专题03 大气压强与流体压强（期中复习知识清单）八年级物理下学期新教材沪科版（五四学制）

专题03 大气压强与流体压强 题型清单 解 大气压的存在与应用 【例1】C；【变式1】D；【变式2】D 大气压的测量 【例1】A；【变式1】（1）；（2）将游码移至标尺左端的零刻度线处；右；（2）与（3）应用常规方法测量液体的密度； 94；60；；（4）有少量空气 【变式2】（1）6.25cm2；（2）1.0×105Pa 【详解】（1）针筒有刻度部分的长度为8cm，针筒内部横截面积为 （2）由题意可知 大气压力 则测得的大气压强为 大气压的变化 【例1】吹气；升高； 【变式1】压强；升高；乙； 【变式2】（1）高；（2）气体的质量、体积一定时，气压随气体温度的升高而增大；（3）见解析；（4）质量 题型清单 解 流体压强与流速的关系 【例1】B；【变式1】 ρgh1 < A点的流速比B点的流速快 【变式2】（1）减小；减小；（2）0； 流体压强规律的应用 【例1】（1）从B洞口流入；（2）无风；（3）AB 【变式1】A 【变式2】（1）在流体中，流速越快的位置压强越小；（2）见解析；（3）B 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 大气压强与流体压强 思维导图 串 考点清单 理 大气压强 1. 大气压的存在实验 （1）覆杯实验 ①如图甲所示，把杯内加满水，将硬纸片放在塑料杯杯口，用手按住并倒置过来，放手后，发现硬纸片没有掉下来。原因分析：杯中装满水，排出了空气，杯内水对硬纸片向下的压强小于大气对硬纸片向上的压强，由于 的作用，硬纸片没有掉下来。 ②如图乙所示，把杯内加满水，将硬纸片放在塑料杯杯口，用手按住，并倒置过来，将纸杯朝不同的方向，发现硬纸片都不会脱落。说明大气向各个方向都有压强。 甲 乙 （2）模拟马德堡半球实验 将两个带拉环的半球相对合起来，用力下压两边的抽气阀，使两个半球内的空气尽量排出。请力气大的同学向两边拉，如图所示，发现不能两个半球拉开。 现象分析：半球内部几乎没有气体，也就没有向外的压强（压力），外部有大气，对半球的四周表面有压强，所以是大气压强把两个半球紧紧压在一起。证明大气存在 并且很 。 （3）探究归纳：大气与液体一样，向各个方向都有压强。 2. 大气压 （1）概念：地球被一层厚厚的大气层包围着，与液体一样，大气对其内部各个方向产生压强。这种压强称为大气压强。简称 或气压。 （2）大气压产生的原因：地球周围的空气层因地球的吸引而受到重力作用，同时空气又具有 性，因此大气对浸在空气中的物体表面就产生了压强。 （3）大气压的特点：在大气层内部向各个方向都有压强；在同一高度、同一地点向各个方向的压强大小相等。 （4）大气压存在的现象：生活中吸饮料、吸药液、吸墨水等例子都表明大气压的存在，实际上，一切“吸”液体的过程都是靠管内外气体压强差将液体“压”的过程。 3. 大气压的测量 （1）托里拆利实验 ①在长度大约1米、一端封闭、一端开口的玻璃管中灌满汞，排出空气。 ②一只手握住玻璃管中部，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汞的槽里。 ③待开口端全部浸入汞时放开手指，将管子竖直固定，当管内汞停止下降时，读出此时汞柱的高度，约760mm。 ④若玻璃管倾斜，进入到玻璃管内汞的长度会变大，但汞柱的竖直高度不变，仍是760mm。 （2）实验分析：考查图中红线处管内外的汞液面，由于液体中同一水平面各处压强相等，管外汞液面上方是空气，所以该平面两侧的压强均等于大气压。而管内该平面上方是760 mm高的汞柱，汞柱的上方没有空气，是 ，液体静止时该处平面上下压力平衡，故大气压等于760 mm高的汞柱的压强。 （3）实验结论 大气压的数值等于它支撑的这段 产生的压强，即p大气压=p汞 （4）理解托里拆利实验 ①汞柱的高度：汞柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差，不是指管倾斜时汞柱的长度，实验过程中，只要测量正确（测量高度差），玻璃管是否倾斜 实验结果（选填“影响”或“不影响”）。管内汞柱的高度只与外界的大气压有关，与管的粗细、长度、形状、插入水银中的深度都无关，改用粗一些或细一些的玻璃管 结果（选填“影响”或“不影响”）。 ②玻璃管口在汞中的深度：玻璃管口在汞槽内的深度不影响实验结果，稍稍向上提或向下按玻璃管，只能改变管内水银柱上方真空部分的体积，而汞柱的高度不变。 ③玻璃管内漏进空气：实验时，如果玻璃管内漏进去一些空气，因为管内空气能够产生压强，所以会使水银柱的液面下降，测量结果变 （选填“大”或“小”）。 ④托里拆利实验如果用水来做，则水的高度大约 m，太不方便。计算过程： （5）标准大气压 托里拆利当时测得管内外汞面的高度差为760mm，通常把这样大小的大气压叫作 大气压。 760mm高的汞柱产生的压强 p0=ρ水银gh= Pa 粗略计算时可取标准大气压为1.0×105 Pa。 4. 气压计 测量大气压的仪器叫做气压计。 （1）水银气压计：在托里拆利实验中，如果玻璃管旁立一个刻度尺，读出水银柱的高度，就知道当时的大气压了，这就是一个简单的水银气压计。水银气压计比较准确，但携带不便。 （2）金属盒气压计（又称无液气压计）：它的主要部分是一个波纹状真空金属盒，气压变化时，金属盒厚度会发生变化，传动装置将这种变化转化为指针的偏转，指示出气压的大小。 5. 大气压与高度的关系 （1）大气压与高度的关系 ①大气压随高度增加而 ，在海拔3000m以内，每升高10m，大气压大约减小100pa。 ②大气压随海拔高度的升高而减小的原因：大气压由于大气受重力而产生，因为海拔越高，空气越稀薄，空气密度变小，大气重力变小，因此大气压就会降低。当离开地面的高度达到100km时，大气就变得极其稀薄了。 （2）高度计：因为大气压强随高度的增加而减小，我们可测出不同高度的气压值，把它们的对应关系刻在无液气压计的刻度盘上即变成了 计。 6. 水的沸点与大气压的关系 （1）实验探究 ①如图所示，将水加热至沸腾后停止加热，沸腾停止，若将烧瓶内部的空气抽出，停止沸腾的水又重新沸腾起来。 ②现象分析：抽出空气，瓶内气压降低，停止沸腾的水能重新沸腾起来，说明水的沸点 了。 ③实验结论：液体的沸点与表面上方的气压有关，气压减小，沸点 ；气压增大，沸点 。 （2）水的沸点与气压值对照表：观察表格可以得出水的沸点与气压之间的关系。 气压值 （×103pa） 1 2 3 5 10 20 30 50 70 101 沸点 （℃） 4 16 23 32 46 60 69 81 90 100 ①气压越大，水的沸点越高；气压越小，水的沸点越低。 ②在1标准大气压下，水的沸点为 ℃。在海拔8848米的珠穆朗玛峰顶上，大气压约为31000pa，水的沸点大约是： ℃（69~75℃间均正确）。 （3）高压锅的原理：高压锅使锅内部的气压 1个大气压（选填“低于”或“高于”），水的沸点 ，要在高于100℃时才沸腾，这样高压锅内部就形成高温高压的环境，饭就容易很快做熟。 易错清单 拨 1. 不能正确判断大气压随高度变化的趋势：随高度增加而减小 很多学生误认为“大气压随高度增加而增大”，这是典型错误。实际上，‌大气压随高度增加而减小‌，因为空气密度逐渐变稀薄。在海拔3000米以内，每上升约10米，大气压大约降低100 Pa。 2. 误用液体压强公式p=ρgh计算大气压 大气层密度不均匀，且高度极大，‌不能直接用此公式计算大气压或估算大气层厚度‌。虽然可用近似规律（如每升高12米，气压下降133 Pa）估算高度，但不可硬套公式。 3. 托里拆利实验中的常见误解 错误理解 正确解释 水银柱高度与玻璃管粗细有关 ‌无关‌，只由外界大气压决定 玻璃管倾斜时，水银柱高度下降 倾斜后长度变长，但‌竖直高度不变‌ 管顶有真空，说明大气压作用在管壁上 大气压作用在水银槽液面上，支撑管内水银柱 题型清单 解 大气压的存在与应用 【例1】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1】下图用真空采血管抽血时，护士将采血针一端刺入人体静脉后，另一端插入真空采血管中，血液便会自动流入采血管。血液流入采血管的原理是（　　） A．靠自身重力流入采血管 B．利用流速大压强小的原理把血液压入采血管 C．被空气压入采血管 D．由血压压入采血管 【变式2】小明在超市买了一个“真空”罐头，罐头的瓶盖很难打开，小明的哥哥找来一个勺子在瓶盖边缘撬了几下（如下列图片所示），听到“噗”的一声后，用手一拧瓶盖就被打开了。下列有关说法正确的是（　　） A．瓶盖很难打开是因为瓶内气压比瓶外气压大 B．将纸巾铺在瓶盖上更容易拧开瓶盖，是因为增大了手与瓶盖间的压力 C．用勺子撬瓶盖，可以减小瓶盖上方受到的压强 D．用勺子撬瓶盖，能使空气进入瓶内，减小压强差 大气压的测量 【例1】如图所示，甲图为托里拆利实验图，乙图为自制气压计，则下列说法错误的是（　　） A．将两个实验器材从山顶拿到山脚，则甲玻璃管内的液面会下降，乙的会上升 B．将甲玻璃管稍微倾斜，管内的水银长度会变大 C．将甲槽内再注入少量水银，管内外高度差不变 D．托里拆利实验是最早测量出大气压数值的实验 【变式1】在一次物理实验活动中，小明需要测量一种未知液体的密度。他计划用两种不同的方法进行测量，并比较结果：先利用托里拆利实验的原理制作简易气压计进行推算，再使用天平和量筒进行常规测量验证。请你根据他的实验过程，回答下列问题： （1）小明首先利用如图所示的托里拆利实验装置进行测量。他将一根长约1m的玻璃管内装满水银，倒置在水银槽中，测得管内水银柱的高度为h0，随后，小明用足够长的玻璃管和相同的操作方法，将水银替换为待测液体，在同一环境下测得管内液柱的高度为h1。根据两次测量情况，推导出待测液体密度的表达式ρ液=___________。（已知水银的密度为ρ0，用ρ0、h0、h1表示） （2）为验证上述结果，小明用天平和量筒再次测量该液体密度。将天平放在水平台上，观察到天平如图甲所示，接下来小明应___________；调节后发现指针静止时偏向分度盘中央刻度线左侧，他应将平衡螺母向___________端调节，直至天平横梁水平平衡。 （3）天平调平后，小明先测出烧杯与适量液体的总质量，砝码及游码位置如图乙所示，其读数为___________g。然后，他将烧杯中的部分液体倒入量筒中，量筒内液面位置如图丙所示，则量筒中液体体积为_________cm3.接着他用天平测出烧杯和剩余液体的质量为28g，请根据以上数据，计算出该液体的密度为___________kg/m3。 （4）小明发现，用“简易气压计法”测得的密度值比用“常规测量法”测得的密度值偏大。请你分析一种可能的原因：在利用气压计测量该种液体密度时，玻璃管内___________。 【变式2】小丰将如图甲所示的注射器固定在水平桌面上，并将活塞末端通过水平细线绕过定滑轮与水桶相连，如图乙所示来测量大气压强。他先开放注射器小孔。向水桶中缓慢加水，当活塞向左缓慢滑动时（可视为平衡状态），测得水和桶的总质量为210g；他再将活塞推至注射器底端，用橡皮帽封住小孔，使注射器内近似真空，再向水桶中缓慢加水、活塞再次缓慢滑动，水和桶的总质量为6460g。g取10N/kg，忽略滑轮摩擦和线重。求： （1）针筒50mL刻度线处距针筒底部为8cm。针筒内部横截面积； （2）测得的大气压强。 大气压的变化 【例1】如图所示为小明设计的气压计，先向瓶中装入适量红色的水，用插有玻璃管的瓶塞塞紧瓶口后，红水升到玻璃管一定的高度，但高度不够，此时应向瓶内_______（选填“吸气”或“吹气”），使水上升到瓶口以上适当位置。携带该气压计从一楼到五楼，玻璃管内的液面会______（选填“升高”“降低”或“不变”）。 【变式1】有一种炊具叫“高压锅”，“高压锅”中的“压”字的含义指的是 _______（选填“压强”、“压力”）；“高压锅”能更快地煮熟食物，不仅节约了时间；“高压锅”能更快煮熟食物是利用了“气压增大，沸点 _______的原理（选填“升高”、“降低”或“不变”）。如图为同一密封的小包装袋食品的两张照片，_____（选填“甲”或“乙”）图摄于海拔较高的地方。 【变式2】晴朗炎热的夏日，小明去体育场骑行，骑行中发现：在烈日下暴晒的自行车轮胎有爆裂现象。他猜想气体压强大小可能与气体温度有关。回家后，他将一定质量的气体放入体积不变的容器中，借助压强传感器探究气体压强与温度的关系，实验数据如下表。 气体温度t／℃ 0 25 50 75 100 气体压强p／×103Pa 100 110 120 130 140 试完成下列问题： （1）晴朗炎热的夏日其大气压比潮湿闷热的夏日大气压______（选填“高”、“差不多”或“低”）。 （2）分析比较表中密闭气体的温度、压强及相关条件，可归纳得出的初步结论是_________。 （3）请你简单说明，轮胎爆裂的原因是_______________。 （4）根据以上探究，猜想气体压强大小还可能与气体的__________有关。 考点清单 理 流体压强 1 . 流体压强与流速的关系 （1）流体：液体和气体没有一定的形状，都具有流动性，因此统称为流体。 （2）实验探究：流体压强与流速的关系 【实验一】分不开的纸。如图所示，手握两张纸，让纸自然下垂，在两张纸中间向下吹气。发现两张纸不但不分开，反而会靠拢。 实验分析：吹气时，两张纸条内侧空气流动 ，压强变 ，而纸条外侧空气的流速基本不变，气压相对较大，存在压强差，因而有 差，是这个压力差把两纸条压到了一起。 实验结论：在气体中，流速越大的位置，压强越 。 【实验二】吹不开的乒乓球。如图所示，在盛水的浅容器中放入两个乒乓球，使两球间隔一定的距离且静止。现用一细纸管向两乒乓球中间吹气，两乒乓球会靠拢。 实验分析：两个乒乓球向中间靠拢，说明两球内侧受到液体的压强变小，吹气前后两球外侧受到液体压强不变，球内外存在 差，因而存在压力差，两球在 作用下向中间靠拢。 实验结论：在液体中，流速越大的位置，压强越小。 【实验三】如图所示，水从左边蓄水容器流向下方的水平玻璃管。当水从下方的玻璃管中流出时，竖直细管中液面有高有低。 实验分析：水从下方的玻璃管中流出时，竖直细管中的 液面高低不同，细管中液面越高，对应下方玻璃管内液体的压强越大。c管下方的液体流速大，压强小；a管下方的液体流速小，压强大。 （3）流体的压强与流速的关系： 流体压强与流速有关，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。 2. 流体压强规律的应用 （1）文丘里流量计 文丘里流量计是一种测量有压管道流量的装置，常用于测量空气、天然气、水等流体的流量。流体在通过流量计时局部收缩，从而使流速增大，压强减小，因此流体在截面1和截面2处有 ，通过测量压强差来测量流量大小。 （2）火车站台上的安全线 在火车站和地铁站的站台上往往要画一条安全线。原因是：当火车或地铁进站时，会带动人和车之间的空气的流速加快，人外侧空气流速慢压强大，而内侧流速快压强 ，会产生一个向 侧的压强差，将人推向火车，易出现危险。 （3）海上航行的舰船之间需保持一定距离 高速同向行驶的船舶如果靠得太近，两船之间水流的流速大，压强小于船外侧的压强。水流的压力差会使两船相互“吸引”而发生碰撞事故。因此，大型舰队在海上做编队航行时，各舰船之间需保持一定距离，以防止相邻舰船间因水流的压力差而发生碰撞。 航行的舰船之间需保持一定距离 飞机的升力 （4）机的升力 飞机起飞前，先在跑道上跑一段距离。空气相对机翼向后运动。因为机翼的形状是上凸下平，所以上方空气流速快，压强小，机翼上、下方存在压强差，产生压力差，形成了向上的升力。机翼上、下表面的压强差是产生升力的原因。 易错清单 拨 1. 不能正确判定流体流速的大小。 在应用流体压强与流速的关系解释有关现象时，常用的判定流速大小的方法有以下三种： （1）流体在相同时间内通过的路程越长，流体的流速越大； （2）在单位时间内通过管道横截面的流体的体积相同时，管道的横截面积越小，流体的流速越大； （3）在高速运动的物体（如高速运动的列车）周围，离物体越近流体的流速越大。 2. 误认为“流速大，压强大” 正确认知：‌流速越大，压强越小‌。例如向两张纸中间吹气，纸片靠拢，正是因为中间流速大、压强小，外侧压强大将纸推向中间。 3. 判断流速时忽略形状和路径差异 例如，机翼、赛车尾翼、香蕉球等。 正确方法：观察流体经过的路径长短和截面积。路径长、截面窄 → 流速快 → 压强小。 题型清单 解 流体压强与流速的关系 【例1】U形管两端的液面原来相平，小红向粗细不一的管子吹气时，液面变成如图所示情形，以下分析正确的是（　　） A．吹气时，A处的气体压强比处的小 B．吹气时，B处的气体流速比处的大 C．吹气时，A、B处气体压强相等 D．停止吹气后，U形管两端的液面不会恢复相平 【变式1】如图所示，阀门k关闭，用抽气机在足够长的玻璃管内液面上方持续抽真空，液体密度为ρ，重力与质量的比值为g，管内液高h1，C点距离容器液面深度h2，此时容器液面上方的大气压强p0=________（用题目出现的物理量符号表达）。关闭抽气机，打开阀门k，把液体从左侧抽出，此时A点的液体流速大于B点，数字液体压强计A、B的读数分别为pA、pB，pA______pB（选填“>”、“=”或“<”），依据是：___________。 【变式2】高铁站的候车区一般在地面上标有黄色警戒线，称为安全线，主要起到提醒和警示作用。为了明确设置安全线的原因，小航查阅资料后获得如下信息： ①液体和气体没有一定的形状，都具有流动性，因此统称为流体； ②列车进站时会带动周围的气体流动，且车速越大，气体流动速度越大； ③如果乘客与列车靠得过近，存在被列车“吸”过去的危险； ④不同运行速度的列车对应安全线到站台边缘的距离如表所示。 列车速度 安全线到站台边缘的距离 不大于120千米/小时 1.0米 120千米/小时至160千米/小时 1.5米 160千米/小时至200千米/小时 2.0米 请根据相关材料，回答下列问题。 （1）乘客被列车“吸”过去是源于乘客和列车之间的气压________。根据上述材料信息还可知：流体压强和流速有关，随着流体流速增大，流体压强将________；（均选填“增大”或“减小”） （2）流体压强和流速的关系应用非常广泛，文丘里流量计可用于测量有压管道天然气流量，其结构示意图如图所示； （a）若有压管道内天然气没有流动，则文丘里管内液面高度差为___________。 （b）当文丘里管内液面高度差为Δh时，查阅相关资料可知此时截面S1、S2位置的流速差为Δv，则该有压管道内天然气的流速大小为___________。（用S1、S2、Δv的代数式表示） 流体压强规律的应用 【例1】非洲草原犬鼠是一种哺乳动物，有很强的环境适应能力。如图所示是其洞穴的横截面示意图，洞穴有两个出口，一个是平的，而另一个则是隆起的土堆。这种离地面很深、洞口形状各异、看似简单的洞穴却有很强的空气流动能力，成为一个天然的“空调器”。请结合所学知识，回答下列问题。 （1）如图所示，洞穴中空气流动的方向是__________（选填“从A洞口流入”或“从B洞口流入”）； （2）当洞穴周围处于__________状态时，此“空调器”会失去效果； （3）下列行为或做法与犬鼠洞穴“空调器”运用的科学原理相同的有_______（填字母序号）。 A．并列行驶的军舰“不能靠得太近” B．列车进站时，旅客必须站在安全线外 C．盒装牛奶喝完后，再用力吸一下，纸盒变扁了 【变式1】小华观察发现：同一河流，狭窄处比宽阔处水流更快。受此启发，他结合所学物理知识，设计了四种装置吸取液体肥，用于学校劳动基地水肥一体化灌溉，各装置剖面如图所示。在左端管口横截面积和水流流速相同的情况下，下列设计中吸肥最快的是（　　） A． B． C． D． 【变式2】如图甲所示，小明的妈妈为了躲避盛夏热辣的阳光，想在电动车的前把上安装遮阳伞，可商家告诉妈妈根据《上海市非机动车安全管理条例》，自2021年5月1日起，已明确禁止在非机动车上加装遮阳伞。为探其原因，小明根据遮阳伞的形状制作了如图乙所示的模型，并查阅资料了解到模型上表面呈圆弧状，上方的空气流速快；下表面较平整，下方的空气流速慢。小明把该模型穿在一根铁丝上并固定，在铁丝的上下各用一个力传感器施加向上、向下的拉力后，打开电扇对着模型吹风，如图丙所示。结果发现：上面力传感器的示数变小，下面力传感器的示数变大。 （1）根据实验现象比较模型上、下表面受到的流动气体压强的大小关系，并结合相关条件可归纳出流动气体的压强与流速的关系是：______； （2）结合之前学过的知识：在其他条件相同时，压力越大，摩擦力也越大。请你根据上述信息帮小明解释非机动车禁止加装遮阳伞的原因：______； （3）下列生活实例中，不能利用上述的规律解释的是______。 A．一阵大风吹来，伞面被吹翻 B．将氢气球放手后，它会飘向空中 C．跑车尾部安装上平下凸的气流偏导器，增加抓地力 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 大气压强与流体压强 思维导图 串 考点清单 理 大气压强 1. 大气压的存在实验 （1）覆杯实验 ①如图甲所示，把杯内加满水，将硬纸片放在塑料杯杯口，用手按住并倒置过来，放手后，发现硬纸片没有掉下来。原因分析：杯中装满水，排出了空气，杯内水对硬纸片向下的压强小于大气对硬纸片向上的压强，由于大气压的作用，硬纸片没有掉下来。 ②如图乙所示，把杯内加满水，将硬纸片放在塑料杯杯口，用手按住，并倒置过来，将纸杯朝不同的方向，发现硬纸片都不会脱落。说明大气向各个方向都有压强。 甲 乙 （2）模拟马德堡半球实验 将两个带拉环的半球相对合起来，用力下压两边的抽气阀，使两个半球内的空气尽量排出。请力气大的同学向两边拉，如图所示，发现不能两个半球拉开。 现象分析：半球内部几乎没有气体，也就没有向外的压强（压力），外部有大气，对半球的四周表面有压强，所以是大气压强把两个半球紧紧压在一起。证明大气存在压强并且很大。 （3）探究归纳：大气与液体一样，向各个方向都有压强。 2. 大气压 （1）概念：地球被一层厚厚的大气层包围着，与液体一样，大气对其内部各个方向产生压强。这种压强称为大气压强。简称大气压或气压。 （2）大气压产生的原因：地球周围的空气层因地球的吸引而受到重力作用，同时空气又具有流动性，因此大气对浸在空气中的物体表面就产生了压强。 （3）大气压的特点：在大气层内部向各个方向都有压强；在同一高度、同一地点向各个方向的压强大小相等。 （4）大气压存在的现象：生活中吸饮料、吸药液、吸墨水等例子都表明大气压的存在，实际上，一切“吸”液体的过程都是靠管内外气体压强差将液体“压”的过程。 3. 大气压的测量 （1）托里拆利实验 ①在长度大约1米、一端封闭、一端开口的玻璃管中灌满汞，排出空气。 ②一只手握住玻璃管中部，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汞的槽里。 ③待开口端全部浸入汞时放开手指，将管子竖直固定，当管内汞停止下降时，读出此时汞柱的高度，约760mm。 ④若玻璃管倾斜，进入到玻璃管内汞的长度会变大，但汞柱的竖直高度不变，仍是760mm。 （2）实验分析：考查图中红线处管内外的汞液面，由于液体中同一水平面各处压强相等，管外汞液面上方是空气，所以该平面两侧的压强均等于大气压。而管内该平面上方是760 mm高的汞柱，汞柱的上方没有空气，是真空，液体静止时该处平面上下压力平衡，故大气压等于760 mm高的汞柱产生的压强。 （3）实验结论 大气压的数值等于它支撑的这段汞柱产生的压强，即p大气压=p汞 （4）理解托里拆利实验 ①汞柱的高度：汞柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差，不是指管倾斜时汞柱的长度，实验过程中，只要测量正确（测量高度差），玻璃管是否倾斜不影响实验结果（选填“影响”或“不影响”）。管内汞柱的高度只与外界的大气压有关，与管的粗细、长度、形状、插入水银中的深度都无关，改用粗一些或细一些的玻璃管不影响结果（选填“影响”或“不影响”）。 ②玻璃管口在汞中的深度：玻璃管口在汞槽内的深度不影响实验结果，稍稍向上提或向下按玻璃管，只能改变管内水银柱上方真空部分的体积，而汞柱的高度不变。 ③玻璃管内漏进空气：实验时，如果玻璃管内漏进去一些空气，因为管内空气能够产生压强，所以会使水银柱的液面下降，测量结果变小（选填“大”或“小”）。 ④托里拆利实验如果用水来做，则水的高度大约10.3m，太不方便。计算过程： （5）标准大气压 托里拆利当时测得管内外汞面的高度差为760mm，通常把这样大小的大气压叫作标准大气压。 760mm高的汞柱产生的压强 p0=ρ水银gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105 Pa 粗略计算时可取标准大气压为1.0×105 Pa。 4. 气压计 测量大气压的仪器叫做气压计。 （1）水银气压计：在托里拆利实验中，如果玻璃管旁立一个刻度尺，读出水银柱的高度，就知道当时的大气压了，这就是一个简单的水银气压计。水银气压计比较准确，但携带不便。 （2）金属盒气压计（又称无液气压计）：它的主要部分是一个波纹状真空金属盒，气压变化时，金属盒厚度会发生变化，传动装置将这种变化转化为指针的偏转，指示出气压的大小。 5. 大气压与高度的关系 （1）大气压与高度的关系 ①大气压随高度增加而减小，在海拔3000m以内，每升高10m，大气压大约减小100pa。 ②大气压随海拔高度的升高而减小的原因：大气压由于大气受重力而产生，因为海拔越高，空气越稀薄，空气密度变小，大气重力变小，因此大气压就会降低。当离开地面的高度达到100km时，大气就变得极其稀薄了。 （2）高度计：因为大气压强随高度的增加而减小，我们可测出不同高度的气压值，把它们的对应关系刻在无液气压计的刻度盘上即变成了高度计。 6. 水的沸点与大气压的关系 （1）实验探究 ①如图所示，将水加热至沸腾后停止加热，沸腾停止，若将烧瓶内部的空气抽出，停止沸腾的水又重新沸腾起来。 ②现象分析：抽出空气，瓶内气压降低，停止沸腾的水能重新沸腾起来，说明水的沸点降低了。 ③实验结论：液体的沸点与表面上方的气压有关，气压减小，沸点降低；气压增大，沸点升高。 （2）水的沸点与气压值对照表：观察表格可以得出水的沸点与气压之间的关系。 气压值 （×103pa） 1 2 3 5 10 20 30 50 70 101 沸点 （℃） 4 16 23 32 46 60 69 81 90 100 ①气压越大，水的沸点越高；气压越小，水的沸点越低。 ②在1标准大气压下，水的沸点为100℃。在海拔8848米的珠穆朗玛峰顶上，大气压约为31000pa，水的沸点大约是：70℃（69~75℃间均正确）。 （3）高压锅的原理：高压锅使锅内部的气压高于1个大气压，水的沸点升高，要在高于100℃时才沸腾，这样高压锅内部就形成高温高压的环境，饭就容易很快做熟。 易错清单 拨 1. 不能正确判断大气压随高度变化的趋势：随高度增加而减小 很多学生误认为“大气压随高度增加而增大”，这是典型错误。实际上，‌大气压随高度增加而减小‌，因为空气密度逐渐变稀薄。在海拔3000米以内，每上升约10米，大气压大约降低100 Pa。 2. 误用液体压强公式p=ρgh计算大气压 大气层密度不均匀，且高度极大，‌不能直接用此公式计算大气压或估算大气层厚度‌。虽然可用近似规律（如每升高12米，气压下降133 Pa）估算高度，但不可硬套公式。 3. 托里拆利实验中的常见误解 错误理解 正确解释 水银柱高度与玻璃管粗细有关 ‌无关‌，只由外界大气压决定 玻璃管倾斜时，水银柱高度下降 倾斜后长度变长，但‌竖直高度不变‌ 管顶有真空，说明大气压作用在管壁上 大气压作用在水银槽液面上，支撑管内水银柱 题型清单 解 大气压的存在与应用 【例1】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 【分析】甲图是托里拆利实验；乙图是自制气压计，知道大气压随海拔高度的增加而降低；丙图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。 【详解】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1】下图用真空采血管抽血时，护士将采血针一端刺入人体静脉后，另一端插入真空采血管中，血液便会自动流入采血管。血液流入采血管的原理是（　　） A．靠自身重力流入采血管 B．利用流速大压强小的原理把血液压入采血管 C．被空气压入采血管 D．由血压压入采血管 【答案】D 【分析】真空试管内气体压强小于检查者血压，是大气压的应用。 【详解】真空采血管在组装后应保持一定的负压，即真空试管内气体压强小于检查者血压，针头插入检查者的静脉时，在检查者血压的作用下，血液流入真空采血管。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 【变式2】小明在超市买了一个“真空”罐头，罐头的瓶盖很难打开，小明的哥哥找来一个勺子在瓶盖边缘撬了几下（如下列图片所示），听到“噗”的一声后，用手一拧瓶盖就被打开了。下列有关说法正确的是（　　） A．瓶盖很难打开是因为瓶内气压比瓶外气压大 B．将纸巾铺在瓶盖上更容易拧开瓶盖，是因为增大了手与瓶盖间的压力 C．用勺子撬瓶盖，可以减小瓶盖上方受到的压强 D．用勺子撬瓶盖，能使空气进入瓶内，减小压强差 【答案】D 【分析】是大气压的应用。用勺子在瓶盖边缘撬了几下后，大气进入瓶子内部，减小压强差，这时瓶内外气体的压力差很小。 【详解】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，减小压强差，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D正确，ABC错误。故选D。 大气压的测量 【例1】如图所示，甲图为托里拆利实验图，乙图为自制气压计，则下列说法错误的是（　　） A．将两个实验器材从山顶拿到山脚，则甲玻璃管内的液面会下降，乙的会上升 B．将甲玻璃管稍微倾斜，管内的水银长度会变大 C．将甲槽内再注入少量水银，管内外高度差不变 D．托里拆利实验是最早测量出大气压数值的实验 【答案】A 【分析】运用托里拆利实验分析甲图；运用气压计的构造及原理分析乙图。 【详解】A．甲是托里拆利实验，将实验器材从山顶拿到山脚，外界大气压变大，则甲玻璃管内的液面会上升，乙是自制气压计，将实验器材从山顶拿到山脚，外界大气压变大，则乙玻璃管内的液面会下降，故A错误，符合题意； B．托里拆利实验是通过管内外水银面的高度差显示大气压的，若玻璃细管稍微倾斜，外界大气压没有改变，水银柱的压强也没有改变，所以管内外的水银面的高度差将不变，但管内的水银长度会变大，故B正确，不符合题意； C．托里拆利实验是通过管内外水银面的高度差显示大气压的，将甲槽内再注入少量水银，外界大气压没有改变，水银柱的压强也没有改变，所以管内外的水银面的高度差将不变，故C正确，不符合题意； D．托里拆利实验测出大气压能支撑760mm高的水银柱，最早测量出大气压数值，故D正确，不符合题意。 故选A。 【变式1】在一次物理实验活动中，小明需要测量一种未知液体的密度。他计划用两种不同的方法进行测量，并比较结果：先利用托里拆利实验的原理制作简易气压计进行推算，再使用天平和量筒进行常规测量验证。请你根据他的实验过程，回答下列问题： （1）小明首先利用如图所示的托里拆利实验装置进行测量。他将一根长约1m的玻璃管内装满水银，倒置在水银槽中，测得管内水银柱的高度为h0，随后，小明用足够长的玻璃管和相同的操作方法，将水银替换为待测液体，在同一环境下测得管内液柱的高度为h1。根据两次测量情况，推导出待测液体密度的表达式ρ液=___________。（已知水银的密度为ρ0，用ρ0、h0、h1表示） （2）为验证上述结果，小明用天平和量筒再次测量该液体密度。将天平放在水平台上，观察到天平如图甲所示，接下来小明应___________；调节后发现指针静止时偏向分度盘中央刻度线左侧，他应将平衡螺母向___________端调节，直至天平横梁水平平衡。 （3）天平调平后，小明先测出烧杯与适量液体的总质量，砝码及游码位置如图乙所示，其读数为___________g。然后，他将烧杯中的部分液体倒入量筒中，量筒内液面位置如图丙所示，则量筒中液体体积为_________cm3.接着他用天平测出烧杯和剩余液体的质量为28g，请根据以上数据，计算出该液体的密度为___________kg/m3。 （4）小明发现，用“简易气压计法”测得的密度值比用“常规测量法”测得的密度值偏大。请你分析一种可能的原因：在利用气压计测量该种液体密度时，玻璃管内___________。 【答案】（1）；（2）将游码移至标尺左端的零刻度线处；右；（2）与（3）应用常规方法测量液体的密度； 94；60；；（4）有少量空气 【分析】（1）托里拆利实验中，根据大气压等于液柱产生的压强可计算液体密度；（2）测量液体密度的实验器材和实验步骤。 【详解】（1）托里拆利实验中，大气压等于液柱产生的压强 解得 （2）天平放在水平台上后，游码未归零，应将游码移到标尺左端的零刻度线处。 指针偏向分度盘左侧，说明左侧偏重，应将平衡螺母向右端调节。 （3）砝码质量 游码示数 ，故烧杯与液体总质量 量筒内液体体积 倒出液体的质量 故液体密度 （4）玻璃管上方有空气，导致液柱产生的压强小于大气压，所测h1偏小，由，所以密度值计算结果偏大。 【变式2】小丰将如图甲所示的注射器固定在水平桌面上，并将活塞末端通过水平细线绕过定滑轮与水桶相连，如图乙所示来测量大气压强。他先开放注射器小孔。向水桶中缓慢加水，当活塞向左缓慢滑动时（可视为平衡状态），测得水和桶的总质量为210g；他再将活塞推至注射器底端，用橡皮帽封住小孔，使注射器内近似真空，再向水桶中缓慢加水、活塞再次缓慢滑动，水和桶的总质量为6460g。g取10N/kg，忽略滑轮摩擦和线重。求： （1）针筒50mL刻度线处距针筒底部为8cm。针筒内部横截面积； （2）测得的大气压强。 【答案】（1）6.25cm2；（2）1.0×105Pa 【分析】设计实验估测大气压的值，原理是p=F压/S 【详解】（1）针筒有刻度部分的长度为8cm，针筒内部横截面积为 （2）由题意可知 大气压力 则测得的大气压强为 大气压的变化 【例1】如图所示为小明设计的气压计，先向瓶中装入适量红色的水，用插有玻璃管的瓶塞塞紧瓶口后，红水升到玻璃管一定的高度，但高度不够，此时应向瓶内_______（选填“吸气”或“吹气”），使水上升到瓶口以上适当位置。携带该气压计从一楼到五楼，玻璃管内的液面会______（选填“升高”“降低”或“不变”）。 【答案】 吹气 升高 【分析】知道大气压与高度的关系。 【详解】由题意知道，简易气压计的玻璃管中液面高度略高于瓶口，此时装置内气压较小，可以向瓶内吹气增大瓶内的气压，使液柱升高到瓶口以上适当位置。 从一楼到五楼，海拔升高，瓶内气压不变，外界大气压变小，在气压差的作用下玻璃管内液面升高。 【变式1】有一种炊具叫“高压锅”，“高压锅”中的“压”字的含义指的是 _______（选填“压强”、“压力”）；“高压锅”能更快地煮熟食物，不仅节约了时间；“高压锅”能更快煮熟食物是利用了“气压增大，沸点 _______的原理（选填“升高”、“降低”或“不变”）。如图为同一密封的小包装袋食品的两张照片，_____（选填“甲”或“乙”）图摄于海拔较高的地方。 【答案】 压强 升高 乙 【分析】知道液体的沸点与气压的关系；知道海拔高度越高，大气压强越小。 【详解】“高压锅”中的“压”字的含义指的是压强，高压锅使用时，锅内的气压大于外界大气压；“高压锅”能更快地煮熟食物，是因为高压锅内的气压大于外界大气压，水的沸点高于100℃， 因此“高压锅”能更快煮熟食物是利用了“气压增大，沸点升高”。 海拔高度越高，大气压强越小，袋内气体的压强大于外界大气压，袋内气体体积膨胀，所以图乙是拍摄于海拔较高的地方，袋内气体的质量不变，体积增大。 【变式2】晴朗炎热的夏日，小明去体育场骑行，骑行中发现：在烈日下暴晒的自行车轮胎有爆裂现象。他猜想气体压强大小可能与气体温度有关。回家后，他将一定质量的气体放入体积不变的容器中，借助压强传感器探究气体压强与温度的关系，实验数据如下表。 气体温度t／℃ 0 25 50 75 100 气体压强p／×103Pa 100 110 120 130 140 试完成下列问题： （1）晴朗炎热的夏日其大气压比潮湿闷热的夏日大气压______（选填“高”、“差不多”或“低”）。 （2）分析比较表中密闭气体的温度、压强及相关条件，可归纳得出的初步结论是_________。 （3）请你简单说明，轮胎爆裂的原因是_______________。 （4）根据以上探究，猜想气体压强大小还可能与气体的__________有关。 【答案】（1）高；（2）气体的质量、体积一定时，气压随气体温度的升高而增大；（3）见解析；（4）质量 【分析】会分析比较表中密闭气体的温度、压强及相关条件，归纳结论。了解大气压与高度、地点、天气、季节等的关系。 【解析】（1）晴朗炎热的夏日大气压比潮湿闷热的夏日大气压高。因为晴朗炎热的天气空气中水蒸气含量低，而潮湿闷热的天气空气中水蒸气含量高，水蒸气会降低大气压。 （2）将一定质量的气体放入体积不变的容器中，保证了气体的质量、体积一定，根据表格中的数据温度越高，气压越大。因此可归纳得出的初步结论是：一定质量的气体，在体积不变时，温度越高，压强越大。 （3）轮胎爆裂的原因是：烈日下暴晒，轮胎内气体温度升高，压强增大，超过了轮胎材料所能承受的极限。 （4）根据给车胎打气过多会爆炸，猜想气体压强大小还可能与气体的质量有关。 考点清单 理 流体压强 1 . 流体压强与流速的关系 （1）流体：液体和气体没有一定的形状，都具有流动性，因此统称为流体。 （2）实验探究：流体压强与流速的关系 【实验一】分不开的纸。如图所示，手握两张纸，让纸自然下垂，在两张纸中间向下吹气。发现两张纸不但不分开，反而会靠拢。 实验分析：吹气时，两张纸条内侧空气流动快，压强变小，而纸条外侧空气的流速基本不变，气压相对较大，存在压强差，因而有压力差，是这个压力差把两纸条压到了一起。 实验结论：在气体中，流速越大的位置，压强越小。 【实验二】吹不开的乒乓球。如图所示，在盛水的浅容器中放入两个乒乓球，使两球间隔一定的距离且静止。现用一细纸管向两乒乓球中间吹气，两乒乓球会靠拢。 实验分析：两个乒乓球向中间靠拢，说明两球内侧受到液体的压强变小，吹气前后两球外侧受到液体压强不变，球内外存在压强差，因而存在压力差，两球在压力差作用下向中间靠拢。 实验结论：在液体中，流速越大的位置，压强越小。 【实验三】如图所示，水从左边蓄水容器流向下方的水平玻璃管。当水从下方的玻璃管中流出时，竖直细管中液面有高有低。 实验分析：水从下方的玻璃管中流出时，竖直细管中的 液面高低不同，细管中液面越高，对应下方玻璃管内液体的压强越大。c管下方的液体流速大，压强小；a管下方的液体流速小，压强大。 （3）流体的压强与流速的关系： 流体压强与流速有关，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。 2. 流体压强规律的应用 （1）文丘里流量计 文丘里流量计是一种测量有压管道流量的装置，常用于测量空气、天然气、水等流体的流量。流体在通过流量计时局部收缩，从而使流速增大，压强减小，因此流体在截面1和截面2处有压强差，通过测量压强差来测量流量大小。 （2）火车站台上的安全线 在火车站和地铁站的站台上往往要画一条安全线。原因是：当火车或地铁进站时，会带动人和车之间的空气的流速加快，人外侧空气流速慢压强大，而内侧流速快压强小，会产生一个向内侧的压强差，将人推向火车，易出现危险。 （3）海上航行的舰船之间需保持一定距离 高速同向行驶的船舶如果靠得太近，两船之间水流的流速大，压强小于船外侧的压强。水流的压力差会使两船相互“吸引”而发生碰撞事故。因此，大型舰队在海上做编队航行时，各舰船之间需保持一定距离，以防止相邻舰船间因水流的压力差而发生碰撞。 航行的舰船之间需保持一定距离 飞机的升力 （4）机的升力 飞机起飞前，先在跑道上跑一段距离。空气相对机翼向后运动。因为机翼的形状是上凸下平，所以上方空气流速快，压强小，机翼上、下方存在压强差，产生压力差，形成了向上的升力。机翼上、下表面的压强差是产生升力的原因。 易错清单 拨 1. 不能正确判定流体流速的大小。 在应用流体压强与流速的关系解释有关现象时，常用的判定流速大小的方法有以下三种： （1）流体在相同时间内通过的路程越长，流体的流速越大； （2）在单位时间内通过管道横截面的流体的体积相同时，管道的横截面积越小，流体的流速越大； （3）在高速运动的物体（如高速运动的列车）周围，离物体越近流体的流速越大。 2. 误认为“流速大，压强大” 正确认知：‌流速越大，压强越小‌。例如向两张纸中间吹气，纸片靠拢，正是因为中间流速大、压强小，外侧压强大将纸推向中间。 3. 判断流速时忽略形状和路径差异 例如，机翼、赛车尾翼、香蕉球等。 正确方法：观察流体经过的路径长短和截面积。路径长、截面窄 → 流速快 → 压强小。 题型清单 解 流体压强与流速的关系 【例1】U形管两端的液面原来相平，小红向粗细不一的管子吹气时，液面变成如图所示情形，以下分析正确的是（　　） A．吹气时，A处的气体压强比处的小 B．吹气时，B处的气体流速比处的大 C．吹气时，A、B处气体压强相等 D．停止吹气后，U形管两端的液面不会恢复相平 【答案】B 【分析】运用流体压强与流速的关系分析判断。 【详解】ABC．如果在左端往装置里急吹气，由于A处比B处粗，导致A处气流速度小于B处的气流速度，根据流体压强和流速的关系可知，A处气流压强大于B处的气流压强，在左右压强差的作用下管水面下降，B管水面升高，故AC错误，B正确； D．如图所示，该容器上端开口底部互相连通，构成连通器，根据连通器原理可知，停止吹气后，U形管两端的液面将保持相平，故D错误。 故选B。 【变式1】如图所示，阀门k关闭，用抽气机在足够长的玻璃管内液面上方持续抽真空，液体密度为ρ，重力与质量的比值为g，管内液高h1，C点距离容器液面深度h2，此时容器液面上方的大气压强p0=________（用题目出现的物理量符号表达）。关闭抽气机，打开阀门k，把液体从左侧抽出，此时A点的液体流速大于B点，数字液体压强计A、B的读数分别为pA、pB，pA______pB（选填“>”、“=”或“<”），依据是：___________。 【答案】 ρgh1 < A点的流速比B点的流速快 【分析】应用托里拆利实验原理进行计算；应用流体压强与流速的关系判断数字液体压强计A、B的读数。 【详解】根据托里拆利实验可知大气压等于上方是真空的液柱产生的液体压强，液柱高度是管内外液面的高度差，即为h1，所以大气压 流体流速快的地方压强小。当阀门打开时，在流量一样的情况下，A点的流速快，故A点处的压强较小，即。 【变式2】高铁站的候车区一般在地面上标有黄色警戒线，称为安全线，主要起到提醒和警示作用。为了明确设置安全线的原因，小航查阅资料后获得如下信息： ①液体和气体没有一定的形状，都具有流动性，因此统称为流体； ②列车进站时会带动周围的气体流动，且车速越大，气体流动速度越大； ③如果乘客与列车靠得过近，存在被列车“吸”过去的危险； ④不同运行速度的列车对应安全线到站台边缘的距离如表所示。 列车速度 安全线到站台边缘的距离 不大于120千米/小时 1.0米 120千米/小时至160千米/小时 1.5米 160千米/小时至200千米/小时 2.0米 请根据相关材料，回答下列问题。 （1）乘客被列车“吸”过去是源于乘客和列车之间的气压________。根据上述材料信息还可知：流体压强和流速有关，随着流体流速增大，流体压强将________；（均选填“增大”或“减小”） （2）流体压强和流速的关系应用非常广泛，文丘里流量计可用于测量有压管道天然气流量，其结构示意图如图所示； （a）若有压管道内天然气没有流动，则文丘里管内液面高度差为___________。 （b）当文丘里管内液面高度差为Δh时，查阅相关资料可知此时截面S1、S2位置的流速差为Δv，则该有压管道内天然气的流速大小为___________。（用S1、S2、Δv的代数式表示） 【答案】（1）减小；减小；（2）0； 【分析】根据在相同时间内截面的流量相等列出等式，可得v2，从而求出流速差Δv；最后得出有压管道内天然气的流速。 【详解】（1）乘客被列车“吸”过去是源于乘客和列车之间的气压减小。根据上述材料信息知道，流体压强和流速有关，随着流体流速增大，流体压强将减小。因为列车进站时带动周围气体流动，使乘客与列车之间的空气流速变大，根据流体压强与流速的关系，此处压强变小，而乘客身后的空气流速相对较小，压强大，从而产生一个推向列车的压力差，导致乘客有被“吸”过去的危险。 （2）若有压管道内天然气没有流动，则文丘里管内液面高度差为0。因为天然气不流动时，管道内各处压强相等，根据连通器原理，文丘里管内液面应保持水平，高度差为0。 天然气从管道流过时，在相同时间内截面的流量相等，则有，可得。 由图可知，v2>v1，则流速差 解得有压管道内天然气的流速 流体压强规律的应用 【例1】非洲草原犬鼠是一种哺乳动物，有很强的环境适应能力。如图所示是其洞穴的横截面示意图，洞穴有两个出口，一个是平的，而另一个则是隆起的土堆。这种离地面很深、洞口形状各异、看似简单的洞穴却有很强的空气流动能力，成为一个天然的“空调器”。请结合所学知识，回答下列问题。 （1）如图所示，洞穴中空气流动的方向是__________（选填“从A洞口流入”或“从B洞口流入”）； （2）当洞穴周围处于__________状态时，此“空调器”会失去效果； （3）下列行为或做法与犬鼠洞穴“空调器”运用的科学原理相同的有_______（填字母序号）。 A．并列行驶的军舰“不能靠得太近” B．列车进站时，旅客必须站在安全线外 C．盒装牛奶喝完后，再用力吸一下，纸盒变扁了 【答案】（1）从B洞口流入；（2）无风；（3）AB 【分析】应用流体压强与流速的关系解释现象。 【详解】（1）由图可知，A洞口凸，B洞口平，有风经过时，相同时间内，经过B时速度小、压强大，经过A时速度大、压强小，洞中出现压强差，使空气顺利进入洞穴。故风是从B洞口流入。 （2）当洞穴周围处于无风状态时，此时两洞口流体流速差值不明显，洞内两侧压强相等，此“空调器”会失去效果。 （3）“犬鼠洞穴空调器”运用的科学原理是流体压强与流速的关系，分析可知，并列行驶的军舰不能靠得太近”、列车进站时，旅客必须站在安全线外，运用的科学原理都是流体压强与流速的关系；盒装牛奶喝完后，再用力吸一下，纸盒变扁了，运用的是大气压，故选AB。 【变式1】小华观察发现：同一河流，狭窄处比宽阔处水流更快。受此启发，他结合所学物理知识，设计了四种装置吸取液体肥，用于学校劳动基地水肥一体化灌溉，各装置剖面如图所示。在左端管口横截面积和水流流速相同的情况下，下列设计中吸肥最快的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【分析】应用流体压强与流速的关系解释现象。 【详解】如图A 装置中间管道最窄，在水流量相同的情况下，水在A装置狭窄处流速最快，根据流速越大压强越小，此处压强会变得很小，与外界大气压形成较大的压强差，从而能快速将液体肥吸上来。故BCD不符合题意，A符合题意。故选A。 【变式2】如图甲所示，小明的妈妈为了躲避盛夏热辣的阳光，想在电动车的前把上安装遮阳伞，可商家告诉妈妈根据《上海市非机动车安全管理条例》，自2021年5月1日起，已明确禁止在非机动车上加装遮阳伞。为探其原因，小明根据遮阳伞的形状制作了如图乙所示的模型，并查阅资料了解到模型上表面呈圆弧状，上方的空气流速快；下表面较平整，下方的空气流速慢。小明把该模型穿在一根铁丝上并固定，在铁丝的上下各用一个力传感器施加向上、向下的拉力后，打开电扇对着模型吹风，如图丙所示。结果发现：上面力传感器的示数变小，下面力传感器的示数变大。 （1）根据实验现象比较模型上、下表面受到的流动气体压强的大小关系，并结合相关条件可归纳出流动气体的压强与流速的关系是：______； （2）结合之前学过的知识：在其他条件相同时，压力越大，摩擦力也越大。请你根据上述信息帮小明解释非机动车禁止加装遮阳伞的原因：______； （3）下列生活实例中，不能利用上述的规律解释的是______。 A．一阵大风吹来，伞面被吹翻 B．将氢气球放手后，它会飘向空中 C．跑车尾部安装上平下凸的气流偏导器，增加抓地力 【答案】（1）在流体中，流速越快的位置压强越小；（2）见解析；（3）B 【分析】应用流体压强与流速的关系解释现象。 【详解】（1）模型上表面呈圆弧状，上方的空气流速快；下表面较平整，下方的空气流速慢。上面力传感器的示数变小，下面力传感器的示数变大，说明模型整体受到一个向上的升力，由此可知，在流体中，流速越快的位置压强越小。 （2）遮阳伞上表面呈圆弧状，骑行时，上方空气流速大，压强小，下方流速慢，压强大，整体受到一个向上的升力，使得非机动车对地面压力减小，则摩擦力减小，车子抓地力不够，则容易出交通事故，所以非机动车禁止加装遮阳伞。 （3）A．一阵大风吹来，伞上方空气流速大，压强小，下方流速慢，压强大，整体受到一个向上的升力，所以伞面被吹翻，故A不符合题意； B．将氢气球放手后，它会飘向空中，这是因为氢气球受到的浮力大于重力，故B符合题意； C．跑车尾部安装上平下凸的气流偏导器，上方流速慢，压强大，下方空气流速大，压强小，整体受到一个向上的力，所以可以增加抓地力，故C不符合题意。 故选B。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $