华师大科学：初二竞赛系列力学-大气压强与流体压强综合提升九

华师大科学：初二竞赛系列九（大气压强与流体压强）一、选择题.某同学做托里拆利实验，由于玻璃管中混入了少量空气，使玻璃管中水银柱的高度略低于正常值，如果他把玻璃管向上提（管口不离开槽内的水银面），产生的结果是（）A.管内水银柱高度增大 B.管内水银柱高度不变C.管内水银柱高度减小 D.以上几种情况都有可能【答案】A【解析】【分析】托里拆利实验时，玻璃管中的水银柱是有大气压托起的，这段水银柱产生的压强就等于大气压。玻璃管上方是真空段，如果存在空气会影响测量的准确度。【解答】根据连通器原理相等液面处的压强相等，所以与玻璃管外的等液面处有压强相等。当玻璃管中混入少量空气后，可得到关系式，P0=P水银+P内，P0是外界大气压，P水银是玻璃管内水银柱产生的压强，P内是混入空气产生的气压。由于玻璃管向上提，上方空气质量不变体积增大，所以气压P内减小，由关系式P0=P水银+P内，由于Po不变，P内减小要使等式成立，P水银增大，所以管内水银柱高度增大，A选项正确。故答案为：A.在测量大气压强的实验中，为消除活塞与针筒间的摩擦力对实验的影响，某同学设计了如图所示装置。将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，测得杯中水的质量为880g；然后向外缓慢抽水，当活塞刚开始向右滑动时，测得杯中水的质量为460g。烧杯质量为100g，活塞面积为7.7x10-5m2，g取10N/kg，轮轴间的摩擦和细线重不计。则所测大气压的值应为（）1.2x105Pa1.1x101.2x105Pa1.1x105Pa1.0x105Pa0.9x105Pa【答案】C【解析】【分析】当注射器中的活塞开始向左滑动时，此时摩擦力与所受的大气压力方向相同；当注射器中的活塞开始向右滑动时，此时摩擦力与所受的大气压力方向相反。利用注射器测量大气压「S时，用到的公式是 ，所以要分别得出大气压力F和活塞的横截面积S。利用二力平衡可得出大气压力，并知道活塞的面积5，便可求出大气压的值了。【解答】解：当注射器中的活塞开始向左滑动时，G1=（0.88+0.1）kgx10N/kg=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=（0.46+0.1）kgx10N/kg=5.6N，对活塞受力分析:F-f=G2=5.6N；两式联立解得：F=7.7N；=1,0*10平日所以故答案为：C3.许多汽车顶部有一弧形天窗，打开时能够有效地使车内外空气流通。当汽车行驶时按图示方式打开天窗，下面有关换气原理的描述正确的是（）A.车外气体流速大于车内，外部空气被压入B.车外气体流速大于车内，内部空气被压出C.车外气体流速小于车内，外部空气被压入D.车外气体流速小于车内，内部空气被压出【答案】B【解析】【分析】流体压强与流速的关系：流速越大的地方压强越小，流速越小的地方的压强越大。【解答】快速行驶的汽车，车窗打开时，车外气体流速大于车内，内部空气被压出。故答案为：B.用如图所示的装置抽水,当活塞上升到S管口后继续上升,则发现的现象有（）A.水从S管口流出 B,管内水随活塞继续上升C.管内水面开始下落 D.水不能从S管口流出，水保持在管口附近不动，既不上升也不下降【答案】C【解析】【分析】如图装置的抽水原理是：当活塞向上运动时，内部空间增大，气压减小，外界大气压大于内部气压，将水压入抽水装置，水会从S管流出。【解答】如图装置的抽水原理是：当活塞向上运动时，内部空间增大，气压减小，外界大气压大于内部气压，将水压入抽水装置，水会从S管流出。当活塞上升到S管口后继续上升，空气从S进入内部气压增大，管内水面开始下落。C选项正确。故选C.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，同学们设计了如下几种方案.如图所示，黑色部分为墙面凸出部分，“ ”为安装在过道顶的换气扇，其中既有效又节能的是（）A.A.【答案】C【解析】【分析】流体流速与压强有关，流速越大压强越小，流速越小压强越大。【解答】A.通道两侧气体流速相同，气压相同，过道两侧压强相同所以过道不形成空气流通，A错误；

B.两侧通道凸出流速增大气压减小，但过道两侧由于气压均减小所以过道内不能形成气体运动，不通风，B错误；C.通道的右侧有凸出使流速增大气压小左侧速度不变气压大，所以过道两侧的气压，左侧大于右侧使过道内的空气由左向右运动，使过道通风，有效节能，C正确；D.通道两侧气体流速相同，气压相同，过道两侧压强相同所以过道不形成空气流通，不能有效节能，D错误。故答案为：C二、解答题.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1.0x10值取1.0x105Pa)【答案】解：锅内气压等于一标准大气压与限压阀对气体压强之和，即：p#阀+p°首先求出限压阀对气孔产生的压强.限压阀对出气孔产生的压力：F=G=mg=0.084kgx10N/kg=0.84N,限压阀对出气孔产生的压强：锅内气压：p;p阀+p0=0.7x105Pa+1x105Pa=1.7x105Pa.从沸点-气压图象上得出高压锅内温度：t=116℃.答：水温最高可以达到116c.【解析】【分析】（1）高压锅的原理：高压锅密封好，水沸腾时锅内气压增大，沸点升高，容易煮熟食物；（2）知道限压阀的质量，可以求限压阀对出气孔产生的压力，再利用压强公式求限压阀对出气孔产生的压强，加上外界大气压，得出锅内气压，从沸点-气压图象上得出高压锅内最高温度；本题考查了学生对压强公式的理解和运用，会计算高压锅内的气压、从沸点-气压图象搜集信息，注意单位换算..在自主学习探究过程中，某同学利用带拉环的吸盘、固定在竖直墙上的平面镜、水、刻度尺来测量大气压强的大小，具体实验步骤是：①用刻度尺测出吸盘的直径，算出吸盘平面面积为10厘米2②用弹簧秤测出吸盘自身的重力0.5N；③将吸盘沾水湿润后，压在平面镜上，排尽吸盘内空气；④用弹簧秤水平拉动吸盘，直至恰好脱落，读出此时弹簧秤示数为95N；⑤记录整理数据；⑥算出大气压的值，分析实验结论.实验装置如图甲.请结合你所学的知识分析：(1)上叙的实验步骤中，哪一步是多余的 .(2)将吸盘沾水湿润的目的是 .(3)根据该同学的实验数据，计算得到的大气压的值等于帕.(4)在实验时，如果拿一个吹风机对着吸盘自上而下吹冷风，如图乙，则你预计恰好脱落的弹簧称示数可能会 95N(选填“大于”、“小于”或“等于”【答案】(1)②(2)防止气体进入吸盘(3)95000(4)小于【解析】【分析】(1)根据实验的目的和p=分析解答；(2)为了使测得的结果准确，要采取必要的措施防止吸盘漏气；(3)根据题意可知，大气对吸盘的压力等于弹簧秤示数平均值，又知吸盘平面面积，利用p=一计算实验时的大气压值；（4）根据流体压强和流速的关系分析解答：流体的压强跟流速有关，流速越大，压强越小.F【解答】解：（1）根据压强公式p='可知，测量大气压强的大小，需要通过实验得出大气对吸盘的压力和吸盘平面面积，没有必要用弹簧秤测出吸盘自身的重力，因此步骤②是多余的；（2）将吸盘沾水的目的是防止漏气；（3）根据题意可知，大气对吸盘的压力F=F汞95N，若不考虑实验F 95州S10过程中的其他影响因素，实验时的大气压值：p== =9.5x104Pa；（4）由图可知，若将高压气泵的出风口如图乙那样对着吸盘自上而下吹风，根据流体压强和流速的关系可知，吸盘外侧空气流速增大，压强变小，大气对吸盘的压力减小，所以，弹簧秤拉动吸盘至恰好脱落时的示数一般会小于95N.故答案为：（1）②；（2）防止漏气；（3）95000；（4）小于.8.学习了大气压的知识以后，小亮对大气压强通常有1.0x105Pa这么大存在疑问，想亲自证实一下。小亮买来一个塑料挂钩，把它的吸盘贴在玻璃餐桌的下表面，如图，测出塑料吸盘与玻璃的接触面积为10cm2；又找来一个轻塑料桶（质量可忽略不计），桶中装8L水。（1）桶中水的质量是多少？（2）经过计算，小亮认为把塑料桶挂到挂钩上不会把吸盘拉掉。请你写出计算过程和判断依据。（g取10N/kg）（3）当小亮把水桶挂到挂钩上时，吸盘却被拉掉了，是大气压没有那么大还是其他原因？请发表你的看法。【答案】（1）7 ,；•水的质量：m=pV=1x1Okg/m3x8.0x10-3m3=8.0kg.答：塑料桶中的水的质量是8.0kg.(2)水的重力：G=mg=8.0kgx10N/kg=80N,吸盘面积：S=1.0x10-3m2・•・吸盘受到的大气压力：F=PS=1.0x105Pax1.0x10-3m2=100N.因为100N>80N,所以吸盘不会被拉掉。答：因为G=80N<F=100N,水的重力小于大气对挂钩的压力，所以装水塑料桶挂到挂钩上不会把吸盘拉掉.（3）不是大气压没有那么大.可能是吸盘内没有完全压成真空或吸盘与玻璃接触面粗糙，有漏气现象，导致吸盘受到了吸盘内气体向下的压力，而使吸盘掉下.【解析】【分析】（1）已知水的体积，根据公式m=pV可求水的质量，根据重力公式进一步求出水的重力.（2）已知塑料吸盘与玻璃的接触面积，则可由F=PS求得大气对塑料吸盘的压力，比较水的重力和大气对塑料吸盘的压力大小，