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大气压综合专题练习
一.选择题(共20小题)
1、下列现象或做法中,跟大气压没有关系的是( )
A.炒海螺时要剪去尾部 B.塑料挂衣钩能贴在墙上
C.氢气球松手后会上升 D.茶壶盖上要开一个小孔
2、下列关于四个现象的说法正确的是( )
A.“拔罐”既能说明大气有压强,又能说明人体内部有压强
B.某同学进行马德堡半球实验时,选用不同的直径的半球时,拉开半球所用的力相同
C.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
D.医生用注射器给病人肌注抗生素是利用了大气压
3、小刚买了一瓶果酱,可是怎么也拧不开玻璃瓶上的铁皮盖。爸爸让小刚用螺丝刀沿瓶盖的边轻轻撬了几下,再一拧瓶盖就打开了。这主要是因为( )
A.增大瓶盖直径,减小瓶盖侧壁对瓶的摩擦力
B.瓶盖的外表面变粗糙,增大手对瓶盖的摩擦力
C.外面的空气进到瓶中,减小瓶内外气体对瓶盖的压力差
D.瓶盖与瓶口的接触面积变小,减小瓶盖侧壁对瓶的压力
4、在铁桶内放少量的水,用火加热,水沸腾之后把桶口堵住,然后浇上冷水,铁桶变扁,如图所示,关于铁桶变扁的原因,下列说法正确的是( )
A.冷水的压力使铁桶变扁 B.大气压使铁桶变扁
C.铁桶内空气膨胀使铁桶变扁 D.桶口不堵住,铁桶也会变扁
5、在如图所示的现象中,与大气压无关的是( )
A.橡皮膜凸出 B. 吸盘式挂衣钩 C. 纸片托水 D.用管子吸饮料
6、如图所示,把装满水的瓶子浸入水中,口朝下放置。将瓶子慢慢向上提起,当瓶子有一部分已从水中提出,但瓶口还没有离开水面时,则( )
A.瓶中的水将全部流出,瓶子变成空的
B.瓶中的水不流出,瓶中仍充满水
C.露出水面的那段瓶子是空的,留在水面下的部分有水
D.无法确定瓶内是否有水
7、假如一个人的表面积为1.5平方米,他受到的大气压力大约是( )
A.1.5×104N B.1.5×105N C.1.5×106N D.1500N
8、下列图象中,能正确表达相关选项的方向或刻度的是( )
A.甲:大气对流运动的方向 B.乙:物体受到液体对它的浮力的方向
C.丙:对流管中水流动的方向 D.丁:密度计上的刻度
9、有四位同学在同一地点同时做托里拆利实验,其中有两人不小心使玻璃管内混入了一些空气,有一人把管放斜了,只有一人操作完全正确。他们记录到玻璃管内水银柱的长度分别为:725mm,733mm,749mm,760mm,那么,实验地点当时的实际大气压与下列哪种情况的水银柱产生的压强相同( )
A.725mmHg B.733mmHg C.749mmHg D.760mmHg
10、大气压为一个标准大气压时,如图中封闭的玻璃管内的水银柱高是46cm。若在管顶开了一个小孔,则( )
A.管内水银会向上喷出
B.管内水银柱高度不变
C.管内水银柱稍有下降
D.管内水银下降到与管外水银面相平
11、同学们在进行估测大气压实验时,首先读出注射器的最大刻度为V,用刻度尺量出其全部刻度的长度为L;然后按照如图所示的过程,沿水平方向慢慢的拉注射器(甲图没有盖上橡皮帽、乙图在排尽空气后盖上了橡皮帽),刚好拉动活塞时,弹簧测力计示数分别是F1和F2.下列计算式正确且最接近真实值的是( )
A.F1L/V B.F2L/V C.(F2﹣F1 )L/V D.(F2+F1 )L/V
12、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,下列说法正确的是( )
A.利用甲图的实验可以粗测大气压的值
B.利用乙图的实验可以粗测大气压的值
C.甲图中大气对吸盘的压力等于钩砝的重力
D.乙图中大气对下面吸盘的压力等于钩砝的重力的
13、下列关于压强描述正确的是( )
A.大气压强随海拔高度升高而增大 B.铁轨铺在枕木上是为了增大压强
C.液体压强不仅与液体密度、深度有关,还与液体重力有关
D.流体在流速大的地方压强小,流速小的地方压强大
14、如图为我国自主研发的C919大型商用客机,下列说法中正确的是( )
A.客机平稳飞行时,坐在座位上的乘客相对客机是运动的
B.制造客机时,为了减轻客机质量可选用密度较大的材料
C.客机在高空受到的大气压强比地面附近受到的大气压强小
D.客机的机翼制作成“上凸下平”形状是为了减小空气对飞机的阻力
15、如图所示,在瓶中装适量的水,用橡皮塞塞紧瓶口,将一根两端开口的细玻璃管穿过橡皮塞插入水中,从管子上端向瓶中吹入少量气体后,水沿细玻璃管上升,水面静止时管内外水面高度差为h。再把该瓶从一楼带到十五楼(瓶的温度不变),则下列说法正确的是( )
A.往瓶内吹气后,瓶内气体压强小于瓶外大气压强
B.上楼后,大气压强变小,高度差h变小
C.上楼后,高度差h变大,瓶内气体压强变大
D.上楼后,高度差h变大,瓶底内表面受到的压强变小
16、如图为检查装置的气密性,将导管的末端伸入装有水的烧杯中,用手捧住试管,若装置的气密性良好,则烧杯内导管处的现象(画圈部分放大)是( )
A. B. C. D.
17、关于压强,下列说法中不正确的是( )
A.用吸管把饮料吸入口中是利用了大气压强
B.拦河大坝修成上窄下宽,是因为液体压强的大小与容器的形状有关
C.载重汽车装有许多车轮是为了减小车轮对路面的压强
D.起风时,屋内窗帘飘向窗外,是因为窗外空气流速大,压强小
18、如图为盆景的一个自动供水装置。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
19、中央电视台少儿节目“大风车”中有一栏目常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。小科仿制了一个,发现比较灵。下列说法不正确的是( )
A.天气预报瓶利用天气和大气压的关系进行预报的 B.A管和B球液面相平时,显示内外气压一致
C.A管液面明显下降时,往往转为阴雨天气
D.B球内装较多红墨水,可以减少瓶内温度变化造成的干扰
20、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
二.实验探究题(共4小题)
21、小明用2mL的注射器、量程为0~10N的弹簧测力计和刻度尺粗略测量大气压的值,本实验的原理是二力平衡和p= 。
步骤一: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。
步骤二:如图所示安装好器材,水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞 时,记下弹簧测力计的示数为5.2N。
步骤三:用刻度尺测出注射器 长度为4.00cm
步骤四:算出大气压强值为 Pa。
同组的小华分析了影响实验结果的可能因素后,对实验进行了如下改进:
①将步骤一改为:先将注射器内抽满水,再竖直向上推动活塞至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔,这样便于 。
②取下橡皮帽,重复步骤二的操作,读得弹簧测力计的示数为0.3N由此可知,此时活塞所受到的 (摩擦力/大气压力)为0.3N。
小华根据改进后测得的数据,重新计算大气压的值。
22、估测大气压值的装置如图,所用主要器材有注射器、弹簧测力计、刻度尺。
(1)实验前首先要观察注射器,读出注射器的容积V。
(2)刻度尺的作用是测 ,记为L。
(3)把注射器的活塞推至注射器的底部,封住注射器的小孔,目的是 。
(4)水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F即为大气压力。
(5)估测的大气压的表达式为p= (用直接测得的物理量表示)。实验中发现活塞与筒壁的摩擦较大,这样会导致所测大气压数值 (选填“偏大”或“偏小”)。
23、林红同学做“测量大气压值”的实验,装置如图所示。
(1)为使实验误差更小,林红不宜采用图 (选填“甲”或“乙”)装置方式来估测大气压强。
(2)林红采用正确的装置方式进行测量,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.用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,沿正确的方向慢慢拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时记下弹簧测力计的示数F;
③.读出注射器的容积V; ④.用刻度尺测出注射器的长度L。
(3)实验分析与数据处理:
a.实验步骤①的目的是 ;
b.指出实验中的错误步骤: (填数字序号),并进行纠正: ;
c.用测得的物理量表示大气压强的表达式p= 。
(4)实验时,可先在活塞周围涂抹润滑油,然后将其插入针筒中,这样做有两个好处;一是减小 ;二是活塞的密封性好。
(5)实验室有A、B两个注射器,活塞的横截面积分别为0.5cm2和2cm2,若弹簧测力计量程为10N,实验时应选用A注射器,不选用B注射器的理由是 。
24、在自主学习探究过程中,某同学利用带拉环的吸盘、固定在墙上的平面镜、水、刻度尺来测量大气压强的大小,具体实验步骤是:①用刻度尺测出吸盘的直径,算出吸盘平面面积为10厘米2;②用弹簧秤测出吸盘自身的重力0.5N;③将吸盘沾水湿润后,压在平面镜上,排尽吸盘内空气;④用弹簧秤水平拉动吸盘,直至恰好脱落,读出此时弹簧秤示数为95N;⑤记录整理数据;⑥算出大气压的值,分析实验结论。实验装置如图甲。请结合你所学的知识分析:
(1)上述的实验步骤中,哪一步是多余的? 。
(2)将吸盘沾水湿润的目的是 。
(3)根据该同学的实验数据,计算得到的大气压的值等于 帕。
(4)该大气压的值小于标准大气压,你认为产生的原因可能是 。
(5)在实验时,如果拿一个吹风机对着吸盘自上而下吹冷风,如图乙,则你预计的弹簧称示数可能会 95N(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
三.计算题(共12小题)
25、在德国马德堡市的广场上,1654年曾经做过一个著名的马德堡半球实验,如图1所示,把两个半径约20cm的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。
(1)总共用了16匹马把两个半球拉开,则平均一对(左右各一匹)马产生的拉力是多少?(大气压的值约为105Pa,计算时把半球看成一个圆盘)
(2)某实验室供教学用的半球,在正常气压下抽成真空后,只需四个人便可拉开。其原因 。
26、如图所示甲是一个深度很浅的皮碗,乙是将皮碗压向水平的天花板,挤出皮碗下的全部空气,皮碗象吸盘一样“平贴”在天花板上,皮碗的吸附面积为100cm2,皮碗中心引出的细线可以悬挂一个物体在空中。(不计细线和皮碗的重量,g取10N/kg)
(1)若此时的大气压为一个标准大气压,为 Pa。
(2)要想吸盘不脱落,所挂物体的重量最多不得超过多少?
27、龙卷风发生时,许多房屋被摧毁,屋外的气压急剧降到0.9×105Pa,当时门窗紧闭,可以近似地认为室内的气压是标准大气压,取作1×105Pa,若室内屋顶的面积为100m2。
(1)屋内外的大气压强差是多少?
(2)若室内屋顶的面积为100m2,求屋内外的大气压力差是多少?
28、一标准大气压能支撑多高的水柱?(p0=105Pa)
29、高压锅的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,锅内的气体就会冲出限压阀,气体跑出一部分,使锅内气体的压强减小。现有一个直径为24厘米,空心柱小孔的横截面积为8毫米2,限压阀的质量为100克的高压锅,要用它来煮饭,若当时的大气压为1.0×105帕。(g=10牛/千克)问:
(1)高压锅内气体能达到的最大压强为多大?
(2)经商品质量检测部门检测,此高压锅内气体的最大压强不能超过1.8×105帕,要使此高压锅能继续安全使用,原来的限压阀还能使用吗?若不能;应再配备一个质量为多大的限压阀?
30、小滨同学利用注射器、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:
(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。
(2)如图所示,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6.8N。
(3)用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为6.0cm。
(4)计算得到大气压强的数值为 Pa。
(5)小滨了解到班内同学们的测量结果与标准大气压值存在差异,有的偏大,有的偏小,请分析该实验过程中导致数值偏小的可能原因是 。(写一个原因)
31、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,活塞的横截面积分别为0.5cm2和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= 。
32、用如图所示装置粗略测量大气压的值、把吸盘用力压在玻璃上排出吸盘内的空气,吸盘压在玻璃上的面积为6×10﹣4m2,轻轻向挂在吸盘下的小桶内加沙子、吸盘刚好脱落时,测出吸盘、小桶和沙子的总质量为5.4kg.(g=10N/kg)
(1)根据实验所得数据计算大气对吸盘的压力为 N。
(2)根据已知数据推算出大气压的值(写出计算过程)
33、(1)有一种被称为“气垫”的工具发挥了很大的作用,这种气垫比枕头大不了多少,表面还有防滑网纹,没充气时瘪瘪的,只要有5cm的缝隙就能把它塞进去。某次搜救过程中,用气瓶把气垫里面的气压加到5个大气压时,“气鼓鼓”的垫子顶起了楼板,此时气垫和楼板的接触面积为800cm2,则气垫对楼板的作用力是多大?(取1个大气压为1×l05Pa)
(2)玉树地区平均海拔达4000m,在这里大气压较低,我国东部地区的人去救援感觉很不习惯,一方面空气稀薄,人呼吸困难,另一方面,水的沸点较低,做饭不容易做熟,需要用高压锅。高压锅的示意图如图所示。锅盖上有一个空心柱为排气孔,空心柱上戴有一个限压阀。当高压锅内气体的压强超过安全值时,锅内的气体会顶起限压阀跑出一部分,使锅内气体压强减少,保证高压锅安全使用。参加救援的小明带去的压力锅排气孔内径为4mm,限压阀的质量为100g,请你根据水的沸点与压强的关系图及大气压与海拔的关系图(如图)计算,用该压力锅在玉树地区烧水,当水烧开时水的温度大约是多少℃?
(3)如果在玉树用活塞式抽水机从井中提水,那么水面到抽水机的高度差不能大于多少m?
34、高压锅是生活中一种密闭的加热容器。锅盖中央有一个出气孔,孔上盖有限压阀,当锅内气压达到限定值时,限压阀被锅内气体顶起放出部分气体,实现对锅内气体的控制。如图所示,某型号高压锅出气孔面积为8×10﹣6m2,用此高压锅煮饭时,要使锅内的气压达到2个标准大气压,请你计算该高压锅应配的限压阀质量为多少千克?(已知外界气压为1个标准大气压,1个标准大气压取105Pa,g取10N/kg)
35、如图所示甲是一个深度很浅的皮碗,乙是将皮碗压向水平的天花板,挤出皮碗下的全部空气,在大气压的作用下,皮碗象吸盘一样“平贴”在天花板上,皮碗的吸附面积为100cm2,皮碗中心引出的细线可以悬挂一个物体在空中。(不计细线和皮碗的重量,大气压取1.0×105Pa,g取10N/kg)
(1)要想吸盘不脱落,所挂物体的质量不得超过多少?
(2)设想细线下挂一边长为10cm,质量为500g的正方体物块时吸盘没有脱落(物块底面保持水平),剪断细线物块落在水平地面上无反弹和翻滚,从触地时开始计时,物块对地面的压强随时间变化的关系如图丙所示(接触面积一直是正方形的底面积),压强减至PX时便保持不变。求t=0时物块对地面的压力和t=0.1S时PX为多少?
36、小柯将轻质塑料挂钩(质量不计)的吸盘压在玻璃餐桌的下表面,测出塑料吸盘与玻璃的接触面积为5厘米2,同时将盛水塑料桶挂到挂钩上,如图所示。
(1)在塑料吸盘未挂塑料桶时,若吸盘是紧压在玻璃餐桌下表面的,则吸盘所受的力是 和
(2)若当时大气压强为1.0×105帕,则吸盘最多能挂多重的盛水塑料桶?
(3)实际操作中,当小明把重为40牛的水桶挂到挂钩上时,吸盘却被拉掉了。你认为是什么原因造成的呢?。
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参考答案与试题解析
一.选择题(共20小题)
1、下列现象或做法中,跟大气压没有关系的是( )
A.炒海螺时要剪去尾部 B.塑料挂衣钩能贴在墙上
C.氢气球松手后会上升 D.茶壶盖上要开一个小孔
【解答】解:A、炒海螺的时候要剪去尾部,在大气压力下空气从海螺尾部进入,将肉推出,利用了大气压,不符合题意;
B、把吸盘紧压在光滑的玻璃上,把吸盘内的空气排出,大气压就把吸盘紧压在了玻璃上,利用了大气压,不符合题意;
C、氢气球松手后会上升,是因为受到的浮力大于重力,没有利用大气压,符合题意;
D、若茶壶盖上没有留有小孔,壶中水倒掉一部分后,空间增大,气体压强减小,当茶壶内外的压强差大到一定程度的时候,壶中的水将倒不出来,因而在壶盖上打一小孔,与空气相通。利用了大气压,不符合题意;
故选:C。
2、下列关于四个现象的说法正确的是( )
A.
“拔罐”既能说明大气有压强,又能说明人体内部有压强
B.
某同学进行马德堡半球实验时,选用不同的直径的半球时,拉开半球所用的力相同
C.
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
D.
医生用注射器给病人肌注抗生素是利用了大气压
【解答】解:A、罐子会吸附在皮肤上,是因为罐内气压小于外界的大气压,故是说明大气有压强;皮肤上的圆形血印是向外凸起,说明人体内也有压强,体内压强比罐内压强大,导致皮肤向外凸起;故A正确。
B、进行马德堡半球实验时,根据F=pS可知,大气压一定,选用不同的直径的半球时,受力面积不同,产生的大气压力不同,拉开半球所用的力不同;故B错误;
C、只有瓶内气体的压强大于外界大气压时,它才能压着水柱升到瓶口之上;外界大气压变小,瓶内气压大于外界大气压,会进一步向外压水柱,所以水柱将会升高;故C错误;
D、医生给注射器内吸药液时用到了大气压,但现在是向病人体内注射药液,利用的是人的推力,与大气压无关;故D错误。
故选:A。
3、小刚买了一瓶果酱,可是怎么也拧不开玻璃瓶上的铁皮盖。爸爸让小刚用螺丝刀沿瓶盖的边轻轻撬了几下,再一拧瓶盖就打开了。这主要是因为( )
A.增大瓶盖直径,减小瓶盖侧壁对瓶的摩擦力
B.瓶盖的外表面变粗糙,增大手对瓶盖的摩擦力
C.外面的空气进到瓶中,减小瓶内外气体对瓶盖的压力差
D.瓶盖与瓶口的接触面积变小,减小瓶盖侧壁对瓶的压力
【解答】解:罐头是真空包装,罐头铁皮盖在外界大气压的作用下很难打开,当用螺丝刀沿瓶盖边撬几下后,大气进入罐头内部,这时瓶内外气体的压力差很小,所以瓶盖就容易打开。
故选:C。
4、在铁桶内放少量的水,用火加热,水沸腾之后把桶口堵住,然后浇上冷水,铁桶变扁,如图所示,关于铁桶变扁的原因,下列说法正确的是( )
A.冷水的压力使铁桶变扁 B.大气压使铁桶变扁
C.铁桶内空气膨胀使铁桶变扁 D.桶口不堵住,铁桶也会变扁
【解答】解:铁桶内放少量的水,用火加热,水沸腾之后把桶口堵住,再浇上冷水,由于热胀冷缩使得铁桶内的气压减小,桶内的压强小于外界大气压,在大气压的作用下,铁桶被压扁了。
故ACD错误,B正确。
故选:B。
5、在如图所示的现象中,与大气压无关的是( )
A.
橡皮膜凸出 B.
吸盘式挂衣钩 C.
纸片托水 D.
用管子吸饮料
【解答】解:
A、凸出的橡皮膜说明液体对容器底部有压强,与大气压无关,故A符合题意;
B、使用带挂钩的塑料吸盘挂衣物,先用力将吸盘中的气体挤出,是大气压将吸盘紧紧压在墙面上,是利用大气压的,故B不符合题意;
C、图中是证明大气压存在的实验,是大气压支持着纸片不会掉下来,与大气压有关,故C不符合题意;
D、在吸饮料时,细管内的气压变小,外界大气压大于管内气压,饮料在外界大气压的作用下压入细管中,是利用大气压工作的,故D不符合题意。
故选:A。
6、如图所示,把装满水的瓶子浸入水中,口朝下放置。将瓶子慢慢向上提起,当瓶子有一部分已从水中提出,但瓶口还没有离开水面时,则( )
A.瓶中的水将全部流出,瓶子变成空的
B.瓶中的水不流出,瓶中仍充满水
C.露出水面的那段瓶子是空的,留在水面下的部分有水
D.无法确定瓶内是否有水
【解答】解:
瓶中的水所产生的向下的压强,可以通过公式p=ρgh进行估算,我们知道,在托里拆利实验中,大气压能支持约760mm水银柱的高,而水的密度远低于水银的密度,计算可知,大气压能支持约10m高的水柱,瓶的高度不过才几十厘米,水的压强远小于大气压,大气压完全可以托住它,因此,在瓶口离开水面之前,瓶底露出水面的部分将充满水,故B正确。
故选:B。
7、假如一个人的表面积为1.5平方米,他受到的大气压力大约是( )
A.1.5×104N B.1.5×105N C.1.5×106N D.1500N
【解答】解:
由p=得他此时体表受到的大气压力:
F=pS=1×105Pa×1.5m2=1.5×105N,故B正确。
故选:B。
8、下列图象中,能正确表达相关选项的方向或刻度的是( )
A.甲:大气对流运动的方向
B.乙:物体受到液体对它的浮力的方向
C.丙:对流管中水流动的方向
D.丁:密度计上的刻度
【解答】解:
A、空气对流是由于空气受热不均匀而形成的,受热的空气膨胀上升,而冷空气由于密度较大而下沉;受对流运动的影响,热空气应向上垂直运动,冷空气应向下垂直运动,图中从左起第一和第三个箭头的方向画错了,故A错误;
B、浮力的方向总是竖直向上的,图中浮力的方向画错了,故B错误;
C、在a处加热,热水会上升,冷水会下降,水会循环流动起来,方向是先向上,再向右,向下,再向左,故C正确;
D、密度计的工作原理是利用了物体的浮沉条件,密度计是漂浮在液体中,所受浮力等于本身的重力,根据G=F浮=ρ液gV排可知:如果液体的密度越大,则密度计浸入液体中的体积V排越小,所以密度计的刻度是上端小、下端大,图中密度计上的刻度标错了,故D错误。
故选:C。
9、有四位同学在同一地点同时做托里拆利实验,其中有两人不小心使玻璃管内混入了一些空气,有一人把管放斜了,只有一人操作完全正确。他们记录到玻璃管内水银柱的长度分别为:725mm,733mm,749mm,760mm,那么,实验地点当时的实际大气压与下列哪种情况的水银柱产生的压强相同( )
A.725mmHg B.733mmHg C.749mmHg D.760mmHg
【解答】解:最小的两个数值是混入了空气的,所以725mmHg和733mmHg是错误的;
最大的数值是测量把管放倾斜的,所以760mmHg也是错误;
所以正确的数值是749mmHg。
故选:C。
10、大气压为一个标准大气压时,如图中封闭的玻璃管内的水银柱高是46cm。若在管顶开了一个小孔,则( )
A.管内水银会向上喷出
B.管内水银柱高度不变
C.管内水银柱稍有下降
D.管内水银下降到与管外水银面相平
【解答】解: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。
故选:D。
11、同学们在进行估测大气压实验时,首先读出注射器的最大刻度为V,用刻度尺量出其全部刻度的长度为L;然后按照如图所示的过程,沿水平方向慢慢的拉注射器(甲图没有盖上橡皮帽、乙图在排尽空气后盖上了橡皮帽),刚好拉动活塞时,弹簧测力计示数分别是F1和F2.下列计算式正确且最接近真实值的是( )
A.F1L/V B.F2L/V C.(F2﹣F1 )L/V D.(F2+F1 )L/V
【解答】解: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),故选项C符合题意。
故选:C。
12、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,下列说法正确的是( )
A.利用甲图的实验可以粗测大气压的值
B.利用乙图的实验可以粗测大气压的值
C.甲图中大气对吸盘的压力等于钩砝的重力
D.乙图中大气对下面吸盘的压力等于钩砝的重力的
【解答】解:(1)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砝的重力没有任何关系,故AC错误;
(2)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砝的重力;则乙图能求出大气对吸盘的压力,故可以粗测大气压的值;故D错误,B正确;
故选:B。
13、下列关于压强描述正确的是( )
A.大气压强随海拔高度升高而增大
B.铁轨铺在枕木上是为了增大压强
C.液体压强不仅与液体密度、深度有关,还与液体重力有关
D.流体在流速大的地方压强小,流速小的地方压强大
【解答】解:A、大气压强随着海拔高度的增加而减小,故A错误;
B、铁轨铺在枕木上是为了增大受力面积减小压强,故B错误;
C、由液体压强公式可知,液体内部压强大小与液体密度和液体深度有关,与液体重力无关,故C错误;
D、流体在流速大的地方压强小,流速小的地方压强大,故D正确。
故选:D。
14、如图为我国自主研发的C919大型商用客机,下列说法中正确的是( )
A.客机平稳飞行时,坐在座位上的乘客相对客机是运动的
B.制造客机时,为了减轻客机质量可选用密度较大的材料
C.客机在高空受到的大气压强比地面附近受到的大气压强小
D.客机的机翼制作成“上凸下平”形状是为了减小空气对飞机的阻力
【解答】解:A、客机平稳飞行时,以静坐在座位上的乘客为参照物时,乘客和乘坐的飞机之间的位置没有发生变化,所以相对于静坐在座位上的乘客为参照物,客机是静止的,故A错误;
B、客机的体积一定,由m=ρV可知,材料的密度越小,客机的质量越小,所以制造客机时采用密度小的材料,可以减轻其质量,故B错误;
C、大气压随着高度的增加而减小,所以客机在高空所受的大气压强,比地面附近的大气压强小,故C正确;
D、客机机翼表面制作成“上凸下平”制造形状,利用了流体压强与流速的关系,使上方空气流速快,压强小,下方空气流速慢,压强大,从而产生升力,故D错误。
故选:C。
15、如图所示,在瓶中装适量的水,用橡皮塞塞紧瓶口,将一根两端开口的细玻璃管穿过橡皮塞插入水中,从管子上端向瓶中吹入少量气体后,水沿细玻璃管上升,水面静止时管内外水面高度差为h。再把该瓶从一楼带到十五楼(瓶的温度不变),则下列说法正确的是( )
A.往瓶内吹气后,瓶内气体压强小于瓶外大气压强
B.上楼后,大气压强变小,高度差h变小
C.上楼后,高度差h变大,瓶内气体压强变大
D.上楼后,高度差h变大,瓶底内表面受到的压强变小
【解答】解:A、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,即p=p0+ρgh,h为玻璃管内水柱的高度,所以往瓶内吹气后,瓶内气体压强大于瓶外大气压强,故A错误;
B、上楼后,大气压强变小,瓶内气压大于外界的大气压,将水压进玻璃管,玻璃管中内外高度差变大,故B错误;
C、上楼后,大气压p0变小,玻璃管中水柱升高,因此瓶内空气所占的空间变大,空气质量不变,体积变大,瓶内气体压强变小,故C错误;
D、液体压强的大小与深度有关,玻璃管中的液面会在瓶内气压的作用下上升,瓶内液面下降,水对瓶底内表面的压强变小,瓶内气体压强也变小,所以瓶底内表面受到的压强变小,故D正确。
故选:D。
16、如图为检查装置的气密性,将导管的末端伸入装有水的烧杯中,用手捧住试管,若装置的气密性良好,则烧杯内导管处的现象(画圈部分放大)是( )
A. B. C. D.
【解答】解:将导管的末端伸入装有水的烧杯中,用手捧住试管,若装置的气密性良好,由于装置中的气体受热膨胀、压强变大,导管口有气泡冒出,则烧杯内导管处的现象是B。
故选:B。
17、关于压强,下列说法中不正确的是( )
A.用吸管把饮料吸入口中是利用了大气压强
B.拦河大坝修成上窄下宽,是因为液体压强的大小与容器的形状有关
C.载重汽车装有许多车轮是为了减小车轮对路面的压强
D.起风时,屋内窗帘飘向窗外,是因为窗外空气流速大,压强小
【解答】解:
A、吸管吸饮料时,是先把吸管内的空气吸走,吸管内气压减小,在外界大气压的作用下,饮料被压进吸管里,故A正确;
B、由于液体压强随深度的增加而增大,为了让拦河坝承受更大的水的压强,修成“上窄下宽”的形状,故B错误;
C、载重汽车有很多轮子,是在压力一定时,增大受力面积减小车对地面的压强,保护路面,故C正确;
D、起风时,常看见屋内的窗帘飘向窗外,这是因为窗外空气流速大、压强小,故D正确。
故选:B。
18、如图为盆景的一个自动供水装置。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
【解答】解:当把装满水的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,此时外界大气压等于瓶内水产生的压强;当盆景中的水由于蒸发和盆景的吸收,水面下降瓶口露出水面时,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ABC错误,D正确。
故选:D。
19、中央电视台少儿节目“大风车”中有一栏目常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。小科仿制了一个,发现比较灵。下列说法不正确的是( )
A.天气预报瓶利用天气和大气压的关系进行预报的
B.A管和B球液面相平时,显示内外气压一致
C.A管液面明显下降时,往往转为阴雨天气
D.B球内装较多红墨水,可以减少瓶内温度变化造成的干扰
【解答】解:
A、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管液面明显上升时。因此“天气预报瓶”利用天气与大气压的关系进行预报。故A正确;
B、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。故B正确;
C、A管液面明显下降时,内外气体压强不等,显示外界大气压增大,为晴天。故C错误;
D、B球容积较大,红墨水越多,由于热胀冷缩引起的体积变化不明显,从而减小瓶内温度变化造成的干扰。故D正确。
故选:C。
20、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
【解答】解: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。
故选:A。
二.实验探究题(共4小题)
21、小明用2mL的注射器、量程为0~10N的弹簧测力计和刻度尺粗略测量大气压的值,本实验的原理是二力平衡和p= 。
步骤一: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。
步骤二:如图所示安装好器材,水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞 刚被拉动 时,记下弹簧测力计的示数为5.2N。
步骤三:用刻度尺测出注射器 有刻度部分的 长度为4.00cm
步骤四:算出大气压强值为 1.04×105 Pa。
同组的小华分析了影响实验结果的可能因素后,对实验进行了如下改进:
①将步骤一改为:先将注射器内抽满水,再竖直向上推动活塞至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔,这样便于 排空注射器内的空气 。
②取下橡皮帽,重复步骤二的操作,读得弹簧测力计的示数为0.3N由此可知,此时活塞所受到的 摩擦力 (摩擦力/大气压力)为0.3N。
小华根据改进后测得的数据,重新计算大气压的值。
【解答】解:本实验的原理是二力平衡和p=;
由于注射器活塞颈部,用绳与弹簧测力计的挂钩相连,应水平向右慢慢拉动注射器筒,这样相当于水平向右拉动弹簧测力计的挂钩;当注射器中的活塞开始运动时,说明此时拉力等于大气对活塞的压力。故记下的弹簧测力计示数,就是大气对活塞的压力F=5.2N;
注射器全部刻度的长度为L=4.00cm,有刻度部分的容积为V=2ml,注射器活塞的横截面积为S=,
此时大气压的数值p====1.04×105Pa;
①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体,产生的力会和外部大气压力抵消一部分,这样使得弹簧测力计受到的拉力减小,在面积不变的情况下,测得的大气压会偏小;先让注射器吸入少量水,然后将活塞推至注射器底端,使水充满在注射器小孔中,这样可排尽注射器小孔中残余气体,减小实验过程中的测量的误差;
②如果活塞与注射器内壁间存在摩擦力,注射器在拉力F作用下平衡时,拉力F大于大气对活塞的压力,从而使测量值偏大。所以小华取下橡皮帽,重复步骤二的操作,读得弹簧测力计的示数为0.3N,此时活塞所受到的摩擦力为0.3N。
故答案为:;刚被拉动;有刻度部分的;1.04×105Pa;①排空注射器内的空气;②摩擦力。
22、估测大气压值的装置如图,所用主要器材有注射器、弹簧测力计、刻度尺。
(1)实验前首先要观察注射器,读出注射器的容积V。
(2)刻度尺的作用是测 有刻度部分的长度(全部刻度的长度) ,记为L。
(3)把注射器的活塞推至注射器的底部,封住注射器的小孔,目的是 排尽筒内空气并防止空气进入 。
(4)水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F即为大气压力。
(5)估测的大气压的表达式为p= , (用直接测得的物理量表示)。实验中发现活塞与筒壁的摩擦较大,这样会导致所测大气压数值 偏大 (选填“偏大”或“偏小”)。
【解答】解:(1)实验前首先要观察注射器,读出注射器的容积,记为V。
(2)刻度尺的作用是量出其刻度部分的长度,记为L。
(3)把注射器的活塞推至注射器的底部,并封住注射器的小孔,此操作的目的是排尽空气。
(4)水平向右缓慢拉动注射器,活塞受到的作用力为弹簧测力计的拉力和大气对活塞的压力,当注射器中的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F即为大气对活塞的压力F。
(5)估测的大气压的表达式为:p===。
如果活塞与注射器内壁间的摩擦较大时,需要的拉力会更大,因此测得的结果将偏大。
故答案为:(2)有刻度部分的长度(全部刻度的长度);(3)排尽筒内空气并防止空气进入;(5); 偏大。
23、林红同学做“测量大气压值”的实验,装置如图所示。
(1)为使实验误差更小,林红不宜采用图 乙 (选填“甲”或“乙”)装置方式来估测大气压强。
(2)林红采用正确的装置方式进行测量,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.用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,沿正确的方向慢慢拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时记下弹簧测力计的示数F;
③.读出注射器的容积V;
④.用刻度尺测出注射器的长度L。
(3)实验分析与数据处理:
a.实验步骤①的目的是 排掉注射器中的空气 ;
b.指出实验中的错误步骤: ④ (填数字序号),并进行纠正: 应量出注射器有刻度部分的长度L′ ;
c.用测得的物理量表示大气压强的表达式p= 。
(4)实验时,可先在活塞周围涂抹润滑油,然后将其插入针筒中,这样做有两个好处;一是减小 摩擦 ;二是活塞的密封性好。
(5)实验室有A、B两个注射器,活塞的横截面积分别为0.5cm2和2cm2,若弹簧测力计量程为10N,实验时应选用A注射器,不选用B注射器的理由是 作用在B注射器上的大气压力的大小超过了测力计的量程 。
【解答】解:(1)乙图装置中,向下拉活塞时,由于活塞受到自身的重力,会增大弹簧测力计的示数,因此林红不宜采用乙图装置来估测大气压强;
(3)a.把注射器的活塞推至注射器筒的底端,会把注射器的空气排掉,然后用橡皮帽封住注射器的小孔,是防止注射器外的空气从小孔进入;
b.注射器的体积是活塞的面积和注射器有效长度的乘积,有效长度是指注射器带刻度的部分;
c.注射器活塞的面积为S=,
由二力平衡的条件可知:
F=P大气S=P大气所以,P大气=。
(4)涂抹凡士林的好处:一是减小摩擦,二是活塞的密封性好。
(5)因AB两个注射器,活塞的横截面积分别为0.5cm2和2cm2,
当大气压约为105Pa,当面积为2cm2,即0.0002m2时,
由P=可得,F=pS=105Pa×0.0002m2=20N,
因为已知弹簧测力计量程为10N,超过了测力计的量程,
所以实验时应选用A注射器。
故答案为:
(1)乙;(3)a.排掉注射器中的空气;b.④;应量出注射器有刻度部分的长度L′;c.;(4)摩擦;(5)A;作用在B注射器上的大气压力的大小超过了测力计的量程。
24、在自主学习探究过程中,某同学利用带拉环的吸盘、固定在墙上的平面镜、水、刻度尺来测量大气压强的大小,具体实验步骤是:①用刻度尺测出吸盘的直径,算出吸盘平面面积为10厘米2;②用弹簧秤测出吸盘自身的重力0.5N;③将吸盘沾水湿润后,压在平面镜上,排尽吸盘内空气;④用弹簧秤水平拉动吸盘,直至恰好脱落,读出此时弹簧秤示数为95N;⑤记录整理数据;⑥算出大气压的值,分析实验结论。实验装置如图甲。请结合你所学的知识分析:
(1)上述的实验步骤中,哪一步是多余的? ② 。
(2)将吸盘沾水湿润的目的是 防止漏气 。
(3)根据该同学的实验数据,计算得到的大气压的值等于 0.95×105 帕。
(4)该大气压的值小于标准大气压,你认为产生的原因可能是 吸盘内有空气未排尽 。
(5)在实验时,如果拿一个吹风机对着吸盘自上而下吹冷风,如图乙,则你预计的弹簧称示数可能会 小于 95N(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【解答】解:(1)根据压强公式p=可知,测量大气压强的大小,需要通过实验得出大气对吸盘的压力和吸盘平面面积,没有必要用弹簧秤测出吸盘自身的重力,因此步骤②是多余的;
(2)吸盘与地面之间不可能完全密封,四周沾上水是为了防止外面的气体进入吸盘;即将吸盘沾水的目的是防止漏气;
(3)根据题意可知,大气对吸盘的压力F=F示=95N,
若不考虑实验过程中的其他影响因素,实验时的大气压值:
p===0.95×105Pa;
(4)气密性不好或吸盘内有空气未排尽都会使测出的大气压值会偏小;
(5)由图可知,若将高压气泵的出风口如图乙那样对着吸盘自上而下吹风,
根据流体压强和流速的关系可知,吸盘外侧空气流速增大,压强变小,大气对吸盘的压力减小,所以,弹簧秤拉动吸盘至恰好脱落时的示数一般会小于95N。
故答案为:(1)②;(2)防止漏气;(3)0.95×105;(4)吸盘内有空气未排尽;(5)小于。
三.计算题(共12小题)
25、在德国马德堡市的广场上,1654年曾经做过一个著名的马德堡半球实验,如图1所示,把两个半径约20cm的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。
(1)总共用了16匹马把两个半球拉开,则平均一对(左右各一匹)马产生的拉力是多少?(大气压的值约为105Pa,计算时把半球看成一个圆盘)
(2)某实验室供教学用的半球,在正常气压下抽成真空后,只需四个人便可拉开。其原因 半球表面积较小(或半径小、或体积较小),产生的大气压力小 。
【解答】解:
(1)大气压产生的压力:
F=pS=105Pa×3.14×(0.2m)2=12560N,
一匹马产生的拉力:
F拉==1570N,
根据力的相互作用可知,一对马产生的拉力:
F拉′=F拉=1570N;
(2)实验室供教学用的半球表面积要比马德堡半球实验中的半球小的多,
根据F=pS可知,大气压强相同时,产生的大气压力小。
故答案为:(1)平均一对(左右各一匹)马产生的拉力是1570N;(2)半球表面积较小(或半径小、或体积较小),产生的大气压力小。
26.(2016秋?余杭区期末)如图所示甲是一个深度很浅的皮碗,乙是将皮碗压向水平的天花板,挤出皮碗下的全部空气,皮碗象吸盘一样“平贴”在天花板上,皮碗的吸附面积为100cm2,皮碗中心引出的细线可以悬挂一个物体在空中。(不计细线和皮碗的重量,g取10N/kg)
(1)若此时的大气压为一个标准大气压,为 1.013×105 Pa。
(2)要想吸盘不脱落,所挂物体的重量最多不得超过多少?
【解答】解:(1)1标准大气压=1.013×105Pa;
(2)因为p=,
所以大气压作用在吸盘上的压力:F=p0S=1.013×105Pa×100×10﹣4 m2=1013N,
所挂物体的最大重量G=F=1013N。
答:(1)1.013×105;
(2)所挂物体的重量最大不超过1013N。
27、龙卷风发生时,许多房屋被摧毁,屋外的气压急剧降到0.9×105Pa,当时门窗紧闭,可以近似地认为室内的气压是标准大气压,取作1×105Pa,若室内屋顶的面积为100m2。
(1)屋内外的大气压强差是多少?
(2)若室内屋顶的面积为100m2,求屋内外的大气压力差是多少?
【解答】解:
(1)屋内外的大气压强差:
△p=p内﹣p外=1.0×105Pa﹣0.9×105Pa=1×104Pa;
(2)屋内外的大气压力差:
△F=△pS=1×104Pa×100m2=1×106N。
答:(1)屋内外的大气压强差是1×104Pa;
(2)屋内外的大气压力差是1×106N。
28、一标准大气压能支撑多高的水柱?(p0=105Pa)
【解答】解:大气压支撑着水柱不下落,因此大气压强值等于这段水柱产生的压强:p=p0=105pa,
根据p=ρgh得:
h===10m。
答:一标准大气压能支撑10m高的水柱。
29.高压锅的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,锅内的气体就会冲出限压阀,气体跑出一部分,使锅内气体的压强减小。现有一个直径为24厘米,空心柱小孔的横截面积为8毫米2,限压阀的质量为100克的高压锅,要用它来煮饭,若当时的大气压为1.0×105帕,问:
(1)高压锅内气体能达到的最大压强为多大?
(2)经商品质量检测部门检测,此高压锅内气体的最大压强不能超过1.8×105帕,要使此高压锅能继续安全使用,原来的限压阀还能使用吗?若不能;应再配备一个质量为多大的限压阀?(g=10牛/千克)
【解答】解:(1)限压阀的重量为:
G=mg=0.1kg×10N/kg=1N;
高压锅内气体能达到的最大压强为:
p=p0+=1.0×105Pa+=2.25×105Pa;
(2)p限=p最大﹣p0=1.8×105Pa﹣1×105Pa=0.8×105Pa,
根据p=可得F限=p限S=0.8×105Pa×8×10﹣6m2=0.64N,
G=F限=0.64N,
m===0.064kg=64g。
答:(1)锅内气体能达到的最大压强是2.25×105Pa;
(2)不能,应该再配一个质量为64g的限压阀。
30、小滨同学利用注射器、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:
(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。
(2)如图所示,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6.8N。
(3)用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为6.0cm。
(4)计算得到大气压强的数值为 0.91×105 Pa。
(5)小滨了解到班内同学们的测量结果与标准大气压值存在差异,有的偏大,有的偏小,请分析该实验过程中导致数值偏小的可能原因是 空气没有排尽 。(写一个原因)
【解答】解:(4)从图中可以看出,注射器容积为V=4.5cm3,用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为L=6.0cm,则活塞的横截面积为S=;可计算出大气压强的值为:P大气==≈0.91×105Pa。
(5)从实验结果看,测量结果小于一标准大气压,造成误差的主要原因是由于注射器内的空气没有排尽、或橡皮帽密封不好、拉力和长度读数不准确等;拉动活塞时活塞和筒壁间有摩擦,这会造成最终测量的结果偏大。
故本题答案为:(4)0.91×105;(5)空气没有排尽。
31、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,活塞的横截面积分别为0.5cm2和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)。
32、用如图所示装置粗略测量大气压的值、把吸盘用力压在玻璃上排出吸盘内的空气,吸盘压在玻璃上的面积为6×10﹣4m2,轻轻向挂在吸盘下的小桶内加沙子、吸盘刚好脱落时,测出吸盘、小桶和沙子的总质量为5.4kg.(g=10N/kg)
(1)根据实验所得数据计算大气对吸盘的压力为 54 N。
(2)根据已知数据推算出大气压的值(写出计算过程)
【解答】解:(1)大气对吸盘的压力 F=G=mg=5.4kg×10N/kg=54N;
(2)大气压的测量值 p===9×104Pa;
故答案为:(1)54;(2)大气压的值为9×104Pa。
33、材料,完成后面的问题。
北京时间2013年4月20日8时02分四川雅安市芦山县(北纬30.3°,东经103.0°)发生7.0级地震,震源深度13公里,震中距成都约100公里,成都、重庆及陕西的宝鸡、汉中、安康等地均有较强震感。在震后的救灾工作中,科学搜救方法非常重要。
(1)有一种被称为“气垫”的工具发挥了很大的作用,这种气垫比枕头大不了多少,表面还有防滑网纹,没充气时瘪瘪的,只要有5cm的缝隙就能把它塞进去。某次搜救过程中,用气瓶把气垫里面的气压加到5个大气压时,“气鼓鼓”的垫子顶起了楼板,此时气垫和楼板的接触面积为800cm2,则气垫对楼板的作用力是多大?(取1个大气压为1×l05Pa)
(2)玉树地区平均海拔达4000m,在这里大气压较低,我国东部地区的人去救援感觉很不习惯,一方面空气稀薄,人呼吸困难,另一方面,水的沸点较低,做饭不容易做熟,需要用高压锅。高压锅的示意图如图所示。锅盖上有一个空心柱为排气孔,空心柱上戴有一个限压阀。当高压锅内气体的压强超过安全值时,锅内的气体会顶起限压阀跑出一部分,使锅内气体压强减少,保证高压锅安全使用。参加救援的小明带去的压力锅排气孔内径为4mm,限压阀的质量为100g,请你根据水的沸点与压强的关系图及大气压与海拔的关系图(如图)计算,用该压力锅在玉树地区烧水,当水烧开时水的温度大约是多少℃?
(3)如果在玉树用活塞式抽水机从井中提水,那么水面到抽水机的高度差不能大于多少m?
【解答】解:(1)用气瓶把气垫里面的气压加到5个大气压时的压强为p=5p0=5×105Pa,
根据p=知气垫对楼板的作用力:
F=pS=5×105Pa×0.08m2=4×104N;
(2)玉树地区平均海拔达4000m,由图知此时的气压为61.3kPa=6.13×104Pa,
排气孔的内径为4mm,其半径r=2mm,
限压阀的排气孔面积S=πr2=3.14×(2×10﹣3m)2=1.256×10﹣5m2;
限压阀的重力G=mg=0.1kg×10N/kg=1N;
限压阀产生的压强为:p==≈7.96×104Pa,
高压锅内气体的压强为:p总=p+p0′=7.96×104Pa+6.13×104Pa=1.4×105Pa;
观察甲图发现,这时高压锅内的温度是117℃。
(3)由公式p=ρgh得,h==≈6.13m。
也就是说大气压只能支持高6.13m的水柱,而离心式抽水机又是利用了大气压的作用,所以水面到抽水机的高度差不能大于这一数值。
答:(1)气垫对楼板的作用力是4×104N;
(2)水烧开时水的温度大约是117℃;
(3)如果在玉树用活塞式抽水机从井中提水,那么水面到抽水机的高度差不能大于6.13m。
34、高压锅是生活中一种密闭的加热容器。锅盖中央有一个出气孔,孔上盖有限压阀,当锅内气压达到限定值时,限压阀被锅内气体顶起放出部分气体,实现对锅内气体的控制。如图所示,某型号高压锅出气孔面积为8×10﹣6m2,用此高压锅煮饭时,要使锅内的气压达到2个标准大气压,请你计算该高压锅应配的限压阀质量为多少千克?(已知外界气压为1个标准大气压,1个标准大气压取105Pa,g取10N/kg)
【解答】解:设出气口的面积为S,外界大气压为P0,锅内气压为P,限压阀质量为m,
依题意,并根据p=可得:pS=p0S+mg,
则m===0.08kg。
答:该高压锅应配的限压阀质量为0.8kg。
35、如图所示甲是一个深度很浅的皮碗,乙是将皮碗压向水平的天花板,挤出皮碗下的全部空气,在大气压的作用下,皮碗象吸盘一样“平贴”在天花板上,皮碗的吸附面积为100cm2,皮碗中心引出的细线可以悬挂一个物体在空中。(不计细线和皮碗的重量,大气压取1.0×105Pa,g取10N/kg)
(1)要想吸盘不脱落,所挂物体的质量不得超过多少?
(2)设想细线下挂一边长为10cm,质量为500g的正方体物块时吸盘没有脱落(物块底面保持水平),剪断细线物块落在水平地面上无反弹和翻滚,从触地时开始计时,物块对地面的压强随时间变化的关系如图丙所示(接触面积一直是正方形的底面积),压强减至PX时便保持不变。求t=0时物块对地面的压力和t=0.1S时PX为多少?
【解答】解:(1)因为p=,
所以吸盘所能承受物体的最大重力:G=F=pS=1×105Pa×100×10﹣4m2=1000N;
(2)从图丙可以看出当t=0时,p0=1.5×103Pa,
物块对地面的压力F0=p0S0=1.5×103Pa×100×10﹣4m2=15N;
当t=0.1s时,px====500Pa。
答:(1)要想吸盘不脱落,所挂物体的重力不得超过1000N;
(2)t=0时物块对地面的压力为F=15N;t=0.1s时px=500Pa。
36、小柯将轻质塑料挂钩(质量不计)的吸盘压在玻璃餐桌的下表面,测出塑料吸盘与玻璃的接触面积为5厘米2,同时将盛水塑料桶挂到挂钩上,如图所示。
(1)在塑料吸盘未挂塑料桶时,若吸盘是紧压在玻璃餐桌下表面的,则吸盘所受的力是 大气的压力 和 玻璃板对它的弹力
(2)若当时大气压强为1.0×105帕,则吸盘最多能挂多重的盛水塑料桶?
(3)实际操作中,当小明把重为40牛的水桶挂到挂钩上时,吸盘却被拉掉了。你认为是什么原因造成的呢?。
【解答】解:(1)吸盘受到大气向上的压力和玻璃板对它向下的弹力作用;
(2)吸盘与玻璃的接触面积为S=5cm2=0.0005m2;
因为p=:
所以吸盘受到的大气压力:
F=pS=1.0×105 Pa×0.0005m2=50N;
对于吸盘来说,当筒重等于大气压力时,吸盘刚好不下落,故得G=F=50N;
(3)当小明把重为40N的水桶挂到挂钩上时,吸盘却被拉掉了。说明吸盘内有向外的气压,可能是由于吸盘内的空气没有完全挤出,或吸盘的气密性不好,实验过程中有外部的空气进入吸盘所致。
故答案为:
(1)大气的压力;玻璃板对它的弹力;
(2)吸盘最多能挂50 N的盛水塑料桶;
(3)吸盘内的空气没有完全挤出(或吸盘的气密性不好,实验过程中有外部的空气进入吸盘)。
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