大气的压强
一、单选题
1.在以下情景中,主要利用“流速越大,压强越小”这一原理的是(???
?)。
A.德清一号卫星升空
B.C919客机升空
C.复兴号列车高速行驶
D.蛟龙号深潜器下潜
2.兴趣小组用上图装置研究压强与流速的关系,将吹风机对准喇叭管上端管口向下吹风,在三个水平粗细相同的玻璃管右端口处同时释放相同规格的乒乓球,哪个小球最先到达(??
)
A.?A球????????????????????????????????????B.?B球????????????????????????????????????C.?C球????????????????????????????????????D.?同时到达
3.如图是北美草原犬鼠洞穴的横截面示意图。它有两个出口,当风吹过隆起洞口A表面时,风速较大,吹过平坦洞口B时,风速较小,从而给洞中的犬鼠带去习习凉风。下列有关洞内风向分析正确的是(???
)
A.?风总是B口吹入A口吹出??????????????????????????????????????B.?风总是A口吹入B口吹出
C.?风总是AB口同时吹入??????????????????????????????????????????D.?风有时从A口吹入,有时从B口吹入
4.小滨为了探究飞机的升力,制作了一个机翼模型,并把它穿在一根铁丝上,在铁丝的上下各挂一个弹簧测力计,然后再接通电风扇对着机翼吹风,如图所示,下列该同学对实验结果所做的猜想中,你认为正确的是(???
)
A.?弹簧测力计A的示数增大,B的示数减小??????????????B.?弹簧测力计A的示数减小,B的示数增大
C.?两个弹簧测力计的示数都增大?????????????????????????????D.?两个弹簧测力计的示数都减小
5.乒乓球前进过程中由于不同的旋转方向会沿不同的径迹运动。运动员用三种不同的击球方法把乒乓球击出,请判断,图中1、2、3三条径迹分别表示上旋球(球沿逆时针方向旋转)、下旋球(球沿顺时针方向旋转)、不转球中的哪一种
(???????
)
A.?上旋球、下旋球、不转球????????????????????????????????????B.?不转球、下旋球、上旋球
C.?上旋球、不转球、下旋球????????????????????????????????????D.?下旋球、不转球、上旋球
6.浙江嵊州夏天经常会有台风,嵊州市委市政府要求将居民简易房的屋顶加固(如图所示),对于这一要求下列解释正确的是(??
)
A.?屋顶上方空气的流速大于下方,屋顶被向下压垮
B.?屋顶上方空气的流速大于下方,屋顶被向上掀起
C.?屋顶上方空气的流速小于下方,屋顶被向下压垮
D.?屋顶上方空气的流速小于下方,屋顶被向上掀起
7.蔬菜加工企业为了避免蔬菜在运输、贮藏等环节中腐烂变质及高温杀菌时对蔬菜营养成分的破坏,常对蔬菜进行真空脱水,使之成为脱水蔬菜。真空脱水的原理是(
??)
A.?真空环境的温度极低,可使蔬菜中的水分迅速凝固并升华,从而实现脱水
B.?真空环境的温度很高,可使蔬菜中的水分迅速汽化,从而实现脱水
C.?真空环境的空气密度很小,可迅速提高蔬菜中水分子的运动速度,从而实现脱水
D.?真空环境气压很小,因而大大降低了水的沸点,使蔬菜中的水分迅速汽化,从而脱水
8.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.?实验中玻璃管内水银面的上方应留有少量空气?????????B.?是大气压强支持玻璃管内的水银柱不会下落
C.?大气压强的数值等于玻璃管内水银柱产生的压强?????D.?玻璃管略有倾斜不影响实验测量结果
9.三个同学在同一教室里做托里拆利实验,读出管内水银柱长分别为75.0cm、75.5cm、76.0cm。已知其中一个同学的玻璃管没有放竖直,而且是沿管的方向测量长度的,而另一位同学做实验时管内混进了空气,只有一个同学的测量方法是正确的。那么,其中用正确方法测得的值是(??
)
A.?75.0
cm?????????????????????????????B.?75.5
cm?????????????????????????????C.?76.0
cm?????????????????????????????D.?无法确定
10.在制糖工业中,常用沸腾的方法除去糖汁中的水分(糖汁中的水汽化变成水蒸气跑掉)。为了使糖在沸腾时不变质,沸腾的温度要低于100℃(温度过高,糖会变焦,不但不甜,而且对人体还是有害的)。为此,在运用沸腾法去除糖汁水分时,应当采取(??
)
A.?用文火(小火焰)慢慢加热????????????????????????????????B.?使糖汁液面气压小于标准大气压
C.?用猛火加热,减少加热时间????????????????????????????????D.?使糖汁液面气压大于标准大气压
11.某同学自己设计了一个粗测大气压强的实验:把两个橡胶皮碗
对在一起,用力挤出中间的空气,如图所示,把皮碗悬吊起来,在皮碗下挂重物,逐渐增加所挂的重物,测出最多能挂的物重G,再测出此时皮碗的直径d,皮碗的重忽略不计,则根据这些数据计算大气压P的公式是(??
)
A.?P=??????????????????????????????B.?P=??????????????????????????????C.?P=??????????????????????????????D.?P=πd2G
12.如图为某人在旅途中对同一密封的小包装食品拍摄的两张照片,甲图摄于海拔500m、气温为18℃的环境下,乙图摄于海拔3200m、气温为10℃环境下。下列说法正确的是(
???)
A.?甲图中小包内气体的压强小于乙图小包内气体的压强
B.?甲图中小包内气体的压强大于乙图小包内气体的压强
C.?海拔越高,小包内气体的压强越大
D.?若发现小包鼓起得更厉害,则一定可以判断所在位置的海拔更高
二、填空题
13.高压区中心的空气________流动,多________天气;低压区中心的空气________流动,多________天气。
14.如图所示,用注射器给盛有正在沸腾的水的烧瓶打气,使烧瓶中的气压________,观察到的现象是________;对沸腾的水停止加热,用注射器抽气,使烧杯中的气压________?,观察到的现象是________。此实验说明________。
三、解答题
15.小明同学利用注射器(容积为V)、弹簧测力计和刻度尺估测大气压的值。
(1)实验时,首先把注射器的活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,这样做的目的是________。
(2)水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F,用刻度尺测出注射器的全部刻度的长L,则大气压的值可表示为p=________。
(3)实验过程中注射器筒内漏进了少量空气,则测得的大气压值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(4)实验室有甲、乙两个注射器,活塞的横截面积分别为0.5cm2和2cm2
,
若弹簧测力计量程为10N,实验时应选用________?(选填“甲”或“乙”)注射器,理由是________。
四、实验探究题
16.小乐在探究“气体的压强与流速的关系”时,完成了如下两个实验。回答问题:
(1)【实验1】小乐设计了如图甲所示实验,将一个机翼模型穿在一根铁丝上,在铁丝的上、下端各挂一个弹簧秤,并用电风扇对着机翼模型吹风。实验时,机翼模型上表面的空气流速大于其下表面的空气流速;若发现________;可说明气体的流速越大,压强越小。
(2)【实验2】小乐设计了如图乙所示实验,A、B、C为三节直径不同的管子,三节管连接在一起,分别插入气体压强传感器(测量气体压强的装置)的探头,右端与吹风机的尾部相连。
当用吹风机抽气时,在同一时间内,通过每节管子的气体总量相同,则A管内气体流速比C管内气体流速________(选填“大”或“小”)。
(3)三节管中气体压强随时间变化的情况如图丙所示,则图线①反映的是________(选填“A”“B”或“C”)管内气体压强随时间变化的情况。第10s时,①②③三条图线开始出现下移,由此判断,三节管中气体的流速________(选填“增大”或“减小”)。
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】
B
【解析】【分析】分析各个选项中包含的物理原理即可。
【解答】A.德清一号卫星升空,利用运载火箭的携带而飞出地球,进入预定轨道,故A不合题意;
B.C919客机升空,机翼上方的空气流速大压强小,下方的空气流速小而压强大,于是产生向上的升力,故B符合题意;
C.复兴号列车高速行驶,其车体呈流线型,可以大大减小空气阻力,故C不合题意;
D.蛟龙号深潜器下潜,需要打开水舱门,让海水进入增大自身重力,从而实现下潜,故D不合题意。
故选B。
2.【答案】
A
【解析】【分析】流体流速越大的位置压强越小,据此分析判断。
【解答】根据图片可知,A管口距离电吹风最近,风速最大,因此空气压强最小,那么周围空气对A管内的乒乓球产生的推力最大,它最先到达,故A正确,而B、C、D错误。
故选A。
3.【答案】
A
【解析】【分析】流体流速越大的位置压强越小,根据流体压强和流速的关系分析即可。
【解答】根据图片可知,B口为平面,A口为曲面,那么空气从A口上方的流速大于B口上方的流速,那么A口上方的气体压强小于B口,因此空气从压强大的B口流向压强小的A口,故A正确,而B、C、D错误。
故选A。
4.【答案】
B
【解析】【分析】首先根据流体压强和流速的关系分析机翼受到压力的方向,然后再对两个测力计的示数变化进行判断。
【解答】根据图片可知,飞机机翼模型的下表面为曲面,空气流速大压强小;上表面为平面,空气流速小压强大,于是大气对机翼产生向下的压力,因此上面的测力计B示数增大,而下面的测力计A示数减小,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
5.【答案】
C
【解析】【分析】根据相对运动的原理,分析乒乓球上下两个表面空气流速的大小,然后根据流体压强和流速的关系产生压力的方向,进而对乒乓球的运动规律进行判断即可。
【解答】当乒乓球向右运动时,如果以乒乓球为参照物,那么空气则是向左运动的。
上旋球:乒乓球沿逆时针方向旋转,在球的下面,乒乓球的运动方向与空气运动方向相反,合速度为二者速度之差;在球的上面,乒乓球的运动方向与空气与流动方向相同,合速度为二者速度之和,即乒乓球上表面的空气流速大于下表面的空气流速,于是上表面受到的压强小,下表面受到的压强大,产生向上的托力,因此乒乓球在向右运动的同时还会向上运动,因此运动轨迹偏高。
下旋球:与上旋球完全相反,即乒乓球受到向下的压力,因此乒乓球在向右运动的同时加速向下运动,即运动轨迹偏低。
?
?
?
将三条路径对比可知,轨迹1为上旋球,2为不转球,3为下旋球。
故选C。
6.【答案】
B
【解析】【分析】根据流体压强和流速的关系分析即可。
【解答】根据房屋的形状可知,当空气从屋顶上经过时,由于屋顶的形状接近曲面,因此空气流速大于屋内的空气流速,则屋顶上大气向下的压强小于屋内大气向上的压强,于是产生向上的托力,将屋顶掀起来。
故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
7.【答案】
D
【解析】【分析】脱水蔬菜看上去干瘪蔬菜,将蔬菜中的水分褪去,保护蔬菜中营养物质流失的科学方法。
【解答】真空环境气压很小,因而大大降低了水的沸点,使蔬菜中的水分迅速汽化,从而脱水,D符合题意。
故答案为:D
8.【答案】
A
【解析】【分析】根据托里拆利实验的设计思路,实验过程和结论分析即可。
【解答】A.在实验进行前,玻璃管内要灌满水银。将玻璃管倒置在水银槽中后,里面的水银面下降,但是上方肯定没有空气,故A错误符合题意;
BC.当玻璃管内水银面不再下降时,玻璃管外水银面上作用的是大气压强,而玻璃管内作用的是水银柱的压强,根据二力平衡的知识可知,玻璃管内的水银柱产生的压强与大气压强相等,故B、C正确不合题意;
玻璃管略有倾斜时,水银柱的长度会变大,但是玻璃管内外水银面的高度差h保持不变,根据公式p=ρ液体gh可知,大气压强的值保持不变,故D正确不合题意。
故选A。
9.【答案】
B
【解析】【分析】分析错误的测量方法对测量结果的影响,进而确定大气压强的准确值。
【解答】如果玻璃管没有放竖直,那么管内液柱的长度肯定比正常状态要长,因此沿管的方向测量结果会偏大;
如果玻璃管内混入空气,那么外面的大气压强=管内气压+水银柱压强,从而导致测量结果偏小。
将三个测量结果排序,居中的75.5cm应该就是正确的测量结果。
故选B。
10.【答案】
B
【解析】【分析】根据液体沸点随气压变化的规律分析解答。
【解答】为了使沸腾的温度低于100℃,那么就要设法降低糖汁液面上方的气压,使其低于标准大气压,这时水的沸点就会低于100℃,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
11.【答案】
C
【解析】【分析】首先根据圆的面积公式S=πr2计算出皮碗的受力面积,再根据二力平衡的知识计算出大气压力,最后根据压强公式计算大气压强。
【解答】皮碗的受力面积为:;
当皮碗刚刚被拉开时,它受到的大小压力与物重相互平衡,
即大气压力F=G;
那么大气压强为:。
故选C。
12.【答案】
B
【解析】【分析】根据气体压强和体积的关系可知,当气体的质量一定时,气体的体积越小,压强越大,据此分析判断。
【解答】小包装袋是密封的,里面空气的质量保持不变。甲的体积小,压强大;乙的体积大,压强小,故B正确,而A错误;
乙中包装袋体积大,压强小,因此海拔越高,气压的压强越小,故C错误;
小包鼓起的程度除了与气压有关外,还与温度有关,因此它鼓得越厉害,不一定是位置高,可能是温度高,故D错误。
故选B。
二、填空题
13.【答案】
从上往下;晴朗干燥;从下往上;阴雨
【解析】【分析】根据气压的高低与天气的关系分析解答。
【解答】高压区中心的空气从上往下流动,多晴朗干燥天气;低压区中心的空气从下往上流动,多阴雨天气。
14.【答案】
升高;沸腾的水停止沸腾;降低;未沸腾的水重新沸腾;水的沸点随若气压的增大而升高
【解析】【分析】液体的沸点与上方的气压大小有关,随气压的增大而升高,随气压的减小而降低,据此分析解答。
【解答】如图所示,用注射器给盛有正在沸腾的水的烧瓶打气,使烧瓶中的气压升高,于是水的沸点升高,则观察到的现象是:沸腾的水停止沸腾;
?
?
??对沸腾的水停止加热,用注射器抽气,使烧杯中的气压降低
,于是水的沸点降低,则观察到的现象是:未沸腾的水重新沸腾。此实验说明:水的沸点随若气压的增大而升高。
?
三、解答题
15.【答案】
(1)排尽筒内的空气,密封注射器
(2)
(3)偏小
(4)甲;拉动乙注射器所需要的力超过弹簧测力计的量程
【解析】【分析】(1)如果注射器内残留空气,那么就会对活塞产生向外的压强,据此测量出的大气压强就会偏小;
(2)注射器有刻度部分为圆柱体,首先根据V=SL计算出活塞的横截面积,然后根据计算大气压强;
(3)根据二力平衡的知识对其进行分析;
(4)根据F=pS计算出大气对活塞的压力,然后与注射器的量程进行比较即可。
【解答】(1)实验时,首先把注射器的活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,这样做的目的是:排尽筒内的空气,密封注射器;
(2)根据圆柱体的体积公式V=Sh得到,
注射器活塞的横截面积:;
根据压强公式得到,
大气压强的值为:。
(3)如果注射器内漏进了空气,那么会对活塞产生向外的压强,此时活塞受到向内的大气压强、向外的拉力产生的压强和里面气体的压强,即p大气=p内+p拉
,
那么p拉
,
即测得的大气压值偏小。
(4)大气对甲活塞产生的压力:F甲=p0S甲=105Pa×(0.5×10-4m2)=5N<10N;
大气对乙活塞产生的压力:F乙=p0S乙=105Pa×(2×10-4m2)=20N>10N;
实验时应该选用甲注射器,因为拉动乙注射器所需要的力超过弹簧测力计的量程。
四、实验探究题
16.【答案】
(1)弹簧秤甲示数变小,弹簧秤乙示数变大(合理即可)
(2)大
(3)C;增大
【解析】【分析】(1)当机翼保持静止状态时,它受到测力计向上的拉力、自身向下的重力和空气产生的托力。对于上面的测力计来说,根据G=F拉+F托可知,测力计的示数变小;对于下面的测力计来说,受到的向上的拉力增大,那么示数增大,这都说明空气产生的托力增大,即气体流速越大,压强越小。
(2)根据V=SL=svt分析即可;
(3)根据流体压强和流速的关系对A、B、C三处的压强大小进行排序,然后与丙图对照即可。流体的流速越大,压强越小,据此判断气体流速的变化。
【解答】(1)实验时,机翼模型上表面的空气流速大于其下表面的空气流速;若发现弹簧秤甲示数变小,弹簧秤乙示数变大;可说明气体的流速越大,压强越小。
(2)根据V=SL=svt可知,当气体的流量相同时,气体的流速与横截面积成反比。因为SA<SB<SC
,
所以气体流速vA>vB>vC
,
即A管内气体流速比C管内气体流速大。
(3)根据(2)中分析可知,气体流速vA>vB>vC
,
那么气压pA<pB<pC
,
则图线①反映的是C。第10s时,①②③三条图线开始出现下移,说明气压变得更小,由此判断,三节管中气体的流速增大了。