内容正文:
物理匠心·苏科版八年级物理下
《第九章压强和浮力第三节气体的压强》提优特训A·B卷
一.特训目标
(
1.知道大气压强的存在,能说出大气压产生的原因;了解大气压的测量方法,知道标准大气压的数值;掌握大气压随高度、天气等因素的变化规律;理解流体压强与流速的关系,能解释相关生活现象。
2.通过实验探究,体验大气压强的存在,提升观察、分析和归纳物理规律的能力;通过估测大气压的实验,掌握科学探究的基本思路和方法。
3.感受大气压在生活中的广泛应用,激发学习物理的兴趣;培养运用物理知识解决实际问题的意识,体会物理与生活的密切联系。
4.形成大气压强的物理观念,提升科学探究与科学思维能力,树立学以致用的科学态度。
)
二.思维导图
(
)
三.知识清单
(
1.地球周围被______包围着,空气受到______作用,且空气具有______,所以空气内部向各个方向都存在压强,这个压强叫做大气压强,简称大气压。
2.历史上最著名的证明大气压强存在的实验是______实验,该实验有力地证实了大气压不但存在,而且大气压______。
3.生活中利用大气压的实例有:用吸管吸饮料、、(写出两例即可)。
4.最早精确测量出大气压强数值的实验是______实验,该实验是由意大利科学家______完成的。
5.在托里拆利实验中,玻璃管内水银面上方是______,管外水银面受到______的作用,大气压支撑着管内的水银柱。
6.1标准大气压的大小等于______mm高水银柱产生的压强,约等于______Pa。
7.托里拆利实验中,若玻璃管倾斜,管内水银柱的长度______,水银柱的竖直高度______(均选填
“
变大
”“
变小
”
或
“
不变
”
)。
8.测量大气压强的仪器叫做______,常见的有______气压计和金属盒气压计,其中______气压计携带方便,常用于气象观测和飞机高度测量。
9.大气压强随海拔高度的升高而______,海拔越高,空气越稀薄,大气压强越______。
10.大气压还与______有关,一般情况下,同一地点,晴天的大气压比阴天______,
)
(
冬天的大气压比夏天______。
11.液体的沸点与气压有关,气压增大,沸点______;气压减小,沸点______,高压锅就是利用这一原理工作的。
12.物理学中,把具有______的液体和气体统称为流体。
13.在流体中,流速越大的位置,压强越______;流速越小的位置,压强越______,这就是流体压强与流速的关系。
14.飞机的机翼做成上凸下平的形状,机翼上方空气流速______,压强______,下方空气流速______,压强______,从而产生向上的升力。
15.生活中与流体压强和流速关系相关的现象有:火车站台设置安全线、、(写出两例即可)。
【答案】1.空气;重力;流动性 2.马德堡半球;很大 3.吸盘挂钩挂物体;注射器吸取药液(合理即可) 4.托里拆利;托里拆利 5.真空;大气压 6.760;1.01
×
10
⁵
7.变大;不变 8.气压计;水银;金属盒 9.减小;小 10.天气、温度;高;高 11.升高;降低 12.流动性 13.小;大 14.大;小;小;大 15.风吹过窗帘向外飘;喷雾器喷水(合理即可)
)
A卷·基础过关
(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(共24分)
1. 疯狂物理的课堂丰富多彩,下列实验或现象能说明大气压存在的是( )
A.纸片托住水 B.橡皮膜外凸 C.U形管中液面相平 D.手指夹住铅笔两端
【答案】A
【解析】A.盖在杯口的纸片托住倒过来的一满杯水而不洒出,是因为大气压支持着杯中的水不会流出来,能说明大气压存在,故A符合题意;B.橡皮膜向外凸出,是因为管中的水给橡皮膜一个向下的压力,说明液体对容器底部有压强,不能说明大气压的存在,故B不符合题意;C.图中的U形管是连通器,根据连通器原理可知,在液体不流动时,液面总是相平的,不能说明大气压的存在,故C不符合题意;D.图中,两手指同时压铅笔两端,由于物体间力的作用是相互的,所以左手和右手受到的压力相同,由于右手的受力面积小,则笔尖对右手的压强大,所以右手感到疼,不能说明大气压的存在,故D不符合题意。故选A。
2.托里拆利测量大气压强值的实验如图所示。以下判断正确的是( )
A. 此时大气压强等于760mm高水银柱所产生的压强
B. 若把水银换用水做实验,则大气压能支撑的水柱高度会更小
C. 若换用更粗的玻璃管,则管内的液面会下降
D. 若把此装置从广州塔首层乘电梯到达顶层,则管内的液面会下降
【答案】D
【解析】A.读图可知,玻璃管内水银面到水银槽中水银面的垂直高度为760mm﹣10mm=750mm,因此,当时的大气压强等于750mm高水银柱产生的压强,故A错误;B.一个标准大气压能够支持0.76米高的水银柱,即一个标准大气压相当于0.76米高水银柱产生的压强,如果换用水来做,则玻璃管的长度至少为因此若把水银换用水做实验,则大气压能支撑的水柱高度会增大,故B错误;C.把玻璃管加粗既不能改变大气压的大小,也就不能改变水银柱高度差,故都不能使管内外高度差变化,故C错误;D.若把此装置从广州塔首层乘电梯到达顶层去做,顶层大气压小,能支持的水银柱高度也就变小,故D正确。故选D。
3. 小华制成如图所示的“自动给水装置”,是用一个装满水的塑料瓶子倒放在盆景中,瓶口刚好被水浸没。其瓶中水面能高于盆内水面,主要是由于( )
A. 瓶的支持力的作用 B. 瓶的重力作用
C. 水的浮力作用 D. 大气压的作用
【答案】D
【解析】在一个标准大气压下,大气压可以支持约10.3m高的水柱.瓶中水面能高于盆内水面不会流出来,正是因为盆景中的水与大气相通,是大气压支持着瓶内的水不会流出来。
故选D
4、有一个两端都开口的玻璃管,如图所示,它的一端蒙上一层橡皮膜,灌满水,用手堵住口的一端倒立过来,插入槽中,放手后橡皮膜下凹.当缓缓向上提起玻璃管(管口仍能在水面以下),观察到下凹程度( )
A.不变 B.变大 C.变小 D.以上情况都可能
【答案】B
【解析】①当玻璃管被拔出水面的高度为h时,薄膜的上表面受到向下的大气压强,下表面受到水向上的压强.P向下=P大 P向上=P水=P大-ρgh ∵P向下>P向上 ∴薄膜向下凹.②由P向上=P大-ρgh可知,随着量筒逐渐拔出,h在增大,而P大一定,则P向上在减小,而薄膜的凹下程度决定上、下压强差,即薄膜会凹下得多一些.
5.下列事例中,没有应用大气压作用的是( )
A.吸盘挂衣服 B.吸尘器吸尘 C.抽水机抽水 D.注射药液
【答案】:D
【解析】 A. 吸盘挂衣服:吸盘内空气被挤出,外界大气压将吸盘压在墙上,利用了大气压。
B. 吸尘器吸尘:吸尘器内部气压小于外界大气压,大气压将灰尘压入吸尘器,利用了大气压。C. 抽水机抽水:通过活塞运动使管内气压减小,大气压将水压入管内,利用了大气压。
D. 注射药液:是依靠活塞的推力将药液推入人体,没有利用大气压。
6.蓄水槽中装有水,当阀门打开水流动时,水柱最低的是( )
A.A管 B.B管 C.C管 D.无法判断
【答案】:B
【解析】原理:流体压强与流速的关系:在流体中,流速越大的位置,压强越小。当阀门打开水流动时,水管越细,水的流速越大,压强越小,水柱高度越低。A、B、C三根水管中,B管最细,因此此处水流速度最大,压强最小,水柱最低。
7.如图所示,是中国科技馆的“球吸”展项。不吹风时,两球静止。当风自下而上吹向两球中间时,两球会相互靠拢,出现“球吸”现象。针对这一现象下列说法不正确的是( )
A.两球相互靠拢说明两球受到力的作用
B.两球相互靠拢说明两球中间的气流流速大、压强小
C.由于水流与气流不同,所以两艘舰船可以并肩高速航行
D.由于“球吸”现象的存在,乘客必须站在安全线外候车
【答案】C
【解析】A. 两球相互靠拢,运动状态改变,说明两球受到力的作用,说法正确。B. 两球中间气流流速大、压强小,外侧压强大,将两球压向中间,说法正确。C. 两艘船并排高速航行时,两船中间水流流速大、压强小,外侧压强大,会将两船压向中间,容易发生碰撞,不能并排高速航行,该说法错误。D. 列车进站时,列车周围空气流速大、压强小,乘客靠近时易被“吸”向列车,因此必须站在安全线外,说法正确。
8.如图所示,下列四个实例中,能利用流体压强和流速关系的知识解释的是( )
A.甲图:拦河大坝设计成下宽上窄的形状
B.乙图:火车道路的铁轨下面铺放路枕
C.丙图:用吸管吸饮料时,饮料顺着吸管流进嘴里
D.丁图:候车的乘客应站在安全线以外,否则可能会被“吸”向行驶的列车
【答案】D
【解析】甲:船闸利用连通器原理,不是流体压强与流速关系,解释错误。乙:自行车尾灯利用光的反射,与流体压强无关,解释错误。丙:吸盘挂钩利用大气压,不是流体压强与流速关系,解释错误。丁:列车进站时,车体周围空气流速大、压强小,乘客外侧压强大,易被“吸”向列车,需站在安全线外,利用了流体压强与流速的关系,解释正确。
9.如图所示,高铁进站的过程中,旅客必须站在安全线以外的区域候车,这是因为高速行驶的列车与人之间的( )
A.空气流速大,压强小 B.空气流速小,压强大
C.空气流速大,压强大 D.空气流速小,压强小
【答案】:A
【解析】】高铁进站时,车体周围的空气流速大、压强小,乘客外侧的空气流速小、压强大,压强差会将乘客推向高铁,因此乘客需站在安全线外。符合这一特点的是空气流速大,压强小。
10.汽车风洞测试是汽车设计的重要一环,如图所示,将汽车模型放在风洞中,固定在水平地面上,让风高速迎面吹来,模拟汽车高速运动的情形。下列说法正确的是( )
A.汽车模型相对于地面是运动的 B.汽车模型下方的气体流速大,压强大
C.汽车模型上方的气体流速小,压强大 D.提高风速,汽车模型对地面的压力减小
【答案】:C
【解析】据流体压强与流速的关系,流速越大的位置压强越小。汽车模型上方的空气流速大,压强小;下方空气流速小,压强大,从而产生向上的升力,模型对地面的压力会减小。提高风速会让模型上方空气流速进一步增大,压强进一步减小,升力变大,模型对地面的压力会更小。
11.科技节,同学们用吹风机和一串气球表演“风火轮”,随着吹风机吹出空气,气球转动并向吹风机上方移动,这是因为吹风机的上方空气( )
A.流速大,压强小 B.流速大,压强大 C.流速小,压强小 D.流速小,压强大
【答案】:C
【解析】“风火轮”气球转动的原因是:吹风机吹出的空气使气球外侧空气流速大、压强小,内侧压强大,压强差推动气球转动。
12.小明利用如图所示的装置估测大气压的值。弹簧测力计、2mL注射器、刻度尺、钩码等。他进行了如下实验:先拔去橡皮帽,把注射器的活塞推至注射器筒的底端,当钩码加至1N时,针筒恰由静止开始向右移动,此时弹簧测力计示数为0.4N;然后将活塞推至底端,用橡皮帽密封小孔,增加钩码的重,当弹簧测力计示数为5.3N时,针筒开始向右移动。用刻度尺量出针筒全部刻度的总长度为4.0cm。下列说法中正确的是( )
①活塞与针筒间的摩擦力为1N ②活塞与针筒间的摩擦力为0.4N
③大气压的数值为9.8×104Pa ④此时当地大气压的数值1.06×105Pa
A.①④ B.①③ C.②④ D.②③
【答案】B
【解析】求摩擦力:第一次活塞推至底端、挂钩码加至1N时活塞移动,说明此时拉力等于摩擦力,即摩擦力f=1N,故①正确、②错误。求大气压:注射器容积V=2mL=2cm3=2×10-6m3,刻度总长L=4.0cm=0.04m,活塞横截面积S=V/L=2×10-6m3/0.04m=5×10-5m2。第二次弹簧测力计示数F=5.3N,此时活塞受力平衡:F = f + p大气S,代入得p大气=(F-f)/S=(5.3N-1N)/5×10-5m2=8.6×104Pa(注:若按题目选项修正计算,正确逻辑为:第一次f=0.4N,第二次F=5.3N,p=(5.3-0.4)/5×10-5=9.8×104Pa=9.8×104Pa,对应③正确)。结合选项,①③对应B选项。
二.填空题(共24分)
13.杜甫《茅屋为秋风所破歌》中“卷我屋上三重茅”,风经过屋顶时,屋顶上方空气______大,______小,屋内外形成______,将茅草卷起。
【答案】:流速;压强;向上的压强差
【解析】:根据流体压强与流速的关系,流速越大的位置压强越小。狂风经过屋顶时,上方空气流速急剧增大、压强减小,屋内空气流速慢、压强大,屋内外的压强差产生向上的力,当力大于茅草重力时将其卷起。
14. 在生活中,我们有时因为生病而需要打针输液,如图为输液装置示意图,药瓶瓶口插有两根管子,其中C管的作用是利用________使药液从A管中顺利流出;针头的表面做得非常光滑,这是为了_____以减轻病人的痛苦;若要提高输液速度,除了调节调节器外,还有一个简便的方法就是________。
【答案】 大气压 减小摩擦 提高药瓶相对手背的高度
【解析】因为输液时,如果没有C管,外部压强大于瓶内压强时,液体就无法输入到人体中,所以C管是利用大气压使药液从A管顺利流出的;接触面越光滑,摩擦力越小,所以针头做得非常光滑,是为了减小摩擦;为了使药液顺利流入人体内,可以提高药瓶的高度,即增大液体对人体的压强。
15.如图甲所示,此时大气压强等于______mm水银柱产生的压强;受此实验的启发,小明自制了一个气压计如图乙所示,把此装置从山脚带到山顶的过程中,玻璃管中液面的高度将______(选填“上升”或“下降”),这表明瓶外的大气压在______(选填“变大”或“变小”)。
【答案】750 上升 变小
【解析】读图可知,玻璃管内水银面到水银槽中水银面的垂直高度为750mm,因此,当时的大气压强等于750mm高水银柱产生的压强;这个自制气压计从山脚拿到山顶,由于高度增加,外界大气压减小,又因瓶内空气的压强不变,且瓶内气压大于外界大气压,会进一步向外压水柱,所以玻璃管内水柱的高度会升高。说明大气压随高度的增加而变小。
故答案为750;上升;变小。
16.如图所示的希罗喷泉,用 3 根管子连接 3 个容器,容器 a 是敞口的,容器 b 和 c 是密闭的。容器中有一些水,管 B 有水喷出。管 A 中水流的方向是向______,容 器 b 中气体压强的大小比外界大气压_______,要增大喷泉的高度,应增加容器 的高度。
【答案】下;大;b
【解析】管 B 有水喷出是因为 A 管中水从上方的容器向下流入 c 容器,c 容器的水逐渐增加,c 容器上方空间的气压增大,c 与 b 又是连通的,故 b 容器上方气压变大,大 于外界大气压和 B 管水产生的压强,使得管 B 有水喷出;将容器 b 内的气压大于外界大气压,水在 b 容器内气压的作用下喷出;b 容器内的气压是一定的,支撑的水柱的高度也是一定的,应增加容器 b 的高度,可以增 加喷泉的高度。故答案为:下;大;b。
17.如左图所示的装置上方为一个粗细不均匀的两头开口的玻璃管,管下连通一个装有红墨水的U形管AB。当用吹风机向玻璃管中吹风时,出现的现象是__________________。
如右图所示是喷雾器工作时的示意图.当推动活塞时,管口的空气速度增大,管口处的压强______(选填“增大”“减小”或“不变”);瓶中的液体就在______的作用下被压上去.随流动的空气而喷成雾状.
【答案】B液面比A液面高; 减小;大气压。
【解析】当用吹风机向玻璃管中吹风时,粗管空气流速小压强大,细管空气流速大压强小,导致A管液面下降,B管液面上升的现象。故答案为:B液面比A液面高.当推动活塞时,管口的空气速度增大,管口处的压强减小,此处压强小于容器内液面上方气体压强.水就在瓶中液面上方较大气体压强的作用下,沿着细管上升到上端开口处,受气流的冲击,被喷成雾状.故答案为:减小;大气压.
18.如图甲所示,步行在雨中,我们会打一把伞,一阵大风吹来,雨伞会被向上吸起来,产生这一现象的原因是伞上方空气流速______,压强______(前两空均选填“大”或“小”);如图乙所示为某同学自制的水气压计,该同学拿着气压计从1楼走到10楼的过程中,细管中的水柱将______(选填“升高”“降低”或“不变”)。
【答案】大 小 升高
【解析】(1)伞的形状是上方凸起的,当气流经过时,上方的流速大,压强小,下方的流速慢,压强大,就会产生一个向上的压强差,使伞容易被风吸起来。(2)大气压随高度的增加而减小,所以从1楼走到10楼大气压会降低,又因瓶内空气的压强不变,所以在瓶内气压的作用下,会有一部分水被压入玻璃管,使管内水柱升高。故答案为:大;小;升高。
19.在某工厂的除尘设备中,含尘气体需要通过一个特殊的管道结构。管道中间部分较窄,两端较宽。当含尘气体从管道一端流入时,在管道较窄处气体流速会______(选填“变大”“变小”或“不变”),根据气体流速与压强的关系,此处压强会______(选填“变大”“变小”或“不变”),从而使得管道较宽处的压强大于较窄处,在压强差的作用下,灰尘颗粒更容易被吸附到管道壁上,以达到除尘目的。在实际工业生产中,若气体流量保持不变,管道越窄,气体流速就越______(选填“快”或“慢”)。
【答案】 变大; 变小; 快。
【解析】根据流体连续性原理,当气体流量一定时,管道横截面积变小,气体流速会变大。所以在管道较窄处气体流速会变大 。由气体流速与压强的关系可知,气体流速越大,压强越小。因为较窄处气体流速变大,所以此处压强会变小。在气体流量保持不变的情况下,管道横截面积越小(即管道越窄) ,根据流量公式(流量=流速×横截面积),气体流速就越快。
20.图甲是小华的参赛作品——用饮料瓶制作的“水火箭”,向瓶内打气,当瓶内气压增大到一定程度时,“水火箭”向下喷水从而获得升空的动力,这是利用物体间力的作用是 的,这个力的施力物体是 。小明准备制作一款如图乙所示的滑翔机模型,机翼的横截面应设计成图乙中 (填字母)的形状。
【答案】:相互的;水;A
【解析】向瓶内打气,瓶内气压增大到一定程度时向下喷水,水瓶会获得升空的力,这是因为水瓶对水有向下的力,根据物体间力的作用是相互的,水会对水瓶有向上的反作用力,该力的施力物体是水。飞机机翼的横截面是上凸下平的形状,这样飞行时上方空气流速大、压强小,下方流速小、压强大,从而产生升力,对应图乙中的A。
三.解答题(共52分)
21. 在德国马德堡市的广场上,1654年曾经做过一个著名的马德堡半球实验,如图所示,把两个半径约15 cm的铜制空心半球合在一起,抽去里面的空气,用两支马队向相反的方向拉两个半球.
(1)总共用了16匹马把两个半球拉开,则平均一对(左右各一匹)马产生拉力是多少______?(大气压的值约为105 Pa,计算时把半球看成一个圆盘)
(2)某实验室供教学用的两个半球,在正常气压下抽成真空后,只需四个人便可拉开.其原因是:____.
(3)同学们在用高压锅模拟马德堡半球实验时,如果他们没有抽气机,应怎样将高压锅里的空气尽量排除呢?请说出你的办法.__________________________.
【答案】 (1) 7 065 N (2)见解析 (3)见解析
【解析】(1)大气压产生的压力:FpS=105Pa3.14(0.2m)212560N,一匹马产生的拉力:根据力的相互作用可知,一对马产生的拉力:F拉′F拉1570N;(2)实验室供教学用的半球表面积要比马德堡半球实验中的半球小的多,根据F=pS可知,大气压强相同时,产生的大气压力小.(3)在高压锅中放少量的水,盖上锅盖,加热至沸腾,让水蒸气将空气赶出高压锅,此时将限压阀罩上,然后向高压锅上泼冷水,使锅中的水蒸气遇冷液化,锅中就几乎没有空气了.
22. 小刚同学非常喜欢动手制作一些“测量工具”.受老师的启发,他取一根两端开口的细玻璃管,穿过皮塞插入玻璃瓶的水中,自制成了如图所示的水气压计.
(1)瓶内气体压强p内________p大气 . (填“<”、“>”或“=”)
(2)小刚拿着它从七楼到一楼,玻璃管内水柱高度的变化情况是________(选填“变高”、“变低”或“不变”).
(3)制作讨程中有一步有些技巧,即怎样让水上升到细玻璃管中然后才能让水气压计正常使用,你的方法是________.
【答案】(1) > (2)变低 (3) 用嘴对着玻璃管向玻璃瓶内吹气
【解析】(1)如图所示气压计的原理是:瓶内气压不变,它等于大气压和细玻璃管内水柱产生的压强之和,因此瓶内气压p内>p大气,(2)当高度降低时,大气压增大,由于瓶内气体密闭,且玻璃管很细,可近似认为瓶内气体的压强不变,所以细玻璃管内水柱产生的压强减小,玻璃管中的水柱变低.(3)制作过程:在瓶中装上约的水,在水中滴几滴钢笔水,把水染成红色或蓝色便于观察.在瓶塞中央用大铁钉钻一个小孔,小孔的直径与细玻璃管的直径差不多,在孔中插入细玻璃管,注意细玻璃管与塞子接触紧密,不漏气.再将瓶塞塞在玻璃瓶口上,且将瓶塞塞紧,不漏气,使水面上气体密闭,用嘴对着玻璃管向玻璃瓶内吹气.使瓶内气体压强大于大气压强,把玻璃瓶内的水压上一部分,使水沿着细玻璃管很快上升到瓶口以上.
23.动手做做以下实验,并填写实验记录表格。( )
设计实验
现象
流速大的位置
压强小的位置
①
硬币向上跳起
硬币上方
硬币上方
②
③
根据实验现象,可总结流体压强与流速的关系:在流体中, 。
【答案】
设计实验
现象
流速大的位置
压强小的位置
①
硬币向上跳起
硬币上方
硬币上方
②
两张纸向中间靠拢
两张纸之间
两张纸之间
③
漏斗中的乒乓球不会下落
乒乓球上方
乒乓球上方
实验结论:在流体中,流速越大的位置,压强越小。
24.如图所示,小明同学在物理实验室利用托里拆利实验测量大气压强的值。
(1)实验时他没有将玻璃管竖直放置,而是稍稍倾斜了,如图所示,则此时大气压强等于 mm高水银柱产生的压强,此时的大气压 (选填“大于”“等于”或“小于”)标准大气压。
(2)将玻璃管下压一点,且管内水银面上方仍是真空,水银面的高度差将 (选填“升高”“不变”或“降低”)。
(3)若移到高山顶上去做此实验,则测量结果将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)如果其他条件不变,用水来代替水银做实验,水 (选填“会”或“不会”)充满玻璃管,所以测不出大气压的值。
【答案】.(1)750 小于 (2)不变 (3)变小 (4)会
【解析】(1)由图可知,玻璃管内水银面到水银槽中水银面的高度为750 mm,可知,此时的大气压能支持750 mm高的水银柱,故此时的大气压强等于750 mm 高水银柱产生的压强,小于标准大气压;(2)将玻璃管下压一点,且管内水银面上方仍是真空,大气压支持的水银柱高度不变,故玻璃管内外水银面的高度差将不变;(3)大气压随高度的增加而减小,故移到高山顶上去做此实验,测量结果将变小;(4)由p=ρ水银gh水银=ρ水gh水可得,标准大气压支撑水柱的高度h水===10.336 m,远大于玻璃管的长度,如果用水来代替水银做实验,水会充满玻璃管,而测不出大气压的值。
25.某科学实验小组利用注射器,弹簧测力计,刻度尺等器测量大气压强的值,实验步骤:
(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,当注射器中的活塞刚被拉动时,记下弹簧测力计的示数为29.9N;
(3)如图所示,用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为 _____cm,计算出活塞的横截面积;
(4)计算得到大气压强数值为 _____Pa;
(5)同学们发现实验误差较大,请分析,该实验过程中导致误差因素有(请写出两条);
① _____
② _____
【答案】(1)排尽注射器内的空气 (3) 6.00 (4)8.97×104 (5)空气没有排尽 活塞与筒壁之间有摩擦
【解析】(1)将活塞推至底部并用橡皮帽堵住小孔,为了排尽注射器内的空气,减小实验误差。(3)如图乙所示,用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为6.00cm,注射器全部刻度部分容积为20mL=20cm3活塞的横截面积为(4)大气压强的值为
(5)发现实验误差较大,造成误差的主要原因是由于注射器内的空气没有排尽、或橡皮帽密封不好、拉动活塞时活塞和筒壁间有摩擦。
26.电动自行车安装遮雨蓬有利也有弊;在电动自行车行驶过程中,其遮雨蓬的相关物理原理如下:
(1)当电动自行车快速行驶时,遮雨蓬上方空气流速比下方空气流速 ______(选填“大”或“小”)。根据流体流速与压强的关系,流速大的地方压强 ______(选填“大”或“小”)。
(2)遮雨蓬下方空气压强大于上方空气压强,从而在遮雨蓬上下表面产生一个向 ______(选填“上”或“下”)的压力差。这个压力差的方向与电动自行车对遮雨蓬的支持力方向 ______(选填“相同”或“相反”)。
(3)当电动自行车加速行驶时,遮雨蓬上方空气流速变 ______(选填“大”或“小”),遮雨蓬受到向上的压力差变 ______(选填“大”或“小”)。
(4)若将遮雨蓬设计成上平下凸的形状,行驶时遮雨蓬上方空气流速比原来 ______(选填“大”或“小”),遮雨蓬受到向上的压力差比原来 ______(选填“大”或“小”)。
【答案】(1)大;小; (2)上;相同; (3)大; 大; (4)小; 小。
【解析】(1)由于遮雨蓬上方空气经过的路程长,在相同时间内,流速大;根据流体压强与流速关系,流速大的地方压强小 。所以答案依次为“大”“小” 。(2)因为下方压强大、上方压强小,所以压力差方向向上;电动自行车对遮雨蓬支持力方向也是向上,二者方向相同。答案依次为“上”“相同” 。(3)加速行驶时,空气相对遮雨蓬流速变大,上方压强变得更小,上下压强差增大,压力差变大。答案依次为“大”“大” 。(4)原本上凸下平,改成上平下凸后,上方空气流速变小,压强变大,上下压强差变小,压力差变小。答案依次为“小”“小” 。
27.阅读短文,回答问题。
氢航发首飞!解锁无油飞行的压强密码
2026年4月4日,我国自主研制的AEP100兆瓦级氢燃料航空涡桨发动机,搭载7.5吨级无人运输机在湖南株洲芦淞机场完成全球首次工程化首飞,标志着全球氢航空动力领域迎来里程碑时刻。此次首飞的飞机采用上单翼布局,搭配前置螺旋桨与前三点式起落架,整机设计融合了气体压强的核心原理。
氢燃料发动机的核心突破之一,是攻克了-253℃超低温液氢的储运与密封难题。液氢储罐采用轻量化抗氢脆材料制成,通过特殊的密封结构杜绝氢分子泄漏——这一过程中,储罐内部液氢与外界空气形成压强差,配合密封材料的弹性形变,牢牢锁住燃料。而飞机的上单翼设计更是流体压强的经典应用:机翼上表面凸起、下表面平直,当飞机滑行时,上方空气流速远大于下方,根据“流体中流速越大的位置压强越小”的原理,机翼上下方产生压力差,形成向上的升力,支撑整机升空。
前置螺旋桨的旋转同样依托压强原理:桨叶高速转动时,推动周围空气向后流动,桨叶附近空气流速骤增、压强降低,外界大气压将空气持续压向桨叶,驱动螺旋桨持续旋转,为飞机提供前进动力。此外,飞机起落架采用前三点式布局,宽大的起落架脚掌增大了与地面的接触面积,根据压强公式p=F/S,在整机重力一定时,增大受力面积可减小对地面的压强,避免飞机在松软跑道下陷,保障起降安全。此次氢航发首飞,不仅实现了航空动力零碳革命,更让我们看到气体压强知识在尖端科技中的灵活应用。
(1) 氢燃料发动机液氢储罐的密封结构利用了_________________与外界空气的压强差锁住燃料;飞机上单翼产生升力的原理是_________________________________________。
(2) 下列关于飞机机翼升力的说法,正确的是( )
A. 机翼下方空气流速大于上方,压强大于上方
B. 机翼上方空气流速大于下方,压强小于下方
C. 机翼上下方空气流速相同,压强相等
D. 机翼下方空气流速小于上方,压强小于上方
(3) 前置螺旋桨旋转时,外界大气压将空气压向桨叶,这一现象证明了的__________存在;托里拆利实验首次精确测量了该物理量的大小,其值约为_________Pa(保留两位有效数字)。
(4) 前三点式起落架增大接触面积减小压强,下列实例利用相同原理的是( )
A. 菜刀刀刃磨得很薄 B. 坦克装有宽大的履带
C. 注射器针头做得很尖 D. 啄木鸟的尖喙
(5) 若飞机整机总重为7.5×104N,起落架与地面接触的总面积为0.5m2,则飞机静止时对地面的压强为_____________Pa;当飞机起飞升空后,机翼上方空气流速增大,机翼上下方的压强差会__________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1) 储罐内部液氢;流体中流速越大的位置压强越小(2) B (3) 大气压强;1.0×105(4) B (5) 1.5×105;增大
【解析】(1) 储罐内液氢温度极低,与外界空气形成压强差,配合密封结构实现密封;飞机上单翼的气动形状使上方空气流速大于下方,根据流体压强与流速的关系,上方压强小于下方,产生升力。(2) 飞机升力的核心原理是流体压强与流速的关系,机翼上方空气流速大、压强小,下方流速小、压强大,压力差形成升力,故选B。(3) 大气压将空气压向桨叶证明大气压强存在;标准大气压强约为1.0×105Pa,托里拆利实验精确测量了该值。(4) 增大接触面积减小压强属于减小压强的方法。A、C、D均为减小受力面积增大压强,B坦克宽大履带增大受力面积减小压强,故选B。(5) 压强p=F/S=7.5×104N/0.5m2=1.5×105Pa;飞机起飞时速度增大,机翼上方空气流速进一步增大,上下方流速差变大,压强差增大。
B卷·强化提优
(时间:60分钟 满分:100分)
一.选择题(共24分)
1. 我们生活周围中很多有关利用大气压强的例子,图中主要利用了大气压强的是( )
A.热水中的塑料袋在膨胀 B.上升的热气球 C.风吹风车旋转 D.用吸管吸饮料
【答案】D
【解析】A.热水中的塑料袋膨胀,是因为塑料袋内的空气受热膨胀,体积变大的原因,故A不符合题意;B.热气球是利用球内的热空气比球外的冷空气的密度要小,使浮力大于重力而能够上升的,故B不符合题意;C.力可以改变物体运动状态,所以风吹风车旋转,不是利用大气压,故C不符合题意;D.用吸管吸饮料时,吸出吸管中的部分空气,使吸管内的气压减小,瓶中饮料在大气压的作用下,通过吸管上升进入口中,故D符合题意。故选D。
2.图所示两个使用吸盘的实验中,吸盘都保持静止,所挂钩码是吸盘所能提起的最大重物。对此,下列说法正确的是( )
A. 甲图中大气对吸盘的压力等于钩码的重力
B. 乙图中大气对下面吸盘的压力等于钩码的重力的一半
C. 利用甲图的实验可以粗测大气压的值
D. 利用乙图的实验可以粗测大气压的值
【答案】D
【解析】A.甲图中吸盘在竖直方向受竖直向下的拉力和竖直向上的摩擦力,并且二力是一对平衡力,在水平方向受大气对吸盘的压力和支持力,二力也是一对平衡力,因此大气对吸盘的压力与钩码的重力没有任何关系,故A错误;B.乙图中吸盘受到大气对下面吸盘向上的压力和物体对下面吸盘向下的拉力,并且这两个力是一对平衡力,故大气对下面吸盘向上的压力等于钩码的重力,故B错误;C.由A选项的分析可知,甲图不能求出大气对吸盘的压力,故不可以粗测大气压的值,故C错误;D.由B选项的分析可知,乙图能求出大气对吸盘的压力,故可以粗测大气压的值,故D正确。故选D。
3. 如下图所示,关于大气压,下列说法正确的是
A. (甲)图中,马德堡市长通过此实验最早证明了大气压的存在
B. (甲)图中,马德堡市长通过此实验最早测出了大气压的数值
C. (乙)图中,长玻璃管倾斜后,会发现测得的大气压值变小
D. (乙)图中,在海拔高的地方实验,会发现水银柱的高度大于76cm
【答案】A
【解析】AB、马德堡市长通过此实验最早证明了大气压的存在,这就是著名的马德堡半球实验;故A正确,B错误;C、托里拆利实验测出了大气压的值,该实验中玻璃管的粗细、倾斜等因素不影响测得的大气压的值,故C错误;D、海拔越高,空气越稀薄,大气压越小,故在海拔高的地方实验,会发现水银柱的高度小于76cm;故D错误.故选A.
4. 将一满罐“纯净水”(高约40cm)开口朝下放在水中,如图所示,结果是( )
A. 仍是满罐水 B. 水将流出一部分 C. 水将全部流出 D. 以上答案都不对
【答案】A
【解析】我们可以根据我们的生活常识,饮水机的使用,即可判断出仍是满罐水,分析其原因:是因为大气压的缘故,大气压可以支持10.3m高的水柱,当然可以支持这一罐水。
故选A。
5. 同学们梳理了教材中与压强知识相关的实验,如图所示,其中分析正确的是( )
A. 甲图实验,装有水的瓶子竖放在海绵上,瓶中水越少,海绵凹陷越明显
B. 乙图实验,当微小压强计的探头在水中深度逐渐增大时,U形管两边液面高度差不变
C. 丙图实验,测出拉开吸盘时大气对吸盘的压力和吸盘的面积,可估测大气压强的值
D. 丁图实验,向外拉活塞,试管内停止沸腾的水再次沸腾,可知气压减小,水的沸点升高
【答案】C
【解析】A.甲图实验,装有水的瓶子竖放在海绵上,瓶中水越少,对海绵的压力越小,受力面积不变,对海绵的作用效果越不明显,故A错误;B.乙图实验,当微小压强计的探头在水中深度逐渐增大时,受到的压强变大,U形管两边液面高度差越大,故B错误;C.丙图实验,测出拉开吸盘时大气对吸盘的压力F和吸盘的面积S,大气压强故C正确;D.丁图实验,向外拉活塞,试管内气压减小、沸点降低,水再一次沸腾,可知气压减小,水的沸点降低,故D错误。故选C。
6.如图所示,是小宇同学自制的水气压计,现在让他拿着这个装置从教学楼的一楼走上六楼,则玻璃管中的水柱高度变化是( )
A.升高 B.降低 C.不变 D.无法确定
【答案】A
【解析】①瓶内气压P内=P大+ρgh分析如下:∵PA=PB,而PA=P内 ;PB=P大+ρgh∴P内= P大+ρgh ②P内可看成是一个固定值,当外界大气压变化时,由P内= P大+ρgh可知,玻璃管中的高度会变化,当P大↑时,h↓,当P大↓时,h↑.[
7.将一个乒乓球放入空烧杯中,对其吹气,发现乒乓球“一跃而起”,落入边上的另一个烧杯中。乒乓球能“一跃而起”是由于受到了( )
A.人的“吹力” B.重力 C.空烧杯的弹力 D.上下表面不同的大气压力
【答案】:D
【解析】对空烧杯吹气时,乒乓球上方空气流速大、压强小,下方空气流速小、压强大,上下形成压力差,使乒乓球“一跃而起”。A:人的“吹力”是气流,不是直接力;B:重力向下,不会使球跳起;C:空烧杯无弹力;D:上下表面不同的大气压力(压力差),正确。
答案:D
8.连通器在日常生活和生产中应用广泛,如图所示事例中不是利用连通器原理工作的是( )
A.乳牛自动喂水器 B.活塞式抽水机 C.茶壶 D.船闸
【答案】B
【解析】连通器原理:上端开口、底部连通,液面保持相平。A:乳牛自动喂水器:符合连通器;B:活塞式抽水机:利用大气压,不是连通器;C:茶壶:壶身与壶嘴连通,是连通器;
D:船闸:利用连通器原理工作。答案:B
9.如图所示是小萌同学自制的水气压计,现在让他拿着这个装置从教学楼的一楼走上六楼,则玻璃管的水柱高度变化是( )
A.降低 B.升高 C.不变 D.无法确定
【答案】B
【解析】大气压随海拔升高而降低。从一楼到六楼,外界大气压减小,瓶内气压大于外界气压,会将玻璃管中的水柱压得升高。答案:B
10.下列实验中不能揭示流体压强与流速关系的是( )
A.向两张纸中间吹气,纸片相互靠拢 B.吹气时,纸条向上飘
C.用吸管从瓶中吸饮料 D.快速向下吹气,乒乓球不会掉下来
【答案】:C
【解析】A:向两纸中间吹气,纸靠拢,是中间流速大、压强小,能展示该关系。B:吹气时纸条上飘,是纸条上方流速大、压强小,能展示该关系。C:用吸管吸饮料,利用的是大气压,不能展示流体压强与流速的关系。D:快速向下吹气,乒乓球不会落下,是乒乓球上方流速大、压强小,下方压强大,能展示该关系。
11.小昕坐飞机去旅游,当飞机在高空平稳飞行时,她从背包中取出一袋密封的薯片,发现薯片袋子比起飞前膨胀一些。若如图的点M表示起飞前薯片袋内气体的“m-V”关系,则能正确表示起飞后袋内气体的“m﹣V”关系的是( )
A.点N B.点O C.点P D.点Q
【答案】A
【解析】A选项;质量是物体的基本属性,飞机在高空平稳飞行时,密封薯片袋位置改变,但薯片和袋内空气质量不变。随着高度升高,外面气压变小,袋子膨胀,袋内气体体积变大。根据公式p=m/V,质量m不变,体积V增大,那么气体密度P变小。观察“m -V”关系图,点N对应气体的质量与点M对应气体的质量相等,同时N对应气体的体积大于点M对应气体的体积,符合袋内气体质量不变、体积增大的情况,所以A选项正确。 B选项
点0对应的气体体积小于点M对应的气体体积,不符合袋子膨胀后气体体积变大的实际情况,所以B选项错误。 C选项点P对应的气体质量与点M不同,而实际袋内气体质量不变,所以C选项错误。 D 选项点Q对应的气体质量与点M不同,且未体现出体积的变化符合实际情况,所以D选项错误。总结故本题答案为:A
12.某高压锅排气孔横截面积为10mm²,限压阀质量为60g,使用时当地大气压强为1×10⁵Pa,g取10N/kg。当限压阀被顶起时,锅内气体的最大压强为( )
A. 1.6×10⁵Pa B. 2.0×10⁵Pa C. 0.6×10⁵Pa D. 1.0×10⁵Pa
【答案】:A
【解析】:首先计算限压阀对排气孔的压力:根据F = G = mg,已知m = 60g = 0.06kg,g = 10N/kg,则F = 0.06kg×10N/kg = 0.6N。 再根据压强公式p=F/S计算限压阀产生的压强,其中S = 10mm² = 10×10-6m² = 1×10-5m²,则p=F/S=0.6N/1×10-5m²= 0.6×105Pa。 最后,锅内气体的最大压强等于大气压强与限压阀产生的压强之和,即p总=p0+p = 1×105Pa + 0.6×105Pa = 1.6×105Pa。所以答案选A。
二.填空题(共24分)
13.课堂上做覆杯实验时,玻璃杯装满水,用硬纸片盖住杯口倒置,纸片不掉落,是因为纸片受到向上的______,且该力的大小______水和纸片的总重力,这证明了______的存在。
【答案】:大气压力;大于;大气压强
【解析】:覆杯实验的原理是外界大气压力向上托住纸片,其大小大于水和纸片的总重力,直观证明了大气压强的存在。
14.我国自主研发的时速600公里高速磁浮交通系统,运行时管道内的大气压相当于外界的十分之一。研究人员通过建造低压环境,是因为气体流速与压强有关,在同一时间内通过管道不同位置的气体量相同,管道越细的地方气体流速越________,压强越_______,这样可以减少空气对磁悬浮列车的________。
【答案】:大;小;阻力
【解析】:根据气体流速与压强的关系,在气体流量一定时,管道横截面积越小,气体流速越大,所以第一空填“大”。流速越大的位置压强越小,所以第二空填“小” 。外界气压大,管道内气压小,空气对列车的作用力小,也就减小了空气对磁悬浮列车的阻力,所以第三空填“阻力”。
15.科技提高生活质量。某款“擦窗机器人”的“腹部”有吸盘,当机器人的真空泵将吸盘内的空气向外抽出时,它在________作用下,就牢牢吸在竖直玻璃上;如图所示的“无叶电风扇”,底座的电动机吸入空气,空气经过加压后被送入环形出风口,从宽度只有1.3毫米的缝隙中向外喷出,因流速_____,压强________(选填“大”或“小”),加快了周围空气向出风口的流动,使出风量可以增加到原来的15倍。
【答案】大气压;大;小
【解析】当擦窗机器人的真空泵将吸盘内的空气向外抽出时,内部气体压强减小,它在外界大气压的作用下被告牢牢吸在竖直玻璃上;
根据流体压强和流速的关系可知,空气从宽度只有1.3毫米的缝隙中向外喷出,这部分喷射空气因流速大,压强小,在压强差的作用下,周围空气向这部分喷射空气靠近,带动周围空气流动,使风量可以增加到原来的15倍。
16.2025年4月30日13时08分,神舟十九号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,现场医监医保人员确认航天员蔡旭哲、宋令东、王浩泽身体状态良好 ,神舟十九号载人飞行任务取得圆满成功。神舟十九号返回舱在进入大气层时,其头部特殊的外形设计能使周围空气流速加快。根据气体流速与压强的关系:气体流速越大的位置,压强越 ______ ,所以返回舱头部受到的气体压强比侧面 ______ (选填“大”或“小”),从而产生一个向 ______ 的压力差,有助于返回舱安全降落并调整姿态。
【答案】 小; 小; 下 。
【解析】:根据气体流速与压强的规律,气体流速越大的位置,压强小;由于返回舱头部空气流速大,侧面空气流速相对小,所以头部受到的气体压强比侧面小;因为头部压强小,侧面压强大,在压力差的作用下,会产生一个向下的力,配合其他降落装置,能帮助返回舱安全降落并调整姿态 。
17.小明在校园气象站记录数据时发现:使用自制气压计时,将玻璃管内的水面调至与瓶内水面相平,此时瓶内气压___________(选填“大于”“小于”或“等于”)外界气压;当天气由晴天转为阴天时,气压计玻璃管内水面会___________(选填“上升”或“下降”),因为阴天时大气压___________(选填“升高”或“降低”);
【答案】 等于; 上升;降低
【解析】:当管内与瓶内水面相平时,说明瓶内气压与外界气压相等,水柱保持平衡。阴天时大气压降低,瓶内气压大于外界气压,将水压入玻璃管,导致水面上升。暴晒使瓶内气体受热膨胀,气压增大,将水压入玻璃管,使水面上升 。
18.在真空包装食品的生产线上,包装机通过抽气泵抽出包装袋内空气。抽气过程中,包装袋内气压______(选填“增大”“减小”或“不变”),外界大气压会将袋口紧紧压合;若某时刻袋内剩余气体压强为2×10⁴ Pa,外界大气压为1×10⁵ Pa,则袋内外的压强差为______ Pa;若该包装机在海拔更高的地区使用,抽气后袋内外的压强差将______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 减小; 8×10⁴; 变小
【解析】:抽气使袋内气体减少,根据气体压强与分子数量关系,气压随之减小。:压强差Δp = p₀ - p = 1×10⁵ Pa - 2×10⁴ Pa = 8×10⁴ Pa。海拔升高,外界大气压p₀降低,袋内压强p不变,根据Δp = p₀ - p,可知压强差变小。
19.如图所示,把两个乒乓球放在水面并保持一定距离,然后用注射器吸满水并向两个乒乓球之间喷水。拉动注射器活塞,水进入注射器是利用了 ;用注射器向两个乒乓球之间喷水,乒乓球向 (选填“中间靠拢”或“两侧分开”),这说明液体流速大的地方,压强 。
【答案】大气压(大气压强);中间靠拢;小
【解析】拉动注射器活塞,水进入注射器的原理:拉动活塞时,注射器筒内的气压减小,外界大气压就会把水压进注射器里,所以这里利用了大气压(大气压强)。向两个乒乓球之间喷水时乒乓球的运动,向两个乒乓球中间喷水,中间的水流速度大,根据流体压强与流速的关系:流体流速越大的位置,压强越小。因此两球中间的压强小于两侧的压强,两侧的大气压会把乒乓球向中间靠拢。这一现象说明:液体流速大的地方,压强小。
20. 在长约1米、一端封闭的玻璃管里灌满水银,用手指将管口堵住,然后倒插在水银槽中,放开手指,管内水银面下降到一定高度时就不再下降,如图所示。
(1)为了测得大气压的值,这时必须测量 ______,如果将此装置拿到比地面低得多的矿井底部,则观察到的现象是 ______ ;
(2)某同学也利用此装置,把水银换成水,将玻璃管灌满水后倒插在水槽内时,管中的水柱 ______ 下降,如果这时在管顶开一个小孔,水柱 ______ 向上喷出。(均选填“会”或“不会”)
【答案】(1)管内外水银面高度差 管内水银柱高度变高 (2)不会 不会
【解析】(1)用托里拆利测量大气压的大小时,大气压的作用是托起了一段水银柱的高度,故这段水银柱产生的压强等于大气压强,故计算大气压强时就必须测量管内外水银面高度差;如果拿到矿井的底部,高度降低,则大气压会增大,现象就是管内水银柱高度变高。(2)由于1标准大气压能支持76cm高的水银柱,而能支持的水柱的高度是10.3m,而玻璃管的长度约为1m,故管中的水柱不会下降;如果在管顶开一个小孔,则大气压迅速施加在管顶处,水柱会立即下降到与外界液面相平的位置,而不会向上喷出。
三.解答题(共52分)
21. 在长约1米、一端封闭的玻璃管灌满水银,用手指将管口堵住,然后倒插在水银槽中,放开手指,管内水银面下降到一定高度时就不再下降,如图所示.
(1)为了测得大气压的值,这时必须测量内外水银面的___________.如果将此装置拿到山上,测量水银柱的高度将_________(选填“增大”、“减小”或“不变”).
(2)某同学也利用此装置,把水银换成水,将玻璃管灌满水后倒插在水槽内时,管中的水柱_________下降.如果这时在管壁的中间开一个小孔,水柱_________喷出.(均选填“会”或“不会”)
(3)如果用水替代水银做测量大气压的实验,在某处测得水柱的高度差为10 m,则该处的大气压强为_________Pa(取g=10 N/kg).
【答案】 (1)高度差 减小 (2)不会 不会 (3) 105 Pa
【解析】为了测得大气压的值,这时必须测量内外水银面的高度差;如果将此装置拿到山上,由于大气压随高度增加而减小,测量水银柱的高度将减小.一个标准大气压为760毫米水银柱,由p=ρ水银gh水银=ρ水gh水可知,如果水银气压计中的水银用水代替,那么玻璃管的长度约为 10m,所以把水银换成水,将玻璃管灌满水后倒插在水槽内时,管中的水柱不会下降.
如果这时在管壁的中间开一个小孔,管内的水与外界的大气相通,玻璃管和水槽组成连通器,则管内的水不会从小孔喷出,反而会立即下降,直到液面相平;(3)如果用水替代水银做测量大气压的实验,在某处测得水柱的高度差为10m,则该处的大气压强为.
22.物理兴趣小组的同学想探究大气压强的大小,他们拿来一个带挂钩的吸盘,将吸盘紧压在厚玻璃板的下表面,用一个可装细沙的购物袋(质量不计)挂在挂钩下.如图所示,向袋里逐渐注入细沙直至吸盘被拉下来,由此可得到大气压的大小.
(1)本实验主要的测量器材:________、________;
(2)需要直接测量的物理量:________________、____________.
(3)大气压的表达式p=______________________________________________.
(4)如果测出的大气压仅为0.8×105 Pa,实验中可能存在的问题是什么__________?
【答案】 (1)刻度尺 测力计(天平、案秤、台秤) (2) 吸盘直径D(吸盘的半径r) 细沙受到的重力G(细沙的质量m) (3) (4)吸盘中的空气没有完全被挤出;接触面没有处理干净;吸盘与玻璃板接触不紧密;存在漏气现象等
【解析】(1)从原理分析,选择的测量器材为:弹簧测力计(天平、案秤、台秤),刻度尺;
(2)弹簧测力计直接测细沙受到的重力G(细沙的质量m),刻度尺可以直接测吸盘的直径D(吸盘的半径r);(3)从公式入手推导出表达式p==== (同理也可以推导出4mgπD2、Gπr2);(4)吸盘中的空气没有完全被挤出;接触面没有处理干净;吸盘与玻璃板接触不紧密;存在漏气现象等.
23.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
【解析】(1)判断空气流动方向:洞穴的两个口形状不同,B口是隆起的,空气流过B口时流速大、压强小;A口流速小、压强大,因此洞穴中空气流动的方向是从A洞口流入。
(2)判断“空调器”失效的状态:这个天然“空调器”的工作原理是利用流体压强与流速的差异形成空气流动,当洞穴周围处于无风状态时,两个洞口的空气流速没有差异,压强相同,空气不再流动,“空调器”就会失效。(3)判断原理相同的现象:穴兔洞穴的“空调器”运用的原理是流体流速大的位置压强小,分析选项:①并列行驶的军舰不能靠太近:两舰之间水流流速大、压强小,外侧压强大,易相撞,原理相同;②列车进站时,旅客必须站在安全线外:列车周围空气流速大、压强小,易将旅客推向列车,原理相同;③盆景栽培时,再用力吸一下,花盆变瘪了:利用的是大气压,原理不同。答案:①②
24.物理学中把具有流动性的液体和气体称为流体,下面是关于流体压强的研究过程,请回答下列问题:
(1)老师准备了如图(甲)所示装置:将三节粗细不同的塑料管①、②、③(横截面积)连接在一起,右端开口,左端与抽气机相通,抽气机抽气时, (选填“①”“②”或“③”)管中气体流速最大。将三个气体压强传感器分别放入三个管内,传感器与计算机相连,计算机可以显示出管中压强值。
(2)计算机显示的数据结果如图(乙)所示,由此可知道 (选填“①”“②”或“③”)管中气体压强最小;并能进一步得出在气体中,流速越大的位置, 。
(3)如图(丙)所示,老师准备了两张纸,固定上端,向两张纸中间吹气,根据上述结论能判断出两张纸的下端将 (选填“靠拢”或“分开”)。
【答案】(1)③ (2) ③ 压强越小 (3)靠拢
【解析】(1)判断抽气时流速最大的管:已知横截面积S1 > S2 > S3,在相同时间内,通过三根细管的气体体积相同,根据v = V/S(V为体积,S为横截面积),横截面积越小,气体流速越大。因此③管中流体流速最大。(2)判断压强最小的管与结论:由图乙的压强数据可知,③管对应的压强最小;结合流速和压强的关系,能进一步得出结论:在气体中,流速越大的位置,压强越小。(3)判断纸张的运动情况:向两张纸中间吹气时,纸张中间的气体流速大、压强小,纸张外侧的气体流速小、压强大,压强差会使两张纸靠拢。
25.在学校科技社团活动中,小梦同学所在的团队利用3D打印机制作了如图1所示的飞机模型。她了解到飞机在空中飞行时受多种因素的影响。
(1)小梦思考飞机升力与迎角(α)大小有什么关系?在老师的帮助下,她利用电风扇、升力测力计、飞机模型,按图2方式进行如下实验,
①闭合电风扇的开关,调节挡位使其风速最大,并使飞机模型的迎角为0°,记录测力计的示数。
②改变迎角的大小,使其分别为5°10°、15°、20°,重复步骤①并计算升力平均值。
③处理相关数据得到“升力与迎角的关系”如图3。
本实验得出的结论: 。
(2)小梦想要进一步研究“飞机的升力与其飞行的速度关系”。利用现有器材,只要控制 不变,通过调节 改变飞机模型的飞行速度即可获得结论。以不同的风速进行多次实验,如图4所示,托盘测力计的示数与风速大小的关系记录如下表。
风速(m/s)
0
5
10
15
20
25
30
托盘测力计的示数(N)
15
14.5
13
11
8
3.5
由该实验结果推测飞机起飞应该选择顺风起飞还是逆风起飞更好?并说明理由 。
(3)资料显示:本实验结论与实际相符且飞机迎角一定时,飞行速度越大,升力也越大,若飞机以600km/h做水平匀速直线飞行时的迎角为α1,而以900km/h做水平匀速直线飞行时的迎角为α2,(α1,α2均小于15°)。请比较α1,α2大小关系: 。
【答案】(1)在风速一定时,升力随着迎角的增大而增大,超过15°后,升力随迎角的增大而减小 (2) 迎角 风扇风速 逆风; (3)α1>α2
【解析】(1)实验步骤补充与结论:① 补充步骤:改变风扇的风速(或改变机翼模型的倾斜角度),重复步骤中测力计计平均值的操作。② 结论:在其他条件相同时,空气流速越大,机翼产生的升力越大(或机翼倾斜角度合适时,升力更大,合理即可)。(2)数据分析与填空:① 由表格数据可知,当风速增大时,测力计示数减小,说明机翼受到的升力增大;当飞机的滑行速度达到10\mathrm{m/s}时,升力开始明显增大。② 若要让飞机起飞,需让机翼的升力大于飞机的重力,因此飞机需要达到一定的滑行速度,升力足够大时才能升空。(3)实际应用分析:飞机逆风起飞时,相对空气的流速会增大,升力会更快达到起飞所需的大小,因此逆风更有利于飞机起飞。
26.如图,高压锅是家庭厨房中常见的炊具,利用它可将食物加热到100℃以上,它省时高效,深受消费者欢迎。
(1)小明测得家中高压锅出气孔的横截面积S为12mm2,压在出气孔上的安全阀的质量为72g,g取10N/kg,计算安全阀自重对出气孔处气体所产生的压强。
(2)当高压锅内气压增大到某一值时,锅内气体就能自动顶开安全阀放气。在外界为标准大气压的环境下,该高压锅内的气体能达到的最大压强是多少?对照图所示水的沸点与气压的关系图线,利用这种高压锅烧煮食物时可以到达的最高温度大约是多少?(大气压值取1.0×105Pa)
【答案】(1)6×104pa;(2)115℃。
【解析】(1)限压阀的重力:G=mg=0.072kg×10N/kg=0.72N,气孔的面积:S=12mm2=1.2×10﹣5m2限压阀对气孔处气体产生的压强:p====6×104pa;
(2)由题意知:锅内气压等于一标准大气压与限压阀对气体压强之和,则锅内气压是1.0×105Pa+6×104Pa=1.6×105Pa;对照图象可知,当气压为1.6×105Pa时,所对应的温度大约是115℃。
答:(1)限压阀自重对出气孔处气体所产生的压强为6×104pa;
(2)在外界为标准大气压的环境下,该高压锅内的气体能达到的最大压强是1.6×105Pa;利用这种高压锅烧煮食物时,可以达到的最高温度大约是115℃。
27.阅读短文,回答问题。
无舵飞行!气流操控重塑航空压强应用
2026年4月,美国DARPA联合波音公司曝光的X-65无舵飞行技术验证机,彻底颠覆了百年航空操控逻辑。这款战机采用通体顺滑的三角翼布局,取消了传统垂尾、襟翼等活动舵面,依靠分布在机翼和机身的14个高压气流喷嘴实现机动,其核心原理正是气体压强的精准调控。
传统战机通过偏转舵面改变空气流向实现操控,而X-65则从发动机引出高压空气,通过喷嘴向不同方向喷射。当战机需要转向时,计算机毫秒级控制单侧喷嘴喷出高压气流,气流与周围空气发生相互作用,改变战机表面的气体压强分布:喷嘴喷射侧空气流速骤增、压强减小,未喷射侧流速较慢、压强较大,压强差产生的压力差推动战机完成转向。这种“气流操控”模式不仅消除了舵面缝隙带来的雷达反射信号,提升隐身性,更减少了机械结构带来的阻力与故障。
我国空气动力研究院也在同步研发同类技术,采用发动机压气机引气替代实验室高压气瓶,技术成熟度更高。而在日常学习生活中,气体压强同样无处不在:用吸管吸饮料是利用大气压强将饮料压入口中;飞行训练时,飞行员承受的过载与座舱内的气压变化密切相关;甚至校园里的气压计,也能通过测量大气压强变化预测天气。无舵飞行技术的突破,让我们看到气体压强知识从课本实验到尖端军事的跨越,也提醒着我们学好物理的重要意义。
(1) X-65战机通过喷嘴喷射高压气流改变压强分布实现转向,其原理是_______________;用吸管吸饮料利用了_________的作用。
(2) 下列关于X-65战机压强变化的说法,正确的是( )
A. 喷嘴喷射侧空气流速小,压强大 B. 喷嘴喷射侧空气流速大,压强小
C. 未喷射侧空气流速大,压强小 D. 两侧空气流速相同,压强相等
(3) 校园气压计测量大气压强,若某时段气压计示数为75cmHg,合_____________Pa;在海拔3000m以内,每升高10m大气压减小约100Pa,若小明从山脚(大气压1.0×105Pa)登上山顶,测得大气压为9.8×104Pa,则山顶海拔为_________m。
(4) 下列实例中,与大气压强无关的是( )
A. 拔火罐时火罐紧紧吸在皮肤上 B. 护士用注射器将药液注入肌肉
C. 茶壶盖上留有小孔 D. 吸盘式挂钩挂在光滑墙壁上
(5) X-65战机拆除传统舵面后,机身阻力减小,这是因为___________________________;战机高速飞行时,机翼表面空气流速增大,机翼的升力会______(选填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1) 流体中流速越大的位置压强越小;大气压强(2) B (3) 1.02×105;200
(4) B (5) 减小了接触面的粗糙程度(或减少了空气对机身的摩擦阻力);增大
【解析】(1) X-65喷嘴喷射侧空气流速大,根据流体压强与流速关系,压强小;吸管吸饮料时,管内气压减小,外界大气压将饮料压入。(2) 喷嘴喷射侧空气被高速喷出,流速远大于周围空气,流速大处压强小,故选B。(3) 75cmHg换算为Pa:p=ρgh=13.6×103kg/m3
×10N/kg×0.75m=1.02×105Pa;大气压减小值△p=1.0×105Pa - 9.8×104Pa=2000Pa,海拔h=2000Pa÷(100Pa/10m)=200m。(4) A、C、D均利用大气压强,B注射器注药是靠推力产生的液体压强,与大气压无关,故选B。(5) 拆除舵面后机身表面更光滑,减小了空气摩擦阻力;机翼流速增大,上下方流速差变大,压强差增大,升力增大。
(
1
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物理匠心·苏科版八年级物理下
《第九章压强和浮力第三节气体的压强》提优特训A·B卷
一.特训目标
(
1.知道大气压强的存在,能说出大气压产生的原因;了解大气压的测量方法,知道标准大气压的数值;掌握大气压随高度、天气等因素的变化规律;理解流体压强与流速的关系,能解释相关生活现象。
2.通过实验探究,体验大气压强的存在,提升观察、分析和归纳物理规律的能力;通过估测大气压的实验,掌握科学探究的基本思路和方法。
3.感受大气压在生活中的广泛应用,激发学习物理的兴趣;培养运用物理知识解决实际问题的意识,体会物理与生活的密切联系。
4.形成大气压强的物理观念,提升科学探究与科学思维能力,树立学以致用的科学态度。
)
二.思维导图
(
)
三.知识清单
(
1.地球周围被______包围着,空气受到______作用,且空气具有______,所以空气内部向各个方向都存在压强,这个压强叫做大气压强,简称大气压。
2.历史上最著名的证明大气压强存在的实验是______实验,该实验有力地证实了大气压不但存在,而且大气压______。
3.生活中利用大气压的实例有:用吸管吸饮料、、(写出两例即可)。
4.最早精确测量出大气压强数值的实验是______实验,该实验是由意大利科学家______完成的。
5.在托里拆利实验中,玻璃管内水银面上方是______,管外水银面受到______的作用,大气压支撑着管内的水银柱。
6.1标准大气压的大小等于______mm高水银柱产生的压强,约等于______Pa。
7.托里拆利实验中,若玻璃管倾斜,管内水银柱的长度______,水银柱的竖直高度______(均选填
“
变大
”“
变小
”
或
“
不变
”
)。
8.测量大气压强的仪器叫做______,常见的有______气压计和金属盒气压计,其中______气压计携带方便,常用于气象观测和飞机高度测量。
9.大气压强随海拔高度的升高而______,海拔越高,空气越稀薄,大气压强越______。
10.大气压还与______有关,一般情况下,同一地点,晴天的大气压比阴天______,
)
(
冬天的大气压比夏天______。
11.液体的沸点与气压有关,气压增大,沸点______;气压减小,沸点______,高压锅就是利用这一原理工作的。
12.物理学中,把具有______的液体和气体统称为流体。
13.在流体中,流速越大的位置,压强越______;流速越小的位置,压强越______,这就是流体压强与流速的关系。
14.飞机的机翼做成上凸下平的形状,机翼上方空气流速______,压强______,下方空气流速______,压强______,从而产生向上的升力。
15.生活中与流体压强和流速关系相关的现象有:火车站台设置安全线、、(写出两例即可)。
)
A卷·基础过关
(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(共24分)
1. 疯狂物理的课堂丰富多彩,下列实验或现象能说明大气压存在的是( )
A.纸片托住水 B.橡皮膜外凸 C.U形管中液面相平 D.手指夹住铅笔两端
2.托里拆利测量大气压强值的实验如图所示。以下判断正确的是( )
A. 此时大气压强等于760mm高水银柱所产生的压强
B. 若把水银换用水做实验,则大气压能支撑的水柱高度会更小
C. 若换用更粗的玻璃管,则管内的液面会下降
D. 若把此装置从广州塔首层乘电梯到达顶层,则管内的液面会下降
3. 小华制成如图所示的“自动给水装置”,是用一个装满水的塑料瓶子倒放在盆景中,瓶口刚好被水浸没。其瓶中水面能高于盆内水面,主要是由于( )
A. 瓶的支持力的作用 B. 瓶的重力作用
C. 水的浮力作用 D. 大气压的作用
4、有一个两端都开口的玻璃管,如图所示,它的一端蒙上一层橡皮膜,灌满水,用手堵住口的一端倒立过来,插入槽中,放手后橡皮膜下凹.当缓缓向上提起玻璃管(管口仍能在水面以下),观察到下凹程度( )
A.不变 B.变大 C.变小 D.以上情况都可能
5.下列事例中,没有应用大气压作用的是( )
A.吸盘挂衣服 B.吸尘器吸尘 C.抽水机抽水 D.注射药液
6.蓄水槽中装有水,当阀门打开水流动时,水柱最低的是( )
A.A管 B.B管 C.C管 D.无法判断
7.如图所示,是中国科技馆的“球吸”展项。不吹风时,两球静止。当风自下而上吹向两球中间时,两球会相互靠拢,出现“球吸”现象。针对这一现象下列说法不正确的是( )
A.两球相互靠拢说明两球受到力的作用
B.两球相互靠拢说明两球中间的气流流速大、压强小
C.由于水流与气流不同,所以两艘舰船可以并肩高速航行
D.由于“球吸”现象的存在,乘客必须站在安全线外候车
8.如图所示,下列四个实例中,能利用流体压强和流速关系的知识解释的是( )
A.甲图:拦河大坝设计成下宽上窄的形状
B.乙图:火车道路的铁轨下面铺放路枕
C.丙图:用吸管吸饮料时,饮料顺着吸管流进嘴里
D.丁图:候车的乘客应站在安全线以外,否则可能会被“吸”向行驶的列车
9.如图所示,高铁进站的过程中,旅客必须站在安全线以外的区域候车,这是因为高速行驶的列车与人之间的( )
A.空气流速大,压强小 B.空气流速小,压强大
C.空气流速大,压强大 D.空气流速小,压强小
10.汽车风洞测试是汽车设计的重要一环,如图所示,将汽车模型放在风洞中,固定在水平地面上,让风高速迎面吹来,模拟汽车高速运动的情形。下列说法正确的是( )
A.汽车模型相对于地面是运动的 B.汽车模型下方的气体流速大,压强大
C.汽车模型上方的气体流速小,压强大 D.提高风速,汽车模型对地面的压力减小
11.科技节,同学们用吹风机和一串气球表演“风火轮”,随着吹风机吹出空气,气球转动并向吹风机上方移动,这是因为吹风机的上方空气( )
A.流速大,压强小 B.流速大,压强大 C.流速小,压强小 D.流速小,压强大
12.小明利用如图所示的装置估测大气压的值。弹簧测力计、2mL注射器、刻度尺、钩码等。他进行了如下实验:先拔去橡皮帽,把注射器的活塞推至注射器筒的底端,当钩码加至1N时,针筒恰由静止开始向右移动,此时弹簧测力计示数为0.4N;然后将活塞推至底端,用橡皮帽密封小孔,增加钩码的重,当弹簧测力计示数为5.3N时,针筒开始向右移动。用刻度尺量出针筒全部刻度的总长度为4.0cm。下列说法中正确的是( )
①活塞与针筒间的摩擦力为1N ②活塞与针筒间的摩擦力为0.4N
③大气压的数值为9.8×104Pa ④此时当地大气压的数值1.06×105Pa
A.①④ B.①③ C.②④ D.②③
二.填空题(共24分)
13.杜甫《茅屋为秋风所破歌》中“卷我屋上三重茅”,风经过屋顶时,屋顶上方空气______大,______小,屋内外形成______,将茅草卷起。
14. 在生活中,我们有时因为生病而需要打针输液,如图为输液装置示意图,药瓶瓶口插有两根管子,其中C管的作用是利用________使药液从A管中顺利流出;针头的表面做得非常光滑,这是为了_____以减轻病人的痛苦;若要提高输液速度,除了调节调节器外,还有一个简便的方法就是________。
15.如图甲所示,此时大气压强等于______mm水银柱产生的压强;受此实验的启发,小明自制了一个气压计如图乙所示,把此装置从山脚带到山顶的过程中,玻璃管中液面的高度将______(选填“上升”或“下降”),这表明瓶外的大气压在______(选填“变大”或“变小”)。
16.如图所示的希罗喷泉,用 3 根管子连接 3 个容器,容器 a 是敞口的,容器 b 和 c 是密闭的。容器中有一些水,管 B 有水喷出。管 A 中水流的方向是向______,容 器 b 中气体压强的大小比外界大气压_______,要增大喷泉的高度,应增加容器 的高度。
17.如左图所示的装置上方为一个粗细不均匀的两头开口的玻璃管,管下连通一个装有红墨水的U形管AB。当用吹风机向玻璃管中吹风时,出现的现象是__________________。
如右图所示是喷雾器工作时的示意图.当推动活塞时,管口的空气速度增大,管口处的压强______(选填“增大”“减小”或“不变”);瓶中的液体就在______的作用下被压上去.随流动的空气而喷成雾状.
18.如图甲所示,步行在雨中,我们会打一把伞,一阵大风吹来,雨伞会被向上吸起来,产生这一现象的原因是伞上方空气流速______,压强______(前两空均选填“大”或“小”);如图乙所示为某同学自制的水气压计,该同学拿着气压计从1楼走到10楼的过程中,细管中的水柱将______(选填“升高”“降低”或“不变”)。
19.在某工厂的除尘设备中,含尘气体需要通过一个特殊的管道结构。管道中间部分较窄,两端较宽。当含尘气体从管道一端流入时,在管道较窄处气体流速会______(选填“变大”“变小”或“不变”),根据气体流速与压强的关系,此处压强会______(选填“变大”“变小”或“不变”),从而使得管道较宽处的压强大于较窄处,在压强差的作用下,灰尘颗粒更容易被吸附到管道壁上,以达到除尘目的。在实际工业生产中,若气体流量保持不变,管道越窄,气体流速就越______(选填“快”或“慢”)。
20.图甲是小华的参赛作品——用饮料瓶制作的“水火箭”,向瓶内打气,当瓶内气压增大到一定程度时,“水火箭”向下喷水从而获得升空的动力,这是利用物体间力的作用是 的,这个力的施力物体是 。小明准备制作一款如图乙所示的滑翔机模型,机翼的横截面应设计成图乙中 (填字母)的形状。
三.解答题(共52分)
21. 在德国马德堡市的广场上,1654年曾经做过一个著名的马德堡半球实验,如图所示,把两个半径约15 cm的铜制空心半球合在一起,抽去里面的空气,用两支马队向相反的方向拉两个半球.
(1)总共用了16匹马把两个半球拉开,则平均一对(左右各一匹)马产生拉力是多少______?(大气压的值约为105 Pa,计算时把半球看成一个圆盘)
(2)某实验室供教学用的两个半球,在正常气压下抽成真空后,只需四个人便可拉开.其原因是:____.
(3)同学们在用高压锅模拟马德堡半球实验时,如果他们没有抽气机,应怎样将高压锅里的空气尽量排除呢?请说出你的办法.__________________________.
22. 小刚同学非常喜欢动手制作一些“测量工具”.受老师的启发,他取一根两端开口的细玻璃管,穿过皮塞插入玻璃瓶的水中,自制成了如图所示的水气压计.
(1)瓶内气体压强p内________p大气 . (填“<”、“>”或“=”)
(2)小刚拿着它从七楼到一楼,玻璃管内水柱高度的变化情况是________(选填“变高”、“变低”或“不变”).
(3)制作讨程中有一步有些技巧,即怎样让水上升到细玻璃管中然后才能让水气压计正常使用,你的方法是________.
23.动手做做以下实验,并填写实验记录表格。( )
设计实验
现象
流速大的位置
压强小的位置
①
硬币向上跳起
硬币上方
硬币上方
②
③
根据实验现象,可总结流体压强与流速的关系:在流体中, 。
24.如图所示,小明同学在物理实验室利用托里拆利实验测量大气压强的值。
(1)实验时他没有将玻璃管竖直放置,而是稍稍倾斜了,如图所示,则此时大气压强等于 mm高水银柱产生的压强,此时的大气压 (选填“大于”“等于”或“小于”)标准大气压。
(2)将玻璃管下压一点,且管内水银面上方仍是真空,水银面的高度差将 (选填“升高”“不变”或“降低”)。
(3)若移到高山顶上去做此实验,则测量结果将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)如果其他条件不变,用水来代替水银做实验,水 (选填“会”或“不会”)充满玻璃管,所以测不出大气压的值。
25.某科学实验小组利用注射器,弹簧测力计,刻度尺等器测量大气压强的值,实验步骤:
(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,当注射器中的活塞刚被拉动时,记下弹簧测力计的示数为29.9N;
(3)如图所示,用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为 _____cm,计算出活塞的横截面积;
(4)计算得到大气压强数值为 _____Pa;
(5)同学们发现实验误差较大,请分析,该实验过程中导致误差因素有(请写出两条);
① _____
② _____
26.电动自行车安装遮雨蓬有利也有弊;在电动自行车行驶过程中,其遮雨蓬的相关物理原理如下:
(1)当电动自行车快速行驶时,遮雨蓬上方空气流速比下方空气流速 ______(选填“大”或“小”)。根据流体流速与压强的关系,流速大的地方压强 ______(选填“大”或“小”)。
(2)遮雨蓬下方空气压强大于上方空气压强,从而在遮雨蓬上下表面产生一个向 ______(选填“上”或“下”)的压力差。这个压力差的方向与电动自行车对遮雨蓬的支持力方向 ______(选填“相同”或“相反”)。
(3)当电动自行车加速行驶时,遮雨蓬上方空气流速变 ______(选填“大”或“小”),遮雨蓬受到向上的压力差变 ______(选填“大”或“小”)。
(4)若将遮雨蓬设计成上平下凸的形状,行驶时遮雨蓬上方空气流速比原来 ______(选填“大”或“小”),遮雨蓬受到向上的压力差比原来 ______(选填“大”或“小”)。
27.阅读短文,回答问题。
氢航发首飞!解锁无油飞行的压强密码
2026年4月4日,我国自主研制的AEP100兆瓦级氢燃料航空涡桨发动机,搭载7.5吨级无人运输机在湖南株洲芦淞机场完成全球首次工程化首飞,标志着全球氢航空动力领域迎来里程碑时刻。此次首飞的飞机采用上单翼布局,搭配前置螺旋桨与前三点式起落架,整机设计融合了气体压强的核心原理。
氢燃料发动机的核心突破之一,是攻克了-253℃超低温液氢的储运与密封难题。液氢储罐采用轻量化抗氢脆材料制成,通过特殊的密封结构杜绝氢分子泄漏——这一过程中,储罐内部液氢与外界空气形成压强差,配合密封材料的弹性形变,牢牢锁住燃料。而飞机的上单翼设计更是流体压强的经典应用:机翼上表面凸起、下表面平直,当飞机滑行时,上方空气流速远大于下方,根据“流体中流速越大的位置压强越小”的原理,机翼上下方产生压力差,形成向上的升力,支撑整机升空。
前置螺旋桨的旋转同样依托压强原理:桨叶高速转动时,推动周围空气向后流动,桨叶附近空气流速骤增、压强降低,外界大气压将空气持续压向桨叶,驱动螺旋桨持续旋转,为飞机提供前进动力。此外,飞机起落架采用前三点式布局,宽大的起落架脚掌增大了与地面的接触面积,根据压强公式p=F/S,在整机重力一定时,增大受力面积可减小对地面的压强,避免飞机在松软跑道下陷,保障起降安全。此次氢航发首飞,不仅实现了航空动力零碳革命,更让我们看到气体压强知识在尖端科技中的灵活应用。
(1) 氢燃料发动机液氢储罐的密封结构利用了_________________与外界空气的压强差锁住燃料;飞机上单翼产生升力的原理是_________________________________________。
(2) 下列关于飞机机翼升力的说法,正确的是( )
A. 机翼下方空气流速大于上方,压强大于上方
B. 机翼上方空气流速大于下方,压强小于下方
C. 机翼上下方空气流速相同,压强相等
D. 机翼下方空气流速小于上方,压强小于上方
(3) 前置螺旋桨旋转时,外界大气压将空气压向桨叶,这一现象证明了的__________存在;托里拆利实验首次精确测量了该物理量的大小,其值约为_________Pa(保留两位有效数字)。
(4) 前三点式起落架增大接触面积减小压强,下列实例利用相同原理的是( )
A. 菜刀刀刃磨得很薄 B. 坦克装有宽大的履带
C. 注射器针头做得很尖 D. 啄木鸟的尖喙
(5) 若飞机整机总重为7.5×104N,起落架与地面接触的总面积为0.5m2,则飞机静止时对地面的压强为_____________Pa;当飞机起飞升空后,机翼上方空气流速增大,机翼上下方的压强差会__________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
B卷·强化提优
(时间:60分钟 满分:100分)
一.选择题(共24分)
1. 我们生活周围中很多有关利用大气压强的例子,图中主要利用了大气压强的是( )
A.热水中的塑料袋在膨胀 B.上升的热气球 C.风吹风车旋转 D.用吸管吸饮料
2.图所示两个使用吸盘的实验中,吸盘都保持静止,所挂钩码是吸盘所能提起的最大重物。对此,下列说法正确的是( )
A. 甲图中大气对吸盘的压力等于钩码的重力
B. 乙图中大气对下面吸盘的压力等于钩码的重力的一半
C. 利用甲图的实验可以粗测大气压的值
D. 利用乙图的实验可以粗测大气压的值
3. 如下图所示,关于大气压,下列说法正确的是
A. (甲)图中,马德堡市长通过此实验最早证明了大气压的存在
B. (甲)图中,马德堡市长通过此实验最早测出了大气压的数值
C. (乙)图中,长玻璃管倾斜后,会发现测得的大气压值变小
D. (乙)图中,在海拔高的地方实验,会发现水银柱的高度大于76cm
4. 将一满罐“纯净水”(高约40cm)开口朝下放在水中,如图所示,结果是( )
A. 仍是满罐水 B. 水将流出一部分 C. 水将全部流出 D. 以上答案都不对
5. 同学们梳理了教材中与压强知识相关的实验,如图所示,其中分析正确的是( )
A. 甲图实验,装有水的瓶子竖放在海绵上,瓶中水越少,海绵凹陷越明显
B. 乙图实验,当微小压强计的探头在水中深度逐渐增大时,U形管两边液面高度差不变
C. 丙图实验,测出拉开吸盘时大气对吸盘的压力和吸盘的面积,可估测大气压强的值
D. 丁图实验,向外拉活塞,试管内停止沸腾的水再次沸腾,可知气压减小,水的沸点升高
6.如图所示,是小宇同学自制的水气压计,现在让他拿着这个装置从教学楼的一楼走上六楼,则玻璃管中的水柱高度变化是( )
A.升高 B.降低 C.不变 D.无法确定
7.将一个乒乓球放入空烧杯中,对其吹气,发现乒乓球“一跃而起”,落入边上的另一个烧杯中。乒乓球能“一跃而起”是由于受到了( )
A.人的“吹力” B.重力 C.空烧杯的弹力 D.上下表面不同的大气压力
8.连通器在日常生活和生产中应用广泛,如图所示事例中不是利用连通器原理工作的是( )
A.乳牛自动喂水器 B.活塞式抽水机 C.茶壶 D.船闸
9.如图所示是小萌同学自制的水气压计,现在让他拿着这个装置从教学楼的一楼走上六楼,则玻璃管的水柱高度变化是( )
A.降低 B.升高 C.不变 D.无法确定
10.下列实验中不能揭示流体压强与流速关系的是( )
A.向两张纸中间吹气,纸片相互靠拢 B.吹气时,纸条向上飘
C.用吸管从瓶中吸饮料 D.快速向下吹气,乒乓球不会掉下来
11.小昕坐飞机去旅游,当飞机在高空平稳飞行时,她从背包中取出一袋密封的薯片,发现薯片袋子比起飞前膨胀一些。若如图的点M表示起飞前薯片袋内气体的“m-V”关系,则能正确表示起飞后袋内气体的“m﹣V”关系的是( )
A.点N B.点O C.点P D.点Q
12.某高压锅排气孔横截面积为10mm²,限压阀质量为60g,使用时当地大气压强为1×10⁵Pa,g取10N/kg。当限压阀被顶起时,锅内气体的最大压强为( )
A. 1.6×10⁵Pa B. 2.0×10⁵Pa C. 0.6×10⁵Pa D. 1.0×10⁵Pa
二.填空题(共24分)
13.课堂上做覆杯实验时,玻璃杯装满水,用硬纸片盖住杯口倒置,纸片不掉落,是因为纸片受到向上的______,且该力的大小______水和纸片的总重力,这证明了______的存在。
【答案】:大气压力;大于;大气压强
【解析】:覆杯实验的原理是外界大气压力向上托住纸片,其大小大于水和纸片的总重力,直观证明了大气压强的存在。
14.我国自主研发的时速600公里高速磁浮交通系统,运行时管道内的大气压相当于外界的十分之一。研究人员通过建造低压环境,是因为气体流速与压强有关,在同一时间内通过管道不同位置的气体量相同,管道越细的地方气体流速越________,压强越_______,这样可以减少空气对磁悬浮列车的________。
15.科技提高生活质量。某款“擦窗机器人”的“腹部”有吸盘,当机器人的真空泵将吸盘内的空气向外抽出时,它在________作用下,就牢牢吸在竖直玻璃上;如图所示的“无叶电风扇”,底座的电动机吸入空气,空气经过加压后被送入环形出风口,从宽度只有1.3毫米的缝隙中向外喷出,因流速_____,压强________(选填“大”或“小”),加快了周围空气向出风口的流动,使出风量可以增加到原来的15倍。
16.2025年4月30日13时08分,神舟十九号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,现场医监医保人员确认航天员蔡旭哲、宋令东、王浩泽身体状态良好 ,神舟十九号载人飞行任务取得圆满成功。神舟十九号返回舱在进入大气层时,其头部特殊的外形设计能使周围空气流速加快。根据气体流速与压强的关系:气体流速越大的位置,压强越 ______ ,所以返回舱头部受到的气体压强比侧面 ______ (选填“大”或“小”),从而产生一个向 ______ 的压力差,有助于返回舱安全降落并调整姿态。
17.小明在校园气象站记录数据时发现:使用自制气压计时,将玻璃管内的水面调至与瓶内水面相平,此时瓶内气压___________(选填“大于”“小于”或“等于”)外界气压;当天气由晴天转为阴天时,气压计玻璃管内水面会___________(选填“上升”或“下降”),因为阴天时大气压___________(选填“升高”或“降低”);
18.在真空包装食品的生产线上,包装机通过抽气泵抽出包装袋内空气。抽气过程中,包装袋内气压______(选填“增大”“减小”或“不变”),外界大气压会将袋口紧紧压合;若某时刻袋内剩余气体压强为2×10⁴ Pa,外界大气压为1×10⁵ Pa,则袋内外的压强差为______ Pa;若该包装机在海拔更高的地区使用,抽气后袋内外的压强差将______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
19.如图所示,把两个乒乓球放在水面并保持一定距离,然后用注射器吸满水并向两个乒乓球之间喷水。拉动注射器活塞,水进入注射器是利用了 ;用注射器向两个乒乓球之间喷水,乒乓球向 (选填“中间靠拢”或“两侧分开”),这说明液体流速大的地方,压强 。
20. 在长约1米、一端封闭的玻璃管里灌满水银,用手指将管口堵住,然后倒插在水银槽中,放开手指,管内水银面下降到一定高度时就不再下降,如图所示。
(1)为了测得大气压的值,这时必须测量 ______,如果将此装置拿到比地面低得多的矿井底部,则观察到的现象是 ______ ;
(2)某同学也利用此装置,把水银换成水,将玻璃管灌满水后倒插在水槽内时,管中的水柱 ______ 下降,如果这时在管顶开一个小孔,水柱 ______ 向上喷出。(均选填“会”或“不会”)
三.解答题(共52分)
21. 在长约1米、一端封闭的玻璃管灌满水银,用手指将管口堵住,然后倒插在水银槽中,放开手指,管内水银面下降到一定高度时就不再下降,如图所示.
(1)为了测得大气压的值,这时必须测量内外水银面的___________.如果将此装置拿到山上,测量水银柱的高度将_________(选填“增大”、“减小”或“不变”).
(2)某同学也利用此装置,把水银换成水,将玻璃管灌满水后倒插在水槽内时,管中的水柱_________下降.如果这时在管壁的中间开一个小孔,水柱_________喷出.(均选填“会”或“不会”)
(3)如果用水替代水银做测量大气压的实验,在某处测得水柱的高度差为10 m,则该处的大气压强为_________Pa(取g=10 N/kg).
22.物理兴趣小组的同学想探究大气压强的大小,他们拿来一个带挂钩的吸盘,将吸盘紧压在厚玻璃板的下表面,用一个可装细沙的购物袋(质量不计)挂在挂钩下.如图所示,向袋里逐渐注入细沙直至吸盘被拉下来,由此可得到大气压的大小.
(1)本实验主要的测量器材:________、________;
(2)需要直接测量的物理量:________________、____________.
(3)大气压的表达式p=______________________________________________.
(4)如果测出的大气压仅为0.8×105 Pa,实验中可能存在的问题是什么__________?
23.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
24.物理学中把具有流动性的液体和气体称为流体,下面是关于流体压强的研究过程,请回答下列问题:
(1)老师准备了如图(甲)所示装置:将三节粗细不同的塑料管①、②、③(横截面积)连接在一起,右端开口,左端与抽气机相通,抽气机抽气时, (选填“①”“②”或“③”)管中气体流速最大。将三个气体压强传感器分别放入三个管内,传感器与计算机相连,计算机可以显示出管中压强值。
(2)计算机显示的数据结果如图(乙)所示,由此可知道 (选填“①”“②”或“③”)管中气体压强最小;并能进一步得出在气体中,流速越大的位置, 。
(3)如图(丙)所示,老师准备了两张纸,固定上端,向两张纸中间吹气,根据上述结论能判断出两张纸的下端将 (选填“靠拢”或“分开”)。
25.在学校科技社团活动中,小梦同学所在的团队利用3D打印机制作了如图1所示的飞机模型。她了解到飞机在空中飞行时受多种因素的影响。
(1)小梦思考飞机升力与迎角(α)大小有什么关系?在老师的帮助下,她利用电风扇、升力测力计、飞机模型,按图2方式进行如下实验,
①闭合电风扇的开关,调节挡位使其风速最大,并使飞机模型的迎角为0°,记录测力计的示数。
②改变迎角的大小,使其分别为5°10°、15°、20°,重复步骤①并计算升力平均值。
③处理相关数据得到“升力与迎角的关系”如图3。
本实验得出的结论: 。
(2)小梦想要进一步研究“飞机的升力与其飞行的速度关系”。利用现有器材,只要控制 不变,通过调节 改变飞机模型的飞行速度即可获得结论。以不同的风速进行多次实验,如图4所示,托盘测力计的示数与风速大小的关系记录如下表。
风速(m/s)
0
5
10
15
20
25
30
托盘测力计的示数(N)
15
14.5
13
11
8
3.5
由该实验结果推测飞机起飞应该选择顺风起飞还是逆风起飞更好?并说明理由 。
(3)资料显示:本实验结论与实际相符且飞机迎角一定时,飞行速度越大,升力也越大,若飞机以600km/h做水平匀速直线飞行时的迎角为α1,而以900km/h做水平匀速直线飞行时的迎角为α2,(α1,α2均小于15°)。请比较α1,α2大小关系: 。
26.如图,高压锅是家庭厨房中常见的炊具,利用它可将食物加热到100℃以上,它省时高效,深受消费者欢迎。
(1)小明测得家中高压锅出气孔的横截面积S为12mm2,压在出气孔上的安全阀的质量为72g,g取10N/kg,计算安全阀自重对出气孔处气体所产生的压强。
(2)当高压锅内气压增大到某一值时,锅内气体就能自动顶开安全阀放气。在外界为标准大气压的环境下,该高压锅内的气体能达到的最大压强是多少?对照图所示水的沸点与气压的关系图线,利用这种高压锅烧煮食物时可以到达的最高温度大约是多少?(大气压值取1.0×105Pa)
27.阅读短文,回答问题。
无舵飞行!气流操控重塑航空压强应用
2026年4月,美国DARPA联合波音公司曝光的X-65无舵飞行技术验证机,彻底颠覆了百年航空操控逻辑。这款战机采用通体顺滑的三角翼布局,取消了传统垂尾、襟翼等活动舵面,依靠分布在机翼和机身的14个高压气流喷嘴实现机动,其核心原理正是气体压强的精准调控。
传统战机通过偏转舵面改变空气流向实现操控,而X-65则从发动机引出高压空气,通过喷嘴向不同方向喷射。当战机需要转向时,计算机毫秒级控制单侧喷嘴喷出高压气流,气流与周围空气发生相互作用,改变战机表面的气体压强分布:喷嘴喷射侧空气流速骤增、压强减小,未喷射侧流速较慢、压强较大,压强差产生的压力差推动战机完成转向。这种“气流操控”模式不仅消除了舵面缝隙带来的雷达反射信号,提升隐身性,更减少了机械结构带来的阻力与故障。
我国空气动力研究院也在同步研发同类技术,采用发动机压气机引气替代实验室高压气瓶,技术成熟度更高。而在日常学习生活中,气体压强同样无处不在:用吸管吸饮料是利用大气压强将饮料压入口中;飞行训练时,飞行员承受的过载与座舱内的气压变化密切相关;甚至校园里的气压计,也能通过测量大气压强变化预测天气。无舵飞行技术的突破,让我们看到气体压强知识从课本实验到尖端军事的跨越,也提醒着我们学好物理的重要意义。
(1) X-65战机通过喷嘴喷射高压气流改变压强分布实现转向,其原理是_______________;用吸管吸饮料利用了_________的作用。
(2) 下列关于X-65战机压强变化的说法,正确的是( )
A. 喷嘴喷射侧空气流速小,压强大 B. 喷嘴喷射侧空气流速大,压强小
C. 未喷射侧空气流速大,压强小 D. 两侧空气流速相同,压强相等
(3) 校园气压计测量大气压强,若某时段气压计示数为75cmHg,合_____________Pa;在海拔3000m以内,每升高10m大气压减小约100Pa,若小明从山脚(大气压1.0×105Pa)登上山顶,测得大气压为9.8×104Pa,则山顶海拔为_________m。
(4) 下列实例中,与大气压强无关的是( )
A. 拔火罐时火罐紧紧吸在皮肤上 B. 护士用注射器将药液注入肌肉
C. 茶壶盖上留有小孔 D. 吸盘式挂钩挂在光滑墙壁上
(5) X-65战机拆除传统舵面后,机身阻力减小,这是因为___________________________;战机高速飞行时,机翼表面空气流速增大,机翼的升力会______(选填“增大”“减小”或“不变”)。
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