華師大科學(xué)：初二競賽系列力學(xué)-大氣壓強與流體壓強綜合提升九

華師大科學(xué)：初二競賽系列九（大氣壓強與流體壓強）一、選擇題.某同學(xué)做托里拆利實驗，由于玻璃管中混入了少量空氣，使玻璃管中水銀柱的高度略低于正常值，如果他把玻璃管向上提（管口不離開槽內(nèi)的水銀面），產(chǎn)生的結(jié)果是（）A.管內(nèi)水銀柱高度增大 B.管內(nèi)水銀柱高度不變C.管內(nèi)水銀柱高度減小 D.以上幾種情況都有可能【答案】A【解析】【分析】托里拆利實驗時，玻璃管中的水銀柱是有大氣壓托起的，這段水銀柱產(chǎn)生的壓強就等于大氣壓。玻璃管上方是真空段，如果存在空氣會影響測量的準(zhǔn)確度。【解答】根據(jù)連通器原理相等液面處的壓強相等，所以與玻璃管外的等液面處有壓強相等。當(dāng)玻璃管中混入少量空氣后，可得到關(guān)系式，P0=P水銀+P內(nèi)，P0是外界大氣壓，P水銀是玻璃管內(nèi)水銀柱產(chǎn)生的壓強，P內(nèi)是混入空氣產(chǎn)生的氣壓。由于玻璃管向上提，上方空氣質(zhì)量不變體積增大，所以氣壓P內(nèi)減小，由關(guān)系式P0=P水銀+P內(nèi)，由于Po不變，P內(nèi)減小要使等式成立，P水銀增大，所以管內(nèi)水銀柱高度增大，A選項正確。故答案為：A.在測量大氣壓強的實驗中，為消除活塞與針筒間的摩擦力對實驗的影響，某同學(xué)設(shè)計了如圖所示裝置。將注射器筒固定在水平桌面上，把活塞推至注射器筒底端，用橡皮帽封住注射器的小孔，活塞通過水平細線與燒杯相連。向燒杯中緩慢加水，當(dāng)活塞剛開始向左滑動時，測得杯中水的質(zhì)量為880g；然后向外緩慢抽水，當(dāng)活塞剛開始向右滑動時，測得杯中水的質(zhì)量為460g。燒杯質(zhì)量為100g，活塞面積為7.7x10-5m2，g取10N/kg，輪軸間的摩擦和細線重不計。則所測大氣壓的值應(yīng)為（）1.2x105Pa1.1x101.2x105Pa1.1x105Pa1.0x105Pa0.9x105Pa【答案】C【解析】【分析】當(dāng)注射器中的活塞開始向左滑動時，此時摩擦力與所受的大氣壓力方向相同；當(dāng)注射器中的活塞開始向右滑動時，此時摩擦力與所受的大氣壓力方向相反。利用注射器測量大氣壓「S時，用到的公式是 ，所以要分別得出大氣壓力F和活塞的橫截面積S。利用二力平衡可得出大氣壓力，并知道活塞的面積5，便可求出大氣壓的值了。【解答】解：當(dāng)注射器中的活塞開始向左滑動時，G1=（0.88+0.1）kgx10N/kg=9.8N，對活塞受力分析：f+F=G1=9.8N；當(dāng)注射器中的活塞開始向右滑動時，G2=（0.46+0.1）kgx10N/kg=5.6N，對活塞受力分析:F-f=G2=5.6N；兩式聯(lián)立解得：F=7.7N；=1,0*10平日所以故答案為：C3.許多汽車頂部有一弧形天窗，打開時能夠有效地使車內(nèi)外空氣流通。當(dāng)汽車行駛時按圖示方式打開天窗，下面有關(guān)換氣原理的描述正確的是（）A.車外氣體流速大于車內(nèi)，外部空氣被壓入B.車外氣體流速大于車內(nèi)，內(nèi)部空氣被壓出C.車外氣體流速小于車內(nèi)，外部空氣被壓入D.車外氣體流速小于車內(nèi)，內(nèi)部空氣被壓出【答案】B【解析】【分析】流體壓強與流速的關(guān)系：流速越大的地方壓強越小，流速越小的地方的壓強越大?！窘獯稹靠焖傩旭偟钠?，車窗打開時，車外氣體流速大于車內(nèi)，內(nèi)部空氣被壓出。故答案為：B.用如圖所示的裝置抽水,當(dāng)活塞上升到S管口后繼續(xù)上升,則發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象有（）A.水從S管口流出 B,管內(nèi)水隨活塞繼續(xù)上升C.管內(nèi)水面開始下落 D.水不能從S管口流出，水保持在管口附近不動，既不上升也不下降【答案】C【解析】【分析】如圖裝置的抽水原理是：當(dāng)活塞向上運動時，內(nèi)部空間增大，氣壓減小，外界大氣壓大于內(nèi)部氣壓，將水壓入抽水裝置，水會從S管流出。【解答】如圖裝置的抽水原理是：當(dāng)活塞向上運動時，內(nèi)部空間增大，氣壓減小，外界大氣壓大于內(nèi)部氣壓，將水壓入抽水裝置，水會從S管流出。當(dāng)活塞上升到S管口后繼續(xù)上升，空氣從S進入內(nèi)部氣壓增大，管內(nèi)水面開始下落。C選項正確。故選C.學(xué)習(xí)了“流體壓強與流速的關(guān)系”后，為了解決“H”形地下通道中過道的通風(fēng)問題，同學(xué)們設(shè)計了如下幾種方案.如圖所示，黑色部分為墻面凸出部分，“ ”為安裝在過道頂?shù)膿Q氣扇，其中既有效又節(jié)能的是（）A.A.【答案】C【解析】【分析】流體流速與壓強有關(guān)，流速越大壓強越小，流速越小壓強越大?！窘獯稹緼.通道兩側(cè)氣體流速相同，氣壓相同，過道兩側(cè)壓強相同所以過道不形成空氣流通，A錯誤；

B.兩側(cè)通道凸出流速增大氣壓減小，但過道兩側(cè)由于氣壓均減小所以過道內(nèi)不能形成氣體運動，不通風(fēng)，B錯誤；C.通道的右側(cè)有凸出使流速增大氣壓小左側(cè)速度不變氣壓大，所以過道兩側(cè)的氣壓，左側(cè)大于右側(cè)使過道內(nèi)的空氣由左向右運動，使過道通風(fēng)，有效節(jié)能，C正確；D.通道兩側(cè)氣體流速相同，氣壓相同，過道兩側(cè)壓強相同所以過道不形成空氣流通，不能有效節(jié)能，D錯誤。故答案為：C二、解答題.高壓鍋是應(yīng)用液體沸點會隨著氣壓增大而升高的原理設(shè)計的，如圖為水的沸點跟氣壓的關(guān)系圖象。已知高壓鍋蓋出氣孔的橫截面積為12mm2,限壓閥的質(zhì)量為84g。請你通過計算并對照圖來判斷：用該高壓鍋燒水，水溫最高可以達到多少？（g取10N/kg,大氣壓值取1.0x10值取1.0x105Pa)【答案】解：鍋內(nèi)氣壓等于一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓與限壓閥對氣體壓強之和，即：p#閥+p°首先求出限壓閥對氣孔產(chǎn)生的壓強.限壓閥對出氣孔產(chǎn)生的壓力：F=G=mg=0.084kgx10N/kg=0.84N,限壓閥對出氣孔產(chǎn)生的壓強：鍋內(nèi)氣壓：p;p閥+p0=0.7x105Pa+1x105Pa=1.7x105Pa.從沸點-氣壓圖象上得出高壓鍋內(nèi)溫度：t=116℃.答：水溫最高可以達到116c.【解析】【分析】（1）高壓鍋的原理：高壓鍋密封好，水沸騰時鍋內(nèi)氣壓增大，沸點升高，容易煮熟食物；（2）知道限壓閥的質(zhì)量，可以求限壓閥對出氣孔產(chǎn)生的壓力，再利用壓強公式求限壓閥對出氣孔產(chǎn)生的壓強，加上外界大氣壓，得出鍋內(nèi)氣壓，從沸點-氣壓圖象上得出高壓鍋內(nèi)最高溫度；本題考查了學(xué)生對壓強公式的理解和運用，會計算高壓鍋內(nèi)的氣壓、從沸點-氣壓圖象搜集信息，注意單位換算..在自主學(xué)習(xí)探究過程中，某同學(xué)利用帶拉環(huán)的吸盤、固定在豎直墻上的平面鏡、水、刻度尺來測量大氣壓強的大小，具體實驗步驟是：①用刻度尺測出吸盤的直徑，算出吸盤平面面積為10厘米2②用彈簧秤測出吸盤自身的重力0.5N；③將吸盤沾水濕潤后，壓在平面鏡上，排盡吸盤內(nèi)空氣；④用彈簧秤水平拉動吸盤，直至恰好脫落，讀出此時彈簧秤示數(shù)為95N；⑤記錄整理數(shù)據(jù)；⑥算出大氣壓的值，分析實驗結(jié)論.實驗裝置如圖甲.請結(jié)合你所學(xué)的知識分析：(1)上敘的實驗步驟中，哪一步是多余的 .(2)將吸盤沾水濕潤的目的是 .(3)根據(jù)該同學(xué)的實驗數(shù)據(jù)，計算得到的大氣壓的值等于帕.(4)在實驗時，如果拿一個吹風(fēng)機對著吸盤自上而下吹冷風(fēng)，如圖乙，則你預(yù)計恰好脫落的彈簧稱示數(shù)可能會 95N(選填“大于”、“小于”或“等于”【答案】(1)②(2)防止氣體進入吸盤(3)95000(4)小于【解析】【分析】(1)根據(jù)實驗的目的和p=分析解答；(2)為了使測得的結(jié)果準(zhǔn)確，要采取必要的措施防止吸盤漏氣；(3)根據(jù)題意可知，大氣對吸盤的壓力等于彈簧秤示數(shù)平均值，又知吸盤平面面積，利用p=一計算實驗時的大氣壓值；（4）根據(jù)流體壓強和流速的關(guān)系分析解答：流體的壓強跟流速有關(guān)，流速越大，壓強越小.F【解答】解：（1）根據(jù)壓強公式p='可知，測量大氣壓強的大小，需要通過實驗得出大氣對吸盤的壓力和吸盤平面面積，沒有必要用彈簧秤測出吸盤自身的重力，因此步驟②是多余的；（2）將吸盤沾水的目的是防止漏氣；（3）根據(jù)題意可知，大氣對吸盤的壓力F=F汞95N，若不考慮實驗F 95州S10過程中的其他影響因素，實驗時的大氣壓值：p== =9.5x104Pa；（4）由圖可知，若將高壓氣泵的出風(fēng)口如圖乙那樣對著吸盤自上而下吹風(fēng)，根據(jù)流體壓強和流速的關(guān)系可知，吸盤外側(cè)空氣流速增大，壓強變小，大氣對吸盤的壓力減小，所以，彈簧秤拉動吸盤至恰好脫落時的示數(shù)一般會小于95N.故答案為：（1）②；（2）防止漏氣；（3）95000；（4）小于.8.學(xué)習(xí)了大氣壓的知識以后，小亮對大氣壓強通常有1.0x105Pa這么大存在疑問，想親自證實一下。小亮買來一個塑料掛鉤，把它的吸盤貼在玻璃餐桌的下表面，如圖，測出塑料吸盤與玻璃的接觸面積為10cm2；又找來一個輕塑料桶（質(zhì)量可忽略不計），桶中裝8L水。（1）桶中水的質(zhì)量是多少？（2）經(jīng)過計算，小亮認(rèn)為把塑料桶掛到掛鉤上不會把吸盤拉掉。請你寫出計算過程和判斷依據(jù)。（g取10N/kg）（3）當(dāng)小亮把水桶掛到掛鉤上時，吸盤卻被拉掉了，是大氣壓沒有那么大還是其他原因？請發(fā)表你的看法?！敬鸢浮浚?）7 ,；?水的質(zhì)量：m=pV=1x1Okg/m3x8.0x10-3m3=8.0kg.答：塑料桶中的水的質(zhì)量是8.0kg.(2)水的重力：G=mg=8.0kgx10N/kg=80N,吸盤面積：S=1.0x10-3m2???吸盤受到的大氣壓力：F=PS=1.0x105Pax1.0x10-3m2=100N.因為100N>80N,所以吸盤不會被拉掉。答：因為G=80N<F=100N,水的重力小于大氣對掛鉤的壓力，所以裝水塑料桶掛到掛鉤上不會把吸盤拉掉.（3）不是大氣壓沒有那么大.可能是吸盤內(nèi)沒有完全壓成真空或吸盤與玻璃接觸面粗糙，有漏氣現(xiàn)象，導(dǎo)致吸盤受到了吸盤內(nèi)氣體向下的壓力，而使吸盤掉下.【解析】【分析】（1）已知水的體積，根據(jù)公式m=pV可求水的質(zhì)量，根據(jù)重力公式進一步求出水的重力.（2）已知塑料吸盤與玻璃的接觸面積，則可由F=PS求得大氣對塑料吸盤的壓力，比較水的重力和大氣對塑料吸盤的壓力大小，