内容正文:
2025-2026学年人教版物理八年级下册期末复习48个重点难点专练(全国通用)
专项训练18 大气压强(含探究)及流体压强与流速关系
一、大气压强及应用(17道题)
二、托里拆利实验(10道题)
三、大气压与高度、沸点的关系(10道题)
四、测量大气压强实验(3道题)
五、流体压强与流速关系及其应用(9道题)
六、大气压与飞机升力问题(6道题)
一、大气压强及应用(17道题)
1. 你认为以下估测数据最符合实际的是( )
A. 珠穆朗玛峰山顶的大气压约为
B. 一名中学生对地面的压强约为
C. 从地上捡起物理书放在课桌上做功接近10J
D. 人的正常体温是
2. 如图所示,小明用玻璃杯盛满水,用张纸片盖着,再倒过来,杯中的水不会流出来,这是因为( )
A. 纸片太轻 B. 大气对纸片有向上的压力
C. 纸片粘住了杯子 D. 杯中水太少
3. “拔火罐”是我国传统的中医治疗方法。它是以罐为工具,利用酒精棉燃烧排出罐内空气后,再将罐扣于相关穴位上,进而发挥其治疗作用。下列事例与“拔火罐”的原理相同的是( )
A. 坦克装有宽大的履带
B. 汽车轮胎刻有花纹
C. 医生推动注射器的活塞给病人注射药液
D. 用吸管吸入汽水瓶中的饮料
4. 小华利用饮料瓶完成了如图所示的实验,可以证明大气压存在的是( )
A. 瓶子悬空水不流出 B. 水从侧孔喷出
C. 用手弹开纸片 D. 将瓶按入水中感到费力
5. 下列实例中,利用大气压工作的是( )
A. 抽水机抽水 B. 热气球升空 C. 高压锅煮饭 D. 给车胎打气
6. 如图所示,日常生活和生产中的事例中是利用大气压强工作的是( )
A.注射器注射药液 B.拦河大坝 C.拔火罐 D.液压千斤顶
7. 下列事例中与大气压强无关的是( )
A. 用嘴通过吸管吸牛奶,牛奶沿吸管上升
B. 用活塞式抽水机把井中的水抽上来
C. 拦河大坝修建成上窄下宽的结构
D. 茶壶盖上开小孔便于把壶中的水倒出
8. 地球被几百千米厚的大气层包围着,大气对浸在其中的物体有压强。以下实例中,与大气压作用有关的是( )
A. 沙漠越野车安装宽大的车轮
B. 用吸管吸玻璃杯中的饮料
C. 船经过船闸从上游驶往下游
D. 利用圆木滚动来搬运巨石
9. 如图所示的现象中,不能运用大气压强知识解释的是( )
A. 用纸板盖住水杯,倒置后水不流出
B. 吸盘能吸附在墙上
C. 台风能掀开屋顶的瓦
D. 用吸管喝饮料
10. 如图所示的“天气预报瓶”是央视《大风车》栏目的创意新品,A玻璃管与大气相通,B为密闭的玻璃球,A与B下部连通。当A管液面明显上升时,往往转为阴雨天气。下列说法正确的是( )
A. A管液面上升时,显示大气压增大
B. A管和B球组成一个连通器
C. A管越粗,装置的灵敏度越高
D. 阴雨天气,外界气压会减小
11. 如图所示的实例中,能利用大气压强解释的是( )
A. 铁轨铺在枕木上 B. 锅炉水位计显示水位
C. 用吸管吸饮料 D. 堤坝设计成“下宽上窄”
12. 如图所示有关压强的描述中,说法不正确的是( )
A. 如图甲,拦河大坝设计成上窄下宽是由于液体压强随液体深度的增加而增大
B. 如图乙,向下吹气,乒乓球不下落说明了空气流速越大的位置压强越小
C. 如图丙,用吸盘搬运玻璃,是利用了大气压强
D. 如图丁,月球车的车轮比较宽大,是为了增大压强
13. 如图所示,取一根塑料吸管,在某处剪一水平切口,从切口处折弯吸管,把吸管插入水中。用力向管中吹气,发现切口处有水喷出。这是因为吹气时,切口处气体的流速大,压强______,杯中水在______的作用下上升到切口处,随气流喷出。
14. 登山运动员在向高峰攀登时会出现“高原反应”,这除了高原缺氧、寒冷之外,还因为那里的大气压强比平原地区______得多;如图为同一密封的小包装袋食品的两张照片,图______摄于海拔较高的地方。
15. 如左图,用吸管能将杯中饮料吸入口中,是利用了 _____ 的作用;如右图,把饮料吸管插在盛水的杯子中,另一根吸管B的管口贴靠在A管的上端,往B管中吹气,A管中的水面将 _____ (选填“上升”或“不变”).
16. 在杯中倒入开水,如图所示,为了保温,我们常常会拧紧杯盖,过了一段时间发现杯盖很难拧开,请你用所学的压强知识解释这一现象。
17. (2025黑龙江齐齐哈尔)小明到超市进行实践调查,发现某品牌酸奶进行了产品升级,采用了新设计的吸管,更换了新的包装。图甲是新设计的吸管,下端做的更尖,且吸管上有一条长长的凹槽。图乙是新设计的包装,插孔处贴了一层新材料薄膜,其作用是当吸管插入插孔时,薄膜与吸管紧密贴合,可以防止酸奶盒被碰倒时酸奶流出。图丙是吸管与薄膜贴合处的示意图。请你用学过的物理知识解释:
(1)吸管下端为什么制作得很尖?
(2)吸管侧面为什么制作一条凹槽?
二、托里拆利实验(10道题)
1. 历史上首先用实验测定了大气压值的科学家是( )
A. 牛顿 B. 托里拆利 C. 帕斯卡 D. 阿基米德
2. 关于图所示的托里拆利实验,下列说法正确的是( )
A. 此实验在任何时候测出的都是标准大气压的数值
B. 玻璃管倾斜放置时,玻璃管内的水银柱会变长
C. 换用粗玻璃管做实验,管内水银柱高度将减小
D. 将此装置从地面移至山顶,玻璃管内的水银面会上升
3. 如图所示的托里拆利实验装置中,下列哪种情况能使玻璃管内外水银面的高度差发生变化( )
A. 将管倾斜 B. 将玻璃管变粗
C. 移到高山上做实验 D. 向水银槽中加入少量水银
4.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.是大气压支持玻璃管内的水银柱不会下落
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.换用更粗一些的等长玻璃管,管内外水银面高度差将不变
5. 如图所示,利用改进版的托里拆利实验装置测量此时此地的大气压强值;实验步骤图甲是在水银槽里注入水银,图乙将玻璃管竖直,观察到水银柱下降,下列说法中正确的是( )
A. 此时此地的大气压强值等于高水银柱所产生的压强
B. 若将玻璃管倾斜,测得水银柱液面到水银槽液面竖直高度不变
C. 若在管的侧壁A处扎一个孔,会有水银从A处流出
D. 如果将此托里拆利实验装置搬到更高的位置(环境温度不变),测得水银柱液面到水银槽液面的竖直高度将变高
6. 托里拆利实验测出了一个标准大气压的值,即是等于________cm高水银柱产生的压强.若玻璃管中进入少量空气,则测出的数值将会偏________.(大或小)氢气球升到高空时会破裂,其主要原因是球内气压________(选填“大于”、“小于”或“等于”)外界大气压,将球胀破.
7.托里拆利测量大气压强值的实验如图所示,当时的大气压强等于 mm高水银柱所产生的压强。这一现象说明了当地的大气压 一标准大气压。(选填“大于”、“小于”或“等于”)。将图中装置从大厦一楼移到50楼,会发现装置中的水银柱 (均选填“上升”“不变”或“下降”)。
8.如图是小明同学做托里拆利实验时情景,当时的大气压值等于 mm高水银所产生的压强,当小明慢慢把玻璃管向上提升5mm,则管内真空的长度 (选填“变长”、“变短”或“不变”),如果把玻璃管倾斜,所测结果将 (后两空选填“增大”“减小”或“不变”)。
9. 在物理学发展历程中,很多科学家通过实验得出一些结论和规律,例如,奥托·格里克所做的马德堡半球实验证明了______的存在,托里拆利测量出了大气压的数值,如图所示,此时此地大气压的值为______mm高水银柱。
10. 如图是小明进行托里拆利实验时的测量数据,当时当地的大气压强相当于 mm水
银柱产生的压强;若将玻璃管从竖直位置适当向右倾斜,则玻璃管内、外水银柱的高度
差 (选填“变大”、“不变”或“变小”);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”)。
三、大气压与高度、沸点的关系(10道题)
1.如图是小明自制的气压计,将这个气压计从山下移到山上后( )
A.水柱上升,瓶底受到的液体压强增大
B.水柱下降,瓶底受到的液体压强增大
C.水柱上升,瓶底受到的液体压强减小
D.水柱下降,瓶底受到的液体压强减小
2.如图是洛洛利用玻璃瓶、橡胶塞、细玻璃管和水做的两个实验装置。其中 装置可用于研究大气压与海拔高度的关系,洛洛将该装置放在托盘中,端着它从一楼到六楼,玻璃管中水柱的高度会 (选填“上升”“下降”或“不变”),说明大气压随着高度的增加而 。
3. 高海拔地区的大气压_____(选填“高”或“低”)于1标准大气压,水的沸点______(选填“高”或“低”)于100℃。
4.某同学假期从北京去西藏旅游,在火车上带来的食品包装出现如下图所示的变化(食品包装袋变得鼓起来),可以推测外界大气压 (选填“变大”或“变小”),这是因为西藏比北京的海拔 (选填“高”或“低”)。
5. 小铭拿着如图所示自制简易气压计,从广州塔一楼上到108层观光层,观察到玻璃管内水柱高度将_________(选填“升高”“降低”或“不变”),其原因是大气压强_________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
6. 如图小明把一个自制气压计从楼下带到了楼上,发现玻璃管内水柱变___________(高或低)了,这是因为大气压随高度升高而___________。
7. 小明在家用乒乓球做了两个实验,如题图,塑料瓶装满水并在瓶口“盖”一个乒乓球,倒立后放手,乒乓球没有掉落下来,这是因为乒乓球受到____________的作用;如右图,将塑料瓶底剪开后倒置,乒乓球放在瓶颈后再注水,发现乒乓球不会浮起来,且有少量水从瓶口流出。接着用手将瓶口封住,过一段时间后乒乓球____________(选填“会”或“不会”)浮起来。
8. 物理与生活密不可分,利用小小的塑料瓶就能帮助我们掌握很多物理知识。如图甲,瓶盖上的竖条纹是为了_____摩擦;如图乙用材质较硬的塑料瓶、透明吸管和橡胶塞制成的气压计,在1楼标记好稳定后的管中水位,当气压计位于温度相同的23楼时,发现稳定后的管中水位略有升高,说明大气压随高度增加而____(均选填“增大”、“不变”或“减小”)。
9. 接种疫苗的注射器针尖做得很细是利用________的方法来增大压强。如图是护士给患者输液的装置,药水瓶盖上插着两根管,均插入药液中,一根给患者输液。另一根“闲置”,如图所示,在输液过程中,当瓶内气压减小时,在_________的作用下使空气通过这根“闲置管”进入瓶内。
10. 用一个两端开口的细长玻璃管,罩住一支燃烧的蜡烛,一段时间后蜡烛火焰逐渐变小。如图所示,将一张大小合适的硬纸板插入玻璃管中,只在底部留有空隙,就会有空气不断流向蜡烛周围,蜡烛就能持续燃烧。请分析说明空气能流向蜡烛周围的原因。
硬纸板
四、测量大气压强实验(3道题)
1. 如图所示,小明利用注射器、弹簧测力计、细线、刻度尺等材料测量大气压。
(1)将弹簧测力计圆环固定在墙面上,用细线一端拉住注射器活塞颈部,使线的另一端与弹簧测力计的挂钩相连;
(2)在使用注射器时可以感觉到筒壁与活塞之间存在______力,为了测量该力的大小,将活塞推至注射器底部,______(选填“取下”或“套上”)注射口的橡皮帽,用手拉注射器筒向右匀速运动,活塞相对于地面静止时,记下弹簧测力计的示数为;
(3)将活塞再次推至注射器底部,______(选填“取下”或“套上”)注射口的橡皮帽,用手拉注射器筒向右匀速运动,活塞相对于地面静止时,记下弹簧测力计的示数为;
(4)取下注射器,读出注射器针筒的______,用刻度尺测出注射器针筒上______(填“整个针筒”或“有刻度部分”)的长度L。
(5)由此计算出大气压强______;(此两空都用实验已测或已知物理量表示)
(6)如果在(3)中,弹簧测力计被拉到满量程,活塞仍没有滑动,我们可以改用更______(选填“粗”或“细”)的注射器进行实验。
2. “五一”节期间,小宇与同学一起骑自行车环绕美丽的康巴什人工湖骑行游玩。期间他停放在烈日下的自行车车胎自己发生爆胎现象。小宇与同学们很好奇气体压强大小与什么因素有关?回到学校小字和同学们展开了科学探究活动:
(提出问题)气体压强的大小可能与什么因素有关呢?
猜想一:把注射器活塞推至注射器筒中部,用手指堵住前端小孔,这样就在注射器内封住了一定质量的空气,当压活塞使筒内空气体积缩小时,手指会感到很费力。由此可猜想气体压强的大小可能与体积有关;
猜想二:生活中,自行车轮胎在夏天烈日下容易爆胎。据此可猪想气体压强的大小可能跟温度有关。
为了验证猜想一,用一个带有刻度的注射器封闭一定质量的气体,气体的体积可直接读出,气体的压强由图中压强传感器和计算机辅助系统得出(如图所示)。
(1)实验中应保持环境________不变且注射器管壁导热性能良好;
(2)缓慢推动活塞到某一位置,从注射器刻度上可读出____________值,待压强传感器示数稳定后读出压强值。继续缓慢推动活塞,得到多组实验数据如下表;
实验序号
1
2
3
4
5
气体的体积V(mL)
50
40
34
30
26
气体的压强p(×105Pa)
1.01
1.26
1.49
1.68
1.94
压强与体积的乘积pV(×105Pa·mL)
50.5
50.4
50.66
50.4
50.44
(3)分析表中实验数据,可以初步得出的结论:一定质量的气体,在温度一定时,压强与体积成______关系(选填“正比例”或“反比例”);
(4)打气筒是人们生活中常用的工具,当打气筒的导气管被堵塞时,我们会感到向下压活塞特别费力。这是因为筒内封闭一定质量的空气,当向下压缩时,气体的体积越________,压强越________(均选填“大”或“小”)。
3. 小华发现,压缩一个已经充气的气球感到很容易,但想把它压缩得很小却又很困难。由此她猜想被封闭的一定质量的气体产生的压强与体积可能有关。为此她准备了的注射器、弹簧测力计、刻度尺、细绳等,进行探究,步骤如下
(1)如图甲所示,用刻度尺测出注射器刻度部分的长度为_____,则活塞的横截面积为_____;
(2)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,排尽筒内的空气,然后用橡皮帽封住注射器的小孔,为了检验是否漏气,不增加器材,方法是______;
(3)如图乙所示,用细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,弹簧测力计一端固定并水平放置,然后水平向右慢慢地拉动注射器筒,当注射器活塞开始滑动时,弹簧测力计的示数如图乙所示为______N,此时外界大气压的数值为_____;
(4)取下橡皮帽,拉动活塞,让活塞的底端位于注射器刻度处,用橡皮帽封住注射器的小孔,确保不漏气,此时注射器内被封闭的气体体积为.再按照图乙的方式操作,水平向右慢慢地拉动注射器筒,当注射器内气体体积变为时,弹簧测力计的示数为,继续向右慢慢地拉动注射器筒,记下注射器内气体体积与对应的弹簧测力计的示数、将所测数据记录在下表中。
注射器内气体体积
8
10
12
16
20
弹簧测力计的示数
10
▲
13.3
15
16
①当注射器内气体体积为时,弹簧测力计示数为_____N;
②当注射器内气体体积为时,注射器内气体压强为_____。
五、流体压强与流速关系及其应用(9道题)
1. 如图所示的实例中,能利用流体压强与流速的关系解释的是( )
A.拦河坝设计得下宽上窄 B.锅炉水位计显示水位 C.用吸管吸饮料 D.自制喷雾器喷雾
2. 如图所示的实例中,能够用流体压强与流速的关系解释的是( )
A. 图甲,刮大风时,伞面会被向上“吸”起
B. 图乙,向两张纸之间吹气,两张纸会相互“吸”起来
C. 图丙,等候列车的乘客应站在安全线以外,否则可能会被“吸”向列车
D. 图丁,将吸盘压在光洁的瓷砖表面,吸盘会被“吸”在瓷砖上
3. 如图所示是车顶的外掀式天窗。行驶时,将天窗前面关闭,后面微微向上打开,就能“抽出”车内污浊的空气。这是由于天窗开启后( )
A. 加大了车顶空气的流速,使开口处的压强大于车内的压强
B. 加大了车顶空气的流速,使开口处的压强小于车内的压强
C. 减小了车顶空气的流速,使开口处的压强小于车内的压强
D. 减小了车顶空气的流速,使开口处的压强大于车内的压强
4. 如图所示,在硬币上方沿着与桌面平行的方向用力吹一口气,硬币就可以“跳”过木块。下列说法正确的是( )
A. 吹气时,硬币上方气流速度小于下方气流速度
B. 吹气时,硬币上方气体压强大于下方气体压强
C. 吹气时,硬币上方气体压力大于下方气体压力
D. 吹气时,硬币上方与下方之间产生了向上的升力
5. 很多动物为了适应生存环境,进化出了符合一定物理规律的自身部位,下列从物理学角度给出的解释中正确的是( )
A. 鸟翅膀呈上部向外凸起的流线型,是利用流速大的地方压强小,便于飞行
B. 蚊子尖细的口器,可以减小压强,易于刺穿皮肤汲取人和动物体内的血液
C. 深海里的海鱼,其体型结构更适宜在压强小的深海中生存
D. 松鼠有一条长长的尾巴,不利于在树上跳跃时调节身体平衡
6. 如图所示,在两张纸的中间向下吹气,纸向中间靠拢,这是因为两纸中间空气的压强变_________,说明空气的压强与空气流速有关。根据这个原理,为了使飞机获得向上的升力,机翼__________(选填“上”或“下”)表面的空气流速应更快。
7. 如图所示,取一根塑料吸管,在某处剪一水平切口,从切口处折弯吸管,把吸管插入水中。用力向管中吹气,发现切口处有水喷出。这是因为吹气时,切口处气体的流速大,压强______,杯中水在______的作用下上升到切口处,随气流喷出。
8. 如图所示让纸自然下垂,在两张纸的中间向下吹气,我们会看到这两张纸相互______这是因为两张纸中间空气的流速增大,______减小,这个物理知识是______发现的
9. 暑期防溺水,安全不“放假”,如图所示,是河水中的漩涡。漩涡中心处的流速较_______,压强较_______,从而形成压力差,导致周边物体易被“吸入”漩涡。
六、大气压与飞机升力问题(6道题)
1.某科技馆内有一个风洞实验室。如图所示,一架飞机模型固定在测力计的秤盘上,当有风对着机头吹过时,测力计的示数会发生变化。这是因为风吹过飞机时,机翼上方空气的流速 机翼下方空气的流速,使得机翼上方空气的压强 (前两空均选填“大于”“小于”或“等于”)机翼下方空气的压强,从而产生一个向上的升力;如果无风时测力计的示数为,有风吹过时测力计的示数是,那么产生的升力是 。
2. 飞机前进时机翼上方气流的速度比下方气流的速度要大,从而使得机翼下方空气的压强________(填“大于”或“小于”)上方空气的压强,空气对机翼产生________(选填“向上”或“向下”)的作用力。
3. C919客机(图甲)采用了大量的先进复合材料,有效实现“减重”,这表明该材料的 相对较小。用弹簧测力计挂上飞机机翼模型(图乙),再用电风扇对着机翼模型吹风,弹簧测力计示数会 。
4. 在学校科技社团活动中,小赵同学所在的团队利用3D打印机制作了如图所示的飞机模型。飞机模型的机翼设计成上凸下平。试飞时,手将飞机模型向前推出,是力改变了飞机模型的________;飞机模型在空中水平飞行过程中,机翼上方的空气流速较快,压强较________;飞机模型着地后,能够沿水平地面继续向前滑行一段距离,是由于飞机模型具有________。
5.如图所示是一款会飞的汽车,其两侧的装置类似于飞机机翼。汽车前进时,机翼受到向上的压强 向下的压强;汽车飞行时,汽车受到的重力 汽车受到的空气浮力。(两空均选填“大于”、“小于”或“等于”)
6. 苏州高铁北站即将扩容,规模比肩南京南站,如图所示,高铁站台离边缘不远处有一条黄色警戒线,为了保障安全,乘客需站在警戒线以外,其原因是:若高铁急速驶过车站,警戒线以内区域的空气流速会变大,压强 ______(变大/变小/不变),在大气压作用下,人被“吸”向高铁产生危险;若高铁提速,站台上乘客与行驶的高铁之间安全距离应 ______(变大/变小/不变)。
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2025-2026学年人教版物理八年级下册期末复习48个重点难点专练(全国通用)
专项训练18 大气压强(含探究)及流体压强与流速关系
一、大气压强及应用(17道题)
二、托里拆利实验(10道题)
三、大气压与高度、沸点的关系(10道题)
四、测量大气压强实验(3道题)
五、流体压强与流速关系及其应用(9道题)
六、大气压与飞机升力问题(6道题)
一、大气压强及应用(17道题)
1. 你认为以下估测数据最符合实际的是( )
A. 珠穆朗玛峰山顶的大气压约为
B. 一名中学生对地面的压强约为
C. 从地上捡起物理书放在课桌上做功接近10J
D. 人的正常体温是
【答案】A
【解析】A.珠穆朗玛峰上的大气压约是海平面的30%,海平面附近的大气压近似等于标准大气压,约为,所以珠穆朗玛峰山顶的大气压约为,故A符合题意;
B.一名中学生的重力约500N,中学生站在地上与地面的接触面积约400cm2,即为0.04m2,所以一名中学生对地面的压强约为
故B不符合题意;
C.一本物理书的质量约0.3kg,则重力约3N,课桌高约0.8m,则从地上捡起物理书放在课桌上做功接近为
故C不符合题意;
D.人体正常体温比高,在左右,故D不符合题意。故选A。
2. 如图所示,小明用玻璃杯盛满水,用张纸片盖着,再倒过来,杯中的水不会流出来,这是因为( )
A. 纸片太轻 B. 大气对纸片有向上的压力
C. 纸片粘住了杯子 D. 杯中水太少
【答案】B
【解析】如图为覆杯实验,杯子倒过来后由于大气压对纸片有向上的压力,将纸片压在杯口,所以水不会流出来,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
3. “拔火罐”是我国传统的中医治疗方法。它是以罐为工具,利用酒精棉燃烧排出罐内空气后,再将罐扣于相关穴位上,进而发挥其治疗作用。下列事例与“拔火罐”的原理相同的是( )
A. 坦克装有宽大的履带
B. 汽车轮胎刻有花纹
C. 医生推动注射器的活塞给病人注射药液
D. 用吸管吸入汽水瓶中的饮料
【答案】D
【解析】拔火罐时,先把罐内烧一下,此时迅速把罐扣在皮肤上,罐内气压小于外面的大气压,所以拔火罐利用的是大气压原理。
A.坦克装有宽大的履带是在压力一定时,通过增大接触面粗糙程度,减小压强,与大气压无关,故A不符合题意;
B.汽车轮胎刻有花纹,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的,故B不符合题意;
C.医生推动活塞给病人注射药液,不是利用大气压,故C不符合题意;
D.用吸管吸饮料时,在外界大气压的作用下,故D符合题意。故选D。
4. 小华利用饮料瓶完成了如图所示的实验,可以证明大气压存在的是( )
A. 瓶子悬空水不流出 B. 水从侧孔喷出
C. 用手弹开纸片 D. 将瓶按入水中感到费力
【答案】A
【解析】A.由于大气压的作用,瓶子内的水不会流出,证明了大气压的存在,故A符合题意;
B.水从杯子侧面小孔中喷出,说明液体中左右方向也有压强,故B不符合题意;
C.用手弹开纸片,钢球由于具有惯性,不与纸片一起飞出,故C不符合题意;
D.将瓶按入水中感到费力,是瓶在水中受到浮力,故D不符合题意。故选A。
5. 下列实例中,利用大气压工作的是( )
A. 抽水机抽水 B. 热气球升空 C. 高压锅煮饭 D. 给车胎打气
【答案】A
【解析】A.抽水机抽水是通过活塞上移或叶轮转动使抽水机内水面上方的气压减小,水在外界大气压的作用下,被压上来,故A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、受到的浮力大于重力上升的,不是利用大气压来工作,故B不符合题意;
C.用高压锅煮饭,是利用了锅内气压升高,水的沸点升高的原理,不是利用大气压来工作,故C不符合题意;
D.给车胎打气,是把空气压缩,使得气压大于车胎内气压从而把气打进去,不是利用大气压来工作,故D不符合题意。故选A。
6. 如图所示,日常生活和生产中的事例中是利用大气压强工作的是( )
A.注射器注射药液 B.拦河大坝 C.拔火罐 D.液压千斤顶
【答案】C
【解析】A.注射器注射药液时,是利用推力将药液压入肌肉,不是利用大气压,故A不符合题意;
B.拦河大坝上窄下宽是由于深度越深压强越大,下部较宽可以抵抗下部水较大的压强,不是利用大气压,故B不符合题意;
C.拔火罐时,火罐内由于燃烧消耗氧气,且冷却后由于热胀冷缩导致罐内气压减小,火罐在外界大气压的作用下被紧紧压在皮肤上,是利用了大气压,故C符合题意;
D.液压千斤顶利用的是帕斯卡原理,与连通器无关,不是利用连通器原理工作的,故D不符合题意。故选C。
7. 下列事例中与大气压强无关的是( )
A. 用嘴通过吸管吸牛奶,牛奶沿吸管上升
B. 用活塞式抽水机把井中的水抽上来
C. 拦河大坝修建成上窄下宽的结构
D. 茶壶盖上开小孔便于把壶中的水倒出
【答案】C
【解析】A.用嘴通过吸管吸牛奶,口腔空间增大气压减小,外界大气压就把牛奶沿吸管压入嘴中,利用了大气压强,故A不符合题意;
B.抽水时,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,利用了大气压强,故B不符合题意;
C.拦河大坝修建成上窄下宽的结构是因为在同一液体当中,深度越深,压强越大,没有利用大气压,故C符合题意;
D.壶盖上的小孔是为了让壶内气体和外界大气相等,在重力和大气压的作用下,水可以更容易的倒出,利用了大气压,故D不符合题意。故选C。
8. 地球被几百千米厚的大气层包围着,大气对浸在其中的物体有压强。以下实例中,与大气压作用有关的是( )
A. 沙漠越野车安装宽大的车轮
B. 用吸管吸玻璃杯中的饮料
C. 船经过船闸从上游驶往下游
D. 利用圆木滚动来搬运巨石
【答案】B
【解析】A.沙漠越野车安装宽大的车轮,是在压力一定的条件下,通过增大受力面积减小压强,故A不符合题意;
B.当用吸管吸饮料时,先吸走管中的空气,使管内气压减小,这时大气压就把饮料压入管中,从而进入人的嘴中,故B符合题意;
C.船经过船闸从上游驶往下游,是利用连通器的原理,故C不符合题意;
D.利用圆木滚动来搬运巨石,变滑动为滚动减小摩擦,故D不符合题意。故选B。
9. 如图所示的现象中,不能运用大气压强知识解释的是( )
A. 用纸板盖住水杯,倒置后水不流出
B. 吸盘能吸附在墙上
C. 台风能掀开屋顶的瓦
D. 用吸管喝饮料
【答案】C
【解析】大气压的应用大多是利用内外的气压差,所以要判断是否是大气压的应用,要注意有没有形成这个“气压差”;大气压强在实际生活中的应用十分广泛,有:吸管喝饮料、离心式水泵抽水、钢笔吸墨水等。
A.水杯倒置水没流出,是因为纸片受到水向下的压强小于外界大气压强,水在外界大气压的作用下不会流出,是由于大气压引起的,故A不符合题意;
B.吸盘能吸附在墙壁上,需要先用力挤压塑料吸盘,把盘内的空气挤出,吸盘内压强小于外界大气压,吸盘就被外界的大气压紧压在了墙壁上,这是由于大气压引起的,故B不符合题意;
C.台风掀翻屋顶的瓦是因为屋顶的空气流速快,压强小,屋内的空气流速慢,压强大,产生向上的压强差,故C符合题意;
D.用吸管能吸饮料,嘴中的压强小于外界大气压,饮料在大气压的作用下被压入到嘴中,因此这是由于大气压强的作用引起的,故D不符合题意。故选C。
10. 如图所示的“天气预报瓶”是央视《大风车》栏目的创意新品,A玻璃管与大气相通,B为密闭的玻璃球,A与B下部连通。当A管液面明显上升时,往往转为阴雨天气。下列说法正确的是( )
A. A管液面上升时,显示大气压增大
B. A管和B球组成一个连通器
C. A管越粗,装置的灵敏度越高
D. 阴雨天气,外界气压会减小
【答案】D
【解析】AD.根据大气压的影响因素可知,阴雨天气,外界气压会减小,此时,B中的气压会使水向A管中流动,因此,A管液面上升时,显示大气压减小,故A错误,D正确;
B.上端开口,底部连通的容器是连通器,由图可知,B球是密闭的,因此,A管和B球没有组成连通器,故B错误;
C.本装置中,A管液面变化反映了外界大气压的变化,因此,A管越细,装置的灵敏度越高,故C错误。故选D。
11. 如图所示的实例中,能利用大气压强解释的是( )
A. 铁轨铺在枕木上 B. 锅炉水位计显示水位
C. 用吸管吸饮料 D. 堤坝设计成“下宽上窄”
【答案】C
【解析】A.铁轨铺在枕木上,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故A不符合题意;
B.锅炉的水位计和炉身上端开口,下端连通,水静止时两侧液面总相平,属于连通器,故B不符合题意;
C.用吸管吸饮料时,吸管内压强小于外界大气压,在大气压的作用下,将饮料压入嘴中,故C符合题意;
D.堤坝设计成“下宽上窄”,是因为河堤底部受到河水的压强要比上部大,把河堤筑得下宽上窄,正是适应河水压强的变化,而又节约了材料,故D不符合题意。故选C。
12. 如图所示有关压强的描述中,说法不正确的是( )
A. 如图甲,拦河大坝设计成上窄下宽是由于液体压强随液体深度的增加而增大
B. 如图乙,向下吹气,乒乓球不下落说明了空气流速越大的位置压强越小
C. 如图丙,用吸盘搬运玻璃,是利用了大气压强
D. 如图丁,月球车的车轮比较宽大,是为了增大压强
【答案】D
【解析】A.据知,液体内部深度越深,压强越大,拦河大坝越往下,深度越深,所受压强越大,所以做成上窄下宽,故A正确,不符合题意;
B.图乙中,向下吹气,乒乓球上方空气流速大,压强小,而乒乓球下方,空气流速较小,压强较大,于是乒乓球被向上压,故B正确,不符合题意;
C.吸盘与玻璃间几乎是真空,则吸盘上方的大气压对吸盘有很大的作用力,能把玻璃搬动,故C正确,不符合题意;
D.月球车的车轮较宽大,可在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故D错误,符合题意。故选D。
13. 如图所示,取一根塑料吸管,在某处剪一水平切口,从切口处折弯吸管,把吸管插入水中。用力向管中吹气,发现切口处有水喷出。这是因为吹气时,切口处气体的流速大,压强______,杯中水在______的作用下上升到切口处,随气流喷出。
【答案】 小 大气压
【解析】因为吹气时,切口处气体的流速大,压强小,小于外界大气压,杯中水在大气压的作用下上升到切口处,随气流喷出。
14. 登山运动员在向高峰攀登时会出现“高原反应”,这除了高原缺氧、寒冷之外,还因为那里的大气压强比平原地区______得多;如图为同一密封的小包装袋食品的两张照片,图______摄于海拔较高的地方。
【答案】 小 乙
【解析】大气压随着高度的升高而减小,当处于海拔高的位置时,外界大气压小,而袋中的气压大,在内部气压的作用下,袋子鼓起,所以乙摄于海拔较高的地方。
15. 如左图,用吸管能将杯中饮料吸入口中,是利用了 _____ 的作用;如右图,把饮料吸管插在盛水的杯子中,另一根吸管B的管口贴靠在A管的上端,往B管中吹气,A管中的水面将 _____ (选填“上升”或“不变”).
【答案】 大气压 上升
【解析】根据题图可知,本题考查大气压的应用和流体流速与压强的关系.根据流体的流速越大,压强越小;流体的流速越小,压强越大.进行分析解答.
用吸管能将杯中饮料吸入口中,是利用了大气压的作用;
现往B管中吹气,A管上方的空气流速变大,压强变小,A管下方的压强不变,A管中的水在外界大气压作用下被压上来,所以A管中的水面将上升.
16. 在杯中倒入开水,如图所示,为了保温,我们常常会拧紧杯盖,过了一段时间发现杯盖很难拧开,请你用所学的压强知识解释这一现象。
【答案】见解析
【解析】拧紧杯盖,一段时间后杯内空气温度降低,气压减小,使杯内外产生一个很大的指向杯里的压力差,在压力差的作用下,杯盖很难拧开。
17. (2025黑龙江齐齐哈尔)小明到超市进行实践调查,发现某品牌酸奶进行了产品升级,采用了新设计的吸管,更换了新的包装。图甲是新设计的吸管,下端做的更尖,且吸管上有一条长长的凹槽。图乙是新设计的包装,插孔处贴了一层新材料薄膜,其作用是当吸管插入插孔时,薄膜与吸管紧密贴合,可以防止酸奶盒被碰倒时酸奶流出。图丙是吸管与薄膜贴合处的示意图。请你用学过的物理知识解释:
(1)吸管下端为什么制作得很尖?
(2)吸管侧面为什么制作一条凹槽?
【答案】(1)见解析 (2)见解析
(1)吸管下端制作得很尖,是在压力大小一定时,通过减小受力面积来增大压强,可以使吸管更容易插入插孔。
(2)吸管侧面制作一条凹槽可以使盒内外连通,使内外气压相等,防止因薄膜与吸管贴合紧密,导致吸酸奶过程中,盒内气压减小,吸酸奶很费力。
二、托里拆利实验(10道题)
1. 历史上首先用实验测定了大气压值的科学家是( )
A. 牛顿 B. 托里拆利 C. 帕斯卡 D. 阿基米德
【答案】B
【解析】大气压强的大小最早是在1643年,由意大利科学家伽利略的学生托里拆利测出的,他利用玻璃管、水银首先测出了大气压能支持的水银柱的高,并由此计算出了大气压的具体数值。故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
2. 关于图所示的托里拆利实验,下列说法正确的是( )
A. 此实验在任何时候测出的都是标准大气压的数值
B. 玻璃管倾斜放置时,玻璃管内的水银柱会变长
C. 换用粗玻璃管做实验,管内水银柱高度将减小
D. 将此装置从地面移至山顶,玻璃管内的水银面会上升
【答案】B
【解析】根据托里拆利实验的结论及操作逐项判断。
A.大气压与高度和天气有关,在不同的地点,不同的时间,测量的结果可能不同,故A错误;
B.在托里拆利实验中,玻璃管倾斜放置时,玻璃管内的水银柱高度不变,长度会变长,故B正确;
C.换用粗的玻璃管作实验时,水银柱的高度不变,故C错误;
D.因为大气压随高度的升高而降低,故将此装置从地面移到山顶,管内被托起的水银将下降,故D错误。
故选B。
3. 如图所示的托里拆利实验装置中,下列哪种情况能使玻璃管内外水银面的高度差发生变化( )
A. 将管倾斜 B. 将玻璃管变粗
C. 移到高山上做实验 D. 向水银槽中加入少量水银
【答案】C
【解析】托里拆利实验中,只要大气压强一定,无论玻璃管的粗细如何,是否倾斜,槽内水银的深度如何,水银面的高度差都不变;大气压强与海拔高度有关,地面与高山上的大气压强值不同,因此在地面与高山做托里拆利实验,玻璃管内水银面的高度差会发生变化,故ABD不符合题意,C符合题意。故选C。
4.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.是大气压支持玻璃管内的水银柱不会下落
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.换用更粗一些的等长玻璃管,管内外水银面高度差将不变
【答案】B
【解析】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、换用更粗一些的等长玻璃管,管内外水银面高度差将不变,故D正确。故选:B。
5. 如图所示,利用改进版的托里拆利实验装置测量此时此地的大气压强值;实验步骤图甲是在水银槽里注入水银,图乙将玻璃管竖直,观察到水银柱下降,下列说法中正确的是( )
A. 此时此地的大气压强值等于高水银柱所产生的压强
B. 若将玻璃管倾斜,测得水银柱液面到水银槽液面竖直高度不变
C. 若在管的侧壁A处扎一个孔,会有水银从A处流出
D. 如果将此托里拆利实验装置搬到更高的位置(环境温度不变),测得水银柱液面到水银槽液面的竖直高度将变高
【答案】AB
【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76cm,合760mm,因此,当时的大气压强等于760mm高水银柱产生的压强,故A正确;
B.由图可知,将玻璃管倾斜,水银柱液面到水银槽液面的竖直高度仍为760mm,故B正确;
C.在管的A处扎一个孔,管内A点上方水银柱产生的压强小于A点受到的大气压,水银不会从A处流出来,故C错误;
D.若将实验装置搬到高处上,由于气压跟海拔有关,海拔越高,气压越低,则高处大气压小,能支持的水银柱高度也就变小,故D错误。故选AB
6. 托里拆利实验测出了一个标准大气压的值,即是等于________cm高水银柱产生的压强.若玻璃管中进入少量空气,则测出的数值将会偏________.(大或小)氢气球升到高空时会破裂,其主要原因是球内气压________(选填“大于”、“小于”或“等于”)外界大气压,将球胀破.
【答案】 76 小 大于
【解析】一个标准大气压可以支持76cm高的水银柱;管内混入空气,水银柱的高度差会减小;在地球的表面,高度越高,大气压强越小,高度越低,大气压强越大.
意大利科学家托里拆利,利用一根玻璃管测出了大气压所能支持的水银柱的高度76cm;若实验时试管中混入少量空气,水银柱的高度差会减小;氢气球之所以会上升是因为氢气的密度比空气要低,而到了高空,空气更为稀薄,气球内部的压强大于外部的压强,使得内外的压力差更大,气球会逐渐膨胀以至爆炸.
7.托里拆利测量大气压强值的实验如图所示,当时的大气压强等于 mm高水银柱所产生的压强。这一现象说明了当地的大气压 一标准大气压。(选填“大于”、“小于”或“等于”)。将图中装置从大厦一楼移到50楼,会发现装置中的水银柱 (均选填“上升”“不变”或“下降”)。
【答案】 750 小于 下降
【解析】由图示知,当地大气压强能压起的水银柱高度为玻璃管内外的高度差750mm。所以当时大气压强等于750mm高水银柱产生的压强。
标准大气压能支持的水银柱高度为760mm,所以当地的大气压低于一标准大气压。
大气压随高度的增大而减小,因此将图中装置从大厦一楼移到50楼,外界大气压会减小,因此可以压起的水银柱高度将减小,因此装置中的水银柱下降。
8.如图是小明同学做托里拆利实验时情景,当时的大气压值等于 mm高水银所产生的压强,当小明慢慢把玻璃管向上提升5mm,则管内真空的长度 (选填“变长”、“变短”或“不变”),如果把玻璃管倾斜,所测结果将 (后两空选填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】 750 变长 不变
【解析】如图所示,大气压能够支撑起750mm高的水银柱的高度。
当小明慢慢把玻璃管向上提升5mm,能够支撑的水银柱的高度不变,则管内真空的长度变长。
如果把玻璃管倾斜,大气压不变,水银柱的高度不变,所测结果将不变。
9. 在物理学发展历程中,很多科学家通过实验得出一些结论和规律,例如,奥托·格里克所做的马德堡半球实验证明了______的存在,托里拆利测量出了大气压的数值,如图所示,此时此地大气压的值为______mm高水银柱。
【答案】 大气压强 740
【解析】马德堡半球实验中用16匹马勉强将两个半球拉开,第一次证明了大气压的存在且很大。
托里拆利实验中,托起液柱的高度是指水银槽液面到玻璃管液面的竖直高度,如图水银柱高度为740mm,所以此时此地大气压的值为740mm高水银柱。
10. 如图是小明进行托里拆利实验时的测量数据,当时当地的大气压强相当于 mm水
银柱产生的压强;若将玻璃管从竖直位置适当向右倾斜,则玻璃管内、外水银柱的高度
差 (选填“变大”、“不变”或“变小”);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”)。
【答案】755;不变;变小。
【解析】利用托里拆利实验测量大气压时,玻璃管内、外的水银高度差的计算是玻璃管内的水银柱表面到水银槽中水银表面的竖直高度,所以当时当地的大气压强相当于755mm水银柱产生的压强;实验时,玻璃管略倾斜,管内水银柱长度变长,但管内、外水银柱的高度差不变;大气压随海拔高度的增加而减小,把实验移到高山顶上做,高度增加了,大气压减小了,玻璃管内水银柱的高度差减小,所以测量结果将变小。
三、大气压与高度、沸点的关系(10道题)
1.如图是小明自制的气压计,将这个气压计从山下移到山上后( )
A.水柱上升,瓶底受到的液体压强增大
B.水柱下降,瓶底受到的液体压强增大
C.水柱上升,瓶底受到的液体压强减小
D.水柱下降,瓶底受到的液体压强减小
【答案】A
【解析】对于自制的气压计,瓶内气压等于管内液柱压强与外界大气压之和。大气压随海拔高度的增加而减小,所以从山下移到山上大气压会降低,又因瓶内空气的压强不变,所以在瓶内气压的作用下,会有一部分液体被压入玻璃管,使管内液柱上升。管内液柱上升后,液体深度增加,根据,瓶底受到的液体压强增大。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
2.如图是洛洛利用玻璃瓶、橡胶塞、细玻璃管和水做的两个实验装置。其中 装置可用于研究大气压与海拔高度的关系,洛洛将该装置放在托盘中,端着它从一楼到六楼,玻璃管中水柱的高度会 (选填“上升”“下降”或“不变”),说明大气压随着高度的增加而 。
【答案】 乙 上升 减小
【解析】乙装置内部没有灌满水,留有部分空气,可以用于检测气压与海拔高度的关系。
将该装置从一楼拿到六楼,细玻璃管内的液柱会上升,说明外界大气压减小,小于瓶内大气压,进而说明大气压随高度升高而减小。
3. 高海拔地区的大气压_____(选填“高”或“低”)于1标准大气压,水的沸点______(选填“高”或“低”)于100℃。
【答案】 低 低
【解析】大气压随海拔高度增大而减小,水的沸点随大气压增大而升高,所以高海拔地区的大气压低于于1标准大气压,水的沸点低于100℃。
4.某同学假期从北京去西藏旅游,在火车上带来的食品包装出现如下图所示的变化(食品包装袋变得鼓起来),可以推测外界大气压 (选填“变大”或“变小”),这是因为西藏比北京的海拔 (选填“高”或“低”)。
【答案】 变小 高
【解析】气压与高度有关,海拔越高的地方,气压越低,食品包装袋变得鼓起来,这是因为大气压随高度增加而减小,使得袋内的气压大于外部大气压,因此包装袋会变得鼓起来,所以外界大气压在变小,故西藏比北京的海拔高。
5. 小铭拿着如图所示自制简易气压计,从广州塔一楼上到108层观光层,观察到玻璃管内水柱高度将_________(选填“升高”“降低”或“不变”),其原因是大气压强_________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】 升高 减小
【解析】大气压随着高度的升高而减小,从广州塔一楼上到108层观光层,高度变高,外界大气压减小,小于瓶内气压,在瓶内气压的作用下,水被压进玻璃管内,所以观察到玻璃管内水柱高度将升高。
6. 如图小明把一个自制气压计从楼下带到了楼上,发现玻璃管内水柱变___________(高或低)了,这是因为大气压随高度升高而___________。
【答案】 高 降低(或减小)
【解析】如图所示,上楼时,高度在升高,大气压会随高度的增加而减小,外界大气压变小,瓶内气压大于外界大气压,会进一步向外压水柱,所以水柱将会变高。
7. 小明在家用乒乓球做了两个实验,如题图,塑料瓶装满水并在瓶口“盖”一个乒乓球,倒立后放手,乒乓球没有掉落下来,这是因为乒乓球受到____________的作用;如右图,将塑料瓶底剪开后倒置,乒乓球放在瓶颈后再注水,发现乒乓球不会浮起来,且有少量水从瓶口流出。接着用手将瓶口封住,过一段时间后乒乓球____________(选填“会”或“不会”)浮起来。
【答案】 大气压 会
【解析】大气压可以支持约为10m高的水柱,塑料瓶装满水并在瓶口“盖”一个乒乓球,倒立后放手,乒乓球没有掉落下来,这是因为乒乓球受到大气压的作用。
将塑料瓶剪开,乒乓球压在瓶颈处并注水,虽然有少量水从瓶口向下流出,但球的下表面没有受到水的压力,而上表面受到水向下的压力,则乒乓球不受浮力的作用,所以乒乓球不能上浮;用手堵住瓶口,乒乓球下表面受到水的压力,此时乒乓球的上下表面受到液体的压力差即浮力的作用,当浮力大于重力时,乒乓就会浮起来。
8. 物理与生活密不可分,利用小小的塑料瓶就能帮助我们掌握很多物理知识。如图甲,瓶盖上的竖条纹是为了_____摩擦;如图乙用材质较硬的塑料瓶、透明吸管和橡胶塞制成的气压计,在1楼标记好稳定后的管中水位,当气压计位于温度相同的23楼时,发现稳定后的管中水位略有升高,说明大气压随高度增加而____(均选填“增大”、“不变”或“减小”)。
【答案】 增大 减小
【解析】瓶盖上的竖条纹是为了通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦。
当气压计位于温度相同的23楼时,发现稳定后的管中水位略有升高,这是因为管内液柱上方气压小于瓶内气压,瓶内空气将瓶内液体压入吸管,说明大气压随高度增加而减小。
9. 接种疫苗的注射器针尖做得很细是利用________的方法来增大压强。如图是护士给患者输液的装置,药水瓶盖上插着两根管,均插入药液中,一根给患者输液。另一根“闲置”,如图所示,在输液过程中,当瓶内气压减小时,在_________的作用下使空气通过这根“闲置管”进入瓶内。
【答案】 减小受力面积 大气压
【解析】由可知,增大压力或减小受力面积可增大压强,而注射器针尖做得很细是减小了受力面积来增大压强,使得针尖更容易刺破皮肤。
如果瓶内是密闭空间,随着药水瓶内药液的减少,药液深度降低,药液上方的气体压强越来越小,当瓶内压强小于外界大气压时,瓶内药液将无法流出。在瓶内连入“闲置管”后,瓶内和瓶外连通,当药液流出后,在大气压的作用下,空气顺着“闲置管”进入瓶内,始终保持药液上方的气压为大气压,使得药液可以持续流出。
10. 用一个两端开口的细长玻璃管,罩住一支燃烧的蜡烛,一段时间后蜡烛火焰逐渐变小。如图所示,将一张大小合适的硬纸板插入玻璃管中,只在底部留有空隙,就会有空气不断流向蜡烛周围,蜡烛就能持续燃烧。请分析说明空气能流向蜡烛周围的原因。
硬纸板
【答案】见解析
【解析】插入硬纸板后,玻璃管被分成左右两部分,由于蜡烛的燃烧,左侧部分的空气受热膨胀后密度减小会上升,左侧气压减小;而右侧因为温度较低,空气密度也较大,气体压强也较大,使硬纸片左右两侧形成压强差,因此,随着蜡烛的燃烧,空气会从右侧不断地流向左侧蜡烛的周围。
四、测量大气压强实验(3道题)
1. 如图所示,小明利用注射器、弹簧测力计、细线、刻度尺等材料测量大气压。
(1)将弹簧测力计圆环固定在墙面上,用细线一端拉住注射器活塞颈部,使线的另一端与弹簧测力计的挂钩相连;
(2)在使用注射器时可以感觉到筒壁与活塞之间存在______力,为了测量该力的大小,将活塞推至注射器底部,______(选填“取下”或“套上”)注射口的橡皮帽,用手拉注射器筒向右匀速运动,活塞相对于地面静止时,记下弹簧测力计的示数为;
(3)将活塞再次推至注射器底部,______(选填“取下”或“套上”)注射口的橡皮帽,用手拉注射器筒向右匀速运动,活塞相对于地面静止时,记下弹簧测力计的示数为;
(4)取下注射器,读出注射器针筒的______,用刻度尺测出注射器针筒上______(填“整个针筒”或“有刻度部分”)的长度L。
(5)由此计算出大气压强______;(此两空都用实验已测或已知物理量表示)
(6)如果在(3)中,弹簧测力计被拉到满量程,活塞仍没有滑动,我们可以改用更______(选填“粗”或“细”)的注射器进行实验。
【答案】(2) 摩擦 取下(3) 套上 (4) 容积V 有刻度部分 (5) (6) 细
【解析】(2)由于使用注射器时,筒壁与活塞之间有相对运动,所以在使用注射器时可以感觉到筒壁与活塞之间存在摩擦力。
实验前,为了测量筒壁与活塞之间摩擦力的大小,需要将活塞推至注射器底部,取下注射口的橡皮帽。
(3)测出筒壁与活塞之间摩擦力的大小后,将活塞再次推至注射器底部,这时注射口的橡皮帽套上,用手拉注射器筒向右匀速运动。
(4)注射器针筒的容积V等于注射器活塞的横截面积乘以有刻度部分的长度L,因此读出注射器针筒的容积V,需要测出有刻度部分的长度L,即可根据计算出注射器活塞的横截面积。
(5)取下注射口的橡皮帽,用手慢慢向下拉注射器筒,注射器筒与活塞相对运动,产生摩擦,不考虑活塞重力,因活塞上下均受大气压力,相互抵消,此时活塞受两个力,向左的拉力F1和向右的摩擦力f,二力平衡,大小相等,即f=F1。分析第二次中活塞受力可知,不考虑活塞重力,活塞受三个力,向左的拉力F2和向右的摩擦力f和向右的大气压力F,故活塞受到的大气压力为
F= F2-f= F2- F1
则活塞受到的大气压强
(6)因为大气的压强是一定的,根据公式F=pS,受力面积越小,压力也会越小,所以当弹簧测力计量程不够时,可换用小量程(较细)的注射器。
2. “五一”节期间,小宇与同学一起骑自行车环绕美丽的康巴什人工湖骑行游玩。期间他停放在烈日下的自行车车胎自己发生爆胎现象。小宇与同学们很好奇气体压强大小与什么因素有关?回到学校小字和同学们展开了科学探究活动:
(提出问题)气体压强的大小可能与什么因素有关呢?
猜想一:把注射器活塞推至注射器筒中部,用手指堵住前端小孔,这样就在注射器内封住了一定质量的空气,当压活塞使筒内空气体积缩小时,手指会感到很费力。由此可猜想气体压强的大小可能与体积有关;
猜想二:生活中,自行车轮胎在夏天烈日下容易爆胎。据此可猪想气体压强的大小可能跟温度有关。
为了验证猜想一,用一个带有刻度的注射器封闭一定质量的气体,气体的体积可直接读出,气体的压强由图中压强传感器和计算机辅助系统得出(如图所示)。
(1)实验中应保持环境________不变且注射器管壁导热性能良好;
(2)缓慢推动活塞到某一位置,从注射器刻度上可读出____________值,待压强传感器示数稳定后读出压强值。继续缓慢推动活塞,得到多组实验数据如下表;
实验序号
1
2
3
4
5
气体的体积V(mL)
50
40
34
30
26
气体的压强p(×105Pa)
1.01
1.26
1.49
1.68
1.94
压强与体积的乘积pV(×105Pa·mL)
50.5
50.4
50.66
50.4
50.44
(3)分析表中实验数据,可以初步得出的结论:一定质量的气体,在温度一定时,压强与体积成______关系(选填“正比例”或“反比例”);
(4)打气筒是人们生活中常用的工具,当打气筒的导气管被堵塞时,我们会感到向下压活塞特别费力。这是因为筒内封闭一定质量的空气,当向下压缩时,气体的体积越________,压强越________(均选填“大”或“小”)。
【答案】 (1) 温度 (2) 体积 (3) 反比例(4) 小 大
【解析】(1)为了验证猜想一,即气体压强的大小与体积的关系,我们需要确保实验过程中温度这一变量保持不变。同时,注射器管壁需要具有良好的导热性能,以确保筒内气体的温度能够迅速与环境温度达到平衡。
(2)在实验过程中,我们需要缓慢推动活塞到某一位置,并从注射器的刻度上读出此时气体的体积值。待压强传感器示数稳定后,再读出对应的压强值。这样我们就可以得到多组关于气体体积和压强的实验数据。
(3)分析表中实验数据,我们可以看到随着气体体积的减小,气体的压强逐渐增大。进一步观察压强与体积的乘积(pV),我们发现这些乘积的值非常接近,这说明在温度一定的情况下,气体的压强与体积成反比例关系,即体积越小,压强越大;体积越大,压强越小。
(4)当打气筒的导气管被堵塞时,我们向下压活塞会感到特别费力。这是因为筒内封闭了一定质量的空气,在向下压缩的过程中,气体的体积逐渐减小。根据气体压强与体积的反比例关系,我们可以知道此时气体的压强会逐渐增大。因此,我们需要克服更大的气体压力才能继续压缩活塞,所以会感到特别费力。
3. 小华发现,压缩一个已经充气的气球感到很容易,但想把它压缩得很小却又很困难。由此她猜想被封闭的一定质量的气体产生的压强与体积可能有关。为此她准备了的注射器、弹簧测力计、刻度尺、细绳等,进行探究,步骤如下
(1)如图甲所示,用刻度尺测出注射器刻度部分的长度为_____,则活塞的横截面积为_____;
(2)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,排尽筒内的空气,然后用橡皮帽封住注射器的小孔,为了检验是否漏气,不增加器材,方法是______;
(3)如图乙所示,用细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,弹簧测力计一端固定并水平放置,然后水平向右慢慢地拉动注射器筒,当注射器活塞开始滑动时,弹簧测力计的示数如图乙所示为______N,此时外界大气压的数值为_____;
(4)取下橡皮帽,拉动活塞,让活塞的底端位于注射器刻度处,用橡皮帽封住注射器的小孔,确保不漏气,此时注射器内被封闭的气体体积为.再按照图乙的方式操作,水平向右慢慢地拉动注射器筒,当注射器内气体体积变为时,弹簧测力计的示数为,继续向右慢慢地拉动注射器筒,记下注射器内气体体积与对应的弹簧测力计的示数、将所测数据记录在下表中。
注射器内气体体积
8
10
12
16
20
弹簧测力计的示数
10
▲
13.3
15
16
①当注射器内气体体积为时,弹簧测力计示数为_____N;
②当注射器内气体体积为时,注射器内气体压强为_____。
【答案】 (1)10.00 2 (2)用手拉动注射器活塞,根据难易程度判断气密性
(3)20 (4) 12
【解析】(1)如图甲所示,注射器刻度部分左端对准零刻线,右端对准10cm刻线,刻度尺的分度值为0.1mm,刻度尺测出注射器刻度部分的长度为10.00cm,则活塞的横截面积为
(2)排尽筒内的空气,然后用橡皮帽封住注射器的小孔,为了检验是否漏气,不增加器材,方法是:用手拉动注射器的活塞,如果比较容易拉动,则证明气密性不好,如果不容易被拉动,则证明气密性良好。
(3)如图乙,弹簧测力计的分度值为0.2N,读数为20N。
此时弹簧测力计的拉力等于外界大气压对活塞的压力,外界大气压的数值
(4)①注射器内被封闭的气体体积为,再用测力计拉动活塞时,测力计的拉力与注射器内气体对活塞的压力之和等于外界大气压对活塞的压力
由以上步骤(3)可知,外界大气压对活塞的压力为20N,由此得到下表
注射器内气体体积
8
10
12
16
20
弹簧测力计的示数
10
▲
133
15
16
注射器内气体对活塞的压力
10
8
6.7
5
4
观察表中的数据可以发现:注射器内的气体变化为原来体积的2倍时,注射器内气体对活塞的压力减半,由上表可知,注射器内气体为20mL时注射器内气体对活塞的压力为4N,因此注射器内气体为10mL时注射器内气体对活塞的压力为8N,当注射器内气体体积为时,弹簧测力计示数为
②当注射器内气体体积为时,弹簧测力计的示数为16N,外界大气压对活塞的压力为20N,则注射器内气体对活塞的压力为
注射器内气体压强为
五、流体压强与流速关系及其应用(9道题)
1. 如图所示的实例中,能利用流体压强与流速的关系解释的是( )
A.拦河坝设计得下宽上窄 B.锅炉水位计显示水位 C.用吸管吸饮料 D.自制喷雾器喷雾
【答案】D
【解析】A.液体压强随深度增加而增大,由F=pS可知,受力面积一定时,压强越大,拦河坝底部受到的压力越大,所以拦河坝设计得下宽上窄,故A不符合题意;
B.锅炉的水位计和炉身上端开口,下端连通,水静止时两侧液面总相平,属于连通器,故B不符合题意;
C.用吸管吸饮料时,吸管内压强小于外界大气压,在大气压的作用下,将饮料压入嘴中,故C不符合题意;
D.自制喷雾器喷雾,用嘴用力吹气时,竖管上端空气流速大压强小,下端流速小压强大,形成向上的压强差,产生向上的压力差,水受到向上的力,从竖管中喷出,故D符合题意。故选D。
2. 如图所示的实例中,能够用流体压强与流速的关系解释的是( )
A. 图甲,刮大风时,伞面会被向上“吸”起
B. 图乙,向两张纸之间吹气,两张纸会相互“吸”起来
C. 图丙,等候列车的乘客应站在安全线以外,否则可能会被“吸”向列车
D. 图丁,将吸盘压在光洁的瓷砖表面,吸盘会被“吸”在瓷砖上
【答案】ABC
【解析】A.打开的伞上凸下平,刮风时,伞上方空气流速快,压强小;伞下方空气流速慢,压强大,产生一个向上的压力,伞面会被向上“吸”起,故A符合题意;
B.向两张纸之间吹气,中间气体流速快,压强小,纸两侧气体流速慢,压强大,则两张纸会被压向中间,相互“吸”起来,故B符合题意;
C.如果乘客距离行驶的列车太近,乘客靠近列车这侧空气流速快,压强小;外侧空气流速相对较慢,压强大,产生的压力差会把乘客压向列车,造成危险,故C符合题意;
D.将吸盘压在光洁的瓷砖表面,排出里面的空气,吸盘在大气压的作用下,紧紧“吸”在瓷砖上,与流体压强与流速的关系无关,故D不符合题意。故选ABC。
3. 如图所示是车顶的外掀式天窗。行驶时,将天窗前面关闭,后面微微向上打开,就能“抽出”车内污浊的空气。这是由于天窗开启后( )
A. 加大了车顶空气的流速,使开口处的压强大于车内的压强
B. 加大了车顶空气的流速,使开口处的压强小于车内的压强
C. 减小了车顶空气的流速,使开口处的压强小于车内的压强
D. 减小了车顶空气的流速,使开口处的压强大于车内的压强
【答案】B
【解析】天窗前闭后开,在车顶上形成一个凸面,加大了车顶的空气流速,使天窗开口处的气压小于车内气压,则在压力差的作用下,车内的污浊气体会被抽出,从而保持车内空气新鲜。故选B。
4. 如图所示,在硬币上方沿着与桌面平行的方向用力吹一口气,硬币就可以“跳”过木块。下列说法正确的是( )
A. 吹气时,硬币上方气流速度小于下方气流速度
B. 吹气时,硬币上方气体压强大于下方气体压强
C. 吹气时,硬币上方气体压力大于下方气体压力
D. 吹气时,硬币上方与下方之间产生了向上的升力
【答案】D
【解析】根据流体压强与流速的关系,当在硬币上方沿着与桌面平行的方向用力吹一口气时,硬币上方空气流速增大,压强变小,而硬币下方空气流速不变、压强不变,形成向上的压强差、压力差,在压力差的作用下,硬币就可能跳过木块,故ABC错误,D正确。故选D。
5. 很多动物为了适应生存环境,进化出了符合一定物理规律的自身部位,下列从物理学角度给出的解释中正确的是( )
A. 鸟翅膀呈上部向外凸起的流线型,是利用流速大的地方压强小,便于飞行
B. 蚊子尖细的口器,可以减小压强,易于刺穿皮肤汲取人和动物体内的血液
C. 深海里的海鱼,其体型结构更适宜在压强小的深海中生存
D. 松鼠有一条长长的尾巴,不利于在树上跳跃时调节身体平衡
【答案】A
【解析】A.鸟的翅膀呈上部向外凸起的流线型,当鸟在空中飞行时,空气流过翅膀上表面的速度大于流过下表面的速度。根据流体压强与流速的关系,流速大的地方压强小,所以翅膀上表面的压强小于下表面的压强,这就为鸟提供了向上的升力,便于飞行。故A正确;
B.蚊子尖细的口器,是为了在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,从而更容易刺穿皮肤汲取血液。故B错误;
C.深海里的海鱼,其体型结构并不是为了适宜在压强小的深海中生存,而是为了适应深海中随深度增加而增大的压强。深海中的压强非常大,海鱼通过特殊的体型结构和生理机制来承受这种高压环境。故C错误;
D.松鼠有一条长长的尾巴,这条尾巴在松鼠跳跃时起到了非常重要的作用。它可以有利于松鼠保持身体平衡,防止在跳跃过程中失去控制。故D错误。故选A。
6. 如图所示,在两张纸的中间向下吹气,纸向中间靠拢,这是因为两纸中间空气的压强变_________,说明空气的压强与空气流速有关。根据这个原理,为了使飞机获得向上的升力,机翼__________(选填“上”或“下”)表面的空气流速应更快。
【答案】 小 上
【解析】当向中间吹气时,中间的空气流动速度增大,压强变小,纸外侧的压强不变,纸受到向内的压强大于向外的压强,受到向内的压力大于向外的压力,纸在压力差的作用下向中间靠拢,说明气体流速越大的地方压强越小。
机翼上表面弯曲,下表面平直,气流通过机翼上、下表面时,相同时间内,空气经过上表面的路程比下表面路程长,上表面的空气流速大,压强小,下表面的空气流速小,压强大,机翼在压强差下产生向上的升力。
7. 如图所示,取一根塑料吸管,在某处剪一水平切口,从切口处折弯吸管,把吸管插入水中。用力向管中吹气,发现切口处有水喷出。这是因为吹气时,切口处气体的流速大,压强______,杯中水在______的作用下上升到切口处,随气流喷出。
【答案】小 大气压
【解析】因为吹气时,切口处气体的流速大,压强小,小于外界大气压,杯中水在大气压的作用下上升到切口处,随气流喷出。
8. 如图所示让纸自然下垂,在两张纸的中间向下吹气,我们会看到这两张纸相互______这是因为两张纸中间空气的流速增大,______减小,这个物理知识是______发现的
【答案】 靠近 压强 伯努利
【解析】向两张下垂的纸中间吹气,两张纸中间空气流速增大,压强减小,纸外侧的压强不变,两张纸被外侧大气压压向中间。
流体压强与流速的关系是由伯努利发现的,因此这个原理也被称为伯努利原理。
9. 暑期防溺水,安全不“放假”,如图所示,是河水中的漩涡。漩涡中心处的流速较_______,压强较_______,从而形成压力差,导致周边物体易被“吸入”漩涡。
【答案】 大 小
【解析】漩涡中心处相对漩涡处边沿水的流速较大,压强较小,而漩涡处边沿水的流速较小,压强较大,形成一个向漩涡中心的压力差,从而导致周边物体易被“吸入”漩涡。
六、大气压与飞机升力问题(6道题)
1.某科技馆内有一个风洞实验室。如图所示,一架飞机模型固定在测力计的秤盘上,当有风对着机头吹过时,测力计的示数会发生变化。这是因为风吹过飞机时,机翼上方空气的流速 机翼下方空气的流速,使得机翼上方空气的压强 (前两空均选填“大于”“小于”或“等于”)机翼下方空气的压强,从而产生一个向上的升力;如果无风时测力计的示数为,有风吹过时测力计的示数是,那么产生的升力是 。
【答案】 大于 小于 20
【解析】如图所示,一架飞机模型固定在测力计的秤盘上,当有风对着机头吹过时,测力计的示数会发生变化。这是因为风吹过飞机时,机翼上方空气的流速大于机翼下方空气的流速,使得机翼上方空气的压强小于机翼下方空气的压强,从而产生一个向上的升力。
如果无风时测力计的示数为,有风吹过时测力计的示数是,测力计减少的示数就是升力的大小,那么产生的升力是20N。
2. 飞机前进时机翼上方气流的速度比下方气流的速度要大,从而使得机翼下方空气的压强________(填“大于”或“小于”)上方空气的压强,空气对机翼产生________(选填“向上”或“向下”)的作用力。
【答案】 大于 向上
【解析】由于飞机“上凸下平”的特殊形状,使得飞机在飞行过程中机翼上方空气的流动速度大,压强小,而飞机下方空气的流动速度小,压强大,在上、下表面压强差的作用下,使得空气对机翼产生一个向上的作用力,即升力。
3. C919客机(图甲)采用了大量的先进复合材料,有效实现“减重”,这表明该材料的 相对较小。用弹簧测力计挂上飞机机翼模型(图乙),再用电风扇对着机翼模型吹风,弹簧测力计示数会 。
【答案】 密度 减小
【解析】C919客机采用了大量的先进复合材料,有效实现“减重”,这主要是因为在体积一定时,材料的密度越小,其质量会越小。
当风速增大时,机翼上方的空气流速比机翼下方的流速快,因此机翼上方气体压强小于机翼下方气体压强,从而产生了升力,测力计的读数等于机翼的重力减去机翼受到的升力,而机翼的重力是不变的,所以,测力计读数会减小。
4. 在学校科技社团活动中,小赵同学所在的团队利用3D打印机制作了如图所示的飞机模型。飞机模型的机翼设计成上凸下平。试飞时,手将飞机模型向前推出,是力改变了飞机模型的________;飞机模型在空中水平飞行过程中,机翼上方的空气流速较快,压强较________;飞机模型着地后,能够沿水平地面继续向前滑行一段距离,是由于飞机模型具有________。
【答案】 运动状态 小 惯性
【解析】试飞时,手将飞机模型向前推出,手对飞机模型施加了作用力,使它由静止变为运动,是力改变了飞机模型的运动状态。
飞机模型在空中水平飞行过程中,机翼上方的空气流速较快,压强较小,下方空气流速较小、压强较大,从而形成向上的升力。
飞机模型着地后,能够沿水平地面继续向前滑行一段距离,是由于飞机模型具有惯性,要保持原来的运动状态,继续向前运动。
5.如图所示是一款会飞的汽车,其两侧的装置类似于飞机机翼。汽车前进时,机翼受到向上的压强 向下的压强;汽车飞行时,汽车受到的重力 汽车受到的空气浮力。(两空均选填“大于”、“小于”或“等于”)
【答案】 大于 大于
【解析】飞机机翼形状是上凸下平,展开后,当汽车从启动到离开地面的过程中,机翼上方的空气流速大于下方的空气流速,机翼受到向上的压强大于向下的压强,使汽车产生向上的升力而起飞。
汽车匀速直线飞行时,受到的合力为0,在竖直方向上受到三个力的作用:竖直向下的重力、竖直向上的浮力、竖直向上的升力,所以汽车受到的重力大于汽车受到的空气浮力。
6. 苏州高铁北站即将扩容,规模比肩南京南站,如图所示,高铁站台离边缘不远处有一条黄色警戒线,为了保障安全,乘客需站在警戒线以外,其原因是:若高铁急速驶过车站,警戒线以内区域的空气流速会变大,压强 ______(变大/变小/不变),在大气压作用下,人被“吸”向高铁产生危险;若高铁提速,站台上乘客与行驶的高铁之间安全距离应 ______(变大/变小/不变)。
【答案】 变小 变大
【解析】当高铁急速驶过车站,警戒线区域内的空气流速会变大,由流体压强与流速的关系可知,警戒线以内的地方空气压强减小,而此时人外侧的空气流动速度慢,人外侧的空气压强大,会产生一个向内侧的压强差,将人推向列车,易出现危险。
若高铁提速,则向内侧的压强差会更大,所以应该增大站台上乘客与行驶的高铁之间安全距离。
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