大气的压强
一、单选题
1.张老师在演示托里拆利实验时,测得玻璃管内水银柱比槽内水银面高出76cm,下面的哪些措施可以使这个高度差改变( )
A. 使玻璃管稍微倾斜一点
B. 往槽内加入少许水银
C. 把实验移到高山上去做
D. 把玻璃管往上提一提
2.船在水中航行时,船体受到水的阻力较大,影响了航行速度。如图所示是一种水翼船,船体下安装了水翼,船在高速航行时,水面下的水翼会使船体抬高从而减小水对船体的阻力,请你判断水翼的形状应该是下图中的( )
A. B. C. D.
3.在抗击“新型冠状病毒感染的肺炎”疫情中,河南宇通客车快速响应,加班加点生产“负压救护车”支授防疫一线。“负压式救护车”它与普通救护车的最大区别就是能实现“负压隔离”,即利用技术手段,使车内气压低于外界大气压。空气在自由流动时只能由车外流向车内,而且负压技术还能将车内的空气进行无害化处理后排出,防止疫情扩散,实现病人的安全隔离与转运。下列现象中有可能处于“负压”状态的是( )
A. 正在做饭的高压锅内 B. 充满气后的灭火器气罐内
C. 正在吸取药水的注射器内 D. 正在向轮胎充气的打气简内
4.央视“大风车”栏目常介绍科普知识,其中介绍了“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,小科仿制了一个,发现比较灵验,当A管液面明显上升时,往往转为阴雨天气。下列说法不正确的是( )
A. A管液面上升时,显示大气压增大
B. A管和B球液面相平时,瓶内气压等于外界大气压
C. “天气预报瓶”利用天气与大气压的关系进行预报
D. B球内装有较多红墨水,可减小瓶内温度变化造成的干扰
5.2015年10月5日,居呦呦因为发现青蒿素成为首位获自然科学类诺贝尔奖的本土中国科学家。青蒿素因高温易失去活性,为了从溶液中提取青蒿素,她创造性地选用乙醚代替水或酒精,这是利用乙醚具有( )。
A. 较小的密度 B. 较小的比热容 C. 较低的熔点 D. 较低的沸点
6.水池中盛有半池水,调节水龙头使流出的水成细流状后,把乒乓球放在靠近水流处的水面上,松开手后会发现( )
A. 乒乓球会移动到水流的下方 B. 乒乓球会远离水流,移向池边
C. 乒乓球不动 D. 乒乓球绕水柱做圆周运动
7.如图所示,把一根两端开口的细玻璃管,通过橡皮塞插入装有红色水的玻璃瓶中,从管口向瓶内吹入少量气体后,瓶内的水沿玻璃管上升的高度为h。把这个自制气压计从1楼带到5楼的过程中(对瓶子采取了保温措施),观察到管内水柱的高度发生了变化,如表所示。根据实验现象下列判断错误的是( )
楼层 1 2 3 4 5
管内与瓶内水面的高度差(cm) 5 5.3 5.7 6 6.3
A. 往瓶内吹气后,瓶内气压小于瓶外大气压
B. 水柱高度h增大,说明大气压降低了
C. 上楼的过程中,给瓶子保温是为了避免温度对测量结果的影响
D. 水柱高度h越大,瓶内外的气体压强差越大
8.如图所示是宁波高铁车站站台,站台靠近铁轨的地上一条白色线延伸开来,内侧还有一条较厚的黄色线(盲人区域)。线外是安全区域,候车的乘客不能进入黄色、白色警戒线,在线外候车就可以。下列解释正确的是( )
A. 火车周围的气流速度比站台里面的速度大,火车周围的风会把人吸向火车
B. 火车周围的气流速度比站台里面的速度小,站台的风会把人吹向火车
C. 火车周围的气压比站台里面的气压小,站台的大气压会把人压向火车
D. 火车周围的气压比站台里面的气压大,火车周围的大气压会把人吸向火车
9.沙漠中有一个沙丘(如图),当水平方向的风不断吹过沙丘时,沙丘会慢慢( )
A. 向左移动 B. 向右移动 C. 仍停原处 D. 无法确定
10.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,复水性极好。从科学的角度看,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
11.小江为宠物设计了一个“自动给水装置”,如图是模型图。它的原理是当水盆内水位低于“供水管”下端开口时,“供水瓶”就会向水盆中自动供水。下列有关分析中,正确的是( )
A. 供水瓶中水面能高于水盆内水面,是由于浮力的作用
B. 供水瓶中水面能高于水盆内水面,是由于瓶的支持力的作用
C. 若供水瓶内水未装满,留有少量空气,水会持续流下
D. 若供水瓶底部有破洞,水会持续流下
12.在烧煮食物时,若把食物在水中煮,只要水没有烧干,食物不会煮焦,但若把食物在油中煎,虽然油没有干,食物却很可能变焦。这主要是因为( )
A. 水能渗入食物,而油不能渗入食物 B. 水的沸点较低,油的沸点较高
C. 水的传热本领差,油的传热本领好 D. 水的比热较高,油的比热较低
二、填空题
13.小明用饮料瓶完成如图所示的两个实验。
(1)将一个塑料瓶去底后,与橡皮膜、细玻璃管等组装成一个如图甲所示的简易压强计。把该简易压强计浸入水中并适当增加浸入深度,细玻璃管中的液柱会向________运动。
(2)用大、小两个塑料瓶制作成如图乙所示的装置来模拟风的形成。实验中,蜡烛与线香均处于点烧状态。则图乙中C点线香烟雾的飘动方向应为________。(填数字)
14.如图甲所示的覆杯实验中
(1)硬纸片不会掉下的事实是________存在的证据;
(2)有同学认为实验中是水粘住了纸片,老师用如图乙所示装置进行实验,随着空气被抽出,纸片掉下了,排除了纸片是被水粘住的可能。若换用容积和高度均相同,而杯口更小的杯子进行实验,要使同一硬纸片掉下,相同情况下需要抽气的时间会________(填“变短”、“变长”或“不变”)。
三、实验探究题
15中国女药学家屠呦呦因创制新型抗疟药——青蒿素和双氢青蒿素而获得诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素一时成为人们热议的话题,请阅读下列材料,回答问题:
(1).青蒿素事实上是从黄花蒿中提取的,某兴趣小组利用苗期、生长盛期、花期和果期的黄花蒿的叶片,进行了相关实验,结果见右图,他们进行该实验的目的是 。
(2).根据上述实验结果,应选择 期的黄花蒿叶片作为提取青蒿素的材料。
(3).屠呦呦从晋代葛洪所著的《肘后备急方》获得灵感,把黄花蒿浸泡在乙醚(沸点为35摄氏度)中加热煮沸来提取黄花蒿中的青蒿素,从而避免了高温破坏青蒿素的有效成分。为什么用乙醚来提取黄花蒿中的青蒿素可避免高温破坏青蒿素的有效成分,请对此做出解释。
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 C
【解析】【分析】哪个操作能够使大气压强的值发生改变,哪个就是正确选项。
【解答】在托里拆利实验中,如果大气压强不变,那么使玻璃管稍微倾斜一点、往槽内加入少许水银、把玻璃管往上提一提,都不会改变管内外水银柱的高度差,故A、B、D不合题意;
把实验移动到高山上去做,由于大气压强随高度的减小而减小,所以水银柱的高度差会减小,故C符合题意。
故选C。
2.【答案】 A
【解析】【分析】根据流体压强和流速的关系判断。
【解答】A.水翼上方为曲面,下方为平面。当水流经过时,上表面的水流速度大于下表面,因此上表面的水的压强小于下表面,于是产生向上的举力,故A正确;
B.水翼的形状与A中相反,那么水翼受到向下的压力,会造成船体下沉,增大阻力,故B错误;
C.上下表面为平面,水流速度相同,压力也相同,不会产生向上的举力,故C错误;
D.上下表面为曲面,水流速度相同,压力也相同,不会产生向上的举力,故D错误。
故选A。
3.【答案】 C
【解析】【分析】分析各个选项中内外的气压大小即可。
【解答】A.正在做饭的高压锅内,内部气压大于外面气压,故A不合题意;
B.充满气后的灭火器气罐内,罐内气压大于外面气压,故B不合题意;
C.正在吸取药水的注射器内,内部气压小于外部气压,故C符合题意;
D.正在向轮胎充气的打气简内,轮胎内的气压大于外面气压,故D不合题意。
故选C。
4.【答案】 A
【解析】【分析】B内的空气为一个标准大气压,而阴雨天,外界的气压降低,里面气压高,A中的液面会上升。
【解答】B内的空气为一个标准大气压,而阴雨天,外界的气压降低,A中的液面会上升。说明外界气压低,故A错误,
故选A。
5.【答案】 D
【解析】【分析】液体在沸腾时温度保持不变,这个温度就是沸点;沸点是液体所能达到的最高温度,据此分析判断。
【解答】因为青蒿素遇到高温就会失去活性,所以必须设法降低溶液的最高温度,即降低溶液的沸点。水的沸点为100℃,而酒精的沸点为78℃,因此可用酒精代替水,故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
6.【答案】 A
【解析】【分析】根据流体压强和流速的关系分析判断。
【解答】在水池中,水龙头的水柱撞击的地方水流速度大,压强小,而周围水流速度小,压强大,于是对乒乓球产生一个朝向水柱撞击处的推力,那么乒乓球最终会移动到水流的下方,故A正确,而B、C、D错误。
故选A。
7.【答案】 A
【解析】【分析】(1)当水柱静止时,以瓶内的水面为参考面,根据二力平衡的知识对内外气压大小进行分析即可;
(2)首先根据公式p水=ρ水gh分析水柱压强的变化,然后根据(1)中压强分析的关系式判断大气压的变化;
(3)根据温度对气体压强的影响分析;
(4)根据(2)中的分析结果判断。
【解答】当水柱静止不动时,瓶内气体的压强等于水柱的压强和大气压强之和,即p内=p水+p0 , 因此p内>p0 , 故A错误符合题意;
根据公式p水=ρ水gh可知,水柱的高度h增大了,水柱的压强p水增大。根据p内=p水+p0可知,大气压强p0降低了,故B正确不合题意;
如果瓶子的温度升高,那么瓶内气体的压强增大。根据p内=p水+p0可知,水柱的压强会增大,就它的高度增大,最终判断出的大气压强p0会偏小,故C正确不合题意;
水柱高度h越大,那么水柱压强p0增大,即p内和p水的压强差增大,故D正确不合题意。
故选A。
8.【答案】 C
【解析】【分析】根据流体压强和流速的关系分析即可。
【解答】当火车高速经过时,站台里面空气流速大压强小,而站台上的空气流速小压强大,于是对人产生一个推力,有将人推向铁轨的趋势,因此人只有站在安全线外,这个推力才会很小,保证人体安全,故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
9.【答案】 A
【解析】【分析】该题考查流速与压强的关系解释实际生活现象。
【解答】风向右移动,所以沙丘的左侧流速大,压强小,而右侧流速慢,压强相对较大,所以沙子会向左移动;
故答案为:A。
10.【答案】 D
【解析】【分析】液体沸点随大气压强的增大而升高,随大气压强的减小而降低。
【解答】从科学的角度看,真空脱水的道理是: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。
11.【答案】 D
【解析】【分析】(1)以水盆中的水面为基准面,对这个水面上的内外压强进行受力分析,弄清供水瓶内水面高于水盆里水面的原因;
(2)底部连通,上面开口的容器叫连通器,根据连通器的原理分析瓶底有洞后的情形。
【解答】当这个装置内的水保持静止时,水盆里的水面上方只有大气压强,而供水瓶内相同深度的水面上方有液体压强和瓶底的压强,此时p大气=p瓶底+p水;由于大气压强能够支持大约10m高的水柱,所以供水瓶内的水柱可以被支持,故A、B错误;
如果供水瓶内水没有装满,那么里面封闭的气体会产生压强,即p大气=p内+p水 , 那么水仍然不会流出,故C错误;
如果供水瓶底部出现破洞,那么它就和水盆构成连通器;根据连通器原理可知,当里面只有一种液体时,液面肯定相平,即瓶内的水会持续流下,直到内外水面相平即可,故D正确。
故选D。
12.【答案】 B
【解析】【分析】食物能否变焦,取决于它能够达到的温度高低,而这个温度取决于液体的沸点不同。
【解答】水的沸点为100℃,而油的沸点可达200℃以上,因为油的沸点远远高于水的沸点,所以食物在油中煎会变焦,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
二、填空题
13.【答案】 (1)上
(2)1
【解析】【分析】(1)压强计浸入水中后,水对橡皮膜产生向上的压强,瓶内的气体受到挤压后体积膨胀,于是推动液柱向上运动;
(2)首先判断蜡烛上方热空气的运动方向,然后确定小瓶瓶口处气压的变化,最后确定烟雾的飘动方向。
【解答】(1)将一个塑料瓶去底后,与橡皮膜、细玻璃管等组装成一个如图甲所示的简易压强计。把该简易压强计浸入水中并适当增加浸入深度,细玻璃管中的液柱会向上运动。
(2)点燃蜡烛后,上方的空气受热温度升高密度减小,于是大瓶内的空气向上运动,此时小瓶瓶口处空气流速增大压强减小,在外界大气压强的作用下,空气从小瓶瓶口向大瓶内部流动,则图乙中C点线香烟雾的飘动方向应为1。
14.【答案】 (1)大气压
(2)不变
【解析】【分析】气压是作用在单位面积上的大气压力,即在数值上等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱所受到的重力。
【解答】(1)覆杯实验中纸片不掉下,证明了大气压的存在;
(2)两次实验中,纸片大小不变,因此大气产生的向上的压力大小不变,而杯口变小,但杯内的水的深度没变,因此水对纸片的压强不变,所以向下的压力也不变,因此两次实验需要的抽气时间相同;
故答案为:(1)大气压;(2)不变。
三、实验探究题
15.【答案】 (1)探究黄花蒿叶片中青蒿素的含量与其生长时期的关系
(2)生长盛
(3)乙醚沸点低,且沸腾时温度保持不变,不会破坏青蒿素。
【解析】【分析】沸腾是在一定温度下液体内部和表面同时发生的剧烈汽化现象。沸点是液体沸腾时候的温度,也就是液体的饱和蒸气压与外界压强相等时的温度。
【解答】(1)由图中的数据可知,该兴趣小组是探究不同生长时期叶片的青蒿素含量的变化;
(2)由图可知,青蒿素含量最高的时期是生长盛期,因此应选择这时的黄花蒿叶片作为提取青蒿素的材料;
(3)高温会破坏青蒿素的有效成分,而乙醚的沸点只有35℃,沸腾时温度只有35℃,不会破坏青蒿素;
故答案为:(1) 探究黄花蒿叶片中青蒿素的含量与其生长时期的关系;(2)生长盛;(3) 乙醚沸点低,且沸腾时温度保持不变,不会破坏青蒿素。