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人教版八年级物理(2024)下册第九章压强
第4节 跨学科实践:制作简易活塞式抽水机 (基础训练)
【基础巩固练习】
1.(2025年吉林长春期中考试题)下列实例中,与活塞式抽水机抽水原理不同的是【 】
A.马德堡半球实验
c.利用船闸让船通行
B.用吸盘挂钩挂物体
D.用注射器吸取药液
【答案】C
【解析】活塞式抽水机抽水,通过活塞上移使活塞下方的桶内气压减小,水在外界大气压的作用下,被压入桶内,其原理是利用大气压把水从低处抽到高处的。
A.马德堡半球实验通过抽出球内空气形成气压差,利用大气压力使两半球紧密结合,其原理与活塞式抽水机的原理相同;
B.吸盘挂钩通过挤出内部空气形成低压区,在外界大气压作用下紧贴墙面,其原理与活塞式抽水机的原理相同;
C.当船从江河上游进入闸室时,上游河道和闸室构成上端开口下端连通的连通器:当船从闸室进入下游时,闸室和下游河道构成连通器。所以船闸是利用连通器工作的,与活塞式抽水机抽水原理不同;
D.注射器吸取药液时,活塞上提使管内气压减小,药液在大气压作用下进入针管,其原理与活塞式抽水机的原理相同。
2.(2025年湖北武汉期中考试题)图甲是某小组用自己制作的简易活塞式抽水机抽水的情景。该抽水机的结构如图乙所示,将塑料片粘在活塞上作为阀门A,把玻璃球放到瓶子里作为阀门B.当抽水机连续出水时,向上提起活塞,阀门A________(选填“打开”或“关闭”),低处的水受到_________的作用推开阀门B进入圆筒;压下活塞时,阀门______(选填“A”或“B”)关闭,水受阻不能向下流动。
【答案】关闭 大气压 B
【解析】由图可知,当抽水机连续出水时,向上提起活塞,阀门A受到上方水的压力作用而关闭,上面的水被提向高处;活塞下面的空气稀薄,气压小于外界大气压,于是,低处的水由于受到大气压的作用推开阀门B进入圆筒。压下活塞时,水受到向下的压力,阀门B被水压紧关闭,水受阻不能向下流动。
3.(2025年安徽安庆期中考试题)如图,是小雷同学根据设计图制作的简易活塞式抽水机,将圆筒放到装有水的盆中,上下抽动活塞,水就被抽了上来。结合自己操作中观察到的现象,他做了如下总结,其中正确的是【 】
A.抽水机是利用流体压强与流速的关系的原理工作的
B.在一个标准大气压下,活塞式抽水机提升水的最大高度可以达到12m
C.当压下活塞时,此时阀门B打开,阀门A关闭
D.抽水时,活塞向上运动,阀门A关闭,阀门B打开
【答案】D
【解析】A.活塞式抽水机是大气压将水从低处抽到高处的;
B.由p=ρgh得,一个标准大气压下,活塞式抽水机提升水的最大高度
C.当压下活塞时,此时阀门A被圆筒中的水冲开,阀门B被水压住关闭
D.抽水时,活塞向上运动,活塞下出现真空区域,低处的水在大气压作用下将阀门B冲开,阀门A被活塞上方的水压下关闭。
4.(2025年广东佛山三水期中联考题)洗手液瓶中的按压式吸液结构如图所示。
(1)按压式瓶盖的工作原理和__________(选填“活塞式抽水机”或“船闸”)的工作原理相同。
(2)洗手液能被“吸”上来是利用了_____________。向下按压后松手时,液体从导液管通过进液阀门进入储液筒,是因为瓶内气压_______(选填“大于”、“小于”或“等于”)储液筒中气压。
【答案】活塞式抽水机 大气压(或气压) 大于
【解析】 (1)按压式瓶盖的工作原理:出液管在弹簧的作用下向上运动时,储液筒内气压变小,液体在气压差的作用下推开进液阀门进入储液筒,按压瓶盖,进液阀门被液体压下而关闭,液体冲开出液阀门进入出液管。按压式瓶盖利用的是大气压强(或气压),与活塞式抽水机的原理相同。
(2)洗手液能被“吸”上来是利用了大气的压强。向下按压后松手时,液体从导液管通过进液阀门进入储液筒,说明瓶中气压大于储液筒中气压。
5.课外学习小组开展了制作简易活塞式抽水机的实践活动,同学们集思广益,各显身手,下面是小组同学们交流的实践过程,请将下列内容补充完整:
【项目实施】
(1)首先需要了解活塞式抽水机的结构及工作原理:取一个注射器,把针头插到装有水的盆中,向上拉动活塞,就能看到水从低处升到高处,这是靠___________的作用,使水升到高处的。结合托里拆利实验,同学们想到尝试设计一款活塞式抽水机。通过计算同学们得出抽水机提升水的最大高度约为______m(已知标准大气压p0=1.0×105Pa,ρ水=1.0×105kg/m3,g取9.8N/kg).在初步了解了活塞式抽水机的工作原理之后,小明设计了一个如图甲所示的抽水机,当活塞在圆筒内上升到出水管S后继续上升,会发生的现象是【 】
A.水从出水管S流出
B.圆筒内水随活塞继续上升
C.圆筒内水面开始下降
D.水保持在出水管S管口下方附近不动,既不上升也不下降
【项目改进】
(2)小明参照图乙所示的活塞式抽水机的结构,对自制抽水机进行了如下改进,如图丙所示:
1.剪下洗涤液的空瓶子的瓶底,瓶子上部作为抽水机的圆筒。把瓶底再略剪一小部分作为活塞,使瓶底的外径与瓶子的内径相吻合。
2.在瓶子的侧壁上打一个出水口,插上一段塑料管作为出水管。拔掉瓶盖上的小帽,把瓶口作为进水口。
3.在活塞上打两个孔,中间的孔用来固定筷子。用橡皮膏把塑料片的一边黏在活塞上,使塑料片能盖住孔A,作为一个阀门。把玻璃球放到瓶子里作为另一个阀门B.
4.装上活塞,抽水机就组装好了。将瓶口朝下浸入水中,向上拉动活塞,此时阀门B下方的压强______(选填“大于”或“小于”)阀门B上方的压强,阀门B下方的水推开阀门B进入圆筒中,活塞反复上下运动,最终成功将水抽到高处。
【项目反思】
(3)小明和同学们发现这样一个问题,自制的活塞式抽水机在工作前,向圆筒内灌入一些水,抽水会更容易,这样做的主要目的是_________________________________________。小明还发现每个小组制作的抽水机模型各具特色,下列做法能使活塞式抽水机的工作运转流畅的是【 】
A.减少活塞和管壁之间的摩擦 B.减少圆筒的重量 C.减少活塞的重量
【答案】(1)大气压 10.3 C (2)4.大于 (3)在活塞上拉时活塞下形成真空,低处的水在大气压作用下进入圆筒中 A
【解析】 (1)把注射器针头插到装有水的盆中,向上拉动活塞,水从低处升到高处,这是靠大气压的作用,使水升到高处的。
由p=ρgh得,一个标准大气压下,活塞式抽水机提升水的最大高度约为
在图甲所示的抽水机中,当活塞在圆筒内上升到出水管S后继续上升,圆筒中的水在重力作用下水面开始下降。
(2)将图丙中的瓶口朝下浸入水中,向上拉动活塞,此时阀门B下方的压强大于阀门B上方的压强,阀门B下方的水推开阀门B进入圆筒中,活塞反复上下运动将水抽到高处。
(3)自制的活塞式抽水机在工作前,向圆筒内灌入一些水,抽水会更容易,这样做的主要目的是使活塞在上拉时,活塞下形成真空,在大气压作用下将水压入圆筒中。
在制作的抽水机模型中,能使活塞式抽水机的工作运转流畅的是减少活塞和管壁之间的摩擦。
【能力提升练习】
6.(2025年重庆南川期末考试题)如图所示事例中,属于利用大气压的是【 】
【答案】C
【解析】活塞式抽水机是利用大气压来工作的,而下水道弯管、锅炉水位计和船闸都是利用连通器原理工作的。
7.(2025年河南洛阳期中考试题)活塞式抽水机是利用__________把水从低处抽到高处的。使用时如图所示,提起活塞,阀门B________(选填“打开”或“关闭”),低处的水冲开阀门A进入圆筒;当下压活塞时,阀门A被水压下而________(选填“打开”或“关闭”),水冲开阀门B涌到活塞上面;再提起活塞时,活塞上面的水迫使阀门B关闭,水从出水管流出;与此同时,低处的水又在大气压的作用下推开阀门A进入圆筒。这样,活塞不停地上下移动,水就从管口连续不断地流出。
【答案】大气压 关闭 关闭
【解析】活塞式抽水机是利用大气压把水从低处抽到高处的。图示的活塞式抽水机使用时,提起活塞,阀门B被活塞上方的水下压着关闭,低处的水在大气压作用下冲开阀门A进入圆筒;当下压活塞时,阀门A被水压下而关闭,活塞下方的水将阀门B冲开进入活塞上方。
8.(2025年山东青岛即墨期中考试题)清明假期小杰随爸妈回乡祭祖,在帮奶奶做家务时,发现奶奶家院子里还有一口压井,通过查资料他明白了这口压井是靠活塞式抽水机来取水的,其某个工作环节如图所示,此时活塞向上移动,_______阀门关闭,水在_______的作用下冲开______阀门,流入圆筒。你身边还有应用该原理的实例吗 请任意举出两例:__________________、________________。
【答案】A 大气压 B 用吸管喝饮料 吸盘挂衣钩
【解析】由图可知,活塞向上移动时,阀门A关闭,在大气压作用下,低处的水向上运动,冲开阀门B进入圆筒中。活塞式抽水机是利用大气压工作的,利用大气压工作的还有吸盘式挂衣钩、用吸管喝饮料、拔火罐等。
9.【跨学科实践】在跨学科实践课上,小阳和同组的同学利用一个用来装洗涤液的空瓶子、一根筷子、一块塑料片、一个玻璃球、一块橡皮膏、一根塑料管制作了一个简易的活塞式抽水机,如图所示。
(1)当拉动活塞向上运动时,阀门关闭,储水仓里的空气变稀薄,气压_______外界的大气压,于是,水在大气压的作用下推开玻璃球流入储水仓;
(2)当推动活塞向下运动时,玻璃球挡住瓶口,而阀门将__________,储水仓的水涌到活塞上面;
(3)某小组制作的抽水机放入水中抽水时,无论怎样移动活塞,出水口都没有水流出,可能的原因是___________________________。
【答案】(1)小于 (2)被推开 (3)装置漏气
【解析】(1)当拉动活塞向上运动时,阀门关闭,储水仓体积增大,储水仓内的空气变稀薄,气
压减小,储水仓内的气压小于外界的大气压,水在压强差作用下推开玻璃球流入储水仓。
(2)当推动活塞向下运动时,玻璃球挡住瓶口,而阀门将打开,储水仓的水涌到活塞上面,这是因为活塞下压,玻璃球挡住瓶口,储水仓内水受阻不能向下流动,于是推开阀门,涌到活塞上面。
(3)将制作的抽水机放入水中抽水时,无论怎样移动活塞,出水口都没有水流出,可能是装置漏气导致的。因为如果活塞与筒壁之间、各连接处等存在缝隙,都会使空气进入,无法形成足够的气压差,水就不能被抽到储水仓。
10.【跨学科实践】制作简易活塞式抽水机
(1)我国古人很早就开始认识和应用大气压了。图甲为我国战国时期的青铜汲酒器及其简易图。如图乙,将其放入酒中时,汲酒器和酒缸就构成了一个________,酒水由底部的圆孔b流进汲酒器内,用拇指压住a 孔并向上提起,在________的作用下酒水不会从b 孔流出;松开拇指,在______的作用下酒水便会缓缓流下。
怎么才能不断地将液体提升到高处呢?下面我们就自己动手制作一个简易活塞式抽水机。
【活塞式抽水机的工作原理】
(2)如图1甲所示,取一个注射器,把针头插到装水的杯子中,向上拉动活塞,能看到水从低处升到高处,简易图如图1乙所示。水为什么跟着活塞上升?______________________________。
图1
(3)当活塞往下压时,水从针头处喷出,回到杯子里。如何才能不断地将水提升到高处呢?活塞式抽水机解决了这个问题。
图2
①如图2甲所示,提起活塞时,阀门___关闭,大气压迫使水推开阀门___,进入圆筒。
②如图2乙所示,压下活塞时,阀门B ______,活塞下面的水推开阀门___,涌入活塞上面。
③如图2丙所示,再提起活塞时,阀门___关闭,它上面的水从出水管流出,________迫使水推开阀门B ,水就进入圆筒。
【设计并制作活塞式抽水机】
了解活塞式抽水机的工作原理后,用准备的密封性好的圆筒、橡胶垫材质的活塞等制作活塞式抽水机。在制作过程中,思考以下问题:
(4)如果活塞比圆筒大,活塞会放不进圆筒中;如果活塞比圆筒小得多,会出现的现象是______________________________。因此,活塞要比圆筒略小一些。
(5)为什么可以用玻璃球作为下面的阀门,从活塞式抽水机工作时玻璃球的工作情况解释。
【答案】(1)连通器 大气压 重力 (2)注射器筒内是真空,活塞上提,大气压就把水压上来了 (3)①A B ②关闭 A ③A 大气压 (4)活塞往上提时,水不会被提上去 (5)向上提活塞,水在大气压的作用下支撑起玻璃球并进入圆筒,向下压活塞,玻璃球在重力的作用下落在筒口,堵住筒口从而使水不能流回去
【解析】(1)把汲酒器放入酒中时,汲酒器和酒缸就构成了一个连通器,酒水由底部的圆孔b流进汲酒器内,用拇指压住a 孔并向上提起,在大气压的作用下酒水不会从b 孔流出;松开拇指,在酒水所受的重力作用下酒水便会缓缓流下。
(2)在图1乙所示的装置中,向上拉动活塞,活塞下方是真空,大气压就把水从低处压上来。
(3)①如图2甲所示,提起活塞时,阀门A关闭,大气压迫使水推开阀门B,进入圆筒。
②如图2乙所示,压下活塞时,阀门B 关闭,活塞下面的水推开阀门A,涌入活塞上面。
③如图2丙所示,再提起活塞时,阀门A关闭,它上面的水从出水管流出,大气压迫使水推开阀门B,水就进入圆筒。
(4)如果活塞比圆筒小得多,活塞往上提时,由于内、外气压相等,会出现水不会被提上去的现象。
(5)向上提活塞,水在大气压的作用下支撑起玻璃球并进入圆筒,向下压活塞,玻璃球在重力的作用下落在筒口,堵住筒口从而使水不能流回去。
【素养提升练习】
11.(2025年福建宁德期末考试题)活塞式抽水机主要由圆筒、活塞、两个只能向上开启的阀门A、B、出水管等组成,活塞向上提升时,两个阀门的工作状态如图所示。当活塞向下压时,两个阀门的工作状态是【 】
A.阀门A打开,阀门B关闭
C.阀门A关闭,阀门B关闭
B.阀门A打开,阀门B打开
D.阀门A关闭,阀门B打开
【答案】A
【解析】当图示中的活塞式抽水机的活塞向下压时,阀门B被水压下而关闭,活塞下方的水将阀门A冲开进入活塞上方。
12.(2025年河南郑州期中考试题)如图所示为活塞式抽水机的工作原理示意图。如图甲,提起活塞时,阀门A关闭,活塞下面的空气稀薄,气压______(选填“大于”或“小于”)外界的大气压,于是,低处的水在大气压作用下推开阀门B,进入圆筒;如图乙,压下活塞时,阀门B关闭,活塞下面的水推开阀门_____,涌入活塞上面;如图丙,再提起活塞时,活塞上面的水迫使阀门 _____关闭,水从出水管流出。
【答案】小于 A A
【解析】图甲中活塞式抽水机提起活塞时,阀门A关闭,活塞下面的空气稀薄,气压小于外界的大气压,低处的水在大气压作用下推开阀门B进入圆筒;图乙中压下活塞时,阀门B关闭,活塞下面的水推开阀门A,涌入活塞上面;图丙中再提起活塞时,活塞上面的水迫使阀门A关闭,水从出水管流出,不能从阀门A流下去。
13.(2024年湖北武汉期中考试题)抽水机也叫水泵,如图是活塞式抽水机工作原理的示意图。其中,活塞跟筒壁紧密接触但是可以上下滑动,A、B是只能向上开启的阀门,这样,活塞不停地上下移动,水就从管口连续不断地流出,下列说法正确的是(1标准大气压下)【 】
A.阀门A向上打开利用了大气压
B.阀门B与外部液面高度差不能超过约10m
C.出水管口与外部液面的高度差不能超过约10m
D.阀门B向下关闭利用了大气压
【答案】B
【解析】由图可知,活塞式抽水机在使用时,提起活塞时,阀门A受到上方大气压的作用而关闭,活塞下面的空气变稀薄,气压小于外界大气压,于是低处的水在大气压的作用下推开阀门B进入圆筒;当压下活塞时,阀门B受水的压力而关闭,水不能向下流,于是水产生向上的压力冲开阀门A进入A的上部,再提起活塞时,活塞上面的水使阀门A关闭,水被活塞提起,从出水管中流出来;
1标准大气压大约能支持10m高的水柱,所以阀门B与外部液面高度差不能超过约10m.
14.(2025年辽宁沈阳期末考试题)图甲为活塞式抽水机结构图,图乙为小明同学根据图甲自制的活塞式抽水机。在制作和使用的过程中,以下做法合理的是【 】
A.随意选择任何材料制作阀门,都可以使抽水机正常工作
B.活塞与圆筒需紧密接触同时可以上下拉动活塞
C.将抽水机放置在密闭真空环境中使用
D.使用此抽水机抽水,活塞向下运动时,两个阀门都打开
【答案】B
【解析】A.制作活塞式抽水机的进水阀门和出水阀门的材料必须坚硬而且不够与活塞和进水管密合,这样才能够使抽水机正常工作;
B.活塞式抽水机的活塞和圆筒必须紧密接触而且摩擦要小,这样既能够密封不漏气而且容易上下移动;
C.活塞式抽水机利用大气压将水从低处抽到高处,放置在密闭真空环境中不能使用;
D.使用活塞式抽水机抽水,活塞向下运动时,进水管口的阀门被水压下关闭,水不能向下流,活塞上的阀门被水冲开进入活塞上方。
15.【跨学科实践】(2025年辽宁丹东期末考试题)在跨学科实践课上,某小组开展了“制作简易活塞式抽水机”的项目化学习活动。下面是该小组同学的实践过程,请帮助完成下列内容:
【项目分解】
(1)制作简易活塞式抽水机
(2)用活塞式抽水机抽水
【项目实施】
(1)制作简易活塞式抽水机
组员们先观察了生活中活塞式抽水机的结构,如图甲所示。该小组选用生活中常见的材料制作了如图乙所示的装置,此装置中的活塞是利用剪下来的瓶底制作而成,为了提升抽水效率,小组成员在活塞上打了四个通水孔(如图丙中A图)。接下来需要将活塞上的通水孔变成单向阀门,于是小组成员在气球上剪下一块和活塞大小相当的乳胶膜(如图丙中B图),为了能够实现利用该装置抽水的目的,应将乳胶膜粘在活塞的上表面还是下表面 答:__________________________。
(2)用活塞式抽水机抽水
(3)活塞式抽水机制作完成后,将瓶口朝下浸入水中,上下拉动活塞,水便在___________的作用下被抽上来。我国某地区的气压为0.65×105Pa,利用图甲的活塞式抽水机理想状态下在该地区可将水抽高______m. (g取10N/kg,ρ水 =1.0×103kg/m3)
【项目拓展】
风箱是一种用来产生风力的设备(如图丁),我国汉朝便有了关于风箱使用的记载,在冶炼金属和烧饭的过程中,常用风箱来增加气流,达到助燃的目的。它的工作原理与活塞式抽水机相同,如图戊是风箱的内部结构图,当左右推拉手柄M时,活塞便会左右运动,改变箱内的空间分配,当空间变小时,气压就会增大,当空间变大时,气压就会减小。
A、B、C三处各有一个通风口,并安装有阀门,在气流的作用下每个阀门都可以在当前位置和虚线位置之间绕01、02、03点转动。
(1)在活塞移动过程中,依据A、B、C三处阀门的开合情况,可以判断出______处为出风口。
(2)当左右推拉此风箱的手柄M时,关于出风口气流情况,下列说法正确的是【 】
A.只有活塞向左运动时出风口出风
B.只有活塞向右运动时出风口出风
C.活塞左右运动时出风口都会出风
D.活塞左右运动时出风口都不会出风
【答案】【项目实施】(1)上表面 (2)大气压 6.5 【项目拓展】(1)B (2)C
【解析】【项目实施】(1)为了能够实现利用该装置抽水的目的,应将乳胶膜粘在活塞的上表面,这样活塞上移时密封,下移时可以让玻璃球上方的水通过通水孔流到活塞上方。
(2)活塞式抽水机抽水时,活塞下圆筒内气压小于外界大气压,水在大气压的作用下被抽上来。该地区利用图甲的活塞式抽水机抽水,理想状态下可将水抽高
【项目拓展】(1)当向左推手柄M时,活塞便会向左运动,风箱左半部分空间变小,气压增大,阀门A关闭,B向右摆动,风从B处吹出,风箱右半部分空间变大,气压减小,阀门C打开,空气由C进入风箱;当向右拉手柄M时,活塞便会向右运动,风箱右半部分空间变小,气压增大,阀门C关闭,B向左摆动,风从B处吹出,风箱左半部分空间变大,气压减小,阀门A打开,空气由A进入风箱;因此可以判断出B处为出风口。
(2)当左右推拉此风箱的手柄M时,活塞左右运动,出风口都会出风。/ 让教学更有效 精品试卷 | 初中物理
人教版八年级物理(2024)下册第九章压强
第4节 跨学科实践:制作简易活塞式抽水机 (基础训练)
【基础巩固练习】
1.(2025年吉林长春期中考试题)下列实例中,与活塞式抽水机抽水原理不同的是【 】
A.马德堡半球实验
c.利用船闸让船通行
B.用吸盘挂钩挂物体
D.用注射器吸取药液
2.(2025年湖北武汉期中考试题)图甲是某小组用自己制作的简易活塞式抽水机抽水的情景。该抽水机的结构如图乙所示,将塑料片粘在活塞上作为阀门A,把玻璃球放到瓶子里作为阀门B.当抽水机连续出水时,向上提起活塞,阀门A________(选填“打开”或“关闭”),低处的水受到_________的作用推开阀门B进入圆筒;压下活塞时,阀门______(选填“A”或“B”)关闭,水受阻不能向下流动。
3.(2025年安徽安庆期中考试题)如图,是小雷同学根据设计图制作的简易活塞式抽水机,将圆筒放到装有水的盆中,上下抽动活塞,水就被抽了上来。结合自己操作中观察到的现象,他做了如下总结,其中正确的是【 】
A.抽水机是利用流体压强与流速的关系的原理工作的
B.在一个标准大气压下,活塞式抽水机提升水的最大高度可以达到12m
C.当压下活塞时,此时阀门B打开,阀门A关闭
D.抽水时,活塞向上运动,阀门A关闭,阀门B打开
4.(2025年广东佛山三水期中联考题)洗手液瓶中的按压式吸液结构如图所示。
(1)按压式瓶盖的工作原理和__________(选填“活塞式抽水机”或“船闸”)的工作原理相同。
(2)洗手液能被“吸”上来是利用了_____________。向下按压后松手时,液体从导液管通过进液阀门进入储液筒,是因为瓶内气压_______(选填“大于”、“小于”或“等于”)储液筒中气压。
5.课外学习小组开展了制作简易活塞式抽水机的实践活动,同学们集思广益,各显身手,下面是小组同学们交流的实践过程,请将下列内容补充完整:
【项目实施】
(1)首先需要了解活塞式抽水机的结构及工作原理:取一个注射器,把针头插到装有水的盆中,向上拉动活塞,就能看到水从低处升到高处,这是靠___________的作用,使水升到高处的。结合托里拆利实验,同学们想到尝试设计一款活塞式抽水机。通过计算同学们得出抽水机提升水的最大高度约为______m(已知标准大气压p0=1.0×105Pa,ρ水=1.0×105kg/m3,g取9.8N/kg).在初步了解了活塞式抽水机的工作原理之后,小明设计了一个如图甲所示的抽水机,当活塞在圆筒内上升到出水管S后继续上升,会发生的现象是【 】
A.水从出水管S流出
B.圆筒内水随活塞继续上升
C.圆筒内水面开始下降
D.水保持在出水管S管口下方附近不动,既不上升也不下降
【项目改进】
(2)小明参照图乙所示的活塞式抽水机的结构,对自制抽水机进行了如下改进,如图丙所示:
1.剪下洗涤液的空瓶子的瓶底,瓶子上部作为抽水机的圆筒。把瓶底再略剪一小部分作为活塞,使瓶底的外径与瓶子的内径相吻合。
2.在瓶子的侧壁上打一个出水口,插上一段塑料管作为出水管。拔掉瓶盖上的小帽,把瓶口作为进水口。
3.在活塞上打两个孔,中间的孔用来固定筷子。用橡皮膏把塑料片的一边黏在活塞上,使塑料片能盖住孔A,作为一个阀门。把玻璃球放到瓶子里作为另一个阀门B.
4.装上活塞,抽水机就组装好了。将瓶口朝下浸入水中,向上拉动活塞,此时阀门B下方的压强______(选填“大于”或“小于”)阀门B上方的压强,阀门B下方的水推开阀门B进入圆筒中,活塞反复上下运动,最终成功将水抽到高处。
【项目反思】
(3)小明和同学们发现这样一个问题,自制的活塞式抽水机在工作前,向圆筒内灌入一些水,抽水会更容易,这样做的主要目的是_________________________________________。小明还发现每个小组制作的抽水机模型各具特色,下列做法能使活塞式抽水机的工作运转流畅的是【 】
A.减少活塞和管壁之间的摩擦 B.减少圆筒的重量 C.减少活塞的重量
【能力提升练习】
6.(2025年重庆南川期末考试题)如图所示事例中,属于利用大气压的是【 】
7.(2025年河南洛阳期中考试题)活塞式抽水机是利用__________把水从低处抽到高处的。使用时如图所示,提起活塞,阀门B________(选填“打开”或“关闭”),低处的水冲开阀门A进入圆筒;当下压活塞时,阀门A被水压下而________(选填“打开”或“关闭”),水冲开阀门B涌到活塞上面;再提起活塞时,活塞上面的水迫使阀门B关闭,水从出水管流出;与此同时,低处的水又在大气压的作用下推开阀门A进入圆筒。这样,活塞不停地上下移动,水就从管口连续不断地流出。
8.(2025年山东青岛即墨期中考试题)清明假期小杰随爸妈回乡祭祖,在帮奶奶做家务时,发现奶奶家院子里还有一口压井,通过查资料他明白了这口压井是靠活塞式抽水机来取水的,其某个工作环节如图所示,此时活塞向上移动,_______阀门关闭,水在_______的作用下冲开______阀门,流入圆筒。你身边还有应用该原理的实例吗 请任意举出两例:__________________、________________。
9.【跨学科实践】在跨学科实践课上,小阳和同组的同学利用一个用来装洗涤液的空瓶子、一根筷子、一块塑料片、一个玻璃球、一块橡皮膏、一根塑料管制作了一个简易的活塞式抽水机,如图所示。
(1)当拉动活塞向上运动时,阀门关闭,储水仓里的空气变稀薄,气压_______外界的大气压,于是,水在大气压的作用下推开玻璃球流入储水仓;
(2)当推动活塞向下运动时,玻璃球挡住瓶口,而阀门将__________,储水仓的水涌到活塞上面;
(3)某小组制作的抽水机放入水中抽水时,无论怎样移动活塞,出水口都没有水流出,可能的原因是___________________________。
10.【跨学科实践】制作简易活塞式抽水机
(1)我国古人很早就开始认识和应用大气压了。图甲为我国战国时期的青铜汲酒器及其简易图。如图乙,将其放入酒中时,汲酒器和酒缸就构成了一个________,酒水由底部的圆孔b流进汲酒器内,用拇指压住a 孔并向上提起,在________的作用下酒水不会从b 孔流出;松开拇指,在______的作用下酒水便会缓缓流下。
怎么才能不断地将液体提升到高处呢?下面我们就自己动手制作一个简易活塞式抽水机。
【活塞式抽水机的工作原理】
(2)如图1甲所示,取一个注射器,把针头插到装水的杯子中,向上拉动活塞,能看到水从低处升到高处,简易图如图1乙所示。水为什么跟着活塞上升?______________________________。
图1
(3)当活塞往下压时,水从针头处喷出,回到杯子里。如何才能不断地将水提升到高处呢?活塞式抽水机解决了这个问题。
图2
①如图2甲所示,提起活塞时,阀门___关闭,大气压迫使水推开阀门___,进入圆筒。
②如图2乙所示,压下活塞时,阀门B ______,活塞下面的水推开阀门___,涌入活塞上面。
③如图2丙所示,再提起活塞时,阀门___关闭,它上面的水从出水管流出,________迫使水推开阀门B ,水就进入圆筒。
【设计并制作活塞式抽水机】
了解活塞式抽水机的工作原理后,用准备的密封性好的圆筒、橡胶垫材质的活塞等制作活塞式抽水机。在制作过程中,思考以下问题:
(4)如果活塞比圆筒大,活塞会放不进圆筒中;如果活塞比圆筒小得多,会出现的现象是______________________________。因此,活塞要比圆筒略小一些。
(5)为什么可以用玻璃球作为下面的阀门,从活塞式抽水机工作时玻璃球的工作情况解释。
【素养提升练习】
11.(2025年福建宁德期末考试题)活塞式抽水机主要由圆筒、活塞、两个只能向上开启的阀门A、B、出水管等组成,活塞向上提升时,两个阀门的工作状态如图所示。当活塞向下压时,两个阀门的工作状态是【 】
A.阀门A打开,阀门B关闭
C.阀门A关闭,阀门B关闭
B.阀门A打开,阀门B打开
D.阀门A关闭,阀门B打开
12.(2025年河南郑州期中考试题)如图所示为活塞式抽水机的工作原理示意图。如图甲,提起活塞时,阀门A关闭,活塞下面的空气稀薄,气压______(选填“大于”或“小于”)外界的大气压,于是,低处的水在大气压作用下推开阀门B,进入圆筒;如图乙,压下活塞时,阀门B关闭,活塞下面的水推开阀门_____,涌入活塞上面;如图丙,再提起活塞时,活塞上面的水迫使阀门 _____关闭,水从出水管流出。
13.(2024年湖北武汉期中考试题)抽水机也叫水泵,如图是活塞式抽水机工作原理的示意图。其中,活塞跟筒壁紧密接触但是可以上下滑动,A、B是只能向上开启的阀门,这样,活塞不停地上下移动,水就从管口连续不断地流出,下列说法正确的是(1标准大气压下)【 】
A.阀门A向上打开利用了大气压
B.阀门B与外部液面高度差不能超过约10m
C.出水管口与外部液面的高度差不能超过约10m
D.阀门B向下关闭利用了大气压
14.(2025年辽宁沈阳期末考试题)图甲为活塞式抽水机结构图,图乙为小明同学根据图甲自制的活塞式抽水机。在制作和使用的过程中,以下做法合理的是【 】
A.随意选择任何材料制作阀门,都可以使抽水机正常工作
B.活塞与圆筒需紧密接触同时可以上下拉动活塞
C.将抽水机放置在密闭真空环境中使用
D.使用此抽水机抽水,活塞向下运动时,两个阀门都打开
15.【跨学科实践】(2025年辽宁丹东期末考试题)在跨学科实践课上,某小组开展了“制作简易活塞式抽水机”的项目化学习活动。下面是该小组同学的实践过程,请帮助完成下列内容:
【项目分解】
(1)制作简易活塞式抽水机
(2)用活塞式抽水机抽水
【项目实施】
(1)制作简易活塞式抽水机
组员们先观察了生活中活塞式抽水机的结构,如图甲所示。该小组选用生活中常见的材料制作了如图乙所示的装置,此装置中的活塞是利用剪下来的瓶底制作而成,为了提升抽水效率,小组成员在活塞上打了四个通水孔(如图丙中A图)。接下来需要将活塞上的通水孔变成单向阀门,于是小组成员在气球上剪下一块和活塞大小相当的乳胶膜(如图丙中B图),为了能够实现利用该装置抽水的目的,应将乳胶膜粘在活塞的上表面还是下表面 答:__________________________。
(2)用活塞式抽水机抽水
(3)活塞式抽水机制作完成后,将瓶口朝下浸入水中,上下拉动活塞,水便在___________的作用下被抽上来。我国某地区的气压为0.65×105Pa,利用图甲的活塞式抽水机理想状态下在该地区可将水抽高______m. (g取10N/kg,ρ水 =1.0×103kg/m3)
【项目拓展】
风箱是一种用来产生风力的设备(如图丁),我国汉朝便有了关于风箱使用的记载,在冶炼金属和烧饭的过程中,常用风箱来增加气流,达到助燃的目的。它的工作原理与活塞式抽水机相同,如图戊是风箱的内部结构图,当左右推拉手柄M时,活塞便会左右运动,改变箱内的空间分配,当空间变小时,气压就会增大,当空间变大时,气压就会减小。
A、B、C三处各有一个通风口,并安装有阀门,在气流的作用下每个阀门都可以在当前位置和虚线位置之间绕01、02、03点转动。
(1)在活塞移动过程中,依据A、B、C三处阀门的开合情况,可以判断出______处为出风口。
(2)当左右推拉此风箱的手柄M时,关于出风口气流情况,下列说法正确的是【 】
A.只有活塞向左运动时出风口出风
B.只有活塞向右运动时出风口出风
C.活塞左右运动时出风口都会出风
D.活塞左右运动时出风口都不会出风