9.4 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机-【拓展与培优】2024-2025学年新教材八年级下册物理（人教版2024）

第4节 跨学科实践:制作简易活塞式抽水机 【基础提升】 1. B 解析:由图可知,活塞式抽水机在使用 时,先提起活塞,阀门A 受到重力的作用而关闭,活 塞下面的空气变稀薄,内部气压小于外界大气压, 于是,低处的水在大气压的作用下推开阀门B 进入 圆筒;由于大气压有一定的数值,所抽的水柱产生 的最大压强等于大气压,所以抽水机不能把水抽到 任意高度。 2. B 解析:独轮推车做匀速直线运动,受到平 衡力的作用,推力等于车所受的摩擦力。 3. C 解析:亚里士多德和托里拆利的观点,是 说明大气存在压强。①用吸管吸饮料时,吸管内的 气压减小,饮料在外界大气压的作用下被压入嘴里, 也可以说明吸管内是真空,下方的饮料来填补吸管内 的真空部分,故①符合题意;④一标准大气压能支持 水柱的高度约为10 m,抽水机只能将水“吸”到约10 米高,说明大气压的存在,故④符合题意。 4. A 解析:将压水泵插入水桶中,从上端向 下按压,桶内气压变大,当桶内水面上方的气体压 强大到一定程度时,水就会从出水口流出。 5. A 解析:无论怎样移动活塞,水管口都没 有水流出,可能是抽水机漏气,无法利用大气压 抽水。 6. C 解析:当活塞不断上升时,抽 水机内的水柱高度不断增加,由于大气 压大于水柱产生的压强,故多余的压强 传递给活塞,即水对活塞的压强p=p大气 -ρ水gh,大气压不变,随着h的增大,水 对活塞的压强减小。当水柱被提升到10 米多时,水柱就不会再升高(一个标准大气压支持 大约10米高水柱),活塞与水柱分离,水对活塞的压 强减小为0并保持不变;整个过程中,p 先减小后不 变。当活塞与水柱分离前,以活塞为研究对象,受 力情况如图所示(不计活塞重力),可以认为是匀速 拉动活塞的,根据力的平衡条件有:F+F水压 = F大气,则拉力F=F大气-F水压=F大气-p水S活塞 ——— ①;根据前面分析可知,水对活塞的压强先减小,由 ①式可知,拉力先增大(大气压力不变);当水柱高 度达到10米多时,由于水不会再上升,水对活塞的 压强减小为0并保持不变,则拉力增大到等于大气 压力后也不再变化,即整个过程中,拉力F 先增大 后不变。 7. 小于 B A 解析:由图可知,活塞式抽 水机在使用时,提起活塞时阀门A 关闭,活塞下面 的空气变稀薄,气压小于外界大气压,于是,低处的 水在大气压的作用下推开阀门B 进入圆筒。当压 下活塞时,阀门B 受水的压力而关闭,水不能向下 流,于是就冲开阀门A 进入圆筒的上部。再提起活 塞时,活塞上面的水使阀门A 关闭,水被活塞提起, 从侧管中流出来。 8. 吸水扬程h=p ρg = 1.013×10 5 Pa 1.0×103 kg/m3×9.8 N/kg =10.337 m。 【培优提高】 9. D 解析:装有半瓶热水的热水瓶的上方空 间内大部分气体是水蒸气,经过一段时间后,水蒸 气液化,瓶内气压小于外界大气压,瓶塞在外界大 气压的作用下被紧紧的压在瓶口。 10. 形状 大气压 不变 解析:当向下拉动 橡皮膜时,橡皮膜向外凸起,拉力使得形状改变,说 明力可以改变物体的形状,此时,容器内的气压变 小,气球在大气压的作用下体积变大,完成吸气过 程。在用该装置模拟人吸气的过程中,容器内空气 (不含气球内空气)的质量不变。 11. p0+ G-F S 解析:在内壁光滑的气缸内, 用重为G 的活塞封闭一定质量的气体,把活塞和气 缸悬挂在空中,竖直方向的重力、大气向下的压力、 绳子的拉力和内部气体的压力相平衡,即G+F外= F+F内;根据公式p= F S 知F外=p0S,F内=p内S, 则G+p0S=F+p内S;解得p内=p0+ G-F S 。 12. (1)气压保温瓶属于连通器,气室上方小孔 的作用是让壶身与大气接通,利用大气压工作; (2)管口与瓶内水之间的压强差:p水=ρ水gh= 1×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m=1×103 Pa, 水面上的压强:p=p0+p水=1.01×105 Pa+ 1×103 Pa=1.02×105 Pa; (3)克服压强差所需的压力:F水=p水S=1× 103 Pa×8×10-4 m2=0.8 N, 考虑克服弹簧弹力后所需的压力:F=F水+ F弹=0.8 N+1 N=1.8 N。 第5节 流体压强与流速的关系 【基础提升】 1. D 解析:气体压强的大小与流速有关,流速 越大的位置压强越小,故A、B错误;在气体中,压强 小的位置不一定流速大,因为压强小有可能是由于 其他原因造成的,如温度的影响,故C错误;在气体 中,流速越大的位置压强越小,故D正确。 2. B 解析:拔火罐时,通过燃烧罐内的酒精棉 等物质排出罐内部分空气,使罐内气压降低,在罐 外大气压的作用下,玻璃罐会“吸”在皮肤上,故A 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ·42· 物理 八年级下册 70 第4节 跨学科实践:制作简易活塞式抽水机 1. 如图所示,活塞式抽水机能把水抽上来,以下叙述中正确的是 ( ) A. 水是被活塞抽上来的 B. 水是被大气压压上来的 C. 活塞向上提起时对水有吸引力 D. 抽水机能把水抽到任意高度 2. 《天工开物》是我国第一部关于农业和手工业全书,蕴含了大量的物理知识,下列是《天工开 物》中的场景,错误的是 ( ) A. 拉弓:拉弓拉满了,说明力可以改变物体的形状 B. 独轮推车:独轮推车,匀速推动,此时推力大于摩擦力 C. 制糖:往桶里加水,水对桶底压强逐渐变大 D. 抽水机:活塞式抽水机能抽水利用了大气压强的原理 3. (2024·南通)公元前4世纪,亚里士多德提出“自然界厌恶真空”的观点,即自然界不存在 真空,如果有真空的话,就有水、气来填补。17世纪托里拆利提出大气受到重力作用存在 压强的观点。下列现象可分别佐证亚里士多德和托里拆利观点的是 ( ) ①用吸管“吸”饮料; ②两船并行相“吸”碰撞; ③两光滑铅块压紧后“吸”住; ④抽水机只能将水“吸”到约10米高。 A. ①和②④ B. ④和②③ C. ①和④ D. ④和①③ 4. (2023·徐州)如图所示,将压水泵插入水桶中,从上端向下按压,水就会从出水口流出。按 压的作用是使桶内气压 ( ) A. 大于大气压 B. 等于大气压 C. 小于大气压 D. 变为零 物理 八年级下册 71 5. 某地居民在安装此抽水机时,下端水管已插入水中,但无论怎样移动活塞,水管口都没有水 流出,原因不可能是 ( ) A. 大气压小于标准大气压 B. 活塞与筒壁处漏气 C. 阀门与活塞之间漏气 D. 水管与抽水机接头处漏气 (第5题) (第6题) 6. 活塞式抽水机模型,如图所示,当活塞不断上升时,拉力F 的大小及水对活塞的压强p 将 ( ) A. F 先增大后不变,p 不变 B. F 先减小后增大,p 先减小后不变 C. F 先增大后不变,p 先减小后不变 D. F 先减小后不变、p 先增大后不变 7. 请根据活塞式抽水机的示意图,说明其工作原理:活塞跟筒壁紧密接触可以上下滑动,A、B 是只能向上开启的阀门。使用时,提起活塞时,阀门A 在重力和大气压力的作用下关闭, 活塞下面的空气变稀薄,气压 (填“大于”或“小于”)外界大气压,于是,低处的水在 大气压的作用下推开阀门 进入圆筒。当压下活塞时,阀门B 受水的压力而关闭, 水不能向下流,于是就冲开阀门 进入圆筒的上部。再提起活塞时,活塞上面的水 使阀门A 关闭,水被活塞提起,从侧管中流出来。 8. 工农业生产中常会用到如图所示的离心式水泵,图中进水口到叶轮的距离h叫作吸水扬程,其最 大值大约为多少米? 请通过计算说明。(取大气压为一个标准大气压,g取9.8 N/kg) 物理 八年级下册 72 9. 在冬季,剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后,第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧,不易 拔出来,其中主要原因是 ( ) A. 软木塞受潮膨胀 B. 瓶口因温度降低而收缩变小 C. 白天气温升高,大气压强变大 D. 瓶内气体压强减小 10. 人呼吸过程的模拟装置如图所示,当向下拉动橡皮膜时,橡皮膜向外凸起,说明力可以改 变物体的 ,此时,容器内的气压变小,气球在 的作用下体积变大,完成吸 气过程。在用该装置模拟人吸气的过程中,容器内空气(不含气球内空气)的质量 (填“变大”“不变”或“变小”)。 (第10题) (第11题) 11. 如图所示,在内壁光滑的气缸内,用重为G 的活塞封闭一定质量的气体,把活塞和气缸悬 挂在空中,已知活塞横截面积为S,大气压强为p0,绳的拉力大小为F,则气缸内气体的压 强p 的大小为 。 12. 有一种气压保温瓶其结构如图所示,用手压下按压器,气室上方小孔被堵住,在瓶内气体 压强作用下,水经出水管流出,松手后按压器被弹簧弹起,露出小孔,按压器面积为 8 cm2,瓶内水面低于出水管口8 cm,出水管最高处高出瓶内水面10 cm,按压时弹簧的平 均弹力为1 N。(大气压p0=1.01×105 Pa,g=10 N/kg,按压器所受重力忽略不计) (1)请解释说明气室上方小孔的作用。 (2)要将水压出管口,瓶内水面上方的压强至少要多大? (3)要将水压出管口,在按压器上至少要加多大的压力?