北师大版(2024)八年级下册 第八章 压强和浮力第四节 大气压强 题型专练
【题型1】证明大气压的存在
【典例】物理老师课堂上演示“瓶吞鸡蛋”实验,点燃纸片,放入瓶中,再将一个能刚好卡住瓶口的去壳熟鸡蛋堵住瓶口,如图所示,同学们观察到鸡蛋被“吸”入瓶中。鸡蛋被“吸”入瓶中,主要是因为( )
A.瓶子的材质是玻璃
B.鸡蛋受重力作用
C.纸片燃烧使瓶口变大
D.瓶内气压小于瓶外大气压
【强化训练1】用材料较硬的矿泉水瓶盛满水并在瓶口放一个乒乓球,用手握住倒立后放手,矿泉水瓶没有发生大的形变(如图所示),乒乓球没有掉落下来。下列说法正确的是( )
A.乒乓球只受到重力和水的压力的作用
B.乒乓球只受到重力和大气压力的作用
C.乒乓球没有掉落,是因为它受到大气压强的作用
D.乒乓球没有掉落,是因为它受到水的浮力的作用
【强化训练2】如图所示,瓶内盛有一定量水,瓶壁上有三小孔,分别塞有a、b、c三塞子,玻璃管中水面高于b低于a,玻璃管下端高于c低于B下列说法错误的是( )
A.此时瓶内气压小于外界大气压
B.只拔出a时,小孔将向外流水
C.只拔出b时,小孔将向外流水
D.只拔出c时,小孔将向外流水
【强化训练3】如图所示,在标准大气压下,三支试管插入水银槽中都封闭了一部分气体。试管中被封闭的气体压强中最大的是( )
A.甲试管
B.乙试管
C.丙试管
D.无法确定
【强化训练4】如图,在易拉罐中装入少量水,用酒精灯对易拉罐加热,待罐口出现白雾时,用物体将罐口封堵住,撤去酒精灯,让易拉罐冷却,不一会儿,易拉罐就扁了,并发出了清脆的声音。关于这个实验,下列说法错误的是( )
A.易拉罐变瘪,说明力可以使物体发生形变
B.易拉罐变瘪,是由于罐体冷却收缩形成的
C.易拉罐变瘪,是由于大气压的作用而导致的
D.易拉罐内气压变小的原因之一是瓶内水蒸气液化成小水珠
【强化训练5】如图甲所示,两个气球相互挤压后变形,说明力可以改变物体的 ,按压气球的手也感受到气球对手的压力,说明力的作用是 的;如图乙所示,气球放在热水烫过的玻璃瓶口,过一会在 的作用下被吸入瓶中。
【强化训练6】科普百遍,不如动手实验,如图所示,将一瓶水倒扣在杯中,水在 作用下,流入杯中,当杯中的水到达瓶口时,在 的作用下,瓶中的水却倒不出来了。
【强化训练7】如图所示是一种便携式“碘伏棉签”,塑料管内装有碘伏消毒液,它的上端封闭,在 的作用下,消毒液不会从下端流出;使用时,将封盖掰开,消毒液会在 的作用下向下流入药棉中。
【题型2】大气压的测量
【典例】塑料吸盘是家庭常用的小工具,小明做了如图的实验,在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,你认为正确的是( )
A.甲图中如果将塑料吸盘戳个小孔,吸盘仍能吸在墙面上
B.利用乙图的实验在海拔更高的地区仍能提起该重物
C.甲图中大气对吸盘的压力等于钩码的重力
D.利用乙图的实验可以粗略测量大气压强的值
【强化训练1】在托里拆利实验中,测得玻璃管内水银面比槽内水银面高出76cm,可以使这个高度差改变的做法是( )
A.往槽内加入少许水银
B.使玻璃管稍微倾斜一点
C.把玻璃管稍微向上提一提
D.把实验移到高山上去做
【强化训练2】如图为利用实验测量大气压值,若当地气压为一标准大气压,则图中h0= mm。实验过程中,若玻璃管的底部突然开了一个小孔,则管内水银柱的液面将 (选填“上升”“下降”或“不变”)。
【强化训练3】如图所示是托里拆利实验时的情景,根据图示完成下面的问题。
(1)通过计算可知当时的气压为 Pa(ρ水银=13.6g/cm3 g=9.8N/kg);
(2)实验过程中,若像图丁中一样将玻璃管倾斜,则水银柱的高度将 ,若换用更粗一些的玻璃管,水银柱的高度将 ;(均选填“变大”“变小”“不变”)
(3)若实验过程中,玻璃管中的水银没有装满,导致玻璃管倒插入水银槽中后,玻璃管的上端有了空气,则测量的大气压值比真实值要偏 ;
(4)实验中不小心将玻璃管的顶部打破,则你能看到的现象是 。
【题型3】大气压的值及有关计算
【典例】小宁在进行估测大气压实验时,首先读出注射器所标容积为V,用刻度尺量出其有刻度部分的长度为L;再用弹簧测力计慢慢拉注射器的活塞,如图甲所示,活塞刚好被拉动时,弹簧测力计的示数为F1;然后他将活塞推到注射器底端(排出里面空气),用橡皮帽封住注射器的小孔,如图乙所示,用弹簧测力计慢慢拉注射器的活塞,活塞刚好被拉动时,弹簧测力计的示数为F2,则他测量出的大气压强为( )
A.p
B.p
C.p
D.p
【强化训练1】若此时的大气压强值为105Pa,把你的手掌摊开时,则手掌的一面受到的大气压力约为( )
A.1.5N
B.15N
C.150N
D.1500N
【强化训练2】如图所示,把测量大气压强的托里拆利实验装置放在托盘电子秤上,玻璃管A由支架固定,且跟水银槽B的底部不接触。当大气压强为1.01×105帕时,托盘电子秤的读数为Q。若外界的大气压强下降时,托盘电子秤的读数将( )
A.大于Q
B.等于Q
C.小于Q
D.无法确定
【强化训练3】地球的表面积约为5.1×1014m2,若大气压对地球表面的压力是5.151×1019N,此时地球表面的大气压约是 Pa
【强化训练4】1654年,在德国马德堡市的广场上曾经做过一个著名的马德堡半球实验。人们把两个铜制空心半球合在一起,抽去里面的空气,用两支马队向相反的方向拉两个半球。当每一侧的马匹达到16匹时,才将半球拉开,并发出巨大的响声,如图为同学们利用直径26cm的压力锅代替空心铜半球模拟马德堡半球实验的情形。(大气压强p=1×105Pa)求:
他们将压力锅拉开需要多大的力?
【题型4】气压计
【典例】如图所示为项目组同学自制的气压计,将气压计由一楼拿到六楼时,细玻璃管中液面会升高,下列说法正确的是( )
A.用玻璃瓶和细玻璃管自制气压计时,瓶中的水不能装满
B.细玻璃管中液面升高,说明大气压随高度的增加而变大
C.利用自制气压计可以精确测量大气压的数值
D.玻璃管中液柱静止时,瓶内气压等于大气压
【强化训练1】飞机装着气压计,当飞机降落时,气压计的读数将( )
A.增大
B.减小
C.不变
D.先增大后减小
【强化训练2】如图所示为某同学自制的气压计,他将气压计由一楼拿到十六楼时,细玻璃管中液面会升高,下列说法正确的是( )
A.用玻璃瓶和细玻璃管自制气压计时,瓶中的水可以装满
B.细玻璃管中液面升高,说明大气压随高度的增加而变小
C.利用自制气压计可以精确测量大气压的数值
D.玻璃管越粗,水柱高度变化越明显
【强化训练3】如图为无液气压计的结构图,它在设计和使用时利用的物理知识有 。(写出一个即可)
【强化训练4】如图甲是小科自制的简易气压计,请回答相关问题。
(1)检验装置的气密性:小科向玻璃管内吹气,发现玻璃管下端的液体内有大量气泡产生。停止吹气并静置一段时间,观察到 ,说明装置的气密性良好。
(2)小科携带该简易气压计至顶楼,发现液面高度无明显变化。为使实验现象更明显,小科应选择的改进方法是: (选填“换用更细的玻璃管”或“换用密度更小的液体”)。
(3)小科将装置倒置,仅有少量水流出,管内仍有液柱,如图乙所示。此时瓶内气压
(选填“大于”“小于”或“等于”)外界大气压。把乙装置从山脚带到山顶,观察到玻璃管内液面 (选填“上升”或“下降”),这是因为随着海拔的升高,气压减小。
【题型5】大气压与高度的关系
【典例】有关气压的说法正确的是( )
A.离地面越高,大气压强越大
B.气压越低,水的沸点越高
C.牛顿最早精确地测出了大气压强的值
D.马德堡半球实验证明了大气压强的存在
【强化训练1】关于如图所示的四个实验,描述错误的是( )
A.图甲:一瓶橙汁先后放在相同的海绵上,海绵凹陷程度不同,说明压力作用效果不同
B.图乙:在水中,压强计的探头所处的深度减小,它受到水的压强也随之减小
C.图丙:连通器中装入同种液体,液体静止时,连通器各部分的液面总保持相平
D.图丁:将自制气压计从山下移动到山上,气压计细玻璃管中的液面会下降
【强化训练2】最近,中央电视台少儿节目“大风车”中有一栏目是给中小学生介绍一些科普知识,其中有一期介绍了一种叫“天气预报瓶”的创意新品。如图所示,A为玻璃管与大气相连,B为密闭的玻璃球内装有红墨水,它能显示天气的好坏,随着环境气压的变化,A管内的水位会上升或下降。小明在看了节目之后就去买了一个,他家住在21层楼,在电梯上升的过程中,最有可能出现的现象是( )
A.玻璃球内液面上升,玻璃管内液面下降
B.玻璃球内液面下降,玻璃管内液面下降
C.玻璃球内液面下降,玻璃管内液面上升
D.玻璃球内液面上升,玻璃管内液面上升
【强化训练3】下列与大气压强有关的说法中,正确的是( )
A.高原空气稀薄,大气压强大,水的沸点高
B.高原空气稀薄,大气压强小,水的沸点低
C.平原空气稀薄,大气压强大,水的沸点高
D.平原空气稀薄,大气压强小,水的沸点低
【强化训练4】如图所示为同一包密封食品分别在德州市和青藏高原的两张照片,两地温度基本相同。图片 (选填“甲”或“乙”)是在青藏高原拍的,原因是从低海拔地区到高海拔地区,大气压强 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【强化训练5】小明爸爸从上海到达海拔为4500米的A地出差,期间他泡出的乌龙茶的味道和在上海泡出的味道不一样。为了找出原因,小明找到了以下两组数据,如表1、表2所示。
①分析比较表1中海拔高度和大气压的变化情况,可得出的初步结论是: 。
②结合所学知识及上述信息,指出小明爸爸在A地泡出的乌龙茶的味道与在上海泡出的味道不一样的原因,并写出分析过程: 。
③根据上述信息,小明爸爸如果要换一种茶叶泡茶,你觉得应该推荐 。(在下列选项中选择)
A.绿茶
B.白茶
C.红茶
D.黄茶
【强化训练6】今年13号台风“贝碧嘉”正面登陆上海,分析大气压强的变化可以判断大气环流的方向,预报相关台风气象情况。气象站用气压计采集某区城同一时刻近地面不同地点的大气压,并将气压相等的各点连起来,绘成“等气压线”,如图所示。
(1)预报相关气象情况采集大气压数据时,应在近地面不同地点高度 (选填“相同”或“不同”)采集大气压数据时,理由是 。
(2)根据A处风的方向,可判断A处气压 B处气压;结合上表,可判断该区域一般天气特征为 。
【强化训练7】如果把地球表面的大气看作“空气的海洋”,我们就生活在这层海洋的 (选填“表面”或“底部”)。由于大气受到重力的作用,会对处于其中的物体产生压强,这个压强叫做 。实验表明大气压强的大小随海拔高度的增大而
(选填“增大”或“减小”)。
【题型6】大气压与温度及体积的关系
【典例】在透明正方体塑料盒的上下左右面的中央各开一个直径相同的圆孔,蒙上弹性薄膜,将一根硬质的均匀塑料管插入盒内作为“手柄”,做成一个气密性良好的压强检测装置(如图)。以下利用该装置获得的现象描述中,正确的是( )
A.堵住塑料管口放在空气中,当气温升高时,四块弹性薄膜均会向内凹进
B.打开塑料管口放在空气中,当气温升高时,四块弹性薄膜均会向内凹进
C.堵住塑料管口浸没液体中,缓慢增加深度,弹性薄膜a可能会向外凸出
D.打开塑料管口浸没液体中,缓慢增加深度,弹性薄膜a可能会向外凸出
【强化训练1】密闭的甲、乙瓶内分别装有二氧化碳和空气,如图所示,连通两瓶的玻璃管内有一段水柱。该装置被阳光均匀照射一段时间后,水柱向右移动。下列不能解释此现象的是( )
A.甲瓶内气体体积变大
B.甲瓶内气体密度变小
C.乙瓶内气体压强较大
D.乙瓶内气体升温较慢
【强化训练2】如图所示,金鱼缸中小金鱼口中吐出的小气泡,在升至水面的过程中体积逐渐变大,这个过程中气泡内气体的压强将( )
A.不变
B.变大
C.变小
D.无法确定
【强化训练3】五一假期,小洁想带奶奶去县城里住几天,可奶奶不放心家里的小鸡。于是,小洁给小鸡设计了一款自动喂水的装置如图所示,把一个装满水的瓶子倒放在水盆中,并使瓶口没入水中,鸡喝水的过程中,盆中水位下降至瓶口露出水面时,有空气进入瓶中,瓶中水自动流出补充到盆中,直到瓶口再次没入水中,水停止流出,如此反复。随着空气进入瓶中,瓶内水面逐渐下降,瓶内气压与进气前相比( )
A.变大
B.变小
C.不变
D.无法确定
【强化训练4】如图所示的装置是人体腹式呼吸过程的简单模型,气球相当于肺,橡皮膜相当于体内腹部上方的横膈膜。小陈用手捏住橡皮膜向下拉,发现气球变大。为了解释这一现象,他查找相关信息,得到质量和温度一定时,密闭气体的气压和体积的数据如表所示。
①比较表中气压与气体体积的数据及相关条件,可归纳得出的结论是:当密闭气体的质量和温度一定时, 。
②请结合所学知识及上述信息解释“气球变大”的原因。 。
【强化训练5】如图所示的氢气球之所以飞上高空后会发生爆裂,小敏认为是热胀冷缩导致,而小华认为是大气压强变化导致。他们为此查阅相关资料得知:
(1)一般氢气球充气时只充到其极限体积的90%左右,若内部气体体积膨胀达到气球的极限体积,气球就会发生爆裂;
(2)空气温度和大气压强会随海拔高度的变化而变化,某地具体变化关系见表。
(1)分析比较表中数据可知:随着海拔高度的升高,空气温度会 (选填“升高”“不变”或“降低”),大气压强会 (选填“增大”“不变”或“减小”)。
(2)关于“氢气球飞上高空后发生爆裂的主要原因”,你赞同 观点(选填“小敏”或“小华”),你质疑另一观点的理由是: 。
【强化训练6】空间站处于失重状态,正常的钢笔不能书写,如图是为宇航员设计的“太空圆珠笔”,墨水靠密封笔管内的氮气推动活塞向外挤出。
(1)墨水向外挤出的过程中,密封压缩氮气的压强 ,氮气密度 (均选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)液态氮的沸点为﹣196℃,当液态氮涂在牛奶,冰激凌上时能观察到液态氮在不断沸腾,一段时间周边气温降至0℃,那么此时液态氮的温度等于 ℃(填一温度值)。
【强化训练7】如图所示的装置是人体腹式呼吸过程的简单模型,气球相当于肺,橡皮膜相当于体内腹部上方的横膈膜。小陈用手捏住橡皮膜向下拉,发现气球变大。为了解释这一现象,他查找相关信息,得到质量和温度一定时,密闭气体的气压和体积的数据如表所示。
①比较表中气压与气体体积的数据及相关条件,可归纳得出的结论是:当密闭气体的质量和温度一定时, 。
②请结合所学知识及上述信息解释“气球变大”的原因。 。
【题型7】大气压的应用
【典例】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,要完成这两个过程,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
【强化训练1】如图,将吸盘用力按向竖直墙壁,使其牢牢“吸”在墙壁上,即使挂上餐具也不会脱落。下列说法正确的是( )
A.吸盘“吸”在墙壁上是大气压的作用
B.吸盘所受摩擦力大小等于吸盘所受重力
C.吸盘所受重力与餐具对吸盘的拉力彼此平衡
D.若餐具所受的力全部消失,餐具将立刻脱落
【强化训练2】如图所示为一款神奇壶,壶把上开有两个孔,可同时装两种液体。捂住与甲液体相通的孔时,倒出乙液体,捂住与乙液体相通的孔时,倒出甲液体,是利用 的作用;倾斜神奇壶倒出液体是利用 原理。
【强化训练3】如图所示是家庭厨房中常见的炊具——高压锅,它的自重为40N,放在水平桌面上,与桌面的接触面积是0.04m2,为了保障安全性,高压锅的出气孔上放置了限压阀,当限压阀受到的锅内压力等于锅外压力和它的重力时,恰好能抬起限压阀进行放气,锅盖内表面接触蒸汽的面积是450cm2,限压阀出气孔的横截面积为0.05cm2,锅外为1个标准大气压,ρ水=1.0×103kg/m3,求:
(1)若向高压锅里装入高度为15cm的水,装水后水对高压锅底部的压强;
(2)若向锅里装入2kg的水,装水后高压锅对水平桌面的压强;
(3)当锅内蒸汽达到1.8个标准大气压时,锅内蒸汽对锅盖的压力;
(4)当锅内蒸汽达到2个标准大气压时,锅内蒸汽刚好顶开限压阀自动放气,限压阀的质量。
【题型8】活塞式抽水机与离心式水泵
【典例】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( )
A.阀门A向上打开是利用大气压
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不能超过约10m
D.阀门B向下关闭是利用大气压
【强化训练1】如图所示,当将活塞式抽水机的C杆向下压时,A、B阀门的状态应是( )
A.A、B阀门均打开
B.A、B阀门均闭合
C.A阀门打开,B阀门闭合
D.A阀门闭合,B阀门打开
【强化训练2】如图是活塞式抽水机工作的示意图,下列说法错误的是( )
A.抽水机是利用大气压来工作的
B.在图甲中,当用力在Q处向下压手柄PQ时,手柄上的P点受到的作用力竖直向上
C.在图乙中,在Q点向上抬手柄PQ时,阀门B由于受液体压力而关闭,水被阻不能向下流动
D.这样的抽水机提升水的最大高度约为10m
【强化训练3】办公室有一个简单的抽水机,当用手连续按压上部塑料筒时,水就会流出来;再按一下水管上方的黄色按钮,会听到“哧”的一声,筒内的水立刻退回到水桶内。如果塑料筒穿孔或者连接部分密封不好,设备无法正常抽水。关于这个设备,下列说法中正确的是( )
A.向下按压塑料筒时,塑料筒内气体压强会变小
B.水由于塑料筒的吸引力而升上来
C.按下黄色按钮,水桶内的气压会变大
D.该设备能抽水是因为按压增大了桶内气压,利用内外压强差将水压出桶外
【强化训练4】下列器材或装置中,没有利用大气压的是( )
A.
B.
C.
D.
【强化训练5】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。使用时,若提起活塞,阀门A受到 的作用而关闭,活塞下面的气压 (选填“大于”“等于”或“小于”)外界的大气压。于是,低处的水受到大气压的作用推开阀门B进入圆筒(如图图甲所示);当压下活塞时,阀门 (选填“A”或“B”)被水压下而关闭,水被阻不能向下流动,于是冲开阀门 (选填“A”或“B”)进入圆筒的上部(如图乙所示,阀门未画出);再提起活塞时,活塞上面的水迫使阀门A关闭,水从侧管流出。与此同时,井里的水又在大气压的作用下推开阀门B而进入圆筒(如图丙所示)。这样,活塞不停地上下移动,水就从管口连续不断地流出。
【强化训练6】洗手液瓶中有个按压式吸液结构,它由图中的结构组成,使用的时候,通过手向下按压,活塞向下移动,弹簧被压缩使得进液阀门关闭,出液阀门打开,储液筒里的液体从出液管流出瓶外;当手松开时,弹簧恢复原来的自然状态使得活塞向上移动,出液阀门关闭,进液阀门打开,液体从导液管通过进液阀门进入到储液筒。这样活塞在圆筒中上下往复运动,不断地把液体“吸”出瓶外。
(1)按压式瓶盖的工作原理和 的工作原理相同;(填序号)
A.活塞式抽水机
B.马桶
C.微小压强计
(2)洗手液能被“吸”上来是利用了 ;
(3)向下按压后松手时,液体从导液管通过进液阀门进入到储液筒,是因为瓶中气压
(选填“大于”“小于”或“等于”)储液筒中气压;
(4)如果宇航员在太空舱中按压这种洗手液瓶盖, (选填“能”或“不能”)挤出洗手液。
【强化训练7】清明假期小杰随爸妈回乡祭祖,在帮奶奶做家务时,一个给鸡自动喂水的装置引发了他的兴趣。如图甲所示,把一个装满水的瓶子倒放在水盆中,并使瓶口没入水中,鸡喝水的过程中,盆中水位下降至瓶口露出水面时,瓶中水自动流出补充到盆中,直到瓶口再次没入水中,水停止流出,如此反复。经过研究他发现当瓶口没入水中时,瓶内水柱上方的气压________(选填“大于”“小于”或“等于”)外界大气压,所以瓶中水不再流出。小杰还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提水的,其某个工作环节如图乙所示,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。小杰发现这两个装置的原理是相同的,你身边还有应用相同原理的实例吗?请任意举出两个: 、 。北师大版(2024)八年级下册 第八章 压强和浮力第四节 大气压强 题型专练(参考答案)
【题型1】证明大气压的存在
【典例】物理老师课堂上演示“瓶吞鸡蛋”实验,点燃纸片,放入瓶中,再将一个能刚好卡住瓶口的去壳熟鸡蛋堵住瓶口,如图所示,同学们观察到鸡蛋被“吸”入瓶中。鸡蛋被“吸”入瓶中,主要是因为( )
A.瓶子的材质是玻璃
B.鸡蛋受重力作用
C.纸片燃烧使瓶口变大
D.瓶内气压小于瓶外大气压
【答案】D
【解析】纸片燃烧时,使瓶内的气体受热膨胀跑到瓶外,用鸡蛋封住瓶口后,瓶内气体温度降低,压强减小;此时瓶内气压小于瓶外大气压,在大气压的作用下鸡蛋被压人瓶中。
【强化训练1】用材料较硬的矿泉水瓶盛满水并在瓶口放一个乒乓球,用手握住倒立后放手,矿泉水瓶没有发生大的形变(如图所示),乒乓球没有掉落下来。下列说法正确的是( )
A.乒乓球只受到重力和水的压力的作用
B.乒乓球只受到重力和大气压力的作用
C.乒乓球没有掉落,是因为它受到大气压强的作用
D.乒乓球没有掉落,是因为它受到水的浮力的作用
【答案】C
【解析】AB、乒乓球受到重力、水的压力还有大气压的作用,故AB错误;
C、瓶外大气压强托住了乒乓球和水,使乒乓球没有掉落,故C正确;
D、浮力的产生是物体受到液体对物体上下表面的压力差,水对乒乓球下表面没有压力,所以乒乓球不受浮力,故D错误。
【强化训练2】如图所示,瓶内盛有一定量水,瓶壁上有三小孔,分别塞有a、b、c三塞子,玻璃管中水面高于b低于a,玻璃管下端高于c低于B下列说法错误的是( )
A.此时瓶内气压小于外界大气压
B.只拔出a时,小孔将向外流水
C.只拔出b时,小孔将向外流水
D.只拔出c时,小孔将向外流水
【答案】B
【解析】瓶口用橡皮塞盖紧,瓶塞中央插一根两端开口的玻璃管,玻璃管中水面低于瓶内水面,故瓶内气压小于外界大气压;玻璃管中水面高于b低于a,则b、c两处压强大于外界气压,a处小于外界气压,则只拔出a时发生的现象是,a处无水流出,且向里冒气泡;
只拔出b时发生的现象是b处向外流水;只拔出c时,小孔将向外流水。
【强化训练3】如图所示,在标准大气压下,三支试管插入水银槽中都封闭了一部分气体。试管中被封闭的气体压强中最大的是( )
A.甲试管
B.乙试管
C.丙试管
D.无法确定
【答案】A
【解析】如图,在标准大气压下,三支试管倒插在水银槽内,都密封了一部分气体,
设大气压强为p0,假设试管中有一自由移动的液片,与水银槽中液面在同一高度处。
则每支试管中水银柱相对于液片的高度分别为h甲、h乙、h丙,
由图知,h甲<h乙<h丙,
由公式p=ρgh知,三段水银柱产生的压强关系为p甲<p乙<p丙;
液片虽然在不同试管中,但其下表面受到的压强都等于大气压强p0;上表面受到的压强为试管内空气与水银柱产生压强之和,并且液片上下表面受到的压强相同,即p0=p水银+p内。
因为p0一定,p甲<p乙<p丙,
所以,试管内空气产生压强关系为p甲′>p乙′>p丙′,即被封闭的气体压强中最大的是甲试管。
【强化训练4】如图,在易拉罐中装入少量水,用酒精灯对易拉罐加热,待罐口出现白雾时,用物体将罐口封堵住,撤去酒精灯,让易拉罐冷却,不一会儿,易拉罐就扁了,并发出了清脆的声音。关于这个实验,下列说法错误的是( )
A.易拉罐变瘪,说明力可以使物体发生形变
B.易拉罐变瘪,是由于罐体冷却收缩形成的
C.易拉罐变瘪,是由于大气压的作用而导致的
D.易拉罐内气压变小的原因之一是瓶内水蒸气液化成小水珠
【答案】B
【解析】A、大气压作用在易拉罐上形成了压力,从而使易拉罐发生了形变,故A正确;
BC、冷却后,罐内温度降低,罐内气压小于外界大气压,所以易拉罐被大气压压扁,故B错误,C正确;
D、易拉罐内气压变小的原因之一是温度较高的水蒸气到达罐口时遇见温度较低的空气遇液化化形成的,液化放出热量,使得气压变小,故D正确;
【强化训练5】如图甲所示,两个气球相互挤压后变形,说明力可以改变物体的 ,按压气球的手也感受到气球对手的压力,说明力的作用是 的;如图乙所示,气球放在热水烫过的玻璃瓶口,过一会在 的作用下被吸入瓶中。
【答案】形状;相互;大气压。
【解析】图甲中,两个气压相互挤压,据力的作用是相互的,左边气球对右边气球有力的作用,右边气球对左边气球也有力的作用,相互的压力让气球发生了形变,所以说明力可以改变物体的形状。
用手按压气球时,手对气球有力的作用,同时气球对手也有力的作用,所以手也感到气球的压力。
气球放在热水烫过的玻璃瓶口,过一会,瓶内气体温度下降,体积变小,压强变小,小于瓶外大气压,在大气压的作用下,气球被压进瓶中。
【强化训练6】科普百遍,不如动手实验,如图所示,将一瓶水倒扣在杯中,水在 作用下,流入杯中,当杯中的水到达瓶口时,在 的作用下,瓶中的水却倒不出来了。
【答案】重力;大气压。
【解析】当一瓶水刚倒扣在杯中时,由于水受到重力的作用,有向下运动的趋势,所以会从瓶中流入杯中。
当杯中的水到达瓶口时,瓶中剩余的水与瓶口的水面有一个高度差,瓶口处的液面在大气压的作用下支撑住了瓶中剩余的水柱与进入瓶中的空气产生的压强,所以在大气压的作用下水不会再流出。
【强化训练7】如图所示是一种便携式“碘伏棉签”,塑料管内装有碘伏消毒液,它的上端封闭,在 的作用下,消毒液不会从下端流出;使用时,将封盖掰开,消毒液会在 的作用下向下流入药棉中。
【答案】大气压;重力。
【解析】该装置利用了大气压强来工作的,使用前,封盖把上端封闭,由于外界大气压的作用,使消毒液不会流出;使用时,打开封盖,上部与外界大气相通,消毒液在重力作用下,向下流入药棉。
【题型2】大气压的测量
【典例】塑料吸盘是家庭常用的小工具,小明做了如图的实验,在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,你认为正确的是( )
A.甲图中如果将塑料吸盘戳个小孔,吸盘仍能吸在墙面上
B.利用乙图的实验在海拔更高的地区仍能提起该重物
C.甲图中大气对吸盘的压力等于钩码的重力
D.利用乙图的实验可以粗略测量大气压强的值
【答案】D
【解析】A、甲图中如果将塑料吸盘戳个小孔,内外大气压相等,吸盘不能吸在墙面上,故A错误;
B、用乙图的实验在海拔更高的地区,气压减小,大气对下面吸盘的压力小于钩码的重力,不能再提起该重物,故B错误;
C、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C错误;
D、乙图中下面吸盘受到大气向上的压力和物体向下的拉力,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;能求出大气对吸盘的压力,故可以粗测大气压的值,故D正确。
【强化训练1】在托里拆利实验中,测得玻璃管内水银面比槽内水银面高出76cm,可以使这个高度差改变的做法是( )
A.往槽内加入少许水银
B.使玻璃管稍微倾斜一点
C.把玻璃管稍微向上提一提
D.把实验移到高山上去做
【答案】D
【解析】做托里拆利实验时,向水银槽里加入少许水银,使玻璃管稍微倾斜少许,把玻璃管稍微向上提一提,这三个方法既不能改变大气压的大小,又不能改变水银柱的压强,故都不能使管内外高度差变化。只有把实验移到高山上去做,高山上大气压小,能支持的水银柱高度也就变小。
【强化训练2】如图为利用实验测量大气压值,若当地气压为一标准大气压,则图中h0= mm。实验过程中,若玻璃管的底部突然开了一个小孔,则管内水银柱的液面将 (选填“上升”“下降”或“不变”)。
【答案】 760 下降
【解析】当地气压为一标准大气压,一个标准大气压等于760mm高的水银柱产生的压强,故此时玻璃管内水银柱高度h0=760mm。若玻璃管的底部突然开了一个小孔,管内的水银与外界的大气相通,此时,管内气压等于外界大气压,管内外水银液面将相平,故管内水银柱的液面将下降。
【强化训练3】如图所示是托里拆利实验时的情景,根据图示完成下面的问题。
(1)通过计算可知当时的气压为 Pa(ρ水银=13.6g/cm3 g=9.8N/kg);
(2)实验过程中,若像图丁中一样将玻璃管倾斜,则水银柱的高度将 ,若换用更粗一些的玻璃管,水银柱的高度将 ;(均选填“变大”“变小”“不变”)
(3)若实验过程中,玻璃管中的水银没有装满,导致玻璃管倒插入水银槽中后,玻璃管的上端有了空气,则测量的大气压值比真实值要偏 ;
(4)实验中不小心将玻璃管的顶部打破,则你能看到的现象是 。
【答案】(1)101292.8 (2) 不变 不变 (3)小 (4)水银柱下降,直至玻璃管内外液面相平
【解析】(1)由题图可知,大气压可以支持760mm汞柱,大气压强为
;(2)水银柱的高度与大气压强的大小有关,大气压强不变,水银柱的高度不变,所以将玻璃管倾斜和换用更粗一些的玻璃管,水银柱的高度都不变。
(3)玻璃管的上端有了空气,则大气压值等于管内空气的压强加上水银柱的压强,但实验时用水银柱的压强来表示大气压强,所以测得的大气压强会偏小。(4)实验中不小心将玻璃管的顶部打破,此时的实验装置相当于一个连通器,所以观察到的现象是水银柱下降,直至玻璃管内外液面相平。
【题型3】大气压的值及有关计算
【典例】小宁在进行估测大气压实验时,首先读出注射器所标容积为V,用刻度尺量出其有刻度部分的长度为L;再用弹簧测力计慢慢拉注射器的活塞,如图甲所示,活塞刚好被拉动时,弹簧测力计的示数为F1;然后他将活塞推到注射器底端(排出里面空气),用橡皮帽封住注射器的小孔,如图乙所示,用弹簧测力计慢慢拉注射器的活塞,活塞刚好被拉动时,弹簧测力计的示数为F2,则他测量出的大气压强为( )
A.p
B.p
C.p
D.p
【答案】D
【解析】设注射器的刻度部分长为L,其容积为V,则注射器的横截面积为S,
图甲的弹簧测力计示数反映的是活塞与筒壁的摩擦力F1,
图乙的弹簧测力计示数反映的是活塞与筒壁的摩擦力F1+大气的压力=F2,
所以,大气对活塞产生的压力实际为F2﹣F1,
代入压强公式p(F2﹣F1),故D正确。
【强化训练1】若此时的大气压强值为105Pa,把你的手掌摊开时,则手掌的一面受到的大气压力约为( )
A.1.5N
B.15N
C.150N
D.1500N
【答案】D
【解析】题中已知条件:大气压强105Pa,人手掌面积约150cm2=0.015m2,由p可得手掌受到大气压力约为:F=pS=105Pa×0.015m2=1500N。
【强化训练2】如图所示,把测量大气压强的托里拆利实验装置放在托盘电子秤上,玻璃管A由支架固定,且跟水银槽B的底部不接触。当大气压强为1.01×105帕时,托盘电子秤的读数为Q。若外界的大气压强下降时,托盘电子秤的读数将( )
A.大于Q
B.等于Q
C.小于Q
D.无法确定
【答案】A
【解析】由图知:托盘电子秤称的是水银槽和槽中的水银;而管中的水银处于大气压所产生向上的力和重力的平衡力;大气压强下降时,进入玻璃管的水银减少,使水银槽中的水银增多,水银槽中的水银因增加,使水银槽及槽中的水银所受的重力增加,故示数大于Q。
【强化训练3】地球的表面积约为5.1×1014m2,若大气压对地球表面的压力是5.151×1019N,此时地球表面的大气压约是 Pa
【答案】1.01×105。
【解析】依题意得,此时地球表面的大气压约是
。
【强化训练4】1654年,在德国马德堡市的广场上曾经做过一个著名的马德堡半球实验。人们把两个铜制空心半球合在一起,抽去里面的空气,用两支马队向相反的方向拉两个半球。当每一侧的马匹达到16匹时,才将半球拉开,并发出巨大的响声,如图为同学们利用直径26cm的压力锅代替空心铜半球模拟马德堡半球实验的情形。(大气压强p=1×105Pa)求:
他们将压力锅拉开需要多大的力?
【答案】他们将压力锅拉开需要5306.6N的力。
【解析】压力锅的横截面积可以看成圆面,半径r13cm=0.13m,
大气压的作用面积:
S=πr2=3.14×(0.13m)2=0.053066m2,
大气压约为1.0×105Pa,由p可得,受到的压力:
F=p0S=1.0×105Pa×0.053066m2=5306.6N,
根据力的相互作用可知,将压力锅拉开时需要5306.6N。
【题型4】气压计
【典例】如图所示为项目组同学自制的气压计,将气压计由一楼拿到六楼时,细玻璃管中液面会升高,下列说法正确的是( )
A.用玻璃瓶和细玻璃管自制气压计时,瓶中的水不能装满
B.细玻璃管中液面升高,说明大气压随高度的增加而变大
C.利用自制气压计可以精确测量大气压的数值
D.玻璃管中液柱静止时,瓶内气压等于大气压
【答案】A
【解析】用玻璃瓶和细玻璃管自制气压计时,瓶中的水不能装满,利用瓶内外气压不同引起水柱高度变化,从而反映外界大气压大小,故A正确;细玻璃管中液面升高,是因为外界气压减小,瓶内的水在水面上方气压作用下被压入玻璃管,使管内液面上升,说明大气压随高度的增加而变小,故B错误;利用自制气压计不能精确测量大气压的数值,只能粗略地反映大气压的变化情况,故C错误;玻璃管中液柱静止时,瓶内气压等于大气压与玻璃管内水柱的压强之和,故D错误。
【强化训练1】飞机装着气压计,当飞机降落时,气压计的读数将( )
A.增大
B.减小
C.不变
D.先增大后减小
【答案】A
【解析】因为大气压随高度的升高而减小,所以,当高度降低时,气压会增大。飞机在降落时,它的高度在逐渐下降,因此,气压计的读数将会增大。
【强化训练2】如图所示为某同学自制的气压计,他将气压计由一楼拿到十六楼时,细玻璃管中液面会升高,下列说法正确的是( )
A.用玻璃瓶和细玻璃管自制气压计时,瓶中的水可以装满
B.细玻璃管中液面升高,说明大气压随高度的增加而变小
C.利用自制气压计可以精确测量大气压的数值
D.玻璃管越粗,水柱高度变化越明显
【答案】B
【解析】自制的气压计是利用大气压工作的,当外界气压发生变化时,内部气压保持不变,液柱在内外气压作用下,其高度发生变化,所以瓶中的水不能装满,故A错误;瓶内气体压强等于外界大气压与液柱产生的压强之和,所以液柱压强等于瓶内气体压强减去外界大气压,则液柱高度越大,说明外界压强越小,说明大气压随高度的增加而变小,故B正确;受器材自身影响,自制气压计只能显示气压的变化,不能测量大气压的准确值,故C错误;水柱高度变化反应了瓶内外气压差大小的变化,与玻璃管的粗细无关,故D错误。
【强化训练3】如图为无液气压计的结构图,它在设计和使用时利用的物理知识有 。(写出一个即可)
【答案】大气压强
【解析】盒内的空气被抽出,当大气压增大时,盒盖就被压得凹进去一些,大气压减小时,弹性钢片就把盒盖拉出来一些。盒盖的变化通过传动装置传给指针,使指针偏转,指针下标有刻度,从刻度盘上读数,就可以知道当时的大气压值。
【强化训练4】如图甲是小科自制的简易气压计,请回答相关问题。
(1)检验装置的气密性:小科向玻璃管内吹气,发现玻璃管下端的液体内有大量气泡产生。停止吹气并静置一段时间,观察到 ,说明装置的气密性良好。
(2)小科携带该简易气压计至顶楼,发现液面高度无明显变化。为使实验现象更明显,小科应选择的改进方法是: (选填“换用更细的玻璃管”或“换用密度更小的液体”)。
(3)小科将装置倒置,仅有少量水流出,管内仍有液柱,如图乙所示。此时瓶内气压
(选填“大于”“小于”或“等于”)外界大气压。把乙装置从山脚带到山顶,观察到玻璃管内液面 (选填“上升”或“下降”),这是因为随着海拔的升高,气压减小。
【答案】(1)玻璃管中液柱上升一段距离后,不再下落;(2)换用密度更小的液体;
(3)小于;下降。
【解析】(1)当用细管向瓶中吹气时,瓶内空气的体积一定,质量变大,所以瓶内的气压变大,在瓶内气压的作用下细玻璃管内水柱上升,之后不再下降,说明气密性良好;
(2)液面高度变化不明显,即瓶子内外的气压差较小,且Δp=p﹣p0=ρ液gh所以换用密度更小的液体能使液面高度更大一些,这样可以更准确地反映大气压的变化。
(3)如图乙,小科将该装置倒置,仅有少量水流出,此时瓶内气压加上液体向下的压强等于大气压,则可知瓶内气压小于大气压;
把该装置(图乙)从山脚带到山顶时,外界气压减小,瓶内气压加上液体向下的压强大于瓶外气压,把液体压入玻璃管内,玻璃管内液面下降。
【题型5】大气压与高度的关系
【典例】有关气压的说法正确的是( )
A.离地面越高,大气压强越大
B.气压越低,水的沸点越高
C.牛顿最早精确地测出了大气压强的值
D.马德堡半球实验证明了大气压强的存在
【答案】D
【解析】A.大气压强与高度的关系,高度越高,大气压强越小,离地面越高,大气压强越小,故A错误;
B.气压越高,沸点越高,故B错误。
C.托里拆利最早测出了大气压的数值,故C错误;
D.马德堡半球实验最早证明了大气压的存在,故D正确。
【强化训练1】关于如图所示的四个实验,描述错误的是( )
A.图甲:一瓶橙汁先后放在相同的海绵上,海绵凹陷程度不同,说明压力作用效果不同
B.图乙:在水中,压强计的探头所处的深度减小,它受到水的压强也随之减小
C.图丙:连通器中装入同种液体,液体静止时,连通器各部分的液面总保持相平
D.图丁:将自制气压计从山下移动到山上,气压计细玻璃管中的液面会下降
【答案】D
【解析】如甲图,固体对水平面的压力等于自身的重力,同一瓶橙汁重力相同,即对海绵的压力相同,瓶盖与瓶底的面积大小不同,海绵凹陷程度不同,说明压力相同时,压力的作用效果与受力面积有关,故A正确,不符合题意;如乙图,液体内部压强与深度有关,在水中,压强计的金属盒所处的深度较大时,它受到的水的压强较大;这可以说明压强计的探头所处的深度减小,它受到水的压强也随之减小,故B正确,不符合题意;如丙图,连通器中装入同种液体,根据可知,当液体静止时,底部受到液体压强相同时,则深度相同,所以连通器各部分中的液面总保持相平,故C正确,不符合题意;大气压与海拔高度有关,海拔越高的地方空气越稀薄,大气压强越小;如图,将自制气压计从山下移动到山上,外部气压减小,气压计细玻璃管中的液面会上升,故D错误,符合题意。
【强化训练2】最近,中央电视台少儿节目“大风车”中有一栏目是给中小学生介绍一些科普知识,其中有一期介绍了一种叫“天气预报瓶”的创意新品。如图所示,A为玻璃管与大气相连,B为密闭的玻璃球内装有红墨水,它能显示天气的好坏,随着环境气压的变化,A管内的水位会上升或下降。小明在看了节目之后就去买了一个,他家住在21层楼,在电梯上升的过程中,最有可能出现的现象是( )
A.玻璃球内液面上升,玻璃管内液面下降
B.玻璃球内液面下降,玻璃管内液面下降
C.玻璃球内液面下降,玻璃管内液面上升
D.玻璃球内液面上升,玻璃管内液面上升
【答案】C
【解析】小明家住在21层楼,在电梯上升的过程中,由于大气压随着高度的增加而减小,所以外界的气压越来越小,瓶内的气压大于瓶外的气压,所以在瓶内起因的作用下,使得玻璃球内液面下降,玻璃管内液面上升。
【强化训练3】下列与大气压强有关的说法中,正确的是( )
A.高原空气稀薄,大气压强大,水的沸点高
B.高原空气稀薄,大气压强小,水的沸点低
C.平原空气稀薄,大气压强大,水的沸点高
D.平原空气稀薄,大气压强小,水的沸点低
【答案】B
【解析】高原地区海拔高,空气稀薄,所以大气压低于一个标准大气压;又因为气压越低、沸点越低,所以水的沸点低于100℃,故A错误,B正确;
平原地区海拔低,空气稠密,大气压强大,水的沸点高,故CD错误。
【强化训练4】如图所示为同一包密封食品分别在德州市和青藏高原的两张照片,两地温度基本相同。图片 (选填“甲”或“乙”)是在青藏高原拍的,原因是从低海拔地区到高海拔地区,大气压强 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】乙;变小。
【解析】海拔高度越高,大气压强越小,则从低海拔地区到高海拔地区,大气压强变小,在袋内气体压强的作用下,袋内气体体积会变大,包装袋会鼓起一些,所以图乙是在海拔较高的青藏高原拍摄的。
【强化训练5】小明爸爸从上海到达海拔为4500米的A地出差,期间他泡出的乌龙茶的味道和在上海泡出的味道不一样。为了找出原因,小明找到了以下两组数据,如表1、表2所示。
①分析比较表1中海拔高度和大气压的变化情况,可得出的初步结论是: 。
②结合所学知识及上述信息,指出小明爸爸在A地泡出的乌龙茶的味道与在上海泡出的味道不一样的原因,并写出分析过程: 。
③根据上述信息,小明爸爸如果要换一种茶叶泡茶,你觉得应该推荐 。(在下列选项中选择)
A.绿茶
B.白茶
C.红茶
D.黄茶
【答案】①大气压随海拔高度的增加而减小;②A地的海拔高度为4500米,对应的大气压在54900帕到62400帕之间,对应水的沸点在84℃到87℃之间,由题可知乌龙茶冲泡适宜温度为100℃,而A地沸水的温度低于100℃;③AB
【解析】①分析比较表1中海拔高度和大气压的变化情况,可得出的初步结论是:大气压随海拔高度的增加而减小。
②A地的海拔高度为4500米,由表1可知对应的大气压在54900帕到62400帕之间,对应水的沸点在84℃到87℃之间,由题可知乌龙茶冲泡适宜温度为100℃,而A地沸水的温度低于100℃,所以小明爸爸在A地泡出的乌龙茶的味道与在上海泡出的味道不一样。
③A地水的沸点在84℃到87℃之间,由表2可知,此地沸水的温度与绿茶和白茶的冲泡适宜温度比较接近,所以小明爸爸可以换用绿茶或白茶泡茶,故AB符合题意,CD不符合题意。
【强化训练6】今年13号台风“贝碧嘉”正面登陆上海,分析大气压强的变化可以判断大气环流的方向,预报相关台风气象情况。气象站用气压计采集某区城同一时刻近地面不同地点的大气压,并将气压相等的各点连起来,绘成“等气压线”,如图所示。
(1)预报相关气象情况采集大气压数据时,应在近地面不同地点高度 (选填“相同”或“不同”)采集大气压数据时,理由是 。
(2)根据A处风的方向,可判断A处气压 B处气压;结合上表,可判断该区域一般天气特征为 。
【答案】(1) 相同 控制高度相同,避免因高度不同带来对气压大小的影响。(2) 大于 阴雨
【解析】(1)高度不同,大气压也不同,为了探究不同天气特征下气压的情况,应控制高度相同。(2)风从A处流向B处,则A处气压大于B处气压。由表中数据可知此时四周气压高于中心气压,故该区域天气特征为阴雨。
【强化训练7】如果把地球表面的大气看作“空气的海洋”,我们就生活在这层海洋的 (选填“表面”或“底部”)。由于大气受到重力的作用,会对处于其中的物体产生压强,这个压强叫做 。实验表明大气压强的大小随海拔高度的增大而
(选填“增大”或“减小”)。
【答案】 底部 大气压强 减小
【解析】地球周围的一层厚厚的大气,我们就生活在这层大气的底部,大气受重力并且具有流动性,因此会对处于其中的物体产生压强,这个压强叫做大气压强;大气压与高度有关,高度越高,大气压越小。
【题型6】大气压与温度及体积的关系
【典例】在透明正方体塑料盒的上下左右面的中央各开一个直径相同的圆孔,蒙上弹性薄膜,将一根硬质的均匀塑料管插入盒内作为“手柄”,做成一个气密性良好的压强检测装置(如图)。以下利用该装置获得的现象描述中,正确的是( )
A.堵住塑料管口放在空气中,当气温升高时,四块弹性薄膜均会向内凹进
B.打开塑料管口放在空气中,当气温升高时,四块弹性薄膜均会向内凹进
C.堵住塑料管口浸没液体中,缓慢增加深度,弹性薄膜a可能会向外凸出
D.打开塑料管口浸没液体中,缓慢增加深度,弹性薄膜a可能会向外凸出
【答案】C
【解析】A、堵住塑料管口,放在空气中,当气温升高时,塑料核内气体温度升高,压强增加,大于外界空气压强,四块弹性薄膜会向外凸出,故A错误;
B、打开塑料管口,放在空气中,气温升高时,因为塑料管口与空气接通,平衡内外气压,所以四块弹性薄膜均不会发生变化,B错误;
C、堵住塑料管口,浸没液体中,缓慢增加深度,a处深度小于c处深度,a处压强小于c处压强,a处压力小于c处压力,盒内空气被挤压,由于上方a处向下的压力较小,故a处可能向外凸出,故C正确;
D、打开塑料管口浸没液体中,塑料盒内气体与大气接通,盒内气压始终等于大气压强。当缓慢增加深度,由于液体压强的存在,四个方向上的弹力性薄膜均会向内凹,故D错误。
【强化训练1】密闭的甲、乙瓶内分别装有二氧化碳和空气,如图所示,连通两瓶的玻璃管内有一段水柱。该装置被阳光均匀照射一段时间后,水柱向右移动。下列不能解释此现象的是( )
A.甲瓶内气体体积变大
B.甲瓶内气体密度变小
C.乙瓶内气体压强较大
D.乙瓶内气体升温较慢
【答案】C
【解析】密闭装置中二氧化碳的质量不变,阳光均匀照射一段时间后,水柱向右移动,二氧化碳的体积变大,由密度公式可知其密度变小。故AB不符合题意。乙瓶中的空气在太阳照射下,温度也会升高,但要慢些。两瓶气体的压强均会变大,但空气压强变大得慢些;故C符合题意,D不符合题意;
【强化训练2】如图所示,金鱼缸中小金鱼口中吐出的小气泡,在升至水面的过程中体积逐渐变大,这个过程中气泡内气体的压强将( )
A.不变
B.变大
C.变小
D.无法确定
【答案】C
【解析】金鱼缸中小金鱼口中吐出的小气泡,在升至水面的过程中体积逐渐变大,所处深度减小,受外部的压强减小,这个过程中气泡内气体质量不变,体积变大,使得内部的压强也减小,从而能平衡外部压强。
【强化训练3】五一假期,小洁想带奶奶去县城里住几天,可奶奶不放心家里的小鸡。于是,小洁给小鸡设计了一款自动喂水的装置如图所示,把一个装满水的瓶子倒放在水盆中,并使瓶口没入水中,鸡喝水的过程中,盆中水位下降至瓶口露出水面时,有空气进入瓶中,瓶中水自动流出补充到盆中,直到瓶口再次没入水中,水停止流出,如此反复。随着空气进入瓶中,瓶内水面逐渐下降,瓶内气压与进气前相比( )
A.变大
B.变小
C.不变
D.无法确定
【答案】A
【解析】把一个装满水的瓶子倒放在水盆中,并使瓶口没入水中,由于外界大气压的作用,此时瓶内的水不会流出;瓶内气压加上水柱的压强等于外界大气压,随着自动喂水的装置内水的减少,当瓶口刚露出水面时,会有少量空气进入瓶中,瓶内气压增大,瓶子的水会下降流出一部分,瓶内的水位变低,水柱压强减小,由于外界的气压不变,则水上方的气压变大。
【强化训练4】如图所示的装置是人体腹式呼吸过程的简单模型,气球相当于肺,橡皮膜相当于体内腹部上方的横膈膜。小陈用手捏住橡皮膜向下拉,发现气球变大。为了解释这一现象,他查找相关信息,得到质量和温度一定时,密闭气体的气压和体积的数据如表所示。
①比较表中气压与气体体积的数据及相关条件,可归纳得出的结论是:当密闭气体的质量和温度一定时, 。
②请结合所学知识及上述信息解释“气球变大”的原因。 。
【答案】(1)密闭气体的气压随着体积的减小(增大)而增大(减小)。
(2)因为质量和温度一定的密闭气体的气压随着体积的增大而减小,所以当小陈用手向下拉橡皮膜时,玻璃瓶中的封闭气体的体积变大,瓶内(气球外部)气压减小,而气球内部与外界大气相通,气球内的气压等于外界大气压,且保持不变;则气球内部气压大于瓶内(气球外部)气压,所以气球的体积变大。
【解析】(1)通过观察表格中的数据可以看出:质量和温度一定的密闭气体的气压随着体积的减小(增大)而增大(减小)。
(2)①气球内部与外界大气相通,气球内的气压等于外界大气压,且保持不变;②小陈用手捏住橡皮膜向下拉时,玻璃瓶中的封闭气体的体积变大,根据(1)中的结论瓶内气体的气压减小;③小陈没有用手向下拉橡皮膜时,气球内部气压等于瓶内(气球外部)气压,所以气球体积不变;当小陈用手向下拉橡皮膜时,瓶内(气球外部)气压减小,气球内部气压大于瓶内(气球外部)气压,所以气球的体积变大。
【强化训练5】如图所示的氢气球之所以飞上高空后会发生爆裂,小敏认为是热胀冷缩导致,而小华认为是大气压强变化导致。他们为此查阅相关资料得知:
(1)一般氢气球充气时只充到其极限体积的90%左右,若内部气体体积膨胀达到气球的极限体积,气球就会发生爆裂;
(2)空气温度和大气压强会随海拔高度的变化而变化,某地具体变化关系见表。
(1)分析比较表中数据可知:随着海拔高度的升高,空气温度会 (选填“升高”“不变”或“降低”),大气压强会 (选填“增大”“不变”或“减小”)。
(2)关于“氢气球飞上高空后发生爆裂的主要原因”,你赞同 观点(选填“小敏”或“小华”),你质疑另一观点的理由是: 。
【答案】(1)降低;减小;(2)小华;随着海拔高度的升高,空气温度会降低,气球不会涨大,反而会缩小,故不是热胀冷缩导致。
【解析】(1)分析表格数据可知,随着海拔升高,空气温度逐渐降低,同时大气压强逐渐减小;
(2)随着海拔高度的升高,空气温度会降低,故氢气球升空后遇冷反而收缩,不会膨胀,不会发生爆裂,但是随着海拔变高,外界压强逐渐减小,气球内气压大于外界气压,会向外膨胀,氢气球飞上高空后发生爆裂的主要原因是大气压强变化导致,故小华的观点正确。
【强化训练6】空间站处于失重状态,正常的钢笔不能书写,如图是为宇航员设计的“太空圆珠笔”,墨水靠密封笔管内的氮气推动活塞向外挤出。
(1)墨水向外挤出的过程中,密封压缩氮气的压强 ,氮气密度 (均选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)液态氮的沸点为﹣196℃,当液态氮涂在牛奶,冰激凌上时能观察到液态氮在不断沸腾,一段时间周边气温降至0℃,那么此时液态氮的温度等于 ℃(填一温度值)。
【答案】变小;变小;﹣196。
【解析】墨水向外挤出的过程中,密封压缩氮气的质量不变,而体积变大,根据ρ可知,氮气的密度变小;同时体积变大后,气体的压强减小,当液态氮在不断沸腾,液体沸腾的条件是温度达到沸点,且沸腾时,吸收热量,温度保持不变,所以此时液态氮的温度等于﹣196℃。
【强化训练7】如图所示的装置是人体腹式呼吸过程的简单模型,气球相当于肺,橡皮膜相当于体内腹部上方的横膈膜。小陈用手捏住橡皮膜向下拉,发现气球变大。为了解释这一现象,他查找相关信息,得到质量和温度一定时,密闭气体的气压和体积的数据如表所示。
①比较表中气压与气体体积的数据及相关条件,可归纳得出的结论是:当密闭气体的质量和温度一定时, 。
②请结合所学知识及上述信息解释“气球变大”的原因。 。
【答案】(1)密闭气体的气压随着体积的减小(增大)而增大(减小)。
(2)因为质量和温度一定的密闭气体的气压随着体积的增大而减小,所以当小陈用手向下拉橡皮膜时,玻璃瓶中的封闭气体的体积变大,瓶内(气球外部)气压减小,而气球内部与外界大气相通,气球内的气压等于外界大气压,且保持不变;则气球内部气压大于瓶内(气球外部)气压,所以气球的体积变大。
【解析】(1)通过观察表格中的数据可以看出:质量和温度一定的密闭气体的气压随着体积的减小(增大)而增大(减小)。
(2)①气球内部与外界大气相通,气球内的气压等于外界大气压,且保持不变;②小陈用手捏住橡皮膜向下拉时,玻璃瓶中的封闭气体的体积变大,根据(1)中的结论瓶内气体的气压减小;③小陈没有用手向下拉橡皮膜时,气球内部气压等于瓶内(气球外部)气压,所以气球体积不变;当小陈用手向下拉橡皮膜时,瓶内(气球外部)气压减小,气球内部气压大于瓶内(气球外部)气压,所以气球的体积变大。
【题型7】大气压的应用
【典例】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,要完成这两个过程,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
【解析】当汲酒器插入酒缸中时,应该松开方孔,此时汲酒器和酒缸就构成一个连通器,酒流入汲酒器;装酒时,摁住方孔,在大气压的作用下酒水不会流出,将汲酒器放到碗上方后松开方孔,酒倒入碗内,综上分析可知,故B正确、ACD错误。
【强化训练1】如图,将吸盘用力按向竖直墙壁,使其牢牢“吸”在墙壁上,即使挂上餐具也不会脱落。下列说法正确的是( )
A.吸盘“吸”在墙壁上是大气压的作用
B.吸盘所受摩擦力大小等于吸盘所受重力
C.吸盘所受重力与餐具对吸盘的拉力彼此平衡
D.若餐具所受的力全部消失,餐具将立刻脱落
【答案】A
【解析】A.吸盘内气压低于吸盘外大气压,吸盘在大气压力作用下被压在墙面上,故A正确;
B.吸盘处于静止状态,受力平衡,所受摩擦力大小等于吸盘和餐具的重力之和,故B错误;
C.吸盘所受重力与餐具对吸盘的拉力方向都向下,不是平衡力,故C错误;
D.由牛顿第一定律可知,若餐具所受的力全部消失,原本静止的餐具仍然保持静止,故D错误。
【强化训练2】如图所示为一款神奇壶,壶把上开有两个孔,可同时装两种液体。捂住与甲液体相通的孔时,倒出乙液体,捂住与乙液体相通的孔时,倒出甲液体,是利用 的作用;倾斜神奇壶倒出液体是利用 原理。
【答案】大气压;连通器
【解析】若捂住甲孔,则左侧壶内气体压强随体积的增大而减小,左侧壶内气体压强小于外界大气压,所以甲液体在大气压的作用下不能倒出,而乙孔使得右侧壶内与外界空气相通,则右侧壶内外的气体压强相同,乙液体在重力作用下就可流出来。
该壶的壶嘴和壶身上端开口、下端相连通,所以该壶的设计遵循了连通器原理。
【强化训练3】如图所示是家庭厨房中常见的炊具——高压锅,它的自重为40N,放在水平桌面上,与桌面的接触面积是0.04m2,为了保障安全性,高压锅的出气孔上放置了限压阀,当限压阀受到的锅内压力等于锅外压力和它的重力时,恰好能抬起限压阀进行放气,锅盖内表面接触蒸汽的面积是450cm2,限压阀出气孔的横截面积为0.05cm2,锅外为1个标准大气压,ρ水=1.0×103kg/m3,求:
(1)若向高压锅里装入高度为15cm的水,装水后水对高压锅底部的压强;
(2)若向锅里装入2kg的水,装水后高压锅对水平桌面的压强;
(3)当锅内蒸汽达到1.8个标准大气压时,锅内蒸汽对锅盖的压力;
(4)当锅内蒸汽达到2个标准大气压时,锅内蒸汽刚好顶开限压阀自动放气,限压阀的质量。
【答案】(1)装水后水对高压锅底部的压强为1500Pa;
(2)装水后高压锅对水平桌面的压强为1500Pa;
(3)当锅内蒸汽达到1.8个标准大气压时,锅内蒸汽对锅盖的压力为8.1×103N;
(4)当锅内蒸汽达到2个标准大气压时,锅内蒸汽刚好顶开限压阀自动放气,限压阀的质量为50g。
【解析】(1)水的密度是1.0×103kg/m3,水的深度是h=15cm=0.15m,水对容器底部的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa;
(2)高压锅的重力:G锅=40N,水的重力G水=m水g=2kg×10N/kg=20N,
水壶对水平桌面的压力:F=G水+G锅=20N+40N=60N,
水壶对水平桌面的压强:p′1500Pa;
(3)压力锅锅盖面积:S'=450cm2=4.5×10﹣2m2,
由p得,锅盖所受得蒸汽的压力:F'=p''S='1.8×1×105Pa×4.50×10﹣2m2=8.1×103N;
(4)S阀=0.05cm2=5×10﹣6m2,
当锅内蒸汽达到2个标准大气压时,根据压强公式和力的平衡:
G阀+p0S阀=p内S阀,故:G阀=p内S阀﹣p0S阀=2×1×105Pa×5×10﹣6m2﹣1×105Pa×5×10﹣6m2=0.5N,
限压阀的质量是:m0.05kg=50g。
【题型8】活塞式抽水机与离心式水泵
【典例】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( )
A.阀门A向上打开是利用大气压
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不能超过约10m
D.阀门B向下关闭是利用大气压
【答案】B
【解析】读图可知,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,于是水向上的压力冲开阀门A进入圆筒的上部。再提起活塞时,活塞上面的水使阀门A关闭,水被活塞提起,从侧管中流出来,故AD错误;
一标准气压大约能支持10m高的水柱,所以阀门B与外部液面高度差不能超过约10m,故B正确、C错误。
【强化训练1】如图所示,当将活塞式抽水机的C杆向下压时,A、B阀门的状态应是( )
A.A、B阀门均打开
B.A、B阀门均闭合
C.A阀门打开,B阀门闭合
D.A阀门闭合,B阀门打开
【答案】D
【解析】由图可知,将抽水机的C杆向下压时,在杠杆的作用下活塞被提起来,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,内部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;
由此可知,A、B阀门的状态是A阀门闭合,B阀门打开。
【强化训练2】如图是活塞式抽水机工作的示意图,下列说法错误的是( )
A.抽水机是利用大气压来工作的
B.在图甲中,当用力在Q处向下压手柄PQ时,手柄上的P点受到的作用力竖直向上
C.在图乙中,在Q点向上抬手柄PQ时,阀门B由于受液体压力而关闭,水被阻不能向下流动
D.这样的抽水机提升水的最大高度约为10m
【答案】B
【解析】A、抽水机是先将筒内的空气排出,使其内部压强较小,水在外界大气压的作用下被压到高处,所以抽水机是利用大气压工作的,故A正确;
B、在图甲中,当用力在Q处向下压手柄PQ时,手柄上的P点对活塞一个向上的力,由于物体间力的作用是相互的,活塞对P的作用力是向下的,故B错误;
C、在图乙中,在Q点向上抬手柄PQ时,阀门B由于受液体压力而关闭,形成一个闭合的空间,所以水被阻不能向下流动,故C正确;
D、抽水机是利用大气压来工作的,一标准气压能支持10m高的水柱,故抽水机提升水的最大高度约为10m,故D正确。
【强化训练3】办公室有一个简单的抽水机,当用手连续按压上部塑料筒时,水就会流出来;再按一下水管上方的黄色按钮,会听到“哧”的一声,筒内的水立刻退回到水桶内。如果塑料筒穿孔或者连接部分密封不好,设备无法正常抽水。关于这个设备,下列说法中正确的是( )
A.向下按压塑料筒时,塑料筒内气体压强会变小
B.水由于塑料筒的吸引力而升上来
C.按下黄色按钮,水桶内的气压会变大
D.该设备能抽水是因为按压增大了桶内气压,利用内外压强差将水压出桶外
【答案】D
【解析】向下连续按压上部塑料筒时,水桶内气体质量变大,压强会变大,故A错误;
内部气压变大,在内部气压的作用下,水被压上来,故B错误;
按下黄色按钮,水桶内的气压会变小,水退后桶内,故C错误;
该设备能抽水是因为按压增大了桶内气压,使得筒内气压大于外界气压,利用内外压强差将水压出桶外,故D正确。
【强化训练4】下列器材或装置中,没有利用大气压的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】A、把吸盘紧压在光滑的墙上,把吸盘内的空气排出,大气压就把吸盘紧压在了墙上,在钩上可以挂物品,故A不符合题意;
B、船闸的上游与闸室下面通过阀门相通,当下游阀门关闭,上游阀门打开,上游与闸室内的水位逐渐相平,打开上游闸门,船就可以进入闸室;同理,船再进入下游,就通过了船闸,船闸使用了连通器原理,没有利用大气压,故B符合题意;
C、吸尘器工作时,吸尘器内的气体的压强变小,垃圾在外界大气压的作用下被压入吸尘器内,故C不符合题意;
D、通过活塞上移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D不符合题意。
【强化训练5】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。使用时,若提起活塞,阀门A受到 的作用而关闭,活塞下面的气压 (选填“大于”“等于”或“小于”)外界的大气压。于是,低处的水受到大气压的作用推开阀门B进入圆筒(如图图甲所示);当压下活塞时,阀门 (选填“A”或“B”)被水压下而关闭,水被阻不能向下流动,于是冲开阀门 (选填“A”或“B”)进入圆筒的上部(如图乙所示,阀门未画出);再提起活塞时,活塞上面的水迫使阀门A关闭,水从侧管流出。与此同时,井里的水又在大气压的作用下推开阀门B而进入圆筒(如图丙所示)。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;小于;B;A
【解析】读图可知,活塞式抽水机在使用时,提起活塞时,阀门A受到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,于是就冲开阀门A进入圆筒的上部。再提起活塞时,活塞上面的水使阀门A关闭,水被活塞提起,从侧管中流出来。
【强化训练6】洗手液瓶中有个按压式吸液结构,它由图中的结构组成,使用的时候,通过手向下按压,活塞向下移动,弹簧被压缩使得进液阀门关闭,出液阀门打开,储液筒里的液体从出液管流出瓶外;当手松开时,弹簧恢复原来的自然状态使得活塞向上移动,出液阀门关闭,进液阀门打开,液体从导液管通过进液阀门进入到储液筒。这样活塞在圆筒中上下往复运动,不断地把液体“吸”出瓶外。
(1)按压式瓶盖的工作原理和 的工作原理相同;(填序号)
A.活塞式抽水机
B.马桶
C.微小压强计
(2)洗手液能被“吸”上来是利用了 ;
(3)向下按压后松手时,液体从导液管通过进液阀门进入到储液筒,是因为瓶中气压
(选填“大于”“小于”或“等于”)储液筒中气压;
(4)如果宇航员在太空舱中按压这种洗手液瓶盖, (选填“能”或“不能”)挤出洗手液。
【答案】(1)A;(2)瓶内压强与大气压之间的压强差;(3)大于;(4)能。
【解析】(1)按压式瓶盖的工作原理是按压瓶盖使瓶内气体被压缩,瓶内气体的压强变大,大于瓶外大气压,在气压差作用下,瓶内液体被压出。
A.活塞式抽水机时通过活塞上衣或叶轮转动,使抽水机内水面上方的气压减小,小于大气压在气压差作用下,水被压上来,故A符合题意;
B.马桶的基本原理时利用水的重力,与大气压无关,故B不符合题意;
C.微小压强计是用来测量较小的压强的,在U形管内装有色液体,两侧液面都受大气压的作用,两侧液面在同一高度,用橡皮管把扎有橡皮膜的金属盒连到U形管一侧,用手指按橡皮膜,手指加在橡皮膜上的压强就由封闭在管内的气体根据帕斯卡定律来传递,而使连接橡皮管的一侧液面降低,另一侧液面升高,U形管两侧液面出现高度差,与大气压无关,故C不符合题意。
(2)洗手液能被“吸”上来是利用瓶内压强与大气压之间的压强差。
(3)向下按压后松手时,液体从导液管通过进液阀门进入到储液筒,是因为瓶中气压大于储液筒中气压,在气压差作用下,瓶中液体沿导液管上升。
(4)太空舱中内也有空气,如果宇航员在太空舱中按压这种洗手液瓶盖,同样可以通过按压增大瓶内气压,使瓶内气压大于舱内气压,同样可以挤出液体。
【强化训练7】清明假期小杰随爸妈回乡祭祖,在帮奶奶做家务时,一个给鸡自动喂水的装置引发了他的兴趣。如图甲所示,把一个装满水的瓶子倒放在水盆中,并使瓶口没入水中,鸡喝水的过程中,盆中水位下降至瓶口露出水面时,瓶中水自动流出补充到盆中,直到瓶口再次没入水中,水停止流出,如此反复。经过研究他发现当瓶口没入水中时,瓶内水柱上方的气压________(选填“大于”“小于”或“等于”)外界大气压,所以瓶中水不再流出。小杰还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提水的,其某个工作环节如图乙所示,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。小杰发现这两个装置的原理是相同的,你身边还有应用相同原理的实例吗?请任意举出两个: 、 。
【答案】小于;A;大气压;B;吸盘挂衣钩;吸管吸饮料
【解析】当瓶口没入水中时,由于瓶内水柱上方的气压小于外界大气压,在大气压作用下,瓶中水不再流出。
阀门A、B都是单向阀门。由图可知,活塞向上移动时,阀门A关闭,在大气压作用下,地下水向上运动,冲开阀门B进入圆筒中。
给鸡自动喂水的装置、压井都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、用吸管吸饮料、注射器、真空拔罐器等等。