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周周练——大气压
班级：_______________ 姓名：_______________ 学号：________________
1．小明利用最大刻度值标有2.5mL的一次性注射器等器材，对大气压的值进行测量。其实验步骤如下：
a.先让注射器吸入少量水，然后将活塞推至注射器底端，当注射器的小孔充满水后，再用橡皮帽封住注射器的小孔。
b.用细绳拴住注射器活塞的颈部，使绳另一端与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，如图所示，当注射器中的活塞刚开始滑动时，记下弹簧测力计的示数为7.5N。
c.测出注射器 的长度为4.00cm。
d.根据测量数据，算出大气压的值。
（1）实验所用的器材为：注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽、水和 。
（2）上述步骤c中横线部分应填写 ，实验原理是 。
（3）此注射器活塞的横截面积是 cm2，根据实验数据计算出大气压强是 ________Pa。
（4）小明发现，同学们在做此实验时测得的大气压值误差很大，对此小明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。
上述原因会使测量值小于真实值的是 。
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
（5）小红对小明所做实验进行改进，在完成a、b步骤，活塞口到注射器底端后，添加了“取下封住注射器小孔的橡皮帽，再次水平向右慢慢匀速拉动注射器筒，记下弹簧测力计的示数为1.2N”这一实验步骤，则第（3）小问中算出的大气压强偏大还是偏小？答： 。
2．高压锅是家庭厨房中常见的炊具，利用它可以将食物加热到100℃以上，它省时高效，深受消费者欢迎。
（1）为了防止出气孔堵塞致使高压锅发生爆炸的危险，放气孔是它的第二道安全防线。放气孔封口是易熔片（熔点较低的合金材料），试说明采用易熔片的科学道理。
（2）小明测得家中高压锅出气孔的直径为4mm，压在出气孔上的安全阀的质量为80g。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？对照乙图所示水的沸点与气压关系图线，说明利用这种高压锅烧煮食物时，可以达到的最高温度大约是多少？（g取10N/kg）
（3）假若要把这种高压锅向西藏地区销售，你认为需要如何改进？
3．如图所示高压锅的示意图，锅盖上有一个空心柱为排气孔，空心柱上戴着一个帽子为限压阀，当高压锅内气体的压强超过安全值时，锅内气体就会冲开限压阀，气体跑出一部分，使锅内气体减小，现有一个高压锅，锅盖的面积为450cm2，限压阀的横截面积为0.7cm2，空心柱小孔的横截面积为0.1cm2，要用它来煮饭，若当时的大气压为1.0×105Pa
（1）高压锅煮饭是利用 原理；
（2）下表为不同气压下水的沸点：
P/105Pa 0.98 1.01 1.13 1.29 1.48 1.69 1.80 2.00
t/℃ 99 100 103 107 111 115 117 120
经商品质量检验部门检测，此高压锅内气体的最高气温不超过120℃，要使此高压锅能继续安全使用，应配一个质量为多大的限阀？
（3）若高压锅通最高气温，求达到最高气温时锅盖承受的最大压力？
4．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，限压阀被锅内顶起放出部分气体，实现了对锅内气体压强的控制。如图所示。
（1）高压锅的工作原理是：液体的沸点随着气压的 。
（2）当限压阀被锅内气体顶起时，请在图c中画出限压阀的受力示意图。
（3）限压阀的质量为m，出气孔的面积为S，大气压为p0，锅内气压为P内，请推导：当限压阀被锅内气体顶起悬停在空中时，P内＝P0+。
5．为了探究大气压随高度的变化规律，小明在一次登山过程中利用如图甲所示的实验装置测出不同高度下的大气压，并在坐标纸上描出大气压强p与对应海拔高度h的六个点，如图乙所示。
（1）测量前，小明把注射器的活塞推至针筒底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔，其目的是 。
（2）根据图乙，可看出大气压随高度变化的数量关系大致为：在2km高度内，高度每升高100m，大气压降低 Pa。
（3）根据这一规律，小明认为可将图甲中的弹簧测力计改装成一个高度测量仪。已知当高度为1km时，弹簧测力计的示数为4.5N。那么弹簧测力计4.2N刻度线处应标记的海拔高度为 km。
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周周练——大气压（带答案）
1．小明利用最大刻度值标有2.5mL的一次性注射器等器材，对大气压的值进行测量。其实验步骤如下：
a.先让注射器吸入少量水，然后将活塞推至注射器底端，当注射器的小孔充满水后，再用橡皮帽封住注射器的小孔。
b.用细绳拴住注射器活塞的颈部，使绳另一端与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，如图所示，当注射器中的活塞刚开始滑动时，记下弹簧测力计的示数为7.5N。
c.测出注射器 的长度为4.00cm。
d.根据测量数据，算出大气压的值。
（1）实验所用的器材为：注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽、水和 刻度尺 。
（2）上述步骤c中横线部分应填写 注射器有刻度部分 ，该实验原理是 p＝ 。
（3）此注射器活塞的横截面积是 0.625 cm2，根据实验数据计算出大气压强是 1.2×105 Pa。
（4）小明发现，同学们在做此实验时测得的大气压值误差很大，对此小明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。
上述原因会使测量值小于真实值的是 B 。
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
（5）小红对小明所做实验进行改进，在完成a、b步骤，活塞口到注射器底端后，添加了“取下封住注射器小孔的橡皮帽，再次水平向右慢慢匀速拉动注射器筒，记下弹簧测力计的示数为1.2N”这一实验步骤，则第（3）小问中算出的大气压强偏大还是偏小？答： 由二力平衡原理测量出摩擦力的大小，减小实验误差，增大实验准确性 。
解：（1）实验中要测出注射器的长度，因此除了：注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽、水，还要有刻度尺；
（2）用刻度尺测出注射器有刻度部分的长度：L＝4.00cm；
该实验的实验原理是：p＝；
（3）注射器容积为2.5mL，即2.5cm3，注射器全部刻度的长度L＝4.00cm，因为注射器为圆柱体，根据其体积公积可得，S＝＝＝0.625cm2；
实验时，弹簧测力计的示数F＝7.5N，这就是大气对活塞的压力，将其代入公式得p＝＝＝1.2×105Pa；
（4）根据压强公式p＝，受力面积一定，
①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体，使得拉力F偏小，算出的大气压会偏小；
②活塞与注射器筒壁间有摩擦，或没有读准弹簧测力计的示数都会使力的测量值偏大，算出的大气压会偏大；
③弹簧测力计的示数没有读准，拉力可能大可能小，算出的气压可能大也可能小；
④活塞与注射器筒壁不完全密封，注射器筒内有空气会使拉力变小，算出的大气压会偏小；
综合分析①④一定偏小，故选B；
（5）取下橡皮帽后，对于活塞来说，左侧和右侧受到的气体压强都是一个标准大气压，所以与拉力相平衡不再是大气压产生的压力，而是活塞与管壁的摩擦力，所以1.2N就是摩擦力，所以小红的这一实验步骤，由二力平衡原理测量出摩擦力的大小，减小实验误差，增大实验准确性。
2．高压锅是家庭厨房中常见的炊具，利用它可以将食物加热到100℃以上，它省时高效，深受消费者欢迎。
（1）为了防止出气孔堵塞致使高压锅发生爆炸的危险，放气孔是它的第二道安全防线。放气孔封口是易熔片（熔点较低的合金材料），试说明采用易熔片的科学道理。
（2）小明测得家中高压锅出气孔的直径为4mm，压在出气孔上的安全阀的质量为80g。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？对照乙图所示水的沸点与气压关系图线，说明利用这种高压锅烧煮食物时，可以达到的最高温度大约是多少？（g取10N/kg）
（3）假若要把这种高压锅向西藏地区销售，你认为需要如何改进？
解：（1）高压锅一旦安全阀失效，即出气孔被堵塞，锅内气体压强就会过大，水的沸点也随之升高，当锅内温度达到易熔片的熔点时，再继续加热易熔片就开始熔化，锅内气体便从放气孔喷出，使锅内气压减小，从而防止爆炸事故发生；
（2）安全阀的重力：G＝mg＝80×10﹣3kg×10N/kg＝0.8N，
出气孔的半径为：r＝＝＝2mm＝0.002m，
出气孔的面积为：S＝πr2＝3.14×（0.002m）2＝1.256×10﹣5m2
安全阀自重对气孔处气体产生的压强：
p＝＝＝≈6.4×104pa；
由题意可知，锅内最大气压等于一标准大气压与安全阀对气体压强之和，
则该高压锅内的气体能达到的最大压强：p内最大＝1.0×105Pa+6.4×104pa＝1.64×105pa，
对照图像可知，当气压为1.64×105pa时，所对应的温度大约是120℃，即达到的最高温度为120℃；
（3）西藏地区外界大气压低，可以增加限压阀的质量或减小安全阀的面积来增大锅内气压，提高沸点。
3．如图所示高压锅的示意图，锅盖上有一个空心柱为排气孔，空心柱上戴着一个帽子为限压阀，当高压锅内气体的压强超过安全值时，锅内气体就会冲开限压阀，气体跑出一部分，使锅内气体减小，现有一个高压锅，锅盖的面积为450cm2，限压阀的横截面积为0.7cm2，空心柱小孔的横截面积为0.1cm2，要用它来煮饭，若当时的大气压为1.0×105Pa
（1）高压锅煮饭是利用 气压增大、沸点升高 原理；
（2）下表为不同气压下水的沸点：
P/105Pa 0.98 1.01 1.13 1.29 1.48 1.69 1.80 2.00
t/℃ 99 100 103 107 111 115 117 120
经商品质量检验部门检测，此高压锅内气体的最高气温不超过120℃，要使此高压锅能继续安全使用，应配一个质量为多大的限阀？
（3）若高压锅通最高气温，求达到最高气温时锅盖承受的最大压力？
解：（1）高压锅的原理：根据气压增大、沸点升高的原理制成的；
（2）高压锅内气体的最高气温不超过120℃，所以p限＝p最大﹣p0＝2.0×105Pa﹣1×105Pa＝1.0×105Pa，
F限＝p限s＝1.0×105Pa×0.00001m2＝1.0N，G＝F限＝1.0N，
m＝＝＝0.1kg＝100g。
（3）高压锅气体的最大压强p最大＝2.0×105Pa，
由p＝可得高压锅盖至少要承受的压力：
F＝（p最大﹣p0）S＝（2.0×105Pa﹣1.0×105Pa）×450×10﹣4m2＝1.0×105Pa×450×10﹣4m2＝4500N；
4．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，限压阀被锅内顶起放出部分气体，实现了对锅内气体压强的控制。如图所示。
（1）高压锅的工作原理是：液体的沸点随着气压的 增大而升高 。
（2）当限压阀被锅内气体顶起时，请在图c中画出限压阀的受力示意图。
（3）限压阀的质量为m，出气孔的面积为S，大气压为p0，锅内气压为P内，请推导：当限压阀被锅内气体顶起悬停在空中时，P内＝P0+。
解：（1）随着气压的增大，液体的沸点也随着升高，高压锅内气压很高，从而使锅内水的沸点升高，使饭容易熟；
（2）根据限压阀的受力情况进行受力分析，当限压阀被顶起的时候锅内气压力大于重力和外界大气压力，
限压阀的受力示意图如下：
（3）当限压阀被顶起悬停在空中时锅内气压对限压阀的压力等于限压阀的重力和外界大气对限压阀的压力，
故p内S＝G+p0S p内S＝mg+p0S p内＝+p0。
5．为了探究大气压随高度的变化规律，小明在一次登山过程中利用如图甲所示的实验装置测出不同高度下的大气压，并在坐标纸上描出大气压强p与对应海拔高度h的六个点，如图乙所示。
（1）测量前，小明把注射器的活塞推至针筒底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔，其目的是 排尽注射器内的空气 。
（2）根据图乙，可看出大气压随高度变化的数量关系大致为：在2km高度内，高度每升高100m，大气压降低 1000 Pa。
（3）根据这一规律，小明认为可将图甲中的弹簧测力计改装成一个高度测量仪。已知当高度为1km时，弹簧测力计的示数为4.5N。那么弹簧测力计4.2N刻度线处应标记的海拔高度为 1.6 km。
解：（1）将活塞推至底部并用橡皮帽堵住小孔，这样做的目的是为了排尽注射器内的空气。
（2）由图象可知在2km高度内得出大气压的变化量为Δp＝1×105Pa﹣0.8×105Pa＝2×104Pa，
则高度每升高100m，大气压降低Δp′＝×100m＝×100m＝1000Pa；
（3）由图乙可知，当高度为1km时，大气压为1×105Pa，弹簧测力计的示数为4.5N，活塞的横截面积为S＝＝＝4.5×10﹣5m2。
活塞的横截面积是不变的，当F′＝4.2N，活塞刚被拉动时，大气压强的数值p′＝＝≈9.3×104Pa；
由图乙可知此时高度为1.6km。
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