压，液体在大气压的作用下上升. 【答案】= 压强减小 【变式训练1】D 【变式训练2】B 【变式训练3】C 【变式训练4】D 二、大气压的变化及测定 【例题1】【解析】设活塞与针筒间的摩擦力为 f，大气压为 p,则有: 活塞面积为 由题意可知， 把已知数据代入， 解得：大气压的值应为p=1.1×10⁵ Pa. 【答案】 【例题2】【解析】(1)实验中要排出注射器内的空气，这样在拉动活塞时，注射器内部会接近真空，这样才能测出大气的压力. (2)当注射器中的活塞开始滑动时，此时弹簧测力计的示数与所受的大气压力相等；因活塞为圆柱体，所以活塞的横截面积 (3)注射器筒内有空气会使拉力变小，在面积不变的情况下，测得的大气压会偏小. (4)因甲、乙两个注射器活塞的横截面积分别为0.5 cm²和2 cm²,当大气压约为 100 000 Pa、面积为2 cm²,即0.000 2 m² 时,由 可得 F=pS= ，因为已知弹簧测力计量程为10 N，超过了测力计的量程，所以实验时应选用甲注射器. 【答案】(1)排尽筒内空气，密封活射器 (3)偏小 (4)甲 拉动乙注射器所需的力超过测力计量程 【例题3】(1)吸盘面积: 吸盘受到的大气压力：I 100N,G水= mg=8 kg×10 N/ kg=80 N,因为100N>80N，所以吸盘不会被拉下来. (2)不是大气压没有那么大，可能是吸盘内没有完全压成真空或吸盘与玻璃接触面粗糙，有漏气现象，导致吸盘受到了吸盘内气体向下的压力，而使吸盘掉下. 【例题4】【解析】把气压计从山脚带到山顶时，发生变化的是海拔高度，而大气压随海拔的升高而减小，外界大气压减小，瓶内的气压大于外界的大气压，所以玻璃管内水柱升高.因为管内水柱升高，由p=ọgh 可知，压强变大. 【答案】变大 变大 【变式训练1】(1)大气压 (2)变短 【变式训练2】B 三、流体压强与流速的关系 【例题1】【解析】在图甲的装置中，当用抽气机抽气时，在同一时间内，通过每个管子的气体总量相同，细管内气体流速比粗管内气体流速大，故A 管内的气体流速最大，B管内的气体流速次之，C管内的气体流速最小，故C管内压强最大，B管次之，A管最小；观察图乙可知，实验室的大气压为 101.3 kPa.由图可知，在相等的时间内，③的压强变化最大，气体压强变化最大的是A 管，即图像③是A 管中的气体压强随时间变化的图像. 【答案】D 【例题2】上升 减小 【变式训练1】B 【变式训练2】加快 减小 大气压 【变式训练3】D 【变式训练4】D 四、大气压与沸点的关系 【例题1】【解析】液体的沸点与气压有关，气压减小，沸点降低.移去酒精灯，向瓶底浇冷水，瓶内水蒸气遇冷液化，瓶内气压减小，水的沸点降低. 【答案】B 【例题2】(1)液体的沸点与大气压的关系为：液体的沸点随液体表面气压的增大而升高，随气压的减小而降低； (2)已知大气压强为 p₀，出气孔横截面积为S₀，限压阀质量为m₀，当限压阀刚要被顶起时，限压阀受力平衡，锅内气体的最大压强： (3)如果限压阀的质量增加了m，则压强的增加量： 由公式.F=pS可知，压力的变化就等于压强的变化与受力面积的乘积，实际锅盖的受力面积为：S-S₀，所以锅内的气体对锅盖的作用力的增加量： 【变式训练】C 五、玻意耳定律专题 【例题 1】【解析】(1)对于 B 管开始时, 浸没后 B 管压强为p, 根据玻意耳定律,p₀·39 cm=p·38cm,则 p=78cmHg (2)设进入 A管液柱为x，浸没深度为h，对于 A 管开始时候： pA= 76 cmHg,在① 处 80 cmHg,根据玻意耳定律, (40 cm+1 cm-x) 解得:x=3cm. 对于②处压强平衡有 76 cmHg+ρgh=80 cmHg+3 cmHg,h=7 cm 【答案】(1)78 cmHg (2)7 cm 【例题2】【解析】对封闭气体研究，初状态时，压强为： 体积为： 设旋转后，气体长度增大 △x，则高度差变为(5—2△x) cm,此时气体的压强为: p₂=p₀-(5-2△x)=(71+2△x) cmHg, 体积为： 根据玻意耳定律得： 得： 81×25=(71+2△x)(25+△x) 解得:△x=2cm, 根据几何关系知，AB、CD 两侧的水银面高度差为：△h=5-2△x=1cm. 【答案】1 cm 【例题3】【解析】注入液体B后，左侧空气柱长为 由此可知注入的液体 B 的液柱长度 未注入液体 B 前，左侧管内的气体体积： 被封闭气体的压强： 注入密度为ρB的液体B 后，气体体积： 被封闭气体的压强 在等温变化过程中由玻意耳定律得： 可得： 即 【答案】 】 【例题4】【解析】设初始状态时汽缸左气室的体积为V₀₁，右气室的体积为V₀₂，有 当活塞至汽缸中某位置时，左、右气室的压强分别为p₁、p₂，体积分别为V₁、V₂，由玻意耳定律得： ① ② 依题意有： ③ 由力的平衡条件有： ④ 联立①②③④式，并代入题给数据得： ⑤ 由此解得： (另一解不合题意，舍去) ⑥ 由③⑥式和题给条件得： 【答案】1:1 【变式训练】25 62.5 27.5 学科网（北京）股份有限公司 $$