初中物理大气压的综合应用试题

如图是一个饮水机的简化示意图（饮水机的外壳被省去了，支撑水桶的地方并不密封）。水桶被倒扣在饮水机上后，桶中的水会流到下面的储水盒里，当满足一定条件后，水不再往下流；打开储水盒上的龙头，流出一些水后，桶中的水又继续流动。那么

（1）储水盒里的水面到达　　位置（选填“ $A$”或“ $B$” $)$，水桶里的水才不再往下流；

（2）某时刻，桶中的水处于静止状态，桶中的水面与储水盒里的水面的高度差为 $h$，那么桶外大气的压强与桶内水面上方的压强差是多少？

（3）若桶底裂了一个缝，将出现什么现象？

（4）若将水桶口向上放在桌子上，如图2所示，将一根管子的一端插入水桶中，从另一端吮吸，待水到达管中一定位置后，水会自动从管中流出（养金鱼的人给鱼缸换水也常用这种方法）。设当地的大气压为 $p_0$，水面距桶口的高度为 $h_1$．请通过计算说明，管子中的水至少要被“吸”到什么位置时，桶中的水才会自动从管子中流出？

自动上水电热水壶因其方便取水越来越受到人们的喜欢。取水时，只要闭合取水开关，水泵在电动机的带动下，就能将水抽到壶内，如图甲。

（1）电热水壶的水泵原理与图乙相似。图乙中，当泵壳里的水被高速旋转的叶轮甩出时，转轴附近就形成了一个低压区，水在　　的作用下，通过进水管进入泵壳。当水离开出水口后，由于　　，会继续向上运动

（2）自动取水时，将1升水抽高0.5米灌入电热水壶中需要5秒，则电动机抽水时的功率至少为多少瓦？

（3）某电热水壶的额定电压为220伏，加热功率为1100瓦，保温功率为55瓦，工作电路如图丙。制作电热水壶时，所选用电热丝 $R_1$、 $R_2$的阻值分别为多少欧姆？

阅读短文，回答问题。

喷泉

喷泉是利用水泵将水喷洒成特定形态的水表演艺术。水泵由电机带动工作时，水泵的叶轮高速旋转，驱使水飞离叶轮向外喷出，从而在叶轮中心区形成真空，将池中的水不断"吸"上来，水泵转速恒定时，喷出的水柱高度稳定。

音乐喷泉用计算机采集音乐的声音频率特征，并将其转化为控制信号，用以改变输入电机的电源频率；电源频率的改变使水泵的转速发生变化，达到调节水柱高度的目的。水泵的流量与转速成正比，扬程与转速的平方成正比，流量指水泵单位时间内喷出水的体积，扬程指水泵能将水提升的高度。

图甲所示的是一游乐喷泉向上喷出的水柱使卡通模型悬停在空中的照片，喷泉使用的水泵的部分参数如表一，模型悬停在空中时，水冲击到模型时的速度v与模型的质量M、水泵流量Q之间的关系如表二。

表一
额定转速n	2900r/min
额定流量Q	0.04m ^3/s
额定扬程H	8m
额定功率P	7.5kW

表二
速度v/m•s ^﹣ ^1	1.0	2.0	3.0	4.0	6.0
质量M/kg	3.0	6.0	12.0	12.0	12.0
流量Q/m ^3•s ^﹣ ^1	0.03	0.03	0.04	0.03	0.02

（1）欣赏音乐喷泉时，悦耳的声音是通过 　　传入人耳的；水泵的叶轮中心区形成真空时，水池中的水在 　　的作用下不断地进入水泵内。

（2）下列关于喷泉的有关说法，正确的是 　　。

A．卡通模型所受重力与水对模型的冲击力是相互作用力

B．向上喷出的水在上升过程中的速度处处相等

C．阳光下喷泉附近常出现的彩虹是由光的反射引起的

D．音乐喷泉通过采集声音中的音调信息控制水泵的转速

（3）某喷泉装有四台参数如表一的水泵。第一次调试时水泵转速为额定值的0.9倍，则此时扬程为 　　m；第二次调试时四台水泵都在额定功率下工作，每台水泵先依次各喷20s，然后一起喷70s停喷，则这次调试过程四台水泵消耗的电能为 　　kW•h。

（4）分析表二数据，当卡通模型的质量为10kg，水冲击模型时的速度为5.0m/s时，对应的流量为 　　m ³/s，水泵每秒喷出水的质量为 　　kg。

（5）如图乙为控制喷泉断续工作的模拟电路，AB两端输入如图丙所示的周期性变化的电压U _AB．定值电阻R＝2Ω，D为电子元件，当U _AB＜6V时，D两端的电压U _D等于输入电压，U _AB≥6V时，U _D保持6V不变。当R的电功率满足P _R≥8W时，水泵启动喷水。则t＝3s时电阻R的电功率为 　　W；该电路工作20min，喷水时间共为 　　s。

①用酒精灯给烧瓶里的水加热，水沸腾后移去酒精灯，水立即停止沸腾.接着就将烧瓶倒立安放到如图所示的铁架台上，再用冷水浇，会观察到烧瓶内的水       这个现象说明     .

②如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系、物体运动速度v与时间t的关系如图乙所示.由图像可知当t=1s时，物体处于  状态；t=3s时，物体受到的摩擦力为  N.

高压锅是生活中一种密闭的加热容器。锅盖中央有一出气孔，孔上盖有限压阀，当锅内气压达到限定值时，限压阀被锅内气体顶起放出部分气体，实现了对锅内气体压强的控制。如下图所示，某高压锅锅体的内底面积为S＝500 cm²，侧壁竖直，出气孔横截面积为S₀＝7 mm²，限压阀质量为m＝98g，限压阀顶部面积为S₁＝20 mm²。（已知锅外大气压强为P₀＝10⁵ Pa，g＝10 N／kg）

（1）写出液体沸点与气压的关系：液体沸点随气压的增大而_________（填“升高”或“降低”）；
（2）求使用高压锅时锅内气体的最大压强？
（3）为保证使用安全，不可随意增加限压阀的质量，如果限压阀的质量增加14g时，会导致锅里压强增加多少帕才会把限压阀顶起排气？请计算此时锅体与锅盖咬合处锅体对锅盖的最大作用力增大多少？

某团队在海拔3000多米高山上野营时，使用铁锅烧水，他们发现把体积为2L的水从10℃加热到85℃时，共消耗了5kg的干木柴，已知水的比热容为4．2×10³J/（kg．℃），干木柴的热值为1．2×10⁷J/kg）。求：
（1）干木柴完全燃烧放出的热量。？
（2）水吸收的热量。
（3）铁锅烧水的的效率。
（4）他们也发现在高山上用铁锅煮马铃薯时，尽管锅里的水哗哗地沸腾了很长时间。马铃薯还是煮不软，为什么？

(8分)如图是小刚做“估测大气压的值”的实验示意图。

（1）请将下列实验步骤补充完整．

A．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，用橡皮帽封位注射器的小孔。

B．用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢拉动注射器筒．当注射器中的活塞时，记下弹簧测力计的示数，即等于大气对活塞的压力F。

C．用刻度尺测出注射器的，记为L，读出注射器的容积V，则活塞的面积S=。

D．最后计算出此时大气压的数值p=（写出表达式）。

（2）B中测量大气对活塞的压力F应用的是        的原理。
（3）实验A过程中，小王发现注射器顶端装针头处，空气无法排尽。这将使得测量结果比当天气压        。小王联想到去医院打针的情景，采取了简单的办法将注射器内空气排尽。请问他的方法      。
（4）小吴一组实验多次后发现测量结果总比当天气压大的多，通过对比其他器材，经过思考后发现原因可能是      。

小明家的高压锅锅体直径为24cm，排气孔内径为4mm。小明不慎丢失了锅的限压阀，当他到商店购买时售货员告诉他，生产这个锅的厂家提供的限压阀有两种，孔径相同，质量分别为100g和60g。

（1）请你根据说明书给出的数据，通过计算说明，小明应该买哪一种限压阀。（说明书标有：当大气压为10⁵Pa时，该锅最高温度为120℃。已知：水的沸点与压强的关系如图1所示，取g =10N/kg）
（2）请你说明如果买另一种限压阀，使用时会出现什么问题。

对下列图中物理知识的描述，正确的是（     ）

A．甲图中高压锅内气压升高，则锅中水的沸点降低

B．英国物理学家法拉第根据乙图的原理制成了发电机

C．丙图中秋千摆动的幅度越来越小，惯性也越来越小

D．飞机沿水平方向匀速飞行．同时向地面投放物资，飞机动能和重力势能均不变

医院、宾馆等公共场所普遍使用高温高压蒸气消毒锅对物品消毒．图甲为自动测定锅内温度的电路原理图，其中R₀为定值电阻，A为温度指示表(实质是一只电流表)，R_x为热敏电阻(其电阻值随锅内温度的变化而变化)．热敏电阻的阻值与温度的对应关系如下表所示，电源两端的电压保持6V不变．

锅内温度值／℃	25	37	50	62	75	87	100	112	125
Rx对应的电阻值/Ω	150	80	50	30	20	15	10	7

（1）若锅内温度为112℃时电流表指针指向0.50A；求R₀的阻值
（2）若锅内温度为125℃时电流表指针指向0.6A；求锅内温度为125℃时热敏电阻R_x的阻值和R_x发热功率．
（3）高温高压蒸气消毒锅内温度与锅内气压的关系如下表所示：

锅内温度t／℃	87	100	112	125
锅内气压值p／Pa	1.8×10^5	2.0×10^5	2.5×10^5	3.3×10^5

为了使高温高压蒸气消毒锅内温度不超过112℃，高压锅盖上有一限压阀，图乙为限压阀的原理图，限压阀由一直立圆柱形金属体和滤网型外套组成．当锅内温度达到112℃时，锅内高压气体将圆柱形金属体顶起，并对外排气减压，从而起到限压的作用．已知圆柱形金属体的底面积为0.2cm²，求该金属体的质量m ．
(外界大气压p_外=1.0×10⁵Pa，g取10N/kg)

在测量大气压强的实验中，为消除活塞与针筒间的摩擦力对实验的影响，某同学设计了如上右图所示装置．将注射器筒固定在水平桌面上，把活塞推至注射器筒底端，用橡皮帽封住注射器的小孔，活塞通过水平细线与烧杯相连．向烧杯中缓慢加水，当活塞刚开始向左滑动时，测得杯中水的质量为880g；然后向外缓慢抽水，当活塞刚开始向右滑动时，测得杯中水的质量为460g．烧杯质量为100g，活塞面积为7.7×10^-5m²，g取10N/kg，轮轴间的摩擦和细线重不计．则所测大气压的值应为

A．1.2×10^5Pa ]

B．1.1×10^5Pa

C．1.0×10^5Pa

D．0.9×10^5Pa

高压锅是生活中一种密闭的加热容器。锅盖中央有一出气孔，孔上盖有限压阀，当锅内气压达到限定值时，限压阀被锅内气体顶起放出部分气体，实现了对锅内气体压强的控制。如下图所示，某高压锅锅体的内底面积为S＝500 cm²，侧壁竖直，出气孔横截面积为S₀＝7 mm²，限压阀质量为m＝98g，限压阀顶部面积为S₁＝20 mm²。（已知锅外大气压强为P₀＝10⁵ Pa，g＝10 N／kg）

（1）写出液体沸点与气压的关系：液体沸点随气压的增大而_________（填“升高”或
“降低”）；
（2）求使用高压锅时锅内气体的最大压强？
（3）为保证使用安全，不可随意增加限压阀的质量，如果限压阀的质量增加14g时，会导致锅里压强增加多少帕才会把限压阀顶起排气？请计算此时锅体与锅盖咬合处锅体对锅盖的最大作用力增大多少？

如下图所示，有关实验结论的说法不正确的是

A．甲实验说明液体对容器的底部有压强

B．乙实验说明大气压的数值就等于760mmHg产生的压强

C．丙实验说明物体所受浮力的大小等于两次测力计的读数差

D．丁实验说明静止在连通器内的同种液体，各部分与大气接触的液面总是相平的

在测量大气压强的实验中，为消除活塞与针筒间的摩擦力对实验的影响，某同学采用了图示装置．将注射器筒固定在水平桌面上，把活塞推至注射器筒底端，用橡皮帽封住注射器的小孔，活塞通过水平细线与烧杯相连，向烧杯中缓慢加水，当活塞刚开始向左滑动时，测得杯中水的质量为880g；然后向外缓慢抽水，当活塞刚开始向右滑动时，测得杯中水的质量为460g．烧杯质量为100g，活塞面积为7×10^-5m²，g= 10N/kg，轮轴间的摩擦和细线重不计．则所测大气压的值应为          Pa.

伪气功师常利用所谓“空手吸盆”的“特异”功能行骗，其做法是先偷偷把塑料挂衣钩的吸盘紧密地压在平滑的脸盆底部如图所示．在大气压的作用下，塑料挂衣钩的吸盘和脸盆被紧紧地压在一起，伪气功师只要用手抓住隐藏着的挂衣钩，就能把盛有一定质量水的脸盆提起来．王伟同学用受力面积为12cm²的吸盘，成功地做了“空手吸盆”的表演．若当时的大气压值为10⁵Pa，请根据以上数据求：
（1）大气压对塑料吸盘产生的压力是多大？
（2）若脸盆的质量为1kg，则王伟同学的“空手吸盆”实验最多能提起质量是多少千克的水？（塑料吸盘的重及盆中水对吸盘压力都不计，g取10N／kg）