内容正文:
2.2 大气压强
知识点一: 大气压的存在
1.内容:大气会向各个方向对处于其中的物体产生力的作用。
2.大气压产生的原因
(1)根本原因:大气有重力。
(2)方向原因:大气会流动,因此向各个方向都有压强。
3.证明实验:
(1)覆杯实验:
图示
实验步骤
玻璃杯中装满水,被扣覆盖一张硬纸片。用手托住纸片,把杯子倒转过来。
改变杯口朝向
倒置放在玻璃钟罩内,逐渐向外抽气
现象
手移开后,水不会流出来,纸片不掉落
纸片依然不脱落
纸片慢慢掉落
结论
大气压真实存在
大气压真实存在且向各个方向都有压强
大气压真实存在
(2)马德堡半球实验:
①内容:将两个直径为30多厘米的空心铜半球紧贴在一起,用抽气机抽出瓶内的空气,然后让马向相反的方向拉两个半球。直至两边的马各增加到8匹时,才把半球拉开。
②结论:证明了大气会产生很大的压强。
(3)生活中的大气压存在的证明现象
①塑料挂钩吸在瓷砖的表面
②将杯中的饮料吸入口中
③将塑料袋压在瓶内拉不出来
考点1:大气压强的存在与人类生活
1.(2025•建德市一模)如图是教材中“瓶中取袋”实验,其中“将塑料袋从瓶内拉出时,越拉越费力”,产生这种现象的原因是塑料袋与玻璃瓶之间的( )
A.气体越来越多 B.气体越来越少
C.气压越来越大 D.气压越来越小
【答案】D
【解答】解:如题图所示,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,塑料袋与玻璃瓶之间的空气体积变大,会导致塑料袋与玻璃瓶之间的气压变小,而大气压不变,则塑料袋内外的气压差变大,所以会越拉越费力,故ABC错误,D正确。
故选:D。
2.(2025•浙江二模)如图甲所示,小金用力拧玻璃瓶瓶盖,可是怎么也拧不动;如图乙所示用勺子在玻璃瓶瓶盖边缘撬了几下后,用手一拧瓶盖就打开了。这主要是因为用勺子撬瓶盖可以( )
A.减小瓶内外气体的压力差
B.增大瓶盖与瓶口的接触面积
C.降低瓶盖上方的外部气压
D.增大瓶盖与瓶口的摩擦阻力
【答案】A
【解答】解:如图所示的瓶子是真空包装,瓶盖在外界大气压的作用下很难打开,当用勺子在瓶盖边缘撬了几下后,大气进入瓶子内部,这时瓶内外气体的压力差很小,使得摩擦力减小,所以用手一拧瓶盖就打开了。
故选:A。
3.(2024秋•绍兴期中)下面事例与大气压无关的是( )
A.用注射器把药液注射进肌肉里
B.覆杯实验
C.马德堡半球实验
D.吸盘吸在墙面上
【答案】A
【解答】解:A.注射过程,是医务人员的手用力推注射器 的活塞,这样就增大了药液内部的液体压强,从而把药液注射到人体内,与大气压无关,故A符合题意;
BD.覆杯实验、吸盘吸在墙面上都利用了大气压,故BD不符合题意;
C.马德堡半球实验是世界上最早证明大气压存在的实验,利用了大气压,故C不符合题意;
故选:A。
4.(2024秋•慈溪市校级期中)如图所示的四个实例中,与大气压作用无关的是( )
A.甲:悬空塑料管里的水不会流出来
B.乙:塑料吸盘被紧压在平滑的墙上
C.丙:用塑料吸管吸饮料
D.丁:锅炉外面安装水位计
【答案】D
【解答】解:A.纸外受到向上的大气压的作用,纸内受到管中水产生的压强的作用,大气压远大于管中的水产生的压强,所以水和纸被大气压托着,不会下落,故A正确;
B.用力将吸盘压在光滑墙壁上,排出里面的空气,由于吸盘内的空气减少,内部气压小于外界大气压,外界大气压将吸盘紧压在墙壁上,故B正确;
C.吸管吸饮料时,是先把吸管内的空气吸走,在外界大气压的作用下,饮料被压进吸管里,利用了大气压,故C正确;
D.锅炉水位计和锅炉就构成了一个连通器,水不流动时,液面保持在同一水平面上,通过观察水位计中水位的高低就可以知道锅炉中水的多少,以便及时加水,故D不正确。
故选:D。
5.(2024秋•绍兴期末)如图所示,是一种便携式“碘伏棉签”,塑料管内装有碘伏消毒液,它的上端封闭。这样消毒液就不会从下端流出;使用时将封盖开,消毒液会自动向下流入药棉中。下列说法正确的是( )
A.封盖没有掰开时,消毒液不受重力的作用
B.封盖没有掰开时,消毒液是大气压托住的
C.封盖掰开后,消毒液不再受重力的作用
D.封盖掰开后,消毒液不再受大气压的作用
【答案】B
【解答】解:AC、消毒液一定受重力的作用,与封盖是否掰开无关,故AC错误;
B、使用前,封盖把上端封闭,由于外界大气压的作用,使消毒液不会流出,消毒液是大气压托住的;故B正确;
D、使用时,打开封盖,上部与外界大气相通,消毒液在重力作用下,向下流入药棉,仍然受到大气压的作用。故D错误。
故选:B。
知识点二: 大气压的大小
1、大气压的大小
①测量工具:空盒气压计或水银气压计
②数值:标准大气压≈1.01×105Pa(即760mm高的水银柱产生的压强)
2、大气压与海拔高度的关系:海拔越高,气压越低
☆在海拔3000m以内,每升高10m,大气压大约减小100Pa。
★自制气压计
①取一个瓶子,装上适量带颜色的水(便于观察实验现象)
②用一根两端开口的细玻璃管(细玻璃管:提高气压计的精确度)
③在上面画上刻度,将玻璃管穿过橡皮塞插入水中,从玻璃管上端吹入少量气体,使瓶内气压大于大气压,水沿玻璃管上升到瓶口以上。(此时瓶内外气压相等)
④拿着它从楼下到楼上,观察到水柱高度逐渐升高(原因:海拔高,大气压变低,小于瓶内气压)
知识点三: 流体流速与压强
1.流体:气体和液体具有很多相似的性质,人们常常将它们统称为流体.
2.流体压强与流速的关系:事实表明,流体流速越大的位置,压强越小.
液体:打开水龙头,使自来水流过如图所示的玻璃管,由于一定时间里流过a、b、c处的水量是相等的,而b处的水管较细,所以b处的流速一定比a、c两处的流速大。从图可以看
出b处竖直水柱的高度较小,表示b处的压强较小。
3.应用
(1)飞机升力:飞机机翼上方的空气流速较快,压强较小;下方空气流速较慢,压强较大。 这样机翼上下表面就存在压强差,因而有压力差,于是就产生了向上的升力.
(2)列车站台上的安全线要求列车驶过时,旅客必须站在安全线外,以保证人体与列车间 有足够的距离。
⑶两船并排同向行驶,两船距离不能太近.
(4)飞机逆风更容易起飞。
考点2:压强与流速
6.(2025•浙江模拟)如图剪掉瓶底并拧去瓶盖,打开吹风机,纸条“主动”钻进瓶口,这是由于瓶底空气( )
A.流速大,压强大 B.流速小,压强小
C.流速小,压强大 D.流速大,压强小
【答案】D
【解答】解:由流体压强与流速的关系可知,当打开吹风机向瓶底吹风时,瓶底开口处空气流速大,压强小,瓶口处流速小,压强大。空气从瓶口压向瓶底带动纸条“主动”钻进瓶口。故D符合题意,ABC不符合题意。
故选:D。
7.(2025•临安区一模)当火车驶过时,人站在安全线以内,即使与火车保持一定的距离,也非常危险。以下现象中与这一现象的原理不同的是( )
A.风沿着窗外的墙面吹过时,窗口悬挂的窗布会飘向窗外
B.用吸管把饮料吸进嘴里
C.大风会把不牢固的屋顶掀翻
D.护航编队各船只多采用前后行驶而非并排行驶
【答案】B
【解答】解:
火车进站时会使火车附近的空气流速加快,气体的流速快压强小,所以火车附近的气压小,而远处的气压大,在安全线内的乘客,会被强大的气压差形成的推力推向火车,对安全构成威胁;
A、风沿着窗外的墙面吹过时,外侧空气流速大,压强小,屋内空气流速小,压强大,所以窗帘在较大的压力作用下压向窗外,故A不符合题意;
B、用吸管吸饮料时,吸管内的空气变少,压强变小,管外的大气压大于管内的大气压,故饮料在外界大气压的作用下被压入嘴里,不能用流体压强和流速的关系来解释,故B符合题意;
C、大风会把不牢固的屋顶掀翻,即屋顶上面的空气流速大,压强小,而屋内空气流速小,压强大,所以使得屋顶在较大压强差的作用下被掀翻,故C不符合题意;
D、若两船靠得比较近且并排前进,两船之间的水流通道变窄,流速变大,压强变小,小于两船外侧的压强,便形成向内的压强差,容易发生撞船事故,故D不符合题意;
故选:B。
8.(2025春•象山县校级期末)如图所示,把长约20cm的饮料吸管从中部剪开(但不要彻底剪断)并弯折过来,将其中一段吸管a插在盛水的烧杯中,从另一段吸管b的管口用力吹气,水将从a管的管口喷出,且呈雾状,这是因为吹气时( )
A.a管上端附近气体的压强变大
B.a管上端附近气体的压强变小
C.烧杯中水面上气体的压强变大
D.烧杯中水面上气体的压强变小
【答案】B
【解答】解:往B管中轻轻吹气,可以看到a管中的水面上升,原因是:往b管中吹气,吸管a上方空气的流速增大,压强减小,a管中液体受到向上的压强大于向下的压强,所以a管水上升后从管口喷出;烧杯中水面上气体的压强是不变,故B正确、ACD错误。
故选:B。
9.(2025•台州一模)以下与气压相关的实验中,能够得出“空气流速越大,气压越小”结论的是( )
A.①覆杯实验中,纸片不会掉落
B.②马德堡半球抽气后,很难拉开
C.③向纸张中间吹气,纸张靠拢
D.④向烧瓶内打气,液体沸腾停止
【答案】C
【解答】解:A、纸片托水的“覆杯实验”,纸片托水正是因为大气压托起了纸片,能证明大气压的存在,故A错误;
B、马德堡半球抽气后,很难拉开,证明大气压存在,故B错误;
C、纸张中间吹气,纸张靠拢,是流体流速越大的地方,压强越小,所以向纸张中间吹气,中间流速大压强小,纸张外大气压强大,故纸张向中间靠拢,故C正确;
D、向烧瓶内打气,瓶内气压高,水的沸点高,液体沸腾停止,故D错误。
故选:C。
10.(2025•龙港市二模)潜水员在水下高压环境中停留一段时间后,若外界压强快速减小,则会引起“潜水减压病”危及生命,如图所示潜水员的滑水路线中容易引起“潜水减压病”的是( )
A.从a到b B.从b到c C.从c到d D.从d到a
【答案】B
【解答】解:由题意可知,“潜水减压病”是潜水员在水下高压环境中停留一段时间后,因外界压强快速减小而引起的一种疾病。由图可知,只有从b到c,水的深度由深变浅,潜水员受到的压强减小,所以会引起“潜水减压病”的是从b到c。
故选:B。
考点3:大气压强与海拔的关系
11.(2024秋•湖州期中)小科做了如图所示的一个装置,两端都开口的直玻璃管插入瓶塞中,瓶塞与瓶口及玻璃管之间密封良好,直玻璃管的下端套有一个小气球。当小科将装置从山下带到海拔较高的山上时,小气球发生的变化是( )
A.不会发生变化 B.鼓起一些
C.变瘪一些 D.先变瘪后鼓起
【答案】C
【解答】解:将装置从山下带到海拔较高的山上时,高度增大,外界大气压减小,瓶内气压不变,瓶内外气压差增大,所以小气球会变瘪一些。
故选:C。
12.(2024秋•杭州校级期中)如图所示,把一根两端开口的细玻璃管通过橡皮塞插入装有红色水的玻璃瓶中,从管口向瓶内吹入少量气体后,瓶内的水沿玻璃管上升的高度为h。把这个自制气压计从1楼带到5楼的过程中(对瓶子采取了保温措施),观察到管内水柱的高度发生如表所示的变化,根据实验现象,下列判断中,错误的是( )
楼层
1
2
3
4
5
管内与瓶内水面的高度差/厘米
5
5.3
5.7
6
6.3
A.水柱高度h增大,说明大气压减小
B.往瓶内吹气后,瓶内气压小于瓶外大气压
C.上楼的过程中,给瓶子保温是为了避免温度对测量结果的影响
D.水柱高度h越大,瓶内、外的气体压强差越大
【答案】B
【解答】解:A、外面的大气压越大,瓶内的气压压着水沿玻璃管上升的高度越小,故A正确;
B、往瓶内吹气后,瓶内气压大于瓶外大气压,压着瓶内的水沿玻璃管上升,故B错误;
C、瓶内气体温度升高,瓶内气体压强变大,会压着瓶内的水沿玻璃管上升,影响测量的结果,故C正确;
D、水柱高度h约大,说明外界的气压约低,故瓶内外的气体压强差越大,故D正确。
故选:B。
13.(2024秋•滨江区校级期中)小明同学用一个薄壁玻璃瓶、红墨水、两端开口的细玻璃管、橡皮塞自制了如图甲所示的多功能瓶。小明同学进行了如下实验:
(1)从细管上端往瓶里吹气,使瓶内气压 大于 (选填:“大于”、“小于”、“等于”)大气压,水沿玻璃管上升。
(2)显示温度变化:用手握住玻璃瓶上部来加热,观察到细玻璃管内水柱 上升 。
(3)显示大气压变化:小明同学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上升,于是他得出了“高度越高,大气压越小”的结论。你认为小明的结论是否可靠并说明理由: 小明的结论不可靠;因为大气压除了与高度有关,还与温度及其他因素有关 。
【答案】(1)大于;(2)上升;(3)小明的结论不可靠;因为大气压除了与高度有关,还与温度及其他因素有关。
【解答】解:(1)从细管上端往瓶里吹气,瓶内气体增加,气压增加,使瓶内气压大于大气压,水沿玻璃管上升;
(2)气体的质量、体积不变时,温度越高,压强越大,用手握住玻璃瓶上部来加热,观察到细玻璃管内水柱上升;
(3)小明的结论不可靠;因为大气压除了与高度有关,还与温度及其他因素有关。
故答案为:(1)大于;(2)上升;(3)小明的结论不可靠;因为大气压除了与高度有关,还与温度及其他因素有关。
知识点四: 大气压的估测实验
一、利用注射器测量大气压
1.原理:F拉=F大气 p0=
F:匀速拉活塞时弹簧测力计示数
S:活塞横截面积
2.解题步骤
①排尽注射器空气,堵住针筒前端,保证内部真空
②水平匀速拉活塞,读弹簧测力计示数F
③测 V、L(或 d),算横截面积 S
④代入公式算 p0
3.误差分析:结果偏小:空气未排尽(注射器针筒的尖端部分还有一小段空气柱)
结果偏大:针筒与活塞之间的摩擦力、拉力不水平
二、利用吸盘测量大气压
1.原理:F拉=F大气 p0=
F:吸盘刚好拉脱时弹簧测力计最大示数
S:吸盘有效接触面积
2.解题步骤
①挤压吸盘排尽空气,紧贴光滑接触面
②垂直拉吸盘,记录拉脱时最大拉力 F
③测吸盘直径 d,算接触面积 S
④代入公式算 p0
3.误差分析:残留空气、接触面不光滑、拉力不垂直导致结果偏小
三、托里拆利实验(拓展内容)
(1)一只手握住玻璃管中部,在管内灌满水银,排出空气,用另一只手指紧紧堵住玻璃管开口端并把玻璃管小心地倒插在盛有水银的槽里,待开口端全部浸入水银槽内时放开手指, 将管子竖直固定,当管内水银液面停止下降时,读出此时水银液柱与水槽中水平液面的竖直高度差,约为760mm。
(2)逐渐倾斜玻璃管,发现管内水银柱的竖直高度不变.
(3)继续倾斜玻璃管,当倾斜到一定程度,管内充满水银,说明管内确实没有空气,而管外液面上受到的大气压强,正是大气压强支持着管内760mm高的汞柱,也就是大气压跟760mm高的汞柱产生的压强相等。(不用水等其它液体的原因是液柱的高度会很大,水的话需要10.3米的水)
(4)用内径不同的玻璃管和长短不同的玻璃管重做这个实验(或同时做,把它们并列在一起对比),可以发现水银柱的竖直高度不变.说明大气压强与玻璃管的粗细、长短无关。(控制变量法)
(5)通常人们把高760毫米的汞柱所产生的压强,作为1个标准大气压,符号为latm (atm 为压强的非法定单位),latm的值约为1.013xl05Pa
推导:p0=ρ水银 g h=13.6xl03kg/m3x9.8N/kgx0.76m≈1.013x105Pa
托里拆利实验注意事项:
①托里拆利实验时,若管内有少许空气,水银柱高度将改变,实验结果 (“偏大”, “偏小”“无影响”).
②玻璃管倾斜,液柱变长,但垂直高度不变,对实验结果 (“偏大”,“偏小”严无影 响”).
③玻璃管向上提或下压,液柱不变,对实验结果 (“偏大”,“偏小”,”“无影响”).
④水银槽中水银的多少对实验结果 (“偏大”,“偏小”,”“无影响”)。
⑤玻璃管的粗细对实验结果 (“偏大”,“偏小”,”“无影响").
⑥不小心玻璃管顶部弄破,会出现什么现象?像喷泉一样喷出吗?
⑦不小心弄破玻璃管侧面,会出现什么现象?
【答案】①偏小②无影响③无影响④无影响⑤无影响⑥不会像喷泉一样喷出,但是玻璃管中
的液体会流入水银槽中⑦洞的上部液体会被压到试管的顶部,破洞的下方会流入水银槽中
考点4:注射器估测大气压强
14.(2025•湖州二模)某科学兴趣小组利用一个注射器(容积为V,全部刻度的长度为L)、弹簧测力计、细线、橡皮帽等器材来估测大气压数值。实验步骤如下:
①用细线将注射器的活塞拴牢固,然后把活塞推至注射器筒的最底端。
②迅速用橡皮帽封住注射器的小孔,确保注射器内部与外界空气隔绝。
③将弹簧测力计的挂钩与另一细线相连,水平拉动注射器(如图所示)。在拉动过程中,缓慢且平稳地用力,当活塞刚开始滑动的瞬间,立即读出弹簧测力计的示数F。
(1)本实验研究的是大气对 活塞 的压力。(选填“活塞”或“针筒”)
(2)请根据所学知识,结合实验中所给的数据推导此时大气压强p0的表达式为 p0 。
(3)此实验时测得的大气压值误差很大,实验过程中导致测量值大于真实值的原因 B 。
A.橡皮帽密封性不好
B.活塞与注射器筒壁之间有摩擦
C.注射器筒内的空气没有完全排尽
(4)在标准大气压下做完实验后,把此装置带到海拔较高的山上重复实验,弹簧测力计示数会 变小 。(选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】(1)活塞;(2)p0;(3)B;(4)变小。
【解答】解:(1)实验时通过弹簧测力计的拉力来测得活塞受到大气的压力,所以研究的是大气对活塞的压力;
(2)所选的注射器的容积V及测量注射器的有刻度部分的长度L,这样便可求出注射器的活塞的横截面积S;
拉动测力计到活塞滑动时,测力计的示数即为活塞所受到的大气气的压力,
所以测出的大气压值p0;
(3)实验过程中导致测量值小于真实值的原因有:由于注射器内的空气没有排尽或橡皮帽密封不好等;拉动活塞时活塞和筒壁间有摩擦这会造成最终测量的结果偏大,故选:B;
(4)在标准大气压下做完实验后,把此装置带到海拔较高的山上重复实验,由于高度越高大气压越低,所以弹簧测力计示数会变小。
故答案为:(1)活塞;(2)p0;(3)B;(4)变小。
15.(2025春•拱墅区校级月考)小金利用注射器、弹簧测力计、细线、刻度尺等用品测量某地的大气压强。方案如下:
①把注射器活塞推至注射器针筒底端,然后用橡皮帽封住注射器针筒上的小孔。
②如图甲所示,用细线拴住注射器活塞颈部,使线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针筒,当注射器活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为F。
③读出注射器针筒的容积V1。
④用刻度尺测出 注射器有刻度部分 的长度L。
据此方案回答问题:
(1)将步骤④补充完整: 注射器有刻度部分 。
(2)她所测的大气压强p= (用测量步骤中的V、L和F表示)。
(3)若采用图乙的方式来测量大气压强,将会造成测量结果 偏大 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)注射器有刻度部分;(2);(3)偏大。
【解答】解:④注射器的体积是活塞的面积和注射器有效长度的乘积,有效长度是指注射器带刻度的部分;
(1)活塞的面积S,将测量结果代入压强公式得:p;
(2)若采用图丙的方式来测量大气压强,由于注射器自身有重力,会导致所测大气压力偏大,根据p可知将会造成测量结果偏大。
故答案为:(1)注射器有刻度部分;(2);(3)偏大。
16.(2024秋•绍兴期末)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)小明不能采用 乙 (填“甲”、“乙”)图的装置来估测大气压强,其原因是 注射器重力影响大气压力测量 。
(2)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 防止空气进入注射器,影响测量准确性 。
(3)如图1,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40N。如图2,用刻度尺测出注射器全部刻度的长度后,计算活塞的横截面积为 3.3cm2 。(计算结果保留一位小数)
(4)同学们发现实验结果偏大,请分析,该实验过程中导致误差的原因 活塞与注射器器壁之间存在摩擦力,影响大气压力测量 。
(5)针对以上实验带来的误差,小明对该实验进行了改进:他采用了图示3装置,将该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,测得杯与水的总质量为4.4kg;然后从烧杯中向外缓慢抽水,当抽出2.2kg水时,活塞又开始向右滑动,则活塞与注射器筒之间的摩擦力为 11 N,所测大气压的值应为 1×105 Pa。
【答案】(1)乙;注射器重力影响大气压力测量;(2)防止空气进入注射器,影响测量准确性;(3)3.3cm2;(4)活塞与注射器器壁之间存在摩擦力,影响大气压力测量;(5)11;1×105。
【解答】解:(1)乙图装置中,向下拉活塞时,由于活塞受到自身的重力,会增大弹簧测力计的示数;故不能采用乙图的装置来估测大气压强。
(2)排出注射器内空气,堵住小孔是防止空气进入注射器,减小实验测量误差。
(3)活塞横截面积为:
。
(4)由于活塞与注射器器壁之间存在摩擦力,将活塞拉动时,拉力等于大气压力与摩擦力的和,即拉力大于大气压力。根据可知,测得大气压强大于真实数值。
(5)活塞刚好向左滑动时,受到的拉力为F1=G1=m1g=4.4kg×10N/kg=44N,
此时有F+f=F1,F+f=44N①,
活塞刚好向右滑动时,受到的拉力为F2=G2=m2g=(4.4kg﹣2.2kg)×10N/kg=22N,
此时有F=f+F2,F=f+22N②,
①②联立,解得F=33N,f=11N,
大气压强为。
故答案为:(1)乙;注射器重力影响大气压力测量;(2)防止空气进入注射器,影响测量准确性;(3)3.3cm2;(4)活塞与注射器器壁之间存在摩擦力,影响大气压力测量;(5)11;1×105。
17.(2025秋•义乌市校级期中)在测量大气压的实验中,针筒活塞的面积为5×10﹣5m2,轮轴间的摩擦和细线重不计。为消除活塞与针筒间的摩擦力对实验的影响,小明采用了图示装置,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,测得杯与水的总质量为0.69kg;然后从烧杯中向外缓慢抽水,当抽出0.42kg水时,活塞又开始向右滑动,则活塞与注射器筒之间的摩擦力为 2.1 N,所测大气压的值应为 0.96×105 Pa。
【答案】2.1;0.96×105
【解答】解:当注射器中的活塞开始向左滑动时,G1=0.69kg×10N/kg=6.9N,
对活塞受力分析:F+f=G1=6.9N;
当注射器中的活塞开始向右滑动时,G2=(0.69kg﹣0.42kg)×10N/kg=2.7N,
对活塞受力分析:F﹣f=G2=2.7N;
两式联立解得:F=4.8N,f=2.1N,
压强:p0.96×105Pa;
故答案为:2.1;0.96×105。
18.(2024秋•绍兴期末)同学们在进行估测大气压实验时,首先读出注射器的最大刻度为V,用刻度尺量出全部刻度的长度为L;然后按照如图所示的过程,慢慢的拉注射器(甲图没有盖上橡皮帽、乙图在排尽空气后盖上了橡皮帽),刚好拉动活塞时,弹簧测力计的示数分别是F1和F2。则下列说法中正确的是( )
A.大气对针筒活塞的压力F=F1+F2
B.若在乙图中,针筒未排尽空气,会使得大气压强的测量值偏大
C.大气压强的测量值最接近
D.若大气压强测量为 ,则与真实值相比测量值偏小
【答案】C
【解答】解:AC、注射器的最大刻度为V,设注射器的刻度部分长为L,则注射器的横截面积为:S,
图甲的弹簧测力计示数反映的是活塞与筒壁的摩擦力F1,图乙的弹簧测力计示数反映的是:活塞与筒壁的摩擦力F1+大气的压力等于F2,
所以,大气对活塞产生的压力实际为:F=F2﹣F1,
代入压强公式p,故C正确,A错误;
B、若在乙图中,针筒未排尽空气,有气压的作用,会使得F2偏小,大气对活塞产生的压力偏小,根据p,在横截面积一定时,大气压强的测量值偏小,故B错误;
D、若大气压强测量为 ,则与真实值相比测量值偏大,故D错误。
故选:C。
考点5:吸盘估测大气压强
19.(2025春•湖州月考)小俊同学利用带拉环的吸盘、厚玻璃板、水、刻度尺、大量程弹簧秤来测量大气压强的大小,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将吸盘沾水湿润后,压在厚玻璃板上,排尽吸盘内空气;③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98.5牛;④记录整理数据;⑤算出大气压强的值,分析实验结论。实验装置如图,请结合你所学的知识分析:
(1)将吸盘沾水湿润的目的是 密封,防止漏气 ;
(2)根据小俊同学的实验数据,计算出大气压的值等于 9.85×104 帕。
(3)如果在实验过程中吸盘漏气,那么测得的大气压值将会 小于 (大于、等于、小于)真实值。
【答案】(1)密封,防止漏气;
(2)9.85×104;
(3)小于。
【解答】解:(1)利用吸盘测量大气压强的大小,应排尽吸盘内的空气,将吸盘沾水的目的是密封,防止漏气。
(2)根据题意可知,大气对吸盘的压力F=F示=98.5N。
若不考虑实验过程中的其他影响因素,实验时的大气压值。
(3)在实验过程中吸盘漏气,使测得的大气压力变小,根据可知,在受力面积一定时,大气压值将会小于真实值。
故答案为:(1)密封,防止漏气;
(2)9.85×104;
(3)小于。
20.(2024秋•永康市期末)在探究实验中,某同学利用带拉环的吸盘、玻璃板、弹簧测力计、水、刻度尺来测量大气压强的大小,具体实验步骤是:
①将蘸水的塑料吸盘按在光滑玻璃板面上,并多次挤压吸盘,测出吸盘的面积为S。
②用弹簧测力计钩着吸盘挂钩缓慢往上拉,直到吸盘脱离板面。
③记录吸盘刚好脱离玻璃板时的拉力F,即为大气对吸盘的压力大小。
④计算出大气压。
(1)步骤①中“将吸盘蘸水”和“多次挤压吸盘”,目的是 排尽吸盘内的空气 。
(2)步骤④计算大气压所用公式为 P 。
(3)由于拉动吸盘时,吸盘会发生形变,测出的大气压值会 偏小 (填“偏大””偏小”或”不影响”)。
(4)想用弹簧测力计直接测出拉力的大小,对于拉力的方向,同学们产生了图中甲、乙、丙3种意见。该小组进行了反思与交流,最终选定是乙,理由是 水平方向拉动,可排除吸盘自身重力对实验的影响 。
【答案】故答案为:( 1 )排尽吸盘内的空气;
(2)P;
(3)偏小;
(4)水平方向拉动,可排除吸盘自身重力对实验的影响。
【解答】解:(1)步骤①中“将吸盘蘸水”和“多次挤压吸盘”,目的是排尽吸盘内的空气;
(2)步骤④计算大气压所用公式为:;
(3)由于拉动吸盘时,吸盘会发生形变,导致吸盘的受力面积减小,那么作用在上面的大气压力减小,而计算时用原来没有形变时的面积,因此计算出的大气压强会偏小;
(4)该小组进行了反思与交流,最终选定是乙,理由是:水平方向拉动,可排除吸盘自身重力对实验的影响。
故答案为:( 1 )排尽吸盘内的空气;
(2)P;
(3)偏小;
(4)水平方向拉动,可排除吸盘自身重力对实验的影响。
21.(2024·金华·月考)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,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用弹簧秤测出吸盘自身的重力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。实验装置如图甲。
请结合你所学的知识分析:
(1)上叙的实验步骤中,哪一步是多余的__________(填序号)。
(2)将吸盘沾水湿润的目的是__________。
(3)根据该同学的实验数据,计算得到的大气压的值等于__________。
(4)在实验时,如果拿一个吹风机对着吸盘自上而下吹风,如图乙,则你预计的弹簧称示数可能会__________95N。(填“>”、“<”或“=”)
【答案】(1)② (2)防止漏气 (3)95000Pa (4)<
【详解】(1)想测量大气压,测量出受力面积和大气压力即可,不需要测量吸盘重力。
(2)用水湿润吸盘,是使吸盘与镜面紧密接触,防止空气进入吸盘内导致误差变大。
(3)吸盘恰好脱落,测力计拉力为95N,则大气对吸盘压力为95N,此时大气压为
(4)吹风机吹风,吸盘表面空气流动速度变大,压强变小,故大气对吸盘表面压力变小,因此恰好将吸盘拉开时,所用拉力比95N要小。
22.(2024·金华·期中)小明在家利用吸盘、拉力传感器、小桶、米等器材估测大气压强,传感器连接电脑,实时记录挂钩上的拉力F随时间t的变化关系,操作如下:①将吸盘紧压在光滑玻璃餐桌下表面;②在吸盘下方挂上传感器,并开始记录数据:③在传感器下方轻轻挂上小桶;④将米慢慢装入小桶直至吸盘和桌面脱离。传感器记录的拉力F与时间t的关系如图丙所示。(不考虑吸盘自身重力,g取10N/kg,π取3.14)求:
(1)由图乙可知,吸盘的直径为__________cm,由图丁可知,该传感器自身的重力为________N;
(2)小桶的质量为多少?
(3)大气压强的值为多少?
【答案】(1) 2.00 2 (2)0.1kg (3)
【详解】(1)[1]由图可知,刻度尺分度值为0.1cm,所以吸盘的直径为2.00cm。
[2]由实验操作和丁图可知,传感器自身的重力为2N。
(2)由实验操作和丁图可知,小桶加传感器自重为3N,所以小桶重力为
所以小桶质量为
(3)由圆的面积公式可知
由图丁可知拉力最大时为31.4N,此时的拉力为大气压强造成的压力大小,所以大气压强的值为
考点6:托里拆利实验
23.(2024秋•嵊州市期末)资料一:古希腊科学家亚里士多德曾提出“自然界厌恶真空”的理论,意思是只要液体上方出现真空,与真空接触的液体就会流上去填补,直到液面上方不存在真空为止。
资料二:托里拆利在一根1米长的玻璃管内灌满水银(图甲),手指堵住管口倒插在水银槽中(图乙),松手后发现水银柱下降到760mm高处不再下降(图丙)。将玻璃管倾斜,水银柱高度保持不变(图丁)。
(1)下列现象能用“自然界厌恶真空”这一理论来解释的是 BD 。
A.吸盘能挂重物
B.用吸管吸饮料
C.瓶吞鸡蛋
D.抽水机抽水
(2)图甲中“将玻璃管灌满水银”这一操作的目的是防止管内混入 空气 。
(3)托里拆利的实验 不支持 (选填“支持”或“不支持”)亚里士多德的理论。
(4)若在图丙实验过程中,不小心将玻璃管的顶部打破,则可观察到的现象是 玻璃管内液面下降至与水银槽内液面相平 。
【答案】(1)BD;(2)空气;(3)不支持;(4)玻璃管内液面下降至与水银槽内液面相平。
【解答】解:(1)A、吸盘能挂重物,吸盘内空气较少,内部气压小于外界大气压,内外气压差将吸盘压在物体上,故A不符合题意;
B、利用吸管吸饮料,是吸气时吸管内变成真空,下面的饮料来补充,可以“自然界厌恶真空”理论来解释,故B符合题意;
C、瓶吞鸡蛋是瓶内气体冷缩时体积变小,压强变小,鸡蛋在大气压的作用下被压入瓶内,利用了大气压,故C不符合题意;
D、抽水机抽水,通过活塞上移使活塞下方的桶内气压减小,水在外界大气压的作用下,被压上来,可以“自然界厌恶真空”理论来解释,故D符合题意。
故选:BD。
(2)图甲中“将玻璃管灌满水银”这一操作的目的是防止管内混入空气;
(3)由托里拆利实验可知,水银不会自动去填补真空,所以托里拆利的实验不支持亚里士多德的理论;
(4)将玻璃管的顶部打破了一个小孔后,这个装置就相当于一个连通器,所以试管中水银会下降到与管外水银相平为止。
故答案为:(1)BD;(2)空气;(3)不支持;(4)玻璃管内液面下降至与水银槽内液面相平。
24.(2024秋•奉化区期末)如图所示,是托里拆利实验的规范操作过程,关于托里拆利实验,下面说法错误的是( )
A.大气压支持玻璃管内这段水银柱不会落下
B.实验中玻璃管内水银面的上方有少量空气
C.大气压的数值等于这段水银柱产生的压强
D.玻璃管倾斜不影响实验测量结果
【答案】B
【解答】解:A、玻璃管内水银柱不会落下是靠大气压支持,故A正确;
B、实验中玻璃管内水银面的上方是真空,故B错误;
C、玻璃管内水银柱不会落下是靠大气压支持,大气压的数值等于这段水银柱产生的压强,故C正确;
D、实验时,玻璃管如果倾斜会使长度增加,但高度不变,不影响实验测量结果,故D正确。
故选:B。
知识点五: 大气压对液体沸点的影响
1.气压对液体沸点的影响实验
①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瓶内充气,使瓶内的气压增大。
这时,观察到水停止沸腾。
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,观察到水重新沸腾。
结论:气压大小会对沸点造成影响。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
(1)原理:液体的沸点随气压的增大而增大。
(压力锅具有较好的密闭性,能使锅内的压强大于外界大气压)
(2)限压阀:
①作用:防止锅内压强过高导致爆炸。
②工作原理:当锅内温度升高,水蒸气增多,压强随之增大。当压强增大到设计上限时,蒸汽会顶起限压阀,释放部分气体,从而维持锅内压强在安全范围内。
③对限压阀受力分析:F内=F0+G限
④ 内外气压关系: p内=p0 + G限/S
考点7:高压锅计算
25.(2024·杭州·期末)高压锅在厨房里是一种常见的烹饪工具。
(1)高压锅原理是________;与下列哪幅图的原理一致,请选择________(选填“甲”或“乙”);
(2)某科学小组的同学针对普通高压锅不能调温度的缺点,对甲乙丙普通高压锅进行了技术改造,如图丙所示。工作原理:调节螺丝可以上下旋转,当往下旋转时,弹簧对限压阀的压力变大。若要增大锅内蒸煮时的温度,可以采用的方法是________(填字母)。
A.适当增大排气孔的直径 B.调节螺丝往上旋转
C.调节螺丝往下旋转 D.适当加大火力蒸煮
【答案】(1) 液体的沸点随着气压的升高而升高 甲 (2)C
【详解】(1)[1][2]高压锅的原理是通过增大锅内气压增大沸点,与甲图原理相同。
(2)A.增大排气孔的直径,会减小限压阀产生的压强,从而高压锅内的压强也会变小,所以会减小锅内蒸煮时的温度,故A不符合题意;
BC.弹簧对限压阀的压力变大时,高压锅内的压强会变大,从而增大锅内蒸煮时的温度,故B不符合题意,C符合题意;
D.适当加大火力蒸煮不能改变液体的沸点,所以不会影响锅内蒸煮时的温度,故D不符合题意。
故选C。
26.(2024秋•浙江校级期中)如图所示的高压锅,锅盖上排气孔的横截面积为0.1cm2,排气孔上带有限压阀。当高压锅内气压超过安全值时,锅内的气体会顶起限压阀跑出一部分,使锅内气压减小,以保证高压锅的使用安全。
(1)若此高压锅工作时,锅内气体压强为1.5个标准大气压,为保证安全,限压阀刚好被锅内向上的压力差顶起时,锅内外的压强差为多少帕?
(2)为此应配备的限压阀的质量为多少克?(g取10N/kg,1个标准大气压取1.0×105Pa)
【答案】(1)限压阀刚好被锅内向上的压力差顶起时,锅内外的压强差为5×104Pa;
(2)为此应配备的限压阀的质量为50g。
【解答】解:(1)已知1个标准大气压取1.0×105Pa,则此时锅内外的压强差为;
(2)限压阀的重力等于内外压强差产生的压力,则限压阀的重力为G=ΔF=ΔpS=5×104Pa×0.1×10﹣4m2=0.5N,
限压阀的质量为。
答:(1)限压阀刚好被锅内向上的压力差顶起时,锅内外的压强差为5×104Pa;
(2)为此应配备的限压阀的质量为50g。
27.(2024湖州·期中)某科学小组同学针对普通高压锅不能调温度的缺点,对普通高压锅进行了技术改造,如图所示。
(1)工作原理:调节螺丝可以上下旋转。当往下旋转时,弹簧对限压阀的压力变大。与下列哪幅图的原理一致,请选择________(选填“甲”或“乙”)。
(2)大气压强帕,限压阀质量克,排气孔的面积,且测得水的沸点与气压的关系如表。若它在标准大气压的地区使用,水的沸点可以达到多少摄氏度?
气压p/(帕)
1.0
1.2
1.4
1.7
2.0
2.3
2.7
3.1
3.6
水的沸点t/℃
100
105
110
115
120
125
130
135
140
(3)若要将此高压锅销售到海拔更高的山区,若要保持锅内最高气压不变,厂家应该配一个质量比原来的限压阀________(选填“大”或“小”或“保持不变”)的新限压阀。
【答案】(1)甲 (2)见解析 (3)大
【详解】(1)高压锅内压强等于限压阀的压强加上大气压强,当弹簧对限压阀的压力变大时,限压阀的压强变大,则锅内压强变大,液体的沸点升高,则液体停止沸腾,与甲图原理一致。
(2)锅内气压等于一标准大气压与限压阀对气体压强之和,根据可得
即
根据表格中数据可知,水的沸点可以达到120摄氏度。
(3)该高压锅销售到海拨更高的山区,因为山区海拔高,气压低,若要保持锅内最高气压不变,应该增加限压阀的质量,以增加限压阀的重力。
28.(2024·杭州·期中)小荷发现湿地周围的村民用家用炒锅烹煮食物,锅盖周边有一圈橡胶圈,顶部有一蒸汽阀门,如图,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)这款炒锅的优点为蒸制、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,使得锅内气压增大,沸点______(填“降低”或“升高”)。
(2)如丙图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,横截面积为,请计算要提起锅盖大约需多大的力?。
(3)为能轻松拿起锅盖,下列几种方法可行的是______。
A.将蒸汽阀门往上拉一下,让空气进入后再提起
B.将锅盖水平移动,使锅的边缘露出瓷砖边缘后再提起
C.用一薄片,将橡胶圈的一侧先翘起后再提起
D.两个人一起竖直向上用力提起
【答案】(1)升高 (2)见解析 (3)ABC
【详解】(1)蒸炖时蒸气不易出来,使得锅内气压增大,沸点升高。
(2)锅内外的压力差为ΔF=ΔpS=3000Pa×400×10-4m2=120N
提起锅盖大约需要的力为F=ΔF+G=120N+8N=128N
(3)A.将蒸汽阀门往上拉一下,让空气进入后再提起,内外大气压平衡,故A可行;
B.将锅盖水平移动,使锅的边缘露出瓷砖边缘后再提起,让外面的大气压从边缘进去,内外大气压平衡,故B可行;
C.用一薄片,将橡胶圈的一侧先翘起后再提起,让外面的大气压从边缘进去,内外大气压平衡,故C可行;
D.应稍作旋转再向上用力,故D不可行。
故选ABC。
考点8:其他大气压强计算
29.(2024秋•诸暨市校级期中)美国东面是大西洋,西面是太平洋,每年都会受到龙卷风的袭击,造成人员伤亡和财产损失。假设某一次龙卷风发生时,室外的气压急剧下降到9×104Pa,当时门窗紧闭,室内气压约为1×105Pa。
(1)为什么龙卷风发生时,室外的气压会急剧下降?
(2)若水平屋顶的面积为100m2,试计算屋顶内外受到的大气压力差的大小。
【答案】(1)龙卷风刮过时,室外空气流速急剧增大,气压急剧下降;(2)屋顶内外受到的大气压力差为106N。
【解答】解:(1)龙卷风刮过时,室外空气流速急剧增大,气压急剧下降。
(2)由于房屋外部靠近龙卷风的方向,空气流速大,压强小,房屋内空气流速小,压强大,屋顶在压强差的作用下,受到向上的压力差,巨大的压力可将屋顶掀飞;
屋顶内外受到的大气压差为:Δp=1.0×105Pa﹣9×104Pa=10000Pa;
屋内外的大气压力差ΔF=ΔpS=10000Pa×100m2=106N。
答:(1)龙卷风刮过时,室外空气流速急剧增大,气压急剧下降;(2)屋顶内外受到的大气压力差为106N。
30.某实验小组为了探究气缸内气体压强p与缸内气柱长度h的关系,设计了一个带有活塞(横截面积S=5cm2)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,缸内气体压强 变大 (选填“变小”“变大”或“不变”)。
(2)据图乙可知,缸内气体压强p与长度h成 反 比(填“正”或“反”)。
(3)经测量,当缸内气体压强p1为1×105Pa时,缸内气体的密度ρ1为1.3kg/m3。那么,当缸内气体压强p2为5×105Pa时,求缸内气体的密度ρ2。
【答案】(1)变大;
(2)反;
(3)缸内气体的密度ρ2为6.5kg/m3。
【解答】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,缸内气柱长度h变小,从乙图可知缸内气体压强的变大;
(2)由图像可得:一定质量的气体,温度不变时,Ph乘积为一定值,即压强与气缸内气体的长度成反比;
(3)由图像乙可知,当气体压强p为1×105Pa时对应的缸内气体的长度为h1=10cm,
所以气缸内气体的体积为:V1=Sh1,
气缸内气体的质量为:m=ρ1V1=ρ1Sh1,
由图像乙可知,当气体压强p为5×105Pa时对应的缸内气体的长度为h2=2cm,在此过程中气体的质量不变,
所以m=ρ2V2=ρ2Sh2,
密闭气缸内,气体的质量不变,则ρ1Sh1=ρ2Sh2,
解得:ρ2ρ11.3kg/m3=6.5kg/m3。
答:(1)变大;
(2)反;
(3)缸内气体的密度ρ2为6.5kg/m3。
31.(2024春•象山县校级期末)如图所示,外界大气压为75cmHg。一细水银管ABC正立于大水银槽中,且管长AC为200cm,水银柱长AB为50cm。已知密封气压与气体密度成正比。现以A的圆心将管向右转60°,求稳定后水银柱的长度是多少cm?(答案取整)
【答案】稳定后水银柱的长度是85cm。
【解答】解:外界大气压p0=75cmHg,管内气体长度L0=150cm,水银稳定时外界大气压与水银管内气体和水银的压强之和相等,则BC内气体压强:p=P0﹣P水银=75cmHg﹣50cmHg=25cmHg;
以A的圆心将管向右转60°,设稳定后水银柱的长度为x,管内气体长度L′=(200﹣x)cm,此时水银柱的竖直高度h=x•cos60°=0.5x,此时BC内气体压强P=P0P水银=(75﹣0.5x)cmHg,因密封气压与气体密度成正比,可列得:pL0=P′L′代入数值解得x1≈265cm(舍去),x2≈85cm,故稳定后水银柱的长度是85cm。
答:稳定后水银柱的长度是85cm。
1.(2024秋•浙江校级期末)如图所示的下列场景或装置中,不是利用大气压强原理的是( )
A.去壳的鸡蛋进入瓶内 B.钢笔吸墨水
C.吸提器搬运重物 D.用注射器注射药液
【答案】D
【解答】解:A、图中,去壳熟鸡蛋进入瓶内,是典型的“瓶吞鸡蛋”实验,是大气压作用的结果,故A不符合题意;
B、钢笔吸墨水时,挤出橡皮囊中的部分空气,使橡皮囊内的气压减小,墨水在大气压的作用下进入橡皮囊中,故B不合题意;
C、吸提器靠大气压强吸附在光滑的重物上,说明了大气压强的存在,故C不符合题意;
D、用注射器注射药液是靠人的推力将药液推进肌肉里,不是利用大气压,故D符合题意。
故选:D。
2.(2024秋•南浔区期末)在生活中,常通过吸管将杯中的饮料“吸”进入口中。下列现象中“吸”的科学原理与其相同的是( )
A.拔火罐时,罐子“吸”在皮肤上
B.擦手时,餐巾纸容易“吸”水
C.风紧贴窗户吹过时,窗帘会被“吸”向窗外
D.电脑屏幕亮起时,屏幕容易“吸”灰尘
【答案】A
【解答】解:用吸管吸饮料时,把吸管里的空气吸走,管内气压变小,外界大气压更大,把饮料压进嘴里,利用了大气压。
A.拔火罐时,罐子“吸”在皮肤上,罐内空气被加热后排出,冷却后罐内气压变小,外界大气压把罐子紧紧压在皮肤上,利用了大气压,故A符合题意。
B.擦手时,餐巾纸容易“吸”水,水沿着细小缝隙上升,原理是毛细现象→与大气压无关,故B错误。
C.风紧贴窗户吹过时,窗帘会被“吸”向窗外,窗外空气流速快→压强小,室内流速慢→压强大,压强差把窗帘推出去,利用的是流体压强与流速的关系,故C错误。
D.电脑屏幕亮起时,屏幕容易“吸”灰尘,屏幕带电,吸引轻小物体,是静电吸引,故D错误。
故选:A。
3.(2025•仙居县二模)如图所示的现象中,不能说明大气压存在的是( )
A.覆杯实验
B.马德堡半球实验
C.磁铁“吸”起铁钉
D.纸张中间吹气,纸张靠拢
【答案】C
【解答】解:A.纸片托水的“覆杯实验”,纸片托水正是因为大气压托起了纸片,能证明大气压的存在,故A不合题意;
B.马德堡半球实验证明了大气压的存在,故B不合题意;
C.磁铁“吸”起铁钉是因为磁体有吸引铁、钴、镍的性质,不能说明大气压存在,故C符合题意;
D.纸张中间吹气,纸张靠拢,是流体流速越大的地方,压强越小,所以向纸张中间吹气,中间流速大压强小,纸张外大气压强大,故纸张向中间靠拢,故D不合题意。
故选:C。
4.(2024秋•淳安县期末)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】C
【解答】解: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,根据实验现象可知鹌鹑蛋运动过程中瓶内气压小于大气压,鹌鹑蛋在大气压的作用下被压入瓶内,而且大气向各个方向都有压强,但此实验不能得出大气向各个方向压强都相等,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选:C。
5.(2025•舟山一模)思维模型是依据事物发展内在规律建立的解决问题的基本框架。小科依据大气压相关知识建构了“液体从饮料盒中流出”的问题解决思维模型:
建立封闭体系
→
改变压强
→
形成压强差
→
产生现象
(1)若饮料盒不密封,用吸管吸饮料时,建立的封闭体系是 口腔和吸管 (选填“口腔和吸管”或“饮料盒内部”),此时吸管中的空气被吸走,使管内气压变小,饮料在大气压的作用下被压入吸管中。
(2)将饮料盒密封,通过“改变封闭体系内压强”让液体流出的具体操作是 挤压饮料盒(答案不唯一) 。(写出一个即可)
【答案】(1)口腔和吸管;(2)挤压饮料盒(答案不唯一)。
【解答】解:(1)用吸管吸饮料时,将吸管内的空气吸出,此时口腔和吸管建立封闭体系。
(2)将饮料盒密封,可以挤压饮料盒、手捂饮料盒、向饮料盒中吹气等。
故答案为:(1)口腔和吸管;(2)挤压饮料盒(答案不唯一)。
6.(2025•宁波一模)如图甲所示,用两只金属盆可模拟马德堡半球实验。
(1)马德堡半球实验证明了 大气压 的存在。
(2)实验过程中,先将两只金属盆用凡士林粘合,然后抽气,再向两边拉。如图乙为单只金属盆示意图。已知大气压作用于每只金属盆的有效面积S均为0.03米2,测得此时大气压强ρ0为1×105帕,则实验时每只金属盆所受外界大气压力F的大小均为 3000 牛。
(3)经测定,最后拉开金属盆时两边用的力均小于F,其原因可能是 盆内混有空气 。
【答案】(1)大气压;(2)3000;(3)盆内混有空气。
【解答】解:(1)历史上著名的马德堡半球实验证明了大气压的存在;
(2)每只金属盆所受外界大气压力F的大小:F=PS=1×105Pa×0.03m2=3000N;
(3)混入空气后,盆内气压对盆有压力,最后拉开金属盆时两边用的力均小于F。
故答案为:(1)大气压;(2)3000;(3)盆内混有空气。
7.(2024秋•宁海县期中)小明在学习了大气压强的知识后,自制了一个如右图所示的气压计,瓶中装有适量的水,当他将自制气压计由山下拿到山上时发现细玻璃管中液面上升,说明大气压随高度的增加而 减小 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。他还发现将装满水的瓶子放入热水中,细玻璃管中液面仍能上升,这又成了一支自制温度计,它的工作原理是 液体的热胀冷缩 。
【答案】减小;液体的热胀冷缩
【解答】解:(1)当玻璃管内的液柱静止时,瓶内气压等于外界大气压与水柱压强之和,即p内=p水+p大气。由山下拿到山上时发现细玻璃管中液面上升,则液柱压强增大,那么大气压强减小,于是得到结论:大气压随高度的增加而减小。
(2)他还发现将装满水的瓶子放入热水中,细玻璃管中液面仍能上升,这又成了一支自制温度计,它的工作原理是液体的热胀冷缩。
故答案为:减小;液体的热胀冷缩。
8.(2024秋•拱墅区期末)学习了大气压有关知识后,小乐利用最大刻度为30mL的注射器(如图甲)和一些必要器材,设计如图乙所示方案来测定本地的大气压值。请回答:
(1)小乐将注射器的活塞推至注射器筒的底端,排尽筒内空气,然后用橡皮帽封住注射器的小孔。若不增加器材,要检验注射器是否漏气,可采用的方法是 轻轻拉动活塞,松开手后,活塞若能回到原来的位置,说明注射器不漏气;若不能回到原来的位置,说明注射器漏气 。
(2)小乐按照如图乙所示方案进行正确的操作,发现当注射器活塞刚开始滑动时弹簧测力计的示数为27N,根据实验数据可计算当地的大气压为 9×104 Pa。
(3)小乐再按照图丙所示的实验方案测定水的沸点,发现水沸腾时温度计的示数如图丁所示,这样也可以得出当地的大气压。对比两种方案测得的大气压值,发现方案乙中所测数据跟实际相比偏差较大,其原因可能是下列( ABC )(填字母)。
A.注射器中空气未全部排尽
B.活塞与注射器筒壁间摩擦较大
C.橡皮帽漏气
【答案】故答案为:(1)轻轻拉动活塞,松开手后,活塞若能回到原来的位置,说明注射器不漏气;若不能回到原来的位置,说明注射器漏气;
(2)9×104;
(3)ABC。
【解答】解:(1)若不增加器材,要检验注射器是否漏气,可采用的方法是:轻轻拉动活塞,松开手后,活塞若能回到原来的位置,说明注射器不漏气;若不能回到原来的位置,说明注射器漏气。
(2)已知注射器的容积为V=30mL=30cm3;注射器筒的长度L=10cm,根据体积公式可知注射器的横截面积
;
当注射器活塞刚开始滑动时,弹簧测力计的示数F=27N,此时大气对活塞的压力等于弹簧测力计的拉力,则当地的大气压根据
。
(3)A.注射器中空气未全部排尽,会导致内部有气压,使得弹簧测力计的拉力偏小,根据,测量的大气压值偏小,故A符合题意;
B.活塞与注射器筒壁间摩擦较大,会使弹簧测力计的示数偏大,根据,测量的大气压值偏大,故B符合题意
C.橡皮帽漏气,会导致内部气压与外界大气压相通,弹簧测力计的示数会很小,根据,则测量的大气压值偏小,故C符合题意。
故选:ABC。
9.(2024秋•丽水期末)小科在探究大气压强的过程中进行了如图所示的一系列实验:
(1)【大气压的存在】如图甲所示,小科将一个杯子装满水,用薄塑料片紧贴杯口,倒扣以后塑料片未往下掉,这是由于纸片受到 大气压 的作用。
(2)【粗测大气压】为了测量大气压强的大小,小科将一个面积为2cm2的吸盘吸附在光滑表面上,吸盘一端系上细绳用测力计将其拉离附着面,如图乙所示,吸盘脱离瞬间测力计示数如图丙所示,据此估算出大气压强值约为 7.7×104 Pa。
(3)【精测大气压】小科通过查阅资料:托里拆利实验能够较为准确地测出大气压强数值,如图丁所示长约为1米、一端封闭的玻璃管内灌满水银,堵住管口,然后倒插在水银槽中,松开管口,管内水银面下降到一定高度就不再下降。大气压强数值相当于76cm的水银柱产生的压强。若玻璃管内不慎混入空气,测得大气压值将 偏小。 (选填“偏大”、“不变”或“偏小”)。
【答案】(1)大气压;(2)7.7×104;(3)偏小。
【解答】解:(1)塑料片受到水对它向下的压强和外界大气压对它向上的压强,而塑料片受到向上的大气压远大于水对塑料片向下的压强,所以塑料片不会掉下来,这个现象说明了大气压强的存在;
(2)由图乙知弹簧测力计的分度值为0.1N,示数为15.4N,
大气压为:
p7.7×104Pa;
(3)实验时管中不慎进入少量空气,则空气会产生一定的向下的压强,使管中水银柱高度将减小;所测出的大气压强会偏小。
故答案为:(1)大气压;(2)7.7×104;(3)偏小。
10.(2024秋•上城区期末)如图是小尚利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材设计了粗略测量大气压值的实验。
(1)实验时向右缓缓拉动注射器外筒,当注射器中的活塞刚开始滑动时,记下此时弹簧测力计的示数为F,该过程中分析研究的对象是大气对 活塞 的压力(选填“外筒”或“活塞”);
(2)读出所用注射器的容积V,再用刻度尺测出注射器全部刻度的长度L,则此时大气压值p= ;(用已知量符号表示)
(3)实验过程中若注射器筒中的空气没有排尽,则测得的大气压值 偏小 (选填“偏大”“偏小”或“不变”);
(4)实验过程中,弹簧测力计指针超过最大测量值,活塞仍没有滑动,在不更换弹簧测力计的情况下,可以换用横截面积更 小 (选填“大”或“小”)的注射器重新实验。
【答案】(1)活塞;
(2);
(3)偏小;
(4)小。
【解答】解:(1)当注射器中的活塞刚开始滑动时,此时弹簧测力计对活塞的拉力与大气对活塞的压力是一对平衡力,所以分析研究的对象是大气对活塞的压力。
(2)根据V=Sh得注射器活塞的横截面积。当活塞刚开始滑动时,弹簧测力计的拉力F等于大气对活塞的压力F压,根据压强公式,可得此时大气压值为。
(3)如果注射器筒中的空气没有排尽,那么大气对活塞的压力等于弹簧测力计的拉力加上筒内残留空气的压力,这样弹簧测力计的示数F就会偏小。根据可知,测得的大气压值偏小。
(4)根据F=pS,在大气压不变的情况下,要减小弹簧测力计的拉力,可以减小注射器活塞的横截面积。所以在不更换弹簧测力计的情况下,可以换用横截面积更小的注射器重新实验。
故答案为:(1)活塞;
(2);
(3)偏小;
(4)小。
11.一款新型家用电梯(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 9.8×104 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 410kg 。
【答案】(1)抽气泵抽气,顶部气压减小,当顶部气压减小到一定程度,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,电梯室上升;(2)9.8×104;(3)410kg。
【解答】解:
(1)抽气泵抽气,顶部气压减小,当顶部气压减小到一定程度,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,电梯室上升;
(2)根据p可知,作用在电梯室上表面的大气压力为:
F=pS=9.8×104Pa×1m2=9.8×104N;
(3)电梯的重力为:G电梯=mg=120kg×10N/kg=1200N;
此时高压区和低压区的压强差为:Δp=1×105Pa﹣9.5×104Pa=5×103Pa,
电梯室受到的压力差为: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,
则可装物体的重力为G=F'+f﹣G电梯=5×103N+300N﹣1200N=4100N;
故可装的物体质量为:m410kg。
故答案为:(1)抽气泵抽气,顶部气压减小,当顶部气压减小到一定程度,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,电梯室上升;(2)9.8×104;(3)410kg。
12.(2024湖州·期中)小明家的高压锅锅体直径为 24cm,排气孔面积为12.5×10-6m2.小明不慎丢失了锅的限压阀,当他到商店购买时售货员告诉他,生产这个锅的厂家提供的限压阀有两种,孔径相同,质量分别为 100g 和 60g。
(1)高压锅的原理是增大锅内气压,提高___________。
(2)请你根据说明书给出的数据,通过计算说明,小明应该买哪一种限压阀?(说明书标有:当大气压为 105Pa 时,该锅最高温度为 120℃。已知:水的沸点与压强的关系如图所示,取 g= 10N/kg)。
(3)请你说明如果买另一种限压阀,使用时会出现什么问题?
【答案】(1)沸点 (2)见解析 (3)如果买了另一种质量为60g的限压阀,使用时会出现锅内的最高气压值偏小,锅内温度不能达到120℃
【详解】(1)大气压强越大,液体的沸点越高,所以高压锅的原理是增大锅内气压,提高液体沸点,更容易煮熟食物。
(2)由图可知,当锅内最高温度为120摄氏度时,锅内气压达到1.8×105Pa,限压阀的自重对排气孔产生的压强P=1.8×105-1×105=0.8×105Pa
限压阀的自重G=F=PS=0.8×105Pa×12.5×10-6m2=1N
限压阀的质量
该买质量为100g的限压阀
(3)如果买了另一种质量为60g的限压阀,使用时会出现锅内的最高气压值偏小,锅内温度不能达到120℃。
13.高压锅的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,其内的气体就会冲出限压阀,气体跑出一部分,使锅内气体的压强减少,现在一个直径为24cm、空心柱小孔的横截面积为10mm2,限压阀的质量为100g的高压锅,要用它来煮饭,若当时的大气压为1.0×105Pa。则:
(1)高压锅内气体能达到的最大压强为多少?
(2)商品质量检测部门检测,此高压锅内气体的最大压强不能超过1.8×105Pa,要使此高压锅能继续安全使用,原来的限压阀还能使用吗?若不能,应再配备一个质量为多少克的限压阀?(g取10N/kg)
【答案】(1)锅内气体能达到的最大压强是2×105Pa;
(2)不能,应该再配一个质量为80g的限压阀。
【解答】解:(1)限压阀的重量为:
G=mg=0.1kg×10N/kg=1N;
高压锅内气体能达到的最大压强为:
p=p01.0×105Pa2×105Pa;
(2)p限=p最大﹣p0=1.8×105Pa﹣1×105Pa=0.8×105Pa,
根据p可得限压阀受到的压力为:
F限=p限S=0.8×105Pa×10×10﹣6m2=0.8N,
G=F限=0.8N,
限压阀的质量为:
m0.08kg=80g。
答:(1)锅内气体能达到的最大压强是2×105Pa;
(2)不能,应该再配一个质量为80g的限压阀。
【培优练】
1.如图所示,把测量大气压强的托里拆利实验装置放在托盘电子秤上,玻璃管A由支架固定,且跟水银槽B的底部不接触,当天气晴朗之时,托盘电子秤的读数为Q。若遇到阴雨绵绵之日,托盘电子秤的读数将( )
A.大于Q B.等于 C.小于Q D.无法确定
【答案】A
【详解】由图知:托盘电子秤称的是水银槽和槽中的水银;而管中的水银处于大气压所产生向上的力和重力的平衡力。大气压与天气有关,一般来说,同一地区晴天比阴天的气压大,所以阴雨绵绵之日大气压强下降时,进入玻璃管的水银减少,使水银槽中的水银增多,水银槽中的水银增加,使水银槽及槽中的水银所受的重力增加,故示数大于Q,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
2.(2025•萧山区一模)图1和图2是家中洗手液按压瓶盖的操作示意图。按压活塞向下压缩弹簧,储液筒里的液体从出液口流出(如图1);松手后弹簧恢复并推动活塞向上移动,液体“吸”入到储液筒(如图2),如此往复,液体不断流出。
(1)向下按压后松手时,液体从导液管通过进液阀门进入到储液筒,是因为瓶中气压 大于 储液筒中气压(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
(2)如果宇航员在太空舱中按压这种瓶装洗手液瓶盖, 能 挤出洗手液(选填“能”或“不能”)。
(3)某科学兴趣小组通过改装注射器也能实现按压泵的工作效果。具体做法是在注射器的原开孔旁再增加一个孔(如图3所示),并在出水口和进水口的虚线框位置处各安装一个单向阀,单向阀只允许液体向一个方向流动。当受到反向的水压或气压时,阀门会自动关闭。图4是两个不同朝向的单向阀示意图,则在图3的出水口虚线框处应该加装 乙 种单向阀(选填图4中单向阀编号)。
【答案】(1)大于;(2)能;(3)乙。
【解答】解:(1)向下按压后松手时,液体从导液管通过进液阀门进入到储液筒,是因为瓶中气压大于储液筒中气压,在气压差作用下,瓶中液体沿导液管上升。
(2)太空舱中内也有空气,如果宇航员在太空舱中按压这种洗手液瓶盖,同样可以通过按压增大瓶内气压,使瓶内气压大于舱内气压,同样可以挤出液体。
(3)向上拉注射器,注射器内大气压空间增大,液体大外界大气压的作用下,由进水口进入注射器内;向下压注射器,水从出水口射出。则在图3的出水口虚线框处应该加装乙种单向阀。
故答案为:(1)大于;(2)能;(3)乙。
3.(2024秋•金华期末)在学习了大气的压强后,某科学学习兴趣小组利用自来水、水桶和不会被压扁的PU气泵管做了改进版的“托里拆利实验”。
实验步骤:先将长为24米的PU气泵管中灌满水,再将气泵管两端均浸入液面以下,如图1。再将绳子绑在管子的中部,缓慢提升气泵管。
实验现象:①开始时管内液柱随管同步上升,气泵管上升过程中,可观察到液柱上方有气泡产生,且高度越高的地方气泡产生越多;②气泵管上升到10米左右时管内液柱不再上升,如图2。
测量计算:待管内液面高度稳定后用刻度尺量出所需要的量,并通过公式 p=ρ gh 计算得出实验地的气压值,发现测得的值比实际气压值小很多。
实验分析:
(1)气泵管上升过程中出现的气泡是溶解在自来水中的气体在压强变小时溶解度 减小 (选填“增大”或“减小”)而逸出。
(2)在测量实验所需的量时,如果气泵管倾斜,则所测得的量将 B 。
A.偏大
B.不变
C.偏小
实验改进:为排除自来水中溶解气体造成测得值偏小的问题,兴趣组同学用已除尽溶解气体的凉开水替换自来水重新进行实验。发现管内液柱在不再上升时也会产生气泡。
实验分析:
(3)用凉开水做实验时,在管内液柱在不再上升时所产生的气泡是由于低压环境下水的 沸腾(或汽化) (填物态变化名称)而产生。
(4)根据以上情况分析可知,用凉开水做“托里拆利实验”测得的值直接计算所得大气压也比真实值低。其原因可能是 液柱上方不是真空 。
【答案】(1)减小;(2)B;(3)沸腾(或汽化);(4)液柱上方不是真空。
【解答】解:(1)由于气泵管上升过程中出现的气泡,说明高度越高,大气压变小,溶解的气体变少,所以溶解在自来水中的气体在压强变小时溶解度减小而逸出;
(2)如果气泵管倾斜,由于大气压不变,根据p=ρgh知水柱的高度不变,则所测得的量将不变,故B正确;
(3)用凉开水做实验时,在管内液柱在不再上升时所产生的气泡是由于低压环境下水的沸腾(或汽化)而产生;
(4)用凉开水做“托里拆利实验”时,由于水的汽化产生的气泡使大气压支撑的水柱高度减小,即液柱上方不是真空,使得测得的值直接计算所得大气压也比真实值低。
故答案为:(1)减小;(2)B;(3)沸腾(或汽化);(4)液柱上方不是真空。
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2.2 大气压强
知识点一: 大气压的存在
1.内容:大气会向各个方向对处于其中的物体产生力的作用。
2.大气压产生的原因
(1)根本原因:大气有重力。
(2)方向原因:大气会流动,因此向各个方向都有压强。
3.证明实验:
(1)覆杯实验:
图示
实验步骤
玻璃杯中装满水,被扣覆盖一张硬纸片。用手托住纸片,把杯子倒转过来。
改变杯口朝向
倒置放在玻璃钟罩内,逐渐向外抽气
现象
手移开后,水不会流出来,纸片不掉落
纸片依然不脱落
纸片慢慢掉落
结论
大气压真实存在
大气压真实存在且向各个方向都有压强
大气压真实存在
(2)马德堡半球实验:
①内容:将两个直径为30多厘米的空心铜半球紧贴在一起,用抽气机抽出瓶内的空气,然后让马向相反的方向拉两个半球。直至两边的马各增加到8匹时,才把半球拉开。
②结论:证明了大气会产生很大的压强。
(3)生活中的大气压存在的证明现象
①塑料挂钩吸在瓷砖的表面
②将杯中的饮料吸入口中
③将塑料袋压在瓶内拉不出来
考点1:大气压强的存在与人类生活
1.(2025•建德市一模)如图是教材中“瓶中取袋”实验,其中“将塑料袋从瓶内拉出时,越拉越费力”,产生这种现象的原因是塑料袋与玻璃瓶之间的( )
A.气体越来越多 B.气体越来越少
C.气压越来越大 D.气压越来越小
2.(2025•浙江二模)如图甲所示,小金用力拧玻璃瓶瓶盖,可是怎么也拧不动;如图乙所示用勺子在玻璃瓶瓶盖边缘撬了几下后,用手一拧瓶盖就打开了。这主要是因为用勺子撬瓶盖可以( )
A.减小瓶内外气体的压力差
B.增大瓶盖与瓶口的接触面积
C.降低瓶盖上方的外部气压
D.增大瓶盖与瓶口的摩擦阻力
3.(2024秋•绍兴期中)下面事例与大气压无关的是( )
A.用注射器把药液注射进肌肉里
B.覆杯实验
C.马德堡半球实验
D.吸盘吸在墙面上
4.(2024秋•慈溪市校级期中)如图所示的四个实例中,与大气压作用无关的是( )
A.甲:悬空塑料管里的水不会流出来
B.乙:塑料吸盘被紧压在平滑的墙上
C.丙:用塑料吸管吸饮料
D.丁:锅炉外面安装水位计
5.(2024秋•绍兴期末)如图所示,是一种便携式“碘伏棉签”,塑料管内装有碘伏消毒液,它的上端封闭。这样消毒液就不会从下端流出;使用时将封盖开,消毒液会自动向下流入药棉中。下列说法正确的是( )
A.封盖没有掰开时,消毒液不受重力的作用
B.封盖没有掰开时,消毒液是大气压托住的
C.封盖掰开后,消毒液不再受重力的作用
D.封盖掰开后,消毒液不再受大气压的作用
知识点二: 大气压的大小
1、大气压的大小
①测量工具:空盒气压计或水银气压计
②数值:标准大气压≈1.01×105Pa(即760mm高的水银柱产生的压强)
2、大气压与海拔高度的关系:海拔越高,气压越低
☆在海拔3000m以内,每升高10m,大气压大约减小100Pa。
★自制气压计
①取一个瓶子,装上适量带颜色的水(便于观察实验现象)
②用一根两端开口的细玻璃管(细玻璃管:提高气压计的精确度)
③在上面画上刻度,将玻璃管穿过橡皮塞插入水中,从玻璃管上端吹入少量气体,使瓶内气压大于大气压,水沿玻璃管上升到瓶口以上。(此时瓶内外气压相等)
④拿着它从楼下到楼上,观察到水柱高度逐渐升高(原因:海拔高,大气压变低,小于瓶内气压)
知识点三: 流体流速与压强
1.流体:气体和液体具有很多相似的性质,人们常常将它们统称为流体.
2.流体压强与流速的关系:事实表明,流体流速越大的位置,压强越小.
液体:打开水龙头,使自来水流过如图所示的玻璃管,由于一定时间里流过a、b、c处的水量是相等的,而b处的水管较细,所以b处的流速一定比a、c两处的流速大。从图可以看
出b处竖直水柱的高度较小,表示b处的压强较小。
3.应用
(1)飞机升力:飞机机翼上方的空气流速较快,压强较小;下方空气流速较慢,压强较大。 这样机翼上下表面就存在压强差,因而有压力差,于是就产生了向上的升力.
(2)列车站台上的安全线要求列车驶过时,旅客必须站在安全线外,以保证人体与列车间 有足够的距离。
⑶两船并排同向行驶,两船距离不能太近.
(4)飞机逆风更容易起飞。
考点2:压强与流速
6.(2025•浙江模拟)如图剪掉瓶底并拧去瓶盖,打开吹风机,纸条“主动”钻进瓶口,这是由于瓶底空气( )
A.流速大,压强大 B.流速小,压强小
C.流速小,压强大 D.流速大,压强小
7.(2025•临安区一模)当火车驶过时,人站在安全线以内,即使与火车保持一定的距离,也非常危险。以下现象中与这一现象的原理不同的是( )
A.风沿着窗外的墙面吹过时,窗口悬挂的窗布会飘向窗外
B.用吸管把饮料吸进嘴里
C.大风会把不牢固的屋顶掀翻
D.护航编队各船只多采用前后行驶而非并排行驶
8.(2025春•象山县校级期末)如图所示,把长约20cm的饮料吸管从中部剪开(但不要彻底剪断)并弯折过来,将其中一段吸管a插在盛水的烧杯中,从另一段吸管b的管口用力吹气,水将从a管的管口喷出,且呈雾状,这是因为吹气时( )
A.a管上端附近气体的压强变大
B.a管上端附近气体的压强变小
C.烧杯中水面上气体的压强变大
D.烧杯中水面上气体的压强变小
9.(2025•台州一模)以下与气压相关的实验中,能够得出“空气流速越大,气压越小”结论的是( )
A.①覆杯实验中,纸片不会掉落
B.②马德堡半球抽气后,很难拉开
C.③向纸张中间吹气,纸张靠拢
D.④向烧瓶内打气,液体沸腾停止
10.(2025•龙港市二模)潜水员在水下高压环境中停留一段时间后,若外界压强快速减小,则会引起“潜水减压病”危及生命,如图所示潜水员的滑水路线中容易引起“潜水减压病”的是( )
A.从a到b B.从b到c C.从c到d D.从d到a
考点3:大气压强与海拔的关系
11.(2024秋•湖州期中)小科做了如图所示的一个装置,两端都开口的直玻璃管插入瓶塞中,瓶塞与瓶口及玻璃管之间密封良好,直玻璃管的下端套有一个小气球。当小科将装置从山下带到海拔较高的山上时,小气球发生的变化是( )
A.不会发生变化 B.鼓起一些
C.变瘪一些 D.先变瘪后鼓起
12.(2024秋•杭州校级期中)如图所示,把一根两端开口的细玻璃管通过橡皮塞插入装有红色水的玻璃瓶中,从管口向瓶内吹入少量气体后,瓶内的水沿玻璃管上升的高度为h。把这个自制气压计从1楼带到5楼的过程中(对瓶子采取了保温措施),观察到管内水柱的高度发生如表所示的变化,根据实验现象,下列判断中,错误的是( )
楼层
1
2
3
4
5
管内与瓶内水面的高度差/厘米
5
5.3
5.7
6
6.3
A.水柱高度h增大,说明大气压减小
B.往瓶内吹气后,瓶内气压小于瓶外大气压
C.上楼的过程中,给瓶子保温是为了避免温度对测量结果的影响
D.水柱高度h越大,瓶内、外的气体压强差越大
13.(2024秋•滨江区校级期中)小明同学用一个薄壁玻璃瓶、红墨水、两端开口的细玻璃管、橡皮塞自制了如图甲所示的多功能瓶。小明同学进行了如下实验:
(1)从细管上端往瓶里吹气,使瓶内气压 (选填:“大于”、“小于”、“等于”)大气压,水沿玻璃管上升。
(2)显示温度变化:用手握住玻璃瓶上部来加热,观察到细玻璃管内水柱 。
(3)显示大气压变化:小明同学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上升,于是他得出了“高度越高,大气压越小”的结论。你认为小明的结论是否可靠并说明理由: 。
知识点四: 大气压的估测实验
一、利用注射器测量大气压
1.原理:F拉=F大气 p0=
F:匀速拉活塞时弹簧测力计示数
S:活塞横截面积
2.解题步骤
①排尽注射器空气,堵住针筒前端,保证内部真空
②水平匀速拉活塞,读弹簧测力计示数F
③测 V、L(或 d),算横截面积 S
④代入公式算 p0
3.误差分析:结果偏小:空气未排尽(注射器针筒的尖端部分还有一小段空气柱)
结果偏大:针筒与活塞之间的摩擦力、拉力不水平
二、利用吸盘测量大气压
1.原理:F拉=F大气 p0=
F:吸盘刚好拉脱时弹簧测力计最大示数
S:吸盘有效接触面积
2.解题步骤
①挤压吸盘排尽空气,紧贴光滑接触面
②垂直拉吸盘,记录拉脱时最大拉力 F
③测吸盘直径 d,算接触面积 S
④代入公式算 p0
3.误差分析:残留空气、接触面不光滑、拉力不垂直导致结果偏小
三、托里拆利实验(拓展内容)
(1)一只手握住玻璃管中部,在管内灌满水银,排出空气,用另一只手指紧紧堵住玻璃管开口端并把玻璃管小心地倒插在盛有水银的槽里,待开口端全部浸入水银槽内时放开手指, 将管子竖直固定,当管内水银液面停止下降时,读出此时水银液柱与水槽中水平液面的竖直高度差,约为760mm。
(2)逐渐倾斜玻璃管,发现管内水银柱的竖直高度不变.
(3)继续倾斜玻璃管,当倾斜到一定程度,管内充满水银,说明管内确实没有空气,而管外液面上受到的大气压强,正是大气压强支持着管内760mm高的汞柱,也就是大气压跟760mm高的汞柱产生的压强相等。(不用水等其它液体的原因是液柱的高度会很大,水的话需要10.3米的水)
(4)用内径不同的玻璃管和长短不同的玻璃管重做这个实验(或同时做,把它们并列在一起对比),可以发现水银柱的竖直高度不变.说明大气压强与玻璃管的粗细、长短无关。(控制变量法)
(5)通常人们把高760毫米的汞柱所产生的压强,作为1个标准大气压,符号为latm (atm 为压强的非法定单位),latm的值约为1.013xl05Pa
推导:p0=ρ水银 g h=13.6xl03kg/m3x9.8N/kgx0.76m≈1.013x105Pa
托里拆利实验注意事项:
①托里拆利实验时,若管内有少许空气,水银柱高度将改变,实验结果 (“偏大”, “偏小”“无影响”).
②玻璃管倾斜,液柱变长,但垂直高度不变,对实验结果 (“偏大”,“偏小”严无影 响”).
③玻璃管向上提或下压,液柱不变,对实验结果 (“偏大”,“偏小”,”“无影响”).
④水银槽中水银的多少对实验结果 (“偏大”,“偏小”,”“无影响”)。
⑤玻璃管的粗细对实验结果 (“偏大”,“偏小”,”“无影响").
⑥不小心玻璃管顶部弄破,会出现什么现象?像喷泉一样喷出吗?
⑦不小心弄破玻璃管侧面,会出现什么现象?
考点4:注射器估测大气压强
14.(2025•湖州二模)某科学兴趣小组利用一个注射器(容积为V,全部刻度的长度为L)、弹簧测力计、细线、橡皮帽等器材来估测大气压数值。实验步骤如下:
①用细线将注射器的活塞拴牢固,然后把活塞推至注射器筒的最底端。
②迅速用橡皮帽封住注射器的小孔,确保注射器内部与外界空气隔绝。
③将弹簧测力计的挂钩与另一细线相连,水平拉动注射器(如图所示)。在拉动过程中,缓慢且平稳地用力,当活塞刚开始滑动的瞬间,立即读出弹簧测力计的示数F。
(1)本实验研究的是大气对 的压力。(选填“活塞”或“针筒”)
(2)请根据所学知识,结合实验中所给的数据推导此时大气压强p0的表达式为 。
(3)此实验时测得的大气压值误差很大,实验过程中导致测量值大于真实值的原因 。
A.橡皮帽密封性不好
B.活塞与注射器筒壁之间有摩擦
C.注射器筒内的空气没有完全排尽
(4)在标准大气压下做完实验后,把此装置带到海拔较高的山上重复实验,弹簧测力计示数会 。(选填“变大”“变小”或“不变”)
15.(2025春•拱墅区校级月考)小金利用注射器、弹簧测力计、细线、刻度尺等用品测量某地的大气压强。方案如下:
①把注射器活塞推至注射器针筒底端,然后用橡皮帽封住注射器针筒上的小孔。
②如图甲所示,用细线拴住注射器活塞颈部,使线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针筒,当注射器活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为F。
③读出注射器针筒的容积V1。
④用刻度尺测出 的长度L。
据此方案回答问题:
(1)将步骤④补充完整: 。
(2)她所测的大气压强p= (用测量步骤中的V、L和F表示)。
(3)若采用图乙的方式来测量大气压强,将会造成测量结果 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
16.(2024秋•绍兴期末)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)小明不能采用 (填“甲”、“乙”)图的装置来估测大气压强,其原因是 。
(2)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 。
(3)如图1,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40N。如图2,用刻度尺测出注射器全部刻度的长度后,计算活塞的横截面积为 。(计算结果保留一位小数)
(4)同学们发现实验结果偏大,请分析,该实验过程中导致误差的原因 。
(5)针对以上实验带来的误差,小明对该实验进行了改进:他采用了图示3装置,将该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,测得杯与水的总质量为4.4kg;然后从烧杯中向外缓慢抽水,当抽出2.2kg水时,活塞又开始向右滑动,则活塞与注射器筒之间的摩擦力为 N,所测大气压的值应为 Pa。
17.(2025秋•义乌市校级期中)在测量大气压的实验中,针筒活塞的面积为5×10﹣5m2,轮轴间的摩擦和细线重不计。为消除活塞与针筒间的摩擦力对实验的影响,小明采用了图示装置,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,测得杯与水的总质量为0.69kg;然后从烧杯中向外缓慢抽水,当抽出0.42kg水时,活塞又开始向右滑动,则活塞与注射器筒之间的摩擦力为 N,所测大气压的值应为 Pa。
18.(2024秋•绍兴期末)同学们在进行估测大气压实验时,首先读出注射器的最大刻度为V,用刻度尺量出全部刻度的长度为L;然后按照如图所示的过程,慢慢的拉注射器(甲图没有盖上橡皮帽、乙图在排尽空气后盖上了橡皮帽),刚好拉动活塞时,弹簧测力计的示数分别是F1和F2。则下列说法中正确的是( )
A.大气对针筒活塞的压力F=F1+F2
B.若在乙图中,针筒未排尽空气,会使得大气压强的测量值偏大
C.大气压强的测量值最接近
D.若大气压强测量为 ,则与真实值相比测量值偏小
考点5:吸盘估测大气压强
19.(2025春•湖州月考)小俊同学利用带拉环的吸盘、厚玻璃板、水、刻度尺、大量程弹簧秤来测量大气压强的大小,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将吸盘沾水湿润后,压在厚玻璃板上,排尽吸盘内空气;③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98.5牛;④记录整理数据;⑤算出大气压强的值,分析实验结论。实验装置如图,请结合你所学的知识分析:
(1)将吸盘沾水湿润的目的是 ;
(2)根据小俊同学的实验数据,计算出大气压的值等于 帕。
(3)如果在实验过程中吸盘漏气,那么测得的大气压值将会 (大于、等于、小于)真实值。
20.(2024秋•永康市期末)在探究实验中,某同学利用带拉环的吸盘、玻璃板、弹簧测力计、水、刻度尺来测量大气压强的大小,具体实验步骤是:
①将蘸水的塑料吸盘按在光滑玻璃板面上,并多次挤压吸盘,测出吸盘的面积为S。
②用弹簧测力计钩着吸盘挂钩缓慢往上拉,直到吸盘脱离板面。
③记录吸盘刚好脱离玻璃板时的拉力F,即为大气对吸盘的压力大小。
④计算出大气压。
(1)步骤①中“将吸盘蘸水”和“多次挤压吸盘”,目的是 。
(2)步骤④计算大气压所用公式为 。
(3)由于拉动吸盘时,吸盘会发生形变,测出的大气压值会 (填“偏大””偏小”或”不影响”)。
(4)想用弹簧测力计直接测出拉力的大小,对于拉力的方向,同学们产生了图中甲、乙、丙3种意见。该小组进行了反思与交流,最终选定是乙,理由是 。
21.(2024·金华·月考)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,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用弹簧秤测出吸盘自身的重力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。实验装置如图甲。
请结合你所学的知识分析:
(1)上叙的实验步骤中,哪一步是多余的__________(填序号)。
(2)将吸盘沾水湿润的目的是__________。
(3)根据该同学的实验数据,计算得到的大气压的值等于__________。
(4)在实验时,如果拿一个吹风机对着吸盘自上而下吹风,如图乙,则你预计的弹簧称示数可能会__________95N。(填“>”、“<”或“=”)
22.(2024·金华·期中)小明在家利用吸盘、拉力传感器、小桶、米等器材估测大气压强,传感器连接电脑,实时记录挂钩上的拉力F随时间t的变化关系,操作如下:①将吸盘紧压在光滑玻璃餐桌下表面;②在吸盘下方挂上传感器,并开始记录数据:③在传感器下方轻轻挂上小桶;④将米慢慢装入小桶直至吸盘和桌面脱离。传感器记录的拉力F与时间t的关系如图丙所示。(不考虑吸盘自身重力,g取10N/kg,π取3.14)求:
(1)由图乙可知,吸盘的直径为__________cm,由图丁可知,该传感器自身的重力为________N;
(2)小桶的质量为多少?
(3)大气压强的值为多少?
考点6:托里拆利实验
23.(2024秋•嵊州市期末)资料一:古希腊科学家亚里士多德曾提出“自然界厌恶真空”的理论,意思是只要液体上方出现真空,与真空接触的液体就会流上去填补,直到液面上方不存在真空为止。
资料二:托里拆利在一根1米长的玻璃管内灌满水银(图甲),手指堵住管口倒插在水银槽中(图乙),松手后发现水银柱下降到760mm高处不再下降(图丙)。将玻璃管倾斜,水银柱高度保持不变(图丁)。
(1)下列现象能用“自然界厌恶真空”这一理论来解释的是 。
A.吸盘能挂重物
B.用吸管吸饮料
C.瓶吞鸡蛋
D.抽水机抽水
(2)图甲中“将玻璃管灌满水银”这一操作的目的是防止管内混入 。
(3)托里拆利的实验 (选填“支持”或“不支持”)亚里士多德的理论。
(4)若在图丙实验过程中,不小心将玻璃管的顶部打破,则可观察到的现象是 。
24.(2024秋•奉化区期末)如图所示,是托里拆利实验的规范操作过程,关于托里拆利实验,下面说法错误的是( )
A.大气压支持玻璃管内这段水银柱不会落下
B.实验中玻璃管内水银面的上方有少量空气
C.大气压的数值等于这段水银柱产生的压强
D.玻璃管倾斜不影响实验测量结果
知识点五: 大气压对液体沸点的影响
1.气压对液体沸点的影响实验
①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瓶内充气,使瓶内的气压增大。
这时,观察到水停止沸腾。
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,观察到水重新沸腾。
结论:气压大小会对沸点造成影响。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
(1)原理:液体的沸点随气压的增大而增大。
(压力锅具有较好的密闭性,能使锅内的压强大于外界大气压)
(2)限压阀:
①作用:防止锅内压强过高导致爆炸。
②工作原理:当锅内温度升高,水蒸气增多,压强随之增大。当压强增大到设计上限时,蒸汽会顶起限压阀,释放部分气体,从而维持锅内压强在安全范围内。
③对限压阀受力分析:F内=F0+G限
④ 内外气压关系: p内=p0 + G限/S
考点7:高压锅计算
25.(2024·杭州·期末)高压锅在厨房里是一种常见的烹饪工具。
(1)高压锅原理是________;与下列哪幅图的原理一致,请选择________(选填“甲”或“乙”);
(2)某科学小组的同学针对普通高压锅不能调温度的缺点,对甲乙丙普通高压锅进行了技术改造,如图丙所示。工作原理:调节螺丝可以上下旋转,当往下旋转时,弹簧对限压阀的压力变大。若要增大锅内蒸煮时的温度,可以采用的方法是________(填字母)。
A.适当增大排气孔的直径 B.调节螺丝往上旋转
C.调节螺丝往下旋转 D.适当加大火力蒸煮
26.(2024秋•浙江校级期中)如图所示的高压锅,锅盖上排气孔的横截面积为0.1cm2,排气孔上带有限压阀。当高压锅内气压超过安全值时,锅内的气体会顶起限压阀跑出一部分,使锅内气压减小,以保证高压锅的使用安全。
(1)若此高压锅工作时,锅内气体压强为1.5个标准大气压,为保证安全,限压阀刚好被锅内向上的压力差顶起时,锅内外的压强差为多少帕?
(2)为此应配备的限压阀的质量为多少克?(g取10N/kg,1个标准大气压取1.0×105Pa)
27.(2024湖州·期中)某科学小组同学针对普通高压锅不能调温度的缺点,对普通高压锅进行了技术改造,如图所示。
(1)工作原理:调节螺丝可以上下旋转。当往下旋转时,弹簧对限压阀的压力变大。与下列哪幅图的原理一致,请选择________(选填“甲”或“乙”)。
(2)大气压强帕,限压阀质量克,排气孔的面积,且测得水的沸点与气压的关系如表。若它在标准大气压的地区使用,水的沸点可以达到多少摄氏度?
气压p/(帕)
1.0
1.2
1.4
1.7
2.0
2.3
2.7
3.1
3.6
水的沸点t/℃
100
105
110
115
120
125
130
135
140
(3)若要将此高压锅销售到海拔更高的山区,若要保持锅内最高气压不变,厂家应该配一个质量比原来的限压阀________(选填“大”或“小”或“保持不变”)的新限压阀。
28.(2024·杭州·期中)小荷发现湿地周围的村民用家用炒锅烹煮食物,锅盖周边有一圈橡胶圈,顶部有一蒸汽阀门,如图,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)这款炒锅的优点为蒸制、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,使得锅内气压增大,沸点______(填“降低”或“升高”)。
(2)如丙图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,横截面积为,请计算要提起锅盖大约需多大的力?。
(3)为能轻松拿起锅盖,下列几种方法可行的是______。
A.将蒸汽阀门往上拉一下,让空气进入后再提起
B.将锅盖水平移动,使锅的边缘露出瓷砖边缘后再提起
C.用一薄片,将橡胶圈的一侧先翘起后再提起
D.两个人一起竖直向上用力提起
考点8:其他大气压强计算
29.(2024秋•诸暨市校级期中)美国东面是大西洋,西面是太平洋,每年都会受到龙卷风的袭击,造成人员伤亡和财产损失。假设某一次龙卷风发生时,室外的气压急剧下降到9×104Pa,当时门窗紧闭,室内气压约为1×105Pa。
(1)为什么龙卷风发生时,室外的气压会急剧下降?
(2)若水平屋顶的面积为100m2,试计算屋顶内外受到的大气压力差的大小。
30.某实验小组为了探究气缸内气体压强p与缸内气柱长度h的关系,设计了一个带有活塞(横截面积S=5cm2)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,缸内气体压强 变大 (选填“变小”“变大”或“不变”)。
(2)据图乙可知,缸内气体压强p与长度h成 反 比(填“正”或“反”)。
(3)经测量,当缸内气体压强p1为1×105Pa时,缸内气体的密度ρ1为1.3kg/m3。那么,当缸内气体压强p2为5×105Pa时,求缸内气体的密度ρ2。
31.(2024春•象山县校级期末)如图所示,外界大气压为75cmHg。一细水银管ABC正立于大水银槽中,且管长AC为200cm,水银柱长AB为50cm。已知密封气压与气体密度成正比。现以A的圆心将管向右转60°,求稳定后水银柱的长度是多少cm?(答案取整)
1.(2024秋•浙江校级期末)如图所示的下列场景或装置中,不是利用大气压强原理的是( )
A.去壳的鸡蛋进入瓶内 B.钢笔吸墨水
C.吸提器搬运重物 D.用注射器注射药液
2.(2024秋•南浔区期末)在生活中,常通过吸管将杯中的饮料“吸”进入口中。下列现象中“吸”的科学原理与其相同的是( )
A.拔火罐时,罐子“吸”在皮肤上
B.擦手时,餐巾纸容易“吸”水
C.风紧贴窗户吹过时,窗帘会被“吸”向窗外
D.电脑屏幕亮起时,屏幕容易“吸”灰尘
3.(2025•仙居县二模)如图所示的现象中,不能说明大气压存在的是( )
A.覆杯实验
B.马德堡半球实验
C.磁铁“吸”起铁钉
D.纸张中间吹气,纸张靠拢
4.(2024秋•淳安县期末)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
5.(2025•舟山一模)思维模型是依据事物发展内在规律建立的解决问题的基本框架。小科依据大气压相关知识建构了“液体从饮料盒中流出”的问题解决思维模型:
建立封闭体系
→
改变压强
→
形成压强差
→
产生现象
(1)若饮料盒不密封,用吸管吸饮料时,建立的封闭体系是 (选填“口腔和吸管”或“饮料盒内部”),此时吸管中的空气被吸走,使管内气压变小,饮料在大气压的作用下被压入吸管中。
(2)将饮料盒密封,通过“改变封闭体系内压强”让液体流出的具体操作是 。(写出一个即可)
6.(2025•宁波一模)如图甲所示,用两只金属盆可模拟马德堡半球实验。
(1)马德堡半球实验证明了 的存在。
(2)实验过程中,先将两只金属盆用凡士林粘合,然后抽气,再向两边拉。如图乙为单只金属盆示意图。已知大气压作用于每只金属盆的有效面积S均为0.03米2,测得此时大气压强ρ0为1×105帕,则实验时每只金属盆所受外界大气压力F的大小均为 牛。
(3)经测定,最后拉开金属盆时两边用的力均小于F,其原因可能是 。
7.(2024秋•宁海县期中)小明在学习了大气压强的知识后,自制了一个如右图所示的气压计,瓶中装有适量的水,当他将自制气压计由山下拿到山上时发现细玻璃管中液面上升,说明大气压随高度的增加而 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。他还发现将装满水的瓶子放入热水中,细玻璃管中液面仍能上升,这又成了一支自制温度计,它的工作原理是 。
8.(2024秋•拱墅区期末)学习了大气压有关知识后,小乐利用最大刻度为30mL的注射器(如图甲)和一些必要器材,设计如图乙所示方案来测定本地的大气压值。请回答:
(1)小乐将注射器的活塞推至注射器筒的底端,排尽筒内空气,然后用橡皮帽封住注射器的小孔。若不增加器材,要检验注射器是否漏气,可采用的方法是 。
(2)小乐按照如图乙所示方案进行正确的操作,发现当注射器活塞刚开始滑动时弹簧测力计的示数为27N,根据实验数据可计算当地的大气压为 Pa。
(3)小乐再按照图丙所示的实验方案测定水的沸点,发现水沸腾时温度计的示数如图丁所示,这样也可以得出当地的大气压。对比两种方案测得的大气压值,发现方案乙中所测数据跟实际相比偏差较大,其原因可能是下列( )(填字母)。
A.注射器中空气未全部排尽
B.活塞与注射器筒壁间摩擦较大
C.橡皮帽漏气
9.(2024秋•丽水期末)小科在探究大气压强的过程中进行了如图所示的一系列实验:
(1)【大气压的存在】如图甲所示,小科将一个杯子装满水,用薄塑料片紧贴杯口,倒扣以后塑料片未往下掉,这是由于纸片受到 的作用。
(2)【粗测大气压】为了测量大气压强的大小,小科将一个面积为2cm2的吸盘吸附在光滑表面上,吸盘一端系上细绳用测力计将其拉离附着面,如图乙所示,吸盘脱离瞬间测力计示数如图丙所示,据此估算出大气压强值约为 Pa。
(3)【精测大气压】小科通过查阅资料:托里拆利实验能够较为准确地测出大气压强数值,如图丁所示长约为1米、一端封闭的玻璃管内灌满水银,堵住管口,然后倒插在水银槽中,松开管口,管内水银面下降到一定高度就不再下降。大气压强数值相当于76cm的水银柱产生的压强。若玻璃管内不慎混入空气,测得大气压值将 (选填“偏大”、“不变”或“偏小”)。
10.(2024秋•上城区期末)如图是小尚利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材设计了粗略测量大气压值的实验。
(1)实验时向右缓缓拉动注射器外筒,当注射器中的活塞刚开始滑动时,记下此时弹簧测力计的示数为F,该过程中分析研究的对象是大气对 的压力(选填“外筒”或“活塞”);
(2)读出所用注射器的容积V,再用刻度尺测出注射器全部刻度的长度L,则此时大气压值p= ;(用已知量符号表示)
(3)实验过程中若注射器筒中的空气没有排尽,则测得的大气压值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”);
(4)实验过程中,弹簧测力计指针超过最大测量值,活塞仍没有滑动,在不更换弹簧测力计的情况下,可以换用横截面积更 (选填“大”或“小”)的注射器重新实验。
11.一款新型家用电梯(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 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 。
12.(2024湖州·期中)小明家的高压锅锅体直径为 24cm,排气孔面积为12.5×10-6m2.小明不慎丢失了锅的限压阀,当他到商店购买时售货员告诉他,生产这个锅的厂家提供的限压阀有两种,孔径相同,质量分别为 100g 和 60g。
(1)高压锅的原理是增大锅内气压,提高___________。
(2)请你根据说明书给出的数据,通过计算说明,小明应该买哪一种限压阀?(说明书标有:当大气压为 105Pa 时,该锅最高温度为 120℃。已知:水的沸点与压强的关系如图所示,取 g= 10N/kg)。
(3)请你说明如果买另一种限压阀,使用时会出现什么问题?
13.高压锅的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,其内的气体就会冲出限压阀,气体跑出一部分,使锅内气体的压强减少,现在一个直径为24cm、空心柱小孔的横截面积为10mm2,限压阀的质量为100g的高压锅,要用它来煮饭,若当时的大气压为1.0×105Pa。则:
(1)高压锅内气体能达到的最大压强为多少?
(2)商品质量检测部门检测,此高压锅内气体的最大压强不能超过1.8×105Pa,要使此高压锅能继续安全使用,原来的限压阀还能使用吗?若不能,应再配备一个质量为多少克的限压阀?(g取10N/kg)
【培优练】
1.如图所示,把测量大气压强的托里拆利实验装置放在托盘电子秤上,玻璃管A由支架固定,且跟水银槽B的底部不接触,当天气晴朗之时,托盘电子秤的读数为Q。若遇到阴雨绵绵之日,托盘电子秤的读数将( )
A.大于Q B.等于 C.小于Q D.无法确定
2.(2025•萧山区一模)图1和图2是家中洗手液按压瓶盖的操作示意图。按压活塞向下压缩弹簧,储液筒里的液体从出液口流出(如图1);松手后弹簧恢复并推动活塞向上移动,液体“吸”入到储液筒(如图2),如此往复,液体不断流出。
(1)向下按压后松手时,液体从导液管通过进液阀门进入到储液筒,是因为瓶中气压 储液筒中气压(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
(2)如果宇航员在太空舱中按压这种瓶装洗手液瓶盖, 挤出洗手液(选填“能”或“不能”)。
(3)某科学兴趣小组通过改装注射器也能实现按压泵的工作效果。具体做法是在注射器的原开孔旁再增加一个孔(如图3所示),并在出水口和进水口的虚线框位置处各安装一个单向阀,单向阀只允许液体向一个方向流动。当受到反向的水压或气压时,阀门会自动关闭。图4是两个不同朝向的单向阀示意图,则在图3的出水口虚线框处应该加装 种单向阀(选填图4中单向阀编号)。
3.(2024秋•金华期末)在学习了大气的压强后,某科学学习兴趣小组利用自来水、水桶和不会被压扁的PU气泵管做了改进版的“托里拆利实验”。
实验步骤:先将长为24米的PU气泵管中灌满水,再将气泵管两端均浸入液面以下,如图1。再将绳子绑在管子的中部,缓慢提升气泵管。
实验现象:①开始时管内液柱随管同步上升,气泵管上升过程中,可观察到液柱上方有气泡产生,且高度越高的地方气泡产生越多;②气泵管上升到10米左右时管内液柱不再上升,如图2。
测量计算:待管内液面高度稳定后用刻度尺量出所需要的量,并通过公式 p=ρ gh 计算得出实验地的气压值,发现测得的值比实际气压值小很多。
实验分析:
(1)气泵管上升过程中出现的气泡是溶解在自来水中的气体在压强变小时溶解度 (选填“增大”或“减小”)而逸出。
(2)在测量实验所需的量时,如果气泵管倾斜,则所测得的量将 。
A.偏大
B.不变
C.偏小
实验改进:为排除自来水中溶解气体造成测得值偏小的问题,兴趣组同学用已除尽溶解气体的凉开水替换自来水重新进行实验。发现管内液柱在不再上升时也会产生气泡。
实验分析:
(3)用凉开水做实验时,在管内液柱在不再上升时所产生的气泡是由于低压环境下水的 (填物态变化名称)而产生。
(4)根据以上情况分析可知,用凉开水做“托里拆利实验”测得的值直接计算所得大气压也比真实值低。其原因可能是 。
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