专题2.3-1　大气的压强——大气压强的存在和大小

1.大气压强的存在

(1)含义：大气会向各个方向对处于其中的物体产生力的作用，大气的压强简称大气压。

(2)存在证据：马德堡半球实验、覆杯实验、吸饮料、吸盘挂钩等。

马德堡半球实验不仅证明了大气压的存在，而且还证明了大气压很大。

【拓展】① “大气压”与“气压”(或部分气体压强)是有区别的，如高压锅内的气压指部分气体压强，高压锅外称大气压。

②生活中应用大气压的例子：吸饮料、紧贴在墙面上的吸盘、水泵抽水等都利用了大气压。

2.大气压的大小

(1)测量工具：①空盒气压计：携带和使用较方便。

②水银气压计：测量比较精确。

(2)大气压的值：1标准大气压＝1.01×105帕＝760毫米汞柱，1毫米汞柱约133帕。

【注意】医生用注射器吸药液时是利用大气压，而注射药液时是通过人为方式增大压强，并非大气压的作用。

1.大气压强实验探究

(1)在一个玻璃杯里盛满水，杯口覆盖一张硬纸片。用手托住纸片，把杯子倒转过来。把托纸片的手移开后，观察水是否会流出来，并解释观察到的现象。

现象：水不会流下来；原因：杯子内部没有气体，外界气压大于内部气压。

(2)用吸管吸牛奶盒内的牛奶，当牛奶吸完后继续吸，观察牛奶盒会发生什么变化，并对观察到的现象作出解释。

现象：牛奶盒变扁；原因：牛奶盒内部气压小于外界气压。

(3)将一只薄膜塑料袋放入广口瓶内，使塑料袋尽可能贴近瓶壁。将袋口沿瓶口翻过来，用橡皮筋紧紧扎在瓶口上。试试看，你能否将塑料袋从瓶内拉出来，并解释实验现象。

现象：塑料袋较难被拉出；原因：塑料袋与瓶壁之间气体少，气压小。

2.大气压的测量

大气压的大小可以用空盒气压计或水银气压计测量。大气压随着高度发生变化，高度越高，大气压越小。在海平面附近，大气压的数值接近于1.01×105 Pa(即760 mmHg)。人们通常把这个大气压称为标准大气压。

例1 小虹在国庆长假期间，参加了集体爬山活动，回到家发现在山顶喝剩下的矿泉水瓶子变瘪了，这是由于(　　)

A．山顶温度高，地面温度低   B．山顶压强大，地面压强小

C．山顶温度低，地面温度高   D．山顶压强小，地面压强大

【答案】D

【解析】根据大气压随着高度的增加而减小可知，山顶气压低，地面气压高，瓶子内部气压小于外部气压，导致瓶子变瘪。

例2 一根一端封闭的玻璃管竖直立在水银槽上，玻璃管上A处有一小洞，洞口用塞子塞住防止侧漏。在1个标准大气压的作用下，玻璃管内水银柱的高度可达760毫米。若玻璃管没有竖直放置，则管内水银柱的高度     (选填“>”、“=”或66 ”)760毫米；如图，若拔出A处塞子，将看到            。

【答案】=    A处下方的水银柱下降，直至与水银槽中的液面相平，A处上方的水银柱向上运动，直至到达顶部。

【解析】若将玻璃管倾斜一些，虽然玻璃管中水银柱的长度变长，但高度不变，仍为760毫米。

1.下列现象中能说明存在大气压的是(    )

A.火箭升空过程不断喷射高温燃气

B.坦克装有宽大的履带

C.医生推动活塞给病人注射药液

D.用吸管将杯中饮料吸入口中

【答案】D

【解析】火箭点火后从尾部猛烈喷出燃气，对气体施加一个向后的作用力，从而使火箭受到气体对它施加的一个向前的反作用力，才使火箭得到向前的动力，这说明物体间力的作用是相互的，故A不符合题意；坦克装有宽大的履带，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强，故B不符合题意；医生向病人体内注射药液是利用了人的推力，与大气压无关，故C不符合题意；用力吸气，吸管内的气压小于外界大气压，饮料在外界大气压的作用下，被压入口腔内，所以利用了大气压，说明了大气压的存在，故D符合题意。故选D。

2.下列事例中不是利用大气压的是(    )

A.把吸盘式挂衣钩紧贴到墙上后可挂衣服

B.用胶头滴管吸取药液

C.茶壶的盖上留一小孔，水才容易倒出来

D.用力压打气筒的活塞，把气充进轮胎中

【答案】D

【解析】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紧地压在墙壁上了，故A不符合题意；用滴管移取药液，要先把滴管橡胶内的空气挤出，在外界大气压的作用下，药液就被压进滴管里，故B不符合题意；若茶壶的盖上没有小孔，当壶内的水流出一部分后，壶内气压减小，小于外界大气压，大气压压着壶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C不符合题意；人用力压打气筒的活塞，是人的推力把气充进轮胎中，与大气压无关，故D符合题意。

3.把玻璃杯盛满水，用硬纸盖住，再倒过来，如图甲所示，纸片能将杯中的水托住。之后，若将杯子慢慢转动，如图的乙、丙所示，则(    )

A.杯子刚一转动，纸片就不能将水托住

B.杯子转动到图乙所示位置时，纸片才不能将水托住

C.杯子转动到图丙所示位置时，纸片才不能将水托住

D.杯子转到任何位置，纸片都能将水托住

【答案】D

【解析】大气向各个方向都有压强。

4.某同学自制一支水银气压计，测得的数据比实际数据偏低，其主要原因是(    )

A.水银槽内水银过多   B.玻璃管内进入空气  C.玻璃管太粗  D.玻璃管粗细不均匀

【答案】B

【解析】测得的实验数据偏低，说明玻璃管中有一小部分空气，抵消了大气压的部分作用效果，故选B。

5.上升的氢气球，升到一定高度就会破裂，产生这种现象的原因是(    )

A.高空中的大气压强变大，把气球压破

B.气球被太阳晒破

C.高空中大气压强变小，气球向外膨胀，把气球胀破

D.以上三种情况都有可能

【答案】C

【解析】大气压随着高度的增加而减小，氢气球升到一定高度后球内气压比大气压大，气球被胀破。

6.在教学创新展示活动中，王老师演示了如图所示实验，把一个吸盘用力按压在玻璃罩内侧的顶端，吸盘静止(如图所示)，然后抽取密闭玻璃罩中的空气，过了一会儿吸盘掉落。下列分析正确的是(    )

A.抽气前吸盘受到向上的力小于受到的重力

B.抽气前吸盘受到向上的力等于受到的重力

C.抽气后吸盘掉落是由于受到的重力增大

D.抽气后吸盘掉落是由于玻璃罩内气压减小

【答案】D

【解析】抽气前吸盘内气压小于外部大气压，吸盘受到向上的力大于受到的重力，故A、B错误；抽气后，吸盘内留有少量的空气，玻璃罩内气体的压强减小，当玻璃罩内气体压强小到不能支撑吸盘时吸盘就会掉下来，故C错误，D正确。

7.在冬季，剩有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觉得很紧，不易拔出来，其主要原因是(    )

A.软木塞受潮膨胀

B.瓶口因温度降低而收缩变小

C.瓶内气体因温度降低而把瓶塞吸住

D.瓶内气体因温度降低而压强减小，大气压把瓶塞压紧

【答案】D

【解析】在气体的质量和体积不变的情况下，温度越低压强越小。

8.科学探究需要收集和处理数据，在已有大量数据时，要想更容易地了解情况并找出规律，对数据处理的方法就显得十分重要。下表给出的是大气压跟对应高度的一些测量数据，根据你对数据的处理分析，你认为大气压随高度变化有什么规律?若某地的大气压强为7.0×104帕，请你推测一下当地的高度。

【答案】随高度的增加，大气压逐渐减小；大气压强为7.0×104帕时，当地高度大约为3000米。

【解析】(1)根据数据画出P-h图象，由图可知：大气压随高度的增大而减小．

(2)7.0×104Pa在8.0×104Pa和6.2×104Pa之间，因此高度在2km和4km之间，约为3000m．

1．将一满罐“纯净水”(高约40 cm)开口朝下放在水中，如图所示，结果是(　　)

A．仍是满罐水  

B．水将流出一部分

C．水将全部流出 

D．以上答案都不对

【答案】A

【解析】一个标准大气压可以支撑约10 m高的水柱，罐内的水被大气压支撑着，故罐内的水的高度不变。

2．(衢州中考)小柯设计了一个“不用绳子扎口的气球”，如图所示，先将气球放入玻璃瓶中，再将球口紧套在玻璃瓶口，从抽气口抽气，观察到气球变大；停止抽气后，马上用橡皮套封住抽气口，此时气球不用绳子扎，也能保持膨胀状态。假设抽气前后气球内的气压分别是p1、p2，瓶内的气压分别是p3、p4，则下列关系正确的是(　　)

A．p1<p2          B．p1＝p2      C．p3<p4          D．p3＝p4

【答案】B

【解析】气球内气体与大气相通，所以气球内的气压始终与大气压相同，所以p1＝p2瓶内抽气气压减小当气球内的气压大于瓶内气压时气球膨胀，气压差越大气球越大。抽气后P4气压小于P3。

3．在验证大气压存在的覆杯实验中，小柯认为：“实验中纸片不掉落完全是因为纸片被杯口的水粘住了，而与大气压无关。”下列能帮助小柯改变这种想法的实验是(　　)

A．如图甲，换用不同种类的纸片做覆杯实验，纸片都不掉落

B．如图乙，覆杯实验中将杯口朝向不同方向，纸片均不掉落

C．如图丙，将一张湿纸覆盖在空杯子的杯口，倒转杯子纸片不掉落

D．如图丁，在密闭钟罩内做覆杯实验，抽出钟罩内的空气的过程中纸片掉落

【答案】D

【解析】图甲中，换用不同种类的纸片做覆杯实验，紙片都不掉落，都可以证明大气压的存在，不能反驳小柯的想法，不合题意；图乙中，覆杯实验中将杯口朝向不同方向，纸片均不掉落，可证明大气向各个方向都有压强，不能反驳小柯的想法，不合题意；图丙中，将一张湿纸覆盖在空杯子的杯口，倒转杯子纸片不掉落，可证明大气存在向上的压强，不能反驳小柯的想法，不合题意；图丁中，在密闭钟罩内做覆杯实验，抽出钟罩内空气的过程中纸片掉落，说明没有空气时，没有了气压，也就无法托住水和纸片，这说明实验中纸片不掉落是因为受到大气压的作用，而不是纸片被杯口的水粘住了，可反驳小柯的想法，符合题意．故选D．

4．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，这样消毒液就不会从下端流出，使用时将封盖掰开，消毒液会自动向下流入药棉中。下列说法正确的是(　　)

A. 封盖没有掰开时，消毒液不受重力的作用

B. 封盖没有掰开时，消毒液是被大气压托住的

C. 封盖掰开后，消毒液不再受重力的作用

D. 封盖掰开后，消毒液不再受大气压的作用

【答案】B

【解析】　消毒液一定受重力的作用，与封盖是否掰开无关，故A、C错误；使用前，封盖把上端封闭，外界大气压将消毒液托住，使消毒液不会流出，故B正确；使用时，打开封盖，上部与外界大气相通，消毒液受到上面向下的大气压和下面向上的大气压相等，消毒液在重力作用下向下流入药棉中，故D错误。

5．如图所示，煤气管道包括户外和户内两部分，两者之间连接着一只煤气表。工人师傅给每户安装完户内管道后，都要检查一下管道是否漏气。有一种检测装置，在两端开口的透明U形管中装有水，当U形管两端压强相等时，两侧水面相平。检测时，关闭开关，用力向户内管道口Y内吹气，然后迅速将U形管的Y′一端与Y相连接，U形管内水面出现高度差，继续观察U形管中水面的变化(　　)

A．若水面高度差逐渐增大，则表明不漏气

B．若水面高度差逐渐减小，则表明不漏气

C．若水面高度差保持不变，则表明漏气

D．若水面高度差保持不变，则表明不漏气

【答案】D

【解析】　由题意可知，当户外管道关闭后，向户内管道用力吹气时会使管道内的压强大于外界大气压强，此时再将户内管道和U形管相连后，两端会出现高度差。如果户内管道不漏气，则U形管两端水面高度差保持不变。

6．如图所示是一个自制的气压计，小明用托盘托着它从山脚爬到山顶，发现玻璃管内水柱高度变高了。

(1)水柱高度变高的原因是瓶外大气压随高度的升高而         (填“增大”“减小”或“不变”)。

(2)水柱高度变高后，瓶内气体体积增大，质量不变，瓶内气体的密度        (填“变大”“变小”或“不变”)。

【答案】减小   变小

【解析】　(1)小明用托盘托着它从山脚爬到山顶，发现玻璃管内水柱高度变高了，主要是因为瓶外大气压随高度的升高而减小，瓶内的水在瓶内气压作用下被压入玻璃管中，即水柱升高。(2)水柱高度变高后，瓶内气体体积增大，质量不变，根据密度公式ρ＝可得，瓶内气体的密度变小。

7．如图所示，取一只大试管装满水，再取一只外径略小于大试管内径的小试管，口向上装填于大试管中。然后将两试管倒转，使口悬空向下，此时大试管中的水会             ，小试管会         ，这种现象是         作用的结果。

【答案】从缝隙中流出   上升  大气压

【解析】　当试管倒置时，水会由于重力作用流出，同时管内的气压会减小，小于外界大气压，于是小试管便会在大气压的作用下上升。

8．洋洋同学家的卫生间下水道堵塞了，他爸爸利用吸盘很快就将下水道疏通了。为此他突然联想到所学过的大气压知识，于是洋洋和瑞瑞同学合作，利用吸盘设计了一个估测大气压的实验方案。

【方案设计】　①用刻度尺测出吸盘的直径D。

②将吸盘四周沾上水，挤出里面的空气压在光滑的水平地面上。

③用力竖直往上拉吸盘柄，直到吸盘脱离地面，如图所示，根据经验估测拉脱吸盘所需拉力的大小。

④计算出当地的大气压。

【评估交流】　洋洋同学说：我们的实验原理是          ，操作过程规范，较方便地估测出了大气压。

瑞瑞同学说：在操作过程中，我发现存在                                     等问题，尽管我们的操作规范，但估测的结果误差较大。

洋洋认真思考后，同意了瑞瑞的意见，然后他们继续一起探讨如何改进方案，尽量减小测量误差。

根据洋洋和瑞瑞同学的实验记录及自我评估情况，请你回答：洋洋和瑞瑞测出的大气压p＝

        (用字母表示)；实验时洋洋同学将吸盘四周沾上水，这样做的目的是                 。要准确测量大气压，应该利用课本中介绍的             进行测量。

【答案】p＝   吸盘中的气体没有挤尽、拉脱所需力的大小估测偏差大       防止外面的气体进入吸盘   气压计

【解析】　根据题意知，测大气压的原理应是p＝，导致测量结果误差较大的两大原因有：吸盘内还有空气，使F减小，p减小；估测拉脱的力偏差较大等。根据S＝πr2＝π()2＝；p＝＝＝。

9．1654年，在德国马德堡市曾经做过一个著名的马德堡半球实验(如图甲)，把两个半径20 cm的铜制空心半球合在一起，抽去里面的空气，总共用了16匹马把两个半球拉开。

(1)如果当时大气压的值为105 Pa，把半球看成一个圆盘，那么拉开半球的拉力是多少牛？

(2)如果图乙是某学校实验室供教学用的半球，只需4个人便可拉开，其原因是              ?

(3)如图丙是同学们用高压锅模拟马德堡半球实验。如果他们没有抽气机，应怎样将高压锅里的空气尽量排出呢？请写出你的办法。

【答案】(1)1.256×104 N  (2) 半球半径小(或表面积或体积较小)  (3) 在高压锅内放少量水加热沸腾赶走里面的空气，然后盖严锅盖，让其冷却

【解析】(1)大气产生的压力为F＝pS＝105 Pa×3.14×(0.2 m)2＝1.256×104 N(或12560 N)。

则拉开半球的拉力是1.256×104 N。

(2)半球半径小(或表面积或体积较小)。受到的大气压力较小；半球没有抽成真空；半球气密性差等。(答出一点原因即可)。

(3)在高压锅内放少量水加热沸腾赶走里面的空气，然后盖严锅盖，让其冷却(或其他合理答案)。