人教版8下物理9.4 跨學(xué)科實(shí)踐：制作簡(jiǎn)易活塞式抽水機(jī)（分層作業(yè)）【解析版】

9.4跨學(xué)科實(shí)踐：制作簡(jiǎn)易活塞式抽水機(jī)1．如圖所示，塑料瓶中灌滿(mǎn)水，用一張紙覆蓋瓶口，壓緊后倒置，瓶中的水和紙都不會(huì)下落，是因?yàn)榈淖饔??！敬鸢浮看髿鈮骸驹斀狻恳粯?biāo)準(zhǔn)大氣壓大約是1.0×105Pa，它相當(dāng)于10m高的水產(chǎn)生的壓強(qiáng)；紙外受到大氣壓的作用，紙內(nèi)受到瓶中水產(chǎn)生的壓強(qiáng)的作用，大氣壓遠(yuǎn)大于瓶中的水產(chǎn)生的壓強(qiáng)，所以水和紙被大氣壓托著，不會(huì)下落。2．如圖所示，是小華同學(xué)設(shè)計(jì)的小狗自動(dòng)喂水裝置。當(dāng)小狗飲水使瓶口露出水面時(shí)，瓶?jī)?nèi)的水流出，到水面封住瓶口時(shí)，在大氣壓的作用下瓶?jī)?nèi)的水（選填“繼續(xù)”或“不再”）流出，此時(shí)瓶?jī)?nèi)氣壓（選填“大于”、“小于”或“等于”）瓶外的大氣壓。【答案】不再小于【詳解】當(dāng)小狗飲水使瓶口露出水面時(shí)，因瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)小于外界大氣壓，氣體進(jìn)入瓶?jī)?nèi)，瓶?jī)?nèi)氣壓增大，水向外流出；當(dāng)瓶口被水浸沒(méi)后，氣體不再進(jìn)入瓶?jī)?nèi)，在大氣壓作用下，瓶?jī)?nèi)的水不再流出。此時(shí)瓶?jī)?nèi)外壓強(qiáng)相等，即瓶?jī)?nèi)氣體加液體壓強(qiáng)等于外界大氣壓，所以瓶?jī)?nèi)氣壓小于大氣壓。第2題圖第3題圖3．活塞式抽水機(jī)的工作原理如圖所示，當(dāng)活塞被從圓筒底部提起時(shí)，閥門(mén)A_______，地下水在_____的作用下推開(kāi)閥門(mén)_____，進(jìn)入圓筒中。【答案】關(guān)閉大氣壓（強(qiáng)）B【詳解】由圖可知，當(dāng)提起活塞時(shí)，閥門(mén)A關(guān)閉，活塞內(nèi)的氣體體積增大，氣壓降低，低于外界的大氣壓，因此管外的水在大氣壓的作用下推開(kāi)閥門(mén)B，進(jìn)入圓筒中。4．入夏以來(lái)，許昌地區(qū)干旱少雨，為了緩解旱情，農(nóng)民采用抽水機(jī)抽水灌溉。抽水機(jī)有很多種，如圖是一種活塞式抽水機(jī)，它是利用來(lái)工作的，它最多可以把水抽高米，壓水的杠桿是（選填“省力”“費(fèi)力”或“等臂”）杠桿。（p大氣壓=1×105pa，，g=10N/kg）【答案】大氣壓10省力【詳解】抽水機(jī)工作時(shí)，使其內(nèi)部氣壓小于外界大氣壓，在外界大氣壓的作用下將水壓入抽水機(jī)內(nèi)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)把水從低處壓到高處的目的。最多可以把水抽的高度為由圖可知，在壓水的過(guò)程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，因此是省力杠桿。5.連通器在日常生活和生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，如圖所示事例中不是利用連通器原理工作的是（

）A．茶壺B．船閘C．活塞式抽水機(jī)D．下水道存水管【答案】C【詳解】A．茶壺的壺身和壺嘴構(gòu)成連通器，是利用連通器原理工作的，故A不符合題意；B．船閘底部閥門(mén)打開(kāi)時(shí)，上游和閘室、閘室和下游之間都可以構(gòu)成連通器，利用連通器原理使船只順利通行，故B不符合題意；C．活塞式抽水機(jī)是利用大氣壓來(lái)工作的，故C符合題意；D．下水道存水管是一個(gè)連通器，利用連通器原理形成水封，可以防止難聞氣味進(jìn)入室內(nèi)，故D不符合題意。故選C。6.如圖所示，是小明為寵物免設(shè)計(jì)的“自動(dòng)供水裝置”。飲料瓶的側(cè)底部開(kāi)有較大的孔，用鐵夾將瓶固定豎直懸于水槽中靜止，孔口剛剛被水浸沒(méi)，下列說(shuō)法不正確的是（

）A．?dāng)Q下瓶蓋，裝置會(huì)失去自動(dòng)續(xù)水功能B．鐵夾夾得越緊，瓶受到向上的摩擦力越大C．圖中瓶?jī)?nèi)如果沒(méi)有空氣，水會(huì)充滿(mǎn)整個(gè)瓶子D．瓶中水面能高于槽內(nèi)水面是由于水受大氣壓作用【答案】B【詳解】A．若擰下瓶蓋，供水瓶中水的上下兩端受到的大氣壓相抵消，水在重力的作用下會(huì)立刻流下，裝置會(huì)失去自動(dòng)續(xù)水功能，故A正確，不符合題意；B．根據(jù)二力平衡的知識(shí)可知，瓶受到向上的摩擦力等于瓶和水的總重力，與鐵夾的松緊無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤，符合題意；C．一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓可以支持約10m高的水柱，瓶?jī)?nèi)如果沒(méi)有空氣，則水會(huì)充滿(mǎn)整個(gè)瓶子，故C正確，不符合題意；D．一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓可以支持約10m高的水柱，瓶中水面能高于槽內(nèi)水面，是因?yàn)榕杈爸械乃c大氣相通，是大氣壓支持著瓶?jī)?nèi)的水不會(huì)流出來(lái)，故D正確，不符合題意。故選B。7．辦公室有一個(gè)簡(jiǎn)單的抽水機(jī)，當(dāng)用手連續(xù)按壓上部塑料筒時(shí)，水就會(huì)流出來(lái)；再按一下水管上方的黃色按鈕，會(huì)聽(tīng)到“哧”的一聲，筒內(nèi)的水立刻退回到水桶內(nèi)。如果塑料筒穿孔或者連接部分密封不好，設(shè)備無(wú)法正常抽水。關(guān)于這個(gè)設(shè)備，下列說(shuō)法中正確的是（）

A．向下按壓塑料筒時(shí)，塑料筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)會(huì)變小B．水由于塑料筒的吸引力而升上來(lái)C．按下黃色按鈕，水桶內(nèi)的氣壓會(huì)變大D．該設(shè)備能抽水是因?yàn)榘磯涸龃罅送皟?nèi)氣壓，利用內(nèi)外壓強(qiáng)差將水壓出桶外【答案】D【詳解】A．向下連續(xù)按壓上部塑料筒時(shí)，塑料筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)會(huì)變大，塑料桶內(nèi)的空氣進(jìn)入水桶，水桶內(nèi)氣體質(zhì)量變大，壓強(qiáng)會(huì)變大，故A錯(cuò)誤；B．水桶內(nèi)部氣壓變大，大于外界的氣壓，在內(nèi)部氣壓的作用下，水被壓上來(lái)，故B錯(cuò)誤；C．按下黃色按鈕，水桶內(nèi)的氣壓會(huì)變小，水退回桶內(nèi)，故C錯(cuò)誤；D．該設(shè)備能抽水是因?yàn)榘磯涸龃罅送皟?nèi)氣壓，使得筒內(nèi)氣壓大于外界氣壓，利用內(nèi)外壓強(qiáng)差將水壓出桶外，故D正確。故選D。8.（多選題）如圖所示，用一個(gè)裝水的瓶子倒插入裝少量水的容器中，瓶口與底部留有間隙，當(dāng)雞喝掉容器中的水，且瓶口露出水面時(shí)，水又會(huì)自動(dòng)流出，保證了給雞供水。關(guān)于這個(gè)裝置原理說(shuō)法正確的是（）A．如瓶子頂部破損，水會(huì)從破口處噴出B．水穩(wěn)定后，瓶?jī)?nèi)氣壓小于瓶外大氣壓C．當(dāng)瓶口露出水面時(shí)，空氣進(jìn)入瓶?jī)?nèi)，瓶?jī)?nèi)氣壓增大D．外界大氣壓突然降低，容器中的水會(huì)被“吸”入瓶?jī)?nèi)【答案】BC【詳解】A．如瓶子頂部破損，由于外界大氣壓大于瓶?jī)?nèi)大氣壓，則水面下降，直至與容器液面相平，故A錯(cuò)誤；B．當(dāng)水面剛好封住瓶口時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)與液體壓強(qiáng)之和等于外界大氣壓時(shí)，水停止流出，此時(shí)瓶?jī)?nèi)氣壓小于瓶外大氣壓，故B正確；C．當(dāng)瓶口露出水面時(shí)，空氣通過(guò)瓶口進(jìn)入瓶?jī)?nèi)，使瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)與液體壓強(qiáng)之和大于外界大氣壓，水從瓶?jī)?nèi)流出，故C正確；D．如果大氣壓降低，瓶?jī)?nèi)的水面將下降，大氣壓升高，才會(huì)將水壓回去，故D錯(cuò)誤，故選BC。9．離心式抽水機(jī)在使用之前，先在泵內(nèi)水，葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心力，水在離心力作用下甩向外圍流進(jìn)泵殼，于是葉輪中心氣壓外界的大氣壓，水就在這個(gè)壓力差的作用下由吸入口流進(jìn)葉輪，這樣水泵就可以不斷吸水，不斷供水．【答案】灌滿(mǎn)；小于【詳解】離心式水泵起動(dòng)前，為了排除內(nèi)部的空氣，先向泵里灌滿(mǎn)水，這樣，葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)后把水甩出，使葉輪附近的地方出現(xiàn)一塊真空區(qū)域，即該區(qū)域的大氣壓強(qiáng)非常小，而低處的水面上有大氣壓，且葉輪中心氣壓比外界的大氣壓小，所以水在外界大氣壓的作用下被壓入泵中．10.如圖所示，為活塞式水泵的工作原理示意圖，請(qǐng)完成下列填空。甲圖：提起活塞時(shí)，閥門(mén)關(guān)閉，大氣壓迫使水推開(kāi)閥門(mén)，進(jìn)入圓筒。乙圖：壓下活塞時(shí)，閥門(mén)B，活塞下面的水推開(kāi)閥門(mén)，涌入活塞上面。丙圖：再提起活塞時(shí)，閥門(mén)關(guān)閉，它上面的水從出水口流出，迫使水推開(kāi)閥門(mén)B，水就進(jìn)入圓筒?！敬鸢浮看髿鈮篈B關(guān)閉AA大氣壓【詳解】活塞式水泵和離心式水泵都是利用大氣壓原理工作的；提起活塞時(shí)，閥門(mén)A關(guān)閉，大氣壓迫使水推開(kāi)閥門(mén)B，進(jìn)入圓筒；壓下活塞時(shí)，閥門(mén)B關(guān)閉，活塞下面的水推開(kāi)閥門(mén)A，涌入活塞上面；再提起活塞時(shí)，閥門(mén)A關(guān)閉，它上面的水從出水管流出，大氣壓迫使水推開(kāi)閥門(mén)B水就進(jìn)入圓筒。11．抽水機(jī)也叫水泵，如圖是活塞式抽水機(jī)工作原理的示意圖。（1）抽水機(jī)是利用來(lái)工作的；圖中POQ實(shí)際上是一個(gè)（填“等臂”“省力”或“費(fèi)力”）杠桿；（2）請(qǐng)計(jì)算在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，活塞式抽水機(jī)最多可把水抽的高度約為多少米；（3）活塞式抽水機(jī)在工作前，需向圓筒內(nèi)灌入幾杯水，簡(jiǎn)述一下這樣做的目的。【答案】大氣壓省力10.3m見(jiàn)詳解【詳解】（1）活塞式抽水機(jī)工作時(shí)，使其內(nèi)部氣壓小于外界大氣壓，在外界大氣壓的作用下將水壓入抽水機(jī)內(nèi)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)把水從低處壓到高處的目的，則抽水機(jī)是利用大氣壓工作的。圖中POQ是以O(shè)點(diǎn)為支點(diǎn)，動(dòng)力臂大于阻力臂的省力杠桿。（2）由公式p=pgh得，活塞式抽水機(jī)最多可把水抽的高度也就是說(shuō)大氣壓只能支持高約10.3m的水柱。（3）水可以隔絕空氣，向圓筒內(nèi)灌入幾杯水，可以排出空氣，增加密閉性。12．按壓泵常用于瓶裝的洗手液、洗發(fā)水等，既方便取用，又節(jié)約用量。圖甲是一瓶已啟用的洗手液，按壓泵中已充滿(mǎn)洗手液。圖乙是按壓泵的結(jié)構(gòu)示意圖，其中手柄與活塞連成一個(gè)整體，小球A（閥門(mén)A處）、小球B（閥門(mén)B處）密度比洗手液略大，小球的上下活動(dòng)引起閥門(mén)的開(kāi)合。取液時(shí)，按壓手柄，少量洗手液從出液口溢出；松手后，手柄彈回原位，洗手液又充滿(mǎn)儲(chǔ)液室。請(qǐng)用所學(xué)知識(shí)解釋上述工作過(guò)程?！敬鸢浮恳?jiàn)解析【詳解】取液前，小球A、B密度比洗手液略大，浮力小于重力，小球沉在閥門(mén)口，閥門(mén)A、B關(guān)閉。取液時(shí)，按壓手柄，因?yàn)榱δ苁刮矬w變生形變，所以彈簧受到向下壓力而壓縮，活塞往下運(yùn)動(dòng)，儲(chǔ)液室內(nèi)液體壓強(qiáng)增大，小球B不動(dòng)，閥門(mén)B關(guān)閉；小球A受到向上的液體壓力增大，當(dāng)時(shí)，小球A向上運(yùn)動(dòng)，閥門(mén)A打開(kāi)，儲(chǔ)液室部分液體被擠出，洗手液從出液口溢出。松開(kāi)手柄，壓力消失，彈簧恢復(fù)原狀，手柄彈回原位，活塞受到一個(gè)向上的力，因?yàn)榱Ω淖兾矬w的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)，儲(chǔ)液室內(nèi)形成了一個(gè)低壓區(qū)，因?yàn)樗孕∏駻下沉，閥門(mén)A關(guān)閉；閥門(mén)A關(guān)閉，同時(shí)洗手液在瓶?jī)?nèi)氣壓作用下，沖開(kāi)小球B，閥門(mén)B打開(kāi)，洗手液進(jìn)入儲(chǔ)液室。13．出土于戰(zhàn)國(guó)時(shí)期墓葬的竹節(jié)柄銅汲酒器如圖甲所示，是我國(guó)目前發(fā)現(xiàn)最早利用大氣壓原理的青銅器，比馬德堡半球?qū)嶒?yàn)早了近兩千年。圖乙是該汲酒器取酒過(guò)程的示意圖，長(zhǎng)柄上端與球形底部各開(kāi)一小孔a、b。當(dāng)汲酒器插入酒缸中時(shí)，汲酒器和酒缸就構(gòu)成了一個(gè)，汲酒器中充滿(mǎn)酒水后，用拇指輕輕壓住方孔a并向上提起，汲進(jìn)之酒毫無(wú)滴灑，是由于的作用。松開(kāi)拇指，酒水在的作用下緩緩流出。【答案】連通器大氣壓重力【詳解】當(dāng)汲酒器插入酒缸中時(shí)，上端開(kāi)口，下端連通，汲酒器和酒缸就構(gòu)成了一個(gè)連通器；汲酒器中充滿(mǎn)酒水后，用拇指輕輕壓在方孔a并向上提起，由于大氣壓的作用，汲進(jìn)之酒毫無(wú)滴灑；重力方向是豎直向下的，因此松開(kāi)拇指，酒水在重力的作用下會(huì)緩緩流出。14．“無(wú)動(dòng)力”抽水——虹吸抽水在生活中應(yīng)用非常廣泛“無(wú)動(dòng)力”抽水并不是真正無(wú)動(dòng)力，虹吸抽水時(shí)主要是（選填“重力”或“大氣壓力”）充當(dāng)動(dòng)力。如圖所示，在甲、乙、丙、丁四個(gè)裝置中的玻璃管內(nèi)灌滿(mǎn)水，一端插入盛滿(mǎn)水的大燒杯內(nèi)，另一端用手按住管口，放手后，能把水虹吸到空燒杯的是，最后兩杯液面保持相平的是。（均選填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）【答案】大氣壓力丙、丁丁【詳解】設(shè)在彎管正中央有一液片M，如下圖所示：液片左側(cè)受到的壓強(qiáng)為p左=p大氣壓﹣ρ水gh1①液片右側(cè)受到的壓強(qiáng)為p右=p大氣壓﹣ρ水gh2②因h1<h2，由①②知p左>p右故水從魚(yú)缸流入圓柱形容器中；當(dāng)h1=h2，p左=p右時(shí)，水停止流動(dòng)，“無(wú)動(dòng)力”抽水并不是真正無(wú)動(dòng)力，虹吸抽水時(shí)主要是大氣壓力充當(dāng)動(dòng)力。要想產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象，需要把注滿(mǎn)水的容器放在較高處，另一個(gè)沒(méi)有盛水的容器放在較低處，故丙、丁能把水虹吸到空燒杯；由于丙中的小燒杯的高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于左側(cè)小燒杯的高度，所以這兩個(gè)小燒杯中的液面不可能相同；而丁中的兩個(gè)燒杯的高度相同，最終的水面相平。15．小明家利用離心式水泵將河里的水抽到魚(yú)塘中，題圖甲是離心式水泵結(jié)構(gòu)示意圖。離心式水泵的抽水高度稱(chēng)為揚(yáng)程，揚(yáng)程等于吸水揚(yáng)程和壓水揚(yáng)程的總和，吸水揚(yáng)程是水泵能把水從水源抽吸到水泵軸線(xiàn)的垂直高度，壓水揚(yáng)程是水泵能把水從水泵軸線(xiàn)往上壓到排水管出水口的垂直高度。

（1）水泵啟動(dòng)時(shí)，葉輪帶動(dòng)水泵里的水高速旋轉(zhuǎn)，水被壓入排水管，葉輪附近水的壓強(qiáng)（選填“增大”或“減小”），河里的水在的作用下進(jìn)入水泵；（2）如圖乙所示，離心式水泵應(yīng)放在位置（選填“A”或“B”）；【答案】減小大氣壓A【詳解】（1）葉輪高速運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)水流高速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)流體流速大壓強(qiáng)小的特點(diǎn)，葉輪附近水的壓強(qiáng)減小；離心式水泵是利用大氣壓原理工作，使河水在大氣壓的作用下進(jìn)入水泵。（2）大氣壓最高撐起10m的水柱，故吸水揚(yáng)程最大為10m；離心式水泵應(yīng)放在其吸水揚(yáng)程最大值以?xún)?nèi)，A處高度為4m，B處高度為11.8m，A在吸水揚(yáng)程范圍內(nèi)，B超出吸水揚(yáng)程范圍，故離心式水泵應(yīng)放在位置A。16．（2023·江蘇徐州·中考真題）如圖所示，將壓水泵插入水桶中，從上端向下按壓，水就會(huì)從出水口流出。按壓的作用是使桶內(nèi)氣壓（）

A．大于大氣壓 B．等于大氣壓C．小于大氣壓 D．變?yōu)榱恪敬鸢浮緼【詳解】將壓水泵插入水桶中，從上端向下按壓，桶內(nèi)空氣變多，氣壓變大，當(dāng)桶內(nèi)水面上方的氣體壓強(qiáng)大于大氣壓時(shí)，水就會(huì)在桶內(nèi)氣壓的作用下從出水口流出。故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。17．（2022·遼寧營(yíng)口·中考真題）下列不是利用連通器原理工作的是（）A．茶壺 B．船閘 C．抽水機(jī) D．地漏【答案】C【詳解】A．茶壺的壺蓋上有小孔，壺嘴上端有口，壺身和壺嘴底部相連通，是連通器，故A符合題意；B．船閘的上游閥門(mén)打開(kāi)時(shí)，上游和閘室構(gòu)連通器，下游閥門(mén)打開(kāi)時(shí)，下游和閘室構(gòu)成通器，故B符合題意；C．抽水機(jī)是利用大氣壓來(lái)工作的，不是利連通器原理工作的，故C不符合題意；D．地漏是利連通器原理工作的，故D符合題意。故選C。18．（2023·內(nèi)蒙古通遼·中考真題）如圖甲是裝有自動(dòng)供水裝置的盆景，在的作用下可使盆景盤(pán)中水位保持一定的高度，圖乙是創(chuàng)意氣壓計(jì)，A為玻璃管且上端與大氣相通，B為密閉的厚空心玻璃球，A與B下部相通，該氣壓計(jì)（選填“屬于”或“不屬于”）連通器。

【答案】大氣壓不屬于【詳解】由圖甲可知，外界大氣壓作用在水面上，會(huì)使得瓶中的水保持一定的高度，不會(huì)全部流出。由圖乙可知，B玻璃球上端封閉，故不構(gòu)成連通器。19．（2023·江蘇蘇州·中考真題）如圖，一根水平放置、兩端開(kāi)口的透明亞克力管，下部的抽氣孔與抽氣機(jī)相連。將一個(gè)略小于管內(nèi)徑的紙團(tuán)置于管中，打開(kāi)抽氣機(jī)，在的作用下，兩塑料片分別緊緊“吸附”在管子兩端。當(dāng)管內(nèi)氣壓較低時(shí)關(guān)閉抽氣機(jī)