9.3 大气压强
一、单选题
1.自制的水气压计,把它由山顶移至山脚,玻璃管中的水柱的高度变化情况是(假设瓶口密闭不漏气,移动过程中整个瓶子没有与外界发生热传递)( )
A.降低 B.升高
C.先降低后升高 D.先升高后降低
2.如图所示,下列说法正确的是( )
A.只利用该装置不可探究压力作用效果与受力面积的关系
B.盆景中水位能保持一定高度,是因为利用了连通器的原理
C.将竖直玻璃管倾斜,水银柱的高度变大
D.把水气压计从山下移到山顶,细管内的水柱上升
3.以下情境与大气压强无关的是( )
A.覆在管口的纸片不掉落 B.用吸管吸饮料
C.连通器 D.塑料吸盘吸附在墙上
4.下列说法正确的是( )
A.海拔越高的地方,大气压强越大 B.在磨刀石上磨刀,是为了减小压强
C.用胶头滴管吸取药液利用了液体的压强 D.茶壶的壶嘴与壶身构成连通器
5.关于如图所示的四个实验,下列描述正确的是( )
A.甲:连通器中装入同种液体,液体静止后,堵住最右侧管口,再将装置倾斜,装置各部分中的液面总保持相平
B.乙:托里拆利实验,玻璃管倾斜,管内外水银面高度差变大
C.丙:马德堡半球实验证明了大气压强的存在
D.丁:在“探究二力平衡的条件”实验中,保持F1与F2大小相等,将小车扭转一个角度后放手,两个拉力大小相等,方向相反,而且都作用在小车上,所以小车仍能保持平衡
6.关于下面实验的描述正确的是( )
A.甲图实验,帕斯卡裂桶实验,证明液体压强随深度的增加而减小
B.乙图实验,压有砝码的桌子放在细沙上,砝码越轻,桌腿下陷越深
C.丙图实验,测量出玻璃管中水银柱长度为Lcm,大气压强就等于Lcm水银柱的压强
D.丁图实验,纸片被弹出的瞬间,金属小球原处下落,说明物体具有惯性
7.生活处处有物理,留心观察皆学问。下列说法正确的是( )
A.用额温枪测量体温是通过接收向人体发出的红外线的反射波
B.乘坐飞机时耳朵内部会感觉不适,是由于海拔高处气压较低
C.倒车雷达发出的是次声波。
D.拿刚出笼的馒头前,先将手沾点水,主要是利用水的比热容大,使手不会被烫伤
8.如图所示是托里拆利实验,此时管内外水银面高度差是760mm。下列说法正确的是( )
A.将玻璃管倾斜,管内外水银面的高度差将变大
B.如果管中进了些空气,管内外水银面的高度差将变小
C.如果不小心管顶破了一个洞,管中的水银将从上面喷出
D.若换成水做该实验,管内外水面的高度差仍为760mm
二、填空题
9.新冠肺炎疫情中使用负压救护车救治和转运感染者,“负压”就是通过技术手段使车内气压 外界气压,使新鲜空气流入车内,而车内被污染的空气通过无害化处理后排出,以路旁的树木为参照物,医护人员和患者都是 的。
10.中国新一代载人飞船“梦舟”将与火箭“揽月”一起完成中国载人月球探测任务,在火箭上升时,以载人飞船为参照物,火箭是 的;1654年德国马德堡市长通过马德堡半球实验证明了 的存在。
11.最早测量出大气压强的实验是 ,海拔越高,大气压强越 。
12.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。
(1)从图中可知大气压值等于 mm水银柱产生的压强。
(2)往玻璃管中倒入水银时,要倒满是因为 。
(3)将玻璃管倾斜放置,管内与管外水银面高度差将 。
(4)将玻璃管顶部敲一个小孔,你认为会出现的现象是: 。
13.在放假外出旅游时,小明发现所乘坐的汽车配有如图所示的逃生安全锤。安全锤有一端设计成锥形,目的是通过 的方法来增大压强以便在紧急情况下破窗逃生。汽车开动过程中,小明看到街道两旁的树木向后倒退,他是以 为参照物。小明在车上用吸管“吸”饮料时,饮料是在 的作用下被“吸”入口中的。
14.著名的 实验首次测定大气压强值,同一时刻山顶大气压强 山脚的大气压强;1标准大气压约为 pa。若做该实验时玻璃管内漏入少量空气,则测出的大气压强值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
15.马德堡半球实验证明了 的存在; 首先测出了大气压强的值。1标准大气压约为1×105Pa,即在每平方米面积上承受的压力为 。
三、实验题
16.如图甲所示的水火箭是一种广受学生喜爱的科技制作。可乐瓶中装入适量的水,再用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住,最后配置上火箭顶端的导流罩就完成了水火箭的制作,其结构示意如图乙所示。将水火箭竖立于地面,利用打气筒通过打气管向瓶内打气,当瓶内压强足够大时,瓶塞脱落,瓶内的水向下喷出,水火箭就接近竖直地向上飞起了。小明对同一个水火箭能飞行的最大高度产生了兴趣,于是他提出问题:水火箭能飞行的最大高度与哪些因素有关?接着他作出以下猜想:
I.可能与起飞前瓶内的最大气压有关
Ⅱ.可能与瓶内所装水的多少有关
请你回答下列问题:(不考虑水火箭容积的变化)
(1)瓶内的水向下喷出的同时水火箭向上运动,这是因为力的作用是 的;
(2)实验中无法直接测量水火箭竖直上升的最大高度,可以转换为测量水火箭从发射到落地的 来间接反映这个高度;
(3)在探究猜想Ⅰ时,小明控制瓶内水量一定,通过改变瓶塞的松紧程度从而改变水火箭起飞前 。通过多次实验,并将记录的数据绘制为如图丙所示的图像,分析图像可以得到水火箭飞行的最大高度与起飞前瓶内最大气压的关系是 ;
(4)在探究猜想Ⅱ时,小明控制瓶塞松紧程度一定,改变瓶内水的多少,通过多次实验,并将记录的数据绘制为如图丁所示的图像,于是得到了起飞前瓶内的最大气压一定时,水火箭飞行高度随瓶内的水量先增大后减小的结论,根据这一实验过程得出的结论是否可信? (选填:“可信”或“不可信”,你的理由是: 。
17.a、b两组同学用如图甲所示的装置进行“观察水的沸腾”的实验。
(1)在图甲装置中按规范要求,调节铁圈2的高度时, (选填“需要”或“不需要”)点燃酒精灯;
(2)实验中,两组同学用相同的酒精灯加热,水从开始加热到沸腾所用的时间相同如图乙所示,则他们所用水的质量的大小关系为ma mb(选填“<”“>”或“=”);
(3)丙图是水沸腾时温度计的示数,若在此实验环境下,利用托里拆利实验装置进行操作(如图丁所示),将会出现 实验现象。(选填“A”“B”或“C”)
参考答案:
1.A
【详解】图示气压计的原理是:瓶内气压不变,它等于大气压和细玻璃管内水柱产生的压强之和,当高度减小时,大气压增大,细玻璃管内水柱产生的压强减小,玻璃管中的水柱会沿细玻璃管降低,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
2.D
【详解】A.实验中通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,金属块分别平放、侧放和竖放,在压力一定时,改变受力面积,所以利用该装置可以探究压力作用效果与受力面积的关系,故A错误;
B.盆景中水位能保持一定高度,是因为利用大气压强,因为该装置有一端没有开口,不是连通器,故B错误;
C.将竖直玻璃管倾斜,因为大气压强不变,故水银柱的高度不变,故C错误;
D.把水气压计从山下移到山顶,因为山顶的大气压变小,故细管内的水柱上升,故D正确。
故选D。
3.C
【详解】A.覆在管口的纸片不掉落是因为受到大气压的作用,故A不符合题意;
B.用吸管吸饮料时,先把吸管内的空气吸走,在外界大气压的作用下,饮料被压进吸管里,利用了大气压强,故B不符合题意;
C.上端开口、下端连通的容器叫做连通器,连通器里只有一种液体,在液体不流动的情况下,连通器各容器中液面的高度总是相平的,与大气压强无关,故C符合题意;
D.塑料吸盘挂钩能贴在瓷砖上,需要先用力挤压塑料吸盘,把盘内的空气挤出,然后吸盘就被外界的大气压紧压在了墙壁上,利用了大气压,故D不符合题意。
故选C。
4.D
【详解】A.因为大气压强随海拔高度的增加而减小,海拔越高的地方,大气压越低,故A错误;
B.菜刀钝了在磨刀石上磨一磨,在压力一定时,减小了受力面积,增大了压强,切菜更容易,故B错误;
C.用吸管吸取药液,挤压吸管将里面的空气排出,吸管恢复原状时,里面的气压小于外界大气压,大气压把药液压入管内,故C错误;
D.壶嘴和壶体,上端开口下端连通,构成连通器,茶壶中的水不流动时,各开口中的水面总是相平的,故D正确。
故选D。
5.C
【详解】A.连通器中装入同种液体,液体静止后,堵住最右侧管口,再将装置倾斜,因为最右侧管口没有开口,不满足连通器原理,故最右侧管内液面与其他液面不相平,故A错误;
B.托里拆利实验中,管内外水银面高度差与大气压强有关,与玻璃管倾斜度无关,玻璃管倾斜,管内外水银面高度差不变,故B错误;
C.马德堡半球在大气压的作用下很难被拉开,证明了大气压强的存在,故C正确;
D.在“探究二力平衡的条件”实验中,保持F1与F2大小相等,将小车扭转一个角度,松手后,两力不在一条直线上,小车不能保持平衡,小车将转回原来的平衡位置,故D错误。
故选C。
6.D
【详解】A.甲图实验,帕斯卡裂桶实验,证明液体压强随深度的增加而增大,故A错误;
B.乙图实验,压有砝码的桌子放在细沙上,砝码越重,压力越大,压力作用效果越明显,桌腿下陷越深,故B错误;
C.丙图实验,测量出玻璃管中水银柱长度为Lcm,大气压强不等于Lcm水银柱的压强,大气压强等于水银柱液面到水平桌面的垂直距离高度的水银柱,故C错误;
D.丁图实验,纸片被弹出的瞬间,金属小球由于惯性会原处下落,故D正确。
故选D。
7.B
【详解】A.额温枪是通过接收人体发出的红外线的强弱来测定温度的,故A错误;
B.飞机起飞或降落时,在短时间内,飞机的高度发生巨大的变化。外界气压也随着高度的增加而降低,人体内气压大于外部气压,会向外压迫耳膜,故耳朵感觉不适,故B正确;
C.倒车雷达发出的是超声波,故C错误;
D.拿刚出笼的馒头前,先将手沾点水,主要是利用水汽化吸热,使手不会烫伤,故D错误。
故选B。
8.B
【详解】A.将玻璃管倾斜,外界大气压强不变,管内外水银面的高度差将不变,故A错误;
B.当玻璃管内是真空时,大气压等于水银柱产生的压强,当玻璃管内有气体时,大气压等于水银柱产生压强和管内气体压强之和,若玻璃管里水银面的上方进入少量空气,管内有气体压强,大气压不变,水银柱产生的压强减小,水银柱的高度减小,故B正确;
C.玻璃管顶端突然破了一个小孔,空气进入试管,试管内有大气压作用,水银柱下降,直到试管内和容器内水银面相平,故C错误;
D.由
可得,一个大气压能支撑水柱的高度
故D错误。
故选B。
9. 小于 运动
【详解】[1] 负压救护车通过技术手段使车内气压小于外界气压,使新鲜空气流入车内。
[2] 以路旁的树木为参照物,医护人员和患者的相对位置改变,是运动的。
10. 静止 大气压
【详解】[1]在火箭上升时,以载人飞船为参照物,火箭与飞船之间的位置没有发生变化,故火箭是静止的。
[2]为了证明大气压强的存在,1654年德国马德堡市长做了实验:将两个铜制半球扣在一起,抽出里面的空气,结果16匹马才拉开,从而证明了大气压的存在。
11. 托里拆利 小
【详解】[1]最早测量出大气压强的实验是托里拆利,他利用长约1m的玻璃管和密度很大的水银及水银槽测出了大气压强的值。
[2]海拔越高,空气越稀薄,大气压强越小。
12. 760 这样可排出玻璃管中的空气 不变 玻璃管中水银会下降到与管外水银面相平
【详解】(1)[1]在托里拆利实验中,读出玻璃管内水银面与水银槽内水银面的高度差,这一高度差产生的压强就等于大气压强;图中水银柱的竖直高度为760mm,则此时大气压强等于760mm水银柱产生的压强。
(2)[2]往玻璃管里灌满水银是为了排尽管里的空气,这样当管倒插入水银槽里时,管内水银面上方才可能形成真空。
(3)[3]外界大气压不变,将玻璃管竖直放置,管内与管外水银高度差将不变,当玻璃管倾斜时,管内水银柱高不变,但长度变长。
(4)[4]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,所以管内的水银会立即下降。此时玻璃管和水银槽实际上是构成了一个连通器,最终液面会相平。
13. 减小受力面积 汽车 大气压
【详解】[1]逃生安全锤有一端设计成锥形,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强来破坏玻璃窗逃生。
[2]汽车开动过程中,小明看到街道两旁的树木向后倒退,说明树木相对于汽车发生了位置的变化,则是以汽车为参照物。
[3]用吸管吸饮料时,吸走管内一部分空气,使管内气压减小,小于外界大气压,在大气压的作用下饮料被压入嘴中。
14. 托里拆利 小于 1.01×105 偏小
【详解】[1]首先测出了标准大气压的值的科学家是托里拆利。
[2]大气压随高度的增加而减小,则同一时刻山顶大气压强小于山脚的大气压强。
[3]标准大气压等于760mm水银柱产生的压强,数值上约等于1.01×105Pa。
[4]若玻璃管中混入少量空气,这些空气会对管内水银柱有向下的压强,会导致管内水银柱高度减小。由p=ρgh可知这样测得的大气压强将比实际偏小。
15. 大气压强 托里拆利 1×103
【详解】[1]著名马德堡的实验有力的证明了大气压强的存在。
[2][3]意大利科学家托里拆利用一根玻璃管第一个测量出大气压的值,一个标准大气压的大小约相当于760毫米水银柱所产生的压强,大小约为1×105Pa表示每平方米面积上受到的压力为1×105N。
16. 相互 时间 最大气压 起飞前瓶内最大气压越大,水火箭飞行的高度就越高 不可信 没有控制气体的体积一定
【详解】(1)[1]瓶内的水向下喷出,水火箭给水一个向下的力,由于物体间力的作用是相互的,水给水火箭一个向上的力,水火箭向上运动。
(2)[2]火箭上升的高度越高,到落地时所需的时间就越大,所以实验中可以测量水火箭从发射到落地的时间来间接反映这个高度。
(3)[3]在探究猜想Ⅰ时,根据控制变量法可知,实验中要控制瓶内水量一定,通过改变瓶塞的松紧程度从而改变水火箭起飞前气压的大小。
[4]根据丙图可知,起飞前瓶内最大气压越大,水火箭飞行的高度就越高。
(4)[5][6]在探究猜想Ⅱ时,根据控制变量法可知,需要控制气压相同,瓶内气体的体积相同,水的质量不同,而实验中改变了水的质量,会改变瓶内气体的体积的大小,所以实验结论是不可信的。
17. 需要 > A
【详解】(1)[1]按规范要求,要使酒精灯的外焰加热,调节铁圈2的高度时,需要点燃酒精灯。
(2)[2]由图乙可知,a的初温比b的初温高,ab同时沸腾,吸收的热量相同,a升高的温度低,根据Q=cmΔt可知,说明a的质量大,则他们所用水的质量的大小关系为
ma>mb
(3)[3]由图乙可知,水的沸点是98℃,低于标准大气压下的100℃,说明该环境下的大气压低于标准大气压;托里拆利实验证明标准大气压下,大气压强可支持760mm高的水银柱,低于标准大气压,则支持的水银柱高度变低,即从液面到水银柱顶端的高度应该小于760mm,故选A。