内容正文:
第3节 空气的“力量”
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 大气压强的存在 1
题型2 大气压强的测量 4
题型3 大气压的变化 9
【能力培优练】 12
【链接中考】 29
【重难题型讲解】
题型1 大气压强的存在
1.大气对浸在它里面的物体也有压强,叫做大气压强。简称大气压。
2.大气压的产生原因:地球周围包含着厚厚的空气层(大气层),这些空气因地球吸引而受重力作用,同时空气又具有流动性,因此大气对浸在其中的物体表面就产生了压强。
3.特点:大气向各个方向都有压强;大气内部某一点向各个方向的压强相等;因为空气具有流动性,也像液体一样向各个方向都有压强。
4.最早证明大气压强存在的实验:马德堡半球实验。
5.应用:
点拨 平时感觉不到大气压存在的原因:大气压在我们周围时时存在,我们却没感觉到,是因为人身体内外空气相通,身体部位内外所受大气压强相同,身体部位内外所受大气压力相互平衡。
【典例1-1】一张硬纸片就可以托起一整杯水,若杯口朝向其他方向,如图所示,则硬纸片 (会/ 不会)掉下,这说明 。
【答案】 不会 大气内部向各个方向都有压强
【详解】[1][2]这是探究大气压存在的实验,如图,将杯子倒置纸片不会掉下,说明大气有向上的压强;若杯口朝向其他方向,如图所示,则硬纸片也不会掉下,因为大气内部有向各个方向的压强。
【典例1-2】在塑料管中装满水,用一块硬纸片覆盖在管口压紧,将塑料管倒置后,水不会从管中流出(如图所示),这一现象证明了 存在;若此时在塑料管的上端扎一个孔,水 (填“会”或“不会”)从孔中向外喷出。
【答案】 大气压 不会
【详解】[1]将装满水的塑料管用纸片盖住,迅速倒置,纸片不会往下掉,这是因为纸片下端的大气压大于纸片上端水柱产生的压强,这一现象证明了大气压存在。
[2]当管顶端开个小孔时,管中水的上方大气压与管外大气压相等,管中的水和纸片在自身重力的作用下下落,不会从孔中向外喷出。
跟踪训练1如图所示的现象中,是利用大气压强的是( )
A.救生锤能击碎车窗玻璃 B.吸盘能吸附在墙上
C.拦河坝上窄下宽 D.给病人注射药液
【答案】B
【详解】A.救生锤是利用减小受力面积来增大压强的,不是利用大气压,故A不符合题意;
B.吸盘使用时,将盘内的空气挤出,松手时,盘内气压减小,外界大气压将吸盘压在墙上,从而使吸盘与墙面的摩擦力增大的,是利用大气压,故B符合题意;
C.拦河坝的形状上窄下宽是因为液体的压强随着深度的增加而增大,与大气压无关,故C不符合题意;
D.给病人注射药液,利用的是人的推力,与大气压无关,故D不符合题意。
故选B。
跟踪训练2小李用矿泉水瓶做实验:
(1)如图甲,他用水平力推瓶子,瓶子由静止沿桌面平稳的移动,说明了力可以改变物体的 :如图乙,小李用力捏瘪了空矿泉水瓶,说明了力可以使物体发生 ;
(2)他向空矿泉水瓶倒入一些温水,然后拧紧瓶盖,过一会发现瓶子也发生了如图乙所示现象—变瘪了,说明了 的存在;
(3)他在矿泉水瓶中装水,在侧壁扎了三个小孔,观察到如图丙所示的现象,说明了①液体对 也有压强;②同种液体深度 ,压强越大。
【答案】(1) 运动状态 形变 (2)大气压 (3) 容器侧壁 深度越深
【详解】(1)[1]他用水平力推瓶子,瓶子由静止沿桌面平稳的移动,瓶子在力的作用下运动状态发生了改变,故可说明力可以改变物体的运动状态。
[2]用力捏空矿泉水瓶,发现瓶子变瘪了,瓶子受力后形状发生改变,这说明力可以使物体发生形变。
(2)他向空矿泉水瓶倒入一些温水,瓶内空气温度升高,体积变大,故会排出一部分空气,使瓶内空气密度变小,从而使瓶内气压变小,瓶子变瘪了,说明瓶子外部受到压力大于内部的压力,瓶子的外部只有空气,说明了大气压的存在。
(3)[1][2]在矿泉水瓶中装水,在侧壁扎了三个小孔,由图丙可知,水从三个小孔处流出,说明液体对容器的侧壁也有压强;最下面小孔处水的深度最大,该小孔处的水喷出的最远,说明该小孔处受到的压强最大,说明液体压强随深度的增加而增大。
题型2 大气压强的测量
最早测定大气压的是意大利科学家托里拆利。
1.托里拆利实验
(1)实验器材:长约1m一端封闭的玻璃管、 水银、水银槽 、刻度尺
(2)实验步骤:
①玻璃管灌满水银,用手指将管口堵住。
②将管倒插到水银槽里,松开手指。
③观察竖立(倾斜)管内水银面下降,测量管内与槽内水银面高度差。
(3)实验现象:管内水银面下降到一定高度停止下降;改变管子倾斜度,其高度不变。
(4)实验分析:作用在水银槽液面上的大气压强,能大小不变地在水银内向各个方向传递.则该截面下方受到向上的压强作用,大小等于大气压强。另一方面,该截面上方是76 cm高的水银柱。水银柱上方又是真空的。因为该截面此时静止不动,所以它受到上、下方向的压力相平衡,而截面上、下面的面积相等,故此大气压强在数值上恰好等于76 cm高的水银柱所产生的压强。由二力平衡可知大气压强等于水银柱液体压强。
(5)实验结论:
大气压支持760mm高的水银柱,即大气压等于760mm水银柱产生的压强:
p大气 = p水银=ρ水银gh= =13.6×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m=1.013×105 Pa
通常把这样大小的大气压叫做标准大气压:1标准大气压 p0= 1.013×105 Pa=760mmHg
讨论交流
①将玻璃管中灌满水银,目的排出玻璃管内的空气。
②将玻璃管倒插在水银槽中,放开手指后,玻璃管中的水银会下降,其上方形成真空。
③当大气压不变,玻璃管倾斜、上提下压、粗细不同等时,水银柱竖直高度不变。
④ 测量高度时,要测水银槽内水银液面到玻璃管中水银柱液面的竖直高度。
⑤ 玻璃管内装水银,而不用水。原因是水的密度太小,水柱太高,使用不方便。(标准大气压下,水柱约10.34m)
⑥若玻璃管内混有少量空气,水银柱的高度会偏小,则测量的结果比实际大气压小。
2.自制气压计
拿着这个装置从楼下到楼上,观察细管中水柱的高度变化。并给出解释。
实验现象:随着高度的增加管内水柱高度变大。
实验表明:大气压随高度增加而减小。
【典例2-1】在长约1米、一端封闭的玻璃管灌满水银,用手指将管口堵住,然后倒插在水银槽中,放开手指,管内水银面下降到一定高度时就不再下降,如图所示。
(1)为了测得大气压的值,这时必须测量内外水银面的 ;
(2)如果将水银槽中的玻璃管稍微倾斜,水银柱的高度将 (选填“增大”、“减小”或“不变”);
(3)如果把装置里的水银换成水,将玻璃管灌满水后倒插在水槽内,管中的水柱 下降(选填“会”或“不会”);
(4)如果在管壁的中间开一个小孔,里面的水柱 喷出(选填“会”或“不会”),理由是 。
【答案】 高度差 不变 不会 不会 小孔处有空气进入,玻璃管和水槽组成连通器,则管内的水不会从小孔喷出,反而会立即下降,直到液面相平
【详解】(1)[1]此时管内水银面下降到一定高度时就不再下降,表示大气压强能支持这样高度的水银,大气压强等于这样高度的水银产生的液体压强,为了测得大气压的值,这时必须测量管内外水银面高度差。
(2)[2]如果将水银槽中的玻璃管稍微倾斜,大气压值不变,则水银柱的高度将不变。
(3)[3]一个标准大气压为760毫米汞柱,由
p=ρ水银gh水银=ρ水gh水
可知,如果水银气压计中的水银用水代替,大约能支持10m高的水柱,所以把水银换成水,将玻璃管灌满水后倒插在水槽内时,管中的水柱不会下降。
(4)[4][5]当管中间开一个小孔时,小孔处有空气进入,玻璃管和水槽组成连通器,则管内的水不会从小孔喷出,反而会立即下降,直到液面相平。
【典例2-2】如图所示的托里拆利实验中,测得的大气压强等于 cm高水银柱所产生的压强。如果此时在该实验室做“观察水沸腾”的实验,测得水的沸点将 (选填“高于”、“等于”或“低于”)100℃。
【答案】 75 低于
【详解】[1]托里拆利实验中,用水银柱的高度表示大气压的大小,水银柱的高度是指玻璃管内外水银面高度差,是指竖直方向上的高度差,所以测得的大气压强等于75cm高水银柱所产生的压强。
[2]液体沸点随气压降低而降低。水在1标准大气压条件下的沸点为100℃,当时的大气压小于标准大气压,则水的沸点低于100℃。
跟踪训练1如图所示的是托里拆利实验的规范操作过程,下列说法错误的是( )
A.将玻璃管倾斜,管内外水银面的高度差不变
B.换用粗玻璃管做实验时,管内外水银面的高度差变小
C.实验中玻璃管内不小心进入了空气,管内外水银面的高度差变小
D.换用密度比水银小的液体做实验,管内外液面的高度差变大
【答案】B
【详解】AB.托里拆利实验中,管内水银柱产生的压强等于大气压强,大气压不变,管内外水银面的高度差就不会发生改变,水银柱的高度差与玻璃管的粗细无关,因此将玻璃管倾斜或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错误,符合题意;
C.实验中玻璃管内不小心进入了空气,管内的空气会对水银柱产生向下的压强,使管内外水银面的高度差变小,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。
跟踪训练2(多选)如图所示是做测量大气压值的实验,下列说法中正确的是( )
A.若大气压变大,则玻璃管中水银柱的液面上升
B.在大气压不变的情况下,若换用更粗的玻璃管,则管中水银柱的液面会下降
C.在大气压不变的情况下,如果玻璃管内水银柱上方混入少量空气,玻璃管中水银柱的液面会上升
D.在大气压不变的情况下,无论是倾斜玻璃管,还是向上提玻璃管(管口不离开水银槽中的水银面),玻璃管中与水银槽中的水银面高度差都不变
【答案】AD
【详解】A.由图可知,大气压支持760mm水银柱,即此时大气压与760mm水银产生的液体压强相等,若大气压变大,大气压所支持的水银柱高度变大,则玻璃管中水银柱的液面上升,故A正确;
B.在大气压不变的情况下,大气压所支持的水银柱高度不变,水银柱的高度与玻璃管的横截面积无关,故B错误;
C. 在大气压不变的情况下,如果玻璃管内水银柱上方混入有少量空气,水银柱上会有一点气压,玻璃管中水银柱的液面会下降,故C错误;
D. 在大气压不变的情况下,大气压所支持的水银柱高度不变,无论是倾斜玻璃管,还是向上提玻璃管(管口不离开水银槽中的水银面),玻璃管中与水银槽中的水银面高度差都不变,故D正确。
故选AD。
题型3 大气压的变化
1.大气压与高度的关系:海拔越高,气压越小;海拔越低,气压越大。
在海拔3000m以内,大约每升高10m,大气压大约减小100Pa。
2.其它因素有天气、温度、体积等。
(1)天气:通常晴天比阴天气压高,冬天比夏天气压高。
(2)温度:当质量和体积不变时,气体温度越高,气压越大。
(3)体积:当质量和温度一定时,体积越小,气压越大。
3.液体的沸点与大气压的关系
大气压越低,水的沸点越低。
4.大气压的应用:活塞式抽水机
【典例3-1】如图所示,陆地上物体浸在大气中,好比鱼浸在水中;海拔越低的位置气压越 (选填“高”或者“低”),假设大气密度均匀,类比液体压强,尝试解释原因: 。
【答案】 高 见解析
【详解】[1][2]如图所示,类比液体压强,海拔越低,相当于深度越深,假设大气密度均匀,由公式可知,海拔越低的位置气体压强越高。
【典例3-2】如图所示是“天气预报瓶”的创意新品,A为玻璃管,与大气相通,B为密闭的玻璃球,A与B下部相通,内装红墨水。下列说法不正确的是( )
A.晴天气压比阴雨天的高,阴雨天A管液面逐渐下降
B.A管与B球中液面相平时,B球内气压等于外界大气压
C.A管越细,越容易看出天气引起的气压变化
D.将装置从一楼拿到十楼,A管中液面上升
【答案】A
【详解】A.晴天气压比阴雨天空气更干燥,空气密度过大,大气压更大;阴雨天瓶外气压变小,瓶内气压几乎不变,在气压差的作用下,阴雨天A管液面逐渐升高,故A错误,符合题意;
B.A管与B球中液面相平时,A管与B球中液面上方的气压相同,即B球内气压等于外界大气压,故B正确,不符合题意;
C.A管是弯曲的,越细时其长度变化越明显,当天气气压变化,液面变化更明显,越容易看出天气引起的气压变化,故C正确,不符合题意;
D.将装置从一楼拿到十楼,由于气压随海拔高度升高而减小,则外界大气压减小,瓶内气压不变,在气压差的作用下,A管中液面上升,故D正确,不符合题意。
故选A。
跟踪训练1关于大气压的变化,说法正确的是( )
A.在同一地点大气压强的值是固定不变的
B.在不同的地点大气压强的值一定不同
C.大气压随海拔高度升高而减小
D.大气压随高度升高而增加
【答案】C
【详解】A.在同一地点,大气压的值不是固定不变的,比如会随天气、温度等因素变化,故A错误;
B.在不同的地点,大气压的值可能相同,也可能不同,故B错误;
C.大气压随海拔高度升高而减小,因为海拔越高,空气越稀薄,大气压越小,故C正确;
D.大气压随高度升高而减小,不是增加,故D错误。
故选C。
跟踪训练2小雪用如图所示的两套实验装置来观察并研究大气压强,清晨将两套装置放在实验室水平台面上,观察并测量的数据如图所示,中午时观察到乙图中玻璃管内的液面高度比清晨时的大,若不考虑气密性对实验的影响.下列说法正确的是( )
A.此时实验室内的大气压强为标准大气压强
B.向甲图水银槽中添加水银,管内液面会上升
C.中午实验室内气压比清晨时气压高
D.将乙图装置从1楼移至30楼的过程中,将变小
【答案】B
【详解】A.一个标准大气压能压起的水银柱的高度为760mm,而图示中,压起水银柱的高度低于760mm,所以此时实验室内的大气压强小于标准大气压,故A错误;
B.向图甲水银槽添加水银,大气压不变,压起水银柱高度不变,管内与水银槽的水银面高度差不变,水银槽内水银高度增大,则管内液面会上升,故B正确;
C.图乙中,中午观察到玻璃管内液面高度比清晨的大,说明中午的大气压比清晨的低,因为由清晨到中午,乙装置中液面上方气压不变,外界大气压变小时,装置中液面气压比外界大气压大,将液体压进玻璃管,管内液面升高,反之,外界气压变大,玻璃管内液面降低,故C错误;
D.大气压随着海拔高度的升高而降低,将乙装置从1楼移到30楼,大气压变小,而装置内液面气压不变,于是将液体压进玻璃管,管内液面升高,h变大,故D错误。
故选B。
【能力培优练】
1.奥托·冯·格里克市长用马德堡半球实验向人们演示了( )
A.重力的方向 B.大气压的存在 C.空气的阻力 D.测量大气压的值
【答案】B
【详解】A.重力的方向是竖直向下的,与马德堡半球实验无关,该实验无法演示重力的方向,故A不符合题意;
B.马德堡半球实验中,两个半球被抽成真空后,在外界大气压的作用下紧紧压在一起,需要很大的力才能将它们拉开,这直接向人们展示了大气压的存在,故B符合题意;
C.空气的阻力是物体在空气中运动时受到的阻碍作用,马德堡半球实验主要研究的是大气对半球的压力,与空气阻力无关,故C不符合题意;
D.测量大气压的值的实验是托里拆利实验,而马德堡半球实验主要是证明大气压的存在,并非测量其数值,故D不符合题意。
故选B。
2.如图所示的现象或生活用品中,没有利用大气压的是( )
A.甲图:用注射器将药液注入人体肌肉中 B.乙图:用吸管喝饮料
C.丙图:盖在装满水杯口的硬纸片掉不下来 D.丁图:用吸盘搬运玻璃
【答案】A
【详解】A.用注射器将药液注入人体肌肉中时,是依靠活塞推动注射器内的药液,使药液在压力的作用下进入人体肌肉,这是通过外力直接对药液施加压力,将药液注入人体,与大气压无关,故A符合题意;
B.用吸管喝饮料时,先把吸管内的空气吸走,使吸管内的气压减小,小于外界大气压。在外界大气压的作用下,饮料被压入吸管,进而进入口中,所以用吸管喝饮料利用了大气压,故B不符合题意;
C.盖在装满水杯口的硬纸片掉不下来,是因为杯内装满水,排出了空气,杯内几乎没有空气,而外界存在大气压。大气压对硬纸片有向上的压力,这个压力大于水对硬纸片向下的压力,所以硬纸片掉不下来,该现象利用了大气压,故C不符合题意;
D.用吸盘搬运玻璃时,先把吸盘内的空气挤出,使吸盘内的气压减小,小于外界大气压。在大气压的作用下,吸盘紧紧地压在玻璃上,这样就可以利用吸盘搬运玻璃,所以用吸盘搬运玻璃利用了大气压,故D不符合题意。
故选A。
3.如图是神舟十九号宇航员在太空舱工作的情景,对太空舱内的气压,以下估测最符合实际的是( )
A.1000mmHg B.2标准大气压 C.105Pa D.104Pa
【答案】C
【详解】神舟十九号太空舱在太空中处于近乎真空的环境,太空舱内需要模拟地球表面的气压环境,以保障宇航员的正常生理活动。 标准大气压的数值为:1 标准大气压 = 760mmHg ≈ 1.013×105Pa,即舱内的气压大约为105Pa。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
4.图甲为我国战国时期的青铜汲酒器,体现了我国古人高超的智慧与非凡匠心。如图乙所示,将汲酒器放入酒坛,酒通过汲酒器下方的b孔灌入汲酒器;如图丙所示,用手摁住上方的a孔,并将汲酒器从酒坛取出,酒就不会流出。下列情景中,与图丙的工作原理相同的是( )
A.排水管的U形存水弯
B.吸盘能吸附在光滑的墙面上
C.潜水员深潜时要穿抗压潜水服
D.运-20水平飞行时获得向上的升力
【答案】B
【详解】图乙青铜汲酒器放入酒坛中, 酒通过汲酒器下方的b孔灌入汲酒器,如图丙所示,用手摁住上方的a孔,并将汲酒器从酒坛取出,在大气压作用下,酒就不会流出。
A.洗手池下方排水管的U形“反水弯”利用了连通器原理,故A不符合题意;
B.使用塑料吸盘时,先挤出里边的空气,使其内部气体压强减小,在外界大气压的作用下就把它压在了光滑的墙面上,故B符合题意;
C.深海潜水员必须穿抗压潜水服是因为海水压强随深度的增加而增大,故C不符合题意;
D.飞机升力应用了气体流速大的地方压强小的原理,故D不符合题意。
故选B。
5.如图所示,为托里拆利实验的情景,要使管内外水银面的高度差h变小,以下操作可行的是( )
A.将玻璃管稍微倾斜放置
B.将玻璃管稍微向上提升,管口不离开液面
C.使用更粗的玻璃管做实验
D.将装置拿到海拔高的地方做实验
【答案】D
【详解】ABC.托里拆利实验中,管内外水银面的高度差只与当地大气压有关,与玻璃管的长短、玻璃管的粗细、玻璃管是否倾斜、玻璃管的上提下压均无关,故ABC不符合题意;
D.托里拆利实验中,管内水银柱的压强等于当地大气压,将装置拿到海拔高的地方做实验,大气压减小,支持的水银柱高度降低,故D符合题意。
故选D。
6.如图所示的“天气预报瓶”是央视《大风车》栏目的创意新品,A玻璃管与大气相通,B为密闭的玻璃球,A与B下部连通。当A管液面明显上升时,往往转为阴雨天气。下列说法正确的是( )
A.A管液面上升时,显示大气压增大 B.A管和B球组成一个连通器
C.天气预报瓶从山脚移到山顶,A管液面下降 D.阴雨天气,外界气压会减小
【答案】D
【详解】AD.由于球内气压不变,当A管液面明显上升时,说明外界大气压变小,此时天气为阴雨天气,故A错误,D正确;
B.上端开口,底部连通的容器是连通器,由图可知,B球是密闭的,因此,A管和B球没有组成连通器,故B错误;
C.天气预报瓶从山脚移到山顶,由于气压随海拔升高而减小,所以A管液面将上升,故C错误。
故选D。
7.托里拆利测量大气压强值的实验如图所示。以下判断正确的是( )
A.此时大气压强等于770mm高水银柱所产生的压强
B.若此时换用更粗的试管做实验,水银柱的高度仍然会和现在一样高
C.若将此水银柱倾斜一定角度,管内水银柱高度变小
D.若将此装置从嘉祥锦江校园拿到峨眉山山顶,管内水银柱高度不变
【答案】B
【详解】A.玻璃管和水银槽中的液面高度差为760m,此时大气压强等于760mm高水银柱所产生的压强,故A错误;
B.玻璃管和水银槽中的液面高度差与大气压的大小有关,若此时换用更粗的试管做实验,由于外界大气压强不变,水银柱的高度仍然会和现在一样高,故B正确;
C.若将此水银柱倾斜一定角度,由于外界大气压强不变,管内水银柱高度不变,水银柱的长度变长,故C错误;
D.若将此装置从嘉祥锦江校园拿到峨眉山山顶,外界的大气压因高度升高而减小,管内水银柱高度变小,故D错误。
故选B。
8.小莲用力拧瓶盖,可是怎么也拧不动,如图1所示,当她用勺子在瓶盖边缘撬了几下后如图2所示,用手一拧瓶盖就打开了:这主要是因为用勺子撬瓶盖可以( )
A.减小瓶盖与瓶口的接触面积
B.减小瓶内外气体的压强差
C.减小瓶盖上方受到的压强
D.增大瓶盖与瓶口间的摩擦力
【答案】B
【详解】如图所示的瓶子是真空包装,瓶内气压很低,瓶盖在外界大气压的作用下很难打开,在瓶盖边缘撬了几下后大气进入瓶子内部,瓶内外气压平衡后,盖子压力差减小,就容易打开了。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
二、多选题
9.如图为伽利略温度计的示意图,敞口玻璃瓶内装有适量的水,玻璃泡内有空气。下列说法正确的是( )
A.玻璃管中水柱不流出,是因为有大气压 B.大气压增大时,玻璃管中的液面会升高
C.玻璃泡内空气的压强小于大气压 D.玻璃管内水柱对玻璃瓶内液面的压强等于大气压
【答案】ABC
【详解】A.玻璃管中水柱不流出,是因为大气压对水柱有向上的支持力,使得水柱能够保持在玻璃管中,故A正确;
B.当大气压增大时,会对玻璃瓶内的水面产生更大的压力,从而使玻璃管中的液面上升,故B正确;
C.玻璃泡内空气的压强加上玻璃管内水柱产生的压强等于大气压,所以玻璃泡内空气的压强小于大气压,故C正确;
D.玻璃泡内空气的压强加上玻璃管内水柱产生的压强等于大气压,即玻璃管内水柱对玻璃瓶内液面的压强小于大气压,故D错误。
故选ABC。
10.如图所示为用塑料瓶等材料制作的简易活塞式抽水机结构示意图,关于该抽水机的结构和工作原理,下列说法正确的是( )
A.玻璃球的作用是当活塞下移时堵住水,不让水从塑料瓶的下端口流出
B.提起活塞,塑料瓶内活塞下方的气体压强大于外界大气压强
C.提起活塞,低处的水受大气压的作用推开玻璃球进入塑料瓶内
D.低处的水进入塑料瓶后,压下活塞时,水推开阀门进入活塞上方的塑料瓶内
【答案】ACD
【详解】AC.玻璃球的实际作用是单向阀,其功能是:当活塞上提时,瓶内气压降低,低处的水在大气压作用下推开玻璃球进入瓶内;当活塞下压时,瓶内水压增大,玻璃球由于重力下落,堵住下端口,防止水倒流回低处,故AC正确;
B.提起活塞时,瓶内体积增大,气体压强减小,低于外界大气压,此时外界大气压将水压入瓶内,故B错误;
D.压下活塞时,瓶内水压增大,玻璃球堵住下端口,水无法倒流回低处。则水推开阀门进入活塞上方的塑料瓶内,故D正确。
故选ACD。
三、填空题
11.如图,一根有刻度的细玻璃管两端开口,通过橡皮塞插入装有红色溶液的玻璃瓶中,制成一个简易气压计,细玻璃管内的液柱是由于瓶内的气压 瓶外的大气压而形成的。小明拿着该装置乘坐电梯从1楼到24楼,细玻璃导管中的液面会 。
【答案】 大于 升高
【详解】[1]瓶内气压等于细玻璃管内的液柱产生的压强与瓶外的大气压之和,则细玻璃管内的液柱是由于瓶内的气压大于瓶外的大气压而形成的。
[2]小明拿着该装置乘坐电梯从1楼到24楼,海拔高度越高,空气越稀薄,大气压越小,则乘坐电梯的过程中,大气压变小,瓶内气压不变,在气压差作用下,细玻璃导管中的液面会升高。
12.如图所示,将装满水的杯子倒置过来,纸片不下落,说明纸片受到 的作用,它随海拔高度的增加而 (选填“增大”或“减小”)。
【答案】 大气压 减小
【详解】[1]将装满水的杯子倒置过来,纸片不下落。因为杯子内装满水,没有空气,而纸片下方受到大气压的作用,这个大气压能够托住纸片和水,使其不下落。所以说明纸片受到大气压的作用。
[2]随着海拔高度的增加,大气变得稀薄,大气压强会减小,即大气压随海拔高度的增加而减小。
13.如图是某科研小组用来观察并研究大气压的两个实验装置,则此时的大气压强相当于 水银柱产生的压强;图甲中若将玻璃管从竖直位置稍稍向右倾斜,则玻璃管内外水银面的高度差 (选填“变大”“不变”或“变小”)。若拿着图乙的自制气压计从华山山脚到华山山顶,玻璃管内液面将 (选填“上升”“下降”式“不变”)。
【答案】 755 不变 上升
【详解】[1]如图甲所示,玻璃管中水银柱液面到水银槽中的水银液面的距离是755mm,即玻璃管内、外水银面的高度差为755mm,所以此时的大气压强相当于755mm水银柱产生的压强。
[2]由于此时外界大气压不变,所以能托起的水银柱的高度不变,所以玻璃管内外水银面的高度差不变。
[3]由乙图可知,瓶内大气压、外界大气压和玻璃管中液体在瓶内液面处产生的压强之间的关系为,当自制气压计从华山山脚到华山山顶的过程中,海拔变高,变小,由于瓶内是密闭环境,气体体积基本不变,则基本不变,所以增大,根据可知,瓶内液面所处深度变深,所以玻璃管内液面将上升。
14.现用某种密度较大的液体做成一个简易的气压计,当大气压为p0时,管内外液面高度差为h3,如图所示。现将管竖直向上提升少许,下端管口未露出槽内液面,管内外液面高度差将 (选填“变大”“不变”或“变小”);将此简易气压计拿到山顶,发现管内外液面高度差为h4,则山顶的气压为 (用h4,h3,p0表示)。
【答案】 不变
【详解】[1]由托里拆利实验结论可知,管内液柱的高度由外界大气压和流体的密度决定,将管竖直向上提升少许,并没有改变这两个因素,故管内外液面高度差不变。
[2]由可得,山顶气压用p表示,到山顶过程中流体的密度不变,则可得
15.图甲为我国战国时期的青铜汲酒器,上端封闭,靠近顶端处开一小孔a,下端有一小孔b,示意图如图乙所示。将其放入酒中时,汲酒器和酒缸就构成了一个 ,酒水由底部的圆孔b流进汲酒器内;用拇指压住a孔并向上提起,酒水被 力密封在汲酒器内;松开拇指,在 力的作用下酒水便会缓缓流下。
【答案】 连通器 大气压 重
【详解】[1]当汲酒器插入酒缸中时,汲酒器和酒缸上端开口、底部连通,构成一个连通器,酒水由底部的圆孔b流进汲酒器内。
[2]用拇指压住a孔并向上提起,汲酒器内气压小于大气压,则在大气压的作用下酒水不会从b孔流出,即酒水被大气压力密封在汲酒器内。
[3]松开拇指,空气进入汲酒器内,则汲酒器内气压等于大气压,则汲酒器内外气压相等时,酒水在重力的作用下,会缓缓流下。
16.神秘西藏,让人向往。
(1)第一次去西藏容易出现高原反应,主要是因为大气压随着海拔高度的增加而 ;
(2)为了更快地煮熟食物,常使用高压锅(如图),锅内气体压强升高,沸点 ;
(3)高压锅安全阀被顶起瞬间,此时安全阀在 个力的作用下达到平衡状态;
(4)在西藏地区烧水时,要达到和平原同样的最高温度,需 安全阀的质量。
【答案】(1)降低(2)升高(3)3(4)增大
【详解】(1)海拔越高,空气越稀薄,大气压越小。因此大气压随着海拔高度的增加而降低,西藏海拔高,大气压小,会造成呼吸困难,所以第一次去西藏容易出现高原反应。
(2)大气压强越大,液体的沸点越高,为了更快地煮熟食物,常使用高压锅,锅内气体压强升高,沸点越高。
(3)安全阀被顶起瞬间,它受到竖直向下的重力、竖直向下的锅内气体压力以及竖直向上的外界大气压力,共3个力的作用,此时处于平衡状态。
(4)西藏地区大气压低于平原,根据高压锅安全阀受力平衡,要达到平原同样的最高温度(即同样的沸点,对应同样的锅内气压),需要增大安全阀的重力来平衡较小的外界大气压,所以需增大安全阀的质量。
17.如图是小明制作的简易活塞式抽水机结构图。将进水口浸入水中,向上提起活塞时,阀门处于 (选填“闭合”或“打开”)状态,水在 的作用下流入抽水机。玻璃球的作用是在活塞向 (选填“上”或“下”)运动时阻挡水流。
【答案】 闭合 大气压 下
【详解】[1]向上提起活塞时,活塞下方压强减小,外界大气压会使阀门关闭,防止活塞上方的水回流到活塞下方。
[2]向上提起活塞时,活塞下方压强小于外界大气压,水在大气压的作用下流入抽水机。
[3]玻璃球的作用是在活塞向下运动时阻挡水流向下,水进入活塞上方,从出水管流出。
18.阴阳壶又名双心壶,是我国古人智慧的结晶,也是极具收藏价值的传统手工艺品。其实物与内部结构如图所示。当用手堵住乙孔时,装有乙液体的壶身与壶嘴 (填“是”或“不是”)连通器,此时在 的作用下,导致壶内乙液体不能流出。
【答案】 不是 大气压
【详解】[1]上端开口、底部相连通的容器叫连通器,当用手堵住乙孔时,装有乙液体的壶身一端的上端开口,一端封闭,所以壶身与壶嘴就不再是连通器了。
[2]使用时,阴阳壶倾斜,两种液体都向下运动,若捂住乙孔,则乙液体侧壶内气体压强随体积的增大而减小,乙液体侧壶内气体压强小于外界大气压,所以乙液体在大气压的作用下不能倒出。
19.如图所示,在橡皮塞中插入两根两端开口的玻璃管,在其中一根玻璃管上套一个小气球,并用线扎紧;另一根与抽气筒连接。当用抽气筒抽出瓶内的部分空气时,瓶外的空气在 的作用下进入气球内,使气球鼓起来。世界上最先用实验精确测出此值的科学家是 。
【答案】 大气压 托里拆利
【详解】[1]当用抽气筒抽出瓶内的部分空气时,瓶内气体减少,瓶内气压减小,瓶外气压不变,瓶中气体压强小于外界大气压强,瓶外的空气在大气压的作用下进入气球内,使气球鼓起来。
[2]根据物理学史可知,1643年,意大利科学家托里拆利首先利用长玻璃管和水银槽,测出了大气压的数值,此实验命名为托里拆利实验。
20.如图所示的装置是人体腹式呼吸过程的简单模型,气球相当于肺,橡皮膜相当于体内腹部上方的横膈膜。当向下拉橡皮膜时,瓶内的气球将变大,说明此时瓶内气压 大气压(选填“大于”或“小于”),这个步骤是模拟人的 (选填“吸”或“呼”)气过程。在登山的过程中,随着海拔的升高,人会感觉呼吸困难,这是因为海拔越高的地方,气压越 (选填“高”或“低”)
【答案】 小于 吸 低
【详解】[1]当向下拉动橡皮膜时,瓶内气体的体积增大,根据气体压强跟体积的关系可知,此时瓶内气体的压强将减小,由于瓶内气压减小,小于瓶外大气压,外界空气进入气球。
[2]吸气时,人的肺体积增大,肺内气压减小,外界空气在大气压的作用下进入人的肺内,所以这个步骤是模拟人的吸气过程。
[3]气压的大小与高度有关,高度越高,气压越小,所以海拔越高,大气压越低。
21.如图所示的吸盘是安装铝扣板的专用工具,其能紧紧吸附在铝扣板上,主要利用了 ,吸盘吸附在面积为的铝扣板上,若吸盘内部气压为,外界大气压为,则吸盘受到的大气压力差为 N。
【答案】 大气压 800
【详解】[1]把吸盘挤压在铝扣板上,将吸盘内的空气挤出来,使吸盘内的气压小于外界大气压,所以吸盘就被大气压的压在铝扣板上。
[2]吸盘内外的压强差
则吸盘受到的大气压力差
22.暑期小明和爸爸乘车去西藏旅游,在扬州时,密封的面包包装袋扁扁的如图甲,到西藏后打开行李箱发现包装袋胀鼓鼓的如图乙。则从扬州到西藏,包装袋中的空气的质量 ,体积 ,密度 (均选填:变大/变小/不变),由此可知西藏的大气压比扬州的大气压 (高/低)。
【答案】 不变 变大 变小 低
【详解】[1]质量是物体本身的性质,与位置无关,从扬州到西藏,包装袋中的空气的质量不变。
[2][3]在扬州时,密封的面包包装袋扁扁的如图甲,到西藏后打开行李箱发现包装袋胀鼓鼓的如图乙,气体膨胀,则体积变大。由得,质量不变,体积变大,密度变小。
[4]包装袋中气体的气压几乎不变,在扬州时,密封的面包包装袋扁扁的如图甲,到西藏后打开行李箱发现包装袋胀鼓鼓的如图乙,是因为外界大气压变小,内外压强差变大,包装袋才会鼓起,所以西藏的大气压比扬州的大气压低。
23.欢欢设计了一个盆景“自动供水装置”,如图。当盘中水位下降到瓶口以下,水会流出,使盘中水位升高,瓶口再次浸没,瓶中的水在 的作用下不再流出;假设塑料瓶中的水位与盆景中水面高度差为,外界大气压为。则此时瓶内气体压强的字母表达式为 。(水的密度用表示)
【答案】 大气压
【详解】[1]瓶口浸没后,瓶内水在重力作用下流出,瓶内空气变稀薄,大气压减小,而瓶外大气压不变,瓶内外存在一个压强差,所以大气压使瓶内水不再流出。
[2]盘中水面在外界大气压p0、水提供的压强p水、瓶内气体压强p内的作用,处于静止状态,所以它们之间的关系为
即
所以瓶内气体压强
24.宋朝著名文学家范成大到海拔3700米的峨眉山旅游,发现山上“煮米不成饭”,他认为是因为山上的泉水太寒冷,而我们通过如图实验:在水停止沸腾后,利用注射器向外抽气,电热杯中的气体被抽出,可以观察到水又重新沸腾起来,由此可知气压 时,水的沸点 (均选填“升高”、“不变”或“降低”)。
【答案】 降低 降低
【详解】[1][2]通过用注射器向外抽气,使电热杯内气体减少,气压降低,水又重新沸腾起来,说明水的沸点降低,说明气压降低,水的沸点降低。在高海拔地区,气压比平原地区低很多,所以水的沸点会明显低于100℃,从而导致煮食物时,水在较低温度就沸腾了,无法达到使米煮熟所需的温度,就会出现“煮米不成饭”的现象。
四、实验题
25.活塞式抽水机结构简单,使用方便。图甲、乙、丙是其工作原理的示意图。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:
a.(图甲)若提起活塞,阀门A受到大气压的作用而关闭,活塞的下面空气稀薄,气压_______①外界的大气压。于是低处的水受到大气压的作用推开阀门B进入圆筒;
b.(图乙)压下活塞时,阀门B被水压下而关闭,水被阻挡不能向下流动,于是冲开阀门A进入圆筒的上部;
c.(图丙)再提起活塞时,活塞上面的水迫使阀门A关闭,水被提升从出水管流出。与此同时,井里的水又在大气压的作用下推开阀门②________而进入圆筒。
d.这样,活塞不停地上下往复移动,水就从管口连续不断地流出。
(1)文中①处应填 (选填“大于”“小于”或“等于”),②处应填 (选填“A”或“B”)。
(2)有经验的人在使用该抽水机时先往圆筒里倒一点水,目的是增强活塞与筒壁间的( )
A.摩擦力 B.压强 C.气密性 D.密度
(3)在大气压为时,该抽水机提升水的最大高度是 m;(g取),在海拔3000m的青藏高原该抽水机提升水的最大高度 (选填“高于”“低于”或“等于”)在我市提升的最大高度。
(4)请举出一个与活塞式抽水机工作原理相同的生活中例子:例: 。
【答案】 小于 B C 10 低于 见解析
【详解】(1)[1][2]如图甲,提起活塞,阀门A受到大气压的作用而关闭,活塞的下面空气稀薄,则筒内的气压将变小,所以圆筒内气压小于外界的大气压。
如图丙,再提起活塞时,活塞上面的水迫使阀门A关闭,水被提升从出水管流出。与此同时,井里的水又在大气压的作用下推开阀门B而进入圆筒。
(2)[3]有经验的人在使用该抽水机时先往圆筒里倒一点水,形成水膜,增强活塞与筒壁间的气密性,使圆筒内的气压小于外界大气压,故选C。
(3)[4]该抽水机提升水的最大高度
[5]海拔越高,气压越低,在海拔3000m的青藏高原大气压低于市区,由可知,原该抽水机提升水的最大高度低于在我市提升的最大高度。
(4)[6]生活中与活塞式抽水机工作原理相同的例子有钢笔吸墨水,钢笔吸墨水时,挤出笔胆内的空气,笔胆内气压小于外界大气压,墨水在大气压的作用下被压入笔胆;其他的例子还有吸盘紧紧吸在墙上、用吸管喝牛奶、注射器吸药液等。
26.小明利用标有2.5mL的一次性注射器、弹簧测力计、细绳、刻度尺、橡皮帽等器材,对大气压的值进行测量(如图)。
(1)原理:
(2)小明的实验步骤如下:
A.把注射器的活塞推至注射器筒的底端,目的是 ,然后用橡皮帽封住注射器小孔;
B.用细尼龙绳拴住注射器活塞颈部,使绳的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动 (活塞/注射器筒)。当活塞开始滑动时,记下测力计的示数,即等于大气对活塞的压力;
C.再测量出注射器中 的长度,记为,读出注射器的容积;
D.记录实验数据填入表格,最后根据所测数据,计算出此时大气压值。
大气压力
注射器容积
(见步骤C)
活塞面积
大气压强
6
2.5
5
(3)小明发现,他所测得的大气压值明显高于标准大气压,导致小明测量结果偏大的原因可能是 。
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。
【答案】(1)
(2) 排尽筒内的空气 注射器筒 有刻度部分
(3)②③
【详解】(1)该实验的实验原理是,其中受力面积是通过来计算的,所以实验中要测出注射器的长度,需要刻度尺,并且用弹簧测力计测出大气压力。
(2)[1]将注射器的活塞推至注射器筒的底端,目的是将注射器内的所有空气排出,避免注射器的空气对实验结果产生干扰。
[2]用细绳拴住注射器活塞的颈部,然后水平向右慢慢地拉动注射器筒,此时可以近似认为注射器处于平衡状态,此时弹簧测力计的拉力与大气的压力刚好平衡。
[3]注射器为圆柱体形状,所以只要测出注射器内有刻度部分的长度L,再读出容积V,根据即可得到受力面积。
[4][5]由题意及上述分析可得,此时表中已知注射器容积为2.5mL=2.5cm3,表中缺的参数应该为注射器全部刻度的长度L/cm,由表中数据可得
L=5cm,因为注射器为圆柱体,根据V=SL可得
实验时,大气压力F=6N,则大气压强
(3)①④.活塞与注射器筒壁不完全密封,橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体,都会使拉力变小,在面积不变的情况下,测得的大气压偏小,故①④不符合题意;
②.在面积不变的情况下,活塞与注射器筒壁间有摩擦会导致测力计的测量值大于真实值,使得测量的力偏大,最终的结果也偏大,故②符合题意;
③.弹簧测力计的示数没有读准,测量结果可能偏大也可能偏小,故③符合题意。
故选②③。
【链接中考】
1.(2025·广西·中考真题)大气压强与我们的生活息息相关,能证实大气压强存在的实例是( )
A.用吸管吸水 B.用筷子夹菜 C.用细线切豆腐 D.用削笔刀削铅笔
【答案】A
【详解】A.用吸管吸水,现将吸管中空气吸出,吸管内的气压小于大气压,水在大气压作用下进入吸管,故A符合题意;
B.用筷子夹菜,筷子与菜间存在摩擦,在摩擦力的作用下,菜不会滑落,故B不符合题意;
C.用细线切豆腐,细线的受力面积减小,压力相同时,力的作用效果较明显,故C不符合题意;
D.用削笔刀削铅笔,刀片的受力面积减小,压力相同时,力的作用效果较明显,故D不符合题意。
故选A。
2.(2025·四川南充·中考真题)生活中,有很多物体会出现“胀”起来的现象,下列描述中“胀”起来的原理与其它三项不同的是( )
A.胎压正常的车轮胎,行驶到高原就“胀”起来
B.正常密封的食品袋,带到高海拔就“胀”起来
C.地面释放的氢气球,飞到高空中就“胀”起来
D.制作馒头的白面团,发酵过程中就“胀”起来
【答案】D
【详解】A.高原地区海拔高,大气压强比较低。车轮胎内的气压原本是与外界气压平衡的,到了高原后,外部气压降低,轮胎内部气压相对较高,导致轮胎“胀”起来。原理是外部气压降低导致内部气体膨胀。
B.密封的食品袋内部气压与外界大气压相等,带到高海拔后外部气压降低,袋内气压相对较高,导致袋子“胀”起来。原理是外部气压降低导致内部气体膨胀。
C.氢气球升到高空时,外部气压逐渐降低,气球内部的气压不变,所以氢气会膨胀,导致气球“胀”起来。原理是外部气压降低导致内部气体膨胀。
D.面团发酵时,酵母菌分解糖类产生二氧化碳(CO₂)气体,气体在面团内部积聚,导致面团“胀”起来。原理是内部气体(CO₂)的产生导致膨胀。
所以D选项与ABC三个选项“胀”起来的原理不同,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
3.(2025·山东烟台·中考真题)生活中很多现象都蕴含着物理奥秘,下列关于玻璃瓶的小实验解释正确的是( )
A.甲图:用大小不同的力敲打玻璃瓶的同一位置,能改变声音的音调
B.乙图:用力捏玻璃瓶,细管中液面上升,是因为细管发生了微小形变
C.丙图:将瓶子从一楼拿到十楼,细管中液面上升,说明大气压强随高度升高而增大
D.丁图:用吸管吸水时,水会沿着吸管进入嘴里,是因为大气压强的作用
【答案】D
【详解】A.用大小不同的力敲打玻璃瓶的同一位置,玻璃瓶的振动幅度不同,能改变声音的响度,故A错误;
B.用力捏玻璃瓶,玻璃瓶发生微小的形变,使玻璃瓶的容积变小,从而使细管中液面上升,故B错误;
C.大气压强随高度升高而降低,将瓶子从一楼拿到十楼,外界大气压降低,细管中液面上升,故C错误;
D.用吸管吸水时,是先吸走了管中的空气,使气压减小,在外界大气压的作用将饮料压入嘴中;故D正确。
故选D。
4.(2025·甘肃兰州·中考真题)如图所示,在做红磷燃烧测空气中氧气含量的实验中,氧气被消耗,集气瓶内气体的密度 (选填“变大”、“变小”或“不变”);打开止水夹,烧杯中的水在 的作用下进入集气瓶,根据集气瓶中水的体积变化,便可测出空气中氧气的体积占比。
【答案】 变小 大气压
【详解】[1]氧气被消耗后,集气瓶内气体的质量变小,体积不变,由可知,密度变小。
[2]氧气被消耗后,集气瓶内气体的压强变小,打开止水夹,水在大气压的作用下进入集气瓶,根据水的体积得变化,可判断出瓶内空气体积的变化,测出空气中氧气的体积占比。
5.(2025·四川乐山·中考真题)如图所示,在托里拆利实验中,管内水银面下降到一定高度时就不再下降,是因为有 的支持;把玻璃管倾斜,管内外水银面竖直高度差 。
【答案】 大气压/大气压强 不变
【详解】[1]托里拆利是最早测出了大气压的数值,是因为管内水银面下降到一定高度时就不再下降,此时外界大气压给液柱的支持力等于液柱给液面的压力,故是因为大气压的支持。
[2]液体压强与深度成正比,深度是指液面到液体内某位置的竖直距离,所以玻璃管无论倾斜与否,管内外水银面竖直高度差不变。
6.(2025·四川凉山·中考真题)如图所示,该实验是托里拆利第一次测出大气压强值的实验,水银对玻璃管中A点的压强 (选填“大于”“小于”或“等于”)水银槽上方的大气压强。利用图中数据可计算出该地的大气压强为 Pa。()
【答案】 小于 1.02×105
【详解】[1]据图可知,大气压能够支撑750mm高的水银柱产生的压强,因此水银对玻璃管中A点的压强小于水银槽上方的大气压强。
[2]该地的大气压强为
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第3节 空气的“力量”
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 大气压强的存在 1
题型2 大气压强的测量 4
题型3 大气压的变化 9
【能力培优练】 12
【链接中考】 29
【重难题型讲解】
题型1 大气压强的存在
1.大气对浸在它里面的物体也有压强,叫做大气压强。简称大气压。
2.大气压的产生原因:地球周围包含着厚厚的空气层(大气层),这些空气因地球吸引而受重力作用,同时空气又具有流动性,因此大气对浸在其中的物体表面就产生了压强。
3.特点:大气向各个方向都有压强;大气内部某一点向各个方向的压强相等;因为空气具有流动性,也像液体一样向各个方向都有压强。
4.最早证明大气压强存在的实验:马德堡半球实验。
5.应用:
点拨 平时感觉不到大气压存在的原因:大气压在我们周围时时存在,我们却没感觉到,是因为人身体内外空气相通,身体部位内外所受大气压强相同,身体部位内外所受大气压力相互平衡。
【典例1-1】一张硬纸片就可以托起一整杯水,若杯口朝向其他方向,如图所示,则硬纸片 (会/ 不会)掉下,这说明 。
【典例1-2】在塑料管中装满水,用一块硬纸片覆盖在管口压紧,将塑料管倒置后,水不会从管中流出(如图所示),这一现象证明了 存在;若此时在塑料管的上端扎一个孔,水 (填“会”或“不会”)从孔中向外喷出。
跟踪训练1如图所示的现象中,是利用大气压强的是( )
A.救生锤能击碎车窗玻璃 B.吸盘能吸附在墙上
C.拦河坝上窄下宽 D.给病人注射药液
跟踪训练2小李用矿泉水瓶做实验:
(1)如图甲,他用水平力推瓶子,瓶子由静止沿桌面平稳的移动,说明了力可以改变物体的 :如图乙,小李用力捏瘪了空矿泉水瓶,说明了力可以使物体发生 ;
(2)他向空矿泉水瓶倒入一些温水,然后拧紧瓶盖,过一会发现瓶子也发生了如图乙所示现象—变瘪了,说明了 的存在;
(3)他在矿泉水瓶中装水,在侧壁扎了三个小孔,观察到如图丙所示的现象,说明了①液体对 也有压强;②同种液体深度 ,压强越大。
题型2 大气压强的测量
最早测定大气压的是意大利科学家托里拆利。
1.托里拆利实验
(1)实验器材:长约1m一端封闭的玻璃管、 水银、水银槽 、刻度尺
(2)实验步骤:
①玻璃管灌满水银,用手指将管口堵住。
②将管倒插到水银槽里,松开手指。
③观察竖立(倾斜)管内水银面下降,测量管内与槽内水银面高度差。
(3)实验现象:管内水银面下降到一定高度停止下降;改变管子倾斜度,其高度不变。
(4)实验分析:作用在水银槽液面上的大气压强,能大小不变地在水银内向各个方向传递.则该截面下方受到向上的压强作用,大小等于大气压强。另一方面,该截面上方是76 cm高的水银柱。水银柱上方又是真空的。因为该截面此时静止不动,所以它受到上、下方向的压力相平衡,而截面上、下面的面积相等,故此大气压强在数值上恰好等于76 cm高的水银柱所产生的压强。由二力平衡可知大气压强等于水银柱液体压强。
(5)实验结论:
大气压支持760mm高的水银柱,即大气压等于760mm水银柱产生的压强:
p大气 = p水银=ρ水银gh= =13.6×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m=1.013×105 Pa
通常把这样大小的大气压叫做标准大气压:1标准大气压 p0= 1.013×105 Pa=760mmHg
讨论交流
①将玻璃管中灌满水银,目的排出玻璃管内的空气。
②将玻璃管倒插在水银槽中,放开手指后,玻璃管中的水银会下降,其上方形成真空。
③当大气压不变,玻璃管倾斜、上提下压、粗细不同等时,水银柱竖直高度不变。
④ 测量高度时,要测水银槽内水银液面到玻璃管中水银柱液面的竖直高度。
⑤ 玻璃管内装水银,而不用水。原因是水的密度太小,水柱太高,使用不方便。(标准大气压下,水柱约10.34m)
⑥若玻璃管内混有少量空气,水银柱的高度会偏小,则测量的结果比实际大气压小。
2.自制气压计
拿着这个装置从楼下到楼上,观察细管中水柱的高度变化。并给出解释。
实验现象:随着高度的增加管内水柱高度变大。
实验表明:大气压随高度增加而减小。
【典例2-1】在长约1米、一端封闭的玻璃管灌满水银,用手指将管口堵住,然后倒插在水银槽中,放开手指,管内水银面下降到一定高度时就不再下降,如图所示。
(1)为了测得大气压的值,这时必须测量内外水银面的 ;
(2)如果将水银槽中的玻璃管稍微倾斜,水银柱的高度将 (选填“增大”、“减小”或“不变”);
(3)如果把装置里的水银换成水,将玻璃管灌满水后倒插在水槽内,管中的水柱 下降(选填“会”或“不会”);
(4)如果在管壁的中间开一个小孔,里面的水柱 喷出(选填“会”或“不会”),理由是 。
【典例2-2】如图所示的托里拆利实验中,测得的大气压强等于 cm高水银柱所产生的压强。如果此时在该实验室做“观察水沸腾”的实验,测得水的沸点将 (选填“高于”、“等于”或“低于”)100℃。
跟踪训练1如图所示的是托里拆利实验的规范操作过程,下列说法错误的是( )
A.将玻璃管倾斜,管内外水银面的高度差不变
B.换用粗玻璃管做实验时,管内外水银面的高度差变小
C.实验中玻璃管内不小心进入了空气,管内外水银面的高度差变小
D.换用密度比水银小的液体做实验,管内外液面的高度差变大
跟踪训练2(多选)如图所示是做测量大气压值的实验,下列说法中正确的是( )
A.若大气压变大,则玻璃管中水银柱的液面上升
B.在大气压不变的情况下,若换用更粗的玻璃管,则管中水银柱的液面会下降
C.在大气压不变的情况下,如果玻璃管内水银柱上方混入少量空气,玻璃管中水银柱的液面会上升
D.在大气压不变的情况下,无论是倾斜玻璃管,还是向上提玻璃管(管口不离开水银槽中的水银面),玻璃管中与水银槽中的水银面高度差都不变
题型3 大气压的变化
1.大气压与高度的关系:海拔越高,气压越小;海拔越低,气压越大。
在海拔3000m以内,大约每升高10m,大气压大约减小100Pa。
2.其它因素有天气、温度、体积等。
(1)天气:通常晴天比阴天气压高,冬天比夏天气压高。
(2)温度:当质量和体积不变时,气体温度越高,气压越大。
(3)体积:当质量和温度一定时,体积越小,气压越大。
3.液体的沸点与大气压的关系
大气压越低,水的沸点越低。
4.大气压的应用:活塞式抽水机
【典例3-1】如图所示,陆地上物体浸在大气中,好比鱼浸在水中;海拔越低的位置气压越 (选填“高”或者“低”),假设大气密度均匀,类比液体压强,尝试解释原因: 。
【典例3-2】如图所示是“天气预报瓶”的创意新品,A为玻璃管,与大气相通,B为密闭的玻璃球,A与B下部相通,内装红墨水。下列说法不正确的是( )
A.晴天气压比阴雨天的高,阴雨天A管液面逐渐下降
B.A管与B球中液面相平时,B球内气压等于外界大气压
C.A管越细,越容易看出天气引起的气压变化
D.将装置从一楼拿到十楼,A管中液面上升
跟踪训练1关于大气压的变化,说法正确的是( )
A.在同一地点大气压强的值是固定不变的
B.在不同的地点大气压强的值一定不同
C.大气压随海拔高度升高而减小
D.大气压随高度升高而增加
跟踪训练2小雪用如图所示的两套实验装置来观察并研究大气压强,清晨将两套装置放在实验室水平台面上,观察并测量的数据如图所示,中午时观察到乙图中玻璃管内的液面高度比清晨时的大,若不考虑气密性对实验的影响.下列说法正确的是( )
A.此时实验室内的大气压强为标准大气压强
B.向甲图水银槽中添加水银,管内液面会上升
C.中午实验室内气压比清晨时气压高
D.将乙图装置从1楼移至30楼的过程中,将变小
【能力培优练】
1.奥托·冯·格里克市长用马德堡半球实验向人们演示了( )
A.重力的方向 B.大气压的存在 C.空气的阻力 D.测量大气压的值
2.如图所示的现象或生活用品中,没有利用大气压的是( )
A.甲图:用注射器将药液注入人体肌肉中 B.乙图:用吸管喝饮料
C.丙图:盖在装满水杯口的硬纸片掉不下来 D.丁图:用吸盘搬运玻璃
3.如图是神舟十九号宇航员在太空舱工作的情景,对太空舱内的气压,以下估测最符合实际的是( )
A.1000mmHg B.2标准大气压 C.105Pa D.104Pa
4.图甲为我国战国时期的青铜汲酒器,体现了我国古人高超的智慧与非凡匠心。如图乙所示,将汲酒器放入酒坛,酒通过汲酒器下方的b孔灌入汲酒器;如图丙所示,用手摁住上方的a孔,并将汲酒器从酒坛取出,酒就不会流出。下列情景中,与图丙的工作原理相同的是( )
A.排水管的U形存水弯
B.吸盘能吸附在光滑的墙面上
C.潜水员深潜时要穿抗压潜水服
D.运-20水平飞行时获得向上的升力
5.如图所示,为托里拆利实验的情景,要使管内外水银面的高度差h变小,以下操作可行的是( )
A.将玻璃管稍微倾斜放置
B.将玻璃管稍微向上提升,管口不离开液面
C.使用更粗的玻璃管做实验
D.将装置拿到海拔高的地方做实验
6.如图所示的“天气预报瓶”是央视《大风车》栏目的创意新品,A玻璃管与大气相通,B为密闭的玻璃球,A与B下部连通。当A管液面明显上升时,往往转为阴雨天气。下列说法正确的是( )
A.A管液面上升时,显示大气压增大 B.A管和B球组成一个连通器
C.天气预报瓶从山脚移到山顶,A管液面下降 D.阴雨天气,外界气压会减小
7.托里拆利测量大气压强值的实验如图所示。以下判断正确的是( )
A.此时大气压强等于770mm高水银柱所产生的压强
B.若此时换用更粗的试管做实验,水银柱的高度仍然会和现在一样高
C.若将此水银柱倾斜一定角度,管内水银柱高度变小
D.若将此装置从嘉祥锦江校园拿到峨眉山山顶,管内水银柱高度不变
8.小莲用力拧瓶盖,可是怎么也拧不动,如图1所示,当她用勺子在瓶盖边缘撬了几下后如图2所示,用手一拧瓶盖就打开了:这主要是因为用勺子撬瓶盖可以( )
A.减小瓶盖与瓶口的接触面积
B.减小瓶内外气体的压强差
C.减小瓶盖上方受到的压强
D.增大瓶盖与瓶口间的摩擦力
二、多选题
9.如图为伽利略温度计的示意图,敞口玻璃瓶内装有适量的水,玻璃泡内有空气。下列说法正确的是( )
A.玻璃管中水柱不流出,是因为有大气压 B.大气压增大时,玻璃管中的液面会升高
C.玻璃泡内空气的压强小于大气压 D.玻璃管内水柱对玻璃瓶内液面的压强等于大气压
10.如图所示为用塑料瓶等材料制作的简易活塞式抽水机结构示意图,关于该抽水机的结构和工作原理,下列说法正确的是( )
A.玻璃球的作用是当活塞下移时堵住水,不让水从塑料瓶的下端口流出
B.提起活塞,塑料瓶内活塞下方的气体压强大于外界大气压强
C.提起活塞,低处的水受大气压的作用推开玻璃球进入塑料瓶内
D.低处的水进入塑料瓶后,压下活塞时,水推开阀门进入活塞上方的塑料瓶内
三、填空题
11.如图,一根有刻度的细玻璃管两端开口,通过橡皮塞插入装有红色溶液的玻璃瓶中,制成一个简易气压计,细玻璃管内的液柱是由于瓶内的气压 瓶外的大气压而形成的。小明拿着该装置乘坐电梯从1楼到24楼,细玻璃导管中的液面会 。
12.如图所示,将装满水的杯子倒置过来,纸片不下落,说明纸片受到 的作用,它随海拔高度的增加而 (选填“增大”或“减小”)。
13.如图是某科研小组用来观察并研究大气压的两个实验装置,则此时的大气压强相当于 水银柱产生的压强;图甲中若将玻璃管从竖直位置稍稍向右倾斜,则玻璃管内外水银面的高度差 (选填“变大”“不变”或“变小”)。若拿着图乙的自制气压计从华山山脚到华山山顶,玻璃管内液面将 (选填“上升”“下降”式“不变”)。
14.现用某种密度较大的液体做成一个简易的气压计,当大气压为p0时,管内外液面高度差为h3,如图所示。现将管竖直向上提升少许,下端管口未露出槽内液面,管内外液面高度差将 (选填“变大”“不变”或“变小”);将此简易气压计拿到山顶,发现管内外液面高度差为h4,则山顶的气压为 (用h4,h3,p0表示)。
15.图甲为我国战国时期的青铜汲酒器,上端封闭,靠近顶端处开一小孔a,下端有一小孔b,示意图如图乙所示。将其放入酒中时,汲酒器和酒缸就构成了一个 ,酒水由底部的圆孔b流进汲酒器内;用拇指压住a孔并向上提起,酒水被 力密封在汲酒器内;松开拇指,在 力的作用下酒水便会缓缓流下。
16.神秘西藏,让人向往。
(1)第一次去西藏容易出现高原反应,主要是因为大气压随着海拔高度的增加而 ;
(2)为了更快地煮熟食物,常使用高压锅(如图),锅内气体压强升高,沸点 ;
(3)高压锅安全阀被顶起瞬间,此时安全阀在 个力的作用下达到平衡状态;
(4)在西藏地区烧水时,要达到和平原同样的最高温度,需 安全阀的质量。
17.如图是小明制作的简易活塞式抽水机结构图。将进水口浸入水中,向上提起活塞时,阀门处于 (选填“闭合”或“打开”)状态,水在 的作用下流入抽水机。玻璃球的作用是在活塞向 (选填“上”或“下”)运动时阻挡水流。
18.阴阳壶又名双心壶,是我国古人智慧的结晶,也是极具收藏价值的传统手工艺品。其实物与内部结构如图所示。当用手堵住乙孔时,装有乙液体的壶身与壶嘴 (填“是”或“不是”)连通器,此时在 的作用下,导致壶内乙液体不能流出。
19.如图所示,在橡皮塞中插入两根两端开口的玻璃管,在其中一根玻璃管上套一个小气球,并用线扎紧;另一根与抽气筒连接。当用抽气筒抽出瓶内的部分空气时,瓶外的空气在 的作用下进入气球内,使气球鼓起来。世界上最先用实验精确测出此值的科学家是 。
20.如图所示的装置是人体腹式呼吸过程的简单模型,气球相当于肺,橡皮膜相当于体内腹部上方的横膈膜。当向下拉橡皮膜时,瓶内的气球将变大,说明此时瓶内气压 大气压(选填“大于”或“小于”),这个步骤是模拟人的 (选填“吸”或“呼”)气过程。在登山的过程中,随着海拔的升高,人会感觉呼吸困难,这是因为海拔越高的地方,气压越 (选填“高”或“低”)
21.如图所示的吸盘是安装铝扣板的专用工具,其能紧紧吸附在铝扣板上,主要利用了 ,吸盘吸附在面积为的铝扣板上,若吸盘内部气压为,外界大气压为,则吸盘受到的大气压力差为 N。
22.暑期小明和爸爸乘车去西藏旅游,在扬州时,密封的面包包装袋扁扁的如图甲,到西藏后打开行李箱发现包装袋胀鼓鼓的如图乙。则从扬州到西藏,包装袋中的空气的质量 ,体积 ,密度 (均选填:变大/变小/不变),由此可知西藏的大气压比扬州的大气压 (高/低)。
23.欢欢设计了一个盆景“自动供水装置”,如图。当盘中水位下降到瓶口以下,水会流出,使盘中水位升高,瓶口再次浸没,瓶中的水在 的作用下不再流出;假设塑料瓶中的水位与盆景中水面高度差为,外界大气压为。则此时瓶内气体压强的字母表达式为 。(水的密度用表示)
24.宋朝著名文学家范成大到海拔3700米的峨眉山旅游,发现山上“煮米不成饭”,他认为是因为山上的泉水太寒冷,而我们通过如图实验:在水停止沸腾后,利用注射器向外抽气,电热杯中的气体被抽出,可以观察到水又重新沸腾起来,由此可知气压 时,水的沸点 (均选填“升高”、“不变”或“降低”)。
四、实验题
25.活塞式抽水机结构简单,使用方便。图甲、乙、丙是其工作原理的示意图。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:
a.(图甲)若提起活塞,阀门A受到大气压的作用而关闭,活塞的下面空气稀薄,气压_______①外界的大气压。于是低处的水受到大气压的作用推开阀门B进入圆筒;
b.(图乙)压下活塞时,阀门B被水压下而关闭,水被阻挡不能向下流动,于是冲开阀门A进入圆筒的上部;
c.(图丙)再提起活塞时,活塞上面的水迫使阀门A关闭,水被提升从出水管流出。与此同时,井里的水又在大气压的作用下推开阀门②________而进入圆筒。
d.这样,活塞不停地上下往复移动,水就从管口连续不断地流出。
(1)文中①处应填 (选填“大于”“小于”或“等于”),②处应填 (选填“A”或“B”)。
(2)有经验的人在使用该抽水机时先往圆筒里倒一点水,目的是增强活塞与筒壁间的( )
A.摩擦力 B.压强 C.气密性 D.密度
(3)在大气压为时,该抽水机提升水的最大高度是 m;(g取),在海拔3000m的青藏高原该抽水机提升水的最大高度 (选填“高于”“低于”或“等于”)在我市提升的最大高度。
(4)请举出一个与活塞式抽水机工作原理相同的生活中例子:例: 。
26.小明利用标有2.5mL的一次性注射器、弹簧测力计、细绳、刻度尺、橡皮帽等器材,对大气压的值进行测量(如图)。
(1)原理:
(2)小明的实验步骤如下:
A.把注射器的活塞推至注射器筒的底端,目的是 ,然后用橡皮帽封住注射器小孔;
B.用细尼龙绳拴住注射器活塞颈部,使绳的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动 (活塞/注射器筒)。当活塞开始滑动时,记下测力计的示数,即等于大气对活塞的压力;
C.再测量出注射器中 的长度,记为,读出注射器的容积;
D.记录实验数据填入表格,最后根据所测数据,计算出此时大气压值。
大气压力
注射器容积
(见步骤C)
活塞面积
大气压强
6
2.5
5
(3)小明发现,他所测得的大气压值明显高于标准大气压,导致小明测量结果偏大的原因可能是 。
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。
【链接中考】
1.(2025·广西·中考真题)大气压强与我们的生活息息相关,能证实大气压强存在的实例是( )
A.用吸管吸水 B.用筷子夹菜 C.用细线切豆腐 D.用削笔刀削铅笔
2.(2025·四川南充·中考真题)生活中,有很多物体会出现“胀”起来的现象,下列描述中“胀”起来的原理与其它三项不同的是( )
A.胎压正常的车轮胎,行驶到高原就“胀”起来
B.正常密封的食品袋,带到高海拔就“胀”起来
C.地面释放的氢气球,飞到高空中就“胀”起来
D.制作馒头的白面团,发酵过程中就“胀”起来
3.(2025·山东烟台·中考真题)生活中很多现象都蕴含着物理奥秘,下列关于玻璃瓶的小实验解释正确的是( )
A.甲图:用大小不同的力敲打玻璃瓶的同一位置,能改变声音的音调
B.乙图:用力捏玻璃瓶,细管中液面上升,是因为细管发生了微小形变
C.丙图:将瓶子从一楼拿到十楼,细管中液面上升,说明大气压强随高度升高而增大
D.丁图:用吸管吸水时,水会沿着吸管进入嘴里,是因为大气压强的作用
4.(2025·甘肃兰州·中考真题)如图所示,在做红磷燃烧测空气中氧气含量的实验中,氧气被消耗,集气瓶内气体的密度 (选填“变大”、“变小”或“不变”);打开止水夹,烧杯中的水在 的作用下进入集气瓶,根据集气瓶中水的体积变化,便可测出空气中氧气的体积占比。
5.(2025·四川乐山·中考真题)如图所示,在托里拆利实验中,管内水银面下降到一定高度时就不再下降,是因为有 的支持;把玻璃管倾斜,管内外水银面竖直高度差 。
6.(2025·四川凉山·中考真题)如图所示,该实验是托里拆利第一次测出大气压强值的实验,水银对玻璃管中A点的压强 (选填“大于”“小于”或“等于”)水银槽上方的大气压强。利用图中数据可计算出该地的大气压强为 Pa。()
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