拓展課Ⅰ大氣壓的測(cè)量和計(jì)算（原卷版）

拓展課Ⅰ大氣壓的測(cè)量和計(jì)算【知識(shí)掌握】一、大氣壓的測(cè)量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。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。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。【鞏固提高】一．實(shí)驗(yàn)探究題（共3小題）1．2022年春，奧密克戎毒株引發(fā)的新冠肺炎疫情波及全國(guó)多個(gè)省市。因疫情防控而居家學(xué)習(xí)的小明在學(xué)習(xí)物理的過程中一直堅(jiān)持用身邊的器材動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，以此加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。他找來了注射器、測(cè)力計(jì)、刻度尺等器材估測(cè)大氣壓的值。（1）觀察注射器并讀出注射器的容積V＝1mL；（2）用刻度尺測(cè)出，記為，l＝5cm；（3）將注射器的活塞推至注射器筒的底部，目的是，然后封住注射器的小孔；（4）水平緩慢拉動(dòng)注射器筒，當(dāng)注射器的活塞開始滑動(dòng)時(shí)，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F＝2.2N，即大氣對(duì)活塞的壓力；（5）則大氣壓的值p＝（用題目中字母表示），代入數(shù)值求得結(jié)果為Pa。（6）根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行誤差分析可能是（選填字母）。A.橡皮帽封住的注射器小孔中有殘余氣體B.活塞與注射器筒壁間有摩擦2．如圖所示，為了粗略測(cè)量大氣壓，小紅利用了電子測(cè)力計(jì)、刻度尺和吸盤等設(shè)計(jì)并進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)。①將塑料掛鉤吸盤按壓在豎直放置的玻璃板上，擠出塑料吸盤內(nèi)的空氣，用刻度尺和三角板測(cè)出吸盤的直徑為d，并記錄；②將電子測(cè)力計(jì)輕輕地掛在吸盤的塑料掛鉤上；③逐漸增加拉力至塑料吸盤剛好脫離玻璃板，讀出此時(shí)測(cè)力計(jì)上拉力大小F，并記錄。（1）測(cè)得大氣壓數(shù)值的表達(dá)式為：p0＝。（用測(cè)量的物理量表示）（2）實(shí)驗(yàn)中測(cè)出的大氣壓值比實(shí)際氣壓要偏（選填“大”或“小”），產(chǎn)生這一結(jié)果的原因是（寫出一條即可）：。3．如圖甲所示，小明依據(jù)課本的實(shí)驗(yàn)方案測(cè)量本地的大氣壓值，所用一次性注射器的最大刻度為2mL．實(shí)驗(yàn)中記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為4.5N，注射器全部刻度的長(zhǎng)度為4cm．（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出的大氣壓強(qiáng)為Pa。（2）為判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，小明利用自家汽車?yán)锏摹疤河?jì)”測(cè)量實(shí)際的大氣壓，示數(shù)如圖乙所示，其值為Pa。（3）對(duì)比兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，小明認(rèn)為實(shí)驗(yàn)中存在下列原因，其中一定不可能的是。A．彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)沒有讀準(zhǔn)B．注射器中有空氣未全部排盡C．活塞與注射器筒壁間摩擦較大（4）小明還發(fā)現(xiàn)：如果在針筒內(nèi)吸入一定質(zhì)量的空氣，然后用橡皮帽將氣體封閉起來，在推活塞的過程中，越推越費(fèi)力。由此小明猜想：其他條件一定時(shí)，封閉氣體的體積越小，壓強(qiáng)越。（5）為了驗(yàn)證自己的猜想，小明用一個(gè)30mL的注射器吸入一定質(zhì)量的空氣后連接到胎壓計(jì)上，通過推拉活塞，測(cè)得數(shù)據(jù)記錄如表：V/mL812162024p/kPa12080604840①根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可得出封閉氣體的壓強(qiáng)p與體積V的數(shù)學(xué)關(guān)系式為：p＝。②當(dāng)小明不推拉活塞時(shí)，注射器內(nèi)的空氣體積為mL。（6）你認(rèn)為封閉氣體的壓強(qiáng)還可能與哪些因素有關(guān)，寫出一個(gè)猜想以及你的依據(jù)。①猜想：。②依據(jù)：。二．計(jì)算題（共6小題）4．學(xué)習(xí)了大氣壓的知識(shí)以后，小柯對(duì)大氣壓強(qiáng)有多大產(chǎn)生疑問，想親自證實(shí)一下；如圖所示，小柯將帶掛鉤的吸盤“吸”在光滑的玻璃下表面，測(cè)出塑料吸盤與玻璃的接觸面積為5cm2，向掛在吸盤下的小桶內(nèi)加沙子。吸盤剛好脫落時(shí)，測(cè)出吸盤、小桶和沙子的總質(zhì)量為4kg。（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)計(jì)算大氣對(duì)吸盤的壓力為N。（2）根據(jù)已知數(shù)據(jù)推算出大氣壓的值（寫出計(jì)算過程）（3）若要掛住更重的貨物可進(jìn)行改進(jìn)的方法是。5．某教師用“試管爬升”的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證大氣壓的存在，其做法如下：取兩個(gè)直徑相差很小的平底試管，將細(xì)管底部插入裝滿水的粗試管內(nèi)，再將兩試管迅速倒置（保持豎直），會(huì)看到細(xì)試管慢慢“爬進(jìn)”粗試管里，如圖所示，細(xì)試管能否在粗試管內(nèi)豎直向上“爬升”，取決于開始時(shí)細(xì)試管插入粗試管的深度，如果插入過淺細(xì)試管就不能自動(dòng)上升。若細(xì)試管的重為G、外直徑為d，水的密度為ρ0，大氣壓強(qiáng)為ρ0，請(qǐng)你通過推導(dǎo)計(jì)算，回答下列問題：（1）列舉細(xì)試管的受力情況。（2）細(xì)試管在“爬升”時(shí)，受到大氣對(duì)它豎直向上的壓力是多少？（3）細(xì)試管開始插入的深度h0滿足什么條件時(shí)，它剛好可以向上“爬升”？6．2020年“新冠”席卷全球。使人民生命健康受到嚴(yán)重威脅。在治療“新冠”病人時(shí)。氧氣瓶必不可少。請(qǐng)根據(jù)所學(xué)知識(shí)計(jì)算（1）常規(guī)氧氣瓶的壓強(qiáng)上限為15Mpa．這相當(dāng)于多少個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓？（1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓取105pa）（2）一容積10升的氧氣瓶中的氧氣密度為6kg/m3這些氧氣有多重？（g取10N/kg）7．如圖，高壓鍋是家庭廚房中常見的炊具，利用它可將食物加熱到100℃以上，它省時(shí)高效，深受消費(fèi)者歡迎。（1）小明測(cè)得家中高壓鍋出氣孔的橫截面積S為12mm2，壓在出氣孔上的安全閥的質(zhì)量為72g，g取10N/kg，計(jì)算安全閥自重對(duì)出氣孔處氣體所產(chǎn)生的壓強(qiáng)。（2）當(dāng)高壓鍋內(nèi)氣壓增大到某一值時(shí)，鍋內(nèi)氣體就能自動(dòng)頂開安全閥放氣。在外界為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的環(huán)境下，該高壓鍋內(nèi)的氣體能達(dá)到的最大壓強(qiáng)是多少？對(duì)照?qǐng)D所示水的沸點(diǎn)與氣壓的關(guān)系圖線，利用這種高壓鍋燒煮食物時(shí)可以到達(dá)的最高溫度大約是多少？（大氣壓值取1.0×105Pa）8．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？（g＝10牛/千克）9．阿根廷工程師設(shè)計(jì)了一款新型家用電梯，該電梯外形是長(zhǎng)圓筒，升降過程不使用線纜，而是靠氣壓驅(qū)動(dòng)。需要上樓時(shí)，抽氣泵啟動(dòng)，抽走頂部空氣，此時(shí)底部與頂部就會(huì)形成氣壓差，底部空氣推動(dòng)電梯室往上升，需要下樓時(shí)，頂部充氣，氣壓增大，使電梯往下降。底部高壓區(qū)始終與外界聯(lián)通，外