9.4 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机 同步分层练习题 -2025-2026学年人教版物理八年级下学期

人教版初中物理八下同步分层练习 参考答案与详细解析 基础层解析 1. B 【解析】活塞式抽水机通过活塞运动改变泵体内气压，在外界大气压作用下将水压入泵体，因此是利用大气压强工作。 【易错点】 学生可能误选A（液体压强），但抽水机是大气压的应用。 2. B 【解析】活塞向上提起时，泵体内体积增大，气压减小，外界大气压将水压开进水阀进入泵体，此时出水阀关闭。 【易错点】 记反运动与阀门关系。 3. C 【解析】抽水机受大气压限制，理论最大抽水高度约10.3 m，不能抽到任意高度。 【易错点】 C选项是常见错误认识。 4. C 【解析】活塞式抽水机抽不上水的原因可能有：活塞与筒壁漏气（A）、进水阀损坏或装反（B）、出水阀损坏或装反（C）、井水深度超过理论最大值（D）。其中A、B、D都会导致完全无法抽水或抽不上来；而C项出水阀损坏或装反，在提活塞时水仍可能进入泵体，只是压活塞时水无法正常排出或倒流，但并非绝对抽不上水。因此，相比其他三项，“出水阀损坏”不是绝对不可能抽上水的原因，常见考题答案为C。 【易错点】 注意区分各阀门故障的影响程度。 5. A 【解析】活塞需要与筒壁紧密接触以保证密封，A正确；进水管太细会增大阻力；出水管长度影响不大；单向阀不能用纸片代替，需有一定强度。 【易错点】 密封是抽水机正常工作的关键。 6. B 【解析】活塞向下压时，泵体内体积减小，水的压强增大，将水压向出水管。 【易错点】 注意区分气压和水压。 7. A 【解析】向下压活塞时，泵体内水被压缩，气压大于外界大气压，从而将水压出出水管。 8. A 【解析】根据 ， ，但标准大气压精确值为1.013×10⁵ Pa，对应10 m。 9. B 【解析】吸盘挂钩也是利用大气压，与活塞式抽水机原理相同；船闸是连通器；高压锅是沸点与气压关系；液压千斤顶是帕斯卡定律。 【易错点】 区分大气压应用与其他原理。 10. B 【解析】活塞上的单向阀应允许水从下方（泵体下部）流到上方（活塞上部），即活塞上提时水能通过阀门进入活塞上方，下压时阀门关闭将水压出。 11. A 【解析】堵住出水管后继续下压活塞，泵体内水无法排出，气压急剧增大，可能损坏设备或冲开密封。 12. A 【解析】吸管吸饮料也是利用大气压，与抽水机原理相同。B高压锅、C船闸、D扳手都不是。 13. B 【解析】正常情况提活塞时出水阀应关闭；若提活塞时出水口有空气被吸入，说明出水阀安装方向错误（允许空气从出水管进入泵体），或者进水阀也装反。最可能的原因是阀门安装方向均错误。 【易错点】 阀门方向错误会导致异常现象。 14. B 【解析】活塞上提，泵体内气压减小，小于外界大气压，外界大气压将水压开进水阀。 15. C 【解析】A需要密封；B可以抽其他液体（但需考虑腐蚀性）；C正确；D错误，抽水高度受大气压限制。 提升层解析 16. （1）打开；关闭；大气压 （2）关闭；打开；出水管 【解析】标准工作过程分析。 17. 10.3；活塞密封不严（或阀门漏气、井水实际深度大于理论值等） 【解析】理论值 。实际高度低可能是因为密封不好、阀门漏气等。 18. 可能原因：① 活塞与筒壁密封不严，漏气；② 单向阀安装方向错误；③ 进水管未浸入水中；④ 泵体与进水管连接处漏气。改进建议：① 在活塞上缠绕浸湿的棉线或生料带增强密封；② 检查并正确安装单向阀；③ 确保进水管插入水面以下；④ 用胶带密封连接处。 【解析】开放题，合理即可。 19. A 【解析】若两个阀门都允许水从泵体向外流，则提活塞时水会从进水阀流出泵体，无法进水；压活塞时水可能从两个阀门流出，无法正常工作。 20. C 【解析】活塞式抽水机理论最大抽水高度约10.3 m，12 m超过此值，无法抽上来。需改用离心式水泵或潜水泵。 【易错点】 大气压的限制。 21. A 【解析】缠绕浸湿的棉线或生料带可以增强密封；涂抹润滑油可减小摩擦但密封作用有限；强行塞入可能损坏筒壁；垫硬纸片难以密封。A最常用。 22. B 【解析】抽水效率降低通常是密封性变差导致，修复密封是最有效的改进。更换出水管、加长进水管、加快速度都无明显效果。 23. C 【解析】连接处密封不严会导致漏气，外界空气进入泵体，破坏气压差，导致抽不上水或效率降低。 24. B 【解析】若进水阀损坏或进水管堵塞，泵体内只有空气，空气易压缩，下压活塞不会非常费力；若活塞摩擦力大，仅会导致活塞运动全程费力，不会阻碍出水；出水阀损坏无法打开时，水无法流出，下压活塞时水不可压缩，泵内气压急剧增大，会出现下压费力但出水口无水的现象，因此正确答案为B。 【易错点】 摩擦力过大与阀门故障的区别。 25. B 【解析】A：抽水机是间断出水；B正确，进水阀被外界大气压推开；C：压活塞时泵体内气压大于外界；D：不适用于深井（超过10 m）。 拓展层解析 26. （1）结论：活塞与筒壁的密封性直接影响抽水高度和出水连续性，密封越好，抽水高度越高，出水越连续。 （2） （3）建议：① 增强活塞密封性（如加橡胶圈或生料带）；② 确保各连接处不漏气；③ 定期检查单向阀是否完好。 【解析】根据大气压公式计算。 27. （1）控制不变的变量：抽水机结构、液体种类、温度等；改变的变量：外界大气压。 （2）结论：外界大气压越大，活塞式抽水机的最大抽水高度越大（或抽水高度与大气压成正比）。 （3）可能原因：活塞密封不严、阀门漏气、进水管阻力、测量误差等。 【解析】实验探究题，考查控制变量法。 28. 原因：抽水机使用前泵体内充满空气，提活塞时空气体积增大，气压减小，但空气的压缩性比水大，难以形成足够的低压将水吸上来。灌入“引水”后，泵体内充满水，水几乎不可压缩，提活塞时能迅速形成低压，使水被压上来。 【解析】解释引水的作用。 29. ① 安装橡胶密封圈：可以增强密封，但若过紧可能增大阻力；需配合润滑油使用。② 加注润滑油：能有效减小活塞与筒壁的摩擦阻力，提高效率。③ 减小活塞直径：会减小压力，但抽水效率可能降低，因为单位行程抽水量减少，且压力差不变，不一定提高效率。④ 加粗出水管：可减小出水阻力，提高流量，但不会减小活塞运动阻力。因此，减小阻力的方案是①②；提高抽水效率的方案是②④。 【解析】综合分析。 30. （1）活塞式抽水机依靠大气压将水压上来，而大气压只能支持约10.3 m高的水柱，因此抽水深度不能超过这个理论值。 （2）方案：使用离心式水泵（或潜水泵）。工作原理：离心式水泵通过叶轮高速旋转，将水甩向出水管，在叶轮中心形成低压区，水在大气压作用下被压入泵体，从而将水抽到高处（可超过10 m）。 第 1 页 共 16 页 学科网（北京）股份有限公司 $人教版初中物理八下同步分层练习 《9.4跨学科实践：制作简易活塞式抽水机》分层练习题 【核心知识点清单】 活塞式抽水机的工作原理：利用大气压强，通过活塞的往复运动，使泵体内气压发生变化，从而将水从低处抽到高处。 主要结构：圆筒（泵体）、活塞、进水阀（单向阀）、出水阀（单向阀）、出水管、手柄。 工作过程： 提活塞时：泵体内气压减小，外界大气压将水压入泵体（进水阀打开，出水阀关闭）。 压活塞时：泵体内气压增大，将水压向出水管（进水阀关闭，出水阀打开）。 抽水高度限制：理论上最多能将水抽到约10.3 m高（1标准大气压支持的水柱高度），实际因密封等因素更低。 单向阀的作用：只允许水向一个方向流动，防止倒流。 制作要点：保证活塞与筒壁的密封性；阀门安装方向正确；出水管应高于泵体。 【易错点提醒】 阀门方向混淆：进水阀应允许水从进水管进入泵体，不允许倒流；出水阀应允许水从泵体流向出水管，不允许倒流。制作时务必确认单向阀的安装方向。 活塞运动与水流方向的关系：提活塞（向上运动）时水进入泵体，压活塞（向下运动）时水被压出。切忌记反。 抽水高度的理论极限：活塞式抽水机靠大气压工作，理论上最多只能将水抽到约10 m高，实际因密封性和活塞阻力更低。若井深超过10 m，需改用离心式水泵或潜水泵。 【解题技巧点拨】 “两步法”分析工作过程：第一步确定活塞运动方向（上提还是下压）；第二步分析泵体内气压变化（上提时气压减小，下压时气压增大），进而判断阀门开闭和水流方向。 记忆口诀：活塞上提水进缸，活塞下压水出管；大气压着水上来，高度不过十米三。 一、基础层（15题）——覆盖核心概念与简单应用 1. 活塞式抽水机工作时，主要是利用了（ ） A. 液体压强 B. 大气压强 C. 连通器原理 D. 流体压强与流速的关系 2. 如图所示为活塞式抽水机的结构示意图。当活塞向上提起时，下列说法正确的是（ ） A. 进水阀关闭，出水阀打开 B. 进水阀打开，出水阀关闭 C. 两个阀门同时打开 D. 两个阀门同时关闭 3. 关于活塞式抽水机，下列说法错误的是（ ） A. 抽水机是利用大气压来工作的 B. 活塞与筒壁之间需要保持良好密封 C. 抽水机能够将水抽到任意高度 D. 单向阀可以防止水倒流 4. 使用活塞式抽水机抽水时，若发现水始终抽不上来，不可能的原因是（ ） A. 活塞与筒壁之间漏气 B. 进水阀损坏或安装反了 C. 出水阀损坏或安装反了 D. 井水太深，超过10 m 5. 在制作简易活塞式抽水机时，为了保证抽水效果，下列做法中合理的是（ ） A. 活塞用硬质塑料制成，与筒壁紧密接触 B. 进水管用很细的管子 C. 出水管长度越短越好 D. 单向阀用纸片代替 6. 活塞式抽水机在工作时，活塞向下压的过程中，泵体内水的压强（ ） A. 逐渐减小 B. 逐渐增大 C. 保持不变 D. 先增大后减小 7. 如图所示，是某同学制作的简易活塞式抽水机。当用力向下压活塞时，水从出水管流出。此时，泵体内气压与外界大气压的关系是（ ） A. 泵体内气压大于外界大气压 B. 泵体内气压小于外界大气压 C. 泵体内气压等于外界大气压 D. 无法判断 8. 活塞式抽水机的抽水高度理论上不超过（ ）（g取10 N/kg，1标准大气压取1.0×10⁵ Pa） A. 10 m B. 10.3 m C. 1 m D. 100 m 9. 下列设备中，与活塞式抽水机工作原理相同的是（ ） A. 船闸 B. 吸盘挂钩 C. 高压锅 D. 液压千斤顶 10. 在制作简易活塞式抽水机的过程中，需要在活塞上安装一个单向阀，其作用是（ ） A. 让水只能从活塞上方流到下方 B. 让水只能从活塞下方流到上方 C. 让活塞运动更顺畅 D. 防止活塞被水腐蚀 11. 用活塞式抽水机抽水时，若将出水管出口堵住，继续向下压活塞，则（ ） A. 泵体内气压急剧增大，可能损坏设备 B. 泵体内气压急剧减小 C. 水会从进水管倒流回去 D. 没有任何影响 12. 下列生活现象中，与活塞式抽水机原理相同的是（ ） A. 用吸管吸饮料 B. 用高压锅煮饭 C. 用船闸通过轮船 D. 用扳手拧螺丝 13. 某同学制作的简易活塞式抽水机，使用时发现向上提活塞时出水口有空气被吸入，最可能的原因是（ ） A. 进水阀和出水阀安装方向均正确 B. 进水阀和出水阀安装方向均错误 C. 活塞与筒壁密封太好 D. 进水管太粗 14. 活塞式抽水机在正常工作时，活塞向上提起的过程中，进水阀打开是由于（ ） A. 泵体内气压大于外界大气压 B. 泵体内气压小于外界大气压 C. 水的重力作用 D. 活塞的重力作用 15. 关于活塞式抽水机，下列说法正确的是（ ） A. 抽水机工作时不需要密封 B. 抽水机只能抽水，不能抽其他液体 C. 抽水机的抽水高度与大气压有关 D. 活塞式抽水机可以抽到100 m深的井水 二、提升层（10题）——知识综合运用与实验分析 16. 如图所示，是小明制作的简易活塞式抽水机模型。请回答： （1）当向上提起活塞时，阀门A______（选填“打开”或“关闭”），阀门B______（选填“打开”或“关闭”），水在______的作用下进入泵体。 （2）当向下压活塞时，阀门A______，阀门B______，水从______流出。 17. 在1标准大气压下，使用活塞式抽水机抽水，理论上最多能将水抽到约______m高。若实际抽水高度只有8 m，可能的原因是______（写出一点即可）。 18. 某同学用PVC管、木塞、塑料片等材料制作了一个活塞式抽水机，但发现无论怎样操作都抽不上水。请你帮他分析可能的原因，并写出改进建议。（至少写出两点） 19. 如图所示，是活塞式抽水机的原理示意图。若将进水阀和出水阀都安装成允许水从泵体向外流，则抽水机将（ ） A. 无法抽水 B. 抽水效率更高 C. 只能向上提活塞时出水 D. 只能向下压活塞时出水 20. 小华想用活塞式抽水机将井水抽到地面的水桶中。已知井水面到地面的竖直距离为12 m，以下说法正确的是（ ） A. 可以使用活塞式抽水机直接抽上来 B. 需要将活塞式抽水机安装在井底才能抽上来 C. 活塞式抽水机无法将水抽到12 m高处，需要改用其他抽水设备 D. 只要活塞密封足够好，就能抽上来 21. 在制作简易活塞式抽水机时，为了使活塞与筒壁之间保持良好密封，可以采取的措施是（ ） A. 在活塞上缠绕几圈浸湿的棉线或生料带 B. 在活塞上涂抹润滑油 C. 将活塞做得比筒壁略大，强行塞入 D. 在活塞与筒壁之间垫入硬纸片 22. 如图所示，是某同学自制的活塞式抽水机。使用一段时间后，发现抽水效率降低，需要多次提压才能出水。下列改进措施中最有效的是（ ） A. 更换更粗的出水管 B. 检查并修复活塞的密封性 C. 加长进水管 D. 加快提压活塞的速度 23. 活塞式抽水机工作时，若进水管与泵体的连接处密封不严，会导致（ ） A. 抽水速度加快 B. 抽水高度增加 C. 抽不上水或抽水效率降低 D. 出水口喷出的水压增大 24. 小明用简易活塞式抽水机抽水时，发现向下压活塞非常费力，但出水口几乎没有水流出。造成这一现象的最可能原因是（ ） A. 进水阀损坏，水无法进入泵体 B. 出水阀损坏，水无法流出 C. 活塞与筒壁之间摩擦力太大 D. 进水管被堵塞 25. 下列关于活塞式抽水机的说法，正确的是（ ） A. 活塞式抽水机可以连续不断地出水 B. 活塞式抽水机在提活塞时，进水阀被外界大气压推开 C. 活塞式抽水机在压活塞时，泵体内气压小于外界大气压 D. 活塞式抽水机适用于深井抽水 三、拓展层（5题）——实验探究与综合应用 26. 在科技制作活动中，某小组制作了一个简易活塞式抽水机，并进行了抽水实验。实验数据如下表： 实验次数 活塞与筒壁密封情况 抽水高度（m） 出水情况 1 密封良好 7.5 连续出水 2 轻微漏气 5.0 间断出水 3 严重漏气 0 不出水 （1）分析实验数据，你能得出什么结论？ （2）若将抽水机移到海拔3000 m的高原地区（大气压约为0.7×10⁵ Pa），理论上最多能抽水的高度是多少？（g取10 N/kg，计算结果保留一位小数） （3）结合以上分析，请提出两条提高活塞式抽水机抽水效率的建议。 27. 小明想探究活塞式抽水机的抽水高度与大气压的关系，设计了如下实验： 步骤一：在1标准大气压环境下，用自制抽水机抽水，测得最大抽水高度为9.5 m。 步骤二：用抽气机将密闭容器内的气压降至0.8×10⁵ Pa，再将抽水机放入容器内抽水，测得最大抽水高度为7.8 m。 （1）该实验中，控制不变的变量是______（写出两点），改变的变量是______。 （2）分析实验数据，可得出的初步结论是：______。 （3）实际测量值均小于理论值，请分析可能的原因（写出两点）。 28. 请结合活塞式抽水机的工作原理，解释为什么抽水机在使用前需要向泵体内灌入“引水”？如果没有引水，抽水机可能无法正常工作，为什么？ 29. 某同学制作了一个活塞式抽水机，发现抽水时活塞运动阻力很大，且抽水效率低。他提出了以下改进方案： ① 在活塞上安装橡胶密封圈； ② 在活塞与筒壁之间加注润滑油； ③ 将活塞直径减小； ④ 将出水管加粗。 请判断哪些方案可以有效减小活塞运动阻力，哪些方案可以提高抽水效率？并说明理由。 30. 阅读材料，回答问题。 活塞式抽水机最早出现在古希腊，至今仍在一些农村地区使用。它利用大气压将水从井中抽出，但由于大气压的限制，抽水深度一般不超过10 m。后来人们发明了离心式水泵，利用叶轮旋转产生离心力，可以将水抽到更高的地方。 （1）为什么活塞式抽水机的抽水深度不能超过10 m？请从物理原理上解释。 （2）若要将水从15 m深的井中抽到地面，请提出一种可行的设备方案，并简要说明其工作原理。 第 1 页 共 16 页 学科网（北京）股份有限公司 $