9.4 《大气压强》 筑基提能同步分层练习设计(提升版) 初中物理八年级下册(教科版2024)
一、单选题
1.(2024八下·广州期中)根据你对生活中物理量的认识,指出下列数据最符合生活实际的是( )
A.两个鸡蛋重约1N
B.一个标准大气压约为1000Pa
C.一个普通初中生的质量约500N
D.一个标准大气压可以撑起约76m的水银柱
2.(2024八下·深圳期末)如图1所示侧长图为我国战国时期的青铜汲酒器,取“应龙吸水”之意,反映了我国古人高超的智慧与非凡匠心。如图2所示①和②是使用该汲酒器取酒要经历的过程,手指正确的操作分别是( )
A.①在酒灌入汲酒器后摁住方孔,②将汲酒器放到碗上方后摁住方孔
B.①在酒灌入汲酒器后摁住方孔,②将汲酒器放到碗上方后松开方孔
C.①在酒灌入汲酒器后松开方孔,②将汲酒器放到碗上方后摁住方孔
D.①在酒灌入汲酒器后松开方孔,②将汲酒器放到碗上方后松开方孔
3.(2024八下·玉田期末)如图所示的现象中,与大气压强无关的是( )
A. 吸盘式挂衣钩
B. 凸出的橡皮膜
C. 纸片托水
D. 用吸管喝饮料
4.(2023八下·兴城期末) 下列对物理量的估计符合生活实际的是( )
A.一本物理书的重力大约是
B.海拔五千多米的哨所,水的沸点约为
C.一个标准大气压可以支撑约高的水柱
D.中学生站立时对地面的压强约为
5.(2018八下·重庆期末)如图为医院为病人输液的部分装置,图中A为输液瓶,B为滴壶,C为进气管,C与大气相通。则在输液过程中液体匀速下滴,且瓶A中尚有液体,下列说法正确的是( )
①瓶A中液面下降,但A中上方气体的压强不变;
②瓶A中上方气体的压强随液面的下降而增大;
③在瓶中药液输完以前,滴壶B中的气体压强保持不变。
④滴壶B中的气体压强随A中液面的下降而减小;
A.②③ B.①③ C.①④ D.②④
6.(粤沪版物理八年级下册第八章第三节大气压与人类生活同步练习)在测量大气压强的实验中,为消除活塞与针筒间摩擦力对实验的影响,某同学采用了图示装置。将注射器筒固定在水平桌面上,把活塞推至注射器筒底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,活塞通过水平细线与烧杯相连。向烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得杯中水的质量为880g;然后向外缓慢抽水,当活塞刚开始向右滑动时,测得杯中水的质量为460g。烧杯质量为100g,活塞面积为7×10-5m2,g=10N/kg,轮轴间的摩擦和绳重不计。则所测大气压的值应为( )
A.1.26×105Pa B.1.10×105Pa C.1.01×105Pa D.0.96×105Pa
7.(粤沪版物理八年级下册第八章第三节大气压与人类生活同步练习)如图是某同学自制的盛水容器的示意图,容器口的橡皮塞中插有一根两端开口的玻璃管,橡皮塞与玻璃管之间、橡皮塞与容器口之间都是密闭的,玻璃管内的水面恰好与下端管口相平.打开阀门K,接一杯水后,关闭阀门,此时玻璃管的下端仍在水中,则接水后与接水前相比较,下列说法错误的是( )
A.玻璃管外的水面下降
B.玻璃管口的水面上升
C.容器底内表面a点的压强不变
D.容器内玻璃管外的气体压强变大
二、多选题
8.(2021八下·天津月考)如图所示的是托里拆利实验的过程,下列说法正确的是( )
A.图1中,在玻璃管内灌满水银是为了排尽管内空气
B.图2中,在把玻璃管倒放入水银槽内时,要等管口浸没在水银内时再松开堵玻璃管口的手
C.图3中,托起水银柱的是大气压
D.图4中,倾斜玻璃管,会使得测量的大气压发生变化
9.(2024八下·历下期中)如图为牲畜自动饮水器,以下对饮水器分析正确的是( )
A.当水面静止时,储水箱与三个饮水杯组成连通器
B.控制自动进水的装置应用了杠杆平衡条件的知识
C.控制进水的浮子在水面静止,其密度等于水密度
D.水静止时对A、B、C三处压强关系是
10.(2024八下·从江期中)在如图所示的托里拆利实验中,下列说法中正确的是( )
A.在海拔高处做此实验,管内外水银柱液面高度差会小于760 mm
B.玻璃管倾斜会导致大气压支撑的水银柱变高
C.此实验采用了转换法的研究方法
D.因为一个标准大气压能够支撑760 mm高的水银柱,所以在a步骤中可以不灌满水银
11.(2024八下·深圳期中)下列有关压强的数据,正确的是( )
A.中学生保持立正姿势时,对地面的压强约为13000pa
B.一个标准大气压的大小约为1.01×105Pa
C.托里拆利实验说明76mm水银柱产生的压强约为一个标准大气压
D.海水百米深处的压强约为100kPa
三、实验填空题
12.(2023八下·江苏期末)某物理兴趣小组的同学利用图甲所示装置来估测大气压的值,实验器材包括:量程为0~10N的弹簧测力计、10mL注射器A、5mL注射器B、2mL注射器C、一把刻度尺.
(1)本实验研究的是大气对 (选填“活塞”或“注射器筒”)的压力;
(2)若选用图乙中注射器B,当弹簧测力计被拉到最大值时,活塞仍没有滑动,则应该换用注射器 (选填“A”“B”或“C”)来进行实验;
(3)换用所选的注射器重做实验,实验步骤如下:
① 把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔;
② 如图甲所示,安装好器材,水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F为5.2N;
③ 用刻度尺测出注射器全部刻度的长度L为4.00cm;
④ 算出大气压的值为 Pa;
(4)实验时,同学们发现,由于活塞与注射器内壁间的摩擦较大,将导致测得的大气压值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”);
(5)为了消除摩擦力的影响,改进了实验,如图丙所示,将容积为V、全部刻度长度为L的注射器固定在水平桌面上,活塞通过水平细线及定滑轮与烧杯相连,向烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得杯和水的重力为G1,然后向外缓慢抽出杯中的水,当活塞刚开始向右滑动时,测得杯和水的重力为G2,则计算大气压值的表达式为p= (用题中所给字母表示).
13.(2023八下·贵溪期末)亲爱的同学,请你应用所学的物理知识解答下列问题。
(1)图甲所示弹簧测力计的读数是 ;在太空中, (选填“能”或“不能”)使用弹簧测力计测量拉力的大小。
(2)如图乙所示为装在氧气瓶、煤气罐等物体上的压力表,根据表上的“MPa”可知该表测量的是 (选填“压力”或“压强”),图乙中压力表的分度值为 MPa。
(3)图丙所示,这是华华同学设计的一个装置,球形玻璃容器中有部分气体。
①将该装置放在实验室中,当室温升高时,球形容器下方玻璃管内的水柱会 (选填“上升”“下降”或“不变”)。
②将该装置从山脚拿到山顶,球形容器下方玻璃管内水柱会 (选填“上升”“下降”或“不变”),此时水的沸点会 (选填“升高”“降低”或“不变”)。
四、解答与计算题
14.若用水来代替水银做托里折利实验,则玻璃管的长度至少需要多长?(g =10牛/千克)
15.(2024八下·信宜月考)阅读短文,回答问题.
高压锅
如图为某型号高压锅的示意图,锅盖上有一个空心柱为排气孔,空心柱上戴着一个帽子为限压阀,当高压锅内气体的压强超过安全值时,锅内气体就会冲开限压阀,气体跑出一部分,使锅内气压减小,现有一个直径为24cm,空心柱小孔横截面积为10mm2,限压阀的质量为100g的高压锅,要用它来煮饭,若当时的大气压为1.0×105Pa.
(1)在海拔越高的地方,大气压越 ,水的沸点就越 ,用高压锅煮饭可以使饭菜熟得更快,理由: .
(2)下表为不同气压下水的沸点,已知此高压锅内气体能达到的最大压强为2×105Pa,锅内水的最高温度能达到 ℃.经商品质量检验部门检测,此高压锅内气体的最大压强不能超过1.8×105Pa,如果要使此高压锅能继续安全使用,原来的限压阀不能使用,需要 (选填“增大”或“减小”)质量的,通过已知条件计算,新限压阀质量为 g。
p/105Pa 0.98 1.01 1.13 1.29 1.48 1.69 1.80 2.00
t/℃ 99 100 103 107 111 115 117 120
16.(2024八下·顺德期中)阅读短文,回答问题:
高压锅
如图为高压锅的示意图,锅盖上有一个空心柱为排气孔,空心柱上戴着一个帽子为限压阀,当高压锅内气体的压强超过安全值时,锅内气体就会冲开限压阀,气体跑出一部分,使锅内气压减小。现有一个直径为24cm,空心柱小孔横截面积为10mm2,限压阀的质量为100g的高压锅,要用它来煮饭,若当时的大气压为1.0×105Pa。
(1)用高压锅煮饭,可以增大锅内气体的压强,使水的沸点 (“升高”或“降低”),从而使饭菜熟得更快:
(2)高压锅是一种实用的厨具,登山队很喜欢使用它,因为在高原上,气压 (填“高于”或“低于”一个标准大气压,水在未达到10C时开始沸腾。若如图某型号的高压锅的锅盖面积为450cm2,当锅内水蒸气的压强达到1.6个当时大气压时,锅内气体对锅盖的作用力(压力)为 N;
(3)下表为不同气压下水的沸点,已知此高压锅内气体能达到的最大压强为2×105Pa,锅内水的最高温度能达到 ℃.经商品质量检验部门检测,此高压锅内气体的最大压强不能超过8×105Pa,如果要使此高压锅能继续安全使用,原来的限压阀不能使用,需要 (选填“增大”或“减小”)质量的,通过已知条件计算,新限压阀质量为 g。
p/105Pa 0.98 1.01 1.13 1.29 1.48 1.69 1.80 2.00
t/℃ 99 100 103 107 111 115 117 120
答案解析部分
1.【答案】A
【知识点】质量及其特性;重力及其大小的计算;大气压强的存在;大气压强的测量方法
【解析】【解答】A.两个鸡蛋质量约为100g,重力约为:
,故A正确;
B.一个标准大气压约为1x105Pa,故B错误;
C.一个普通初中生的质量约50kg,重力约为500N,故C错误;
D.一个标准大气压可以撑起约76cm的水银柱,故D错误。
故选A。
【分析】了解生活中常见的物理量,根据需要进行简单的单位换算或计算,选出符合生活实际的选项。
2.【答案】B
【知识点】连通器原理及其应用;大气压的综合应用
【解析】【解答】取酒时,将汲酒器放入酒水中时,应松开方孔,酒水进入汲酒器,空气从上端的方孔排出,此时汲酒器与酒壶形成连通器,酒进入汲酒器中,之后用拇指摁住方孔向上提起,在外界大气压的作用下,酒水不会向下流出;将酒放到碗中时,松开方孔,酒水在重力的作用下向下流出,进入碗中,B符合题意。
故选B。
【分析】容器中有液体,封住上口,在大气压的作用下,下口液体不流出。
3.【答案】B
【知识点】液体压强的特点;大气压的综合应用
【解析】【解答】A.吸盘式挂钩是将吸盘按在墙壁上挤压,排出里面的空气,在外界大气压强的作用下被压在墙壁上,与大气压强有关,故A不符合题意;
B.橡皮膜凸出,说明液体有向下的压强,与大气压无关,故B符合题意;
C.纸片托水,是由于杯子的水和纸片受到大气压强的作用,不会落下来,与大气压强有关,故C不符合题意;
D.用吸管喝饮料,是由于用力吸出管中的空气,管内气压减小,在外界大气压强的作用下,饮料被压入口中,与大气压强有关,故D不符合题意。
故选:B。
【分析】吸盘式挂钩是利用大气压工作的。凸出的橡皮膜说明液体有重力,与大气压强无关。覆杯实验,说明了大气压的存在,与大气压有关。用吸管喝饮料,吸管内的气体被吸出,压强变小,外界大气压将饮料压入吸管内。
4.【答案】C
【知识点】重力及其大小的计算;液体压强计算公式的应用;沸点及沸点与气压的关系
【解析】【解答】A.物理课本的质量大约300g,则重力大约G=mg=0.3kg×10N/kg=3N,故A错误;
B.水的沸点随高度的增大而降低,故五千多米的哨所处的沸点低于100℃,故B错误;
C.标准大气压强为105Pa,则可支持水柱的高度为:,故C正确;
D.中学生对地面的压力F=G=mg=50kg×10N/kg=500N,双脚对地面的接触面积S=500cm2,则双脚站立时对地面的压强:,故D错误。
故选C。
【分析】A.根据G=mg估测物理书的重力;
B.根据液体沸点随气压的变化规律判断;
C.根据液体压强公式p=ρ液gh分析计算;
D.根据F=G=mg估算人对地面的压力,再根据计算人对地面的压强。
5.【答案】A
【知识点】大气压强的测量方法
【解析】【解答】瓶A中上方气体的压强为外界大气压与瓶A中的液体产生的压强差,瓶A中的液体面下降,液体产生的压强就减小,所以瓶A中上方气体的压强会增大,①错误,②正确。进气管C处的压强为大气压强,不变化,从C到滴壶B之间的液柱高度不变,所以滴壶B中的气体压强在瓶中药液输完以前是不变的。③正确,④错误。
故答案为:A.
【分析】熟练的掌握被封闭气体的压强大小的求解方法,以瓶A中上方气体为研究对象,根据瓶A中液体的变化情况可判断瓶A中上方气体的压强变化;以滴壶B中的气体为研究对象,分析进气管C处到B处的液柱变化情况,可得知B内气体的压强变化.
6.【答案】B
【知识点】大气压强的测量方法
【解析】解答:当注射器中的活塞开始向右滑动时,G1=(0.88+0.1)kg×10N/kg=9.8N,对活塞受力分析:f+F=G1=9.8N;
当注射器中的活塞开始向左滑动时,G2=(0.46+0.1)kg×10N/kg=5.6N,对活塞受力分析:F﹣f=G2=5.6N;两式联立解得:F=7.7N;
∴ ;
故选B。
分析:当注射器中的活塞开始向右滑动时,此时摩擦力与所受的大气压力方向相同;当注射器中的活塞开始向左滑动时,此时摩擦力与所受的大气压力方向相反。
7.【答案】B
【知识点】大气压的综合应用
【解析】【解答】接水后与接水前相比较,玻璃管外水量减少,所以水面下降,选项A正确,不合题意;
玻璃管内的水面恰好与下端管口相平,说明瓶内空气压强与玻璃管下口上方水的压强和等于大气压强,打开阀门K,由于阀门K里面压强大于外界大气压强,水会流出来,同时瓶内空气压强与玻璃管下口上方水的压强和减小,大气压将空气通过玻璃管压入容器内,始终保持瓶内空气压强与玻璃管下口上方水的压强和等于大气压强,关闭阀门后,玻璃管口的水面不会上升,选项B错误,符合题意;
C、容器内玻璃管口处压强始终不变,且管口的下端仍在水中,故容器底内表面a点的压强不变,选项C正确,不合题意;
由于玻璃管外的水面下降,玻璃管下口上方水的压强变小,又瓶内空气压强与玻璃管下口上方水的压强和等于大气压强不变,容器内玻璃管外的气体压强变大,选项D正确,不合题意;
故选B。
【分析】根据接水后与接水前相比较,玻璃管外水量减少分析水面下降还是上升;液体内部的压强只跟液体的密度和深度有关。
8.【答案】A,B,C
【知识点】大气压强的测量方法
【解析】【解答】A.在玻璃管内灌满水银是为了排尽管内空气,不影响实验测量结果,A符合题意;
B.在把玻璃管倒放入水银槽内时,要等管口浸没在水银内时再松开堵玻璃管口的手,保证管内液面上方的为真空,不影响实验结果,B符合题意;
C.托起水银柱的是大气压,大气压支持了水银柱使管内液面高出管外液面,C符合题意;
D.倾斜玻璃管,测量的大气压的值不变,因为大气压支持的管内外水银柱的高度差不变,D不符合题意。
故答案为:ABC。
【分析】利用托里拆利实验测量大气压时,水银管要装满水银,倒插在水银槽中,水银柱的高度反应大气压的大小。
9.【答案】A,B
【知识点】连通器原理及其应用;大气压强的存在
【解析】【解答】A、如图所示,储水箱与饮水杯A、B、C上端开口、底部相连通,构成连通器,故A正确。
B、当连通器中的液体不流动时,各容器中的液面总是相平的,当牲畜喝水时,饮水杯中的水位下降,大水槽中的水位随之下降,浮子(浮子受到水施加的浮力作用)在重力的作用下就会向下运动,与浮子相连的杆形成了一个省力杠杆,因此控制进水的自动装置,运用了杠杆知识,应用了杠杆的平衡条件,故B正确。
C、控制进水的浮子在水面静止,其密度小于水的密度,故C错误。
D、根据连通器原理可知,当水静止不流动时,三个饮水杯内水深h相同,根据p=ρgh可知,水对三个饮水杯底部压强的关系:pA=pB=pC,故D错误。
故答案为:AB。
【分析】(1)上端开口、底部相连通的容器叫连通器,据此判断。
(2)一根硬棒,在力的作用下可以绕固定点转动,我们把这根硬棒叫做杠杆。
(3)物体的浮沉条件是:上浮时浮力大于重力,物体的密度小于水的密度;悬浮时浮力等于重力,物体的密度等于水的密度;下沉时浮力小于重力,物体的密度大于水的密度。
(4)该装置为连通器,当水静止不流动时,三个饮水杯内水深相同,根据液体压强公式分析水对三个饮水杯底部压强的关系。
10.【答案】A,C
【知识点】大气压强的存在;大气压强的测量方法
【解析】【解答】A.一个标准大气压能支持约76cm高的水银柱,海拔越高,大气压越低。因此在海拔高处做此实验管内外水银柱液面高度差会小于760mm,故A正确;
B.玻璃管倾斜会使得水银柱长度变长,高度不变,故B错误;
C.大气压的值不能直接测量,通过托里拆利实验间接测量出大气压的数值,采用的是转换法,故C正确;
D.要求玻璃管中充满水银,是为了排净管中的空气;管的长度要求约1m左右;若管内是真空,则管内水银柱产生的压强等于大气压强,故D错误。
【分析】(1)大气压的值是,大气压能支持76cm的水银柱;气压跟海拔、季节、天气有关在相同条件下,海拔越高,大气压越低;
(2)玻璃管粗细、是否倾斜、是否弯曲以及水银槽内水银的多少不会影响大气压的测量值;
(3)物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法;
(4)要求玻璃管中充满水银,是为了排净管中的空气,气泡会使测量结果偏小。
11.【答案】A,B
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强计算公式的应用;大气压强的存在;大气压强的测量方法
【解析】【解答】A.正常情况下,中学生的体重约50kg,站立时双脚的接地面积约0.04m2,则中学生对地面的压强约,
故A正确;
B.标准大气压约1.01×105Pa,故B正确;
C.托里拆利实验说明1个标准大气压相当于760mm高的水银柱产生的压强,故C错误;
D.海水百米深处的压强约,
故D错误。
故选AB。
【分析】A.首先估测中学生的重力和接地面积,然后根据计算它对地面的压强;
BC.根据标准大气压强的知识判断;
D.根据液体压强公式计算。
12.【答案】(1)活塞
(2)C
(3)
(4)偏大
(5)
【知识点】大气压强的测量方法
【解析】【解答】(1)根据甲图可知,用力拉动测力计,当注射器的活塞刚刚被拉动时,此时测力计的示数就是大气压力,再根据压强公式计算大气压强,因此研究的是大气对活塞的压力。
(2)若选用图乙中注射器B,当弹簧测力计被拉到最大值时,活塞仍没有滑动,说明大气对B的压力太大。根据F=pS可知,其实就是B的活塞受力面积太大,此时应该选用更细一些的C进行实验。
(3)活塞的受力面积;
则大气压强为:。
(4)实验时,同学们发现,由于活塞与注射器内壁间的摩擦较大,根据F拉=f+F大气可知,将导致测得的大气压值偏大。
(5)当活塞刚开始向左滑动时,测得杯和水的重力为G1,活塞受到的大气压力向右,摩擦力向右,
根据平衡力的知识得到:G1=F+f ①;
当活塞刚开始向右滑动时,测得杯和水的重力为G2,活塞受到的爱情压力向右,摩擦力向左,
根据平衡力的知识得到:G2=F-f ②;
①②联立解得:F=;
那么大气压强为:。
【分析】(1)根据实验的探究过程分析;
(2)根据F=pS分析解答;
(3)首先根据计算活塞的受力面积,再根据计算大气压强;
(4)根据平衡力的知识分析测力计的示数变化即可;
(5)首先根据平衡力的知识列出两个关系式,然后联立计算出大气压强,再根据计算大气压强即可。
13.【答案】(1)3.6;能
(2)压强;0.02
(3)下降;下降;降低
【知识点】弹簧测力计及其使用;压强;大气压强与高度的关系
【解析】【解答】(1)根据图片可知,测力计的分度值为0.2N,则示数为3.6N。
在太空中,所有的物体都处于失重状态,而弹簧测力计测量拉力时与重力无关,因此能使用测力计测量拉力。
(2)根据图乙可知,“MPa”为压强单位。刻度盘上一个大格表示0.2MPa,中间为10个小格,则分度值为:0.2MPa÷10=0.02MPa。
(3)①当室温升高时,球形容器内气体体积膨胀,则下方玻璃管内的水柱会下降;
②将该装置从山脚拿到山顶,高度增大,则大气压强减小,根据p大气=p内+p水可知,水柱压强会减小。根据p=ρ液gh可知,水柱高度减小,即水面下降。
液体沸点随高度的增大而降低,因此此时水的沸点降低。
【分析】(1)根据甲图确定测力计的分度值,根据指针位置读出测力计的示数。在太空中,所有的物体都处于失重状态,分析实验是否与重力有关即可。
(2)根据物理量的单位分析解答。分度值等于一个大格表示的量÷中间的小格数。
(3)①根据温度变化分析容器内气体体积的变化,据此分析玻璃管内水柱的高度变化;
②根据大气压强随高度的变化规律确定此时大气压强的变化,再根据p大气=p内+p水分析水柱压强的变化,最后根据p=ρ液gh判断水柱的高度变化。
根据液体沸点随高度的变化规律解答。
14.【答案】解:∵P0=ρ水gh,
答:若用水来做托里彻利实验,则玻璃管的长度至少需要10m长.
【知识点】大气压强的测量方法
【解析】【分析】本题通过计算说明托里拆利用水银而不用水测定大气压的原因,要求灵活运用液体压强公式求h.
15.【答案】(1)小;低;增大气压可以提高液体的沸点
(2)120;减小;80
【知识点】大气压强与高度的关系;沸点及沸点与气压的关系;大气压的综合应用
【解析】【解答】(1) 第1空、 海拔越高,空气越稀薄,大气压就越小。故该空填“ 小 “;
第2空、 水的沸点与大气压有关,大气压越小,沸点越低。故该空填“ 低 ”;
第3空、 用高压锅煮饭,密封锅内气体受热膨胀,压强增大,沸点升高,在高于 100℃的温度下煮饭,食物更容易煮熟煮烂,所以熟得更快。故该空填“ 增大气压可以提高液体的沸点“;
(2) 第1空、 从表格中可以看出,当压强为 2×105Pa 时,对应的水的沸点是 120℃。故该空填“ 120”;
第2空、 要使高压锅能安全使用且锅内最大压强不超过 1.8×105Pa,那么需要降低锅内压强。而限压阀的重力与锅内压强相关,要减小压强就需要减小限压阀的质量。故该空填“ 减小 “;
第3空、 设新限压阀质量为 m 克,根据锅内压强平衡原理,锅内气体压强产生的向上压力等于限压阀重力产生的向下压力。即,解方程可得 m=80 克,即新限压阀质量为 80 克,原来限压阀质量为 100 克,所以需要减小限压阀质量。故该空填“ 80 ”。
【分析】大气压随海拔变化以及对水沸点的影响,解释了高压锅能使饭菜熟得快的原理,即通过密封使锅内压强增大从而提高沸点。
接着针对高压锅的具体情况,根据给出的数据确定在特定最大压强下对应的水的沸点,然后为了使高压锅安全使用且不超过规定压强,需要调整限压阀质量。通过建立压强平衡的等式来计算新限压阀的合适质量,得出需要减小限压阀质量。
16.【答案】(1)升高
(2)低于;7200
(3)120;减小;80
【知识点】压强的大小及其计算;沸点及沸点与气压的关系
【解析】【解答】(1)液体的沸点与气压有关,气压越大,水的沸点越高,高压锅煮饭就是利用了这一原理;
(2)第1空,大气压与海拔高度有关,海拔越高,气压越低,沸点越低;在高原上,气压低于一个标准大气压,所以,水的沸点低于100℃,水在未达到100℃时开始沸腾;
第2空,锅内气体对锅盖的压力:F压=pS锅=1.6×1.0×105Pa×450×10-4m2=7200N;
(3)第1空,高压锅内气体达到的最大压强为2×105Pa时,对照表格数据可知,锅内水的最高温度能达到120℃;
第2空,第3空,要使此高压锅能继续安全使用,应减小锅内气体达到的最大压强p内,此时限压阀对出气口的压强:p限=p最大-p0=1.8×105Pa-1×105Pa=0.8×105Pa,由可得,此时作用在出气口的压力:F限=p限S=0.8×105Pa×1×10-5 m2=0.8N,此时限压阀的重力:G'=F限=0.8N,配制的限压阀的质量:,故需要减小限压阀的质量。
【分析】(1)液体的沸点与气压有关,气压越大沸点越高;物质由气态转变为液态的过程叫做液化;
(2)大气压与海拔高度的关系:海拔越高,气压越低;沸点与气压有关,气压越低,沸点越低;根据F=pS计算锅内气体对锅盖的作用力;
(3)结合锅内气体能达到的最大压强,然后对照表格得出锅内水的最高温度;
根据锅内气体的最大压强和大气压可计算出作用在限压阀上的压强,然后根据限压阀出气口横截面积可求出限压阀的压力,此时压力等于其重力,然后即可求出限压阀的质量。
1 / 19.4 《大气压强》 筑基提能同步分层练习设计(提升版) 初中物理八年级下册(教科版2024)
一、单选题
1.(2024八下·广州期中)根据你对生活中物理量的认识,指出下列数据最符合生活实际的是( )
A.两个鸡蛋重约1N
B.一个标准大气压约为1000Pa
C.一个普通初中生的质量约500N
D.一个标准大气压可以撑起约76m的水银柱
【答案】A
【知识点】质量及其特性;重力及其大小的计算;大气压强的存在;大气压强的测量方法
【解析】【解答】A.两个鸡蛋质量约为100g,重力约为:
,故A正确;
B.一个标准大气压约为1x105Pa,故B错误;
C.一个普通初中生的质量约50kg,重力约为500N,故C错误;
D.一个标准大气压可以撑起约76cm的水银柱,故D错误。
故选A。
【分析】了解生活中常见的物理量,根据需要进行简单的单位换算或计算,选出符合生活实际的选项。
2.(2024八下·深圳期末)如图1所示侧长图为我国战国时期的青铜汲酒器,取“应龙吸水”之意,反映了我国古人高超的智慧与非凡匠心。如图2所示①和②是使用该汲酒器取酒要经历的过程,手指正确的操作分别是( )
A.①在酒灌入汲酒器后摁住方孔,②将汲酒器放到碗上方后摁住方孔
B.①在酒灌入汲酒器后摁住方孔,②将汲酒器放到碗上方后松开方孔
C.①在酒灌入汲酒器后松开方孔,②将汲酒器放到碗上方后摁住方孔
D.①在酒灌入汲酒器后松开方孔,②将汲酒器放到碗上方后松开方孔
【答案】B
【知识点】连通器原理及其应用;大气压的综合应用
【解析】【解答】取酒时,将汲酒器放入酒水中时,应松开方孔,酒水进入汲酒器,空气从上端的方孔排出,此时汲酒器与酒壶形成连通器,酒进入汲酒器中,之后用拇指摁住方孔向上提起,在外界大气压的作用下,酒水不会向下流出;将酒放到碗中时,松开方孔,酒水在重力的作用下向下流出,进入碗中,B符合题意。
故选B。
【分析】容器中有液体,封住上口,在大气压的作用下,下口液体不流出。
3.(2024八下·玉田期末)如图所示的现象中,与大气压强无关的是( )
A. 吸盘式挂衣钩
B. 凸出的橡皮膜
C. 纸片托水
D. 用吸管喝饮料
【答案】B
【知识点】液体压强的特点;大气压的综合应用
【解析】【解答】A.吸盘式挂钩是将吸盘按在墙壁上挤压,排出里面的空气,在外界大气压强的作用下被压在墙壁上,与大气压强有关,故A不符合题意;
B.橡皮膜凸出,说明液体有向下的压强,与大气压无关,故B符合题意;
C.纸片托水,是由于杯子的水和纸片受到大气压强的作用,不会落下来,与大气压强有关,故C不符合题意;
D.用吸管喝饮料,是由于用力吸出管中的空气,管内气压减小,在外界大气压强的作用下,饮料被压入口中,与大气压强有关,故D不符合题意。
故选:B。
【分析】吸盘式挂钩是利用大气压工作的。凸出的橡皮膜说明液体有重力,与大气压强无关。覆杯实验,说明了大气压的存在,与大气压有关。用吸管喝饮料,吸管内的气体被吸出,压强变小,外界大气压将饮料压入吸管内。
4.(2023八下·兴城期末) 下列对物理量的估计符合生活实际的是( )
A.一本物理书的重力大约是
B.海拔五千多米的哨所,水的沸点约为
C.一个标准大气压可以支撑约高的水柱
D.中学生站立时对地面的压强约为
【答案】C
【知识点】重力及其大小的计算;液体压强计算公式的应用;沸点及沸点与气压的关系
【解析】【解答】A.物理课本的质量大约300g,则重力大约G=mg=0.3kg×10N/kg=3N,故A错误;
B.水的沸点随高度的增大而降低,故五千多米的哨所处的沸点低于100℃,故B错误;
C.标准大气压强为105Pa,则可支持水柱的高度为:,故C正确;
D.中学生对地面的压力F=G=mg=50kg×10N/kg=500N,双脚对地面的接触面积S=500cm2,则双脚站立时对地面的压强:,故D错误。
故选C。
【分析】A.根据G=mg估测物理书的重力;
B.根据液体沸点随气压的变化规律判断;
C.根据液体压强公式p=ρ液gh分析计算;
D.根据F=G=mg估算人对地面的压力,再根据计算人对地面的压强。
5.(2018八下·重庆期末)如图为医院为病人输液的部分装置,图中A为输液瓶,B为滴壶,C为进气管,C与大气相通。则在输液过程中液体匀速下滴,且瓶A中尚有液体,下列说法正确的是( )
①瓶A中液面下降,但A中上方气体的压强不变;
②瓶A中上方气体的压强随液面的下降而增大;
③在瓶中药液输完以前,滴壶B中的气体压强保持不变。
④滴壶B中的气体压强随A中液面的下降而减小;
A.②③ B.①③ C.①④ D.②④
【答案】A
【知识点】大气压强的测量方法
【解析】【解答】瓶A中上方气体的压强为外界大气压与瓶A中的液体产生的压强差,瓶A中的液体面下降,液体产生的压强就减小,所以瓶A中上方气体的压强会增大,①错误,②正确。进气管C处的压强为大气压强,不变化,从C到滴壶B之间的液柱高度不变,所以滴壶B中的气体压强在瓶中药液输完以前是不变的。③正确,④错误。
故答案为:A.
【分析】熟练的掌握被封闭气体的压强大小的求解方法,以瓶A中上方气体为研究对象,根据瓶A中液体的变化情况可判断瓶A中上方气体的压强变化;以滴壶B中的气体为研究对象,分析进气管C处到B处的液柱变化情况,可得知B内气体的压强变化.
6.(粤沪版物理八年级下册第八章第三节大气压与人类生活同步练习)在测量大气压强的实验中,为消除活塞与针筒间摩擦力对实验的影响,某同学采用了图示装置。将注射器筒固定在水平桌面上,把活塞推至注射器筒底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,活塞通过水平细线与烧杯相连。向烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得杯中水的质量为880g;然后向外缓慢抽水,当活塞刚开始向右滑动时,测得杯中水的质量为460g。烧杯质量为100g,活塞面积为7×10-5m2,g=10N/kg,轮轴间的摩擦和绳重不计。则所测大气压的值应为( )
A.1.26×105Pa B.1.10×105Pa C.1.01×105Pa D.0.96×105Pa
【答案】B
【知识点】大气压强的测量方法
【解析】解答:当注射器中的活塞开始向右滑动时,G1=(0.88+0.1)kg×10N/kg=9.8N,对活塞受力分析:f+F=G1=9.8N;
当注射器中的活塞开始向左滑动时,G2=(0.46+0.1)kg×10N/kg=5.6N,对活塞受力分析:F﹣f=G2=5.6N;两式联立解得:F=7.7N;
∴ ;
故选B。
分析:当注射器中的活塞开始向右滑动时,此时摩擦力与所受的大气压力方向相同;当注射器中的活塞开始向左滑动时,此时摩擦力与所受的大气压力方向相反。
7.(粤沪版物理八年级下册第八章第三节大气压与人类生活同步练习)如图是某同学自制的盛水容器的示意图,容器口的橡皮塞中插有一根两端开口的玻璃管,橡皮塞与玻璃管之间、橡皮塞与容器口之间都是密闭的,玻璃管内的水面恰好与下端管口相平.打开阀门K,接一杯水后,关闭阀门,此时玻璃管的下端仍在水中,则接水后与接水前相比较,下列说法错误的是( )
A.玻璃管外的水面下降
B.玻璃管口的水面上升
C.容器底内表面a点的压强不变
D.容器内玻璃管外的气体压强变大
【答案】B
【知识点】大气压的综合应用
【解析】【解答】接水后与接水前相比较,玻璃管外水量减少,所以水面下降,选项A正确,不合题意;
玻璃管内的水面恰好与下端管口相平,说明瓶内空气压强与玻璃管下口上方水的压强和等于大气压强,打开阀门K,由于阀门K里面压强大于外界大气压强,水会流出来,同时瓶内空气压强与玻璃管下口上方水的压强和减小,大气压将空气通过玻璃管压入容器内,始终保持瓶内空气压强与玻璃管下口上方水的压强和等于大气压强,关闭阀门后,玻璃管口的水面不会上升,选项B错误,符合题意;
C、容器内玻璃管口处压强始终不变,且管口的下端仍在水中,故容器底内表面a点的压强不变,选项C正确,不合题意;
由于玻璃管外的水面下降,玻璃管下口上方水的压强变小,又瓶内空气压强与玻璃管下口上方水的压强和等于大气压强不变,容器内玻璃管外的气体压强变大,选项D正确,不合题意;
故选B。
【分析】根据接水后与接水前相比较,玻璃管外水量减少分析水面下降还是上升;液体内部的压强只跟液体的密度和深度有关。
二、多选题
8.(2021八下·天津月考)如图所示的是托里拆利实验的过程,下列说法正确的是( )
A.图1中,在玻璃管内灌满水银是为了排尽管内空气
B.图2中,在把玻璃管倒放入水银槽内时,要等管口浸没在水银内时再松开堵玻璃管口的手
C.图3中,托起水银柱的是大气压
D.图4中,倾斜玻璃管,会使得测量的大气压发生变化
【答案】A,B,C
【知识点】大气压强的测量方法
【解析】【解答】A.在玻璃管内灌满水银是为了排尽管内空气,不影响实验测量结果,A符合题意;
B.在把玻璃管倒放入水银槽内时,要等管口浸没在水银内时再松开堵玻璃管口的手,保证管内液面上方的为真空,不影响实验结果,B符合题意;
C.托起水银柱的是大气压,大气压支持了水银柱使管内液面高出管外液面,C符合题意;
D.倾斜玻璃管,测量的大气压的值不变,因为大气压支持的管内外水银柱的高度差不变,D不符合题意。
故答案为:ABC。
【分析】利用托里拆利实验测量大气压时,水银管要装满水银,倒插在水银槽中,水银柱的高度反应大气压的大小。
9.(2024八下·历下期中)如图为牲畜自动饮水器,以下对饮水器分析正确的是( )
A.当水面静止时,储水箱与三个饮水杯组成连通器
B.控制自动进水的装置应用了杠杆平衡条件的知识
C.控制进水的浮子在水面静止,其密度等于水密度
D.水静止时对A、B、C三处压强关系是
【答案】A,B
【知识点】连通器原理及其应用;大气压强的存在
【解析】【解答】A、如图所示,储水箱与饮水杯A、B、C上端开口、底部相连通,构成连通器,故A正确。
B、当连通器中的液体不流动时,各容器中的液面总是相平的,当牲畜喝水时,饮水杯中的水位下降,大水槽中的水位随之下降,浮子(浮子受到水施加的浮力作用)在重力的作用下就会向下运动,与浮子相连的杆形成了一个省力杠杆,因此控制进水的自动装置,运用了杠杆知识,应用了杠杆的平衡条件,故B正确。
C、控制进水的浮子在水面静止,其密度小于水的密度,故C错误。
D、根据连通器原理可知,当水静止不流动时,三个饮水杯内水深h相同,根据p=ρgh可知,水对三个饮水杯底部压强的关系:pA=pB=pC,故D错误。
故答案为:AB。
【分析】(1)上端开口、底部相连通的容器叫连通器,据此判断。
(2)一根硬棒,在力的作用下可以绕固定点转动,我们把这根硬棒叫做杠杆。
(3)物体的浮沉条件是:上浮时浮力大于重力,物体的密度小于水的密度;悬浮时浮力等于重力,物体的密度等于水的密度;下沉时浮力小于重力,物体的密度大于水的密度。
(4)该装置为连通器,当水静止不流动时,三个饮水杯内水深相同,根据液体压强公式分析水对三个饮水杯底部压强的关系。
10.(2024八下·从江期中)在如图所示的托里拆利实验中,下列说法中正确的是( )
A.在海拔高处做此实验,管内外水银柱液面高度差会小于760 mm
B.玻璃管倾斜会导致大气压支撑的水银柱变高
C.此实验采用了转换法的研究方法
D.因为一个标准大气压能够支撑760 mm高的水银柱,所以在a步骤中可以不灌满水银
【答案】A,C
【知识点】大气压强的存在;大气压强的测量方法
【解析】【解答】A.一个标准大气压能支持约76cm高的水银柱,海拔越高,大气压越低。因此在海拔高处做此实验管内外水银柱液面高度差会小于760mm,故A正确;
B.玻璃管倾斜会使得水银柱长度变长,高度不变,故B错误;
C.大气压的值不能直接测量,通过托里拆利实验间接测量出大气压的数值,采用的是转换法,故C正确;
D.要求玻璃管中充满水银,是为了排净管中的空气;管的长度要求约1m左右;若管内是真空,则管内水银柱产生的压强等于大气压强,故D错误。
【分析】(1)大气压的值是,大气压能支持76cm的水银柱;气压跟海拔、季节、天气有关在相同条件下,海拔越高,大气压越低;
(2)玻璃管粗细、是否倾斜、是否弯曲以及水银槽内水银的多少不会影响大气压的测量值;
(3)物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法;
(4)要求玻璃管中充满水银,是为了排净管中的空气,气泡会使测量结果偏小。
11.(2024八下·深圳期中)下列有关压强的数据,正确的是( )
A.中学生保持立正姿势时,对地面的压强约为13000pa
B.一个标准大气压的大小约为1.01×105Pa
C.托里拆利实验说明76mm水银柱产生的压强约为一个标准大气压
D.海水百米深处的压强约为100kPa
【答案】A,B
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强计算公式的应用;大气压强的存在;大气压强的测量方法
【解析】【解答】A.正常情况下,中学生的体重约50kg,站立时双脚的接地面积约0.04m2,则中学生对地面的压强约,
故A正确;
B.标准大气压约1.01×105Pa,故B正确;
C.托里拆利实验说明1个标准大气压相当于760mm高的水银柱产生的压强,故C错误;
D.海水百米深处的压强约,
故D错误。
故选AB。
【分析】A.首先估测中学生的重力和接地面积,然后根据计算它对地面的压强;
BC.根据标准大气压强的知识判断;
D.根据液体压强公式计算。
三、实验填空题
12.(2023八下·江苏期末)某物理兴趣小组的同学利用图甲所示装置来估测大气压的值,实验器材包括:量程为0~10N的弹簧测力计、10mL注射器A、5mL注射器B、2mL注射器C、一把刻度尺.
(1)本实验研究的是大气对 (选填“活塞”或“注射器筒”)的压力;
(2)若选用图乙中注射器B,当弹簧测力计被拉到最大值时,活塞仍没有滑动,则应该换用注射器 (选填“A”“B”或“C”)来进行实验;
(3)换用所选的注射器重做实验,实验步骤如下:
① 把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔;
② 如图甲所示,安装好器材,水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F为5.2N;
③ 用刻度尺测出注射器全部刻度的长度L为4.00cm;
④ 算出大气压的值为 Pa;
(4)实验时,同学们发现,由于活塞与注射器内壁间的摩擦较大,将导致测得的大气压值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”);
(5)为了消除摩擦力的影响,改进了实验,如图丙所示,将容积为V、全部刻度长度为L的注射器固定在水平桌面上,活塞通过水平细线及定滑轮与烧杯相连,向烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得杯和水的重力为G1,然后向外缓慢抽出杯中的水,当活塞刚开始向右滑动时,测得杯和水的重力为G2,则计算大气压值的表达式为p= (用题中所给字母表示).
【答案】(1)活塞
(2)C
(3)
(4)偏大
(5)
【知识点】大气压强的测量方法
【解析】【解答】(1)根据甲图可知,用力拉动测力计,当注射器的活塞刚刚被拉动时,此时测力计的示数就是大气压力,再根据压强公式计算大气压强,因此研究的是大气对活塞的压力。
(2)若选用图乙中注射器B,当弹簧测力计被拉到最大值时,活塞仍没有滑动,说明大气对B的压力太大。根据F=pS可知,其实就是B的活塞受力面积太大,此时应该选用更细一些的C进行实验。
(3)活塞的受力面积;
则大气压强为:。
(4)实验时,同学们发现,由于活塞与注射器内壁间的摩擦较大,根据F拉=f+F大气可知,将导致测得的大气压值偏大。
(5)当活塞刚开始向左滑动时,测得杯和水的重力为G1,活塞受到的大气压力向右,摩擦力向右,
根据平衡力的知识得到:G1=F+f ①;
当活塞刚开始向右滑动时,测得杯和水的重力为G2,活塞受到的爱情压力向右,摩擦力向左,
根据平衡力的知识得到:G2=F-f ②;
①②联立解得:F=;
那么大气压强为:。
【分析】(1)根据实验的探究过程分析;
(2)根据F=pS分析解答;
(3)首先根据计算活塞的受力面积,再根据计算大气压强;
(4)根据平衡力的知识分析测力计的示数变化即可;
(5)首先根据平衡力的知识列出两个关系式,然后联立计算出大气压强,再根据计算大气压强即可。
13.(2023八下·贵溪期末)亲爱的同学,请你应用所学的物理知识解答下列问题。
(1)图甲所示弹簧测力计的读数是 ;在太空中, (选填“能”或“不能”)使用弹簧测力计测量拉力的大小。
(2)如图乙所示为装在氧气瓶、煤气罐等物体上的压力表,根据表上的“MPa”可知该表测量的是 (选填“压力”或“压强”),图乙中压力表的分度值为 MPa。
(3)图丙所示,这是华华同学设计的一个装置,球形玻璃容器中有部分气体。
①将该装置放在实验室中,当室温升高时,球形容器下方玻璃管内的水柱会 (选填“上升”“下降”或“不变”)。
②将该装置从山脚拿到山顶,球形容器下方玻璃管内水柱会 (选填“上升”“下降”或“不变”),此时水的沸点会 (选填“升高”“降低”或“不变”)。
【答案】(1)3.6;能
(2)压强;0.02
(3)下降;下降;降低
【知识点】弹簧测力计及其使用;压强;大气压强与高度的关系
【解析】【解答】(1)根据图片可知,测力计的分度值为0.2N,则示数为3.6N。
在太空中,所有的物体都处于失重状态,而弹簧测力计测量拉力时与重力无关,因此能使用测力计测量拉力。
(2)根据图乙可知,“MPa”为压强单位。刻度盘上一个大格表示0.2MPa,中间为10个小格,则分度值为:0.2MPa÷10=0.02MPa。
(3)①当室温升高时,球形容器内气体体积膨胀,则下方玻璃管内的水柱会下降;
②将该装置从山脚拿到山顶,高度增大,则大气压强减小,根据p大气=p内+p水可知,水柱压强会减小。根据p=ρ液gh可知,水柱高度减小,即水面下降。
液体沸点随高度的增大而降低,因此此时水的沸点降低。
【分析】(1)根据甲图确定测力计的分度值,根据指针位置读出测力计的示数。在太空中,所有的物体都处于失重状态,分析实验是否与重力有关即可。
(2)根据物理量的单位分析解答。分度值等于一个大格表示的量÷中间的小格数。
(3)①根据温度变化分析容器内气体体积的变化,据此分析玻璃管内水柱的高度变化;
②根据大气压强随高度的变化规律确定此时大气压强的变化,再根据p大气=p内+p水分析水柱压强的变化,最后根据p=ρ液gh判断水柱的高度变化。
根据液体沸点随高度的变化规律解答。
四、解答与计算题
14.若用水来代替水银做托里折利实验,则玻璃管的长度至少需要多长?(g =10牛/千克)
【答案】解:∵P0=ρ水gh,
答:若用水来做托里彻利实验,则玻璃管的长度至少需要10m长.
【知识点】大气压强的测量方法
【解析】【分析】本题通过计算说明托里拆利用水银而不用水测定大气压的原因,要求灵活运用液体压强公式求h.
15.(2024八下·信宜月考)阅读短文,回答问题.
高压锅
如图为某型号高压锅的示意图,锅盖上有一个空心柱为排气孔,空心柱上戴着一个帽子为限压阀,当高压锅内气体的压强超过安全值时,锅内气体就会冲开限压阀,气体跑出一部分,使锅内气压减小,现有一个直径为24cm,空心柱小孔横截面积为10mm2,限压阀的质量为100g的高压锅,要用它来煮饭,若当时的大气压为1.0×105Pa.
(1)在海拔越高的地方,大气压越 ,水的沸点就越 ,用高压锅煮饭可以使饭菜熟得更快,理由: .
(2)下表为不同气压下水的沸点,已知此高压锅内气体能达到的最大压强为2×105Pa,锅内水的最高温度能达到 ℃.经商品质量检验部门检测,此高压锅内气体的最大压强不能超过1.8×105Pa,如果要使此高压锅能继续安全使用,原来的限压阀不能使用,需要 (选填“增大”或“减小”)质量的,通过已知条件计算,新限压阀质量为 g。
p/105Pa 0.98 1.01 1.13 1.29 1.48 1.69 1.80 2.00
t/℃ 99 100 103 107 111 115 117 120
【答案】(1)小;低;增大气压可以提高液体的沸点
(2)120;减小;80
【知识点】大气压强与高度的关系;沸点及沸点与气压的关系;大气压的综合应用
【解析】【解答】(1) 第1空、 海拔越高,空气越稀薄,大气压就越小。故该空填“ 小 “;
第2空、 水的沸点与大气压有关,大气压越小,沸点越低。故该空填“ 低 ”;
第3空、 用高压锅煮饭,密封锅内气体受热膨胀,压强增大,沸点升高,在高于 100℃的温度下煮饭,食物更容易煮熟煮烂,所以熟得更快。故该空填“ 增大气压可以提高液体的沸点“;
(2) 第1空、 从表格中可以看出,当压强为 2×105Pa 时,对应的水的沸点是 120℃。故该空填“ 120”;
第2空、 要使高压锅能安全使用且锅内最大压强不超过 1.8×105Pa,那么需要降低锅内压强。而限压阀的重力与锅内压强相关,要减小压强就需要减小限压阀的质量。故该空填“ 减小 “;
第3空、 设新限压阀质量为 m 克,根据锅内压强平衡原理,锅内气体压强产生的向上压力等于限压阀重力产生的向下压力。即,解方程可得 m=80 克,即新限压阀质量为 80 克,原来限压阀质量为 100 克,所以需要减小限压阀质量。故该空填“ 80 ”。
【分析】大气压随海拔变化以及对水沸点的影响,解释了高压锅能使饭菜熟得快的原理,即通过密封使锅内压强增大从而提高沸点。
接着针对高压锅的具体情况,根据给出的数据确定在特定最大压强下对应的水的沸点,然后为了使高压锅安全使用且不超过规定压强,需要调整限压阀质量。通过建立压强平衡的等式来计算新限压阀的合适质量,得出需要减小限压阀质量。
16.(2024八下·顺德期中)阅读短文,回答问题:
高压锅
如图为高压锅的示意图,锅盖上有一个空心柱为排气孔,空心柱上戴着一个帽子为限压阀,当高压锅内气体的压强超过安全值时,锅内气体就会冲开限压阀,气体跑出一部分,使锅内气压减小。现有一个直径为24cm,空心柱小孔横截面积为10mm2,限压阀的质量为100g的高压锅,要用它来煮饭,若当时的大气压为1.0×105Pa。
(1)用高压锅煮饭,可以增大锅内气体的压强,使水的沸点 (“升高”或“降低”),从而使饭菜熟得更快:
(2)高压锅是一种实用的厨具,登山队很喜欢使用它,因为在高原上,气压 (填“高于”或“低于”一个标准大气压,水在未达到10C时开始沸腾。若如图某型号的高压锅的锅盖面积为450cm2,当锅内水蒸气的压强达到1.6个当时大气压时,锅内气体对锅盖的作用力(压力)为 N;
(3)下表为不同气压下水的沸点,已知此高压锅内气体能达到的最大压强为2×105Pa,锅内水的最高温度能达到 ℃.经商品质量检验部门检测,此高压锅内气体的最大压强不能超过8×105Pa,如果要使此高压锅能继续安全使用,原来的限压阀不能使用,需要 (选填“增大”或“减小”)质量的,通过已知条件计算,新限压阀质量为 g。
p/105Pa 0.98 1.01 1.13 1.29 1.48 1.69 1.80 2.00
t/℃ 99 100 103 107 111 115 117 120
【答案】(1)升高
(2)低于;7200
(3)120;减小;80
【知识点】压强的大小及其计算;沸点及沸点与气压的关系
【解析】【解答】(1)液体的沸点与气压有关,气压越大,水的沸点越高,高压锅煮饭就是利用了这一原理;
(2)第1空,大气压与海拔高度有关,海拔越高,气压越低,沸点越低;在高原上,气压低于一个标准大气压,所以,水的沸点低于100℃,水在未达到100℃时开始沸腾;
第2空,锅内气体对锅盖的压力:F压=pS锅=1.6×1.0×105Pa×450×10-4m2=7200N;
(3)第1空,高压锅内气体达到的最大压强为2×105Pa时,对照表格数据可知,锅内水的最高温度能达到120℃;
第2空,第3空,要使此高压锅能继续安全使用,应减小锅内气体达到的最大压强p内,此时限压阀对出气口的压强:p限=p最大-p0=1.8×105Pa-1×105Pa=0.8×105Pa,由可得,此时作用在出气口的压力:F限=p限S=0.8×105Pa×1×10-5 m2=0.8N,此时限压阀的重力:G'=F限=0.8N,配制的限压阀的质量:,故需要减小限压阀的质量。
【分析】(1)液体的沸点与气压有关,气压越大沸点越高;物质由气态转变为液态的过程叫做液化;
(2)大气压与海拔高度的关系:海拔越高,气压越低;沸点与气压有关,气压越低,沸点越低;根据F=pS计算锅内气体对锅盖的作用力;
(3)结合锅内气体能达到的最大压强,然后对照表格得出锅内水的最高温度;
根据锅内气体的最大压强和大气压可计算出作用在限压阀上的压强,然后根据限压阀出气口横截面积可求出限压阀的压力,此时压力等于其重力,然后即可求出限压阀的质量。
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