内容正文:
8.3 大气压强与人类生活
目录
【学习目标】 1
【思维导图】 3
【知识梳理】 3
知识点1:大气压强的存在 3
知识点2:大气压强的测量方法 5
知识点3:大气压与人类生活 10
【方法技巧】 14
方法技巧1 大气压测量实验的答题规范 14
方法技巧2 大气压相关现象的分析思路 14
方法技巧3 标准大气压的应用 14
【巩固训练】 14
【基础题】 14
【提升题】 16
【易混易错题】 18
【真题链接】 20
【学习目标】
序号
学习目标
素养目标
1
理解大气压的定义,知道马德堡半球实验的意义,能结合实验说明大气压的存在
物理观念:建立大气压的基本认知,明确大气压是客观存在的
2
掌握估测大气压的实验原理和方法,理解托里拆利实验的过程与结论,知道标准大气压的数值
科学探究与应用:学会通过实验测量大气压,能解释实验原理,提升实验分析能力
3
认识气压计的类型(汞气压表、无液气压计),了解其用途
科学工具:识别常见测量大气压的仪器,知道仪器的工作依据
4
理解大气压与高度的关系,掌握水的沸点与气压的关系,能解释高压锅、高原供氧等生活现象
科学实践:将大气压知识与生活场景结合,体会物理知识的实用性
5
能运用大气压相关知识解决简单实际问题,如解释马德堡半球实验、托里拆利实验现象
科学思维:培养逻辑推理能力,学会用物理规律分析实验和生活中的大气压问题
重点:
1.大气压的存在:马德堡半球实验是大气压存在的有力证明
2.大气压的测量:
估测实验:原理,需测量的物理量(钩码总重力/拉力、注射器有刻度部分的容积和长度)
托里拆利实验:标准大气压相当于760mm高汞柱产生的压强,数值为
3.大气压的特点:随高度升高而减小(海拔2km内,每升高10m减小约111Pa)
4.气压与沸点的关系:气压增大,沸点升高;气压减小,沸点降低(高压锅、高原煮不熟饭的原理)
5.气压计:汞气压表(基于托里拆利实验)、无液气压计(如氧气瓶压力表)
难点:
1.估测大气压实验的原理理解:如何通过钩码重力(拉力)和注射器参数计算大气压
2.托里拆利实验的原理分析:大气压支持汞柱的逻辑,汞柱高度差与大气压的关系
3.气压与沸点关系的应用:能解释不同气压环境下沸点的变化及相关现象
4.大气压随高度变化的规律应用:解释高原缺氧、登山反应等实际问题
【思维导图】
【知识梳理】
知识点1:大气压强的存在
地球是我们的家园,它被厚达80~100 km的大气层包围着。大气和其他物质一样具有质量,也受到地球的引力,并和液体一样具有流动性。
1.覆杯实验
实验
操作
将装满水的玻璃杯放在桌上,盖上硬纸片,然后把杯子倒置,松开压住纸片的手,观察纸片是否会掉下
转动玻璃杯,改变杯口的朝向,观察纸片是否会掉下
现象
分析
倒置后纸片掉不下来,说明纸片受到了力,纸片周围只有空气,所以这个力是空气施加的
杯口朝向不同,纸片都不掉下,说明空气向各个方向都有力
结论
大气压强确实存在
大气向各个方向都有压强
特别提醒 利用抽气机和真空罩证明空气有压强
将塑料吸盘贴在玻璃真空罩里,用真空泵抽气,一段时间后,塑料吸盘掉下。这是因为吸盘外侧没有了空气产生的压强,吸盘便不能贴在物体的表面。
2.其他证明大气压存在的实验
实验
现象
准备大小两支试管,大试管里装满水,把小试管开口向上放到大试管里,一起倒过来,会发现小试管沿大试管自动上升
用易拉罐装适量的水在酒精灯上加热至沸腾。然后,用橡皮泥堵住罐口,用冷水浇后发现易拉罐被压瘪
将点燃的棉球扔入口向上装有细砂的广口瓶中,迅速将剥壳的熟鸡蛋塞住瓶口,火熄灭后,观察到鸡蛋慢慢被吸入瓶内
现象
解释
大试管里面空气被水排走, 小试管在大气压的作用下被压了上去
易拉罐内的空气被加热后膨胀排出, 温度降低后罐内气压减小, 外界气压将罐压扁
当剥壳的熟鸡蛋堵住瓶口时,瓶内的棉球停止燃烧,温度降低,气压减小,而瓶外气压不变,瓶外大气将鸡蛋压入瓶中
结论
大气对浸在其中的物体有压强
3.大气压产生的原因
水有重力,对浸在里面的物体有压强,生活在水中的鱼受到水的压强。空气也有重力,对浸在里面的物体也有压强。如果把笼罩着地球的大气层比作浩瀚的海洋,我们就生活在大气海洋的底部,大气对我们产生很大的压强。
4.总结归纳:
(1)大气压强:由大气产生的压强,简称大气压。大气压很大。
(2)大气压产生原因:空气受到重力的作用,而且能够流动,因而空气内部向各个方向都有压强。
(3)证明大气压存在的实验:马德堡半球实验等。
特别提醒 怎样使大气压强原形毕露?
答:大气压虽然普遍存在,但在日常生活中如果不善于观察,却并不能感到它的存在,这是因为研究对象两侧同时受到大气压的作用,其作用效果相互抵消,不能表现出来,要想使大气压“原形毕露”,必须要削弱某一侧的气压,使物体的两侧产生压力差,其作用效果就会明显显现出来。生活中人们常常采用排空气法和加热法来产生压力差。
释疑解难 大气压很大,为什么没有把房子压塌?
答:因为房子内也有大气,房子内外受到大气的压力相等,方向相反,所以房子不会被压塌。
【典例1】如图是抗击“新冠”疫情使用的负压救护车,车内空间为负压舱,它能有效防护病毒再传播,负压装置的主要部分是一个抽气机,将经消毒、杀菌处理后的被污染空气 (选填“从车内抽出”或“抽入至车内”),使车内气压 (选填“高于”、“低于”或“等于”)车外大气压,在 作用下,清洁的空气只能由车外流向车内。
【变式1】地球周围的一层厚厚的大气由于受到 的作用,会对处于其中的物体产生压强,这个压强叫做大气压强。意大利科学家 首先用实验测定了大气压强的值。
【变式2】如图是抗击“新冠”疫情使用的负压救护车,车内空间为负压舱,它能有效防护病毒再传播,负压装置的主要部分是一个抽气机,将经消毒、杀菌处理后的被污染空气 (选填“从车内抽出”或“抽入至车内”),使车内气压 (选填“高于”、“低于”或“等于”)车外大气压,在 作用下,清洁的空气只能由车外流向车内。
【变式3】如图所示,塑料杯中灌满水,用一张纸片覆盖杯口,压紧后倒置,杯中的水和纸片在 的作用下都不会下落。若将塑料杯逆时针转动一定的角度,纸片 (选填“会”或“不会”)下落。
知识点2:大气压强的测量方法
1.利用注射器测量大气压
注射器拉力法测大气压原理:活塞刚开始滑动时,其疏导的力为平衡力,弹簧测力计的示数F等于大气压力F大气,即F=F大气,,故。
实
验
步
骤
把注射器活塞推至底端,排尽筒内的空气
并用一个橡皮帽封住注射器的小孔
用细尼龙绳拴住注射器活塞,然后水平向右慢慢地拉动注射器筒。当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F
用刻度尺测出注射器的全部刻度的长度L,得出活塞的横截面积
计算论证
由计算此时大气压强的值。
特别提醒 为什么不能用p=ρgh计算大气压值?
答:大气不均匀,越到高空,空气越稀薄,密度越小,同时大气层的顶端没有严格界限,因而地表附近某点大气深度也无法知道,故不能用液体压强公式计算大气压。
2.托里拆利实验测量大气压
(1)实验过程
实
验
步
骤
长约1 m 的玻璃管内装满水银,封住口后倒置插入水银槽;再将玻璃管倾斜,观察管内外液面高度差。
现象
水银柱下降直至某一高度处停止,与管外水银面形成高度差,托里拆利实验测得高度差为760 mm
结论
用刻度尺测出高度(大气压托起水银柱的高度),计算即可求出大气压的值
(2)理论分析
设大气压为p0, 设想在管内与管外水银相平处取一液片AB, 由于液片AB静止不动, 作用在液片AB上向下和向上的压力相等,即F下=F上,向下的压力是在液片AB 上方的水银的重力产生的, 即F下=G=ρ水银ghS
式中S为液片的面积。向上的压力是由于大气压产生的,即F上=p大气S
又因F下=F上
故p向上=p向下,p大气=p水银=ρ水银gh =13.6× 103 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m ≈ 1.01×105 Pa
(3)探究水银柱的高度差是否会变化
实验
操作
玻璃管倾斜
玻璃管加粗
管中混有空气
实验结果
管内外液面高度差不变
管内外液面高度差不变
管内外液面高度差会减小
结论
管内外液面高度差只与大气压的大小、上方是否有空气有关,而与玻璃管是否倾斜、粗细无关
特别提醒 转换法测量大气压
大气压直接测量不出来,利用液片静止时,大气压等于水银柱对底部液片的压强,将大气压转换成水银柱的压强进行测量。
关注细节
(1)水银柱高度是指管内外水银面的竖直高度差;
(2)水银会挥发水银蒸气,水银有毒,注意安全。
释疑解难 实验中为什么不使用水?
答:由于p大气=p水=ρ水gh水,故
如果使用水来做实验,水柱会高达10.3米。
3.气压计:测定大气压的仪器
无液气压计
水银气压计
优点:使用方便;缺点:不精确
优点:精确;缺点:不方便携带
总结归纳:
(1)大气压的值:1 个标准大气压(atm)=760 mm 高水银柱产生的压强=1.01×105 Pa。
(2)常见的气压计:无液气压计、水银气压计。
【典例2】如图所示,小华同学在物理实验室利用托里拆利实验测量大气压强的值。
(1)实验时他没有将玻璃管竖直放置,而是稍稍倾斜了,如图所示,则此时大气压强等于 mm高水银柱产生的压强,此时的大气压 (选填“大于”“等于”或“小于”)标准大气压;
(2)将玻璃管下压一点,且管内水银面上方仍是真空,水银面的高度差将 (选填“升高”“不变”或“降低”);
(3)如果其他条件不变,用水来代替水银做实验, (选填“能”或“不能”)测出大气压的值。
【变式1】在历史上最早用实验的方法测出大气压强数值的科学家是托里拆利,后来他用来测量大气压强数值的实验便以他的名字命名,叫做托里拆利实验。
(1)图A是托里拆利实验装置,测得当地大气压等于 mm高的水银柱所产生的压强。
(2)关于图A现象的成因,十七世纪有两种观点:
观点一:否认大气压的存在,玻璃管内本应充满液体,液面下降是因为管内的部分液体变成气体,管内气体越多,液面下降越多;
观点二:管内液面上方是真空,大气压支撑起液柱。
帕斯卡为了验证哪种观点正确,将两根长12m且规格相同的玻璃管分别装满水和酒,倒置在相应液体槽中。酒的密度比水的小,且比水易变成气体。若观点一正确,应出现图B中 的现象;若观点二正确,应出现图B中 的现象。
【变式2】如图所示,小华同学在物理实验室利用托里拆利实验测量大气压强的值。
(1)实验时他没有将玻璃管竖直放置,而是稍稍倾斜了,如图所示,则此时大气压强等于 mm高水银柱产生的压强,此时的大气压 (选填“大于”“等于”或“小于”)标准大气压;
(2)将玻璃管下压一点,且管内水银面上方仍是真空,水银面的高度差将 (选填“升高”“不变”或“降低”);
(3)如果其他条件不变,用水来代替水银做实验, (选填“能”或“不能”)测出大气压的值。
【变式3】(1)意大利科学家 ,他最早测出了大气压的值,约为1×105Pa。如图甲所示,在一个标准大气压下,用1m长玻璃管做测量大气压的实验,管中水银柱高度h为 mm;
(2)用如图乙所示的U形管压强计探究液体内部压强;
①使用前检查压强计的装置是否漏气,可以用手轻轻按压探头上的橡皮膜,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明装置 (选填“漏气”或“不漏气”);压强计是通过U形管中两液面的 来反映探头处受到压强的大小;
②实验中,固定探头的橡皮膜在水中的深度,当探头处于向上、向下、向左、向右等方向时,两玻璃管中液面高度差不变,说明了在液体内部的 深度处,液体向各个方向的压强大小 (选填“相等”或“不相等”)。
知识点3:大气压与人类生活
1.大气压值与高度的关系
总结归纳:大气压值随高度增加而减小。海拔越高,大气压减小得越慢。
特别提醒
高度越高,大气越稀薄,密度越小,根据p=ρgh可以粗略得出高度越高,大气压强越小。
2.高压锅原理
(1)气压与液体的沸点的关系
实验操作
烧瓶中的水正在沸腾,用注射器通过橡皮管向其上方打气,观察水的沸腾情况
烧瓶中的水正在沸腾,将其下方酒精灯撤去,用注射器向外抽气,观察水的沸腾情况
现象
烧瓶中的水停止沸腾了
烧瓶中的水又重新沸腾了
结论
液体表面的气压越大,沸点越高;液体表面的气压越小,沸点越低
高压锅原理
制造原因
在世界之巅的珠穆朗玛峰上烧水,只要烧到73.5 ℃,水就被烧“开”了。这样的“开水”,不能把饭菜煮熟,也不能杀死某些细菌
解决方法
图中是我国目前常见的高压锅。它的气压可达1.3 个大气压,沸点可达120 ℃,便于煮熟一些不易熟烂的食物
制造原理
液体表面的气压越大,沸点越高
3.大气压应用
应用
吸盘挂钩为什么能吸在墙上?
钢笔为什么能吸墨水?
饮料是否是吸上来的?
“拔火罐”为什么会吸在皮肤上?
解释
吸盘内空气被压出时,外部空气对吸盘的压力将吸盘压在了光滑墙壁上
用手捏住橡皮管松开后,管内气体体积减小,压强减小,下方墨水在大气压作用下被压进橡皮管
吸气时,吸管内的气体减少从而使气压减小,杯中的饮料在大气压作用下从管中喷出
火罐内空气受热膨胀排出部分气体, 当温度降低后罐内压强减小,外界大气把罐子压在人的皮肤上
特别提醒 活塞式抽水机的工作过程
当提起活塞时,阀门A关闭,大气压使水推开阀门B进入圆筒;当压下活塞时,阀门B关闭,活塞下面的水推开阀门A涌到活塞上面,再提起活塞时,活塞上面的水使阀门A关闭,水从侧管流出。与此同时,井里的水又在大气压下推开阀门B进入圆筒,这样活塞不断地被提起、压下,水被不断地抽上来。
【典例4】请运用科学知识解答下列问题。
(1)大气压强p随海拔的变化规律是:在海拔以内,每升高,大气压强约降低,海拔为时,大气压强,则海拔为时,该处大气压强约为多少?
(2)水在1个标准大气压下的沸点为,如图所示,有一个压力锅,锅盖上的限压阀顶部的面积是,排气孔横截面积约为,限压阀重,使用压力锅烧水,锅内水的沸点与气压的关系如下表所示:
1.01
1.43
1.54
1.63
1.73
1.82
1.91
100
110
112
114
116
118
120
用此锅在海拔处烧水时,水的温度能达到或超过吗?试通过计算说明。
【变式1】(多选题)如图所示的是活塞式抽水机的工作原理图。下列说法正确的是( )
A.抽水机是利用大气压来工作的
B.在图甲中,当用力在Q处向下压手柄PQ时,手柄上的P点受到竖直向上的作用力
C.在图乙中,在Q处向上抬手柄PQ时,阀门B由于受到液体压力而关闭,水被阻而不能向下流动
D.这样的抽水机提升水的最大高度约为10m
【变式2】关于下面三幅图的说法正确的是( )
A.如甲图,实验中玻璃管内水银柱上方会有少量气体
B.如甲图,将竖直玻璃管倾斜,水银柱的高度变高
C.如乙图,把自制气压计从山顶移到山下,细管内的水柱下降
D.如丙图,盆景中的水位能保持一定高度,是利用了连通器原理
【变式3】请运用科学知识解答下列问题。
(1)大气压强p随海拔的变化规律是:在海拔以内,每升高,大气压强约降低,海拔为时,大气压强,则海拔为时,该处大气压强约为多少?
(2)水在1个标准大气压下的沸点为,如图所示,有一个压力锅,锅盖上的限压阀顶部的面积是,排气孔横截面积约为,限压阀重,使用压力锅烧水,锅内水的沸点与气压的关系如下表所示:
1.01
1.43
1.54
1.63
1.73
1.82
1.91
100
110
112
114
116
118
120
用此锅在海拔处烧水时,水的温度能达到或超过吗?试通过计算说明。
【方法技巧】
方法技巧1 大气压测量实验的答题规范
估测实验:明确“排空气→挂钩码→测物理量→算压强”的步骤,核心公式;
托里拆利实验:强调“汞柱高度差与玻璃管粗细、倾斜角度无关”,只与大气压和管内气压有关。
方法技巧2 大气压相关现象的分析思路
1.先判断现象是否与气压变化有关;
2.若涉及高度,用“高度升高→气压减小”分析;
3.若涉及沸点,用“气压增大→沸点升高,气压减小→沸点降低”分析;
4.若涉及吸附、吸水,直接用“大气压的压力作用”解释。
方法技巧3 标准大气压的应用
记住标准大气压数值:;计算时,若题目未说明,可近似取;涉及汞柱、水柱高度计算时,灵活运用变形公式。
【巩固训练】
【基础题】
1.(24-25八年级下·山东威海·期末)图甲是小明用水银做托里拆利实验时测量的数据;图乙是他制成一个简易的气压计。下列有关说法正确的是( )
A.甲图装置中玻璃管倾斜放置,玻璃管内的水银柱高度会变大
B.若甲图装置进入空气,则玻璃管内外水银柱高度差将减小
C.若乙图装置玻璃管中液面上升,说明外界气压升高
D.若将乙图装置从海拔较高的山顶带到山下,玻璃瓶内液面会下降
2.(24-25八年级下·福建福州·期中)闽清白岩山主峰玳瑁顶海拔1237.7米,以悬崖陡壁、层状方山等景观闻名。已知海平面大气压为,在海拔3000m以内,每升高10m,大气压变化约100Pa。参考图中大气压强随海拔变化规律,则白岩山主峰峰顶的大气压约为( )
A. B. C. D.
3.(24-25八年级下·福建莆田·期中)如图是小明自制的气压计,将这个气压计从山下移到山上后,玻璃细管内的水柱将( )
A.上升
B.下降
C.保持不变
D.无法确定
4.(24-25八年级下·广东江门·期末)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。
5.(24-25八年级下·四川成都·期中)用带拉环的吸盘、固定在墙上的平面镜、刻度尺和弹簧秤,小周设计了测量大气压强大小的实验,主要步骤如下:①刻度尺测量并计算出吸盘平面面积。②用弹簧秤测出吸盘自身的重力。③将吸盘用水湿润,将吸盘压在平面镜上。④如图所示,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。以上步骤中第_____ 步是多余的。选平面镜且将吸盘用水湿润的目的是_________ 。
【提升题】
6.(24-25八年级下·湖南长沙·期末)我们身边看似“轻”的空气,其实蕴含着巨大的力量。以下事例,没有直接利用大气压强的是( )
A.吸盘挂钩被“吸”在墙上 B.用吸管喝饮料
C.拔火罐 D.用注射器注射
7.(24-25八年级下·陕西西安·期末)如图所示,下列与压强知识相关的实验,分析正确的是( )
A.甲图是帕斯卡裂桶实验,证明液体压强随深度的增加而减小
B.乙图实验中通过手指上的凹痕可以得出压力的作用效果与受力面积的关系
C.丙图是托里拆利实验,在教室里不能用水代替水银完成该实验
D.丁图中高压锅烹饪的原理是液体的沸点随着气压的增大而减小
8.(25-26八年级下·全国·单元测试)如图所示,甲、乙两个装置中可以用来测量大气压的是___________装置。将此装置从很高的山顶拿到山脚,发现玻璃管中的液柱___________(选填“升高”“降低”或“不变”)。
9.(2025·广东潮州·二模)用如图所示装置粗略测量大气压的值。把吸盘用力压在玻璃上排出吸盘内的空气,吸盘压在玻璃上的面积为。轻轻向挂在吸盘下的小桶内加沙子。吸盘刚好脱落时,测出吸盘、小桶和沙子的总质量为3.2kg。则
(1)大气对吸盘的压力为___________N(g取10N/kg);
(2)大气压的测量值为___________Pa;
(3)若吸盘内的空气不能完全排出,则大气压的测量值比实际值偏___________。
10.(24-25八年级下·江西·月考)我国某些地区夏季是台风多发季,生产生活备受台风影响。当超强台风发生时,假设屋外气压急剧降到9×104Pa;当时门窗紧闭,可以认为室内气压是标准大气压,粗略取作1×105Pa。若室内外屋顶的面积均为100m2,求:
(1)屋外大气压对屋顶压力为多大;
(2)屋顶内外受到压力差为多大;
(3)若屋顶所能承受最大压力为1.2×106N,则屋顶会不会被掀掉。
【易混易错题】
11.(25-26八年级下·全国·单元测试)大气压与生产、生活、科研紧密相连。下列说法不正确的是( )
A.做托里拆利实验时,若有空气进入管内,则测出的大气压值比实际值大
B.人向外呼气时,肺的容积减小,肺内空气压强变大,将肺内空气压出体外
C.医生把注射器的针头插入药液,提起活塞把药液吸入针管,利用了大气压的作用
D.青藏高原边防战士用高压锅煮面条,是因为海拔越高,大气压越小,水的沸点越低
12.(23-24八年级下·全国·期末)某同学设计了下图所示的“自动喷泉装置”,漏斗D及玻璃管E上端与大气相通,利用玻璃管C使A、B两球上部相通,D、C、E与两球接口处密封,A、B、D内水面的高度如下图所示。下列关于“自动喷泉装置”的说法,正确的是( )
A.因为玻璃管E的管口比漏斗D高,所以玻璃管E的管口不会有水喷出
B.若要玻璃管E的管口有水喷出,则玻璃管E对应的高度h应小于1m
C.若要玻璃管E的管口有水喷出,则玻璃管E对应的高度h应大于1.5m
D.A、B两球中空气的压强小于外界的大气压强
13.(24-25八年级下·江苏常州·期末)小明利用图示装置估测大气压。
(1)将注射器的活塞推到注射器针筒的前端,用橡皮帽封住注射器的小孔。在活塞上用细绳栓挂一个小桶,向小桶里逐渐增加沙子,直至活塞刚好被拉动时停止加沙子。
(2)用大量程的弹簧测力计测出桶和沙子的总重G。
(3)用刻度尺测量______,记为L,读取注射器的容积为V;
(4)大气压强测量值p=______(用L、G、V表示)。
(5)经计算,小明发现大气压的测量值与真实值相比存在误差,请说出两条导致误差的可能原因______、______。
14.(18-19八年级下·福建三明·期中)历史上最早准确测出大气压数值的实验是_______实验。1标准大气压为________Pa, 小明同学用一个薄壁玻璃瓶、带色的水、两端开口的细玻璃管、橡皮塞自制了如图所示的气压计,并从管子上端吹入少量气体,使瓶内气压_______(选填:“大于”、“小于”、“等于”)大气压,水会沿玻璃管上升到瓶口以上,接着用双手捧着自制的气压计从教学大楼的一楼跑到五楼,发现细玻璃管中的水面会 _______(选填“上升”、“下降”)。这是由于楼上的大气压强_______(选填“较高”或“较低”)。
15.(25-26八年级下·全国·课后作业)某物理兴趣小组的同学利用图甲中装置来估测大气压的值,实验器材有一个弹簧测力计、三种规格的注射器。
(1)若选用图乙中注射器B,当弹簧测力计被拉到最大值时,活塞仍没有滑动,则应该换用注射器__________(选填“A”“B”或“C”)来进行实验。
(2)实验步骤:①首先把注射器的活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,读出注射器的容积V,再用刻度尺测出注射器____________________(选填“有刻度部分”或“筒身”)的长度为L。
②水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F。
③则测出的大气压值_________(用所给的字母表示)。
(3)小花发现此时测得的大气压值误差较大,对此小花与同学找出了下列可能的原因:
①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余空气
②刻度尺的读数没读准
③活塞与注射器筒壁不完全密封
④活塞与注射器筒壁间有摩擦
上述原因一定会使测量值小于真实值的是__________。
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
(4)小童用图丙所示的装置来测量大气压的值。将注射器筒固定在水平桌面上,把活塞推至注射器筒底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,活塞通过水平细线与烧杯相连,向烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得杯中水的质量为600g;烧杯的质量为100g,烧杯的底面积为;活塞的横截面积为,g取,滑轮间的摩擦和细线的重力不计,则所测大气压的值应为__________。
A. B.
C. D.以上都不正确
【真题链接】
16.(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
17.(2024·四川绵阳·中考真题)水沸腾后把烧瓶从火焰上拿开,水会停止沸腾。迅速塞上瓶塞,把烧瓶倒置并向瓶底浇冷水,可以观察到水重新沸腾起来,如图所示。这是因为浇冷水后,烧瓶内( )
A.气压降低,水的沸点降低 B.气压降低,水的沸点升高
C.气压升高,水的沸点升高 D.气压升高,水的沸点降低
18.(2025·陕西·中考真题)如图-1,是用5 mm厚的透明亚克力板制作的边长为10cm的正方体盒子,在上下表面和两个侧面均开有直径为7cm的圆孔,用橡胶圈和橡皮膜密封圆孔,并在上表面开一个小孔,通过排气管与注射器相连,使该装置内部形成密闭空间。如图-2,用注射器向外抽气时,四个表面上的橡皮膜均向内凹陷,这证明了____的存在。如图-3,拔掉注射器,将该盒子浸没在水中一定深度时,四个表面的橡皮膜也向内凹陷,且下表面的橡皮膜凹陷程度最明显,说明液体内部有____,且随深度的增加而____。
19.(2025·黑龙江哈尔滨·中考真题)如图所示,塑料吸盘被______挤压在墙上;其所挂的物体越重(吸盘不掉落),吸盘所受摩擦力越______。
20.(2025·江苏盐城·中考真题)小明探究易拉罐的塌缩程度与罐内外温度的关系。
【问题】向易拉罐里注入少量水,然后用酒精灯加热,待水充分沸腾后将罐口迅速倒扣到冷水中,看到罐体向内“塌缩”。“塌缩”是由于罐内外气体的____不同造成的。小明猜想塌缩程度可能与塌缩前罐内水蒸气的温度t1和易拉罐扣入的冷水温度t2有关。
【证据】(1)先测出空易拉罐的容积V1为365mL,然后将50g水倒入易拉罐,加热至50°C,倒出热水,将易拉罐倒扣到冷水中,测出此时易拉罐的体积V2。
(2)更换同规格的易拉罐,多次重复实验步骤(1),将所测数据填入下表,其中第5次测量的水蒸气温度示数如图甲所示,为____℃。
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
水蒸气温度
50.0
60.0
70.0
75.0
85.0
90.0
塌缩后体积
365
365
365
350
312
273
215
体积差
0
0
0
15
53
92
150
(3)请在图乙中画出体积差与罐内水蒸气温度的关系图像。____
【解释】实验表明,当温度高于时,随着温度升高,塌缩程度显著____。这是因为随着温度升高,罐内水蒸气增多,罐内剩余空气减少,当罐口倒扣到冷水中时,更多的水蒸气遇冷____,罐内气压显著减小。
【交流】另一小组在完成该实验时,发现易拉罐开始发生“塌缩”的温度是,这可能与易拉罐的____有关。
21.(2025·四川广元·中考真题)“天和”学习小组在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中:
(1)他们组装了如图甲所示的实验装置,其中安装错误之处是_________。
(2)纠错后,他们进行实验并收集实验数据,绘制了如图乙所示的温度-时间图像,由此可知水的沸点__________100℃,产生这一现象的原因是当地大气压强_____标准大气压。(均选填“高于”、“低于”或“等于”)
/
学科网(北京)股份有限公司
$
8.3 大气压强与人类生活
目录
【学习目标】 1
【思维导图】 3
【知识梳理】 3
知识点1:大气压强的存在 3
知识点2:大气压强的测量方法 6
知识点3:大气压与人类生活 12
【方法技巧】 18
方法技巧1 大气压测量实验的答题规范 18
方法技巧2 大气压相关现象的分析思路 18
方法技巧3 标准大气压的应用 18
【巩固训练】 18
【基础题】 18
【提升题】 21
【易混易错题】 24
【真题链接】 27
【学习目标】
序号
学习目标
素养目标
1
理解大气压的定义,知道马德堡半球实验的意义,能结合实验说明大气压的存在
物理观念:建立大气压的基本认知,明确大气压是客观存在的
2
掌握估测大气压的实验原理和方法,理解托里拆利实验的过程与结论,知道标准大气压的数值
科学探究与应用:学会通过实验测量大气压,能解释实验原理,提升实验分析能力
3
认识气压计的类型(汞气压表、无液气压计),了解其用途
科学工具:识别常见测量大气压的仪器,知道仪器的工作依据
4
理解大气压与高度的关系,掌握水的沸点与气压的关系,能解释高压锅、高原供氧等生活现象
科学实践:将大气压知识与生活场景结合,体会物理知识的实用性
5
能运用大气压相关知识解决简单实际问题,如解释马德堡半球实验、托里拆利实验现象
科学思维:培养逻辑推理能力,学会用物理规律分析实验和生活中的大气压问题
重点:
1.大气压的存在:马德堡半球实验是大气压存在的有力证明
2.大气压的测量:
估测实验:原理,需测量的物理量(钩码总重力/拉力、注射器有刻度部分的容积和长度)
托里拆利实验:标准大气压相当于760mm高汞柱产生的压强,数值为
3.大气压的特点:随高度升高而减小(海拔2km内,每升高10m减小约111Pa)
4.气压与沸点的关系:气压增大,沸点升高;气压减小,沸点降低(高压锅、高原煮不熟饭的原理)
5.气压计:汞气压表(基于托里拆利实验)、无液气压计(如氧气瓶压力表)
难点:
1.估测大气压实验的原理理解:如何通过钩码重力(拉力)和注射器参数计算大气压
2.托里拆利实验的原理分析:大气压支持汞柱的逻辑,汞柱高度差与大气压的关系
3.气压与沸点关系的应用:能解释不同气压环境下沸点的变化及相关现象
4.大气压随高度变化的规律应用:解释高原缺氧、登山反应等实际问题
【思维导图】
【知识梳理】
知识点1:大气压强的存在
地球是我们的家园,它被厚达80~100 km的大气层包围着。大气和其他物质一样具有质量,也受到地球的引力,并和液体一样具有流动性。
1.覆杯实验
实验
操作
将装满水的玻璃杯放在桌上,盖上硬纸片,然后把杯子倒置,松开压住纸片的手,观察纸片是否会掉下
转动玻璃杯,改变杯口的朝向,观察纸片是否会掉下
现象
分析
倒置后纸片掉不下来,说明纸片受到了力,纸片周围只有空气,所以这个力是空气施加的
杯口朝向不同,纸片都不掉下,说明空气向各个方向都有力
结论
大气压强确实存在
大气向各个方向都有压强
特别提醒 利用抽气机和真空罩证明空气有压强
将塑料吸盘贴在玻璃真空罩里,用真空泵抽气,一段时间后,塑料吸盘掉下。这是因为吸盘外侧没有了空气产生的压强,吸盘便不能贴在物体的表面。
2.其他证明大气压存在的实验
实验
现象
准备大小两支试管,大试管里装满水,把小试管开口向上放到大试管里,一起倒过来,会发现小试管沿大试管自动上升
用易拉罐装适量的水在酒精灯上加热至沸腾。然后,用橡皮泥堵住罐口,用冷水浇后发现易拉罐被压瘪
将点燃的棉球扔入口向上装有细砂的广口瓶中,迅速将剥壳的熟鸡蛋塞住瓶口,火熄灭后,观察到鸡蛋慢慢被吸入瓶内
现象
解释
大试管里面空气被水排走, 小试管在大气压的作用下被压了上去
易拉罐内的空气被加热后膨胀排出, 温度降低后罐内气压减小, 外界气压将罐压扁
当剥壳的熟鸡蛋堵住瓶口时,瓶内的棉球停止燃烧,温度降低,气压减小,而瓶外气压不变,瓶外大气将鸡蛋压入瓶中
结论
大气对浸在其中的物体有压强
3.大气压产生的原因
水有重力,对浸在里面的物体有压强,生活在水中的鱼受到水的压强。空气也有重力,对浸在里面的物体也有压强。如果把笼罩着地球的大气层比作浩瀚的海洋,我们就生活在大气海洋的底部,大气对我们产生很大的压强。
4.总结归纳:
(1)大气压强:由大气产生的压强,简称大气压。大气压很大。
(2)大气压产生原因:空气受到重力的作用,而且能够流动,因而空气内部向各个方向都有压强。
(3)证明大气压存在的实验:马德堡半球实验等。
特别提醒 怎样使大气压强原形毕露?
答:大气压虽然普遍存在,但在日常生活中如果不善于观察,却并不能感到它的存在,这是因为研究对象两侧同时受到大气压的作用,其作用效果相互抵消,不能表现出来,要想使大气压“原形毕露”,必须要削弱某一侧的气压,使物体的两侧产生压力差,其作用效果就会明显显现出来。生活中人们常常采用排空气法和加热法来产生压力差。
释疑解难 大气压很大,为什么没有把房子压塌?
答:因为房子内也有大气,房子内外受到大气的压力相等,方向相反,所以房子不会被压塌。
【典例1】如图是抗击“新冠”疫情使用的负压救护车,车内空间为负压舱,它能有效防护病毒再传播,负压装置的主要部分是一个抽气机,将经消毒、杀菌处理后的被污染空气 (选填“从车内抽出”或“抽入至车内”),使车内气压 (选填“高于”、“低于”或“等于”)车外大气压,在 作用下,清洁的空气只能由车外流向车内。
【答案】 从车内抽出 低于 大气压
【解析】[1]负压装置的主要部分是一个抽气机,将经消毒、杀菌处理后的被污染空气从车内抽出,减小车内的压强。
[2]将被污染空气从车内抽出,车内气压低于外界大气压。
[3]在大气压的作用下,空气从压强大的地方流向压强小的地方,故清洁的空气从车外流向车内。
【变式1】地球周围的一层厚厚的大气由于受到 的作用,会对处于其中的物体产生压强,这个压强叫做大气压强。意大利科学家 首先用实验测定了大气压强的值。
【答案】 重力 托里拆利
【解析】[1]大气受地球的吸引力,即重力,并且具有流动性,因此会对处于其中的物体产生压强,这个压强叫做大气压强。
[2]意大利科学家托里拆利利用水银测量出大气压的值,发现大气压能够支撑760mm高的水银柱,水银柱高度产生的压强即为大气压强值。
【变式2】如图是抗击“新冠”疫情使用的负压救护车,车内空间为负压舱,它能有效防护病毒再传播,负压装置的主要部分是一个抽气机,将经消毒、杀菌处理后的被污染空气 (选填“从车内抽出”或“抽入至车内”),使车内气压 (选填“高于”、“低于”或“等于”)车外大气压,在 作用下,清洁的空气只能由车外流向车内。
【答案】 从车内抽出 低于 大气压
【解析】[1]负压装置的主要部分是一个抽气机,将经消毒、杀菌处理后的被污染空气从车内抽出,减小车内的压强。
[2]将被污染空气从车内抽出,车内气压低于外界大气压。
[3]在大气压的作用下,空气从压强大的地方流向压强小的地方,故清洁的空气从车外流向车内。
【变式3】如图所示,塑料杯中灌满水,用一张纸片覆盖杯口,压紧后倒置,杯中的水和纸片在 的作用下都不会下落。若将塑料杯逆时针转动一定的角度,纸片 (选填“会”或“不会”)下落。
【答案】 大气压 不会
【解析】[1]一标准大气压大约是1.0×105Pa,它相当于10m高的水产生的压强;纸外受到大气压的作用,纸内受到瓶中水产生的压强的作用,大气压远大于瓶中的水产生的压强,所以水和纸被大气压托着,不会下落。
[2]当塑料杯逆时针转动一定的角度时,由于大气压依然存在,纸片仍然受到大气压的支撑,因此纸片不会下落。
知识点2:大气压强的测量方法
1.利用注射器测量大气压
注射器拉力法测大气压原理:活塞刚开始滑动时,其疏导的力为平衡力,弹簧测力计的示数F等于大气压力F大气,即F=F大气,,故。
实
验
步
骤
把注射器活塞推至底端,排尽筒内的空气
并用一个橡皮帽封住注射器的小孔
用细尼龙绳拴住注射器活塞,然后水平向右慢慢地拉动注射器筒。当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F
用刻度尺测出注射器的全部刻度的长度L,得出活塞的横截面积
计算论证
由计算此时大气压强的值。
特别提醒 为什么不能用p=ρgh计算大气压值?
答:大气不均匀,越到高空,空气越稀薄,密度越小,同时大气层的顶端没有严格界限,因而地表附近某点大气深度也无法知道,故不能用液体压强公式计算大气压。
2.托里拆利实验测量大气压
(1)实验过程
实
验
步
骤
长约1 m 的玻璃管内装满水银,封住口后倒置插入水银槽;再将玻璃管倾斜,观察管内外液面高度差。
现象
水银柱下降直至某一高度处停止,与管外水银面形成高度差,托里拆利实验测得高度差为760 mm
结论
用刻度尺测出高度(大气压托起水银柱的高度),计算即可求出大气压的值
(2)理论分析
设大气压为p0, 设想在管内与管外水银相平处取一液片AB, 由于液片AB静止不动, 作用在液片AB上向下和向上的压力相等,即F下=F上,向下的压力是在液片AB 上方的水银的重力产生的, 即F下=G=ρ水银ghS
式中S为液片的面积。向上的压力是由于大气压产生的,即F上=p大气S
又因F下=F上
故p向上=p向下,p大气=p水银=ρ水银gh =13.6× 103 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m ≈ 1.01×105 Pa
(3)探究水银柱的高度差是否会变化
实验
操作
玻璃管倾斜
玻璃管加粗
管中混有空气
实验结果
管内外液面高度差不变
管内外液面高度差不变
管内外液面高度差会减小
结论
管内外液面高度差只与大气压的大小、上方是否有空气有关,而与玻璃管是否倾斜、粗细无关
特别提醒 转换法测量大气压
大气压直接测量不出来,利用液片静止时,大气压等于水银柱对底部液片的压强,将大气压转换成水银柱的压强进行测量。
关注细节
(1)水银柱高度是指管内外水银面的竖直高度差;
(2)水银会挥发水银蒸气,水银有毒,注意安全。
释疑解难 实验中为什么不使用水?
答:由于p大气=p水=ρ水gh水,故
如果使用水来做实验,水柱会高达10.3米。
3.气压计:测定大气压的仪器
无液气压计
水银气压计
优点:使用方便;缺点:不精确
优点:精确;缺点:不方便携带
总结归纳:
(1)大气压的值:1 个标准大气压(atm)=760 mm 高水银柱产生的压强=1.01×105 Pa。
(2)常见的气压计:无液气压计、水银气压计。
【典例2】如图所示,小华同学在物理实验室利用托里拆利实验测量大气压强的值。
(1)实验时他没有将玻璃管竖直放置,而是稍稍倾斜了,如图所示,则此时大气压强等于 mm高水银柱产生的压强,此时的大气压 (选填“大于”“等于”或“小于”)标准大气压;
(2)将玻璃管下压一点,且管内水银面上方仍是真空,水银面的高度差将 (选填“升高”“不变”或“降低”);
(3)如果其他条件不变,用水来代替水银做实验, (选填“能”或“不能”)测出大气压的值。
【答案】(1)750 小于;(2)不变;(3)不能
【解析】(1)[1]由图可知,玻璃管内水银面到水银槽中水银面的垂直高度为750mm,因此,当时的大气压强等于750mm高水银柱产生的压强。
[2]一个标准大气压为760mm水银柱产生的压强,750mm高水银柱产生的压强小于760mm水银柱产生的压强,所以此时的大气压小于一个标准大气压。
(2)将玻璃管下压一点,且管内水银面上方仍是真空,由于外界大气压不变,所以水银面的高度差将不变。
(3)由可得,一标准大气压支撑水柱的高度
因玻璃管的长度1m远小于10.2m,所以如果用水来代替水银做实验,水会充满玻璃管,不能测出大气压的值。
【变式1】在历史上最早用实验的方法测出大气压强数值的科学家是托里拆利,后来他用来测量大气压强数值的实验便以他的名字命名,叫做托里拆利实验。
(1)图A是托里拆利实验装置,测得当地大气压等于 mm高的水银柱所产生的压强。
(2)关于图A现象的成因,十七世纪有两种观点:
观点一:否认大气压的存在,玻璃管内本应充满液体,液面下降是因为管内的部分液体变成气体,管内气体越多,液面下降越多;
观点二:管内液面上方是真空,大气压支撑起液柱。
帕斯卡为了验证哪种观点正确,将两根长12m且规格相同的玻璃管分别装满水和酒,倒置在相应液体槽中。酒的密度比水的小,且比水易变成气体。若观点一正确,应出现图B中 的现象;若观点二正确,应出现图B中 的现象。
【答案】(1)734;(2)甲 丙
【解析】(1)由图A可知,玻璃管内水银面到水银槽中水银面的竖直高度为734mm,因此,当时的大气压强等于734mm高水银柱产生的压强
(2)[1]根据观点一知:管内部分液体变成气体,管内气体越多,气压越大,液面下降越多;酒比水易变成气体,管中气体多,气压大,液柱低,应出现图B中甲图的现象。
[2]根据观点二知:管内液面上方是真空,大气压支撑起液柱,酒的密度小于水的密度,根据p=ρgh知,大气压一定,密度小的酒,液柱高,应出现图B中丙图的现象。
【变式2】如图所示,小华同学在物理实验室利用托里拆利实验测量大气压强的值。
(1)实验时他没有将玻璃管竖直放置,而是稍稍倾斜了,如图所示,则此时大气压强等于 mm高水银柱产生的压强,此时的大气压 (选填“大于”“等于”或“小于”)标准大气压;
(2)将玻璃管下压一点,且管内水银面上方仍是真空,水银面的高度差将 (选填“升高”“不变”或“降低”);
(3)如果其他条件不变,用水来代替水银做实验, (选填“能”或“不能”)测出大气压的值。
【答案】(1)750 小于;(2)不变;(3)不能
【解析】(1)[1]由图可知,玻璃管内水银面到水银槽中水银面的垂直高度为750mm,因此,当时的大气压强等于750mm高水银柱产生的压强。
[2]一个标准大气压为760mm水银柱产生的压强,750mm高水银柱产生的压强小于760mm水银柱产生的压强,所以此时的大气压小于一个标准大气压。
(2)将玻璃管下压一点,且管内水银面上方仍是真空,由于外界大气压不变,所以水银面的高度差将不变。
(3)由可得,一标准大气压支撑水柱的高度
因玻璃管的长度1m远小于10.2m,所以如果用水来代替水银做实验,水会充满玻璃管,不能测出大气压的值。
【变式3】(1)意大利科学家 ,他最早测出了大气压的值,约为1×105Pa。如图甲所示,在一个标准大气压下,用1m长玻璃管做测量大气压的实验,管中水银柱高度h为 mm;
(2)用如图乙所示的U形管压强计探究液体内部压强;
①使用前检查压强计的装置是否漏气,可以用手轻轻按压探头上的橡皮膜,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明装置 (选填“漏气”或“不漏气”);压强计是通过U形管中两液面的 来反映探头处受到压强的大小;
②实验中,固定探头的橡皮膜在水中的深度,当探头处于向上、向下、向左、向右等方向时,两玻璃管中液面高度差不变,说明了在液体内部的 深度处,液体向各个方向的压强大小 (选填“相等”或“不相等”)。
【答案】 托里拆利 760 不漏气 高度差 同一 相等
【解析】(1)[1][2]由物理学史可知,意大利科学家托里拆利最早测出了大气压的值,约为;实验表明,在一个标准大气压下,玻璃管中水银柱高度为760mm。
(2)[3][4] ①手轻轻按压几下橡皮膜,气体就会压向U形管其中一侧液面,而使U形管两液面出现高度差,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明装置不漏气;实验中用U形管中液面的高度差来反映液体压强的大小,液面高度差越大,探头处液体压强越大,这是转换法。
[5][6] ②两玻璃管中液面高度差不变,说明了在同种液体内部同一深度处,液体向各个方向的压强大小相等。
知识点3:大气压与人类生活
1.大气压值与高度的关系
总结归纳:大气压值随高度增加而减小。海拔越高,大气压减小得越慢。
特别提醒
高度越高,大气越稀薄,密度越小,根据p=ρgh可以粗略得出高度越高,大气压强越小。
2.高压锅原理
(1)气压与液体的沸点的关系
实验操作
烧瓶中的水正在沸腾,用注射器通过橡皮管向其上方打气,观察水的沸腾情况
烧瓶中的水正在沸腾,将其下方酒精灯撤去,用注射器向外抽气,观察水的沸腾情况
现象
烧瓶中的水停止沸腾了
烧瓶中的水又重新沸腾了
结论
液体表面的气压越大,沸点越高;液体表面的气压越小,沸点越低
高压锅原理
制造原因
在世界之巅的珠穆朗玛峰上烧水,只要烧到73.5 ℃,水就被烧“开”了。这样的“开水”,不能把饭菜煮熟,也不能杀死某些细菌
解决方法
图中是我国目前常见的高压锅。它的气压可达1.3 个大气压,沸点可达120 ℃,便于煮熟一些不易熟烂的食物
制造原理
液体表面的气压越大,沸点越高
3.大气压应用
应用
吸盘挂钩为什么能吸在墙上?
钢笔为什么能吸墨水?
饮料是否是吸上来的?
“拔火罐”为什么会吸在皮肤上?
解释
吸盘内空气被压出时,外部空气对吸盘的压力将吸盘压在了光滑墙壁上
用手捏住橡皮管松开后,管内气体体积减小,压强减小,下方墨水在大气压作用下被压进橡皮管
吸气时,吸管内的气体减少从而使气压减小,杯中的饮料在大气压作用下从管中喷出
火罐内空气受热膨胀排出部分气体, 当温度降低后罐内压强减小,外界大气把罐子压在人的皮肤上
特别提醒 活塞式抽水机的工作过程
当提起活塞时,阀门A关闭,大气压使水推开阀门B进入圆筒;当压下活塞时,阀门B关闭,活塞下面的水推开阀门A涌到活塞上面,再提起活塞时,活塞上面的水使阀门A关闭,水从侧管流出。与此同时,井里的水又在大气压下推开阀门B进入圆筒,这样活塞不断地被提起、压下,水被不断地抽上来。
【典例4】请运用科学知识解答下列问题。
(1)大气压强p随海拔的变化规律是:在海拔以内,每升高,大气压强约降低,海拔为时,大气压强,则海拔为时,该处大气压强约为多少?
(2)水在1个标准大气压下的沸点为,如图所示,有一个压力锅,锅盖上的限压阀顶部的面积是,排气孔横截面积约为,限压阀重,使用压力锅烧水,锅内水的沸点与气压的关系如下表所示:
1.01
1.43
1.54
1.63
1.73
1.82
1.91
100
110
112
114
116
118
120
用此锅在海拔处烧水时,水的温度能达到或超过吗?试通过计算说明。
【答案】(1);(2)水的沸点能超过
【解析】(1)根据题意,在海拔以内,每升高,大气压强约降低,则当海拔为时,降低的压强为
该处大气压强约为
(2)海拔处,外界大气压强为87700Pa,限压阀产生的压强为
锅内的气压为
据表格数据可知,此时水的沸点能超过100℃。
【变式1】(多选题)如图所示的是活塞式抽水机的工作原理图。下列说法正确的是( )
A.抽水机是利用大气压来工作的
B.在图甲中,当用力在Q处向下压手柄PQ时,手柄上的P点受到竖直向上的作用力
C.在图乙中,在Q处向上抬手柄PQ时,阀门B由于受到液体压力而关闭,水被阻而不能向下流动
D.这样的抽水机提升水的最大高度约为10m
【答案】ACD
【解析】A.抽水机是先将筒内的空气排出,使其内部压强较小,水在外界大气压的作用下被压到高处,所以抽水机是利用大气压工作的,故A正确;
B.在图甲中,当用力在Q处向下压手柄PQ时,手柄上的P点对活塞产生一个向上的拉力,由于物体间力的作用是相互的,活塞对P的作用力是向下的,故B错误;
C.在图乙中,在Q点向上抬手柄PQ时,阀门B由于受液体压力而关闭,形成一个闭合的空间,所以水被阻挡不能向下流动,故C正确;
D.抽水机是利用大气压来工作的,已知大气压强约为p0=1.0×105Pa,水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,则由p=ρgh可得提升水的最大高度
则一标准大气压能支持10m高的水柱,故抽水机提升水的最大高度约为10m,故D正确。
故选ACD。
【变式2】关于下面三幅图的说法正确的是( )
A.如甲图,实验中玻璃管内水银柱上方会有少量气体
B.如甲图,将竖直玻璃管倾斜,水银柱的高度变高
C.如乙图,把自制气压计从山顶移到山下,细管内的水柱下降
D.如丙图,盆景中的水位能保持一定高度,是利用了连通器原理
【答案】C
【解析】A.如甲图,玻璃管立起来前,里面水银是满的,立起来后水银柱产生的压强等于大气压强,此时玻璃管内水银柱上方是真空,故A错误;
B.如甲图,将竖直玻璃管倾斜,水银柱的长度变长,由于大气压强不变,因此水银柱的高度不变,故B错误;
C.大气压随海拔高度的增加而降低,随海拔高度的减小而升高;如乙图,把自制气压计从山顶移到山下,瓶外大气压增大,根据瓶内大气压等于瓶外大气压加上水柱压强可知,瓶内气体压强不变,水柱压强减小,所以,细管内的水柱下降,故C正确;
D.盆景中的水位能保持一定高度,是利用了大气压,瓶子上方时是封闭的,不属于连通器,所以没有利用连通器原理,故D错误。
故选C。
【变式3】请运用科学知识解答下列问题。
(1)大气压强p随海拔的变化规律是:在海拔以内,每升高,大气压强约降低,海拔为时,大气压强,则海拔为时,该处大气压强约为多少?
(2)水在1个标准大气压下的沸点为,如图所示,有一个压力锅,锅盖上的限压阀顶部的面积是,排气孔横截面积约为,限压阀重,使用压力锅烧水,锅内水的沸点与气压的关系如下表所示:
1.01
1.43
1.54
1.63
1.73
1.82
1.91
100
110
112
114
116
118
120
用此锅在海拔处烧水时,水的温度能达到或超过吗?试通过计算说明。
【答案】(1);(2)水的沸点能超过
【解析】(1)根据题意,在海拔以内,每升高,大气压强约降低,则当海拔为时,降低的压强为
该处大气压强约为
(2)海拔处,外界大气压强为87700Pa,限压阀产生的压强为
锅内的气压为
据表格数据可知,此时水的沸点能超过100℃。
【方法技巧】
方法技巧1 大气压测量实验的答题规范
估测实验:明确“排空气→挂钩码→测物理量→算压强”的步骤,核心公式;
托里拆利实验:强调“汞柱高度差与玻璃管粗细、倾斜角度无关”,只与大气压和管内气压有关。
方法技巧2 大气压相关现象的分析思路
1.先判断现象是否与气压变化有关;
2.若涉及高度,用“高度升高→气压减小”分析;
3.若涉及沸点,用“气压增大→沸点升高,气压减小→沸点降低”分析;
4.若涉及吸附、吸水,直接用“大气压的压力作用”解释。
方法技巧3 标准大气压的应用
记住标准大气压数值:;计算时,若题目未说明,可近似取;涉及汞柱、水柱高度计算时,灵活运用变形公式。
【巩固训练】
【基础题】
1.(24-25八年级下·山东威海·期末)图甲是小明用水银做托里拆利实验时测量的数据;图乙是他制成一个简易的气压计。下列有关说法正确的是( )
A.甲图装置中玻璃管倾斜放置,玻璃管内的水银柱高度会变大
B.若甲图装置进入空气,则玻璃管内外水银柱高度差将减小
C.若乙图装置玻璃管中液面上升,说明外界气压升高
D.若将乙图装置从海拔较高的山顶带到山下,玻璃瓶内液面会下降
【答案】B
【解析】A.托里拆利实验中,玻璃管内水银柱的高度应是玻璃管内水银面与水银槽中水银面之间的垂直距离,这一高度反映了大气压的大小。因此,只要外界大气压不变,它的垂直高度是不会改变的,故A错误;
B.若甲图装置进入空气,则会将玻璃管中液面下压,使得管内外水银液面高度差减小,故B正确;
C.图乙简易气压计中玻璃管液面上升说明外界气压降低,瓶内相对高压将液体压入管中,故C错误;
D.从山顶到山下外界气压升高,液体被压入玻璃瓶内,玻璃瓶内液面会上升,故D错误。
故选B。
2.(24-25八年级下·福建福州·期中)闽清白岩山主峰玳瑁顶海拔1237.7米,以悬崖陡壁、层状方山等景观闻名。已知海平面大气压为,在海拔3000m以内,每升高10m,大气压变化约100Pa。参考图中大气压强随海拔变化规律,则白岩山主峰峰顶的大气压约为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】根据题意,在海拔3000m以内,每升高10m,大气压变化约100Pa,所以海拔米的白岩山主峰峰顶的大气压
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
3.(24-25八年级下·福建莆田·期中)如图是小明自制的气压计,将这个气压计从山下移到山上后,玻璃细管内的水柱将( )
A.上升
B.下降
C.保持不变
D.无法确定
【答案】A
【解析】大气压随高度的升高而减小,将这个气压计从山下移到山上后,海拔位置升高了,外界大气压减小,瓶中的水在瓶内水面上方气压作用下,进入细管内,管内水柱上升。故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
4.(24-25八年级下·广东江门·期末)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
【解析】[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。
5.(24-25八年级下·四川成都·期中)用带拉环的吸盘、固定在墙上的平面镜、刻度尺和弹簧秤,小周设计了测量大气压强大小的实验,主要步骤如下:①刻度尺测量并计算出吸盘平面面积。②用弹簧秤测出吸盘自身的重力。③将吸盘用水湿润,将吸盘压在平面镜上。④如图所示,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。以上步骤中第_____ 步是多余的。选平面镜且将吸盘用水湿润的目的是_________ 。
【答案】 ② 防止空气进入吸盘
【解析】[1]根据压强公式可知,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]选平面镜是因为平面镜表面比较平整光滑,能更好地保证吸盘与平面的密封性。将吸盘用水湿润的目的是防止空气进入吸盘,从而影响实验结果,保证实验的准确性。
【提升题】
6.(24-25八年级下·湖南长沙·期末)我们身边看似“轻”的空气,其实蕴含着巨大的力量。以下事例,没有直接利用大气压强的是( )
A.吸盘挂钩被“吸”在墙上 B.用吸管喝饮料
C.拔火罐 D.用注射器注射
【答案】D
【解析】A.吸盘挂钩被“吸”在墙上,是先挤出吸盘内空气,外部大气压大于内部气压,将吸盘压在墙上,利用了大气压强,故A不符合题意;
B.用吸管喝饮料,是吸气使吸管内气压减小,外部大气压将饮料压入吸管,利用了大气压强,故B不符合题意;
C.拔火罐,是罐内空气受热排出,冷却后罐内气压小于外界大气压,大气压将罐“压”在皮肤上,利用了大气压强,故C不符合题意;
D.用注射器注射,是通过手对活塞施加推力,直接将药液推入体内,没有利用大气压强,故D符合题意。
故选D。
7.(24-25八年级下·陕西西安·期末)如图所示,下列与压强知识相关的实验,分析正确的是( )
A.甲图是帕斯卡裂桶实验,证明液体压强随深度的增加而减小
B.乙图实验中通过手指上的凹痕可以得出压力的作用效果与受力面积的关系
C.丙图是托里拆利实验,在教室里不能用水代替水银完成该实验
D.丁图中高压锅烹饪的原理是液体的沸点随着气压的增大而减小
【答案】C
【解析】A.甲图是帕斯卡裂桶实验,该实验中向细管中加入少量水,水的深度h变得很大,根据液体压强公式p = ρgh可知,液体压强随深度的增加而增大,从而在桶底产生巨大的压强将桶胀裂,证明液体压强随深度的增加而增大,故A错误;
B.乙图实验中,由于铅笔受到重力作用,下面的手指所受压力比上面的手指大,使得实验没能控制压力大小相同,所以不能得出压力的作用效果与受力面积的关系,故B错误。
C.丙图是托里拆利实验,用于测量大气压强。一个标准大气压p0约为1.0×10⁵Pa。根据液体压强公式p=ρgh,可计算出支持水柱的高度为
普通教室的高度远小于10 m,无法容纳这么长的玻璃管,因此在教室里不能用水代替水银完成该实验,故C正确;
D.丁图是高压锅,其工作原理是:锅体密闭,加热时产生的水蒸气使锅内气压增大,液体的沸点会随着气压的增大而升高。因此,高压锅内水的沸点高于100℃,食物在更高的温度下更容易煮熟,故D错误。
故选C。
8.(25-26八年级下·全国·单元测试)如图所示,甲、乙两个装置中可以用来测量大气压的是___________装置。将此装置从很高的山顶拿到山脚,发现玻璃管中的液柱___________(选填“升高”“降低”或“不变”)。
【答案】 甲 降低
【解析】[1][2]自制气压计是利用大气压工作的,当外界的气压发生变化时,内部气压保持不变,液柱在内外气压的作用下,其高度会发生变化,所以瓶中的水不能装满,故甲装置可以用来测量大气压; 此装置由山顶拿到山脚,由于高度降低,外部大气压增大,玻璃管中的液体柱降低,说明大气压随高度的增加而减小。
9.(2025·广东潮州·二模)用如图所示装置粗略测量大气压的值。把吸盘用力压在玻璃上排出吸盘内的空气,吸盘压在玻璃上的面积为。轻轻向挂在吸盘下的小桶内加沙子。吸盘刚好脱落时,测出吸盘、小桶和沙子的总质量为3.2kg。则
(1)大气对吸盘的压力为___________N(g取10N/kg);
(2)大气压的测量值为___________Pa;
(3)若吸盘内的空气不能完全排出,则大气压的测量值比实际值偏___________。
【答案】(1)32;(2);(3)小
【解析】(1)使吸盘脱落的总重力恰好等于大气对吸盘的压力,则大气对吸盘的压力为
(2)大气压的测量值为
(3)如果内部气体没排出,内部气体也有压力,则大气压力等于内部压力加重力,只测重力后,相当于测得的大气压力偏小,故压强会偏小。
10.(24-25八年级下·江西·月考)我国某些地区夏季是台风多发季,生产生活备受台风影响。当超强台风发生时,假设屋外气压急剧降到9×104Pa;当时门窗紧闭,可以认为室内气压是标准大气压,粗略取作1×105Pa。若室内外屋顶的面积均为100m2,求:
(1)屋外大气压对屋顶压力为多大;
(2)屋顶内外受到压力差为多大;
(3)若屋顶所能承受最大压力为1.2×106N,则屋顶会不会被掀掉。
【答案】(1);(2);(3)不会
【解析】(1)由得,屋外大气压对屋顶压力为
(2)屋顶内外受到压力差为
(3)屋顶所能承受最大压力为1.2×106N,大于屋顶内外受到的压力差,则屋顶不会被掀掉。
【易混易错题】
11.(25-26八年级下·全国·单元测试)大气压与生产、生活、科研紧密相连。下列说法不正确的是( )
A.做托里拆利实验时,若有空气进入管内,则测出的大气压值比实际值大
B.人向外呼气时,肺的容积减小,肺内空气压强变大,将肺内空气压出体外
C.医生把注射器的针头插入药液,提起活塞把药液吸入针管,利用了大气压的作用
D.青藏高原边防战士用高压锅煮面条,是因为海拔越高,大气压越小,水的沸点越低
【答案】A
【解析】A.做托里拆利实验时,若有空气进入管内,空气会产生一定的向下的压强,故测出的大气压值比实际值会偏小,故A错误,符合题意;
B.人向外呼气时,肺的容积减小,肺内空气压强变大,肺内气压大于大气压,将肺内气体压出体外,故B正确,不符合题意;
C.注射器吸取药液时,将针口插入药液后,向外拔活塞,使管内的气体体积增大,气压减小,药液就被管外的大气压压进管内,利用了大气压,故C正确,不符合题意;
D.大气压强随海拔高度的增加而减小,液体沸点随大气压强的减小而降低,青藏高原海拔高,大气压强小,水的沸点低,所以煮面条不容易煮熟,故D正确,不符合题意。
故选A。
12.(23-24八年级下·全国·期末)某同学设计了下图所示的“自动喷泉装置”,漏斗D及玻璃管E上端与大气相通,利用玻璃管C使A、B两球上部相通,D、C、E与两球接口处密封,A、B、D内水面的高度如下图所示。下列关于“自动喷泉装置”的说法,正确的是( )
A.因为玻璃管E的管口比漏斗D高,所以玻璃管E的管口不会有水喷出
B.若要玻璃管E的管口有水喷出,则玻璃管E对应的高度h应小于1m
C.若要玻璃管E的管口有水喷出,则玻璃管E对应的高度h应大于1.5m
D.A、B两球中空气的压强小于外界的大气压强
【答案】B
【解析】由题图可知,A、B两球通过玻璃管C连通,内部气体压强相等,漏斗D内水柱压强与大气压强之和、玻璃管E内水柱压强与大气压强之和均等于球内气体压强,即,解得,即若要玻璃管E的管口有水喷出,则玻璃管E对应的高度h应小于1m。A、C、D错误,B正确。
故选B。
13.(24-25八年级下·江苏常州·期末)小明利用图示装置估测大气压。
(1)将注射器的活塞推到注射器针筒的前端,用橡皮帽封住注射器的小孔。在活塞上用细绳栓挂一个小桶,向小桶里逐渐增加沙子,直至活塞刚好被拉动时停止加沙子。
(2)用大量程的弹簧测力计测出桶和沙子的总重G。
(3)用刻度尺测量______,记为L,读取注射器的容积为V;
(4)大气压强测量值p=______(用L、G、V表示)。
(5)经计算,小明发现大气压的测量值与真实值相比存在误差,请说出两条导致误差的可能原因______、______。
【答案】 注射器有刻度部分的长度 注射器中空气没有完全排尽 活塞受摩擦力作用(活塞有自重等)
【解析】[1]注射器有刻度部分的长度L是计算活塞横截面积的关键数据,通过测量这段长度并结合注射器的容积V,目的是可以计算出活塞的横截面积。
[2]当活塞刚好被拉动时,大气压力与桶和沙子的总重力平衡,即
结合横截面积,可得大气压强的测量值
[3]若注射器内空气未完全排尽,残留的空气会对活塞产生向外的压力,导致测得的大气压偏小。
[4]活塞与针筒内壁之间存在摩擦力,拉动活塞时需克服摩擦力,导致测得的G偏大,从而使计算的大气压偏大;此外,活塞自身的重力未被平衡时也会产生误差。
14.(18-19八年级下·福建三明·期中)历史上最早准确测出大气压数值的实验是_______实验。1标准大气压为________Pa, 小明同学用一个薄壁玻璃瓶、带色的水、两端开口的细玻璃管、橡皮塞自制了如图所示的气压计,并从管子上端吹入少量气体,使瓶内气压_______(选填:“大于”、“小于”、“等于”)大气压,水会沿玻璃管上升到瓶口以上,接着用双手捧着自制的气压计从教学大楼的一楼跑到五楼,发现细玻璃管中的水面会 _______(选填“上升”、“下降”)。这是由于楼上的大气压强_______(选填“较高”或“较低”)。
【答案】 托里拆利 1.013×105 大于 上升 较低
【解析】[1]托里拆利实验是最早测出大气压数值的实验。
[2]1标准大气压为1.013×105Pa。
[3]如图所示的气压计,从管子上端吹入少量气体,则瓶内气体增大,压强变大,从而大于瓶外大气压。
[4][5]气压计从一楼升到五楼,所处的高度增大,则瓶外大气压会变低,低于瓶内气压,所以细玻璃管中的水面会上升。
15.(25-26八年级下·全国·课后作业)某物理兴趣小组的同学利用图甲中装置来估测大气压的值,实验器材有一个弹簧测力计、三种规格的注射器。
(1)若选用图乙中注射器B,当弹簧测力计被拉到最大值时,活塞仍没有滑动,则应该换用注射器__________(选填“A”“B”或“C”)来进行实验。
(2)实验步骤:①首先把注射器的活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,读出注射器的容积V,再用刻度尺测出注射器____________________(选填“有刻度部分”或“筒身”)的长度为L。
②水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F。
③则测出的大气压值_________(用所给的字母表示)。
(3)小花发现此时测得的大气压值误差较大,对此小花与同学找出了下列可能的原因:
①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余空气
②刻度尺的读数没读准
③活塞与注射器筒壁不完全密封
④活塞与注射器筒壁间有摩擦
上述原因一定会使测量值小于真实值的是__________。
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
(4)小童用图丙所示的装置来测量大气压的值。将注射器筒固定在水平桌面上,把活塞推至注射器筒底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,活塞通过水平细线与烧杯相连,向烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得杯中水的质量为600g;烧杯的质量为100g,烧杯的底面积为;活塞的横截面积为,g取,滑轮间的摩擦和细线的重力不计,则所测大气压的值应为__________。
A. B.
C. D.以上都不正确
【答案】(1)C;(2)有刻度部分 ;(3)A;(4)C
【解析】(1)当弹簧测力计拉到最大值,活塞仍未滑动,说明所需拉力超过了测力计量程。根据公式,在大气压一定时,活塞横截面积越小,所需拉力越小。因此应换用横截面积更小的注射器 C。
(2)[1]应测量注射器有刻度部分的长度 L,因为这部分的体积就是注射器的容积 V,活塞的横截面积。
[2]当活塞开始滑动时,弹簧测力计的示数F等于大气压力,大气压值计算公式为:。
(3)一定会使测量值小于真实值的原因是:①橡皮帽封住的小孔中有残余空气:内部气压会抵消一部分大气压,导致测得的拉力F偏小,计算出的大气压值偏小;③ 活塞与注射器筒壁不完全密封:同样会导致内部有空气,使测得的拉力 F 偏小,计算出的大气压值偏小;② 刻度尺读数不准:可能偏大也可能偏小,属于偶然误差;④ 活塞与筒壁间有摩擦:会使测得的拉力 F 偏大,导致计算出的大气压值偏大;因此,答案为A(①③)。
(4)计算总重力:,大气压力等于总重力:。计算大气压值:,故选 C。
【真题链接】
16.(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
【解析】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。
17.(2024·四川绵阳·中考真题)水沸腾后把烧瓶从火焰上拿开,水会停止沸腾。迅速塞上瓶塞,把烧瓶倒置并向瓶底浇冷水,可以观察到水重新沸腾起来,如图所示。这是因为浇冷水后,烧瓶内( )
A.气压降低,水的沸点降低 B.气压降低,水的沸点升高
C.气压升高,水的沸点升高 D.气压升高,水的沸点降低
【答案】A
【解析】浇冷水后,瓶内水蒸气会遇冷液化形成小水珠,导致瓶内气压减小,水的沸点降低,因此可以观察到水重新沸腾起来,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
18.(2025·陕西·中考真题)如图-1,是用5 mm厚的透明亚克力板制作的边长为10cm的正方体盒子,在上下表面和两个侧面均开有直径为7cm的圆孔,用橡胶圈和橡皮膜密封圆孔,并在上表面开一个小孔,通过排气管与注射器相连,使该装置内部形成密闭空间。如图-2,用注射器向外抽气时,四个表面上的橡皮膜均向内凹陷,这证明了____的存在。如图-3,拔掉注射器,将该盒子浸没在水中一定深度时,四个表面的橡皮膜也向内凹陷,且下表面的橡皮膜凹陷程度最明显,说明液体内部有____,且随深度的增加而____。
【答案】 大气压强 压强 增大
【解析】[1]图2中,抽出装置内的空气后,内部气压远小于外界大气压,外界大气压将橡皮膜压向内部,由此证明大气压的存在。
[2][3]图3中,盒子浸没在水中,橡皮膜向内凹陷,说明液体对容器壁有压强,说明液体内部有压强;下表面的橡皮膜凹陷更明显,是因为下表面所处的水的深度更大,体现了液体压强随深度的增加而增大的特点。
19.(2025·黑龙江哈尔滨·中考真题)如图所示,塑料吸盘被______挤压在墙上;其所挂的物体越重(吸盘不掉落),吸盘所受摩擦力越______。
【答案】 大气压 大
【解析】[1]使用塑料吸盘时,先挤走里边的空气,使其内部近似真空,气体压强非常小,塑料吸盘被外界大气压压在了光滑的墙面上。
[2]吸盘不掉落,处于静止状态,吸盘竖直方向上受到竖直向下的拉力和竖直向上的摩擦力,这两个力是一对平衡力,大小相等。所挂的物体越重,吸盘受到的拉力越大,则吸盘所受摩擦力越大。
20.(2025·江苏盐城·中考真题)小明探究易拉罐的塌缩程度与罐内外温度的关系。
【问题】
向易拉罐里注入少量水,然后用酒精灯加热,待水充分沸腾后将罐口迅速倒扣到冷水中,看到罐体向内“塌缩”。“塌缩”是由于罐内外气体的____不同造成的。小明猜想塌缩程度可能与塌缩前罐内水蒸气的温度t1和易拉罐扣入的冷水温度t2有关。
【证据】
(1)先测出空易拉罐的容积V1为365mL,然后将50g水倒入易拉罐,加热至50°C,倒出热水,将易拉罐倒扣到冷水中,测出此时易拉罐的体积V2。
(2)更换同规格的易拉罐,多次重复实验步骤(1),将所测数据填入下表,其中第5次测量的水蒸气温度示数如图甲所示,为____℃。
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
水蒸气温度
50.0
60.0
70.0
75.0
85.0
90.0
塌缩后体积
365
365
365
350
312
273
215
体积差
0
0
0
15
53
92
150
(3)请在图乙中画出体积差与罐内水蒸气温度的关系图像。____
【解释】
实验表明,当温度高于时,随着温度升高,塌缩程度显著____。这是因为随着温度升高,罐内水蒸气增多,罐内剩余空气减少,当罐口倒扣到冷水中时,更多的水蒸气遇冷____,罐内气压显著减小。
【交流】
另一小组在完成该实验时,发现易拉罐开始发生“塌缩”的温度是,这可能与易拉罐的____有关。
【答案】 压强 80 增加 液化 容积
【解析】[1]加热时易拉罐中的水汽化,罐内充斥着水蒸气,大部分的空气被排出易拉罐,此时将易拉罐迅速倒扣于冷水中,罐中水蒸气遇冷液化,罐内水蒸气遇冷液化使罐内的气体减少,压强减小,小于外界大气压,在大气压的作用下就会被压瘪。
(2)[2]由图甲可知温度计的分度值为1℃,示数为80℃。
(3)[3]根据表格数据描点,用曲线把点连接起来,如下图所示:
[4]分析表格数据可知,温度高于时,随着温度升高,塌缩程度大幅度增加。
[5]水蒸气温度较高,遇冷会变成的液体的水,发生液化现象,导致罐内气压减小。
[6]易拉罐开始发生“塌缩”的温度是,则可能是易拉罐的容积比较大,需要排出更多的空气,易拉罐内的气压才会减小到一定程度,使易拉罐开始发生“塌缩”。
21.(2025·四川广元·中考真题)“天和”学习小组在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中:
(1)他们组装了如图甲所示的实验装置,其中安装错误之处是_________。
(2)纠错后,他们进行实验并收集实验数据,绘制了如图乙所示的温度-时间图像,由此可知水的沸点__________100℃,产生这一现象的原因是当地大气压强_____标准大气压。(均选填“高于”、“低于”或“等于”)
【答案】(1)见解析;(2)低于 低于
【解析】(1)使用温度计时,温度计的玻璃泡不能碰到容器底和侧壁,由图甲可知,温度计的玻璃泡碰到烧杯底部,是错误的。
(2)[1][2]1标准大气压下水的沸点是100℃;气压与沸点得关系:气压低,水的沸点低;由图乙可知,当水加热到99℃,温度保持不变,水已经沸腾,即该实验中水的沸点是99℃,说明当地大气压强低于标准大气压。
/
学科网(北京)股份有限公司
$