专题05 气体的压强 【九大题型】-【压轴题】2024-2025 学年八年级物理同步培优训练（人教版2024）

专题05 气体的压强 【九大题型】 一．大气压存在的现象（共6小题） 二．大气压测量的实验设计（共5小题） 三．大气压强与高度的关系（共5小题） 四．气体压强与体积的关系（共4小题） 五．大气压的综合应用（共6小题） 六．探究流体压强与流速的关系（共3小题） 七．流体压强与流速的关系（共6小题） 八．流体压强与流速的关系在生活中的应用（共2小题） 九．飞机的升力（共6小题） 一．大气压存在的现象（共6小题） 1．如图所示，将一大试管开口朝上，灌满水，再将一稍小的试管底朝下插入大试管水中某一深度，然后将大、小试管一起倒过来（在这一过程中手始终握住大试管），下列说法中正确的是（　　） A．小试管因受到地球吸引将掉下来 B．小试管因受到水的吸力将向上运动 C．小试管受到的大气压力大于水的压力和小试管的重力，将向上运动 D．以上说法都不对 2．一端封闭的玻璃管自重为G，横截面积为S，内装一段高为h的水银柱，封闭了一定质量的气体。现将玻璃管封闭端用弹簧测力计悬起，另一端没入水银槽中，如图所示。当玻璃管没入一定深度后，玻璃管内、外水银面的高度差为Δx。若当时的大气压为p，则此时管内上方气体的压强为 　 　，弹簧测力计的示数为 　 　。 3．如图所示甲是一个深度很浅的皮碗，乙是将皮碗压向水平的天花板，挤出皮碗下的全部空气，皮碗象吸盘一样“平贴”在天花板上，皮碗的吸附面积为10cm2，皮碗中心引出的细线可以悬挂一个物体在空中。（不计细线和皮碗的重量，大气压取1.0×105Pa，g取10N/kg） （1）皮碗能像吸盘一样“平贴”在天花板上是由于受到 　 　的作用。 （2）物体在空中静止时，物体受到的 　 　与 　 　是一对平衡力。 （3）要想吸盘不脱落，所挂物体的重量最多不得超过 　 　N。 （4）设想细线下挂一边长为10cm、质量为500g的正方体物块时吸盘没有脱落（物块底面保持水平），剪断细线物块落在水平地面上无反弹和翻滚，从触地时开始计时，物块对地面的压强随时间变化的关系如图丙所示（接触面积一直是正方体的底面积），压强减至px时便保持不变，t＝0时，物块对地面的压强是　 　Pa，此时物块对地面的压力是 　 　N。 4．如图所示，关闭阀门K2、K3，打开阀门K1，在管末端上的大功率抽气系统能瞬间把PVC硬水管中的气体全部抽走，若两个水槽很大并且装的水足够多，这时的大气压强为9.8×104Pa，水的密度是1×103kg/m3，g＝10N/kg。 （1）如果只打开阀门K1、K2，请求出当PVC硬水管中液面静止后，PVC硬水管液面与水槽1液面的高度差是多少m？　 　请写出计算过程要用到的公式　 　。 （2）然后关闭阀门K2，打开阀门K3，PVC水管中的液面将上升，下降，还是不变？　 　。 （3）请求出当时的大气压强作用在0.01m2面积的大气压力为多少N？　 　。请写出计算过程需要用到的公式　 　。 5．一次飓风发生时，屋外气压急剧降到9×104pa，当时房间门窗紧闭，可以认为室内气压是1个标准大气压（取1×105Pa）．若室内屋顶的面积为100m2，屋顶受到的压力足以将屋顶掀翻。 （1）为什么屋外气压会急剧下降？ （2）求由于内外压强差使屋顶受到的大气压力的大小和方向。 6．高压锅的锅盖上有一个空心柱为排气孔，空心柱上戴着一个帽子为限压阀，当高压锅内气体的压强超过安全值时，锅内的气体就会冲出限压阀，气体跑出一部分，使锅内气体的压强减小。现有一个直径为24厘米，空心柱小孔的横截面积为8毫米2，限压阀的质量为100克的高压锅，要用它来煮饭，若当时的大气压为1.0×105帕，问： （1）高压锅内气体能达到的最大压强为多大？ （2）经商品质量检测部门检测，此高压锅内气体的最大压强不能超过1.8×105帕，要使此高压锅能继续安全使用，原来的限压阀还能使用吗？若不能；应再配备一个质量为多大的限压阀？（g＝10牛/千克） 二．大气压测量的实验设计（共5小题） 7．如图所示，小玮想估测大气压的大小，她设计的实验方案如下： 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．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，直到吸盘脱离玻璃板面 D．量出吸盘与玻璃板接触面的直径，计算出吸盘与玻璃板的接触面积为S E．根据P，计算出大气压的大小p （1）小玮由于疏忽，将前三项的顺序写颠倒了，正确的顺序是　 　。 （2）实验中小玮将蘸水的吸盘放在光滑玻璃板上，用力挤压吸盘的目的是什么？　 　。 （3）如果实验中小玮所用的弹簧测力计的量程是0～5N，吸盘与玻璃板的接触面积是10cm2，她　 　（选填“能”或“不能”）测出大气压的大小（设大气压约为1.0×105Pa）。 （4）要测出大气压的大小，你认为实验中所选吸盘的面积应尽量　 　（选填“大一些”或“小一些”）。 （5）小玮通过实验测出的大气压值与1标准大气压值相差很大。她分析，可能是测得的吸盘面积不准确，也可能是吸盘与玻璃板面脱离时，弹簧测力计的读数不准确，还可能是　 　（写出一条）。 8．洋洋和瑞瑞同学合作利用吸盘设计了一个估测大气压强的实验方案： （1）用刻度尺测出吸盘的直径D； （2）将吸盘四周沾上水，挤出里面的空气压在光滑的水平地面上； （3）用力竖直往上拉吸盘柄，直到吸盘脱离地面，根据经验估测拉托吸盘所需拉力F的大小； （4）计算出当地大气压强； 【评估交流】 洋洋同学说：我们的实验原理是　 　，操作过程规范，较方便地估测出了大气压强p＝　 　（用字母表示）；实验时洋洋同学将吸盘四周沾上水，这样做的目的是　 　。 9．问题解决 现在有一个量程足够的弹簧测力计，一个半径为R的真空吸盘，一块结实的玻璃板，刻度尺。请你利用这些器材粗略测量大气压强，并写出大气压强的数学表达式。 10．小明做“估测大气压值”的实验。装置如图所示： （1）小明不能采用 　 　（填“甲”、“乙”）图的装置来估测大气压强。 （2）实验步骤如下： A．把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔； B．用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连，沿正确的方向慢慢拉动注射器筒，当注射器的活塞开始滑动时记下弹簧测力计示数F； C．读出注射器的容积V；D．用刻度尺测出注射器的全部长度L。 （3）思考并回答：①实验步骤A的目的是 　 　。②指出以上实验步骤中的错误：　 　。③用测得的物理量表示大气压强的表达式P＝　 　。 （4）实验时，可先在活塞周围涂抹润滑油，然后将其插入针筒中，这样做有两个好处；一是减小 　 　；二是可以防止 　 　。 （5）有5mL、10mL、20mL三种注射器，你认为选择 　 　mL的注射器好一些，为什么？　 　。 11．在测量大气压的实验中，某同学将玻璃板放在桌子上，用吸盘贴在玻璃板上面，用弹簧测力计将吸盘缓慢向上拉，直到吸盘脱离板面。问： （1）实验原理是什么？ （2）该同学做实验时发现弹簧测力计的量程都太小，不能测出吸盘脱离板面时的拉力。请你选择其他器材与这只弹簧测力计组合，测出吸盘脱离板面时的拉力。要求写出用到的器材和方法。 三．大气压强与高度的关系（共5小题） 12．请根据以下内容回答下列问题： 观察大气压随高度的变化 取一个瓶子，装入适量带色的水，再取一根两端开口的细玻璃管，在它上面画上刻度，使玻璃管穿过橡皮塞插入水中。从管子上端吹入少量气体，使瓶内气体压强大于大气压，水沿玻璃管上升到瓶口以上（如图所示）。 请你拿着它从楼下到楼上（或从山下到山上），观察玻璃管内水柱高度的变化情况，并给出解释。 （1）为了排除其他因素对实验结果的影响，在制作过程中，关键要将瓶口 　 　；在拿着它上下楼时，应该注意手 　 　（选填：能或不能）直接接触瓶身； （2）在把“自制气压计”由一楼带到七楼的活动中，观察到玻璃管内水柱的高度将 　 　（选填“增加”、“减小”或“不变”），说明大气压随高度增加而变 　 　； （3）如果再用一根细玻璃管水平对着图中的竖直玻璃管上端管口吹气，则竖直玻璃管中的水位将 　 　。（填上升或下降） 13．2022年5月4日，中国“巅峰使命”珠峰科考队成功登顶，同时创造多个世界纪录，包括在全球首次建成珠峰完整的海拔气象梯度观测站；利用高精度雷达完成冰厚测量和样本采集等。 （1）下列对科考队登顶过程中的发现，分析正确的有 　 　。（填字母编号） A．珠峰峰顶常年积雪覆盖，因为在对流层，气温随海拔升高而降低 B．从山脚到山顶植物种类显著变化，其主要原因是光照强度的不同 C．珠峰南坡降水较多，植物种类更丰富，由此可推测南坡是迎风坡 D．在登峰的过程中，队员会出现高原反应，这主要是气压过高引起 （2）小科从媒体中获悉科考队员所携带的物品清单，制作了一份分析表。请你帮助小科填写表中的空格：　 　。 携带物品 理由 防裂唇膏 高原风大、空气干燥，人体中水分蒸发得快，嘴唇易干裂 电热鞋 海拔越高气温越低，脚离心脏较远，温度较低，需要保暖 高压锅 　 　 防紫外线服装 海拔高，空气稀薄，紫外线照射强烈 ⋯⋯ ⋯⋯ （3）现有一个直径为20cm，锅盖上的竖直空心柱排气孔的横截面积为10mm2的高压锅，已知锅内气体能达到的最大压强为2.0×105Pa。若用它在大气压强为0.9×105Pa的地区煮饭，则应配一个质量为多大的限压阀？（g＝10N/kg） 14．2008年5月8日，北京时间9时17分，中国运动员首次将象征“和平、友谊、进步”的奥运火炬在世界最高峰﹣﹣珠穆朗玛峰顶点燃，珠峰火炬抵御了低温、低压、大风，燃烧出明亮、饱满、美丽的火 焰，藏语意为“贞慧神女”的珠峰此时身披白雪，祥云环绕，沐浴在朝阳中，中国国旗、奥运五环旗和北京奥运会会徽旗在世界之巅迎风飘扬，不久天空升起了美丽 的彩虹。 请从文中找出物理现象，并说出其中包含的物理知识。 物 理 现 象 物 理 知 识 1 2 15．物理兴趣小组的同学利用周末开展一次登山活动，他们想利用所学的物理知识测量山的高度。若已知在竖直方向每升高10m大气压强就减小100Pa，且山下的大气压强为p0＝1.0×105Pa。他们随身携带了注射器（有刻度部分的容积为V＝20mL、长度为L＝10cm）、弹簧测力计、细线、刻度尺等。到达山顶后，他们首先排尽针筒内的空气并用橡皮帽封住其小孔，进行了如图所示的实验，已知弹簧测力计拉活塞的力F＝18N（实验中针筒与活塞之间的摩擦不计）。请解答以下问题： （1）水的沸点随着高度的增加而 　 　；（选填“降低”、“不变”、“升高”） （2）求活塞的横截面积S； （3）求山顶的大气压强p； （4）求山顶的高度h。 16．某同学为了研究植被的垂直分布与气候的关系，考察了亚热带地区的某座海拔2000米以下的高山，在山脚a处，他看到的是常绿阔叶林，并测得此处海拔为100米，气温为22℃，大气压为1×105帕；往上走，他经过了常绿阔叶、落叶阔叶混交林，当他进入落叶阔叶矮林时，刚好在山腰中央b处；继续往上走时他看到的是高山灌木丛，过了c处后，即进入山地草甸，过了一会儿到达了山顶d处，他在d处测得大气压为8×104帕。根据所学知识，求： （1）这座山的海拔。 （2）山顶d处气温。 四．气体压强与体积的关系（共4小题） 17．某学习小组的同学自制了一个简易温度计，如图所示，A为一塑料瓶，B为吸管，通过软木塞与A相连，管下端插入水槽中，使管内外水面有一高度差h，在不同温度下分别测出对应水柱高度h，记录数据如下表： t/℃ 17 19 21 23 25 27 h/cm 30.0 24.9 19.7 14.6 9.4 4.2 （1）此温度计的测温原理是：　 　； （2）用此温度计能测29℃及其以上的温度吗？　 　； （3）利用此温度计存在的不足之处是 　 　。 18．在老师指导下，小明研究小组取以牢固的密闭性好又能加热的钢制气罐，通过盖上的特殊孔，在气罐内安装了温度、气压传感器，对气罐缓慢加热并记录数据如下： 实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 气体压强p/×105Pa 1.04 1.08 1.12 1.16 1.20 1.24 1.28 1.32 1.36 1.40 气体温度t/℃ 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0 （1）通过对实验数据分析，得出本实验中的气压p与气温t关系的数学表达式为p＝　 　，其中k＝　 　，气体温度t＝0℃时p0＝　 　。 （2）气压p与气温t关系可以用图象中的图线　 　来表示。 19．你仔细观察过这样的喝水杯吗？一般的杯口都有供拧紧的螺丝口，杯子盖的顶端有一个橡皮垫圈。某同学倒了一杯热水，并将杯子盖拧紧，过了一会，竟拧不开盖。你能帮助该同学把杯子盖拧开吗？请说出你的办法（注意不能损坏杯子）： 根据这个现象，请你提出两个问题： 问题一：　 　 问题二：　 　 这次考试后，请你和同学们共同设计实验方案来探究你提出的问题。 20．在两端开口的弯管内用两段水柱封闭了一段空气柱，A．B．C．D四个液面的位置关系如图所示。现将左侧试管底部的阀门K打开，释放掉少量水后立刻关闭阀门，A．B．C液面相对各自原来的位置上升或下降的长度△hA、△hB和△hC之间的大小关系是多少？ 五．大气压的综合应用（共6小题） 21．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 22．如图为一个两心壶，壶体为寿星造型，壶内为互不相通的两个容器。两心壶的把手下部有一个孔A，将壶倒置，从A孔注入适量的酒，因其内部特殊结构，酒不会因壶倒置而流出；两心壶的肩部有一个孔B，从B孔注入适量的水。若将A、B两孔都堵住，酒和水都不会从壶嘴倒出；若将A、B两孔都放开，酒和水都会从壶嘴倒出。若要从壶嘴中只倒出酒，需要放开　 　孔、堵住　 　孔。（选填“A”或“B”） 23．甲型H1N1流感疑似病例和确诊病例，都要被送到专业医院的“负压病房”进行医学隔离观察和治疗，以防止病毒扩散。同学们对“负压”两字的含义有如下三种猜想： A．病房内大气的压强大于病房外大气的压强 B．病房内大气的压强小于病房外大气的压强 C．因为病房是封闭的，所以病房内大气的压强可能大于也可能小于病房外大气的压强 （1）你认为猜想正确的是　 　（填字母代号）； （2）你判断的依据是　 　。 24．按压泵常用于瓶装的洗手液、洗发水等，既方便取用，又节约用量。图甲是一瓶已启用的洗手液，按压泵中已充满洗手液。图乙是按压泵的结构示意图，其中手柄与活塞连成一个整体，小球A（阀门A处）、小球B（阀门B处）密度比洗手液略大，小球的上下活动引起阀门的开合。取液时，按压手柄，少量洗手液从出液口溢出；松手后，手柄弹回原位，洗手液又充满储液室。请用所学知识解释上述工作过程。 25．阿根廷工程师设计了一款新型家用电梯，该电梯外形是长圆筒，升降过程不使用线缆，而是靠气压驱动。需要上楼时，抽气泵启动，抽走顶部空气，此时底部与顶部就会形成气压差，底部空气推动电梯室往上升，需要下楼时，顶部充气，气压增大，使电梯往下降。底部高压区始终与外界联通，外界大气压为1×105Pa，电梯室质量为100kg，电梯室与圆筒壁之间的摩擦力为200N，底部和顶部面积均为0.9m2．（g＝10N/kg） （1）若质量为60kg的人乘电梯匀速上升，则顶部低压区的气压为多大？ （2）抽气机最多能把低压区的气压降到9.5×104Pa，则该电梯匀速下降时能装载的物体的最大质量是多少？ 26．物理知识在生活中有广泛的应用，病人输液时用的吊瓶就是一例。如图所示，A管是输液管，B管是空气管。医生为了给患者输液，用网兜把药瓶倒挂在支架上，瓶口插有输液管和空气管。 （1）如果发现病人的血液沿输液管回流，可将吊瓶的位置 　 　（选填“提高”或“降低”）。 （2）插入B管后，瓶内液面上方气体的压强 　 　（选填“小于”、“等于”或“大于”）外界大气压。 （3）开始时瓶中药液液面与空气管中的空气接触处C位置高度为h，药液密度为ρ液，当地大气压为p0，求此时瓶内液面上方气体的压强。 （4）正常情况下血压为p，为了保证输液正常进行，开始时输液瓶中的药液液面要比扎针的手高h’才能不回血，请用题目中的字母将h'表示出来。（忽略输液管中气体柱的高度） 六．探究流体压强与流速的关系（共3小题） 27．如图所示，在水平桌面上放置一个硬币并沿箭头所示方向用不同挡位的吹风机吹气，发现有几次“硬币起飞”了，小明思考产生这一现象的原因：通过硬币上部空气流速大，压强 　 　；由于硬币下面没有气流通过，从而产生压力差，给硬币一个向上的动力。 （1）“硬币刚好起飞”的条件是：硬币上、下表面的压力差与硬币的 　 　相等。 （2）查寻规律：在地面附近同一高度或高度差不显著的情况下，空气流速v与压强p的关系可表示为ρv2/2+p＝C式中C是常量，ρ表示空气密度。 （3）小明同学用如图所示的方法测定硬币上（或下）表面面积。测得硬币的直径D＝　 　cm． （4）先利用天平称出多个硬币的总质量，然后计算出单个硬币的质量m。（3）（4）两次实验中用了同一种方法测物理量，这样做的目的是 　 　。 （5）请导出刚好将硬币吹起时吹气速度v的表达式 　 　（用字母ρ、D、m、g表示）。 28．物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。当流体处于流动状态时，其内部各处的压强有什么规律呢？ 小李同学将粗细不同的玻璃管装置接到水流稳定的自来水管上，当水在玻璃管中流动时，可以看到两个竖直管中水面的高度并不相同，实验现象如图a所示。接着，小李同学又自制了一个飞机机翼模型，将其固定在托盘测力计上，观察测力计示数，如图b所示，在机翼模型正前方用电扇迎面吹风来模拟飞机飞行时的气流，观察到测力计的示数变小了。 （1）由图a所示的实验现象，可得出流体压强与流速之间的关系的初步结论是：　 　。 （2）在图b所示的实验中，电扇转动后，托盘测力计的示数变小了，原因是：机翼上凸下平，相同时间内，上方气流通过机翼的路程　 　下方气流通过机翼的路程，上方气流速度　 　下方气流速度，造成机翼上方压强　 　下方压强，所以机翼获得向上的升力，使测力计读数变小。（选填“大于”或“小于”） （3）在下列情形中，能够运用上述结论进行解释的是　 　。（选填序号） A、将氢气球放手后，它会飘向空中B、大风吹过，未插住插销的窗户向外推开 C、直升飞机能够停在空中一定高度处 D、地铁站台上，人必须在警戒线外候车 E、船舶航行时应避免两艘靠近的船并排前进 29．给你如下器材：两张白纸、一个装满水的玻璃杯、一根削好的铅笔、一把塑料尺。青玄取其中的一样或多样，分别完成一个指定实验和另外设计一个实验。根据示例要求，将表格填写完整。 所选器材 实验内容 操作方法 发生现象 铅笔 探究压力作用效果与受力面积的关系 左右手食指同时用力顶住铅笔两端 顶住尖端的手指凹陷深 两张纸 探究气体压强与流速关系 七．流体压强与流速的关系（共6小题） 30．如图是有关流体压强和流速关系在生活中的实例，请运用所学过的知识解答这些物理现象。 （1）图甲，取两张白纸，使其平行自然下垂，向两纸中间用力吹气，可观察到两纸相互靠拢，由此得到流体压强与流速的关系是　 　。 （2）图乙，飞机前进时，机翼把气流分为上、下两部分，机翼上方气流速度　 　机翼下方气流速度，下方机翼受到向上的压力　 　上方机翼受到的向下的压力。（选填：“大于”、“小于”或“等于”） （3）图丙，小汽车的外形类似于飞机机翼，当一辆飞奔的小汽车在平直的公路上匀速行驶时，请回答： ①小汽车在水平方向上受到的阻力　 　它的牵引力（选填“大于”、“小于”或“等于”）； ②小汽车对地面的压力　 　车的重力（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 31．小阳在“探究流体压强与流速的关系”实验中所使用的实验装置如图所示。当止水阀关闭时，观察相连细玻璃管A和B中的液柱的高度相同。当打开止水阀门，观察发现所相连的A和B处细玻璃管中液柱高度不同，　 　管中液柱低。该探究实验中所选择的自变量应该是　 　。 32．郑州要建地铁1号线，引起了全省人民的关注。2009年6 月 6日轨道交通1号线的一期工程开始建设，2013年，郑州市民就可以乘坐地铁出行了。关于地铁请回答下列问题 （1）地铁的站台上都标有一条醒目的黄色安全线，候车时乘客要站在黄色安全线的外面。这是因为　 　。 （2）地铁营运部门提示：没有座位的乘客要抓紧身旁的扶手，不要随意走动。这是什么道理？ （3）若列车运行时由8台电动机牵引，每台电动机的额定功率为1.85×105W，如果列车在某水平路段以16m/s的速度匀速运行，试算出列车在此路段受到的阻力是多大？ （4）与公交汽车相比，地铁除了载客量大、准时外，还有哪些优点？（只需写出一点） 33．刮龙卷风时，大气压能达到9×104帕。如图所示，在一座面积为200米2的简易平顶厂房中，厂房的房顶质量约为10t．当时的大气压是1×105帕。g＝10N/Kg，请回答： （1）刮龙卷风时，大气压小于正常气压的原因是？ （2）如果此时龙卷风从厂房房顶上刮过，厂房的房顶有没有可能被龙卷风卷起？ 34．在A、B、C三点处，压强较小的是　 　点，水的流速较大的是　 　点。 （1）由此，我们可以得到这样的猜想：截面积越小处，流速越　 　。 （2）我们可以设计如下实验，检验上述猜想： a．器材：两个相同的叶轮，一只如图1所示的容器，水。 b．步骤：　 　 c．预测现象：若猜想成立，则实验中可以看到：　 　。 （3）在如图2所示流管中，在a、b两点处流管的截面积分别为S1、S2，管中液体的流速分别为v1、v2，假如液体不能被压缩，则在一段时间内通过截面S1流进虚线部分的液体的体积等于通过截面S2流出虚线部分的液体的体积。请你推导出S1、S2、v1、v2的关系式。 （4）在单位时间内流过管内任意截面的流体体积，称作流量，单位是m3/s．现在，已知黄河洪汛时的流量为22000m3/s，甲、乙两处河道截面积之比为3：1，甲处截面积是3000m2，则流经乙处的流速是多少？（请运用你推出的关系式进行计算）． 35．小明乘游览快艇在太湖中高速前进时，发现他的领带和袖口都向窗外飘动，小明认为：这是快艇内的气压比快艇外的气压　 　，原因是：　 　。 小明在游览时发现景物在水中的倒影比景物本身要模糊，这是由于光在水面上同时发生　 　，有一部分光线进入水中。他又发现，隔着窗户玻璃拍摄太湖美景，拍出的照片也比较模糊，他猜想：玻璃的厚薄会影响摄像效果，于是设计了以下探究实验：用照相机拍摄出某个物体清晰的像后，将此时的照相机和物体的位置固定下来。 A、在照相机和物体间的某一位置放一块2mm厚的玻璃板，拍摄一张照片Ⅰ。 B、在另一位置换放一块4mm厚的玻璃板，拍摄一张照片Ⅱ。 C、比较照片Ⅰ、Ⅱ的清晰度，得出结论。 请你对小明以上的探究过程进行评价，指出存在的问题：　 　。 八．流体压强与流速的关系在生活中的应用（共2小题） 36．如图所示是演示“流体压强和流速的关系”实验装置，U形管中装有水，直径相同的a、b两管中的水静止时液面相平。如果在右端c处往装置里急吹气，导致b管上方气流速度　 　a管上方的气流速度，b管与a管的水面上方形成气压差，U形管中　 　（选填“a”或“b”）管水面升高，如果升高端的液面比原来升高了2cm，则此时U形管底部d处左右两侧液体压强差为　 　Pa．（g＝10N/kg） 37．某同学家中最近购买的一辆小轿车，轿车的质量是1.6t，轿车在水平路面上匀速行驶时，受到的阻力是车重的0.1倍。（g取10N/kg）求： （1）小汽车的外形设计成流线型（如图甲），可知小轿车在 高速公路上快速行驶时对地面压力　 　（选填“大于”“等于”或“小于”）静止时对地面的压力，原因是　 　。 （2）小轿车静止时，受到　 　对平衡力的作用，请在图乙中画出汽车受力的示意图。 （3）小轿车在匀速行驶过程中，所受到向前的牵引力F多大？ 九．飞机的升力（共6小题） 38．如图所示，是我国自主研发的C919大型商用客机，下列关于客机的相关物理知识，说法正确的是（　　） A．客机宽大的轮子，减小了客机着陆时对地面的压力 B．客机在高空受到的大气压强比在地面受到的大气压强要大 C．机翼成上凸下平的形状，是为了使客机升空获得空气的浮力 D．客机升空是利用了“流体在流速大的地方压强小”的原理 39．细心的小明通过平时观察发现如下现象，其中表述不正确的是（　　） A．如图甲，“覆杯实验”证明了大气压的存在 B．如图乙，盆景自动供水装置利用了流体压强流速越大压强越小的原理 C．如图丙，小明看到拦河大坝“上窄下宽”，是为了能够承受水深处的较大的压强 D．如图丁，飞机获得升力是因为其上表面空气流速大于下表面空气的流速 40．我国的JF﹣22超高速风洞是目前世界上最高速的风洞，可以模拟飞机秒速达10km的高超音速飞行条件。若飞机以5km/s的速度飞行，飞行5min的距离是 　 　m。如图所示，进行风洞实验时，飞机相对于风洞中的空气是 　 　（选填“运动”或“静止”）的；飞机机翼的横截面是 　 　（选填“凹”或“凸”）面。 41．在观看“十一国庆”阅兵仪式时，有同学注意到： ①飞机在起飞和航行时机翼的仰角不同； ②飞机越大其机翼越大。他想探究“机翼获得升力的大小与机翼仰角、机翼面积有什么关系？”（注：机翼仰角为机翼下表面与水平面的夹角，机翼面积指机翼在水平面上投影的面积）于是，他和兴趣小组的同学们一起利用塑料泡沫等材料自制了三个质量相同、形状相同、面积不同的机翼模型，将其固定在测力计上，在机翼模型的正前方用电扇迎面吹风，来模拟飞机起飞时的气流，实验装置如图所示。（每次吹风前托盘测力计的示数均为3.5N） 机翼面积/cm2测力计示数/N机翼仰角 275 395 566 0°（水平） 3.2 3.0 2.6 较小 3.0 2.9 2.4 较大 2.9 2.8 2.3 最大 3.1 2.9 2.7 （1）每次实验数据记录如上表，在实验中，当机翼仰角为0°，机翼面积为395厘米2时，机翼获得升力的大小为 　 　。 （2）在上述实验中，飞机是如何获得升力的？　 　。 （3）通过分析数据可以得出结论：①　 　； ②　 　。 42．归纳式探究： （1）升力系数：一块平板以一定的冲角（平板与水平方向的夹角）α在空气中水平运动时，平板会受到一个竖直向上的升力FL（如图），升力公式为：FL＝CLρυ2S，（CL为升力系数，ρ为空气的密度，υ为平板的速度，S为平板的面积）。 CL是一个没有单位的数值。在研究某飞机机翼的CL与α的关系时，获得如下数据： α/° 0 5 10 15 20 25 CL 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.3 由表中数据可以看出：冲角越大，升力系数越 　 　；但是，当冲角超过一定角度时，升力系数反而减小。上述关系可以用图象中的图线 　 　来表示。 （2）飞机的飞行：根据上述升力公式可知，要加快飞行速度，就会使升力增大，飞机就会向上飘。若要保持飞行高度不变，就应保持飞机的升力不变，因而需要减小 　 　，这可以通过改变机翼的 　 　来实现。 43．植保无人机因其操控简单、喷洒均匀、省时高效等优点，在现代农业、林业中发挥着重要作用。某林场为消灭美国白蛾，喷洒农药时采用如图所示的某型号双起落架植保无人机。其项目参数如表所示（ρ药液＝1.1×103kg/m3，g取10N/kg） 项目 参数 无人机质量 25kg 药箱容积 0.05m3 起落架底面积（单个） 1×10﹣2m2 （1）无人机旋翼高速旋转向下推动空气产生向上的升力，这是因为力的作用是 　 　，升力的施力物体是 　 　。 （2）药箱加满农药后整个无人机的质量是多少？ （3）无人机加满农药后静止在水平地面上，它对地面的压强是多少？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题05 气体的压强 【九大题型】 一．大气压存在的现象（共6小题） 二．大气压测量的实验设计（共5小题） 三．大气压强与高度的关系（共5小题） 四．气体压强与体积的关系（共4小题） 五．大气压的综合应用（共6小题） 六．探究流体压强与流速的关系（共3小题） 七．流体压强与流速的关系（共6小题） 八．流体压强与流速的关系在生活中的应用（共2小题） 九．飞机的升力（共6小题） 一．大气压存在的现象（共6小题） 1．如图所示，将一大试管开口朝上，灌满水，再将一稍小的试管底朝下插入大试管水中某一深度，然后将大、小试管一起倒过来（在这一过程中手始终握住大试管），下列说法中正确的是（　　） A．小试管因受到地球吸引将掉下来 B．小试管因受到水的吸力将向上运动 C．小试管受到的大气压力大于水的压力和小试管的重力，将向上运动 D．以上说法都不对 【答案】C 【解答】解：大试管中注满水并插入小试管后，水填充了小试管和大试管底部之间的部分，迅速倒过来，水会在自身重力的作用下，从两个试管壁之间的空隙流动，从而在小试管底部形成一部分真空区域，在大气压的作用下，小试管会向上运动；也就是小试管受到的大气压力大于水的压力和小试管的重力，将向上运动。 故选：C。 2．一端封闭的玻璃管自重为G，横截面积为S，内装一段高为h的水银柱，封闭了一定质量的气体。现将玻璃管封闭端用弹簧测力计悬起，另一端没入水银槽中，如图所示。当玻璃管没入一定深度后，玻璃管内、外水银面的高度差为Δx。若当时的大气压为p，则此时管内上方气体的压强为 　p+ρ水银g（Δx﹣h）　，弹簧测力计的示数为 　G﹣ρ水银g（Δx﹣h）S　。 【答案】p+ρ水银g（Δx﹣h）；G﹣ρ水银g（Δx﹣h）S。 【解答】解： 已知当时的大气压为p，设管内上方气体的压强为p上，以玻璃管下部封闭气体为研究对象，其上下两端受到的压强分别为p下＝p+ρ水银gΔx，p下＝p上+ρ水银gh， 则有p+ρ水银gΔx＝p上+ρ水银gh， 则此时管内上方气体的压强：p上＝p+ρ水银g（Δx﹣h）； 玻璃管受到大气向下的压力为pS，竖直向下的重力G，封闭气体竖直向上的支持力为p上S，测力计竖直向上的拉力F， 对玻璃管，由力的平衡条件得G+pS＝F+p上S， 则弹簧测力计的示数为：F＝G+（p﹣p上）S＝G﹣ρ水银g（Δx﹣h）S。 故答案为：p+ρ水银g（Δx﹣h）；G﹣ρ水银g（Δx﹣h）S。 3．如图所示甲是一个深度很浅的皮碗，乙是将皮碗压向水平的天花板，挤出皮碗下的全部空气，皮碗象吸盘一样“平贴”在天花板上，皮碗的吸附面积为10cm2，皮碗中心引出的细线可以悬挂一个物体在空中。（不计细线和皮碗的重量，大气压取1.0×105Pa，g取10N/kg） （1）皮碗能像吸盘一样“平贴”在天花板上是由于受到 　大气压　的作用。 （2）物体在空中静止时，物体受到的 　拉力　与 　重力　是一对平衡力。 （3）要想吸盘不脱落，所挂物体的重量最多不得超过 　100　N。 （4）设想细线下挂一边长为10cm、质量为500g的正方体物块时吸盘没有脱落（物块底面保持水平），剪断细线物块落在水平地面上无反弹和翻滚，从触地时开始计时，物块对地面的压强随时间变化的关系如图丙所示（接触面积一直是正方体的底面积），压强减至px时便保持不变，t＝0时，物块对地面的压强是　1.5×103　Pa，此时物块对地面的压力是 　15　N。 【答案】（1）大气压；（2）拉力；重力；（3）100；（4）1.5×103；15。 【解答】解：（1）使用塑料吸盘时，先挤走里边的空气，使其内部近似真空，气体压强非常小，外界大气压的作用就把它压在了光滑的墙面上； （2）空中静止时，物体处于平衡状态，受到平衡力的作用，故拉力与重力是一对平衡力； （3）因为p， 所以大气压作用在吸盘上的压力： F＝p0S＝1.0×105Pa×10×10﹣4 m2＝100N， 所挂物体的最大重量G＝F＝100N， （4）由图丙知t＝0时物块对地面的压强pr＝1.5×103Pa， 所以物块对地面的压力： F＝PrS＝1.5×103 Pa×（0.1m×0.1m）＝15N。 故答案为：（1）大气压；（2）拉力；重力；（3）100；（4）1.5×103；15。 4．如图所示，关闭阀门K2、K3，打开阀门K1，在管末端上的大功率抽气系统能瞬间把PVC硬水管中的气体全部抽走，若两个水槽很大并且装的水足够多，这时的大气压强为9.8×104Pa，水的密度是1×103kg/m3，g＝10N/kg。 （1）如果只打开阀门K1、K2，请求出当PVC硬水管中液面静止后，PVC硬水管液面与水槽1液面的高度差是多少m？　9.8　请写出计算过程要用到的公式　h　。 （2）然后关闭阀门K2，打开阀门K3，PVC水管中的液面将上升，下降，还是不变？　上升　。 （3）请求出当时的大气压强作用在0.01m2面积的大气压力为多少N？　980　。请写出计算过程需要用到的公式　F＝pS　。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）PVC硬水管组成的三通管内气体全部抽走即为真空，如果只打开阀门K1、K2，待管内水面静止后，水柱的高度为h1，即当时的大气压强能支持h1高的水柱，由此可知，h1水柱产生的压强与当时的大气压相当。 根据液体压强计算公式p＝ρgh1，h19.8m；PVC管内液面比水槽1内液面高h1＝9.8m； （2）然后关闭阀门K2，打开阀门K3，PVC硬水管内液面上方真空，待管内水面静止后，水柱的高度为h2，即当时的大气压强能支持h2高的水柱，由此可知，h2水柱产生的压强与当时的大气压相当。 根据液体压强计算公式p＝ρgh2，h29.8m；PVC管内液面比水槽2内液面高h2＝9.8m； 所以h2＝h1；由图可知水槽2液面比水槽1液面高h＝4m，所以关闭阀门K2，打开阀门K3，管内液面会上升h＝4m； （3）受力面积S＝0.01m2，根据压强公式p得，F＝pS＝9.8×104Pa×0.01m2＝980N。 故答案为：（1）9.8；h；（2）上升；（3）980；F＝pS。 5．一次飓风发生时，屋外气压急剧降到9×104pa，当时房间门窗紧闭，可以认为室内气压是1个标准大气压（取1×105Pa）．若室内屋顶的面积为100m2，屋顶受到的压力足以将屋顶掀翻。 （1）为什么屋外气压会急剧下降？ （2）求由于内外压强差使屋顶受到的大气压力的大小和方向。 【答案】见试题解答内容 【解答】解： （1）屋外有飓风发生时，屋外空气流动速度增大，气压急剧减小； （2）屋内外的气体压强差：△p＝p1﹣p2＝1×105pa﹣9×104pa＝1×104pa。 屋顶受到的力：F＝△pS＝1×104pa×100m2＝1×106N； 由于屋内气压较大，则屋顶受到力的方向竖直向上。 答：（1）屋外空气流速增大，气压减小； （2）大气压力1×106N；方向竖直向上。 6．高压锅的锅盖上有一个空心柱为排气孔，空心柱上戴着一个帽子为限压阀，当高压锅内气体的压强超过安全值时，锅内的气体就会冲出限压阀，气体跑出一部分，使锅内气体的压强减小。现有一个直径为24厘米，空心柱小孔的横截面积为8毫米2，限压阀的质量为100克的高压锅，要用它来煮饭，若当时的大气压为1.0×105帕，问： （1）高压锅内气体能达到的最大压强为多大？ （2）经商品质量检测部门检测，此高压锅内气体的最大压强不能超过1.8×105帕，要使此高压锅能继续安全使用，原来的限压阀还能使用吗？若不能；应再配备一个质量为多大的限压阀？（g＝10牛/千克） 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）限压阀的重量为： G＝mg＝0.1kg×10N/kg＝1N； 高压锅内气体能达到的最大压强为： p＝p01.0×105Pa2.25×105Pa； （2）p限＝p最大﹣p0＝1.8×105Pa﹣1×105Pa＝0.8×105Pa， 根据p可得F限＝p限S＝0.8×105Pa×8×10﹣6m2＝0.64N， G＝F限＝0.64N， m0.064kg＝64g。 答：（1）锅内气体能达到的最大压强是2.25×105Pa； （2）不能，应该再配一个质量为64g的限压阀。 二．大气压测量的实验设计（共5小题） 7．如图所示，小玮想估测大气压的大小，她设计的实验方案如下： 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．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，直到吸盘脱离玻璃板面 D．量出吸盘与玻璃板接触面的直径，计算出吸盘与玻璃板的接触面积为S E．根据P，计算出大气压的大小p （1）小玮由于疏忽，将前三项的顺序写颠倒了，正确的顺序是　BCA　。 （2）实验中小玮将蘸水的吸盘放在光滑玻璃板上，用力挤压吸盘的目的是什么？　尽量将吸盘内的空气排干净　。 （3）如果实验中小玮所用的弹簧测力计的量程是0～5N，吸盘与玻璃板的接触面积是10cm2，她　不能　（选填“能”或“不能”）测出大气压的大小（设大气压约为1.0×105Pa）。 （4）要测出大气压的大小，你认为实验中所选吸盘的面积应尽量　小一些　（选填“大一些”或“小一些”）。 （5）小玮通过实验测出的大气压值与1标准大气压值相差很大。她分析，可能是测得的吸盘面积不准确，也可能是吸盘与玻璃板面脱离时，弹簧测力计的读数不准确，还可能是　吸盘漏气；或吸盘与接触面之间有杂质；或吸盘内空气没有排干净等　（写出一条）。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）前三步的目的是为了测量拉力F的大小，所以应先挤压排气，再拉，再记数，正确顺序应为BCA； （2）蘸水和用力挤压吸盘都是为了尽量将吸盘内的空气排干净，这样里面没有气压，外面的大气压才能将其紧紧压在玻璃板上； （3）根据公式F＝pS＝1.0×105Pa×10×10﹣4m2＝100N，至少需要一个量程为100N的测力计，所以用量程0﹣5N的弹簧测力计是不能测出大气压的大小的； （4）依据上面的计算，吸盘的面积越大，受到的压力越大，对弹簧测力计的量程要求越大，所以小一些的吸盘更切合实际； （5）造成实验结果相差很大的原因有很多，吸盘与玻璃板是否接触紧密是一个重要参考因素； 故答案为：（1）BCA； （2）尽量将吸盘内的空气排干净； （3）不能；（4）小一些； （5）吸盘漏气；或吸盘与接触面之间有杂质；或吸盘内空气没有排干净等； 8．洋洋和瑞瑞同学合作利用吸盘设计了一个估测大气压强的实验方案： （1）用刻度尺测出吸盘的直径D； （2）将吸盘四周沾上水，挤出里面的空气压在光滑的水平地面上； （3）用力竖直往上拉吸盘柄，直到吸盘脱离地面，根据经验估测拉托吸盘所需拉力F的大小； （4）计算出当地大气压强； 【评估交流】 洋洋同学说：我们的实验原理是　p　，操作过程规范，较方便地估测出了大气压强p＝　　（用字母表示）；实验时洋洋同学将吸盘四周沾上水，这样做的目的是　防止外面的空气进入吸盘对实验结果造成影响　。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）利用吸盘测量大气压的实验原理是压强定义式p； 根据题中的操作过程可知，吸盘内的空气没有完全排尽、估测拉脱吸盘所需拉力时误差较大，都会影响最终的测量结果； （2）用刻度尺测出吸盘的直径D，其半径为rD，面积为S＝πr2＝π（D）2πD2， 根据经验估测拉脱吸盘所需拉力大小F，即为大气对吸盘的压力， 利用此方法测出的大气压强的表达式为： p； 吸盘与地面之间不可能完全密封，四周沾上水是为了防止外面的空气进入吸盘对实验结果造成影响；若外面的空气进入吸盘，则外界大气压力和内部空气压力会抵消一部分，使得测出的拉力偏小，测得的大气压偏小。 故答案为：p；；防止外面的空气进入吸盘对实验结果造成影响。 9．问题解决 现在有一个量程足够的弹簧测力计，一个半径为R的真空吸盘，一块结实的玻璃板，刻度尺。请你利用这些器材粗略测量大气压强，并写出大气压强的数学表达式。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：据上面的分析可知， ①将吸盘压在平板玻璃上并挤出里面的空气，此时吸盘就被大气压紧压在了玻璃上； ②用弹簧测力计沿与吸盘表面垂直的方向拉吸盘，记下把吸盘拉起时弹簧测力计的示数F； ③知道吸盘的半径是R，所以此时的吸盘的面积是πR2；故此时的大气压强是：p。 10．小明做“估测大气压值”的实验。装置如图所示： （1）小明不能采用 　乙　（填“甲”、“乙”）图的装置来估测大气压强。 （2）实验步骤如下： A．把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔； B．用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连，沿正确的方向慢慢拉动注射器筒，当注射器的活塞开始滑动时记下弹簧测力计示数F； C．读出注射器的容积V；D．用刻度尺测出注射器的全部长度L。 （3）思考并回答：①实验步骤A的目的是 　排掉注射器中的空气　。②指出以上实验步骤中的错误：　D步骤应量出注射器有刻度部分的长度L′　。③用测得的物理量表示大气压强的表达式P＝　　。 （4）实验时，可先在活塞周围涂抹润滑油，然后将其插入针筒中，这样做有两个好处；一是减小 　摩擦　；二是可以防止 　漏气　。 （5）有5mL、10mL、20mL三种注射器，你认为选择 　5　mL的注射器好一些，为什么？　容积大的注射器，横截面积大，需要的拉力大，会超过弹簧测力计的量程　。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）乙图装置中，向下拉活塞时，由于活塞受到自身的重力，会减小弹簧测力计的示数； （3）①把注射器的活塞推至注射器筒的底端，会把注射器的空气排掉，然后用橡皮帽封住注射器的小孔，是防止注射器外的空气从小孔进入； ②注射器的体积是活塞的面积和注射器有效长度的乘积，有效长度是指注射器带刻度的部分； ③注射器活塞的面积为S， ∵P， ∴二力平衡的条件可知： F＝P大气S＝P大气所以，P大气。 （4）在活塞周围涂抹润滑油，这是在压力一定时，通过减小筒壁与活塞的粗糙程度来减小摩擦的； 实验时若注射器内空气没有排尽，大气压等于注射器内压强加上拉力产生的压强，这样会使得测得的大气压值偏小。 所以实验时，可先在活塞周围涂抹润滑油，然后将其插入针筒中，这样做有两个好处；一是减小摩擦；二是防止漏气，密封性好。 （5）因为容积大的注射器，横截面积大，需要的拉力大，会超过弹簧测力计的量程，所以选项5mL的注射器好一些。 故答案为：（1）乙；（3）①排掉注射器中的空气；②D步骤应量出注射器有刻度部分的长度L′；③； （4）摩擦；漏气；（5）5；容积大的注射器，横截面积大，需要的拉力大，会超过弹簧测力计的量程。 11．在测量大气压的实验中，某同学将玻璃板放在桌子上，用吸盘贴在玻璃板上面，用弹簧测力计将吸盘缓慢向上拉，直到吸盘脱离板面。问： （1）实验原理是什么？ （2）该同学做实验时发现弹簧测力计的量程都太小，不能测出吸盘脱离板面时的拉力。请你选择其他器材与这只弹簧测力计组合，测出吸盘脱离板面时的拉力。要求写出用到的器材和方法。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）根据二力平衡的条件：F气＝F拉，再由p得出大气压强。 （2）实验器材：弹簧测力计、刻度尺、杠杆（或滑轮）。 实验方法：A、用力挤压吸盘，尽量挤净里面的空气使之紧贴在玻璃板上； B、固定好一支杠杆，将其一端与吸盘连在一起，并将支点靠近挂吸盘的一端，用弹簧测力计拉另一端，组合成一个省力杠杆。当吸盘刚好脱离玻璃板时，读出弹簧测力计的示数F1； C、用刻度尺量出杠杆的力臂，利用杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2求出吸盘一端所受的拉力F2； D、用刻度尺量出吸盘与玻璃板接触面的直径D，利用S＝π（）2求出吸盘与玻璃板的接触面积； E、通过计算得出大气压强p。 三．大气压强与高度的关系（共5小题） 12．请根据以下内容回答下列问题： 观察大气压随高度的变化 取一个瓶子，装入适量带色的水，再取一根两端开口的细玻璃管，在它上面画上刻度，使玻璃管穿过橡皮塞插入水中。从管子上端吹入少量气体，使瓶内气体压强大于大气压，水沿玻璃管上升到瓶口以上（如图所示）。 请你拿着它从楼下到楼上（或从山下到山上），观察玻璃管内水柱高度的变化情况，并给出解释。 （1）为了排除其他因素对实验结果的影响，在制作过程中，关键要将瓶口 　密封　；在拿着它上下楼时，应该注意手 　不能　（选填：能或不能）直接接触瓶身； （2）在把“自制气压计”由一楼带到七楼的活动中，观察到玻璃管内水柱的高度将 　增加　（选填“增加”、“减小”或“不变”），说明大气压随高度增加而变 　减小　； （3）如果再用一根细玻璃管水平对着图中的竖直玻璃管上端管口吹气，则竖直玻璃管中的水位将 　上升　。（填上升或下降） 【答案】见试题解答内容 【解答】解： （1）为了排除其它因素对实验结果的影响，在探究过程中要瓶内气体封闭，则要将瓶口密封好，防止漏气； 如果瓶内水的温度发生变化，由于热胀冷缩会引起玻璃管中水柱的变化影响实验结果，所以在拿着它上下楼时，应保持瓶中的水的温度不变，则不能用手直接接触瓶子； （2）把自制气压计从一楼带到七楼，由于高度增加，大气压减小，则瓶内的气压高于瓶外大气压；管内的水面变高；所以玻璃管内水柱的高度增加，说明大气压随高度增加而变小； （3）用一根细玻璃管水平对着图中的竖直玻璃管上端管口吹气，流速变大，压强变小，则竖直玻璃管中的水位将上升。 故答案为：（1）密封；不能；（2）增加；减小；（3）上升。 13．2022年5月4日，中国“巅峰使命”珠峰科考队成功登顶，同时创造多个世界纪录，包括在全球首次建成珠峰完整的海拔气象梯度观测站；利用高精度雷达完成冰厚测量和样本采集等。 （1）下列对科考队登顶过程中的发现，分析正确的有 　AC　。（填字母编号） A．珠峰峰顶常年积雪覆盖，因为在对流层，气温随海拔升高而降低 B．从山脚到山顶植物种类显著变化，其主要原因是光照强度的不同 C．珠峰南坡降水较多，植物种类更丰富，由此可推测南坡是迎风坡 D．在登峰的过程中，队员会出现高原反应，这主要是气压过高引起 （2）小科从媒体中获悉科考队员所携带的物品清单，制作了一份分析表。请你帮助小科填写表中的空格：　增大锅内液面压强，提高液体沸点，更快煮熟饭菜　。 携带物品 理由 防裂唇膏 高原风大、空气干燥，人体中水分蒸发得快，嘴唇易干裂 电热鞋 海拔越高气温越低，脚离心脏较远，温度较低，需要保暖 高压锅 　增大锅内液面压强，提高液体沸点，更快煮熟饭菜　 防紫外线服装 海拔高，空气稀薄，紫外线照射强烈 ⋯⋯ ⋯⋯ （3）现有一个直径为20cm，锅盖上的竖直空心柱排气孔的横截面积为10mm2的高压锅，已知锅内气体能达到的最大压强为2.0×105Pa。若用它在大气压强为0.9×105Pa的地区煮饭，则应配一个质量为多大的限压阀？（g＝10N/kg） 【答案】（1）AC；（2）增大锅内液面压强，提高液体沸点，更快煮熟饭菜；（3）应配一个质量为0.11kg的限压阀。 【解答】解：（1）珠峰的峰顶常年被冰雪覆盖，这是因为在对流层，海拔越高，气温越低；从山脚到山顶植物种类显著变化，其主要原因是海拔高低的不同；珠峰南坡降水较多，植物种类更丰富，由此推测南坡是迎风坡；在攀登珠峰的过程中，人体出现高原反应，是因为气压过低的缘故。 故选：AC； （2）增大锅内液面压强，提高液体沸点，更快煮熟饭菜； （3）空心柱排气孔的横截面积S＝10mm2＝1×10﹣5m2， 限压阀的自重对出气口的压强：p1'＝p内﹣p1＝2.0×105Pa﹣0.9×105Pa＝1.1×105Pa； 限压阀的自重对出气口的压力：F'＝G'＝m'g＝p1'S＝1.1×105Pa×1×10﹣5 m2＝1.1N； 限压阀的质量：m'0.11kg。 故答案为：（1）AC；（2）增大锅内液面压强，提高液体沸点，更快煮熟饭菜；（3）应配一个质量为0.11kg的限压阀。 14．2008年5月8日，北京时间9时17分，中国运动员首次将象征“和平、友谊、进步”的奥运火炬在世界最高峰﹣﹣珠穆朗玛峰顶点燃，珠峰火炬抵御了低温、低压、大风，燃烧出明亮、饱满、美丽的火 焰，藏语意为“贞慧神女”的珠峰此时身披白雪，祥云环绕，沐浴在朝阳中，中国国旗、奥运五环旗和北京奥运会会徽旗在世界之巅迎风飘扬，不久天空升起了美丽 的彩虹。 请从文中找出物理现象，并说出其中包含的物理知识。 物 理 现 象 物 理 知 识 1 2 【解答】解：低压；即由于气压随高度的增加而减小； 燃烧，即该过程是将化学能转化为内能的过程； 火焰，即其本身是一个光源； 徽旗在世界之巅迎风飘扬，力可以改变物体的运动形状； 彩虹，光的色散等。 故答案为：（答案不唯一） 物理现象 物理知识 1 低压 大气压强随高度的增加而减小 2 彩虹 光的色散 15．物理兴趣小组的同学利用周末开展一次登山活动，他们想利用所学的物理知识测量山的高度。若已知在竖直方向每升高10m大气压强就减小100Pa，且山下的大气压强为p0＝1.0×105Pa。他们随身携带了注射器（有刻度部分的容积为V＝20mL、长度为L＝10cm）、弹簧测力计、细线、刻度尺等。到达山顶后，他们首先排尽针筒内的空气并用橡皮帽封住其小孔，进行了如图所示的实验，已知弹簧测力计拉活塞的力F＝18N（实验中针筒与活塞之间的摩擦不计）。请解答以下问题： （1）水的沸点随着高度的增加而 　降低　；（选填“降低”、“不变”、“升高”） （2）求活塞的横截面积S； （3）求山顶的大气压强p； （4）求山顶的高度h。 【解答】解：（1）大气压随着高度的增加而减小，气压越小，沸点越低； （2）根据注射器为圆柱体，所以通过活塞的横截面积S2×10﹣4m2； （3）山顶的大气压强p9×104Pa。 （3）山顶和山脚相比，大气压强的变化变化量： Δp＝p0﹣p＝1.0×105Pa﹣9×104Pa＝1×104Pa， 已知在竖直方向每升高10m大气压强就减小100Pa，则山的高度： h10m10m＝1×103m； 故答案为：（1）降低；（2）注射器带刻度的长度2×10﹣4m2；（3）山顶的大气压强为9×104Pa；（4）山顶的高度为1×103m。 16．某同学为了研究植被的垂直分布与气候的关系，考察了亚热带地区的某座海拔2000米以下的高山，在山脚a处，他看到的是常绿阔叶林，并测得此处海拔为100米，气温为22℃，大气压为1×105帕；往上走，他经过了常绿阔叶、落叶阔叶混交林，当他进入落叶阔叶矮林时，刚好在山腰中央b处；继续往上走时他看到的是高山灌木丛，过了c处后，即进入山地草甸，过了一会儿到达了山顶d处，他在d处测得大气压为8×104帕。根据所学知识，求： （1）这座山的海拔。 （2）山顶d处气温。 【解答】解： 设这座山的海拔为h，山顶d处的气温为t。 根据所学知识可知：在海拔2000m以内，高度每升高12m，大气压降低133Pa；高度每升高1000m，气温下降6℃，所以可得： 12m：133Pa＝（h﹣100m）：（1×105Pa﹣8×104Pa）， 解得这座山的海拔h≈1905m。 1000m：6℃＝（1905m﹣100m）：（22℃﹣t）， 解得山顶d处的气温t＝11.2℃。 答：（1）这座山的海拔1905m； （2）山顶d处的气温11.2℃。 四．气体压强与体积的关系（共4小题） 17．某学习小组的同学自制了一个简易温度计，如图所示，A为一塑料瓶，B为吸管，通过软木塞与A相连，管下端插入水槽中，使管内外水面有一高度差h，在不同温度下分别测出对应水柱高度h，记录数据如下表： t/℃ 17 19 21 23 25 27 h/cm 30.0 24.9 19.7 14.6 9.4 4.2 （1）此温度计的测温原理是：　气体的热胀冷缩　； （2）用此温度计能测29℃及其以上的温度吗？　不能　； （3）利用此温度计存在的不足之处是 　测温范围小，测得的温度受外界气压影响　。 【解答】解：（1）分析表中的数据，发现随着温度的升高，液柱逐渐变短，即仔细观察实验装置图，不难看出该温度计是利用其上面 瓶A中气体热胀冷缩的性质制成的； （2）分析表中数据能看出，温度每升高2℃，其液柱大体会下降5cm之多，故在27℃时的液柱总长只有4.2cm，即小于5cm，故该温度计是不能测出29℃及其以上的温度来； （3）据上面的第二数不难看出，该温度计的测量范围很小，且测量结果受外界气压的影响。 故答案为：（1）气体的热胀冷缩；（2）不能；（3）测温范围小，测得温度受外界气压的影响。 18．在老师指导下，小明研究小组取以牢固的密闭性好又能加热的钢制气罐，通过盖上的特殊孔，在气罐内安装了温度、气压传感器，对气罐缓慢加热并记录数据如下： 实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 气体压强p/×105Pa 1.04 1.08 1.12 1.16 1.20 1.24 1.28 1.32 1.36 1.40 气体温度t/℃ 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0 （1）通过对实验数据分析，得出本实验中的气压p与气温t关系的数学表达式为p＝　400t+p0　，其中k＝　400pa/℃　，气体温度t＝0℃时p0＝　105Pa　。 （2）气压p与气温t关系可以用图象中的图线　a　来表示。 【解答】解： （1）根据数据和图象可知：温度每升高10℃压强增加4000pa，所以气压（P）与气温（t）关系的数学关系表达式（即为一次函数的解析式y＝Kx+b）为：p＝Kt+b； 将表格中的第一组和第二组数据（或其它任意两组数据）代入上面的表达式中得： 1.04×105 Pa＝10.0℃×K+b ① 1.08×105 Pa＝20.0℃×K+b ② 联立①②得：K＝400pa/℃，b＝1.00×105 即P0＝b＝1.00×105 pa， 所以P＝400t+1.00×105 pa，即气压（P）与气温（t）关系的数学关系表达式为：p＝400t+p0； 由温度每升高10℃压强增加4000pa可知，相反温度每降低10℃压强应减少4000pa，所以当气体温度t＝0℃时，p0＝1.04×105pa﹣4000pa＝105pa。 （2）由前面（1）可知，气压（P）与气温（t）关系为一次函数关系，从图象a、b、c、d观察得到只有a图象为一次函数图象，因此气压p与气温t关系可以用图象中的图线a来表示。 故答案为：（1）400t+p0，400pa/℃，105pa；（2）a。 19．你仔细观察过这样的喝水杯吗？一般的杯口都有供拧紧的螺丝口，杯子盖的顶端有一个橡皮垫圈。某同学倒了一杯热水，并将杯子盖拧紧，过了一会，竟拧不开盖。你能帮助该同学把杯子盖拧开吗？请说出你的办法（注意不能损坏杯子）： 根据这个现象，请你提出两个问题： 问题一：　质量一定的气体压强和其温度有什么关系？　 问题二：　质量一定的气体压强和其体积有什么关系？　 这次考试后，请你和同学们共同设计实验方案来探究你提出的问题。 【解答】答：杯子中倒入热水后，过一会儿，瓶内温度降低，同时部分水蒸气液化，致使瓶内上方空气压强小于外部大气压，所以很难打开。 打开的方法有很多，如：①垫上毛巾，用力拧；增大摩擦力。 ②放到热水中烫一段时间，再用力拧下来；增大内部气压。 ③将布条紧绕在杯盖上，增大动力臂，将杯盖转下来；利用杠杆原理。 根据这个现象，可提出两个问题：①质量一定的气体压强和其温度有什么关系？②质量一定的气体压强和其体积有什么关系？ 20．在两端开口的弯管内用两段水柱封闭了一段空气柱，A．B．C．D四个液面的位置关系如图所示。现将左侧试管底部的阀门K打开，释放掉少量水后立刻关闭阀门，A．B．C液面相对各自原来的位置上升或下降的长度△hA、△hB和△hC之间的大小关系是多少？ 【解答】解：释放掉少量水后立刻关闭阀门，空气柱长度增大，压强减小，C液面上升，B液面下降，A液面下降，AB之间液面高度差减小，A相对于底面压强最大，所以A下降的最大，其次是B，上升最小的是C液面，与D液面下降的高度相同，故△hA＞△hB＞△hC。 答：A、B、C液面相对各自原来的位置上升或下降的长度△hA、△hB和△hC之间的大小关系是△hA＞△hB＞△hC。 五．大气压的综合应用（共6小题） 21．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 【答案】B 【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。 22．如图为一个两心壶，壶体为寿星造型，壶内为互不相通的两个容器。两心壶的把手下部有一个孔A，将壶倒置，从A孔注入适量的酒，因其内部特殊结构，酒不会因壶倒置而流出；两心壶的肩部有一个孔B，从B孔注入适量的水。若将A、B两孔都堵住，酒和水都不会从壶嘴倒出；若将A、B两孔都放开，酒和水都会从壶嘴倒出。若要从壶嘴中只倒出酒，需要放开　A　孔、堵住　B　孔。（选填“A”或“B”） 【解答】解：由题意可知，将壶倒置，从A孔注入适量的酒，酒不会因壶倒置而流出。说明壶内盛酒的部分是与A孔相连的； 又知道从B孔可以注入适量的水，说明壶内盛水的部分是与B孔相连的； 若要从壶嘴中只倒出酒，需要放开A孔，使其与外界大气相通，在大气压的作用下，酒才会顺利倒出。同时为了不让水流出，应堵住B孔，使之不与大气连通，这样由于大气压的作用，壶内的水才不会流出。 故答案为：A；B。 23．甲型H1N1流感疑似病例和确诊病例，都要被送到专业医院的“负压病房”进行医学隔离观察和治疗，以防止病毒扩散。同学们对“负压”两字的含义有如下三种猜想： A．病房内大气的压强大于病房外大气的压强 B．病房内大气的压强小于病房外大气的压强 C．因为病房是封闭的，所以病房内大气的压强可能大于也可能小于病房外大气的压强 （1）你认为猜想正确的是　B　（填字母代号）； （2）你判断的依据是　空气从压强大的地方流向压强小的地方　。 【解答】解：如果是病房内压强大的话，病房内的空气会流出，造成病毒扩散。就不符合“进行医学隔离观察和治疗，以防止病毒扩散”。 所以，只有外面的大气压大于室内的大气压，室内被污染过的空气才不能扩散到室外，而室外的新鲜空气也才能被压入室内。 故只能选B．因为空气只能从压强大的地方流向压强小的地方，只有外面的大气压大于室内的大气压，室内被污染过的空气才不能扩散到室外，而室外的新鲜空气也才能被压入室内。 故答案为：（1）B；（2）空气从压强大的地方流向压强小的地方。 24．按压泵常用于瓶装的洗手液、洗发水等，既方便取用，又节约用量。图甲是一瓶已启用的洗手液，按压泵中已充满洗手液。图乙是按压泵的结构示意图，其中手柄与活塞连成一个整体，小球A（阀门A处）、小球B（阀门B处）密度比洗手液略大，小球的上下活动引起阀门的开合。取液时，按压手柄，少量洗手液从出液口溢出；松手后，手柄弹回原位，洗手液又充满储液室。请用所学知识解释上述工作过程。 【解答】答：取液前，小球A，B密度比洗手液略大，浮力小于重力，小球沉在阀门口，阀门 A、B关闭。 取液时，按压手柄，因为力能使物体变生形变，所以弹簧受到向下压力而压缩，活塞往下运动，储液室内液体压强增大，小球B不动，阀门B关闭；小球A受到向上的液体压力增大，当F向上＞F向下时，小球A向上运动，阀门A打开，储液室部分液体被挤出，洗手液从出液口溢出。松开手柄，压力消失，弹簧恢复原状，手柄弹回原位，活塞受到一个向上的力，因为力改变物体的运动状态，所以推动活塞向上运动，储液室内形咸成了一个低压区，因为F向下＞F向上，所以小球A下沉，阀门A关闭；阀门A关闭，同时洗手液在瓶内气压作用下，冲开小球B，阀门B打开，洗手液进入储液室。 25．阿根廷工程师设计了一款新型家用电梯，该电梯外形是长圆筒，升降过程不使用线缆，而是靠气压驱动。需要上楼时，抽气泵启动，抽走顶部空气，此时底部与顶部就会形成气压差，底部空气推动电梯室往上升，需要下楼时，顶部充气，气压增大，使电梯往下降。底部高压区始终与外界联通，外界大气压为1×105Pa，电梯室质量为100kg，电梯室与圆筒壁之间的摩擦力为200N，底部和顶部面积均为0.9m2．（g＝10N/kg） （1）若质量为60kg的人乘电梯匀速上升，则顶部低压区的气压为多大？ （2）抽气机最多能把低压区的气压降到9.5×104Pa，则该电梯匀速下降时能装载的物体的最大质量是多少？ 【解答】解：（1）人和电梯的总重力：G＝（m0+m人）g＝（100kg+60kg）×10N/kg＝1600N； 人乘电梯匀速上升时，受到竖直向下的重力、竖直向下的摩擦力、竖直向上的大气压力的差， 故气压差：F1＝G+f＝1600N+200N＝1800N， 设顶部低压区的压强为P1，则气压差产生的向上的压力为F1＝（p0﹣p1）S＝（1×105Pa﹣p1）×0.9m2＝1800N， 则顶部低压区的气压：p1＝9.8×104Pa； （2）电梯匀速下降时，受到竖直向下的重力、竖直向上的摩擦力、竖直向上的压力， 电梯受到的向上的压力为F2＝（p0﹣p2）S＝（1×105Pa﹣9.5×104Pa）×0.9m2＝4500N； 电梯匀速下降，摩擦力方向向上，G总＝F2+f＝4500N+200N＝4700N； 总质量为：m总470kg； 则下降时能装载的物体的最大质量为：m2＝m总﹣m0＝470kg﹣100kg＝370kg。 答：（1）若质量为60kg的人乘电梯匀速上升，则顶部低压区的气压为9.8×104Pa； （2）抽气机最多能把低压区的气压降到9.5×104Pa，则该电梯匀速下降时能装载的物体的最大质量是370kg。 26．物理知识在生活中有广泛的应用，病人输液时用的吊瓶就是一例。如图所示，A管是输液管，B管是空气管。医生为了给患者输液，用网兜把药瓶倒挂在支架上，瓶口插有输液管和空气管。 （1）如果发现病人的血液沿输液管回流，可将吊瓶的位置 　提高　（选填“提高”或“降低”）。 （2）插入B管后，瓶内液面上方气体的压强 　小于　（选填“小于”、“等于”或“大于”）外界大气压。 （3）开始时瓶中药液液面与空气管中的空气接触处C位置高度为h，药液密度为ρ液，当地大气压为p0，求此时瓶内液面上方气体的压强。 （4）正常情况下血压为p，为了保证输液正常进行，开始时输液瓶中的药液液面要比扎针的手高h’才能不回血，请用题目中的字母将h'表示出来。（忽略输液管中气体柱的高度） 【答案】（1）提高；（2）小于；（3）瓶内液面上方气体的压强为p0﹣ρ液gh；（4）h'。 【解答】解：（1）流入患者血管药液的压强等于A管上端压强与输液管内药液产生的压强之和，提高吊瓶，人与吊瓶间的距离变大，输液管内药液产生的压强增大，从而输液管流入患者血管的药液压强变大，大于人的血压，于是血液随药液重新流入血管，不再回流。 （2）当药瓶中的药液逐渐减少时，药液产生的压强逐渐减小，在大气压的作用下，空气通过B进气管进入瓶内，保持瓶口处的压强与大气压相等，使药液匀速流下。插入B管后，瓶内液面上方气体压强与瓶内药液压强之和等于大气压强，所以输液时瓶内液面上方气体的压强小于外界大气压。 （3）由于插入空气管C，使得大气压等于药液压强加上瓶内气体压强，所以此时瓶内液面上方气体的压强为p0﹣ρ液gh。 （4）血压等于瓶内液面上方气体压强与瓶内药液压强之和才能保证输液正常进行，所以p＝p0﹣ρ液gh+ρ液gh′，所以h'。 故答案为：（1）提高；（2）小于；（3）瓶内液面上方气体的压强为p0﹣ρ液gh；（4）h'。 六．探究流体压强与流速的关系（共3小题） 27．如图所示，在水平桌面上放置一个硬币并沿箭头所示方向用不同挡位的吹风机吹气，发现有几次“硬币起飞”了，小明思考产生这一现象的原因：通过硬币上部空气流速大，压强 　小　；由于硬币下面没有气流通过，从而产生压力差，给硬币一个向上的动力。 （1）“硬币刚好起飞”的条件是：硬币上、下表面的压力差与硬币的 　重力　相等。 （2）查寻规律：在地面附近同一高度或高度差不显著的情况下，空气流速v与压强p的关系可表示为ρv2/2+p＝C式中C是常量，ρ表示空气密度。 （3）小明同学用如图所示的方法测定硬币上（或下）表面面积。测得硬币的直径D＝　1.85　cm． （4）先利用天平称出多个硬币的总质量，然后计算出单个硬币的质量m。（3）（4）两次实验中用了同一种方法测物理量，这样做的目的是 　多次测量求平均值减小误差　。 （5）请导出刚好将硬币吹起时吹气速度v的表达式 　　（用字母ρ、D、m、g表示）。 【解答】解：通过硬币上部空气流速大，压强小。 （1）对着硬币上方吹气时，使硬币上方的空气流速变大，压强变小；而硬币下面没有气流通过，因此产生一个向上的压力差，硬币获得一个向上的升力，当向上的升力大于硬币的重力时硬币会起飞；硬币刚好起飞时，硬币上、下表面的压力差即升力等于硬币的重力。 （3）由图知，刻度尺的分度值是1mm，左端硬币的中心与刻度尺的零刻度线对齐， 最右端的硬币中心所对应的刻度是7.40cm，则硬币的直径D1.85cm， （4）先利用天平称出多个硬币的总质量，然后计算出单个硬币的质量，这样做的目的是：测多算少，减小实验误差； （5）刚好吹起硬币时可看作硬币受到平衡力的作用，即ΔF＝G＝mg。 此时硬币上方的压强为：P上＝Cρv2； 硬币下方的压强为：P下＝C（空气流速为0）； 那么硬币上下方的压强差为：P下﹣P上＝ΔPρv2； ∵ΔF＝Δp•S ∴ρv2•S＝mg， ∵SπD2， ∴ρv2•πD2＝mg， 则刚好将硬币吹起时吹气速度：V， 故答案为：小；（1）重力；（3）1.85；（4）多次测量求平均值减小误差；（5）。 28．物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。当流体处于流动状态时，其内部各处的压强有什么规律呢？ 小李同学将粗细不同的玻璃管装置接到水流稳定的自来水管上，当水在玻璃管中流动时，可以看到两个竖直管中水面的高度并不相同，实验现象如图a所示。接着，小李同学又自制了一个飞机机翼模型，将其固定在托盘测力计上，观察测力计示数，如图b所示，在机翼模型正前方用电扇迎面吹风来模拟飞机飞行时的气流，观察到测力计的示数变小了。 （1）由图a所示的实验现象，可得出流体压强与流速之间的关系的初步结论是：　流速越大的位置压强越小　。 （2）在图b所示的实验中，电扇转动后，托盘测力计的示数变小了，原因是：机翼上凸下平，相同时间内，上方气流通过机翼的路程　大于　下方气流通过机翼的路程，上方气流速度　大于　下方气流速度，造成机翼上方压强　小于　下方压强，所以机翼获得向上的升力，使测力计读数变小。（选填“大于”或“小于”） （3）在下列情形中，能够运用上述结论进行解释的是　BDE　。（选填序号） A、将氢气球放手后，它会飘向空中B、大风吹过，未插住插销的窗户向外推开 C、直升飞机能够停在空中一定高度处 D、地铁站台上，人必须在警戒线外候车 E、船舶航行时应避免两艘靠近的船并排前进 【解答】解：（1）图a中，左端管比较粗，右端管较细。在流量一定时，管子越细，水的流速就越大。由图可知，左端管上方液柱高说明压强大，由此得出流体压强与流速的关系：流速越大的位置压强越小。 （2）电扇转动后，气流会流经飞机机翼模型，机翼模型上方凸空气通过的路程长，流速大，向下的压强小；机翼模型下方凹空气通过的路程短，流速小，向上的压强大，从而形成了一个向上的压强差，是托盘测力计的示数减小。 （3）A、氢气球升空是受到浮力。与流体压强无关。故A错误。 B、大风吹过，未插住插销的窗户向外推开，是因为室外空气流速加快，压强减小，室内气压大于室外造成的，故B正确； C、直升飞机的螺旋桨的浆面是斜面，它高速旋转，下表面给空气一个向下的力，物体间力的作用是相互的，空气也给螺旋桨一个向上的力，这个力使直升飞机停在空中。故C错误。 D、地铁站台上，人必须在警戒线外候车，是为了防止火车速度快，造成周围空气流速加快，压强减小，在大气压的做一下，容易把人压入车底。故D正确； E、两船并排快速前行，可导致中间水流速变大，压强变小。水压着船向中间靠近，造成事故。所以船舶航行时应避免两艘靠近的船并排前进。故E正确。 故答案为： （1）流速越大的位置压强越小；（2）大于；大于；小于；（3）BDE。 29．给你如下器材：两张白纸、一个装满水的玻璃杯、一根削好的铅笔、一把塑料尺。青玄取其中的一样或多样，分别完成一个指定实验和另外设计一个实验。根据示例要求，将表格填写完整。 所选器材 实验内容 操作方法 发生现象 铅笔 探究压力作用效果与受力面积的关系 左右手食指同时用力顶住铅笔两端 顶住尖端的手指凹陷深 两张纸 探究气体压强与流速关系 【解答】解：补充完整实验并在其中选择一个实验，如下表（答案不唯一）： 所选器材 实验内容 操作方法 发生现象 铅笔 探究压力作用效果与受力面积的关系 左右手食指同时用力顶住铅笔两端 顶住尖端的手指凹陷深 两张纸 探究气体压强与流速关系 双手各拿一张纸，纸自由下垂，向两张纸中间吹气 两张纸向中间靠拢 铅笔 力改变物体的运动状态 用手推动铅笔 铅笔由静止变为运动 一张纸 力使物体发生形变 折纸 纸发生形变 塑料尺 力使物体发生形变 用适当的力把塑料尺弄弯 塑料尺变弯 一张纸、一个装满水的玻璃杯 大气压的存在 选择一张纸盖上玻璃杯倒置，进行覆杯实验 纸不掉下来，水不流出来 七．流体压强与流速的关系（共6小题） 30．如图是有关流体压强和流速关系在生活中的实例，请运用所学过的知识解答这些物理现象。 （1）图甲，取两张白纸，使其平行自然下垂，向两纸中间用力吹气，可观察到两纸相互靠拢，由此得到流体压强与流速的关系是　流速越大的位置压强越小　。 （2）图乙，飞机前进时，机翼把气流分为上、下两部分，机翼上方气流速度　大于　机翼下方气流速度，下方机翼受到向上的压力　大于　上方机翼受到的向下的压力。（选填：“大于”、“小于”或“等于”） （3）图丙，小汽车的外形类似于飞机机翼，当一辆飞奔的小汽车在平直的公路上匀速行驶时，请回答： ①小汽车在水平方向上受到的阻力　等于　它的牵引力（选填“大于”、“小于”或“等于”）； ②小汽车对地面的压力　小于　车的重力（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 【解答】解： （1）没有吹气时，纸的中间和外侧的压强相等，纸在重力的作用下自由下垂。当向中间吹气时，中间的空气流动速度增大，压强减小，纸外侧的压强不变，纸受到向内的压强大于向外的压强，受到向内的压力大于向外的压力，纸在压力差的作用下向中间靠拢。 实验表明气体流动时，流速越大的地方压强越小。 （2）等质量的空气在相同的时间内同时通过机翼的上表面和下表面，由于机翼上表面弯曲，下表面平直，所以在相同时间内，空气通过机翼上表面的气流路程较长，流速大，通过下表面的流速较小。因为机翼上方的空气流速大，压强较小；机翼下方的空气流速小，压强大，机翼下方受到的向上的压力大于机翼上方受到的向下的压力，所以飞机受到一个向上的升力。 （3）当一辆飞奔的小汽车在平直的公路上匀速行驶时，在水平方向上受到的阻力与牵引力是一对平衡力，则二力的大小相等。 轿车的外形类似于飞机的机翼，小汽车在平直公路上行驶的过程中，车子上方的流速大于车子下方空气的流速，因而车子上方气体的压强小于车子下方气体的压强，从而使得轿车对地面的压力小于车的重力。 故答案为：（1）流速越大的位置压强越小；（2）大于；大于；（3）等于；小于。 31．小阳在“探究流体压强与流速的关系”实验中所使用的实验装置如图所示。当止水阀关闭时，观察相连细玻璃管A和B中的液柱的高度相同。当打开止水阀门，观察发现所相连的A和B处细玻璃管中液柱高度不同，　B　管中液柱低。该探究实验中所选择的自变量应该是　流速　。 【解答】解： （1）打开止水阀门，由于水的流量一定，B管底部比A管底部横截面积小，水流速大，产生的压强小，能支持的水柱就低； （2）如图装置可用来探究流体压强和流速的关系，因此实验的自变量是流速。 故答案为：B；流速。 32．郑州要建地铁1号线，引起了全省人民的关注。2009年6 月 6日轨道交通1号线的一期工程开始建设，2013年，郑州市民就可以乘坐地铁出行了。关于地铁请回答下列问题 （1）地铁的站台上都标有一条醒目的黄色安全线，候车时乘客要站在黄色安全线的外面。这是因为　防止乘客因前后存在的压强差，将人推向列车　。 （2）地铁营运部门提示：没有座位的乘客要抓紧身旁的扶手，不要随意走动。这是什么道理？ （3）若列车运行时由8台电动机牵引，每台电动机的额定功率为1.85×105W，如果列车在某水平路段以16m/s的速度匀速运行，试算出列车在此路段受到的阻力是多大？ （4）与公交汽车相比，地铁除了载客量大、准时外，还有哪些优点？（只需写出一点） 【解答】解：（1）列车进站时，列车周围的空气流速大，压强小，乘客靠近时易发生事故，所以必须站在安全线外。 （2）为了防止乘客在列车启动或紧急制动时由于惯性而摔倒。 （3）因为PFv；因为列车匀速行驶，所以f＝F； f9.25×104N； （4）节省地面空间、减小噪音、节约能源。 33．刮龙卷风时，大气压能达到9×104帕。如图所示，在一座面积为200米2的简易平顶厂房中，厂房的房顶质量约为10t．当时的大气压是1×105帕。g＝10N/Kg，请回答： （1）刮龙卷风时，大气压小于正常气压的原因是？ （2）如果此时龙卷风从厂房房顶上刮过，厂房的房顶有没有可能被龙卷风卷起？ 【解答】解：（1）龙卷风内部空气流速大，压强小，所以龙卷风内部气压小于外部的大气压； （2）据p， 所以厂房房顶上受到龙卷风的作用力： F1＝p1S＝9×104Pa×200m2＝1.8×107N，方向向下， 因为当时的大气压为1.0×105 Pa， 所以厂房房顶上受到向上的大气压的作用力 F2＝p2S＝1.0×105Pa×200m2＝2×107N， 故厂房所受大气对房顶的作用力F＝F2﹣F1＝2×107N﹣1.8×107N＝2×106N。 厂房的房顶质量约为10t，即G＝mg＝10000kg×10N/kg＝1×105N； 即此时龙卷风向上的力大于重力，所以房顶是可能被龙卷风卷走的。 故答案为：（1）龙卷风内部空气流速大，压强小，所以龙卷风内部气压小于外部的大气压；（2）如果此时龙卷风从厂房房顶上刮过，厂房的房顶有可能被龙卷风卷起； 34．在A、B、C三点处，压强较小的是　B　点，水的流速较大的是　B　点。 （1）由此，我们可以得到这样的猜想：截面积越小处，流速越　大　。 （2）我们可以设计如下实验，检验上述猜想： a．器材：两个相同的叶轮，一只如图1所示的容器，水。 b．步骤：　将两个叶轮分别放在容器横截面大、小之处，然后让水流通过容器，观察两个叶轮的转速快慢　 c．预测现象：若猜想成立，则实验中可以看到：　水通过叶轮时，横截面较小处的叶轮转速快　。 （3）在如图2所示流管中，在a、b两点处流管的截面积分别为S1、S2，管中液体的流速分别为v1、v2，假如液体不能被压缩，则在一段时间内通过截面S1流进虚线部分的液体的体积等于通过截面S2流出虚线部分的液体的体积。请你推导出S1、S2、v1、v2的关系式。 （4）在单位时间内流过管内任意截面的流体体积，称作流量，单位是m3/s．现在，已知黄河洪汛时的流量为22000m3/s，甲、乙两处河道截面积之比为3：1，甲处截面积是3000m2，则流经乙处的流速是多少？（请运用你推出的关系式进行计算）． 【解答】解：在相等的时间内通过粗管和细管的流量相同，通过粗管A、C的流速小，压强大；通过细管B的流速大，压强小。 故答案为：B；B； （1）根据流体压强与流速的关系可做出猜想：截面积越小处，流速越大。 故答案为：大 （2）可以利用转换法，将两个叶轮分别放在容器横截面大、小之处，然后让水流通过容器，观察两个叶轮的转速快慢来验证猜想是否正确。 根据所掌握的知识看到的实验现象应该是：水通过叶轮时，横截面较小处的叶轮转速快。 故答案为：b、将两个叶轮分别放在容器横截面大、小之处，然后让水流通过容器，观察两个叶轮的转速快慢。 c、水通过叶轮时，横截面较小处的叶轮转速快。 （3）在一段时间内通过截面S1流进虚线部分的液体的体积等于通过截面S2流出虚线部分的液体的体积 即V1＝V2 ∴S1v1Δt＝S2v2Δt ∴S1v1＝S2v2 答：关系式为S1v1＝S2v2 （4）根据流量的定义可得：流量S v 已知S甲：S乙＝3：1，S甲＝3000m2 ∴S乙＝1000m2 又∵S甲 v甲＝S乙v乙＝22000 m3/s ∴v乙22m/s 答：流经乙处的流速是22m/s。 35．小明乘游览快艇在太湖中高速前进时，发现他的领带和袖口都向窗外飘动，小明认为：这是快艇内的气压比快艇外的气压　大　，原因是：　快艇外气体流速快，压强低　。 小明在游览时发现景物在水中的倒影比景物本身要模糊，这是由于光在水面上同时发生　反射和折射　，有一部分光线进入水中。他又发现，隔着窗户玻璃拍摄太湖美景，拍出的照片也比较模糊，他猜想：玻璃的厚薄会影响摄像效果，于是设计了以下探究实验：用照相机拍摄出某个物体清晰的像后，将此时的照相机和物体的位置固定下来。 A、在照相机和物体间的某一位置放一块2mm厚的玻璃板，拍摄一张照片Ⅰ。 B、在另一位置换放一块4mm厚的玻璃板，拍摄一张照片Ⅱ。 C、比较照片Ⅰ、Ⅱ的清晰度，得出结论。 请你对小明以上的探究过程进行评价，指出存在的问题：　实验中两块玻璃板没有放置在同一位置、没有控制好两块玻璃的材料、颜色、表面平滑程度都相同　。 【解答】解：（1）快艇内的气压比机舱外的气压大，原因是快艇外空气流速很大，根据气体流速越大气体压强越小，此时快艇内的气压就明显大于快艇外的气压； （2）实验中两块玻璃板没有放置在同一位置、没有控制好两块玻璃的材料、颜色、表面平滑程度都相同。 故答案为：“（1）大；快艇外气体流速快，压强低； （2）反射和折射；实验中两块玻璃板没有放置在同一位置、没有控制好两块玻璃的材料、颜色、表面平滑程度都相同。 八．流体压强与流速的关系在生活中的应用（共2小题） 36．如图所示是演示“流体压强和流速的关系”实验装置，U形管中装有水，直径相同的a、b两管中的水静止时液面相平。如果在右端c处往装置里急吹气，导致b管上方气流速度　小于　a管上方的气流速度，b管与a管的水面上方形成气压差，U形管中　a　（选填“a”或“b”）管水面升高，如果升高端的液面比原来升高了2cm，则此时U形管底部d处左右两侧液体压强差为　400　Pa．（g＝10N/kg） 【解答】解：如果在右端c处往装置里急吹气，b处比a处粗，导致b管上方气流速度小于a管上方的气流速度，b管与a管的水面上方形成气压差，U形管中a管水面升高，如果升高端的液面比原来升高了2cm，则下降端比原来下降2cm，此时U形管两端的高度差为4cm， 则此时U形管底部d处左右两侧液体压强差：p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m＝400Pa。 故答案为：小于；a；400。 37．某同学家中最近购买的一辆小轿车，轿车的质量是1.6t，轿车在水平路面上匀速行驶时，受到的阻力是车重的0.1倍。（g取10N/kg）求： （1）小汽车的外形设计成流线型（如图甲），可知小轿车在 高速公路上快速行驶时对地面压力　减小　（选填“大于”“等于”或“小于”）静止时对地面的压力，原因是　小汽车外型是流线型，当汽车高速行驶时，车身上方空气流速大，压强小，小汽车受到了一个向上的升力，减小了小汽车对地面的压力　。 （2）小轿车静止时，受到　一　对平衡力的作用，请在图乙中画出汽车受力的示意图。 （3）小轿车在匀速行驶过程中，所受到向前的牵引力F多大？ 【解答】解：（1）如图，小汽车外型是流线型，当汽车高速行驶时，相同时间内，空气经过上方的路程比下方路程长，流速大，压强小，汽车在压强差下产生向上的升力，汽车对路面的压力减小，小于汽车的重力。 （2）小车静止时受到重力和地面的支持力作用，二力大小相等、方向相反，是一对平衡力； 过小车的重心沿竖直向下的方向和竖直向上的方向画一条带箭头、等长的线段，分别表示重力和支持力，并分别用符号G和F表示。如图所示： （3）汽车的重力：G＝mg＝1.6×103kg×10N/kg＝1.6×104N， 汽车受到的牵引力：F＝f＝0.01G＝0.1×1.6×104N＝1.6×103N。 故答案为：（1）减小；小汽车外型是流线型，当汽车高速行驶时，车身上方空气流速大，压强小，小汽车受到了一个向上的升力，减小了小汽车对地面的压力； （2）一；力的示意图见上图； （3）1.6×103N。 九．飞机的升力（共6小题） 38．如图所示，是我国自主研发的C919大型商用客机，下列关于客机的相关物理知识，说法正确的是（　　） A．客机宽大的轮子，减小了客机着陆时对地面的压力 B．客机在高空受到的大气压强比在地面受到的大气压强要大 C．机翼成上凸下平的形状，是为了使客机升空获得空气的浮力 D．客机升空是利用了“流体在流速大的地方压强小”的原理 【答案】D 【解答】解：A、客机宽大的轮子，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小客机对地面的压强，故A错误； B、大气压随着高度的增加而减小，所以客机在高空所受的大气压强，比地面附近的大气压强小，故B错误； CD、客机机翼表面制作成“上凸下平”制造形状，利用了流体压强与流速的关系，即空气流速大的地方压强小，使上方空气流速快，压强小，下方空气流速慢，压强大，从而产生升力，故C错误，D正确。 故选：D。 39．细心的小明通过平时观察发现如下现象，其中表述不正确的是（　　） A．如图甲，“覆杯实验”证明了大气压的存在 B．如图乙，盆景自动供水装置利用了流体压强流速越大压强越小的原理 C．如图丙，小明看到拦河大坝“上窄下宽”，是为了能够承受水深处的较大的压强 D．如图丁，飞机获得升力是因为其上表面空气流速大于下表面空气的流速 【答案】B 【解答】解：A、纸片托水的“覆杯实验”，纸片托水正是因为大气压托起了纸片，能证明大气压的存在，故A表述正确； B、盆景自动供水装置，蓄水瓶上端密封，不是流体压强流速越大压强越小的原理，故B表述错误； C、由于液体受到重力作用，且具有流动性，所以液体对容器底和容器侧壁有压强，并且液体的压强随深度增加而增大，即越往下面，液体内部压强越大，故拦河大坝的修建成上窄下宽的梯形，为了能够承受水深处的较大的压强，故C表述正确； D、等质量的空气在相同的时间内同时通过机翼的上表面和下表面，由于上表面弯曲、下表面平直，所以空气通过机翼上表面的流速大，通过下表面的流速较小；因为机翼上方的空气流速大，压强较小；机翼下方的空气流速小，压强大，所以机翼受到一个向上的压强差，飞机受到向上的压力差，也就是升力，故D表述正确。 故选：B。 40．我国的JF﹣22超高速风洞是目前世界上最高速的风洞，可以模拟飞机秒速达10km的高超音速飞行条件。若飞机以5km/s的速度飞行，飞行5min的距离是 　1.5×106　m。如图所示，进行风洞实验时，飞机相对于风洞中的空气是 　运动　（选填“运动”或“静止”）的；飞机机翼的横截面是 　凸　（选填“凹”或“凸”）面。 【答案】1.5×106m；运动；凸。 【解答】解：根据v可得，飞机飞行5min运动的路程：s＝vt＝5km/s×5×60s＝1500km＝1.5×106m。 进行风洞实验时，飞机相对于风洞中的空气发生了位置变化，所以飞机相对于风洞中的空气是运动的。 飞机机翼的横截面是凸面的，这样等质量的空气在相同的时间内同时通过机翼的上表面和下表面，空气通过机翼上表面的流速大，压强小，通过机翼下方的空气流速小，压强大，所以机翼受到一个向上的压强差，飞机受到向上的升力。 故答案为：1.5×106m；运动；凸。 41．在观看“十一国庆”阅兵仪式时，有同学注意到： ①飞机在起飞和航行时机翼的仰角不同； ②飞机越大其机翼越大。他想探究“机翼获得升力的大小与机翼仰角、机翼面积有什么关系？”（注：机翼仰角为机翼下表面与水平面的夹角，机翼面积指机翼在水平面上投影的面积）于是，他和兴趣小组的同学们一起利用塑料泡沫等材料自制了三个质量相同、形状相同、面积不同的机翼模型，将其固定在测力计上，在机翼模型的正前方用电扇迎面吹风，来模拟飞机起飞时的气流，实验装置如图所示。（每次吹风前托盘测力计的示数均为3.5N） 机翼面积/cm2测力计示数/N机翼仰角 275 395 566 0°（水平） 3.2 3.0 2.6 较小 3.0 2.9 2.4 较大 2.9 2.8 2.3 最大 3.1 2.9 2.7 （1）每次实验数据记录如上表，在实验中，当机翼仰角为0°，机翼面积为395厘米2时，机翼获得升力的大小为 　0.5N　。 （2）在上述实验中，飞机是如何获得升力的？　机翼上方空气流速大，压强小；下方的空气流速小，压强大，这个压强差使飞机获得一个向上的升力　。 （3）通过分析数据可以得出结论：①　机翼获得的升力大小与机翼仰角大小无明显关系　； ②　当机翼质量、形状、仰角和风速相同时，机翼面积越大，获得的升力越大　。 【解答】解： （1）在上述实验中，“机翼”获得升力的大小等于吹风前后测力计示数的变化量（或差值、减小量）， 由题图可知，每次吹风前托盘测力计的示数均为3.5N，当机翼仰角为0°，机翼面积为395cm2时，吹风后的托盘测力计的示数为3.0N， 所以，机翼获得升力的大小为 F升＝F前﹣F后＝3.5N﹣3.0N＝0.5N； （2）由图可知，机翼上凸下平，用电扇迎面吹风时，机翼上方的空气流速大于下方的空气流速，由流体压强与流速的关系可知，机翼上方的空气压强小于下方的空气压强，这样机翼的上下方形成向上的压强差获得向上的升力； （3）分析表中数据可知： ①当质量、形状、机翼面积和风速相同时，仰角增大，获得的升力有时大、有时小，所以获得的升力不一定增大，即机翼获得的升力大小与机翼仰角大小无明显关系； ②当质量、形状、仰角和风速相同时，机翼面积越大，获得的升力越大； 故答案为：（1）0.5N； （2）机翼上方空气流速大，压强小；下方的空气流速小，压强大，这个压强差使飞机获得一个向上的升力； （3）①机翼获得的升力大小与机翼仰角大小无明显关系； ②当机翼质量、形状、仰角和风速相同时，机翼面积越大，获得的升力越大。 42．归纳式探究： （1）升力系数：一块平板以一定的冲角（平板与水平方向的夹角）α在空气中水平运动时，平板会受到一个竖直向上的升力FL（如图），升力公式为：FL＝CLρυ2S，（CL为升力系数，ρ为空气的密度，υ为平板的速度，S为平板的面积）。 CL是一个没有单位的数值。在研究某飞机机翼的CL与α的关系时，获得如下数据： α/° 0 5 10 15 20 25 CL 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.3 由表中数据可以看出：冲角越大，升力系数越 　大　；但是，当冲角超过一定角度时，升力系数反而减小。上述关系可以用图象中的图线 　甲　来表示。 （2）飞机的飞行：根据上述升力公式可知，要加快飞行速度，就会使升力增大，飞机就会向上飘。若要保持飞行高度不变，就应保持飞机的升力不变，因而需要减小 　升力系数　，这可以通过改变机翼的 　冲角　来实现。 【解答】解：（1）据题目所提示的冲角与升力系数CL的关系不难看出，冲角越大，升力系数越 大；但是，当冲角超过一定角度时，升力系数反而减小，即升力系数随冲角的变化关系是：其随着冲角的变大，升力系数变大，当沖角超过一定角度时，升力系数减小。故上述关系可以用图象中的图线甲来表示； （2）飞机的速度越快，其所受的升力就会越大，即飞机就会向上飘，所以要保持高度不变，即要求升力不变，据升力公式：FL＝CLρυ2S可知，可以通过减小升力系数来实现，由于升力系数又受冲角的影响，故可以通过改变机翼的冲角来实现机翼系数的改变。 故答案为：（1）大；甲；（2）升力系数；冲角。 43．植保无人机因其操控简单、喷洒均匀、省时高效等优点，在现代农业、林业中发挥着重要作用。某林场为消灭美国白蛾，喷洒农药时采用如图所示的某型号双起落架植保无人机。其项目参数如表所示（ρ药液＝1.1×103kg/m3，g取10N/kg） 项目 参数 无人机质量 25kg 药箱容积 0.05m3 起落架底面积（单个） 1×10﹣2m2 （1）无人机旋翼高速旋转向下推动空气产生向上的升力，这是因为力的作用是 　相互的　，升力的施力物体是 　空气　。 （2）药箱加满农药后整个无人机的质量是多少？ （3）无人机加满农药后静止在水平地面上，它对地面的压强是多少？ 【答案】（1）相互的；空气； （2）药箱加满农药后整个无人机的质量是80kg； （3）无人机加满农药后静止在水平地面上，它对地面的压强是4×104Pa。 【解答】解：（1）力的作用是相互的，无人机旋翼高速旋转向下推动空气，给空气施加了，而空气也对机翼施加力，产生向上的升力，升力的施力物体是空气； （2）药箱容积0.05m3，由 可得加满药箱的农药质量： ； 药箱加满农药后整个无人机的质量： m总＝m有用+m差对M＝55kg+25kg＝80kg； （3）无人机加满农药后对水平面的压力： F＝G总＝m总g＝80kg×10N/kg＝800N； 已知该无人机有双起落架，则无人机对地面的压强： 。 答：（1）相互的；空气； （2）药箱加满农药后整个无人机的质量是80kg； （3）无人机加满农药后静止在水平地面上，它对地面的压强是4×104Pa。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$