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1、如图甲所示,是科技迷小明制作的“真空炮”模型:在一根两端开口、内壁光滑、水平放置的透明塑料管左端管口处,放置一枚弹丸;管口两端各有一块可自由开合的挡板;靠近管口右端连接一抽气机.抽气一段时间后,迅速将挡板1打开,弹丸便可冲开挡板2从管右端射出.弹丸从管口射出的出口速度与哪些因素有关呢?小明提出了如下猜想:
A:与弹丸的形状有关 B:与弹丸的直径有关 C:与塑料管的长度有关
小明在塑料管壁两侧安装了多套光电传感计时器,用于测量弹丸在管中不同位置的运动速度.
请完成下列各实验步骤:
(1)、抽出挡板1时,弹丸受到的动力来自于其两端气体的.(2)、探究猜想 A时,控制其他因素相同,分别用球形与弹头形弹丸进行实验,测得弹丸速度大小随运动位置变化关系的图象(如图乙所示),则出口速度较大的是弹丸.(3)、探究猜想B时,小明仅换用底面直径不同的两枚弹头形弹丸重复上述实验,发现直径越小的弹丸,出口速度越小.你认为直径小的弹丸出口速度小的原因可能是. -
2、阅读材料,回答问题.
浮子流量计
气体的流量一般指单位时间内流过通气管道的气体体积,流量等于气体的流速和通道横截面积的乘积.生活生产中经常要对气体的流量进行控制,例如医院给病人输氧时,用阀门控制氧气瓶输出氧气的流量,在管道中接入流量计,可以反映流量的大小.
浮子流量计是一种常用的流量计.其结构如图所示,一个上粗下细的锥形管,管内倒放着一个铝制的圆锥体浮子.工作时,气体从锥形管下端流入,向上冲击浮子,然后流过圆锥体浮子底面与锥形管之间的环形空隙,从上端流出.如果浮子受到气流的冲力大,就会向上移动,环形空隙加大,气体流速变小,对浮子的冲力就会变小,这样浮子最终稳定在某一位置,这个位置的高低就反映了气体流量的大小.
(1)、浮子流量计使用时,锥形管应处于____.A、水平方向 B、竖直方向 C、斜向上 D、斜向下(2)、浮子所受气体浮力很小,可以忽略.当浮子稳定在某一位置时,气流对浮子的冲力和浮子重力的关系是.(3)、对于某个制成的浮子流量计,浮子和锥形管之间的环形空隙的面积和浮子高度成正比,比例系数为k1;气流对浮子的冲力和流速成正比,比例系数为k2;浮子的质量为 m.当浮子稳定在高度 h 时,气体流量Q 的表达式为Q=.(4)、浮子流量计能反映的最大流量是有限的,如果要让这个浮子流量计能反映更大的流量,请你提出一条可行的改进措施: . -
3、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a所示,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,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.
如图b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.
(3)、计算得到大气压强的数值为Pa.(4)、同学们发现实验误差较大,请分析,该实验过程中导致误差的因素有(请写出两条):①;
②。
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4、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,限压阀被锅内蒸汽顶起放出部分气体,实现了对锅内气体压强的控制.如图所示,某高压锅锅体的内底面积为S,侧壁竖直,出气孔横截面积为S0 , 限压阀质量为m。限压阀顶部面积为 S,(已知大气压强 p。).(1)、写出液体沸点与气压的关系.(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质量.如果限压阀的质量增加m,请计算锅体与锅盖咬合处锅体对锅盖的最大作用力增大多少.
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5、晓宇设计了用吸盘测量大气压值的实验,请帮助晓宇做好以下工作.(1)、请补充完整该实验相关步骤:
①如图所示,将蘸水的塑料吸盘压在光滑的水平板上,挤出里面的空气;
②用小桶通过细绳与吸盘挂钩相连接,向小桶中缓慢注入细沙,直到恰好脱离板面;
③用天平测出细沙和小桶的质量M;
④用刻度尺;
⑤大气压强表达式为:.
(2)、本实验存在误差的原因是(写出两个):①;
②.
(3)、晓宇和同学决定对这个实验进行改进,找来约12m长的透明细软橡胶管、水盆、足够长的卷尺、细绳、铁夹及足量的水,用这些器材测出了当天的大气压值,请你简述实验过程及所需测量的物理量并写出大气压强的表达式. -
6、材料一:两千多年前,亚里士多德认为空气没有“重量”,真空是不存在的.
材料二:至少从1614年开始,伽利略却认为空气是有重量的.他的同事兼学生托里拆利在1643年做了如图实验:把一端封闭的长玻璃管装满水银倒置在一个敞口的水银槽里,水银从玻璃管顶部下降了一段距离后,液面不再下降,高度总保持距槽中水银面30英寸(76cm)左右.1646年帕斯卡重复了这一实验.
材料三:在17世纪中叶,对该实验的两个关键问题的回答都有代表性的支持者和反对者(如下表).
关键问题的回答
支持者
反对者
大气压力
支撑水银柱
笛卡儿
帕斯卡
所有亚里士多德学派罗贝瓦尔
水银柱上方存在真空
罗贝瓦尔波义耳
所有亚里士多德学派、笛卡儿、伽利略、霍布斯
(1)、一些反对者认为,由于管内水银产生了蒸汽,使水银减少,水银液面下降.为了反驳这一观点,帕斯卡同时拿出酒和水,询问反对者:用酒和水做托里拆利实验,酒柱与水柱哪个液面下降得更多?反对者们认为酒的液面下降得更多,原因是.但是实验现象却是水柱液面下降得更多.(2)、另一些反对者认为,由于管内遗留了少量空气,才使水银液面下降.帕斯卡利用1m左右长、不同直径的玻璃管进行托里拆利实验,如果观察到的实验现象是 , 就可以反驳反对者们的观点.(3)、下列关于科学本质及科学发现过程的描述,正确的有____.A、公元1646年前,所有人都赞同亚里士多德提出“真空不存在”的观点 B、科学实验中要努力得到和前人一样的实验结论 C、科学发现是一个不断完善、不断修正的过程 D、实验是科学研究的重要方法 -
7、某实验小组进行了以下两个探究实验.
实验一:探究大气压与高度的关系
⑴小强与小磊合作,自制了一个气压计,从玻璃管的管口向瓶内吹入少量气体,使管内水面上升到瓶口以上,如图所示.
⑵小强托着气压计从一楼开始上楼,每上一层观察一次管内水面与瓶口的高度差,小磊将数据记录成如下表格.
楼层
1
2
3
4
5
6
7
高度差(cm)
5.0
5.5
5.8
6.1
6.4
6.7
7.0
⑶根据表中数据可以推测出:在一楼至七楼的过程中,随距地面的高度增大,大气压将均匀(选填“增大”“不变”或“减小”).
⑷请分析该气压计的工作原理:瓶内封闭气体的压强等于与之和.
⑸表中高度差为什么在一楼至二楼的阶段变化比其他楼层大?(答一种原因即可).
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8、大气压是由于空气受到重力而产生的.如果地球的表面约为 那么,在一个标准大气压下,地球周围的空气质量约为( )(标准大气压取1.0×105Pa,g=10N/ kg).A、 B、 C、1×10¹8kg D、
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9、用如图所示的实验装置来测量液体的密度.将一个带有阀门的三通 U形管倒置在两个装有液体的容器中,用抽气机对U形管向外抽气,再关闭阀门 K.已知左边液体的密度为ρ1 , 左右两边液柱高度差分别为h1、h2 , 则下列说法正确的是( ).A、实验中必须将U 形管内抽成真空 B、若将U 形管倾斜,左右两边液柱高度差会增大 C、右边液体的密度 D、右边液体的密度
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10、将烧瓶内的水加热至沸腾后移去火焰,水会停止沸腾.迅速塞上瓶塞,把烧瓶倒置并向瓶底浇冷水(如图),你会观察到烧瓶内的水又沸腾起来,产生这一现象的原因是( ).A、瓶内气体温度升高,压强增大,水的沸点降低 B、瓶内气体温度降低,压强减小,水的沸点降低 C、瓶内气体温度降低,压强减小,水的沸点升高 D、瓶内气体温度升高,压强增大,水的沸点升高
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11、在海拔2km以内,可以近似地认为海拔每升高12m,大气压变化1mm汞柱.随着海拔的升高,大气压强(选填“降低”“不变”或“升高”).若海平面处的大气压为p0 , 则海拔为h(h<2000m)处的大气压p,=(只写解析式,不要求带单位).
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12、(1)、如图 A 所示的是托里拆利实验装置,测得当地大气压等于mm高的水银柱所产生的压强.(2)、关于图A现象的成因,17世纪有两种观点.观点一:否认大气压存在,玻璃管内
本应充满液体,液面下降是因为管内的部分液体变成气体,管内气体越多,液面下降越多.观点二:管内液面上方是真空,大气压支撑起液柱.帕斯卡为了验证哪种观点正确,将两根长12m规格相同的玻璃管分别装满水和酒,倒置在相应液体槽中,酒的密度比水小,且比水易变成气体.若观点一正确,应出现图B中图的现象;若观点二正确,应出现图B中图的现象.
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13、小明同学在倒置的漏斗里放了一个乒乓球,用手指托住乒乓球(如图所示).然后从漏斗尖嘴处向上用力吸气,并将手指移开,看到的现象是 , 原因是;小王看到小明的实验后说,朝漏斗尖嘴处向下持续用力吹气也能达到类似的实验效果,原因是。
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14、护士给病人输液时,药水瓶上插着两根管,一根给病人输液,另一根通过瓶盖扎进瓶内药水中,如图所示.这根“闲置”的管是为了利用.由于针头较细,为确保药液的流速,需要将药水袋提升到相对针管一般不低于1.3m的高度,由此推算针管处受到的液体压强约为Pa(ρ药液=ρ水).
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15、地效翼船(如图)是一种经济、安全的飞行器,其工作原理是:在贴近水面或地面飞行时,离地表很近的带有翼刀或隔断端板的机翼下方,就会形成气流的堵塞,空气流速减小,压强 , 使机翼上下表面间的压力差增大,从而产生一个(选填“向上”或“向下”)的力.与轮船、飞机相比,没有了水和高空气流的阻力,相同条件下,所需的推进动力(选填“较小”或“较大”),油耗较低.
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16、叶子探究在温度为0℃条件下,一定质量的氮气的压强和体积的关系.她在将压强由 增加到 的过程中,得到如下实验数据(其中a、b对氮气来说是常数):
p/ Pa
V/m3
pV/ Pa·m3
(p+a/v2)(V-b)/ Pa·)m3
1.013×105
2.24×10-2
2.3×103
2.3×103
1.013×107
2.24×10-4
2.3×103
2.3×103
5.065×107
0.62×10-4
3.1×103
2.3×103
1.013×108
0.46×10-4
4.7×103
2.3×103
(1)、由上述实验数据可以得到如下公式:=k(k为常数),其中k=(写上单位).由数据形式变为公式形式运用了法.(2)、在压强由 增加到 的过程中,我们可以将公式简化为 , 则这时的p-V关系可以用图中的图线来表示.(3)、实验中若氮气的压强为1.013×106Pa,则它的体积为m3. -
17、流量表示单位时间内通过某一横截面的流体的体积,用字母Q 表示.流量在生产和生活中有广泛的应用,如每到汛期,监测湘江的流量是抗洪防汛的重要工作.(1)、如图a所示,水流在粗细均匀的水平管道内向右匀速流动,设水流速度为v,管内通道的横截面积为 S.取一段管道AB,水从B 端流到A 端所用时间为t,则AB间水柱的长度l= , 体积V=(要求用S、v、t 表示).根据流量的定义 可得Q=vS,它表示流量等于流速与横截面积的乘积.(2)、打开水龙头,自来水通过导管流过如图b所示的玻璃管.待水流稳定后,比较图中1、2两处的流速,处的流速较大;比较C、D玻璃管中的水面高度,管中的水面较高.(3)、打开水龙头后,只要水流不散开,就可以观察到水柱越来越细.请你指出产生这种现象的原因:(提示:流量不变).(4)、利用流量Q=vS,请你设计一个测量水龙头出水速度的实验方案.要求:①列出主要的操作步骤;②说明需要测量的物理量;③写出出水速度的表达式.
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18、某中学科技创新兴趣小组用饮料瓶、气筒、自行车气门、铁丝、橡皮塞、水等,制作水火箭,水火箭构造如图甲所示,原理如下:在瓶中装适量的水,塞好瓶塞后放在发射架上,用气筒向瓶内打气,瓶内上方气体压强达到一定程度,高压气体将水和橡皮塞从瓶口中压出,水的反冲作用把瓶推向高空.(1)、水火箭升空原理可利用我们学过的知识来解释.(2)、实验后小明提出了问题:水火箭上升的p=ρgh 是否适用大气压强计算在计算空气对浸在其中的物体产生的压强时能否像计算液体内部压强的方法一样,用空气的密度,常数g 和头顶上空气的高度h 相乘来计算出大气压的大小呢?不能!这需要从气体和液体的差别来分析:液体内部不同深度处液体的密度值近似相等,而空气的密度却随高度的变化而发生着显著变化,所以大气压强不能用公式p=ρgh来计算,但在海拔3000m 以内,大气可被认为是均匀的,可以用△p=ρgh 来讨论大气压的变化.实验表明,海拔3000m 以内每升高 12米,大气压强降低 1mm汞柱(或133Pa).
瓶塞塞入深度
浅
深
更深
高度(m)
3
6
12
高度与什么因素有关呢?
猜想①:可能与瓶塞插入深度有关.
猜想②:可能与瓶中水的体积有关.
猜想③:可能与瓶子形状有关.
你认为影响因素除上述三点外还与有关(写出一条).
(3)、选用同一可乐瓶,瓶中水量为300mL,实验发现,瓶塞插入深度不同,用气筒充气次数就不同(设每一次充入气量相同),记录实验数据如上表.可验证水火箭上升高度与有关的猜想是正确的. -
19、小华探究气体压强与流速关系的实验装置如图甲所示,其中两端开口的 U 形管中有适量的水,U形管的左端通过橡皮管与玻璃管侧壁管口相连通.小华用电吹风机向玻璃管中吹风,玻璃管内C点的气体压强为p1 , U形管内液面高度差如图乙所示;改变风速后,玻璃管内C点的气体压强为p2 , U形管内液面高度差如图丙所示.请你根据上述实验现象比较p1与p2的大小,则p1p2(选填“大于”“等于”或“小于”).
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20、为了给立方体工件表面均匀地涂上某种油,需要用竖直向下的力 F 把漂浮在油面上的工件缓缓地压入油内,如图甲所示.工件的下底面与油面的距离为h,力F与h 的大小关系如图乙所示.小科觉得图中CB 的延长线BA 段是没有意义的,老师告诉他,力F 为负值时,表明它的方向与原来的方向相反了.(1)、分析 BC段:随着h 的增大,油对工件下底面的压强大小将(选填“变大”“变小”或“不变”).(2)、若A 点的坐标为(-a,0),则a=.从图象分析,a表示了工件一个物理量的值,这个量就是工件.(3)、求C 点所对应状态下,油对工件下底面的压强(不考虑大气压强).