内容正文:
2.2大气压强知识点讲练(二)
目 录
知识点讲练一、大气压对天气的影响‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧1
知识点讲练二、大气压对液体沸点的影响‧‧‧‧‧‧‧‧2
知识点讲练三、大气压对人体的影响‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧4
知识点讲练四、生活用品和大气压‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧5
知识讲练
一、大气压对天气的影响
(一)大气压的特点
(1)大气压随高度的增加而减小。在海拔3000m以内,大约每升高10m,大气压减小100Pa。
(2)同一高度的不同区域,大气压的数值不一定相同。
(3)同一地点的不同时间,大气压也会不同。
(4)般来说,冬天的大气压比夏天高,晴天的大气压比阴雨天高。
(二)高气压区和低气压区在相同高度上的区别
比较项目
高气压区
低气压区
范围
气压高的区域
气压低的区域
空气流动方向
从上向下
从下向上
空气的变化
越往下气温越高,水蒸气越不容易液化
气温逐渐降低, 空气中携带的水蒸气容易液化
对天气的影响
多晴朗天气
多阴雨天气
例1:(2025八上•衢州期中) 如图示为创意新品“天气预报瓶”,A为玻璃管与大气相通,B为密闭的玻璃球,A与B下部连通,内装有红墨水,它能显示天气的好坏,随着环境气压的变化,A管内的水位会上升或下降。关于天气预报瓶,下列说法不正确的是( )
A.“天气预报瓶”利用天气和大气压的关系进行预报的
B.A管和B球液面相平时,显示内外气压一致
C.A管液面明显下降时,说明是阴雨天气
D.B球内装较多红墨水,可以减少瓶内温度变化造成的干扰
【答案】C
【详解】A、天气不同,气压不同,当大气压发生变化时,A管内的液面就会随着变化,因此“天气预报瓶”利用天气与大气压的关系进行预报,故A正确;
B、A管和B球液面相平时,两液面受到气体的压强相等,说明瓶内气压等于外界大气压,故B正确;
C、A管液面明显下降时,内外气体压强不等,显示外界大气压增大,为晴天,故C错误;
D、B球内装较多红墨水,空气较少,空气热胀冷缩体积变化不大,可以减少瓶内温度变化造成的干扰,故D正确。
故选:C。
二.大气压对液体沸点的影响
(一)实验探究:探究气压对液体沸点的影响
【实验探究】(1).如图(甲、乙和丙),用酒精灯将烧瓶中的水加热至沸腾,再用大号注射器缓 缓地向烧瓶内充气,使瓶内的气压增大。这时,你可看到:沸腾的水停止沸腾。
(2).移开酒精灯,待水温稍降一些,用注射器抽出烧瓶里的空气,使瓶内的气压降低。这时,你可看到:烧瓶内的水重新沸腾。
用注射器充气和抽气的目的:为了增大和减小瓶内的气压。
实验表明:气压的大小会对液体的沸点造成影响。当气压增大时,液体的沸点会升高;当气压减小时,液体的沸点会降低。
2.压力锅的应用
①压力锅即高压锅,是利用液体的沸点随气压的增大而升高的原理制成。
高原上水的沸点较低,在高原上需要用压力锅来做饭,压力锅就是利用液体的沸点随气压的增大而升高的原理制成的。当外界气压为1x105帕时,一般家用压力锅内的压强接近2x105帕,锅内水的沸点接近120℃,因此,用压力锅煮食物既可以保证在低压地区将食物煮熟,还可以提高烧煮食物的速度,节省燃料。
②高压锅的计算公式:P内 =P外 +P限= P0 + m限g / S
P内—高压锅内部压强;P0—标准大气压强;
m限—限压阀的质量(单位:Kg);
S—限压阀的横截面积(单位:m2)。
例2:(2025八上•嘉兴期末)图甲是家用的一款爱仕达炒锅,与其他不同的是锅盖周边有一圈橡胶圈,顶部有一蒸汽阀门(如图丙),蒸汽阀门可上下活动,向上向下时橡胶都可与内外玻璃紧密贴合。
(1)这款炒锅的好处之一,蒸制、炖汤容易熟,可充当“高压锅”的作用。这是由于密封效果好,蒸炖时蒸气不易出来,其原理与右侧哪幅图的原理一致,请选择______(选填“A”或“B”);
(2)如图乙把锅盖放在光滑的瓷砖表面,向下关闭阀门,锅盖内外压强差约为3000Pa左右,较难竖直向上拿起来。已知锅盖的重力8N,直径32cm,横截面积约为800cm2,请计算要提起锅盖大约需多大的力______?(结果取整数)
(3)为能轻松拿起锅盖,可以将蒸汽阀门住上拉一下,让空气进入后再提起。请你再写出一种方法:______。
【答案】(1)A;(2)248N;(3)可将锅盖水平移动,让空气进入后再提起。
【详解】(1)爱仕达炒锅,密封效果好,蒸炖时蒸气不易出来,锅内气体增加,气压会变大,使液体的沸点升高,原理与A图相同。
(2)锅盖内外压强差约为3000Pa左右,则产生的压力为:F=pS=3000Pa×800×10-4m2=240N;
要提起锅盖大约需的力为:F′=F+G=240N+8N=248N;
(3)可将锅盖水平移动,让空气进入后再提起。
故答案为:(1)A;
(2)要提起锅盖大约需248N的力;
(3)可将锅盖水平移动,让空气进入后再提起。
三、大气压对人体的影响
(一)大气压的变化对人体会有一定的影响
人在晴朗的天气,一般心情比较舒畅,而在阴雨天,会感到疲倦和心情烦躁。这主要是由于晴天的气压较高,而阴雨天的气压较低。生活在平原地区的人进入青藏高原会因气压减小缺氧等原因,产生头晕、头痛、恶心呕吐等高原反应;当飞机起飞时,乘客的耳膜会产生一种不舒适的感觉等。这一切都是由大气压的变化引起的。
(二)拔火罐疗法的原理
正常情况下,人皮肤内外侧受到的压强是相等的。当用带橡皮球的玻璃罐吸皮肤时,一部分空气被排出,玻璃罐内的压强会减小,人体内外的压强差会使该部位的皮肤向外凸出,同时血液就会因体内的压强较大而聚集到玻璃罐吸附处,从而使皮肤出现红斑。中医的拔罐疗法就应用了这一原理。 如果外界压强更低一些,血液就会被压出皮肤。
(三)人体对大气压的变化有一个逐步适应的过程
随着时间的推移,人体可通过自身的调节或采取一些必要的措施,如飞机在高空飞行时,机舱内必须进行增压,航天员在太空行走时必须穿上内部加压的航天服等,使这些反应减轻或消失。
例3:(2025八上•舟山期末) “拔火罐”是我国传统医疗的一种手段;如图所示,医生先用点燃的酒精棉加热罐内的空气,随后迅速把火罐倒扣在需要治疗的部位,冷却后火罐便紧贴在皮肤上;已知大气压为,火罐开口部位的面积约为,罐内空气冷却至室温时其压强为,若不计火罐的重力;
(1)求室温时罐内空气对皮肤的压力;_______________
(2)治疗结束,医生只需将火罐拨动一下,让空气进入火罐,可以________________(选填“减小”或“增大”)罐内气压,火罐就可以方便取下;
(3)通常情况下,人体承受的大气压并不小,但人体不会有异常的反应,是因为_______________。
【答案】(1)90 N(2)增大(3)人体内压强与外界压强相抗衡
【详解】(1)室温时罐内空气对皮肤的压力:F内=PS=9.0×104 Pa×10×10-4 m2=90 N。
(2)抓住关键信息“让空气进入火罐”,内部气体变多,压强增大,内外压强差减小,所以容易取下。
(3)由于人体内也有压强,而且体内的压强与体外的大气压大致相等,它抗衡着体外受到的大气压,所以人体不会有异常的反应。
四、生活用品与大气压
(一)真空压缩袋
是专门用来保存体积较大的物品的,不但可以省去许多储存空间,还可防霉、防蛀、防菌防潮等。其工作原理是把物品放进真空袋里,抽出袋内空气,外界的大气压把物品压扁。
(二)吸尘器
吸尘器是利用电机将里面的空气排出,吸尘器内部与外界形成一个相当大的压强差,从而使吸嘴旁的垃圾与尘埃随着气流进入吸尘器。
(三)离心式水泵工作原理
水泵启动前,向泵壳里灌满水,在动力机的带动下,叶轮高速旋转,水被甩出去,在转轴附近形成一个低压区,外面的水就在大气压的作用下,推开底阀通过进水管进人泵壳。进来的水又被叶轮甩到出水管,这样一直循环下去, 就不断把水送到了进水管高处。
例4:(2025八上•杭州期中)下列生活用品与大气压没有直接关系的是( )
A.吸尘器 B.真空压缩袋
C..温度计 D.离心式水泵
【答案】C
【详解】A.吸尘器:通过电机转动使内部形成低压区域,外界大气压将灰尘等压入吸尘器,依赖大气压工作;
B. 真空压缩袋:抽出袋内空气后,外界大气压将袋内物品压缩,依赖大气压;
C. 温度计:常用液体温度计利用液体(如酒精、水银)的热胀冷缩原理测量温度,与大气压无关;
D. 离心式水泵:启动前灌满水,叶轮转动甩出泵内水形成低压区,大气压将水压入泵内,依赖大气压。
综上,与大气压无关的是温度计,故选:C.
课后巩固
1、(2025八上•杭州期中)科学是一门以实验为基础的学科,关于下列实验的说法不正确的是( )
A.甲实验中用力吹气时,瓶中的水从竖直的玻璃管内上升甚至喷出
B.乙实验将玻璃管略微倾斜会导致水银面竖直高度低于760mm
C.丙实验将简易气压计从山脚带到山顶,玻璃管内液面会上升
D.丁图中,中医拔罐疗法利用人体内外气压不相等进行治疗
【答案】B
【详解】A.用力吹气时,瓶中的水从竖直的玻璃管内上升,再从管口向左喷出,因为流速越大的地方压强越小,故A正确;
B.气压相同,支撑水银柱的高度也相同,故乙实验将玻璃管略微倾斜水银面高度还是760mm,不会低于760mm,故B错误;
C.丙实验将简易气压计从山底带到山顶,山顶气压变低,玻璃管内气压不变,故玻璃管内液面会上升,故C正确;
D.拔罐的物理知识是利用罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上,罐内气压小于外界大气压,故D正确。
故选B。
2、(2025八上•温州期中) 如图所示,1标准大气压的环境下,用酒精灯对装有水的烧杯加热(图中省略用来固定的装置),瓶内水面比烧杯内水面低,当烧杯中的水被加热到100℃时( )
A.烧杯中的水一定不会沸腾,瓶内的水一定会沸腾
B.烧杯中的水一定会沸腾,瓶内的水一定不会沸腾
C.烧杯中和瓶内的水一定不会沸腾
D.烧杯中和瓶内的水一定会沸腾
【答案】B
【详解】液体沸腾的条件:达到沸点,不断吸收热量。烧杯中有水,水中倒扣着一玻璃瓶,瓶内水面比烧杯内水面低,玻璃瓶内的压强大于外界压强。烧杯内的水在一定气压下,达到水的沸点,还能不断吸收热量,能沸腾。玻璃瓶内的气压高,水的沸点高,玻璃瓶内的水要从烧杯中的水吸收热量,玻璃瓶内的水最高达到烧杯内水的沸点,不能达到玻璃瓶内水的沸点,玻璃瓶内的水一定不能沸腾。
故选B。
3、(2025八上•杭州阶段练习)下列分析中不正确的是( )
A.甲图试管内水沸腾后,撤掉酒精灯,向外拉动注射器活塞,水又沸腾了,说明水的沸点与气压有关
B.乙图中吸盘能将物体挂在墙上不掉下来,是因为重力与大气压力彼此平衡
C.丙图所示是测量大气压强的实验,玻璃管(一端密封一端开口) 内先装满水银,后倒置放入装有水银的槽中,上端是密封的,若有空气进入玻璃管内,则测出的大气压强值比实际值偏小
D.高压区控制的地方往往晴朗干燥
【答案】B
【详解】A. 撤掉酒精灯,停止加热,水就会停止沸腾。当向外拉动注射器活塞时,试管中的气压就会减小,水又沸腾了,说明水的沸点与气压有关,气压减小,沸点降低。故 A 正确;
B.重力的方向是竖直向下,而压力的方向是垂直于墙面,所以根据二力平衡条件可知这两个力不在一条只显示,不是一对平衡力。由于吸盘是紧贴在墙面上,当有重力时,贴盘就会和墙面之间产生摩擦力,摩擦力与重力彼此平衡。故 B 不正确;
C.在做托里拆利实验中,玻璃管内水银面的上方必须是真空,则这段水银柱所产生的压强等于大气压。若有空气进入玻璃管内,则这部分空气产生的气压,会使得水银柱高度降低,所测出的大气压强就比实际的偏小。故 C 正确;
D.由图可知,空气受热以后,体积膨胀密度变小,热空气向四周流动,造成当地气压减小,四周气压增大,高空的冷空气就会下来又返回到当地,带来风和温度的变化。故 D 正确。
故选B。
4、(2025八上•温州期中)将烧瓶内的水加热至沸腾后移去酒精灯,水会停止沸腾,迅速塞上瓶塞,把烧瓶倒置并向瓶底浇冷水,如图所示,你会观察到烧瓶内的水又沸腾起来,产生这一现象的原因是( )
A.瓶内气压增大,水的沸点升高 B.瓶内气压增大,水的沸点降低
C.瓶内气压减小,水的沸点升高 D.瓶内气压减小,水的沸点降低
【答案】D
【详解】水停止沸腾后迅速塞上瓶塞,把烧瓶倒置并向瓶底浇冷水,会看到烧瓶中的水重新沸腾。因为当向瓶底浇冷水时,瓶内气体温度突然降低,瓶内的水蒸气遇冷液化,气压减小,瓶内液面上方气压减小,导致沸点降低,所以水重新沸腾起来的。
故选D。
5、(2025八上•嘉兴期中)20世纪60年代,为控制疟疾疫情,屠呦呦尝试用加热青蒿水溶液的方法使其沸腾,从而去除水分以提取药物,但提取的药物效果并不理想。她猜想:可能在高温的环境下,药物的成分会被破坏。对此,可采用的改进方法是( )
A.将容器密封后加热 B.用旺火加热缩短沸腾的时间
C.减小容器内的气压 D.用微火加热使溶液慢慢沸腾
【答案】C
【详解】A、将容器密封后加热,会增加容器内气压,水的沸点会升高,方法不可行,故A不正确;
B、用旺火加热缩短沸腾的时间,水的温度仍为100℃,并不能降温,方法不可行,故B不正确;
C、减小容器内气压,水的沸点也会降低,药物不会因高温而坏掉,此方法可行,故C正确;
D、用微火加热使溶液慢慢沸腾,水的温度仍为100℃,并不能降温,方法不可行,故D不正确。
故选C。
6、 (2025八上•湖州期末)如图是研究气压对水沸点的影响实验.待烧瓶中的水停止沸腾后,再用大号注射器抽出烧瓶里的空气,发现烧瓶内的水又重新沸腾.对上述现象分析正确的是( )
A.抽气后,水的温度上升 B.两次沸腾瓶内水的沸点相同
C.两次沸腾瓶内气体压强相同 D.重新沸腾时瓶内水的沸点低
【答案】D
【详解】烧瓶中的水停止沸腾后,抽出烧瓶里的空气,瓶内气体的气压降低,导致水的沸点降低,从而使烧瓶内的水重新沸腾,故D正确,ABC错误。
故选D。
7、 (2025八上•杭州期中)水的用途十分广泛,生活中处处可见水,生活生产中也蕴含着与水相关的科学知识。
(1)如图甲是一根注满水的环形管,内有一只乒乓球。若在A处用火加热,则乒乓球会沿_______(选填“顺”或“逆”)时针方向运动;根据此原理,冰箱冷藏室的冷凝管应安装在冷藏室的_______部(选填“上”或“下”);
(2)工业换水时常会用到离心式水泵,工作时在叶轮转轴附近形成一个低压区,外面的水就在___________的作用下,推开底阀通过进水管进入泵壳;图乙中进水口到叶轮的距离h叫做吸水扬程,其最大值约为___________米(取大气压为一个标准大气压,g取10N/kg)。
【答案】(1)逆;上 (2)大气压;10.13
【详解】(1)小问详解:
[1]若在A处用火加热,水温升高,体积膨胀,密度减小,热水上升,左侧冷水下降,所以环形管内水逆时针转动,则乒乓球会沿逆时针方向运动。
[2]由于液体温度升高,体积膨胀,密度减小,则液体上升;液体温度降低,体积收缩,密度增大,则液体下降,所以冰箱冷藏室的冷凝管应安装在冷藏室的上部。
(2)小问详解:
[1]换水时用的离心式水泵,由于叶轮转速快,由于流速快的位置压强小,所以在叶轮转轴附近形成一个低压区,外面的水就在大气压的作用下,推开底阀通过进水管进入泵壳。
[2]大气压为一个标准大气压为1.013×105Pa,则吸水扬程最大值h=p/ρ水g=101.3m
8、(2025八上•宁波期中) 如图所示的实验装置,当用注射器给正在沸腾的水打气加压时,可以看到水___________沸腾(填“继续”或“停止”)。这个现象表明:水面气压增大,水的沸点将___________,(填“升高”或“降低”),在厨房中我们使用的___________就是
利用了这一规律。
【答案】停止、升高、高压锅.
【详解】当用注射器给正在沸腾的水打气加压时,可以看到水不在沸腾,这是因为用注射器给正在沸腾的水打气,增加了水面上的气压,沸点升高.这个现象表明:水面气压增大,沸点升高.
液体的沸点与气压有关,水的沸点100℃,是指在一标准大气压下;随着气压的增大,液体的沸点也随着升高;气压越小,沸点越低;如在高原地区,通常用高压锅做饭,增大锅内的气压,使饭容易熟.
故答案为:停止、升高、高压锅.
9、 (2025八上•杭州期中)小明利用如图甲装置研究水的沸点与气压的关系。他将装有一定质量、温度100℃水的烧杯放到玻璃罩内,通过控制抽气泵调整钟罩内的气压值,使水在自然冷却过程中实现沸腾。多次实验,得到不同沸点与对应气压值如图乙所示。
(1)实验中抽气泵使钟罩内气压减小且恒为某一值时,当观察到液体恰好停止沸腾现象,记录温度计的读数恰好为该气压下的___________。
(2)分析表中数据,可知水的沸点与气压的关系是___________。
【答案(1)沸点;(2)随着气压的升高,水的沸点也相应升高。
【详解】(1)当气压减小时,水的沸点会降低。实验中,当液体恰好停止沸腾时,记录的温度即为该气压下水的沸点;
(2)根据表中的数据可知,随着气压的升高,水的沸点也相应升高。
故答案为:(1)沸点;(2)随着气压的升高,水的沸点也相应升高。
10、 (2025八上•杭州期末) 小金同学研究气压对液体沸点的影响,实验装置如图甲。
(1)注射器在实验过程中的作用是______。
(2)将烧瓶中的水加热至沸腾后,如果要探究液体沸点会不会随气压的升高而升高。该同学接下去的操作是______。
(3)图乙是一款家用炖锅,锅盖周边有一圈橡胶圈,顶部有蒸汽阀,蒸汽阀可上下活动,上下活动时橡胶圈与锅体紧密贴合。利用该炖锅蒸制、炖汤易将食物煮熟,原因是____________。
【答案】(1)改变烧瓶内气压的大小;(2)用注射器向烧瓶内注入气体,观察瓶内水是否继续沸腾;(3)锅内气压增大,使液体沸点升高,更容易将食物煮熟。
【详解】(1)用注射器可以改变封闭容器内的气压,向外抽气,气压减小,向内打气,气压增大;
(2)将烧瓶中的水加热至沸腾后,如果要探究液体沸点会不会随气压的升高而升高。该同学接下去的操作是用注射器向烧瓶内注入气体,观察瓶内水是否继续沸腾;
(3)气压越大,沸点越高,橡胶圈与锅体紧密贴合可以增大锅内气压,从而增大沸点。
故答案为:(1)改变烧瓶内气压的大小;(2)用注射器向烧瓶内注入气体,观察瓶内水是否继续沸腾;(3)锅内气压增大,使液体沸点升高,更容易将食物煮熟。
11、(2025八上•杭州期中)为了验证沸点与气压间的关系,小明设计了以下实验方案并加以实施。
【实验一】用酒精灯加热烧瓶中的水,如图a,用温度计测得水将要沸腾到沸腾过程中温度随时间的变化如表所示:
时间/分
2
4
6
8
10
12
14
温度/℃
72
80
88
96
102
102
102
(1)由数据可知,水沸腾时的温度是___________。
【实验二】烧瓶中的水沸腾后移去酒精灯,水停止沸腾;待水温降低一些后将大注射器接到烧瓶口上(如图b所示)。
(2)向外拉注射器活塞,看到水重新沸腾。实验表明:___________。
(3)若利用图c装置来验证“气压增大时,液体沸点升高”,当瓶内水沸腾后,小明该如何操作___________。
【答案】(1)102℃ (2)气压降低,水的沸点也降低 (3)向内推注射器活塞,观察水是否继续沸腾
【详解】(1)由表中数据可知,当温度达到102℃时,继续加热,水温不再升高,说明水的沸腾温度为102℃。
(2)向外拉注射器活塞,看到水重新沸腾,这说明:气压降低,水的沸点也降低。
(3)要验证“气压增大时,液体的沸点升高”,必须增大烧瓶内的气压,因此小明需要向内压活塞,这样烧瓶内的气压增大,水的沸点升高,此时水的温度低于水的沸点,会看到水停止沸腾。
12、(2025八上•金华期中)学校科学实验小组同学为了探究气缸内气体压强p与缸内气柱长度h的关系,设计了一带有活塞(横截面积)并封闭了气体的密闭金属气缸,如图甲所示。某次实验过程中,活塞缓慢下压,记录数据后绘制出如图乙所示图像。请回答下列问题:
(1) 活塞下压过程中,缸内气体的质量_____。(选填“变小”“变大”或“不变”);
(2)当缸内气柱长度h=5厘米时,缸内气体对活塞产生的压力为_____牛;
(3)根据图乙可得出的实验结论是:______。
【答案】(1)不变;(2)100;(3)一定质量的气体,温度不变时,气缸内气体压强p与缸内气柱长度h成反比.
【详解】(1)气缸是封闭的,当活塞向下压,由于气缸内的气体含量并没有发生变化,所以它的质量并不发生改变;
(2)当缸内气柱长度h=5cm时,气缸内的压强为2×105Pa,由p=F/S可知,缸内气体对活塞产生的压力为:F=pS=2×105Pa×5×10-4cm2=100N;
(3)由图乙可得:一定质量的气体,温度不变时,气缸内气体压强p与缸内气柱长度h成反比;
故答案为:(1)不变;(2)100;(3)一定质量的气体,温度不变时,气缸内气体压强p与缸内气柱长度h成反比.
13、(2025八上•宁波期中)一款新型家用电梯(如图所示) 正走进我们的生活, 它外形是长圆筒, 升降过程不使用线缆, 而是靠气压驱动。已知外界大气压为1×105Pa, 电梯室质量为120kg,电梯室与圆筒壁之间的摩擦力为300N, 底部和顶部面积均为1m2。
(1)请用所学知识分析说明该新型家用电梯是如何实现向上运动的____;
(2)低压区的气压降到9.8×104Pa时, 作用在电梯室上表面的大气压力是多少牛?
(3)抽气机最多能把低压区的气压降到9.5×104Pa,则该电梯匀速下降时能装载的物体的最大质量是多少?
【答案】(1)电梯在上下气压差的作用下上升。(2)9.5×104N(3)410kg
【详解】(1)抽气泵抽气,顶部气压减小,而底部气压不变,此时底部大气压大于顶部大气压,产生了一个向上的压强差、压力差,当压力大于电梯总重力时,电梯室上升。
(2)作用在电梯室上表面的大气压力为:F=pS=9.5×104Pa×1m2=9.5×104N;
(3)电梯的重力为:G电梯=mg=120kg×10N/kg=1200N;
电梯内外受到的压强差为:Δp=1×105Pa-9.5×104Pa=5×103Pa,
产生的压力为:F′=ΔpS=5×103Pa×1m2=5×103N,
电梯匀速下降时,处于平衡状态,受到的合力为0,则电梯匀速下降时能装载的物体的重力为:G物=F’+f-G电梯=5×103N+300N-1200N=4100N,
故可装的物体质量为:m=G/g=410kg。
答:(1)抽气泵抽气,顶部气压减小,而底部气压不变,此时底部大气压大于顶部大气压,产生了一个向上的压强差、压力差,当压力大于电梯总重力时,电梯室上升;
(2)低压区的气压降到9.5×104Pa时,作用在电梯室上表面的大气压力为9.5×104N;
(3)抽气机最多能把低压区的气压降到9.5×104Pa,该电梯匀速下降时能装载的物体的最大质量为410kg。
14、(2025八上•温州期中)如图所示高压锅的示意图,锅盖上有一个空心柱为排气孔,空心柱上戴着一个帽子为限压阀,当高压锅内气体的压强超过安全值时,锅内气体就会冲开限压阀,气体跑出一部分,使锅内气体减小。现有空心柱小孔的横截面积为,限压阀的质量为的高压锅,要用它来煮饭,若当时的大气压为。
0.98
1.13
1.29
1.48
1.69
1.80
2.00
99
103
107
111
115
117
120
(1)用高压锅煮饭,可以增大锅内气体的压强,使水的沸点__________(填“升高”或“降低”),从而使饭菜熟得更快。
(2)此高压锅内气体达到的最大压强为多少?
(3)锅内水的最高温度能达到__________℃。
(4)该高压锅在大气压强为的地区使用时,要保证水的沸点与上题一样,则应换一个质量为多少克的限压阀?
【答案】(1) ①. 升高(2)2×105Pa (3)120(4)120g
【详解】(1)液体的沸点跟气压有关,气压增大,沸点升高,高压锅是利用液体的沸点随着气压的升高而升高工作的。
(2)原来的限压阀对出气口的压力F=G=mg=0.1kg×10N/kg=1N
空心柱小孔的横截面积S=10mm2=1×10-5m2
当时的大气压P0=1×105Pa;原来的限压阀对出气口的压强P=F/S=1N/0.00005m2=1×105Pa
高压锅内气体达到的最大压强P内=P0+P1=1×105Pa+1×105Pa=2×105Pa
(3)高压锅内气体达到的最大压强为2×105Pa,根据表中数据可知锅内水的最高温度能达到120℃。
(4)此时限压阀对出气口的压强P限=P最大-P0=2×105Pa-0.8×105Pa=1.2×105Pa
此时作用在出气口的压力
F限=P限S=1.2×105Pa×1×10-5m2=1.2N
此时限压阀的重力G′=F限=1.2N
配制的限压阀的质量m=G/g=0.12kg=120g
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2.2大气压强知识点讲练(二)
目 录
知识点讲练一、大气压对天气的影响‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧1
知识点讲练二、大气压对液体沸点的影响‧‧‧‧‧‧‧‧2
知识点讲练三、大气压对人体的影响‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧3
知识点讲练四、生活用品和大气压‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧4
知识讲练
一、大气压对天气的影响
(一)大气压的特点
(1)大气压随高度的增加而 。在海拔3000m以内,大约每升高 大气压减小 。
(2)同一高度的不同区域,大气压的数值 相同。
(3)同一地点的不同时间,大气压也会 。
(4)般来说,冬天的大气压比夏天 ,晴天的大气压比阴雨天 。
(二)高气压区和低气压区在相同高度上的区别
比较项目
高气压区
低气压区
范围
气压高的区域
气压低的区域
空气流动方向
空气的变化
越往下气温越 ,水蒸气越不容易
气温逐渐降 , 空气中携带的水蒸气容易
对天气的影响
多 天气
多 天气
例1:(2025八上•衢州期中) 如图示为创意新品“天气预报瓶”,A为玻璃管与大气相通,B为密闭的玻璃球,A与B下部连通,内装有红墨水,它能显示天气的好坏,随着环境气压的变化,A管内的水位会上升或下降。关于天气预报瓶,下列说法不正确的是( )
A.“天气预报瓶”利用天气和大气压的关系进行预报的
B.A管和B球液面相平时,显示内外气压一致
C.A管液面明显下降时,说明是阴雨天气
D.B球内装较多红墨水,可以减少瓶内温度变化造成的干扰
二.大气压对液体沸点的影响
(一)实验探究:探究气压对液体沸点的影响
【实验探究】(1).如图(甲、乙和丙),用酒精灯将烧瓶中的水加热至沸腾,再用大号注射器缓 缓地向烧瓶内充气,使瓶内的气压增大。这时,你可看到: 。
(2).移开酒精灯,待水温稍降一些,用注射器抽出烧瓶里的空气,使瓶内的气压降低。这时,你可看到: 。
用注射器充气和抽气的目的: 。
实验表明:气压的大小会对液体的沸点造成影响。当气压增大时,液体的沸点会 ;当气压减小时,液体的沸点会 。
2.压力锅的应用
①压力锅即高压锅,是利用 的原理制成。
高原上水的沸点较低,在高原上需要用压力锅来做饭,压力锅就是利用液体的沸点随气压的增大而升高的原理制成的。当外界气压为1x105帕时,一般家用压力锅内的压强接近2x105帕,锅内水的沸点接近120℃,因此,用压力锅煮食物既可以保证在低压地区将食物煮熟,还可以 , 。
②高压锅的计算公式:P内 = =
P内—高压锅内部压强;P0—标准大气压强;
m限—限压阀的质量(单位:Kg);
S—限压阀的横截面积(单位:m2)。
例2:(2025八上•嘉兴期末)图甲是家用的一款爱仕达炒锅,与其他不同的是锅盖周边有一圈橡胶圈,顶部有一蒸汽阀门(如图丙),蒸汽阀门可上下活动,向上向下时橡胶都可与内外玻璃紧密贴合。
(1)这款炒锅的好处之一,蒸制、炖汤容易熟,可充当“高压锅”的作用。这是由于密封效果好,蒸炖时蒸气不易出来,其原理与右侧哪幅图的原理一致,请选择______(选填“A”或“B”);
(2)如图乙把锅盖放在光滑的瓷砖表面,向下关闭阀门,锅盖内外压强差约为3000Pa左右,较难竖直向上拿起来。已知锅盖的重力8N,直径32cm,横截面积约为800cm2,请计算要提起锅盖大约需多大的力______?(结果取整数)
(3)为能轻松拿起锅盖,可以将蒸汽阀门住上拉一下,让空气进入后再提起。请你再写出一种方法:______。
三、大气压对人体的影响
(一)大气压的变化对人体会有一定的影响
人在晴朗的天气,一般心情比较舒畅,而在阴雨天,会感到疲倦和心情烦躁。这主要是由于晴天的气压较高,而阴雨天的气压较低。生活在平原地区的人进入青藏高原会因气压减小缺氧等原因,产生头晕、头痛、恶心呕吐等 ;当飞机起飞时,乘客的耳膜会产生一种不舒适的感觉等。这一切都是由 的变化引起的。
(二)拔火罐疗法的原理
正常情况下,人皮肤内外侧受到的压强是 。当用带橡皮球的玻璃罐吸皮肤时,一部分空气被排出,玻璃罐内的压强会 ,人体内外的压强差会使该部位的皮肤向外 ,同时血液就会因体内的压强较大而聚集到玻璃罐吸附处,从而使皮肤出现红斑。中医的 就应用了这一原理。 如果外界压强更低一些,血液就会被压出皮肤。
(三)人体对大气压的变化有一个逐步适应的过程
随着时间的推移,人体可通过自身的调节或采取一些必要的措施,如飞机在高空飞行时,机舱内必须进行 ,航天员在太空行走时必须穿上 的航天服等,使这些反应减轻或消失。
例3:(2025八上•舟山期末) “拔火罐”是我国传统医疗的一种手段;如图所示,医生先用点燃的酒精棉加热罐内的空气,随后迅速把火罐倒扣在需要治疗的部位,冷却后火罐便紧贴在皮肤上;已知大气压为,火罐开口部位的面积约为,罐内空气冷却至室温时其压强为,若不计火罐的重力;
(1)求室温时罐内空气对皮肤的压力;_______________
(2)治疗结束,医生只需将火罐拨动一下,让空气进入火罐,可以________________(选填“减小”或“增大”)罐内气压,火罐就可以方便取下;
(3)通常情况下,人体承受的大气压并不小,但人体不会有异常的反应,是因为_______________。
四、生活用品与大气压
(一)真空压缩袋
是专门用来保存体积较大的物品的,不但可以省去许多储存空间,还可防霉、防蛀、防菌防潮等。其工作原理是把物品放进真空袋里,抽出袋内空气,外界的大气压把物品压扁。
(二)吸尘器
吸尘器是利用电机将里面的空气排出,吸尘器内部与外界形成一个相当大的压强差,从而使吸嘴旁的垃圾与尘埃随着气流进入吸尘器。
(三)离心式水泵工作原理
水泵启动前,向泵壳里灌满水,在动力机的带动下,叶轮高速旋转,水被甩出去,在转轴附近形成一个低压区,外面的水就在大气压的作用下,推开底阀通过进水管进人泵壳。进来的水又被叶轮甩到出水管,这样一直循环下去, 就不断把水送到了进水管高处。
例4:(2025八上•杭州期中)下列生活用品与大气压没有直接关系的是( )
A.吸尘器 B.真空压缩袋
C..温度计 D.离心式水泵
课后巩固
1、(2025八上•杭州期中)科学是一门以实验为基础的学科,关于下列实验的说法不正确的是( )
A.甲实验中用力吹气时,瓶中的水从竖直的玻璃管内上升甚至喷出
B.乙实验将玻璃管略微倾斜会导致水银面竖直高度低于760mm
C.丙实验将简易气压计从山脚带到山顶,玻璃管内液面会上升
D.丁图中,中医拔罐疗法利用人体内外气压不相等进行治疗
2、(2025八上•温州期中) 如图所示,1标准大气压的环境下,用酒精灯对装有水的烧杯加热(图中省略用来固定的装置),瓶内水面比烧杯内水面低,当烧杯中的水被加热到100℃时( )
A.烧杯中的水一定不会沸腾,瓶内的水一定会沸腾
B.烧杯中的水一定会沸腾,瓶内的水一定不会沸腾
C.烧杯中和瓶内的水一定不会沸腾
D.烧杯中和瓶内的水一定会沸腾
3、(2025八上•杭州阶段练习)下列分析中不正确的是( )
A.甲图试管内水沸腾后,撤掉酒精灯,向外拉动注射器活塞,水又沸腾了,说明水的沸点与气压有关
B.乙图中吸盘能将物体挂在墙上不掉下来,是因为重力与大气压力彼此平衡
C.丙图所示是测量大气压强的实验,玻璃管(一端密封一端开口) 内先装满水银,后倒置放入装有水银的槽中,上端是密封的,若有空气进入玻璃管内,则测出的大气压强值比实际值偏小
D.高压区控制的地方往往晴朗干燥
4、(2025八上•温州期中)将烧瓶内的水加热至沸腾后移去酒精灯,水会停止沸腾,迅速塞上瓶塞,把烧瓶倒置并向瓶底浇冷水,如图所示,你会观察到烧瓶内的水又沸腾起来,产生这一现象的原因是( )
A.瓶内气压增大,水的沸点升高 B.瓶内气压增大,水的沸点降低
C.瓶内气压减小,水的沸点升高 D.瓶内气压减小,水的沸点降低
5、(2025八上•嘉兴期中)20世纪60年代,为控制疟疾疫情,屠呦呦尝试用加热青蒿水溶液的方法使其沸腾,从而去除水分以提取药物,但提取的药物效果并不理想。她猜想:可能在高温的环境下,药物的成分会被破坏。对此,可采用的改进方法是( )
A.将容器密封后加热 B.用旺火加热缩短沸腾的时间
C.减小容器内的气压 D.用微火加热使溶液慢慢沸腾
6、 (2025八上•湖州期末)如图是研究气压对水沸点的影响实验.待烧瓶中的水停止沸腾后,再用大号注射器抽出烧瓶里的空气,发现烧瓶内的水又重新沸腾.对上述现象分析正确的是( )
A.抽气后,水的温度上升 B.两次沸腾瓶内水的沸点相同
C.两次沸腾瓶内气体压强相同 D.重新沸腾时瓶内水的沸点低
7、 (2025八上•杭州期中)水的用途十分广泛,生活中处处可见水,生活生产中也蕴含着与水相关的科学知识。
(1)如图甲是一根注满水的环形管,内有一只乒乓球。若在A处用火加热,则乒乓球会沿_______(选填“顺”或“逆”)时针方向运动;根据此原理,冰箱冷藏室的冷凝管应安装在冷藏室的_______部(选填“上”或“下”);
(2)工业换水时常会用到离心式水泵,工作时在叶轮转轴附近形成一个低压区,外面的水就在___________的作用下,推开底阀通过进水管进入泵壳;图乙中进水口到叶轮的距离h叫做吸水扬程,其最大值约为___________米(取大气压为一个标准大气压,g取10N/kg)。
8、(2025八上•宁波期中) 如图所示的实验装置,当用注射器给正在沸腾的水打气加压时,可以看到水___________沸腾(填“继续”或“停止”)。这个现象表明:水面气压增大,水的沸点将___________,(填“升高”或“降低”),在厨房中我们使用的___________就是
利用了这一规律。
9、 (2025八上•杭州期中)小明利用如图甲装置研究水的沸点与气压的关系。他将装有一定质量、温度100℃水的烧杯放到玻璃罩内,通过控制抽气泵调整钟罩内的气压值,使水在自然冷却过程中实现沸腾。多次实验,得到不同沸点与对应气压值如图乙所示。
(1)实验中抽气泵使钟罩内气压减小且恒为某一值时,当观察到液体恰好停止沸腾现象,记录温度计的读数恰好为该气压下的___________。
(2)分析表中数据,可知水的沸点与气压的关系是___________。
10、 (2025八上•杭州期末) 小金同学研究气压对液体沸点的影响,实验装置如图甲。
(1)注射器在实验过程中的作用是______。
(2)将烧瓶中的水加热至沸腾后,如果要探究液体沸点会不会随气压的升高而升高。该同学接下去的操作是______。
(3)图乙是一款家用炖锅,锅盖周边有一圈橡胶圈,顶部有蒸汽阀,蒸汽阀可上下活动,上下活动时橡胶圈与锅体紧密贴合。利用该炖锅蒸制、炖汤易将食物煮熟,原因是____________。
11、(2025八上•杭州期中)为了验证沸点与气压间的关系,小明设计了以下实验方案并加以实施。
【实验一】用酒精灯加热烧瓶中的水,如图a,用温度计测得水将要沸腾到沸腾过程中温度随时间的变化如表所示:
时间/分
2
4
6
8
10
12
14
温度/℃
72
80
88
96
102
102
102
(1)由数据可知,水沸腾时的温度是___________。
【实验二】烧瓶中的水沸腾后移去酒精灯,水停止沸腾;待水温降低一些后将大注射器接到烧瓶口上(如图b所示)。
(2)向外拉注射器活塞,看到水重新沸腾。实验表明:___________。
(3)若利用图c装置来验证“气压增大时,液体沸点升高”,当瓶内水沸腾后,小明该如何操作___________。
12、(2025八上•金华期中)学校科学实验小组同学为了探究气缸内气体压强p与缸内气柱长度h的关系,设计了一带有活塞(横截面积)并封闭了气体的密闭金属气缸,如图甲所示。某次实验过程中,活塞缓慢下压,记录数据后绘制出如图乙所示图像。请回答下列问题:
(1) 活塞下压过程中,缸内气体的质量_____。(选填“变小”“变大”或“不变”);
(2)当缸内气柱长度h=5厘米时,缸内气体对活塞产生的压力为_____牛;
(3)根据图乙可得出的实验结论是:______。
13、(2025八上•宁波期中)一款新型家用电梯(如图所示) 正走进我们的生活, 它外形是长圆筒, 升降过程不使用线缆, 而是靠气压驱动。已知外界大气压为1×105Pa, 电梯室质量为120kg,电梯室与圆筒壁之间的摩擦力为300N, 底部和顶部面积均为1m2。
(1)请用所学知识分析说明该新型家用电梯是如何实现向上运动的____;
(2)低压区的气压降到9.8×104Pa时, 作用在电梯室上表面的大气压力是多少牛?
(3)抽气机最多能把低压区的气压降到9.5×104Pa,则该电梯匀速下降时能装载的物体的最大质量是多少?
14、(2025八上•温州期中)如图所示高压锅的示意图,锅盖上有一个空心柱为排气孔,空心柱上戴着一个帽子为限压阀,当高压锅内气体的压强超过安全值时,锅内气体就会冲开限压阀,气体跑出一部分,使锅内气体减小。现有空心柱小孔的横截面积为,限压阀的质量为的高压锅,要用它来煮饭,若当时的大气压为。
0.98
1.13
1.29
1.48
1.69
1.80
2.00
99
103
107
111
115
117
120
(1)用高压锅煮饭,可以增大锅内气体的压强,使水的沸点__________(填“升高”或“降低”),从而使饭菜熟得更快。
(2)此高压锅内气体达到的最大压强为多少?
(3)锅内水的最高温度能达到__________℃。
(4)该高压锅在大气压强为的地区使用时,要保证水的沸点与上题一样,则应换一个质量为多少克的限压阀?
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