專題提升Ⅰ 大氣壓的測(cè)量和計(jì)算（原卷版）

專題提升Ⅰ大氣壓的測(cè)量和計(jì)算學(xué)習(xí)目錄學(xué)習(xí)目錄目錄TOC\o"1-4"\h\z\u模塊一知識(shí)掌握 1知識(shí)點(diǎn)一、大氣壓的測(cè)量 1方法1.大氣壓的大小可以用空盒氣壓計(jì)或水銀氣壓計(jì)進(jìn)行測(cè)量。 1方法2、其他實(shí)驗(yàn)測(cè)量大氣壓 2知識(shí)點(diǎn)二、大氣壓的計(jì)算 3【鞏固提高】 4知識(shí)重點(diǎn)知識(shí)重點(diǎn)模塊一知識(shí)掌握知識(shí)點(diǎn)一、大氣壓的測(cè)量方法1.大氣壓的大小可以用空盒氣壓計(jì)或水銀氣壓計(jì)進(jìn)行測(cè)量。①空盒壓強(qiáng)計(jì)(或叫金屬盒壓強(qiáng)計(jì)、無液壓強(qiáng)計(jì))：其上有兩行刻度，一行以百帕為單位，一行以毫米汞柱為單位。方法2、其他實(shí)驗(yàn)測(cè)量大氣壓方法1.如圖“估測(cè)大氣壓的值”這一實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的原理是P=F/S，在測(cè)量F這一物理量時(shí)，把注射器活塞推至底端是為了排盡空氣，在測(cè)量S這一物理量時(shí)，首先要讀出注射器的容積V，再用刻度尺測(cè)出帶刻度的長(zhǎng)度L，即可求出受力面積S＝V/L，這里的S是指圖中B的面積。方法2．用吸盤測(cè)量大氣壓值的實(shí)驗(yàn)，可選用的測(cè)量工具有刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)、秒表和天平。(1)實(shí)驗(yàn)步驟：①如圖所示，將塑料吸盤壓在光滑的水平玻璃板上，擠出里面的空氣。②用小桶通過細(xì)繩與吸盤掛鉤相連接，向小桶中緩慢添加細(xì)沙，直到吸盤恰好脫離玻璃板。③用天平測(cè)出小桶和里面物體的總質(zhì)量m。④測(cè)量出吸盤的直徑大小d。⑤根據(jù)測(cè)得數(shù)據(jù)計(jì)算大氣壓強(qiáng)值P=4mg/Πd2。某同學(xué)自己設(shè)計(jì)了一個(gè)粗測(cè)大氣壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)：把兩個(gè)橡膠皮碗對(duì)在一起，用力擠出中間的空氣，如圖所示，把皮碗懸吊起來，在皮碗下掛重物，逐漸增加所掛的重物，測(cè)出最多能掛的物重G，再測(cè)出此時(shí)皮碗的直徑d，皮碗的重忽略不計(jì)，則根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算大氣壓p的公式是（）A．p=Gπd2 B．p=Gd C．p=4G小寧在進(jìn)行估測(cè)大氣壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先讀出注射器所標(biāo)容積為V，用刻度尺量出其有刻度部分的長(zhǎng)度為L(zhǎng)；再用彈簧測(cè)力計(jì)慢慢拉注射器的活塞，如圖甲所示，活塞剛好被拉動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F1；然后他將活塞推到注射器底端（排出里面空氣），用橡皮帽封住注射器的小孔，如圖乙所示，用彈簧測(cè)力計(jì)慢慢拉注射器的活塞，活塞剛好被拉動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F2，則他測(cè)量出的大氣壓強(qiáng)為（）A．p=F1LVC．p=(F1飛機(jī)在空中飛行時(shí)都有一定的迎角（機(jī)翼軸線與水平氣流的夾角），飛機(jī)飛行時(shí)的升力除了與機(jī)翼形狀有關(guān)外是否還與迎角大小有關(guān)？為了研究這一問題，在老師的幫助下，小科利用電風(fēng)扇、升力測(cè)力計(jì)、飛機(jī)模型，按如圖甲所示方式進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。（1）以下哪種機(jī)翼剖面能使飛機(jī)獲得向上的升力。（2）小科在探究“飛機(jī)飛行時(shí)的升力與迎角大小關(guān)系”時(shí)，他改變迎角大小，使其分別為0°、5°、10°、15°、20°，多次實(shí)驗(yàn)后，得到相關(guān)數(shù)據(jù)并處理，畫出“升力與迎角的關(guān)系”如圖乙。小科由此認(rèn)為，其他條件相同時(shí)，飛機(jī)飛行時(shí)能獲得最大升力的迎角為15°，你認(rèn)為他的判斷對(duì)嗎？為什么？。（3）除機(jī)翼形狀和迎角大小外，小科只利用這些器材還可以探究飛機(jī)的升力與的關(guān)系。知識(shí)點(diǎn)二、大氣壓的計(jì)算大氣壓也是壓強(qiáng)的一種，在計(jì)算過程中注意對(duì)物體進(jìn)行受力分析，再計(jì)算。小科發(fā)現(xiàn)中性筆的筆帽上有小孔，為了解小孔作用，小科查閱資料：兒童不小心將筆帽吸入引發(fā)窒息，這個(gè)通氣孔能保證呼吸道不被完全堵塞，因此被稱為“救命孔”。（1）若不小心吸入筆帽，人體在用力吸氣時(shí)，通過該筆帽通氣孔的氣體流速可達(dá)20m/s。為確保生命安全，人體與外界通氣量要達(dá)到1.36×10﹣4m3/s，則通氣孔的面積至少為mm2。（2）若不小心將沒有通氣孔的筆帽吸入氣管，此時(shí)由于呼吸道堵塞導(dǎo)致肺內(nèi)氣壓比外界氣壓小1.3×104Pa，筆帽的橫截面積約為0.85cm2，請(qǐng)通過計(jì)算說明醫(yī)生至少需要多少牛的力才能將筆帽取出？（計(jì)算結(jié)果精確到0.1N）強(qiáng)臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)，中心附近最大風(fēng)力可達(dá)14級(jí)，風(fēng)速為162千米/時(shí)，其中心最低氣壓955百帕，會(huì)造成人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。（1）臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)，許多浙江農(nóng)村的房屋屋頂?shù)耐咂慌_(tái)風(fēng)掀起，其原因是。（2）部分城區(qū)發(fā)生嚴(yán)重內(nèi)澇，許多車輛被淹。已知某被淹小車，車門上部露出水面，若車門被淹部分按矩形計(jì)算，被淹面積約為8000厘米2，車門在水中受到的平均壓強(qiáng)約為3500帕，通過計(jì)算說明，這扇門受到水的平均壓力為多少牛？（3）此臺(tái)風(fēng)從福建某地登陸后，風(fēng)速保持不變，向648公里外的衢州運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)計(jì)算需要多少時(shí)間到達(dá)衢州，以便衢州人民做好防護(hù)準(zhǔn)備?！眷柟烫岣摺吭跍y(cè)量大氣壓強(qiáng)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)設(shè)計(jì)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(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7.7×10﹣5m2，g取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（）A．1.2×105Pa B．1.1×105Pa C．1.0×105Pa D．0.9×105Pa某同學(xué)用2.5毫升注射器、彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)繩、刻度尺和橡皮帽粗略測(cè)量大氣壓的值，其中彈簧測(cè)力計(jì)和注射器的自重可忽略不計(jì)。步驟一：用刻度尺測(cè)出注射器（用圖中的字母表示）部分長(zhǎng)度是4厘米。步驟二：把注射器的活塞涂上潤(rùn)滑油，推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔。步驟三：如圖所示安裝好器材，水平向右緩慢拉動(dòng)注射器筒，當(dāng)注射器中的活塞被拉動(dòng)時(shí)，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，如圖所示。步驟四：算出大氣壓強(qiáng)的值是。（1）將上述實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整。（2）有同學(xué)認(rèn)為用該實(shí)驗(yàn)測(cè)得的大氣壓值與真實(shí)值必然存在差異，下列事實(shí)支持他的觀點(diǎn)的是（填序號(hào)）。①活塞與注射器筒壁不可能完全密封②活塞與注射器筒壁間的摩擦無法消除③橡皮帽封住的注射器前端會(huì)有殘余氣體（3）為使實(shí)驗(yàn)誤差更小，某同學(xué)取下橡皮帽，水平向右緩慢拉動(dòng)注射器筒，記錄注射器中的活塞剛被拉動(dòng)時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，其目的是測(cè)量。在自主學(xué)習(xí)探究過程中，小寶同學(xué)利用帶拉環(huán)的吸盤、厚玻璃板、水、刻度尺、大量程彈簧秤來測(cè)量大氣壓強(qiáng)的大小，具體實(shí)驗(yàn)步驟是：①用刻度尺測(cè)出吸盤的直徑，算出吸盤平面面積為10平方厘米；②將吸盤沾水濕潤(rùn)后，壓在厚玻璃板上，排盡吸盤內(nèi)空氣；③用彈簧秤水平拉動(dòng)吸盤，直到恰好脫落，讀出此時(shí)彈簧秤示數(shù)為96牛；④記錄整理數(shù)據(jù)；⑤算出大氣壓的值，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲，請(qǐng)結(jié)合你所學(xué)的知識(shí)分析：（1）根據(jù)小寶同學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出大氣壓的值為帕；（2）小寶同學(xué)又把玻璃板分別斜放、立放，使彈簧秤向不同方向拉吸盤，也都測(cè)出了大氣壓的值，這說明；（3）在實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果拿一個(gè)吹風(fēng)機(jī)對(duì)著吸盤自上而下吹風(fēng)，如圖乙，則你預(yù)計(jì)的彈簧秤示數(shù)可能會(huì)96牛（選填“大于”、“小于”或“等于”）。覆杯實(shí)驗(yàn)是科學(xué)教材中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。科學(xué)小組利用現(xiàn)代高速攝影技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究。當(dāng)取一個(gè)高為18cm的杯子中裝入部分水（如圖乙），倒置的瞬間水與輕質(zhì)蓋片會(huì)一起下降一段高度（如圖丙），在杯口和蓋片之間形成一段液橋?？諝庵叨?cm2.254.509.0013.5015.75液橋高度/cm0.0780.1380.2150.1680.123（1）做覆杯實(shí)驗(yàn)時(shí)按圖所示順時(shí)針旋轉(zhuǎn)360°目的是證明（2）改變杯子內(nèi)空氣柱高度，蓋上輕質(zhì)蓋片并倒置，測(cè)出相應(yīng)液橋長(zhǎng)度，得到數(shù)據(jù)如表丁，可待出的結(jié)論是；（3）相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明：空氣會(huì)從液橋進(jìn)入，液橋越長(zhǎng)空氣越容易進(jìn)入，覆杯實(shí)驗(yàn)成功率越低。則下列四個(gè)留有部分空氣的覆杯實(shí)驗(yàn)，最不可能成功的是。2022年9月27日，由我國(guó)自主研制的“鯤龍”AG600M滅火機(jī)以全新消防涂裝在湖北荊門漳河機(jī)場(chǎng)成功完成12噸投吸水試驗(yàn)。（1）經(jīng)查資料，飛機(jī)的機(jī)翼是由一組組翼形組成，機(jī)翼結(jié)構(gòu)如圖4所示。請(qǐng)問機(jī)翼這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生升力的原因：。（2）小瑞思考：飛機(jī)升力與迎角（α）大小有什么關(guān)系？在老師的幫助下，小瑞利用電風(fēng)扇、升力測(cè)力計(jì)、飛機(jī)模型，按圖5方式進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。①閉合電風(fēng)扇的開關(guān)，調(diào)節(jié)擋位使其風(fēng)速最大，并使飛機(jī)模型的迎角為0°，記錄測(cè)力計(jì)的示數(shù)。②改變迎角的大小，使其分別為5°、10°、15°、20°，重復(fù)步驟①并計(jì)算升力平均值。③處理相關(guān)數(shù)據(jù)得到“升力與迎角的關(guān)系”如圖6。Ⅰ.本實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論：。Ⅱ.若要進(jìn)一步研究“飛機(jī)的升力與其飛行的速度關(guān)系”。利用現(xiàn)有器材，只要控制不變，通過調(diào)節(jié)改變飛機(jī)模型的飛行速度即可獲得結(jié)論。Ⅲ.資料顯示：本實(shí)驗(yàn)結(jié)論與實(shí)際相符，且飛機(jī)迎角一定時(shí)，飛行速度越大，升力也越大。若某飛機(jī)以600千米/時(shí)做水平勻速直線飛行時(shí)的迎角為α1，而以900千米/時(shí)做水平勻速直線飛行時(shí)的迎角為α2（α1，α2均小于15°）。請(qǐng)比較α1、α2的大小關(guān)系：。將兩個(gè)相同紙杯輕輕疊在一起，在杯口水平吹氣，發(fā)現(xiàn)內(nèi)紙杯會(huì)“跳”出來?，F(xiàn)有兩種猜想：①因?yàn)榇禋鈺r(shí)有氣體進(jìn)入內(nèi)外紙杯之間，使內(nèi)紙杯飛出；②因?yàn)榇禋飧淖兞藘?nèi)紙杯口的流速，使內(nèi)紙杯飛出。為了檢驗(yàn)猜想，秀秀設(shè)計(jì)了如甲圖所示實(shí)驗(yàn)：步驟一：將相同紙杯按甲圖所示進(jìn)行處理，然后將兩個(gè)紙杯疊在一起。步驟二：用吹風(fēng)機(jī)在杯口通穩(wěn)定氣流。步驟三：更換紙杯型號(hào)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象始終相同。（1）用吹風(fēng)機(jī)在杯口通穩(wěn)定氣流的具體操作是。（2）若猜想①正確，則甲中B的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是。（3）山山提出可以按照?qǐng)D乙所示方案驗(yàn)證猜想②。已知內(nèi)紙杯剪去上部后，內(nèi)紙杯會(huì)嵌入外紙杯中，導(dǎo)致氣流無法進(jìn)入內(nèi)外紙杯之間。請(qǐng)判斷其可行性并說明理由：。在地面附近同一高度或高度差不顯著的情況下，空氣流速v與壓強(qiáng)p的關(guān)系可表示為12ρv2+p＝C（式中C是常量，ρ（1）根據(jù)上述流速與壓強(qiáng)的關(guān)系式可知，硬幣下方空氣壓強(qiáng)p下＝。（2）剛好把硬幣吹起時(shí)，硬幣上下表面的壓力差ΔF＝。（3）請(qǐng)推導(dǎo)出剛好將硬幣吹起時(shí)吹氣速度的表達(dá)式：v＝（用ρ、S、m表示）。在學(xué)習(xí)“流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系”后，同學(xué)們知道了當(dāng)氣流吹向機(jī)翼時(shí)，飛機(jī)會(huì)獲得升力，并且在相同條件下，氣體的流速越大，飛機(jī)獲得的升力也越大。為了探究飛機(jī)獲得的升力與其他因素的關(guān)系，研究人員利用3D打印機(jī)制作出大小不同的紙機(jī)翼模型進(jìn)行風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)，如圖甲所示。用傳感器測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析研究。（1）研究人員利用控制變量法探究飛機(jī)獲得的升力與機(jī)翼投影面積的關(guān)系時(shí)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。①分析數(shù)據(jù)，你得出的初步結(jié)論是。②此實(shí)驗(yàn)選用三組不同的風(fēng)速分別進(jìn)行是為了。機(jī)翼投影面積S/m2風(fēng)速為v1時(shí)飛機(jī)獲得的升力F1/N風(fēng)速為v2時(shí)飛機(jī)獲得的升力F2/N風(fēng)速為v3時(shí)飛機(jī)獲得的升力F3/N0.013310.0320.0270.0230.009980.0230.0210.0170.006650.0150.0130.011（2）通過上述信息分析可知：v1v2（選填“大于”或“小于”）。（3）研究人員又探究了飛機(jī)獲得的升力F與迎角α的關(guān)系，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的圖像如圖乙所示。分析圖像，你得出的結(jié)論是。如圖甲所示是演示“流體壓強(qiáng)和流速的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置，U形管中裝有水，直徑相同的a、b兩管中的水靜止時(shí)液面相平。（1）如果在右端c處往裝置里急吹氣，導(dǎo)致b管上方氣流速度a管上方的氣流速度，b管與a管的水面上方形成氣壓差，U形管中（選填“a”或“b”）管水面升高，若a管與b管的水面高度差為12cm，則此時(shí)U形管底部d處左右兩側(cè)液體的壓強(qiáng)差為Pa。（g＝10N/kg）（2）如圖乙是某種噴霧器的工作原理示意圖，當(dāng)噴霧器未工作時(shí)，細(xì)管A內(nèi)外氣壓相等，細(xì)管A內(nèi)外液面，當(dāng)噴霧器工作時(shí)，空氣從細(xì)管B的右端快速噴出，導(dǎo)致細(xì)管A上方空氣的流速突然（選填“增大”或“減小”），細(xì)管A內(nèi)液面上方氣壓比容器內(nèi)液面上方的氣壓，液體就沿細(xì)管A的管口流出，同時(shí)受到氣流的沖擊，形成霧狀向右噴出。如圖，高壓鍋的鍋蓋上有一個(gè)空心柱為排氣孔，空心柱上戴著一個(gè)帽子為限壓閥，當(dāng)高壓鍋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)超過安全值時(shí)，鍋內(nèi)的氣體就會(huì)沖出限壓閥，氣體跑出一部分，使鍋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小?，F(xiàn)有一個(gè)直徑為24厘米，空心柱小孔的橫截面積為8毫米2，限壓閥的質(zhì)量為100克的高壓鍋，要用它來煮飯，若當(dāng)時(shí)的大氣壓為1.0×105帕，問：（1）高壓鍋內(nèi)氣體能達(dá)到的最大壓強(qiáng)為多大？（2）經(jīng)商品質(zhì)量檢測(cè)部門檢測(cè)，此高壓鍋內(nèi)氣體的最大壓強(qiáng)不能超過1.8×105帕，要使此高壓鍋能繼續(xù)安全使用，原來的限壓閥還能使用嗎？若不能；應(yīng)再配備一個(gè)質(zhì)量為多大的限壓閥？（3）在生活中，如果用高壓鍋模擬馬德堡半球?qū)嶒?yàn)，如果他們沒有抽氣機(jī)等排氣裝置，應(yīng)怎樣將高壓