专题10 大气和流体压强（方法与技巧）（解析版）

专题10 大气和流体的压强 一．如何解答有关大气压的问题？ 【方法技巧】①涉及利用大气压来解释现象时，一定要通过内外气压是否平衡来分析讨论。 ②分析托里拆利实验的题目时要明确当玻璃管内液面上方为真空时，外界大气压大小等于玻璃管内外水银 面的高度差，与玻璃管的粗细、是否倾斜都无关。 注意：当托里拆利实验中玻璃管内液面上方有空气时，则测得的大气压将小于实际大气压。 【典例剖析】 1．下列事例中，利用大气压作用的是（ ） ．孔明灯升上天 B．医生用针筒把药水推入病人肌肉中 ．墙壁上的吸盘 D．深水潜水员要穿特制的抗压潜水服 【答】 【解析】 ．孔明灯（类似于热气球）升上天，利用了浮力。故不符合题意； B．医生用针筒把药水推入病人肌肉中，利用了手对针筒活塞的压强，故B 不符合题意； ．墙壁上的吸盘，吸盘内的气压小于外界大气压，利用大气压的作用，故符合题意； D．深水潜水员要穿特制的抗压潜水服，是因为液体的压强随深度的增加而增大，故D 不符合题意。 故选。 2．在做托里拆利实验时，用刻度尺测得管内外水银面高度差为760mm，以下做法中可以改变这个高度差 的是（ ） ．往水银槽内加少量水银 B．用粗一些的玻璃管做实验 ．把玻璃管往上提一提，但不出水银面 D．把实验移到高山上去做 【答】D 【解析】 托里拆利实验是利用大气压将试管中的水银柱托起，当水银柱稳定时，水银柱产生的压强与大气压相等， 即大气压 p0＝ p 水银＝ρ 水银g 由此可知，大气压的大小与玻璃管粗细、长短和放置方式以及水银槽内水银多少无关，但是当海拔升高， 外界大气压减小时，管内外水银面高度差就会减小。所以要改变这个高度差的正确方法是把实验移到高山 上去做。故B 不符合题意，D 符合题意。 故选D。 3．为了测量大气压强，小明选择的器材有：容积V=25mL 的注射器、0~10 的弹簧测力计、刻度尺和细线。 （1）实验步骤如下： ①如图甲，用刻度尺测出注射器有刻度部分的长度l=______m； ②如图乙，把注射器活塞推至筒的底端，用橡皮帽封住注射器的小孔，水平向右慢慢拉动注射器筒，当注 射器中的活塞开始滑动时，记录弹簧测力计的示数F； ③小明所测得的大气压强值为______P。 （2）考虑到活塞与筒壁之间有摩擦，小明继续拉动一小段距离后，缓慢退回注射器筒，在活塞刚要到筒 内底部时弹簧测力计示数为F0，则大气压值p=______（用题中出现的物理量符号表示）。 【答】 400 992×104 【解析】 [1]刻度尺的分度值为01m，则注射器由刻度部分的长度为 40m+000m=400m [2]由乙图可知此时弹簧测力计拉力F=62，活塞受到向左的大气压力和向右的拉力，且二力平衡，由注射 器容积V 和长度l 可知活塞的受力面积为 ，此时大气压强为 [3]由活塞刚要到筒内底部时弹簧测力计示数为F0可知注射器筒壁对活塞的摩擦力为F0，由实验过程可知， 大气压强对活塞的压力大小为F-F0，则大气压值为 二．如何用流体压强与流速关系解释有关现象？ 用流速与压强的关系解释有关现象的分析思路： ①首先要弄清哪部分流速快、哪部分流速慢； ②其次根据流体压强与流速的关系判断哪部分受到的压力大，哪部分受到的压力小； ③根据物体受压力差作用将会产生什么表现形式和现象。如解释龙卷风“吸”物体的现象：龙卷风实质是 高速旋转的气流，其内部空气流速大于外部空气流速，所以龙卷风内部的气体压强小于外部气体压强，形 成压力差而把物体压入其内。 【典例剖析】下列图所示的情境中，利用了“流体压强与流速的关系”原理的是（ ） ． 飞机机翼B． 水库堤坝． 地漏D． 用吸管喝饮料 【答】 【解析】 ．相等时间内，空气经过飞机机翼上方时，路程长，空气流速大，空气压强小，空气经过飞机机翼下方时， 路程短，空气流速小，空气压强大，故飞机受到向上的压强差，受到向上的升力作用，这是利用流体压强 跟流速的关系，故符合题意； B．水库堤坝制成上窄下宽的形状，为了防止液体压强随深度的增加而增大给堤坝造成危害，故B 不符合 题意； ．地漏存水杯是连通器，连通器中装同种液体时，液体静止时，液面相平，故地漏存水杯中水起到水封的 作用，能隔绝下水道的异味，故不符合题意； D．用吸管喝饮料，吸气时吸管内的气压减小，饮料在大气压作用下进入嘴里，这是利用大气压的结果， 故D 不符合题意。 故选。 三．机翼升力产生的原因是什么？ 【疑难诠释】如图所示，飞机的机翼形状类似鸟的翅膀形状，下方平上方凸起。当气流迎面吹来时，在相 同的时间内上方气流经过路程大于下方气流的路程，因此上方气流流速较大，压强较小，下方流速较小， 压强较大。机翼上、下表面受到了不平衡力的作用，向上的力大于向下的力，二者合力是向上的，便是我 们所说的升力。 【知识拓展】：①飞机逆风时更容易起飞。②飞机的升力得益于其底平上凸的形状，若将物体做成倒机翼 的形状——底凸上平，则可以产生向下的压力，这一结构就应用于赛车上，以增加赛车的抓地力。 【典例剖析】 1．如图，飞机飞行时，机翼上方的空气流动速度______下表面下方的空气流动速度，机翼上表面受到的 大气压强______下表面受到的大气压强，飞机受到的合力方向朝______，这就是飞机的升力。（前两空填 “大于”、“小于”或“等于”） 【答】 大于 小于 上 【解析】 [1]机翼上方凸起，相同的时间内，空气通过机翼上方的路程大于机翼下方的路程，故机翼上方的速度大于 机翼下方的速度。 [2]根据流体压强规律，流速大的地方压强小，故机翼上方的压强小于机翼下方的压强。 [3]机翼上方的压强小于机翼下方的压强，从而向上的压力大于向下的压力，从而产生向上的升力。 2．观察如图的小实验，并回答相关问题。 （1）在图甲中，烧瓶内刚停止沸腾的水，浇上冷水后，瓶内的水会______； （2）在图乙中，在倒置的漏斗里放一个乒乓球，用手指托住乒乓球，然后从漏斗口向下吹气，并将手指 移开。此时乒乓球不会下落的原因是：______（选择正确的序号并排序）。 ①上方压强大于下方压强； ②上方压强小于下方压强； ③乒乓球上方空气流速大于下方气体流速； ④压强差使得乒乓球受到向上的托力，使其不掉落。 【答】 重新沸腾 ③②④ 【解析】 （1）[1]甲图中，冷水倒在烧瓶上，瓶内气体温度降低，气压变小，因为液体的沸点随液面上方气压的减 小而降低，所以，刚停止沸腾的水又重新沸腾。 （2）[2]乙图中，从漏斗的上方吹气，气体从乒乓球的上方流出，乒乓球上方空气流速大于下方空气流速， 上方压强小于下方压强，压强差使乒乓球受到向上的托力，不掉落下来，所以正确的序号顺序为③②④。