内容正文:
7.4大气压强
一、单选题
1.南北朝时期的《关尹子·九药篇》记载:“瓶存二窍,以水实之,倒泻;闭一则水不下。”意思是瓶中装满水,瓶口密封,瓶上有两个小孔,闭住一个,水就不能从另一个孔流出来。这主要是由于( )
A.大气压的作用 B.瓶口阻力的作用
C.瓶内气体引力的作用 D.分子引力的作用
2.如图所示,活塞式抽水机的压柄的A端被压到最低。根据你的观察和思考,关于活塞式抽水机的出水口位置的几种说法,正确的是( )
A.只能在活塞的上方
B.只能在活塞的下方
C.可在活塞的上方或下方
D.可以与进水口合二为一
3.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
4.在制药时为了从溶液中提取抗生素,要用加热的方法使溶液沸腾而除去水分,但抗生素不能在超过80℃的温度下提取,应采取的方法是( )
A.用微火加热使溶液慢慢沸腾
B.用旺火加热缩短沸腾的时间
C.增大容器内的气压,使水的沸点低于80℃
D.减小容器内的气压,使水的沸点低于80℃
5.如图所示,下列选项中,利用大气压强工作的是( )
A.活塞式抽水机 B.茶壶
C.过水涵洞 D.高压锅
6.如图所示,护士给病人输液时,药水瓶上插着两根管,一根给病人输液,另一根通过瓶盖扎进瓶内药水中。下列说法正确的是( )
A.这根“闲置”管是为了利用大气压的原理
B.药液流入血管的主要动力是药液自身的重力
C.此装置与连通器的原理相似
D.输液过程中,瓶内液面上方气压始终等于外界大气压
7.用如图所示的两种气压装置来观察大气压的变化,对于现象解释正确的是( )
A.大气压增大时,甲图中玻璃管内的液面会下降
B.大气压增大时,乙图中玻璃管内的液面会上升
C.海拔升高时,甲图中玻璃管内的液面会上升
D.海拔升高时,乙图中玻璃管内的液面会上升
8.如图,小红同学利用托里拆利实验测量大气压强的值,以下判断正确的是( )
A.若把此装置从1楼搬到34楼,管内外水银面的高度差将增大
B.此时大气压强等于770mm高水银柱所产生的压强
C.若在玻璃管顶部戳一小孔,管内水银将从顶部喷涌而出
D.若将玻璃管向上提升一点(管口不离开水银液面),管内外水银面的高度差保持不变
9.在标准大气压下做托里拆利实验时,测出水银柱的高度为74cm,可能的原因是( )
A.管内混入了少量空气
B.选择的玻璃管太粗
C.玻璃管倾斜了,测出了管中水银柱长度
D.玻璃管插入水银槽中太多
10.生活处处有物理,小杰对下列生活中的物理量进行了估测,最符合实际的是( )
A.托起一个鸡蛋需要的力约为2N
B.一名中学生水平站立时对地面的压力约为500N
C.一张A4纸平放在水平桌面对桌面的压强约为10Pa
D.海拔高度217米的宜昌磨基山山顶的大气压为
11.在下列生活场景中,利用大气压强作用的是( )
A.用吸管吸牛奶 B.用高压锅煮饭
C.用打气筒打气 D.用U形管压强计测压强
12.2025年4月24日是第十个“中国航天日”,同学们制作了“水火箭”。如图是简易原理图,使用打气筒向“水火箭”内不断打气,当内部气体压强增大到一定程度时,会使水从“水火箭”中向下喷出,从而使“水火箭”升空。以下说法正确的是( )
A.用力打气使瓶体变大,说明力可以改变物体的运动状态
B.“水火箭”向下喷水的过程中,“水火箭”的惯性减小
C.“水火箭”向下喷水的过程中,“水火箭”对水向下的力大于水对“水火箭”向上的力
D.“水火箭”喷完水后,仍能继续飞行是因为“水火箭”受到惯性力
二、填空题
13.登山运动员在向高峰攀登时会出现“高原反应”,这除了高原缺氧、寒冷之外,还因为那里的大气压强比平原地区___________(选填“大”或“小”)得多;在高原上用普通锅难以煮熟食物,于是多采用高压锅煮饭,使水的沸点___________(选填“升高”、“不变”或“降低”)。
14.如图所示为自制气压计,小明手持自制气压计从一楼坐电梯到10楼,观察到玻璃管内的水柱会______(填“上升”或“下降”)。
15.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____。
三、实验题
16.课外学习小组开展了“制作简易活塞式抽水机”的实践活动,同学们集思广益,各显身手,下面是小组同学们交流的实践过程,请帮助完成下列内容:
【项目实施】要制作简易活塞式抽水机,需要完成以下任务。
(1)首先需要了解活塞式抽水机的结构及工作原理:
取一个注射器,把针头插到装有水的盆中,向上拉动活塞,就能看到水从低处升到高处,这是靠___________的作用,使水升到高处的。
结合托里拆利实验,同学们想到尝试设计一款活塞式抽水机。理论上抽水机提升水最大高度是___________m(已知标准大气压,时,g取10N/kg;水的密度)。
(2)初步了解了活塞式抽水机的工作原理,大强设计了一个如图甲所示的抽水机,当活塞在圆筒内上升到出水管S后继续上升,会发生的现象是 ___________ ;
A.水从出水管S流出
B.圆筒内水随活塞继续上升
C.圆筒内水面开始下降
D.水保持在出水管S管口下方附近不动,既不上升也不下降
【项目改进】
(3)大强参照图乙所示的活塞式抽水机的结构,对自制抽水机进行了如下改进,如图丙所示:
①如图丙(a)所示,用洗衣液瓶盖制作活塞,并在中间放一枚钢珠做成如图乙所示的单向阀门A;
②如图丙(b)所示,用矿泉水瓶盖和一块胶皮来制作另一个阀门B;
③如图丙(c)所示,活塞向上提起时,阀门A关闭,此时阀门B下方的压强 ___________ (选填“大于”或“小于”)阀门B上方的压强,阀门B下方的水推开阀门B进入圆管中。
④再向下压活塞,阀门B关闭,阀门A打开,水进入活塞上方圆筒中,活塞反复上下运动,最终成功的将水抽到高处。
【项目反思】
(4)大强和同学们发现这样一个问题,自制的活塞式抽水机在工作前,向圆管内灌入一些水,抽水会更容易,这样做的主要目的是 ___________ 。
(5)大强还发现每个小组制作的抽水机模型都各有特色,有的模型设计的非常精巧,有的模型运转的非常流畅,下列不能提高活塞式抽水机效率的是 ___________ 。
A.减小活塞和管壁之间的摩擦
B.减小圆管的重量
C.减小活塞的重量
提示:抽水机的效率是指抽水机在工作时,将输入的能量(抽水机消耗的总能量)转化为有用功(即把水提升一定高度克服水的重力所做的功)的比例,抽水机效率越高,说明它在工作过程中能量的利用率越高,能量损失越小。
同学们在本次实践活动中收获很大,对物理学习产生了浓厚的兴趣,同学们又走出教室开展了探讨生活中其他抽水装置原理的活动,大家感受到物理知识真的很有用。
答案及其解析
1.A
【解析】当瓶上有两个小孔时,外界的空气可以通过其中一个小孔进入瓶内,瓶内的水在重力作用下会从另一个小孔流出;如果闭住一个小孔,瓶内的空气无法和外界连通,此时外界的大气压会作用在另一个小孔的水面上,这个压力会阻止水流出。所以这个现象主要是由于大气压的作用,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
2.A
【解析】活塞式抽水机的出水口只能在活塞的上方,这样提起活塞时,活塞上面的水迫使上面阀门关闭,水从侧管流出,避免水倒流回活塞下方,故A正确,BCD错误。
故选A。
3.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。
4.D
【解析】抗生素不能在超过80℃的温度下提取,则利用沸腾除去水分的过程中,溶液沸点不能超过80℃。一标准大气压下,水的沸点为100℃,如果使水在较低的温度下沸腾,应该降低水面上气压,这样可使水的沸点低于80℃,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
5.A
【解析】A.活塞式抽水机工作时,向上提活塞,活塞下方的空间体积增大,气压减小,在外界大气压的作用下,水被压入活塞下方的空间,所以活塞式抽水机是利用大气压强工作的,故A符合题意;
B.茶壶的壶身和壶嘴上端开口,下部连通,构成了一个连通器。当里面的水不流动时,壶身和壶嘴的液面保持相平,这是利用了连通器原理,故B不符合题意;
C.过水涵洞的两端开口,底部连通,构成了一个连通器,这是利用了连通器原理,故C不符合题意;
D.高压锅是通过增加锅内气体的压强,来提高锅内液体的沸点,从而使食物更容易煮熟,这是利用了液体的沸点与气压关系的原理,故D不符合题意。
故选A。
6.A
【解析】A.这根“闲置”的管是为了瓶内始终与大气连通,利用大气压达到瓶内气压与血管中的压强保持稳定,故A正确;
B.药液能流入血管主要是因为药瓶内压强与血管内压强之间的压强差,故B错误;
C.连通器是顶端开口,底部相连的仪器,此装置只有一端顶部开口,故C错误;
D.药液是匀速流出的,则瓶内与血管内的压强差要保持不变,瓶内压强由药液的液体压强和大气压强组成,药液产生的压强会发生变化,所以瓶内的气压也会发生变化,故D错误。
故选A。
7.D
【解析】AC.甲图是托里拆利实验,玻璃管内是真空,大气压的值等于玻璃管内液柱产生的压强,大气压增大时,外界大气压变大,大气压支持的水银柱高度变大,玻璃管内的水银柱会上升。海拔升高时,外界大气压变小,大气压支持的水银柱高度变小,玻璃管内的水银柱会下降。故AC错误;
BD.乙图中,瓶内封闭部分气体的压强等于玻璃管内液体的压强与外界大气压之和,瓶内气压不变,大气压增大时,瓶外大气压变大,瓶内气压小于外界大气压,玻璃管内的液面会下降;海拔升高时,外界大气压变小,瓶内气压大于外界大气压,玻璃管内的液面会上升。故B错误,D正确。
故选D。
8.D
【解析】A.大气压随海拔升高而减小;从1楼到34楼,高度上升,大气压降低;所以能支持的水银柱高度也会减小;因此,高度差应减小,而不是增大,故A错误;
B.实际测量中,水银柱高度是750mm;而不是770 mm;所以大气压等于750mm高水银柱产生的压强,不是770mm,故B错误;
C.原来管顶是真空,水银柱靠大气压支撑;若在顶部戳一小孔,空气进入管内,管内上方不再是真空,而是与外界大气相通;此时,管内外都受到大气压作用,水银柱不再被“托住”;水银会在重力作用下下降,直到管内外液面相平(或接近相平);不会“喷涌而出”,因为没有压力差推动它向上喷,故C错误;
D.只要管口仍浸在水银中,且管子竖直;即使向上提,只要没离开液面,水银柱仍由大气压支撑;水银柱高度只取决于大气压和水银密度,与管子长度、位置无关(只要足够长);所以,高度差保持不变,仍是750mm,故D正确。
故选D。
9.A
【解析】A.标准大气压能支持的水银柱的高度是76cm,当玻璃管中混入少量空气时,空气的压强与水银柱压强之和等于外界大气压,因此,会使水银柱高度变小,使测量值变小,故A符合题意;
BD.改变玻璃管的粗细和玻璃管插入水银槽中多少,不会影响管内外水银面的高度差,故BD不符合题意;
C.玻璃管倾斜了,不会影响管内外水银面的高度差,但管中水银柱长度会变大,故C不符合题意。
故选A。
10.B
【解析】A.一个鸡蛋重力约为0.5N,托起一个鸡蛋需要的力约0.5N,故A不符合题意;
B.一名中学生重力约为500N,则一名中学生水平站立时对地面的压力约为500N,故B符合题意;
C.一张A4纸平放在水平桌面对桌面的压强约为1Pa,故C不符合题意;
D.标准大气压约为,海拔越高,气压越低,所以海拔高度217米的宜昌磨基山山顶的大气压小于,故D不符合题意。
故选B。
11.A
【解析】A.用吸管吸牛奶时,先把吸管内的空气吸走,使吸管内气压减小,外界大气压大于吸管内气压,牛奶在大气压的作用下被压入吸管进而进入口中,是利用大气压强作用,故A符合题意;
B.高压锅煮饭是利用了锅内气压升高,水的沸点升高的原理,通过增加锅内气压来提高水的沸点,从而使食物更快煮熟,不是利用大气压强,故B不符合题意;
C.打气筒打气时,是压缩筒内空气的体积,使其压强增大,大于轮胎(或其他物体)中的气压,从而将空气压入轮胎(或其他物体)中,利用的是气体压强,不是大气压强,故C不符合题意;
D.U形管压强计是根据液体压强原理工作的,通过橡皮膜感受压强,再由封闭在管内的气体传递压强,使 U 形管两侧液面出现高度差,以此来测量液体或气体的压强,不是利用大气压强作用,故D不符合题意;
故选A。
12.B
【解析】A.用力打气使瓶体变大,是因为瓶内气体压强增大,作用在瓶内一定面积上的气体压力增大,气体压力使瓶体形状发生改变,说明力可以改变物体的形状,而不是运动状态,故A错误;
B.惯性大小只与物体的质量有关,“水火箭”向下喷水的过程中,质量减小,所以其惯性减小,故B正确;
C.“水火箭”向下喷水的过程中,“水火箭”对水向下的力和水对“水火箭”向上的力是一对相互作用力,大小相等,故C错误;
D.“水火箭”喷完水后,仍能继续飞行,是因为“水火箭”具有惯性,惯性不是力,不能说受到惯性力,故D错误。
故选B。
13. 小 升高
【解析】[1]因为气压随高度的增加而减小,高峰比平原地区地理位置高,大气压强比平原地区小。
[2]液体沸点随气压的升高而增大。使用高压锅煮饭时,使水的沸点升高,可以更快把饭煮熟。
14.上升
【解析】大气压随海拔的升高而变小。小明手持自制气压计从一楼坐电梯到10楼,海拔升高,外界大气压变小,瓶内气压不变,将瓶内水压入玻璃管,则玻璃管内水柱会上升。
15. 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。
16. 大气压 10.13 C 大于 见解析 B
【解析】(1)[1][2]活塞式抽水机的结构及工作原理:取一个注射器,把针头插到装有水的盆中,向上拉动活塞,能看到水从低处升到高处,这是靠大气压的作用,使水升到高处的。因为活塞向上拉动时,注射器内空气稀薄,气压小于外界大气压,在大气压作用下,水被压入注射器。则理论上抽水机提升水最大高度
(2 )[3]活塞上升到出水管后的现象:当活塞在圆筒内上升到出水管S后继续上升,此时圆管与出水管构成了连通器,所以圆筒内水面开始下降,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
(3 )[4]活塞式抽水机的改进:活塞向上提起时,阀门A关闭,此时阀门B下方的压强大于阀门B上方的压强,因为活塞上提,圆筒内气体体积增大,压强减小,而外界大气压不变,所以在压强差作用下,阀门B下方的水推开阀门B进入圆管中。
(4 )[5]工作前向圆管内灌水的目的:自制的活塞式抽水机在工作前,向圆管内灌入一些水,抽水会更容易,这样做的主要目的是挤走活塞筒里的空气,使活塞上下运动时产生真空,从而形成负压,促使水被抽取出来,同时水作为润滑剂可以使活塞外筒与水封圈更好地接触,增加密封性,减少磨损和发热。
(5 )[6]根据抽水机效率的定义,减小活塞和管壁之间的摩擦,可以减少额外功,提高效率;减小活塞的重量,也能减少提升活塞所做的额外功,从而提高效率。而减小圆管的重量,对抽水机将水提升一定高度克服水的重力所做的有用功以及总能量消耗影响不大,不能提高活塞式抽水机效率,故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
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