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專題18大氣壓的測(cè)量
【核心考點(diǎn)講解】
1、托里拆利實(shí)驗(yàn)法
【實(shí)驗(yàn)器材】1米以上的長(zhǎng)玻璃管,水銀槽,水銀,刻度尺。
【實(shí)驗(yàn)步驟】
(1)將開口向上的玻璃管內(nèi)裝滿水銀;
(2)用手指堵住管口,將其倒立在裝有適量水銀的水銀槽內(nèi);
(3)用刻度尺測(cè)量出管內(nèi)外水銀面的高度差h。
【實(shí)驗(yàn)結(jié)果】由于玻璃管上方是真空,水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)平衡,p大氣=p水銀=P水銀gh
2、“吸盤”測(cè)量法
【實(shí)驗(yàn)器材】吸盤,玻璃板(或水平桌面),彈簧測(cè)力計(jì),刻度尺,尼龍繩。
【實(shí)驗(yàn)步驟】
(1)用刻度尺測(cè)出吸盤的直徑d;
(2)將吸盤按在光滑的水平桌面上,擠凈里面的空氣;
(3)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量剛好把吸盤拉離玻璃時(shí)的大氣壓力Fo
F_4F
【實(shí)驗(yàn)結(jié)果】p大氣=
~S~V^
3、“注射器”測(cè)量法
【實(shí)驗(yàn)器材】注射器、彈簧測(cè)力計(jì),刻度尺,尼龍繩。
【實(shí)驗(yàn)步驟】
(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔;
(2)用繩拴住注射器活塞的頸部,使繩的另一端與彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤相連,然后水平慢慢拉動(dòng)注射器筒,當(dāng)注射
器中的活塞剛開始滑動(dòng)時(shí),記下測(cè)力計(jì)的示數(shù)F;
(3)用刻度尺測(cè)出注射器全部刻度的長(zhǎng)度為L(zhǎng),根據(jù)注射器的最大刻度對(duì)應(yīng)容積V,計(jì)算得出活塞的橫截面積S。
Fpr
【實(shí)驗(yàn)結(jié)果】P大氣=—=——
大丁SV
【必刷題型精練】
1.(2021?自貢中考)如圖所示是在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下完成的托里拆利實(shí)驗(yàn),原來(lái)玻璃管豎直,后來(lái)讓玻璃管傾斜,
水銀充滿全管,有關(guān)尺寸如圖所示。下列說法中錯(cuò)誤的是()
A.玻璃管傾斜后,水銀對(duì)玻璃管上端有壓強(qiáng)
B.外界大氣壓強(qiáng)等于76cm高水銀柱所產(chǎn)生壓強(qiáng)
C.玻璃管豎直時(shí),上端無(wú)水銀的部分肯定是真空
D.玻璃管傾斜后,若不慎將上端碰出一小孔,則水銀會(huì)向上噴出
2.(2021?哈爾濱模擬)塑料吸盤是家庭常用的小工具,小明做了如圖的實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)中吸盤都保持靜止,但所掛
鉤碼已是吸盤所能提起的最大重物,你認(rèn)為正確的是()
(田)(7.)
A.甲圖中如果將塑料吸盤戳個(gè)小孔,吸盤仍能吸在墻面上
B.甲圖中大氣對(duì)吸盤的壓力等于鉤碼的重力
C.利用乙圖的實(shí)驗(yàn)可以粗略測(cè)量大氣壓強(qiáng)的值
D.利用乙圖的實(shí)驗(yàn)在海拔更高的地區(qū)仍能提起該重物
3.(2021?成都模擬)如圖所示,一端封閉的玻璃管內(nèi)水銀面的上方留有一些空氣,當(dāng)外界大氣壓強(qiáng)為1標(biāo)準(zhǔn)大氣
壓時(shí),管內(nèi)水銀柱高度h小于76厘米,此時(shí)彈簧秤示數(shù)為Fi.若在水銀槽中緩慢地倒入水銀,使槽內(nèi)水銀面升
高2厘米,則玻璃管內(nèi)的水銀柱高度12和彈簧秤的示數(shù)F2應(yīng)滿足()
尸1
A.12=11,F2=F1B.F2>F1
C.12<11,F2<F1D.12<11,F2>F1
4.(2021?蘇州模擬)如圖所示,把測(cè)量大氣壓強(qiáng)的托里拆利實(shí)驗(yàn)裝置放在電子秤上,玻璃管A由支架固定,且跟
水銀槽B的底部不接觸。當(dāng)大氣壓強(qiáng)是1.0Xl()5pa時(shí),電子秤的示數(shù)為Q,若外界大氣壓強(qiáng)下降時(shí),電子秤的
讀數(shù)將()
A.等于QB.大于QC.小于QD.無(wú)法確定
5.(2021?鎮(zhèn)江模擬)在測(cè)量大氣壓的實(shí)驗(yàn)中,為消除活塞與針筒間的摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響,某同學(xué)采用了圖示裝
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(xì)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(dòng)時(shí),測(cè)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(dòng)時(shí),測(cè)得杯中水的質(zhì)量為460g,燒杯質(zhì)量為100g,活塞面積為7X10「5m2,g=i0N/kg
輪軸間的摩擦和細(xì)線重不計(jì),則所測(cè)大氣壓的值應(yīng)為()
A.1.26X105PaB.1.10X105PaC.1.01X105PaD.0.96X105Pa
6.(2021?呼和浩特模擬)小梁同學(xué)用實(shí)驗(yàn)測(cè)量某地大氣壓的值。她在長(zhǎng)約1米,一端封閉的玻璃管里灌滿水銀,
用手指將管口堵住,然后倒插在水銀槽中,放開手指,管內(nèi)水銀面下降到一定高度時(shí)就不再下降,如圖所示。
(1)已知水銀的密度為13.6Xl()3kg/m3,她通過數(shù)據(jù)計(jì)算得出大氣壓的值為Pao
(2)如果我們將此裝置拿到海平面去測(cè)量,則測(cè)量結(jié)果將她測(cè)量的值。(選填“大于”或“小于”)
(3)小楊同學(xué)也利用此裝置測(cè)量小梁同學(xué)所在地大氣壓的值,他把水銀換成水,將玻璃管灌滿水后倒插在水槽
內(nèi)時(shí),發(fā)現(xiàn)管中的水柱不會(huì)下降。如果你來(lái)測(cè)量,且能夠測(cè)出,則玻璃管長(zhǎng)度。(選填“必須大于10m”
7.(2021?佛山模擬)曉宇設(shè)計(jì)了用吸盤測(cè)量大氣壓值得實(shí)驗(yàn),請(qǐng)幫助曉宇做好以下工作
(1)請(qǐng)補(bǔ)充完整該實(shí)驗(yàn)相關(guān)步驟:
①如圖所示,將蘸水的塑料吸盤壓在光滑的水平板上,擠出里面的空氣;
②用小桶通過細(xì)繩與吸盤掛鉤相連接,向小桶中緩慢注入細(xì)沙,直到恰好脫離板面;
③用天平測(cè)出細(xì)沙和小桶的質(zhì)量M;
④用刻度尺;
⑤大氣壓強(qiáng)表達(dá)式為:o
(2)本實(shí)驗(yàn)存在誤差的原因是(寫出兩個(gè))
①;②,
(3)曉宇和同學(xué)決定對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn),找來(lái)約12m長(zhǎng)的透明細(xì)軟橡膠管、水盆、足夠長(zhǎng)的卷尺、細(xì)繩、鐵
夾及足量的水,用這些器材測(cè)出了當(dāng)天的大氣壓值,請(qǐng)你簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)過程及所需測(cè)量的物理量并寫出大氣壓強(qiáng)的表
8.(2021?天津模擬)如圖所示是托里拆利實(shí)驗(yàn)的裝置圖。
(1)先將一端封閉、長(zhǎng)約1m的細(xì)玻璃管內(nèi)灌滿水銀,確保管內(nèi)沒有o
(2)大拇指封閉玻璃管后,將管口倒轉(zhuǎn)插入水銀槽中待液面穩(wěn)定后,讀出此水銀柱的高度h=750mm。此時(shí)外
界壓強(qiáng)(選填“>”或“=")標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)。
(3)如果該實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)以下情況:(均選填“上升”“不變”或“下降”)
①玻璃管內(nèi)不慎混入空氣,那么管內(nèi)的水銀柱高度將o
②玻璃管的管口抬高些,但不離開槽內(nèi)水銀面,那么管內(nèi)的水銀柱高度。
③玻璃管換粗些,那么管內(nèi)的水銀柱高度將o
④若將玻璃管稍微傾斜,那么管內(nèi)的水銀柱高度將。
⑤若將實(shí)驗(yàn)由地面移到一口深井底(低于海平面)去進(jìn)行,那么管內(nèi)的水銀柱高度將。
9.(2021?蘇州中考)如圖是小明利用V=2mL的注射器、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺等器材估測(cè)大氣壓值的情況。
(1)利用刻度尺測(cè)量出的長(zhǎng)度1為10cm,即可算出活塞橫截面積為cm2;
(2)把活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器小孔,再水平向右緩慢拉動(dòng)注射器筒,當(dāng)注射器的活塞
開始滑動(dòng)時(shí),記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F=2.1N,據(jù)此可測(cè)得大氣壓值p=Pa;
(3)考慮到活塞與筒壁之間有摩擦,小明繼續(xù)拉動(dòng)一小段距離后,緩慢退回注射器筒,在活塞剛要到筒內(nèi)底部
時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為F,則大氣壓值口=(用題中出現(xiàn)的物理量符號(hào)表示);
(4)實(shí)驗(yàn)時(shí)若筒內(nèi)空氣沒有排盡,此因素將導(dǎo)致所測(cè)大氣壓值(偏大/偏小/不變)。
10.(2021?天水中考)學(xué)完大氣壓之后,老師布置了用帶掛鉤的塑料吸盤估測(cè)大氣壓的大小的實(shí)驗(yàn),如圖甲所示。
小剛實(shí)驗(yàn)小組現(xiàn)有帶掛鉤的塑料吸盤、量程為5N的彈簧測(cè)力計(jì)、玻璃板。
(1)他們?cè)O(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)步驟:
A.記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F,這就是大氣對(duì)吸盤的壓力
B.小剛將蘸水的塑料掛衣鉤的吸盤放在光滑玻璃板上,用力擠壓吸盤
C.用彈簧測(cè)力計(jì)鉤著掛鉤緩慢向上拉,直至吸盤剛要離開玻璃板
D.測(cè)量吸盤與玻璃板接觸面的直徑d,計(jì)算吸盤與玻璃板的接觸面積S=1.0X10-4m2
F
E.根據(jù)P=一,計(jì)算出大氣壓的大小P
s
你認(rèn)為合理的實(shí)驗(yàn)步驟順序應(yīng)該是(選填“①”或"②”);
①:DBACE
②:BDCAE
(2)排好序后進(jìn)行實(shí)驗(yàn),彈簧測(cè)力計(jì)拉至最大讀數(shù)。吸盤仍未脫離玻璃板。若大氣壓按照約為lXl()5pa計(jì)算,
彈簧測(cè)力計(jì)量程至少要大于N;
(3)因?yàn)闆]有多余的大量程彈簧測(cè)力計(jì),小剛運(yùn)用其它器材結(jié)合所學(xué)物理知識(shí)設(shè)計(jì)了如圖乙所示方案測(cè)量,保
持輕桿水平,在吸盤剛要離開玻璃板時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)是N,可計(jì)算出大氣壓值為Pa;
(4)他們發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果明顯比真實(shí)氣壓值小,其中的原因可能是。(答1條即可)
專題18大氣壓的測(cè)量
【核心考點(diǎn)講解】
1、托里拆利實(shí)驗(yàn)法
【實(shí)驗(yàn)器材】1米以上的長(zhǎng)玻璃管,水銀槽,水銀,刻度尺。
【實(shí)驗(yàn)步驟】
(1)將開口向上的玻璃管內(nèi)裝滿水銀;
(2)用手指堵住管口,將其倒立在裝有適量水銀的水銀槽內(nèi);
(3)用刻度尺測(cè)量出管內(nèi)外水銀面的高度差h。
【實(shí)驗(yàn)結(jié)果】由于玻璃管上方是真空,水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)平衡,
P大氣=P7K銀=0K銀gh
2、“吸盤”測(cè)量法
【實(shí)驗(yàn)器材】吸盤,玻璃板(或水平桌面),彈簧測(cè)力計(jì),刻度尺,尼龍繩。
【實(shí)驗(yàn)步驟】
(1)用刻度尺測(cè)出吸盤的直徑d;
(2)將吸盤按在光滑的水平桌面上,擠凈里面的空氣;
(3)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量剛好把吸盤拉離玻璃時(shí)的大氣壓力Fo
F4F
【實(shí)驗(yàn)結(jié)果】P大氣=寸)
3TCQ
3、“注射器”測(cè)量法
【實(shí)驗(yàn)器材】注射器、彈簧測(cè)力計(jì),刻度尺,尼龍繩。
【實(shí)驗(yàn)步驟】
(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔;
(2)用繩拴住注射器活塞的頸部,使繩的另一端與彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤相連,然后水平慢慢
拉動(dòng)注射器筒,當(dāng)注射器中的活塞剛開始滑動(dòng)時(shí),記下測(cè)力計(jì)的示數(shù)F;
(3)用刻度尺測(cè)出注射器全部刻度的長(zhǎng)度為L(zhǎng),根據(jù)注射器的最大刻度對(duì)應(yīng)容積V,計(jì)算
得出活塞的橫截面積S。
【必刷題型精練】
1.(2021?自貢中考)如圖所示是在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下完成的托里拆利實(shí)驗(yàn),原來(lái)玻璃管豎
直,后來(lái)讓玻璃管傾斜,水銀充滿全管,有關(guān)尺寸如圖所示。下列說法中錯(cuò)誤的是()
A.玻璃管傾斜后,水銀對(duì)玻璃管上端有壓強(qiáng)
B.外界大氣壓強(qiáng)等于76cm高水銀柱所產(chǎn)生壓強(qiáng)
C.玻璃管豎直時(shí),上端無(wú)水銀的部分肯定是真空
D.玻璃管傾斜后,若不慎將上端碰出一小孔,則水銀會(huì)向上噴出
解:由圖知,玻璃管豎直時(shí),水銀柱高為76cm,傾斜后水銀高為74cm。
A、大氣壓不變,仍能支持76cm的水銀柱,而傾斜后水銀充滿全管,水銀高為74cm,
水銀柱產(chǎn)生壓強(qiáng)減小,所以水銀對(duì)玻璃管上端有壓強(qiáng),故A正確;
B、由圖知,玻璃管豎直時(shí),水銀柱高為76cm,所以外界大氣壓強(qiáng)等于76cm高水銀柱
所產(chǎn)生壓強(qiáng),故B正確;
C、玻璃管傾斜后能夠充滿全管,說明上端無(wú)水銀的部分肯定是真空,若不是真空,管內(nèi)
水銀不會(huì)充滿全管,故C正確;
D、玻璃管傾斜后,上端碰出一小孔,試管上端也存在大氣壓強(qiáng),管內(nèi)水銀在重力作用下
會(huì)下降,而不會(huì)向上噴,故D錯(cuò)誤。
答案:D?
2.(2021?哈爾濱模擬)塑料吸盤是家庭常用的小工具,小明做了如圖的實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)中吸
盤都保持靜止,但所掛鉤碼已是吸盤所能提起的最大重物,你認(rèn)為正確的是()
(Z
A.甲圖中如果將塑料吸盤戳個(gè)小孔,吸盤仍能吸在墻面上
B.甲圖中大氣對(duì)吸盤的壓力等于鉤碼的重力
C.利用乙圖的實(shí)驗(yàn)可以粗略測(cè)量大氣壓強(qiáng)的值
D.利用乙圖的實(shí)驗(yàn)在海拔更高的地區(qū)仍能提起該重物
解:A、甲圖中如果將塑料吸盤戳個(gè)小孔,內(nèi)外大氣壓相等,吸盤不能吸在墻面上,故A
錯(cuò)誤;
B、甲圖中吸盤在豎直方向受豎直向下的拉力和豎直向上的摩擦力,并且二力是一對(duì)平衡
力;在水平方向受大氣對(duì)吸盤的壓力和支持力,二力也是一對(duì)平衡力;因此大氣對(duì)吸盤
的壓力與鉤碼的重力沒有任何關(guān)系,故B錯(cuò)誤;
C、乙圖中下面吸盤受到大氣向上的壓力和物體向下的拉力,并且二力是一對(duì)平衡力,故
大氣對(duì)下面吸盤的壓力等于鉤碼的重力;能求出大氣對(duì)吸盤的壓力,故可以粗測(cè)大氣壓
的值;故C正確;
D、用乙圖的實(shí)驗(yàn)在海拔更高的地區(qū),氣壓減小,大氣對(duì)下面吸盤的壓力小于鉤碼的重力,
不能再提起該重物,故D錯(cuò)誤;
答案:Co
3.(2021?成都模擬)如圖所示,一端封閉的玻璃管內(nèi)水銀面的上方留有一些空氣,當(dāng)外界
大氣壓強(qiáng)為1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí),管內(nèi)水銀柱高度h小于76厘米,此時(shí)彈簧秤示數(shù)為Fi.若
在水銀槽中緩慢地倒入水銀,使槽內(nèi)水銀面升高2厘米,則玻璃管內(nèi)的水銀柱高度12和
彈簧秤的示數(shù)F2應(yīng)滿足()
Fi
A.12=11,F2=F1B.12>11,F2>F1
C.12<h,F2<F1D.12<11,F2>F1
解:(1)由題意可知,管內(nèi)氣體壓強(qiáng)與水銀柱壓強(qiáng)之和等于外界大氣壓,即p空氣+p水銀柱
po,加入水銀后,由于空氣的密度遠(yuǎn)小于水銀的密度,因此管內(nèi)空氣體積明顯變小,
壓強(qiáng)會(huì)變大,而大氣壓不變,故p水銀柱變小,所以
(2)同樣由題意可知,以試管為研究對(duì)象,它受到向下的重力+向下的大氣壓力=向上
的拉力F1+管內(nèi)氣體向上的壓力,彈簧秤的示數(shù)=(試管重力+向下的大氣壓力)-管內(nèi)
氣體向上的壓力,由于相對(duì)原來(lái)管內(nèi)水銀柱長(zhǎng)度變小了,空氣壓強(qiáng)變大,對(duì)試管向上的
壓力變大,所以彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)減小,則彈簧秤的示數(shù)F2<F1。
綜合上述分析,若在水銀槽中緩慢地倒入水銀,使槽內(nèi)水銀面升高,12<h,F2<F1,只
有選項(xiàng)C符合題意。
答案:Co
4.(2021?蘇州模擬)如圖所示,把測(cè)量大氣壓強(qiáng)的托里拆利實(shí)驗(yàn)裝置放在電子秤上,玻璃
管A由支架固定,且跟水銀槽B的底部不接觸。當(dāng)大氣壓強(qiáng)是LOX105Pa時(shí),電子秤的
示數(shù)為Q,若外界大氣壓強(qiáng)下降時(shí),電子秤的讀數(shù)將(
B.大于QC.小于QD.無(wú)法確定
解:由圖知:托盤電子秤稱的是水銀槽和槽中的水銀;而管中的水銀處于大氣壓所產(chǎn)生
向上的力和重力的平衡力;大氣壓強(qiáng)下降時(shí),進(jìn)入玻璃管的水銀減少,使水銀槽中的水
銀增多,水銀槽中的水銀增加,使水銀槽及槽中的水銀所受的重力增加,故示數(shù)大于Q。
答案:Bo
5.(2021?鎮(zhèn)江模擬)在測(cè)量大氣壓的實(shí)驗(yàn)中,為消除活塞與針筒間的摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響,
某同學(xué)采用了圖示裝置,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(xì)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(dòng)時(shí),測(cè)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(dòng)時(shí),測(cè)得杯中水的質(zhì)量為460g,燒杯質(zhì)量為100g,活塞面積為7X10-5m2,g=10N/kg
輪軸間的摩擦和細(xì)線重不計(jì),則所測(cè)大氣壓的值應(yīng)為()
111TL
A.1.26X105PaB.1.10X105PaC.1.01X105PaD.0.96X105Pa
解:當(dāng)注射器中的活塞開始向左滑動(dòng)時(shí),Gi=(0.88+0.1)kgX10N/kg=9.8N,對(duì)活塞受
力分析:f+F=Gi=9.8N;
當(dāng)注射器中的活塞開始向右滑動(dòng)時(shí),G2=(0.46+0.1)kgX10N/kg=5.6N,對(duì)活塞受力分
析:F-f=G2=5.6N;
兩式聯(lián)立解得:F=7.7N;
S7X1。-$/
答案:Bo
6.(2021?呼和浩特模擬)小梁同學(xué)用實(shí)驗(yàn)測(cè)量某地大氣壓的值。她在長(zhǎng)約1米,一端封閉
的玻璃管里灌滿水銀,用手指將管口堵住,然后倒插在水銀槽中,放開手指,管內(nèi)水銀
面下降到一定高度時(shí)就不再下降,如圖所示。
(1)已知水銀的密度為13.6X103kg/m3,她通過數(shù)據(jù)計(jì)算得出大氣壓的值為9.3296
XIQ4Pao
(2)如果我們將此裝置拿到海平面去測(cè)量,則測(cè)量結(jié)果將大于她測(cè)量的值。(選填
“大于”或“小于”)
(3)小楊同學(xué)也利用此裝置測(cè)量小梁同學(xué)所在地大氣壓的值,他把水銀換成水,將玻璃
管灌滿水后倒插在水槽內(nèi)時(shí),發(fā)現(xiàn)管中的水柱不會(huì)下降。如果你來(lái)測(cè)量,且能夠測(cè)出,
則玻璃管長(zhǎng)度可以小于10m。(選填“必須大于10m”或“可以小于10m”)
解:(1)測(cè)量得到的大氣壓強(qiáng)值為p=pgh=13.6X103kg/m3X9.8N/kgX0.7m=9.3296X
104Pa;
(2)海拔越高,氣壓越低,海拔越低,氣壓越高,如果將此裝置拿到海平面去測(cè)量,則
測(cè)量結(jié)果將大于海拔高處測(cè)量的值;
(3)把水銀換成水,由p=p水銀gh水銀=p;i<gh水可得,
9.3296X104Pa=1.0X103kg/m3X9.8N/kgXh,
h=9.52m<10m,
所以試管的高度可以小于10m=
答案:(1)9.3296X104;(2)大于;(3)可以小于10m。
7.(2021?佛山模擬)曉宇設(shè)計(jì)了用吸盤測(cè)量大氣壓值得實(shí)驗(yàn),請(qǐng)幫助曉宇做好以下工作
(1)請(qǐng)補(bǔ)充完整該實(shí)驗(yàn)相關(guān)步驟:
①如圖所示,將蘸水的塑料吸盤壓在光滑的水平板上,擠出里面的空氣;
②用小桶通過細(xì)繩與吸盤掛鉤相連接,向小桶中緩慢注入細(xì)沙,直到恰好脫離板面;
③用天平測(cè)出細(xì)沙和小桶的質(zhì)量M;
④用刻度尺測(cè)量塑料吸盤的半徑r;
Ms
⑤大氣壓強(qiáng)表達(dá)式為:P=--------C
——2—
兀
(2)本實(shí)驗(yàn)存在誤差的原因是(寫出兩個(gè))
①吸盤內(nèi)有空氣;②測(cè)量塑料吸盤的半徑r有誤差。
(3)曉宇和同學(xué)決定對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn),找來(lái)約12m長(zhǎng)的透明細(xì)軟橡膠管、水盆、
足夠長(zhǎng)的卷尺、細(xì)繩、鐵夾及足量的水,用這些器材測(cè)出了當(dāng)天的大氣壓值,請(qǐng)你簡(jiǎn)述
實(shí)驗(yàn)過程及所需測(cè)量的物理量并寫出大氣壓強(qiáng)的表達(dá)式。
解:(1)④用刻度尺測(cè)量塑料吸盤的半徑r,利用Sum2求得測(cè)量塑料吸盤的半徑r;則
FGMg
F=G=mg.p=——==-------;
ss仃,
⑤吸盤脫離玻璃板時(shí),小桶對(duì)吸盤的拉力(即桶和細(xì)砂的重力)等于大氣壓對(duì)吸盤的壓
力,
(2)吸盤內(nèi)有空氣;吸盤及掛鉤、細(xì)繩的重量;測(cè)量吸盤的直徑誤差較大;測(cè)量了吸盤
的外徑;吸盤受到大氣壓強(qiáng)的面積不同;桶和注入細(xì)沙的重量大于吸盤所受大氣壓力;
吸盤脫離水平板后還有少許細(xì)沙注入等原因;
(3)①將橡膠管注滿水,用兩個(gè)鐵夾夾緊橡膠管的兩端,一端浸沒于裝有水的水盆中,
另一端用細(xì)繩提至10m以上高處;
②松開橡皮管底部的鐵夾,待橡皮管內(nèi)水面下降至靜止時(shí),用卷尺測(cè)出水盆內(nèi)水面至水
柱上表面的豎直高度,計(jì)為h;
③表達(dá)式:p=p水gh。
Mg
答案:(1)④測(cè)量塑料吸盤的半徑r;⑤p=二一;(2)吸盤內(nèi)有空氣;測(cè)量塑料吸盤
的半徑r有誤差;(3)見解答部分。
8.(2021?天津模擬)如圖所示是托里拆利實(shí)驗(yàn)的裝置圖。
(1)先將一端封閉、長(zhǎng)約1m的細(xì)玻璃管內(nèi)灌滿水銀,確保管內(nèi)沒有空氣。
(2)大拇指封閉玻璃管后,將管口倒轉(zhuǎn)插入水銀槽中待液面穩(wěn)定后,讀出此水銀柱的高
度h=750mm。此時(shí)外界壓強(qiáng)<(選填“>”或“=")標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)。
(3)如果該實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)以下情況:(均選填“上升”“不變”或“下降”)
①玻璃管內(nèi)不慎混入空氣,那么管內(nèi)的水銀柱高度將下降。
②玻璃管的管口抬高些,但不離開槽內(nèi)水銀面,那么管內(nèi)的水銀柱高度不變。
③玻璃管換粗些,那么管內(nèi)的水銀柱高度將不變。
④若將玻璃管稍微傾斜,那么管內(nèi)的水銀柱高度將不變。
⑤若將實(shí)驗(yàn)由地面移到一口深井底(低于海平面)去進(jìn)行,那么管內(nèi)的水銀柱高度將一h
升。
解:(1)做托里拆利實(shí)驗(yàn)時(shí),先在一端封閉約1米長(zhǎng)的細(xì)玻璃管內(nèi)灌滿水銀,確保管內(nèi)
沒有空氣,外界大氣壓才等于水銀柱產(chǎn)生的向下的壓強(qiáng);
(2)水銀柱的高度為h=750mm,小于760mm水銀柱,說明此時(shí)外界壓強(qiáng)小于1標(biāo)準(zhǔn)
大氣壓強(qiáng);
(3)①玻璃管內(nèi)不慎混入空氣,則會(huì)產(chǎn)生氣體壓強(qiáng)p氣,因大氣壓強(qiáng)p大氣=pr+p水銀,
管內(nèi)的水銀柱高度下降;
②玻璃管的管口抬高些,但不離開槽內(nèi)水銀面,大氣壓不變,水銀柱高度也不變,即管
內(nèi)的水銀柱高度不變;
③玻璃管換粗些,大氣壓不變,水銀柱高度也不變,即管內(nèi)的水銀柱高度將不變。
④若將玻璃管稍微傾斜,大氣壓不變,水銀柱高度也不變,即管內(nèi)的水銀柱高度將不變。
⑤若將實(shí)驗(yàn)由地面移到一口深井底(低于海平面)去進(jìn)行,高度減小,大氣壓增大,則
管內(nèi)的水銀柱高度上升。
答案:(1)空氣;(2)<;(3)①下降;②不變;③不變;④不變;⑤上升。
9.(2021?蘇州中考)如圖是小明利用V=2mL的注射器、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺等器材估測(cè)
大氣壓值的情況。
(1)利用刻度尺測(cè)量出注射器帶刻度部分的長(zhǎng)度1為10cm,即可算出活塞橫截面
積為0.2cm2;
(2)把活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器小孔,再水平向右緩慢拉動(dòng)注射
器筒,當(dāng)注射器的活塞開始滑動(dòng)時(shí),記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F=2.1N,據(jù)此可測(cè)得大氣
壓值p=1.05義1()5Pa;
(3)考慮到活塞與筒壁之間有摩擦,小明繼續(xù)拉動(dòng)一小段距離后,緩慢退回注射器筒,
F+F'
在活塞剛要到筒內(nèi)底部時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為F,則大氣壓值p-_———1_(用題
2V
中出現(xiàn)的物理量符號(hào)表示);
(4)實(shí)驗(yàn)時(shí)若筒內(nèi)空氣沒有排盡,此因素將導(dǎo)致所測(cè)大氣壓值偏?。ㄆ?偏小/
不變)。
解:(1)注射器帶刻度部分的容積為2mL,長(zhǎng)度1為10cm,則活塞的橫截面積:;
2.1Nr
(2)大氣壓:=----------------=1.05X10'Pa;
0.2X10-4m:
(3)由題意知,設(shè)外界大氣對(duì)活塞的壓力為Fo,筒與筒壁之間的摩擦為f,第一次活塞
被拉出注射器時(shí),活塞受力情況為:F=Fo+f,第二次活塞退回注射器時(shí),活塞受力情況
為:Fo=F,+f,則外界大氣對(duì)活塞的壓力為Fo=—Z—,故大氣壓值為;
2
(4)若筒內(nèi)空氣沒有排盡,則所需拉力偏小,在受力面積一定時(shí),所測(cè)大氣壓值就偏小。
答案:(1)注射器帶刻度部分;0.2;(2)1.05X105;(3)-F--+---F--'-i;(4)偏小。
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