【核心概念专题集训】八上科学 专题12气压类探究题(含答案)

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【核心概念专题集训】八上科学 专题12气压类探究题(含答案)

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八年级科学上册 核心概念专题集训
专题12 气压类实验探究题
一、大气压存在及气压值测定类
1.科学课上,老师做了如图甲所示的覆杯实验:
(1)硬纸片都不会掉下来的原因是:   。
(2)但是爱动脑筋的小科提出了疑问:有没有可能是水粘住了纸片呢?于是老师用如图乙所示装置进行实验。随着空气被抽出,纸片掉下了,小科瞬间明白:确实不是水粘住了纸片!小科又问:若换用容积和高度均相同,而杯口更小的杯子进行实验,要使同一硬纸片掉下,相同情况下进行抽气,需要抽气的时间会如何变化?聪明的你请帮他回答一下:抽气时间    (填“变短”、“变长”或“不变”)。
2.以下事例是大气压的发现历史:
(1)亚里士多德时代已经发现,只要抽去水管里的空气,形成真空,水就会沿着水管往上流,亚里士多德用类似哲学的语言做出的解释是:“自然界厌恶真空”。
(2)16世纪在意大利的一座很深的矿井里,在用抽水机抽水的时候,发现井水上升到10米以后,就再也不上升了。在伽利略的指引下,托里拆利进行了这样如图1的实验。
(3)托里拆利的研究成果传到了德国,马德堡市的市长奥托 格里克在1654年5月8精心策划了一场声势浩大的宣传大气压的科学实验活动:马德堡半球实验(如图2)。
①托里拆利根据水银柱的高度差算出了大气压强的值,1标准大气压等于    Pa。
②如图1在玻璃管B点处钻一个小洞,描述出现的现象。
③分析上述科学史料,判断下列观点正确的有   (可多选)
A.科学的发展是几代科学家共同努力的结果。
B.只有完全正确的观点才是科学理论,亚里士多德的很多观点一无是处。
C.很多科学研究来源于生活。
D.没有先进的科学技术将无法开展科学研究。
E.科学研究是科学家的事,奥托 格里克的做法是多此一举。
3. 小虎同学利用注射器(容积为V)、弹簧测力计和刻度尺估测大气压的值。
(1)实验过程中注射器筒内漏进了少量空气,则测得的大气压值______ (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(2)如图所示,水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F,用刻度尺测出注射器的全部刻度的长L,则大气压的值可表示为p=______。
(3)实验室有甲、乙两个注射器,活塞的横截面积分别为0.5cm2和2cm2,若弹簧测力计量程为10N,实验时应选用______(选填“甲”或“乙”)注射器,理由是______。
4.小科学了大气压强后,利用注射器(有刻度部分的容积为6毫升)、小桶、铁架台、细绳(细绳的质量忽略不计)、天平等器材进行实验,估测了当地某时的大气压值。请你根据实验步骤帮助他完成相关分析。
【实验步骤】
①按如图一所示,组装器材。
②将注射器活塞推至顶端,上端注射口不用橡皮塞封住。往小桶内缓慢加水,直至活塞恰好开始下滑,取下小桶,用天平测量出小桶和水的总质量为30克。
③重新将注射器活塞推至顶端,并用橡皮帽封住注射口,将步骤②中的装水小桶(水未倒出)重新挂在活塞下端,缓慢向小桶内加水,直至活塞又恰好开始下滑,再取下小桶,用天平测量出小桶和水的总质量为570克。
④取下注射器,并用刻度尺测量其侧壁上有刻度
部分的长度为10厘米。
【实验分析】
(1)本实验中应以    (填“注射器”、“活
塞”或“小桶”)为研究对象来分析其所受的大气压力。
(2)步骤②中“测小桶和水的质量”的目的是    。
(3)根据上述实验测量得到的数据,可计算出当地当时的大气压强为    帕。
(4)为判断实验结果的准确性,小科再次利用实验室里的“空盒气压计”精确地测量该地当时的大气压值,示数如图二,其大气压值为   帕。
5. 为了估测当天大气压究竟有多大,科学兴趣小组同学在实验室合作进行了如图甲所示的实验。其实验步骤如下:
①将蘸水的塑料吸盘(吸盘有重力)按在光滑水平板面上,并多次挤压吸盘;
②用弹簧测力计钩着吸盘挂钩缓慢往上拉,直到吸盘脱离板面;
③记录刚脱离板面时弹簧测力计的读数F0=41N,可视为大气对吸盘的压力大小;
④量出吸盘与水平板面的接触面积S=4cm2;
⑤计算大气压。
(1)步骤①中“多次挤压吸盘”的目的是___________;
(2)根据甲实验设计,可能会引起测得的大气压值偏大的原因是___________;
(3)若按图乙中的两种方式进行实验,实验器材和步骤均相同,则选择图乙中的___________(填“左”或“右”)图这种方式更合理。
6.覆杯实验是科学中的经典实验。小乐在薄壁玻璃杯内盛满水,杯口盖上一张硬纸片(不留空气,然后托住硬纸片,将玻璃杯倒置,水不流出,硬纸片也不掉下,如图甲所示。
(1)小乐在实验时将玻璃杯逆时针旋转90°至如图乙所示状态,其目的是证明    。
(2)当玻璃杯处于如图甲所示状态时,玻璃杯中水的高度为15cm,杯口圆面积为100cm2,若实验时大气压强为1×105Pa,不计硬纸片质量,则硬纸片与水和杯接触的100cm2部分,受到向下的压力为
   N:得出上述数据的理由是    。
7.某校拓展研究小组同学想利用如下实验方案一粗略测量某地大气压的值,装置如图甲所示:
步骤一:把注射器的活塞推至注射器针筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器小孔;
步骤二:如图所示,用细线拴住注射器活塞颈部,使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为F;
步骤三:读出注射器针筒上有刻度部分的容积V;
步骤四:用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度L。
根据以上实验步骤,研究小组同学发现测量结果误差比较大,综合分析后,找出了下列可能的原因:①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体; ②活塞与注射器筒壁间有摩擦。
回答下列问题:
(1)注射器顶端装针头处空气无法排尽,这将会使测量结果偏小。同学们联想到去医院打针时的情景,改进方法将注射器内空气排尽。他们的方法是    。
(2)方案一测量过程中活塞与注射器筒壁间有摩擦,会使测得的大气压值    (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
在实际操作中,同学们发现除上述两个原因会引起测量结果出现误差外,我们还很难准确读取弹簧测力计的示数,于是他们对测量方案进行了改进,设计了实验方案二,其实验装置如图乙所示。
①按改进方法将注射器内空气排尽,用橡皮帽封住注射器的小孔;
②向烧杯中缓慢加水,当活塞向左匀速滑动时,测得烧杯和水的总重为G1;
③然后    ,当活塞向右匀速滑动时,测得烧杯和水的总重为G2;
④测得活塞面积为S;
⑤计算大气压值p。
(3)将方案二中的实验步骤③补充完整。
(4)利用方案二,本次测量的大气压值p=   (用方案二步骤中的字母表示)。
8.如图甲所示,小明依据课本的实验方案测量本地的大气压值。实验中记下弹簧测力计的示数为4.5N,所用一次性注射器的最大刻度为2mL,注射器全部刻度的长度为4cm。
(1)根据图甲所示实验计算出的大气压强为    Pa。
(2)对比两次数据,小明认为实验中存在下列原因,其中一定不可能的是    。
A.注射器中有空气未全部排尽 B.活塞与注射器筒壁间摩擦较大
(3)小明还发现:如果在针筒内吸入一定质量的空气,然后用橡皮帽将气体封闭起来,在推活塞的过程中,越推越费力。由此小明猜想:其他条件一定时,封闭气体的体积越小,压强越大。为了验证自己的猜想,小明用一个30mL的注射器吸入一定质量的空气后连接到胎压计上,初始胎压如图乙所示,通过推拉活塞,测得数据记录如表:
V(cm3) 8 12 16 20 24
p(kPa) 120 80 60 48 40
①根据表中的数据可得出封闭气体的压强p与体积V的关系为    。
②当小明不推拉活塞时,注射器内的空气体积为    cm3。
9.茂茂同学想利用注射器、弹簧测力计、细线、刻度尺等相关用品测量山顶的大气压。测量方案如下:
A.把注射器的活塞推至注射器的底端,然后用橡皮帽封住注射器底部小孔。
B.如图甲所示,用细线拴住注射器活塞颈部,使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为F。
C.读出注射器上有刻度部分的容积为V。
D.用刻度尺测出注射器上有刻度部分的长度为L。
请回答以下问题。
(1)用测量步骤中的V、L和F表示大气压:p=   。
(2)实验时茂茂发现注射器装针头处空气无法排尽,这将会使测量结果   (选填“偏大”或“偏小”或“无影响”)。
(3)茂茂同学选用图乙中B注射器进行实验测量,发现弹簧测力计被拉到5N,活塞仍没有滑动。如果想继续实验,则可改用图乙中的   (选填“A”或“C”)注射器。
(4)提出一条能提高此方法测量大气压值精确度的建议:   。
二、气压与沸点的关系类
10.小科阅读到以下的材料:在几千米的高山上,如果没有高压锅,一顿熟饭都煮不了,这是由于水的沸点随气压改变的缘故。为了验证沸点与气压间的关系,小明设计了以下实验方案并加以实施。
【实验一】用酒精灯加热烧瓶中的水,如图a,用温度计测得水将要沸腾到沸腾过程中温度随时间的变化如表所示:
时间/分 2 4 6 8 10 12 14
温度/℃ 72 80 88 96 102 102 102
(1)由数据可知,水沸腾的温度是    。
【实验二】烧瓶中的水沸腾后移去酒精灯,水停止沸腾;待水温降低一些后将大注射器接到烧瓶口上(如图b所示)。
(2)向外拉注射器活塞,看到水重新沸腾。实验表明:   。
(3)若利用图c装置来验证“气压增大时,液体沸点升高”,当瓶内水沸腾后,小明该如何操作    。
11.根据“气压对液体沸点的影响”的探究实验,回答下列问题。
(1)用酒精灯将烧瓶中的水加热至沸腾,如图甲所示,待水沸腾后,移去酒精灯,水停止沸腾,过一会儿,将注射器接到烧瓶口上,如图乙所示,然后向外拉注射器活塞,观察到的现象是    。此实验可以说明的科学原理是    。
(2)小华在“研究气压对液体沸点的影响”的实验中,发现当把针筒往外抽气时,瓶内的水并没有沸腾。可能的原因有(要求写出2个方面的原因)。
①   。
②   。
三、流体压强与流速关系类
12.小缙发现电脑是利用风扇来降温的,他想知道风扇产生的空气流动强度与风扇扇叶的哪些因素有关。他猜想可能与风扇扇叶的宽度、长度、倾斜角度等因素都有关系。为此,他用同一电动机分别制作了几个不同的小风扇,相同转速去吹动同一位置的同一纸片(如图),并记录数据如下表。
实验组别 扇叶宽度/cm 扇叶长度/cm 扇叶倾斜角度θ 纸片被吹起的角度α
1 4 7 30° 35°
2 3 7 30° 30°
3 2 7 30° 20°
4 3 4 30° 20°
5 3 7 45° 40°
(1)实验中用到的测量仪器有:量角器和 。
(2)实验中,小缙通过观察    来确定风扇产生的
空气流动强度。
(3)他在分析空气流动强度与扇叶长度的关系时,应选用序号为    的两组实验数据,得出的结论是    。
13.交警提示:电动自行车安装遮阳伞存在安全隐患,如图1。小实想从压强与流速的关系角度进行验证,制作了一个上凸下平的模型放在托盘测力计上,并放入小型风洞中进行模拟实验,如图2。通过风洞改变风速大小与方向,测得托盘测力计示数,记录于表格。
风向右吹 风速(m/s) 0 5 10 15 20
托盘测力计的示数(N) 12 10.5 8 4.5 0
风向左吹 风速(m/s) 0 5 10 15 20
托盘测力计的示数(N)
(1)当风洞向右吹风,且风速达到10m/s时,该模型受到气流产生的力的大小为    。
(2)当风洞向右吹风,且风速越大,托盘测力计示数越小。你认为的原因是  
  。
(3)小明认为表格中“   ”处填写的数据应是8N,小红认为此处的数据应为16N。你支持谁,并说明理由。    。
(4)结合小实的实验,分析电动自行车安装遮阳伞,在行驶时存在安全隐患的原因。
   。
14.小明同学在学习流体压强知识时做了如下一系列实验和分析。请你帮助他补全下面的内容。
(1)如图1所示,向两张纸中间吹气,能观察到的现象是   。
(2)接着,小明又自制了一个飞机机翼模型(如图2),将其固定在托盘测力计上,在机翼模型的正前方用电扇迎面吹风,来模拟飞机飞行时的气流。电扇转动后,托盘测力计的示数将    (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)小明又找了如下一些生活情景,其中能用上述实验规律进行解释的是    。
A.火车与站台之间有黄色的安全线
B.将氢气球放手后,它会漂向空中
C.通过拍打衣服清除它上面的灰尘
15.小乐在探究“气体的压强与流速的关系”时,完成了如下两个实验。回答问题:
[实验1]小乐设计了如图甲所示实验,将一个机翼模型穿在一根铁丝上,在铁丝的上、下端各挂一个弹簧秤,并用电风扇对着机翼模型吹风。
(1)实验时,机翼模型上表面的空气流速大于下表面的空气流速,若发现    ,可说明气体的流速越大,压强越小。
[实验2]小乐设计了如图乙所示实验,A、B、C为三节直径不同的管子,三节管连接在一起,分别插入气体压强传感器(测量气体压强的装置)探头,右端与吹风机的尾部相连。
(2)当用吹风机抽气时,三节管中气体压强随时间变化的情况如图丙所示,则图线①反映的是  
  (选填“A”、“B”或“C”)管内气体压强随时间变化的情况。第10s时,①②③三条图线开始出现下移,由此判断,三节管中气体的流速    (选填“增大”或“减小”)。
16.飞机在空中飞行时受多种因素的影响。某科学兴趣小组认为:飞机在空中水平飞行时的升力大小与风速存在一定关系。为了验证此猜想,小组成员利用电风扇、托盘测力计(测量范围0﹣30牛)、飞机模型进行实验,将一架飞机模型固定在托盘测力计上,以不同的风速进行多次实验,如图甲所示。
托盘测力计的示数与风速大小的关系记录表
风速(米/秒) 0 5 10 15 20 25 30
托盘测力计的示数(牛) 15 14.5 13 11 8 3.5
(1)飞机在空中飞行时都有一定的迎角(机翼轴线与气流方向的夹角,如图乙所示),若要研究“飞机升力与机翼迎角大小的关系”,该如何设计实验?写出简要的实验思路。
  。
(2)由该实验结果推测飞机起飞应该选择顺风起飞还是逆风起飞更好?并说明理由。
   。
17.为了探究“气体压强与流速的关系”,小科设计了如图所示的实验装置。其中两端开口的U形管中有适量的水,U形管的左端通过橡皮管与玻璃管侧壁管口相连通。
(1)小科用电吹风机从左侧管口吹风,则U形管    (填“左”或“右”)侧液面将升高。说明气体的流速越大,压强越小。
(2)如果要使U形管两侧液面高度差变大,小科应    (填“增大”或“减小”)电吹风机的风速。
(3)灰鹅在飞行途中突遇强风,会将身体翻转180°,脚朝上但头保持不变的怪异姿势进行飞行(如图所示),其目的是    。
四、气体压强的影响因素
18. 小华发现,压缩一个已经充气的气球感到很容易,但想把它压缩得很小却又很困难。由此她猜想被封闭的一定质量的气体产生的压强可能与体积有关。为此她准备了的注射器、弹簧测力计、刻度尺、细绳等,进行探究,步骤如下:
(1)如图甲所示,用刻度尺测出了注射器有刻度部分的长度,则活塞的横截面积为___________;
(2)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,排尽筒内的空气,然后用橡皮帽封住注射器的小孔,为了检验是否漏气,不增加器材,方法是___________;
(3)排尽针筒内空气,用橡皮帽封住注射器的小孔,确保不漏气后,用细绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,弹簧测力计一端固定并水平放置,然后水平向右慢慢地拉动注射器筒(如图乙所示),当注射器活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数,在不考虑摩擦力的情况下,计算得到此时外界大气压的数值为,则所记录的弹簧测力计示数为___________N;
(4)取下橡皮帽,拉动活塞,让活塞的底端位于注射器刻度处,用橡皮帽封住注射器的小孔,确保不漏气,此时注射器内被封闭的气体体积为。再按照图乙的方式操作,水平向右慢慢地拉动注射器筒,当注射器内气体体积变为时,弹簧测力计的示数为,继续向右慢慢地拉动注射器筒,在不考虑摩擦力的情况下,记下每一次注射器内气体体积与对应的弹簧测力计的示数,将所测数据记录在下表中。
注射器内气体体积 8 10 12 16 20
弹簧测力计的示数 10 12 13.3 15 ?
则当注射器内气体体积为时,表中“?”约为___________N。
19. 气体产生的压强(气压)大小与哪些因素有关呢?某兴趣小组了解到如下信息后提出了他们的猜想。
信息:①自行车轮胎在烈日下暴晒易爆胎;
②篮球充气越多,越不易被压扁;
③密封在针筒内的空气只能被压缩一定的范围。
猜想:气压大小可能与气体的多少、温度及体积有关。
(1)信息________(选填序号)可作为猜想“气压大小可能与
气体体积有关”的依据;
(2)小组同学继续实验,在同一烧瓶中装入一定质量的气体,用热毛巾捂住烧瓶外壁,改变烧瓶内密闭气体的温度,用压强传感器通过数据采集器将测量结果显示在电脑上(如图),记录相关实验数据如表所示。
实验次数 1 2 3 4
气体的温度 20 30 40 50
气体的压强p() 100.0 103.4 106.8 110.2
①小明选择质量足够好的气球代替烧瓶通过上述方法完成了该实验。兴趣小组的同学对小明的做法提出了质疑。小明实验中存在的问题是________;
②小明发现用软木塞塞住未装满热水的热水瓶,一段时间后发现打开软木塞非常困难。请结合本实验的数据,对该实验现象作出解释。________
20. 小科是一个喜欢做实验的初二学生,在学习了“大气压强”这一部分内容后,他进行了如下的实验。
(1)小科自制了一个如甲图的“蜡烛抽水机”实验装置。他将一根塑料软管弯成U形,一端插入左边杯中,另一端插入右杯水中。点燃左杯中的蜡烛后,用硬纸片封住左杯口(纸片与杯口涂有凡士林)。一段时间后蜡烛熄灭,左杯内气体减少,温度冷却至室温,气体压强将________(选填“增大”“减小”或“不变”),右杯中的现象是________(选填“出现气泡”或“水流向左杯”)。
(2)如乙图是小科同学自制的气压计,瓶内装的是红色的水。小科家住15楼,他将该装置带回家,在电梯上升的过程中,玻璃管中的液面将会________。小科发现他家的楼层不太高,液面高度变化不明显,为了使实验现象更明显,小科的改进方法是:________(选填“换用更细的玻璃管”或“换用密度更小的液体”)。
21. 使用按压式手动取水器能便捷取用桶装水(如图甲),通过不断按压气囊,就可连续不断出水;取水器内部结构如乙图所示,其中A、B是只能朝一个方向打开的阀门,当按压气囊时,A阀门关闭,B阀门打开;
(1)按压气囊时,通过________方式增大气囊内气压;
(2)请写出气囊弹回时,A、B阀门开闭状态________;
(3)在使用过程中发现,松开气囊,不能立刻停止出水。某同学认为只需在取水器上增加一个开口并塞上塞子,需要停止出水时,取下塞子即可;为实现上述功能,请在图丙①、②两处位置中选择合适的开口位置并说明理由________。
(3)由于②位置与桶相通,拔下塞子后,桶内外气压相同,即可停止出水,所以应在②位置开口。
22.学习小组利用烧瓶、导管、针筒等器材研究气压的相关问题。
(1)将甲装置从山脚到山顶,导管中的液柱向    移动。
(2)往烧瓶中注入一定量的水,并将针筒与导管相连接,将烧瓶中的水加热到沸腾。若想证明气压增大,沸点升高,正确的做法是    。
(3)将烧瓶中的沸水倒出后迅速倒扣在冷水中,水槽中的水立即进入烧瓶中,形成“喷泉”现象如图丙所示。请结合大气压的相关知识解释形成“喷泉”现象的原因是    。
23.校园项目化比赛中,小明设计了如图甲所示用弹簧测力计显示大气压强大小变化的装置。产品制作过程如下:
①将装置置于一个标准大气压下,打开止水夹,往装置中注入一定量的水,如图乙所示,对装置进行气密性检查。
②使止水夹处于打开状态,弹簧测力计上端固定且高度不变,下端用细线连接重力为5牛的金属块,并使金属块始终部分浸入水中,待水面静止后,用止水夹将左侧容器密封,此时测力计的示数如图丙所示标为一个标准大气压。
(1)写出①中气密性检查的步骤    。
(2)计算②金属块排开水的体积    。
(3)当外界气压大于一个标准大气压时,弹簧测力计的读数将变    。
24.覆杯实验是科学教材中的经典实验。科学小组利用现代高速摄影技术进行了相关研究。当取一个高为18cm的杯子中装入部分水(如图乙),倒置的瞬间水与轻质盖片会一起下降一段高度(如图丙),在杯口和盖片之间形成一段液桥。
(1)做覆杯实验时按图甲所示顺时针旋转360°目的是证明    。
(2)改变杯子内空气柱高度,盖上轻质盖片并倒置,测出相应液桥高度,得到数据如表所示,可得出的结论是    。
空气柱高度/cm 2.25 4.50 9.00 13.50 15.75
液桥高度/cm 0.078 0.138 0.215 0.168 0.123
(3)相关实验表明:空气会从液桥进入,液桥越高空气越容易进入,覆杯实验成功率越低。则下列四个留有部分空气的覆杯实验,最不可能成功的是    。
25.饮水机控制出水的一个重要部件就是“聪明座”。水桶就是倒扣在聪明座上的,聪明座的下面是一个蓄水箱,打开出水阀时,水从聪明座的出水口流入蓄水箱,再从出水阀流出,同时空气从聪明座的进气口进入水桶,如图所示。关闭出水阀后,当水淹没“聪明座”的进气口时,水就不再流出,从而保证蓄水箱中的水位保持在“聪明座”的进气口位置。
(1)“聪明座”做成锥形,可使水桶与“聪明座”的接触面积增大,使水桶对“聪明座”的压强    。(填“变小”、“变大”或“不变”)
(2)当蓄水箱中的水面刚好淹没聪明座的进气口时,在    的作用下,水桶中的水不会继续流入蓄水箱中。
(3)使用一段时间后,桶内水位高度降低,此时水桶底上方A处气体的压强    (填“>”、“=”或“<”)大气压。
26.某同学用硬度适当的塑料瓶、橡皮塞、有刻度的两端开口的细玻璃管、滴入红墨水的溶液,自制了一个简易气压计(如图所示),用它来“探究大气压随高度的变化情况”。回答下列问题:
(1)液面上方是空气,分析可知瓶内的气压 (填“大于”“小于”或“等于”)瓶外的大气压。
(2)该同学将气压计从山下拿到山上后,细玻璃管内的液柱高度会    (填“上升”“下降”或“不变”),这说明了大气压随海拔高度的上升而减小。
(3)为了排除其他因素对实验结果的影响,在探究过程中除了要塞紧橡皮塞外,还应该注意    (写出一点即可)。
27.歼﹣16战斗机,是我国自主研制第四代战斗机,被称为我国第一王牌战机。小王发现机翼的形状都有明显的弧形,于是,他进行了如下探究:用硬纸板制作机翼模型,用竖直滑的杆穿过机翼模型,将模型挂在弹簧秤上。用可调速的风扇,距机翼模型相同距离,以不同的风速正对着模型吹风,分别读出弹簧测力计的示数,并进行多次实验,获得以下数据。
实验组别 机翼长度 机翼宽度 机翼厚度 不同风速时弹簧秤的示数(N)
0m/s 1m/s 3m/s 6m/s 12m/s
1 20cm 10cm 2cm 9.5 8.5 7.1 5.1 2.9
2 20cm 10cm 4cm 10.0 8.6 6.3 3.1 0
3 20cm 10cm 6cm 11.0 9.1 6.1 2.5 0
(1)依据以上的探究过程,飞机升力与飞机机翼的关系,小王提出的问题是什么?
   。
(2)用电风扇正对着机奖模型吹风,弹簧秤的示数会变小,其原因是  
  。
(3)第2组实验中,当风速为6m/s时机翼模型受到的升    N。
(4)根据表格数据,分析机翼模型的升力和机翼的关系:   。
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八年级科学上册 核心概念专题集训
专题12 气压类实验探究题 参考答案及解析
一、大气压存在及气压值测定类
1.科学课上,老师做了如图甲所示的覆杯实验:
(1)硬纸片都不会掉下来的原因是: 大气向各个方向都有压强 。
(2)但是爱动脑筋的小科提出了疑问:有没有可能是水粘住了纸片呢?于是老师用如图乙所示装置进行实验。随着空气被抽出,纸片掉下了,小科瞬间明白:确实不是水粘住了纸片!小科又问:若换用容积和高度均相同,而杯口更小的杯子进行实验,要使同一硬纸片掉下,相同情况下进行抽气,需要抽气的时间会如何变化?聪明的你请帮他回答一下:抽气时间  不变 (填“变短”、“变长”或“不变”)。
【答案】(1)大气向各个方向都有压强;(2)不变。
【解析】
(1)杯口朝下时,由于杯内没有空气只有水,而杯内水柱产生压强远小于外界的大气压,此实验证明了大气压的客观存在;旋转任意角度,纸片都不会掉下来,这说明大气向各个方向都有压强;
(2)要使纸片下落,纸片上下受到的压强应该相等,杯子的容积和高度均相同,纸片受到上面水的压强是一定的,硬纸片的重力忽略不计,设纸片刚好脱落时容器中的气压为p,
由平衡力的知识则有:ρ水ghS=pS, 所以p==ρ水gh,
因为杯子的高度不变,所以容器内的气压p不变,则抽气时间应不变。
2.以下事例是大气压的发现历史:
(1)亚里士多德时代已经发现,只要抽去水管里的空气,形成真空,水就会沿着水管往上流,亚里士多德用类似哲学的语言做出的解释是:“自然界厌恶真空”。
(2)16世纪在意大利的一座很深的矿井里,在用抽水机抽水的时候,发现井水上升到10米以后,就再也不上升了。在伽利略的指引下,托里拆利进行了这样如图1的实验。
(3)托里拆利的研究成果传到了德国,马德堡市的市长奥托 格里克在1654年5月8精心策划了一场声势浩大的宣传大气压的科学实验活动:马德堡半球实验(如图2)。
①托里拆利根据水银柱的高度差算出了大气压强的值,1标准大气压等于  1.01×105 Pa。
②如图1在玻璃管B点处钻一个小洞,描述出现的现象。
③分析上述科学史料,判断下列观点正确的有  AC (可多选)
A.科学的发展是几代科学家共同努力的结果。
B.只有完全正确的观点才是科学理论,亚里士多德的很多观点一无是处。
C.很多科学研究来源于生活。
D.没有先进的科学技术将无法开展科学研究。
E.科学研究是科学家的事,奥托 格里克的做法是多此一举。
【答案】①1.01×105;②在玻璃管B点处钻一个小洞时,玻璃管中水银的上方大气压与管外大气压相等,管中的水银在自身重力的作用下下落;③AC。
【解析】
(1)测量得到的大气压强值为p=ρgh=13.6×103kg/m3×10N/kg×760×10﹣3m≈1.01×105Pa;
(2)在玻璃管B点处钻一个小洞时,玻璃管中水银的上方大气压与管外大气压相等,管中的水银在自身重力的作用下下落;
(3)A、科学的发展要对前人已有理论的发展和继承,科学的发展是几代科学家共同努力的结果,故A正确;
B、对前人已有理论的合理批判会使科学有重大发现,亚里士多德的很多观点一无是处,这种观点是错误的,故B错误;
C、很多科学研究来源于生活,科学要与生活此结合,故C正确;
D、通过开展科学研究,往往可以获取更加先进的科学技术,故D错误;
E、科学研究是科学家的事,奥托 格里克的做法是有力的推动了科学研究,故E错误。
故选:AC。
3. 小虎同学利用注射器(容积为V)、弹簧测力计和刻度尺估测大气压的值。
(1)实验过程中注射器筒内漏进了少量空气,则测得的大气压值______ (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(2)如图所示,水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F,用刻度尺测出注射器的全部刻度的长L,则大气压的值可表示为p=______。
(3)实验室有甲、乙两个注射器,活塞的横截面积分别为0.5cm2和2cm2,若弹簧测力计量程为10N,实验时应选用______(选填“甲”或“乙”)注射器,理由是______。
【答案】 ①. 偏小 ②. ③. 甲 ④. 见解析
【解析】
(1)如果筒内空气没有排尽,拉力的测量值会偏小,根据公式可知,导致测得的大气压值偏小。
(2)当注射器中的活塞开始滑动时,弹簧测力计的拉力与大气的压力刚好平衡,因此需要记录此时的示数;注射器是一个圆柱体形状,因此,应量出其刻度部分的长度,再读出体积V,得出活塞的面积,将测量结果代入压强公式得
(3)因甲、乙两个注射器,活塞的横截面积分别为0.5cm2和2cm2,大气压约为,当面积为2cm2,由可得
(4)因为已知弹簧测力计量程为10N,超过了测力计的量程,所以实验时应选用甲注射器,理由是拉动乙注射器所需的力超过弹簧测力计的量程。
4.小科学了大气压强后,利用注射器(有刻度部分的容积为6毫升)、小桶、铁架台、细绳(细绳的质量忽略不计)、天平等器材进行实验,估测了当地某时的大气压值。请你根据实验步骤帮助他完成相关分析。
【实验步骤】
①按如图一所示,组装器材。
②将注射器活塞推至顶端,上端注射口不用橡皮塞封住。往小桶内缓慢加水,直至活塞恰好开始下滑,取下小桶,用天平测量出小桶和水的总质量为30克。
③重新将注射器活塞推至顶端,并用橡皮帽封住注射口,将步骤②中的装水小桶(水未倒出)重新挂在活塞下端,缓慢向小桶内加水,直至活塞又恰好开始下滑,再取下小桶,用天平测量出小桶和水的总质量为570克。
④取下注射器,并用刻度尺测量其侧壁上有刻度
部分的长度为10厘米。
【实验分析】
(1)本实验中应以  活塞 (填“注射器”、“活
塞”或“小桶”)为研究对象来分析其所受的大气压力。
(2)步骤②中“测小桶和水的质量”的目的是  求出活塞和针筒之间的摩擦力 。
(3)根据上述实验测量得到的数据,可计算出当地当时的大气压强为  0.9×105 帕。
(4)为判断实验结果的准确性,小科再次利用实验室里的“空盒气压计”精确地测量该地当时的大气压值,示数如图二,其大气压值为  0.99×105 帕。
【答案】(1)活塞;(2)求出活塞和针筒之间的摩擦力;(3)0.9×105;(4)0.99×105。
【解析】
(1)本实验中是以活塞为研究对象来分析活塞所受的大气压力;
(2)步骤②受测量小桶和水的质量的目的是想知道活塞和针筒之间的摩擦力的大小,为实验减少摩擦力对测量结果的影响;
(3)由②可知活塞和针筒之间的摩擦力f=m1g=30×10﹣3kg×10N/kg=0.3N,
大于压力F=mg﹣f=570×10﹣3kg×10N/kg﹣0.3N=5.4N,
活塞的横截面积S===6×10﹣5m2
当地的大气压p===0.9×105Pa;
5. 为了估测当天大气压究竟有多大,科学兴趣小组同学在实验室合作进行了如图甲所示的实验。其实验步骤如下:
①将蘸水的塑料吸盘(吸盘有重力)按在光滑水平板面上,并多次挤压吸盘;
②用弹簧测力计钩着吸盘挂钩缓慢往上拉,直到吸盘脱离板面;
③记录刚脱离板面时弹簧测力计的读数F0=41N,可视为大气对吸盘的压力大小;
④量出吸盘与水平板面的接触面积S=4cm2;
⑤计算大气压。
(1)步骤①中“多次挤压吸盘”的目的是___________;
(2)根据甲实验设计,可能会引起测得的大气压值偏大的原因是___________;
(3)若按图乙中的两种方式进行实验,实验器材和步骤均相同,则选择图乙中的___________(填“左”或“右”)图这种方式更合理。
【答案】①将里面空气排出 ②吸盘自身重力影响 ③左
【解析】
(1)将吸盘蘸水后按在光滑水平板面上,多次挤压吸盘是为了排尽空气,防止漏气,以减小吸盘内气体对实验结果影响。
(2)甲实验设计,向上拉动时,拉力大小等于向下的大气压力和吸盘重力之和,可能会引起测得的大气压值偏大的原因是吸盘自身重力影响。
(3)竖直向下拉动时,拉力与吸盘自身重力的之和等于大气压力,因而所测拉力偏小,只有水平方向拉动时,重力没有影响,故左侧合理。
6.覆杯实验是科学中的经典实验。小乐在薄壁玻璃杯内盛满水,杯口盖上一张硬纸片(不留空气,然后托住硬纸片,将玻璃杯倒置,水不流出,硬纸片也不掉下,如图甲所示。
(1)小乐在实验时将玻璃杯逆时针旋转90°至如图乙所示状态,其目的是证明  大气向各个方向都有压强 。
(2)当玻璃杯处于如图甲所示状态时,玻璃杯中水的高度为15cm,杯口圆面积为100cm2,若实验时大气压强为1×105Pa,不计硬纸片质量,则硬纸片与水和杯接触的100cm2部分,受到向下的压力为  1×103 N:得出上述数据的理由是  硬纸片受到向下的压力和向上的压力平衡 。
【答案】(1)大气向各个方向都有压强;(2)1×103;硬纸片受到向下的压力和向上的压力平衡。
【解析】
(1)小乐在实验时将玻璃杯逆时针旋转90°至如图乙所示状态,纸片没有落下,说明纸片受到力的作用,说明大气向各个方向都有压强;
(2)大气对纸片向上的压力为:F向上=p大气S圆=1×105Pa×100×10﹣4m2=1×103N;
不计硬纸片质量(重力),因硬纸片处于静止状态,则硬纸片受到向下的压力和向上的压力平衡,
所以,硬纸片受到向下的压力(包括水对纸片的压力以及上方杯底对水的压力):
F向下=F向上=1×103N。
7.某校拓展研究小组同学想利用如下实验方案一粗略测量某地大气压的值,装置如图甲所示:
步骤一:把注射器的活塞推至注射器针筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器小孔;
步骤二:如图所示,用细线拴住注射器活塞颈部,使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为F;
步骤三:读出注射器针筒上有刻度部分的容积V;
步骤四:用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度L。
根据以上实验步骤,研究小组同学发现测量结果误差比较大,综合分析后,找出了下列可能的原因:①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体; ②活塞与注射器筒壁间有摩擦。
回答下列问题:
(1)注射器顶端装针头处空气无法排尽,这将会使测量结果偏小。同学们联想到去医院打针时的情景,改进方法将注射器内空气排尽。他们的方法是  将注射器内抽满水,端口向上推动活塞排水,使得顶端保留水,再封口 。
(2)方案一测量过程中活塞与注射器筒壁间有摩擦,会使测得的大气压值  偏大 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
在实际操作中,同学们发现除上述两个原因会引起测量结果出现误差外,我们还很难准确读取弹簧测力计的示数,于是他们对测量方案进行了改进,设计了实验方案二,其实验装置如图乙所示。
①按改进方法将注射器内空气排尽,用橡皮帽封住注射器的小孔;
②向烧杯中缓慢加水,当活塞向左匀速滑动时,测得烧杯和水的总重为G1;
③然后  向外缓慢抽水 ,当活塞向右匀速滑动时,测得烧杯和水的总重为G2;
④测得活塞面积为S;
⑤计算大气压值p。
(3)将方案二中的实验步骤③补充完整。
(4)利用方案二,本次测量的大气压值p=  (用方案二步骤中的字母表示)。
【答案】(1)将注射器内抽满水,端口向上推动活塞排水,使得顶端保留水,再封口活塞;(2)偏大;(3)向外缓慢抽水;(4)。
【解答】
(1)将注射器内抽满水,端口向上推动活塞排水,使得顶端保留水,再封口,可以采用这一简单的方法将注射器内空气排尽;
(2)若活塞与注射器内壁间的摩擦较大,则拉动活塞的拉力会变大,由p=可知,将导致测得的大气压值偏大;
(3)测出了注射器中的活塞开始向左滑动时烧杯和水的总重为G1,然后向外缓慢抽水,当活塞刚开始向右滑动时,测得烧杯和水的总重为G2,
(4)当注射器中的活塞开始向左滑动时,对活塞受力分析:f+F=G1;
当注射器中的活塞开始向右滑动时,对活塞受力分析:F﹣f=G2;
两式联立解得:F=,所以,大气压:p===。
8.如图甲所示,小明依据课本的实验方案测量本地的大气压值。实验中记下弹簧测力计的示数为4.5N,所用一次性注射器的最大刻度为2mL,注射器全部刻度的长度为4cm。
(1)根据图甲所示实验计算出的大气压强为  9×104 Pa。
(2)对比两次数据,小明认为实验中存在下列原因,其中一定不可能的是  B 。
A.注射器中有空气未全部排尽 B.活塞与注射器筒壁间摩擦较大
(3)小明还发现:如果在针筒内吸入一定质量的空气,然后用橡皮帽将气体封闭起来,在推活塞的过程中,越推越费力。由此小明猜想:其他条件一定时,封闭气体的体积越小,压强越大。为了验证自己的猜想,小明用一个30mL的注射器吸入一定质量的空气后连接到胎压计上,初始胎压如图乙所示,通过推拉活塞,测得数据记录如表:
V(cm3) 8 12 16 20 24
p(kPa) 120 80 60 48 40
①根据表中的数据可得出封闭气体的压强p与体积V的关系为  p= 。
②当小明不推拉活塞时,注射器内的空气体积为  9.6 cm3。
【答案】(1)9×104;(2)B;(3)p=(压强单位为kPa,体积单位为cm3);9.6。
【解答】
(1)已知V=2mL=2cm3=2×10﹣6m3,L=4cm=0.04m,
则S===5×10﹣5m2,
大气压强p===9×104;
(2)如果活塞与注射器内壁间存在较大的摩擦力,注射器在拉力F作用下平衡时,拉力F大于大气对活塞的压力,从而使测量值偏大,而根据实验数据计算出的大气压强小于实际大气压,所以不可能是活塞与注射器筒壁间摩擦较大,故选B。
(3)由表中封闭气体的压强p与体积V的数值可知,p与V的乘积均为960,即pV=960,
所以p与体积V的数学关系式为:p=(需注意:压强单位为kPa,体积单位为cm3);
已经测出实际的大气压为1×105Pa=100kPa,
当小明不推拉活塞时,注射器内的气压与外界大气压相等,
由p=可得,注射器内的空气体积:V==mL=9.6mL;
9.茂茂同学想利用注射器、弹簧测力计、细线、刻度尺等相关用品测量山顶的大气压。测量方案如下:
A.把注射器的活塞推至注射器的底端,然后用橡皮帽封住注射器底部小孔。
B.如图甲所示,用细线拴住注射器活塞颈部,使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为F。
C.读出注射器上有刻度部分的容积为V。
D.用刻度尺测出注射器上有刻度部分的长度为L。
请回答以下问题。
(1)用测量步骤中的V、L和F表示大气压:p=  。
(2)实验时茂茂发现注射器装针头处空气无法排尽,这将会使测量结果 偏小 (选填“偏大”或“偏小”或“无影响”)。
(3)茂茂同学选用图乙中B注射器进行实验测量,发现弹簧测力计被拉到5N,活塞仍没有滑动。如果想继续实验,则可改用图乙中的 A (选填“A”或“C”)注射器。
(4)提出一条能提高此方法测量大气压值精确度的建议: 在活塞涂上凡士林或其他润滑油 。
【答案】(1);(2)偏小;(3)A;(4)在活塞涂上凡士林或其他润滑油。
【解析】
(1)活塞的面积S=,将测量结果代入压强公式p=,得到p=;
(2)注射器顶端装针头处空气无法排尽,即有残余气体,注射器内还会有一定气压,这样会使拉力变小,在面积不变的情况下,测得的大气压会偏小;
(3)因为大气的压强是一定的,根据公式F=pS可知,受力面积越小,压力也会越小,所以当弹簧测力计量程不够时,可换用小量程的注射器,故选A;
(4)由于注射器漏气会导致所测得的大气压值偏小,注射器漏气的主要原因是活塞的密闭性,所以可 以采用在活塞涂上凡士林或其他润滑油等。
二、气压与沸点的关系类
10.小科阅读到以下的材料:在几千米的高山上,如果没有高压锅,一顿熟饭都煮不了,这是由于水的沸点随气压改变的缘故。为了验证沸点与气压间的关系,小明设计了以下实验方案并加以实施。
【实验一】用酒精灯加热烧瓶中的水,如图a,用温度计测得水将要沸腾到沸腾过程中温度随时间的变化如表所示:
时间/分 2 4 6 8 10 12 14
温度/℃ 72 80 88 96 102 102 102
(1)由数据可知,水沸腾的温度是  102℃ 。
【实验二】烧瓶中的水沸腾后移去酒精灯,水停止沸腾;待水温降低一些后将大注射器接到烧瓶口上(如图b所示)。
(2)向外拉注射器活塞,看到水重新沸腾。实验表明: 气压降低,水的沸点也降低 。
(3)若利用图c装置来验证“气压增大时,液体沸点升高”,当瓶内水沸腾后,小明该如何操作  向内推注射器活塞,观察水是否继续沸腾 。
【答案】(1)102℃(2)气压降低,水的沸点也降低(3)向内推注射器活塞,观察水是否继续沸腾。
【解析】
(1)由表中数据可知,当温度达到102℃时,继续加热,水温不再升高,说明水的沸腾温度为102℃;
(2)向外拉注射器活塞,看到水重新沸腾,这说明:气压降低,水的沸点也降低;
(3)若利用图c装置来验证“气压增大时,液体沸点升高”,当瓶内水沸腾后,小明应向内推注射器活塞,观察水是否继续沸腾。
11.根据“气压对液体沸点的影响”的探究实验,回答下列问题。
(1)用酒精灯将烧瓶中的水加热至沸腾,如图甲所示,待水沸腾后,移去酒精灯,水停止沸腾,过一会儿,将注射器接到烧瓶口上,如图乙所示,然后向外拉注射器活塞,观察到的现象是  水重新沸腾 。此实验可以说明的科学原理是  气压影响液体的沸点,气压越小,沸点越低 。
(2)小华在“研究气压对液体沸点的影响”的实验中,发现当把针筒往外抽气时,瓶内的水并没有沸腾。可能的原因有(要求写出2个方面的原因)。
① 瓶内的气压还是较高  。
② 水的温度没有达到沸点  。
【 答案】(1)水重新沸腾;气压影响液体的沸点,气压越小,沸点越低;
(2)①瓶内的气压还是较高;②水的温度没有达到沸点。
【解析】
(1)待水沸腾后,移去酒精灯,水停止沸腾。过一会儿,将注射器接到烧瓶口上,如图乙所示,然后向外拉注射器活塞,这时从瓶内向外抽气,此时烧瓶内水的温度虽然略低于拉活塞前水沸腾时的温度,但气压减小,沸点降低,所以看到水重新沸腾,气压越低,沸点越低;
(2)若实验中发现当把针筒往外抽气时,瓶内的水并没有沸腾,其原因是:
①瓶内的气压还是较高;②水的温度没有达到沸点。
三、流体压强与流速关系类
12.小缙发现电脑是利用风扇来降温的,他想知道风扇产生的空气流动强度与风扇扇叶的哪些因素有关。他猜想可能与风扇扇叶的宽度、长度、倾斜角度等因素都有关系。为此,他用同一电动机分别制作了几个不同的小风扇,相同转速去吹动同一位置的同一纸片(如图),并记录数据如下表。
实验组别 扇叶宽度/cm 扇叶长度/cm 扇叶倾斜角度θ 纸片被吹起的角度α
1 4 7 30° 35°
2 3 7 30° 30°
3 2 7 30° 20°
4 3 4 30° 20°
5 3 7 45° 40°
(1)实验中用到的测量仪器有:量角器和  刻度尺 。
(2)实验中,小缙通过观察  纸片被吹起的角度 来确定风扇产生的空气流动强度。
(3)他在分析空气流动强度与扇叶长度的关系时,应选用序号为  4、5 的两组实验数据,得出的结论是  扇在扇叶宽度、扇叶倾斜角度相同时,扇叶长度越长,风扇产生的空气流动强度越大 。
【答案】(1)刻度尺;(2)纸片被吹起的角度;
(3)4、5;扇在扇叶宽度、扇叶倾斜角度相同时,扇叶长度越长,风扇产生的空气流动强度越大。
【解析】
(1)风扇的扇叶宽度、扇叶长度要进行测量,因此需要刻度尺;
(2)根据表格中的物理量可知,风扇的扇叶宽度、扇叶长度、扇叶倾斜角度都是影响空气流动强度的因素,纸片被吹起的角度是用来反映风扇产生的空气流动强度;
(3)要探究空气流动强度与扇叶长度的关系,需要控制扇叶宽度和扇叶倾斜角度相同,所以选用序号为4、5的两次实验数据;根据实验数据可知,在扇叶的宽度和倾斜角相同,扇叶的长度不同,且长度越大,纸片被吹起的角度越大,说明风扇产生的空气流动强度越大,由此可得:扇在扇叶宽度、扇叶倾斜角度相同时,扇叶长度越长,风扇产生的空气流动强度越大。
13.交警提示:电动自行车安装遮阳伞存在安全隐患,如图1。小实想从压强与流速的关系角度进行验证,制作了一个上凸下平的模型放在托盘测力计上,并放入小型风洞中进行模拟实验,如图2。通过风洞改变风速大小与方向,测得托盘测力计示数,记录于表格。
风向右吹 风速(m/s) 0 5 10 15 20
托盘测力计的示数(N) 12 10.5 8 4.5 0
风向左吹 风速(m/s) 0 5 10 15 20
托盘测力计的示数(N)
(1)当风洞向右吹风,且风速达到10m/s时,该模型受到气流产生的力的大小为  4 。
(2)当风洞向右吹风,且风速越大,托盘测力计示数越小。你认为的原因是  气流会流经飞机机翼模型,机翼模型上凸下平,空气通过上方的路程长,流速大、压强小;空气通过下方的路程短,流速小、压强大,从而形成了一个向上的压力差 。
(3)小明认为表格中“ 当风速为10m/s时,风向左吹,托盘测力计的示数 ”处填写的数据应是8N,小红认为此处的数据应为16N。你支持谁,并说明理由。
 小明,托盘测力计的示数与流速和压力差有关,与风向无关 。
(4)结合小实的实验,分析电动自行车安装遮阳伞,在行驶时存在安全隐患的原因。  电动车快速行驶时,伞面会受到较大的升力,导致车辆对地的压力小于车辆和人的总重力,进而减小了车轮与地面间的摩擦力,带来极大的安全隐患 。
【答案】(1)4;
(2)气流会流经飞机机翼模型,机翼模型上凸下平,空气通过上方的路程长,流速大、压强小;空气通过下方的路程短,流速小、压强大,从而形成了一个向上的压力差;
(3)当风速为10m/s时,风向左吹,托盘测力计的示数;小明,托盘测力计的示数与流速和压力差有关,与风向无关;
(4)电动车快速行驶时,伞面会受到较大的升力,导致车辆对地的压力小于车辆和人的总重力,进而减小了车轮与地面间的摩擦力,带来极大的安全隐患。
【解析】
(1)无风时,托盘测力计示数为12N,说明飞机受到的重力为12N;
风速达到10m/s时,对飞机吹风时托盘测力计的示数变为8牛,示数减小,说明飞机受到了一个向上的升力,升力的大小为F′=G﹣F=12N﹣8N=4N;
(2)这是由于气流会流经飞机机翼模型,机翼模型上凸下平,空气通过上方的路程长,流速大、压强
小;空气通过下方的路程短,流速小、压强大,从而形成了一个向上的压力差,使托盘测力计的示数变小;
(3)表格中当风速为10m/s时,风向左吹,托盘测力计的示数,应该填写8N;托盘测力计的示数与流速和压力差有关,与风向无关,所以小明说法是正确的;
(4)如图1丙所示,该电动车快速行驶时,伞面会受到较大的升力,导致车辆对地的压力小于车辆和人的总重力,进而减小了车轮与地面间的摩擦力,带来极大的安全隐患。
14.小明同学在学习流体压强知识时做了如下一系列实验和分析。请你帮助他补全下面的内容。
(1)如图1所示,向两张纸中间吹气,能观察到的现象是  两张纸相互靠拢 。
(2)接着,小明又自制了一个飞机机翼模型(如图2),将其固定在托盘测力计上,在机翼模型的正前方用电扇迎面吹风,来模拟飞机飞行时的气流。电扇转动后,托盘测力计的示数将  变小 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)小明又找了如下一些生活情景,其中能用上述实验规律进行解释的是  A 。
A.火车与站台之间有黄色的安全线
B.将氢气球放手后,它会漂向空中
C.通过拍打衣服清除它上面的灰尘
【答案】(1)两张纸相互靠拢;(2)变小;(3)A。
【解答】
(1)当向中间吹气时,中间的空气流动速度增大,压强减小。纸外侧的压强不变,纸受到向内的压强大于向外的压强,受到向内的压力大于向外的压力,纸在压力差的作用下向中间靠拢,说明气体流速越大的地方压强越小。
(2)机翼模型固定在托盘测力计上,无风时,托盘测力计示数等于机翼模型的重力;
因为机翼模型上表面弯曲,下表面平直,当电风扇吹风时,相同时间内,空气经过上方的路程比下方路程长,流速大,压强小,机翼模型在压强差下产生向上的升力。因为机翼模型对托盘测力计的压力等于机翼模型的重力减去它受到的向上的升力,所以机翼模型对托盘测力计的压力减小了,小于机翼模型的重力,故托盘测力计的示数变小;
(3)
A.当列车驶进站台时,会带动人和车之间的空气流动速度加快,此时人外侧的空气流动速度慢;根据流体压强与流速的关系可知,人外侧空气流速慢压强大,而内侧流速快压强小,会产生一个向内侧的压强差,将人推向火车,易出现危险,所以火车与站台之间有黄色的安全线,能用上述实验规律进行解释;符合题意;
B.将氢气球放手后,它会漂向空中,是因为它受到的浮力大于重力;不能用上述实验规律进行解释。 不合题意;
C.拍打衣服前,衣服和灰尘一起静止,当拍打时,衣服运动,灰尘由于惯性还要保持原来的静止状态,所以灰尘从衣服上掉下来,是利用惯性。不能用上述实验规律进行解释。不合题意。
15.小乐在探究“气体的压强与流速的关系”时,完成了如下两个实验。回答问题:
[实验1]小乐设计了如图甲所示实验,将一个机翼模型穿在一根铁丝上,在铁丝的上、下端各挂一个弹簧秤,并用电风扇对着机翼模型吹风。
(1)实验时,机翼模型上表面的空气流速大于下表面的空气流速,若发现  弹簧秤甲示数变小,弹簧秤乙示数变大 ,可说明气体的流速越大,压强越小。
[实验2]小乐设计了如图乙所示实验,A、B、C为三节直径不同的管子,三节管连接在一起,分别插入气体压强传感器(测量气体压强的装置)探头,右端与吹风机的尾部相连。
(2)当用吹风机抽气时,三节管中气体压强随时间变化的情况如图丙所示,则图线①反映的是  A (选填“A”、“B”或“C”)管内气体压强随时间变化的情况。第10s时,①②③三条图线开始出现下移,由此判断,三节管中气体的流速  增大 (选填“增大”或“减小”)。
【答案】(1)弹簧秤甲的示数变小,弹簧秤乙的示数变大;(2)A;增大。
【解析】
(1)机翼模型上表面的空气流速大,压强小,机翼模型下表面的空气流速小,压强大,机翼模型上下表面就会形成一个压力差,这个压力差就是升力,因此机翼模型上方的弹簧秤甲的示数会变小,机翼模型下方的弹簧秤乙示数会变大;
(2)根据V=SL=Svt可知,相同时间内,通过A、B、C三处的气体体积相同,横截面积越大的地方,气体流速越小,所以A处气体流速最大,C处气体流速最小,由图丙可知,图线①的压强最小,图线③的压强最大,根据气体在流速大的地方压强小,可知,图线①反映的是A管内气体的压强随时间变化的情况;第10s后,①②③三条图线开始出现下移,说明气体压强减小,根据气体在流速越大的地方压强越小,可知气体的流速在增大。
16.飞机在空中飞行时受多种因素的影响。某科学兴趣小组认为:飞机在空中水平飞行时的升力大小与风速存在一定关系。为了验证此猜想,小组成员利用电风扇、托盘测力计(测量范围0﹣30牛)、飞机模型进行实验,将一架飞机模型固定在托盘测力计上,以不同的风速进行多次实验,如图甲所示。
托盘测力计的示数与风速大小的关系记录表
风速(米/秒) 0 5 10 15 20 25 30
托盘测力计的示数(牛) 15 14.5 13 11 8 3.5
(1)飞机在空中飞行时都有一定的迎角(机翼轴线与气流方向的夹角,如图乙所示),若要研究“飞机升力与机翼迎角大小的关系”,该如何设计实验?写出简要的实验思路。  电风扇的风速等其他条件相同,只改变机翼的仰角大小,记录托盘测力计的数据,根据实验数据得出升力大小与机翼仰角大小的关系 。
(2)由该实验结果推测飞机起飞应该选择顺风起飞还是逆风起飞更好?并说明理由。  逆风;从列表数据可知风速越大升力越大,逆风起飞时的相对速度可看作是风速和飞行速度之和,这样相对风速更大升力更大 。
【解答】
(1)研究飞机升力与机翼仰角大小的关系,根据控制变量法,确保电风扇的风速等其它条件相同,只改变机翼迎角0°、5°、10°、15°、20°、25°、30°记录托盘测力计示数,从实验数据得出升力的大小与机翼仰角大小的关系;
(2)逆风起飞更好;因为从列表数据可知风速越大F示数越小,F升=15N﹣F示数,可知风速越大F升越大,根据相对运动逆向起飞的风速可以看作风速和飞机飞行速度之和,所以逆风起飞风速大升力大更好。
17.为了探究“气体压强与流速的关系”,小科设计了如图所示的实验装置。其中两端开口的U形管中有适量的水,U形管的左端通过橡皮管与玻璃管侧壁管口相连通。
(1)小科用电吹风机从左侧管口吹风,则U形管  左 (填“左”或“右”)侧液面将升高。说明气体的流速越大,压强越小。
(2)如果要使U形管两侧液面高度差变大,小科应  增大 (填“增大”或“减小”)电吹风机的风速。
(3)灰鹅在飞行途中突遇强风,会将身体翻转180°,脚朝上但头保持不变的怪异姿势进行飞行(如图所示),其目的是  迅速降低飞行高度,躲避危险 。
【答案】(1)左;(2)增大;(3)迅速降低飞行高度,躲避危险。
【解析】
(1)小科用电吹风机从左侧管口吹风,使得U形管左端气体流速变快,压强减小,则U形管左侧液面将升高;
(2)如果要使U形管两侧液面高度差变大,只能是左侧压强变得更小,故增大气体流动速度;
(3)灰鹅在飞行途中突遇强风,会将身体翻转180°,脚朝上但头保持不变的怪异姿势进行飞行,如图乙所示,使得上方空气流速小于下方,则上方的压强大于下方的压强,使灰鹅降低飞行高度。
四、气体压强的影响因素
18. 小华发现,压缩一个已经充气的气球感到很容易,但想把它压缩得很小却又很困难。由此她猜想被封闭的一定质量的气体产生的压强可能与体积有关。为此她准备了的注射器、弹簧测力计、刻度尺、细绳等,进行探究,步骤如下:
(1)如图甲所示,用刻度尺测出了注射器有刻度部分的长度,则活塞的横截面积为___________;
(2)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,排尽筒内的空气,然后用橡皮帽封住注射器的小孔,为了检验是否漏气,不增加器材,方法是___________;
(3)排尽针筒内空气,用橡皮帽封住注射器的小孔,确保不漏气后,用细绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,弹簧测力计一端固定并水平放置,然后水平向右慢慢地拉动注射器筒(如图乙所示),当注射器活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数,在不考虑摩擦力的情况下,计算得到此时外界大气压的数值为,则所记录的弹簧测力计示数为___________N;
(4)取下橡皮帽,拉动活塞,让活塞的底端位于注射器刻度处,用橡皮帽封住注射器的小孔,确保不漏气,此时注射器内被封闭的气体体积为。再按照图乙的方式操作,水平向右慢慢地拉动注射器筒,当注射器内气体体积变为时,弹簧测力计的示数为,继续向右慢慢地拉动注射器筒,在不考虑摩擦力的情况下,记下每一次注射器内气体体积与对应的弹簧测力计的示数,将所测数据记录在下表中。
注射器内气体体积 8 10 12 16 20
弹簧测力计的示数 10 12 13.3 15 ?
则当注射器内气体体积为时,表中“?”约为___________N。
【答案】 ①. 2 ②. 用手拉动注射器的活塞 ,拉动一定距离后松手观察活塞能不能恢复到原来的状态 ③. 20 ④. 16
【解析】
(1)如图甲所示,注射器刻度部分左端对准零刻线,右端对准10cm刻线,刻度尺测出注射器刻度部分的长度L=10.00cm;活塞的体积,则活塞的横截面积为
(2)排尽筒内的空气,然后用橡皮帽封住注射器的小孔,为了检验是否漏气,不增加器材,方法是:用手拉动注射器的活塞,拉动一定距离后松手观察活塞能不能恢复到原来的状态。
(3)此时弹簧测力计的拉力等于外界大气压对活塞的压力
(4①注射器内被封闭的气体体积为4mL,再用 测力计拉动活塞时,测力计的拉力与注射器内气体对活塞的压力之和等于外界大气压对活塞的压力
由步骤(3)可知,外界大气压对活塞压力F大气压=20N,由表格数据可知,当气体体积为8mL时,注射器内 气体对活塞的压力为
当气体体积为16mL时,注射器内气体对活塞的压力为
即注射器内气体变化为原来体积的2倍时,注射器内气体对活塞的压力减半,注射器内气体为10mL时注射器内气体对活塞的压力为8N,注射器内气体为20mL时注射器内气体对活塞的压力为4N,弹簧测力计示数为
19. 气体产生的压强(气压)大小与哪些因素有关呢?某兴趣小组了解到如下信息后提出了他们的猜想。
信息:①自行车轮胎在烈日下暴晒易爆胎;
②篮球充气越多,越不易被压扁;
③密封在针筒内的空气只能被压缩一定的范围。
猜想:气压大小可能与气体的多少、温度及体积有关。
(1)信息________(选填序号)可作为猜想“气压大小可能与气体体积有关”的依据;
(2)小组同学继续实验,在同一烧瓶中装入一定质量的气体,用热毛巾捂住烧瓶外壁,改变烧瓶内密闭气体的温度,用压强传感器通过数据采集器将测量结果显示在电脑上(如图),记录相关实验数据如表所示。
实验次数 1 2 3 4
气体的温度 20 30 40 50
气体的压强p() 100.0 103.4 106.8 110.2
①小明选择质量足够好的气球代替烧瓶通过上述方法完成了该实验。兴趣小组的同学对小明的做法提出了质疑。小明实验中存在的问题是________;
②小明发现用软木塞塞住未装满热水的热水瓶,一段时间后发现打开软木塞非常困难。请结合本实验的数据,对该实验现象作出解释。________
【答案】 ①. ③ ②. 实验中随着温度的升高,气球的体积越来越大,不符合保持气体体积一定的要求 ③. 见解析
【解析】
(1)自行车轮胎在烈日下暴晒,轮胎内气体温度会升高,而轮胎易爆胎,说明了轮胎内气体压强增大了,由此我们可以猜想气压与温度有关;往篮球里充气的过程中,篮球内的气体越来越多(质量变大),篮球越来越难被压扁,说明篮球内气压增大了,由此我们可以猜想气压与气体的多少有关;将密封在针筒内空气压缩的过程中,气体的质量不变,体积变小,压缩到一定程度就无法压缩,说明针筒内气压变大了,由此可以猜想③气压与气体的体积有关。
(2)
①根据“用热毛巾捂住烧瓶外壁,改变烧瓶内密闭气体的温度,用压强传感器通过数据采集器将测量结果显示在电脑上,小组同学提出的猜想是气压与温度有关;实验中控制气体的质量一定、体积一定,只改变气体的温度;小颜选择质量足够好的气球代替烧瓶进行实验,实验中随着温度的升高,气球的体积越来越大,不符合保持气体体积一定的要求。
②将热水倒入热水瓶时,热水上方的气体温度较高、压强较大;用软木塞塞住后,瓶内气体的温度逐渐降低,部分水蒸气液化为水,这就导致热水上方的气体压强减小,瓶外大气压大于瓶内气压,于是会形成一个指向瓶内的压强差,导致难以打开软木塞。
20. 小科是一个喜欢做实验的初二学生,在学习了“大气压强”这一部分内容后,他进行了如下的实验。
(1)小科自制了一个如甲图的“蜡烛抽水机”实验装置。他将一根塑料软管弯成U形,一端插入左边杯中,另一端插入右杯水中。点燃左杯中的蜡烛后,用硬纸片封住左杯口(纸片与杯口涂有凡士林)。一段时间后蜡烛熄灭,左杯内气体减少,温度冷却至室温,气体压强将________(选填“增大”“减小”或“不变”),右杯中的现象是________(选填“出现气泡”或“水流向左杯”)。
(2)如乙图是小科同学自制的气压计,瓶内装的是红色的水。小科家住15楼,他将该装置带回家,在电梯上升的过程中,玻璃管中的液面将会________。小科发现他家的楼层不太高,液面高度变化不明显,为了使实验现象更明显,小科的改进方法是:________(选填“换用更细的玻璃管”或“换用密度更小的液体”)。
【答案】①减小 ②水流向左杯 ③上升 ④换用密度更小的液体
【解析】
(1)点燃左杯中的蜡烛后,左瓶中压强的变化有些像热气球,开始由于蜡烛的燃烧使得左边气体体积受热膨胀,这个时候应该在右边杯中的导管口处看见有气体冒出,当蜡烛熄灭,温度恢复常温状态,由于之前的空气排出了一部分,所以压强变小了;而右杯水面的大气压不变,右杯中的水在大气压作用下流入左杯。
(2)因为瓶内封闭气体压强p等于p0大气压与玻璃管内水柱产生的压强之和(大于外界大气压),即
h为玻璃管内水柱的高度;在电梯上升的过程中,由于大气压随着高度的增加而减小,瓶内气体压强p不变,而大气压p0变小,所以h应变大,玻璃管中水柱的高度上升。小科发现他家的楼层不太高,液面高度变化不明显,即瓶子内外的气压差较小,且
所以换用密度更小的液体能使液面高度h更大一些,这样可以更准确地反映大气压的变化,则改进方法是:换用密度更小的液体。
21. 使用按压式手动取水器能便捷取用桶装水(如图甲),通过不断按压气囊,就可连续不断出水;取水器内部结构如乙图所示,其中A、B是只能朝一个方向打开的阀门,当按压气囊时,A阀门关闭,B阀门打开;
(1)按压气囊时,通过________方式增大气囊内气压;
(2)请写出气囊弹回时,A、B阀门开闭状态________;
(3)在使用过程中发现,松开气囊,不能立刻停止出水。某同学认为只需在取水器上增加一个开口并塞上塞子,需要停止出水时,取下塞子即可;为实现上述功能,请在图丙①、②两处位置中选择合适的开口位置并说明理由________。
【答案】①压缩体积 ②A阀门打开,B阀门关闭
③②位置,②位置与桶相通,拔下塞子后,桶内外气压相同,即可停止出水
【解析】
(1)按压气囊时,气囊的体积变小,气囊内的气压增大,所以是通过压缩体积的方式增大气囊内气压。
(2)气囊弹回时,气囊的体积增大,外界空气进入气囊,所以A阀门打开,B阀门关闭。
(3)由于②位置与桶相通,拔下塞子后,桶内外气压相同,即可停止出水,所以应在②位置开口。
22.学习小组利用烧瓶、导管、针筒等器材研究气压的相关问题。
(1)将甲装置从山脚到山顶,导管中的液柱向  右边 移动。
(2)往烧瓶中注入一定量的水,并将针筒与导管相连接,将烧瓶中的水加热到沸腾。若想证明气压增大,沸点升高,正确的做法是  向里推动活塞 。
(3)将烧瓶中的沸水倒出后迅速倒扣在冷水中,水槽中的水立即进入烧瓶中,形成“喷泉”现象如图丙所示。请结合大气压的相关知识解释形成“喷泉”现象的原因是  将烧瓶中的沸水倒出后,烧瓶内的大气压小于外界气压,在大气压的作用下,水槽中的水被压进烧瓶中,形成喷泉。 。
【答案】(1)右边;(2)向里推动活塞;
(3)将烧瓶中的沸水倒出后,烧瓶内的大气压小于外界气压,在大气压的作用下,水槽中的水被压进烧瓶中,形成喷泉。
【解析】
(1)将甲装置从山脚到山顶,山顶的气压变小,故液柱上升,导管中的液柱向右移动;
(2)将烧瓶中的水加热到沸腾。若想证明气压增大,沸点升高,正确的做法是:向里推动活塞,里面的气压增大,水的沸点升高,水将不再沸腾;
(3)形成“喷泉”现象的原因是:将烧瓶中的沸水倒出后,烧瓶内的大气压小于外界气压,在大气压的作用下,水槽中的水被压进烧瓶中,形成喷泉。
23.校园项目化比赛中,小明设计了如图甲所示用弹簧测力计显示大气压强大小变化的装置。产品制作过程如下:
①将装置置于一个标准大气压下,打开止水夹,往装置中注入一定量的水,如图乙所示,对装置进行气密性检查。
②使止水夹处于打开状态,弹簧测力计上端固定且高度不变,下端用细线连接重力为5牛的金属块,并使金属块始终部分浸入水中,待水面静止后,用止水夹将左侧容器密封,此时测力计的示数如图丙所示标为一个标准大气压。
(1)写出①中气密性检查的步骤  在右侧部分继续添加适量的水,使得外侧液面高于内部,观察能够长时间保持液面高度差,如果能保持高度差,则不漏气 。
(2)计算②金属块排开水的体积  3×10﹣4m3 。
(3)当外界气压大于一个标准大气压时,弹簧测力计的读数将变  大 。
【答案】(1)夹上止水夹,在右侧部分继续添加适量的水,使得外侧液面高于内部,观察能够长时间保持液面高度差,如果能保持高度差,则不漏气;(2)3×10﹣4m3;(3)大。
【解析】
(1)将装置置于一个标准大气压下,打开止水夹,往装置中注入一定量的水,如图乙所示,夹上止水夹,在右侧部分继续添加适量的水,使得外侧液面高于内部,观察能够长时间保持液面高度差,如果能保持高度差,则不漏气;
(2)G=5N,图中弹簧测力计的拉力F=2N;
根据称重法测量浮力知,F浮=G﹣F=5N﹣2N=3N;
由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得金属块排开水的体积:
V排===3×10﹣4m3;
(3)容器内外气压原来均为一个标准大气压,容器内外的水面相平,当外界气压大于一个标准大气压时,由液体内部同一深度压强相等知,容器外的部分水会被压进容器内,导致容器外的液面下降,金属块浸入水中的体积变小,由F浮=ρ液V排g知,金属块受到的浮力F浮减小,金属块重力G不变,金属块静止时,由G=F浮+F拉知,弹簧测力计的拉力要变大即弹簧测力计的读数变大。
24.覆杯实验是科学教材中的经典实验。科学小组利用现代高速摄影技术进行了相关研究。当取一个高为18cm的杯子中装入部分水(如图乙),倒置的瞬间水与轻质盖片会一起下降一段高度(如图丙),在杯口和盖片之间形成一段液桥。
(1)做覆杯实验时按图甲所示顺时针旋转360°目的是证明  大气向各个方向都有压强 。
(2)改变杯子内空气柱高度,盖上轻质盖片并倒置,测出相应液桥高度,得到数据如表所示,可得出的结论是  杯子高度一定时,随着空气柱高度的增大,液桥高度先增大后减小 。
空气柱高度/cm 2.25 4.50 9.00 13.50 15.75
液桥高度/cm 0.078 0.138 0.215 0.168 0.123
(3)相关实验表明:空气会从液桥进入,液桥越高空气越容易进入,覆杯实验成功率越低。则下列四个留有部分空气的覆杯实验,最不可能成功的是  B 。
【答案】(1)大气向各个方向都有压强;
(2)杯子高度一定时,随着空气柱高度的增大,液桥高度先增大后减小;(3)B。
【解析】
(1)空气在各个方向都存在压强。做覆杯实验时顺时针旋转360,纸片都不会掉下来,说明在各个方向都受到大气压的作用;
(2)结合表格数据可知:杯子高度一定时,随着空气柱高度的增大,液桥高度先增大后减小;
(3)已知空气会从液桥进入,液桥高度越大空气越容易进入,覆杯实验成功率越低。从表格数据可知,空气柱的高度接近干杯子高度的一半时,波桥高度最大,由此可知B图实验中,空气柱高度最接近杯子高度的一半,波桥高度会最大,最不可能成功。故选B。
25.饮水机控制出水的一个重要部件就是“聪明座”。水桶就是倒扣在聪明座上的,聪明座的下面是一个蓄水箱,打开出水阀时,水从聪明座的出水口流入蓄水箱,再从出水阀流出,同时空气从聪明座的进气口进入水桶,如图所示。关闭出水阀后,当水淹没“聪明座”的进气口时,水就不再流出,从而保证蓄水箱中的水位保持在“聪明座”的进气口位置。
(1)“聪明座”做成锥形,可使水桶与“聪明座”的接触面积增大,使水桶对“聪明座”的压强  变小 。(填“变小”、“变大”或“不变”)
(2)当蓄水箱中的水面刚好淹没聪明座的进气口时,在  大气压 的作用下,水桶中的水不会继续流入蓄水箱中。
(3)使用一段时间后,桶内水位高度降低,此时水桶底上方A处气体的压强  < (填“>”、“=”或“<”)大气压。
【答案】(1)变小;(2)大气压;(3)<。
【解答】解:
(1)水桶对“聪明座”的压力一定,“聪明座”做成锥形,可以增大与水桶的接触面积,根据p=可知,可使压强变小,避免被水桶压破。
(2)水桶倒扣在聪明座上,当蓄水箱中的水面刚好淹没聪明座的进气口时,蓄水箱上面受到大气压的作用,大于桶内水产生的压强,所以水桶中的水不会继续流入蓄水箱中。
(3)因A点的气压加上下方水柱产生的压强等于大气压,所以A处气体的压强与桶外大气压相比偏小。
26.某同学用硬度适当的塑料瓶、橡皮塞、有刻度的两端开口的细玻璃管、滴入红墨水的溶液,自制了一个简易气压计(如图所示),用它来“探究大气压随高度的变化情况”。回答下列问题:
(1)液面上方是空气,分析可知瓶内的气压 大于(填“大于”“小于”或“等于”)瓶外的大气压。
(2)该同学将气压计从山下拿到山上后,细玻璃管内的液柱高度会  上升 (填“上升”“下降”或“不变”),这说明了大气压随海拔高度的上升而减小。
(3)为了排除其他因素对实验结果的影响,在探究过程中除了要塞紧橡皮塞外,还应该注意  保持瓶内水温不变 (写出一点即可)。
【答案】(1)大于;(2)上升;(3)保持瓶内水温不变。
【解析】
(1)自制简易气压计时,要向瓶内吹气,分析图示可知,瓶内气压等于外界大气压与细管内水柱产生压强之和,所以瓶内气压大于外界大气压。
(2)当高处的大气压强减小时,细管内液面上方承受的气压变小,瓶内气压把液体压入细管,使细管内液柱上升。
(3)影响细管内外液面高度差的因素有瓶子受挤压形状发生变化、手触摸等原因使瓶内液体受热膨胀。
27.歼﹣16战斗机,是我国自主研制第四代战斗机,被称为我国第一王牌战机。小王发现机翼的形状都有明显的弧形,于是,他进行了如下探究:用硬纸板制作机翼模型,用竖直滑的杆穿过机翼模型,将模型挂在弹簧秤上。用可调速的风扇,距机翼模型相同距离,以不同的风速正对着模型吹风,分别读出弹簧测力计的示数,并进行多次实验,获得以下数据。
实验组别 机翼长度 机翼宽度 机翼厚度 不同风速时弹簧秤的示数(N)
0m/s 1m/s 3m/s 6m/s 12m/s
1 20cm 10cm 2cm 9.5 8.5 7.1 5.1 2.9
2 20cm 10cm 4cm 10.0 8.6 6.3 3.1 0
3 20cm 10cm 6cm 11.0 9.1 6.1 2.5 0
(1)依据以上的探究过程,飞机升力与飞机机翼的关系,小王提出的问题是什么? 探究飞机升力与飞机机翼长度,宽度和厚度之间的关系 。
(2)用电风扇正对着机奖模型吹风,弹簧秤的示数会变小,其原因是  当用电风扇对着模型吹风时,由于模型上方凸起,下方平直,所以上表面空气流速快、压强小,下面表空气流速慢,压强大,形成一个向上的压力差,从而使台秤的示数比没有风吹时小 。
(3)第2组实验中,当风速为6m/s时机翼模型受到的升  6.9 N。
(4)根据表格数据,分析机翼模型的升力和机翼的关系: 在机翼长度和宽度都相同时,机翼厚度越大,产生的升力越大 。
【答案】(1)探究飞机升力与飞机机翼长度,宽度和厚度之间的关系;
(2)当用电风扇对着模型吹风时,由于模型上方凸起,下方平直,所以上表面空气流速快、压强小,下面表空气流速慢,压强大,形成一个向上的压力差,从而使台秤的示数比没有风吹时小;
(3)6.9;
(4)在机翼长度和宽度都相同时,机翼厚度越大,产生的升力越大。
【解析】
(1)由题意得,本实验探究飞机升力与飞机机翼长度,宽度和厚度之间的关系;
(2)当用电风扇对着模型吹风时,由于模型上方凸起,下方平直,所以上表面空气流速快、压强小,下面表空气流速慢,压强大,形成一个向上的压力差,从而使台秤的示数比没有风吹时小;
(3)第2组实验中,当风速为0m/s时机翼模型受到的升力为0,此时弹簧秤示数为10.0N,为当风速为6m/s时弹簧秤示数为3.1N,则机翼模型受到的升力为10.0N﹣3.1N=6.9N;
(4)三次实验中,速度为1m/s时的升力分别为:1N、10.0N﹣8.6N=1.4N、11.0N﹣9.1N=1.9N,三次实验中机翼长度和宽度都相同,机翼的厚度不同,机翼的厚度越大,产生的升力越大,故结论为:在机 翼长度和宽度都相同时,机翼厚度越大,产生的升力越大。
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