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初中物理人教版(2024)八年级下册第九章 压强9.3 大气压强一课一练
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知识点讲解
1、大气压强的认识
(1)大气压强:大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强,简称大气压;大气压用p0表示;
(2)产生原因:因为空气受重力作用并且具有流动性;
(3)马德堡半球实验证明了:①大气压的存在②大气压很大。
2、大气压强的测量方法
托里拆利实验:
(1)精确测量出标准大气压数值的实验:托里拆利实验;
(2)实验过程:在长约1m,一端封闭的玻璃管里灌满水银,将管口堵住,然后倒插在水银槽中放开堵管口的手指后,管内水银面下降一些就不再下降,这时管内外水银面的高度差约为760mm;
(3)结论:大气压p0=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa(其值随着外界大气压的变化而变化);
大气压强的测量方法很多:
(1)利用气压计;
(2)设计实验。
3、大气压的综合应用
大气压的特点:
(1)空气内部向各个方向都有压强,且空气中某点向各个方向的大气压强都相等;
(2)大气压随高度增加而减小;且大气压的值与地点、天气、季节的变化有关。一般来说,晴天大气压比阴天高,冬天比夏天高;
(3)大气压变化规律:在海拔3000米以内,每上升10米,大气压大约降低100 Pa;
(4)沸点与压强:一切液体的沸点,都是随气压减小而降低(如在海拔高的山上煮饭,煮不熟);随气压增大而升高(如用高压锅煮饭快);
(5)体积与压强:质量一定的气体,温度不变时,气体的体积越小压强越大;气体体积越大压强越小。
4、估测大气压值实验
【实验目的、原理、方法】
①实验目的:估算大气压强的数值;
②实验原理:;
二力平衡:活塞受到弹簧测力计拉力与大气压力处于平衡状态,这两个力是一对平衡力。
【实验器材】
注射器;弹簧测力计;细线;橡皮帽;刻度尺。
【器材作用及图像】
①注射器:实验主体;
②弹簧测力计:拉动注射器活塞;
③细线:连接器材;
④橡皮帽:封住注射器的小孔;
⑤刻度尺:测注射器针筒上有刻度部分的长度。
【实验步骤】
步骤①把注射器的活塞推至注射器针筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器小孔;
步骤②用细线拴住注射器活塞颈部,使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为F;
步骤③读出注射器针筒上有刻度部分的容积V;
步骤④用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度L;
【实验计算方法】
= 1 \* GB3 ①注射器近似圆柱体,由体积公式可以算出活塞的横截面积S=V/L
= 2 \* GB3 ②根据公式p=求出大气压强。
典例分析+变式训练
考点1 大气压强的认识
【典例1-1】应用下列的实例或“小实验”,可以最恰当说明大气压强存在的是( )
A.锋利的篆刻刀B.水从侧壁流出
C.用吸管喝水D.硬币跳高
【答案】C。
【解答】解:A.锋利的篆刻刀是利用减小受力面积的方法,增大压强,属于固体的压强,不能说明大气压强的存在,故A不符合题意;
B.水从侧壁流出说明液体有压强,故B不符合题意;
C.用吸管吸饮料时,嘴内的气压小于外界大气压,饮料在大气压力作用下上升,利用了大气压,故C符合题意;
D.没有吹气时,硬币上方和下方都受到相同的大气压的作用,在硬币上方沿着与桌面平行方向用力吹一口气,硬币上方气流速度大于下方的气流速度,硬币上方压强小于下方压强,产生向上的升力,因此硬币就“跳”过了栏杆,利用的是流体压强与流速的关系,故D不符合题意。
故选:C。
【典例1-2】为证明大气压强的存在,小明将塑料杯装满水做纸片覆杯实验,如图甲,如果用圆规的针尖在纸片上戳了很多小孔,水 不会 流下来;如图乙,如果杯底有一个小孔,轻轻移开手指,水 会 流下。(选填“会”或“不会”)
【答案】不会;会。
【解答】解:当用圆规的针尖在纸片上戳了很多小孔,由于塑料杯内部与塑料杯外隔绝,在外界大气压的作用下,水不会流下来;
当塑料杯顶端被扎破一个小孔时,塑料杯中水上方的大气压与纸片下方的大气压相等,塑料杯中的水和纸片在自身重力的作用下会下落。
故答案为:不会;会。
【变式1-1】下列现象中与大气压有关的是( )
A.茶壶盖上开有小孔 B.三峡大坝筑造得上窄下宽
C.用注射器将药液注入人的肌肉 D.钢铁制造的轮船能漂浮在海面上
【答案】A。
【解答】解:A、茶壶盖上开小孔后,茶壶与壶嘴的上端都是开口的,才构成连通器。如果壶盖上没有小孔,则在外界大气压的作用下,茶水是倒不出来的,故A正确;
B、三峡大坝筑造得上窄下宽是利用液体的压强与深度有关,跟大气压无关,故B错误;
C、用注射器将药液注入人的肌肉是利用人的推力,与大气压无关,故C错误;
D、轮船能漂浮在海面上,是利用了水的浮力,与大气压无关,故D错误。
故选:A。
【变式1-2】如图所示,装有水的茶壶中,壶嘴处水面的高度与水壶内部水面的高度相同,这是 连通器 原理。如果茶壶装满水,用手紧紧按住壶盖上的小孔,由于 大气压 的存在, 不能 (选填“能”或“不能”)轻易把水倒出。
【答案】连通器;大气压,不能。
【解答】解:(1)上端开口、底部连通的容器叫连通器,静止在连通器内的同一种液体的液面保持相平;
(2)用手紧紧按住壶盖上的小孔倒水时,随着壶内水的减小,气体体积增大,气压就减小,受壶嘴出外界大气压的作用,壶内的水就不易流出。
故答案为:连通器;大气压,不能。
【变式1-3】如图所示,是一组实验情景。图甲中,小试管不下落反而上升。图乙中,注射器的活塞没有被钩码拉下来。图丙中,水没有从杯子中流出。这三个实验说明 存在大气压强 。图丙、丁和戊三个实验可以说明 大气内部向各个方向都有压强 。
【答案】存在大气压强;大气内部向各个方向都有压强。
【解答】解:如图所示,是一组实验情景。如图甲中,小试管不下落反而上升。如图乙中,注射器的活塞没有被钩码拉下来。如图丙中,水没有从杯子。中流出。这三个实验说明存在大气压强,如冬丙、丁和戊三个实验,纸片都不会掉下来,水也没有从杯子中流出,可以说明大气内部向各个方向都有压强。
故答案为:存在大气压强;大气内部向各个方向都有压强。
考点2 大气压强的测量方法
【典例2-1】如图所示,沈清同学利用托里拆利实验测量大气压强的值。对此,下列判断正确的是( )
A.此时大气压强等于760mm高的水银柱所产生的压强
B.把玻璃管稍微提起一些,则管内外水银面的高度差将变大
C.若将玻璃管稍稍倾斜,则管内外水银面的高度差将不变
D.若把此装置从电视塔首层乘电梯带到顶层,则管内外水银面的高度差将增大
【答案】C。
【解答】解: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;
BC.若将玻璃管稍微提起一些或倾斜,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正确;
D.若把此装置从电视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D错误;
故选:C。
【典例2-2】小孙同学用含有杂质的水银做托里拆利实验,如图所示,测得水银柱高度h为75cm,已知当地大气压为9.9×104Pa,则她实验中使用的水银密度为 13.5×103 kg/m3,当她继续向水银槽内加水银时,水银柱的高度将 不变 。
【答案】13.5×103;不变。
【解答】解:由p=ρ水银gh得水银密度:ρ水银===13.5×103kg/m3,
管内水银柱的高度只与当时的大气压有关,当她继续向水银槽内加水银时,水银柱的高度将不变。
故答案为:13.5×103;不变。
【变式2-1】黄老师在X地的课室做托里拆利实验,测得大气压为px,如图甲所示;与此同时,江老师在Y地用同样的装置做了该实验(两地g值相等),测得大气压为py,如图乙所示。忽略温度的影响,由图可知,下列情况符合事实的是( )
A.px大于py
B.px小于py
C.py等于760mm高的水银柱产生的压强
D.px等于758mm高的水银柱产生的压强
【答案】A。
【解答】解:在托里拆利实验中,玻璃管内外水银面的高度差反映了大气压强的大小,玻璃管内水银柱产生的压强等于大气压强,水银柱的高度是指玻璃管内水银面到水银槽中水银面的垂直高度;
故图甲测得的大气压px等于750mm高的水银柱产生的压强,图乙测得的大气压py等于760mm﹣20mm=740mm高的水银柱产生的压强,因此px大于py,故A符合题意,BCD 不符合题意。
故选:A。
【变式2-2】将两端开口的玻璃细管竖直置入某地水槽中,上端抽气,水面上升稳定后如图甲,此时的大气压相当于该处 9.6 m高的水柱所产生的压强;图甲中,M、H两点位置受到水的压强大小为pM > pH(选填“>”、“=”或“<”);如图乙,将玻璃细管倾斜稳定后,管内水柱长度将 变长 (选填“变长”“变短”、“不变”)(管处于水中的深度不变)。
【答案】9.6;>;变长。
【解答】解:(1)当时大气压是水槽内外液面的高度差9.2m+0.4m=9.6m高的水柱所产生的压强;
(2)由图甲可知,M的深度大于H的深度,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,pM>pH;
(3)如图乙所示,玻璃管倾斜,管中水柱长度将变长,高度不变。
故答案为:9.6;>;变长。
考点3 大气压的综合应用
【典例3-1】如图所示的实例中,利用大气压强的是( )
A.甲图中,用水封堵回水管 B.乙图中,候车时不要超过安全线
C.丙图中,潜水艇上浮 D.丁图中,吸盘挂钩吸附在光滑的墙面上
【答案】D。
【解答】解:A、回水管下端相通,构成了连通器,使用的是连通器原理,与大气压无关,故A不合题意;
B、候车时不要超过安全线利用的是流体越大的地方压强越小,与大气压无关,故B不合题意;
C、潜水艇上浮是通过改变自身重力实现浮沉的,利用的物体浮沉条件,与大气压无关,故C不合题意;
D、吸盘要固定在墙壁上,需要先用力挤压塑料吸盘,把盘内的空气挤出,然后吸盘就被外界的大气压紧压在了墙壁上,利用了大气压,故D符合题意。
故选:D。
【典例3-2】如上中图所示是一款常见的车载手机吸盘支架,吸盘能够吸在竖直玻璃表面是利用了 大气压 的作用。若取走支架上的手机;则吸盘受到玻璃表面的摩擦力 变小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】大气压;变小。
【解答】解: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玻璃上,
静止时处于平衡状态,即受力平衡,在竖直方向上摩擦力和重力平衡,若取走支架上的手机,重力减小,摩擦力就变小。
故答案为:大气压;变小。
【变式3-1】如图所示,把一根两端开口的细玻璃管,通过橡皮塞插入装有红色水的玻璃瓶中,从管口向瓶内吹入少量气体后,瓶内的水沿玻璃管上升的高度为h。把这个自制气压计从1楼带到5楼的过程中(对瓶子采取了保温措施),观察到管内水柱的高度发生了变化,下列说法错误的是( )
A.往瓶内吹气后,瓶内气压大于瓶外大气压
B.水柱高度h增大,说明大气压降低了
C.水柱高度h越小,瓶内外的气体压强差越大
D.上楼的过程中,给瓶子保温是为了避免温度对测量结果的影响
【答案】C。
【解答】解:A.往瓶内吹气后,瓶内气压大于瓶外大气压,压着瓶内的水沿玻璃管上升,故A正确。
B.水柱高度h增大,说明内外气压差变大了,故说明外界大气压降低了,故B正确。
C.水柱高度h越小,瓶内外的气体压强差越小,故C错误。
D.上楼的过程中,给瓶子保温是为了避免温度对测量结果的影响,故D正确。
故选:C。
【变式3-2】如图所示,a、b两管由橡皮塞密封在瓶口,a管上端开口,下端与气球紧密相连,b管两端开口。当只从a管向里吹气时,气球体积 变大 ;当只从b管口往外抽气,气球体积 变大 。(均选填“变大”、“变小”或“不变”)
【答案】变大;变大。
【解答】解:当只从a管向里吹气时,气球内气体质量增大,气球内部气压变大,气球体积变大;当只从b管口往外抽气,容器内气压减小(即球外气压减小),而气球内部气压较大(等于外界大气压),气球体积变大。
故答案为:变大;变大。
考点4 估测大气压值实验
【典例4-1】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。
【答案】1.04×105;①排空注射器内的空气;②摩擦力。
【解答】解: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;
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,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,活塞左右都受到大气压力,相互抵消,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:1.04×105;①排空注射器内的空气;②摩擦力。
【变式4-1】小明利用如图所示的装置测量大气压的大小,其中弹簧测力计和2mL注射器的自重可忽略不计,活塞与针筒之间气密性很好,但摩擦较大。他进行了如下实验:
(1)拔去橡皮帽,将活塞推至底端,当绳端钩码加至2N时,针筒相对活塞开始向右移动,此时弹簧测力计示数为1.5N,则活塞与针筒间的摩擦力为 1.5 N,若绳端钩码增加为3N,则弹簧测力计的示数将 不变 (增大/减小/不变)。
(2)为减小活塞与针筒之间的摩擦,小明找来润滑油涂在活塞与针筒壁上,再次测量后发现摩擦减到很小可忽略。于是他重新将活塞推至底端,用橡皮帽密封小孔。当弹簧测力计示数为3.9N时,针筒相对活塞开始向右移动。又测得针筒全部刻度的总长度为 5.00 cm,则小明所测得的大气压强的值为 9.75×104 Pa。
(3)小明发现将活塞推至底端时,注射器前端小孔内的气体无法排尽,这将使得大气压的测量值 偏小 (偏大/偏小/不变)。
【答案】(1)1.5;不变;(2)5.00;9.75×104;(3)偏小。
【解答】解:(1)该实验中以针筒为研究对象,当注射器中的活塞开始滑动时,利用二力平衡原理来测出大气对活塞的压力,所以拔去橡皮帽,将活塞推至底端,当绳端钩码加至2N时,针筒恰由静止开始向右移动,此时弹簧测力计示数为1.5N,则活塞与针筒间的摩擦力为1.5N,若绳端钩码增加为3N,则弹簧测力计的示数将不变;
(2)由图可知,刻度尺的分度值是0.1cm,针筒全部刻度的总长度为5.00cm,已知注射器的容积是2mL=2cm3,活塞的面积S==,
将测量结果代入压强公式得:p===9.75×104 Pa;
(3)当注射器气体无法排尽时,拉力F的值会减小,由p=可知,所测大气压值会偏小。
故答案为:(1)1.5;不变;(2)5.00;9.75×104;(3)偏小。
【变式4-2】小明做“估测大气压强”实验,装置如图所示:
(1)小明应采用 甲 (甲/乙)图的装置来估测大气压强,若采用另一装置,所测结果将偏 大 (大/小);
(2)实验步骤如下:
A.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;
B.用细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,当注射器的活塞刚开始滑动时记下测力计示数F=7.2N;
C.读出注射器的容积V,如图丙;
D.如图丙,用刻度尺测出注射器的全部刻度长度L= 6.00 cm;
(3)思考并回答:
①实验步骤A的目的是 排尽筒内空气 ;
②用测得的物理量计算大气压强值p= 9.6×104Pa ;
③小明正确使用测量仪器,且读数正确,该实验过程中导致误差的因素是 注射器内的空气没有排尽 (写出一种);
(4)若使用如图丁所示的b注射器实验,拉力达到弹簧测力计的最大测量值时,仍未拉动活塞,则应该改选图示的 a (a/c)注射器进行实验。
【答案】(1)甲;大;(2)6.00;(3)①排尽筒内空气;②9.6×104Pa;③注射器内的空气没有排尽;(4)a。
【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,由p=可知,会使测量值偏大,因此小明选用甲装置,不宜采用乙图装置来估测大气压强。
(2)如图丙,该刻度尺的分度值为0.1cm,用刻度尺测出注射器的全部刻度长度L=8.00cm﹣2.00cm=6.00cm。
(3)①实验步骤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。
②注射器活塞的面积为S=,由二力平衡的条件可知F=pS=p,
注射器的容积V=4.5mL,则大气压强值p===9.6×104Pa。
③实验测出的大气压值比大气压强的实际值偏小,产生原因可能是注射器内的空气没有排尽。
(4)由p=知,因为容积大的注射器,横截面积大,需要的拉力大,会超过弹簧测力计的量程,所以选项较细的注射器好一些,故选a。
故答案为:(1)甲;大;(2)6.00;(3)①排尽筒内空气;②9.6×104Pa;③注射器内的空气没有排尽;(4)a。
巩固训练
一、选择题。
1.(2022•兰陵县模拟)下列现象,与大气压无关的是( )
A.马德堡半球实验B.用注射器注射药液
C.用吸管喝牛奶D.塑料吸盘挂钩
【答案】B。
【解答】解:ACD、马德堡半球实验、用吸管喝牛奶和塑料吸盘挂钩都证明了大气压强的存在,故ACD错误。
B、用注射器注射药液和大气压无关,故B正确。
故选:B。
2.(2022春•满洲里市期末)如图所示为托里拆利实验的装置图,下列表述正确的是( )
A.将玻璃管稍微倾斜,管内外水银面高度差将变大
B.向槽中继续注入水银,管内外水银面高度差将变小
C.使用更粗一些的等长的玻璃管,管内外水银面高度差将不变
D.将玻璃管稍微向上提起但没有离开液面,管内外水银面高度差将变大
【答案】C。
【解答】解:
A、若将玻璃管稍稍倾斜,不能改变大气压的大小,管内外水银面的高度差将不变,故A错误;
B、向槽中继续注入水银,不能改变大气压的大小,管内外水银面高度差不变,故B错误;
C、使用更粗一些的等长的玻璃管,不能改变大气压的大小,管内外水银面高度差不变,故C正确;
D、将玻璃管稍微向上提起但没有离开液面,不能改变大气压的大小,管内外水银面高度差不变,故D错误。
故选:C。
3.(2022秋•西城区校级期中)如图所示,当用吹风机对着倒扣在水中的圆底烧瓶吹热风,关于瓶内液面变化正确的说法是( )
A.不变B.上升C.下降D.无法判断
【答案】C。
【解答】解:倒扣在水中的圆底烧瓶内有密闭的空气,当用吹风机吹热风时,瓶内空气吸收热量,温度升高,体积增大,空气压强增大,所以烧瓶内水面会下降。
故选:C。
二、填空题。
4.(2022•寻乌县三模)如图所示,在装有适量水的盘子中央,固定一支点燃的蜡烛,然后将一个透明的玻璃杯倒扣在蜡烛上,蜡烛火焰因缺氧很快熄灭,此时,盘中的水在 大气压 的作用下进入杯中,杯内外水面高度差将 变大 (填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】大气压;变大。
【解答】解:蜡烛在杯内燃烧时,消耗杯中的氧气,使杯中的气压减小,小于外界大气压,盘中的水在外界大气压的作用下,被压入杯中,杯内外水面高度差将变大。
故答案为:大气压;变大。
5.(2022•沙坪坝区校级开学)德国奥托•格里克所做的 马德堡半球实验 有力地证明了大气压的存在。意大利物理学家及其同伴通过实验第一次测出大气压强的大小,在这个实验中,测出的大气压强跟 76 cm高的汞柱产生的压强大小正好相等。
【答案】马德堡半球实验;76。
【解答】解:马德堡半球实验有力的证明了大气压强的存在,托里拆利通过实验测出大气压强的大小等于76cm高的汞柱产生的压强大小正好相等。
故答案为:马德堡半球实验;76。
6.(2022•宜兴市校级二模)物理知识在生活中有广泛的应用,用吸管吸饮料瓶中的饮料是利用了 大气压 ;拍打衣服灰尘脱落,是由于灰尘具有 惯性 ;使用高压锅是为了 提高 (提高/降低)水的沸点而增大气压。
【答案】大气压;惯性;提高。
【解答】解:用吸管吸饮料瓶中的饮料的原理是吸管内的气压小于外界大气压,大气压将饮料压入嘴中,故利用的是大气压工作的。
拍打衣服灰尘脱落,衣服运动,是由于灰尘具有惯性,保持静止状态,灰尘与衣服分开,从而使灰尘脱落。
气压越大,液体的沸点越高,使用高压锅是为了增大水的沸点。
故答案为:大气压;惯性;提高。
7.(2022•合肥三模)如图,在密闭性很好的玻璃瓶里装一些水,取一段两端开口的细玻璃管,让玻璃管穿过橡皮塞插入水中,把此装置从某山上的A位置带到B位置的过程中,发现玻璃管中液面下降了,由此可判断,B位置的海拔更 低 。(选填“高”或“低”)
【答案】低。
【解答】解:图中是利用气压计测出大气压的值,把乙装置从某山上的A位置带到B位置的过程中,发现玻璃管中液面下降了,大气压随着高度的增加而减小,所以,海拔越低,气压越高。由此可判断,B位置的海拔更低。
故:低。
三、实验探究题。
8.(2022•博望区校级一模)某物理探究小组用注射器、量程足够大的弹簧测力计、刻度尺去测大气压的值。主要实验步骤如下:
A.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;
B.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,水平向右慢慢拉动注射器筒;
C.如图所示,当注射器的活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F(即大气对活塞的压力),读取注射器的容积V;
D.用刻度尺测出注射器的全部刻度的长度L。
(1)大气压力的测量原理是 二力平衡 。
(2)活塞的横截面积S= 。(用题目中的字母表示)
(3)如果注射器漏气会导致所测量的大气压值 偏小 。(选填“偏小”或“偏大”)
(4)为消除活塞与针筒间的摩擦力对实验的影响,莉莉采用了图乙装置,将注射器筒固定在水平桌面上,排尽注射器内的空气,用橡皮帽封住注射器的小孔,活塞通过水平细线与烧杯相连,向烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得杯与水的总质量为m1;然后从烧杯中向外缓慢抽水,当抽出水的质量为m2时,活塞又开始向右滑动,则所测大气压的值应 。(用题目给的物理量字母表达)
【答案】(1)二力平衡;(2);(3)偏小;(4)。
【解答】解:(1)当注射器中的活塞开始滑动时,利用二力平衡原理来测出大气对活塞的压力;
(2)根据V=SL得:
活塞的横截面积 S=;
(3)注射器漏气会导致压力F的值偏小,由p=可知,测得的大气压强的值也会偏小;
(4)当注射器中的活塞开始向左滑动时,活塞水平方向受到大气压力、摩擦力和水杯的拉力,则:f+F=m1g;
当注射器中的活塞开始向右滑动时,对活塞受力分析有:F﹣f=(m1﹣m2)g;
两式联立解得:F=,f=,
所以测大气压的值为:p===。
故答案为:(1)二力平衡;(2);(3)偏小;(4)。
9.(2022春•兴化市期末)为了测量大气压强,小明选择的器材有:2.5mL的注射器、0~10N的弹簧测力计、刻度尺和细线。
(1)实验中,利用了测力计对活塞的拉力与大气对活塞的压力 二力平衡 这一原理,从而通过计算得到大气压强。
(2)实验步骤如下:
①如图甲,用刻度尺测出注射器有刻度部分的长度l= 4.00 cm。
②如图乙,把注射器活塞推至筒的底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,水平向右慢慢拉动注射器筒。当注射器中的活塞开始滑动时,记录弹簧测力计的示数F= 6.2 N。
③小明所测得的大气压强值为 0.992×105 Pa。
(3)同组的小华发现注射器顶端装针头处的空气无法排尽,则测得的大气压值 偏小 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)二力平衡;(2)4.00;6.2;9.92×104;(3)偏小。
【解答】解:(1)实验中,利用了测力计对活塞的拉力与大气对活塞的压力二力平衡这一原理,测力计对活塞的拉力与大气对活塞的压力大小相等,从而通过计算得到大气压强;
(2)由图甲可知:注射器有刻度部分的长度L=4.00cm;由图乙可知:弹簧测力计的分度值是0.2N,所以拉力大小是6.2N;
注射器容积V=2.5mL=2.5cm3,故活塞的横截面积为S===0.625cm2=6.25×10﹣5m2;
则所测大气压强:p===9.92×104Pa;
(3)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。
故答案为:(1)二力平衡;(2)4.00;6.2;9.92×104;(3)偏小。
四、解答题。
10.(2022春•鼓楼区校级期中)如图所示,喜欢动手做实验的小华将三根生日蜡烛插在剥了壳的熟鸡蛋上,把点燃的蜡烛放入倒立的、比鸡蛋小的空瓶口下方(图甲),放手后鸡蛋被吸入瓶中(图乙)。请你用学过的物理知识解释该现象。
【解答】答:因为蜡烛在燃烧过程中,瓶中的空气受热膨胀体积变大,会被挤出瓶子一部分。当蜡烛燃烧完之后用剥壳的熟鸡蛋堵住瓶口时,瓶内气体温度降低,气压减小,而瓶外气压不变,瓶外大气压着鸡蛋进入瓶中。
11.(2022春•江夏区期中)如图所示,第一次准确测出大气压值的实验是 托里拆利实验 ,它是用等效的思想,使大气压等于它所能托起 水银柱产生 的压强。因此实验中无论玻璃管倾斜,下降或上提(管口不离开下面容器内液面),玻璃管内液面到下面容器内液面的 高度差 不变。在实验中玻璃管内液面的上方是 真空 。如果实验中不小心,让玻璃管中进入了少量空气,测量结果会 偏小 。
【答案】托里拆利实验;水银柱产生;高度差;真空;偏小。
【解答】解:(1)第一次准确测出大气压数值的实验是托里拆利实验,一标准大气压等于76cmHg柱产生的压强;
(2)在管口不离开水银槽内水银面的情况下,无论玻璃管倾斜,下降或上提,管内水银柱的高度差均不变;
(3)在实验中玻璃管内液面的上方是真空;实验时管中不慎进入少量空气,则空气会产生一定的向下的压强,使管中水银柱高度将减小。
故答案为:托里拆利实验;水银柱产生;高度差;真空;偏小。
12.(2022春•朝阳区校级期中)如图所示的甲、乙中,表示自制气压计的是 乙 (选填“甲”或“乙”)。将此气压计从山下拿到山上,管中液面将 上升 (选填“上升”“下降”或“不变”)。
【答案】乙;上升。
【解答】解:甲瓶内装满水,没有空气,瓶内没有气压,外部气压发生变化时不会引起玻璃管内液柱高度的变化,无法判断大气压的变化;而乙瓶内有空气,瓶内有气压,能判断大气压的变化,所以选择乙;
将此气压计从山下拿到山上,瓶内气体的压强不变,所处高度变高,外界大气压随高度的增加而减小,此时在瓶内外气压差的作用下,会有一部分水被压入玻璃管,因此管内液面上升。
故答案为:乙;上升。
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