专题三 大气的压强 [学生用书A24]
类型之一 大气压的存在及大小
1.大气压强在日常生活和生产中有着广泛应用,图中利用大气压强工作的是( D )
2.海平面附近大气压强的值约为1.01×105Pa,则大气压对你的一块大拇指指甲表面的压力大约是( B )
A.1N B.10N C.100N D.1000N
3.在冬季,剩下半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后,第二天拔瓶口的软木塞时会觉得很紧,不易拔出来,其主要原因是( D )
A.软木塞受潮膨胀
B.瓶口因温度降低而收缩变小
C.瓶内气体温度降低而把瓶塞粘住
D.瓶内压强减小,大气压把瓶塞压紧
4.如图所示,把塑料挂衣钩的吸盘紧贴在光滑的墙上,就能用它挂衣服或书包,在解释这个现象时分别用以下四句话:①大气压强把吸盘紧压在墙上;②把塑料挂衣钩的吸盘紧贴在墙上,吸盘与墙壁之间空气被挤出;③吸盘与墙之间产生一个很大的摩擦力;④所以塑料挂衣钩可以挂住衣服或书包。按照下列哪个顺序排列这四句话,可以把这个现象解释得最清楚( B )
图1
A.①②③④
B.②①③④
C.③②①④
D.②③①④
5.某同学自己设计了一个粗测大气压强的实验:把两个橡胶皮碗扣在一起,用力挤出中间的空气,如图所示,把皮碗悬吊起来,在皮碗下挂重物,逐渐增加所挂的重物,测出最多能挂的物重G,再测出此时皮碗的直径d,皮碗的重忽略不计,则根据这些数据计算大气压p的公式是( C )
图2
A.p= B.p=
C.p= D.p=πd2G
6.如图所示,一只盛有水的瓶子,瓶口用橡胶塞塞紧,橡胶塞的中央插入一根两端开口的直玻璃管,管内水面如图所示。如果分别将塞在瓶壁上a、b两个小孔上的塞子拔掉,则( B )
图3
A.a孔有水射出,b孔没有水射出
B.b孔有水射出,a孔没有水射出
C.a、b两孔都有水射出
D.a、b两孔都没有水射出
【解析】 设玻璃管内水位处为c处,瓶内密闭空气的压强为p。在拔掉塞子前,玻璃管内的水由于受到大气压的作用,和瓶内的压强达到平衡状态;而瓶内c处受到的压强为瓶内密闭气体的压强和c处液体压强的和,即pc=p大气压=p+ρ水ghc;而a处的压强pa=p+ρ水gha<p+ρ水ghc=pc=p大气压,同理,可知:pb=p+ρ水ghb>p+ρ水ghc=p大气压;因此拔掉塞子a、b后,a处压强小于大气压,会吸入空气,而b处压强大于大气压,会射出水来。
7.如图所示,密闭的玻璃罩内放有三个小实验装置:
一个是充气的气球,一个是弹簧测力计测重力,另一个是装满水的杯子,杯口用塑料薄片覆盖并倒置悬挂在玻璃罩内。在用抽气机不断抽去罩内空气的过程中,观察到的现象:
图4
(1)充气的气球__逐渐变大__。
(2)弹簧测力计的示数__不变__。
(3)玻璃杯中的水和塑料片__掉落__。
8.王浩跟同学们一起探究“一定质量的气体,在温度不变时,其压强跟体积的关系”,实验装置如图甲所示(固定的铁架台未画出)。用一支容量为2.5mL的针筒,先将活塞的下底面拉到刚好对准2.5mL的刻度线,用橡皮泥封住针口,然后在活塞上加砝码。他们测出筒上全部刻度的长度为5cm,活塞的质量和活塞与筒壁的摩擦不计,托盘的质量忽略不计,测量数据如表(外界大气压为1×105Pa,g取10N/kg):
图5
实验序号 砝码总质量m(g) 筒内气体体积V(mL) 筒内气压p(×105Pa)
1 0 2.5 1
2 45 2.3 1.09
3 __110__ __2.0__ __1.22__
4 195 1.8 1.39
5 335 1.5 1.67
6 540 1.2 2.08
7 750 1.0 2.5
(1)他们测得的活塞的横截面积为__0.5×10-4__m2。
(2)第三次实验时,所加砝码和活塞的位置如图甲所示。请在空格处填上数据,并写出筒内气压的计算过程。
(3)根据实验数据,请在图乙中画出气压随体积变化的图像。
(4)根据图像可知,气体压强跟体积的关系是:一定质量的气体,在温度不变时,__体积越大,压强越小(或体积越小,压强越大)__。
【答案】 (2)托盘和砝码总质量m=110g,筒内气体体积V=2.0cm3,托盘和砝码的总重力G=mg=0.110kg×10N/kg=1.10N,外界气体对活塞压力F0=p0S=1×105Pa×0.5×10-4m2=5N,活塞对筒内气体压力F=F0+G=5N+1.10N=6.10N,筒内气体压强p===1.22×105Pa。
(3)如答图所示。
第8(3)题答图
【解析】 (1)S===0.5×10-4m2。
类型之二 大气压对沸点的影响
9.在一次观察水沸腾的实验中,所用的温度计准确,观察到水沸腾时的温度是97℃,这可能的原因是( D )
A.容器里盛水太多
B.当地的大气压大于1标准大气压
C.加热的火力太弱
D.当地的大气压小于1标准大气压
10.在标准大气压下,水的沸点是100℃。如图所示,小试管B装有热水,悬放在正在加热的盛有沸水的烧杯A中,试管B中的水不能沸腾。要使试管B中的水沸腾,可采用的两种方法分别是:
图6
(1)__降低B内水面上方气压(抽气)__。
(2)__增大A内水面上方气压(给A加密封盖)__。
类型之三 大气压与流速的关系
11.浙江沿海地区经常会有台风(如图所示),市政府要求居民将简易房的屋顶加固,对于这一要求下列解释正确的是( B )
图7
A.屋顶上方空气流速大于下方,屋顶被向下压垮
B.屋顶上方空气流速大于下方,屋顶被向上掀起
C.屋顶上方空气流速小于下方,屋顶被向下压垮
D.屋顶上方空气流速小于下方,屋顶被向上掀起
12.能够说明流体压强与流速关系的现象是( C )
A.高度越高,大气压强越小
B.用吸管吸饮料时,饮料会上升到嘴里
C.当居室前后两面的窗户都打开时,“过堂风”会把居室侧面摆放的衣柜的门吹开
D.塑料挂钩的吸盘贴在光滑的墙面上,能承受一定的拉力而不脱落
13.在五一文艺晚会上,陈思同学演示了如图所示的实验,排在一条线上的三个碗,中间碗内放一个乒乓球,当用小管向球斜上方吹气时,乒乓球将( C )
图8
A.仍静止 B.运动到左碗
C.运动到右碗 D.无法确定
【解析】 当用小管向乒乓球斜上方吹气时,乒乓球上方气体流速大,压强小,乒乓球在大气压的作用下会上升。当乒乓球上升后,其右侧空气流速大、压强小,左侧空气流速小、压强大,所以乒乓球会运动到右侧(只有斜向上吹气时才会如此)。
14.打开水龙头,使自来水流过如图所示的玻璃管,在A、B、C三处,水的流速较大的是__B__处,压强较小的是__B__处。
图9
15.如图甲所示是演示流体压强和流速的关系的实验装置,U形管中装有水,直径相同的a、b两管中的水静止时液面相平。
图10
(1)如果在右端c处往装置里急吹气,导致b管上方气流速度__小于__a管上方的气流速度,b管与a管的水面上方形成气压差,U形管中__a__(选填“a”或“b”)管水面升高。
(2)图乙是某种喷雾器的工作原理示意图,当喷雾器未工作时,细管A内外气压相等,细管A内外液面__相平__,当喷雾器工作时,空气从细管B的右端快速喷出,导致细管A上方空气的流速突然增大,细管A内液面上方的气压__小于__细管A外液面上方的气压,液体就沿细管A的管口流出,同时受到气流的冲击,形成雾状向右喷出,如果此时喷雾器停止工作,细管A中的液体将__下降到与细管A外液面相平__。
16.随着人们生活水平不断提高,轿车走进了千家万户。如图所示的轿车,人与车总质量为1.5t。轿车行驶过程中受到的阻力恒为人与车总重的0.1倍,每个轮胎与地面的接触面积始终为
图11
2.5×10-3m2。当轿车在平直路面上高速行驶时,由于车身上下表面空气流速不同,对车身产生压力差。压力差F与车速v的关系如表所示。求:
速度v(km/h) 60 80 100 120 140
压力差F(N) 170 280 500 800 1200
若考虑车速对压力差的影响,轿车以100km/h的速度匀速行驶,此时轿车对平直路面产生的压强为多少?
【答案】 由图知,车身上表面的空气流速大于下表面,故压力差的方向竖直向上。考虑车速对压力差的影响,轿车以100km/h的速度匀速行驶,由表可知,压力差F=500N,对地面的压力F压=G-F=1.5×103kg×10N/kg-500N=14500N,轿车对平直路面产生的压强p====1.45×106Pa。