内容正文:
第2节 大气压强(第2课时)
例1:(2023八上·拱墅月考)如图是大气对流运动的示意图,箭头表示气流方向,甲地在近地面处。 下列有关叙述中,正确的是( )
A.甲地为高压区,天气晴朗,空气干燥
B.甲地为高压区,天空多云,常形成阴雨天气
C.甲地为低压区,天气晴朗,空气干燥
D.甲地为低压区,天空多云,常形成阴雨天气
(例1) (例2)
例2:拔火罐是中医常用的一种治疗手段。正常情况下,人体皮肤内外受到的压强是相等的。拔火罐时先用火将罐里的空气加热,然后迅速将罐子扣在患者的皮肤上,冷却后外界大气压 (选填“大于”“等于”或“小于”)罐内的气压,罐子就会吸附在皮肤上。人体血液因体内压强 (选填“大于”“等于”或“小于”)罐内压强而聚集在皮肤处,可观察到皮肤上被拔的部位留下圆形的血印。
例3:小科阅读到以下的材料:在几千米高的山上,如果没有高压锅,连一顿熟饭都煮不了,这是由于水的沸点随气压改变的缘故。为了验证沸点与气压间存在怎样的关系,小明设计了以下实验方案并加以实施。
时间/分
2
4
6
8
10
12
14
温度/℃
70
78
86
91
102
102
102
【实验一】用酒精灯加热烧瓶的水,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下表格所示:
(1)由数据可知,当时烧瓶内气压 (填“大于”、“小于”或“等于”)1个标准大气压。
(2)【实验二】:烧瓶中的水沸腾(如图)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)。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 。
例4:烧瓶里装了半瓶水加热至沸腾。接着,用软木塞把瓶口塞紧,并把烧瓶翻过来,这时水已经停止沸腾。然后把碎冰碴撒在烧瓶底上,如图所示,这时瓶内的水又重新沸腾起来了。根据上述实验现象,下列说法中正确的是( )
A.底部热的水跑到上面,所以水再次沸腾了
B.冰把热量传给了水,所以水再次沸腾了
C.瓶内的气压变小,所以水再次沸腾
D.瓶内的气压变大,所以水再次沸腾
例5:(2023八上·长兴期末)2022 年5月4日,中国“巅峰使命"珠峰科考队成功登顶,同时创造多个世界纪录,包括在全球首次建成珠峰完整的海拔气象梯度观测站;利用高精度雷达完成冰厚测量和样本采集等。
(1)下列对科考队登顶过程中的发现,分析正确的有 ;(填字母编号)
A.珠峰峰顶常年积雪覆盖,因为在对流层,气温随海拔升高而降低
B.珠峰南坡降水较多,植物种类更丰富,由此可推测南坡是迎风坡
C.在登峰的过程中,队员会出现高原反应,这主要是气压过高引起
(2)小科从媒体中获悉科考队员所携带的物品清单,制作了一份分析表。请你帮助小科填写表中的空格:
携带物品
理由
防裂唇膏
高原风大、空气干燥,人体中水分蒸发得快,嘴唇易干裂
电热鞋
海拔越高气温越低,脚离心脏较远,温度较低,需要保暖
高压锅
防紫外线服装
海拔高,空气稀薄,紫外线照射强烈
……
……
(3)现有一个直径为20cm,锅盖上的竖直空心柱排气孔的横截面积为10mm2的高压锅,已知锅内气体能达到的最大压强为2.0×105Pa。若用它在大气压强为0.9×105Pa的地区煮饭,则应配一个质量为多大的限压阀?(g=10N/kg)
跟踪训练
1.下列生活用品中,不属于利用大气压工作的是( )
A.吸尘器 B.真空压缩袋 C.游泳圈 D.塑料吸盘
2.如图是北半球气压与气流运动的关系示意图,下列有关解释正确的是( )
A.高压区②,空气上升,水汽遇冷而液化成云 ① ②
B.低压区①,空气下沉,水汽遇冷而液化成云
C.低压区②,空气上升,水汽遇冷而液化成云
D.高压区①,空气下沉,水汽遇冷而液化成云
3.大气压和天气有着密切的关系。下列关于大气压和天
气的说法中正确的是( )
A.大气压突然降低时,会有风有雨 B.大气压突然降低时,预示着天气晴朗
C.大气压升高时,会有风有雨 D.梅雨季节,气压高,人们感到闷热
4.负压救护车因车内的气压低于车外而得名。下列处于负压状态的是( )
A.充完气的汽车轮胎 B.高空飞行中的飞机机舱
C.正在工作的吸尘器 D.烧煮中的压力锅
5.如图所示的是研究水的沸点与气压高低关系的实验装置,下列说法中正确的是( )
A.对正在加热的水同时加压,水就能迅速沸腾
B.对已经沸腾但停止加热的水,只要抽气减压水仍可能沸腾
C.对已经沸腾但停止加热的水,只要打气加压仍可能沸腾
D.对正在加热的水只要抽气减压水就能立即沸腾
6.研究人员用加热青蒿水溶液的方法使其沸腾,从而去除水分以及提取药物,但提取效果并
不理想,她猜想:可能在高温的情况下,药物就被破坏掉了。对此,可采用的方法是( )
A.用微火加热使溶液慢慢沸腾 B.用旺火加热缩短沸腾时间
C.减小容器内的气压 D.增大容器内的气压
7.如图所示是“天气预报瓶”的创意新品,A为玻璃管,与大气相通,B为密闭的玻璃球,A
与B下部相通,内装红墨水。下列说法不正确的是( )
A.晴天气压比阴雨天的高,阴雨天A管液面逐渐上升
B.A管与B球中液面相平时,B球内气压等于外界大气压
C.A管越细,越容易看出天气引起的气压变化
D.A管中液面上升时,表示外界大气压增大
8.如图为医生在为病人做拔火罐治疗.拔火罐的医疗方法在我国已有很悠
久的历史,其方法是:用火把罐里面加热一下,然后马上扣在人的皮
肤上,过一会儿,能就会被牢牢“吸”在身上.其原理是:罐里的空
气被加热时跑掉一部分,倒扣在皮肤上时,里边的空气很快凉下来,
罐里空气的压强 (选填“大于”或“小于”)外面空气的压强,在 的作用下,
罐被牢牢“吸”在身上。已知人体皮肤的表面积约为1.5m2,那么,在1个标准大气压下
1.5m2的面积上受到的大气压力为 N。(1标准大气压为1.0×105Pa)
核心素养提升
9.医院体检抽血时,普遍采用如图所示的真空采血管,使用时将导管一端的针头插入被检查者的静脉,另一端的针头插入真空采血管,血液便自动流入采血管,此时的血液是( )
A.靠自身重力流入采血管 B.被真空吸入采血管
C.被空气压入采血管 D.由血压压入采血管
10.如图所示,在一敞口玻璃瓶甲里盛适量的水,使之能浮在一水槽中,将另甲 乙
一只同样的敞口空玻璃瓶乙瓶口朝下,按入槽内水中,并固定位置。在标
准大气压下,对槽内水加热到沸腾时( )
A.甲、乙瓶中水都能沸腾 B.甲瓶内水不沸腾,乙瓶内水沸腾
C.甲瓶内水沸腾,乙瓶内水不沸腾 D.甲、乙瓶中水都不能沸腾
11.在给病人输液时,为了使整个输液过程中,药液保持匀速下滴,如图所示的装置中最为
合理的是( )
A. B. C. D.
12.用如图所示的装置做“喷泉实验”,关于该实验的四点说明中,正确的是( )
①球 A 里的气压大于大气压
②球 A 里的气压小于大气压
③喷泉停止时,容器 A 中的气压等于大气压
④喷泉最后如能将水灌满 A 球,说明喷泉前 A 球内为真空
A.只有② B.②③ C.②④ D.②③④
创新素养应用
13.(2023·杭州模拟)某同学用硬度适当的塑料瓶、橡皮塞、有刻度的两端开口的细玻璃管、滴入红墨水的溶液,自制了一个简易气压计(如图所示),用它来“探究大气压随高度的变化情况”。回答下列问题:
(1)液面上方是空气,分析可知瓶内的气压 (填“大于”“小于”或“等于”)瓶外的大气压。
(2)该同学将气压计从山下拿到山上后,细玻璃管内的液柱高度会 (填“上升”“下降”或“不变”),这说明了大气压随海拔高度的上升而减小。
(3)为了排除其他因素对实验结果的影响,在探究过程中除了要塞紧橡皮塞外,还应该注意 (写出一点即可)。
14.(2024八上·鄞州期末)小明用2mL的注射器、量程为0~10N的弹簧测力计和刻度尺粗略测量大气压的值。
步骤一:把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔
步骤二:如图所示安装好器材,水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞被拉动时,记下弹簧测力计的示数为5.2N。
步骤三:用刻度尺测出注射器有效长度为4.00cm,由此可算出注射器的横截面积S
步骤四:算出大气压强值为 Pa。
同组的小华分析了影响实验结果的可能因素后,对实验进行了如下改进:
(1)步骤四中算出大气压强值为 Pa。
(2)步骤一未完全排出注射器中的空气,会导致测量出的大气压强值 。(填“偏大”或“偏小”)
(3)取下橡皮帽,重复步骤二的操作,读得弹簧测力计的示数为0.3N由此可知,此时活塞所受到的 (填“摩擦力”或“大气压力”)为0.3N。
15.(2023八上·台州期末)小台同学利用注射器、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)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: 。
(2)如图所示,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 时,记下弹簧测力计的示数为8.2N。
(3)计算得到大气压强的数值为 Pa
(4)为消除活塞与针筒间的摩擦力对实验的影响,小台同学采用了如右图所示装置,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,测得烧杯和水的总重为G1,然后向外缓慢抽水,当活塞刚开始向右滑动时,测得烧杯和水的总重为G2,活塞面积为S,轮轴间的摩擦和细线重不计,则所测大气压值的表达式为 (用题中字母表示)。
16.(2024八上·临平期末)高压锅在厨房里是一种常见的烹饪工具。现测得某品牌高压锅锅盖直径20厘米,锅盖上的竖直排气孔的横截面积10毫米2,限压阀的质量100克,锅内的压强每增加4×103帕,液体的沸点增加1℃。标准大气压(1×105Pa)下水的沸点为100℃。
(1)高压锅原理与下列哪幅图的原理一致,请选择 (选填“甲”或“乙”)。
(2)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?
(3)某科学小组的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
17(2024八上·南浔期末)高压锅是生活中一种密闭的加热容器,锅盖中央有一出气孔,孔上盖有限压阀,当锅内气压达到限定值时,限压阀被顶起放出部分气体,实现了对锅内气体压强的控制。如图为水的沸点跟气压的关系图像。已知高压锅盖出气孔横截面积为12mm2,限压阀的质量为72g。(g取10N/kg,大气压值取1.0×105Pa)求:
(1)高压锅是根据 的原理设计工作的;
(2)高压锅内最大的气压;
(3)锅内水温可达到 ℃。
18.小明家的高压锅锅体直径为24cm,排气孔内径(孔内直径)为4mm。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)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,该锅最高温度可以达到120℃,已知:水的沸点与压强的关系如图所示,取g=10N/kg,π≈3.14)
(2)请你说明如果买另一种限压阀,使用时会出现什么问题?
第2节 大气压强(第2课时)
例1:(2023八上·拱墅月考)如图是大气对流运动的示意图,箭头表示气流方向,甲地在近地面处。 下列有关叙述中,正确的是( )
A.甲地为高压区,天气晴朗,空气干燥
B.甲地为高压区,天空多云,常形成阴雨天气
C.甲地为低压区,天气晴朗,空气干燥
D.甲地为低压区,天空多云,常形成阴雨天气
【答案】A
【解析】本题主要考查的是考生对高压区相关知识点的掌握。高压区由于气流下沉,气温升高,水汽难以凝结,多出现晴朗天气。
【解答】根据图示可知,甲地气流做下沉运动,近地面形成高压,由于气流下沉,气温升高,水汽难以凝结,多为晴朗天气,故A正确,BCD错误。故选A。
例2:拔火罐是中医常用的一种治疗手段。正常情况下,人体皮肤内外受到的压强是相等的。拔火罐时先用火将罐里的空气加热,然后迅速将罐子扣在患者的皮肤上,冷却后外界大气压 (选填“大于”“等于”或“小于”)罐内的气压,罐子就会吸附在皮肤上。人体血液因体内压强 (选填“大于”“等于”或“小于”)罐内压强而聚集在皮肤处,可观察到皮肤上被拔的部位留下圆形的血印。
【答案】大于;大于
【解析】虽然人体承受的大气压并不小,但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。当体外局部的压强减到很小时,体内外的压强差会使该部位的皮肤向外凸出,同时体内的血液也会聚集到该部位皮肤的毛细血管中,使皮肤充血。中医的拔罐疗法就是体现了这一原理,达到促进循环的目的。
【解答】拔火罐时先用火将罐里的空气加热,使罐子中的气体逸出,然后迅速将罐子扣在患者的皮肤上,冷却后,温度下降,罐子中的气压减小,外面大气压大于罐内,形成内外压强差,罐子就吸附在皮肤上;当体外局部的压强减到很小时,体内外的压强差会使该部位的皮肤向外凸出,同时体内的血液也会聚集到该部位皮肤的毛细血管中,皮肤充血,此时人体压强大于罐内。
故答案为:大于,大于。
例3:小科阅读到以下的材料:在几千米高的山上,如果没有高压锅,连一顿熟饭都煮不了,这是由于水的沸点随气压改变的缘故。为了验证沸点与气压间存在怎样的关系,小明设计了以下实验方案并加以实施。
时间/分
2
4
6
8
10
12
14
温度/℃
70
78
86
91
102
102
102
【实验一】用酒精灯加热烧瓶的水,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下表格所示:
(1)由数据可知,当时烧瓶内气压 (填“大于”、“小于”或“等于”)1个标准大气压。
(2)【实验二】:烧瓶中的水沸腾(如图)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)。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)大于
(2)液体的沸点随着气压的增大而减小
(3)向内推动注射器,水停止沸腾,再加热一会,水重新沸腾,并且此时水的温度大于100摄氏度
【解析】(1)液体沸点随上方气压的增大而升高,将水的沸点与100℃进行比较即可。
(2)水再次沸腾,说明水达到沸点,注意分析向外抽拉活塞时烧瓶内气压的变化即可;
(3)想办法增大烧瓶内气压即可。
【解答】(1)根据表格可知,水的温度保持102℃不变,即水的沸点为102℃>100℃,因此当时烧瓶内气压大于1个标准大气压。
(2)向外拉注射器活塞,烧瓶内气压减小,水重新沸腾,说明水的沸点降低,那么得到:液体的沸点随着气压的增大而减小。
(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,小明的操作如下:向内推动注射器,水停止沸腾,再加热一会,水重新沸腾,并且此时水的温度大于100℃。
例4:烧瓶里装了半瓶水加热至沸腾。接着,用软木塞把瓶口塞紧,并把烧瓶翻过来,这时水已经停止沸腾。然后把碎冰碴撒在烧瓶底上,如图所示,这时瓶内的水又重新沸腾起来了。根据上述实验现象,下列说法中正确的是( )
A.底部热的水跑到上面,所以水再次沸腾了
B.冰把热量传给了水,所以水再次沸腾了
C.瓶内的气压变小,所以水再次沸腾
D.瓶内的气压变大,所以水再次沸腾
【答案】C
【解析】水停止沸腾后。迅速塞上瓶塞,把烧瓶倒置,然后把碎冰渣撒在朝天的烧瓶底上,会看到烧瓶中的水重新沸腾。因为把碎冰渣撒在朝天的烧瓶底上时,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。
故答案为:C。
【解答】从液体沸点与气压关系角度来分析,气压减小,沸点降低。
例5:(2023八上·长兴期末)2022 年5月4日,中国“巅峰使命"珠峰科考队成功登顶,同时创造多个世界纪录,包括在全球首次建成珠峰完整的海拔气象梯度观测站;利用高精度雷达完成冰厚测量和样本采集等。
(1)下列对科考队登顶过程中的发现,分析正确的有 ;(填字母编号)
A.珠峰峰顶常年积雪覆盖,因为在对流层,气温随海拔升高而降低
B.珠峰南坡降水较多,植物种类更丰富,由此可推测南坡是迎风坡
C.在登峰的过程中,队员会出现高原反应,这主要是气压过高引起
(2)小科从媒体中获悉科考队员所携带的物品清单,制作了一份分析表。请你帮助小科填写表中的空格:
携带物品
理由
防裂唇膏
高原风大、空气干燥,人体中水分蒸发得快,嘴唇易干裂
电热鞋
海拔越高气温越低,脚离心脏较远,温度较低,需要保暖
高压锅
防紫外线服装
海拔高,空气稀薄,紫外线照射强烈
……
……
(3)现有一个直径为20cm,锅盖上的竖直空心柱排气孔的横截面积为10mm2的高压锅,已知锅内气体能达到的最大压强为2.0×105Pa。若用它在大气压强为0.9×105Pa的地区煮饭,则应配一个质量为多大的限压阀?(g=10N/kg)
【答案】(1)A、B
(2)珠峰海拔高,气压低于标准大气压,沸点低于 100℃,米饭不容易煮熟,)高压锅可以 增大锅内气体压强,提高液体沸点,更易煮熟饭菜
(3)限压阀自重对排气孔的压强 p=p内-p0=2.0×105Pa-0.9×105Pa=1.1×105Pa
限压阀自重对排气孔的压力 F=G=pS=1.1×105Pa×10×10-6m2=1.1N
限压阀质量 m= = =0.11kg=110g
【解析】(1)在山区,气温和降水随着海拔的增加而发生变化,从而形成了不同的植被、土壤和动物类型的组合。地表景观随高度发生有规律的更替现象,叫做垂直地域分异。造成这种分异的主要原因是水分条件、热量状况及其组合的变化。山地的自然带的发育程度往往与该山体所在纬度及相对高度有关,通常是纬度越低、山体越高,自然带越丰富。大气压和高度有关,随高度的增加而减小。
(3)根据最大压强和外界大气压求出限压阀压强,然后根据压强公式算出出气口压力,即为限压阀的重力,最后根据公式计算限压阀的质量。
【解答】(1)珠峰的峰顶常年被冰雪覆盖,这是因为在对流层,海拔越高,气温越低,故A正确;
珠峰南坡降水较多,植物种类更丰富,由此推测南坡是迎风坡,故B正确;
在攀登珠峰的过程中,人体出现高原反应,是因为气压过低的缘故,故C错误。故选AB。
(2)空格中的内容为:珠峰海拔高,气压低于标准大气压,沸点低于 100℃,米饭不容易煮熟,)高压锅可以 增大锅内气体压强,提高液体沸点,更易煮熟饭菜。
1.C 2.C 3.A 4.C 5.B 6.C 7.D
8.小于 大气压 1.5×105
9.D 10.B 11.B 12.C
13.(2023·杭州模拟)某同学用硬度适当的塑料瓶、橡皮塞、有刻度的两端开口的细玻璃管、滴入红墨水的溶液,自制了一个简易气压计(如图所示),用它来“探究大气压随高度的变化情况”。回答下列问题:
(1)液面上方是空气,分析可知瓶内的气压 (填“大于”“小于”或“等于”)瓶外的大气压。
(2)该同学将气压计从山下拿到山上后,细玻璃管内的液柱高度会 (填“上升”“下降”或“不变”),这说明了大气压随海拔高度的上升而减小。
(3)为了排除其他因素对实验结果的影响,在探究过程中除了要塞紧橡皮塞外,还应该注意 (写出一点即可)。
【答案】(1)大于
(2)上升
(3)保持瓶内水温不变
【解析】(1)瓶内气压等于外界大气压与细管内水柱产生压强之和,如果瓶内气压等于外界大气压,管内和瓶内的水面应该相平。图中细管内的水面高,说明瓶内气压大于瓶外大气压。
(2)大气压随海拔高度的上升而减小,所以将气压计从山下拿到山上后,细玻璃管内的液柱高度会上升。(3)挤压瓶子,水温升高等都会影响细玻璃管内的液柱高度。
【解答】(1)P瓶内=P外+P水柱,由图可知,瓶内的气压大于瓶外的大气压。故答案为:大于
(2)大气压随高度上升而减小,气压计从山下拿到山上,P外减小,由P瓶内=P外+P水柱可知,瓶内气压不变,则水柱压强变大,所以细玻璃管内的液柱高度会上升。故答案为:上升
(3)瓶内水温热胀冷缩也会影响水柱高度。
14.(2024八上·鄞州期末)小明用2mL的注射器、量程为0~10N的弹簧测力计和刻度尺粗略测量大气压的值。
步骤一:把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔
步骤二:如图所示安装好器材,水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞被拉动时,记下弹簧测力计的示数为5.2N。
步骤三:用刻度尺测出注射器有效长度为4.00cm,由此可算出注射器的横截面积S
步骤四:算出大气压强值为 ▲ Pa。
同组的小华分析了影响实验结果的可能因素后,对实验进行了如下改进:
(1)步骤四中算出大气压强值为 Pa。
(2)步骤一未完全排出注射器中的空气,会导致测量出的大气压强值 。(填“偏大”或“偏小”)
(3)取下橡皮帽,重复步骤二的操作,读得弹簧测力计的示数为0.3N由此可知,此时活塞所受到的 (填“摩擦力”或“大气压力”)为0.3N。
【答案】(1)1.04×105
(2)偏小
(3)摩擦力
【解析】(1) 根据公式V=SL计算出注射器的横截面积,根据公式计算出气体压强的大小;
(2)注射器内的空气会对活塞产生向外的压力,据此分析弹簧测力计的示数变化即可;
(3)根据平衡力的知识分析。
【解答】(1) 由于注射器活塞颈部用绳与弹簧测力计的挂钩相连,应水平向右慢慢拉动注射器筒,这样相当于水平向右拉动弹簧测力计的挂钩;当注射器中的活塞开始运动时,说明此时拉力与大气对活塞的压力平衡,拉力等于大气对活塞的压力。故记下的弹簧测力计示数,就是大气对活塞的压力F=5.2N;
注射器全部刻度的长度为L=4.00cm,有刻度部分的容积为V=2mL,
注射器活塞的横截面积为,
此时大气压的数值;
(2) 步骤一未完全排出注射器中的空气,那么会对活塞产生向外的压力,此时导致弹簧测力计的示数变小,即大气压力偏小。根据可知,会导致测量出的大气压强值偏小;
(3) 取下橡皮帽,重复步骤二的操作,读得弹簧测力计的示数为0.3N。此时弹簧测力计的拉力与活塞受到的摩擦力相互平衡,即二者大小相等,则此时活塞受到的摩擦力为0.3N。
15.(2023八上·台州期末)小台同学利用注射器、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)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: 。
(2)如图所示,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 时,记下弹簧测力计的示数为8.2N。
(3)计算得到大气压强的数值为 Pa
(4)为消除活塞与针筒间的摩擦力对实验的影响,小台同学采用了如右图所示装置,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,测得烧杯和水的总重为G1,然后向外缓慢抽水,当活塞刚开始向右滑动时,测得烧杯和水的总重为G2,活塞面积为S,轮轴间的摩擦和细线重不计,则所测大气压值的表达式为 (用题中字母表示)。
【答案】(1)排尽注射器内的空气, 防止空气进入针筒
(2)刚被拉动时
(3)1.09×105
(4)(G1+G2)/2S
【解析】根据二力平衡原理,弹簧测力计的拉力刚好等于大气压的压力;大气压强的计算公式P=F/S ;F指大气压,S指受力面积,国际单位是平方米;
【解答】(1)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:排尽注射器内的空气, 防止空气进入针筒;
(2)根据二力平衡原理,弹簧测力计的拉力刚好等于大气压的压力,所以如图所示,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,当注射器中的活塞活塞刚被拉动时,记下弹簧测力计的示数为8.2N。
(3)S=V/L=4.5mL/6cm=0.75cm2=0.75×10-4m2;P=F/S = 8.2N/0.75×10-4m2= 1.09×105 Pa ;
(4) 当活塞刚开始向左滑动时,测得烧杯和水的总重为G1,表达式为:G1=f+F压; 当活塞刚开始向右滑动时,测得烧杯和水的总重为G2, 表达式为:G2+f=F压;解得F压=(G1+G2)/2;所以大气压的表达式为 (G1+G2)/2S ;
16.(2024八上·临平期末)高压锅在厨房里是一种常见的烹饪工具。现测得某品牌高压锅锅盖直径20厘米,锅盖上的竖直排气孔的横截面积10毫米2,限压阀的质量100克,锅内的压强每增加4×103帕,液体的沸点增加1℃。标准大气压(1×105Pa)下水的沸点为100℃。
(1)高压锅原理与下列哪幅图的原理一致,请选择 (选填“甲”或“乙”)。
(2)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?
(3)某科学小组的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)甲
(2)解:F向上=F向下+G,p里S=p外+mg
p里=(P外S+mg)/S=p外+mg/S=1.0×105Pa+0.1kg×10N/kg/(1×10-5m2)
=2.0×105Pa
Δp=p里-p外=2.0×105Pa-1.0×105Pa=1.0×105Pa
水的沸点可以达到100℃+(Δp/4.0×103Pa)×1℃=125℃
(3)C
【解析】(1)液体沸点随上方气压的增大而升高;
(2)对限压阀进行受力分析,通过平衡力的知识结合压强公式求出锅内气压,再得出沸点;
(3)要增大锅内蒸煮时的温度,则应该增大锅内的压强,据此分析判断。
【解答】(1)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;
(3)A.由(2)可知,增大排气孔的直径,会增大排气孔的受力面积,从而减小锅内按要求,那么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,会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会影响锅内蒸煮时的温度,故D不符合题意。
故选C。
17(2024八上·南浔期末)高压锅是生活中一种密闭的加热容器,锅盖中央有一出气孔,孔上盖有限压阀,当锅内气压达到限定值时,限压阀被顶起放出部分气体,实现了对锅内气体压强的控制。如图为水的沸点跟气压的关系图像。已知高压锅盖出气孔横截面积为12mm2,限压阀的质量为72g。(g取10N/kg,大气压值取1.0×105Pa)求:
(1)高压锅是根据 的原理设计工作的;
(2)高压锅内最大的气压;
(3)锅内水温可达到 ℃。
【答案】(1)液体沸点会随着气压增大而升高
(2)解:F=G=mg=0.072kg×10N∕kg=0.72N
P=F∕S=0.72N∕1.2×10-5m2=6×104Pa
P最大=P+P0=6×104Pa+1.0×105Pa=1.6×105Pa
(3)115
【解析】(1)液体沸点随气压的升高而升高,随气压的降低而降低;
(2)当限压阀即将顶起时,此时限压阀受向下的重力、外面大气压向下的压力、内部气体向上的压力作用处于平衡状态,根据力的平衡条件结合得出等式即可求出高压锅内最大的气压;
(3)根据水的沸点跟气压的关系图象读出锅内可达到的最高水温。
【解答】(1)高压锅是根据液体的沸点随着液体表面气压的增大而升高的原理工作的;
(3)由水的沸点跟气压的关系图象可知,锅内水温可达到115℃。
18.(1)气压增大,沸点升高;气压减小,沸点降低;
(2)水温最高可以达到116℃
18.小明家的高压锅锅体直径为24cm,排气孔内径(孔内直径)为4mm。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)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,该锅最高温度可以达到120℃,已知:水的沸点与压强的关系如图所示,取g=10N/kg,π≈3.14)
(2)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)解:由题图可知,当锅内温度为 120℃时,锅内压强 此时限压阀受力:F0+G=F。设限压阀的质量为m,则有
可得
所以,应该买质量为100g的限压阀。
(2)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℃的情况
【解析】高压锅的原理是增加锅内气压,提高沸点的原理制造的。根据锅内气体的最大压强和大气压可计算出作用在限压阀上的压强,然后根据限压阀出气口横截面积可求出限压阀的压力,此时压力即为其重力,然后即可求出限压阀的质量。
【解答】(1)由图1可知,当锅内温度为120℃时,锅内压强p=1.8×105Pa。
此时限压阀受力:F0+G=F
设安全阀的质量为m,则有:p0S+mg=pS
可得:
所以,应该买质量为100g的限压阀。
(2)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℃的后果。
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