流体压强(平衡法)
技巧:这类问题注意构建内外平衡,往往有三个力构成平衡关系(三个压强也可以像力一样构成平衡关系,只要共用一个面积就行)。
例:从托里拆利开始拆
例、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是真空
B.是大气压支持玻璃管内的水银柱不会下落
C.大气压的数值等于这段水银柱产生的压强
D.玻璃管倾斜影响实验测量结果
解:A、实验中玻璃管内水银面的上方是真空,故A正确;
B、玻璃管内水银柱不会落下是靠大气压支持,故B正确;
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、实验时,玻璃管如果倾斜会使长度增加,但高度不变,不影响实验测量结果,故D错误。
故选:D。
练习1、把装满水的量筒浸入水中,口朝下,如图那样抓住筒底向上提,在筒口离开水面前,量筒露出水面的部分( )21世纪教育网版权所有
A.是空的 B.有水,但不满
C.充满水 D.以上都有可能
解:h===10m,所以大气压能支持约10m高的水柱,所以只要在量筒口离开水面前,由于量筒内没有空气,量筒的高度小于10m,故作用在量筒外的大气压将量筒内的水托住了。21教育网
故选:C。
练习2、小梁同学用实验测量某地大气压的值。她在长约1米,一端封闭的玻璃管里灌满水银,用手指将管口堵住,然后倒插在水银槽中,放开手指,管内水银面下降到一定高度时就不再下降,如图所示。(g取10N/Kg)【版权所有:21教育】
(1)已知水银的密度为13.6×103kg/m3,她通过数据计算得出大气压的值为 Pa。21教育名师原创作品
(2)如果我们将此装置拿到海平面去测量,则测量结果将 她测量的值。(选填“大于”或“小于”)
(3)小杨同学也利用此装置测量小梁同学所在地大气压的值,他把水银换成水,将玻璃管灌满水后倒插在水槽内时,发现管中的水柱不会下降。如果你来测量,且能够测出,则玻璃管长度 。(选填“必须大于10m”或“可以小于10m”)
解:(1)测量得到的大气压强值为p=ρgh=13.6×103kg/m3×10N/kg×0.7m=9.52×104Pa;21*cnjy*com
(2)海拔越高,气压越低,海拔越低,气压越高,如果将此装置拿到海平面去测量,则测量结果将大于海拔高处测量的值;
(3)把水银换成水,由p=ρ水银gh水银=ρ水gh水可得,
9.52×104Pa=1.0×103kg/m3×10N/kg×h,
h=9.52m<10m,
所以试管的高度可以小于10m。
故答案为:(1)9.52×104;(2)大于;(3)可以小于10m。
练习3、如图为盆景的一个自动供水装置。用一个塑料瓶装满水倒放在盆景盘中,瓶口刚刚被水浸没。当盘中的水位下降到使瓶口露出水面时,空气进入瓶中,瓶中就会有水流出,使盘中的水位升高,瓶口又被浸没,瓶中的水不再流出,这样盆景盘中的水位可以保持一定高度。使水不会全部流出而能保留在瓶中的原因是( )
A.瓶口太小,水不易流出
B.外界大气压强等于瓶内水的压强
C.外界大气压强等于瓶内空气的压强
D.外界大气压强等于瓶内空气的压强与水的压强之和
解:当把装满水的瓶放入盆景的水中时,由于大气压作用在盆景中的水面上,所以水不会从瓶中流出来,此时外界大气压等于瓶内水产生的压强;当盆景中的水由于蒸发和盆景的吸收,水面下降瓶口露出水面时,空气进入瓶内,瓶内的气压等于外界大气压,由于重力作用水会流出,一旦瓶口再次被水淹没,外界大气压强等于瓶内空气的压强与水的压强之和,瓶中的水又停止外流,如此反复,使水不会全部流出而能保留在瓶中。故ABC错误,D正确。www.21-cn-jy.com
例4、用如图所示的装置可以测量液体的密度。将一个带有阀门的三通U形管倒置在两个装有液体的容器中,用抽气机对U形管向外抽气,再关闭阀门K,已知左边液体的密度为ρ1,左右两边液柱高度分别为h1、h2,下列说法正确的是( )
A.实验中必须将U形管内抽成真空
B.关闭阀门K后,管内气体压强大于管外大气压
C.右边液体的密度ρ2=
D.右边液体的密度ρ2=
解:A、用抽气机对U形管向外抽气后关闭阀门K,管内气体压强(p气)小于管外大气压(p0),在大气压作用下液体进入两管中,待液体静止两管中压强平衡:p气+p液1=p0=p气+p液2,ρ1gh1=ρ2gh2,只要管内压强小于管外大气压,就会有液体进入两管中,没必要将U形管内抽成真空,故AB错误;21·cn·jy·com
C、关闭阀门K后,管内气体压强小于管外大气压,选项B错误;由ρ1gh1=ρ2gh2,可得ρ2=,故C正确,D错误。
故选:C。
例5、某兴趣小组用如图所示装置进行探究“影响液体内部压强的因素”实验。
已知:①a、b两点压强等于外界大气压(大气压保持不变);②a点压强等于a点上方液柱压强与左管内气压P1之和;③b点压强等于b点上方液柱压强与右管内气压P2之和;④液体1和液体2密度不同。
该小组同学先关闭K2打开K和K1 , 用抽气机抽气,进行多次实验。再关闭K1打开K和K2 , 重复上述操作。具体数据记录如一表:
液体种类 液体1 液体种类 液体2
实验次数 第一次 第二次 第三次 实验次数 第四次 第五次 第六次
液柱高度(h1/cm) 10 20 30 液柱高度(h2/cm) 10 20 50
左管内气体压强(P1/千帕) 99 97 95 左管内气体压强(P2/千帕) 100 99 98
(1)以下研究过程所用到的方法与本实验中所用的方法明显不同的是 。
A. 研究磁极间的相互作用规律
B. 研究压力的作用效果与受力面积大小的关系
C. 研究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系
D. 研究物体重力势能大小与物体被举高高度的关系。
(2)通过比较第一次和第四次所测得的数据,可以研究________。
(3)通过比较第四、第五、第六三次测得的数据,可以得出的结论是________。
(4)探究液体压强与密度关系时,为了使结论更具普遍性,该小组同学还应如何继续实验(请写出实验思路,不需写具体步骤)________。
【答案】(1)A
(2)液体内部压强与液体密度的关系
(3)液体密度相同时,液体内部压强随液柱的升高而增大
(4)换不同密度的液体重复实验
例1:玻璃瓶
例、一根有刻度的细玻璃管两端开口,通过橡皮塞插入装有红色溶液的玻璃瓶,制成一个简易气压计,如图所示,细玻璃管内的液柱是由于瓶内的气压 (选填“大于”“小于”或“等于”)瓶外的大气压而形成的。把气压计从山下拿到山上,细玻璃管内的液柱高度会 。2·1·c·n·j·y
大于 增大
练习1.小明同学用一个薄壁玻璃瓶、带色的水、两端开口的细玻璃管、橡皮塞自制了如图所示的气压计,并从管子上端吹入少量气体,使瓶内气压 (选填:“大于”、“小于”、“等于”)大气压,水沿玻璃管上升到瓶口以上。为了探究大气压与高度的关系,小明同学用双手捧着自制的气压计从教学大楼的一楼跑到五楼,发现细玻璃管中的水面上升,于是他得出了“高度越低,
大气压越小”的结论。小明的结论是 (选填“可靠”、“不可靠”)。此
过程中使水面上升的主要原因是 。www.21-cn-jy.com
1.解:从管子上端吹入少量气体,使瓶内气压大于大气压,水沿玻璃管上升到瓶口以上。
小明手捧着气压计时,瓶子受热,使瓶内气体温度升高,瓶内气压增大,影响了瓶内气体的压强,影响了实验,导致了错误结论的得出。
故答案为:大于;不可靠;手捧着气压计时,瓶子受热,影响了瓶内气体的压强。
解:(1)瓶中水面上方是空气,如果此处的气压等于瓶外的大气压,管内和瓶内的水面应该相平。现在是管内的水面高,说明瓶内的气压高于瓶外大气压;
(2)把气压计从山脚带到山顶,瓶内空气的压强不变,而外界大气压随高度的增加而减小,此时在瓶内气压的作用下,会有一部分水被压入玻璃管,因此管内水柱的高度会增大。www-2-1-cnjy-com
故答案为:(1)大于;(2)增大。
练习2
练习3、如图所示,倒置的玻璃瓶内装有水,瓶塞内插着两根两端开口的细管,其中一根弯成水平,且水平端加接一段更细的硬管作为喷嘴,水从喷嘴射出。在瓶中水面降到A处以前的一段时间内( )
A.瓶内水面上方的气压始终等于大气压强
B.瓶内B处的压强越来越小
C.从喷嘴射出的水流速度越来越小
D.从喷嘴射出的水流速度不变
解:A、由图可知,B处所受的压强等于瓶内气压与水的压强之和,也等于外界大气压,所以瓶内水面上方的气压始终小于大气压强,故A错误;
B、瓶内B处的压强始终与外界大气压强接近相等,而不是越来越小,故B错误;
CD、由于瓶内B处所受的压强始终保持相等,所以从喷嘴射出的水流速度基本保持不变,故C错误、D正确。
故选:D。
例2:高压锅
例、如图所示,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物理道理。
(2)小科测得家中高压锅出气孔的直径为 4 mm,压在出气孔上的安全阀的质量为 80 g,计算安全阀自重对出气孔处气体所产生的压强。
(3)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。根据题(2),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?对照图中所示水的沸点与气压的关系曲线,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? (标准气压取 p=1.0×10 5Pa,g 取 10N/kg)
(4)若要把这种高压锅销售到两藏地区,在保证高压锅安全使用的前提下,用这种高压锅烧水时,要达到同样的最高温度。你认为需要怎样改进
【答案】(1)高压锅一旦安全阀失效,出气孔就被堵塞,锅内气体压强就会过大,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=0.08kg×10N/kg=0.8N
气孔的面积:S=πr2=3.14×(0.002m)2=1.256×10 -5m2
安全阀对气孔处气体产生的压强:p=F/S=0.8N/1.256×10 -5m2=6.4×10 4pa
(3)由题意知:锅内气压等于一标准大气压与安全阀对气体压强之和,则锅内气压是p=1.0×105Pa+6.4×104pa=1.64×105pa
对照图象可知,当气压为1.64×105pa时,所对应的温度是115℃
(4)可以增加限压阀的质量来增大锅内气压,提高沸点.
练习1、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°C以上。它省时高效,深受消费者欢迎。
(1)下表是水在不同压强下的沸点,请你说出气压与水的沸点的关系: 。
P/千帕 84 101 125 143 154 163 175 187 199 211 225 239 258 270
T/℃ 95 100 105 110 112 114 116 118 120 122 124 126 128 130
(2)有一个高压锅,测得限压阀的质量为0.15千克,排气孔的直径为4毫米。设当时的大气压为标准大气压(大小取1×105Pa),π取3,如果用该高压锅煮食物,根据上面水的沸点与压强关系的表格,则这个高压锅内的最高温度是多少。(写出计算过程)
(3)若要把高压锅销售到西藏地区,在保证高压锅安全使用的前提下,你认为需要怎样改进?
9.【答案】(1)随着气压增大,水的沸点升高
(2)P=F/s=G/s=1.5N/12×10-6m2=1.25×105Pa
P=P+P0=1.25×105Pa+1×105Pa=2.25×105Pa
查表可知温度为124℃
(3)增加限压阀的质量
练习2、如图,高压锅是家庭厨房中常见的炊具,利用它可将食物加热到100℃以上,它省时高效,深受消费者欢迎。
(1)小明测得家中高压锅出气孔的横截面积S 为12mm2,压在出气孔上的安全阀的质量为72g,取g=10N/kg,计算安全阀自重对出气孔处气体所产生的压强。
(2)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
环境下,该高压锅内的气体能达到的最大压强是多少?
(3)对照图所示水的沸点与气压的关系图线,说明利用这种高压锅烧煮食物时,可以达到的最高
度大约是多少?
19.【答案】(1)解:安全阀的重力:G=mg=0.072kg×10N/kg=0.72N,气孔的面积:S=12mm2=1.2 ×10-5m2 安全阀对气孔处气体产生的压强:
答:安全阀自重对出气孔处气体所产生的压强为6×104Pa;
(2)解:由题意知:锅内气压等于一标准大气压与安全阀对气体压强之和,则锅内气压是 1.01×105Pa+6×104Pa=1.61×105Pa
答:在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1.6 1×105Pa
(3)解:对照图象可知,当气压为1.61×105Pa时,所对应的温度大约是115℃
例3:针筒
练习1 小明用2mL的注射器、量程为0~10N的弹簧测力计和刻度尺粗略测量大气压的值,本实验的原理是二力平衡和p=________。
步骤一:把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔。
步骤二:如图所示安装好器材,水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞______________时,记下弹簧测力计的示数为5.2N。
步骤三:用刻度尺测出注射器_____________长度为4.00cm。
步骤四:算出大气压强值为____________Pa。
同组的小华分析了影响实验结果的可能因素后,对实验进行了如下改进:
①将步骤一改为:先将注射器内抽满水,再竖直向上推动活塞至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔,这样便于___________________。
②取下橡皮帽,重复步骤二的操作,读得弹簧测力计的示数为0.3N。由此可知,此时活塞所受到的________(填“摩擦力”或“大气压力”)为0.3N。小华根据改进后测得的数据,重新计算大气压的值。
【答案】 刚被拉动 有刻度部分的 1.04×105 ①排空注射器内的空气 ②摩擦力
练习2 兴趣小组的同学利用周末开展一次登山活动,他们想利用随身携带的注射器、弹簧测力计、细线、刻度尺等相关用品测量山顶的大气压。测量方案如下:
①把注射器的活塞推至注射器针筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器小孔;
②如图甲所示,用细线拴住注射器活塞颈部,使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为F;
③读出注射器针筒上有刻度部分的容积V;
④用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度L。
请根据他们设计的方案回答以下问题:
(1)测量中,分析研究的是大气对 (选填“针筒”或“活塞”)的压力,当活塞相对于针筒开始滑动时,以地面为参照物,研究对象处于 状态。若不考虑其他因素,根据 的知识可知,研究对象在水平方向所受的大气压力与拉力大小相等。
(2)实验时同学们发现注射器顶端装针头处空气无法排尽,这将会使测量结果 (选填“偏大”“不变”或“偏小”)。同学们联想到去医院打针的情景,可采取简单的办法将注射器内空气排尽。你的方法是 。
(3)测量前,有同学建议在活塞周围涂抹润滑油,然后将其插入针筒中,这样做有两个好处:一是活塞的密封性好;二是可以 。实验过程中他们让弹簧测力计和注射器保持在水平方向,可以减小 对实验的影响,从而提高实验的精确程度。
(4)若同学们用图乙中B注射器,在测量时弹簧测力计被拉到5N,活塞仍没有滑动。可改用图乙中的
(选填“A”或“C”)注射器。用测量步骤中的V、L和F表示大气压的值,则p= 。
【答案】(1)活塞;静止;二力平衡(2)偏小;在注射器内装少量水,再排出空气(合理即可)(3)减小摩擦;活塞自身重力(或重力)(4)C;
例:、在测量大气压的实验中,为消除活塞与针筒间的摩擦力对实验的影响,某同学采用了图示装置,将注射器筒固定在水平桌面上,把活塞推至注射器筒底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,活塞通过水平细线与烧杯相连,向烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得杯中水的质量为880g;然后向外缓慢抽水,当活塞刚开始向右滑动时,测得杯中水的质量为460g,烧杯质量为100g,活塞面积为7×10﹣5m2,g=10N/kg轮轴间的摩擦和细线重不计,则所测大气压的值应为( )】
A.1.26×105Pa B.1.10×105Pa
C.1.01×105Pa D.0.96×105Pa
解:当注射器中的活塞开始向左滑动时,G1=(0.88+0.1)kg×10N/kg=9.8N,对活塞受力分析:f+F=G1=9.8N;21·世纪*教育网
当注射器中的活塞开始向右滑动时,G2=(0.46+0.1)kg×10N/kg=5.6N,对活塞受力分析:F﹣f=G2=5.6N;【出处:21教育名师】
两式联立解得:F=7.7N;
∴p===1.10×105Pa;
故选:B。
练习1.小明利用如图所示的装置测量本地大气压的大小,其中弹簧测力计和2mL注射器的自重可忽略不计,活塞与针筒之间气密性很好,但摩擦较大。他进行了如下实验。
(1)拔去橡皮帽,将活塞推至底端,当绳端钩码加至2N时,针筒恰由静止开始向右移动,此时弹簧测力计示数为1.5N,则活塞与针筒间的摩擦力为 N,若绳端钩码增加为3N,则弹簧测力计的示数将 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)为减小活塞与针筒之间的摩擦,小明找来润滑油涂在活塞与针筒壁上,再次测量后发现摩擦减到很小。于是他重新将活塞推至底端,用橡皮帽密封小孔。当弹簧测力计示数为5.1N时,针筒开始向右移动,又测得针筒全部刻度的总长度为4cm,则本地大气压强的测量值为 Pa.小明发现将活塞推至底端时,注射器前端小孔内的气体无法排尽,这将使得大气压的测量值 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
解:(1)该实验中以针筒为研究对象,当注射器中的活塞开始滑动时,利用二力平衡原理来测出大气对活塞的压力,所以拔去橡皮帽,将活塞推至底端,当绳端钩码加至2N时,针筒恰由静止开始向右移动,此时弹簧测力计示数为1.5N,则活塞与针筒间的摩擦力为1.5N,若绳端钩码增加为3N,则弹簧测力计的示数将不变;
(2)注射器是一个圆柱体形状,因此,应量出其刻度部分的长度,再读出空积V,得出活塞的面积S===0.5cm2,
将测量结果代入压强公式得:p===1.02×105Pa;当注射器气体无法排尽时,拉力F的值会减小,所以所测大气压值会偏小。
故答案为:(1)1.5;不变;(2)1.02×105;偏小。
练习2、如图所示的装置,抽气前气球内气体压强 大气压:抽气时内的气球在膨胀,说明气球内气体压强 玻璃瓶内气体压强,从而推测此时瓶内的气体压强 大气压(选填“大于”、“等于”、“小于”)。21cnjy.com
解:抽气前气球内外都与大气相通,此时气球内的气体压强与大气压相等;抽气时,气球膨胀说明内部气压大于气球外部气压进一步说明瓶内的气压减小。
故答案为:等于; 大于; 小于。
练习3、小柯设计了一个“不用绳子扎口的气球”,如图所示,先将气球放入玻璃瓶中,再将球口紧套在玻璃瓶口,从抽气口抽气,观察到气球变大;停止抽气后,马上用橡皮套封住抽气口,此时气球不用绳子扎,也能保持膨胀状态。假设抽气前后气球内的气压分别是P1、P2 , 瓶内的气压分别是P3、P4 , 则下列关系正确的是( B )
A.P1
易错题
660 860 760
A
B
D
易错点、液体深度和长度混淆不清
7、如图所示,当盛有液体的试管逐渐倾斜到AB位置的过程中,液体对试管底部的压强将( )
A.逐渐减小 B.逐渐增大
C.保持不变 D.无法判断
解:在试管倾斜时,水的总量不变,水的深度逐渐减小,根据公式p=ρgh可知,水对试管底部的压强逐渐减小。【来源:21·世纪·教育·网】
故选:A。
D
(
1
)流体压强(平衡法)
技巧:这类问题注意构建内外平衡,往往有三个力构成平
衡关系(三个压强也可以像力一样构成平衡关系,只要共
用一个面积就行)。
例:从托里拆利开始拆
1
例、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是真空
B.是大气压支持玻璃管内的水银柱不会下落
C.大气压的数值等于这段水银柱产生的压强
D.玻璃管倾斜影响实验测量结果
2
练习 1、把装满水的量筒浸入水中,口朝下,如图那样抓住筒底向上提,在筒口离开水面前,量筒
露出水面的部分( )21 世纪教育网版权所有
A.是空的 B.有水,但不满
C.充满水 D.以上都有可能
练习 2、小梁同学用实验测量某地大气压的值。她在长约 1 米,一端封闭的玻璃管里灌满水银,用
手指将管口堵住,然后倒插在水银槽中,放开手指,管内水银面下降到一定高度时就不再下降,
如图所示。(g取 10N/Kg)【版权有:21 教育】
(1)已知水银的密度为 13.6×103kg/m3,她通过数据计算得出大气压的值为 Pa。师
(2)如果我们将此装置拿到海平面去测量,则测量结果将 她测量的值。(选填“大于”
或“小于”)
(3)小杨同学也利用此装置测量小梁同学所在地大气压的值,他把水银换成水,将玻璃管灌满
水后倒插在水槽内时,发现管中的水柱不会下降。如果你来测量,且能够测出,则玻璃管长
度 。(选填“必须大于 10m”或“可以小于 10m”)
练习 3、如图为盆景的一个自动供水装置。用一个塑料瓶装满水倒放在盆景盘中,瓶口刚刚被水浸
没。当盘中的水位下降到使瓶口露出水面时,空气进入瓶中,瓶中就会有水流出,使盘中的水位
升高,瓶口又被浸没,瓶中的水不再流出,这样盆景盘中的水位可以保持一定高度。使水不会全
部流出而能保留在瓶中的原因是( )
A.瓶口太小,水不易流出
B.外界大气压强等于瓶内水的压强
C.外界大气压强等于瓶内空气的压强
D.外界大气压强等于瓶内空气的压强与水的压强之和
3
例 4、用如图所示的装置可以测量液体的密度。将一个带有阀门的三通 U 形管倒置在两个装有液体
的容器中,用抽气机对 U 形管向外抽气,再关闭阀门 K,已知左边液体的密度为ρ1,左右两边
液柱高度分别为 h1、h2,下列说法正确的是( )
A.实验中必须将 U 形管内抽成真空
B.关闭阀门 K 后,管内气体压强大于管外大气压
C.右边液体的密度ρ2=
D.右边液体的密度ρ2=
例 5、某兴趣小组用如图所示装置进行探究“影响液体内部压强的因素
实验。
已知:①a、b 两点压强等于外界大气压(大气压保持不变);②a 点压强等于 a 点上方液柱压强与左
管内气压 P1之和;③b点压强等于 b点上方液柱压强与右管内气压 P2之和;④液体 1和液体 2密度
不同。
该小组同学先关闭 K2打开K和 K1 ,用抽气机抽气,进行多次实验。再关闭 K1打开 K和 K2 ,重
复上述操作。具体数据记录如一表:
液体种类 液体 1 液体种类 液体 2
实验次数 第一次 第二次 第三次 实验次数 第四次 第五次 第六次
液柱高度(h1/cm) 10 20 30 液柱高度(h2/cm)10 20 50
左管内气体压强99 97 95 左管内气体压强100 99 98
(P1/千帕) (P2/千帕)
(1)以下研究过程所用到的方法与本实验中所用的方法明显不同的是 。
A. 研究磁极间的相互作用规律
B. 研究压力的作用效果与受力面积大小的关系
4
C. 研究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系
D. 研究物体重力势能大小与物体被举高高度的关系。
(2)通过比较第一次和第四次所测得的数据,可以研究________。
(3)通过比较第四、第五、第六三次测得的数据,可以得出的结论是________。
(4)探究液体压强与密度关系时,为了使结论更具普遍性,该小组同学还应如何继续实验(请写出
实验思路,不需写具体步骤)________。
例 1:玻璃瓶
例、一根有刻度的细玻璃管两端开口,通过橡皮塞插入装有红色溶液的玻璃瓶,制成一个
简易气压计,如图所示,细玻璃管内的液柱是由于瓶内的气压 (选填“大于”“小于”
或“等于”)瓶外的大气压而形成的。把气压计从山下拿到山上,细玻璃管内的液柱高度
会 。2·1·c·n·j·y
练习 1.小明同学用一个薄壁玻璃瓶、带色的水、两端开口的细玻璃管、橡皮塞自制了如图所示的
气压计,并从管子上端吹入少量气体,使瓶内气压 (选填:“大于”、“小于”、“等于”)大
气压,水沿玻璃管上升到瓶口以上。为了探究大气压与高度的关系,小明同学用双手捧着自制的
气压计从教学大楼的一楼跑到五楼,发现细玻璃管中的水面上升,于是他得出了“高度越低,
大气压越小”的结论。小明的结论是 (选填“可靠”、“不可靠”)。此
过程中使水面上升的主要原因是 。www.21-cn-jy.com
练习 2
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练习 3、如图所示,倒置的玻璃瓶内装有水,瓶塞内插着两根两端开口的细管,其中一根弯成水平,
且水平端加接一段更细的硬管作为喷嘴,水从喷嘴射出。在瓶中水面降到 A 处以前的一段时间内
( )
A.瓶内水面上方的气压始终等于大气压强
B.瓶内 B 处的压强越来越小
C.从喷嘴射出的水流速度越来越小
D.从喷嘴射出的水流速度不变
例 2:高压锅
例、如图所示,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物理道理。
(2)小科测得家中高压锅出气孔的直径为 4 mm,压在出气孔上的安全阀的质量为 80 g,计算安全
阀自重对出气孔处气体所产生的压强。
(3)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。根据题(2),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?对照图中所示水的沸点与气压的
关系曲线,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?(标准气压取 p=1.0
×10 5Pa,g 取 10N/kg)
(4)若要把这种高压锅销售到两藏地区,在保证高压锅安全使用的前提下,用这种高压锅烧水时,
要达到同样的最高温度。你认为需要怎样改进
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练习 1、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°C以上。它省时高效,
深受消费者欢迎。
(1)下表是水在不同压强下的沸点,请你说出气压与水的沸点的关系: 。
P/千帕 84 101 125 143 154 163 175 187 199 211 225 239 258 270
T/℃ 95 100 105 110 112 114 116 118 120 122 124 126 128 130
(2)有一个高压锅,测得限压阀的质量为 0.15千克,排气孔的直径为 4毫米。设当时的大
气压为标准大气压(大小取 1×105Pa),π取 3,如果用该高压锅煮食物,根据上面水的沸点与
压强关系的表格,则这个高压锅内的最高温度是多少。(写出计算过程)
(3)若要把高压锅销售到西藏地区,在保证高压锅安全使用的前提下,你认为需要怎样改
进?
练习 2、如图,高压锅是家庭厨房中常见的炊具,利用它可将食物加热到 100℃以上,它省时高
效,深受消费者欢迎。
(1)小明测得家中高压锅出气孔的横截面积 S 为 12mm2,压在出气孔上的安全阀的质量为
72g,取 g=10N/kg,计算安全阀自重对出气孔处气体所产生的压强。
(2)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
环境下,该高压锅内的气体能达到的最大压强是多少?
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例 3:针筒
练习 1 小明用 2mL 的注射器、量程为 0~10N 的弹簧测力计和刻度尺粗略测量大气压的值,本实验
的原理是二力平衡和 p=________。
步骤一:把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔。
步骤二:如图所示安装好器材,水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞______________
时,记下弹簧测力计的示数为 5.2N。
步骤三:用刻度尺测出注射器_____________长度为 4.00cm。
步骤四:算出大气压强值为____________Pa。
同组的小华分析了影响实验结果的可能因素后,对实验进行了如下改进:
①将步骤一改为:先将注射器内抽满水,再竖直向上推动活塞至注射器筒的底端,然后用橡皮
帽封住注射器的小孔,这样便于___________________。
②取下橡皮帽,重复步骤二的操作,读得弹簧测力计的示数为 0.3N。由此可知,此时活塞所受
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到的________(填“摩擦力”或“大气压力”)为 0.3N。小华根据改进后测得的数据,重新计算大气
压的值。
练习 2 兴趣小组的同学利用周末开展一次登山活动,他们想利用随身携带的注射器、弹簧测力计、
细线、刻度尺等相关用品测量山顶的大气压。测量方案如下:
①把注射器的活塞推至注射器针筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器小孔;
②如图甲所示,用细线拴住注射器活塞颈部,使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向
右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为 F;
③读出注射器针筒上有刻度部分的容积 V;
④用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度 L。
请根据他们设计的方案回答以下问题:
(1)测量中,分析研究的是大气对 (选填“针筒”或“活塞”)的压力,当活塞相对于针筒
开始滑动时,以地面为参照物,研究对象处于 状态。若不考虑其他因素,根据 的
知识可知,研究对象在水平方向所受的大气压力与拉力大小相等。
(2)实验时同学们发现注射器顶端装针头处空气无法排尽,这将会使测量结果 (选填“偏
大”“不变”或“偏小”)。同学们联想到去医院打针的情景,可采取简单的办法将注射器内空气
排尽。你的方法是 。
(3)测量前,有同学建议在活塞周围涂抹润滑油,然后将其插入针筒中,这样做有两个好处:一是
活塞的密封性好;二是可以 。实验过程中他们让弹簧测力计和注射器保持在水平方
向,可以减小 对实验的影响,从而提高实验的精确程度。
(4)若同学们用图乙中 B注射器,在测量时弹簧测力计被拉到 5N,活塞仍没有滑动。可改用图乙
中的
(选填“A”或“C”)注射器。用测量步骤中的 V、L和 F表示大气压的值,则 p= 。
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例:、在测量大气压的实验中,为消除活塞与针筒间的摩擦力对实验的影响,某同学采用了图示装置,
将注射器筒固定在水平桌面上,把活塞推至注射器筒底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,活塞通
过水平细线与烧杯相连,向烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得杯中水的质量为 880g;
然后向外缓慢抽水,当活塞刚开始向右滑动时,测得杯中水的质量为 460g,烧杯质量为 100g,
﹣
活塞面积为 7×10 5m2,g=10N/kg轮轴间的摩擦和细线重不计,则所测大气压的值应为( )】
A.1.26×105Pa B.1.10×105Pa
C.1.01×105Pa D.0.96×105Pa
练习 1.小明利用如图所示的装置测量本地大气压的大小,其中弹簧测力计和 2mL注射器的自重可
忽略不计,活塞与针筒之间气密性很好,但摩擦较大。他进行了如下实验。
(1)拔去橡皮帽,将活塞推至底端,当绳端钩码加至 2N时,针筒恰由静止开始向右移动,此时
弹簧测力计示数为 1.5N,则活塞与针筒间的摩擦力为 N,若绳端钩码增加为 3N,则
弹簧测力计的示数将 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)为减小活塞与针筒之间的摩擦,小明找来润滑油涂在活塞与针筒壁上,再次测量后发现摩
擦减到很小。于是他重新将活塞推至底端,用橡皮帽密封小孔。当弹簧测力计示数为 5.1N时,
针筒开始向右移动,又测得针筒全部刻度的总长度为 4cm,则本地大气压强的测量值为
Pa.小明发现将活塞推至底端时,注射器前端小孔内的气体无法排尽,这将使得大气压的测
量值 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
练习 2、如图所示的装置,抽气前气球内气体压强 大气压:抽气时内的气球在膨胀,说明气球
内气体压强 玻璃瓶内气体压强,从而推测此时瓶内的气体压强 大气压(选填“大于”、“等
于”、“小于”)。21cnjy.com
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练习 3、小柯设计了一个“不用绳子扎口的气球”,如图所示,先将气球放入玻璃瓶中,再将球口
紧套在玻璃瓶口,从抽气口抽气,观察到气球变大;停止抽气后,马上用橡皮套封住抽气口,此时
气球不用绳子扎,也能保持膨胀状态。假设抽气前后气球内的气压分别是 P1、P2 , 瓶内的气压分
别是 P3、P4 , 则下列关系正确的是( )
A.P1易错题
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易错点、液体深度和长度混淆不清
7、如图所示,当盛有液体的试管逐渐倾斜到 AB 位置的过程中,液体对试管底部的
压强将( )
A.逐渐减小 B.逐渐增大
C.保持不变 D.无法判断
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