第3节 大气压强
大气压强的存在
1.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 ( )
甲 乙 丙
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
2.(传统文化)如图是战国时期的青铜汲酒器示意图,长柄上端与球形底部各开一小孔a、b。当汲酒器内充满酒水时,用手严密地按住开口 (选填“a”或“b”),然后向上提升长柄就可以将酒取出来。酒水在青铜汲酒器中不会流出来是由于 的作用。
大气压的测量
3.(2024沧州期末)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有少量空气
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.玻璃管倾斜不影响实验测量结果
4.托里拆利测量大气压强值的实验如图所示,当时的大气压强等于 mm高的水银柱所产生的压强。某地的大气压强是1×105 Pa,约为 个标准大气压,此时作用在0.02 m2面积上的大气压力为 N。
5.如图所示,在一个标准大气压下,用1 m长的玻璃管做托里拆利实验,管中水银柱的高度为
mm。
(1)假定移动玻璃管的过程均不漏气,请描述玻璃管内水银柱高度的变化情况:将玻璃管倾斜放置,水银柱的高度将 ;将玻璃管向上提升一点,水银柱的高度将 。(均选填“升高”“不变”或“降低”)
(2)如果用水来代替水银做实验,水 (选填“会”或“不会”)充满玻璃管,若管口刚好在水面上且保证不漏气,此时玻璃管内底部的压强为 Pa。(g取10 N/kg,结果用科学记数法表示,保留一位有效数字)
1.用空易拉罐来体验大气压强的存在,下列操作能达到目的的是 ( )
A.用手捏易拉罐,易拉罐变瘪
B.用重物压易拉罐,易拉罐变瘪
C.让易拉罐从高处下落撞击地面,易拉罐变瘪
D.用注射器抽取密封易拉罐中的空气,易拉罐变瘪
2.(2024张家口期末)如图为盆景的自动供水装置。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.地球的表面积约为5.1×1014 m2,地球表面的大气压约为1.0×105 Pa,则大气对地球表面的压力约为 N。
4.如图所示,小明将自制气压计从六楼拿到一楼,观察到玻璃管内的水柱高度逐渐 (选填“升高”或“降低”),这表明:大气压随高度的降低而逐渐 (选填“增大”或“减小”)。制药厂制药时,为了在不超过80 ℃的温度下从溶液中除去水分而提取抗生素,采用的方法是 (选填“增大”或“减小”)容器内的气压,使水的沸点低于80 ℃。
5.自来水笔(通常所说的钢笔)吸墨水时,用手捏橡皮管再松开,墨水就被吸进橡皮管中。捏橡皮管的目的是 ;松开时,墨水在 的作用下进入橡皮管中。
6.小张为研究“吸管中的饮料是被吸上来的还是被压上来的”这一问题时,设计了如图所示的实验。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。
7.(科学探究)某科学实验小组利用注射器、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:
图1 图2
(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔,这样做的目的是 。如图1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,当注射器中的活塞刚被拉动时,记下弹簧测力计的示数为30 N。
(2)如图2所示,用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为 cm,计算出活塞的横截面积为
cm2。
(3)计算得到大气压强为 Pa。
(4)同学们发现实验误差较大,请分析该实验过程中导致误差的因素:(请写出两条)
① ;
② 。
【详解答案】
课堂达标
1.B
2.a 大气压
3.A
4.750 1 2 000
5.760 (1)不变 不变 (2)会 9×104
课后提升
1.D 解析:用手捏易拉罐,易拉罐变瘪,是手给易拉罐一个力,改变了易拉罐的形状,故A不符合题意;用重物压易拉罐,易拉罐变瘪,是重物给易拉罐一个力,改变了易拉罐的形状,故B不符合题意;让易拉罐从高处下落撞击地面,易拉罐变瘪,是地面给易拉罐一个力,改变了易拉罐的形状,故C不符合题意;用注射器抽取密封易拉罐中的空气,易拉罐内的气压减小,易拉罐外面的大气压强大于易拉罐内部压强,所以易拉罐受到向内的压力大于向外的压力,这两个力的合力把易拉罐压瘪,可以证明大气压强的存在,故D符合题意。故选D。
2.D 解析:当把装满水的塑料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;当盆景中的水由于蒸发和盆景的吸收,水面下降到使瓶口露出水面时,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,外界的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A、B、C错误,D正确。故选D。
3.5.1×1019 解析:大气对地球表面的压力:F=pS=1.0×105 Pa×5.1×1014 m2=5.1×1019 N。
4.降低 增大 减小 解析:大气压会随高度的减小而增大,将气压计从六楼拿到一楼时,高度减小,大气压变大,瓶内气压等于水柱产生的压强与大气压的和,即p内=p大气+p水,因为瓶内气压不变,大气压变大,则水柱产生的压强减小,水柱降低;液体的沸点与气压有关:气压越大,液体沸点越高;气压越小,液体沸点越低。标准大气压下,水的沸点是100 ℃,而抗生素不能在超过80 ℃的温度下提取,那么既要水沸腾,同时又不能超过80 ℃,根据沸点与气压的关系,应该降低容器内的气压,水的沸点也会随之降低。
5.排出橡皮管中的空气 大气压
6.大于 直玻璃管内的液面上升 能
解析:当用力推注射器活塞时,注射器内的空气进入广口瓶内,瓶内的气压增大,所以瓶内的气压要大于直玻璃管内的气压,所以观察到的现象是瓶内的液体被压入直玻璃管内。此实验可以验证“饮料是被气压压上来的”这一结论。
7.(1)排尽注射器内的空气 (2)6.00
(3)9×104
(4)①空气没有排尽 ②活塞与筒壁之间有摩擦(合理即可)
解析:(1)将活塞推至注射器筒底部并用橡皮帽堵住小孔,这样做的目的是排尽注射器内的空气。(2)从图中可以看出,注射器可容纳的药水容积为20 mL,合20 cm3,这20 cm3的刻度长度由刻度尺可看出为6.00 cm,故活塞的横截面积为S=== cm2。(3)大气压强的值为p大气===9×104 Pa。(4)造成误差的主要原因是注射器内的空气没有排尽、橡皮帽密封不好、拉力和长度读数不准确、拉动活塞时活塞和筒壁间有摩擦等。