苏科版八年级下册气体的压强精品课后复习题
展开§10-3 气体的压强
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1.了解由于大气压强的客观存在而产生的现象;
2.知道测量大气压强的方法、大气压强大小和单位;
3.了解流体压强与流速的关系,知道飞机升力产生的原因。
知识精讲
知识点01证明大气压强存在的实验
1.简单实验:
(1)塑料吸盘:把塑料吸盘中的空气排出一部分,塑料吸盘内外压强不等,塑料吸盘就能吸在光滑墙壁上。如果塑料吸盘戳个小孔,空气通过小孔,进入塑料吸盘和光滑的墙壁之间,吸盘便不能贴在光滑墙面上。
(2)悬空塑料管里的水:塑料管装满水,用硬纸片盖住管口倒置,塑料管中的水不会流出来。如果把塑料管的上方和大气相通,上、下压强相等,水就不能留在管中。
(3)用吸管吸饮料:如果把杯口密封,空气不能进入杯内,便无法不断的吸到饮料。大气压的作用使饮料进入口中。
2.大气压的存在: 以上实验说明大气压强确实存在,历史上证明大气压强存在的著名实验是马德堡半球实验。大气对处在它里面的物体有压强叫做大气压强,简称为大气压。
【微点拨】
空气和液体一样,具有流动性,所以大气内部向各个方向都有压强。
【即学即练1】如图所示,下列事实中不能说明大气压存在的是( )
A. 吸盘吸在墙面 B. 塑料袋向外鼓出
C. 去壳熟鸡蛋吸入瓶 D. 纸杯托水
【答案】B
【解析】
A.吸盘式挂衣钩向墙上按时,是里面的压强小于外界大气压,是大气压把吸盘压在墙上,能说明大气压的存在,故A不符合题意;
B.装水的塑料袋向四周鼓,即说明了液体内部向各个方向有压强,不能说明大气压强的存在,故B符合题意;
C.将去壳的鸡蛋放在瓶口,瓶内酒精燃烧时消耗了一部分空气,使得瓶内气压减小,小于外界大气压,去壳鸡蛋在大气压的作用下进入瓶内,故能说明大气压存在,故C不符合题意;
D.标准大气压支持10.3m高的水柱,当然能支持一杯水,故该选项能说明大气的存在,故D不符合题意。
故选B。
【即学即练2】沈清同学利用托里拆利实验测量大气压强的值,如图所示,以下判断正确的是( )
A. 此时大气压强等于760 mm高水银柱所产生的压强
B. 若将玻璃管稍稍倾斜,则管内外水银面的高度差将变长
C. 若把此装置从天塔首层乘电梯带到顶层,则管内外水银面的高度差将增大
D. 若换用密度比水银小的液体做实验,则大气压能支持液柱的高度会增大
【答案】D
【解析】
A、读图可知,玻璃管内水银面到水银槽中水银面的垂直高度为750mm,因此,当时的大气压强等于750mm高水银柱产生的压强,故A错误;
B、若将玻璃管稍稍倾斜,但不能改变大气压的大小,又不能改变水银柱的压强,故管内外水银面的高度差将不变,故B错误.
C、若把此装置从天塔首层乘电梯带到顶层,由于气压跟海拔有关,海拔越高,气压越低,则顶层大气压小,能支持的水银柱高度也就变小,故C错误;
D、玻璃管的长度至少为h=p0ρ液g,由于大气压不变,若换用密度比水银小的液体做实验,则大气压能支撑的水柱高度会增大,故D正确.
故选D.
【即学即练3】_________________实验有力地证明了大气压强的存在;如下图所示,把吸盘用力压在玻璃上排出吸盘内的空气,吸盘不会掉落说明________的存在,吸盘压在玻璃上的面积为4×10-4m2。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3.2kg,可测得大气压的值约为________Pa。(g取10N/kg)
【答案】马德保半球;大气压;8×104
【解析】
马德保半球实验有力地证明了大气压强的存在;
如图所示,把吸盘用力压在玻璃上排出吸盘内的空气,吸盘内的空气空气变得稀薄,吸盘内的空气压强小于大气压,大气压将吸盘压在玻璃上,所以吸盘不会掉落,说明大气压存在;
大气对吸盘的压力F=G=mg=3.2kg×10N/kg=32N;
大气压的测量值p=FS=32N4×10-4m2=8×104Pa。
知识点02 大气压的测量
1.托里拆利实验
(1)实验过程:如图所示,在长约1m、一端封闭的玻璃管灌满水银,用手指堵住,然后倒插在水银槽中。放开手指,管内水银面下降到一定高度时就不再下降,这时管内外水银面高度差约760mm。
(2)实验是将大气压强转化为液体压强来进行测量的。如图所示,在管内外水银面交界处设想有一假想的液片,由于水银柱静止,液体受到管内水银柱产生的向下的压强与外界大气压相等,也就是大气压支持了管内大约76cm高的水银柱,大气压强跟76cm高的水银柱产生的压强相等。通常把这样大小
的压强叫做标准大气压。
根据液体压强公式:。
(3)在托里拆利实验中,管内上方是真空,管内水银柱的高度只随外界大气压的变化而变化,和管的粗细、倾斜角度、管的长度及将玻璃管提起还是下压等因素无关,只与水银柱的竖直高度有关。
2.气压计
(1)气压计:测量大气压的仪器叫做气压计。
(2)常见的气压计:水银气压计、无液气压计,氧气瓶和灭火器上的气压计也是一种无液气压计。
3.大气压的变化
(1)大气压随高度的升高而减小。由于越向高空,空气越稀薄,空气的密度越小,由于大气层密度变化是不均匀的,因此压强随高度的变化也是不均匀的。在海拔3000m以内,大约每升高10m,大气压减小100Pa。
(2)天气的变化影响大气压。一般来说,晴天的气压比阴雨天的高。
【知识拓展】
1.单位:国际单位是帕斯卡(Pa)。常用单位还有毫米汞柱(mmHg),厘米汞柱(cmHg),标准大气压(atm)。
2.托里拆利实验中,如果玻璃管中有部分空气,测量的大气压值比实际值偏小;如果实验中用水代替水银,需要约10m长的玻璃管。
3.水银气压计的测量结果较准确,但携带不方便。实际应用中经常使用金属盒气压计,也叫无液气压计,它的主要部分是波纹真空金属盒。气压变化时,金属盒的厚度会发生变化,传动装置将这种变化转变为指针的偏转,指示出气压的大小。
【即学即练4】利用容积为10mL的注射器、弹簧测力计和刻度尺可粗略测出大气压的值。
(1)该实验的原理是______;
(2)把注射器的活塞推到注射器筒的底端,这样做的目的是______,然后用一个橡皮帽封住注射器的小孔;
(3)如图所示,沿水平方向缓慢匀速拉动注射器筒,当注射器的活塞______时,记下弹簧测力计的示数为19.0N;
(4)用刻度尺测出注射器______长度为5.00cm,这样就不用测活塞的直径也能算出活塞横截面积;
(5)则大气压的值为______Pa;
(6)实验时,可先在活塞周围涂抹润滑油,然后将其推入针筒中,这样做有两个好处:一是减小______;二是______。
(7)实际实验测量结果与真实之间总有比较大偏差,其可能原因是①______;②______。
【答案】p=FS 排尽筒内空气 刚开始滑动 带刻度部分 9.5×104 减小摩擦 防止漏气 筒内的空气不能排除干净 活塞与注射器内壁间的摩擦较大
【解析】解:(1)本实验测量大气压的原理是p=FS;
(2)实验时,把活塞推至注射器筒底端是为了排出注射器中的空气,使注射器密封;
(3)水平向右缓慢匀速拉动注射器筒,当注射器的活塞刚开始运动时,记下弹簧测力计的示数为19N;
(4)因活塞为圆柱体,知道注射器的容积,而活塞的横截面积可以通过公式S=VL来求出,所以需要用刻度尺量出针筒全部刻度部分的长度L=5.00cm;
(5)大气压的值p=FS=FVL=FLV=19N×0.05m10×10-6m3=9.5×104Pa;
(6)在活塞周围涂抹润滑油,这是在压力一定时,通过减小筒壁与活塞的粗糙程度来减小摩擦的;实验时若注射器内空气没有排尽,大气压等于注射器内压强加上拉力产生的压强,这样会使得测得的大气压值偏小;所以实验时,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;二是防止漏气,密封性好;
(7)当注射器漏气或筒内的空气不能排除干净等,拉力F的值会减小,所测大气压值会偏小;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:(1)p=FS;(2)排尽筒内空气;(3)刚开始滑动;(4)带刻度部分;(5)9.5×104;(6)减小摩擦;防止漏气;(7)筒内的空气不能排除干净;活塞与注射器内壁间的摩擦较大。
【即学即练5】大气压的变化规律:①大气压随高度的增加而 ;② 和 的变化也会引起大气压的变化.
【答案】减小 季节 天气
【解析】略
【即学即练6】(1)小明为了观察大气压随高度的变化,带上一个外壳比较薄而软的空矿泉水瓶,在高山上的拧紧盖,使瓶空气密封,然后坐车从高山上下到海拔很低的山脚,发现瓶子变瘪了,如图所示。可知:海拔越低,大气压越______(填“高”或“低”);
(2)较冷的冬天,仍取一个这样的瓶子,在里面装上小半瓶温度较高的热水,立即拧瓶盖,使瓶空气密封,待瓶里热冷却后,发现瓶子变瘪了。可知:其它条件不变时,温度越低,瓶内气压越______(填“高”或“低”)。
【答案】(1)高;(2)低
【解析】
(1)高山地区的地理位置高,根据气压与高度的关系,高山上的气压值比山脚地区的气压值低。塑料矿泉水瓶变瘪了就是因为外界气压值大了,而瓶内气压值是不变的,在大气压的作用下,瓶子变瘪了,可知:海拔越低,大气压越高;
(2)一定质量的气体,体积一定时,温度越低,气体的压强越低。
故答案为:(1)高;(2)低。
【即学即练7】将盛水的烧瓶加热,水沸腾后将烧瓶从火焰上拿开,迅速塞上瓶塞;再把烧瓶倒置后向瓶底浇上冷水,如图所示,下列分析正确的是( )
A. 一直沸腾,浇上冷水时,停止沸腾
B. 先停止沸腾,浇上冷水时,水面气压增大,水会再次沸腾
C. 因没有继续加热,浇上冷水时,水不会沸腾
D. 先停止沸腾,浇上冷水时,水面气压减小,水会再次沸腾
【答案】D
【解析】解:将盛水的烧瓶加热,水沸腾后将烧瓶从火焰上拿开,由于水不能继续吸热,所以水会停止沸腾;迅速塞上瓶塞,再把烧瓶倒置后向瓶底浇上冷水,这时瓶内水面上方气压减小,水的沸点降低,这时烧瓶内的水恢复沸腾。
故选:D。
知识点03 流体压强与流速的关系
1.探究流体压强与流速的关系:
(1)对着两张平行放置的纸的中间吹气,使得两张纸中间的气流速度增大,这时两张纸外侧的气流速度相对较小,两张纸会向中间靠扰,这说明纸两侧的空气对纸的压力大于纸中间空气对纸的压力,可见空气流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
(2)将两只小船放入水盘中,用水管向两船中间冲水,两船向中间靠拢,这说明船两侧的水对船的压力大于船中间的水对船的压力,可见液体流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
2.生活中的应用:等车的时候人要站在安全线以外;汽车的整体形状类似飞机机翼,有助于减小汽车对地面的压力;鼠洞的通风系统;乒乓球的上旋和下旋等。又如航海规定两艘轮船不能同向航行时靠得太近,否则容易造成事故。
3.流体压强和流速的关系:在流体中,流速越大的位置压强越小,流速越小的位置压强越大。
4.飞机的升力
(1)机翼的形状:飞机的机翼一般做成上凸下平的形状,机翼的形状决定机翼上下表面空气流动的速度,从机翼横截面的形状可知,其上方弯曲,下方近似于直线、飞机飞行时,空气与机翼发生相对运动,由于机翼上方的空气要比下方的空气运行的路程长,所以机翼上方的空气流动比下方要快。
(2)升力产生的原因
从机翼上方流流通过的路程长,速度大,它对机翼上表面的压强较小;机翼下方气流通过的路程较短,速度小,它对机翼下表面的压强较大。这样,机翼上、下表面就存在着压强差,因而有压力差,这就是产生升力的原因。
【即学即练8】“清风不识字,何故乱翻书”所述清风能翻书,是风使书本上表面空气流动速度变大,导致书本上表面压强______(选填“增大”或“减小”);用吸管“吸”饮料时,饮料是在______作用下被“吸”入口中的。
【答案】减小 大气压
【解析】解:(1)风吹过书页的上表面时,使书表面上空气流动速度增大,而导致书上表面压强减小,而书页下表面的压强不变,在上下压强差的作用下,书页会向上翻,故有“清风不识字、何故乱翻书”之说。
(2)吸管吸饮料时,是先把吸管内的空气吸走,使管内气压减小,这样在外界大气压的作用下,饮料就被压进吸管里。
故答案为:减小;大气压。
【即学即练9】流体的压强与流速有关,下列现象与这一物理知识无关的是( )
A. 同学向前吹气,纸条向上运动
B. 吹气乒乓球不下落
C. 钢笔吸墨水
D. 在硬币上方吹气,可以将硬币吹入碗中
【答案】C
【解析】略
【即学即练10】如图甲所示是演示“流体压强和流速的关系”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。
(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______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______(选填“a”或“b”)管水面升高,若a管与b管的水面高度差为12cm,则此时U形管底部d处左右两侧液体的压强差为______Pa。(g=10N/kg)
(2)如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______,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______(选填“增大”或“减小”),细管A内液面上方气压比容器内液面上方的气压______,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。
【答案】小于 a 1200 相平 增大 小
【解析】解:(1)在流体的流量相同时,通过横截面积大的地方,流体的流速越小,b处横截面积大于a处横截面积,所以在右端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。
因为流体的流速越大,流体的压强越小,所以b处压强大于a处压强,所以b管与a管的水面上方形成气压差,U形管中a管水面升高。
a管与b管的水面高度差为△h=12cm=0.12m,
根据液体压强公式得,
U形管底部d处左右两侧液体的压强差:△p=ρ水g△h=1.0×103kg/m×10N/kg×0.12m=1200Pa。
(2)细管A内外底部相连,上端开口,形成一个连通器,所以细管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,因为流体的流速越大,流体的压强越小,所以细管A内液面上方气压减小,细管A内液面上方气压比容器内液面上方的气压小,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。
故答案为:(1)小于;a;1200;(2)相平;增大;小。
分层提分
题组A 基础过关练
1、下列生活中的现象均与气压有关,其中一个利用的原理与另外三个不同的是( )
A. 吸饮料
B. 拔火罐
C. 高压锅煮饭
D. 吸盘紧贴在墙面
【答案】C
【解析】解:
ABD选项中、吸饮料、拔火罐、吸盘吸在墙上这三项都是利用了大气压来完成的;而C选项中高压锅是根据气压越高沸点越高来工作的。
故选:C。
2、如图所示,研究流体压强与流速关系的实验图是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
A.图中研究压力的作用效果,属于固体压强的研究,故A错误;
B.向两张纸之间吹气,两张纸会贴在一起,说明两张纸之间的空气流速加快,压强减小,在外界大气压的作用下,靠在一起,故B正确;
C.图中是探究液体压强的特点实验,故C错误;
D.杯口朝下时,由于杯内没有空气只有水,而杯内水柱产生压强远小于外界的大气压,故纸片就被大气压给“顶”住了,故D错误。
故选B。
3、下列有关托里拆利实验的说法中正确的是( )
A. 该实验首次得出1个标准大气压强相当于76 mm高的汞柱产生的压强
B. 实验中,当倒插在水银槽中的玻璃管从竖直开始慢慢倾斜时,管内的水银柱高度不会发生变化(管足够长)
C. 实验中不小心让少量空气进入了管内,则测得的大气压应比真实值大
D. 将实验装置转移到高山上进行实验,水银面的高度差会增大
【答案】B
【解析】
A、该实验首次得出1标准大气压强相当于760mm汞柱产生的压强,故A错误;
B、将玻璃管慢慢倾斜,大气压值不变,大气压能支持的水银柱高度是不变的,故B正确;
C、管内如果混入了空气,空气会产生一定的压强,最终测量结果会偏小,故C错误;
D、将实验装置转移到高山上进行实验,大气压变小,水银面的高度差会减小,故D错误。
故选B。
4、夏季临近,交警部门加大对电动车安装遮阳伞的检查拆除力度,如题图所示,遮阳伞虽能遮挡阳光,但是当电动车快速行驶时,伞面被向上吸,存在较大的安全隐患。如图四种情景与其原理不同的是
A. 人站在高铁站的安全线以外候车
B. 用手动抽水机抽出地下水
C. 飞机的机翼设计成流线型
D. 赛车尾部安装的气流偏导器
【答案】B
【解析】解:伞面“上凸下平”,当电动车快速行驶时,伞上方空气流速大,压强小,下方空气流速小,压强大,伞就受到一个向上的升力,使伞面被向上压,存在较大的安全隐患;
A、人离高速列车比较近时,人和列车的之间的空气流速大、压强小,人外侧的压强不变,人受到向列车方向的压强差,容易被压向列车,故人站在高铁站的安全线以外候车,故A不合题意;
B、用手动抽水机抽出地下水,是利用了大气压的作用,没有涉及流体压强与流速的关系,故B符合题意;
C、飞机的机翼设计成流线型,由空气通过机翼上表面的流速大、压强小,通过下表面的流速小、压强大,从而形成向上的升力,利用了流体压强和流速的关系,故C不合题意;
D、赛车尾部安装的气流偏导器,相当于倒置的飞机机翼,赛车行驶时,上方的气流速度小于下方气流速度,形成对气流偏导器向下的压力,能使车轮更好地抓紧地面,利用了流体压强和流速的关系,故D不合题意。
故选:B。
5、如图所示烧瓶中盛的是刚停止沸腾的水,把烧瓶倒置并向瓶底浇少量冷水,下列有关说法错误的是( )
A. 此实验探究的是液体沸点与气压的关系
B. 向瓶底浇冷水后,瓶内水温度进一步降低,无法沸腾
C. 向瓶底浇冷水后,停止沸腾的水会重新沸腾
D. 向瓶底浇冷水后,瓶内的气压减小
【答案】B
【解析】
A、此实验探究的是液体沸点与气压的关系,故A正确;
BCD、当向瓶底浇冷水时,瓶内气体温度突然降低,气压减小,瓶内液面上方气压减小,导致沸点降低,水重新沸腾起来的,故B错误;CD正确;
6、气球上升到一定的高度就会自动破裂,其原因是( )
A. 高空中大气压强变大,把气球压破
B. 气球被高空中的太阳光晒破
C. 高空中大气压强小,气球向外膨胀,气球就被胀破
D. 高空中的大气温度高,球内气体膨胀把气球胀破
【答案】C
【解析】解:大气压随着高度的增加而减小,当气球升到高空时,外界的气压减小,内部气压大于外部气压,气球体积增大,将气球胀破.
故选C.
7、学习了“流体压强与流速的关系”后.为了解决“H”形地下通道中过道的通风问题,同学们设计了几种方案。如图所示,黑色部分为墙面凸出部分,“M”为安装在过道顶的换气扇,其中既有效又节能的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
要想让风经过过道,过道左右两端的气压应该不同,所以过道左右两端的通风道中的空气流动速度不同;
AB.过道左右两端的通风道相同,所以过道左右两端的通风道中的空气流动速度相同,故AB方案不合理;
C.过道右端的通风道有凸起,所以相同时间风经过过道右端的通风道时的路程长,则风速较快,所以过道右端的气压小于左端的气压,所以空气会从过道的左端流向右端,过道中有风通过,此方案不需要消耗其他能量,既有效又节能,故C方案合理;
D.过道中有电动机,电动机工作时过道中空气流动速度加快,气压减小,空气会从过道口流进来而通风,但需要消耗电能,故D方案虽有效但不节能,不合理。
8、小李利用注射器(量程5mL,有刻度部分的长度4cm)、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)将注射器的活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽堵住注射器的小孔。
(2)如图所示,用细线拴住注射器活塞的颈部,并与弹簧测力计的挂钩相连,测力计的另一端固定在墙面。然后水平向右慢慢拉动注射器筒,当活塞在筒中滑动时,记下弹簧测力计的示数为10N,依照小李的数据,计算出大气压的值等于______Pa。
(3)查阅资料后,发现测量值偏小,其原因可能是______。
(4)解决上述问题后,小李发现活塞与注射器筒之间存在摩擦,也会对测量结果产生影响。为此,他向右拉动针筒,当活塞滑动时,读出测力计读数F1;然后使针筒慢慢向左运动,当活塞滑动时,读出测力计读数F2,注射器的量程用V表示,有刻度部分的长度用L表示,则:p大气=______。(用字母表示)
【答案】0.8×105 注射器漏气 (F1+F2)L2V。
【解析】解:(2)读图可知,注射器容积为5mL,即5cm3.注射器全部刻度的长度L=4cm,因为注射器为圆柱体,根据其体积公积可得,S=VL=5cm34cm=1.25cm2=1.25×10-4m2,实验时,把活塞推至注射器筒底端是为了排出注射器中的空气,弹簧测力计的示数F=10N,这就是大气对活塞的压力,将其代入公式得,
p=FS=10N1.25×10-4m2=0.8×105Pa;
(3)从表达式中p=FS可以看出,受力面积不变,当注射器漏气时,拉力F的值会减小,所以所测大气压值会偏小;
(4)当注射器中的活塞开始向右滑动时,对活塞受力分析:F+f=F1;
当注射器中的活塞开始向左滑动时,对活塞受力分析:F-f=F2;
两式联立解得:F=F1+F22,此时:S=VL,所测大气压的值:p=FS=(F1+F2)L2V。
故答案为:(2)0.8×105;(3)注射器漏气;(4)(F1+F2)L2V。
题组B 能力提升练
9、如图所示,利用托里拆利实验的装置测量大气压时,当玻璃管内的水银柱稳定后,在玻璃管的顶部穿一小孔,那么管内的水银液面将( )
A. 保持不变
B. 逐渐下降,最终与管外液
C. 逐渐上升,最终从小孔中流出
D. 稍微下降一些
【答案】B
【解析】玻璃管内上部原来是真空,水银柱在外气压的作用下上升至管中,管外大气压支持着水银柱,如果在玻璃管顶部穿一小孔,管顶部大与管外液面处的大气压就相同了,所以管中水银柱会逐渐下降,最终与管外液面相平.
10、秋天树叶枯黄飘落在地面上,当一辆高速行驶的汽车驶过时,路旁的树叶( )
A. 从路旁吸向汽车 B. 从路中间飞向路边
C. 只向上飞扬 D. 不受影响
【答案】A
【解析】解:汽车驶过的地方空气流动速度大、压强小,其它地方的空气流速小、压强大,树叶受到的压强差不同,压力差不同,树叶被从路旁吸向汽车行驶的地方。
故选:A。
汽车驶过的地方空气流动速度和其它地方的空气流动速度不同,压强不同,压力不同,据此来解释。
有关流体的问题,都从物体周围流速不同,压强不同,压力不同来解释。流体的流速越大,压强越小,流速越小,压强越大。
11、生活中蕴含着丰富的物理知识,以下说法正确的是( )
①用细线容易分割熟鸡蛋属于增大压强②堵住茶壶盖的小孔,水不容易被倒出是由于大气压强的作用③软包装饮料的吸管下端被削得很尖是为了减小压强④教室的门窗打开时,“过堂风”会把门关闭是由于空气流速变大,压强变小
A. ①②③ B. ①③④ C. ②③④ D. ①②④
【答案】D
【解析】解:①用细线容易分割熟鸡蛋是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;故正确;
②堵住茶壶盖的小孔,当壶内的水流出部分后,壶内气压减小,小于外界大气压,大气压压着里面的水不易流出来。茶壶的盖上留一小孔,使内外气压相等,水才容易倒出来;故正确;
③软包装饮料的吸管下端被削得很尖是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;故错误
④教室的门窗打开“过堂风”经过时,门外空气流速大压强小,门内空气流速小压强大,在压强差的作用下门被关闭。故正确。
故选:D。
12、如下图所示,以下四个关于“气体压强与流速的关系”的现象中,压强p1、p2大小关系正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
A.如图物体上表面平直,下表面向下弯曲,相同时间内,空气经过下方的路程比上方路程长,下方流速大,压强小,即p1>p2,故A正确;
B.如图物体上下表面凸起程度相同,相同时间内,空气经过两面的路程相同,速度相同,压强相同,即p1=p2,故B不正确;
C.对着两张纸的中间吹气,两张纸中间的空气流速变大,压强变小,小于纸外侧的大气压,但外侧压强相同,即p1=p2,故C不正确;
D.如图用漏斗从乒乓球上方吹气,乒乓球上方气流速度大于下方的气流速度,则上方压强小于下方压强,即p1
13、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
【答案】D
【解析】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。
14、如图所示,小红手撑雨伞走在路上,一阵大风吹来,伞面被“吸”,将发生严重变形。下列判断推理及其解释,正确的是
A. 伞面被向下“吸”,伞上方的空气流速小于下方
B. 伞面被向下“吸”,伞上方的空气流速大于下方
C. 伞面被向上“吸”,伞上方的空气流速大于下方
D. 伞面被向上“吸”,伞上方的空气流速小于下方
【答案】C
【解析】解:由图知,相同时间内,空气通过伞上方的路程大于伞下方的路程,所以伞上方的空气流速大于下方。根据流体的流速越大、压强越小,伞下方的压强大于上方的压强,伞在向上压强差的作用下被吸向上方。
故选:C。
15、手握如图所示的两张纸,让纸自由下垂。在两张纸的中间向下吹气,可以得出流体的压强跟流速的关系。下列现象不是这个实验结论应用的是( )
A. 高铁站站台上标有安全线
B. 气垫船船体脱离水面行驶
C. 飞机的机翼设计成流线型
D. 赛车尾部安装气流偏导器
【答案】B
【解析】解:向中间吹气时,中间空气流动速度大,压强小,纸外侧的压强不变,纸受到的向内的压强大于向外的压强,把纸压向中间。得到的结论是在气体中,流速越大的位置压强越小。
A、若乘客站在安全线之内,因列车进站时车体附近空气流动速度大,压强小,乘客外侧的气体压强不变,且乘客外侧受到的气体压强大于乘客内侧受到的气体压强,乘客在较大的压强差作用下很容易被压向列车,发生安全事故,所以乘客必须站在安全线之外候车,故A不符合题意;
B、气垫船脱离水面行驶,是通过使得接触面彼此分离的方法减小摩擦力,没有利用流体压强和流速的关系,故B符合题意;
C、由于飞机的机翼设计成流线型,所以空气通过机翼上表面的流速大,通过下表面的流速较小;因为机翼上方的空气流速大,压强较小;机翼下方的空气流速小,压强大,所以机翼受到一个向上的压强差,从而形成向上的升力。利用了流体压强和流速的关系。故C不符合题意;
D、赛车尾部安装的气流偏导器,它的底部是弧形,这相当于倒置的飞机机翼。赛车行驶时,流过气流偏导器上方的气流速度小于下方气流速度,因此在其上下表面产生压强差,形成对气流偏导器向下的压力,能使车轮更好地抓紧地面,利用了流体压强和流速的关系,故D不符合题意。
故选:B。
16、小明有以下实验器材:量程为2mL的注射器(A)、量程为10mL的注射器(B)、量程为0~10N的弹簧测力计和刻度尺,他要粗略测量大气压的值。
(1)本实验的原理是p=_____;分析研究的对象是大气对____(针筒/活塞)的压力;
(2)为了粗测大气压的值,应选择的注射器是_____(填符号);
(3)将下列实验步骤填写完整:
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,重新计算了大气压的值。
(4)另一组的同学们考虑到活塞与针筒之间的摩擦力对实验的影响,改进了实验,如图所示,将注射器筒固定在水平桌面上,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9.8N,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5.6N,已知活塞面积为7×10-5m2,则活塞与注射器之间的摩擦力为__________N,所测大气压的值应为__________Pa。
【答案】(1)FS;活塞;(2)A;(3)开始滑动;有刻度部分;1.04×105; ①排尽注射器内空气; ②摩擦力;
(4)2.1;1.1×105。
【解析】
(1)本实验的原理是p=FS;该实验中以活塞为研究对象,分析研究的是大气对活塞的压力。
(2)若使用容积为10mL的注射器进行实验,大气压力可能会较大,超过测力计的量程,导致无法测出大气压力,所以选择量程较小的注射器A。
(3)步骤二:
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滑动时,说明此时拉力与大气对活塞的压力平衡,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;
步骤三:用刻度尺测出注射器有刻度部分长度为4.00cm;
步骤四:注射器有刻度部分的容积为V=2mL=2cm3,注射器活塞的横截面积为S=VL=2cm34.00cm=0.5cm2=5×10-5m3,由题知F=5.2N,
此时大气压的数值p=FS=5.2N5×10-5m2=1.04×105Pa。
①将注射器内抽满水,再把注射器活塞推至注射器筒底端,这样便于排出注射器内的空气;
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。
(4)当注射器中的活塞开始向左滑动时,G1=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右滑动时,G2=5.6N,对活塞受力分析:F-f=G2=5.6N,
两式联立解得:F=7.7N,f=2.1N,所测大气压的值:p=FS=7.7N7×10-5m2=1.1×105pa。
题组C 培优拔尖练
17、在下列事件中,能说明大气压存在的是( )
A. 水从高处流下,形成瀑布
B. 茶壶的壶嘴和壶身要大致等高
C. 用吸管吸饮料时,饮料会上升到嘴里.
D. 将空易拉罐密封后置于深水中,易拉罐变瘪.
【答案】C
【解析】解:A、水从高处流下,是由于水的重力的作用,无法证明大气压的存在,所以不合题意;
B、茶壶的壶嘴与壶身要大致等高是利用了连通器的原理,与大气压强无关,所以不合题意;
C、用吸管吸饮料时,先吸走了管中的空气,使管中形成近似真空,在大气压的作用下将饮料压入管中再进入人的口中,所以符合题意;
D、将空易拉罐密封后置于深水中,易拉罐变瘪,说明液体内部存在压强,所以不合题意.
故选C.
18、用水平风吹如图所示的四个模型,其中空气对模型下表面的压强小于上表面的压强的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
A.相同时间内,风经过模型下方的路程小于模型上方的路程,模型下方的风速小于上方的风速,模型下方的压强大于模型上方的压强,故A不符合题意;
B. 相同时间内,风经过模型下方的路程大于模型上方的路程,模型下方的风速大于上方的风速,模型下方的压强小于模型上方的压强,故B符合题意;
C.D中,C和D模型上方和下方的形状相同,相同时间内,风经过模型上方的路程等于模型下方的路程,模型上方的风速等于下方的风速,模型上方的压强等于模型下方的压强,故CD不符合题意。
故选B。
19、如图,小明同学将自制气压计从山脚下带到山顶的过程中,气压计的水柱和外界气压的变化分别是( )
A. 上升,降低
B. 下降,升高
C. 上升,升高
D. 下降,降低
【答案】A
【解析】解:大气压随海拔高度的增加而减小,所以从山脚到山顶外界大气压会降低,又因瓶内空气的压强不变,所以在瓶内气压的作用下,会有一部分水被压入玻璃管,使管内水柱上升,故A符合题意。
故选:A。
20、下列现象不能用流体压强与流速的关系来解释的是( )
A. 图甲所示向两张纸中间吹气,纸张向中间靠拢
B. 图乙所示装有液体的玻璃管,底部和侧壁的橡皮膜往外凸起
C. 图丙所示地铁站台边,人必须站在黄色以外的区域候车
D. 丁图所示飞机产生的升力奥秘就在飞机的翅膀上
【答案】B
【解析】解:
A、对着两张平行的纸吹气,两纸中间的空气流速大压强小,而两纸的外部空气流速小压强大,两纸受到两边向内的压力差,所以两张纸被压到一起,能用流体压强与流速的关系来解释,故A不合题意;
B、如图所示装有液体的玻璃管,底部和侧壁的橡皮膜往外凸起,是因为液体对容器底和侧壁有压强,不能用流体压强与流速的关系来解释,故B符合题意;
C、当列车驶进站台时,会带动人和车之间的空气流动速度加快,此时人外侧的空气流动速度慢,根据流体压强与流速的关系可知:人外侧空气流速慢压强大,而内侧流速快压强小,会产生一个向内侧的压强差,将人推向火车,易出现危险。所以人必须站在安全黄线以外的区域候车。能用流体压强与流速的关系来解释,故C不合题意;
D、相等的时间内,空气经过机翼上面的路程大于下面的路程,机翼上面的空气流速大于下面的流速,机翼上面的压强小于下面的压强,出现压强差,出现了压力差,这个压力差就是机翼向上的升力;能用流体压强与流速的关系来解释,故D不合题意。
故选:B。
21、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物重.对此,下列说法正确的是( )
A. 图甲中大气对吸盘的压力等于钩码的重力
B. 图乙中大气对下面吸盘的压力等于钩码重力的12
C. 利用图甲的实验可以粗测大气压的值
D. 利用图乙的实验可以粗测大气压的值
【答案】D
【解析】
A.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A错误;
B.乙图中吸盘受到大气对下面吸盘向上的压力和物体对下面吸盘向下的拉力,并且这两个力是一对平衡力,故大气对下面吸盘向上的压力等于钩码的重力,故B错误;
C.由A选项的分析可知,甲图不能求出大气对吸盘的压力,故不可以粗测大气压的值,故C错误;
D.由B选项的分析可知,乙图能求出大气对吸盘的压力,利用p=FS可以粗测大气压的值,故D正确。
故选D。
22、小明将两个相同的一次性塑料杯叠放在一起,用吹风机以恒定风速沿上杯口水平吹气,发现塑料杯被吹出,如图,有人认为这是因为“上杯口流速大,压强小”使杯子飞出,也有人认为这是因为“吹气时有气体进入下面的杯子中将上面的杯子顶上来”。为进一步验证以上两种解释,下列方案不可行的是( )
A. 将两塑料杯的底都剪去,再次重复实验,观察杯子情况
B. 将下面的塑料杯的底剪去,再次重复实验,观察杯子情况
C. 在上面的塑料杯底开一个孔,再次重复实验,观察杯子情况
D. 将上面塑料杯的杯口剪去,使其低于下面塑料杯的杯口,再次重复实验,观察杯子情况
【答案】A
【解析】解:A、将两塑料杯的底都剪去,杯子不会飞出去,只是杯中有向上的气流,这样既不能说明上杯口流速大,压强小也不能说明吹气时有气体进入下面的杯子中将上面的杯子顶上来,故A符合题意;
BC、无论是在上面的塑料杯底开一个孔还是将下面的塑料杯的底剪去都能使上面杯子内外的气压相同,不可能是因为“吹气时有气体进入下面的杯子中将上面的杯子顶上来”;故BC不符合题意;
D、上杯口低于下杯口,导致上杯口空气流速与上杯底空气流速都小,近似为0,不存在压强大小问题,如果再飞出,说明有气体进入下杯中将上杯顶起来,故方案可行,故D不符合题意。
故选:A。
23、小明设计了用吸盘测量大气压值的实验,可选用测量工具有刻度尺、弹簧测力计、秒表和天平。请回答:
(1)实验步骤:
①如图所示,将塑料吸盘压在光滑的水平玻璃板上,挤出里面的空气;
②用小桶通过细绳与吸盘挂钩相连接,向小桶中缓慢添加______(填“砝码”或“细沙”),直到吸盘恰好脱离玻璃板;
③用天平测出小桶和里面物体的总质量m;
④用刻度尺测量______(写出相关物理量及其符号);
⑤大气压强表达式为:p=______(用所测量的物理量的符号表示)。
(2)为了减小误差,下列做法可行的是______。
A.减小吸盘的直径
B.减小塑料桶的质量
C.在吸盘上沾点水后再压在玻璃板上
【答案】细沙 吸盘的直径d mgπ(d2)2 C
【解析】解:(1)②用小桶通过细绳与吸盘挂钩相连接,向小桶中缓慢添加细沙,添加细沙质量增加缓慢,直到吸盘恰好脱离玻璃板;
④用刻度尺测量塑料吸盘的直径d,求出吸盘的面积;
⑤吸盘脱离玻璃板时,小桶对吸盘的拉力(即桶和细砂的重力)等于大气压对吸盘的压力,
则大气压强p=FS=GS=mgπ(d2)2。
(2)A、减小吸盘的质量,可以减小误差,但减小吸盘的直径,不能减小误差。
B、减小塑料桶的质量,不能减小误差。
C、在吸盘上沾点水后再压在玻璃板上排尽吸盘内有空气,可以减小误差。
故AB错误,C正确。故选C。
故答案为:(1)②细沙;④吸盘的半径r;⑤mgπ(d2)2;(2)C。
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