人教版8下物理9.4 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机（分层作业）【解析版】

9.4跨学科实践：制作简易活塞式抽水机1．如图所示，塑料瓶中灌满水，用一张纸覆盖瓶口，压紧后倒置，瓶中的水和纸都不会下落，是因为的作用。【答案】大气压【详解】一标准大气压大约是1.0×105Pa，它相当于10m高的水产生的压强；纸外受到大气压的作用，纸内受到瓶中水产生的压强的作用，大气压远大于瓶中的水产生的压强，所以水和纸被大气压托着，不会下落。2．如图所示，是小华同学设计的小狗自动喂水装置。当小狗饮水使瓶口露出水面时，瓶内的水流出，到水面封住瓶口时，在大气压的作用下瓶内的水（选填“继续”或“不再”）流出，此时瓶内气压（选填“大于”、“小于”或“等于”）瓶外的大气压。【答案】不再小于【详解】当小狗饮水使瓶口露出水面时，因瓶内压强小于外界大气压，气体进入瓶内，瓶内气压增大，水向外流出；当瓶口被水浸没后，气体不再进入瓶内，在大气压作用下，瓶内的水不再流出。此时瓶内外压强相等，即瓶内气体加液体压强等于外界大气压，所以瓶内气压小于大气压。第2题图第3题图3．活塞式抽水机的工作原理如图所示，当活塞被从圆筒底部提起时，阀门A_______，地下水在_____的作用下推开阀门_____，进入圆筒中。【答案】关闭大气压（强）B【详解】由图可知，当提起活塞时，阀门A关闭，活塞内的气体体积增大，气压降低，低于外界的大气压，因此管外的水在大气压的作用下推开阀门B，进入圆筒中。4．入夏以来，许昌地区干旱少雨，为了缓解旱情，农民采用抽水机抽水灌溉。抽水机有很多种，如图是一种活塞式抽水机，它是利用来工作的，它最多可以把水抽高米，压水的杠杆是（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。（p大气压=1×105pa，，g=10N/kg）【答案】大气压10省力【详解】抽水机工作时，使其内部气压小于外界大气压，在外界大气压的作用下将水压入抽水机内，进而实现把水从低处压到高处的目的。最多可以把水抽的高度为由图可知，在压水的过程中，动力臂大于阻力臂，因此是省力杠杆。5.连通器在日常生活和生产中有着广泛的应用，如图所示事例中不是利用连通器原理工作的是（

）A．茶壶B．船闸C．活塞式抽水机D．下水道存水管【答案】C【详解】A．茶壶的壶身和壶嘴构成连通器，是利用连通器原理工作的，故A不符合题意；B．船闸底部阀门打开时，上游和闸室、闸室和下游之间都可以构成连通器，利用连通器原理使船只顺利通行，故B不符合题意；C．活塞式抽水机是利用大气压来工作的，故C符合题意；D．下水道存水管是一个连通器，利用连通器原理形成水封，可以防止难闻气味进入室内，故D不符合题意。故选C。6.如图所示，是小明为宠物免设计的“自动供水装置”。饮料瓶的侧底部开有较大的孔，用铁夹将瓶固定竖直悬于水槽中静止，孔口刚刚被水浸没，下列说法不正确的是（

）A．拧下瓶盖，装置会失去自动续水功能B．铁夹夹得越紧，瓶受到向上的摩擦力越大C．图中瓶内如果没有空气，水会充满整个瓶子D．瓶中水面能高于槽内水面是由于水受大气压作用【答案】B【详解】A．若拧下瓶盖，供水瓶中水的上下两端受到的大气压相抵消，水在重力的作用下会立刻流下，装置会失去自动续水功能，故A正确，不符合题意；B．根据二力平衡的知识可知，瓶受到向上的摩擦力等于瓶和水的总重力，与铁夹的松紧无关，故B错误，符合题意；C．一个标准大气压可以支持约10m高的水柱，瓶内如果没有空气，则水会充满整个瓶子，故C正确，不符合题意；D．一个标准大气压可以支持约10m高的水柱，瓶中水面能高于槽内水面，是因为盆景中的水与大气相通，是大气压支持着瓶内的水不会流出来，故D正确，不符合题意。故选B。7．办公室有一个简单的抽水机，当用手连续按压上部塑料筒时，水就会流出来；再按一下水管上方的黄色按钮，会听到“哧”的一声，筒内的水立刻退回到水桶内。如果塑料筒穿孔或者连接部分密封不好，设备无法正常抽水。关于这个设备，下列说法中正确的是（）

A．向下按压塑料筒时，塑料筒内气体压强会变小B．水由于塑料筒的吸引力而升上来C．按下黄色按钮，水桶内的气压会变大D．该设备能抽水是因为按压增大了桶内气压，利用内外压强差将水压出桶外【答案】D【详解】A．向下连续按压上部塑料筒时，塑料筒内气体压强会变大，塑料桶内的空气进入水桶，水桶内气体质量变大，压强会变大，故A错误；B．水桶内部气压变大，大于外界的气压，在内部气压的作用下，水被压上来，故B错误；C．按下黄色按钮，水桶内的气压会变小，水退回桶内，故C错误；D．该设备能抽水是因为按压增大了桶内气压，使得筒内气压大于外界气压，利用内外压强差将水压出桶外，故D正确。故选D。8.（多选题）如图所示，用一个装水的瓶子倒插入装少量水的容器中，瓶口与底部留有间隙，当鸡喝掉容器中的水，且瓶口露出水面时，水又会自动流出，保证了给鸡供水。关于这个装置原理说法正确的是（）A．如瓶子顶部破损，水会从破口处喷出B．水稳定后，瓶内气压小于瓶外大气压C．当瓶口露出水面时，空气进入瓶内，瓶内气压增大D．外界大气压突然降低，容器中的水会被“吸”入瓶内【答案】BC【详解】A．如瓶子顶部破损，由于外界大气压大于瓶内大气压，则水面下降，直至与容器液面相平，故A错误；B．当水面刚好封住瓶口时，瓶内气体压强与液体压强之和等于外界大气压时，水停止流出，此时瓶内气压小于瓶外大气压，故B正确；C．当瓶口露出水面时，空气通过瓶口进入瓶内，使瓶内气体压强与液体压强之和大于外界大气压，水从瓶内流出，故C正确；D．如果大气压降低，瓶内的水面将下降，大气压升高，才会将水压回去，故D错误，故选BC。9．离心式抽水机在使用之前，先在泵内水，叶轮旋转时产生离心力，水在离心力作用下甩向外围流进泵壳，于是叶轮中心气压外界的大气压，水就在这个压力差的作用下由吸入口流进叶轮，这样水泵就可以不断吸水，不断供水．【答案】灌满；小于【详解】离心式水泵起动前，为了排除内部的空气，先向泵里灌满水，这样，叶轮转动后把水甩出，使叶轮附近的地方出现一块真空区域，即该区域的大气压强非常小，而低处的水面上有大气压，且叶轮中心气压比外界的大气压小，所以水在外界大气压的作用下被压入泵中．10.如图所示，为活塞式水泵的工作原理示意图，请完成下列填空。甲图：提起活塞时，阀门关闭，大气压迫使水推开阀门，进入圆筒。乙图：压下活塞时，阀门B，活塞下面的水推开阀门，涌入活塞上面。丙图：再提起活塞时，阀门关闭，它上面的水从出水口流出，迫使水推开阀门B，水就进入圆筒。【答案】大气压AB关闭AA大气压【详解】活塞式水泵和离心式水泵都是利用大气压原理工作的；提起活塞时，阀门A关闭，大气压迫使水推开阀门B，进入圆筒；压下活塞时，阀门B关闭，活塞下面的水推开阀门A，涌入活塞上面；再提起活塞时，阀门A关闭，它上面的水从出水管流出，大气压迫使水推开阀门B水就进入圆筒。11．抽水机也叫水泵，如图是活塞式抽水机工作原理的示意图。（1）抽水机是利用来工作的；图中POQ实际上是一个（填“等臂”“省力”或“费力”）杠杆；（2）请计算在一标准大气压下，活塞式抽水机最多可把水抽的高度约为多少米；（3）活塞式抽水机在工作前，需向圆筒内灌入几杯水，简述一下这样做的目的。【答案】大气压省力10.3m见详解【详解】（1）活塞式抽水机工作时，使其内部气压小于外界大气压，在外界大气压的作用下将水压入抽水机内，进而实现把水从低处压到高处的目的，则抽水机是利用大气压工作的。图中POQ是以O点为支点，动力臂大于阻力臂的省力杠杆。（2）由公式p=pgh得，活塞式抽水机最多可把水抽的高度也就是说大气压只能支持高约10.3m的水柱。（3）水可以隔绝空气，向圆筒内灌入几杯水，可以排出空气，增加密闭性。12．按压泵常用于瓶装的洗手液、洗发水等，既方便取用，又节约用量。图甲是一瓶已启用的洗手液，按压泵中已充满洗手液。图乙是按压泵的结构示意图，其中手柄与活塞连成一个整体，小球A（阀门A处）、小球B（阀门B处）密度比洗手液略大，小球的上下活动引起阀门的开合。取液时，按压手柄，少量洗手液从出液口溢出；松手后，手柄弹回原位，洗手液又充满储液室。请用所学知识解释上述工作过程。【答案】见解析【详解】取液前，小球A、B密度比洗手液略大，浮力小于重力，小球沉在阀门口，阀门A、B关闭。取液时，按压手柄，因为力能使物体变生形变，所以弹簧受到向下压力而压缩，活塞往下运动，储液室内液体压强增大，小球B不动，阀门B关闭；小球A受到向上的液体压力增大，当时，小球A向上运动，阀门A打开，储液室部分液体被挤出，洗手液从出液口溢出。松开手柄，压力消失，弹簧恢复原状，手柄弹回原位，活塞受到一个向上的力，因为力改变物体的运动状态，所以推动活塞向上运动，储液室内形成了一个低压区，因为所以小球A下沉，阀门A关闭；阀门A关闭，同时洗手液在瓶内气压作用下，冲开小球B，阀门B打开，洗手液进入储液室。13．出土于战国时期墓葬的竹节柄铜汲酒器如图甲所示，是我国目前发现最早利用大气压原理的青铜器，比马德堡半球实验早了近两千年。图乙是该汲酒器取酒过程的示意图，长柄上端与球形底部各开一小孔a、b。当汲酒器插入酒缸中时，汲酒器和酒缸就构成了一个，汲酒器中充满酒水后，用拇指轻轻压住方孔a并向上提起，汲进之酒毫无滴洒，是由于的作用。松开拇指，酒水在的作用下缓缓流出。【答案】连通器大气压重力【详解】当汲酒器插入酒缸中时，上端开口，下端连通，汲酒器和酒缸就构成了一个连通器；汲酒器中充满酒水后，用拇指轻轻压在方孔a并向上提起，由于大气压的作用，汲进之酒毫无滴洒；重力方向是竖直向下的，因此松开拇指，酒水在重力的作用下会缓缓流出。14．“无动力”抽水——虹吸抽水在生活中应用非常广泛“无动力”抽水并不是真正无动力，虹吸抽水时主要是（选填“重力”或“大气压力”）充当动力。如图所示，在甲、乙、丙、丁四个装置中的玻璃管内灌满水，一端插入盛满水的大烧杯内，另一端用手按住管口，放手后，能把水虹吸到空烧杯的是，最后两杯液面保持相平的是。（均选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）【答案】大气压力丙、丁丁【详解】设在弯管正中央有一液片M，如下图所示：液片左侧受到的压强为p左=p大气压﹣ρ水gh1①液片右侧受到的压强为p右=p大气压﹣ρ水gh2②因h1<h2，由①②知p左>p右故水从鱼缸流入圆柱形容器中；当h1=h2，p左=p右时，水停止流动，“无动力”抽水并不是真正无动力，虹吸抽水时主要是大气压力充当动力。要想产生虹吸现象，需要把注满水的容器放在较高处，另一个没有盛水的容器放在较低处，故丙、丁能把水虹吸到空烧杯；由于丙中的小烧杯的高度远远低于左侧小烧杯的高度，所以这两个小烧杯中的液面不可能相同；而丁中的两个烧杯的高度相同，最终的水面相平。15．小明家利用离心式水泵将河里的水抽到鱼塘中，题图甲是离心式水泵结构示意图。离心式水泵的抽水高度称为扬程，扬程等于吸水扬程和压水扬程的总和，吸水扬程是水泵能把水从水源抽吸到水泵轴线的垂直高度，压水扬程是水泵能把水从水泵轴线往上压到排水管出水口的垂直高度。

（1）水泵启动时，叶轮带动水泵里的水高速旋转，水被压入排水管，叶轮附近水的压强（选填“增大”或“减小”），河里的水在的作用下进入水泵；（2）如图乙所示，离心式水泵应放在位置（选填“A”或“B”）；【答案】减小大气压A【详解】（1）叶轮高速运动，带动水流高速运动，根据流体流速大压强小的特点，叶轮附近水的压强减小；离心式水泵是利用大气压原理工作，使河水在大气压的作用下进入水泵。（2）大气压最高撑起10m的水柱，故吸水扬程最大为10m；离心式水泵应放在其吸水扬程最大值以内，A处高度为4m，B处高度为11.8m，A在吸水扬程范围内，B超出吸水扬程范围，故离心式水泵应放在位置A。16．（2023·江苏徐州·中考真题）如图所示，将压水泵插入水桶中，从上端向下按压，水就会从出水口流出。按压的作用是使桶内气压（）

A．大于大气压 B．等于大气压C．小于大气压 D．变为零【答案】A【详解】将压水泵插入水桶中，从上端向下按压，桶内空气变多，气压变大，当桶内水面上方的气体压强大于大气压时，水就会在桶内气压的作用下从出水口流出。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。17．（2022·辽宁营口·中考真题）下列不是利用连通器原理工作的是（）A．茶壶 B．船闸 C．抽水机 D．地漏【答案】C【详解】A．茶壶的壶盖上有小孔，壶嘴上端有口，壶身和壶嘴底部相连通，是连通器，故A符合题意；B．船闸的上游阀门打开时，上游和闸室构连通器，下游阀门打开时，下游和闸室构成通器，故B符合题意；C．抽水机是利用大气压来工作的，不是利连通器原理工作的，故C不符合题意；D．地漏是利连通器原理工作的，故D符合题意。故选C。18．（2023·内蒙古通辽·中考真题）如图甲是装有自动供水装置的盆景，在的作用下可使盆景盘中水位保持一定的高度，图乙是创意气压计，A为玻璃管且上端与大气相通，B为密闭的厚空心玻璃球，A与B下部相通，该气压计（选填“属于”或“不属于”）连通器。

【答案】大气压不属于【详解】由图甲可知，外界大气压作用在水面上，会使得瓶中的水保持一定的高度，不会全部流出。由图乙可知，B玻璃球上端封闭，故不构成连通器。19．（2023·江苏苏州·中考真题）如图，一根水平放置、两端开口的透明亚克力管，下部的抽气孔与抽气机相连。将一个略小于管内径的纸团置于管中，打开抽气机，在的作用下，两塑料片分别紧紧“吸附”在管子两端。当管内气压较低时关闭抽气机