内容正文:
第九章 《压强》练习
§9.3 大气压强练习
【知识回顾】
知识点一 知道大气压强的存在
1.大气压强产生的原因:空气受到 作用,且空气能 。
2.大气压强的方向:大气向各个方向都有压强。
3.证明大气压存在的例子: 、塑料吸盘贴在光滑的墙上等。
知识点二 大气压的测量
【探究过程】
【制订计划与设计实验】
1.实验器材的组装和选取
2.需要测量的物理量:玻璃管内外水银面的 。
【进行实验与收集证据】
1.装水银:将玻璃管中装满水银(如图甲所示)。
2.倒放置:用手指堵住管口后将玻璃管倒插在水银槽中(如图乙所示)。
3.稳高度:移开手指后,玻璃管内水银面下降到一定高度后就不再下降,这时玻璃管上方形成 ,管内外水银面的高度差约为 (如图丙所示)。
4.重复操作:如图丁所示,把玻璃管倾斜,管内外水银面的高度差仍为
。
【分析与论证】
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,因此是管外水银面上方的 支持着管内这段水银柱不会下落,大气压的数值等于这段水银柱产生的 。
【实验结论】
大气压强等于 高的水银柱产生的压强,即p大气= 。
【交流与评估】
1.将玻璃管中灌满水银的目的是什么?
2.将玻璃管的管径变粗或变细、将玻璃管稍向上提或向下按、向槽内加少量水银等情况下,管内外水银面的高度差怎样变化?为什么?
3.若玻璃管内混入少量气体,对测量结果有没有影响?为什么?
4.若不小心在管的顶部打了一个小孔,会怎样?
知识点三 知道大气压的变化
1.大气压与高度的关系:大气压随高度的增加而 。
2.沸点与大气压的关系:液体的沸点随气压的增大而 。
【精练】
1.小明为家中的宠物设计了一个饮水器。如图所示,将装满水的塑料瓶倒放在塑料盆中,瓶口刚刚被水浸没。其瓶内水面能高于盆中水面,主要是因为( )
A.瓶的支持力作用 B.大气压的作用
C.瓶的重力作用 D.水的重力作用
2.小明通过覆杯实验验证大气压强的存在,在空中转动覆杯360°,验证各个方向都存在大气压。以下四个位置中,不能证明大气压存在的是( )
3.小明利用托里拆利实验测量当地大气压强的大小(如图所示),他将结果汇报给物理老师,老师告诉他测量结果偏小。小明测量结果偏小的原因可能是下面哪一条( )
A.玻璃管没有竖直放置
B.玻璃管顶部混入少量空气
C.水银槽内水银的液面太高
D.玻璃管太粗,管内的水银太重
4.下列实例中,利用大气压强的是( )
A.孔明灯升空 B.拦河坝形状上窄下宽
C.使用拔火罐治病 D.洗手池回水管的水阻隔臭气
5.对下列与压强有关的事例。解释不正确的是( )
A.用吸管喝饮料利用了大气压强
B.高压锅是利用液体的沸点随气压增大而升高的原理制造的
C.水坝下部比上部建造的宽是因为液体压强随着深度的增加而减小
D.坐沙发比坐木凳舒服,利用了增大受力面积来减小压强的道理
6.如图所示,某实验小组完成的托里拆利实验,原来玻璃管竖直,后来让玻璃管倾斜,汞充满全管,有关尺寸如图所示。下列说法中正确的是( )
A.玻璃管倾斜时上端受到20mm高汞柱的压强
B.玻璃管倾斜时若上端破孔,则汞会向上喷出
C.若换更粗的玻璃管竖直放置,则测量出的大气压偏小
D.若竖直放置时管内有空气,则测量出的大气压偏大
7.天和号核心舱内适宜航天员工作生活的气压约为( )
A.100Pa B.1000Pa C.10000Pa D.100000Pa
8.如图所示,在密闭性很好的玻璃瓶里装一些水,取一段两端开口的细玻璃管,让玻璃管穿过橡皮塞插入水中,把此装置从山脚带到山顶的过程中,玻璃管中液面将( )
A.上升 B.下降 C.先上升后下降 D.先下降后上升
9.如图所示,小明用玻璃杯盛满水,用张纸片盖着,再倒过来,杯中的水不会流出来,这是因为( )
A.纸片太轻 B.杯中水太少 C.纸片粘住了杯子 D.大气对纸片有向上的压力
10.下列装置在正常使用的过程中,利用大气压强工作的是( )
A.弹簧测力计 B.船闸
C.密度计 D.活塞式抽水机
11.(多选)如图所示,U形弯管的左端密封,右端开口,装入水后竖直放置,管中的水静止时,左、右两端距管的顶端高度分别为h、2h(水的密度为ρ,外界标准大气压为p0保持不变)。在右管中加少量的水后,下列判断正确的是( )
A.加水后,左右液面高度差小于h
B.加水前,左侧管中的气体压强为p0+ρgh
C.加水后,左侧管中的气体压强大于p0-ρgh
D.加水后,左侧管中气体压强的变化量小于右侧水对管底压强的变化量
12.(多选)如图所示,小云用放在水平面上的甲、乙两个实验装置来观察并研究大气压的变化,下列说法正确的是( )
A.大气压变小时,甲图中玻璃管内的液面会下降
B.大气压变大时,乙图中玻璃管内的液面会下降
C.甲装置玻璃管稍微倾斜,管内外水银面高度差将变大
D.乙装置更能准确地测量出大气压的值
13.(多选)如图所示的实验现象中,能说明大气压强存在的是( )
A.塑料片不落 B.纸片托水
C.吸盘吸墙上 D.瓶吞鸡蛋
14.(多选)又到了轻松而愉快的周末,家住成都的小新同学起床洗漱后,吃着糕点,喝着牛奶,推窗远望,眼前是城区与雪山同框的一幅美丽画卷。对于小新生活场景(如图)的分析,正确的是( )
A.甲图中,塑料吸盘挂钩靠大气压贴在墙壁上
B.乙图中,吸管一端做成斜切口是为了增大压强
C.丙图中,使用吸管喝牛奶利用了连通器的原理
D.丁图中,远处雪山山顶的大气压比成都城区高
15.在研究大气压强是否存在实验时,一同学将矿泉水瓶挤瘪,如图甲所示,然后将挤瘪后拧紧瓶盖的矿泉水瓶放入玻璃罩内(图乙所示),用抽气机从玻璃罩内向外抽气,我们观察到 现象时,就可以证明大气压存在。
16.如图所示,科技节的时候,翟老师给大家模拟了“马德堡半球”实验。将点燃的纸张放入锅内,待燃烧一会儿后,迅速将两只锅盖在一起。可以发现,在 的作用下,两只锅会紧紧贴在一起,很难被拉开;此时,锅内气压 (选填“大于”“等于”或“小于”)外界大气压。
17.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。(ρ水银=13.6×103 kg/m3,g取10 N/kg)
18.(物理与古诗词)南宋诗人范成大在峨眉山旅游时发现在山上“煮米不成饭”,他认为这是因为山上的泉水太过寒冷,故有“万古冰雪之汁不能熟物”之说。实际上这是由于高山上的 较低,导致水的沸点 。
19.在综合实践活动中,科技小组自制了一个简易温度计如图所示,此温度计的测温物体是 (选填“瓶内气体”或“管内外的水”);该科技小组还发现,该装置还可以显示出大气压的变化,拿着该装置爬楼时,管内液面会 。
20.小亮同学在物理实验室利用托里拆利实验测量大气压强的值,实验时他将玻璃管倾斜放置,如图所示,此时大气压强等于 mm高的水银柱所产生的压强;若将玻璃管竖直放置,则水银柱的高度 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
21.科技活动月学校开展了丰富的物理实践活动。小红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,铁桶被压瘪了。沸腾之后把桶口堵住浇上冷水的目的是 。若桶内
气压不变,把实验从山下移到高山上做,则铁桶被压瘪的程度会 。小明在密闭的玻璃罩内放了两个小实验装置:充气的气球;杯口用塑料薄片覆盖并倒悬着的装满水的杯子。在用抽气机不断抽去罩内空气的过程中,观察到的现象是:充气的气球体积会 (选填“变大”或“缩小”);杯子中的水和塑料片 (选填“掉落”或“不动”)。
22.如图所示是测量大气压的托里拆利实验。
【进行实验】
(1)将玻璃管中的水银 (选填“灌满”或“不灌满”)。
(2)将玻璃管倒立放入水银槽中,放开手指,当管内水银面下降时,玻璃管上方形成 。
(3)根据水银面高度差,计算出大气压的值为 Pa。(ρ水银=13.6×
103 kg/m3,g=10 N/kg)
【实验延伸】
(4)将玻璃管倾斜,管内外水银面的高度差 ;改变玻璃管粗细、形状或改变水银槽中水银量,发现管内外水银面的高度差 ;如果实验时将玻璃管竖直上提,但管口不离开槽中水银,稳定后管内外水银面的高度差 ;如果实验时不小心有气体留在管中未排出,稳定后管内外水银面的高度差 。(以上四空均选填“变大”“变小”或“不变”)。当实验环境中的气压发生变化后,发现管中水银柱高度发生变化,此现象说明管中水银柱的高度只与外界 有关。
【实验创新】
(5)由于水银有毒,实践小组利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材粗测大气压值。
①图A是注射器上的全部刻度线,注射器的最大可读容积为 mL。用刻度尺测量注射器全部刻度总长为l,可算得活塞的横截面积为 ;
②实验时,小华把注射器的活塞推至注射器顶端,排尽筒内空气,然后用橡皮帽封住注射器的小孔,按图B所示安装好器材;水平向右慢慢地拉动注射器筒,当注射器中的活塞 ,读出弹簧测力计的示数;
③实验时若注射器筒内的空气没有排尽,将会导致测得的大气压值 。若活塞与注射器内壁间的摩擦较大,将会导致测得的大气压值 。(均选填“偏大”“偏小”或“不变”)
23.如图,高压锅是家庭厨房中常见的炊具,利用它可将食物加热到100℃以上,它省时高效,深受消费者欢迎。
(1)小明测得家中高压锅出气孔的横截面积S为12mm2,压在出气孔上的安全阀的质量为72g,g取10N/kg,计算安全阀自重对出气孔处气体所产生的压强。
(2)当高压锅内气压增大到某一值时,锅内气体就能自动顶开安全阀放气。在外界为标准大气压的环境下,该高压锅内的气体能达到的最大压强是多少?对照图所示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?(大气压值取1.0×105Pa)
参考答案
【知识回顾】
知识点一 知道大气压强的存在
1.大气压强产生的原因:空气受到 重力 作用,且空气能 流动 。
2.大气压强的方向:大气向各个方向都有压强。
3.证明大气压存在的例子: 用吸管吸饮料 、塑料吸盘贴在光滑的墙上等。
知识点二 大气压的测量
【探究过程】
【制订计划与设计实验】
1.实验器材的组装和选取
2.需要测量的物理量:玻璃管内外水银面的 高度差 。
【进行实验与收集证据】
1.装水银:将玻璃管中装满水银(如图甲所示)。
2.倒放置:用手指堵住管口后将玻璃管倒插在水银槽中(如图乙所示)。
3.稳高度:移开手指后,玻璃管内水银面下降到一定高度后就不再下降,这时玻璃管上方形成 真空 ,管内外水银面的高度差约为 760 mm (如图丙所示)。
4.重复操作:如图丁所示,把玻璃管倾斜,管内外水银面的高度差仍为
760 mm 。
【分析与论证】
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,因此是管外水银面上方的 大气压 支持着管内这段水银柱不会下落,大气压的数值等于这段水银柱产生的 压强 。
【实验结论】
大气压强等于 760 mm 高的水银柱产生的压强,即p大气= 1.013×105 Pa 。
【交流与评估】
1.将玻璃管中灌满水银的目的是什么?
答:排出玻璃管内的空气。
2.将玻璃管的管径变粗或变细、将玻璃管稍向上提或向下按、向槽内加少量水银等情况下,管内外水银面的高度差怎样变化?为什么?
答:不变。将玻璃管的管径变粗或变细、将玻璃管稍向上提或向下按、向槽内加少量水银等,这些方法都不能改变大气压的大小,因此大气压支持的水银柱的高度就不变,故都不能使管内外高度差变化。
3.若玻璃管内混入少量气体,对测量结果有没有影响?为什么?
答:有影响。若玻璃管中混入少量气体,这些气体会对管内水银柱有个向下的压强,会导致管内水银柱高度减小。由p=ρgh可知这样测得的大气压强将比实际偏小。
4.若不小心在管的顶部打了一个小孔,会怎样?
答:管内液面会下降,最终管内外液面相平。
知识点三 知道大气压的变化
1.大气压与高度的关系:大气压随高度的增加而 减小 。
2.沸点与大气压的关系:液体的沸点随气压的增大而 升高 。
【精练】
1.小明为家中的宠物设计了一个饮水器。如图所示,将装满水的塑料瓶倒放在塑料盆中,瓶口刚刚被水浸没。其瓶内水面能高于盆中水面,主要是因为(B)
A.瓶的支持力作用 B.大气压的作用
C.瓶的重力作用 D.水的重力作用
2.小明通过覆杯实验验证大气压强的存在,在空中转动覆杯360°,验证各个方向都存在大气压。以下四个位置中,不能证明大气压存在的是(A)
3.小明利用托里拆利实验测量当地大气压强的大小(如图所示),他将结果汇报给物理老师,老师告诉他测量结果偏小。小明测量结果偏小的原因可能是下面哪一条(B)
A.玻璃管没有竖直放置
B.玻璃管顶部混入少量空气
C.水银槽内水银的液面太高
D.玻璃管太粗,管内的水银太重
4.下列实例中,利用大气压强的是( C )
A.孔明灯升空 B.拦河坝形状上窄下宽
C.使用拔火罐治病 D.洗手池回水管的水阻隔臭气
5.对下列与压强有关的事例。解释不正确的是( C )
A.用吸管喝饮料利用了大气压强
B.高压锅是利用液体的沸点随气压增大而升高的原理制造的
C.水坝下部比上部建造的宽是因为液体压强随着深度的增加而减小
D.坐沙发比坐木凳舒服,利用了增大受力面积来减小压强的道理
6.如图所示,某实验小组完成的托里拆利实验,原来玻璃管竖直,后来让玻璃管倾斜,汞充满全管,有关尺寸如图所示。下列说法中正确的是( A )
A.玻璃管倾斜时上端受到20mm高汞柱的压强
B.玻璃管倾斜时若上端破孔,则汞会向上喷出
C.若换更粗的玻璃管竖直放置,则测量出的大气压偏小
D.若竖直放置时管内有空气,则测量出的大气压偏大
7.天和号核心舱内适宜航天员工作生活的气压约为( D )
A.100Pa B.1000Pa C.10000Pa D.100000Pa
8.如图所示,在密闭性很好的玻璃瓶里装一些水,取一段两端开口的细玻璃管,让玻璃管穿过橡皮塞插入水中,把此装置从山脚带到山顶的过程中,玻璃管中液面将( A )
A.上升 B.下降 C.先上升后下降 D.先下降后上升
9.如图所示,小明用玻璃杯盛满水,用张纸片盖着,再倒过来,杯中的水不会流出来,这是因为( D )
A.纸片太轻 B.杯中水太少 C.纸片粘住了杯子 D.大气对纸片有向上的压力
10.下列装置在正常使用的过程中,利用大气压强工作的是( D )
A.弹簧测力计 B.船闸
C.密度计 D.活塞式抽水机
11.(多选)如图所示,U形弯管的左端密封,右端开口,装入水后竖直放置,管中的水静止时,左、右两端距管的顶端高度分别为h、2h(水的密度为ρ,外界标准大气压为p0保持不变)。在右管中加少量的水后,下列判断正确的是(ACD)
A.加水后,左右液面高度差小于h
B.加水前,左侧管中的气体压强为p0+ρgh
C.加水后,左侧管中的气体压强大于p0-ρgh
D.加水后,左侧管中气体压强的变化量小于右侧水对管底压强的变化量
12.(多选)如图所示,小云用放在水平面上的甲、乙两个实验装置来观察并研究大气压的变化,下列说法正确的是( AB )
A.大气压变小时,甲图中玻璃管内的液面会下降
B.大气压变大时,乙图中玻璃管内的液面会下降
C.甲装置玻璃管稍微倾斜,管内外水银面高度差将变大
D.乙装置更能准确地测量出大气压的值
13.(多选)如图所示的实验现象中,能说明大气压强存在的是( BCD )
A.塑料片不落 B.纸片托水
C.吸盘吸墙上 D.瓶吞鸡蛋
14.(多选)又到了轻松而愉快的周末,家住成都的小新同学起床洗漱后,吃着糕点,喝着牛奶,推窗远望,眼前是城区与雪山同框的一幅美丽画卷。对于小新生活场景(如图)的分析,正确的是( AB )
A.甲图中,塑料吸盘挂钩靠大气压贴在墙壁上
B.乙图中,吸管一端做成斜切口是为了增大压强
C.丙图中,使用吸管喝牛奶利用了连通器的原理
D.丁图中,远处雪山山顶的大气压比成都城区高
15.在研究大气压强是否存在实验时,一同学将矿泉水瓶挤瘪,如图甲所示,然后将挤瘪后拧紧瓶盖的矿泉水瓶放入玻璃罩内(图乙所示),用抽气机从玻璃罩内向外抽气,我们观察到 矿泉水瓶鼓起来 现象时,就可以证明大气压存在。
16.如图所示,科技节的时候,翟老师给大家模拟了“马德堡半球”实验。将点燃的纸张放入锅内,待燃烧一会儿后,迅速将两只锅盖在一起。可以发现,在 大气压 的作用下,两只锅会紧紧贴在一起,很难被拉开;此时,锅内气压 小于 (选填“大于”“等于”或“小于”)外界大气压。
17.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 小于 (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 1.02×105 Pa。(ρ水银=13.6×103 kg/m3,g取10 N/kg)
18.(物理与古诗词)南宋诗人范成大在峨眉山旅游时发现在山上“煮米不成饭”,他认为这是因为山上的泉水太过寒冷,故有“万古冰雪之汁不能熟物”之说。实际上这是由于高山上的 气压 较低,导致水的沸点 较低 。
19.在综合实践活动中,科技小组自制了一个简易温度计如图所示,此温度计的测温物体是 瓶内气体 (选填“瓶内气体”或“管内外的水”);该科技小组还发现,该装置还可以显示出大气压的变化,拿着该装置爬楼时,管内液面会 降低 。
20..小亮同学在物理实验室利用托里拆利实验测量大气压强的值,实验时他将玻璃管倾斜放置,如图所示,此时大气压强等于 750 mm高的水银柱所产生的压强;若将玻璃管竖直放置,则水银柱的高度 不变 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
21.科技活动月学校开展了丰富的物理实践活动。小红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 大气压(强) 作用下,铁桶被压瘪了。沸腾之后把桶口堵住浇上冷水的目的是 让桶内水蒸气液化,使桶内气压小于外界大气压 。若桶内
气压不变,把实验从山下移到高山上做,则铁桶被压瘪的程度会 变小 。小明在密闭的玻璃罩内放了两个小实验装置:充气的气球;杯口用塑料薄片覆盖并倒悬着的装满水的杯子。在用抽气机不断抽去罩内空气的过程中,观察到的现象是:充气的气球体积会 变大 (选填“变大”或“缩小”);杯子中的水和塑料片 掉落 (选填“掉落”或“不动”)。
22.如图所示是测量大气压的托里拆利实验。
【进行实验】
(1)将玻璃管中的水银 灌满 (选填“灌满”或“不灌满”)。
(2)将玻璃管倒立放入水银槽中,放开手指,当管内水银面下降时,玻璃管上方形成 真空 。
(3)根据水银面高度差,计算出大气压的值为 1.033 6×105 Pa。(ρ水银=13.6×
103 kg/m3,g=10 N/kg)
【实验延伸】
(4)将玻璃管倾斜,管内外水银面的高度差 不变 ;改变玻璃管粗细、形状或改变水银槽中水银量,发现管内外水银面的高度差 不变 ;如果实验时将玻璃管竖直上提,但管口不离开槽中水银,稳定后管内外水银面的高度差 不变 ;如果实验时不小心有气体留在管中未排出,稳定后管内外水银面的高度差 变小 。(以上四空均选填“变大”“变小”或“不变”)。当实验环境中的气压发生变化后,发现管中水银柱高度发生变化,此现象说明管中水银柱的高度只与外界 大气压 有关。
【实验创新】
(5)由于水银有毒,实践小组利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材粗测大气压值。
①图A是注射器上的全部刻度线,注射器的最大可读容积为 20 mL。用刻度尺测量注射器全部刻度总长为l,可算得活塞的横截面积为 ;
②实验时,小华把注射器的活塞推至注射器顶端,排尽筒内空气,然后用橡皮帽封住注射器的小孔,按图B所示安装好器材;水平向右慢慢地拉动注射器筒,当注射器中的活塞 刚开始滑动时 ,读出弹簧测力计的示数;
③实验时若注射器筒内的空气没有排尽,将会导致测得的大气压值 偏小 。若活塞与注射器内壁间的摩擦较大,将会导致测得的大气压值 偏大 。(均选填“偏大”“偏小”或“不变”)
23.如图,高压锅是家庭厨房中常见的炊具,利用它可将食物加热到100℃以上,它省时高效,深受消费者欢迎。
(1)小明测得家中高压锅出气孔的横截面积S为12mm2,压在出气孔上的安全阀的质量为72g,g取10N/kg,计算安全阀自重对出气孔处气体所产生的压强。
(2)当高压锅内气压增大到某一值时,锅内气体就能自动顶开安全阀放气。在外界为标准大气压的环境下,该高压锅内的气体能达到的最大压强是多少?对照图所示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?(大气压值取1.0×105Pa)
【解答】解:(1)限压阀的重力:G=mg=0.072kg×10N/kg=0.72N,
气孔的面积:S=12mm2=1.2×10﹣5m2
限压阀对气孔处气体产生的压强:
p6×104Pa;
(2)由题意知: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℃。
答:(1)限压阀自重对出气孔处气体所产生的压强为6×104Pa;
(2)在外界为标准大气压的环境下,该高压锅内的气体能达到的最大压强是1.6×105Pa;利用这种高压锅烧煮食物时,可以达到的最高温度大约是115℃。
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