课时8.3 大气压强与人类生活-【帮课堂】2024-2025学年八年级物理下册同步学与练（沪粤版2024）

第八章 压强 课时8.3 大气压强与人类生活 2022年课程标准 物理素养 2.2.8 知道大气压强及其与人类生活的关系。 物理观念： 概念 大气压强：由大气产生的压强。 规律 （1）大气压的值：1个标准大气压（atm）=760mm汞柱=1.013×105Pa。（2）大气压值随高度增加而减小。（3）液体表面气压越小，沸点越低，反之，气压越大，沸点越高。 科学思维：在托里拆利实验中用“假想液片”的抽象方法分析大气压的值等于水银柱的压强。利用等效转换法测量大气压的值。 科学探究： 能用简单器材验证大气压强的存在。会用气压计测量大气压强并分析结果。 科学态度与责任：通过对大气压的了解，初步认识科学技术对人类生活的影响。 知识点一、大气压强的存在 地球是我们的家园，它被厚达80～100 km的大气层包围着。大气和其他物质一样具有质量，也受到地球的引力，并和液体一样具有流动性。 1．覆杯实验 实验 操作 将装满水的玻璃杯放在桌上，盖上硬纸片，然后把杯子倒置，松开压住纸片的手，观察纸片是否会掉下 转动玻璃杯，改变杯口的朝向，观察纸片是否会掉下 现象 分析 倒置后纸片掉不下来，说明纸片受到了力，纸片周围只有空气，所以这个力是空气施加的 杯口朝向不同，纸片都不掉下，说明空气向各个方向都有力 结论 大气压强确实存在 大气向各个方向都有压强 特别提醒 利用抽气机和真空罩证明空气有压强 将塑料吸盘贴在玻璃真空罩里，用真空泵抽气，一段时间后，塑料吸盘掉下。这是因为吸盘外侧没有了空气产生的压强，吸盘便不能贴在物体的表面。 2．其他证明大气压存在的实验 实验 现象 准备大小两支试管，大试管里装满水，把小试管开口向上放到大试管里，一起倒过来，会发现小试管沿大试管自动上升 用易拉罐装适量的水在酒精灯上加热至沸腾。然后，用橡皮泥堵住罐口，用冷水浇后发现易拉罐被压瘪 将点燃的棉球扔入口向上装有细砂的广口瓶中，迅速将剥壳的熟鸡蛋塞住瓶口，火熄灭后，观察到鸡蛋慢慢被吸入瓶内 现象 解释 大试管里面空气被水排走， 小试管在大气压的作用下被压了上去 易拉罐内的空气被加热后膨胀排出， 温度降低后罐内气压减小， 外界气压将罐压扁 当剥壳的熟鸡蛋堵住瓶口时，瓶内的棉球停止燃烧，温度降低，气压减小，而瓶外气压不变，瓶外大气将鸡蛋压入瓶中 结论 大气对浸在其中的物体有压强 3．大气压产生的原因 水有重力，对浸在里面的物体有压强，生活在水中的鱼受到水的压强。空气也有重力，对浸在里面的物体也有压强。如果把笼罩着地球的大气层比作浩瀚的海洋，我们就生活在大气海洋的底部，大气对我们产生很大的压强。 4．总结归纳： （1）大气压强：由大气产生的压强，简称大气压。大气压很大。 （2）大气压产生原因：空气受到重力的作用，而且能够流动，因而空气内部向各个方向都有压强。 （3）证明大气压存在的实验：马德堡半球实验等。 特别提醒 怎样使大气压强原形毕露? 答：大气压虽然普遍存在，但在日常生活中如果不善于观察，却并不能感到它的存在，这是因为研究对象两侧同时受到大气压的作用，其作用效果相互抵消，不能表现出来，要想使大气压“原形毕露”，必须要削弱某一侧的气压，使物体的两侧产生压力差，其作用效果就会明显显现出来。生活中人们常常采用排空气法和加热法来产生压力差。 释疑解难 大气压很大，为什么没有把房子压塌？ 答：因为房子内也有大气，房子内外受到大气的压力相等，方向相反，所以房子不会被压塌。 典例01 如图是抗击“新冠”疫情使用的负压救护车，车内空间为负压舱，它能有效防护病毒再传播，负压装置的主要部分是一个抽气机，将经消毒、杀菌处理后的被污染空气 （选填“从车内抽出”或“抽入至车内”），使车内气压 （选填“高于”、“低于”或“等于”）车外大气压，在 作用下，清洁的空气只能由车外流向车内。 知识点二、大气压强的测量方法 1．利用注射器测量大气压 注射器拉力法测大气压原理：活塞刚开始滑动时，其疏导的力为平衡力，弹簧测力计的示数F等于大气压力F大气，即F=F大气，，故。 实 验 步 骤 把注射器活塞推至底端，排尽筒内的空气 并用一个橡皮帽封住注射器的小孔 用细尼龙绳拴住注射器活塞，然后水平向右慢慢地拉动注射器筒。当活塞刚开始滑动时，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度L，得出活塞的横截面积 计算论证 由计算此时大气压强的值。 特别提醒 为什么不能用p=ρgh计算大气压值？ 答：大气不均匀，越到高空，空气越稀薄，密度越小，同时大气层的顶端没有严格界限，因而地表附近某点大气深度也无法知道，故不能用液体压强公式计算大气压。 2．托里拆利实验测量大气压 （1）实验过程 实 验 步 骤 长约1 m 的玻璃管内装满水银，封住口后倒置插入水银槽；再将玻璃管倾斜，观察管内外液面高度差。 现象 水银柱下降直至某一高度处停止，与管外水银面形成高度差，托里拆利实验测得高度差为760 mm 结论 用刻度尺测出高度(大气压托起水银柱的高度)，计算即可求出大气压的值 （2）理论分析 设大气压为p0， 设想在管内与管外水银相平处取一液片AB， 由于液片AB静止不动， 作用在液片AB上向下和向上的压力相等，即F下=F上，向下的压力是在液片AB 上方的水银的重力产生的， 即 F下=G=ρ水银ghS 式中S为液片的面积。向上的压力是由于大气压产生的，即 F上=p大气S 又因F下=F上 p向上=p向下，p大气=p水银=ρ水银gh =13.6× 103 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m ≈ 1.01×105 Pa （3）探究水银柱的高度差是否会变化 实验 操作 玻璃管倾斜 玻璃管加粗 管中混有空气 实验结果 管内外液面高度差不变 管内外液面高度差不变 管内外液面高度差会减小 结论 管内外液面高度差只与大气压的大小、上方是否有空气有关，而与玻璃管是否倾斜、粗细无关 特别提醒 转换法测量大气压 大气压直接测量不出来，利用液片静止时，大气压等于水银柱对底部液片的压强，将大气压转换成水银柱的压强进行测量。 关注细节 （1）水银柱高度是指管内外水银面的竖直高度差； （2）水银会挥发水银蒸气，水银有毒，注意安全。 释疑解难 实验中为什么不使用水？ 答：由于p大气=p水=ρ水gh水，故 如果使用水来做实验，水柱会高达10.3米。 3．气压计：测定大气压的仪器 无液气压计 水银气压计 优点：使用方便；缺点：不精确 优点：精确；缺点：不方便携带 总结归纳： （1）大气压的值：1 个标准大气压(atm)=760 mm 高水银柱产生的压强=1.01×105 Pa。 （2）常见的气压计：无液气压计、水银气压计。 典例02 如图所示，小华同学在物理实验室利用托里拆利实验测量大气压强的值。 (1)实验时他没有将玻璃管竖直放置，而是稍稍倾斜了，如图所示，则此时大气压强等于 mm高水银柱产生的压强，此时的大气压 （选填“大于”“等于”或“小于”）标准大气压； (2)将玻璃管下压一点，且管内水银面上方仍是真空，水银面的高度差将 （选填“升高”“不变”或“降低”）； (3)如果其他条件不变，用水来代替水银做实验， （选填“能”或“不能”）测出大气压的值。 知识点三、大气压与人类生活 1．大气压值与高度的关系 总结归纳：大气压值随高度增加而减小。海拔越高，大气压减小得越慢。 特别提醒 高度越高，大气越稀薄，密度越小，根据p=ρgh可以粗略得出高度越高，大气压强越小。 2．高压锅原理 （1）气压与液体的沸点的关系 实验操作 烧瓶中的水正在沸腾，用注射器通过橡皮管向其上方打气，观察水的沸腾情况 烧瓶中的水正在沸腾，将其下方酒精灯撤去，用注射器向外抽气，观察水的沸腾情况 现象 烧瓶中的水停止沸腾了 烧瓶中的水又重新沸腾了 结论 液体表面的气压越大，沸点越高；液体表面的气压越小，沸点越低 高压锅原理 制造原因 在世界之巅的珠穆朗玛峰上烧水，只要烧到73.5 ℃，水就被烧“开”了。这样的“开水”，不能把饭菜煮熟，也不能杀死某些细菌 解决方法 图中是我国目前常见的高压锅。它的气压可达1.3 个大气压，沸点可达120 ℃，便于煮熟一些不易熟烂的食物 制造原理 液体表面的气压越大，沸点越高 3．大气压应用 应用 吸盘挂钩为什么能吸在墙上？ 钢笔为什么能吸墨水？ 饮料是否是吸上来的？ “拔火罐”为什么会吸在皮肤上？ 解释 吸盘内空气被压出时，外部空气对吸盘的压力将吸盘压在了光滑墙壁上 用手捏住橡皮管松开后，管内气体体积减小，压强减小，下方墨水在大气压作用下被压进橡皮管 吸气时，吸管内的气体减少从而使气压减小，杯中的饮料在大气压作用下从管中喷出 火罐内空气受热膨胀排出部分气体， 当温度降低后罐内压强减小，外界大气把罐子压在人的皮肤上 特别提醒 活塞式抽水机的工作过程 当提起活塞时，阀门A关闭，大气压使水推开阀门B进入圆筒；当压下活塞时，阀门B关闭，活塞下面的水推开阀门A涌到活塞上面，再提起活塞时，活塞上面的水使阀门A关闭，水从侧管流出。与此同时，井里的水又在大气压下推开阀门B进入圆筒，这样活塞不断地被提起、压下，水被不断地抽上来。 典例03 请运用科学知识解答下列问题。 (1)大气压强p随海拔的变化规律是：在海拔以内，每升高，大气压强约降低，海拔为时，大气压强，则海拔为时，该处大气压强约为多少？ (2)水在1个标准大气压下的沸点为，如图所示，有一个压力锅，锅盖上的限压阀顶部的面积是，排气孔横截面积约为，限压阀重，使用压力锅烧水，锅内水的沸点与气压的关系如下表所示： 1.01 1.43 1.54 1.63 1.73 1.82 1.91 100 110 112 114 116 118 120 用此锅在海拔处烧水时，水的温度能达到或超过吗？试通过计算说明。 问题一：证明大气压存、托里拆利实验 【典例1】下图所示的是托里拆利实验的规范操作过程。关于托里拆利实验，下列说法错误的是（　　） A．换用粗玻璃管做实验时，管内外水银面的高度差不变 B．在玻璃管的上端扎一个小孔，管内外水银面的高度差不变 C．将此实验移到高山上去做，管内外水银面的高度差会变小 D．换用密度比水银小的液体做实验，管内外液面的高度差会变大 核心原理：托里拆利实验 实验通过水银柱高度差（760 mm）反映大气压的大小，公式为 。 关键规律：液柱高度差仅由大气压和液体密度决定，与玻璃管形状、粗细无关。 【变式1-1】在太空中，航天服起着至关重要的作用，关于太空中航天服内的气压，下列说法正确的是（    ） A．航天服内的气压与地球表面的气压相同 B．航天服内的气压比太空中的气压高很多 C．航天服内的气压比地球表面的气压低很多 D．航天服内的气压几乎为零 【变式1-2】如图，将长约1m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750mm。 （1）实验中玻璃管内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； （2）实验中选用水银而不是水来做实验，这是利用水银的 较大的特性；在实验过程中，若像图丁中一样将玻璃管倾斜，水银柱的竖直高度将 ； （3）如果将此装置拿到高山上，观察到的现象是水银柱的竖直高度将 。 问题二：大气压的应用 【典例2】洋洋同学家的卫生间下水道堵塞了，他爸爸利用吸盘很快就将下水道疏通了。为此，他突然联想到所学过的大气压知识，于是，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。 【方案设计】 （1）用刻度尺测出吸盘的直径D，则吸盘的表面积为 ； （2）将吸盘四周沾上水，挤出里面的空气后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，根据经验估测拉脱吸盘所需的拉力F的大小； （4）计算出当地的大气压强。 【评估交流】 （1）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。”瑞瑞同学说：“在操作过程中，我发现存在 和 等问题，尽管我们的操作规范，但估测的结果误差较大。”洋洋认真思考后，同意了瑞瑞的意见，然后他们继续一起探讨如何改进方案，尽量减小测量误差； （2）根据洋洋和瑞瑞的实验记录及自我评估情况，请你回答，洋洋和瑞瑞测出的大气压强 （用字母表示）； （3）实验时洋洋同学将吸盘四周沾上水，这样做的目的是 。要准确测量大气压强，应该利用课本中介绍的 进行测量。 1．实验设计要点： 控制变量：确保吸盘内真空、接触面光滑（减少摩擦干扰）； 测量对象：拉力 F 和吸盘直径 D 需精准测量。 2．误差分析方向： 拉力测量偏差（主观估测）；吸盘形变或材质问题导致有效面积 S 变化；空气未排尽导致实际 F 偏小。 【变式2-1】如图甲所示为河北博物馆收藏的西汉时期的熊足青铜鼎，该鼎被誉为“古代高压锅”。在外界为标准大气压的环境下，鼎内的水可在120℃沸腾。 (1)高压锅的原理是：气压越高，沸点越 （选填“高”或“低”）； (2)在参观完熊足青铜鼎之后，小明对高压锅结构产生了极大的兴趣。于是回家后，他测得家中水平放置的高压锅出气孔的横截面积S为10-5m2，压在出气孔上的限压阀的质量为60g，如图乙所示。请计算限压阀自重对出气孔处气体所产生的压强； (3)当高压锅内气压增大到某一值时，锅内气体就能自动顶开限压阀放气。在外界为标准大气压的环境下，小明家的高压锅内的气体能达到的最大压强是多少?对照如图丙所示的水的沸点与气压的关系图线，利用这种高压锅烧煮食物时可以到达的最高温度大约是多少?（标准大气压值取1.0×105Pa，g=10N/kg） 【变式2-2】小明家的高压锅锅体横截面积为450cm2，排气孔横截面积为12.5mm2。小明不慎丢失了锅的限压阀，当他到商店购买时售货员告诉他，生产这个锅的厂家提供的限压阀有两种，孔径相同，质量分别为100g和60g。 (1)说明书标有：当大气压为105Pa时，该锅内最高温度达120℃。根据图中液体沸点与气压的关系图像，在1标准大气压下，锅内气体压强最高可达多少Pa？ (2)请你根据说明书给出的数据，通过计算说明，小明应该买哪一种限压阀。（取g =10N/kg） (3)请你说明如果买另一种限压阀，使用时会出现什么问题。 【基础强化】 1．如图所示，在铁桶内放少量的水，用火加热，沸腾之后把桶口堵住，然后浇上冷水。在 作用下，铁桶被压扁了。这种作用在生活中有很多应用，请举出一个实例： 。 2．如图是小明利用V=2mL的注射器，弹簧测力计、刻度尺等器材估测大气压值的情况。 （1）利用刻度尺测量出 的长度l为10cm，即可算出活塞横截面积为 cm2； （2）把活塞推至注射器筒的底端，用橡皮帽封住注射器小孔，再水平向右缓慢拉动注射器筒，当注射器的活塞开始滑动时，记下弹簧测力计的示数F=2.1N，据此可测得大气压值p= Pa； （3）考虑到活塞与筒壁之间有摩擦，小明继续拉动一小段距离后，缓慢退回注射器筒，在活塞刚要到筒内底部时弹簧测力计示数为，则大气压值 （用题中出现的物理量符号表示）； （4）实验时若筒内空气没有排尽，此因素将导致所测大气压值 （偏大/偏小/不变）。 3．下列生活中的现象均与气压有关，其中一个利用的原理与另外三个不同的是（　　） A． 吸饮料 B． 拔火罐 C． 高压锅煮饭 D． 吸盘紧贴在墙面 4．新冠肺炎疫情中使用负压救护车救治和转运感染者，“负压”就是通过技术手段使车内气压 外界气压，使新鲜空气流入车内，而车内被污染的空气通过无害化处理后排出，最大限度地减少医护人员与病人交叉感染。救护车疾驰而过，以路旁的树木为参照物，医护人员和患者都是 的。 5．巅峰使命，珠峰科考。2022年5月4日，在珠峰海拔8830米处，我国科考队员成功架设全球海拔最高的自动气象观测站，并成功传回实时数据。有些设备仪器是易碎品，全程由科考队员背上去。下面有关描述正确的是（　　） A．在背负设备仪器登峰过程中，大气压增大，仪器的质量不变 B．在背负设备仪器登峰过程中，大气压减小，仪器的质量不变 C．在背负设备仪器登峰过程中，大气压增大，仪器的质量变大 D．在背负设备仪器登峰过程中，大气压减小，仪器的质量变大 6．下列所示的现象中，与大气压无关的是（　　） A．马德堡半球实验 B．用注射器注射药液 C．用吸管吸杯中的牛奶 D．吸盘可以“吸”在光滑的墙上 7．中医博大精深，拔火罐时，将小罐内的空气加热后，迅速倒扣在皮肤上，小罐被“吸住”，说明了 的存在；熬制中药时，药汤在沸腾过程中的温度 。 【素养提升】 8．如题图所示，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；若在吸盘上截一个小孔，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 。    9．如图所示，是托里拆利实验的规范操作过程，关于托里拆利实验，下面说法错误的是（　　） A．实验中玻璃管内水银面的上方气压为零 B．是大气压支持玻璃管内的水银柱，使它不下落 C．大气压的数值等于这段水银柱产生的压强 D．玻璃管倾斜会影响实验测量结果 10．在一端封闭的塑料管中灌满水，用纸片盖住管口后倒过来，如图所示。纸片和塑料管里的水不会掉下来，是因为（    ）    A．水受到的重力 B．空气对水的浮力 C．塑料管对纸片的弹力 D．大气压力 11．“做中学”是一种重要的学习方法，小滨利用质量可忽略不计的塑料瓶开展实践体验活动。 （1）装满水的塑料瓶放在水平桌面上，如图甲所示，瓶子对桌面压力的大小等于瓶子所受重力的大小，这是因为瓶子所受的重力和桌面对瓶子的支持力是一对 力，瓶子对桌面的压力和桌面对瓶子的支持力是一对 力。小滨发现塑料瓶对桌面的压力作用效果不明显，于是他拿来了容易发生形变的海绵继续体验； （2）将装满水的塑料瓶先后正放、倒放在相同的海绵上，如图乙、丙所示，塑料瓶对海绵的压力F正 F倒（选填“>”“<”或“=”），观察到海绵形变程度不同，说明压力的作用效果与 有关； （3）在塑料瓶侧壁上下不同位置钻两个小孔，取下瓶盖，观察到水从小孔喷出的现象如图丁所示，此现象表明：同种液体内部压强的大小与液体的 有关。再次拧紧瓶盖，会看到小孔 （选填“A”“B”或“A和B”）立即停止出水，这是因为 的存在； （4）塑料瓶停止出水后，再次将塑料瓶正放在海绵上，与图乙相比，会观察到海绵的形变程度更不明显，用这个规律可以解释的事例是： 。 A．限制货车超载    B．铁轨下面铺放枕木    C．破窗锤的敲击端做成锥状 12．生活中常用如图所示的吸盘挂钩来挂毛巾，使用时排尽吸盘内的空气，吸附在 （选填“平整”或“不平整”）的墙面上，以防止漏气。若吸盘的横截面积为，外界大气压为，则排尽空气后的吸盘受到的大气压力为 N，吸盘挂钩不会掉落是因为受到墙壁对它竖直向上的 力。 13．如图是颇具名气的云南建水紫砂陶茶壶，壶盖上有一个小孔，小孔的作用是使壶内液面上方的压强 大气压强（选填“大于”“小于”或“等于”）。若茶壶和水的总质量为0.5kg，壶底与桌面的接触面积为5cm2，壶对水平桌面的压强为 Pa。 14．如图所示是托里拆利实验过程，根据图示完成下面的问题。 (1)实验中测得玻璃管内水银柱的高度为 mm。 (2)通过计算可知当时的气压为 Pa（ρ水银=13.6g/cm3，g＝10N/kg）。 (3)实验过程中，若将玻璃管倾斜，则水银柱的高度将 ，水银柱的长度将 。（均选填“变长”、“变短”或“不变”） (4)实验过程中，若玻璃管中的水银没有装满，则测量的大气压值比真实值要 。（选填“偏大”或“偏小”） 【能力培优】 15．小昕坐飞机去旅游，当飞机在高空平稳飞行时，她从背包中取出一袋密封的薯片，发现薯片袋子比起飞前膨胀一些。若如图的点M表示起飞前薯片袋内气体的“m-V”关系，则能正确表示起飞后袋内气体的“m﹣V”关系的是（　　） A．点N B．点O C．点P D．点Q 16．如图所示，该装置是某医院内给病人输液的部分装置示意图，乙瓶内液体不断通过Q管输入病人体内，刚开始输液时，甲、乙两瓶内药液量相等，液面相平。过了一会儿，观察两个输液瓶时会发现（此时两个输液瓶内还有大量的溶液）（　　） A．甲瓶中的液面高 B．乙瓶中的液面高 C．甲、乙两瓶中的液面一样高 D．以上三种情况均有可能 17．小红陪奶奶就医时，看见如图甲所示竖直放置的静脉输液装置，观察到输液管口的盐水一滴一滴地往下滴，于是，地提出一个问题：管口处水流出的速度大小与哪些因素有关？并作出如下猜想： 猜想1：随着输液瓶中液面不断下降，速度变小 猜想2：换粗一些的输液管，速度变大 猜想3：增加图甲中输液管的长度h，速度变大 为检验上述猜想，她准备了如下器材进行探究：铁架台、锥形瓶、量杯、双孔软木塞、橡胶软管、弹簧夹、秒表，4根粗细均匀的玻璃管：a管（长20cm、内孔直径3mm）、b管（长20cm、内孔直径6mm）、c管（长25cm、内孔直径3mm），长5cm的d管。 探究过程如下： （1）如图乙所示，雏形瓶中装有红色的水，a、d管通过双孔软木塞插入瓶中，两管上方端口接近瓶口并齐平，a管下端放入量杯，d管下端套有橡胶软管，并用弹簧夹夹住，装置是竖直放置。此时，a管下端管口无水流出，这是由于 的作用； （2）松开弹簧夹，水从a管口流出，用秒表测出量杯中的水分别达到20mL、40mL、60mL、80mL、100mL水位时的时间t，记录在表1中； 表1： 量杯中水的体积V/mL 0 20 40 60 80 100 时间t/s 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 ①依据所测数据，在图丙中画出量杯中水的体积V与时间t的图像 ； ②每秒钟从a管口流出的水量是 mL；a管口处水流出的速度大小为 m/s（保留1位小数）； （3）将a管换成b管，重复步骤（2）的操作，将所侧数据记录在表2中； 表2： 量杯中水的体积V/mL 0 20 40 60 80 100 时间t/s 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 分析表1和表2的数据，可知猜想2是 （选填“正确”“错误”）的； （4）若要检验猜想3，请简要写出你的操作： 。 18．某教师用“试管爬升”的实验装置来验证大气压的存在，其做法如下：取两个直径相差很小的平底试管，将细管底部插入装满水的粗试管内，再将两试管迅速倒置（保持竖直），会看到细试管慢慢“爬进”粗试管里，如图所示，细试管能否在粗试管内竖直向上“爬升”，取决于开始时细试管插入粗试管的深度，如果插入过浅细试管就不能自动上升，若细试管的重为、外直径为，水的密度为，大气压强为，请你通过推导计算，回答下列问题： 小资料 ①液体由于受到重力作用，其内部有压强，计算液体压强的公式为。其中为液体密度，为液体的深度。 ②加在密闭液体上的压强、可以大小不变地向各个方向传递 （1）细试管在“爬升”时，受到大气对它竖直向上的压力是多少？ （2）细试管开始插入的深度满足什么条件时，它刚好可以向上“爬升”？ 19．小明利用V=2mL注射器、0~10N的弹簧测力计和刻度尺估测本地的大气压强值。 （1）图甲，小明将活塞推至注射器筒的底端，用橡皮帽封住注射器的小孔，沿水平方向慢慢向右拉动注射器筒，当活塞开始滑动时，此时弹簧测力计示数为F=4.9N。然后利用刻度尺测出注射器筒刻度部分的长度L=4cm，则本地大气压强的测量值P约 Pa。 （2）为判断实验结果的准确性，小明利用自家汽车里的“胎压计”测量实际的大气压，示数如图乙，对比两次实验结果，小明认为实验中存在下列原因，其中不可能的是 。 A．弹簧测力计的示数没有读准 B．注射器中有空气未全部排尽 C．活塞与注射器筒壁间摩擦较大 （3）考虑到活塞与筒壁之间有摩擦，小明继续拉动一小段距离后，向左缓慢退回注射器筒，在活塞刚要到筒内底部时弹簧测力计示数为F/，则大气压值p/＝ （用题中出现的物理量符号表示）。实验室还有10mL注射器，其活塞的横截面积为2cm2。小明认为不能采用10mL注射器来估测大气压的值，其理由是 。 20．有一种测量液体密度的简便方法，叫做海尔法。如图所示，容器A中装水，水的密度为ρ水，容器B中装待测密度的液体，倒立U形管的上方，口C处接抽气筒，抽出少量管内空气，使管内气压pc低于大气压p0。AB两管液面在 作用下而上升，若已知水在管A中上升高度为h0，被测液体在管B中上升高度为hx，试求被测液体的密度ρx＝ 。 21．如图甲是家用高压锅结构图，它的原理是：液体的沸点随液面气压增大而升高。已知水的沸点跟气压的关系如图乙所示。测得高压锅锅盖面积0.12m2，排气孔的面积为12mm2；要求锅内外气压差不超过0.6×105Pa。请你通过计算并对照图像判断，在一标准大气压下，用该高压锅烧水时： （1）水温最高可以达到多少？ （2）锅盖受到的内外最大压力差多大？ （3）为了保证安全，压在排气孔上的限压阀质量不得超过多少千克？（g=10N/kg，1个标准大气压p0=105Pa） / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第八章 压强 课时8.3 大气压强与人类生活 2022年课程标准 物理素养 2.2.8 知道大气压强及其与人类生活的关系。 物理观念： 概念 大气压强：由大气产生的压强。 规律 （1）大气压的值：1个标准大气压（atm）=760mm汞柱=1.013×105Pa。（2）大气压值随高度增加而减小。（3）液体表面气压越小，沸点越低，反之，气压越大，沸点越高。 科学思维：在托里拆利实验中用“假想液片”的抽象方法分析大气压的值等于水银柱的压强。利用等效转换法测量大气压的值。 科学探究： 能用简单器材验证大气压强的存在。会用气压计测量大气压强并分析结果。 科学态度与责任：通过对大气压的了解，初步认识科学技术对人类生活的影响。 知识点一、大气压强的存在 地球是我们的家园，它被厚达80～100 km的大气层包围着。大气和其他物质一样具有质量，也受到地球的引力，并和液体一样具有流动性。 1．覆杯实验 实验 操作 将装满水的玻璃杯放在桌上，盖上硬纸片，然后把杯子倒置，松开压住纸片的手，观察纸片是否会掉下 转动玻璃杯，改变杯口的朝向，观察纸片是否会掉下 现象 分析 倒置后纸片掉不下来，说明纸片受到了力，纸片周围只有空气，所以这个力是空气施加的 杯口朝向不同，纸片都不掉下，说明空气向各个方向都有力 结论 大气压强确实存在 大气向各个方向都有压强 特别提醒 利用抽气机和真空罩证明空气有压强 将塑料吸盘贴在玻璃真空罩里，用真空泵抽气，一段时间后，塑料吸盘掉下。这是因为吸盘外侧没有了空气产生的压强，吸盘便不能贴在物体的表面。 2．其他证明大气压存在的实验 实验 现象 准备大小两支试管，大试管里装满水，把小试管开口向上放到大试管里，一起倒过来，会发现小试管沿大试管自动上升 用易拉罐装适量的水在酒精灯上加热至沸腾。然后，用橡皮泥堵住罐口，用冷水浇后发现易拉罐被压瘪 将点燃的棉球扔入口向上装有细砂的广口瓶中，迅速将剥壳的熟鸡蛋塞住瓶口，火熄灭后，观察到鸡蛋慢慢被吸入瓶内 现象 解释 大试管里面空气被水排走， 小试管在大气压的作用下被压了上去 易拉罐内的空气被加热后膨胀排出， 温度降低后罐内气压减小， 外界气压将罐压扁 当剥壳的熟鸡蛋堵住瓶口时，瓶内的棉球停止燃烧，温度降低，气压减小，而瓶外气压不变，瓶外大气将鸡蛋压入瓶中 结论 大气对浸在其中的物体有压强 3．大气压产生的原因 水有重力，对浸在里面的物体有压强，生活在水中的鱼受到水的压强。空气也有重力，对浸在里面的物体也有压强。如果把笼罩着地球的大气层比作浩瀚的海洋，我们就生活在大气海洋的底部，大气对我们产生很大的压强。 4．总结归纳： （1）大气压强：由大气产生的压强，简称大气压。大气压很大。 （2）大气压产生原因：空气受到重力的作用，而且能够流动，因而空气内部向各个方向都有压强。 （3）证明大气压存在的实验：马德堡半球实验等。 特别提醒 怎样使大气压强原形毕露? 答：大气压虽然普遍存在，但在日常生活中如果不善于观察，却并不能感到它的存在，这是因为研究对象两侧同时受到大气压的作用，其作用效果相互抵消，不能表现出来，要想使大气压“原形毕露”，必须要削弱某一侧的气压，使物体的两侧产生压力差，其作用效果就会明显显现出来。生活中人们常常采用排空气法和加热法来产生压力差。 释疑解难 大气压很大，为什么没有把房子压塌？ 答：因为房子内也有大气，房子内外受到大气的压力相等，方向相反，所以房子不会被压塌。 典例01 如图是抗击“新冠”疫情使用的负压救护车，车内空间为负压舱，它能有效防护病毒再传播，负压装置的主要部分是一个抽气机，将经消毒、杀菌处理后的被污染空气 （选填“从车内抽出”或“抽入至车内”），使车内气压 （选填“高于”、“低于”或“等于”）车外大气压，在 作用下，清洁的空气只能由车外流向车内。 【答案】 从车内抽出 低于 大气压 【解析】[1]负压装置的主要部分是一个抽气机，将经消毒、杀菌处理后的被污染空气从车内抽出，减小车内的压强。 [2]将被污染空气从车内抽出，车内气压低于外界大气压。 [3]在大气压的作用下，空气从压强大的地方流向压强小的地方，故清洁的空气从车外流向车内。 知识点二、大气压强的测量方法 1．利用注射器测量大气压 注射器拉力法测大气压原理：活塞刚开始滑动时，其疏导的力为平衡力，弹簧测力计的示数F等于大气压力F大气，即F=F大气，，故。 实 验 步 骤 把注射器活塞推至底端，排尽筒内的空气 并用一个橡皮帽封住注射器的小孔 用细尼龙绳拴住注射器活塞，然后水平向右慢慢地拉动注射器筒。当活塞刚开始滑动时，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度L，得出活塞的横截面积 计算论证 由计算此时大气压强的值。 特别提醒 为什么不能用p=ρgh计算大气压值？ 答：大气不均匀，越到高空，空气越稀薄，密度越小，同时大气层的顶端没有严格界限，因而地表附近某点大气深度也无法知道，故不能用液体压强公式计算大气压。 2．托里拆利实验测量大气压 （1）实验过程 实 验 步 骤 长约1 m 的玻璃管内装满水银，封住口后倒置插入水银槽；再将玻璃管倾斜，观察管内外液面高度差。 现象 水银柱下降直至某一高度处停止，与管外水银面形成高度差，托里拆利实验测得高度差为760 mm 结论 用刻度尺测出高度(大气压托起水银柱的高度)，计算即可求出大气压的值 （2）理论分析 设大气压为p0， 设想在管内与管外水银相平处取一液片AB， 由于液片AB静止不动， 作用在液片AB上向下和向上的压力相等，即F下=F上，向下的压力是在液片AB 上方的水银的重力产生的， 即 F下=G=ρ水银ghS 式中S为液片的面积。向上的压力是由于大气压产生的，即 F上=p大气S 又因F下=F上 p向上=p向下，p大气=p水银=ρ水银gh =13.6× 103 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m ≈ 1.01×105 Pa （3）探究水银柱的高度差是否会变化 实验 操作 玻璃管倾斜 玻璃管加粗 管中混有空气 实验结果 管内外液面高度差不变 管内外液面高度差不变 管内外液面高度差会减小 结论 管内外液面高度差只与大气压的大小、上方是否有空气有关，而与玻璃管是否倾斜、粗细无关 特别提醒 转换法测量大气压 大气压直接测量不出来，利用液片静止时，大气压等于水银柱对底部液片的压强，将大气压转换成水银柱的压强进行测量。 关注细节 （1）水银柱高度是指管内外水银面的竖直高度差； （2）水银会挥发水银蒸气，水银有毒，注意安全。 释疑解难 实验中为什么不使用水？ 答：由于p大气=p水=ρ水gh水，故 如果使用水来做实验，水柱会高达10.3米。 3．气压计：测定大气压的仪器 无液气压计 水银气压计 优点：使用方便；缺点：不精确 优点：精确；缺点：不方便携带 总结归纳： （1）大气压的值：1 个标准大气压(atm)=760 mm 高水银柱产生的压强=1.01×105 Pa。 （2）常见的气压计：无液气压计、水银气压计。 典例02 如图所示，小华同学在物理实验室利用托里拆利实验测量大气压强的值。 (1)实验时他没有将玻璃管竖直放置，而是稍稍倾斜了，如图所示，则此时大气压强等于 mm高水银柱产生的压强，此时的大气压 （选填“大于”“等于”或“小于”）标准大气压； (2)将玻璃管下压一点，且管内水银面上方仍是真空，水银面的高度差将 （选填“升高”“不变”或“降低”）； (3)如果其他条件不变，用水来代替水银做实验， （选填“能”或“不能”）测出大气压的值。 【答案】(1)750 小于；(2)不变；(3)不能 【解析】（1）[1]由图可知，玻璃管内水银面到水银槽中水银面的垂直高度为750mm，因此，当时的大气压强等于750mm高水银柱产生的压强。 [2]一个标准大气压为760mm水银柱产生的压强，750mm高水银柱产生的压强小于760mm水银柱产生的压强，所以此时的大气压小于一个标准大气压。 （2）将玻璃管下压一点，且管内水银面上方仍是真空，由于外界大气压不变，所以水银面的高度差将不变。 （3）由可得，一标准大气压支撑水柱的高度 因玻璃管的长度1m远小于10.2m，所以如果用水来代替水银做实验，水会充满玻璃管，不能测出大气压的值。 知识点三、大气压与人类生活 1．大气压值与高度的关系 总结归纳：大气压值随高度增加而减小。海拔越高，大气压减小得越慢。 特别提醒 高度越高，大气越稀薄，密度越小，根据p=ρgh可以粗略得出高度越高，大气压强越小。 2．高压锅原理 （1）气压与液体的沸点的关系 实验操作 烧瓶中的水正在沸腾，用注射器通过橡皮管向其上方打气，观察水的沸腾情况 烧瓶中的水正在沸腾，将其下方酒精灯撤去，用注射器向外抽气，观察水的沸腾情况 现象 烧瓶中的水停止沸腾了 烧瓶中的水又重新沸腾了 结论 液体表面的气压越大，沸点越高；液体表面的气压越小，沸点越低 高压锅原理 制造原因 在世界之巅的珠穆朗玛峰上烧水，只要烧到73.5 ℃，水就被烧“开”了。这样的“开水”，不能把饭菜煮熟，也不能杀死某些细菌 解决方法 图中是我国目前常见的高压锅。它的气压可达1.3 个大气压，沸点可达120 ℃，便于煮熟一些不易熟烂的食物 制造原理 液体表面的气压越大，沸点越高 3．大气压应用 应用 吸盘挂钩为什么能吸在墙上？ 钢笔为什么能吸墨水？ 饮料是否是吸上来的？ “拔火罐”为什么会吸在皮肤上？ 解释 吸盘内空气被压出时，外部空气对吸盘的压力将吸盘压在了光滑墙壁上 用手捏住橡皮管松开后，管内气体体积减小，压强减小，下方墨水在大气压作用下被压进橡皮管 吸气时，吸管内的气体减少从而使气压减小，杯中的饮料在大气压作用下从管中喷出 火罐内空气受热膨胀排出部分气体， 当温度降低后罐内压强减小，外界大气把罐子压在人的皮肤上 特别提醒 活塞式抽水机的工作过程 当提起活塞时，阀门A关闭，大气压使水推开阀门B进入圆筒；当压下活塞时，阀门B关闭，活塞下面的水推开阀门A涌到活塞上面，再提起活塞时，活塞上面的水使阀门A关闭，水从侧管流出。与此同时，井里的水又在大气压下推开阀门B进入圆筒，这样活塞不断地被提起、压下，水被不断地抽上来。 典例03 请运用科学知识解答下列问题。 (1)大气压强p随海拔的变化规律是：在海拔以内，每升高，大气压强约降低，海拔为时，大气压强，则海拔为时，该处大气压强约为多少？ (2)水在1个标准大气压下的沸点为，如图所示，有一个压力锅，锅盖上的限压阀顶部的面积是，排气孔横截面积约为，限压阀重，使用压力锅烧水，锅内水的沸点与气压的关系如下表所示： 1.01 1.43 1.54 1.63 1.73 1.82 1.91 100 110 112 114 116 118 120 用此锅在海拔处烧水时，水的温度能达到或超过吗？试通过计算说明。 【答案】(1)；(2)水的沸点能超过 【解析】（1）根据题意，在海拔以内，每升高，大气压强约降低，则当海拔为时，降低的压强为 该处大气压强约为 （2）海拔处，外界大气压强为87700Pa，限压阀产生的压强为 锅内的气压为 据表格数据可知，此时水的沸点能超过100℃。 问题一：证明大气压存、托里拆利实验 【典例1】下图所示的是托里拆利实验的规范操作过程。关于托里拆利实验，下列说法错误的是（　　） A．换用粗玻璃管做实验时，管内外水银面的高度差不变 B．在玻璃管的上端扎一个小孔，管内外水银面的高度差不变 C．将此实验移到高山上去做，管内外水银面的高度差会变小 D．换用密度比水银小的液体做实验，管内外液面的高度差会变大 【答案】B 【解析】A．托里拆利实验测量大气压的原理是大气压能支持一定高的水银柱，只要大气压不变，管内外水银面的高度差就不会发生改变，所以实验结果与玻璃管的粗细无关，因此换用粗玻璃管做实验时，管内外水银面的高度差不变，故A正确，不符合题意； B．在玻璃管上端扎一个小孔，就会有空气进入玻璃管，管内也有大气压的作用，管内水银在重力的作用下会下降，直到管内外水银面相平，因此在玻璃管的上端扎一个小孔，管内外水银面的高度差改变，故B错误，符合题意； C．大气压随高度的升高而减小，将此实验移到高山上去做，因为气压变小了，所以管内外水银面的高度差会变小，故C正确，不符合题意； D．根据可得，在大气压不变时，换用密度比水银小的液体做实验，大气压能支持的液柱高度会变大，故D正确，不符合题意。 故选B。 核心原理：托里拆利实验 实验通过水银柱高度差（760 mm）反映大气压的大小，公式为 。 关键规律：液柱高度差仅由大气压和液体密度决定，与玻璃管形状、粗细无关。 【变式1-1】在太空中，航天服起着至关重要的作用，关于太空中航天服内的气压，下列说法正确的是（    ） A．航天服内的气压与地球表面的气压相同 B．航天服内的气压比太空中的气压高很多 C．航天服内的气压比地球表面的气压低很多 D．航天服内的气压几乎为零 【答案】B 【解析】AD．太空中的气压几乎为零，因此航天服内的气压设定是为了适应太空环境，并非简单地模拟地球表面的气压，内设的气压约为地球气压的0.4倍，故AD错误； BC．太空中的气压接近真空，几乎为零。航天服必须维持足够的气压以确保航天员生存。虽然航天服内的气压（约40千帕）比地球表面（约101千帕）低很多，但更强调与太空环境的对比。由于航天服需抵御外部真空，其内部气压必须显著高于太空中的气压（接近零），故B正确，C错误。 故选B。 【变式1-2】如图，将长约1m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750mm。 （1）实验中玻璃管内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； （2）实验中选用水银而不是水来做实验，这是利用水银的 较大的特性；在实验过程中，若像图丁中一样将玻璃管倾斜，水银柱的竖直高度将 ； （3）如果将此装置拿到高山上，观察到的现象是水银柱的竖直高度将 。 【答案】 大气压 密度 不变 减小 【解析】（1）[1]实验开始时在水银管内灌满水银，这样可以将管内空气全部排出，保证管内水银上方为真空；玻璃管内水银柱不落是由于外界大气压与内部水银柱产生的压强相等，故水银柱能保持平衡。 （2）[2]根据p=ρgh可知，在大气压不变时，液柱的密度越大，液体的高度就越小，所以实验操作越方便，所以做托里拆利实验时应选用密度大的水银，这是利用水银的密度较大的特性。 [3]在实验过程中，若像图丁中一样将玻璃管倾斜，因大气压不变，根据p=ρgh可知，水银柱的竖直高度将不变。 （3）[4]大气压随高度的增加而减小，将此装置拿到高山上，因大气压强变小，故大气压支持的水银柱的高度变小，即观察到的现象是水银柱的竖直高度将减小。 问题二：大气压的应用 【典例2】洋洋同学家的卫生间下水道堵塞了，他爸爸利用吸盘很快就将下水道疏通了。为此，他突然联想到所学过的大气压知识，于是，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。 【方案设计】 （1）用刻度尺测出吸盘的直径D，则吸盘的表面积为 ； （2）将吸盘四周沾上水，挤出里面的空气后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，根据经验估测拉脱吸盘所需的拉力F的大小； （4）计算出当地的大气压强。 【评估交流】 （1）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。”瑞瑞同学说：“在操作过程中，我发现存在 和 等问题，尽管我们的操作规范，但估测的结果误差较大。”洋洋认真思考后，同意了瑞瑞的意见，然后他们继续一起探讨如何改进方案，尽量减小测量误差； （2）根据洋洋和瑞瑞的实验记录及自我评估情况，请你回答，洋洋和瑞瑞测出的大气压强 （用字母表示）； （3）实验时洋洋同学将吸盘四周沾上水，这样做的目的是 。要准确测量大气压强，应该利用课本中介绍的 进行测量。 【答案】 吸盘中的空气挤不干净 拉脱吸盘所需的力估测偏差大 防止外面的空气进入吸盘 托里拆利实验 【解析】[1]根据圆的面积公式可得，吸盘的表面积为。 [2]实验中分别获大气施加的压力和受力面积，运用得到压强的大小，因此实验原理是。 [3][4]由于实验中压力的大小是通过估计得出的，可能导致拉脱吸盘所需的力估测偏差大，或吸盘中的空气挤不干净均会导致测量出现误差。 [5]洋洋和瑞瑞测出的大气压强为 [6]洋洋同学将吸盘四周沾上水，是为了防止外面的空气进入吸盘，导致测量出现误差。 [7]托里拆利利用水银测出了标准气压值，因此要准确测量大气压强，应该利用课本中介绍的气压计或托里拆利实验。 1．实验设计要点： 控制变量：确保吸盘内真空、接触面光滑（减少摩擦干扰）； 测量对象：拉力 F 和吸盘直径 D 需精准测量。 2．误差分析方向： 拉力测量偏差（主观估测）；吸盘形变或材质问题导致有效面积 S 变化；空气未排尽导致实际 F 偏小。 【变式2-1】如图甲所示为河北博物馆收藏的西汉时期的熊足青铜鼎，该鼎被誉为“古代高压锅”。在外界为标准大气压的环境下，鼎内的水可在120℃沸腾。 (1)高压锅的原理是：气压越高，沸点越 （选填“高”或“低”）； (2)在参观完熊足青铜鼎之后，小明对高压锅结构产生了极大的兴趣。于是回家后，他测得家中水平放置的高压锅出气孔的横截面积S为10-5m2，压在出气孔上的限压阀的质量为60g，如图乙所示。请计算限压阀自重对出气孔处气体所产生的压强； (3)当高压锅内气压增大到某一值时，锅内气体就能自动顶开限压阀放气。在外界为标准大气压的环境下，小明家的高压锅内的气体能达到的最大压强是多少?对照如图丙所示的水的沸点与气压的关系图线，利用这种高压锅烧煮食物时可以到达的最高温度大约是多少?（标准大气压值取1.0×105Pa，g=10N/kg） 【答案】(1)高；(2)6×104Pa；(3)115℃ 【解析】（1）液体的沸点与大气压有关，气压高，液体的沸点高，高压锅是根据气压越高液体的沸点越高的原理制成的。 （2）限压阀的质量为 m=60g=0.06kg 限压阀的重力 G=mg=0.06kg×10N/kg=0.6N 因此限压阀自重对气孔处气体产生的压强 （3）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 对照图象可知，当气压为1.6×105Pa时，所对应的温度大约是115℃，因此利用这种高压锅烧煮食物时可以到达的最高温度大约是115℃。 【变式2-2】小明家的高压锅锅体横截面积为450cm2，排气孔横截面积为12.5mm2。小明不慎丢失了锅的限压阀，当他到商店购买时售货员告诉他，生产这个锅的厂家提供的限压阀有两种，孔径相同，质量分别为100g和60g。 (1)说明书标有：当大气压为105Pa时，该锅内最高温度达120℃。根据图中液体沸点与气压的关系图像，在1标准大气压下，锅内气体压强最高可达多少Pa？ (2)请你根据说明书给出的数据，通过计算说明，小明应该买哪一种限压阀。（取g =10N/kg） (3)请你说明如果买另一种限压阀，使用时会出现什么问题。 【答案】(1) 1.8×105Pa；(2) 100g；(3)锅内的最高温度不能达到120℃ 【解析】解：(1)由图中液体沸点与气压的关系图像知，锅内最高温度达120℃时，锅内气体压强最高可达1.8×105Pa。 (2)当锅内气压达到1.8×105Pa时，排气阀处于平衡状态，则有 G阀+p0S阀=p内S阀 即 m阀g=p内S阀-p0S阀 代入数据 m阀×10N/kg=1.8×105Pa×1.25×10-5m2-105Pa×1.25×10-5m2 解得 m=0.1kg=100g (3)由 G阀+p0S阀=p内S阀 可得 如果买了另一种质量为60g的限压阀，使用时会出现锅内的最高气压值偏小，锅内的最高温度不能达到120℃。 答：(1)在1标准大气压下，锅内气体压强最高可达1.8×105Pa； (2)他应该买质量为100g的限压阀； (3)如果买了另一种质量为60g的限压阀，使用时会出现锅内的最高气压值偏小，锅内的最高温度不能达到120℃。 【基础强化】 1．如图所示，在铁桶内放少量的水，用火加热，沸腾之后把桶口堵住，然后浇上冷水。在 作用下，铁桶被压扁了。这种作用在生活中有很多应用，请举出一个实例： 。 【答案】 大气压/大气压强 吸盘 【解析】[1]在铁桶内放少量的水，用火加热，沸腾之后，水温度升高变成水蒸气，充满这个铁桶中，把桶口堵住，然后浇上冷水，此时内部的水蒸气遇冷液化，内部压强减小，铁桶在大气压（大气压强）的作用下被压扁。 [2]生活中运用大气压的例子有：吸盘，用吸管喝饮料，钢笔吸墨水等。 2．如图是小明利用V=2mL的注射器，弹簧测力计、刻度尺等器材估测大气压值的情况。 （1）利用刻度尺测量出 的长度l为10cm，即可算出活塞横截面积为 cm2； （2）把活塞推至注射器筒的底端，用橡皮帽封住注射器小孔，再水平向右缓慢拉动注射器筒，当注射器的活塞开始滑动时，记下弹簧测力计的示数F=2.1N，据此可测得大气压值p= Pa； （3）考虑到活塞与筒壁之间有摩擦，小明继续拉动一小段距离后，缓慢退回注射器筒，在活塞刚要到筒内底部时弹簧测力计示数为，则大气压值 （用题中出现的物理量符号表示）； （4）实验时若筒内空气没有排尽，此因素将导致所测大气压值 （偏大/偏小/不变）。 【答案】 注射器刻度部分 0.2 偏小 【解析】1）[1][2]利用刻度尺测量出注射器刻度部分的长度，活塞横截面积 （2）[3]当注射器的活塞开始滑动时，弹簧测力计的拉力与大气对活塞的压力是一对平衡力，大气对活塞水的压力等于弹簧测力计的示数，测得大气压值 （3）[4]水平向右缓慢拉动注射器筒时，当活塞开始滑动时，活塞相对于筒壁向左运动，摩擦力的方向向右，设大气对活塞的压力为F0，则 ① 小明继续拉动一小段距离后，缓慢退回注射器筒，在活塞刚要到筒内底部时弹簧测力计示数为，活塞相对于筒壁向右运动，摩擦力的方向向左，则 ② 由①②可得 大气压值 （4）[5]实验时若筒内空气没有排尽，拉力的测量值会偏小，由可知，导致测量的大气压值偏小。 3．下列生活中的现象均与气压有关，其中一个利用的原理与另外三个不同的是（　　） A． 吸饮料 B． 拔火罐 C． 高压锅煮饭 D． 吸盘紧贴在墙面 【答案】C 【分析】(1)用吸管吸饮料时，嘴内的气压小于外界大气压，在大气压力的作用下被压入嘴中。 (2)拔火罐时，罐内的气压小于罐外的大气压，大气压就将罐紧紧地压在皮肤上。 (3)高压锅密封好，锅内气压高于外面大气压，而液体的沸点与气压有关，气压越高沸点越高，所以高压锅内水的沸点高于100℃，高压锅与大气压无关。 (4)先赶出吸盘内的空气，使吸盘内的气压小于吸盘外的大气压，外界大气压将吸盘紧紧压在墙壁上。 【解析】吸饮料、拔火罐、吸盘吸在墙上这三项都是利用了大气压来完成的，而高压锅是根据气压越高沸点越高来工作的。 故选C。 【点睛】本题考查了大气压强在生活中的应用和液体的沸点与气压的关系问题，本题难度不大，属于常考题。 4．新冠肺炎疫情中使用负压救护车救治和转运感染者，“负压”就是通过技术手段使车内气压 外界气压，使新鲜空气流入车内，而车内被污染的空气通过无害化处理后排出，最大限度地减少医护人员与病人交叉感染。救护车疾驰而过，以路旁的树木为参照物，医护人员和患者都是 的。 【答案】 小于 运动 【解析】[1]“负压”使车内气压小于外界气压，所以空气在自由流动时只能由车外流向车内，车内空气通过过滤消毒排到车外，在救治和转运传染病等特殊疾病时可以最大限度地减少医务人员交叉感染的机率。 [2]以路旁的树木为参照物，医护人员和患者的位置改变了，是运动的。 5．巅峰使命，珠峰科考。2022年5月4日，在珠峰海拔8830米处，我国科考队员成功架设全球海拔最高的自动气象观测站，并成功传回实时数据。有些设备仪器是易碎品，全程由科考队员背上去。下面有关描述正确的是（　　） A．在背负设备仪器登峰过程中，大气压增大，仪器的质量不变 B．在背负设备仪器登峰过程中，大气压减小，仪器的质量不变 C．在背负设备仪器登峰过程中，大气压增大，仪器的质量变大 D．在背负设备仪器登峰过程中，大气压减小，仪器的质量变大 【答案】B 【解析】由题意可知，在背负设备仪器登峰过程中，高度变高，根据大气压与高度的关系可知，大气压将变小，而质量属于物质本身所具有的属性，不随位置的改变而改变。故ACD错误，B正确。 故选B。 6．下列所示的现象中，与大气压无关的是（　　） A．马德堡半球实验 B．用注射器注射药液 C．用吸管吸杯中的牛奶 D．吸盘可以“吸”在光滑的墙上 【答案】B 【解析】ACD．马德堡半球实验、用吸管吸瓶中的牛奶、吸盘可以压在光滑的墙上，三个实例都由于大气压作用的缘故，所以这些现象都与大气压有关，故ACD不符合题意； B．用注射器注射药液是由于受到推力作用的缘故，与大气压无关，故B符合题意。 故选B。 7．中医博大精深，拔火罐时，将小罐内的空气加热后，迅速倒扣在皮肤上，小罐被“吸住”，说明了 的存在；熬制中药时，药汤在沸腾过程中的温度 。 【答案】 大气压 不变 【解析】[1]将小罐内的空气加热后，小罐内空气由于热膨胀排出一部分，迅速倒扣在皮肤上，小罐内火熄灭，温度降低，空气收缩，大气压强减小，小罐在外界大气压作用下吸在皮肤上。 [2]熬制中药时，药汤在沸腾过程中，不断吸收热量，温度保持不变。 【素养提升】 8．如题图所示，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；若在吸盘上截一个小孔，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 。    【答案】 小于 大 小 【解析】[1]将两个吸盘对接，用力挤压出空气后，内部属于真空状态，大气压强变小，内外形成压强差，内部气体压强小于外界大气压强，使其难以分开。 [2]若在吸盘上截一个小孔，空气进入吸盘内部，吸盘内部气体压强就会变大。 [3]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，说明内外气体压强差变小了，内部气体压强保持不变，则外部大气压强变小了，即海拔越高，大气压强越小。 9．如图所示，是托里拆利实验的规范操作过程，关于托里拆利实验，下面说法错误的是（　　） A．实验中玻璃管内水银面的上方气压为零 B．是大气压支持玻璃管内的水银柱，使它不下落 C．大气压的数值等于这段水银柱产生的压强 D．玻璃管倾斜会影响实验测量结果 【答案】D 【解析】A．实验中玻璃管内水银面的上方是真空，气压为零，故A正确，不符合题意； B．玻璃管内水银柱不会落下是靠大气压支持，故B正确，不符合题意； C．由图可知，玻璃管内水银柱停留在760mm高度不再下落，这时大气压的数值等于这段水银柱产生的压强，故C正确，不符合题意； D．实验时，玻璃管如果倾斜会使管内水银柱的长度增加，但高度不变，不影响实验测量结果，故D错误，符合题意。 故选D。 10．在一端封闭的塑料管中灌满水，用纸片盖住管口后倒过来，如图所示。纸片和塑料管里的水不会掉下来，是因为（    ）    A．水受到的重力 B．空气对水的浮力 C．塑料管对纸片的弹力 D．大气压力 【答案】D 【解析】该实验为覆杯实验，纸片和塑料管里的水不会掉落是因为大气压对纸片产生了压力，将纸片紧紧压在塑料管口。故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 11．“做中学”是一种重要的学习方法，小滨利用质量可忽略不计的塑料瓶开展实践体验活动。 （1）装满水的塑料瓶放在水平桌面上，如图甲所示，瓶子对桌面压力的大小等于瓶子所受重力的大小，这是因为瓶子所受的重力和桌面对瓶子的支持力是一对 力，瓶子对桌面的压力和桌面对瓶子的支持力是一对 力。小滨发现塑料瓶对桌面的压力作用效果不明显，于是他拿来了容易发生形变的海绵继续体验； （2）将装满水的塑料瓶先后正放、倒放在相同的海绵上，如图乙、丙所示，塑料瓶对海绵的压力F正 F倒（选填“>”“<”或“=”），观察到海绵形变程度不同，说明压力的作用效果与 有关； （3）在塑料瓶侧壁上下不同位置钻两个小孔，取下瓶盖，观察到水从小孔喷出的现象如图丁所示，此现象表明：同种液体内部压强的大小与液体的 有关。再次拧紧瓶盖，会看到小孔 （选填“A”“B”或“A和B”）立即停止出水，这是因为 的存在； （4）塑料瓶停止出水后，再次将塑料瓶正放在海绵上，与图乙相比，会观察到海绵的形变程度更不明显，用这个规律可以解释的事例是： 。 A．限制货车超载    B．铁轨下面铺放枕木    C．破窗锤的敲击端做成锥状 【答案】 平衡 相互作用 = 受力面积 深度 A和B 大气压 A 【解析】（1）[1]瓶子受到的支持力与重力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上，是一对平衡力。 [2]瓶子对桌面的压力与桌面对瓶子的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在不同的物体上，是一对相互作用力。 （2）[3]瓶子正放与倒放时，对桌面的压力都等于自身的重力，大小是相同的，即F正=F倒。 [4]由图乙和图丙可知，压力大小相同，受力面积不同，海绵的形变程度不同，因此可知压力的作用效果与受力面积有关。 （3）[5]由图丁可知，A、B两处深度不同，且B处的深度比A处的深度要大，此时B处的水流速度大于A处的水流速度，说明B处水的压强要大于A处水的压强，因此可知，同种液体内部压强的大小与液体的深度有关。 [6][7]瓶盖拧紧后，瓶内与瓶外隔绝，由于外界大气压的作用，将瓶内的水压在瓶内而流不出来，因此小孔A和B都会立即停止出水。 （4）[8]塑料瓶停止出水后，再次将塑料瓶正放在海绵上，与图乙相比探究的是压力的作用效果与压力大小的关系。 A．限制货车超载是通过改变压力大小来改变压强，故A符合题意； B．铁轨下面铺放枕木是通过增大受力面积减小压强，故B不符合题意； C．破窗锤的敲击端做成锥状是通过减小受力面积增大压强，故C不符合题意。 故选A。 12．生活中常用如图所示的吸盘挂钩来挂毛巾，使用时排尽吸盘内的空气，吸附在 （选填“平整”或“不平整”）的墙面上，以防止漏气。若吸盘的横截面积为，外界大气压为，则排尽空气后的吸盘受到的大气压力为 N，吸盘挂钩不会掉落是因为受到墙壁对它竖直向上的 力。 【答案】 平整 200 摩擦力 【解析】[1]吸盘挂钩是利用大气压来工作的，使用时排尽吸盘内的空气，吸附在光滑的墙面上，外界大气压大于吸盘内气压，将吸盘紧紧压在墙面上，若墙面不平整，空气会进入吸盘内，吸盘会脱落。 [2]排尽空气后的吸盘受到的大气压力为 [3]吸盘挂钩受自身重力和物体对挂钩向下的拉力而不会掉落是因为受到墙壁对它竖直向上的摩擦力。 13．如图是颇具名气的云南建水紫砂陶茶壶，壶盖上有一个小孔，小孔的作用是使壶内液面上方的压强 大气压强（选填“大于”“小于”或“等于”）。若茶壶和水的总质量为0.5kg，壶底与桌面的接触面积为5cm2，壶对水平桌面的压强为 Pa。 【答案】 等于 104 【解析】[1]壶盖上留有一个小孔，作用是使壶内与壶外的大气相通，液面上方的压强等于大气压强，这样水在重力和大气压力的作用下就容易倒出。 [2]茶壶和水的总质量为0.5kg，总重力为 G=mg=0.5kg×10N/kg=5N 壶对水平桌面的压力为 F=G=5N 壶底与桌面的接触面积为 S=5cm2=5×10-4m2 所以壶对水平桌面的压强为 14．如图所示是托里拆利实验过程，根据图示完成下面的问题。 (1)实验中测得玻璃管内水银柱的高度为 mm。 (2)通过计算可知当时的气压为 Pa（ρ水银=13.6g/cm3，g＝10N/kg）。 (3)实验过程中，若将玻璃管倾斜，则水银柱的高度将 ，水银柱的长度将 。（均选填“变长”、“变短”或“不变”） (4)实验过程中，若玻璃管中的水银没有装满，则测量的大气压值比真实值要 。（选填“偏大”或“偏小”） 【答案】(1)760 (2)1.03×105 (3) 不变 变长 (4)偏小 【解析】（1）由图中数据可知，水银柱的高度为760mm。 （2）当时的气压为 （3）[1][2]由最后一图可知，玻璃管倾斜，管中水银柱长度将变长，但是高度不变。 （4）若实验过程中，玻璃管中的水银没有装满，当倒插入水银槽中时，玻璃管中会存在少量空气，空气会产生一定的向下的压强，使管中水银柱高度减小，则测量的大气压值比真实值要偏小。 【能力培优】 15．小昕坐飞机去旅游，当飞机在高空平稳飞行时，她从背包中取出一袋密封的薯片，发现薯片袋子比起飞前膨胀一些。若如图的点M表示起飞前薯片袋内气体的“m-V”关系，则能正确表示起飞后袋内气体的“m﹣V”关系的是（　　） A．点N B．点O C．点P D．点Q 【答案】A 【解析】因为质量是物体的一种基本属性，当飞机在高空平稳飞行时，这袋密封的薯片的位置虽然变了，但薯片和袋内空气质量均不变。由于高度越来，外面气压越来越小，袋子比起飞前膨胀一些，即袋内气体体积变大，由于气体的质量不变，根据公式可知，袋内气体密度变小。据“m-V”关系图可知，只有点N对应气体的质量与点M对应气体的质量相等，且N对应气体的体积大于点M对应气体的积，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 16．如图所示，该装置是某医院内给病人输液的部分装置示意图，乙瓶内液体不断通过Q管输入病人体内，刚开始输液时，甲、乙两瓶内药液量相等，液面相平。过了一会儿，观察两个输液瓶时会发现（此时两个输液瓶内还有大量的溶液）（　　） A．甲瓶中的液面高 B．乙瓶中的液面高 C．甲、乙两瓶中的液面一样高 D．以上三种情况均有可能 【答案】B 【解析】读图分析该装置的工作过程可知，药液从乙瓶中流下，乙瓶中被封闭的空气体积增大，压强下降，甲瓶中空气将甲瓶中药液压入乙瓶补充，使乙瓶液面保持不变。药液从甲瓶中流至乙瓶后，甲瓶中空气部分的体积增大，压强下降，大气压将外界空气压入甲瓶，甲瓶中液面下降；液体如此流动，直到甲瓶中的药液全部流完，这时甲瓶中空气与外界直接连通，连接甲、乙两瓶的管子相当于甲瓶当初的进气管；因此，在输液开始后不久，乙瓶中的液面便会始终高于甲瓶中的液面，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 17．小红陪奶奶就医时，看见如图甲所示竖直放置的静脉输液装置，观察到输液管口的盐水一滴一滴地往下滴，于是，地提出一个问题：管口处水流出的速度大小与哪些因素有关？并作出如下猜想： 猜想1：随着输液瓶中液面不断下降，速度变小 猜想2：换粗一些的输液管，速度变大 猜想3：增加图甲中输液管的长度h，速度变大 为检验上述猜想，她准备了如下器材进行探究：铁架台、锥形瓶、量杯、双孔软木塞、橡胶软管、弹簧夹、秒表，4根粗细均匀的玻璃管：a管（长20cm、内孔直径3mm）、b管（长20cm、内孔直径6mm）、c管（长25cm、内孔直径3mm），长5cm的d管。 探究过程如下： （1）如图乙所示，雏形瓶中装有红色的水，a、d管通过双孔软木塞插入瓶中，两管上方端口接近瓶口并齐平，a管下端放入量杯，d管下端套有橡胶软管，并用弹簧夹夹住，装置是竖直放置。此时，a管下端管口无水流出，这是由于 的作用； （2）松开弹簧夹，水从a管口流出，用秒表测出量杯中的水分别达到20mL、40mL、60mL、80mL、100mL水位时的时间t，记录在表1中； 表1： 量杯中水的体积V/mL 0 20 40 60 80 100 时间t/s 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 ①依据所测数据，在图丙中画出量杯中水的体积V与时间t的图像 ； ②每秒钟从a管口流出的水量是 mL；a管口处水流出的速度大小为 m/s（保留1位小数）； （3）将a管换成b管，重复步骤（2）的操作，将所侧数据记录在表2中； 表2： 量杯中水的体积V/mL 0 20 40 60 80 100 时间t/s 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 分析表1和表2的数据，可知猜想2是 （选填“正确”“错误”）的； （4）若要检验猜想3，请简要写出你的操作： 。 【答案】 大气压 10 1.4 错误 将a管换成c管，重复步骤（2）的操作，将所测数据记录在表3中 【解析】（1）[1]用弹簧夹夹住橡胶管后，瓶内和外界大气不连通，大气压作用在液体上，使液体不流出。 （2）[2]根据表中数据，描出对应的时间和液体体积，然后连线。 [3]根据表中数据可知，每秒钟从a管口流出的水量为 每秒钟从a管口流出的水量为10mL。 [4]水流速度 a管口处水流出的速度大小为1.4m/s。 （3）[5]b管口处水流出的速度大小 b管口处水流出的速度大小等于a管口处水流出的速度大小，说明管口处水流出的速度大小与管子粗细无关，则猜想2错误。 [6]若要探究管口处水流出的速度大小与管子长度的关系，应保持管粗细不变，改变管长度进行实验，将a管换成c管，重复步骤（2）的操作，将所测数据记录在表3中，分析管口处水流出的速度大小与管子长度是否有关。 18．某教师用“试管爬升”的实验装置来验证大气压的存在，其做法如下：取两个直径相差很小的平底试管，将细管底部插入装满水的粗试管内，再将两试管迅速倒置（保持竖直），会看到细试管慢慢“爬进”粗试管里，如图所示，细试管能否在粗试管内竖直向上“爬升”，取决于开始时细试管插入粗试管的深度，如果插入过浅细试管就不能自动上升，若细试管的重为、外直径为，水的密度为，大气压强为，请你通过推导计算，回答下列问题： 小资料 ①液体由于受到重力作用，其内部有压强，计算液体压强的公式为。其中为液体密度，为液体的深度。 ②加在密闭液体上的压强、可以大小不变地向各个方向传递 （1）细试管在“爬升”时，受到大气对它竖直向上的压力是多少？ （2）细试管开始插入的深度满足什么条件时，它刚好可以向上“爬升”？ 【答案】（1）；（2） 【解析】解：（1）大气压作用面积 则细试管“爬升”时受到的大气对它竖直向上的压力为 （2）细试管受力情况如图所示： 细试管刚好能“爬升”时，细试管受力平衡，则有      ① 细试管受到水的压强 细试管受到水的压力为   ② 将②代入①则得 解得 答：（1）细试管在“爬升”时，受到大气对它竖直向上的压力是； （2）细试管开始插入的深度时，它刚好可以向上“爬升”。 19．小明利用V=2mL注射器、0~10N的弹簧测力计和刻度尺估测本地的大气压强值。 （1）图甲，小明将活塞推至注射器筒的底端，用橡皮帽封住注射器的小孔，沿水平方向慢慢向右拉动注射器筒，当活塞开始滑动时，此时弹簧测力计示数为F=4.9N。然后利用刻度尺测出注射器筒刻度部分的长度L=4cm，则本地大气压强的测量值P约 Pa。 （2）为判断实验结果的准确性，小明利用自家汽车里的“胎压计”测量实际的大气压，示数如图乙，对比两次实验结果，小明认为实验中存在下列原因，其中不可能的是 。 A．弹簧测力计的示数没有读准 B．注射器中有空气未全部排尽 C．活塞与注射器筒壁间摩擦较大 （3）考虑到活塞与筒壁之间有摩擦，小明继续拉动一小段距离后，向左缓慢退回注射器筒，在活塞刚要到筒内底部时弹簧测力计示数为F/，则大气压值p/＝ （用题中出现的物理量符号表示）。实验室还有10mL注射器，其活塞的横截面积为2cm2。小明认为不能采用10mL注射器来估测大气压的值，其理由是 。 【答案】 9.8×104 C 大气压力较大或超过弹簧测力计的量程 【解析】（1）[1]注射器筒刻度部分的容积为2mL=2cm3=2×10-6m3，注射器筒刻度部分的长度为4cm=0.04m，则活塞的面积为 大气压强为 （2）[2]A．弹簧测力计的示数没有读准，可能读出的压力偏小，则用注射器测量的大气压值偏小，故A可能； B．注射器中有空气未全部排尽都会导致测量大气压小于真实大气压，故B可能； C．活塞与注射器筒壁间摩擦较大会导致测量的大气压大于真实大气压，故C不可能。 故选C。 （3）[3]由题意知，设外界大气对活塞的压力为F0，筒与筒壁之间的摩擦为f，第一次活塞被拉出注射器时，活塞受力情况为：F=F0+f，第二次活塞退回注射器时，活塞受力情况为：F0=F′+f，则外界大气对活塞的压力为 故大气压值为 [4] 大气压约为105Pa，10mL注射器的活塞的横截面积为2cm2，即0.0002m2时，则活塞受到的大气压力约为 F//=p//S//=105Pa×0.0002m2=20N 因为已知弹簧测力计量程为10N，拉力超过了测力计的量程，所以小明不能采用10mL注射器来估测大气压的值。 20．有一种测量液体密度的简便方法，叫做海尔法。如图所示，容器A中装水，水的密度为ρ水，容器B中装待测密度的液体，倒立U形管的上方，口C处接抽气筒，抽出少量管内空气，使管内气压pc低于大气压p0。AB两管液面在 作用下而上升，若已知水在管A中上升高度为h0，被测液体在管B中上升高度为hx，试求被测液体的密度ρx＝ 。 【答案】 大气压 【解析】[1]从C处抽气后，管内的气压减小，在外界大气压的作用下，A、B内升起一段液柱。 [2]液柱静止时，外界大气压等于管内气体压强与U形管某管内液柱生的压强的和，则两管内液体产生的压强相等，有 pA＝pB 即 ρ水gh0＝ρxghx 可得出 ρx＝ 21．如图甲是家用高压锅结构图，它的原理是：液体的沸点随液面气压增大而升高。已知水的沸点跟气压的关系如图乙所示。测得高压锅锅盖面积0.12m2，排气孔的面积为12mm2；要求锅内外气压差不超过0.6×105Pa。请你通过计算并对照图像判断，在一标准大气压下，用该高压锅烧水时： （1）水温最高可以达到多少？ （2）锅盖受到的内外最大压力差多大？ （3）为了保证安全，压在排气孔上的限压阀质量不得超过多少千克？（g=10N/kg，1个标准大气压p0=105Pa） 【答案】（1）115℃；（2）7200N；（3）0.072kg 【解析】解：（1）在1标准大气压下，高压锅内气压 p气=Δp+p0=0.6×105Pa+105Pa=1.6×105Pa 由图像可知，水温最高可达115℃。 （2）高压锅内外压力差 ΔF=ΔpS=0.6×105Pa×0.12m2=7200N （3）水温到115℃时，排气孔内外压力差 ΔF′=ΔpS′=0.6×105Pa×12×10-6m2=0.72N 限压阀重力 G=ΔF′=0.72N 所以 答：（1）水温最高可以达到115℃； （2）锅盖受到的内外最大压力差为7200Pa； （3）压在排气孔上的限压阀质量不得超过0.072kg。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$