初中物理大气压的综合应用试题

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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。

小明做“估测大气压值”的实验．
（1）在如图所示的装置中，小明不能采用乙图的装置来估测大气压强，其原因是     ．

（2）实验步骤如下：

A．把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔；

B．用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连，沿正确的方向慢慢拉动注射器筒，当注射器的活塞刚开始滑动时记下弹簧测力计示数（即大气对活塞的压力）F；

C．读出注射器的容积V；

D．用刻度尺测出注射器的全部长度L．

（3）思考并回答：
①实验步骤A的目的是     ．
②指出以上实验步骤中的错误：     ．
③由于注射器漏气会导致所测得的大气压值偏     ．请提出一种减少漏气的方法：     ．
④用测得的物理量表示大气压强的表达式：p=    ．

小明利用最大刻度值标有2.5mL的一次性注射器等器材，对大气压的值进行测量．其实验步骤如下：

a．先让注射器吸入少量水，然后将活塞推至注射器底端，当注射器的小孔充满水后，再用橡皮帽封住注射器的小孔。
b．用细绳拴住注射器活塞的颈部，使绳另一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢地拉动注射器筒，如图所示．当注射器中的活塞刚开始滑动时，记下弹簧测力计的示数为7.5N。
c．测出注射器全部刻度的长度为4cm。
d．根据测量数据，算出大气压的值。
（1）实验所用的器材为：注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽、水和             。
（2）此注射器活塞的横截面积是__________ cm²，根据实验数据计算出大气压强为            Pa。
（3）小明发现，同学们在做此实验时测得的大气压值误差很大，对此小明与同学找出了下列可能的原因：
①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体；②活塞与注射器筒壁间有摩擦；③弹簧测力计的示数没有读准；④活塞与注射器筒壁不完全密封，上述原因一定会使测量值小于真实值的是 __________。

A．①③

B．①④

C．②③

D．②④

生活中处处有物理，同学们在玩中都会无意识的涉及到许多物理知识。以下两个现象可能您尝试或观察过：
（1）喝牛奶时，把吸管插入牛奶盒中往里吹气，迅速放开，牛奶从吸管喷出。
（2）在室温下，把吹鼓的气球放在火炉附近，过一会儿，气球就爆破了。
由以上现象进行猜想： 
当气体的体积一定时，气体压强可能与气体的       和       有关。
【设计并进行实验】
小明同学进行了如下实验来研究烧瓶内水面上方的气体压强：
   
（1）把细玻璃管插人装有半瓶水的密闭烧瓶中，如图所示；　　　　　　　　　　　      
（2）从细管上端往烧瓶里吹气，此时瓶内气体压强       （选填“增大”、“减小” 或“不变”）；迅速放开，观察到细玻璃管内水柱上升到a处位置（如图所示）。
（3）接着用手握住烧瓶的瓶颈部分，使瓶内气体的压强增大，请您在图中画出细玻璃管内水柱所上升到b处的大致位置；
【实验拓展】
（1）控制其它条件相同时，换用内径不同的细玻璃管进行上述实验，则管内水柱上升的高度会    （选填“相同”或“不同”），理由是       。
（2）控制其它条件相同时，把图的装置从山脚移到山顶，则细玻璃管内的液面将       （选填“上升”、“下降”或“不变”），这是由于       。

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？

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。

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

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？

29、电压力锅结合了压力锅和电饭锅的优点，是现代人喜欢的厨房用具。图甲是某品牌电压力锅的简化电路图，R₁为加热电阻，R₂为保温电阻，S₁为电源开关，S₂为压力开关。加热时S₂与触点a接通，R₁工作；保温时S₂与触点b接通，R₂工作。电压力锅的其他参数见铭牌。
（1）当电压力锅内的气压达到设定值时水沸腾。此时，水的温度______100℃（选填“＞”、“＝”或 “＜”）。
（2）计算保温电阻R₂正常工作时的阻值。
（3）图乙表示电压力锅工作时电功率与时间的关系。阴影部分面积表示_________（哪个物理量），并列式计算整个工作过程中它的大小。

某科学实验小组利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值，实验步骤如下：
（1）把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽堵住注射器的小孔，这样做的目的是                                      ．
（2）如图所示，用细尼龙绳拴住注射器的活塞的颈部，使绳的另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，当注射器中的活塞刚被拉动时，记下弹簧测力计的示数为29.9N.
（3）如图所示，用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为          cm，计算出活塞的横截面积.
（4）计算得到大气压强的数值为          Pa.
（5）同学们发现实验误差较大，请分析实验过程中导致误差的因素有（请写出两条）
①                                          ；
②                                          .

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.

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？

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？