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2.3 大气的压强(2)
一、单选题
1.阴雨天气时,有些人易产生疲倦、心绪不宁等反应.原因是( ) 。
A.阴雨天气压高,血液溶氧能力减弱 B.阴雨天气压高,血液溶氧能力增强
C.阴雨天气压低,血液溶氧能力减弱 D.阴雨天气压低,血液溶氧能力增强
2.初次进入青藏高原的人多会产生头晕、恶心、呕吐等症状,俗称“高原反应”。其症状产生的原因是( )。
A.海拔高,气压较大 B.气压较大,空气稀薄
C.海拔低,空气稀薄 D.气压较小,空气稀薄
3.20世纪60年代,为控制疟疾疫情,屠呦呦用加热青蒿水溶液的方法使其沸腾,从而去除水分以提取药物,但提取效果并不理想。她猜想:可能在高温下,药物成分被破坏掉了,对此,改进的方法是( )。
A.用微火加热使溶液慢慢沸腾 B.用旺火加热缩短沸腾的时间
C.减小容器内的气压 D.增大容器内的气压
4.下列现象可能出现在低气压区的是( )
A. 无云 B. 阴雨天气 C. 蜻蜒飞得较高 D. 晴朗干燥
5.将烧瓶内的水加热至沸腾后移去火焰,水会停止沸腾。迅速塞上瓶塞,把烧瓶倒置并向瓶底浇冷水,如图所示。观察到烧瓶内的水又沸腾起来,产生这一现象的原因是( )
A. 瓶内气体温度降低,压强减小,水的沸点降低 B. 瓶内气体温度降低,压强减小,水的沸点升高
C. 瓶内气体温度升高,压强增大,水的沸点降低 D. 瓶内气体温度升高,压强增大,水的沸点升高
6.在制糖工业中,常用沸腾的办法除去糖汁中的水分,为了使糖在沸腾时候不致变质,沸腾温度要低于100℃,为此,可采用的办法是( )
A. 把糖汁放在敞开口的容器内进行加热,使糖汁面上的气压保持1标准大气压
B. 把糖汁放在密闭容器中加热,往容器内打入气体,使糖汁面上的气压大于1标准大气压
C. 把糖汁放在密闭容器中加热,从容器内抽出气体,使糖汁面上的气压小于1标准大气压
D. 以上做法都可以
7.用高压锅煮粥,熄灭火后用冷水将锅冷却,拿去限压阀后打开锅盖,可以看到锅内的粥仍在沸腾,普通铝锅却看不到这样的现象。对此,下列说法中正确的是( )
A. 熄火后,锅内温度迅速降到100℃以下,但打开锅盖后气压降低,所以重新沸腾
B. 熄火时,锅内温度仍然高于100℃,打开锅盖后气压比原来低,所以重新沸腾
C. 熄火时,锅内温度仍然高于100℃,即使不冷却、不拿去限压阀,粥还会长时间沸腾
D. 粥的流动性差,不易降温,熄火后即使不拿去限压阀,粥也要沸腾较长时间
8.“天气预报瓶”的创意新品如图所示,A为玻璃管与大气相通,B为密闭的玻璃球,A与B下部连通,内装有红墨水,小滨仿制了一个,发现比较灵验,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管越粗,越容易看出天气的气压变化
B. A管和B管液面相平时,瓶内气压等于外界大气压
C. A管液面上升时,显示大气压变大
D. B球内装有较多红墨水,会增大瓶内温度变化造成的于扰
9.蔬菜加工企业为了避免蔬菜在长途运输、贮存等环节中腐烂变质及高温杀菌时对蔬菜营养成分的破坏,常常对蔬菜进行真空冷冻脱水,使之成为脱水蔬菜,营养成分风味物质损失少。从物理学的角度看,真空脱水的道理是( )
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,可使蔬菜中的水分在短时间内迅速汽化,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. 真空环境的气压很低,降低了水的沸点,使蔬菜中的水分迅速汽化,从而实现脱水
10.如右图所示,装有水的甲、乙两试管分别放在盛有水的A、B两容器中,其中A容器无盖,B容器有密封的盖子。给两容器加热,使容器内的水沸腾,则 ( )
A. 甲、乙两试管内的水都沸腾 B. 甲、乙两试管内的水都不沸腾
C. 甲试管内的水沸腾,乙试管内的水不沸腾 D. 甲试管内的水不沸腾,乙试管内的水沸腾
二、填空题
11.新型冠状病毒肺炎是由新型冠状病毒( COVID-19)引发的传染性疾病。新型冠状病毒肺炎确诊病例要送到专业医院的“负压病房"进行医学治疗,以防止病毒扩散。对“负压"的解释是 。
12.古人曾发现在高山上有“煮米不成饭”的现象,当时人们认为是因为山上的泉水太冷所造成的。实际上这是由于高山上的气压 ________(选填“高”或“低”)。导致水的沸点________(选填“升高”或“降低”)所造成的。
13.如图所示是北半球某地区的海平面等压线图,请根据此图回答下列问题。
(1)影响A处的天气系统是________,在该天气系统控制下,A处的天气特点是________ ;影响B处的天气系统是________, 在该天气系统的控制下,B处的天气特点是________。
(2)图中C、D两处中,C处即将发生明显的天气变化,原因是该地将受到冷锋的影响。届时该地将出现________。
(3)图中G处的风向为________ 。
14.读某中学气象小组同学记录的1月份数日的气象资料,分析回答下列问题。
(1)这段时期该地气压变化呈________趋势,气温变化呈________趋势。由此推断,引起天气变化的原因是________过境。
(2)在14、15日的两天里,天气变化最为剧烈,可能会出现________、________和________天气。
15.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、实验探究题
16.在测定大气压的实验中,因缺少大量程的弹簧测力计,小珂同学设计并进行了如下的实验。
①将蘸水的塑料挂钩吸盘按压在光滑水平的玻璃板上,挤出塑料吸盘内的空气和水,测出吸盘的直径 d;
②将装有适量细沙的小桶轻轻地挂在吸盘的塑料挂钩上;
③用小勺轻轻地向小桶内加沙,直到塑料吸盘刚好脱离玻璃板, 用天平测出这时小桶和沙的质量为 m。
请完成下列问题:
(1)蘸水的目的是 ;
(2)吸盘脱离玻璃板时,若不计塑料挂钩的质量,测得当时大气压数值的表达式是:
p = (写出最终的化简结果);
(3).实验中所测的大气压数值偏小,可能的原因是 (写出一条即可)。
17.某课外兴趣小组用三种注射器(5mL、10mL、20mL)、弹簧测力计一只(量程为5N、分度值为0.2N)、刻度尺,设计了一个估测大气压强的小实验(标准大气压取值p=1.0x105Pa),
(1)主要步骤如下:A. 把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用一个橡皮帽封住注射器的小孔,目的是:________;
B.如图所示,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与固定在墙上的弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢地拉动注射器筒。当注射器中的活塞刚开始移动时,记下弹簧测力计的示数F;
C. 用刻度尺测出的________长度,为15cm.
(2)思考并回答:有长度相同的5mL、10mL、20mL三种注射器,你认为应该选择________mL的注射器,理由是:________。
(3)同学们在做此实验时测得的大气压值误差很大,对此小华与同学找出了下列可能的原因:①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体:。②活塞与注射器筒壁间有摩擦,③弹簧测力计的示数没有读准;④活塞与注射器筒壁不完全密封、上述原因可能会使测量值大于真实值的是 。
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
(4)为了减小摩擦对实验的影响,小红同学对实验进行了改进,在完成AB步骤后,她测试了活塞和注射器筒壁间的摩擦,写出该操作步骤________。
18.人类对大气压的认识是从真空开始的。17世纪前,人们认为自然界害怕真空。
材料一∶伽利略了解到抽水机至多能将水抽到10米,他提出自然界害怕真空是有限度的。材料二∶托里拆利继续研究∶他将水银灌满一端封闭的玻璃管,再把玻璃的开口端朝下插入
水银槽中,玻璃管中的水银面下降至 76 厘米左右高度。
材料三∶ 帕斯卡推测,如果托里拆利的结论正确,那么在海拔较高的地方水银柱应该要低一些。他让学生将一个充了少量气体的气球带到山顶,实验现象和他预测的一致。
材料四∶德国马德堡市市长格里克也做了许多有关大气压的实验,但由于当时资讯不畅,待
他证明大气压存在后才知道托里拆利在 11 年前已经证明了这一发现。
(1)材料二中水银下降到76 厘米左右不再下降的原因是________。
(2)材料三中帕斯卡预测的实验现象是________
(3)分析上述科学史料,判断下列观点中正确的有_______(可多选)。
A.科学知识是稳定、持久和确定的 B.科学知识是通过直接观察获得的
C.判断科学知识是否正确需要多个实验的共同求证
D.对前人已有理论的合理批判会使科学有重大发现
E.研究人员之间的沟通和交流有利于科学知识发展
四、解答题
19.图甲是一个深度较浅的皮碗,图乙是将皮碗压向水平的天花板,几乎挤完皮碗内的空气,在大气压的作用下,皮碗像吸盘一样 “平贴"在天花板上。皮碗的吸附面积为10厘米2 , 皮碗中心引出的细线可悬挂一个物体。问所挂物体的重力不超过多少,吸盘才不会脱落? (不计细线和皮碗的重力,大气压约为1×105帕,g取10牛/千克)
20.高压锅是生活中一种密闭的加热容器,锅盖中央有一出气孔,孔上盖有限压阀,当锅内气压达到限定值时,限压阀被顶起放出部分气体,实现了对锅内气体压强的控制。已知高压锅盖出气孔的横截面积为12mm2 , 限压阀的质量为84g。(大气压值取1.0×105Pa)
(1)高压锅是根据________的原理设计工作的。
(2)求使用高压锅时锅内气体最大压强。(写出计算过程)
(3)对照如图来判断:用该高压锅烧水,水温最高可以达到________℃。
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2.3 大气的压强(2)
一、单选题
1.阴雨天气时,有些人易产生疲倦、心绪不宁等反应.原因是( ) 。
A.阴雨天气压高,血液溶氧能力减弱 B.阴雨天气压高,血液溶氧能力增强
C.阴雨天气压低,血液溶氧能力减弱 D.阴雨天气压低,血液溶氧能力增强
【答案】 C
【解析】阴天地区的大气膨胀比较厉害,从而导致阴天地区的大气横向向外扩散,使空气的密度减小,同时阴天地区大气的湿度比较大,也使大气的密度减小。因这两个因素的影响,从而导致阴天的大气压比晴天的大气压低。
【解答】阴雨天气的大气压低,影响到氧气溶解到血液中的量,气压越低,溶解量越低,因此人会产生疲倦、心绪不宁等反应,C符合题意。
故答案为:C
2.初次进入青藏高原的人多会产生头晕、恶心、呕吐等症状,俗称“高原反应”。其症状产生的原因是( )。
A.海拔高,气压较大 B.气压较大,空气稀薄
C.海拔低,空气稀薄 D.气压较小,空气稀薄
【答案】 D
【解析】①大气压强随海拔高度的增大而减小;
②从地面到高空,空气越来越稀薄,据此分析判断。
【解答】初次进入青藏高原的人多会产生头晕、恶心、呕吐等症状,俗称“高原反应”。其症状产生的原因是气压较小,空气稀薄,故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
3.20世纪60年代,为控制疟疾疫情,屠呦呦用加热青蒿水溶液的方法使其沸腾,从而去除水分以提取药物,但提取效果并不理想。她猜想:可能在高温下,药物成分被破坏掉了,对此,改进的方法是( )。
A.用微火加热使溶液慢慢沸腾 B.用旺火加热缩短沸腾的时间
C.减小容器内的气压 D.增大容器内的气压
【答案】 C
【解析】液体的沸点随上方气压的增大而升高,随气压的减小而降低,据此分析判断。
【解答】要增强青蒿素的提取效果,就要适当降低水的沸点,即减小封闭容器里面的气压,故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
4.下列现象可能出现在低气压区的是( )
A. 无云 B. 阴雨天气 C. 蜻蜒飞得较高 D. 晴朗干燥
【答案】 B
【解析】低气压,某地区气压的高低是与周围比较而说的,其中气压最低的地方,叫作“低气压中心”。
【解答】ACD、无云、蜻蜓飞得较高、晴朗干燥这些天气都是在高气压区出现的;故ACD错误;
B、阴雨天气受低气压控制;故B正确;
故答案为:B。
5.将烧瓶内的水加热至沸腾后移去火焰,水会停止沸腾。迅速塞上瓶塞,把烧瓶倒置并向瓶底浇冷水,如图所示。观察到烧瓶内的水又沸腾起来,产生这一现象的原因是( )
A. 瓶内气体温度降低,压强减小,水的沸点降低 B. 瓶内气体温度降低,压强减小,水的沸点升高
C. 瓶内气体温度升高,压强增大,水的沸点降低 D. 瓶内气体温度升高,压强增大,水的沸点升高
【答案】 A
【解析】液体的沸点随气压的增大而升高,随气压的减小而降低,据此分析判断。
【解答】迅速塞上瓶塞,把烧瓶倒置并向瓶底浇冷水,烧瓶内气体温度降低,体积缩小,压强减小,于是水的沸点降低。由于水的温度高于沸点,所以水会重新沸腾起来,故A正确,而B、C、D错误。
故选A。
6.在制糖工业中,常用沸腾的办法除去糖汁中的水分,为了使糖在沸腾时候不致变质,沸腾温度要低于100℃,为此,可采用的办法是( )
A. 把糖汁放在敞开口的容器内进行加热,使糖汁面上的气压保持1标准大气压
B. 把糖汁放在密闭容器中加热,往容器内打入气体,使糖汁面上的气压大于1标准大气压
C. 把糖汁放在密闭容器中加热,从容器内抽出气体,使糖汁面上的气压小于1标准大气压
D. 以上做法都可以
【答案】 C
【解析】液体的沸点随上方气压的增大而升高,随气压的减小而降低,据此分析解答。
【解答】为了使沸腾温度低于100℃,就要降低水的沸点到100℃以下,那么就要降低糖汁上方的气压,即把糖汁放在密闭容器中加热,从容器内抽出气体,使糖汁面上的气压小于1标准大气压,故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
7.用高压锅煮粥,熄灭火后用冷水将锅冷却,拿去限压阀后打开锅盖,可以看到锅内的粥仍在沸腾,普通铝锅却看不到这样的现象。对此,下列说法中正确的是( )
A. 熄火后,锅内温度迅速降到100℃以下,但打开锅盖后气压降低,所以重新沸腾
B. 熄火时,锅内温度仍然高于100℃,打开锅盖后气压比原来低,所以重新沸腾
C. 熄火时,锅内温度仍然高于100℃,即使不冷却、不拿去限压阀,粥还会长时间沸腾
D. 粥的流动性差,不易降温,熄火后即使不拿去限压阀,粥也要沸腾较长时间
【答案】 B
【解析】液体的沸点随气压的增大而升高,随气压的减小而降低,据此分析判断。
【解答】高压锅内气压大于标准气压,熄火时,锅内温度仍然高于100℃,打开锅盖后气压比原来低,水的沸点降低,即此时水的温度高于沸点而重新沸腾,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
8.“天气预报瓶”的创意新品如图所示,A为玻璃管与大气相通,B为密闭的玻璃球,A与B下部连通,内装有红墨水,小滨仿制了一个,发现比较灵验,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管越粗,越容易看出天气的气压变化
B. A管和B管液面相平时,瓶内气压等于外界大气压
C. A管液面上升时,显示大气压变大
D. B球内装有较多红墨水,会增大瓶内温度变化造成的于扰
【答案】 B
【解析】当A管内的水柱高度不变时,B内气体的压强等于A内水柱压强和外面大气压强的和,即pB=p大气+p水柱 , 据此分析判断。
【解答】A.根据V=Sh可知,A管越粗,那么气压变化时A管内水柱的高度变化越小,现象越不明显,故A错误;
B.根据pB=p大气+p水柱可知,当A管和B管液面相平时,水柱压强为零,那么瓶内气压等于外界大气压,故B正确;
C.A管内液面上升时,水柱压强增大,那么p大气减小,故C错误;
D.B球内装有较多的红墨水,那么A管内的水柱高度也会增大,不会影响温度变化时的现象,故D错误。
故选A。
9.蔬菜加工企业为了避免蔬菜在长途运输、贮存等环节中腐烂变质及高温杀菌时对蔬菜营养成分的破坏,常常对蔬菜进行真空冷冻脱水,使之成为脱水蔬菜,营养成分风味物质损失少。从物理学的角度看,真空脱水的道理是( )
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,可使蔬菜中的水分在短时间内迅速汽化,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. 真空环境的气压很低,降低了水的沸点,使蔬菜中的水分迅速汽化,从而实现脱水
【答案】 D
【解析】液体的沸点随气压的增大而升高,随气压的减小而降低,据此分析判断。
【解答】真空脱水的原理为:真空环境的气压很低,降低了水的沸点,使蔬菜中的水分迅速汽化,从而实现脱水,故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
10.如右图所示,装有水的甲、乙两试管分别放在盛有水的A、B两容器中,其中A容器无盖,B容器有密封的盖子。给两容器加热,使容器内的水沸腾,则 ( )
A. 甲、乙两试管内的水都沸腾 B. 甲、乙两试管内的水都不沸腾
C. 甲试管内的水沸腾,乙试管内的水不沸腾 D. 甲试管内的水不沸腾,乙试管内的水沸腾
【答案】 D
【解析】(1)液体的沸点随上方气压的增大而升高;
(2)沸腾的条件:①达到沸点;②继续吸热。
【解答】当容器里的水温度高于试管内水的温度时,试管内的水可以从外面吸热。
A容器:当甲试管内的水到达沸点后,与外面的水的温度相同,从而不能从外面继续吸收热量,因此甲试管内的水不能沸腾;
B容器:由于B容器加了盖子,那么容器内的气压会大于标准大气压,即水的沸点会高于100℃。当乙试管内的水到达沸点后,烧杯内的水的温度高于试管内,因此能够继续吸热,则乙试管内的水可以沸腾。
故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
二、填空题
11.新型冠状病毒肺炎是由新型冠状病毒( COVID-19)引发的传染性疾病。新型冠状病毒肺炎确诊病例要送到专业医院的“负压病房"进行医学治疗,以防止病毒扩散。对“负压"的解释是 。
【答案】 病房内大气的压强小于病房外大气的压强,病房外的空气吹向病房内
【解析】大气压强大的地方的空气流向大气压强小的地方。
【解答】对“负压"的解释是病房内大气的压强小于病房外大气的压强,病房外的空气吹向病房内。
故答案为:病房内大气的压强小于病房外大气的压强,病房外的空气吹向病房内
12.古人曾发现在高山上有“煮米不成饭”的现象,当时人们认为是因为山上的泉水太冷所造成的。实际上这是由于高山上的气压 ________(选填“高”或“低”)。导致水的沸点________(选填“升高”或“降低”)所造成的。
【答案】 低;降低
【解析】液体沸点随气压的变化规律:气压增大,沸点升高;气压减小,沸点降低,据此分析解答。
【解答】古人曾发现在高出上有“煮米不成饭”的现象,当时人们认为是因为山上的泉水太冷所造成的,实际上这是由于高山上的气压低,导致水的沸点降低所造成的。
13.如图所示是北半球某地区的海平面等压线图,请根据此图回答下列问题。
(1)影响A处的天气系统是________,在该天气系统控制下,A处的天气特点是________ ;影响B处的天气系统是________, 在该天气系统的控制下,B处的天气特点是________。
(2)图中C、D两处中,C处即将发生明显的天气变化,原因是该地将受到冷锋的影响。届时该地将出现________。
(3)图中G处的风向为________ 。
【答案】 (1)高压;晴朗干燥;低压;阴雨(2)降雨、刮风、降温天气(3)西北风
【解析】(1)高气压下往往天气晴朗,低气压下往往天气阴雨。
(2)暖锋过境前:受单一冷气团控制,气温低、天气晴朗、气压较高;冷锋过境时容易出现阴天、下雨、刮风、降温等天气现象。
【解答】(1)A处的气压高于周围气压,因此影响A处的天气系统是高压,高气压下的天气特征多为晴朗。B处的气压低于周围气压,因此影响B处的天气系统是低压,低气压下的天气特征多为阴雨。
(2)C处为冷锋符号,代表冷锋过境时将出现降雨、刮风、降雨天气。
(3)图中G处的风向为西北风。
故答案为:(1)高压;晴朗干燥;低压;阴雨(2)降雨、刮风、降温天气(3)西北风
14.读某中学气象小组同学记录的1月份数日的气象资料,分析回答下列问题。
(1)这段时期该地气压变化呈________趋势,气温变化呈________趋势。由此推断,引起天气变化的原因是________过境。
(2)在14、15日的两天里,天气变化最为剧烈,可能会出现________、________和________天气。
【答案】 (1)上升;下降;冷锋(2)降雨;大风;降温
【解析】冷锋过境时,常出现刮风、阴天、降水、降温等天气现象。冷锋过境后,冷气团代替了原来暖气团的位置,所以气温和湿度降低,气压升高,天气转晴。暖锋过境时,常出现阴天、降雨等天气现象。暖锋过境后,暖气团代替了原来冷气团的位置,所以气温升高,气压下降,天气转晴。
【解答】(1)由于冷锋过境后,冷气团代替了原来暖气团的位置,气温和湿度降低,气压升高,而由图可知,这段时期该地气压变化呈上升趋势,气温变化呈下降趋势。由此推断,引起天气变化的原因是冷锋过境。
(2)在14、15日的两天里,天气变化最为剧烈,冷锋过境时可能会出现降雨、大风和降温天气。
故答案为:(1)上升;下降;冷锋(2)降雨;大风;降温
15.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 。
【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】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、实验探究题
16.在测定大气压的实验中,因缺少大量程的弹簧测力计,小珂同学设计并进行了如下的实验。
①将蘸水的塑料挂钩吸盘按压在光滑水平的玻璃板上,挤出塑料吸盘内的空气和水,测出吸盘的直径 d;
②将装有适量细沙的小桶轻轻地挂在吸盘的塑料挂钩上;
③用小勺轻轻地向小桶内加沙,直到塑料吸盘刚好脱离玻璃板, 用天平测出这时小桶和沙的质量为 m。
请完成下列问题:
(1).蘸水的目的是 ;
(2).吸盘脱离玻璃板时,若不计塑料挂钩的质量,测得当时大气压数值的表达式是:
p = (写出最终的化简结果);
(3).实验中所测的大气压数值偏小,可能的原因是 (写出一条即可)。
【答案】 (1)有利于排尽吸盘内的空气(2)4mg/πd2(3)吸盘内还有空气
【解析】(1)吸盘内蘸上水,水占据了空间,那么吸盘内就没有空气。当挤压吸盘时,里面的水排出,接近真空,这样测出的结果误差更小;
(2)当吸盘刚刚脱离玻璃板时,它受到的大气压力与小桶和沙子的总重力相互平衡,即F=G,然后根据圆的面积公式S=πr2计算出吸盘的底面积,最后根据压强公式计算大气压强即可。
(3)如果吸盘内还有空气,那么会对吸盘产生向外的压力,此时F大气=F测力计+F内 ,因此F测力计<F大气 ,即测出的大气压力偏小,得到的大气压强会偏小。
【解答】(1)蘸水的目的是:有利于排尽吸盘内的空气;
(2)吸盘受到的大气压力F=G=mg;
吸盘的底面积;
大气压强的值为:;
(3)实验中所测的大气压数值偏小,可能的原因是:吸盘内还有空气。
17.某课外兴趣小组用三种注射器(5mL、10mL、20mL)、弹簧测力计一只(量程为5N、分度值为0.2N)、刻度尺,设计了一个估测大气压强的小实验(标准大气压取值p=1.0x105Pa),
(1)主要步骤如下:A. 把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用一个橡皮帽封住注射器的小孔,目的是:________;
B.如图所示,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与固定在墙上的弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢地拉动注射器筒。当注射器中的活塞刚开始移动时,记下弹簧测力计的示数F;
C. 用刻度尺测出的________长度,为15cm.
(2)思考并回答:有长度相同的5mL、10mL、20mL三种注射器,你认为应该选择________mL的注射器,理由是:________。
(3)同学们在做此实验时测得的大气压值误差很大,对此小华与同学找出了下列可能的原因:①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体:。②活塞与注射器筒壁间有摩擦,③弹簧测力计的示数没有读准;④活塞与注射器筒壁不完全密封、上述原因可能会使测量值大于真实值的是 。
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
(4)为了减小摩擦对实验的影响,小红同学对实验进行了改进,在完成AB步骤后,她测试了活塞和注射器筒壁间的摩擦,写出该操作步骤________。
【答案】 (1)保持装置气通气性,排出空气后避免空气进入;针筒全部刻度
(2)5;避免所需拉力太大导致超过测力冲程(3)C
(4)去掉注射器上的橡皮塞,继续匀速拉动注射针筒,读出测力计示数即为摩擦力大小。
【解析】(1)A.如果注射器内残留空气,或者从外面能进入空气,那么里面的空气会对活塞产生向外的压力,从而使弹簧测力计的示数变小,即测量出的大气压强偏小;
C.注射器针筒有刻度的部分为圆柱体,根据V=SL可知,在已知容积的情况下,只要测量出针筒全部刻度部分的长度,就能计算出注射器活塞的横截面积S。
(2)根据V=SL可知,当长度相同时,注射器的容积越大,活塞的横截面积越大。根据F=pS可知,大气压强相等时,活塞的横截面积越大,受到的大气压强越大,即弹簧测力计的拉力越大。如果拉力太大,可能超过量程而损害测力器。
(3)根据二力平衡的知识对测量结果的变化进行分析即可;
(4)当去掉注射器上的橡皮帽后,活塞内外都有空气,大气压强相互抵消。如果此时匀速拉动活塞,那么活塞受到的摩擦力与测力计的拉力相互平衡,即测力计的示数就是摩擦力的大小。
【解答】(1)主要步骤如下:A. 把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用一个橡皮帽封住注射器的小孔,目的是:保持装置气通气性,排出空气后避免空气进入;
C. 用刻度尺测出的针筒全部刻度长度,为15cm.
(2)思考并回答:有长度相同的5mL、10mL、20mL三种注射器,我认为应该选择5ml的注射器,理由是:避免所需拉力太大导致超过测力冲程。
(3)①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体,会对活塞产生向外的压力,使测力计的示数变小,计算出的大气压强偏小;
②活塞与注射器筒壁间有摩擦,那么测力计的示数等于大气压力和摩擦力的和,使大气压强偏大;
③弹簧测力计的示数没有读准,那么读出的示数就可能偏大,从而使计算出的大气压强偏大;
④活塞与注射器筒壁不完全密封,外面的空气会进入注射器,会对活塞产生向外的压力,使测力计的示数变小,计算出的大气压强偏小。
那么可能会使测量值大于真实值的是②③。
故选C。
(4)为了减小摩擦对实验的影响,小红同学对实验进行了改进,在完成AB步骤后,她测量了活塞和注射器筒壁间的摩擦,该操作步骤:去掉注射器上的橡皮塞,继续匀速拉动注射针筒,读出测力计示数即为摩擦力大小。
18.人类对大气压的认识是从真空开始的。17世纪前,人们认为自然界害怕真空。
材料一∶伽利略了解到抽水机至多能将水抽到10米,他提出自然界害怕真空是有限度的。材料二∶托里拆利继续研究∶他将水银灌满一端封闭的玻璃管,再把玻璃的开口端朝下插入
水银槽中,玻璃管中的水银面下降至 76 厘米左右高度。
材料三∶ 帕斯卡推测,如果托里拆利的结论正确,那么在海拔较高的地方水银柱应该要低一些。他让学生将一个充了少量气体的气球带到山顶,实验现象和他预测的一致。
材料四∶德国马德堡市市长格里克也做了许多有关大气压的实验,但由于当时资讯不畅,待
他证明大气压存在后才知道托里拆利在 11 年前已经证明了这一发现。
(1)材料二中水银下降到76 厘米左右不再下降的原因是________。
(2)材料三中帕斯卡预测的实验现象是________
(3)分析上述科学史料,判断下列观点中正确的有_______(可多选)。
A.科学知识是稳定、持久和确定的 B.科学知识是通过直接观察获得的
C.判断科学知识是否正确需要多个实验的共同求证
D.对前人已有理论的合理批判会使科学有重大发现
E.研究人员之间的沟通和交流有利于科学知识发展
【答案】 (1)大气压能托住水银柱的高度是有限的(2)到山顶后,气球变大(海拔越高,气球越大)(3)C,D,E
【解析】(1)根据托里拆利实验的描述分析;
(2)大气压强随高度的增大而减小。到达山顶后,大气压强减小,而气球里面的压强比外界气压大,于是气球膨胀变大,直到内外气压相等。
(3)根据大家对科学探究过程的认识和理解分析判断。
【解答】(1)材料二中水银下降到76 厘米左右不再下降的原因是:大气压能托住水银柱的高度是有限的。
(2)材料三中帕斯卡预测的实验现象是:到山顶后,气球变大(海拔越高,气球越大)。
(3)A.科学知识并不是一成不变的,随着科学的进步,原来人们认为正确的往往会被推翻,故A错误;
B. 科学知识是通过科学实验进行探究的,故B错误;
C.判断科学知识是否正确需要多个实验的共同求证,故C正确;
D.对前人已有理论的合理批判会使科学有重大发现,故D正确;
E.研究人员之间的沟通和交流有利于科学知识发展,故E正确。
故选CDE。
四、解答题
19.图甲是一个深度较浅的皮碗,图乙是将皮碗压向水平的天花板,几乎挤完皮碗内的空气,在大气压的作用下,皮碗像吸盘一样 “平贴"在天花板上。皮碗的吸附面积为10厘米2 , 皮碗中心引出的细线可悬挂一个物体。问所挂物体的重力不超过多少,吸盘才不会脱落? (不计细线和皮碗的重力,大气压约为1×105帕,g取10牛/千克)
【答案】 要想吸盘不脱落,所挂物体的重力不得超过:F=PS=1×105Pa×10×10-4m2=100N。
【解析】当吸盘在天花板上保持静止状态时,所挂物体的重力等于作用在吸盘上的大气压力,根据公式F=PS计算。
20.高压锅是生活中一种密闭的加热容器,锅盖中央有一出气孔,孔上盖有限压阀,当锅内气压达到限定值时,限压阀被顶起放出部分气体,实现了对锅内气体压强的控制。已知高压锅盖出气孔的横截面积为12mm2 , 限压阀的质量为84g。(大气压值取1.0×105Pa)
(1)高压锅是根据________的原理设计工作的。
(2)求使用高压锅时锅内气体最大压强。(写出计算过程)
(3)对照如图来判断:用该高压锅烧水,水温最高可以达到________℃。
【答案】 (1)液体沸点随气压的增大而升高
(2)限压阀的重力为:G=mg=0.084kg×10N/kg=0.84N;
限压阀对排气孔产生的压强:;
限压阀受到竖直向上的锅内气体的压强p内、竖直向下的大气压强p大气和自重产生的压强p自重 ,
当限压阀刚刚被顶起时,刚好处于平衡状态,即p内=p大气+p自重=105pa+0.7×105Pa=1.7×105Pa。
(3)约115
【解析】(1)根据液体沸点和气压的关系解答;
(2)首先根据计算出限压阀的自重对排气孔产生的压强,再根据二力平衡的知识计算出锅内气体的最大气压。
(3)根据乙图确定锅内能够到达的最高温度。
【解答】(1)高压锅是根据液体沸点随气压的增大而升高的原理设计工作的。
(2)限压阀的重力为:G=mg=0.084kg×10N/kg=0.84N;
限压阀对排气孔产生的压强:;
限压阀受到竖直向上的锅内气体的压强p内、竖直向下的大气压强p大气和自重产生的压强p自重 ,
当限压阀刚刚被顶起时,刚好处于平衡状态,即p内=p大气+p自重=105pa+0.7×105Pa=1.7×105Pa。
(2)根据乙图可知,当锅内气压达到1.7×105Pa时,水温可达到115℃。
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