第八章 压强 第三节 气体压强.docx
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第八章压强第三节气体压强
第八章压强
第三节气体压强
【知识点一】大气压
1.概念:
大气对浸没在它里面的物体的压强叫做大气压强,简称大气压。
一般用P0表示。
说明:
“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.产生原因:
因为空气受重力并且具有流动性。
【知识点二】证明大气压存在的实验
1.实验证明:
历史上著名的实验——马德堡半球实验(图1)。
2.模拟小实验:
覆杯实验(图2)、瓶吞鸡蛋实验(图3)、皮碗模拟马德堡半球实验(图4)。
【经典例题】
例1.下列都是《科学》课本中的实验,用来说明大气压强存在的是( )
A橡皮塞跳起B筷子提米C覆杯实验D向两球之间吹气
例2.
在如图所示的现象中,与大气压无关的是( )
【巩固练习】
1.
小明在玻璃杯内盛满水,杯口盖上一张硬纸片(不留空气),然后托住纸片,将杯子倒置或倾斜,水都不流出,纸片也不掉下(如图5所示)。
对整个探究活动的分析正确的是( )
A.探究的问题:
大气压强有多大
B.探究的假设:
大气对各个方向都有压强
C.探究的目的:
研究水的重力与大气压力的关系
D.探究的结论:
大气向各个方向的压强相等
2.下列实例中不属于利用大气压的是()
A.锅炉液位计B.抽水机抽水C.钢笔吸墨水D.吸盘
3.钢笔一甩,钢笔水就被甩出,这是由于钢笔水具有,吸钢笔水是利用了的作用。
4.如图所示的现象中,能用大气压强解释的是()
【知识点三】大气压的测定及测定仪器
1.测定出大气压数值的实验:
托里拆利实验(图6)。
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在下降,这时管内外水银面的高度差约为760mm。
3.原理分析:
在管内,与管外液面相平的地方取一液片,因为液体不动故液片受到上下的压强平衡。
即向上的大气压=水银柱产生的压强。
4.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)
5.常用测定仪器:
水银气压计、金属盒气压计(无液气压计)。
6.大气压的单位:
帕斯卡(国际制)Pa,除了用国际单位制中压强的单位帕斯卡来表示外,还常用厘米汞柱、毫米汞柱和标准大气压来表示。
1标准大气压
。
7.说明:
(1)实验前玻璃管里水银灌满的目的是:
使玻璃管倒置后,水银上方为真空;若未灌满,则测量结果偏小。
(2)本实验若把水银改成水,则需要玻璃管的长度为10.3m
(3)将玻璃管稍上提或下压,管内外的高度差不变,将玻璃管倾斜,高度不变,长度变长。
【经典例题】
例1.如图7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,管内外水银柱长度将不变
B.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变大
C.向槽中继续注入少量水银,管内外水银面高度差将变小
D.使用更粗一些的等长玻璃管,管内外水银面高度差将不变
例2.在做托里拆利实验时,不小心玻璃管中留有少量残余空气,那么大气压强的测量值将真实值(选填:
“大于”、“小于”或“等于”),若长管顶部穿一小孔,水银将。
例3.在长约1米、一端封闭的玻璃管里灌满水银,用手指将管口堵住,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,如图8所示。
(1)为了测得大气压的值,这时必须测量。
如果将此装置拿到比地面低得多的矿井底部,那么所观察到的现象应该是。
(2)某同学也利用此装置,把水银换成水,将玻璃管灌满水后倒插在水槽内时,管中的水柱下降
,如果这时在管顶开一个小孔,水柱向上喷出。
(均选填“会”或“不会”)
【巩固练习】
1.
如图9所示,小伟想估测大气压的大小,他设计的实验方案如下
A.记录弹簧测力计的示数为F,这就是大气对吸盘的压力
B.将蘸水的塑料挂衣钩的吸盘放在光滑玻璃板上,用力挤压吸盘
C.用弹簧测力计勾着挂钩缓慢向上拉,直到吸盘脱离玻璃板面
D.量出吸盘与玻璃板接触面的直径,计算出吸盘与玻璃板的接触面积为S
E.根据P=F/S,计算出大气压的大小P
(1)小伟由于疏忽,将前三项的顺序写颠倒了,正确的顺序是;
(2)实验中小伟将蘸水的吸盘放在光滑玻璃板上,用力挤压吸盘的目的是什么?
;
(3)如果实验中小伟所用的弹簧测力计的量程是0—5N,吸盘与玻璃板的接触面积是10cm2,他(填“能”或“不能”)测出大气压的大小(设大气压约为1.0×105Pa);
(4)要册数大气压的大小,你认为实验中所选吸盘的面积应尽量(填“大一些”或“小一些”);
(5)小伟通过实验测出的大气压值与1标准大气压值相差很大,他分析,可能是测得的吸盘的面积不准确,也可能是吸盘与玻璃板面脱离时,弹簧测力计的读数不准确,还可能是(写出一条即可);
(6)小伟又把玻璃板分别斜放、立放,使弹簧测力计向不同方向拉吸盘,也都测出了大气压的值。
这说明大气压的方向是
。
【知识点四】大气压的特点与应用
1.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。
③大气压随高度的变化是不均匀的,低空大气压减小得快,高空减小得慢。
2.压强与其它因素的影响:
①一切液体的沸点,都是气压减小时降低,气压增大时升高。
②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。
3.大气压的应用:
活塞式抽水机和离心水泵、玻璃粘钩、吸管、针筒、人体呼吸
【经典例题】
例1.一位小朋友的氢气球不小心脱手升到了空中,当气球升到高空时发生了破裂。
以下关于气球升到高空破裂的原因,分析正确的是()
A.高空大气压增大,气球体积减小,将气球压破B.高空大气压增大,气球体积增大,将气球胀破
C.高空大气压减小,气球体积增大,将气球胀破D.高空大气压减小,气球体积减小,将气球压破
例2.用高压锅煮食物时,因为高压锅良好的密封性,使水蒸气不易外泄而增大了锅内气压,提高了水的________,从而提高水温,所以容易煮熟食物。
【巩固练习】
1.甲同学做托里拆利实验,测得管内外水银面高度差约76cm,乙同学采取下面哪个措施可以改变这个高度差( )
A.往水银槽内加少量水银B.用粗一些的玻璃管做实验
C.把玻璃管往上提一提,但不出水银面D.把实验移到高山上去做
2.大气压强与人们的日常生活关系密切,以下事实属于大气压强应用的是()
A.载重量较大的汽车有许多车轮B.用吸管很容易从瓶中吸取饮料
C.人能轻松地浮在死海的海面上D.拦河坝的截面上窄下宽呈梯形
3.图10所示的菜刀在离刀口不远处有一排透气孔。
使用这种菜刀的时候,透气孔中的空气会在菜片和刀面之间形成一隔层,避免在作用下菜片沾刀,同时能(填“增大”或“减小”)切菜的阻力。
4.
在矿泉水瓶的同一高度不同位置扎l2个小孔,往瓶内加入适量的水,从瓶口正上方往下看,可以看到水向四周喷出的距离都相同,如图11所示,此现象表明:
同一深度,水向各个方向的压强大小__________。
若此时盖上瓶盖并拧紧,水就不再喷出,这是由于瓶内气压________(选填“大于”、“等于”或“小于”)瓶外大气压。
5.小明的妈妈煮饭时需要蛋黄,妈妈将鸡蛋磕碗的边缘,蛋壳就裂了,接着妈妈拿着一个矿泉水瓶对准蛋黄上方,先挤压瓶子再放手,蛋黄自己“跑进”瓶内。
他用所学物理知识解释:
挤压空矿泉水瓶时,排出瓶内部分空气,放手后瓶内气压______(选填“大于”、“小于”或“等于”)外界大气压,蛋黄自己“跑进”了瓶内。
6.小虎同学利用注射器(容积为V)、弹簧测力计和刻度尺估测大气压的值,实验图如图12。
(1)实验时,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,这样做的目的是;
(2)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=;
(3)实验过程中注射器筒内
漏进了少量空气,则测得的大气压值(填“偏大”、“偏小”或“不变”);
(4)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,实验时应选用(选填“甲”或“乙”)注射器,理由是。
【知识点五】大气压的计算:
F=PS高压锅P内=P外
【巩固练习】
1.保温瓶中热水不满而盖紧瓶塞,过一段时间,瓶塞不易拔出。
此现象表明:
体积一定时,气体的温度降低,其气体的压强________,
假定外界大气压为1.0×105Pa,瓶口截面积为10cm2,拔出瓶塞至少需要的力是20N,则瓶内气体压强是________Pa。
2.小明发现,在关闭冰箱门后立即打开冰箱门和过一段时间再打开冰箱门,所用力的大小不同,立即打开冰箱门用力小。
他对该现象感到奇怪,经查阅有关资料知:
关闭冰箱门后,冰箱内的气体温度降低,气体压强变小。
小明同学明白了其中的原因。
小明家的冰箱门长为60cm,宽为50cm,当冰箱外的大气压为1.0×l05Pa时,大气压对冰箱门产生的压力为__________N。
3.
张强同学家的高压锅盖上标有“××铝制品厂18cm压力锅”的字样,如图13。
他测得高压锅限压阀的质量为70g,排气孔的横截面积约为10mm2。
问这个高压锅工作时,其内部水蒸气的最大压强为多大?
若锅盖面积为260cm2,则它所能承受的压力至少多大才能保证安全?
(设大气压P0=105pa)
图13
4.
高压锅是应用液体沸点会随着气压增大而升高的原理设计的,如图14为水的沸点跟气压的关系图象。
已知高压锅盖出气孔的横截面积为12mm2,限压阀的质量为84g。
请你通过计算并对照图来判断;用该高压锅烧水,水温最高可以达到多少?
(g取10N/kg,大气压值取1.0×105Pa)
图14
【知识点六】流体压强
1.流体压强与流速关系
液体在流速大的地方压强较小,在流速小的地方压强较大。
气体在流速大的地方压强较小,在流速小的地方压强也较大
2.升力的产生
机翼上表面凸起、下表面平直 机翼上方空气流速大、下方小向上的升力大于重力,起飞
实例:
火车站的警戒线、喷雾器、海上行驶的轮船距离
【经典例题】
例1.小明在妈妈生日那天用自己的零花钱为妈妈买了蛋糕,点起蜡烛,送上祝福。
如图15,向两支蜡烛中间吹气,结果发现两支蜡烛的火焰向中间靠拢,这是因为蜡烛中间的气体流速变大,导致压强变。
例2.图16是我国海军舰艇赴亚丁湾护航时的情景。
护航编队一般采用前后护航而不采用并排护航,这是因为当两船高速并排行驶时,两船之间的流体流速压强,容易发生撞船事故。
例3.随着人民生活水平的提高,轿车已逐渐进入百姓家庭,如图17是小华家购买的一辆小轿车,他发现轿车的外形类似于飞机
机翼,则轿车在快速行驶过程中,车子上方空气流速车子下方空气的流速,因而车子上方气体的压强
车子下方气体的压强,从而使得轿车对地面的压力车的重力。
(均选填“大于”、“等于”或“小于”)
【巩固练习】
1.如图18所示,农村炉灶里的烟之所以顺着烟囱排到屋外,其原因是因为风吹过烟囱的顶端,
使那里的空气流速,压强。
2.
龙卷风的实质是高带旋转的气流,它能把地面上的物体或人畜“吸”起卷入空中(如图19所示),龙卷风能“吸”起物体的主要原因是()
A.龙卷风使物体受到重力变小 B.龙卷风增大了空气对物体的浮力
C.龙卷风内部的气体流速大,压强小D.龙卷风产生了强大的静电,将物体吸上天空
综合练习
一、选择题
1.如图1所示的各种事例中,跟大气压无关的是()
2.下列事例中,利用大气压作用的是()
A.小王将新鲜空气吸入肺里B.医生用针筒把药水推病人的肌肉中
C.小李用图钉将地图钉在墙上D.深水潜水员要穿特制的抗压潜水服
3.某人用嘴将小空瓶内的空气吸出,小瓶马上挂在嘴唇上,原因是()
A.嘴把瓶子吸住B.瓶内所剩的空气作用的结果
C.嘴边的唾液把瓶粘住D.大气压把小瓶压在嘴唇上
4.在图2中,能够测出大气压值的实验是()
5.如图3所示的四种飞行器,在飞行时利用流体压强与流速关系获得升力的是()
A.热气球B.飞艇C.飞机D.火箭
6.
如图4是北美草原犬鼠洞穴的横截面示意图。
它有两个出口,当风吹过隆起洞口A表面时,风速较大,吹过平坦洞口B时,风速较小,从而给洞中的犬鼠带去习习凉风。
则下列有关洞内风向分析正确的是()
A.风总是A口吹入,B口吹出B.风总是B口吹入,A口吹出
C.风总是A、B口同时吹入D.风有时从A口吹入,有时从B口吹入
7.家用水龙头在水流较小且稳定流动时,水流的形状应该是图5中的()
8.如图6所示,从a管向细管b的上方用力吹气,则()
A.水不动B.水将沿细管b上升C.细管b内水面下降D.大量气泡从细管下端喷出
9.
图7为伽利略制造的第一个温度计,它可以测量气体的温度。
若外部大气压不变,在气温发生变化时,球形容器内气体的体积随之发生变化,使玻璃管内液面上升或下降,从而测量出气温的高低。
以下说法正确的是()
A.当气温升高,球内气体体积膨胀,玻璃管内液面下降
B.当气温升高,球内气体体积缩小,玻璃管内液面上升
C.当气温降低,球内气体体积缩小,玻璃管内液面下降
D.当气温降低,球内气体体积膨胀,玻璃管内液面上升
10.动物的生理结构是它适应自然,长期进化的结果,为它的生存起到了重要作用,下列实例用物理知识来解释不正确的是()
A.啄木鸟嘴的尖喙能够让它在啄木时对树木产生很大的压强,从而啄穿树木
B.壁虎脚掌上的吸盘,能利用大气压强把自己牢牢地粘在墙壁上
C.骆驼脚掌宽大可以增大它对地面的压强,方便在沙漠中行走
D.深海鱼到浅海后由于水压的减小所以不能成活
11.小亮同学从超市买来一个玻璃瓶装的铁皮盖罐头。
想把瓶盖打开,可是怎么也拧不动,小亮的哥哥用螺丝刀沿瓶盖的边轻轻撬了几下,一拧就打开了,这主要是因为用螺丝刀撬瓶盖可以()
A.增大瓶盖直径,减小瓶盖侧壁对瓶的压力B.减小瓶盖与瓶口的接触面积
C.减小瓶内外气体的压力差D.由于撬了盖的一边而增大了盖的另一边的压力
二、填空题
12.用钢笔吸墨水时,按下弹簧片,挤出管内部分空气,松开手后,管内气压外界大气压,墨水在外界的作用下进入管内。
13.图8所示为浴室的防滑塑胶垫,防滑塑胶垫一面有凸起的花纹(如图甲),另一面有很多小吸盘(如图乙)。
使用时把有小吸盘的一面向下铺在平滑的瓷砖地面上,利用把它紧压在地面的瓷砖上,以防止浴垫滑动。
花纹是通过
的方法来增大摩擦的,防止人滑倒。
14.如图9所示,灰鹅在飞行途中突遇强风,会将身体翻转180°,以脚朝上但头保持不变的怪异姿势飞行。
灰鹅转体后翅膀下方空气流速上方的流速(填“大于”或“小于”),有助于迅速高度(填“提升”或“降低”)。
15.小红撑一把雨伞行走在雨中,如图10所示,一阵大风吹来小红紧握伞柄,因为伞上方的空气流速大于下方的空气流速,向上的压强(填“大于’或“小于”)向下的压强;为不使雨伞被大风吹走,小红需要额外施加一个(填:
“向上”或“向下”)的力,以平衡风力产生的这种效果;如果受到的所有力同时消失则伞将(填“静止,“下落”或“匀速直线运动”)。
16.如图11所示,将一只气球围在四根圆柱中间,利用一只电吹风在气球的上方沿水平方向吹气,会观察到气球向上升起,气球能够上升包含的物理知识是。
17.小明为研究“吸管中的饮料是被吸上来的、还是被压上来的?
”这一问题时,设计了如图12所示的实验。
当用力推注射器活塞时,广口瓶内的气体压强将大气压(选填“大于”、“小于”或“等于”),能够观察到的现象是:
直玻璃管内的水面(选填“上升”、“不变”或“下降”),水对容器底的压强(填“变小”、“不变”或“变大”)。
三、简答题
18.装开水的热水瓶,第二天会出现难拔出瓶塞的现象,其原因是?
19.
小欣和同学在街上玩,小欣发现街上有卖新椰子的。
但是很奇怪的是,售货员每次在椰子上都是打两个洞一只是用来插吸管的,另一只是用来干吗的呢?
你能解释吗?
20.
我们经常可以看到这种现象:
汽车在马路上快速驶过以后,马路两边的树叶会随风飘动.如图所示,马路两边的树叶会沿着A、B、C哪一个方向飘动?
请你猜想并说明理由。
21.“拔罐子”是老百姓用来治疗受寒引起的腰腿疼病的一种方法。
具体做法是将罐子里的空气加热,然后迅速扣在疼痛部位的皮肤上,按住罐子,过一会儿罐子就“吸”在皮肤上,解释其原因。
四、实验题
22.
通过以下两个现象:
A.制作“自制气压计”时,从吸管中往里吹气,放开后水在吸管中升高。
B.自行车放
在太阳下暴晒,充足气的轮胎可能会爆裂。
晓周猜想:
当气体的体积一定时,气体压强可能与气体的和
有关。
为了验证猜想,晓周进行了下列实验:
(1)把细玻璃管插入装有半瓶水的密闭烧瓶中,如图所示。
从细管上端往烧瓶里吹气,瓶内气体压强
(选填“增大”、“减小”或“不变”),观察到细玻璃管内的水柱上升到a处静止;
(2)用一块浸过酒精的纱布覆盖在烧瓶外部,过一会儿水柱高度将(选填“升高”、“降低”或“不变”);
(3)如果把实验
(1)中的烧瓶拿到山顶上,则管内水柱将a处位置(选填“高于”、“低于”或“等于”),原因是
(假设温度不变);
(4)本实验中利用水柱的高度来判断瓶内气压的变化,这是一种常用的物理方法。
下列探究过程中,也运用了这种方法的有。
A.根据小灯泡的亮度判断电流的大小B.探究影响电磁铁磁性强弱的因素
C.探究杠杆的平衡条件D.测定滑轮组的机械效率
五、计算题
23.压力锅锅盖面积450cm2,限压出气孔的横截面积为0.05cm2,当锅内蒸汽达到2个标准大气压时,蒸汽对锅盖的压力是多大?
当锅内蒸汽达到2.5个标准大气压时,锅内蒸汽刚好顶开限压阀自动放气,求限压阀的质量是多大?
(g=10N/,大气压=1.01×105Pa)
参考答案
知识点二:
例1C
例2A
1.B2.A3.重力大气压4.C
知识点三:
例1D例2小于下降
例3
(1)管内外水银面高度差管内水银柱高度变高
(2)不会不会
1.
(1)BCA
(2)尽量将吸盘内的空气排干净(3)不能(4)小一些
(5)吸盘漏气(或吸盘与接触面之间有杂质;或吸盘内空气没有排干净等)(6)向各个方向
知识点四:
例1C例2沸点
1.D2.B3.大气压减小4.相等小于5.小于
6.
(1)排尽筒内的空气,密封注射器;
(2)FL/V;(3)偏小;(4)甲拉动乙注射器所需的力超过弹簧测力计的量程
8.D
知识点五:
1.变小2×1042.3×1043.1.7×1051.82×1034.约为116℃
知识点六:
例1.小例2.大小例3.大于小于小于
1.大小2.C
综合练习:
1~5:
DADCC6~10:
BABCC11:
C
13.大于大气压14.大气压增大接触面的粗糙程度15.大于降低
16.小于向下静止17.流速越大压强越小18.大于上升变大
19.略20.略21.略22.略
23.
(1)增大;
(2)降低;(3)高于山顶上气压低于标准大气压;(4)A、B
24.9090126.25g
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