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人教版八下物理9.4跨学科实践：制作简易活塞式抽水机同步练习（基础巩固）
一、单项选择题
1．下列情境中，不是利用大气压强的是
A．简易活塞式抽水机
B．吸盘挂钩
C．吸管吸饮料
D．帕斯卡裂桶实验
【答案】D
【知识点】液体压强的计算；大气压强的存在
【解析】【解答】A.简易活塞式抽水机是通过活塞上移使抽水机内水面上方的气压减小，水在外界大气压的作用下，被压上来，利用了大气压，故A不合题意；
B.首先用力将挂衣钩的吸盘紧压在墙壁上，将塑料吸盘中的空气排出，使内部气压小于外界大气压，这样外界大气压将挂衣钩压在墙壁上，利用了大气压，故B不合题意；
C.用吸管吸饮料时，吸出吸管中的部分空气，使吸管内的气压减小，瓶中饮料在大气压的作用下，上升通过吸管进入口中，利用了大气压的作用，故C不合题意；
D.帕斯卡裂桶实验是为了证明液体压强随深度的增加而增大，与大气压强无关，故D符合题意。
故选D。
【分析】大气压的存在能够解释很多现象，这些现象有一个共性：通过某种方法，使设备的内部气压小于外界大气压，在外界大气压的作用下出现了这种现象。
2．通过视频号“胜哥课程”观看了《活塞式抽水机》科学视频。小物制作了简易活塞式抽水机，如图所示。下列关于简易活塞式抽水机的说法正确的是（　　）
A．简易活塞式抽水机提升水的最大高度约为
B．简易活塞式抽水机的工作原理与船闸的工作原理相同
C．使用简易活塞式抽水机抽水，提起活塞时，玻璃球堵住进水口，活塞上的阀门打开
D．使用简易活塞式抽水机抽水，压下活塞时，玻璃球堵住进水口，活塞上的阀门打开
【答案】D
【知识点】连通器原理及其应用；大气压的综合应用
3． 如图所示，“胜哥”制作了一个简易活塞式抽水机，下列说法正确的是（　　）
A．图中玻璃球的作用是为了防止水流入瓶内
B．为了方便活塞在瓶内移动，活塞的直径应远小于瓶子直径
C．向上提活塞时，活塞下方气压减小，外界大气压将水压入瓶内
D．向下压活塞时，阀门处于关闭状态
【答案】C
【知识点】气压计和抽水机
【解析】【解答】AB、活塞式抽水机是利用大气压工作的。为了防止压下和提取活塞时漏气，导致瓶内气压等于外界大气压而无法吸水，则活塞与瓶壁间应保持密封，故活塞的直径应等于瓶子直径；
当活塞到达出水口时，瓶内水面上方气压等于外界大气压，为了防止瓶内的水从下端流回，可利用活动的物体堵住进水口，故玻璃球的作用是为了从下端流回去，故AB错误；
CD、抽水过程中，向下压活塞时，阀门打开，排出活塞下方的空气，向上提活塞时，由于瓶内气压小于外界大气压，外界大气压将水压入瓶内，故C正确、D错误。
故选：C。
【分析】（1）活塞式抽水机是利用大气压工作的。为了防止压下和提取活塞时漏气，导致瓶内气压等于外界大气压而无法吸水，则活塞与瓶壁间应保持密封，收由此可知它们直径大小关系；当活塞到达出水口时，瓶内水面上方气压等于外界大气压，为了防止瓶内的水从下端流回去，可利用活动的物体堵住进水口，由此可知玻璃球的作用；
（2）抽水过程中，向下压活塞时，阀门打开，排出活塞下方的空气，向上提活塞时，由于瓶内气压小于外界大气压，外界大气压将水压入瓶内。
4．如图所示是活塞式抽水机的工作示意图。有关活塞式抽水机，下列说法中错误的(　　)
A．活塞式抽水机是利用大气压来抽水的
B．活塞式抽水机提升水的最大高度可以达到12m
C．使用一段时间后，抽水机的活塞与筒壁接触不再紧密，要更换新活塞
D．提起活塞时，阀门A关闭，阀门B打开
【答案】B
【知识点】液体压强的计算；连通器原理及其应用；大气压的综合应用
【解析】【解答】A.塞式抽水机利用了大气压作用，故A正确；
B.在标准大气压下，由p=ρgh，计算支撑水面高度：，B错误；
C.抽水机的活塞与筒壁接触不再紧密，空气进入，活塞上下气压相同，水无法在大气压的作用下进入圆筒，要更换新活塞，故C正确；
D.提活塞的压杆是一个杠杆，手向压杆的末端移动，动力臂越长越省力，故D正确。
故选B。
【分析】抽水机利用大气压的作用将水压上来；利用p=ρgh，计算大气压支撑的水面高度；压杆是一个杠杆，利用杠杆的平衡条件，可以省力。
5．如图是活塞式抽水机，根据所学知识和实践，以下说法错误的是（　　）
A．活塞向上运动的时候，阀门 a 闭合，阀门 b 打开
B．活塞向下运动的时候，阀门 a 闭合，阀门 b 打开
C．预先加入一些水，可以增加装置的气密性，使得抽水更高效。
D．活塞式抽水机利用了大气压强
【答案】A
【知识点】大气压强的存在；气压计和抽水机
【解析】【解答】AB.根据图片可知，当活塞向上运动的时候，此时活塞将上面的水向上提起，因此上面的活塞a打开，下面的活塞b闭合。此时活塞下面形成真空，在外界大气压强的作用下，水再次进入井筒补充上来。
当活塞向下运动的时候，此时要让下面的水进入活塞上面，那么a关闭，b打开，故A错误符合题意，B正确不合题意；
C. 预先加入一些水，可以增加装置的气密性，使得抽水更高效，故C正确不合题意；
D. 活塞式抽水机利用了大气压强 ，故D正确不合题意。
故选A。
【分析】根据图片分析活塞式抽水机的结构，结合大气压强的知识对各个选项分析判断即可。
二、多选题
6．如图所示为“胜哥”用塑料瓶等材料制作的简易活塞式抽水机结构示意图，关于该抽水机的结构和工作原理，下列说法正确的是（　　）
A．玻璃球的作用是当活塞下移时堵住水，不让水从塑料瓶的下端口流出
B．提起活塞，塑料瓶内活塞下方的气体压强大于外界大气压强
C．提起活塞，低处的水受大气压的作用推开玻璃球进入塑料瓶内
D．低处的水进入塑料瓶后，压下活塞时，水推开阀门进入活塞上方的塑料瓶内
【答案】A,C,D
【知识点】大气压的综合应用
7．如图是“胜哥”制作的简易活塞式抽水机的结构图。有关活塞式抽水机下面说法正确的是（　　）
A．活塞式抽水机是利用大气压强来抽水的
B．活塞式抽水机提升水的最大高度不受限制
C．当活塞向上运动时，阀门打开，玻璃球位置不动
D．往圆筒里倒一点水可以改变活塞与筒壁气密性，使用时更容易抽水
【答案】A,D
【知识点】大气压的综合应用
三、填空题
8．在生产生活中，人们常用抽水机将水从低处抽到高处。如图是活塞式抽水机工作原理的示意图，将手柄COD视作一个杠杆，用力压C点，活塞被提起，低处的水进入圆筒。
（1）活塞式抽水机是利用　 　将水从井中抽出的。
（2）下列现象与活塞式抽水机工作原理不相同的是（　　）
A．用胶头滴管吸取液体 B．高压锅更容易将食物煮的软烂
（3）观察结构可知，手柄COD的实质为　 　杠杆。
（4）向下压活塞时　 　（选填“A”或“B”）被打开，水进入圆筒上端。
【答案】（1）大气压
（2）B
（3）省力
（4）B
【知识点】大气压的综合应用
9．制作简易活塞式抽水机是跨学科实践项目，在设计和制作之前，需要分析如图所示活塞式抽水机工作原理示意图。抽水机是利用　 　原理来工作的；在图中，当用力在处向下压手柄时，手柄上的点受到的作用力方向竖直　 　（选填“向上”或“向下”）
【答案】大气压强；向下
【知识点】力作用的相互性；大气压的综合应用
10．如图甲所示，活塞式抽水机是利用　 　把水从低处抽到高处的。图乙是“胜哥”用自己制作的简易活塞式抽水机抽水的情景。将塑料片粘在活塞上作为阀门A，把玻璃球放到瓶子里作为阀门B，该抽水机的结构如图丙所示。使用时，向上提起活塞，阀门　 　关闭，筒内气压　 　，低处的水冲开阀门B进入筒内；向下压活塞时，阀门　 　关闭，水受阻不能向下流动，冲开阀门　 　，进入圆筒的上部。
【答案】大气压；A；变小；B；A
【知识点】大气压的综合应用
四、综合题
11．抽水机也叫水泵，如图是活塞式抽水机工作原理的示意图。
（1）甲图：提起活塞时，阀门A关闭，　 　迫使水推开阀门B， 进入圆筒。
（2）乙图：压下活塞时，阀门B　 　，活塞下面的水推开阀门　 　，涌入活塞上面。
（3）丙图：再提起活塞时，阀门　 　关闭，圆筒上方的水从出水口流出。
（4）活塞式抽水机在工作前，需向圆筒内灌入几杯水，简述一下这样做的目的　 　。
【答案】（1）大气压
（2）关闭；打开
（3）A
（4）增加抽水机的气密性，排出圆筒内空气，使内部形成低压环境
【知识点】气压计和抽水机
【解析】【解答】（1）在甲图中，当提起活塞时，圆筒内的空气体积增大，气压减小，外界大气压强大于圆筒内气压，所以大气压迫使水推开阀门B，进入圆筒；
（2）在乙图中，压下活塞时，活塞下面的水受到挤压，压强增大，使得阀门B关闭，同时水推开阀门A，涌入活塞上面；
（3）在丙图中，再提起活塞时，活塞上面的水由于重力作用，使得阀门A关闭，圆筒上方的水从出水口流出；
（4）活塞式抽水机在工作前，向圆筒内灌入几杯水，目的是排尽圆筒内的空气，使圆筒内形成真空或接近真空的状态，这样在外界大气压的作用下，水才能被压入圆筒进而被抽上来。
【分析】活塞式抽水机是利用大气压工作的，通过活塞的上提和下压改变圆筒内的压强，从而实现抽水。
12．“胜哥”用一个空塑料瓶、一根筷子、一块塑料片、一个玻璃球、一块橡皮膏和一根塑料管自制了一台简易活塞式抽水机，如图所示，请完成5～6题。
（1）“胜哥”对自制抽水机各部件功能的描述错误的是____。
A．塑料瓶：剪开后分别作为抽水机的圆筒和活塞
B．塑料管：作为进水管将水引入圆筒
C．玻璃球：作为进水阀门，活塞向上提起时打开进水通道
D．塑料片：活塞上提时会关闭，盖住活塞上的孔N，防止空气进入
（2）“胜哥”在使用抽水机时，先往圆筒里倒一点水，目的是增强活塞与筒壁间的　 　，确保向上提活塞时筒内　 　降低。
【答案】（1）B
（2）气密性；气压
【知识点】大气压强的存在
【解析】【解答】（1） A.塑料瓶：剪开后分别作为抽水机的圆筒和活塞，故A正确不合题意；
B.塑料管：作为排水管将水排出井筒，故B错误符合题意；
C.玻璃球：作为进水阀门，活塞向上提起时打开进水通道，故C正确不合题意；
D.塑料片：活塞上提时会关闭，盖住活塞上的孔N，防止空气进入，故D正确不合题意。
故选B。
（2）有经验的人在使用抽水机时，先往圆筒里倒一点水，目的是增强活塞与筒壁间的气密性，确保向上提活塞时筒内气压降低。
【分析】（1）根据图片结合活塞式抽水机的工作过程分析各个部分的功能；
（2）活塞式抽水机利用井筒内外气压差将水压入井筒，且内外气压差越大，井水进入井筒越多。
（1） A.塑料瓶：剪开后分别作为抽水机的圆筒和活塞，故A正确不合题意；
B.塑料管：作为排水管将水排出井筒，故B错误符合题意；
C.玻璃球：作为进水阀门，活塞向上提起时打开进水通道，故C正确不合题意；
D.塑料片：活塞上提时会关闭，盖住活塞上的孔N，防止空气进入，故D正确不合题意。
故选B。
（2）有经验的人在使用抽水机时，先往圆筒里倒一点水，目的是增强活塞与筒壁间的气密性，确保向上提活塞时筒内气压降低。
13．活塞式抽水机。
（1）下压活寨式抽水机的压柄，工作示意图如图甲所示。此时活塞向上提起，活塞上面的水迫使阀门A关闭，水从出水管流出：此时阀门B下方的压强　 　（填“大于”或“小于”）阀门B上方的压强，下方的水在　 　的作用下，推开阀门B进入圆筒中；
（2）如图乙是活塞式抽水机的模型图，请你在模型图上画出活塞向上提起时作用在压柄上最小的力F，及其所对应的力臂　 　。
（3）保持作用在压柄上力的方向不变，将力的作用点向支点0靠近，这时所用力F将会　 　（填“变大”、“变小”或“不变”），这是因为　 　。
【答案】（1）大于；大气压
（2）
（3）变大；保持作用在压柄上力的方向不变，将力的作用点向支点O靠近，则动力臂变小，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2知，阻力和阻力臂不变，动力F1会大。
【知识点】液体压强的特点；大气压的综合应用；力臂的画法；杠杆的动态平衡分析；杠杆中最小力的问题
【解析】【解答】（1）图中，下压活塞式抽水机的压柄，活塞向上提起时，阀门A在上方水的作用下关闭，活塞下面空间变大，气压减小，小于外界大气压，下方的水在大气压的作用下推开阀门B，进入圆筒中；
（2）根据杠杆平衡条件，在阻力和阻力臂一定时，动力臂最长时，动力最小。图乙中，动力的作用点已标出，连接OA，过动力作用点作OA的垂线，方向向下，即为最小力F，如图所示：
（3）当压柄上力的方向不变，将力的作用点向支点O靠近，则动力臂变小，根据杠杆平衡条件，阻力和阻力臂不变，动力F会大。
【分析】（1）活塞式抽水机是利用大气压来抽水的，读图并根据题意可具体描述其工作过程中如何利用大气压的作用将水抽上来：
（2）根据杠杆平衡条件知，在阻力和阻力臂-定时，动力臂最长时，动力最小，据此分析解学
（3）分析力的作用点向支点0靠近后动力臂的变化情况，根据杠杆平衡条件分析动力F的大小变化。
五、实践探究题
14．项目主题：制作简易活塞式拍水机。
项目提出：小慧通过微信公众号“胜哥课程”学习了压强的知识后，想要自制一个简易活塞式抽水机。
项目实施：
（1）任务一了解活塞式抽水机的结构及工作原理
⑴如图甲所示是活塞式抽水机工作原理图，活塞与筒壁紧密接触同时又可以上下移动，A、B是只能向上开启的阀门。活塞式拍水机工作时，活塞向上移动，　 　阀门关闭，水在　 　的作用下向上运动，冲开　 　阀门流入圆筒：
任务二设计活塞式抽水机
⑵小慧了解了活塞式抽水机的工作原理，便开始思考选择什么样的材料来制作模型，她找到硬塑料瓶子充当圆筒，又找来筷子充当活塞杆。
（2）任务三 制作活塞式抽水机
⑶小慧剪下瓶子的瓶底，瓶子上部作为抽水机的圆筒。把瓶底再略剪一小部分作为活塞，使瓶底的外径与瓶子的内径相吻合。在瓶子的侧壁上打一个出水口，插上一段塑料管作为出水管。拔掉瓶盖上的小帽，把瓶口作为进水口。在活塞上打两个孔a、b，中间的孔a用来固定筷子。用胶带把塑料片的一边黏在活塞上，使塑料片能盖住孔b，作为一个阀门。把玻璃球放在瓶子里，玻璃球的作用是　 　。装上活案，抽水机就组装好了。将瓶口朝下浸入水中，上下拉动活塞，抽水机就会把水抽上来
（3）任务4测试活寒式抽水机的性能
⑷活塞式抽水机在工作前，需向圆筒内灌入几杯水，其目的是　 　。
（4）项目拓展
⑸活塞式抽水机模型，如乙图所示，当活塞不断上升时，拉力F的大小及水对活寨的压强p将（　　）
A．F先增大后不变，p不变
B．F先增大后不变，p先减小后不变
C．F先减小后增大，p先减小后不变
D．F、p都不断增大
【答案】（1）A；大气压；B
（2）阀门
（3）排出圆筒内的空气
（4）B
【知识点】制作简易活塞式抽水机
【解析】【解答】（1）活塞式拍水机工作时，活塞向上移动A阀门关闭，圆筒内气压减小，小于外界大气压强，水在大气压的作用下向上运动，冲开B阀门流入圆筒；
（2）把玻璃球放在瓶子里，玻璃球的作用相当于一个阀门；
（3） 活塞式抽水机在工作前，需向圆筒内灌入几杯水，其目的是排出活塞内的空气，使圆筒内的气压小于外界大气压强；
（4）当活塞不断上升时，抽水机内水柱高度不断增加，水对活塞的压强p=P大气-ρ水gh，大气压不变，随着h增大，水对活塞的压强减小，当水柱被提升到10m时，水柱不会再升高，活塞与水柱分离，水对活塞的压强变为0，保持不变，所以水对活塞的压强p先变小后不变；以活塞为研究对象，活塞受到竖直向上的拉力F，水对活塞竖直向上的压力F水压和竖直向下的大气压力F大气，若活塞做匀速直线运动，拉力F=F大气-F水压，水对活塞的压强先变小后不变，则水压F水压先减小后不变，则拉力F先变大后不变，故B符合题意。
故选B。
【分析】（1）由图可知，活塞向上移动时，圆筒内气压减小，小于外界大气压强，在大气压的作用下，水冲开活塞进入圆筒内；
（2）玻璃球相当于阀门；
（3）活塞式抽水机在工作前，需向圆筒内灌入几杯水，其目的是排出活塞内的空气，使圆筒内的气压小于外界大气压强；
（4）抽水机工作时，根据P=P大气-ρ水gh分析水对活塞的压强变化；
1个标准大气压能支撑的水柱高度约为10m；
对活塞进行受力分析，根据拉力F=F大气-F水压分析拉力的大小变化。
15．在生产生活中，人们常用抽水机将水从低处抽到高处。其中有一种活塞式抽水机，利用人力反复提压手柄就可以抽水。“胜哥”组织同学们开展了一个项目化学习一一了解并制作简易活塞式抽水机。
【任务一】了解活塞式抽水机的工作原理
如图1所示，活塞式抽水机主要由圆筒、活塞、两个只能向上开启的阀门（A、B）、出水管等组成。其中，活塞跟筒壁紧密接触但是可以上下滑动，A、B是只能向上开启的门.使用时，有经验的人会先往抽水机的圆筒里倒一点水，这样可以更容易把水抽出来。
【任务二】设计并制作简易活塞式抽水机
如图2所示，准备一个用来装洗涤液的空瓶子，剪下瓶子的瓶底，瓶子上部作为抽水机的圆筒，把瓶底再略剪一小部分作为活塞，在瓶子的侧壁上打一个出水口并装上出水管，在瓶盖上挖一个洞，将其作为进水口。在活塞上打孔，用橡皮膏把塑料片的一边黏在活塞上，使塑料片能盖住孔，作为一个阀门，把玻璃球放到瓶盖的洞口，简易活塞式抽水机就制作完成了。
（1）如图1，有经验的人在使用该抽水机时先往圆筒里倒一点水，目的是增强活塞与筒壁间的____。
A．气密性 B．摩擦力 C．压强
（2）某地大气压为9x104Pa，理论上活塞式抽水机可提升水的最大高度是　 　m（g取10N/kg）：与平原地区相比，活塞式抽水机在高原地区可提升水的最大高度　 　（选填变小”“变大”、“不变”）。
（3）图2所示的简易活塞式抽水机，上拉活塞时，阀门　 　（选填“打开“或“关闭”），瓶口的水在　 　的作用下顶开玻璃球，进入圆筒内。
【任务三】拓展学习：按压式抽水器
生活中有一种按压式抽水器，如图3-甲所示，它的结构如图3-乙所示。向下按压气囊，阀门A关闭，阀门B打开，气囊内的空气被挤压进水桶内，使水桶内气压增大，水被压入出水管并从管口排出。已知桶的容积为18L，出水管下端接近桶底，桶底到出水管管口的竖直高度为50cm，大气压p0=1x103Pa。（ρ水=1x103kg/m3，g=10N/kg）
（4）当桶内液位高度30cm，此时要将桶内的水压出，则应使桶内气压至少比外界气压大　 　Pa
（5）该同学翻阅资料后得知：桶内气压增加的百分比等于桶内空气质量增加的百分比。若要保证按压一次气囊就能将剩余的接近桶底的水压出来，则气囊的容积至少要　 　L。（不计水管体积，假设按压气囊时能使其内的空气全部挤进水桶）
【答案】（1）A
（2）9；变小
（3）关闭；大气压
（4）3000
（5）0.9
【知识点】大气压强的测量方法；大气压强与高度的关系；气压计和抽水机；大气压的综合应用
【解析】【解答】 解：（1）有经验的人在使用该抽水机时先往圆筒里倒一点水，形成水膜，增强活塞与筒壁间的气密性，故选：A；
（2）在大气压为9×104Pa时，该抽水机提升水的最大高度是：；海拔高，气压低，与平原地区相比，活塞式抽水机在高原地区可提升水的最大高度变小；
（3）向上拉动活塞，阀门关闭，此时活塞下方的气压将会减小，于是水在大气压的作用下进入活塞下方的圆筒内；
（4）当桶内液位高度30cm，此时要将桶内的水压出，则应使桶内气压至少比外界气压大
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3×103Pa；
（5）要使剩余的接近桶底的水压出来，桶内气压至少要增加：Δp'=ρ水gΔh'=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5×103Pa，
由于桶内气压增加的百分比等于桶内空气质量增加的百分比，有，即，V囊=0.9L。
故答案为：（1）A；（2）9；变小；（3）关闭；大气压；（4）3000；（5）0.9。
【分析】 （1）当活塞向上运动时，缸套内的压力降低，大气压力将水压入缸套内。当活塞向下运动时，缸套内的压力升高，压力将水推到抽水阀处，由抽水阀控制水流。在曲柄连杆机构的作用下，活塞的往复运动被转化为连续的水流，完成抽水的动作；
（2）大气压的综合应用主要涉及到多个方面， 包括生活用品、 天气影响、 人体影响、 液体沸点的影响以及体积与压强的关系；海拔高，气压低；
（3）活塞式抽水机是利用大气压来工作的；
（4）根据p=ρgh求得压强；
（5）要使剩余的接近桶底的水压出来，桶内气压至少要增加的压强等于50cm高水柱产生的压强；
由于桶内气压增加的百分比等于桶内空气质量增加的百分比，有进而可得气囊的体积。
16．在跨学科实践课上，“胜哥”组织同学们利用一个装洗涤液的空瓶子、一根筷子、一块塑料片、一个玻璃球、一块橡皮膏、一根塑料管制作了一个简易的活塞式抽水机，如图所示。
（1）当拉动活塞向上运动时，阀门关闭，储水仓里的空气变稀薄，气压　 　外界的大气压。于是，水在大气压的作用下推开玻璃球流人储水仓；
（2）当推动活塞向下运动时，玻璃球挡住瓶口，而阀门将　 　，储水仓的水涌到活塞上面；(3)某小组制作的抽水机瓶口放入水中抽水时，无论怎样移动活塞，出水口都没有水流出，可能原因是　 　。
【答案】（1）小于
（2）打开；活塞与筒壁之间的密封性不好
【知识点】制作简易活塞式抽水机
【解析】【解答】（1）当拉动活塞向上运动时，阀门关闭，储水仓里的空气变稀薄，气压小于外界的大气压，于是，水在大气压的作用下推开玻璃球流人储水仓。
（2）当推动活塞向下运动时，玻璃球挡住瓶口，而阀门将打开，储水仓的水涌到活塞上面；
（3）抽水机是利用气压差将水压上来的，所以无论怎样移动活塞，出水口都没有水流出，可能原因是活塞与筒壁之间的密封性不好。
【分析】（1）根据气体压强的相关知识，气体的量减少，压强就会变小；
（2）活塞向下运动时，阀门打开，让阀门下方的水通过；
（3）抽水机是利用气压差将水压上来的，对活塞与筒壁之间的密封性要求较高。
六、实验与探究题
17． “胜哥”组织同学们制作的简易活塞式抽水机的结构如图所示，将塑料片粘在活塞上作为阀门A，把玻璃球放到瓶口处作为阀门B。
（1）向上提起活塞，阀门A　 　（选填“打开”或“关闭”），低处的水受到　 　的作用推开阀门B进入圆筒。
（2）有同学发现先向圆筒倒入少量的水，能更快速地将水抽取上来，原因是　 　。
（3）理论上活塞式抽水机的最大提水高度 h=10.3m。若在海拔较高的高原地区使用该抽水机，理论上的最大提水高度是h'，则h'　 　h（选填“>”“<”或“=”）。
【答案】（1）关闭；大气压强
（2）减小摩擦
（3）＜
【知识点】增大或减小摩擦的方法；液体压强计算公式的应用；大气压强与高度的关系；大气压的综合应用
【解析】【解答】（1）由图可知，向上提起活塞，阀门A关闭，上面的水被提向高处；此时低处的水受到大气压强的作用推开阀门B进入圆筒；
（2）先向圆筒倒入少量的水，水可以在活塞和圆筒壁之间形成一层水膜，减小了活塞与圆筒壁之间的摩擦，使得活塞的运动更加顺畅，从而能更快速地将水抽取上来。
（3）大气压随高度增大而减小，若在海拔较高的高原地区，大气压减小，使用该抽水机时，根据p=ρ液gh可知，水的密度不变，压强减小，支持水柱的高度减小，所以 h'【分析】（1）活塞式抽水机是利用大气压来工作的，根据活塞的运动方向和大气压的作用，可判断阀门的打开和闭合情况。
（2）加水可以减小了活塞与圆筒壁之间的摩擦；
（3）大气压随高度增大而减小，根据p=ρ液gh进行分析。
18．“胜哥”利用物理知识完成了两个跨学科制作：
（1）如1图为简易活塞式抽水机工作示意图。提起活塞时，阀门A关闭，在　 　的作用下，水从低处被压入水管。
（2）他将细玻璃管封闭一端缠绕上铅丝制成密度计。密度计静止时（如题2图），所受浮力　 　（选填“大于”“等于”或“小于”）自身重力；图中　 　（选填“甲”或“乙”）液体密度较大。
【答案】（1）大气压
（2）等于；乙
【知识点】大气压的综合应用；浮力的利用
【解析】 【解答】（1） 提起活塞时，阀门A关闭，AB间的体积变大，压强变小，低处的水受到大气压作用推开阀门B进入圆筒；再压下活塞时，阀门A打开，它上面的水从出水口流出，这样、活塞不停地上 下移动、水就从管口连续不断地流出。
提起活塞时，活塞下方空间体积增大，气压减小，在大气压的作用下，低处的水推开阀门B，被压入水管。
（2） 第1空，同一支密度计放在乙、丙两种液体中都漂浮，均等于密度计的重力，即密度计在乙、丙两种液体中受到的浮力相等；
第2空，由图知密度计排开液体的体积关系为： V排乙＞V排丙， 根据 可知，乙、丙液体的密度关系为： ρ乙＜ρ丙。
故答案为：（1）大气压；（2）等于；乙。
【分析】 （ 1）活塞式抽水机是利用大气压来工作的。
（2）密度计漂浮在液体中，密度计的重力等于其浮力，浮力相同，密度越大，排开液体体积越小。
（1）提起活塞时，活塞下方空间体积增大，气压减小，在大气压的作用下，低处的水推开阀门B，被压入水管。
（2）[1]密度计静止时处于漂浮状态，根据二力平衡，所受浮力等于自身重力。
[2]由浮力公式 ，浮力相同时，排开液体体积 越小，液体密度越大。图2中密度计在乙液体中浸入体积更小，因此乙液体密度较大。
七、计算题
19．某小组通过微信公众号“胜哥课程”学习了“跨学科实践：制作简易活塞式抽水机”后，制作了一台简易活塞式抽水机如图1、2所示，由圆筒（可看成圆柱）、活塞、出水管、两个单向阀门A、B（只能向上开启）等组成。
（1）成员想知道此抽水机每次最大出水量（即圆筒里水的质量），于是测算出圆筒内的横截面积，圆筒高，请计算每次最大出水量，以及每次最大出水量的有用功。（）
（2）活塞被提起到最高点时，圆筒内气压接近真空。成员想求此时大气对活塞的压力是多少？于是测算出圆筒内的横截面积，并查询此时大气压强如图3所示。
【答案】（1）解：水的体积为：
最大出水质量为：
水的重力为：
每次做功重心提升的高度为：
有用功为：
答：每次最大出水量为0.2kg，每次最大出水量的有用功为0.1J。
（2）解：由图得，此时大气压强p=1003百帕=1.003×105Pa
圆筒内活塞的横截面积
大气压力为：
答：大气对活塞的压力是30.09N。
【知识点】密度公式及其应用；压强的大小及其计算；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）利用圆筒的横截面积和圆筒的高求出抽水的最大体积，根据求出最大出水质量，根据求出水的重力；
根据圆筒的高，可知每次做功重心提升的高度，根据求出最大出水量的有用功；
（2）已知此时的大气压强和圆筒内活塞的横截面积，根据求出大气对活塞的压力。
（1）水的体积
最大出水质量
水的重力
每次做功重心提升的高度
有用功
（2）由图得，此时大气压强p=1003百帕=1.003×105Pa
圆筒内活塞的横截面积
大气压力
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人教版八下物理9.4跨学科实践：制作简易活塞式抽水机同步练习（基础巩固）
一、单项选择题
1．下列情境中，不是利用大气压强的是
A．简易活塞式抽水机
B．吸盘挂钩
C．吸管吸饮料
D．帕斯卡裂桶实验
2．通过视频号“胜哥课程”观看了《活塞式抽水机》科学视频。小物制作了简易活塞式抽水机，如图所示。下列关于简易活塞式抽水机的说法正确的是（　　）
A．简易活塞式抽水机提升水的最大高度约为
B．简易活塞式抽水机的工作原理与船闸的工作原理相同
C．使用简易活塞式抽水机抽水，提起活塞时，玻璃球堵住进水口，活塞上的阀门打开
D．使用简易活塞式抽水机抽水，压下活塞时，玻璃球堵住进水口，活塞上的阀门打开
3． 如图所示，“胜哥”制作了一个简易活塞式抽水机，下列说法正确的是（　　）
A．图中玻璃球的作用是为了防止水流入瓶内
B．为了方便活塞在瓶内移动，活塞的直径应远小于瓶子直径
C．向上提活塞时，活塞下方气压减小，外界大气压将水压入瓶内
D．向下压活塞时，阀门处于关闭状态
4．如图所示是活塞式抽水机的工作示意图。有关活塞式抽水机，下列说法中错误的(　　)
A．活塞式抽水机是利用大气压来抽水的
B．活塞式抽水机提升水的最大高度可以达到12m
C．使用一段时间后，抽水机的活塞与筒壁接触不再紧密，要更换新活塞
D．提起活塞时，阀门A关闭，阀门B打开
5．如图是活塞式抽水机，根据所学知识和实践，以下说法错误的是（　　）
A．活塞向上运动的时候，阀门 a 闭合，阀门 b 打开
B．活塞向下运动的时候，阀门 a 闭合，阀门 b 打开
C．预先加入一些水，可以增加装置的气密性，使得抽水更高效。
D．活塞式抽水机利用了大气压强
二、多选题
6．如图所示为“胜哥”用塑料瓶等材料制作的简易活塞式抽水机结构示意图，关于该抽水机的结构和工作原理，下列说法正确的是（　　）
A．玻璃球的作用是当活塞下移时堵住水，不让水从塑料瓶的下端口流出
B．提起活塞，塑料瓶内活塞下方的气体压强大于外界大气压强
C．提起活塞，低处的水受大气压的作用推开玻璃球进入塑料瓶内
D．低处的水进入塑料瓶后，压下活塞时，水推开阀门进入活塞上方的塑料瓶内
7．如图是“胜哥”制作的简易活塞式抽水机的结构图。有关活塞式抽水机下面说法正确的是（　　）
A．活塞式抽水机是利用大气压强来抽水的
B．活塞式抽水机提升水的最大高度不受限制
C．当活塞向上运动时，阀门打开，玻璃球位置不动
D．往圆筒里倒一点水可以改变活塞与筒壁气密性，使用时更容易抽水
三、填空题
8．在生产生活中，人们常用抽水机将水从低处抽到高处。如图是活塞式抽水机工作原理的示意图，将手柄COD视作一个杠杆，用力压C点，活塞被提起，低处的水进入圆筒。
（1）活塞式抽水机是利用　 　将水从井中抽出的。
（2）下列现象与活塞式抽水机工作原理不相同的是（　　）
A．用胶头滴管吸取液体 B．高压锅更容易将食物煮的软烂
（3）观察结构可知，手柄COD的实质为　 　杠杆。
（4）向下压活塞时　 　（选填“A”或“B”）被打开，水进入圆筒上端。
9．制作简易活塞式抽水机是跨学科实践项目，在设计和制作之前，需要分析如图所示活塞式抽水机工作原理示意图。抽水机是利用　 　原理来工作的；在图中，当用力在处向下压手柄时，手柄上的点受到的作用力方向竖直　 　（选填“向上”或“向下”）
10．如图甲所示，活塞式抽水机是利用　 　把水从低处抽到高处的。图乙是“胜哥”用自己制作的简易活塞式抽水机抽水的情景。将塑料片粘在活塞上作为阀门A，把玻璃球放到瓶子里作为阀门B，该抽水机的结构如图丙所示。使用时，向上提起活塞，阀门　 　关闭，筒内气压　 　，低处的水冲开阀门B进入筒内；向下压活塞时，阀门　 　关闭，水受阻不能向下流动，冲开阀门　 　，进入圆筒的上部。
四、综合题
11．抽水机也叫水泵，如图是活塞式抽水机工作原理的示意图。
（1）甲图：提起活塞时，阀门A关闭，　 　迫使水推开阀门B， 进入圆筒。
（2）乙图：压下活塞时，阀门B　 　，活塞下面的水推开阀门　 　，涌入活塞上面。
（3）丙图：再提起活塞时，阀门　 　关闭，圆筒上方的水从出水口流出。
（4）活塞式抽水机在工作前，需向圆筒内灌入几杯水，简述一下这样做的目的　 　。
12．“胜哥”用一个空塑料瓶、一根筷子、一块塑料片、一个玻璃球、一块橡皮膏和一根塑料管自制了一台简易活塞式抽水机，如图所示，请完成5～6题。
（1）“胜哥”对自制抽水机各部件功能的描述错误的是____。
A．塑料瓶：剪开后分别作为抽水机的圆筒和活塞
B．塑料管：作为进水管将水引入圆筒
C．玻璃球：作为进水阀门，活塞向上提起时打开进水通道
D．塑料片：活塞上提时会关闭，盖住活塞上的孔N，防止空气进入
（2）“胜哥”在使用抽水机时，先往圆筒里倒一点水，目的是增强活塞与筒壁间的　 　，确保向上提活塞时筒内　 　降低。
13．活塞式抽水机。
（1）下压活寨式抽水机的压柄，工作示意图如图甲所示。此时活塞向上提起，活塞上面的水迫使阀门A关闭，水从出水管流出：此时阀门B下方的压强　 　（填“大于”或“小于”）阀门B上方的压强，下方的水在　 　的作用下，推开阀门B进入圆筒中；
（2）如图乙是活塞式抽水机的模型图，请你在模型图上画出活塞向上提起时作用在压柄上最小的力F，及其所对应的力臂　 　。
（3）保持作用在压柄上力的方向不变，将力的作用点向支点0靠近，这时所用力F将会　 　（填“变大”、“变小”或“不变”），这是因为　 　。
五、实践探究题
14．项目主题：制作简易活塞式拍水机。
项目提出：小慧通过微信公众号“胜哥课程”学习了压强的知识后，想要自制一个简易活塞式抽水机。
项目实施：
（1）任务一了解活塞式抽水机的结构及工作原理
⑴如图甲所示是活塞式抽水机工作原理图，活塞与筒壁紧密接触同时又可以上下移动，A、B是只能向上开启的阀门。活塞式拍水机工作时，活塞向上移动，　 　阀门关闭，水在　 　的作用下向上运动，冲开　 　阀门流入圆筒：
任务二设计活塞式抽水机
⑵小慧了解了活塞式抽水机的工作原理，便开始思考选择什么样的材料来制作模型，她找到硬塑料瓶子充当圆筒，又找来筷子充当活塞杆。
（2）任务三 制作活塞式抽水机
⑶小慧剪下瓶子的瓶底，瓶子上部作为抽水机的圆筒。把瓶底再略剪一小部分作为活塞，使瓶底的外径与瓶子的内径相吻合。在瓶子的侧壁上打一个出水口，插上一段塑料管作为出水管。拔掉瓶盖上的小帽，把瓶口作为进水口。在活塞上打两个孔a、b，中间的孔a用来固定筷子。用胶带把塑料片的一边黏在活塞上，使塑料片能盖住孔b，作为一个阀门。把玻璃球放在瓶子里，玻璃球的作用是　 　。装上活案，抽水机就组装好了。将瓶口朝下浸入水中，上下拉动活塞，抽水机就会把水抽上来
（3）任务4测试活寒式抽水机的性能
⑷活塞式抽水机在工作前，需向圆筒内灌入几杯水，其目的是　 　。
（4）项目拓展
⑸活塞式抽水机模型，如乙图所示，当活塞不断上升时，拉力F的大小及水对活寨的压强p将（　　）
A．F先增大后不变，p不变
B．F先增大后不变，p先减小后不变
C．F先减小后增大，p先减小后不变
D．F、p都不断增大
15．在生产生活中，人们常用抽水机将水从低处抽到高处。其中有一种活塞式抽水机，利用人力反复提压手柄就可以抽水。“胜哥”组织同学们开展了一个项目化学习一一了解并制作简易活塞式抽水机。
【任务一】了解活塞式抽水机的工作原理
如图1所示，活塞式抽水机主要由圆筒、活塞、两个只能向上开启的阀门（A、B）、出水管等组成。其中，活塞跟筒壁紧密接触但是可以上下滑动，A、B是只能向上开启的门.使用时，有经验的人会先往抽水机的圆筒里倒一点水，这样可以更容易把水抽出来。
【任务二】设计并制作简易活塞式抽水机
如图2所示，准备一个用来装洗涤液的空瓶子，剪下瓶子的瓶底，瓶子上部作为抽水机的圆筒，把瓶底再略剪一小部分作为活塞，在瓶子的侧壁上打一个出水口并装上出水管，在瓶盖上挖一个洞，将其作为进水口。在活塞上打孔，用橡皮膏把塑料片的一边黏在活塞上，使塑料片能盖住孔，作为一个阀门，把玻璃球放到瓶盖的洞口，简易活塞式抽水机就制作完成了。
（1）如图1，有经验的人在使用该抽水机时先往圆筒里倒一点水，目的是增强活塞与筒壁间的____。
A．气密性 B．摩擦力 C．压强
（2）某地大气压为9x104Pa，理论上活塞式抽水机可提升水的最大高度是　 　m（g取10N/kg）：与平原地区相比，活塞式抽水机在高原地区可提升水的最大高度　 　（选填变小”“变大”、“不变”）。
（3）图2所示的简易活塞式抽水机，上拉活塞时，阀门　 　（选填“打开“或“关闭”），瓶口的水在　 　的作用下顶开玻璃球，进入圆筒内。
【任务三】拓展学习：按压式抽水器
生活中有一种按压式抽水器，如图3-甲所示，它的结构如图3-乙所示。向下按压气囊，阀门A关闭，阀门B打开，气囊内的空气被挤压进水桶内，使水桶内气压增大，水被压入出水管并从管口排出。已知桶的容积为18L，出水管下端接近桶底，桶底到出水管管口的竖直高度为50cm，大气压p0=1x103Pa。（ρ水=1x103kg/m3，g=10N/kg）
（4）当桶内液位高度30cm，此时要将桶内的水压出，则应使桶内气压至少比外界气压大　 　Pa
（5）该同学翻阅资料后得知：桶内气压增加的百分比等于桶内空气质量增加的百分比。若要保证按压一次气囊就能将剩余的接近桶底的水压出来，则气囊的容积至少要　 　L。（不计水管体积，假设按压气囊时能使其内的空气全部挤进水桶）
16．在跨学科实践课上，“胜哥”组织同学们利用一个装洗涤液的空瓶子、一根筷子、一块塑料片、一个玻璃球、一块橡皮膏、一根塑料管制作了一个简易的活塞式抽水机，如图所示。
（1）当拉动活塞向上运动时，阀门关闭，储水仓里的空气变稀薄，气压　 　外界的大气压。于是，水在大气压的作用下推开玻璃球流人储水仓；
（2）当推动活塞向下运动时，玻璃球挡住瓶口，而阀门将　 　，储水仓的水涌到活塞上面；(3)某小组制作的抽水机瓶口放入水中抽水时，无论怎样移动活塞，出水口都没有水流出，可能原因是　 　。
六、实验与探究题
17． “胜哥”组织同学们制作的简易活塞式抽水机的结构如图所示，将塑料片粘在活塞上作为阀门A，把玻璃球放到瓶口处作为阀门B。
（1）向上提起活塞，阀门A　 　（选填“打开”或“关闭”），低处的水受到　 　的作用推开阀门B进入圆筒。
（2）有同学发现先向圆筒倒入少量的水，能更快速地将水抽取上来，原因是　 　。
（3）理论上活塞式抽水机的最大提水高度 h=10.3m。若在海拔较高的高原地区使用该抽水机，理论上的最大提水高度是h'，则h'　 　h（选填“>”“<”或“=”）。
18．“胜哥”利用物理知识完成了两个跨学科制作：
（1）如1图为简易活塞式抽水机工作示意图。提起活塞时，阀门A关闭，在　 　的作用下，水从低处被压入水管。
（2）他将细玻璃管封闭一端缠绕上铅丝制成密度计。密度计静止时（如题2图），所受浮力　 　（选填“大于”“等于”或“小于”）自身重力；图中　 　（选填“甲”或“乙”）液体密度较大。
七、计算题
19．某小组通过微信公众号“胜哥课程”学习了“跨学科实践：制作简易活塞式抽水机”后，制作了一台简易活塞式抽水机如图1、2所示，由圆筒（可看成圆柱）、活塞、出水管、两个单向阀门A、B（只能向上开启）等组成。
（1）成员想知道此抽水机每次最大出水量（即圆筒里水的质量），于是测算出圆筒内的横截面积，圆筒高，请计算每次最大出水量，以及每次最大出水量的有用功。（）
（2）活塞被提起到最高点时，圆筒内气压接近真空。成员想求此时大气对活塞的压力是多少？于是测算出圆筒内的横截面积，并查询此时大气压强如图3所示。
答案解析部分
1．D
2．D
3．C
4．B
5．A
6．A,C,D
7．A,D
8．（1）大气压
（2）B
（3）省力
（4）B
9．大气压强；向下
10．大气压；A；变小；B；A
11．（1）大气压
（2）关闭；打开
（3）A
（4）增加抽水机的气密性，排出圆筒内空气，使内部形成低压环境
12．（1）B
（2）气密性；气压
13．（1）大于；大气压
（2）
（3）变大；保持作用在压柄上力的方向不变，将力的作用点向支点O靠近，则动力臂变小，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2知，阻力和阻力臂不变，动力F1会大。
14．（1）A；大气压；B
（2）阀门
（3）排出圆筒内的空气
（4）B
15．（1）A
（2）9；变小
（3）关闭；大气压
（4）3000
（5）0.9
16．（1）小于
（2）打开；活塞与筒壁之间的密封性不好
17．（1）关闭；大气压强
（2）减小摩擦
（3）＜
18．（1）大气压
（2）等于；乙
19．（1）解：水的体积为：
最大出水质量为：
水的重力为：
每次做功重心提升的高度为：
有用功为：
答：每次最大出水量为0.2kg，每次最大出水量的有用功为0.1J。
（2）解：由图得，此时大气压强p=1003百帕=1.003×105Pa
圆筒内活塞的横截面积
大气压力为：
答：大气对活塞的压力是30.09N。
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