物理中考基础篇大气压强压强的研究附强化训练题附答案 16页

第19讲 大气压强 压强的研究 ‎19.1 学习提要 ‎ 19.1.1 大气压强 地球周围包围着厚厚的空气层（大气层），这些空气同样受到地球的吸引。同时空气是可以流动的，因此对浸在空气中的物体表面就产生了压强，并且与液体一样，在大气层内部向各个方向都有压强，如图19-1所示的覆杯实验就证明存在着向各个方向的大气压强。‎ ‎19.1.2 液体内部压强 托里拆利实验测出了大气压强的具体数值。如图19-2所示，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，放开堵管口的手指时，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为760mm。管内留有760mm高水银柱的原因正是因为有大气压的存在。由液体压强的特点可知，水银槽内液体表面的压强与玻璃管内760mm水银柱下等高处的压强应是相等的。水银槽液体表面的压强为大气压强，由于玻璃管内水银柱上方是真空的，不受大气压力的作用，管内的压强只能由760mm高的水银柱产生。因此，大气压强与760mm高水银产生的压强相等，则有大气压强 p0=ρ水银gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa 这是历史上第一个测定大气压强数值大小的实验。实验必须保证玻璃管内没有气体，这样内外液体压强差才等于外部大气压强。实验结果与玻璃管的粗细、形状无关，只与水银柱的竖直高度有关，当管子歪斜时，管内水银柱长度会发生变化，但竖直高度不会变化。由于大气压值受多种因素影响，因此通常规定能支持760mm水银柱的大气压强叫标准大气压，即大小为1.013×105Pa，约105Pa。‎ ‎19.1.3 气体压强的常用单位 通常情况下，表示气体压强的常用单位有帕斯卡（简称帕）、毫米水银柱（毫米汞柱）、厘米水银柱（厘米汞柱）、标准大气压，它们的符号分别是Pa、mmHg、cmHg、atm。‎ ‎19.1.4 大气压的值受高度影响 由于高度越高，大气越稀薄，即大气密度越小，因此，大气压随高度增加而减小，随高度降低而增大。如高山顶与高山脚下的气压不相等。海平面附近的大气压接近于1标准大气压，即760mmHg。‎ 如果找出了大气压随高度变化的关系，就可以根据对气压的测定推算出所在位置的高度。航空、登山用的高度计，就是根据这个道理制成的。‎ ‎19.1.5 大气压与沸点的关系 实验表明，随着大气压的增大，同种液体的沸点也随之升高，反之就降低。通常说水的沸点是100℃，是指1atm下的沸点。气压不同时，水的沸点也不同。如在我国西藏地区，水的沸点仅80℃左右。家用高压锅内水的沸点超过105℃。‎ ‎19.2 难点释疑 ‎19.2.1 大气压强 ‎1、大气压强产生的原因解释 大气压产生的原因可以从两方面解释。‎ 第一，空气受重力的作用，空气又有流动性，因此向各个方向都有压强。得细致一些，由于地球对空气的吸引作用，空气压在地面上，就要靠地面或地面上的其他物体来支持它，这些支持着大气的物体和地面，就要受到大气压力的作用。单位面积上受到的大气压力，就是大气压强。‎ 第二，可以用分子动理论的观点解释。因为气体是由大量做无规则运动的分子组成，而这些分子必然要对浸在空气中的物体不断发生碰撞。每次碰撞，空气分子都要给物体表面一个冲击力，大量空气分子持续碰撞的结果就体现为大气对物体表面的压力，从而形成大气压。若单位体积中含有的分子数越多，则相同时间内空气分子对物体表面单位面积上碰撞的次数就多，因而产生的压强也就越大。‎ ‎2、人们为何感受不到大气压 地球周围包围着一层厚厚的空气，通常把这层空气的整体称为“大气”‎ ‎。它上疏下密地分布在地球的周围，总厚度达1000km，所有浸在大气里的物体都要受到大气作用于它的压强，就像浸在水中的物体都要受到水的压强一样，人在大气层内并不感受到大气的压力，这是因为人体的内外部同时受到气压的作用且恰好都相等的缘故。‎ 德国马德保市市长奥托∙格里克做的马德堡半球实验证实了大气压的存在，如图19-3所示。‎ ‎3、活塞式抽水机的工作原理 如图19-4所示为活塞式抽水机的工作原理示意图。活塞式抽水机利用活塞的移动来排出空气，造成内外气压差而使水在气压作用下上升抽水，当活塞提上时，排气阀门A关闭，进水阀门B打开，在外界大气压的作用下，水从进水管通过进水阀门进入圆筒中。当活塞压下时，进水阀门B被水压住关闭而排气阀门A打开，水进入到活塞上面。再提起活塞，水压住阀门A，只能从测管排出。这样活塞在圆筒中上下往复运动，不断地把水抽出来。‎ ‎19.2.2 柱形固体压强的计算 柱形固体（如长方体、正方体、圆柱体等）的重力G=mg=ρVg=ρShg，当它放在水平地面上时，它对水平地面的压强p=F/S=G/S=ρShg/S=ρgh。所以，一个或多个实心均匀柱形固体放在水平地面上的压强问题，可以通过p=F/S和p=ρgh联合求解。‎ ‎19.2.3 液体对容器底部的压力、压强与容器对水平桌面的压力、压强的计算 液体对容器底部的压力、压强问题：通常先用p=ρgh计算压强，再用F=pS计算压力；容器对水平桌面的压力、压强问题，其实是固体对水平桌面的压力、压强问题：通常先用F=G=mg计算压力，再用p=F/S计算压强。‎ ‎19.2.4 什么是“液柱”‎ 对于非柱形容器中液体对容器底部的压力大小等于“液柱”的重力大小，“液柱”‎ 是以液体底面面积为“液柱”底面面积大小，以液体的深度为“液柱”高度的一个设想的柱形体，如果容器本身是柱形的，则“液柱”等于液体的实际形状，如图19-5（a）所示，ABCD是该容器中的液柱；如图19-5（b）所示，EFGH是该容器中的液柱。‎ ‎19.3 例题精析 ‎19.3.1 大气压强 例1 在物理实验中，测量大气压的仪器是（ ）‎ A、天平 B、弹簧测力计 C、气压计 D、量筒 ‎【解析】测量大气压的仪器叫做气压计。气压计有水银气压计和金属盒气压计。水银气压计测量结果准确，但携带不方便。‎ ‎【答案】C 例2 两位同学分别在甲、乙两地同时做托里拆利实验，两地的实验结果分别如图19-6（a）和（b）所示，则两地海拔高度h甲和h乙相比较（ ）‎ A、h甲>h乙 B、h甲p乙，所以乙地海拔高度比甲地海拔高度大。‎ ‎【答案】B。‎ 例3 如图19-7所示，有一球形容器A，里面装有某种气体，与一个水银压强计相连，测得液面之差h为100mm。若外界大气压强为760mmHg，则A中气体的压强为 mmHg。‎ ‎【解析】选OO’平面为参考平面。这时水银处于静止状态，A中气体的压强应等于外界大气压强与h高度水银柱压强之和。A中气体压强pA=p0+ph=760mmHg+100mmHg=860mmHg。‎ ‎【答案】860。‎ 例4 如图19-8（a）所示，玻璃管内的水银柱高36cm，当大气压为多少时，管顶内侧A点的压强大小为40cmHg？‎ ‎【点拨】本题关键是对玻璃管内液片CC’进行受力分析，如图19-8（b）所示。36cm高水银柱的压力F水银=p水银S=ρ水银ghS，管内侧A点对液片CC’的压力为F0，大气的压力F0=p0S，由于液片静止，即F0=F水银+FA。‎ ‎【解答】管内侧A点压强与水银柱的压强之和应等于大气压强p0（取OO’为参考平面），即有p0=pA+ph=40cmHg+36cmHg=76cmHg。‎ ‎【反思】pA的压强是由p0引起的，p0是原因，pA是结果。此题的思维过程是一种逆向思维。若已经知道了结果或结论来分析产生这一结果的原因和条件，就叫做逆向思维。‎ ‎19.3.2 正方体的压强 例5 甲、乙、丙三个实心正方体分别放在水平地面上，它们对水平地面的压强相等，已知ρ甲<ρ乙<ρ丙。若在甲、乙、丙三个正方体上分别放一个质量相等的铜块，则三个正方体对水平地面的压强大小关系为（ ）‎ A、p甲p乙>p丙 D、无法判断 ‎【解析】本题综合运用p=F/S和p=ρgh解题。‎ 由题意可知，p甲=p乙=p丙，且ρ甲<ρ乙<ρ丙，‎ 根据p=ρgh，可得h甲>h乙>h丙，‎ 此可推得：S甲>S乙>S丙。‎ 正方体上放上质量相等的铜块后，‎ p=F/S=(G0+G铜)/S=G0/S+G铜/S=p0+G铜/S 其中p0为p甲、p乙、p丙，且p甲=p乙=p丙，‎ S为S甲>S乙>S丙，所以，p甲G，GEFGHGEFGH，即压力变小了。‎ ‎【答案】液体容器底面受到的压强将增大，压力将减小。‎ ‎19.4强化训练 A卷 ‎1、大气对浸在它里面的物体的压强叫做 。‎ ‎2、用气压计测得某地大气压为7.9×104Pa，那么该地水的沸点 100℃（选填“大于”、“等于”或“小于”）。‎ ‎3、人用吸管把饮料吸入口中是 作用的结果。‎ ‎4、如图19-11所示，杯中装满水，用纸片盖严杯口，手按住纸片把杯子倒过来，放开手后，水不流出来，是 力把纸片和水给托住了。‎ ‎5、高压锅是利用增大压强，使沸点 的原理来更快地煮熟食物（选填“升高”或“降低”）。‎ ‎6、意大利科学家 用实验首先测出了大气压的值。著名的表明大气压强存在的实验是 。‎ ‎7、大气压强可以用 测量。1标准大气压为 mmHg，等于 Pa。‎ ‎8、大气压随高度增加而 。液体的沸点与液面上方气压有关，压强增大，沸点 ；压强减小，沸点 。‎ ‎9、香山主峰为540m高，山下大气压为750mmHg时，山顶大气压 标准大气压（选填“大于”、“等于”或“小于”）。‎ ‎10、在做托里拆利实验时，测得水银柱高755mm，若在实验过程中保持玻璃管不离开水银面：‎ ‎（1）将玻璃管竖直上提10mm时，水银柱高度为 mm；‎ ‎（2）将玻璃管竖直压下10mm时，水银柱高度为 mm；‎ ‎（3）将玻璃管稍微倾斜放置时，水银柱高度为 mm。‎ ‎11、如图19-12所示的容器内盛满水，由图19-12可知水对容器底部的压强是 Pa。‎ ‎12、如图19-13所示，A、B两容器装有质量相同的水，A容器的底面积较大，则水对A容器底面的压强 （选填“大于”、“小于”或“等于”）水对B容器底面的压强。‎ ‎13、如图19-14所示，置于水平桌面上的A、B两轻质容器，底面积相等，注入同种液体，并且液面高度相同，则液体对A容器底部的压力 液体对B容器底部的压力；液体对A容器底部的压强 A容器对桌面的压强（均选填“大于”、“小于”或“等于”）。‎ ‎14、如图19-15所示，瓶中装有一定量的水，竖直放置时如图19-15（a）所示，水对瓶底的压强为pA，若将它竖直倒置，如图19-15（b）所示，水对瓶盖的压强为pB，且pAp2 B、p1pB，FA>FB D、pAFB ‎22、如图19-20所示是两只容积相等、但高度和底面积都不相等的圆柱形容器，都盛满水且放在水平桌面上，下列关于两容器底面受到水的压强p和压力F的比较中，正确的是（ ）‎ A、pA>pB，FA=FB B、pA”、“=”或“<”）‎ ‎2、如果图19-23（a）的圆台形容器中水没有装满，置于水平桌面上，将容器倒置于水平桌面前后比较，则pA pB，FA FB。（均选填“>”、“=”或“<”）‎ ‎3、如图19-24所示，两个完全相同的容器A和B，置于水平桌面上，分别倒入水和酒精，并使两种液体液面相平，则此时液体对容器底部的压强为pA pB，液体对容器底部的压力为FA FB。（均选填“>”、“=”或“<”）‎ ‎4、如果在图19-24所示容器中，装入质量相等的水和酒精，则此时液体对容器底部的压强为pA pB，液体对容器底部的压力为FA FB。（均选填“>”、“=”或“<”）‎ ‎5、如图19-25所示，三个容器中分别装入三种液体，它们对容器底部的压力相等，则液体质量最大的为 ，最小的为 。‎ ‎6、如图19-26所示，粗细均匀并相同的两只试管，装入质量相同的不同种液体，比较液体对试管底部的压强大小，则（ ）‎ A、试管A大 B、试管B大 C、两管一样大 D、条件不够，无法判断 ‎7、做托里拆利实验时，玻璃管倾斜后，玻璃管中水银柱的长度和高度会（ ）‎ A、都变大 B、都不变化 C、长度边长，高度不变 D、长度不变，高度变小 ‎8、用托里拆利实验测大气压强时，下列各因素中与测量结果有关的是（ ）‎ A、当时的天气情况 B、做实验用的玻璃管的粗细 C、做实验用的玻璃管的曲直 D、做实验时玻璃管放置是否竖直 ‎9、下列各现象中，不是利用大气压强的是（ ）‎ A、用抽水机把水从低处抽到高处 B、用自来水笔吸墨水 C、用吸管吸饮料 D、自行车轮胎充足气后，骑起来轻快 ‎10、有一种砖的密度为2.5×103kg/m3，能承受的压强为2.45×105Pa。若将这种砖整齐地堆放在能承受2×106Pa的水平地面上，求这种砖最多能堆的高度。‎ ‎11、一潜水艇潜入海水50m深处，求一个面积为2m2的舱盖上受到的海水的压力（海水的密度为1.03×103kg/m3）。‎ ‎12、一只底面积为0.01m2的盛水烧杯放在面积为1.4m2的水平桌面上，烧杯和所盛水的总重力为11N，烧杯高为0.12m，杯中水深为0.1m。求：（1）杯底受到水的压强；（2）杯底受到水的压力；（3）桌面受到盛水烧杯的压强。‎ ‎13、重为2N、底面积为1×10-2m2的薄壁圆柱形容器内装有水，放在水平桌面的中央，若容器中重为12N。（1）求容器中水对容器底部的压强；（2）若在容器中轻轻放入一个物块，物块排开水的体积为2×10-4m3，问水对容器底部压强变化的范围是多大？‎ 强化训练答案 A卷 ‎1. 大气压强 2. 小于 ‎3. 大气压 4. 大气压 ‎5. 升高 6. 托里拆利，马德堡半球实验 ‎7. 气压计，760，1.01×105 8. 减小，升高，降低 ‎9. 小于 10. 755，755，755‎ ‎11. 1960 12. 小于 ‎13. 等于，大于 14. 同种液体，深度越大，液体产生的压强越大 ‎15. A，C，B ‎16. C 17. B 18. C 19. B 20. C 21. A 22. D ‎23. 4 400 000Pa 24. 2940Pa，14.7N，15N，3000Pa ‎25. 39200Pa，7.84N 26. 6000Pa，1600Pa ‎27. （1）操作步骤：（a）用刻度尺测量出吸盘的直径D；（b）把吸盘吸在洁净的玻璃或其他光滑平面上；（c）用弹簧测力计勾在吸盘背部的挂钩，沿垂直于玻璃方向拉吸盘，记下吸盘脱离玻璃时的最大读数F；‎ ‎（2）吸盘面积S=π（D/2）2，大气压强p=F/S=4F/(πD2)‎ B 卷 ‎1. =，<‎ ‎2. >，<‎ ‎3. >，>‎ ‎4. =，=‎ ‎5. 硫酸，盐水 ‎6. B 7.C 8.A 9.D ‎10. 10m ‎11. 1 009 400N ‎12. （1）980Pa；（2）9.8N；（3）1100Pa ‎13. （1）1200Pa；（2）0~196Pa