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第3节大气压强(第1课时)
1.概念:大气对浸在其中的物体有压强,这种压强叫做大气压强,简称大气压,一般用po表示。
2.产生原因:空气受重力并且具有流动性。
3.大气压的存在——实验证明: 历史上著名的实验——马德堡半球实验。 小实验:覆杯实验、瓶吞鸡蛋实验等。21cnjy.com
4.大气压的测定:托里拆利实验。
(1)实验过程:在长约1m,一端封闭的玻璃管内注满水银,用带有指套的手指堵住管口,然后倒置插在水银槽中,移开手指,管内水银面会下降,当管内外水银面高度差约为760mm时,水银面就不再下降了。
(2)原理分析:在管内,与管外液面相平的地方取一液片,因为液体不动,故液片受到上下的压强平衡。即向上的大气压=水银柱产生的压强。
(3)结论:标准大气压的值相当于760mm高的水银柱产生的压强,latm=1.013×105Pa(其值随着外界大气压的变化而变化)。
典例精析
例1、(2023春 丹江口市期中)做如图所示的实验,小试管在水流出时不下落反而上升,主要依靠的是( )
A.大气压强 B.地球的吸引力
C.手的吸引力 D.两试管间的相互吸引
变式1、为了验证大气压的存在,教师演示了压扁易拉罐实验如图所示,对该实验的过程解释不合理的是( )
A.实验开始时,在易拉罐中加少量水,是为了加热时能在罐内产生大量水蒸气
B.将易拉罐开口朝上浸入水中可观察到类似的现象
C.易拉罐被压扁是因为内部气压变小,大气压作用于易拉罐
D.将易拉罐倒扣在冷水中,是为了使水蒸气迅速液化
例2、(2023春 东兴区校级期中)如图所示是托里拆利实验的装置图,下列有关说法正确的是( )
A.标准大气压为750mm汞柱高
B.将玻璃管倾斜,测得的大气压将增大
C.若管内混入了空气,测得的气压将偏小
D.若管顶破了一个小洞,汞将向上喷出
变式2、(2023春 潼南区期中)鲁能巴蜀中学小华用托里拆利实验装置测量出大气压的值后,进行了如下操作,下列说法正确的是( )
A.换用内径更大的玻璃管,管内外水银面高度差变小
B.往水银槽内倒入少量水银,管内外水银面高度差变小
C.将玻璃管略微倾斜,管内水银柱长度变长,管内外水银面高度差不变
D.将该装置从南山脚移至南山顶后,管内外水银面高度差变大
实战演练
1.下列实验不能证明大气压存在的是( )
A.用吸管吸牛奶,牛奶盒变瘪
B.塑料吸盘能吸在光滑的墙壁上
C.马德堡半球实验
D.按压打气筒手柄,气球鼓起来了
2.大气压在抗击新冠肺炎疫情中发挥了重要作用,如“负压病房”。所谓“负压”,是指内部的气压低于外部的气压。下列现象中有可能处于“负压”状态的是( )
A.正在熬粥的高压锅内 B.人吸气时肺的内部
C.充满气后的氧气罐内 D.打足气的自行车胎内
3.有甲、乙、丙三个同学在同一房间用托里拆利的方法测量大气压,实验记录结果依次是75.2cm,75.6cm,78.0cm.已知一个同学做实验时,管内混入了空气,另一个同学则没有将管子竖直放置,如果只有一个同学的方法是正确的,它是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.无法确定
4.在标准大气压下,做托里拆利实验时,测出的结果为78厘米水银柱,可能是( )
A.管内混入了少量空气
B.选择的玻璃管太粗
C.玻璃管倾斜了,测出了管中水银柱长度
D.玻璃管插入水银槽中太多
5.托里拆利实验的规范操作过程,如图所示。关于托里拆利实验,下面说法正确的是( )
A.玻璃管中装满水银是为了排除管内的空气
B.如图玻璃管倾斜会影响实验测量结果
C.大气压值大于760mm水银柱产生的压强
D.玻璃管的粗细对实验测量结果有影响
6.小明利用汽车“胎压计”测量大气压,示数如图甲,大气压值是p大气= Pa。用V=2mL的注射器、0~10N的弹簧测力计和刻度尺估测本地的大气压,如图乙,将活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽射住注射器的小孔,沿水平方向慢慢向右拉动注射器筒,当活塞开始滑动时,弹簧测力计示数为F=4.9N。然后利用刻度尺测出注射器筒刻度部分的长度L=4cm,估测本地大气压强值约为 Pa。21*cnjy*com
7.用如图所示装置粗略测量大气压的值。把吸盘用力压在玻璃板上排出吸盘内的空气、吸盘压在玻璃板上的面积为4×10﹣4m2。向挂在吸盘下的小桶内加沙子。吸盘刚好脱落时,测出吸盘、小桶和沙子的总质量为4.4kg。则大气对吸盘的压力为 N(g取10N/kg),大气压的测量值为 Pa。
8.闪老师用两个直径相差很小的平底试管做“试管爬升”实验验证大气压的存在,小明模拟老师操作时有时候会失败,他发现能否成功取决于开始时细试管插入粗试管内的深度,若细试管的重为G、截面积为S,水的密度为ρ0,大气压强为p0,则:细试管在“爬升”时,受到大气对它竖直向上的压力是 ,细试管放入初始的深度h0= ,它刚好可以向上“爬升”。
9.营养学家建议,中学生每天摄入水量应不少于2000mL,如图,将空矿泉水瓶放倒在水平桌面上,用力向它的侧面吹气它会滚动,但用同样的力向它的底部吹气它却不容易滑动,这表明在压力相同的条件下滚动摩擦力比滑动摩擦力要 ;往矿泉水瓶内注入少量水,盖紧瓶盖,正放(瓶盖在上)在一块海绵上,再把瓶子倒放(瓶盖在下)在相同的海绵上,发现两次在海绵中的凹陷程度不一样,这说明压力的作用效果与 有关;用力提着这瓶水在空中静止不动,则这瓶子所受的重力和 力是一对平衡力;在空矿泉水瓶侧壁锥出个小孔,往里面倒满水,再盖紧瓶盖,可以观察到水 (选填“会”或“不会”)从小孔流出来,这能证明 的存在。
10.学完大气压之后,老师布置了用带挂钩的塑料吸盘估测大气压的大小的实验,如图甲所示。徽徽所在的实验小组现有带挂钩的塑料吸盘、量程为5N的弹簧测力计、玻璃板。
(1)他们设计了如下实验步骤:
A.记录弹簧测力计的示数为F,这就是大气对吸盘的压力
B.小刚将蘸水的塑料挂衣钩的吸盘放在光滑玻璃板上,用力挤压吸盘
C.用弹簧测力计勾着挂钩缓慢向上拉,直至吸盘刚要离开玻璃板
D.测量吸盘与玻璃板接触面的直径d,计算吸盘与玻璃板的接触面积S=1.0×10﹣4m2
E.计算出大气压的大小p
你认为合理的实验顺序步骤应该是 ;
(2)排好序后进行实验,弹簧测力计拉至最大读数。吸盘仍未脱离玻璃板。若大气压按照约为1×105Pa计算,弹簧测力计量程至少要大于 N;
(3)因为没有多余的大量程弹簧测力计,小刚运用其他器材结合所学物理知识设计了如图乙所示方案测量,保持轻杆水平,在吸盘刚要离开玻璃板时,可通过弹簧测力计读数计算出大气压值为 Pa。
11.小伟周末利用矿泉水瓶做了以下几个实验。
(1)如图甲所示,小伟挤压空矿泉水瓶的力越大,瓶子变形程度就加大,表明力的作用效果跟力的 有关;如图乙所示,用水平力轻轻推动矿泉水瓶底部时,瓶子沿桌面平稳地移动;用等大的水平力轻推瓶盖,瓶子翻了。这说明力的作用效果与力的 有关(选填“大小”、“方向”或“作用点”),“翻了”,说明力改变了瓶子的 。
(2)如图丙所示,将空矿泉水瓶放倒在水平桌面上,用力沿A、B方向向它的侧面吹气,它很容易滚动,但用同样大小的力沿C方向,向它底部吹气,它却不容易滑动,这表明在压力相同的条件下 ;拧瓶盖时,发现瓶盖侧面有一条条竖纹,竖纹的作用主要是在压力一定时,通过增大 来增大摩擦力。
(3)如图丁所示,矿泉水瓶装水,接近装满时留一小气泡,在瓶中间画一十字标记。把这个水瓶平放在检查面上,若气泡在十字处说明被检查面是 的;用手沿箭头方向猛推一下瓶子,气泡将 (选填“向后运动”“向前运动”或“保持静止状态”)。
(4)取一矿泉水瓶,在其侧壁钻三个上下位置不同的小孔,用橡皮塞塞住,给瓶里充满水,将瓶放在足够高的桌面上,然后把橡皮塞同时拔出,通过如图戊实验,可以看到从不同的孔向外喷水的水平射程不同,从而说明了液体内部压强与 有关。
(5)将矿泉水瓶装满水,用硬纸片盖住瓶口,按住纸片将瓶口朝下,移开手,瓶内的水不会流出,证明了 的存在。2·1·c·n·j·y
12.小明同学利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值,实验步骤如下。
(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,目的是 ,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔,目的是 ;
(2)如图所示,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞 时,记下弹簧测力计的示数为8.2N;
(3)用刻度尺测出注射器的全部刻度的长度为 cm;
(4)计算得到大气压强的数值为 Pa;
(5)小明了解到班内同学的实验误差普遍很大的原因是 。(写出一条)
13.某地的科研人员在实验室利用托里拆利实验装置测量大气压强,观察到玻璃管内外水银面高度差为500mm,请解决下面两个问题:
(1)该地区的大气压约为多少hPa?
(2)如果换用水来做实验,能够支持水柱的高度约为多少?(温馨提示:气象学上通常用“hPa”即“百帕斯卡”作为大气压强的单位;ρ水银=13.6×103kg/m3)
14.将A、B、C三支长试管装满水银后倒插在水银槽中,静止时如图所示。B管顶高出管外水银面50cm,由此判定管外水银面上受到的大气压强的值一定 (选填“>”、“<”或“=”)50cm水银柱产生的压强,A、B两管中水银对管口的压强pA pB(选填“>”、“<”或“=”),若在B管顶端钻穿一个小孔,将会看到 。通过测量C管中水银柱的高度,可以利用公式p= 计算出当地的大气压强值,请你用“”符号在图中标出要测量的高度。【版权所有:21教育】
15.在校科技节中,小明展示了“快速使易拉罐变瘪”的挑战实验,实验过程如下:在易拉罐中添加少量的水,用酒精灯加热至沸腾(如图甲),当罐口上方冒出白雾时,迅速将易拉罐开口朝下倒扣在冷水中(如图乙),易拉罐迅速变瘪,请你尝试对此现象做出解释。
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第3节大气压强(第1课时)
1.概念:大气对浸在其中的物体有压强,这种压强叫做大气压强,简称大气压,一般用po表示。
2.产生原因:空气受重力并且具有流动性。
3.大气压的存在——实验证明: 历史上著名的实验——马德堡半球实验。 小实验:覆杯实验、瓶吞鸡蛋实验等。21cnjy.com
4.大气压的测定:托里拆利实验。
(1)实验过程:在长约1m,一端封闭的玻璃管内注满水银,用带有指套的手指堵住管口,然后倒置插在水银槽中,移开手指,管内水银面会下降,当管内外水银面高度差约为760mm时,水银面就不再下降了。
(2)原理分析:在管内,与管外液面相平的地方取一液片,因为液体不动,故液片受到上下的压强平衡。即向上的大气压=水银柱产生的压强。
(3)结论:标准大气压的值相当于760mm高的水银柱产生的压强,latm=1.013×105Pa(其值随着外界大气压的变化而变化)。
典例精析
例1、(2023春 丹江口市期中)做如图所示的实验,小试管在水流出时不下落反而上升,主要依靠的是( )
A.大气压强 B.地球的吸引力
C.手的吸引力 D.两试管间的相互吸引
【答案】A
【解答】解:大试管中的水由于重力的作用,会流下来,小试管上方的空间的压强减小,小于外界大气压强,小试管就在大气压强的作用下,被压着向上运动,所以会看到小试管在大试管中上升,故A正确,BCD错误。
故选:A。
变式1、为了验证大气压的存在,教师演示了压扁易拉罐实验如图所示,对该实验的过程解释不合理的是( )
A.实验开始时,在易拉罐中加少量水,是为了加热时能在罐内产生大量水蒸气
B.将易拉罐开口朝上浸入水中可观察到类似的现象
C.易拉罐被压扁是因为内部气压变小,大气压作用于易拉罐
D.将易拉罐倒扣在冷水中,是为了使水蒸气迅速液化
【答案】B
【解答】解:A、易拉罐中加入少量水有利于加热时在罐内产生大量水蒸气,实验现象越明显,故A合理。
B、将易拉罐开口朝上浸入水中,温度迅速降低,易拉罐外的气体进入罐内,罐内的气压基本不变,不能看到类似的现象,故B不合理。21·cn·jy·com
C、易拉罐被压扁是因为大气压大于内部气压,故C合理。
D、将易拉罐倒扣在冷水中,降低温度,是为了使水蒸气迅速液化减小易拉罐内部的压强,故D合理。
故选:B。
例2、(2023春 东兴区校级期中)如图所示是托里拆利实验的装置图,下列有关说法正确的是( )
A.标准大气压为750mm汞柱高
B.将玻璃管倾斜,测得的大气压将增大
C.若管内混入了空气,测得的气压将偏小
D.若管顶破了一个小洞,汞将向上喷出
【答案】C
【解答】解:A、标准大气压为760mm汞柱高,故A错误;
B、托里拆利实验中,玻璃管倾斜,水银柱的长度会发生改变,但是管内和管外水银面的高度差保持不变,即大气压强的数值不会发生改变,故B错误;2-1-c-n-j-y
C、如果不小心管内混入了少量空气,管内水银上方有气压,管内、外水银液面高度差会减小,测得的大气压会偏小,故C正确;
D、当在玻璃管中部侧面用针钻一个小孔,管内的水与外界的大气相通,此时外界大气压对管内水银也有个向下的压强,所以管内的水银不仅不会从小孔喷出,小孔以下的水银反而会立即下降,故D错误。
故选:C。
变式2、(2023春 潼南区期中)鲁能巴蜀中学小华用托里拆利实验装置测量出大气压的值后,进行了如下操作,下列说法正确的是( )
A.换用内径更大的玻璃管,管内外水银面高度差变小
B.往水银槽内倒入少量水银,管内外水银面高度差变小
C.将玻璃管略微倾斜,管内水银柱长度变长,管内外水银面高度差不变
D.将该装置从南山脚移至南山顶后,管内外水银面高度差变大
【答案】C
【解答】解:AB、在托里拆利实验中,由于玻璃管内外水银面高度差所产生的压强等于外界大气压,只要外界大气压不变,管内外水银面高度差就不变,与玻璃管的粗细、倾斜程度、槽中水银的多少无关、玻璃管内径的大小不会影响水银柱的高度,故AB错误;
C、将玻璃管稍微倾斜,高度不变,但长度增大,故水银进入管内质量增加,故C正确;
D、将装置从山脚移至山顶,高度增加,大气压减小,管内、外水银面高度差变小,故D错误。
故选:C。
实战演练
1.下列实验不能证明大气压存在的是( )
A.用吸管吸牛奶,牛奶盒变瘪
B.塑料吸盘能吸在光滑的墙壁上
C.马德堡半球实验
D.按压打气筒手柄,气球鼓起来了
【答案】D
【解答】解:A、吸管吸牛奶,牛奶盒变瘪,吸牛奶的过程中不仅吸了牛奶同时吸出了空气,故牛奶盒外部的空气对牛奶盒有一个向里的力,使牛奶盒变形。证明大气压的存在。
B、塑料吸盘挤出空气,吸盘外部只受大气对它向内的压力,证明大气压得存在。
C、能够证明大气压存在的实验有很多,但只要提到著名的实验,那就确定了马德堡半球实验。肯定证明大气压存在。21教育网
D、打气筒打气。气筒内气压大于外部气压。使气球变大。只能证明内部气压大于外部气压。
答案为:D。
2.大气压在抗击新冠肺炎疫情中发挥了重要作用,如“负压病房”。所谓“负压”,是指内部的气压低于外部的气压。下列现象中有可能处于“负压”状态的是( )
A.正在熬粥的高压锅内 B.人吸气时肺的内部
C.充满气后的氧气罐内 D.打足气的自行车胎内
【答案】B
【解答】解:A.正在熬粥的高压锅内,其内部的气压大于外界大气压,不是“负压”状态,故A不符合题意;
B.人吸气时肺内部的气压要小于人体外气压,空气才能压入肺内,是“负压”状态,故B符合题意;
C.充满气后的氧气罐内,其内部的气压大于外界大气压,不是“负压”状态,故C不符合题意;
D.打足气的自行车胎内,其内部的气压大于外界大气压,不是“负压”状态,故D不符合题意。
故选:B。
3.有甲、乙、丙三个同学在同一房间用托里拆利的方法测量大气压,实验记录结果依次是75.2cm,75.6cm,78.0cm.已知一个同学做实验时,管内混入了空气,另一个同学则没有将管子竖直放置,如果只有一个同学的方法是正确的,它是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.无法确定
【答案】B
【解答】解:一个同学做实验时,管内混入了空气,另一个同学则没有将管子竖直放置,如果只有一个同学的方法是正确的,甲的测量值小,甲实验时玻璃管中混入空气;丙的测量值偏大,丙进行实验时玻璃管没有竖直放置;所以乙同学的测量是正确的。
故选:B。
4.在标准大气压下,做托里拆利实验时,测出的结果为78厘米水银柱,可能是( )
A.管内混入了少量空气
B.选择的玻璃管太粗
C.玻璃管倾斜了,测出了管中水银柱长度
D.玻璃管插入水银槽中太多
【答案】C
【解答】解:在大气压的测量实验中,运用了平衡法﹣﹣大气压大小等于水银柱产生的压强;在测量水银柱时,要测量高度即竖直距离,而不是长度。21教育名师原创作品
在标准气压下,大气压支持的水银柱高度为76cm;玻璃管的粗细、是否倾斜、玻璃管插入的深度都不影响实验数据;当不慎在玻璃管中混入了空气,空气会对水银柱产生则所向下的压强,使所测高度将小于76cm;21*cnjy*com
若玻璃管清晰,实验中测出了管中水银柱长度,则长度可以达到78cm;故C正确,ABD错误。
故选:C。
5.托里拆利实验的规范操作过程,如图所示。关于托里拆利实验,下面说法正确的是( )
A.玻璃管中装满水银是为了排除管内的空气
B.如图玻璃管倾斜会影响实验测量结果
C.大气压值大于760mm水银柱产生的压强
D.玻璃管的粗细对实验测量结果有影响
【答案】A
【解答】解:A、在玻璃管中装满水银是为了排净管中的空气,使大气压等于水银柱产生的压强,故A正确。
BD、水银柱产生的压强跟水银柱的高度和水银的密度有关,与玻璃管倾斜、玻璃管的粗细无关,故BD错误;
C、当玻璃管上方的真空时,大气压等于水银柱产生的压强,所以玻璃管外大气压等于760mm水银柱产生的压强,故C错误。www-2-1-cnjy-com
故选:A。
6.小明利用汽车“胎压计”测量大气压,示数如图甲,大气压值是p大气= Pa。用V=2mL的注射器、0~10N的弹簧测力计和刻度尺估测本地的大气压,如图乙,将活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽射住注射器的小孔,沿水平方向慢慢向右拉动注射器筒,当活塞开始滑动时,弹簧测力计示数为F=4.9N。然后利用刻度尺测出注射器筒刻度部分的长度L=4cm,估测本地大气压强值约为 Pa。21*cnjy*com
【答案】1×105;9.8×104
【解答】解:(1)由“胎压计”指针位置可知,实际的大气压p大气=100kPa=100×1000Pa=1×105Pa;
(2)注射器筒有刻度部分的容积为2mL=2cm3=2×10﹣6m3,注射器筒刻度部分的长度为L=4cm=0.04m,
则活塞的面积为:
S===5×10﹣5m2,
大气压强为:
p===9.8×104Pa。
故答案为:1×105;9.8×104。
7.用如图所示装置粗略测量大气压的值。把吸盘用力压在玻璃板上排出吸盘内的空气、吸盘压在玻璃板上的面积为4×10﹣4m2。向挂在吸盘下的小桶内加沙子。吸盘刚好脱落时,测出吸盘、小桶和沙子的总质量为4.4kg。则大气对吸盘的压力为 N(g取10N/kg),大气压的测量值为 Pa。
【答案】44;1.1×105。
【解答】解:大气对吸盘的压力:F=G=mg=4.4kg×10N/kg=44N,
根据p=可得大气压的测量值:p===1.1×105Pa。
故答案为:44;1.1×105。
8.闪老师用两个直径相差很小的平底试管做“试管爬升”实验验证大气压的存在,小明模拟老师操作时有时候会失败,他发现能否成功取决于开始时细试管插入粗试管内的深度,若细试管的重为G、截面积为S,水的密度为ρ0,大气压强为p0,则:细试管在“爬升”时,受到大气对它竖直向上的压力是 ,细试管放入初始的深度h0= ,它刚好可以向上“爬升”。
【答案】p0S;。
【解答】解:(1)根据p=可得,细试管在“爬升”时受到大气对它竖直向上的压力:F0=p0S;
(2)由图可知,细试管受重力G、大气对它向上的压力F0、水对它向下的压力F,
细试管刚好能“爬升”时,细试管受力平衡,则F0=G+F,
细试管受到水的压强:
p水=p0﹣ρ0gh0,
细试管受到水的压力:
F=p水S=(p0﹣ρ0gh0)S,
所以,p0S=G+(p0﹣ρ0gh0)S,
解得:h0=。
故答案为:p0S;。
9.营养学家建议,中学生每天摄入水量应不少于2000mL,如图,将空矿泉水瓶放倒在水平桌面上,用力向它的侧面吹气它会滚动,但用同样的力向它的底部吹气它却不容易滑动,这表明在压力相同的条件下滚动摩擦力比滑动摩擦力要 ;往矿泉水瓶内注入少量水,盖紧瓶盖,正放(瓶盖在上)在一块海绵上,再把瓶子倒放(瓶盖在下)在相同的海绵上,发现两次在海绵中的凹陷程度不一样,这说明压力的作用效果与 有关;用力提着这瓶水在空中静止不动,则这瓶子所受的重力和 力是一对平衡力;在空矿泉水瓶侧壁锥出个小孔,往里面倒满水,再盖紧瓶盖,可以观察到水 (选填“会”或“不会”)从小孔流出来,这能证明 的存在。
【答案】小;受力面积;摩擦;不会;大气压。
【解答】解:(1)用力向它的侧面吹气它会滚动,此时受到滚动摩擦力;用同样的力向它的底部吹气它却不容易滑动,此时受到滑动摩擦力,可见滚动摩擦力小于滑动摩擦力。
(2)将矿泉水瓶装满水,分别瓶底和瓶盖朝下竖立在一块海绵上,压力相等,瓶盖朝下时受力面积小,陷入的海绵的程度大,压力的作用效果明显,说明压力的作用效果与受力面积有关。【来源:21cnj*y.co*m】
(3)瓶子在竖直方向上受到的重力和摩擦力,大小相等,方向相反,作用在同一直线上,是一对平衡力。
(4)在空矿泉水瓶侧壁锥出个小孔,往里面倒满水,再盖紧瓶盖,可以观察到水不会从小孔流出来,这能证明大气压的存在。
故答案为:小;受力面积;摩擦;不会;大气压。
10.学完大气压之后,老师布置了用带挂钩的塑料吸盘估测大气压的大小的实验,如图甲所示。徽徽所在的实验小组现有带挂钩的塑料吸盘、量程为5N的弹簧测力计、玻璃板。
(1)他们设计了如下实验步骤:
A.记录弹簧测力计的示数为F,这就是大气对吸盘的压力
B.小刚将蘸水的塑料挂衣钩的吸盘放在光滑玻璃板上,用力挤压吸盘
C.用弹簧测力计勾着挂钩缓慢向上拉,直至吸盘刚要离开玻璃板
D.测量吸盘与玻璃板接触面的直径d,计算吸盘与玻璃板的接触面积S=1.0×10﹣4m2
E.计算出大气压的大小p
你认为合理的实验顺序步骤应该是 ;
(2)排好序后进行实验,弹簧测力计拉至最大读数。吸盘仍未脱离玻璃板。若大气压按照约为1×105Pa计算,弹簧测力计量程至少要大于 N;
(3)因为没有多余的大量程弹簧测力计,小刚运用其他器材结合所学物理知识设计了如图乙所示方案测量,保持轻杆水平,在吸盘刚要离开玻璃板时,可通过弹簧测力计读数计算出大气压值为 Pa。
【答案】(1)BDCAE;(2)10;(3)7.8×104。
【解答】(1)用吸盘方法测量大气压强:①将吸盘吸在光滑玻璃板上,排尽吸盘内空气,为了密封,先将吸盘蘸水;②测量吸盘与玻璃板之间的接触面积;③用弹簧测力计拉动吸盘至吸盘刚好离开玻璃板,读出弹簧测力计示数即为大气压力;④记录弹簧测力计的示数为F,这就是大气对吸盘的压力;⑤根据p=计算压强值;故正确步骤应为BDCAE。
(2)根据F=pS=1×105Pa×1.0×10﹣4m2=10N
(3)弹簧测力计读数:最小刻度为0.2N,读数为2.6N;
由杠杆平衡原理可得,吸盘所受拉力为:2.6N×3=7.8N,
由p===7.8×104Pa。
故答案为:(1)BDCAE;(2)10;(3)7.8×104。
11.小伟周末利用矿泉水瓶做了以下几个实验。
(1)如图甲所示,小伟挤压空矿泉水瓶的力越大,瓶子变形程度就加大,表明力的作用效果跟力的 有关;如图乙所示,用水平力轻轻推动矿泉水瓶底部时,瓶子沿桌面平稳地移动;用等大的水平力轻推瓶盖,瓶子翻了。这说明力的作用效果与力的 有关(选填“大小”、“方向”或“作用点”),“翻了”,说明力改变了瓶子的 。21·世纪*教育网
(2)如图丙所示,将空矿泉水瓶放倒在水平桌面上,用力沿A、B方向向它的侧面吹气,它很容易滚动,但用同样大小的力沿C方向,向它底部吹气,它却不容易滑动,这表明在压力相同的条件下 ;拧瓶盖时,发现瓶盖侧面有一条条竖纹,竖纹的作用主要是在压力一定时,通过增大 来增大摩擦力。
(3)如图丁所示,矿泉水瓶装水,接近装满时留一小气泡,在瓶中间画一十字标记。把这个水瓶平放在检查面上,若气泡在十字处说明被检查面是 的;用手沿箭头方向猛推一下瓶子,气泡将 (选填“向后运动”“向前运动”或“保持静止状态”)。
(4)取一矿泉水瓶,在其侧壁钻三个上下位置不同的小孔,用橡皮塞塞住,给瓶里充满水,将瓶放在足够高的桌面上,然后把橡皮塞同时拔出,通过如图戊实验,可以看到从不同的孔向外喷水的水平射程不同,从而说明了液体内部压强与 有关。
(5)将矿泉水瓶装满水,用硬纸片盖住瓶口,按住纸片将瓶口朝下,移开手,瓶内的水不会流出,证明了 的存在。2·1·c·n·j·y
【答案】(1)大小;作用点;运动状态;
(2)滚动摩擦力小于滑动摩擦力;接触面粗糙程度;
(3)水平;向前运动;
(4)液体深度;
(5)大气压。
【解答】解:(1)挤压空矿泉水瓶的力越大,瓶子变形程度就加大,表明力的作用效果跟力的大小有关;用水平力轻轻推动矿泉水瓶底部时,瓶子沿桌面平稳地移动,用等大的水平力轻推瓶盖,瓶子翻了,这说明力的作用效果与力的作用点有关,“翻了”说明力改变了瓶子的运动状态。www.21-cn-jy.com
(2)如图丙所示,将空矿泉水瓶放倒在水平桌面上,用力沿A、B方向向它的侧面吹气,它很容易滚动,但用同样大小的力沿C方向,向它底部吹气,它却不容易滑动,这表明在压力相同的条件下滚动摩擦力小于滑动摩擦力;拧瓶盖时,发现瓶盖侧面有一条条竖纹,竖纹的作用主要是在压力一定时,通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦力。
(3)如图丁所示,矿泉水瓶装水,接近装满时留一小气泡,在瓶中间画一十字标记。把这个水瓶平放在检查面上,由于瓶中的水受到的重力的方向竖直向下,若气泡在十字处说明被检查面是水平的;用手沿箭头方向猛推一下瓶子,瓶中的水由于惯性会“挤”向瓶底,因此气泡将向前运动。
(4)取一矿泉水瓶,在其侧壁钻三个上下位置不同的小孔,用橡皮塞塞住,给瓶里充满水,将瓶放在足够高的桌面上,然后把橡皮塞同时拔出,通过如图戊实验,可以看到从不同的孔向外喷水的水平射程不同,从而说明了液体内部压强与液体深度有关。
(5)将矿泉水瓶装满水,用硬纸片盖住瓶口,按住纸片将瓶口朝下,移开手,大气压会将纸片“压”在瓶口,瓶内的水不会流出,此实验证明了大气压的存在。
故答案为:(1)大小;作用点;运动状态;
(2)滚动摩擦力小于滑动摩擦力;接触面粗糙程度;
(3)水平;向前运动;
(4)液体深度;
(5)大气压。
12.小明同学利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值,实验步骤如下。
(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,目的是 ,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔,目的是 ;
(2)如图所示,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞 时,记下弹簧测力计的示数为8.2N;
(3)用刻度尺测出注射器的全部刻度的长度为 cm;
(4)计算得到大气压强的数值为 Pa;
(5)小明了解到班内同学的实验误差普遍很大的原因是 。(写出一条)
【答案】(1)排尽注射器内的空气;防止外界的空气进入注射器;(2)刚被拉动;(3)6.00;(4)1.09×105;(5)注射器中空气没有排净。
【解答】解:(1)将活塞推至底部,这样做的目的是为了排尽注射器内的空气;橡皮帽堵住注射器的小孔,这样做的目的是防止外界的空气进入注射器;
(2)活塞刚被拉动时,由二力平衡的条件可知:此时大气压强产生的压力和弹簧测力计的示数相等;
(3)由图可知:注射器的全部刻度的长度为8.00cm﹣2.00cm=6.00cm;
(4)注射器的体积为:V=4.5mL=4.5×10﹣6m3,
活塞的横截面积为:S==7.5×10﹣5m2;
活塞刚被拉动时,大气压强的数值为:p=≈1.09×105Pa;
(5)注射器中的空气不可能完全排净,这会使结果偏小;注射器和活塞间有摩擦,这会使结果偏大;此外,弹簧测力计读数时机选择不准也会影响测量的结果。
故答案为:(1)排尽注射器内的空气;防止外界的空气进入注射器;(2)刚被拉动;(3)6.00;(4)1.09×105;(5)注射器中空气没有排净。【来源:21·世纪·教育·网】
13.某地的科研人员在实验室利用托里拆利实验装置测量大气压强,观察到玻璃管内外水银面高度差为500mm,请解决下面两个问题:
(1)该地区的大气压约为多少hPa?
(2)如果换用水来做实验,能够支持水柱的高度约为多少?(温馨提示:气象学上通常用“hPa”即“百帕斯卡”作为大气压强的单位;ρ水银=13.6×103kg/m3)
【解答】解:(1)当玻璃管内外水银面高度差为500mm时,其具体压强值为:
p=ρgh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.5m=6.664×104Pa=666.4hPa;
(2)因为p0=ρ水gh,
所以h===6.8m。
答:(1)该地区的大气压约为666.4hPa;
(2)如果换用水来做实验,能够支持水柱的高度约为6.8m。
14.将A、B、C三支长试管装满水银后倒插在水银槽中,静止时如图所示。B管顶高出管外水银面50cm,由此判定管外水银面上受到的大气压强的值一定 (选填“>”、“<”或“=”)50cm水银柱产生的压强,A、B两管中水银对管口的压强pA pB(选填“>”、“<”或“=”),若在B管顶端钻穿一个小孔,将会看到 。通过测量C管中水银柱的高度,可以利用公式p= 计算出当地的大气压强值,请你用“”符号在图中标出要测量的高度。【版权所有:21教育】
【解答】解:将A、B、C三支长试管装满水银后倒插在水银槽中,由图可知,B管顶高出管外水银面50cm,此时B管中的水银柱是满的,则表明大气压支持的水银柱的高度要大于50cm,即大气强的值一定大于50cm水银柱产生的压强;21世纪教育网版权所有
若在B管顶端钻穿一个小孔,此时B管与水银槽构成连通器,将会看到B管中的液面与水银槽液面相平;
C管中水银柱的高度为C管中液面与水银槽液面的高度差,如图所示:
故答案为:>;=;B管中的液面与水银槽液面相平;ρgh;如图。
15.在校科技节中,小明展示了“快速使易拉罐变瘪”的挑战实验,实验过程如下:在易拉罐中添加少量的水,用酒精灯加热至沸腾(如图甲),当罐口上方冒出白雾时,迅速将易拉罐开口朝下倒扣在冷水中(如图乙),易拉罐迅速变瘪,请你尝试对此现象做出解释。
【答案】加热时易拉罐中的水汽化,当罐口有水汽冒出时,罐内充斥着水蒸气,大部分的空气被排出易拉罐,此时将易拉罐迅速倒扣于冷水中,罐中水蒸气遇冷液化;罐内水蒸气遇冷液化使罐内的气体减少,压强减小,内部气压小于外部大气压,在大气压的作用下易拉罐迅速变瘪。【出处:21教育名师】
【解答】答:加热时易拉罐中的水汽化,当罐口有水汽冒出时,罐内充斥着水蒸气,大部分的空气被排出易拉罐,此时将易拉罐迅速倒扣于冷水中,罐中水蒸气遇冷液化;罐内水蒸气遇冷液化使罐内的气体减少,压强减小,内部气压小于外部大气压,在大气压的作用下易拉罐迅速变瘪。
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