9. 把一根两端开口的细玻璃管通过橡胶塞插入装有水的玻璃瓶中,从管口向瓶内吹入少量气体后,瓶内的水沿玻璃管上升,这就是一个自制的气压计。把这个自制气压计拿到山脚下,水面的高度如图8-4-12所示,此时瓶内外的气压差为

1 000
Pa。(g取10N/kg,ρ₍水₎=1.0×10³kg/m³)答案
9. 1 000
解析
【解析】
先计算瓶内外水面的高度差:$ h = 18\,\mathrm{cm} - 8\,\mathrm{cm} = 10\,\mathrm{cm} = 0.1\,\mathrm{m} $,
瓶内外的气压差等于管内水柱产生的压强,根据液体压强公式$ p = \rho gh $,代入数据:
$ p = \rho_{\mathrm{水}}gh = 1.0×10^{3}\,\mathrm{kg/m}^{3} × 10\,\mathrm{N/kg} × 0.1\,\mathrm{m} = 1000\,\mathrm{Pa} $。
【答案】
1000
【知识点】
液体压强公式应用
【点评】
本题考查利用液体压强公式计算气压差,关键是准确确定液面的高度差,属于基础题型,侧重对公式应用能力的考查。
【难度系数】
0.8
先计算瓶内外水面的高度差:$ h = 18\,\mathrm{cm} - 8\,\mathrm{cm} = 10\,\mathrm{cm} = 0.1\,\mathrm{m} $,
瓶内外的气压差等于管内水柱产生的压强,根据液体压强公式$ p = \rho gh $,代入数据:
$ p = \rho_{\mathrm{水}}gh = 1.0×10^{3}\,\mathrm{kg/m}^{3} × 10\,\mathrm{N/kg} × 0.1\,\mathrm{m} = 1000\,\mathrm{Pa} $。
【答案】
1000
【知识点】
液体压强公式应用
【点评】
本题考查利用液体压强公式计算气压差,关键是准确确定液面的高度差,属于基础题型,侧重对公式应用能力的考查。
【难度系数】
0.8
10. 图8-4-13为某同学测量大气压强的实验装置,为了减小实验误差,该同学分两步进行操作:
第一步,把注射器的活塞推到注射器针筒的底端,然后缓慢向右匀速拉动针筒,此时弹簧测力计的示数为2.1N。
第二步,仍然把注射器的活塞推到注射器针筒的底端,并用橡胶帽封住注射器的小孔,然后缓慢向右匀速拉动针筒,此时弹簧测力计的示数为9.1N。
已知注射器活塞的面积为0.7cm²,试求:
(1)针筒与活塞之间的摩擦力f大小。
(2)空气对针筒的压力F大小。
(3)该同学测出的大气压强p。

第一步,把注射器的活塞推到注射器针筒的底端,然后缓慢向右匀速拉动针筒,此时弹簧测力计的示数为2.1N。
第二步,仍然把注射器的活塞推到注射器针筒的底端,并用橡胶帽封住注射器的小孔,然后缓慢向右匀速拉动针筒,此时弹簧测力计的示数为9.1N。
已知注射器活塞的面积为0.7cm²,试求:
(1)针筒与活塞之间的摩擦力f大小。
(2)空气对针筒的压力F大小。
(3)该同学测出的大气压强p。
答案
10. (1)2.1 N (2)7 N (3)1×10⁵ Pa
解析
【解析】
(1)第一步操作中,注射器小孔未封住,针筒内与外界大气相通,内外气压平衡,缓慢匀速拉动针筒时,弹簧测力计的拉力与摩擦力是一对平衡力,故摩擦力 $ f = 2.1\,\mathrm{N} $。
(2)第二步操作中,封住小孔后,匀速拉动针筒时,拉力需要克服摩擦力和大气对活塞的压力,因此空气对针筒的压力 $ F = F_2 - f = 9.1\,\mathrm{N} - 2.1\,\mathrm{N} = 7\,\mathrm{N} $。
(3)已知活塞面积 $ S = 0.7\,\mathrm{cm}^2 = 0.7 × 10^{-4}\,\mathrm{m}^2 $,根据压强公式 $ p = \frac{F}{S} $,可得大气压强 $ p = \frac{7\,\mathrm{N}}{0.7 × 10^{-4}\,\mathrm{m}^2} = 1 × 10^5\,\mathrm{Pa} $。
【答案】
(1)$\boldsymbol{2.1\,\mathrm{N}}$
(2)$\boldsymbol{7\,\mathrm{N}}$
(3)$\boldsymbol{1 × 10^5\,\mathrm{Pa}}$
【知识点】
大气压强的测量、二力平衡、压强公式应用
【点评】
本题通过分步实验,利用二力平衡原理先消除摩擦力对实验的影响,再测量大气压力进而计算大气压强,考查了大气压强测量实验的核心原理与力学知识的综合应用,实验设计注重误差减小,是大气压强实验的典型题型。
【难度系数】
0.6
(1)第一步操作中,注射器小孔未封住,针筒内与外界大气相通,内外气压平衡,缓慢匀速拉动针筒时,弹簧测力计的拉力与摩擦力是一对平衡力,故摩擦力 $ f = 2.1\,\mathrm{N} $。
(2)第二步操作中,封住小孔后,匀速拉动针筒时,拉力需要克服摩擦力和大气对活塞的压力,因此空气对针筒的压力 $ F = F_2 - f = 9.1\,\mathrm{N} - 2.1\,\mathrm{N} = 7\,\mathrm{N} $。
(3)已知活塞面积 $ S = 0.7\,\mathrm{cm}^2 = 0.7 × 10^{-4}\,\mathrm{m}^2 $,根据压强公式 $ p = \frac{F}{S} $,可得大气压强 $ p = \frac{7\,\mathrm{N}}{0.7 × 10^{-4}\,\mathrm{m}^2} = 1 × 10^5\,\mathrm{Pa} $。
【答案】
(1)$\boldsymbol{2.1\,\mathrm{N}}$
(2)$\boldsymbol{7\,\mathrm{N}}$
(3)$\boldsymbol{1 × 10^5\,\mathrm{Pa}}$
【知识点】
大气压强的测量、二力平衡、压强公式应用
【点评】
本题通过分步实验,利用二力平衡原理先消除摩擦力对实验的影响,再测量大气压力进而计算大气压强,考查了大气压强测量实验的核心原理与力学知识的综合应用,实验设计注重误差减小,是大气压强实验的典型题型。
【难度系数】
0.6
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