初中物理复习 大气压强及流体压强与流速关系.docx
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初中物理复习大气压强及流体压强与流速关系
第二十五讲大气压强及流体压强与流速关系
课前实验：
重力都去哪了？
实验道具：
一个杯口平滑的玻璃杯、一张平整白纸
实验操作：
①将被子装满水，确保水杯中没有气泡
②在杯口上方刚上一张白纸片，用手掌压一压，使得杯口与纸张充分接触，没有缝隙
③用手扶着纸片将被子缓慢倒置后，再放开扶纸片的手
实验现象：
水竟然不掉落下来！
模块一大气压的存在大气压强的测量
【一、知识点】
1．液体压强产生的原因：
受重力；具有流动性。
2．空气也受到重力，也像液体那样具有流动性，那么空气内部各个方向也有压强。
例如：
悬空塑料管里的水不会流出来，塑料吸盘能压在光滑的墙上，用吸管喝饮料需用力等。
人对吸管吸气，吸管内气体压强减小，小于杯中饮料液面上的大气压强，压力差使得吸管中饮料克服自身重力进入人嘴中。
挤出吸盘与墙之间的空气，吸盘内外有巨大的压强差，大气对吸盘有垂直指向墙壁的较大压力，使得吸盘与墙壁之间的最大静摩擦力较大，挂上毛巾、衣物不至于脱落。
3．大气层：
地球表面的空气层叫大气层。
大气压：
大气会对处于其中的物体产生压强，我们称它为大气压强，简称为大气压。
大气压产生的原因：
由于大气受到重力作用，而且大气有流动性。
4．证实大气压存在的实验：
马德堡半球实验
1654年，德国马德堡市市长把两个直径为30cm铜质空心半球紧紧地扣在一起，用抽气机抽出球内空气，然后用16匹马向相反方向拉两个半球，结果费了很大的劲才把它们拉开。
大气压的方向：
总是垂直与空气接触的物体表面。
5．大气压随高度增加而减小。
（空气稀薄，密度变小，大气压变小）
天气对大气压的影响：
（1）晴天的气压比阴天低。
（2）冬天的气压比夏天高。
6．托里拆利实验—首个精确测出大气压的值
（1）实验原理：
实验中玻璃管内水银面的上方是真空，管外水银面的上方是空气，因此，是大气压支持管内这段水银柱不会落下，大气压的数值等于这段水银柱产生的压强。
（2）实验结论：
大气压的值
＝一个标准大气压＝760mmHg＝1.013×105Pa＝10.3m水柱。
在粗略计算中，标准大气压可以取为
。
（3）实验注意事项
①管子倾斜水银柱竖直高度没有变化；
②管子直径加粗，管中水银柱高度没有变化；
③做托里拆利实验时，若玻璃管内混有少量空气，则测量的结果比实际大气压小。
7．大气压随海拔高度的变化
随着海拔高度的增加，玻璃管中的水银柱的高度会逐渐降低，表明瓶外的大气压在逐渐减小。
8．沸点与气压的关系
（1）气压增加，沸点增高；气压减小，沸点降低。
（2）高压锅可以提高锅内气压，提高沸点。
【二、例题精讲】
【例1】★
下列现象中与大气压无关的是（ ）
A．用吸管喝完豆浆后，塑料杯变瘪了
B．氢气球升到高空会破裂
C．用高压锅煮食物熟得快
D．在高山上烧水，温度不到90℃水就沸腾了
考点：
大气压强的存在．
解析：
A、用吸管喝完豆浆后，塑料杯中的空气变少，气压变小，故外界大气压大于内部的压强，所以塑料杯被大气压压瘪了，故不符合题意；
B、由于气压随着高度的增加而减小，所以氢气球升到高空后，其外边的大气压变小，内部的气压大于外部气压，故气球会在内部较大压强的作用下胀破，故不符合题意；
C、用高压锅煮食物时，锅内的气压变高，沸点变高，故这样煮食物更快，所以这里不是利用大气压的作用，而是据气压与沸点的关系的，故符合题意；
D、大气压随高度的升高而减小，所以高山上海拔高，大气压自然就低．而水的沸点随着气压的减小而降低，使水在高山上的沸点是90℃，故该选项与气压有关，故不符合题意．
答案：
C
【测试题】
下列现象中，与大气压无关的是（ ）
A．用不同的液体做托里拆利实验，液柱的高度不同
B．鱼在水下吐出的气泡在上升过程，越来越大
C．不同的海拔高度，液体沸腾时的温度不同
D．水泵的吸水高度是有限的
考点：
大气压的综合应用．
解析：
A、因为液体的密度不同，大气压能支持的液体柱高不同，与大气压有关；
B、气泡在水中上浮过程中，气泡所处的深度减小，受到水的压强减小，体积变大，与大气压无关；
C、海拔越高、大气压越小、液体沸腾时的温度越小，与大气压有关；
D、抽水机是利用大气压把水压上来的，“吸”水高度有限，与大气压有关．
答案：
B
【例2】★
对图中有关物理学家和物理史实的说法，正确的是（ ）
A．（a）最早是由托里拆利做的
B．托里拆利通过计算（a）图中马拉力的大小，最早测出大气压的数值
C．托里拆利通过（b）图，最早测出大气压的数值
D．马德堡市长通过（b）图，最早测出大气压的数值
考点：
物理常识；大气压强的测量方法．
解析：
a图是马德堡半球实验，是奥托•格里克设计并进行的，证明了大气压的存在，但没有测出大气压的值；
b图是托里拆利实验，测出了大气压的数值，且是最早的．
答案：
C
【测试题】
首先得到“大气压强的数值跟76厘米高水银柱产生的压强值恰好相等”的科学家是（ ）
A．
托里拆利
B．
阿基米德
C．
伽利略
D．
帕斯卡
考点：
大气压强的测量方法．
解析：
意大利科学家托里拆利利用液体水银间接测出了大气压的数值，此实验运用了平衡法，即大气压强的数值跟76厘米高水银柱产生的压强值恰好相等；通过计算水银柱的压强也就得出了大气压的数值．
答案：
A
【例3】★★
如图所示是某同学测定大气压值的托里拆利实验及其数据，测得的大气压（ ）
A．74厘米汞柱
B．76厘米汞柱
C．77厘米汞柱
D．79厘米汞柱
考点：
大气压强的测量方法．
解析：
读图可知，玻璃管内水银面到水银槽中水银面的垂直高度为74cm，因此，当时的大气压强等于74cm高水银柱产生的压强．
答案：
A
【测试题】
在研究大气压强的托里拆利实验中，如果使玻璃管倾斜，那么管内的水银柱（ ）
A．
长度减小
B．
高度不变
C．
高度增大
D．
高度减小
考点：
大气压强的测量方法．
解析：
如果玻璃管倾斜了，由于大气压是不变的，故能支持的水银柱高度也是不变的，故管中水银柱长度会增大，使高度保持不变．
答案：
B
【例4】★★
分别用横截面积是1cm2和0.5cm2的玻璃管同时、同地做托里拆利实验时，两种情况下管内水银柱的高度之比是（ ）
A．1：
2
B．2：
1
C．1：
1
D．无法确定
考点：
大气压强的测量方法．
解析：
根据托里拆利实验的原理，大气压的数据由P=ρ水银gh求的，而影响水银柱高度的因素有大气压、上端有空气；
而玻璃管的粗细、插入水泥槽的深度、加减水银、倾斜放置、玻璃管长短对管内水银柱的高度没有影响．
故两种情况下管内水银柱的高度之比是1：
1．
答案：
C
【测试题】
托里拆利实验中，玻璃管内液柱高度取决于（ ）
A．外界大气压强B．外界大气压强和管的粗细
C．外界大气压强和液体密度D．外界大气压强和玻璃管的倾斜程度
考点：
大气压强的测量方法．
解析：
外界大气压变化，大气压能支持的水银柱高变化，故A正确；
若外界大气压一定，能支持的水银柱高不变，水银柱产生的压强与玻璃管的粗细、是否倾斜、插入水银槽的深度、水银槽中水银的多少无关，故B、C、D都错．
答案：
A
【例5】★★
图所示，将一只试管装满水银后倒插在水银槽中，管顶高出水银面20厘米，若在试管顶部开一个小孔，将会看到（ ）
A．管内的水银将会从小孔中喷出
B．管内的水银将会流入水银槽内
C．没有变化
D．无法确定
考点：
大气压强的测量方法．
解析：
当管顶开一个小孔时，管内的水银与外界的大气相通，玻璃管和水槽组成连通器，则管内的水银不会从小孔喷出，反而会立即下降，直到液面相平．
答案：
B
【测试题】
如图所示，利用托里拆利实验装置测量大气压强时，当玻璃管内的水银柱稳定后，在玻璃管的顶部穿一小孔，那么管内的水银液面将（ ）
A．保持不变B．逐渐下降，最终与管外液面相平
C．逐渐上升，最终从小孔中流出D．稍微下降一些
考点：
大气压强的测量方法．
解析：
当玻璃管顶部穿一小孔时，上端会进入空气，则玻璃管中与水银槽液面齐平的液面上下的压强不再平衡，向下压强等于大气压强加上水银柱产生的压强，所以水银柱向下运动直到与水银槽中液面相齐平．
答案：
B
【拓展题】
把托里拆利实验中的玻璃管竖直上提，在管口离开水银面以前，玻璃管内水银柱的高度（ ）
A．增加
B．降低
C．不变
D．无法判断
考点：
大气压强的测量方法．
解析：
外界大气压不变，能支持的水银柱高不变，玻璃管竖直向上提起少许（管口没有离开水银面），这时管内水银柱的高度不变．
答案：
C
【拓展题】
在一高山上做托里拆利实验时，使用的液体是酒精，发现那里的大气压可以支持500cm高的酒精柱．那么，那里的大气压能支持的水柱高度是（ ）
A．3m
B．4m
C．5m
D．以上选项都不正确
考点：
压强的大小及其计算．
解析：
∵高山上的大气压等于所支持酒精柱或所支持水柱产生的压强，
∴根据p=ρgh可得：
p=ρ酒精gh酒精=ρ水gh水，
即h水=
=4m．
答案：
B
【例6】★★
某同学做托里拆利实验，测得玻璃管内水银柱比槽内水银面高出76cm，下面的哪些措施可以使这个高度差改变（ ）
A．往槽内加入少许水银
B．使玻璃管稍微倾斜一点
C．把玻璃管往上提一提
D．把实验移到高山上去做
考点：
大气压强的测量方法．
解析：
往水银槽加水银、使玻璃管倾斜、把玻璃管往上提，这三个方法既不能改变大气压的大小，又不能改变水银柱的压强，故都不能使管内外高度差变化．只有把实验移到高山上去做，高山上大气压小，能支持的水银柱高度也就变小．
故选D．
【测试题】
西藏地区海拔高．关于西藏地区的气压与水的沸点，下列说法正确的是（ ）
A．气压低、水的沸点高B．气压高、水的沸点高
C.气压低、水的沸点低D．气压高、水的沸点低
考点：
沸点及沸点与气压的关系；大气压强与高度的关系。
解析：
西藏地区海拔高，气体压强低，水的沸点低。
答案：
C
【测试题】
在测定大气压值的实验中，所用玻璃管的粗细与测量结果 ，（填“有关”或“无关”）如果玻璃管倾斜，则管内水银柱长度将 ，（填“变长”“变短”或“不变”）水银柱的竖直高度将 （填“变长”“变短”或“不变”）。
在标准大气压下（
Pa），假如用水来做托里拆利实验，管内上方为真空，大气压可支持约 （保留小数点后一位）米高的水柱。
考点：
大气压强的测量方法．
解析：
在测定大气压值的实验中，所用玻璃管的粗细与测量结果无关；如果玻璃管倾斜，则管内水银柱长度将变长；水银柱的竖直高度将不变；
若用水来做实验，根据P0=ρ水gh得，h=
≈10.3m．
答案：
无关；变长；不变；10.3．
【例题7】★★★
如图所示的实验中吸盘都保持静止，但所挂钩码已是吸盘所能提起的最大重物．对此，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中大气对吸盘的压力等于钩码的重力
B．乙图中大气对下面吸盘的压力等于钩砝的重力的
C．利用甲图的实验可以粗测大气压的值
D．利用乙图的实验可以粗测大气压的值
考点：
大气压强的测量方法．
解析：
A、甲图中吸盘在竖直方向受竖直向下的拉力和竖直向上的摩擦力，并且二力是一对平衡力；在水平方向受大气对吸盘的压力和支持力，二力也是一对平衡力；因此大气对吸盘的压力与钩码的重力没有任何关系，故A错误；
B、乙图中吸盘受到大气对下面吸盘向上的压力和物体对下面吸盘向下的拉力，并且这两个力是一对平衡力，故大气对下面吸盘向上的压力等于钩码的重力；故B错误；
C、由A选项的分析可知，甲图不能求出大气对吸盘的压力，故不可以粗测大气压的值；故C错误；
D、由B选项的分析可知，乙图能求出大气对吸盘的压力，故可以粗测大气压的值；故D正确．
答案：
D
【测试题】
把装满水的量筒浸入水中，口朝下，如图那样抓住筒底向上提，在筒口离开水面前，量筒露出水面的部分（ ）
A．是空的B．有水，但不满C．充满水D．以上都有可能
考点：
大气压的综合应用．
解析：
h=
=10m，所以大气压能支持约10m高的水柱，所以只要在量筒口离开水面前，由于量筒内没有空气，量筒的高度小于10m，故作用在量筒外的大气压将量筒内的水托住了．
答案：
C
模块二流体压强
【一、知识点】
1．流体：
物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。
2．流体压强与流速的关系
口吹硬币跳跃木块实验中，硬币上面只与空气接触，吹气时硬币上面的空气向下的压力比较小，硬币下面空气向上的压力比较大。
硬币上下两面的面积相同，因此一定是空气向上的压强比较大，从而使硬币飞过木块。
实验结果表明：
在气体与液体中，流速越大的位置，压强越小。
3．飞机的升力
飞机前进时，机翼与周围的空气发生相对运动，相当于气流迎面流过机翼。
气流被机翼分成上下两部分，由于机翼横截面的形状上下不对称，在相同的时间内，机翼上方气流通过的路程较长，因而速度较大，它对机翼上表面的压强较小；下方气流通过的路程较短，速度较小，它对机翼下表面的压强较大。
这样，机翼上下表面就存在着压强差，因而会有压力差，使机翼受到向上的力，这就是升力产生的原因。
4．汽车尾翼
汽车在高速运动过程中，流过尾翼上方的气流速度比尾翼下方的气流速度小，于是上方气流对尾翼的压强大于下方气流对尾翼的压强，从而使轮胎“抓紧地面”，增大行进过程中的摩擦力，提高行车安全。
【二、例题精讲】
【例8】★★
如图所示，把一张轻质纸放在两本书上，沿纸面下方吹气，原平整的纸会从两书间的空隙下陷，据此推断空气对下陷纸片上、下表面的压强哪个小？
（填“上”或“下”）根据所学的物理知识解释为什么会出现这种现象：
。
考点：
流体压强与流速的关系．
解析：
空气对下陷纸片下表面的压强小；
因为吹气时，纸片下方的空气流速快，产生的压强小，小于外界的大气压，所以纸片会陷下去．
答案：
下，下表面气体流速越大，压强越小．
【测试题】
下列实验中，不能说明“流速大小对流体的压强有影响”的是（ ）
A．
吹气时纸条向上飘B．
用吸管从瓶中吸饮料
C．
吹气时纸片向下凹陷D．
吹气时A管中水面上升
考点：
流体压强与流速的关系；大气压强的存在．
解析：
A、将一纸条放在嘴边，用力从纸条上方沿水平方向吹气，因为纸条上方的空气流速大，压强小，纸条下方的空气流速小，压强大，纸条受到一个竖直向上的压力差，所以纸条就飘起来．不符合题意；
B、用吸管吸饮料是利用了大气压的作用，不能揭示流体压强与流速的关系．符合题意；
C、用嘴在纸片下面吹气时，纸片下方的空气流速加快，下方的压强小于上方的压强，故纸片向下凹陷，不符合题意；
D、当用嘴向B管中吹气时，致使A管上方的气压减小，在大气压的作用下，水在A吸管中上升．不符合题意．
答案：
B
【例9】★★★
如图沿与纸面垂直的方向，向两个悬挂起来的气球中间吹气，观察到如图所示的现象．关于这一现象所涉及的物理知识，下列说法中肯定不正确是（ ）
A．气流流速增大，气流区域的压强减小
B．力可以改变物体运动状态
C．由于吹气，使两球产生了相互吸引力
D．当气球在图示位置静止时，细线对气球的拉力和气球的重力不是平衡力
考点：
流体压强与流速的关系．
解析：
A、把两个气球悬挂起来，向气球的中间吹气，两气球中间气体的流速大，压强小，观察到的现象是两气球在大气压的作用下，向中间靠拢，故本选项正确，但不符合题；
B、力是改变物体运动状态的原因，也可以说力可以改变物体运动状态，故本选项正确，但不符合题；
C、向气球的中间吹气，两气球中间气体的流速大，压强小，而不是由于吹气，使两球产生了相互吸引力，故本选项错误，但符合题意；
D、当气球在图示位置静止时，细线对气球的拉力和气球的重力方向不共线，一定不是平衡力。
答案：
C
【测试题】
小明同学在倒置的漏斗里放一个乒乓球，用手指托住乒乓球．然后将手指移开同时从漏斗口向下用力吹气，如图所示，则乒乓球（ ）
A．不会下落，因为其上方气体流速增大，压强变大
B．不会下落，因为其上方气体流速增大，压强变小
C．会下落，因为其上方气体流速增大，压强变大
D．会下落，因为其上方气体流速增大，压强变小
考点：
流体压强与流速的关系．
解析：
用力吹漏斗时，气流从漏斗的壁快速流出，速度比较大，乒乓球的上部气流流速大，压强比较小，乒乓球的下部受到的大气压是不变的，托着乒乓球不会掉下来．
答案：
B
【例10】★
高速列车在高速铁路上最高时速可达350km/h．当列车经过时，若人离列车太近很容易被吸向铁轨，应该特别注意安全．这主要是因为在高速列车经过时，列车与人之间的（ ）
A．空气流速增大，压强减小
B．空气流速增大，压强增大
C．空气流速减小，压强减小
D．空气流速减小，压强增大
考点：
流体压强与流速的关系．
解析：
列车以350km/h通过时，导致列车周围的空气流速很大，压强很小，人离列车太近，人受到很大的压强差，受到很大的压力差，把人推向列车，发生伤害．
答案：
A
【测试题】
如图所示，小丽同学撑一把雨伞在雨中行走，当一阵大风吹来，伞面可能被“吸”得严重变形．下列有关这一现象及其解释正确的是（ ）
A．伞面被向下“吸”，伞上方的空气流速小于下方
B．伞面被向上“吸”，伞上方的空气流速大于下方
C．伞面被向下“吸”，伞上方的空气压强大于下方
D．伞面被向上“吸”，伞上方的空气压强大于下方
考点：
流体压强与流速的关系。
解析：
解：
等质量的空气在相同的时间内同时通过伞的上表面和下表面，由于上表面弯曲，下表面平直，所以空气通过上表面的流速大，通过下表面的流速较小
因为伞上方的空气流速大，压强较小；伞下方的空气流速小，压强大，所以伞面受到一个向上的压强差，伞被向上“吸”．
由上述可知选项A、C、D的说法都不正确．
答案：
B
【拓展题】
2011年5月22日，一场大规模龙卷风袭击了美国密苏里州，造成重大人员伤亡．龙卷风的实质是高速旋转的气流，把地面上的物体或人畜“吸”起卷入空中．龙卷风能“吸”起物体的主要原因是（ ）
A．龙卷风使物体受到的重力变小
B．高速旋转的气流流速大，压强小
C．龙卷风使物体受到的浮力变大
D．高速旋转的气流流速大，压强大
考点：
流体压强与流速的关系．
解析：
龙卷风的实质是高速旋转的气流，当刮起龙卷风时，龙卷风内部的空气流动速度增大，压强减小；龙卷风外侧的压强不变，地面上的物体或人畜如果被圈在龙卷风中，受到向内且斜向上的压强大于向外且斜向下的压强，受到向内且斜向上的压力大于向外且斜向下的压力，物体或人畜在压力差的作用下被“吸”起卷入空中．
答案：
B
【拓展题】
弧圈球是一种攻击力强、威力大的乒乓球进攻技术．如图为某人某次拉出的弧圈球在空中高速旋转前进的示意图，此时球上方气体相对球上部流速小于下方气体相对球下部流速，以下说法正确的是（ ）
A．球在空中继续前进是受到惯性力的作用
B．球在空中前进时受平衡力作用
C．球因高速旋转前进比不旋转前进时会下落得慢
D．球因高速旋转前进比不旋转前进时会下落得快
考点：
流体压强与流速的关系；惯性．
解析：
①打出去的兵乓球在空中继续前进是由于惯性，仍要保持原来的运动状态，而不是惯性力的作用；故A说法错误，不符合题意；
②空中飞行的兵乓球受到重力和空气阻力的作用，重力的施力物体是地球，在重力的作用下兵乓球的运动状态会发生变化，所以兵乓球在空中前进时不受平衡力作用；故B说法错误，不符合题意；
③∵球上方气体相对球上部流速小于下方气体相对球下部流速，
∴球上方的压强大于球下方的压强，
因此球因为高速旋转前进比不旋转前进时会下落得快．故C说法错误，不符合题意；D说法正确，符合题意．
答案：
D
【拓展题】
当两列高速行驶的火车相对驶过时，它们必须减速，否则车窗玻璃将会损坏，如果真的发生了这种现象，那么（ ）
A．碎玻璃将会飞向车内
B．碎玻璃将会飞向车外
C．碎玻璃沿竖直方向下落
D．碎玻璃将会飞向车顶
考点：
流体压强与流速的关系．
解析：
两列火车相对高速行驶时，两列车之间空气流动速度很大，压强很小，列车内的压强远大于列车中间的压强，会把玻璃压向两列车之间．
答案：
B
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