8.4 学生实验：测量气体的压强 同步作业 -2025-2026学年高二下学期（中职）物理高教版(2021)机械建筑类

主题八 固体、液体和气体的性质及其应用 第四节 学生实验：测量气体的压强 同步作业 一、选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分。每小题只有一项符合题目要求） 1. 下列仪器中，不能直接测量气体压强的是（ ） A. 压强计 B. 气压计 C. 托里拆利实验装置 D. 弹簧测力计 2. 用U型管压强计测量封闭气体的压强时，其工作原理主要利用了液体的（ ） A. 表面张力 B. 帕斯卡定律 C. 黏性 D. 浸润现象 3. 建筑工程中测量室外大气压强，施工现场常用的便捷仪器是（ ） A. 液体压强计 B. 金属盒气压计 C. 托盘天平 D. 量筒 4. 用U型管水银压强计测量封闭气体压强，若大气压为p₀，U型管两侧水银面的高度差为h，且封闭气体一侧水银面更低，则封闭气体的压强p为（ ） A. p₀ - ρgh B. p₀ + ρgh C. ρgh D. p₀ 5. 关于托里拆利实验，下列说法正确的是（ ） A. 该实验可以测量任意封闭气体的压强 B. 实验中玻璃管的粗细会影响水银柱的竖直高度 C. 实验原理是利用水银柱的重力平衡大气对槽内水银的压力 D. 实验时玻璃管顶部若有空气，测量的大气压值会偏大 6. 机械气动实验中，用压强计测量气缸内气体压强时，下列操作规范的是（ ） A. 压强计的探头直接与气缸内壁紧密接触 B. 压强计与气缸密封连接后，待示数稳定再进行读数 C. 读数时视线低于U型管内液面的凹液面底部 D. 实验过程中随意移动压强计的位置进行多次读数 7. 若用U型管水压强计替代水银压强计测量相同的气体压强差，水柱高度差与水银柱高度差相比（ ） A. 更大 B. 更小 C. 相等 D. 无法比较（已知ρ水<ρ水银） 8. 测量封闭气体压强时，若U型管压强计的橡胶导管中有气泡未排出，会导致测量结果（ ） A. 偏大 B. 偏小 C. 无影响 D. 可能偏大也可能偏小 9. 下列关于气体压强测量的实验注意事项，说法错误的是（ ） A. 测量前必须检查压强计的气密性，防止漏气 B. 测量时必须保证实验装置处于水平状态，无倾斜 C. 读取液面高度时，视线应与液面的凹液面底部相平 D. 多次测量取平均值，可有效减小实验的偶然误差 10. 建筑通风系统实验中，测量管道内气体压强，当管道内气体流速为0时，测量得到的压强为（ ） A. 动压强 B. 静压强 C. 总压强 D. 大气压强 11. 用U型管水压强计测量气体压强，实验时大气压为1×10⁵Pa，U型管内为水，两侧水面高度差为10cm，且封闭气体一侧水面更高，则封闭气体的压强为（ ）（g=10N/kg，ρ水=1×10³kg/m³） A. 1×10⁴Pa B. 9×10⁴Pa C. 1.01×10⁵Pa D. 1.1×10⁵Pa 12. 某同学测量封闭气体压强时，将U型管压强计倾斜放置，读数时仍按竖直高度差计算压强，测量结果与实际值相比（ ） A. 偏大 B. 偏小 C. 相等 D. 无法确定 二、填空题（本题共6小题，每空2分，共24分） 13. 测量气体压强的常用仪器分为两类，一类是测量大气压强的__________，分水银式和金属盒式两种；另一类是测量封闭气体压强的__________，如U型管压强计。 14. U型管压强计测量封闭气体压强的核心原理是：利用液体静压强，将气体压强转化为__________的竖直高度差，通过计算液体的静压强，得到气体压强与大气压的差值。 15. 托里拆利实验中，标准大气压下玻璃管内水银柱的竖直高度约为__________cm，实验中玻璃管内水银面上方为__________，这是实验能准确测量大气压的关键条件。 16. 测量气体压强前，检查U型管压强计气密性的常用方法：用手按压探头的橡皮膜，若U型管两侧液面出现高度差，且松手后液面__________，说明装置气密性良好。 17. 机械实验中测量气缸内封闭气体压强，若U型管压强计内装水银，大气压p₀=76cmHg，封闭气体一侧水银面比另一侧高4cm，则封闭气体的压强为__________cmHg，合__________Pa（ρ水银=13.6×10³kg/m³，g=10N/kg）。 18. 测量气体压强的实验误差分为偶然误差和系统误差，读数时视线偏差属于__________，压强计导管内有气泡属于__________；多次测量取平均值可有效减小__________。 三、实验简答题（本题共2小题，每小题8分，共16分） 19. 结合学生实验“测量气体的压强”，简述用U型管水压强计测量封闭玻璃瓶内气体压强的完整操作步骤（包含仪器检查、装置连接、读数记录等关键环节）。 20. 某同学用U型管水银压强计测量封闭气体压强时，测量结果始终偏小，请分析3个可能的实验误差原因，并分别给出对应的改进措施。 四、实验综合应用题（本题共2小题，第21题10分，第22题14分，共24分） 21. 用U型管水银压强计测量封闭气体的压强，已知实验时大气压p₀=75cmHg，实验中观察到U型管两侧水银面的高度差为6cm，回答下列问题（ρ水银=13.6×10³kg/m³，g=10N/kg）： （1）若封闭气体一侧水银面比大气压一侧低6cm，求封闭气体的压强（分别用cmHg和Pa表示）； （2）若封闭气体一侧水银面比大气压一侧高6cm，求封闭气体的压强（分别用cmHg和Pa表示）； （3）若实验中不慎将少量空气混入压强计的橡胶导管中，会对测量结果产生什么影响？ 22. 建筑实验中用U型管水压强计测量通风管道内的气体静压强，实验装置：U型管一端与管道密封连接，另一端与大气相通，已知大气压p₀=1×10⁵Pa，g=10N/kg，ρ水=1×10³kg/m³，回答下列问题： （1）若测量时U型管两侧水面相平，求管道内气体的压强； （2）若管道内气体压强大于大气压，U型管中与管道连接的一侧水面高度为h₁=5cm，另一侧水面高度为h₂=15cm，求管道内气体的压强； （3）若测量时U型管不慎被倾斜，两侧水面的实际竖直高度差仍为10cm，同学误按倾斜后的液面长度读数计算压强，求计算出的压强与实际压强的差值特点； （4）若要提高该实验的测量精度，可采取什么具体措施？并说明理由。 参考答案 一、选择题（每小题3分，共36分） 1. D 2. B 3. B 4. B 5. C 6. B 7. A 8. B 9. B 10. B 11. B 12. C 二、填空题（每空2分，共24分） 13. 气压计；压强计 14. 液体液面 15. 76；真空 16. 迅速恢复相平 17. 72；9.792×10⁴ 18. 偶然误差；系统误差；偶然误差 三、实验简答题（每小题8分，共16分） 19. 完整操作步骤：①仪器检查：用手按压U型管水压强计探头的橡皮膜，观察两侧液面是否出现高度差，松手后液面是否迅速恢复相平，确认气密性良好；②装置连接：将压强计的探头通过橡胶管与封闭玻璃瓶的出气口密封连接，用凡士林涂抹连接处，确保无漏气；③放置调平：将整个装置放在水平桌面上，轻放仪器避免液面晃动；④稳定读数：待U型管两侧水面完全稳定后，记录两侧水面凹液面底部的刻度，计算竖直高度差，同时记录实验时的大气压值；⑤重复测量：保持装置不动，多次测量液面高度差，取平均值；⑥整理仪器：实验结束后，拆除连接，清理仪器。 20. 误差原因及改进措施：①原因：压强计橡胶导管内有气泡未排出，导致液面高度差读数偏小；措施：拆除导管连接，轻轻晃动压强计，排出内部所有气泡后重新密封连接。②原因：装置连接处密封不严，有漏气现象，封闭气体压强与大气压差值减小；措施：用凡士林、密封胶等加固连接部位，再次检查气密性后再测量。③原因：读数时视线高于水银面的凹液面底部，导致高度差读数偏小；措施：读数时保持视线与凹液面底部相平，做好刻度标记后再记录数据。④原因：实验时大气压测量值偏大，导致计算的封闭气体压强偏小；措施：用标准金属盒气压计重新测量实验时的大气压值。（任选3点即可） 四、实验综合应用题（共24分） 21. （1）封闭气体压强p = 75cmHg + 6cmHg = 81cmHg 压强换算：p = ρ水银gh = 13.6×10³kg/m³ × 10N/kg × 0.81m = 1.0916×10⁵Pa （2）封闭气体压强p = 75cmHg - 6cmHg = 69cmHg 压强换算：p = ρ水银gh = 13.6×10³kg/m³ × 10N/kg × 0.69m = 9.384×10⁴Pa （3）导管内混入空气，会阻碍液面的正常升降，导致U型管两侧水银面的高度差读数偏小，计算出的气体压强与大气压的差值偏小，最终测量的封闭气体压强结果偏小。 答：（1）81cmHg，1.0916×10⁵Pa；（2）69cmHg，9.384×10⁴Pa；（3）测量结果偏小。 22. （1）U型管两侧水面相平，说明管道内气体压强与大气压相等，即p = 1×10⁵Pa （2）水面竖直高度差Δh = 15cm - 5cm = 10cm = 0.1m 管道内气体压强p = p₀ + ρ水gΔh = 1×10⁵Pa + 1×10³kg/m³ × 10N/kg × 0.1m = 1.01×10⁵Pa （3）实际竖直高度差为10cm，对应实际压强差为1×10³Pa；倾斜后液面长度大于竖直高度差，同学按长度读数计算，会导致压强差计算值偏大，最终计算出的管道内气体压强比实际压强大，差值大小随U型管倾斜角度增大而增大。 （4）措施1：将U型管内的水替换为密度更大的液体（如水银）；理由：相同压强差下，液体密度越大，液面竖直高度差越小，读数时的相对误差越小，测量精度越高。措施2：使用刻度更精细的U型管；理由：减小液面高度差读数时的偶然误差，提高测量的精准度。措施3：增加测量次数，取多次测量的平均值；理由：减小偶然误差对实验结果的影响。（任选1点即可） 答：（1）1×10⁵Pa；（2）1.01×10⁵Pa；（3）计算出的压强大于实际压强，差值随倾斜角度增大而增大；（4）见解析。 学科网（北京）股份有限公司 $