内容正文:
2.2大气压强知识点讲练(一)
目 录
知识点讲练一、大气压强的存在‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧1
知识点讲练二、大气压强的大小‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧2
知识点讲练三、粗略测量大气压强实验‧‧‧‧‧‧‧‧‧3
知识点讲练四、大气压强与海拔高度的关系‧‧‧‧‧‧‧6
知识讲练
一、大气压强的存在
【覆杯实验】Ⅰ、将玻璃杯装满水,仍用硬纸片盖往玻璃杯口,用手按住,并倒置过来,移开手后看到什么现象?
现象: 。这表明 。
Ⅱ、再慢慢把杯口向各个方向转一圈,又看什么现象?
现象: 。这表明 。
(注意:这个实验,要求将水盛满,否则水会流出来)
【马德堡半球实验】1954年,马德堡市市长奥托•格里克公开表演了一个著名的实验。他将两个直径为30多厘米的空心铜球紧贴在一起,用抽气机抽出球内的空气,然后让马向相反的方向拉两个半球。直到两边的马各增加到8匹时,才把半球拉开,这就是历史上著名的马德堡半球实验。
是证明大气压强存在最著名的实验,它不仅证明了 ,而且证明 。
1、大气压强的概念:大气对处在其中的物体向各个方向均会产生压强,简称 ,一般有 表示。
2、大气压强产生的原因
(1)大气有 一一产生压强的根本原因。
(2)大气具有 一一因此向各个方向都有压强。
3、大气压强解释日常生活现象:吸饮料、吸附式挂钩,吸墨水,呼吸,真空包装等。
例1:(2025八上•金华期中) 如图甲、乙、丙、丁所示的四个实验中,其中不能表明大气压强存在的是( )
A.杯子中注满水后,倒过来,硬纸片不掉下来
B.两试管之间的水流出,小试管会自动升上去
C.燃烧的酒精棉花丢入瓶中,比瓶口略大的熟鸡蛋堵住瓶口后,会吸入瓶内
D.将浮在水面的盆子按入水中,需要用力
二.大气压强的大小
1、大气压的测量工具:空盒气压计、水银气压计。
空盒水银
①水银气压计—— ,但不便于携带,多用于实验测量;
②空盒气压计—— ,但没有水银精确,多用于登山测量等。
注意:在海平面附近,大气压的值接近 帕,即 高度的气压,通常称为标准大气压。
故有:1标准大气压= 毫米水银柱= 厘米水银柱= 帕= 水柱
2、托里拆利实验:
① 实验前玻璃管里水银灌满的目的是: ;若未灌满,则测量结果 。
② 本实验若把水银改成水,则需要玻璃管的长度至少为 。
③ 玻璃管的 ,将玻璃管稍 或 ,将玻璃管 ,玻璃管内水银柱的高度差都 ,对大气压的测量值都 。
④如果将这个装置放在高山上测量的大气压值将 。
⑤如果在玻璃管顶端凿一小孔,管中由于能够进入空气,玻璃管中水银柱的上表面也就受到了大气压强,由于这个压强和水银槽中水银面上方受到的大气压强 ,管中水银就会由于自身的重力而下降,直到和水银槽中水银面 。
例2:(2025八上•宁波期中)如图为托里拆利实验的实验装置,关于这个实验,下列说法正确的是( )
A.托里拆利实验第一次证明了大气压强的存在
B.若玻璃管中混入少量空气,测出的大气压值将偏小
C.若用该装置在西藏地区进行实验,水银柱的高度将增大
D.若不小心将玻璃管A端碰裂,水银会从裂口喷涌而出
三、估测大气压强实验
1、利用吸盘测量大气压
①将蘸水的塑料挂钩吸盘按压在光滑水平的玻璃板上,挤出塑料吸盘内的空气,测出吸盘的直径为D;
②将装有适量细砂的小桶轻轻地挂在吸盘的塑料挂钩上;
③用小勺轻轻地向小桶内加沙,直到塑料吸盘刚好脱离玻璃板,用天平测出这时小桶和沙的质量为M(桶+沙)。
根据以上方案:吸盘脱离玻璃板时,若不计塑料挂钩的质量,空气对塑料吸盘的压力大小是: ,测得大气压数值的表达式是:p大气压= 。
按照上述实验方案测得的大气压强的值,往往会比大气压强的实际值 。
偏小的原因: 。
例3:(2025八上金华期中)小科同学想利用塑料吸盘估测当地大气压的大小,于是他按图甲进行了如下的实验:
【实验步骤】
①测量出吸盘与玻璃板接触面的直径,计算吸盘的面积是;
②将蘸水的塑料吸盘(吸盘重力不计)放在光滑玻璃板上,用力挤压吸盘;
③用弹簧测力计钩着挂钩缓慢向上拉(如图甲所示),直到吸盘脱离玻璃板面;
④记录弹簧测力计的示数;
【数据分析】
(1)步骤②中“将吸盘蘸水”和“用力挤压吸盘”,目的是____________________;
(2)请分析数据并计算出大气压是__________帕;
(3)该实验中测得大气压值与当地当日实际气压值相比偏小,可能的原因是__________;
A.吸盘内的空气没有排尽 B.由于误差,弹簧测力计读数偏小
C.吸盘被拉变形,吸盘受气压的面积变小 D.水存在“粘性”,将吸盘“粘”牢了
(4)【反思评价】小科利用以上器材继续实验,如图乙、丙,记录弹簧测力计示数分别为、,若则说明
2、利用注射器和弹簧测力计测量大气压
①把注射器的活塞推至注射器筒的底端( ),然后用—个橡皮帽封住注射器的小孔;( )
②如图所示,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与固定在墙上的弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢地拉动注射器活塞. 当注射器中的活塞 时,记下弹簧测力计的示数 ;
③观察并记录注射器筒上所标明的容积 ,用刻度尺测出 长度 .
根据以上实验方案,用测得和记录的物理量计算大气压强的表达式应为 p大气压=
= .
按照上述实验方案测得的大气压强的值,往往会比大气压强的实际值偏小或偏大.你认为产生这种现象的主要原因是:①偏小的原因: 或 。
②偏大的原因: 。
例4:(2025八上杭州期中)某科学实验小组利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值。实验步骤如下:
(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔,这样做的目的是______。
(2)如图甲所示,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞刚被拉动时,记下弹簧测力计的示数为30N。
(3)如图乙,用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为______cm,计算出活塞的横截面积。
(4)计算得到大气压强的数值为________Pa。
(5)实验过程中注射器筒内漏进了少量空气,则测得大气压值________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(6)实验过程中将注射器水平放置的原因是________。
四、大气压强与海拔高度的关系
离地面越高,空气越稀薄,空气的密度越小,大气压强也就越小。通过观察可以发现: 。
人们经过反复测定,发现在海拔2 000米以内,每升高12米,大气压大约要降低
帕( 毫米汞柱),到了5 700米高的地方,大气压要比海平面上减小一半;而在32000米的高空,大气压就只有海平面上的百分之一了。
例1:(2025八上•台州期末) 珠穆朗玛峰(以下简称“珠峰”)是地球上最高的山峰。
(1)珠峰在海拔7000米的高度年平均气温为-18.5℃,而峰顶的年平均气温会更__________(填“高”或“低”)一些。
(2)小科利用玻璃管和密闭瓶子自制了如图所示的气压计。若将该气压计从山脚带到山顶,忽略温度变化的影响,玻璃管内的水柱会变__________(填“高”或“低”)。
课后巩固
1、(2025八上•舟山期末) 如图所示的生活场景中,没有利用大气压强工作的是( )
A.用吸管吸饮料 B.注射器注射药液
C.钢笔吸墨水 D.吸盘挂钩挂炊具
2、(2025八上•杭州期末) 如图,小徐同学用吸管吸饮料时出现了一个怪现象,她用力吸也不能将饮料吸上来。造成此现象的原因可能是( )
A.吸管太细了 B.吸管浸入饮料部分太长
C.该同学的吸力太小 D.液面上方的吸管壁有破损
3、(2025八上•杭州期中)学习大气的压强时,我们将一只薄塑料袋放入广口瓶内,使塑料袋尽可能贴近玻璃瓶内壁。将袋口沿瓶翻过来,用橡皮筋紧紧扎在瓶口上(如图)。以下说法不正确的是( )
A.塑料袋贴近瓶内壁是为了尽量排出塑料袋与瓶内壁的空气
B.塑料袋与瓶内壁的空气排出后塑料袋与瓶内壁气压变小
C.橡皮筋紧紧扎在瓶口是为了保持塑料袋与瓶内壁保持密闭
D.塑料袋从瓶口往外拉时塑料袋与瓶内壁气压变小
4、(2025八上•杭州期中) 科学源于生活又高于生活,生活中的许多现象往往隐含着科学道理。小李细心地注意到-个有趣的现象,请你帮他解答:如图,一根试管竖直放置,5cm长水银柱封住一部分气体,那么气体的压强为(1标准大气压等于760mmHg)( )
A.76cm水银柱 B.71cm水银柱 C.81cm水银柱 D.86cm水银柱
5、(2025八上•金华期中)如图所示为项目组同学自制的气压计,将气压计从一楼拿到六楼时,细玻璃管中液面会升高,下列说法正确的是( )
A.可以通过减少玻璃管的直径来增大气压计的精确度
B.细玻璃管中液面升高,说明大气压随高度的增加而变大
C.玻璃管中液柱静止时,瓶内气压等于大气压
D.用玻璃瓶和细玻璃管自制气压计时,瓶中的水不能装满
6、(2025八上•台州期中)小科在玻璃杯内盛满水,杯口盖上一张硬纸片(不留空气),然后托住纸片,将杯子倒置或倾斜,水都不流出,纸片也不掉下(如图所示)。对整个探究活动的分析正确的是( )
A.探究的问题:大气压强有多大
B.探究的假设:大气对各个方向都有压强
C.探究的目的:研究水的重力与大气压力的关系
D.探究的结论:大气向各个方向的压强相等
7、 (2025八上•台宁波期中)把装满水的量筒,口朝下浸没在水中,如图所示,抓住筒底向上提,在筒口离开水面前量筒露出水面部分( )
A.充满水 B.有水,但不满 C.没有水 D.依次出现上述现象
8、(2025八上•杭州期末) 在抗击“新型冠状病毒感染的肺炎”疫情中,武汉市的“火神山”、“雷神山”医院内部全部处于“负压”状态,这样可以防止病房内部气体向外扩散。所谓“负压”是指室内的气压低于室外的气压,下列现象中有可能处于“负压”状态的是( )
A.正在炖制排骨的高压锅内 B.被大气压压在瓷砖上的塑料吸盘内
C.充满气后的汽车轮胎内 D.吹大后的气球内
9、(2025八上•杭州期末) 小金进行了如图实验:在烧瓶中装满沸水,倒掉沸水,迅速在烧瓶口放入去壳的鹌鹑蛋(不留缝隙),将烧瓶口向右、向下或向左,发现鹌鹑蛋一直向烧瓶底部运动。通过该实验不能得到的结论是( )
A.大气有压强 B.大气向各个方向都有压强
C.大气向各个方向压强都相等 D.鸡蛋运动过程中瓶内气压小于大气压
10、(2025八上•宁波期中) 张老师在演示托里拆利实验时,测得玻璃管内水银柱比槽内水银面高出,下面的哪些措施可以使这个高度差改变( )
A.使玻璃管稍微倾斜一点 B.往槽内加入少许水银
C.把实验移到高山上去做 D.把玻璃管往上提一提
11、(2025八上•宁波期中)在失重的空间站中,航天员们能完成的实验是( )
A.用弹簧测力计测拉力 B.用天平称量物体的质量
C.用水银气压计测舱内气体的压强 D.探究液体压强的影响因素
12、(2025八上•嘉兴期中) 医院里护士在用注射器抽吸青霉素等密闭药瓶内的药液时,总是在针头插入瓶塞后先向瓶内推进一些空气,这样做的目的是( )
A.便于摇匀药液 B.用空气稀释药液
C.便于抽吸药液 D.防止针眼堵塞
13、(2025八上•丽水期末) 利用大气压原理解释现象时,有同学经分析后概括出以下思维模型:
(1)思维模型中的“?”处应填 ___________ (选填“开放”或“密闭”)。
(2)如图所示。带有挂钩的吸盘能牢牢地贴在瓷砖表面。根据思维模型,吸盘贴在瓷砖表面后通过 ___________ 的方式减小吸盘内气压。
14、(2025八上•温州期中)如图所示,将杯子装满水,用纸片把杯口盖严,手按纸片把杯子倒过来(图甲),放手后,纸片不会掉下来,杯子里的水也不会流出来,这说明_________。如果将杯子转到如图乙、丙所示位置,纸片仍不掉下,水仍不流出来,这又说明_________。
15、(2025八上•宁波期中)某同学做托里拆利实验时,测得管中水银柱的高度为75cm,如图所示,设实验过程中管口不离开水银面,试回答:(g取10N/kg)
(1)此时此地大气压的值为 mm高水银柱。
(2)将玻璃管向上提1cm(不离开水银槽里的水银面),此时管内的水银柱高为 cm。
(3)将玻璃管下压1.5cm时,管内的水银柱高为 。
(4)将玻璃管倾斜时,管内水银柱长度将 ,高度 。
(5)换用长短相同、粗细不同的玻璃管做此实验,管内水银柱的高度将 。
(6)如果实验时不慎进入少量的空气,则管中水银柱的高度将 。(选填“升高”或“降低”)
16、(2025八上•湖州期中)如图所示为覆杯实验。
(1)硬纸片不会掉下的事实是___________存在的证据。
(2)有同学认为实验中是水粘住了纸片,老师用如图乙所示装置进行实验。随着空气被抽出,纸片________(“会”或“不会”)掉下了,排除了纸片是被水粘住的可能。若换用容积和高度均相同,而杯口更小的杯子进行实验,要使同一硬纸片掉下,相同情况下需要抽气的时间会________(选填“变短”“变长”或“不变”)。
17、(2024八上•温州期中) 使用按压式手动取水器能便捷取用桶装水(如图甲),通过不断按压气囊,就可连续不断出水;取水器内部结构如乙图所示,其中A、B是只能朝一个方向打开的阀门,当按压气囊时,A阀门关闭,B阀门打开;
(1)按压气囊时,通过________方式增大气囊内气压;
(2)请写出气囊弹回时,A、B阀门的开闭状态________;
(3)在使用过程中发现,松开气囊,不能立刻停止出水。某同学认为只需在取水器上增加一个开口并塞上塞子,需要停止出水时,取下塞子即可;为实现上述功能,请在图丙①、②两处位置中选择合适的开口位置并说明理由________。
18、(2025八上•金华阶段练习) 在自主学习探究过程中,某同学利用带拉环的吸盘、固定在墙上的平面镜、水、刻度尺来测量大气压强的大小,实验装置如图甲,具体实验步骤是:
①用刻度尺测出吸盘的直径,算出吸盘平面面积为10厘米2;
②用弹簧测力计测出吸盘自身的重力为0.5N;
③将吸盘沾水湿润后,压在平面镜上,排尽吸盘内空气;
④用弹簧秤水平拉动吸盘,直至恰好脱落,读出此时弹簧秤示数为95N;
⑤记录整理数据;
⑥算出大气压的值,分析实验结论。
(1)上述的实验步骤中,多余的步骤是 ;(填序号)
(2)根据该同学的实验数据,计算得到的大气压的值等于 帕;
(3)该大气压的值小于标准大气压,你认为产生的原因可能是 ;
(4)在实验时,如果拿一个吹风机对着吸盘自上而下吹冷风,如图乙,则你预计的弹簧秤示数可能会 95N(填“<”、“>”、“=”)。
19、(2025八上•杭州期中)小丽同学借助注射器(容积为5毫升)、铁架台、托盘天平、刻度尺、小桶、细绳等器材来估测大气压的值。其实验步骤如下:
①将部分器材按图示装配好,首先将注射器活塞推至顶端,上端未封口,接着往小桶内缓慢加水,直至活塞恰好开始下滑时,取下小桶,用天平测。量其总质量为71.2克;
②重新将注射器活塞推至顶端、并用橡皮帽封住注射口,将步骤①中的装水小桶(水未倒出)重新接在注射器下端,缓慢向小桶内加水,直至活塞又恰好开始下滑,再取下小桶,并用天平测量其总质量为646.2克;
③取下注射器,并用刻度尺测出其壁上全部刻度部分的长度为 8厘米。
请回答下列问题:
(1)本次测量大气压值的实验原理是 ______,实验中主要应以 ______(选填“针筒”、“活塞’’或“小筒”)为研究对象来分析其所受大气压力的;
(2)步骤②中,将活塞重新推至顶端,其目的是 ______,但实际上并未能达到此目的,此因素将导致所测大气压的值会偏 ______(选填“大”或“小“);
(3)该注射器活塞的横截面积为 ______cm2;
(4)上述实验中,小丽在不考虑活塞的重力情况下,可得出活塞受到的摩擦力为 ______N,并由此计算出大气压强的值约为 ______Pa;
(5)请你帮她分析一下,如果考虑活塞的重力,所测出的大气压值与(4)中所测得值相比 ______(选填“偏大”、“不变”或“偏小”)。
20、(2025八上金华期中)学习了大气压后,小明想估测一下大气压的值。他准备了如下器材:不同规格的针筒、两个弹簧测力计(量程为10N)、刻度尺、一个铁丝做成的T型钩、细线、橡皮帽等。小明在实验中选了图2中B规格的针筒,发现弹簧测力计的量程太小了。于是设计了图1实验装置,顺利完成了测量任务。具体步骤如下:
①先读出针筒的容量为10mL,用刻度尺量出其全部刻度长度为5厘米。
②把针筒活塞推至简底端,排尽筒内的空气。然后,用橡皮帽封住针筒的小孔。
③慢慢地拉针筒,刚好拉动活塞时,两个测力计示数均为9.8N。
请根据他们实验方案回答以下问题:
(1)若不考虑其他因素的影响,则本次测量大气压值p=_________帕。
(2)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3所示,对比两次实验结果,小明认为出现此现象的原因可能是_________。
A.弹簧测力计的自重对实验有影响 B.注射器中有空气未排尽
C.活塞与注射器筒壁间有摩擦 D.注射器漏气
(3)另一个同学只用一个弹簧测力计也完成了实验,他们选择的针筒是图2中的_________(填“A”或“C”)。
(4)小明还发现:如果在针筒内吸入一定质量的空气,然后用橡皮帽将气体封闭起来,在推活塞的过程中,越推越费力。由此小明想:封闭气体的体积大小是否会影响气体压强大小呢?小明取一个30mL的针筒,在针筒内壁抹润滑油,使内壁和活塞之间的摩擦力减小到可忽略不计。接着他将针筒吸入一定质量的空气,并连接到胎压计上,通过推拉活塞,测得数据记录如表:
V(mL)
6
8
10
12
16
p(kPa)
160
120
96
80
60
①根据表中的数据可得:其他条件一定时,封闭气体的体积越小,压强越_________(选填“大”或”小”)。
②当小明不推拉活塞,即注射器内气压和外界气压都为100kPa时,注射器内的空气体积为_________mL。
21、(2025八上金华期中)在德国马德堡市的广场上,1654年曾经做过一个著名的马德堡半球实验,如图1所示,把两个半径约的铜制空心半球合在一起,抽去里面的空气,用两支马队向相反的方向拉两个半球。
(1)实验室做马德堡半球实验时,往往会在两个半球的接触面上涂一层油。以下操作,目的与其一样的是__________;
A.电解水实验中加稀硫酸
B.塑料吸盘使用前先蘸水
C.蒸馏实验中烧瓶底部加小石粒
(2)在气压为1个标准大气压时做马德堡半球实验,抽气后球内剩余空气的压强为0.4个大气压,此时拉开半球的力为F1;如果抽气后球内剩余空气的压强为0.1个大气压,此时拉开半球的力为F2。则F1:F2__________;
(3)某实验室供教学用的半球,在正常气压下抽成真空后,只需四个人便可拉开。其原因是______。
(4)抽成真空后总共用了16匹马才把两个半球拉开,则平均一对(左右各一匹)马产生的拉力是多少?(大气压的值为,计算时把半球看成一个圆盘,为3.14)
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2.2大气压强知识点讲练(一)
目 录
知识点讲练一、大气压强的存在‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧1
知识点讲练二、大气压强的大小‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧2
知识点讲练三、粗略测量大气压强实验‧‧‧‧‧‧‧‧‧4
知识点讲练四、大气压强与海拔高度的关系‧‧‧‧‧‧‧7
知识讲练
一、大气压强的存在
【覆杯实验】Ⅰ、将玻璃杯装满水,仍用硬纸片盖往玻璃杯口,用手按住,并倒置过来,移开手后看到什么现象?
现象:纸板没有掉落,水没有流出来。这表明纸片受到空气产生的向上的压力。
Ⅱ、再慢慢把杯口向各个方向转一圈,又看什么现象?
现象:纸板没有掉落,水没有流出来。这表明大气向各个方向均有压强。(注意:这个实验,要求将水盛满,否则水会流出来)
【马德堡半球实验】1954年,马德堡市市长奥托•格里克公开表演了一个著名的实验。他将两个直径为30多厘米的空心铜球紧贴在一起,用抽气机抽出球内的空气,然后让马向相反的方向拉两个半球。直到两边的马各增加到8匹时,才把半球拉开,这就是历史上著名的马德堡半球实验。
马德堡半球实验是证明大气压强存在最著名的实验,它不仅证明了大气压的存在,而且证明大气压的值是很大的。
1、大气压强的概念:大气对处在其中的物体向各个方向均会产生压强,简称大气压,一般有p0表示。
2、大气压强产生的原因
(1)大气有重力一一产生压强的根本原因。
(2)大气具有流动性一一因此向各个方向都有压强。
3、大气压强解释日常生活现象:吸饮料、吸附式挂钩,吸墨水,呼吸,真空包装等。
例1:(2025八上•金华期中) 如图甲、乙、丙、丁所示的四个实验中,其中不能表明大气压强存在的是( )
A.杯子中注满水后,倒过来,硬纸片不掉下来
B.两试管之间的水流出,小试管会自动升上去
C.燃烧的酒精棉花丢入瓶中,比瓶口略大的熟鸡蛋堵住瓶口后,会吸入瓶内
D.将浮在水面的盆子按入水中,需要用力
【答案】D
【详解】A、用一纸片盖住倒满水的杯口,快速倒置,纸片将水托住,是因为水排出了杯子内的空气,在大气压的作用下纸片掉不下来,说明了大气压强的存在,故A不符合题意;
B、两试管之间的水流出,试管内的气压小,在外界大气压的作用下,小试管被往上压,故B不符合题意;
C、燃烧的酒精棉花丢入瓶中,消耗了瓶内气体,瓶内气压减小,在外界大气压的作用下鸡蛋被吸入瓶内,故C不符合题意;
D、由于水面的盆子受到浮力作用,要按住盆需要用力,,故D不符合题意;
故选:D。
二.大气压强的大小
1、大气压的测量工具:空盒气压计、水银气压计。
空盒水银
①水银气压计——精确度高,但不便于携带,多用于实验测量;
②空盒气压计——便于携带,但没有水银精确,多用于登山测量等。
注意:在海平面附近,大气压的值接近1.01×105帕,即760mmHg高度的气压,通常称为标准大气压。
故有:1标准大气压=760毫米水银柱=76厘米水银柱=1.01×105帕=10.3米水柱
2、托里拆利实验:
① 实验前玻璃管里水银灌满的目的是:使玻璃管倒置后,水银上方为真空;若未灌满,则测量结果偏小。
② 本实验若把水银改成水,则需要玻璃管的长度至少为10.3m。
③ 玻璃管的粗细,将玻璃管稍上提或下压,将玻璃管倾斜,玻璃管内水银柱的高度差都不变,对大气压的测量值都没有影响。
④如果将这个装置放在高山上测量的大气压值将偏小。
⑤如果在玻璃管顶端凿一小孔,管中由于能够进入空气,玻璃管中水银柱的上表面也就受到了大气压强,由于这个压强和水银槽中水银面上方受到的大气压强相等,管中水银就会由于自身的重力而下降,直到和水银槽中水银面相平。
例2:(2025八上•宁波期中)如图为托里拆利实验的实验装置,关于这个实验,下列说法正确的是( )
A.托里拆利实验第一次证明了大气压强的存在
B.若玻璃管中混入少量空气,测出的大气压值将偏小
C.若用该装置在西藏地区进行实验,水银柱的高度将增大
D.若不小心将玻璃管A端碰裂,水银会从裂口喷涌而出
【答案】B
【详解】选项A:马德堡半球实验第一次证明了大气压强的存在,托里拆利实验是第一次测出了大气压强的数值,故A错误;
- 选项B:若玻璃管中混入少量空气,混入的空气会对管内水银柱产生向下的压强,使得水银柱高度降低,因此测出的大气压值将偏小,故B正确;
- 选项C:西藏地区海拔较高,大气压强小于标准大气压,根据托里拆利实验原理,水银柱的高度会随大气压减小而减小,故C错误;
- 选项D:若不小心将玻璃管A端碰裂(即玻璃管上端开口),管内水银面上方的气压变为大气压,此时管内外大气压相等,水银会下降至与水银槽中的液面相平,不会从裂口喷涌而出,故D错误。
综上,正确答案为B
三、估测大气压强实验
1、利用吸盘测量大气压
①将蘸水的塑料挂钩吸盘按压在光滑水平的玻璃板上,挤出塑料吸盘内的空气,测出吸盘的直径为D;
②将装有适量细砂的小桶轻轻地挂在吸盘的塑料挂钩上;
③用小勺轻轻地向小桶内加沙,直到塑料吸盘刚好脱离玻璃板,用天平测出这时小桶和沙的质量为M(桶+沙)。
根据以上方案:吸盘脱离玻璃板时,若不计塑料挂钩的质量,空气对塑料吸盘的压力大小是: F=m(桶+沙)g ,测得大气压数值的表达式是:p大气压=__F/S=4M(桶+沙)g/ℼD2___。
按照上述实验方案测得的大气压强的值,往往会比大气压强的实际值偏小。
偏小的原因:吸盘内空气没有排尽。
例3:(2025八上金华期中)小科同学想利用塑料吸盘估测当地大气压的大小,于是他按图甲进行了如下的实验:
【实验步骤】
①测量出吸盘与玻璃板接触面的直径,计算吸盘的面积是;
②将蘸水的塑料吸盘(吸盘重力不计)放在光滑玻璃板上,用力挤压吸盘;
③用弹簧测力计钩着挂钩缓慢向上拉(如图甲所示),直到吸盘脱离玻璃板面;
④记录弹簧测力计的示数;
【数据分析】
(1)步骤②中“将吸盘蘸水”和“用力挤压吸盘”,目的是____________________;
(2)请分析数据并计算出大气压是__________帕;
(3)该实验中测得大气压值与当地当日实际气压值相比偏小,可能的原因是__________;
A.吸盘内的空气没有排尽 B.由于误差,弹簧测力计读数偏小
C.吸盘被拉变形,吸盘受气压的面积变小 D.水存在“粘性”,将吸盘“粘”牢了
(4)【反思评价】小科利用以上器材继续实验,如图乙、丙,记录弹簧测力计示数分别为、,若则说明
【答案】(1)防止漏气,将吸盘内的空气尽量排尽(2)9.8×104帕
(3)ABC(4)大气内部各个方向具有压强,且同一位置,大气压强相等
【详解】(1)“将吸盘蘸水”和“用力挤压吸盘”是为了防止漏气,且将吸盘内的空气尽量排尽。
(2)测量的大气压值为P=F/S=49N/0.0005m2=9.8×104Pa
(3)A.吸盘内的空气没有排尽,导致测量的压力偏小,根据P=F/S可知,测量的压强偏小,故A符合题意;
B.由于误差,弹簧测力计读数偏小,弹簧测力计的示数表示大气施加的压力,即测量的压力偏小,根据P=F/S可知,测量的压强偏小,故B符合题意;
C.吸盘被拉变形,吸盘受气压的面积变小,测量的压力偏小,根据P=F/S可知,测量的压强偏小,故C符合题意;
D.水存在“粘性”,将吸盘“粘”牢了,导致测量的压力偏大,根据P=F/S可知,测量的压强偏大,故D不符合题意。
故选ABC。
(4)甲、乙、丙中记录弹簧测力计示数相等,说明大气内部各个方向具有压强,且同一位置,大气压强相等。
2、利用注射器和弹簧测力计测量大气压
①把注射器的活塞推至注射器筒的底端(目的是排尽注射器内的空气),然后用—个橡皮帽封住注射器的小孔;(目的是防止空气进入)
②如图所示,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与固定在墙上的弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢地拉动注射器活塞. 当注射器中的活塞刚好开始拉动时,记下弹簧测力计的示数 F ;
③观察并记录注射器筒上所标明的容积 V ,用刻度尺测出注射器的全部刻度长度 L .
根据以上实验方案,用测得和记录的物理量计算大气压强的表达式应为 p大气压= F/S = FL/V .
按照上述实验方案测得的大气压强的值,往往会比大气压强的实际值偏小或偏大.你认为产生这种现象的主要原因是:①偏小的原因:装置漏气或注射器内空气没有排尽。
②偏大的原因:注射器活塞与筒壁之间有摩擦。
例4:(2025八上杭州期中)某科学实验小组利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值。实验步骤如下:
(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔,这样做的目的是______。
(2)如图甲所示,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞刚被拉动时,记下弹簧测力计的示数为30N。
(3)如图乙,用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为______cm,计算出活塞的横截面积。
(4)计算得到大气压强的数值为________Pa。
(5)实验过程中注射器筒内漏进了少量空气,则测得大气压值________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(6)实验过程中将注射器水平放置的原因是________。
【答案】(1)排出注射器筒内的空气;(3)6.00cm;(4)9.09×104Pa;;(5)偏小;(6)克服注射器活塞重力的影响。
【详解】(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔,排出注射器筒内的空气;
(2)读出注射器全部刻度的长度L和注射器筒的容积V,求出活塞的截面积S;
(3)根据公式P=F/S,求出大气压。
(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔,这样做的目的是排出注射器筒内的空气;
(3)刻度尺的分度值是2mm,读出长度L=6.00cm;
(4)从乙图可知,注射器筒的容积V=20ml=20cm3,
活塞截面积S=V/L=20cm3/6.00cm≈3.3cm2=3.3×10-4m2,
大气压力F=30N,
大气压P=F/S=30N÷(3.3×10-4m2)=9.09×104Pa;
(5)实验过程中注射器筒内漏进了少量空气,则测得大气压值偏小;
(6)实验过程中将注射器水平放置的原因是克服注射器活塞重力的影响。
故本题正确答案为:(1)排出注射器筒内的空气;(3)6.00cm;(4)9.09×104Pa;;(5)偏小;(6)克服注射器活塞重力的影响。
四、大气压强与海拔高度的关系
离地面越高,空气越稀薄,空气的密度越小,大气压强也就越小。通过观察可以发现:高度越高,大气压强越小。
人们经过反复测定,发现在海拔2 000米以内,每升高12米,大气压大约要降低133帕(1毫米汞柱),到了5 700米高的地方,大气压要比海平面上减小一半;而在32000米的高空,大气压就只有海平面上的百分之一了。
例1:(2025八上•台州期末) 珠穆朗玛峰(以下简称“珠峰”)是地球上最高的山峰。
(1)珠峰在海拔7000米的高度年平均气温为-18.5℃,而峰顶的年平均气温会更__________(填“高”或“低”)一些。
(2)小科利用玻璃管和密闭瓶子自制了如图所示的气压计。若将该气压计从山脚带到山顶,忽略温度变化的影响,玻璃管内的水柱会变__________(填“高”或“低”)。
【答案】(1)低;(2)高
【详解】(1) 气温随海拔升高而降低,珠穆朗玛峰峰顶海拔比7000m更高,因此峰顶年平均气温更低。(2) 自制气压计的原理是瓶内气压等于外界气压与玻璃管内水柱压强之和。从山脚到山顶,外界气压减小,不计温度变化时瓶内气压不变,为保持压强平衡,玻璃管内的水柱会升高。
课后巩固
1、(2025八上•舟山期末) 如图所示的生活场景中,没有利用大气压强工作的是( )
A.用吸管吸饮料 B.注射器注射药液
C.钢笔吸墨水 D.吸盘挂钩挂炊具
【答案】B
【详解】A. 吸管吸牛奶时,是先把吸管内的空气吸走,在外界大气压的作用下,牛奶就被压进吸管里,属于大气压的应用,故A不合题意;
B. 把药液注入肌肉,是靠活塞推进产生的压强,不是利用大气压强,故B符合题意;
C. 钢笔吸墨水时,挤压胶囊时里面气压减小,在外界大气压强的作用下流入胶囊,故C不合题意;
D. 使用吸盘挂钩时,先挤出吸盘内的气体,其内部气压减小,吸盘在大气压的作用下被紧压在光滑墙面上,故D不合题意。
故选B。
2、(2025八上•杭州期末) 如图,小徐同学用吸管吸饮料时出现了一个怪现象,她用力吸也不能将饮料吸上来。造成此现象的原因可能是( )
A.吸管太细了 B.吸管浸入饮料部分太长
C.该同学的吸力太小 D.液面上方的吸管壁有破损
【答案】B
【详解】正常情况下,用吸管吸饮料时,吸管内气压减小,小于外界大气压,在大气压的作用下饮料被压入吸管。此时饮料吸不上来,说明吸管内外气压相等,应该是吸管与大气接触的部分有破洞,即使吸气,管内外气体相通,气压相等,饮料不会被压上来。故ACD错误、B正确。
故选:B。
3、(2025八上•杭州期中)学习大气的压强时,我们将一只薄塑料袋放入广口瓶内,使塑料袋尽可能贴近玻璃瓶内壁。将袋口沿瓶翻过来,用橡皮筋紧紧扎在瓶口上(如图)。以下说法不正确的是( )
A.塑料袋贴近瓶内壁是为了尽量排出塑料袋与瓶内壁的空气
B.塑料袋与瓶内壁的空气排出后塑料袋与瓶内壁气压变小
C.橡皮筋紧紧扎在瓶口是为了保持塑料袋与瓶内壁保持密闭
D.塑料袋从瓶口往外拉时塑料袋与瓶内壁气压变小
【答案】B
【详解】ABC.“瓶中取袋”是研究大气压强时的实验,为了使塑料袋在拉出过程中受力明显,在操作的过程中,应尽量排出塑料袋与瓶内壁的空气,并且保持此装置的气密性良好,因此塑料袋贴近瓶壁,尽量排出塑料袋与瓶内壁的空气,且应用橡皮筋紧扎瓶口,保持塑料袋与瓶内壁密闭,保持装置气密性良好,这样也能保证塑料袋贴近瓶壁后,塑料袋与瓶内壁之间气压不变,故AC正确,B错误;
D.由于塑料袋外侧紧贴瓶内壁一侧,而塑料袋内侧受到大气压的作用,将塑料袋从瓶内拉出来时,瓶内残余空气体积变大,因此塑料袋与瓶内壁气压将变小,故D正确。
故选B。
4、(2025八上•杭州期中) 科学源于生活又高于生活,生活中的许多现象往往隐含着科学道理。小李细心地注意到-个有趣的现象,请你帮他解答:如图,一根试管竖直放置,5cm长水银柱封住一部分气体,那么气体的压强为(1标准大气压等于760mmHg)( )
A.76cm水银柱 B.71cm水银柱 C.81cm水银柱 D.86cm水银柱
【答案】C
【详解】由于水银柱处于平衡状态,受平衡力的作用,
则p内=p0+p水银柱=76 cmHg+5 cmHg=81 cmHg
故选:C。
5、(2025八上•金华期中)如图所示为项目组同学自制的气压计,将气压计从一楼拿到六楼时,细玻璃管中液面会升高,下列说法正确的是( )
A.可以通过减少玻璃管的直径来增大气压计的精确度
B.细玻璃管中液面升高,说明大气压随高度的增加而变大
C.玻璃管中液柱静止时,瓶内气压等于大气压
D.用玻璃瓶和细玻璃管自制气压计时,瓶中的水不能装满
【答案】D
【详解】 A、气压计的精确度与玻璃管直径无关,而是与液柱高度变化的显示精度有关。玻璃管直径影响的是液柱上升或下降的高度变化的视觉效果,直径越小,相同压强变化引起的液柱高度变化越明显,但这不是改变精确度的本质因素(精确度主要由测量原理和刻度等决定 )。所以A 错误。
B、大气压随高度的增加而减小。将气压计从一楼拿到六楼,高度升高,大气压减小,瓶内气压大于外界大气压,从而将瓶内液体压入玻璃管,使液面升高 。所以B 错误。
C、玻璃管中液柱静止时,瓶内气压等于外界大气压加上玻璃管内液柱产生的压强,即内大气压液柱。所以C 错误。
D、用玻璃瓶和细玻璃管自制气压计时,瓶中的水不能装满。因为当外界大气压变化时,需要瓶内气体体积变化来引起玻璃管内液柱变化,如果水装满,瓶内没有气体空间,无法通过气压差使液柱升降来反映大气压变化 。所以D 正确。
故选:D
6、(2025八上•台州期中)小科在玻璃杯内盛满水,杯口盖上一张硬纸片(不留空气),然后托住纸片,将杯子倒置或倾斜,水都不流出,纸片也不掉下(如图所示)。对整个探究活动的分析正确的是( )
A.探究的问题:大气压强有多大
B.探究的假设:大气对各个方向都有压强
C.探究的目的:研究水的重力与大气压力的关系
D.探究的结论:大气向各个方向的压强相等
【答案】B
【详解】A.实验中只体现了大气压对水的作用,并未具体测量大气压的大小,故A错误;
B.实验中通过将杯子倒置或斜置,水都不流出,证明了大气对各个方向都有压强,故B正确;
C.实验中只体现了大气压对水的作用,没有探究水的重力与大气压力的关系,故C错误;
D.实验中只能证明大气对各个方向都有压强,不能证明大气向各个方向的压强相等,故D错误。
故选B。
7、 (2025八上•台宁波期中)把装满水的量筒,口朝下浸没在水中,如图所示,抓住筒底向上提,在筒口离开水面前量筒露出水面部分( )
A.充满水 B.有水,但不满 C.没有水 D.依次出现上述现象
【答案】A
【详解】由液体压强计算公式P=ρgh得,
h=P/ρg=1.0×105Pa/(1.0×103kg/m3×10N/kg)=10m,所以大气压能支持约10高的水柱,量筒中的水当然还是满的;如果量筒中进入了部分空气,才可能出现“有水,但不满”的情况.
故选A.
8、(2025八上•杭州期末) 在抗击“新型冠状病毒感染的肺炎”疫情中,武汉市的“火神山”、“雷神山”医院内部全部处于“负压”状态,这样可以防止病房内部气体向外扩散。所谓“负压”是指室内的气压低于室外的气压,下列现象中有可能处于“负压”状态的是( )
A.正在炖制排骨的高压锅内 B.被大气压压在瓷砖上的塑料吸盘内
C.充满气后的汽车轮胎内 D.吹大后的气球内
【答案】B
【详解】“负压”是指室内的气压低于室外的气压;
A、正在炖制排骨的高压锅内,其内部的气压大于外界大气压;故A错误;
B、被大气压压在瓷砖上的塑料吸盘,内部小于外界大气压,故B正确;
C、充满气后的汽车轮胎内,其内部的气压大于外界大气压;故C错误;
D、吸饮料之前的吸管内外气压相等。故D错误。
故选:B。
9、(2025八上•杭州期末) 小金进行了如图实验:在烧瓶中装满沸水,倒掉沸水,迅速在烧瓶口放入去壳的鹌鹑蛋(不留缝隙),将烧瓶口向右、向下或向左,发现鹌鹑蛋一直向烧瓶底部运动。通过该实验不能得到的结论是( )
A.大气有压强 B.大气向各个方向都有压强
C.大气向各个方向压强都相等 D.鸡蛋运动过程中瓶内气压小于大气压
【答案】B
【详解】该实验是探究大气向各个方向有压强的实验,因此针对该实验可以提出问题为大气压向各个方向有压强吗?假设:大气向各个方向有压强;目的是探究大气压向各个方向是否有压强;结论:大气压向各个方向有压强;因此只有B选项符合要求。
故选:B。
10、(2025八上•宁波期中) 张老师在演示托里拆利实验时,测得玻璃管内水银柱比槽内水银面高出,下面的哪些措施可以使这个高度差改变( )
A.使玻璃管稍微倾斜一点 B.往槽内加入少许水银
C.把实验移到高山上去做 D.把玻璃管往上提一提
【答案】C
【详解】ABD、水银柱的高度是由外界大气压的大小决定的,外界大气压不变,做托里拆利实验时,使玻璃管稍微倾斜少许,向水银槽里加入少许水银,把玻璃管稍微向上提一提,这三个方法既不能改变大气压的大小,都不能使管内外高度差变化,故ABD不符合题意;
C、 只有把实验移到高山上去做,高山上大气压小,能支持的水银柱高度也就变小,故C符合题意。
故选:C。
11、(2025八上•宁波期中)在失重的空间站中,航天员们能完成的实验是( )
A.用弹簧测力计测拉力 B.用天平称量物体的质量
C.用水银气压计测舱内气体的压强 D.探究液体压强的影响因素
【答案】A
【详解】空间站处于失重状态,用天平测量物体的质量、用水银气压计测舱内气体的压强、探究液体压强的影响因素这些实验无法完成,但能用弹簧测力计测拉力,故A符合题意。
故选:A。
12、(2025八上•嘉兴期中) 医院里护士在用注射器抽吸青霉素等密闭药瓶内的药液时,总是在针头插入瓶塞后先向瓶内推进一些空气,这样做的目的是( )
A.便于摇匀药液 B.用空气稀释药液
C.便于抽吸药液 D.防止针眼堵塞
【答案】C
【详解】A. 便于摇匀药液:青霉素等药物通常无需摇匀,且注入空气无法有效混合药液,排除。
B. 用空气稀释药液:空气为气体,无法与液体药液混合实现稀释,排除。
C. 便于抽吸药液:向瓶内推入空气可平衡瓶内外压强。抽吸药液时,若瓶内无空气,负压会导致瓶塞被吸附或药液难以抽出;预先注入空气后,抽吸时空气被排出,维持压强平衡,使药液顺畅进入注射器,正确。
D. 防止针眼堵塞:针眼堵塞通常由药液颗粒物导致,与是否注入空气无关,排除。
故选:C。
13、(2025八上•丽水期末) 利用大气压原理解释现象时,有同学经分析后概括出以下思维模型:
(1)思维模型中的“?”处应填 ___________ (选填“开放”或“密闭”)。
(2)如图所示。带有挂钩的吸盘能牢牢地贴在瓷砖表面。根据思维模型,吸盘贴在瓷砖表面后通过 ___________ 的方式减小吸盘内气压。
【答案】(1)密闭(2)减少质量。
【详解】(1)思维模型中的“?”处应填密闭。故答案为:密闭。
(2)如图是“测定空气中氧气含量的实验”,待红磷燃烧火焰熄灭后,冷却,打开止水夹,可以观察到水被倒吸入集气瓶中。根据该思维模型,本实验是通过减少质量(减少的是氧气)的方式来减小集气瓶中的气压的。故答案为:减少质量。
14、(2025八上•温州期中)如图所示,将杯子装满水,用纸片把杯口盖严,手按纸片把杯子倒过来(图甲),放手后,纸片不会掉下来,杯子里的水也不会流出来,这说明_________。如果将杯子转到如图乙、丙所示位置,纸片仍不掉下,水仍不流出来,这又说明_________。
【答案】存在大气压;大气内各个方向都有气压
【详解】[1][2]将杯子装满水,用纸片把杯口盖严,把杯子倒过来(图甲),放手后,纸片不会掉下来,说明大气中存在气体压强,即气压,如果将杯子转到如图乙、丙所示位置,纸片仍不掉下,说明大气内各个方向都具有压强。
15、(2025八上•宁波期中)某同学做托里拆利实验时,测得管中水银柱的高度为75cm,如图所示,设实验过程中管口不离开水银面,试回答:(g取10N/kg)
(1)此时此地大气压的值为 mm高水银柱。
(2)将玻璃管向上提1cm(不离开水银槽里的水银面),此时管内的水银柱高为 cm。
(3)将玻璃管下压1.5cm时,管内的水银柱高为 。
(4)将玻璃管倾斜时,管内水银柱长度将 ,高度 。
(5)换用长短相同、粗细不同的玻璃管做此实验,管内水银柱的高度将 。
(6)如果实验时不慎进入少量的空气,则管中水银柱的高度将 。(选填“升高”或“降低”)
【答案】(1)750;(2)75;(3)750mm;(4)变长;不变;(5)不变;(6)降低。
【详解】(1)由图可知此时的大气压值为75cm高水银柱,即750mm水银柱;
(2)将玻璃管竖直上提,水银柱产生的压强会大于大气压,故水银柱会下降到原来的高度,即高度不变,还是75cm水银柱;
(3)同理,将玻璃管下压1.5cm时,管内的水银柱高还是750mm;
(4)将玻璃管倾斜一些,大气压不变,水银柱高度也不变,但长度会变大一些;
(5)换用长短相同、粗细不同的玻璃管做此实验,大气压不变,水银柱高度也不变;
(6)若玻璃管中混入少量空气,这些空气会对管内水银柱有个向下的压强,会导致管内水银柱高度降低。
大气压能支持750mm高的水银柱,说明了此时的大气压与750mm水银柱产生的压强相等;
将玻璃管向上提、将玻璃管下压、将玻璃管倾斜、换用长短相同、粗细不同的玻璃管做此实验,如果大气压值不变,而且实验操作过程中没有出现错误的话,管内水银柱高度是固定的;
玻璃管中混入少量空气,这些空气会对管内水银柱有个向下的压强。
16、(2025八上•湖州期中)如图所示为覆杯实验。
(1)硬纸片不会掉下的事实是___________存在的证据。
(2)有同学认为实验中是水粘住了纸片,老师用如图乙所示装置进行实验。随着空气被抽出,纸片________(“会”或“不会”)掉下了,排除了纸片是被水粘住的可能。若换用容积和高度均相同,而杯口更小的杯子进行实验,要使同一硬纸片掉下,相同情况下需要抽气的时间会________(选填“变短”“变长”或“不变”)。
【答案】(1)大气压;(2)变短
【详解】(1)覆杯实验中,装满水的杯子倒置后,硬纸片不会掉下,是因为外界大气压对硬纸片产生向上的压力,足以抵消杯内水对纸片的向下压力,这一事实直接证明了大气压的存在;(2)当杯子容积和高度均相同时,水的体积(V=Sh)和重力(G=ρgV)相同,因此水对硬纸片的向下压力恒定。杯口更小时,硬纸片的面积S更小。要使硬纸片掉下,需满足罩内气压对纸片的向上压力(p×S)≤水的重力G,即所需罩内气压p≥G/S。由于S减小,所需的p增大(无需将罩内气压抽至过低),因此相同情况下抽气时间会变短。
17、(2024八上•温州期中) 使用按压式手动取水器能便捷取用桶装水(如图甲),通过不断按压气囊,就可连续不断出水;取水器内部结构如乙图所示,其中A、B是只能朝一个方向打开的阀门,当按压气囊时,A阀门关闭,B阀门打开;
(1)按压气囊时,通过________方式增大气囊内气压;
(2)请写出气囊弹回时,A、B阀门的开闭状态________;
(3)在使用过程中发现,松开气囊,不能立刻停止出水。某同学认为只需在取水器上增加一个开口并塞上塞子,需要停止出水时,取下塞子即可;为实现上述功能,请在图丙①、②两处位置中选择合适的开口位置并说明理由________。
【答案】(1)压缩体积(2)A阀门打开、B阀门关闭(3)②;拔出塞子,使得桶内压强迅速减小到与大气压相等
【详解】(1)按压气囊时,用力且移动距离,通过做功方式增大气囊内气压。
(2)气囊弹回时,桶内气体压强不变,外界气体进入气囊,B阀门关闭,上端A阀门打开,外界空气进入气囊;
(3)在使用过程中发现,松开气囊,不能立刻停止出水。某同学认为只需在取水器上增加一个开口并塞上塞子,需要停止出水时,取下塞子使得桶内压强迅速减小为与大气压相等,因而设置在②处即可。
故答案为:(1)压缩体积;(2)A阀门打开、B阀门关闭;(3)②;拔出塞子,使得桶内压强迅速减小到与大气压相等。
18、(2025八上•金华阶段练习) 在自主学习探究过程中,某同学利用带拉环的吸盘、固定在墙上的平面镜、水、刻度尺来测量大气压强的大小,实验装置如图甲,具体实验步骤是:
①用刻度尺测出吸盘的直径,算出吸盘平面面积为10厘米2;
②用弹簧测力计测出吸盘自身的重力为0.5N;
③将吸盘沾水湿润后,压在平面镜上,排尽吸盘内空气;
④用弹簧秤水平拉动吸盘,直至恰好脱落,读出此时弹簧秤示数为95N;
⑤记录整理数据;
⑥算出大气压的值,分析实验结论。
(1)上述的实验步骤中,多余的步骤是 ;(填序号)
(2)根据该同学的实验数据,计算得到的大气压的值等于 帕;
(3)该大气压的值小于标准大气压,你认为产生的原因可能是 ;
(4)在实验时,如果拿一个吹风机对着吸盘自上而下吹冷风,如图乙,则你预计的弹簧秤示数可能会 95N(填“<”、“>”、“=”)。
【答案】(1)②(2)9.5×104(3)吸盘内有空气未排尽(4)<
【详解】(1)[1]根据压强的公式P=F/S可知,测量大气压强的大小,需要通过实验得出大气对吸盘的压力和吸盘平面面积,没有必要用弹簧秤测出吸盘自身的重力,因此步骤②是多余的。
(2)[2]根据题意可知,大气对吸盘的压力F=F示=95N
若不考虑实验过程中的其他影响因素,实验时的大气压值P=F/S=95N/0.001m2=9.5×104 Pa
(3)[3]气密性不好或吸盘内有空气未排尽都会使测出的大气压值会偏小。
(4)[4]由图乙可知,拿一个吹风机对着吸盘自上而下吹冷风,根据流体压强和流速的关系可知,吸盘外侧空气流速增大,压强变小,大气对吸盘的压力减小,所以,弹簧秤拉动吸盘至恰好脱落时的示数一般会小于95N。
19、(2025八上•杭州期中)小丽同学借助注射器(容积为5毫升)、铁架台、托盘天平、刻度尺、小桶、细绳等器材来估测大气压的值。其实验步骤如下:
①将部分器材按图示装配好,首先将注射器活塞推至顶端,上端未封口,接着往小桶内缓慢加水,直至活塞恰好开始下滑时,取下小桶,用天平测。量其总质量为71.2克;
②重新将注射器活塞推至顶端、并用橡皮帽封住注射口,将步骤①中的装水小桶(水未倒出)重新接在注射器下端,缓慢向小桶内加水,直至活塞又恰好开始下滑,再取下小桶,并用天平测量其总质量为646.2克;
③取下注射器,并用刻度尺测出其壁上全部刻度部分的长度为 8厘米。
请回答下列问题:
(1)本次测量大气压值的实验原理是 ______,实验中主要应以 ______(选填“针筒”、“活塞’’或“小筒”)为研究对象来分析其所受大气压力的;
(2)步骤②中,将活塞重新推至顶端,其目的是 ______,但实际上并未能达到此目的,此因素将导致所测大气压的值会偏 ______(选填“大”或“小“);
(3)该注射器活塞的横截面积为 ______cm2;
(4)上述实验中,小丽在不考虑活塞的重力情况下,可得出活塞受到的摩擦力为 ______N,并由此计算出大气压强的值约为 ______Pa;
(5)请你帮她分析一下,如果考虑活塞的重力,所测出的大气压值与(4)中所测得值相比 ______(选填“偏大”、“不变”或“偏小”)。
【答案】(1)P=F/S;活塞;(2)排出注射器中的空气;小;(3)0.625;(4)0.712;0.92×105;(5)偏大。
【详解】(1)测量大气压的原理P=F/S;该实验中以活塞为研究对象;分析研究的是大气对活塞的压力;
(2)实验时,把活塞推至注射器筒顶端是为了排出注射器中的空气,使注射器密封,当筒内空气没有排尽时,筒内空气会对活塞产生一个压力,因此测得的大气压值将偏小;如果活塞与注射器内壁间的摩擦较大时,需要的拉力会更大,因此测得的结果将偏大;
(3)注射器的容积为5ml=5cm3,这注射器上的全部刻度线由刻度尺测量得出为8cm,故活塞的横截面积为S=V/L=5cm3/8cm=0.625cm2;
(4)根据二力平衡条件,摩擦力等于重力,f=G=mg=0.0712kg×10N/kg=0.712N,活塞受到的大气压力为F=(0.6462-0.0712)kg×10N/kg=5.75N,
这就是大气对活塞的压力,S=0.625cm2=6.25×10-5m2,将其代入公式得,
P=F/S=5.75N/0.0000625m2=0.92×105Pa;
(5)如果考虑活塞的重力,拉力F大于大气对活塞的压力,实验结果偏大。
故答案为:(1)P=F/S;活塞;(2)排出注射器中的空气;小;(3)0.625;(4)0.712;0.92×105;(5)偏大。
20、(2025八上金华期中)学习了大气压后,小明想估测一下大气压的值。他准备了如下器材:不同规格的针筒、两个弹簧测力计(量程为10N)、刻度尺、一个铁丝做成的T型钩、细线、橡皮帽等。小明在实验中选了图2中B规格的针筒,发现弹簧测力计的量程太小了。于是设计了图1实验装置,顺利完成了测量任务。具体步骤如下:
①先读出针筒的容量为10mL,用刻度尺量出其全部刻度长度为5厘米。
②把针筒活塞推至简底端,排尽筒内的空气。然后,用橡皮帽封住针筒的小孔。
③慢慢地拉针筒,刚好拉动活塞时,两个测力计示数均为9.8N。
请根据他们实验方案回答以下问题:
(1)若不考虑其他因素的影响,则本次测量大气压值p=_________帕。
(2)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3所示,对比两次实验结果,小明认为出现此现象的原因可能是_________。
A.弹簧测力计的自重对实验有影响 B.注射器中有空气未排尽
C.活塞与注射器筒壁间有摩擦 D.注射器漏气
(3)另一个同学只用一个弹簧测力计也完成了实验,他们选择的针筒是图2中的_________(填“A”或“C”)。
(4)小明还发现:如果在针筒内吸入一定质量的空气,然后用橡皮帽将气体封闭起来,在推活塞的过程中,越推越费力。由此小明想:封闭气体的体积大小是否会影响气体压强大小呢?小明取一个30mL的针筒,在针筒内壁抹润滑油,使内壁和活塞之间的摩擦力减小到可忽略不计。接着他将针筒吸入一定质量的空气,并连接到胎压计上,通过推拉活塞,测得数据记录如表:
V(mL)
6
8
10
12
16
p(kPa)
160
120
96
80
60
①根据表中的数据可得:其他条件一定时,封闭气体的体积越小,压强越_________(选填“大”或”小”)。
②当小明不推拉活塞,即注射器内气压和外界气压都为100kPa时,注射器内的空气体积为_________mL。
【答案】(1)9.8×104Pa;(2)BD(3)A(4)①大;②。
【详解】(1)根据实验数据,可以计算大气压的值:
针筒容积 V=10 mL=10×10−6 m3V=10mL=10×10−6m3
刻度长度 L=5 cm=0.05 mL=5cm=0.05m
活塞横截面积 S=V/L=10×10−6m3/0.05m=2×10−4 m2
两个测力计示数之和即为大气对活塞的压力:F=9.8 N+9.8 N=19.6 N
大气压强的计算公式为:P=F/S=19.6N/2×10−4 m2=9.8×104Pa
因此,本次测量的大气压值为 9.8×104 Pa。
(2) 关于实验结果的准确性,小明使用胎压计测量的实际大气压约为100 kPa(即 1.0×105Pa),高于实验测得值。造成这一差异的可能原因包括:
注射器中有空气未排尽:残留空气会对活塞产生向外的压力,使所需拉力减小,导致测量值偏小。
注射器漏气:外部空气进入,同样会减小活塞内外的压力差,使拉力偏小。
而活塞与筒壁间的摩擦会使拉力偏大,导致测量值偏大,与实验结果不符;弹簧测力计的自重在水平拉动时不影响测量结果。
故选:BD。
(3)大气压强一定时,根据F=P可知,受力面积越小,活塞受到的大气压力也会越小,拉动活塞的拉力也可以小一点,才不会超过量程为10N,所以当用一个弹簧测力计时,可换用横截面积小的注射器,故选 A。
(4)①由表中封闭气体的压强P与体积V的数值可知,P与V的乘积均为960,P与体积V的数学关系式为:P=960/V压强单位为Pa,体积单位为mL,因此其他条件一定时,封闭气体的体积越小,压强越大;②已经测出实际的大气压为1.0×105Pa=100kPa,
当小明不推拉活塞时,注射器内的气压与外界大气压相等,
由p=960/v可得,注射器内的空气体积:v=960/p=960/100mL=9.6mL.
故答案为:(1)9.8×104Pa;(2)BD(3)A(4)①大;②。
21、(2025八上金华期中)在德国马德堡市的广场上,1654年曾经做过一个著名的马德堡半球实验,如图1所示,把两个半径约的铜制空心半球合在一起,抽去里面的空气,用两支马队向相反的方向拉两个半球。
(1)实验室做马德堡半球实验时,往往会在两个半球的接触面上涂一层油。以下操作,目的与其一样的是__________;
A.电解水实验中加稀硫酸
B.塑料吸盘使用前先蘸水
C.蒸馏实验中烧瓶底部加小石粒
(2)在气压为1个标准大气压时做马德堡半球实验,抽气后球内剩余空气的压强为0.4个大气压,此时拉开半球的力为F1;如果抽气后球内剩余空气的压强为0.1个大气压,此时拉开半球的力为F2。则F1:F2__________;
(3)某实验室供教学用的半球,在正常气压下抽成真空后,只需四个人便可拉开。其原因是______。
(4)抽成真空后总共用了16匹马才把两个半球拉开,则平均一对(左右各一匹)马产生的拉力是多少?(大气压的值为,计算时把半球看成一个圆盘,为3.14)
【答案】(1)B;(2)2:3;(3)半球的表面积小,产生的压力小,所需拉力就小;(4)1570N
【详解】(1)实验室做马德堡半球实验时涂油的目的是防止漏气。A选项电解水加稀硫酸是增强导电性;B选项塑料吸盘蘸水是防止漏气;C选项蒸馏加小石子是防止暴沸,故目的相同的是B。
(2)气压差产生的拉力F=ΔpS,Δp₁=1-0.4=0.6个大气压,Δp₂=1-0.1=0.9个大气压,面积S相同,故F₁:F₂=Δp₁:Δp₂=0.6:0.9=2:3。
(3)教学用半球表面积远小于马德堡实验中的半球,根据F=pS,大气压强p相同,表面积S小则大气压力F小,因此所需拉开的拉力小。
(4)半球受力面积S=πr²=3.14×(0.2m)²,大气压力F=p₀S=10⁵Pa×3.14×0.04m²=12560N;16匹马分为8对,平均一对马的拉力=12560N÷8=1570N。
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