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气体压强
一.选择题(共16小题)
1.下列不是利用大气压工作的是( )
A.胶头滴管能够吸水 B.高压锅煮食物 C.吸尘器吸尘埃 D.用吸管吸饮料
2.“马德堡半球实验”的意义是( )
A.测出大气压的值
B.说明了马的力气很大
C.证明了大气压与哪些因素有关
D.说明了大气压的存在且还很大
3.登山运动员徒手攀登海拔较高的山峰,当他在海拔4000m以上继续攀登时,尽管经过充足的休息后再爬,但是越往上爬越感觉到乏力,出现头晕、耳鸣和恶心等现象,其主要原因是( )
A.山峰陡峭,人体能量消耗大
B.高处气温太低
C.高山上空气稀薄,气压偏低
D.该运动员体质太差
4.下列关于四个现象的说法中正确的是( )
A.甲图“拔罐”既能说明大气有压强,又能说明人体内部有压强
B.乙图马德堡半球实验,选用不同直径的半球,拉开半球时所用的力相同
C.丙图医生用注射器给病人注射药物是利用了大气压的原理
D.丁图如图所示的自制气压计,瓶内水柱升高说明外界大气压强增大
5.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.标准大气压的数值为1.01×105Pa(760 mm Hg)
C.大气压的大小与大气的密度有关,离地面越高的地方,大气压也越大
D.人的心情通常跟晴天和阴雨天大气压的高低变化有关
6.如图所示的实验中吸盘都保持静止,但所挂钩码已是吸盘所能提起的最大重物。对此下列说法中正确的是( )
A.图甲中大气对吸盘的压力等于钩码的重力
B.图乙中大气对下面吸盘的压力等于钩码的重力的
C.利用图甲的实验可以粗测大气压的值
D.利用图乙的实验可以粗测大气压的值
7.小莲用力拧瓶盖,可是怎么也拧不动(图甲),当她用勺子在瓶盖边缘撬了几下后(图乙),用手一拧瓶盖就打开了。这主要是因为用勺子撬瓶盖可以( )
A.减小瓶内外气体的压力差
B.减小瓶盖与瓶口的接触面积
C.减小瓶盖上方受到的压强
D.增大瓶盖与瓶口间的摩擦力
8.小明在玻璃杯内盛满水,杯口盖上一张硬纸片(不留空气),然后托住纸片,将杯子倒置或倾斜,水都不流出,纸片也不掉下(如图所示).对整个探究活动的分析正确的是( )
A.探究的问题:大气压强有多大
B.探究的假设:大气对各个方向都有压强
C.探究的目的:研究水所受的重力与大气压强的关系
D.探究的结论:大气向各个方向的压强相等
9.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.玻璃管倾斜不影响实验测量结果
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.实验中玻璃管内水银面的上方有少量空气
10.做托里拆利实验时,下列现象中可确认管中进入了少量空气的是( )
A.管内水银柱的高度略小于76cm
B.使管倾斜时,管内水银柱长度增加
C.无论怎样使管倾斜,水银都不能充满管子
D.将管在水银槽内下插1厘米深,管内水银柱高度不发生变化
11.小宁同学在测量某处大气压强的值,如图所示,以下判断正确的是( )
A.此时大气压强等于760mm高水银柱所产生的压强
B.若将玻璃管稍稍倾斜,则管内外水银面的高度差将变低
C.若把此装置从山脚带到山顶,则管内外水银面的高度差将略微增大
D.若换用水做实验,则大气压能支持水柱的高度比水银高
12.如图所示是托里拆利实验装置示意图,下列说法中正确的是( )
A.换用较粗的玻璃管来做实验,管内外水银面的高度差将不变
B.将实验装置移到高山顶,管内外水银面的高度差将变大
C.若玻璃管内顶端开个小孔,则水银会从小孔流出
D.往水银槽中加些水银,管内外水银面的高度差将变小
13.如图所示是测量大气压强的装置,玻璃管长约1m,槽内装有水银。下列说法正确的是( )
A.此装置是一个连通器
B.第一次利用此装置测出大气压强的科学家是帕斯卡
C.玻璃管竖直放置时测出的大气压强一定为76 厘米汞柱高
D.将此装置从山脚移到山顶,管内外汞液面高度差减小
14.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.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
B.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长度将不变
C.将此装置从山脚移到山顶,管内外水银面高度差变大
D.在实验中,若玻璃管内混入少量空气,所测的大气压值偏小
15.如图所示,把一根两端开口的细玻璃管,通过橡皮塞插入装有红色水的玻璃瓶中,从管口向瓶内吹少量气体后,瓶内的水沿玻璃管上升的高度为h,把这个自制气压计从1楼带到5楼的过程中(对瓶子采取了保温措施),观察到管内水柱的高度发生了变化,根据现象,下列判断错误的是( )
楼层 1 2 3 4 5
管内与瓶内水面的高度差/cm 5 5.3 5.7 6 6.3
A.往瓶内吹气后,水柱高度h减小
B.水柱高度h增大,说明大气压降低了
C.上楼的过程中,给瓶子保温是为了避免温度对现象的影响
D.水柱高度h越大,瓶内外气体压强差越大
16.如图所示,把装满水的量筒浸入水中,口朝下,将筒底向上提,在筒口离开水面之前,量筒露出的部分 ( )
A.是空的 B.有水,但不满 C.充满水 D.先是充满水,后来水会下降
二.填空题(共7小题)
17.央视“大风车”栏目常介绍科普知识,其中介绍了“天气预报瓶”的创意新品(如图所示),A为玻璃管与大气相通,B为密闭的玻璃球,A与B下部相连通,内装有红墨水。
(1)当A管液面明显上升时,天气往往转为 (填“阴雨”或“晴朗”),发生此现象的原因是 。
(2)当A管和B球液面相平时,此时瓶内气压 (填“>”或“人”或“=”)外界大气压。
(3)“天气预报瓶”利用天气与 (填“大气压”或“温度”)的关系进行预报。
(4)将该仪器从山顶带到山脚的过程中A管液面将 。
18.如图所示的装置,抽气前气球内气体压强 大气压;抽气时玻璃瓶内的气球在膨胀,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”)
19.非洲草原犬鼠是一种哺乳动物,有很强的环境适应能力。如图是其洞穴的横截面示意图:洞穴有两个出口,一个是平的,而另一个则是隆起的土 堆。这种离地而很深、洞口形状各异看似简单的洞穴却有很强的空气流动能力,成为一个天然的“空调器”。请结合所学知识,回答下列问题:
(1)如图所示,洞穴中空气流动的方向是 (填“从A洞口流入”或“从B洞口流入”)。
(2)下列行为或做法与犬鼠洞穴“空调器”运用科学原理相同的有 (填字母序号)。
A.并列行驶的军舰“不能靠得太近”
B.列车进站时,旅客必须站在安全线外
C.盒装牛奶喝完后,再用力吸一下,纸盒变扁了
20.科学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。当流体处于流动状态时,其内部各处的压强有什么规律呢?小李同学将图甲所示的玻璃管装置接到水流稳定的自来水管上,当水在玻璃管中稳定流动时,可看到两个竖直管中液面的高度并不相同,可见流体压强与流速之间有着一定的关系。小明同学继续进行下一步探究,如图乙所示:将U形管的一端通过橡胶管与玻璃管相连,向玻璃管中持续稳定的通入气体,并观察实验现象。
(1)图甲中,液体流速较快的是 (选填“A”或“B”),由该现象可以得出流体压强与流速之间的初步结论 。
(2)小明在图乙中观察到的实验现象是U形管内 侧液柱更长。
(3)下列四种情况中,哪几种情形能够运用上述的实验规律进行解释 。
A.当房间前后两面窗户都打开时,“过堂风”会把室内侧面摆放的衣柜打吹开
B.将氢气球放手后,它会飘向空中
C.火箭升空
21.如图所示是演示“流体压强和流速的关系”实验装置,U形管中装有水,直径相同的a、b两管中的水静止时液面相平。如果在右端c处往装置里急吹气,导致b管上方气流速度 (选填“大于”“小于”或“等于”)a管上方的气流速度,b管与a管的水面上方形成气压差,U形管中 (选填“a”或“b”)管水面升高,如果升高端的液面比原来升高了2cm,则此时U形管底部d处左右两侧液体压强差为 Pa。
22.如图所示,一圆形水管左粗右细,a、b为粗管和细管中同一水平面上的点,水管中有一气泡,随水向右快速运动,气泡经过a、b两点时体积气泡体积Va Vb(选填“大于“”等于“”小于“)
23.如图所示,甲、乙容器中分别盛有水和酒精,当在A处沿水平方向快速吹气时,会发现B、C管中的液体高度上升,设B管内水柱产生的压强为p1,C管内酒精产生的压强为p2,则p1 p2(选填“>”“=”或“<”),h1:h2= 。(ρ酒精=0.8g/cm3)
三.实验探究题(共2小题)
24.小明利用标有2.5mL的一次性注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽、刻度尺等器材,对大气压的值进行测量。
(1)将活塞推至注射器底端,再用橡皮帽封住注射器的小孔。目的是 。
(2)下面是记录实验情况的表格,请将空白处内容补充完整。
大气压力F/N 注射器容积V/mL 注射长器全部刻度的长度l/cm 活塞面积S/cm2 大气压强p/Pa
7.5 2.5 4 0.625
(3)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。
上述原因可能会使测量值大于真实值的是 。
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
25.小科同学探究“一定质量的气体,在温度不变时,其压强跟体积的关系”,实验装置如图甲所示(固定的铁架台未画出)。
步骤一:用一支容量为2.5mL的针筒,先将轻质活塞(活塞质量不计)的下底面拉到刚好对准2.5mL的刻度线,用橡皮泥封住针口,此时活塞静止。
步骤二:在活塞上加砝码,当活塞再次静止时,记录下活塞上砝码质量,重复五次实验(实验过程中温度保持20℃不变,不计活塞和筒壁之间的摩擦)。
步骤三:将测得数据绘成图像,如图乙所示。
(1)实验中是通过 来反映封闭气体的压强大小。
(2)根据图像乙可得到实验结论: 。
(3)已知外界大气压为1.01×105帕,想要用如图甲装置测算出针筒内气体压强的数值,还需要测量出什么数据。 。
四.解答题(共2小题)
26.小金利用注射器(容积为V)、弹簧测力计和刻度尺估测大气压的值。
(1)实验室有甲、乙两个注射器,活塞的横截面积:甲为0.5cm2、乙为2cm2,若弹簧测力计量程为10N,请通过计算说明应该选用哪一个注射器。
(2)小金首先把注射器的活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器的小孔(如图所示)水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F,用刻度尺测出注射器的全部刻度的长L,则大气压的值可表示为P= 。
27.小张为研究“吸管中的饮料是被吸上来的?还是被气压压上来的?”这一问题时,设计了右图所示的实验。当用力推注射器活塞时,广口瓶内的气压将 (选填“大于”、“小于”或“等于”)直玻璃管内的气压,能观察到的现象是 。此实验 (选填“能”或“不能”)验证“饮料是被气压压上来的”这一结论。
五.计算题(共4小题)
28.小科发现中性笔的笔帽上有小孔,为了解小孔作用,小科查阅资料:儿童不小心将笔帽吸入引发窒息,这个通气孔能保证呼吸道不被完全堵塞,因此被称为“救命孔”。
(1)若不小心吸入笔帽,人体在用力吸气时通过该笔帽通气孔的气体流速可达20m/s。为确保生命安全,人体与外界通气量要达到1.36×10﹣4m3/s,则通气孔的面积至少为 mm2。
(2)若不小心将没有通气孔的笔帽吸入气管,此时由于呼吸道堵塞,导致肺内气压比外界气压小1.3×104Pa,笔帽的横截面积约为0.85cm2,医生至少需要 N的力才能将笔帽取出。(计算结果精确到0.1N)
29.一款新型家用电梯(如图所示)正走进我们的生活,它外形是长圆筒,升降过程不使用线缆,而是靠气压驱动。已知外界大气压为1×105Pa,电梯室质量为120kg,电梯室与圆筒壁之间的摩擦力为300N,底部和顶部面积均为1m2。
(1)请用所学知识分析说明该新型家用电梯是如何实现向上运动的。
(2)低压区的气压降到9.8×104Pa时,作用在电梯室上表面的大气压力是 牛。
(3)抽气机最多能把低压区的气压降到9.5×104Pa,,则该电梯匀速下降时能装载的物体的最大质量是 。
30.某实验小组为了探究气缸内气体压强p与缸内气柱长度h的关系,设计了一带有活塞(横截面积S=5cm2)并封闭了气体的密闭金属气缸,如图甲所示。某次实验过程中,活塞缓慢下压,记录数据后绘制出如图乙所示图象。请回答下列问题:
(1)活塞下压过程中,缸内气体质量 (选填“变小”、“变大”或“不变”);
(2)据图乙可知,缸内气体压强p与长度h成 比;
(3)经测量,当缸内气体压强p为1×105Pa时,缸内气体的密度为1.3kg/m3,那么,当缸内气体压强p为5×105Pa时,缸内气体的密度为 kg/m3。
31.大气压与人类关系密切,生活中的很多现象,都与大气压有关。
(1)下列利用大气压工作的是 (填序号)。
①用吸管吸敞口瓶中的饮料
②在高山上需使用高压锅才能将食物煮熟
③离心式水泵将低处的水抽往高处
④医生用注射器给病人注射药液
(2)利用高压锅可以将食物加热到100℃以上。小应在有关媒体上看到了由于出气孔堵塞,致使高压锅爆炸的报道后,给厂家提出了增加易熔片(熔点较低的合金材料)的改进建议。现在生产的高压锅已普遍增加了含有易熔片的放气孔(如图甲所示)。试说明他的建议有什么科学道理 。测量得知高压锅出气孔的横截面积为16mm2,安全阀的质量为80g,结合乙图。可知该高压锅烧水时的最高温度为多少℃?(外界大气压为1.0×105Pa)。
参考答案与试题解析
一.选择题(共16小题)
1.下列不是利用大气压工作的是( )
A.胶头滴管能够吸水 B.高压锅煮食物
C.吸尘器吸尘埃 D.用吸管吸饮料
【解答】解:A、胶头滴管能够吸水挤压橡胶管,排出内部空气,压强减小,在外界大气压的作用下进入滴管,故利用大气压,A不符合题意;
B、高压锅煮食物是利用内部气压升高,水的沸点升高来工作的,与大气压无关,故B符合题意。
C、用吸尘器吸尘土时,吸出管中的部分空气,使吸管内的气压减小,尘土在大气压的作用下进入吸尘器中,利用了大气压,故C不合题意
D、用吸管吸饮料时,吸出吸管中的部分空气,使吸管内的气压减小,瓶中饮料在大气压的作用下,上升通过吸管进入口中,利用了大气压的作用,故D不合题意;
故选:B。
2.“马德堡半球实验”的意义是( )
A.测出大气压的值
B.说明了马的力气很大
C.证明了大气压与哪些因素有关
D.说明了大气压的存在且还很大
【解答】解: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,最终用了很大的力才将球拉开,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,它有力地证明了大气压的存在,且能表明大气压非常大。
故选:D。
3.登山运动员徒手攀登海拔较高的山峰,当他在海拔4000m以上继续攀登时,尽管经过充足的休息后再爬,但是越往上爬越感觉到乏力,出现头晕、耳鸣和恶心等现象,其主要原因是( )
A.山峰陡峭,人体能量消耗大
B.高处气温太低
C.高山上空气稀薄,气压偏低
D.该运动员体质太差
【解答】解:青藏高原地理位置比较高,越高的位置大气压的值越小。相对于大气压来说,体内气压过大,人就会头晕、头痛、耳鸣,有的甚至恶心呕吐。
故选:C。
4.下列关于四个现象的说法中正确的是( )
A.甲图“拔罐”既能说明大气有压强,又能说明人体内部有压强
B.乙图马德堡半球实验,选用不同直径的半球,拉开半球时所用的力相同
C.丙图医生用注射器给病人注射药物是利用了大气压的原理
D.丁图如图所示的自制气压计,瓶内水柱升高说明外界大气压强增大
【解答】解:A、“拔罐”时,罐内气体的压强小于人体内部的压强,体内的寒气被拔出,既能说明大气有压强,又能说明人体内部有压强,正确;
B、进行马德堡半球实验时,选用不同的直径的半球时,拉开半球所用的力不同,因为F=pS,压强一定时,受力面积不同,大气压对半球的压力不同,拉开半球所用的力也就不同,错误;
C、医生用注射器给病人肌注抗生素是利用了手对活塞的压强,错误;
D、如图所示的自制气压计,瓶内水柱升高说明外界大气压强减小,小于瓶内的气压,水柱在气压差的作用下上升,错误。
故选:A。
5.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.标准大气压的数值为1.01×105Pa(760 mm Hg)
C.大气压的大小与大气的密度有关,离地面越高的地方,大气压也越大
D.人的心情通常跟晴天和阴雨天大气压的高低变化有关
【解答】解:A、马德堡半球实验有力地证明了大气压的存在。A是正确的。
B、1个标准大气压的数值为1.013×105帕,(760mm汞柱)。B是正确的。
C、大气压的大小与大气的密度有关,离地面越高的地方,大气压也越小。C是错误的。
D、人的心情通常跟晴天和阴雨天有关,晴天雨天与大气压的高低变化有关。D是正确的。
故选:C。
6.如图所示的实验中吸盘都保持静止,但所挂钩码已是吸盘所能提起的最大重物。对此下列说法中正确的是( )
A.图甲中大气对吸盘的压力等于钩码的重力
B.图乙中大气对下面吸盘的压力等于钩码的重力的
C.利用图甲的实验可以粗测大气压的值
D.利用图乙的实验可以粗测大气压的值
【解答】解:A、甲图中吸盘在竖直方向受竖直向下的拉力和竖直向上的摩擦力,并且二力是一对平衡力;在水平方向受大气对吸盘的压力和支持力,二力也是一对平衡力;因此大气对吸盘的压力与钩码的重力没有任何关系,故A错误;
BD、乙图中吸盘受到大气对下面吸盘的压力和物体对下面的拉力,并且二力是一对平衡力,故大气对下面吸盘的压力等于钩码的重力,由以上分析可知,乙图能求出大气对吸盘的压力,故可以粗测大气压的值,故B错误、D正确;
C、由A选项的分析可知,甲图不能求出大气对吸盘的压力,故不可以粗测大气压的值,故C错误。
故选:D。
7.小莲用力拧瓶盖,可是怎么也拧不动(图甲),当她用勺子在瓶盖边缘撬了几下后(图乙),用手一拧瓶盖就打开了。这主要是因为用勺子撬瓶盖可以( )
A.减小瓶内外气体的压力差
B.减小瓶盖与瓶口的接触面积
C.减小瓶盖上方受到的压强
D.增大瓶盖与瓶口间的摩擦力
【解答】解:如图所示的瓶子是真空包装,瓶盖在外界大气压的作用下很难打开,当用用勺子在瓶盖边缘撬了几下后,大气进入瓶子内部,这时瓶内外气体的压力差很小,使得摩擦力减小,所以用手一拧瓶盖就打开了。
故选:A。
8.小明在玻璃杯内盛满水,杯口盖上一张硬纸片(不留空气),然后托住纸片,将杯子倒置或倾斜,水都不流出,纸片也不掉下(如图所示).对整个探究活动的分析正确的是( )
A.探究的问题:大气压强有多大
B.探究的假设:大气对各个方向都有压强
C.探究的目的:研究水所受的重力与大气压强的关系
D.探究的结论:大气向各个方向的压强相等
【解答】解:该实验是探究大气压存在的实验,因此针对该实验可以提出问题为大气压向各个方向有压强吗?假设:大气向各个方向有压强;目的是探究大气压向各个方向是否有压强;结论:大气压向各个方向有压强;因此只有B选项符合要求.
故选:B.
9.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.玻璃管倾斜不影响实验测量结果
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.实验中玻璃管内水银面的上方有少量空气
【解答】解:A、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、实验中玻璃管内水银面的上方是真空,故D错误。
故选:D。
10.做托里拆利实验时,下列现象中可确认管中进入了少量空气的是( )
A.管内水银柱的高度略小于76cm
B.使管倾斜时,管内水银柱长度增加
C.无论怎样使管倾斜,水银都不能充满管子
D.将管在水银槽内下插1厘米深,管内水银柱高度不发生变化
【解答】解:A、管内水银柱高度略小于760mm,可能是进入少量空气,但也有可能是受其他外界因素的影响,故不能断定;
B、管倾斜时,因为垂直高度不会改变,所以长度会自然增加,因此也不能证明有空气进入;
C、当管倾斜到一定程度时,水银会逐步进入管中,将真空部分充满,但如果始终充不满,说明是有空气占据了这部分空间,故C符合题意;
D、将管在水银槽内下插1厘米深,只要管口不离开水银面,水银柱的高度不会受影响,因此D不能证明有空气进入。
故选:C。
11.小宁同学在测量某处大气压强的值,如图所示,以下判断正确的是( )
A.此时大气压强等于760mm高水银柱所产生的压强
B.若将玻璃管稍稍倾斜,则管内外水银面的高度差将变低
C.若把此装置从山脚带到山顶,则管内外水银面的高度差将略微增大
D.若换用水做实验,则大气压能支持水柱的高度比水银高
【解答】解:A、由图可知,玻璃管内水银面到水银槽中水银面的竖直高度为750mm,因此,当时的大气压强等于750mm高水银柱产生的压强,故A错误;
B、将玻璃管稍倾斜一点,会使管内水银柱长度变长,但竖直高度依然会不变,故B错误;
C、水银若把此装置从山脚带到山顶,山顶的高度大,大气压小,能支持的水银柱高度也就变小,故C错误;
D、根据p大气=p液体=ρ液体gh,由于大气压不变,若换用密度比水银小的水做实验,则大气压能支撑的液柱高度会增大,故D正确。
故选:D。
12.如图所示是托里拆利实验装置示意图,下列说法中正确的是( )
A.换用较粗的玻璃管来做实验,管内外水银面的高度差将不变
B.将实验装置移到高山顶,管内外水银面的高度差将变大
C.若玻璃管内顶端开个小孔,则水银会从小孔流出
D.往水银槽中加些水银,管内外水银面的高度差将变小
【解答】解:AD、在做托里拆利实验时,只要外界大气压不变,管内外水银面的高度差就不变,改变玻璃管的粗细、少许改变管的倾斜程度、将玻璃管轻轻上提一点、往水银槽中加些水银,这些都不会影响到管内外水银面的高度差;当外界大气压发生变化时,玻璃管中内外的水银面的高度差才能发生变化。故AD不会影响管内外水银面的高度差,即高度差仍然等于760mm,故A正确,D错误;
B、因为大气压随高度的升高而降低,故将此装置从山脚移到山顶,管内被托起的水银将下降,即管内外水银面的高度差将小于760mm,故B错误;
C、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,最终液面会相平,故C错误。
故选:A。
13.如图所示是测量大气压强的装置,玻璃管长约1m,槽内装有水银。下列说法正确的是( )
A.此装置是一个连通器
B.第一次利用此装置测出大气压强的科学家是帕斯卡
C.玻璃管竖直放置时测出的大气压强一定为76 厘米汞柱高
D.将此装置从山脚移到山顶,管内外汞液面高度差减小
【解答】解:A、因玻璃管的上端是封闭的,所以此装置不是连通器,故A不符合题意。
B、第一次利用此装置测出大气压强的科学家是托里拆利,故B不符合题意。
C、玻璃管竖直放置时测出的大气压强,因大气压是变化的,测量值不一定为76 厘米汞柱高,故C不符合题意。
D、位置较高处的大气压较低,玻璃管中水银柱的高度就会下降,将此装置从山脚移到山顶,管内外汞液面高度差减小,故D符合题意。
故选:D。
14.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.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
B.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长度将不变
C.将此装置从山脚移到山顶,管内外水银面高度差变大
D.在实验中,若玻璃管内混入少量空气,所测的大气压值偏小
【解答】解:A、为了测得大气压的值,这时必须测管内外水银面高度差,由图可知,玻璃管内水银面到水银槽中水银面的垂直高度为760mm,故A错误;
B、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长度将变长,管内外水银面高度差不变,故B错误;
C、大气压随高度的升高而降低,将此装置从山脚移到山顶,管内外水银面高度差变小,故C错误;
D、玻璃管中混入了空气,空气会对水银柱产生向下的压强,抵消了大气压的部分作用效果,所测高度将变小,则所测的大气压值偏小,故D正确。
故选:D。
15.如图所示,把一根两端开口的细玻璃管,通过橡皮塞插入装有红色水的玻璃瓶中,从管口向瓶内吹少量气体后,瓶内的水沿玻璃管上升的高度为h,把这个自制气压计从1楼带到5楼的过程中(对瓶子采取了保温措施),观察到管内水柱的高度发生了变化,根据现象,下列判断错误的是( )
楼层 1 2 3 4 5
管内与瓶内水面的高度差/cm 5 5.3 5.7 6 6.3
A.往瓶内吹气后,水柱高度h减小
B.水柱高度h增大,说明大气压降低了
C.上楼的过程中,给瓶子保温是为了避免温度对现象的影响
D.水柱高度h越大,瓶内外气体压强差越大
【解答】解:因为瓶内封闭气体压强p等于大气压p0与玻璃管内水柱产生的压强之和(大于外界大气压),即p=p0+ρgh,h为玻璃管内水柱的高度;当把它从1楼带到5楼的过程中,由于大气压随着高度的增加而减小,瓶内气体压强p不变,而大气压p0变小,所以h应变大,玻璃管中水柱的高度上升,故BCD正确;
往瓶内吹气后,瓶内气压增大,水柱高度h增大,故A错误。
故选:A。
16.如图所示,把装满水的量筒浸入水中,口朝下,将筒底向上提,在筒口离开水面之前,量筒露出的部分 ( )
A.是空的
B.有水,但不满
C.充满水
D.先是充满水,后来水会下降
【解答】解:
由p=ρgh得:
h==≈10.1m,
即大气压能支持约10.1高的水柱,量筒中的水当然还是满的;
如果量筒中进入了部分空气,才可能出现“有水,但不满”的情况。
故选:C。
二.填空题(共7小题)
17.央视“大风车”栏目常介绍科普知识,其中介绍了“天气预报瓶”的创意新品(如图所示),A为玻璃管与大气相通,B为密闭的玻璃球,A与B下部相连通,内装有红墨水。
(1)当A管液面明显上升时,天气往往转为 阴雨 (填“阴雨”或“晴朗”),发生此现象的原因是 此时大气压降低,为阴雨天 。
(2)当A管和B球液面相平时,此时瓶内气压 = (填“>”或“人”或“=”)外界大气压。
(3)“天气预报瓶”利用天气与 大气压 (填“大气压”或“温度”)的关系进行预报。
(4)将该仪器从山顶带到山脚的过程中A管液面将 下降 。
【解答】解:(1)天气不同,气压不同,一般来说,阴天下雨的天气大气压比正常低,A管液面明显上升;
(2)A管和B球液面相平时,两液面受到气体的压强相等,说明瓶内气压等于外界大气压;
(3)“天气预报瓶”利用天气与大气压的关系进行预报;
(4)大气压随着高度的增加而减小,将该仪器从山顶带到山脚的过程中外界气压增大,A管液面将下降。
故答案为:
(1)阴雨;此时大气压降低,为阴雨天;
(2)=;
(3)大气压;
(4)下降。
18.如图所示的装置,抽气前气球内气体压强 等于 大气压;抽气时玻璃瓶内的气球在膨胀,说明气球内气体压强 大于 玻璃瓶内气体压强,从而推测此时瓶内的气体压强 小于 大气压(选填“大于”、“等于”、“小于”)
【解答】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。
19.非洲草原犬鼠是一种哺乳动物,有很强的环境适应能力。如图是其洞穴的横截面示意图:洞穴有两个出口,一个是平的,而另一个则是隆起的土 堆。这种离地而很深、洞口形状各异看似简单的洞穴却有很强的空气流动能力,成为一个天然的“空调器”。请结合所学知识,回答下列问题:
(1)如图所示,洞穴中空气流动的方向是 从B洞口流入 (填“从A洞口流入”或“从B洞口流入”)。
(2)下列行为或做法与犬鼠洞穴“空调器”运用科学原理相同的有 AB (填字母序号)。
A.并列行驶的军舰“不能靠得太近”
B.列车进站时,旅客必须站在安全线外
C.盒装牛奶喝完后,再用力吸一下,纸盒变扁了
【解答】解:(1)由图可知,A洞口凸,B洞口平,有风经过时,相同时间内,经过B时速度小,压强大;经过A时速度大,压强小,洞中出现压强差,使空气顺利进入洞穴。故风是从B洞口流入。
(2)犬鼠洞穴“空调器”运用科学原理是伯努利原理,分析可知,并列行驶的军舰“不能靠得太近”、列车进站时,旅客必须站在安全线外运用的科学原理都是伯努利原理,盒装牛奶喝完后,再用力吸一下,纸盒变扁了运用的是大气压。故应选AB。
故答案为:(1)从B洞口流入;(2)AB。
20.科学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。当流体处于流动状态时,其内部各处的压强有什么规律呢?小李同学将图甲所示的玻璃管装置接到水流稳定的自来水管上,当水在玻璃管中稳定流动时,可看到两个竖直管中液面的高度并不相同,可见流体压强与流速之间有着一定的关系。小明同学继续进行下一步探究,如图乙所示:将U形管的一端通过橡胶管与玻璃管相连,向玻璃管中持续稳定的通入气体,并观察实验现象。
(1)图甲中,液体流速较快的是 B (选填“A”或“B”),由该现象可以得出流体压强与流速之间的初步结论 流体流速越快,压强越小 。
(2)小明在图乙中观察到的实验现象是U形管内 左 侧液柱更长。
(3)下列四种情况中,哪几种情形能够运用上述的实验规律进行解释 A 。
A.当房间前后两面窗户都打开时,“过堂风”会把室内侧面摆放的衣柜打吹开
B.将氢气球放手后,它会飘向空中
C.火箭升空
【解答】解:(1)图中,A管比较粗,B管较细,在流量一定时,管子越细,水的流速就越大,A管上方液柱高说明压强大,由该现象可以得出流体压强与流速之间的初步结论是流体流速越大的位置压强越小;
(2)图乙向玻璃管中持续稳定的通入气体,左侧比右侧气体流动速度快,左侧比右侧气压小,会观察到的实验现象是U形管内左侧液柱更长;
(3)该实验说明流体的流速越大压强越小;
A.当房间前后两面窗户都打开时,“过堂风”使得室内空气流速加快,室内的流体压强减小,而衣柜内部空气不流动,压强较大,内外压强差会把室内侧面摆放的衣柜门推开,故A正确;
B.氢气球利用空气的浮力升空,与流体的压强无关,故B错误;
C.火箭升空是燃料燃烧获得的内能转化为机械能推空气获得向上的升力,这是利用力的作用;故C错误;
故选:A。
21.如图所示是演示“流体压强和流速的关系”实验装置,U形管中装有水,直径相同的a、b两管中的水静止时液面相平。如果在右端c处往装置里急吹气,导致b管上方气流速度 小于 (选填“大于”“小于”或“等于”)a管上方的气流速度,b管与a管的水面上方形成气压差,U形管中 a (选填“a”或“b”)管水面升高,如果升高端的液面比原来升高了2cm,则此时U形管底部d处左右两侧液体压强差为 400 Pa。
【解答】解:如果在右端c处往装置里急吹气,b处比a处粗,导致b管上方气流速度小于a管上方的气流速度,b管与a管的水面上方形成气压差,U形管中a管水面升高,如果升高端的液面比原来升高了2cm,则下降端比原来下降2cm,此时U形管两端的高度差为4cm,
则此时U形管底部d处左右两侧液体压强差:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa。
故答案为:小于;a;400。
22.如图所示,一圆形水管左粗右细,a、b为粗管和细管中同一水平面上的点,水管中有一气泡,随水向右快速运动,气泡经过a、b两点时体积气泡体积Va 小于 Vb(选填“大于“”等于“”小于“)
【解答】解:由于圆形水管左粗右细,当水经过a、b两点时,b点的流速大,压强小,所以气泡经过b点时的体积大于a点时体积。
故答案为:小于。
23.如图所示,甲、乙容器中分别盛有水和酒精,当在A处沿水平方向快速吹气时,会发现B、C管中的液体高度上升,设B管内水柱产生的压强为p1,C管内酒精产生的压强为p2,则p1 = p2(选填“>”“=”或“<”),h1:h2= 4:5 。(ρ酒精=0.8g/cm3)
【解答】解:由图知,管内气体压强加上液体产生的压强等于大气压,
则大气压p0=p+p1=p+p2,所以p1=p2;
由液体压强公式可得:ρ水gh1=ρ酒精gh2,
则h1:h2=ρ酒精:ρ水=0.8×103kg/m3:1×103kg/m3=4:5;
故答案为:=;4:5。
三.实验探究题(共2小题)
24.小明利用标有2.5mL的一次性注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽、刻度尺等器材,对大气压的值进行测量。
(1)将活塞推至注射器底端,再用橡皮帽封住注射器的小孔。目的是 排尽注射器内的空气 。
(2)下面是记录实验情况的表格,请将空白处内容补充完整。
大气压力F/N 注射器容积V/mL 注射长器全部刻度的长度l/cm 活塞面积S/cm2 大气压强p/Pa
7.5 2.5 4 0.625 1.2×105
(3)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。
上述原因可能会使测量值大于真实值的是 C 。
A.①③
B.①④
C.②③
D.②④
【解答】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)根据实验原理可知需要测量的物理量:大气压力F;注射器容积V;注射器全部刻度的长度为L;活塞的横截面积为S;最后计算出大气压强的值;
p=====1.2×105Pa。
(3)根据压强公式P=,受力面积一定,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;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,故选C。
故答案为:(1)排尽注射器内的空气;(2)②1.2×105; (3)C。
25.小科同学探究“一定质量的气体,在温度不变时,其压强跟体积的关系”,实验装置如图甲所示(固定的铁架台未画出)。
步骤一:用一支容量为2.5mL的针筒,先将轻质活塞(活塞质量不计)的下底面拉到刚好对准2.5mL的刻度线,用橡皮泥封住针口,此时活塞静止。
步骤二:在活塞上加砝码,当活塞再次静止时,记录下活塞上砝码质量,重复五次实验(实验过程中温度保持20℃不变,不计活塞和筒壁之间的摩擦)。
步骤三:将测得数据绘成图像,如图乙所示。
(1)实验中是通过 砝码的质量大小 来反映封闭气体的压强大小。
(2)根据图像乙可得到实验结论: 一定质量的气体,在温度不变时,体积越大,压强越小 。
(3)已知外界大气压为1.01×105帕,想要用如图甲装置测算出针筒内气体压强的数值,还需要测量出什么数据。 针筒上全部刻度的总长度 。
【解答】解:(1)实验中通过活塞上砝码的质量来反映封闭气体的压强大小,所加砝码的质量越大,表示管内的气体压强越大;
(2)由图像乙可知,托盘和砝码的质量与气体体积成反比,所以可得结论:一定质量的气体,在温度不变时,体积越大,压强越小;
(3)由可知,想要用如图甲装置测算出针筒内气体压强的数值,还需要测量针筒上全部刻度的总长度h,然后利用求出活塞的横截面积。
故答案为:(1)砝码的质量大小;(2)一定质量的气体,在温度不变时,体积越大,压强越小;(3)针筒上全部刻度的总长度。
四.解答题(共2小题)
26.小金利用注射器(容积为V)、弹簧测力计和刻度尺估测大气压的值。
(1)实验室有甲、乙两个注射器,活塞的横截面积:甲为0.5cm2、乙为2cm2,若弹簧测力计量程为10N,请通过计算说明应该选用哪一个注射器。
(2)小金首先把注射器的活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器的小孔(如图所示)水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F,用刻度尺测出注射器的全部刻度的长L,则大气压的值可表示为P= 。
【解答】解:(1)因甲、乙、注射器,活塞的横截面积分别为0.5cm2、2cm2,
①当大气压约为105Pa,当面积为0.5cm2,即0.00005m2时,由P=可得F1=PS1=105Pa×0.00005m2=5N;
②当大气压约为105Pa,当面积为2cm2,即0.0002m2时,由P=可得F2=PS2=105Pa×0.0002m2=20N,
因为已知弹簧测力计量程为10N,乙超过了测力计的量程,
所以实验时应选用甲注射器;
(2)当注射器中的活塞开始滑动时,弹簧测力计的拉力与大气的压力刚好平衡,因此需要记录此时的示数;
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=将测量结果代入压强公式得:P===。
故答案为:(1)应该选用甲注射器;(2)。
27.小张为研究“吸管中的饮料是被吸上来的?还是被气压压上来的?”这一问题时,设计了右图所示的实验。当用力推注射器活塞时,广口瓶内的气压将 大于 (选填“大于”、“小于”或“等于”)直玻璃管内的气压,能观察到的现象是 玻璃管内液体上升 。此实验 能 (选填“能”或“不能”)验证“饮料是被气压压上来的”这一结论。
【解答】解:广口瓶上部空气通过玻璃管与注射器相连,当用力推注射器活塞时,注射器与瓶内空气的体积减小,广口瓶内的气压就增大,就把饮料压进吸管中。
故答案为:大于,玻璃管内液体上升,能;
五.计算题(共4小题)
28.小科发现中性笔的笔帽上有小孔,为了解小孔作用,小科查阅资料:儿童不小心将笔帽吸入引发窒息,这个通气孔能保证呼吸道不被完全堵塞,因此被称为“救命孔”。
(1)若不小心吸入笔帽,人体在用力吸气时通过该笔帽通气孔的气体流速可达20m/s。为确保生命安全,人体与外界通气量要达到1.36×10﹣4m3/s,则通气孔的面积至少为 6.8 mm2。
(2)若不小心将没有通气孔的笔帽吸入气管,此时由于呼吸道堵塞,导致肺内气压比外界气压小1.3×104Pa,笔帽的横截面积约为0.85cm2,医生至少需要 1.1 N的力才能将笔帽取出。(计算结果精确到0.1N)
【解答】解:
(1)由题意可得通气孔的面积:
S==6.8×10﹣6m2=6.8mm2;
(2)由题意知,人对笔帽的拉力应等于笔帽受到的内外压力差,
由公式p=得,医生所用的力为:
F拉=ΔF=ΔpS′=1.3×104Pa×0.85×10﹣4m2≈1.1N。
故答案为:(1)6.8;(2)1.1。
29.一款新型家用电梯(如图所示)正走进我们的生活,它外形是长圆筒,升降过程不使用线缆,而是靠气压驱动。已知外界大气压为1×105Pa,电梯室质量为120kg,电梯室与圆筒壁之间的摩擦力为300N,底部和顶部面积均为1m2。
(1)请用所学知识分析说明该新型家用电梯是如何实现向上运动的。
(2)低压区的气压降到9.8×104Pa时,作用在电梯室上表面的大气压力是 9.8×104 牛。
(3)抽气机最多能把低压区的气压降到9.5×104Pa,,则该电梯匀速下降时能装载的物体的最大质量是 410kg 。
【解答】解:
(1)抽气泵抽气,顶部气压减小,当顶部气压减小到一定程度,而底部气压不变,此时底部大气压大于顶部大气压,产生了一个向上的压强差、压力差,电梯室上升;
(2)根据p=可知,作用在电梯室上表面的大气压力为:
F=pS=9.8×104Pa×1m2=9.8×104N;
(3)电梯的重力为:G电梯=mg=120kg×10N/kg=1200N;
此时高压区和低压区的压强差为:Δp=1×105Pa﹣9.5×104Pa=5×103Pa,
电梯室受到的压力差为:F'=ΔpS=5×103Pa×1m2=5×103N;
电梯匀速下降时,处于平衡状态,受到的合力为0,
则可装物体的重力为G=F'+f﹣G电梯=5×103N+300N﹣1200N=4100N;
故可装的物体质量为:m===410kg。
故答案为:(1)抽气泵抽气,顶部气压减小,当顶部气压减小到一定程度,而底部气压不变,此时底部大气压大于顶部大气压,产生了一个向上的压强差、压力差,电梯室上升;(2)9.8×104;(3)410kg。
30.某实验小组为了探究气缸内气体压强p与缸内气柱长度h的关系,设计了一带有活塞(横截面积S=5cm2)并封闭了气体的密闭金属气缸,如图甲所示。某次实验过程中,活塞缓慢下压,记录数据后绘制出如图乙所示图象。请回答下列问题:
(1)活塞下压过程中,缸内气体质量 不变 (选填“变小”、“变大”或“不变”);
(2)据图乙可知,缸内气体压强p与长度h成 反 比;
(3)经测量,当缸内气体压强p为1×105Pa时,缸内气体的密度为1.3kg/m3,那么,当缸内气体压强p为5×105Pa时,缸内气体的密度为 6.5 kg/m3。
【解答】解:
(1)气缸是封闭的,当活塞向下压,由于气缸内的气体含量并没有发生变化,所以它的质量并不发生改变;
(2)由图象可得:一定质量的气体,温度不变时,Ph乘积为一定值,即压强与气缸内气体的长度成反比;
(3)由图象乙可知,当气体压强p为1×105Pa时对应的缸内气体的长度为h1=10cm,
所以气缸内气体的体积为:V1=Sh1,
气缸内气体的质量为:m=ρ1V1=ρ1Sh1,
由图象乙可知,当气体压强p为5×105Pa时对应的缸内气体的长度为h2=2cm,在此过程中气体的质量不变,
所以m=ρ2V2=ρ2Sh2,
所以ρ1Sh1=ρ2Sh2,
解得:ρ2==ρ1=×1.3kg/m3=6.5kg/m3。
故答案为:(1)不变;(2)反;(3)6.5。
31.大气压与人类关系密切,生活中的很多现象,都与大气压有关。
(1)下列利用大气压工作的是 ①③ (填序号)。
①用吸管吸敞口瓶中的饮料
②在高山上需使用高压锅才能将食物煮熟
③离心式水泵将低处的水抽往高处
④医生用注射器给病人注射药液
(2)利用高压锅可以将食物加热到100℃以上。小应在有关媒体上看到了由于出气孔堵塞,致使高压锅爆炸的报道后,给厂家提出了增加易熔片(熔点较低的合金材料)的改进建议。现在生产的高压锅已普遍增加了含有易熔片的放气孔(如图甲所示)。试说明他的建议有什么科学道理 高压锅一旦安全阀失效,锅内气体压强过大,温度也随之升高,当温度达到易熔片的熔点时,再继续加热,易熔片开始熔化,锅内气体便从气孔喷出,使锅内气压减小,从而防止爆炸事故发生 。测量得知高压锅出气孔的横截面积为16mm2,安全阀的质量为80g,结合乙图。可知该高压锅烧水时的最高温度为多少℃?(外界大气压为1.0×105Pa)。
【解答】解:(1)①用力吸气,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,被压入口内,利用了大气压,故①符合题意;
②在高山上用高压锅煮饭,是利用了锅内气压升高,水的沸点升高的原理,不是利用大气压,故②不合题意;
③利用离心水泵抽水通过活塞上移或叶轮转动使抽水机内水面上方的气压减小,水在外界大气压的作用下,被压上来,故③符合题意;
④医生用注射器给病人注射药液,依靠的的是人的推力,不是利用大气压,故④不合题意。
故选①③。
(2)高压锅一旦安全阀失效,锅内气体压强过大,温度也随之升高,当温度达到易熔片的熔点时,再继续加热,易熔片开始熔化,锅内气体便从气孔喷出,使锅内气压减小,从而防止爆炸事故发生。
(3)安全阀的重力:G=mg=0.08kg×10N/kg=0.8N,
出气孔的面积:S=16mm2=16×10﹣6m2,
安全阀对出气孔处气体产生的压强:
p====0.5×105Pa;
由平衡条件可知,锅内气压等于外界大气压与安全阀对气体压强之和,
则锅内气压:p内=p0+p=1.0×105Pa+0.5×105Pa=1.5×105Pa,
由图象知,锅内温度约为114℃。
答:(1)①③;
(2)高压锅一旦安全阀失效,锅内气体压强过大,温度也随之升高,当温度达到易熔片的熔点时,再继续加热,易熔片开始熔化,锅内气体便从气孔喷出,使锅内气压减小,从而防止爆炸事故发生;
(3)该高压锅烧水时的最高温度约为114℃。
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