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大氣壓強考點梳理

2021-09-10 07:22黃繼奎
初中生學習指導·提升版 2021年4期
關鍵詞:沸點高壓鍋玻璃管

黃繼奎

大氣壓強是《壓強》單元的重點內容,此類問題能有效考查同學們分析和解決實際問題的能力,是中考的熱點和高頻考點。下面通過4道中考真題對考點進行梳理。

一、大氣壓的存在

包圍在地球周圍的空氣層叫大氣層。大氣層對浸在它里面的物體表面產生的壓強叫做大氣壓強,簡稱大氣壓或氣壓。包圍地球的空氣由于受到重力的作用,而且能夠流動,因而對浸在它里面的物體產生壓強。大氣層內部向各個方向都有壓強,且在同一高度向各個方向的壓強大小相等。

例1(2020·湖南·湘潭)用空易拉罐來體驗大氣壓強的存在,下列操作能達到目的的是( )。

A. 用手捏易拉罐,易拉罐變癟

B. 用重物壓易拉罐,易拉罐變癟

C. 讓易拉罐從高處下落撞擊地面,易拉罐變癟

D. 用注射器抽取密封易拉罐中的空氣,易拉罐變癟

解析:用手捏易拉罐、用重物壓易拉罐和讓易拉罐從高處下落撞擊地面分別是手、重物、地面對易拉罐施加力的作用而使其變癟,故A、B、C錯誤;用注射器抽取密封易拉罐中的空氣,易拉罐內的氣壓減小,易拉罐外部的大氣壓大于易拉罐內部壓強,所以易拉罐受到的向內的壓力大于向外的壓力,這兩個力的合力把易拉罐壓癟,可以證明大氣壓的存在,故D正確。答案:D

二、大氣壓的測量

1. 托里拆利實驗:意大利科學家托里拆利最早通過實驗準確測出了大氣壓強的數值。托里拆利實驗測量大氣壓強運用了等效替代法。由于水銀柱上方是絕對真空的,玻璃管內外水銀柱高度差所產生的壓強等于外界大氣壓。由[p=ρgh]可知,當壓強和密度一定時,高度h不變(與玻璃管的粗細、插入槽內的深度以及玻璃管的傾斜情況無關)。

2. 標準大氣壓:大氣壓隨高度的升高而降低,且大氣壓的值與地點、天氣、季節的變化有關。一般來說,晴天大氣壓比陰天高,冬天比夏天高。因此,人們把760 mm高水銀柱產生的壓強叫做標準大氣壓,用[p0]表示。[p0] = 1. 013 × 105 Pa,在粗略計算中,[p0]取1. 0 × 105 Pa。

3. 氣壓計:用來測量大氣壓的儀器。氣壓計分兩類:水銀氣壓計和金屬盒氣壓計。

例2 如圖1所示,在一個標準大氣壓下,用1 m長的玻璃管做托里拆利實驗,管中水銀柱高度為 mm。

(1)假定移動玻璃管的過程均不漏氣,請描述玻璃管內水銀柱高度的變化情況。將玻璃管傾斜放置,水銀柱的高度將 (選填“升高”“不變”或“降低”,下同)。將玻璃管向上提升一點,水銀柱高度將 。

(2)如果用水來代替水銀做實驗,水 (選填“會”或“不會”)充滿玻璃管,若管口剛好在水面上且保證不漏氣,此時玻璃管內底部的壓強為 Pa。(g=10 N/kg,結果用科學記數法表示,保留一位有效數字)

解析:1個標準大氣壓能支持760 mm高的水銀柱,故此時玻璃管內水銀柱高度為760 mm。(1)將玻璃管傾斜一些,大氣壓不變,水銀柱高度也不變,但長度會變大一些。將玻璃管豎直上提,水銀柱產生的壓強等于大氣壓,即高度不變,還是760 mm水銀柱。(2)1標準大氣壓能支持10. 4 m高的水柱,故水會充滿玻璃管。根據p=ρ水gh=1.0 × 103 kg/m3 × 10 N/kg × 1m=1 × 104 Pa,則玻璃管內底部的壓強為1.0 × 105 Pa - 1 × 104 Pa=9 × 104 Pa。

答案:760 (1)不變 不變 (2)會 9 × 104

三、大氣壓的應用

大氣壓在生產生活中的應用非常廣泛,如:人的呼吸、用針管吸藥液、用吸管吸飲料、吸盤吸在光滑墻壁上、活塞式抽水機和離心式水泵抽水等。

例3(2020·貴州·畢節)如圖2甲所示,將一個塑料吸盤壓在平板玻璃上,擠出里面的空氣,在吸盤下的掛鉤上掛上重物,吸盤不會掉下來,請你解釋原因。如果把這套裝置移入玻璃鐘罩內,用抽氣機抽出里面的空氣,如圖2乙所示,請你預測發生的現象。

解析:首先用力將塑料吸盤壓在平板玻璃上,將塑料吸盤中的空氣排出,松手后,由于吸盤內的空氣減少,內部氣壓小于外界大氣壓,外界大氣壓將吸盤緊壓在玻璃上,在吸盤下的掛鉤上掛上重物,吸盤不會掉下來。把這套裝置移入玻璃鐘罩內,用抽氣機抽出里面的空氣,隨著氣體的減小,氣體壓強逐漸減小,在重力大于吸盤所受空氣壓力時,掛鉤會掉下。

四、液體沸點跟氣壓的關系

液體的沸點隨液體表面氣壓的升高而升高,隨液體表面氣壓的降低而降低。生活中的高壓鍋就是依據這個原理制成的,用高壓鍋煮飯,既能節省燃料,還可以節約時間。

例4(2020·浙江·舟山)下列生活中的現象均與氣壓有關,其中一個利用的原理與另外三個不同的是( )。

A. 吸飲料 B. 拔火罐 C. 高壓鍋煮飯 D. 吸盤緊貼在墻面

解析:吸飲料、拔火罐、吸盤吸在墻上這三項都是利用了大氣壓來完成的。高壓鍋是根據氣壓越大沸點越高來工作的,高壓鍋密封性好,鍋內氣壓高于外面大氣壓,而液體的沸點與氣壓有關,氣壓越高沸點越高,所以高壓鍋內水的沸點高于100 ℃,故本題選C。

答案:C

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