9.3大气压强(双基过关 考点突破)(原卷版+解析版)-2022-2023学年八年级物理下册通关讲义(人教版)

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名称 9.3大气压强(双基过关 考点突破)(原卷版+解析版)-2022-2023学年八年级物理下册通关讲义(人教版)
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资源类型 教案
版本资源 人教版
科目 物理
更新时间 2024-03-01 17:07:27

文档简介

第3节 大气压强
双基过关
知识点一、大气压强的存在
1.实验探究:
实验一:马德堡半球实验
(1)操作:将实验室用的马德堡半球实验合拢,用抽气机将半球内的空气抽去,再将马德堡半球密封后,让两个同学用力拉。
(2)现象及分析:马德堡半球拉不开。这是因为半球内空气抽去后,外界空气将两半球紧紧压在一起。
(3)马德堡半球实验第一次证明了大气压强的存在。
实验二:覆杯实验
(1)操作:杯内加满水(无气泡),将纸片盖在玻璃杯上,将玻璃杯倒置、翻转。
(2)现象及分析:纸片不会掉下来。这是因为杯内装满了水,排出了空气,外界空气把纸片压在玻璃杯上。
(3)覆杯实验证明了大气压强的存在。
实验三:瓶吞鸡蛋
(1)操作:将浸过酒精的棉花点燃后放入广口瓶内,然后将剥了壳的熟鸡蛋放在瓶口。
(2)现象及分析:熟鸡蛋被吞进瓶中。这是因为棉花燃烧消耗氧气,瓶内气体减少,鸡蛋在外界大气的作用下,被压入瓶中。
(3)瓶吞鸡蛋证明了大气压强的存在。
探究结论:大气与液体一样,向各个方向均有压强。
2.大气压强
空气对物体产生的压强是大气压强。大气压强简称为大气压或气压。
3.大气压强产生的原因
空气受重力作用而且具有流动性。
4.应用
生活中应用大气压非常广泛,例如利用吸管喝饮料,活塞式抽水机,厨房的吸盘挂钩等。
基础自测:
1.大气压产生的原因:气体有______,气体具有__________性。
【答案】 重力 流动
【解析】大气压产生的原因:气体有重力,气体具有流动性。
2.地球周围的一层厚厚的大气由于受到_____的作用,会对处于其中的物体产生压强,这个压强叫做大气压强。奥托·格里克做了著名的_____实验证明了大气压强的存在且很大。
【答案】 重力 马德堡半球
【解析】[1][2]大气压:地球周围的一层厚厚的大气由于受到重力的作用,会对处于其中的物体产生压强,这个压强叫做大气压强。德国马德堡市市长奥托·格里克做了著名的马德堡半球实验证明了大气压强的存在且很大。
3.下列说法正确的是(  )
A.马德堡半球实验测出了大气压的数值
B.100米赛跑中,跑到终点不能立刻停止,是因为受到了惯性力
C.深海鱼被打捞出水后,因鱼鳔胀破而死亡,是因为外界压强减小
D.大气压强是由于大气有重力而产生的,所以它的方向总是竖直向下的
【答案】C
【解析】A.最早测出大气压的实验是托里拆利实验,马德堡半球实验证明大气压的存在,故A错误;
B.100米赛跑中,跑到终点不能立刻停止,是因为运动员具有惯性,惯性不是力,故B错误;
C.水的压强随深度的增加而增加,深水鱼为了抵抗深水水压,它的鳔内就有一个相应的压力;一旦深水鱼上岸,那个外在的水压没有了,它的体内压强大于外界气压,因此会因鱼鳔胀破并死亡,故C正确;
D.由于空气有重力且具有流动性,故空气对浸入其中的物体向各个方向都有压强,故D错误。
故选C。
4.在刚盛过热水的密闭空塑料瓶上浇上冷水,可以看到塑料瓶变瘪。瓶变瘪的主要原因是(  )
A.塑料瓶热胀冷缩 B.塑料瓶受重力作用
C.所浇冷水对塑料瓶施加了压力 D.瓶内气压小于外界大气压
【答案】D
【解析】在刚盛过热水的密闭空塑料瓶上浇上冷水,塑料瓶内的温度降低,塑料瓶内的气压减小,瓶内的气压小于外界大气压,在大气压的作用下,塑料瓶变瘪,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
5.下列事例中,利用大气压强的是(  )
A.船闸 B.洗手池下水的回水管
C.高压锅 D.用吸管吸饮料
【答案】D
【解析】AB.船闸、洗手池下水的回水管,上端开口、底部连通,利用了连通器原理,故AB不符合题意;
C.用高压锅煮饭,是因为大气压强越大,水的沸点越高,不是利用大气压强,故C不符合题意;
D.用吸管吸饮料,是在大气压的作用下将饮料压入口中,故D符合题意。
故选D。
6.不可以直接说明大气压强存在的事实是(  )
A.带挂钩的塑料吸盘能吸附在光滑的玻璃上
B.钢笔从墨水瓶中吸取墨水
C.用塑料管吸取饮料瓶中的饮料
D.使用注射器注射药液
【答案】D
【解析】A.带挂钩的塑料吸盘能吸附在光滑的玻璃上,是大气压把吸盘紧紧的压在玻璃上,能说明大气压强的存在,故A不符合题意;
B.钢笔从墨水瓶中吸取墨水时,挤出笔囊中部分空气,笔囊内气压减小,墨水在外界大气压的作用下,被压入笔囊中,故B不符合题意;
C.用塑料吸管吸取饮料瓶中的饮料时,饮料在大气压的作用下被压入口中,故C不符合题意;
D.医生用注射器把药液注入病人体内,是借助了手的推力,不能表明大气压的存在,故D符合题意。
故选D。
7.下列生活现象能说明大气压存在的是(  )
A. 火车轨道 B. 锅炉水位计
C. 拦河大坝 D. 吸尘器吸灰尘
【答案】D
【解析】A.火车轨道的枕木,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故A不符合题意;
B.锅炉水位计,水位计上端和锅炉炉身的上端都是开口的,底部是连通的,是连通器,故B不符合题意;
C.由于液体压强随深度的增加而增大,为了让拦河坝承受更大的水的压强,修成“上窄下宽”的形状,故C不符合题意;
D.用吸尘器吸灰尘时,是先把吸管内的空气吸走,管内气压减小,在外界大气压的作用下,灰尘被压进吸管里,利用大气压,故D符合题意。
故选D。
8.下列实验中,能证明大气压强存在的是(  )
A.将加有砝码的小桌放在海绵上,小桌腿陷入海绵中
B.将硬纸片盖在装满水的试管口,倒置后水不会流出
C.两个手的食指抵住铅笔两端,右手食指感觉更疼
D.将压强计的探头放入水中,U形管两边的液面出现高度差
【答案】B
【解析】A.当受力面积一定时,将加有砝码的小桌放在海绵上,小桌对海绵的压力增大,压力的作用效果越明显,不能证明大气压强存在,故A不符合题意;
B.将硬纸片盖在装满水的玻璃杯口,倒置后水不会流出,由于杯内没有空气只有水,而杯内水柱产生的压强远小于外界的大气压,故纸片就被大气压给“托”住了,水不会流出,故B符合题意;
C.压力的作用效果与压力和受力面积的大小有关,压力越大、受力面积越小,压力的作用效果越明显。两个手的食指抵住铅笔两端,两端的压力相等,右手食指感觉更疼的那端受力面积小,受到铅笔的压强大,故C不符合题意;
D.压强计的探头放入水中后,受到了水施加的压强,使U形管中产生一定的高度差,并通过观察高度差的大小来判断液体压强的大小,故D不符合题意。
故选B。
知识点二、大气压的测量
1.托里拆利实验
【实验过程】
(1)在一根长约1m、一端封闭的玻璃管内装满水银;
(2)用手指堵住开口一端把玻璃管倒立在水银槽中,放开手指,管内水银面下降;
(3)管内水银面下降到一定高度后就不再下降,这时管内外水银面高度差约760mm;
(4)把玻璃管倾斜或换更长一些及其他形状的玻璃管,管内外水银面高度差仍约为760mm。
【实验分析】
实验中玻璃管内水银面的上方是真空,管外水银面的上方是空气,因此,是大气压支持管内这段水银柱不会落下,大气压的数值等于这段水银柱产生的压强。
【注意事项】
(1)玻璃管中充满水银,不能混有气泡,否则实验结果偏小。
(2)玻璃管的形状、粗细及是否倾斜不影响实验结果。
(3)玻璃管管口在水银槽内的深度不影响实验结果,向上提或向下按玻璃管,只改变水银柱上方真空部分的体积,而水银柱的高度不变。
(4)实验测得的水银柱的高度如果不是760mm,可能是因为实验环境的大气压不是标准大气压。
2.标准大气压
这个实验最早是由意大利科学家托里拆利做的,他测得玻璃管内外水银面的高度差为760mm,通常把这样大小的大气压叫作标准大气压(p0)。
在粗略计算时,标准大气压可以取为1.0×105Pa。
3.气压计
(1)作用:测量大气压的仪器。
(2)分类:水银气压计和金属盒气压计(又叫无液气压计)。
4.气压受高度的影响
研究表明:随高度增加,大气压逐步减小。在海拔3000m以内,大约每升高10m,大气压减小100Pa。
5.液体的沸点受气压的影响
液体的沸点都是在气压减小时降低,气压增大时升高。水的沸点在标准大气压下是100℃,随着大气压的减小,水的沸点也会降低。
基础自测
9.在托里拆利实验中,测得玻璃管内水银面比槽内水银面高出760mm,可以使这个高度差改变的做法是(  )
A.往槽内加入少许水银 B.使玻璃管稍微倾斜一点
C.把玻璃管稍微向上提一提 D.把实验移到高山上去做
【答案】D
【解析】ABC.托里拆利实验是依据“大气压与液体压强相平衡”的原理,准确测出了大气压的数值,测得大气压能支持760mm高水银柱,往水银槽内加水银,将玻璃管稍倾斜,或把玻璃管向上提等不影响大气压的大小,所以不影响测量结果,不会改变高度差,故ABC不符合题意;
D.由于大气压的大小与海拔高度有关,把实验移到高山上去做,海拔高度变大,大气压变小,则高度差变小,故D符合题意。
故选D。
10.如果把笼罩着地球的大气层比作浩瀚的海洋,我们人类就生活在这“大气海洋”的底部,承受着大气对我们的压强--大气压。下列有关叙述中错误的是(  )
A.马德堡半球实验有力地证明了大气压的存在
B.用高压锅煮食物熟得快是因为锅内气压增大使水的沸点降低
C.大气压不仅随高度而发生变化,同时还受天气、季节等因素的影响
D.做托里拆利实验时,若有空气进入管内,则测出的大气压值比实际值偏小
【答案】B
【解析】A.马德堡半球实验是世界上第一个通过实验证实大气压的存在的实验,故A正确,不符合题意;
B.高压锅煮食物容易煮熟,原因是压强越大沸点越高,锅内可以达到比较高的温度,所以食物容易熟,故B错误,符合题意;
C.影响大气压的因素不仅仅有海拔高度,天气、季节等因素也会影响大气压强,故C正确,不符合题意;
D.做托里拆利实验时,若有空气进入管内,空气会产生一定的向下的压强,故测出的大气压值比实际值会偏小,故D正确,不符合题意。
故选B。
11.首先用实验测定大气压强的科学家是(  )
A.托里拆利 B.伽利略
C.帕斯卡 D.牛顿
【答案】A
【解析】A.托里拆利首先准确测量出大气压的值,他所做的实验命名为托里拆利实验,故A符合题意;
B.伽利略研究了比萨斜塔实验,在力与运动的关系有重大的贡献,故B不符合题意;
C.帕斯卡发现了帕斯卡定律,研究了液体压强问题,故C不符合题意;
D.牛顿发现了牛顿第一定律等,故D不符合题意。
故选A。
12.下列事例中不是利用大气压来工作的是(  )
A.用吸管吸饮料
B.吸盘吸在墙壁上
C.液体从容器侧壁的孔中喷出
D.纸片托水
【答案】C
【解析】A.用力一吸气,吸管内的气压小于外界大气压,饮料在外界大气压的作用下,被压入口腔内,利用了大气压,故A不符合题意;
B.吸盘挂重物,使用前先把空气排空,在外界大气压的作用下,吸盘被压在墙壁上,故B不符合题意;
C.液体从容器侧壁的孔中喷出,是因为液体内部存在压强,与大气压无关,故C符合题意;
D.图中纸片受到水对它向下的压强和外界大气压对它向上的压强,大气压强大于水对纸片向下的压强,所以纸片不会掉下来,利用的是大气压,故D不符合题意。
故选C。
13.历史上著名的_____实验证明了大气压的存在。如图为老师在做托里拆利实验测量大气压时(当地气压为标准大气压),试管的顶端混入了部分空气,实验测得管内水银柱的高度将_____(选填“大于”、“等于”或“小于”)760mm,如果将试管顶端开一个孔,管内水银柱最终会_____。
【答案】 马德堡半球 小于 下降至管内外液面相平
【解析】[1]能说明大气压的存在实验有很多,历史上,在德国的马德堡市广场上做过一个著名的实验,将两铜制的半球合在一起,抽出里面的空气,用两支马队向相反方向拉,半球才被拉开,从而证实了大气压的存在,是大气压将两半球压在一起,这就是著名的马德堡半球实验。
[2]试管的顶端混入了部分空气,这些空气会对管内水银柱有个向下的压强,会导致管内水银柱高度减小。
[3]当管顶开一个小孔时,管内的水银与外界的大气相通,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,反而会立即下降。此时托里拆利管和水银槽实际上是构成了一个连通器,最终管内外液面会相平。
14.托里拆利实验测量了大气压强的大小,如果将玻璃管略微倾斜一些,测量结果___________(选填“变大”、“变小”或“不变”);由于大气压强的变化,离地面越高,水的沸点越___________(选填“高”或“低”)。
【答案】 不变 低
【解析】[1]意大利科学家托里拆利,利用一根玻璃管测出了大气压所能支持的水银柱的高度,实验中,当玻璃管倾斜时管内水银柱的长度变大,外界大气压不变,能支持的水银柱高不变,玻璃管倾斜时管内水银柱的高度不变,所以测量结果不变。
[2]大气压强随海拔高度的升高而降低,所以离地面越高,大气压越低,水的沸点也越低。
15.如图所示是大气压随高度变化的情况,由此可知大气压随高度的增加而_________(选填“增大”“减小”或“不变”);若将托里拆利实验装置带到海拔较高的高原上进行测量,且操作正确,则玻璃管内的水银柱高度h_________760mm。(选填“>”“<”或“=”)
【答案】 减小 <
【解析】[1]由图可知,高度越高,大气压越低,大气压随高度的增加而减小。
[2]1标准大气压对应的水银柱高度是760mm,将托里拆利实验装置带到海拔较高的高原上进行测量,大气压小于1标准大气压,对应的水银柱高度也会低于760mm。
16.如图所示是同学自制的气压计。根据你所学的相关知识,回答下列问题:
(1)瓶内气压 _____瓶外大气压;(填“大于”、“小于”或“等于”)
(2)把这个自制气压计从1楼带到5楼的过程中,水柱高度h变高,说明外界大气压 _____(填“减小”、“增大”或“不变”)。
【答案】 大于 减小
【解析】(1)[1]瓶中水面上方是空气,如果瓶内的气压等于瓶外的大气压,管内和瓶内的液面应该相平。图示的状态下,管内的液面高,说明瓶内的气压大于瓶外的大气压。
(2)[2]将气压计从1楼带到5楼的过程中,水柱高度h变高,因为瓶内的气压是不变的,则说明是外界大气压减小了。
17.马德堡半球实验证明大气压强___________且很大。若今天上海市地面附近的大气压强值约等于10米高水柱所产生的压强,则其大气压强值约为___________帕,西藏拉萨的海拔高度远高于上海的,则拉萨地面附近的大气压强比上海的___________(选填“大”或“小”)。
【答案】 存在 小
【解析】[1]马德堡半球实验的两个半球内空气慢慢被抽出,需要16匹马才能够拉开,该实验证明大气压强的存在。
[2]大气压强值约为
[3]西藏拉萨的海拔高度远高于上海的,高度越高,空气越稀薄,大气压越小,故拉萨地面附近的大气压强比上海的小。
18.如图所示,当用注射器给正在沸腾的水打气加压时,可以看到水停止沸腾。现象表明:水面气压增大,水的沸点将___________(选填“升高”或“降低”或“不变”)。
【答案】升高
【解析】用注射器给瓶内打气,瓶内气压增大,正在沸腾的水停止沸腾,说明水温没有达到沸点,即气压越大,水的沸点越高。
19.如图是自制气压计,小红拿着它从1楼乘坐电梯到20楼,玻璃管内水柱的高度会___________(选填“升高”、“降低”或“不变”),瓶内的水对瓶子底部的压强___________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 升高 变小
【解析】[1]小红拿着自制气压计从1楼乘坐电梯到20楼,由于高度增加,外界大气压减小,瓶内气压大于外界大气压,会进一步向外压水柱,所以玻璃管内水柱的高度会升高。
[2]瓶内部分水被压入管中,瓶内水减少,对瓶底压力减小,由公式得,对瓶子底部的压强变小。
20.如图所示,小华用烧瓶装水加热至沸腾后,从火焰上拿开,水会_______(选填“继续”或“停止”)沸腾。迅速塞上瓶塞,把烧瓶倒置并向瓶底浇冷水,烧瓶内温度降低,瓶内水蒸气遇冷_______(填物态变化的名称),使瓶内气压变_______,水的沸点_______(选填“升高”或“降低”),所以水又再次沸腾了。
【答案】 停止 液化 小 降低
【解析】[1]小华用烧瓶装水加热至沸腾后,从火焰上拿开,水不能继续吸热,所以水会停止沸腾。
[2][3][4]迅速塞上瓶塞,把烧瓶倒置并向瓶底浇冷水,烧瓶内温度降低,瓶内水蒸气遇冷液化成小水珠,所以瓶内的气压减小,所以瓶内水的沸点降低,水再次沸腾。
考点突破
考点1.大气压与实际生活
方法:证明大气压存在的原理与方法
(1)原理:内部气体被部分或全部排出后,内部压强减小,小于外界大气压强,产生压强差;利用大气压支持液柱,液柱的重力或其他力与大气压力相平衡。
(2)方法:找到由“内”“外”气体产生的压强差;找到与大气压力相平衡的力。
例1.(2022·辽宁大连·中考真题)如图所示,将两个吸盘向竖直墙面上按压,发现扎孔的吸盘无法吸在墙面上,而不扎孔的吸盘很容易吸在墙面上。二者对比可以证明__________的存在;静止在墙面上的吸盘受到的重力和摩擦力相互________。
【答案】 大气压 平衡
【解析】
[1]扎孔的吸盘,由于吸盘内外都有空气,内外气压相互平衡,大气压不能把吸盘压在墙上;将不扎孔的吸盘按压在墙面上时,吸盘内部的气体被压出,内部气压小,外部的大气压就把吸盘压在墙上了,所以容易吸在墙面上,二者对比可以证明大气压的存在。
[2]静止在墙面上的吸盘在竖直方向上受重力和摩擦力,吸盘此时保持静止状态,说明这两个力相互平衡,是一对平衡力。
例2.(2022·山东聊城·中考真题)如图所示,小明将装满水的玻璃杯,用薄塑料片盖严杯口并倒置,塑料片不会掉下来,这个现象说明了___________的存在。小明又把一支铅笔放在这个装满水的玻璃杯的一侧,透过玻璃杯可以看到那支“笔”,他惊奇地发现,铅笔的笔尖本来是朝左的,可他看到的却是“笔尖”朝右,这是因为盛水的玻璃杯水平方向相当于凸透镜,他看到的是铅笔的___________(选填“实”或“虚”)像。
【答案】 大气压##大气压强 实
【解析】
[1]纸板受到水对它向下的压强和外界大气压对它向上的压强,而纸板受到向上的大气压远大于水对纸片向下的压强,所以纸片不会掉下来,这个现象说明了大气压强的存在。
[2]盛水的玻璃杯相当于一个凸透镜,透过玻璃杯可以看到那支“笔”笔尖朝向相反,说明所成的像是倒立的,物像异侧,所以他看到的是铅笔的实像。
考点2.测量大气压的实验
方法:
(1)抓三点理解托里拆利实验
①“上真空”指玻璃管上方是真空的;
②“高竖直”是指管内外液面的高度差是竖直方向的;
③“态平衡”指的是利用平衡状态(静止状态)时所受作用力平衡进行大气压的求解。
(2)设计实验测量大气压的思路与误差
①通过改进方法,利用简易的器材也可以大致测量大气压。解决这类实验探究问题,主要是分析出大气压力和哪个力平衡,从而求出大气压力,然后除以受力面积就可以算出大气压。
②此类实验探究的误差主要有三个方面,一是空气可能未排尽;二是实验设计导致的系统误差,例如摩擦的存在;三是测量中出现的误差。
例3.(2022·山东枣庄·中考真题)如图是测量大气压强的实验装置,玻璃管长约1米,槽内装有水银。下列说法正确的是(  )
A.将玻璃管从竖直位置适当向右侧倾斜,玻璃管内外水银面的高度差仍为760mm
B.若将玻璃管向上提2cm,但玻璃管口仍在槽内水银面以下,则玻璃管内外水银面高度差变为780mm
C.在实验中,若玻璃管内混入少量空气,所测的大气压值偏大
D.将此装置从山脚移到山顶,管内外水银面高度差变大
【答案】A
【解析】
在托里拆利实验中,管内外水银面的高度差是指管内水银面到水银槽中水银面的垂直高度,玻璃管水银上方是真空,所以玻璃管内水银柱的高度由大气压决定。
A.当把玻璃管倾斜时,大气压不变,水银柱产生的压强与大气压强相等,故水银柱的高度不变,所以管内外水银面的高度差不发生变化,仍为760mm,故A正确;
B.向上提起一段距离,管口未离开水银面,水银柱的高度差不变,产生压强始终等于大气压,管内封闭水银柱长度不变, 仍为760mm,故B错误;
C.若玻璃管内混入少量空气,空气也会产生压强,所以大气压支持的水银柱高度会降低,测出的大气压值偏小,故C错误;
D.由于大气压随高度的增加而降低,所以将该装置从山脚移到山顶,玻璃管中水银柱的液面将下降,即玻璃管内外水银面高度差变小,故D错误。
故选A。
例4.(2022·四川南充·中考真题)如图甲是某同学自制的一个简易气压计,在温度相同的情况下,大气压越大,甲中玻璃管内的液柱高度就越___________(选填“高”或“低”);如图是该同学自制的一个简易温度计,在大气压相同的情况下,温度升高,乙中玻璃管内的液柱___________(选填“升高”或“降低”)。
【答案】 低 升高
【解析】
[1]如图甲所示的气压计,瓶内气压等于瓶外大气压与管内液柱产生的压强之和;当大气压增大时,会将玻璃管内的部分液柱压入瓶内,所以,大气压越大,甲中玻璃管内的液柱高度就越低。
[2]乙图自制温度计是利用液体的热胀冷缩的性质来工作的,当温度升高时,瓶内的液体受热会膨胀,导致玻璃管内液面升高。
考点3.大气压与高度、液体沸点的关系
方法:此类题目主要考查大气压与高度以及沸点与大气压分关系。知道大气压随高度的增加而减小,液体沸点随液体表面气体压强的减小而降低是解题的关键。
例5.(2022·黑龙江·中考真题)巅峰使命,珠峰科考。2022年5月4日,在珠峰海拔8830米处,我国科考队员成功架设全球海拔最高的自动气象观测站,并成功传回实时数据。有些设备仪器是易碎品,全程由科考队员背上去。下面有关描述正确的是(  )
A.在背负设备仪器登峰过程中,大气压增大,仪器的质量不变
B.在背负设备仪器登峰过程中,大气压减小,仪器的质量不变
C.在背负设备仪器登峰过程中,大气压增大,仪器的质量变大
D.在背负设备仪器登峰过程中,大气压减小,仪器的质量变大
【答案】B
【解析】
由题意可知,在背负设备仪器登峰过程中,高度变高,根据大气压与高度的关系可知,大气压将变小,而质量属于物质本身所具有的属性,不随位置的改变而改变。故ACD错误,B正确。
故选B。
例6.(2022·四川乐山·中考真题)大气压会随高度的增加而___________(选填“增大”或“减小”)。峨眉山金顶因海拔较高,此处水的沸点___________100℃(选填“高于”、“低于”或“等于”)。
【答案】 减小 低于
【解析】
[1]大气压会随高度的增加,越变越稀薄,大气压越变越小,水的沸点越变越低,故大气压会随高度的增加而减小。
[2]在标准大气压下,水的沸点为100℃,峨眉山金顶因海拔较高,水的沸点低于100℃。第3节 大气压强
双基过关
知识点一、大气压强的存在
1.实验探究:
实验一:马德堡半球实验
(1)操作:将实验室用的马德堡半球实验合拢,用抽气机将半球内的空气抽去,再将马德堡半球密封后,让两个同学用力拉。
(2)现象及分析:马德堡半球拉不开。这是因为半球内空气抽去后,外界空气将两半球紧紧压在一起。
(3)马德堡半球实验第一次证明了大气压强的存在。
实验二:覆杯实验
(1)操作:杯内加满水(无气泡),将纸片盖在玻璃杯上,将玻璃杯倒置、翻转。
(2)现象及分析:纸片不会掉下来。这是因为杯内装满了水,排出了空气,外界空气把纸片压在玻璃杯上。
(3)覆杯实验证明了大气压强的存在。
实验三:瓶吞鸡蛋
(1)操作:将浸过酒精的棉花点燃后放入广口瓶内,然后将剥了壳的熟鸡蛋放在瓶口。
(2)现象及分析:熟鸡蛋被吞进瓶中。这是因为棉花燃烧消耗氧气,瓶内气体减少,鸡蛋在外界大气的作用下,被压入瓶中。
(3)瓶吞鸡蛋证明了大气压强的存在。
探究结论:大气与液体一样,向各个方向均有压强。
2.大气压强
空气对物体产生的压强是大气压强。大气压强简称为大气压或气压。
3.大气压强产生的原因
空气受重力作用而且具有流动性。
4.应用
生活中应用大气压非常广泛,例如利用吸管喝饮料,活塞式抽水机,厨房的吸盘挂钩等。
基础自测:
1.大气压产生的原因:气体有______,气体具有__________性。
2.地球周围的一层厚厚的大气由于受到_____的作用,会对处于其中的物体产生压强,这个压强叫做大气压强。奥托·格里克做了著名的_____实验证明了大气压强的存在且很大。
3.下列说法正确的是(  )
A.马德堡半球实验测出了大气压的数值
B.100米赛跑中,跑到终点不能立刻停止,是因为受到了惯性力
C.深海鱼被打捞出水后,因鱼鳔胀破而死亡,是因为外界压强减小
D.大气压强是由于大气有重力而产生的,所以它的方向总是竖直向下的
4.在刚盛过热水的密闭空塑料瓶上浇上冷水,可以看到塑料瓶变瘪。瓶变瘪的主要原因是(  )
A.塑料瓶热胀冷缩 B.塑料瓶受重力作用
C.所浇冷水对塑料瓶施加了压力 D.瓶内气压小于外界大气压
5.下列事例中,利用大气压强的是(  )
A.船闸 B.洗手池下水的回水管
C.高压锅 D.用吸管吸饮料
6.不可以直接说明大气压强存在的事实是(  )
A.带挂钩的塑料吸盘能吸附在光滑的玻璃上
B.钢笔从墨水瓶中吸取墨水
C.用塑料管吸取饮料瓶中的饮料
D.使用注射器注射药液
7.下列生活现象能说明大气压存在的是(  )
A. 火车轨道 B. 锅炉水位计
C. 拦河大坝 D. 吸尘器吸灰尘
8.下列实验中,能证明大气压强存在的是(  )
A.将加有砝码的小桌放在海绵上,小桌腿陷入海绵中
B.将硬纸片盖在装满水的试管口,倒置后水不会流出
C.两个手的食指抵住铅笔两端,右手食指感觉更疼
D.将压强计的探头放入水中,U形管两边的液面出现高度差
知识点二、大气压的测量
1.托里拆利实验
【实验过程】
(1)在一根长约1m、一端封闭的玻璃管内装满水银;
(2)用手指堵住开口一端把玻璃管倒立在水银槽中,放开手指,管内水银面下降;
(3)管内水银面下降到一定高度后就不再下降,这时管内外水银面高度差约760mm;
(4)把玻璃管倾斜或换更长一些及其他形状的玻璃管,管内外水银面高度差仍约为760mm。
【实验分析】
实验中玻璃管内水银面的上方是真空,管外水银面的上方是空气,因此,是大气压支持管内这段水银柱不会落下,大气压的数值等于这段水银柱产生的压强。
【注意事项】
(1)玻璃管中充满水银,不能混有气泡,否则实验结果偏小。
(2)玻璃管的形状、粗细及是否倾斜不影响实验结果。
(3)玻璃管管口在水银槽内的深度不影响实验结果,向上提或向下按玻璃管,只改变水银柱上方真空部分的体积,而水银柱的高度不变。
(4)实验测得的水银柱的高度如果不是760mm,可能是因为实验环境的大气压不是标准大气压。
2.标准大气压
这个实验最早是由意大利科学家托里拆利做的,他测得玻璃管内外水银面的高度差为760mm,通常把这样大小的大气压叫作标准大气压(p0)。
在粗略计算时,标准大气压可以取为1.0×105Pa。
3.气压计
(1)作用:测量大气压的仪器。
(2)分类:水银气压计和金属盒气压计(又叫无液气压计)。
4.气压受高度的影响
研究表明:随高度增加,大气压逐步减小。在海拔3000m以内,大约每升高10m,大气压减小100Pa。
5.液体的沸点受气压的影响
液体的沸点都是在气压减小时降低,气压增大时升高。水的沸点在标准大气压下是100℃,随着大气压的减小,水的沸点也会降低。
基础自测
9.在托里拆利实验中,测得玻璃管内水银面比槽内水银面高出760mm,可以使这个高度差改变的做法是(  )
A.往槽内加入少许水银 B.使玻璃管稍微倾斜一点
C.把玻璃管稍微向上提一提 D.把实验移到高山上去做
10.如果把笼罩着地球的大气层比作浩瀚的海洋,我们人类就生活在这“大气海洋”的底部,承受着大气对我们的压强--大气压。下列有关叙述中错误的是(  )
A.马德堡半球实验有力地证明了大气压的存在
B.用高压锅煮食物熟得快是因为锅内气压增大使水的沸点降低
C.大气压不仅随高度而发生变化,同时还受天气、季节等因素的影响
D.做托里拆利实验时,若有空气进入管内,则测出的大气压值比实际值偏小
11.首先用实验测定大气压强的科学家是(  )
A.托里拆利 B.伽利略
C.帕斯卡 D.牛顿
12.下列事例中不是利用大气压来工作的是(  )
A.用吸管吸饮料
B.吸盘吸在墙壁上
C.液体从容器侧壁的孔中喷出
D.纸片托水
13.历史上著名的_____实验证明了大气压的存在。如图为老师在做托里拆利实验测量大气压时(当地气压为标准大气压),试管的顶端混入了部分空气,实验测得管内水银柱的高度将_____(选填“大于”、“等于”或“小于”)760mm,如果将试管顶端开一个孔,管内水银柱最终会_____。
14.托里拆利实验测量了大气压强的大小,如果将玻璃管略微倾斜一些,测量结果___________(选填“变大”、“变小”或“不变”);由于大气压强的变化,离地面越高,水的沸点越___________(选填“高”或“低”)。
15.如图所示是大气压随高度变化的情况,由此可知大气压随高度的增加而_________(选填“增大”“减小”或“不变”);若将托里拆利实验装置带到海拔较高的高原上进行测量,且操作正确,则玻璃管内的水银柱高度h_________760mm。(选填“>”“<”或“=”)
16.如图所示是同学自制的气压计。根据你所学的相关知识,回答下列问题:
(1)瓶内气压 _____瓶外大气压;(填“大于”、“小于”或“等于”)
(2)把这个自制气压计从1楼带到5楼的过程中,水柱高度h变高,说明外界大气压 _____(填“减小”、“增大”或“不变”)。
17.马德堡半球实验证明大气压强___________且很大。若今天上海市地面附近的大气压强值约等于10米高水柱所产生的压强,则其大气压强值约为___________帕,西藏拉萨的海拔高度远高于上海的,则拉萨地面附近的大气压强比上海的___________(选填“大”或“小”)。
18.如图所示,当用注射器给正在沸腾的水打气加压时,可以看到水停止沸腾。现象表明:水面气压增大,水的沸点将___________(选填“升高”或“降低”或“不变”)。
19.如图是自制气压计,小红拿着它从1楼乘坐电梯到20楼,玻璃管内水柱的高度会___________(选填“升高”、“降低”或“不变”),瓶内的水对瓶子底部的压强___________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
20.如图所示,小华用烧瓶装水加热至沸腾后,从火焰上拿开,水会_______(选填“继续”或“停止”)沸腾。迅速塞上瓶塞,把烧瓶倒置并向瓶底浇冷水,烧瓶内温度降低,瓶内水蒸气遇冷_______(填物态变化的名称),使瓶内气压变_______,水的沸点_______(选填“升高”或“降低”),所以水又再次沸腾了。
考点突破
考点1.大气压与实际生活
方法:证明大气压存在的原理与方法
(1)原理:内部气体被部分或全部排出后,内部压强减小,小于外界大气压强,产生压强差;利用大气压支持液柱,液柱的重力或其他力与大气压力相平衡。
(2)方法:找到由“内”“外”气体产生的压强差;找到与大气压力相平衡的力。
例1.(2022·辽宁大连·中考真题)如图所示,将两个吸盘向竖直墙面上按压,发现扎孔的吸盘无法吸在墙面上,而不扎孔的吸盘很容易吸在墙面上。二者对比可以证明__________的存在;静止在墙面上的吸盘受到的重力和摩擦力相互________。
例2.(2022·山东聊城·中考真题)如图所示,小明将装满水的玻璃杯,用薄塑料片盖严杯口并倒置,塑料片不会掉下来,这个现象说明了___________的存在。小明又把一支铅笔放在这个装满水的玻璃杯的一侧,透过玻璃杯可以看到那支“笔”,他惊奇地发现,铅笔的笔尖本来是朝左的,可他看到的却是“笔尖”朝右,这是因为盛水的玻璃杯水平方向相当于凸透镜,他看到的是铅笔的___________(选填“实”或“虚”)像。
考点2.测量大气压的实验
方法:
(1)抓三点理解托里拆利实验
①“上真空”指玻璃管上方是真空的;
②“高竖直”是指管内外液面的高度差是竖直方向的;
③“态平衡”指的是利用平衡状态(静止状态)时所受作用力平衡进行大气压的求解。
(2)设计实验测量大气压的思路与误差
①通过改进方法,利用简易的器材也可以大致测量大气压。解决这类实验探究问题,主要是分析出大气压力和哪个力平衡,从而求出大气压力,然后除以受力面积就可以算出大气压。
②此类实验探究的误差主要有三个方面,一是空气可能未排尽;二是实验设计导致的系统误差,例如摩擦的存在;三是测量中出现的误差。
例3.(2022·山东枣庄·中考真题)如图是测量大气压强的实验装置,玻璃管长约1米,槽内装有水银。下列说法正确的是(  )
A.将玻璃管从竖直位置适当向右侧倾斜,玻璃管内外水银面的高度差仍为760mm
B.若将玻璃管向上提2cm,但玻璃管口仍在槽内水银面以下,则玻璃管内外水银面高度差变为780mm
C.在实验中,若玻璃管内混入少量空气,所测的大气压值偏大
D.将此装置从山脚移到山顶,管内外水银面高度差变大
例4.(2022·四川南充·中考真题)如图甲是某同学自制的一个简易气压计,在温度相同的情况下,大气压越大,甲中玻璃管内的液柱高度就越___________(选填“高”或“低”);如图是该同学自制的一个简易温度计,在大气压相同的情况下,温度升高,乙中玻璃管内的液柱___________(选填“升高”或“降低”)。
考点3.大气压与高度、液体沸点的关系
方法:此类题目主要考查大气压与高度以及沸点与大气压分关系。知道大气压随高度的增加而减小,液体沸点随液体表面气体压强的减小而降低是解题的关键。
例5.(2022·黑龙江·中考真题)巅峰使命,珠峰科考。2022年5月4日,在珠峰海拔8830米处,我国科考队员成功架设全球海拔最高的自动气象观测站,并成功传回实时数据。有些设备仪器是易碎品,全程由科考队员背上去。下面有关描述正确的是(  )
A.在背负设备仪器登峰过程中,大气压增大,仪器的质量不变
B.在背负设备仪器登峰过程中,大气压减小,仪器的质量不变
C.在背负设备仪器登峰过程中,大气压增大,仪器的质量变大
D.在背负设备仪器登峰过程中,大气压减小,仪器的质量变大
例6.(2022·四川乐山·中考真题)大气压会随高度的增加而___________(选填“增大”或“减小”)。峨眉山金顶因海拔较高,此处水的沸点___________100℃(选填“高于”、“低于”或“等于”)。