“大气压强及流体压强与流速的关系”典型考题透视

“大气压强及流体压强与流速的关系”典型考题透视例1在下图所示的现象中，不能说明大气压存在的是（）解析：本题考查了学生的读图能力，促使学生在生活中捕捉物理知识的同时，掌握一种物理语言的表达方式。图D由凸出的橡皮膜只能说明液体对容器的底部存在着压强，不能说明大气压强的存在，其它的几幅图正是由于大气压强的存在才能发生的现象。答案：D。例2做托里拆利实验时，发现读数比可能的大气压的值小了很多，其原因可能是（）A．玻璃管没有放竖直，发生了倾斜B．玻璃管太粗C．玻璃管太细D．把装满水银的玻璃管倒立在水银槽里时，手指没堵住，漏进了空气解析：首先我们应该知道托里拆利实验测量大气压强运用了等量代换的原理。操作中应该不能让玻璃管中混入空气，确保水银柱上方的绝对真空，这时水银柱的压强与水银槽液面大气压强才相等（只要混入了空气的话，水银柱的高度必然会降低）。由P=ρgh可知，当压强和密度一定时，高度h不变，它和玻璃管的粗细、插入槽内的深度以及管子的倾斜情况无关。答案：D。例3小明所设计的“估测大气压的值”的实验方案如下：①把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用—个橡皮帽封住注射器的小孔；②如图所示，用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的另一端与固定在墙上的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。当注射器中的活塞刚开始移动时，记下弹簧测力计的示数F；③观察并记录注射器筒上所标明的容积V，用刻度尺测出注射器的全部刻度长度L。（1）根据以上实验方案，用测得和记录的物理量计算大气压强的表达式应为P=__________________。（2）按照上述实验方案测得的大气压强的值，往往会比大气压强的实际值偏小。你认为产生这种现象的主要原因是：___________________________________________。解析：本题是对“估测大气压的值”实验方案进行评估。考查内容涉及估测大气压强的实验原理以及二力平衡等知识。命题思路是根据提供的实验方案，对“测得的大气压强的值，往往会比大气压强的实际值偏小”这一实验结果中的误差进行分析、评估，侧重考查科学探究中“分析与评估”这一能力要素和学生的思维能力；同时，由于产生这一误差的原因并非唯一，所以本题具有适度开放的特点，侧重考查了学生的思维过程。解答本题时，首先应从二力平衡的角度认识：当注射器中的活塞刚开始移动时，活塞所受的大气压力等于弹簧测力计的拉力大小F；其次，根据P=F/S，V=LS，即可以推导出：P=FL/V。从上式可以知道，造成大气压强测量值比实际值偏小的原因可能有：F偏小、L偏小。根据题意：上述实验方案测得的大气压强的值，往往会比大气压强的实际偏小，而用刻度尺测量注射器全部刻度的长L，由此产生的误差可能比实际值偏大，也可能比实际值偏小，则产生上述误差的原因不一定是弹簧测力计的拉力F测量值偏小而造成的。有同学误认为，活塞与注射器间的摩擦是产生上述误差的原因，如果是活塞与注射器间的摩擦这一因素，会造成弹簧测力计示数偏大，从而造成测得的大气压强的值偏大。由此可知：造成测得的大气压强值偏小的原因，只有“注射器内的空气没有排尽，残余气体存在压强”或“注射器的气密性不良，流入的部分空气存在压强”，即注射器内不是真空，有一定的压强。答案：（1）FL/V；（2）注射器内不是真空，有一定的压强。例4家庭常用的高压锅（图甲）与普通锅主要不同之处在于它的密封性好。图乙是高压锅的结构示意图，它的盖子上有三个气孔，带有活塞的气孔1使锅内与外界连通，此时锅内气压与外界大气压相等（外界大气压为1．0×105Pa）。当锅内温度升高至100℃时锅内气体会把气孔1的活塞顶起，这时锅被密封。锅内温度继续升高，气体压强增大，当压强增至最大值时，气体就会冲开气孔2上的限压阀。气孔3正常情况下无作用，图乙中未画出。设锅内水的初始温度为20℃。限压阀被冲开前，锅内水在升温阶段单位时间内升高的温度相同。（1）锅内温度升高到110℃时，锅内的气压是多大？（2）此高压锅限压阀的质量为70g，气孔2的面积为7mm2，则锅内的最高温度可达到多少？（g取10N/kg，结果保留整数）（3）若“压强每增加3．6×103Pa，水的沸点相应增加1℃”这一条件以及限压阀的质量和气孔2面积均未知，请用一只手表及题中的其他条件，估测出锅内的最高温度。（说明：写出锅内最高温度的表达式，并指出表达式中各测量量的含义。）解析：联系生活、生产实际，注重知识应用，是中考考查的重点。本题以高压锅为例，考查运用所学物理知识解决实际问题的能力和提取信息、处理信息的能力，综合性非常强。答案：（1）外界大气压，水的沸点为100℃（2）限压阀质量气孔2面积设锅内最高气压为以限压阀为研究对象，则锅内最高温度（3）锅内最高温度：从开始加热至气孔1中活塞被顶起的时间。：从活塞被顶起至限压阀被顶起的时间。特别提醒：本题内容取材于学生所熟悉的生活实际，所以同学们在平时的学习过程中应紧密结合学过的物理知识，学会从物理的视角去观察生活、生产和社会中的各类物理问题，学会关心社会，关心生活，提高自己的科学素养，同时提高自己的观察能力、理解能力和应用能力，真正的做到“从生活走向物理，从物理走向社会”！例5我们经常可以看到这种现象：汽车在马路上快速驶过以后，马路两边的树叶会随风飘动。如图所示，马路两边的树叶会沿着A、B、C哪一个方向飘动？请你猜想并说明理由：。解析：本题的考查形式为探究与体验，考查的内容是“科学探究”能力。试题内容的载体是通过一个生活中的实际情景，借助“流体的速度与压强的关系”这一物理知识的分析，进行科学合理的猜想，同时也考查学生的知识和方法的迁移能力，试题的情景既是生活实际情景又是教学过程中实验探究的情景迁移。试题同时考查学生对物理问题的完整表述能力，在回答猜想依据时既要回答气体的流速变大压强变小，又要考虑流体两旁的气体压强不发生变化，两者的差异是造成树叶运动的原因。实际上还考查了力和物体运动状态的关系，试题带有一定的综合性。答案：猜想：马路两旁的树叶会沿着A方向飘动。理由：因为汽车快速行驶时，马路中间的空气流速大，空气压强小，所以两边的气压就把树叶压向中间。例6【探究目的】初步了解流体的压强与流速的关系。【提出问题】气体的压强是不是与气体的流速有关系？有什么关系？【设计实验和进行实验】（1）如图所示，取两张白纸，让其平行地自然下垂，向两纸中间用力吹气；（2）你观察到的现象是；【分析和论证】你通过本实验可以得出的初步结论是；【评估与交流】请你联系实际，举出两个生产、生活中与此知识相关的实例：。解析：物理学是一门以实验为基础的自然科学，中考一方面需考查学生的基础实验和实验技能，另一方面需要更加重视实验能力的检测，而实验能力的培养在提高学生的科学探究能力方面起着重要的作用。本题学生可以当场操作，有效的提高了学生观察实验、分析问题并解决问题的能力！答案：两张自然下垂的纸会向中间靠拢；气体的压强与气体的流速有关系，气体流速越大，压强越小；火车站站台上设立的“安全线”、飞机升空等。例7运动型轿车和跑车的尾部设计安装了一种“气流偏导器”（扰流板），它的上表面平直，底部呈弧形凸起，相当于一个倒置的翅膀，这主要是让车在高速行驶时，车轮能较好的抓住地面，试解释其中的奥秘。解析：跑车高速行驶的过程中，要使车轮较好的抓住地面，需要增大车轮与地面的摩擦力。如果增大跑车行驶过程中对地面的压力，就可以增大摩擦力，便有利于行车的安全。答案：由于气流偏导器上表面平直，下表面弧形凸起，所以当跑车高速行驶时，流过偏导器上方空气的速度缓慢，压强较大，而流过下方的空气流动较快，压强较小，这样，偏导器上下方压强产生的压力差形成一个向下的力，从而增加跑车在高速行驶的过程中对地面的压力，起到增加摩擦力的作用，达到提高车轮的着地性能的目的。特别提醒：流体的压强与流速的关系是教材新编入的知识。因而是近几年中考命题者命题的热点。命题的角度通常以图文的形式设置与流体流速有关的物理情景，分析其中的物理学道理，以上三题均如此。